專利名稱：用于無線通信系統(tǒng)的合作中繼傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種無線通信系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用于無線通信系統(tǒng)的合作中繼傳輸方法，該方法可通過以臨近中繼終端來共享從發(fā)送器到接收器的傳輸而獲得分集增益。
背景技術(shù)：
通常，通過使用多個發(fā)送天線的數(shù)據(jù)傳輸來實現(xiàn)發(fā)送分集。典型的示例是多入多出(MIMO)系統(tǒng)。MIMO系統(tǒng)與空時編碼方案組合并被建立為無線通信標準。在蜂窩通信系統(tǒng)中，基于MIMO系統(tǒng)的發(fā)送分集技術(shù)可被有效地應(yīng)用于基站的下行鏈路傳輸。然而，由于就終端的大小和制造成本而言的硬件限制，對于在上行鏈路傳輸中使用多個天線的發(fā)送分集技術(shù)存在限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，設(shè)計本發(fā)明以解決在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述和其他問題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種合作中繼傳輸方法，當發(fā)送終端與充當中繼節(jié)點或可能的中繼節(jié)點的其它終端共享到基站的傳輸時，可在上行鏈路和下行鏈路中獲得發(fā)送分集增益。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種合作中繼傳輸方法，可優(yōu)化地維持用于特定源終端的中繼終端的數(shù)量。通過在基站的控制下廣播基站和中繼終端之間的距離或信道質(zhì)量的閾值從而設(shè)置中繼終端來實現(xiàn)該方法，該方法可改善基站的接收性能以及分集增益。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于無線通信系統(tǒng)的合作中繼傳輸方法，該無線通信系統(tǒng)配置有用于向多個終端提供網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)的基站以及多個終端，其中，所述多個終端中的一個被選擇作為源終端，其它終端中的至少一個被用作中繼節(jié)點，用于對基站和源終端之間的通信進行中繼，該方法包括以下步驟對在基站中用于中繼通信的參數(shù)進行初始化；廣播具有所述參數(shù)的中繼通信請求消息；響應(yīng)于所述中繼通信請求消息，在可能的中繼終端中，在所述多個終端中獨立地設(shè)置中繼終端，所述中繼終端用于執(zhí)行基站和源終端之間的中繼通信；從源終端和中繼終端接收上行鏈路信號；以及對從源終端和中繼終端接收的上行鏈路信號進行組合和解碼。
優(yōu)選地，參數(shù)包括中繼終端的最大數(shù)量(Nmax)、中繼終端的最小數(shù)量(Nmin)、以及用于設(shè)置中繼終端所需的信道質(zhì)量(Q)以及允許的中繼距離。
優(yōu)選地，設(shè)置中繼終端的步驟包括以下步驟在接收中繼通信請求消息的終端中測量鏈接到基站的信道質(zhì)量(Qpresent)；確定是否滿足條件Q＜Qpresent；以及如果滿足條件Q＜Qpresent，則激活中繼功能，并將確認消息從中繼終端發(fā)送到基站。
優(yōu)選地，設(shè)置中繼終端的步驟包括以下步驟通過在基站中的控制信道監(jiān)控標識中繼終端的當前數(shù)量(Qpresent)；確定是否滿足條件Nmax＞Npresent；如果不滿足條件Nmax＞Npresent，則增加所需的信道質(zhì)量(Q)；如果滿足條件Nmax＞Npresent，則確定是否滿足條件Nmin＜Npresent；以及如果不滿足條件Nmin＜Npresent，則減少所需的信道質(zhì)量(Q)。
優(yōu)選地，設(shè)置中繼終端的步驟包括以下步驟在接收中繼通信請求消息的終端中測量來自基站的距離(Dpresent)；確定是否滿足條件D＞Dpresent；以及如果滿足條件D＞Dpresent，則激活中繼功能，并將確認消息從中繼終端發(fā)送到基站。
優(yōu)選地，接收上行鏈路信號的步驟包括以下步驟在中繼終端中接收上行鏈路信號；對上行鏈路信號進行解碼；以及僅當解碼成功時將上行鏈路信號發(fā)送到基站。
優(yōu)選地，接收上行鏈路信號的步驟包括以下步驟對從基站和中繼終端接收的上行鏈路信號進行解碼；當在中繼終端中解碼成功時，臨時存儲上行鏈路信號；當在基站中解碼失敗時，廣播重新發(fā)送請求消息；以及當中繼終端接收到重新發(fā)送請求消息時，將臨時存儲的上行鏈路消息發(fā)送到基站。優(yōu)選地，可能的中繼終端的數(shù)量必須被一致地維持，從而鏈路性能可被一致地維持。為此，基站對用于中繼通信的參數(shù)進行合適的調(diào)整并廣播所述參數(shù)，從而可能的中繼終端的數(shù)量被一致地維持和管理。


通過下面結(jié)合附圖進行的對實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述和/或其他目的和方面將會變得更加清楚，其中圖1示出本發(fā)明的合作中繼傳輸方法被應(yīng)用到其的無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2示出本發(fā)明的合作中繼傳輸方法的上行鏈路幀的結(jié)構(gòu)；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的合作中繼傳輸方法的流程圖；以及圖4是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的合作中繼傳輸方法的流程圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的合作中繼傳輸方法。
