专利名称：多流无线中继器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线中继器。
背景技术：
无线中继器通常操作于在基站和诸如移动电话或其他移动台的用户终端设备之间中继(或转发(retransmit))RF信号，一般是出于扩大可在其内使用该用户终端设备的区域的目的。然而，现有的既用于覆盖空缺填充又用于热点的中继器解决方案仅与单个基站通信。在连接到接近共同小区边界的不同基站的两个或多个中继器的情况中，使用相同频率载波，所产生的小区间、中继器间干扰降低了系统的效率。
发明内容
本发明实施例提供了一种无线中继器，所述无线中继器被设置为维持与多个基站的独立数据流，从而提供从那些多个基站到具有与那些多个基站的相应通信关系的移动单元的中继器。在本发明的进一步实施例中，当来自所述多个基站的所述数据流被相互叠加 (superposed)时，有害的小区间干扰被转化为有用的信息承载信号(或者替代地，抵消这种干扰的影响)，从而经由所述中继器对一个或多个单个移动单元提高了从多个基站的传输的效率。在该进一步实施例中，在无线中继器处，设置一种作用于实现多用户信道容量的连续干扰消除器或空间复用接收器(例如，基于最小均方误差(MMSE)、最大似然(ML)的接收器)，具有或不具有叠加编码。因而，根据发明的实施例，各个仅被连接到接近小区边缘的一个服务基站的多个干扰中继器可被合并成与多个周围基站通信的单个具有多流能力的无线中继器。对无线中继和被服务的移动台(此处有时也被称为用户设备(UE))之间的通信链路的资源分配或者正交于在服务基站和被服务的移动台之间提供的直接链路，或者使用共同资源共享。通过为组合的基站到无线中继器链路和无线中继器到移动台链路创建频谱效率度量，并且将其与在服务基站和被服务的移动台之间的直接链路上可实现的频谱效率进行比较，来进行对给定通信——如在直接的基站到移动台链路与经由所述无线中继器的链路之间——的路由选择。
通过结合附图考虑以下详细描述可以很容易地理解本发明的教导，在所述附图中图1示意性地示出被配置为实现本发明方法的多个无线小区。图2示意性地示出根据本发明方法的节点间连接和资源分配方式。图3示意性地示出根据本发明的多流中继器的另一示例部署。图4示意性地示出根据本发明的多流中继器的又一示例部署。图5示意性地示出通过本发明方法可实现的性能结果。图6示意性地示出通过本发明方法可实现的附加性能结果。图7示意性地示出通过本发明方法可实现的进一步性能结果。
具体实施例方式在以下描述中，出于解释而非限制目的，陈述了诸如特定体系结构、接口、技术等的具体细节，以便提供对本发明的说明性实施例的透彻理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，可以在背离那些具体细节的其他说明性实施例中实践本发明。在一些实例中，省略了对众所周知的设备、电路和方法的详细描述，以免不必要的细节模糊了对所描述实施例的说明。所有原理、方面和实施例以及其具体例子，旨在包括其结构和功能等同物。另外， 这样的等同物旨在包括当前已知的等同物以及未来发展的等同物。发明者在此处公开了一种用于操作无线中继器以在无线系统中支持改进的通信的新方法。具体来说，发明者提供并且在此处公开了一种多流无线中继器，所述多流无线中继器通常在小区边缘位置处或接近小区边缘位置处维持与多个基站的基本独立的通信链路。图1示出了根据本发明用于实现多流无线中继器的方法的说明性实施例。该图一般性地示出包括无线通信系统(或形成其一部分)的多个相邻无线小区，每一个小区被示出为具有六角形边界，基站101在它的中心处。该图中示出了每一个通过星号102标出的、 位于各小区边缘位置处的多个或全部中继器。如本领域中所公知的那样，每一个小区也被示出为被划分成三个扇区，但是应当清楚的是，无论是扇区划分本身还是所使用扇区的数量对于本发明方法的操作都不是关键的。相应地，本发明方法将同样适用于非扇区化小区。现在参考图1，考虑对与位于该图的点“A”附近的一个或多个移动台的通信的需要。为此，需要对至少一个这样的移动台发起传输，并且要理解，在正常操作中，传输路径中的中继器对于移动台是透明的。在传输导频信号或诸如此类后，移动台测量来自基站和/ 或中继器的信号的信道质量，并经由各反向控制信道向所有服务基站和中继器报告各信道质量指标(CQI)，其中，可用信号是从所述基站和/或中继器(例如，基站IOla和101c，以及有可能101b，和中继器102a)接收的。服务基站和中继器直接从移动台接收CQI。基于从移动台接收的CQI，中继器决定移动台是否经由中继器是可服务的。如果它是可服务的，中继器经由中继器和那些多流基站之间的反向链路控制信道——说明性地在中继器10 和基站IOla和IOlc之间，向与它相链接的多流基站的每一个报告从移动台接收的CQI与移动台的标识。可以在合理的时间间隔内周期性地设置多流到特定中继器的基站的数量。中继器还周期性地测量来自周围基站的信道的CQI并且将它们报告给多流基站集。另外，中继器可以将这些测量与从移动台接收的CQI —起报告给移动台。基站接收基站-移动台、移动台-中继器和基站-中继器链路的CQI，并且基于它们做出调度(资源分配)决定。下文更充分地描述多流基站的该资源分配操作。图2示出了对嵌入式中继器部署方案的基本频率分配方式——频率分配由与该图中的具体链路相邻的A引用标记来指示。嵌入式部署是一种中继器位于现有基站之间的部署。中继器的覆盖区域与这些基站的预先存在的覆盖重叠。这些部署通常在流量热点处。 此处采用的正交频率分配方式是由干扰因素决定的。更具体地说，中继器在以不同于周围基站向它们直接服务的用户传输的频率的频率(或频率集)上传输是有必要的。如果使用相同频率，则来自周围基站的干扰导致发往中继器所服务的移动台的信号大幅恶化。为维持公平原则，基站对移动台使用有效数据率，同时优先考虑经由中继器到它的传输。下文描述与本发明多流中继器一起使用的优选资源分配方式。移动单元具有或者与基站直接通信或者经由中继器通信的选项，假设可以通过移动单元直接建立与基站的可用通信链路。用于在直接移动台到基站链路和用于本发明多流中继器部署的经由中继器的链路之间进行选择的路由选择原理被示出用于单个基站到移动台情况(或者经由中继器或者经由直接链路)，但可以被很容易地扩展到多流中继器的情况。然后首先考虑中继器正从与移动单元相同的(且只有一个)基站接收数据的情况。在这些链路——基站到中继器、中继器到移动台和基站到移动台——的每一个上的传输所经历的信噪比是SNRto、SNRra和SNRbu，其中，下标b、r和u分别标示基站(eNodeB)、中继器节点和用户(移动单元)。在当前领域的系统中，移动台通常基于来自基站到它的链路的SNR报告它可以支持的比率。Rbu = log(l+SNRbu)沿中继器路由的行程(legs)支持可以类似地从各链路SNR导出的Rto和Rbu。沿中继器路由对有效载荷B的数据传输花费的总时间是Tbru = B/Rbr+B/Rru因而，确认Rbru = B/Tbru1/Rbru = 1/Rbr+1/Rru相应地，将调和平均数HM(Rto，RJ与直接路径Rbu进行比较，以在这两条路由之间进行选择。路由选择可以在移动台、中继器、基站或一些采用向该单元递送相关输入信息的手段的其他网络单元处进行。在多流中继器情况中，Rto = Rfflbr仅仅是可以在服务中继器的多个基站之间支持的总多个基立占到中继器比率(aggregate multiple-base station-to-relay rate) 0在上述路由选择过程中使用该比率。相应地，将调和平均数HM(Rmto，RJ与直接路径Rbu进行比较， 以在这两条路由之间进行选择。对正交资源分配的带宽划分执行如下。带宽划分可以通过两种方式进行。最简单的一种是静态带宽划分。在静态划分中，用于中继器-移动台和中继器-基站链路的带宽是预先确定的。另外，可以在基站-中继器和中继器-移动台链路之间动态划分带宽。
迄今为止对本发明的多流无线中继器的描述集中于图1所说明性示出的中继器部署。然而，应当理解，本发明原理同样适用于其他中继器配置，并且适用于多于或少于图 1所示的中继器的数量。例如，在图3中，中继器被示出为被部署在所示出的无线系统中的每一个扇区相交处，并且将以与之前描述相同的方式应用每一个中继器。类似地，图4示出了一种中继器部署，在该中继器部署中，中继器仅位于扇区边缘处，并且与对扇区的天线传输模式的中心对齐。本发明的多流中继器方法的众多其他中继器部署方案对于本领域技术人员将是显而易见的，并且均在本发明范围内。尽管上述描述一般性地集中于对本说明多流中继器方法的操作上，但当多流中继器操作于从多个基站接收发往一个或多个单独移动单元的信号时——即，经由中继器对来自多个基站的对一些单独移动单元的信息的分布式调度，出现本发明的特别有利的实施例。下文描述对该实施例的操作。一般地，在交叉引用的相关申请——美国专利申请12/455，215中公开和描述了从多个基站到单个移动单元的分布式调度的概念。因为该申请的内容已被引入作为参考，此处将不再重复该方式的细节。只需注意，如交叉引用的申请所教导的，通过在接收节点—— 彼处是移动单元，此处是多流中继器——处应用干扰消除器，来自多个基站的基本同时的传输可在接收节点处在竞争流之间被没有干扰地处理，从而产生对整体传输路径的吞吐量的显著提高。由于分布式调度所需的来自接收节点的所有比率-请求和信道质量信息被传输到所有多流基站，它们自己复制其他基站调度功能/决定。假设每一个基站处的调度器使用比例公平调度器。该调度器为它直接或经由中继器服务的每一个用户创建优先级度量。当两个或多个基站多流到中继器时，每一个基站中的调度器将做出关于中继器在其他基站处被服务的比率的推断。这样，每一个调度器对切换用户正使用正确的公平度量，并且因此将为不在切换中的用户释放调度机会，从而提高扇区吞吐量。如迄今为止所示出的，根据本发明，同时向多个有线基站传输数据并且从多个有线基站接收数据的无线中继器关于这些基站的每一个被置于有利处位置，从而为远离那些基站站点的区域中的移动用户改进覆盖。中继器可以采用连续干扰消除或其他先进的接收器技术，以使从多重基站接收的吞吐量最大化。系统支持或者由移动用户或者由网络进行的路由选择，以使系统性能最大化。在基站处的调度机制能够公平对待它直接服务的移动台以及经由中继器由它服务的移动台。尽管结合图1-4描述和示出了代表性的后向兼容多流全中继器部署，可以设想， 在先进的部署中，移动台也可以具有从周围基站站和中继器的多流能力。本发明的多流中继器部署相比传统中继器部署具有几个优势，在传统中继器部署中中继器只与一个服务基站通信。这些优势如下1.在传统部署中，每一个扇区具有它自己的中继器，而在所公开的本发明中，中继器由周围扇区共享。换言之，中继器将能够服务所有周围扇区。因而，在所公开的中继器部署中的特定服务区域中将有更少的中继器。这将减少有害的其他小区(同信道 (co-channel))干扰以及初始部署成本。2.在所公开的中继器部署中，中继器与几个周围扇区/基站通信。因而，来自传统部署中的那些周围扇区/基站的有害干扰信号被巧妙地用于承载有用数据。3.在“热点”方案中，使用本发明的中继器部署使得能够在几个周围扇区/基站之间共享对中继器的回程传输。因而，它不使一个基站承受负担，并且网络容量在热点中可能更高。发明者已经通过模拟证明了，相比传统小区配置的单个流移动台，通过使用多流移动台，显然获得了性能增益。例如，考虑小区边缘处t个中继器的多流中继器部署情况。不使用多流能力，作为长期平均信号对噪声加干扰功率比(signal-to-noise plus Interference power Ratio)的几何数据(geometry)是原始累积分布函数(CDF)的10%， 而使用对中继器的多流时，同等几何数据跳跃到原始几何CDF的40%。因而，本发明的多流中继器在其附近给出了对服务移动台的清楚的网络容量增益，如图5所示。作为进一步的性能标记，图6中示出在具有和不具有中继器的情况下图1 中移动用户的几何分布。基站和中继器使用正交传输资源，并且中继器是全方位 (omni-directional)的。结果表明几何收益是巨大的，并且它在操作几何范围内大约是 5dB。类似地，图7示出对基站和中继器传输具有相同资源的几何分布。在该情况下，仍然有大约0. 5-1. OdB的几何增益。该部署方案可被用于覆盖扩展情形。此处，发明者已公开了一种使用多流中继器方法在无线通信系统中提供改进的数据吞吐量的方法和系统。鉴于上述描述，对本发明的众多修改和替代实施例将对本领域的技术人员而言是显而易见的。相应地，该说明书要被理解为仅是说明性的，是出于教导本领域技术人员最佳实施方式的目的，而不是旨在示出其所有可能的形式。还要理解，所使用的词语是描述的词语，而非限制，并且在不背离本发明精神的情况下，可以大幅改变结构的细节，以及保留对本发明范围内的所有修改的独占使用。
权利要求
1.一种用于无线通信的方法，包括在接近多个基站的位置处建立无线中继器；在所述无线中继器处，从所述多个基站的至少两个接收信号，通过所述无线中继器将接收的信号转发到至少一个移动台。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述无线中继器处从所述至少两个基站接收的信号被转发到至少两个移动台。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述无线中继器处接收的信号是从所述至少两个基站叠加地传输的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述无线中继器对从所述至少两个基站传输的叠加信号实现干扰消除。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，从所述至少两个基站传输的叠加信号构成所述中继器向至少一个单个移动台转发的数据信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个基站中的一些经由所述无线中继器向给定移动台传输信号或经由与所述移动台的直接连接传输信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，对所述无线中继器和所述给定移动台之间的通信链路的频率分配基本正交于对所述基站和所述给定移动台之间的所述直接连接的所述频率分配。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述无线中继器和所述给定移动台之间的通信链路以及所述基站和所述给定移动台之间的所述直接连接共享共同的频率分配。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述基站和所述给定移动台之间的所述直接连接以及经由所述无线中继器的连接之间的路由选择根据替代路由上的频谱效率来进行。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，为所述直接连接路由并且为所述中继器连接路由确定频谱效率度量，并且路由选择是基于对那些频谱效率度量的比较来进行的。
11.一种无线中继器，包括用于从多个基站同时接收通信流的装置；用于处理同时接收的通信流以转发到至少一个移动台的装置。
12.根据权利要求11所述的无线中继器，进一步包括用于接收的通信流之间的干扰消除的装置。
全文摘要
提供了一种多流无线中继器，所述多流无线中继器被设置为维持与多个基站的独立数据流，从而提供从那些多个基站到具有与那些多个基站的相应通信关系的移动单元的中继器。在替代方式中，来自多个基站的数据流被相互叠加，其中，有害的小区间干扰被转化为有用的信息承载信号，从而使得能够经由所述中继器对单个移动单元调度来自多个基站的传输资源。
文档编号H04W16/26GK102428723SQ201080021171
公开日2012年4月25日 申请日期2010年4月28日 优先权日2009年5月15日
发明者A·N·鲁德拉帕特纳, K·斯万内桑, S·瓦苏德范 申请人:阿尔卡特朗讯公司