將描述在蜂窩環(huán)境中發(fā)送端的終端執(zhí)行到接收端的基站的上行鏈路傳輸?shù)氖纠Ｔ诒景l(fā)明中，假設(shè)終端可從不同的終端接收上行鏈路信號。
圖1示出本發(fā)明的合作中繼傳輸方法被應(yīng)用到其的無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，多個終端121、122、123、124、125和126出現(xiàn)在基站110的服務(wù)區(qū)域中。在這些終端中，終端#4(124)嘗試將包發(fā)送到基站110。為了解釋方便，嘗試發(fā)送的終端#4稱為源終端。
當終端#4(124)將包發(fā)送到基站110時，終端#1(121)、#2(122)、#3(123)、#5(125)和#6(126)以及基站110接收包。
當從終端#4接收到包時，終端#1(121)、#2(122)、#3(123)、#5(125)和#6(126)對接收的包進行解碼。當終端已經(jīng)對接收的包成功解碼時，它們分別嘗試中繼操作。在圖1中，終端#1(121)、#3(123)和#5(125)變?yōu)橐呀?jīng)對接收的包成功地解碼的可能的中繼終端。
根據(jù)解碼操作是否成功或在預(yù)定的基站和中繼終端之間是否滿足信噪比(SNR)，或所述兩種準則都滿足來確定可能的中繼終端的中繼操作。在圖1中，終端#2(122)和#6(126)為解碼操作失敗或不滿足閾值SNR的終端，或為處于休眠模式的終端。
圖2示出本發(fā)明的合作中繼傳輸方法的上行鏈路幀的結(jié)構(gòu)。假設(shè)本發(fā)明采用時分雙工(TDD)。上行鏈路幀的流量字段包括直接傳輸幀210，用于將信號從源終端直接發(fā)送到基站；以及中繼傳輸幀220，用于將信號通過中繼節(jié)點從源終端發(fā)送到基站。中繼傳輸幀220包括源終端->中繼節(jié)點幀223，用于將信號從源終端重新發(fā)送到中繼節(jié)點；以及中繼節(jié)點->基站幀225，用于將信號從中繼節(jié)點發(fā)送到基站。
接下來將更詳細地描述被配置為如上所述的無線通信系統(tǒng)的合作中繼傳輸方法。
基站通過控制信道將用于設(shè)置激活每一終端的中繼功能的中繼功能參數(shù)的閾值發(fā)送到終端。當從源終端接收到上行鏈路信號時，每一終端將當前值與中繼功能參數(shù)的閾值進行比較，并確定是否需要中繼節(jié)點。
一旦源終端被設(shè)置并且基站將資源分配給源終端，源終端就以上行鏈路幀發(fā)送數(shù)據(jù)?；竞瓦M入中繼節(jié)點的中繼終端接收上行鏈路幀。
當接收到上行鏈路幀時，中繼終端嘗試檢測在上行鏈路幀中發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果中繼終端已經(jīng)成功檢測到發(fā)送的數(shù)據(jù)，則其將關(guān)聯(lián)的上行鏈路幀發(fā)送到基站。
基站對從源終端直接接收的上行鏈路幀和從中繼節(jié)點接收的上行鏈路幀進行組合，并檢測發(fā)送的數(shù)據(jù)。
在此情況下，源終端以構(gòu)成圖2的上行鏈路流量的直接傳輸幀210和中繼傳輸幀220來發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。在即使當接收到直接傳輸幀210時基站從中繼節(jié)點接收中繼傳輸幀210的中繼節(jié)點->基站幀225之后，基站將中繼傳輸幀220的中繼節(jié)點->基站幀225與直接傳輸幀210組合，并執(zhí)行解碼操作(參照圖2)。如上所述，因為基站組合從源終端和至少一個中繼終端接收的信號并對組合的信號執(zhí)行解碼操作，所以其可獲得發(fā)送分集增益。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的合作中繼傳輸方法的流程圖。
如圖3所示，基站對用于中繼通信的參數(shù)進行初始化(步驟S301)。用于中繼通信的參數(shù)包括中繼終端的最大數(shù)量Nmax，中繼終端的最小數(shù)量Nmin，以及與用于設(shè)置終端的中繼功能的參數(shù)對應(yīng)的所需的中繼信道質(zhì)量Q和允許的中繼距離D。當完成初始化時，基站將信道質(zhì)量Q和允許的中繼距離D發(fā)送到鏈接的終端(步驟S302)。
當接收到Q和D時，每一終端測量與基站關(guān)聯(lián)的信道狀態(tài)Qpresent和距離Dpresent，其后將Qpresent和Dpresent與Q和D進行比較。當滿足其中一個條件或兩個條件都滿足時，終端激活其中繼功能并變?yōu)榭赡艿闹欣^終端。中繼功能的激活表示當從源終端接收到上行鏈路信號時關(guān)聯(lián)的終端變?yōu)槟軌驁?zhí)行中繼功能的可能的中繼終端。當可能的中繼終端從關(guān)聯(lián)的源終端接收上行鏈路信號并對接收的信號成功解碼時，其變?yōu)橛糜陉P(guān)聯(lián)的源終端的中繼終端。中繼終端對解碼的信號再次編碼并以預(yù)定的間隔發(fā)送該信號，或?qū)獯a的信號再次編碼并以當從基站接收中繼請求時定義的間隔發(fā)送該信號。此時，中繼終端對在接收到中繼請求之后測量的鏈接到基站的信道進行測量，預(yù)先補償在中繼傳輸時間生成的信號的相位的變化，并發(fā)送該信號。當接收到以基站為目的地的中繼信號時，因為即使通過多個中繼終端發(fā)送用于相同終端的中繼信號，信號相位也彼此相同，所以可進一步改善接收性能。
基站基于逐個源終端來監(jiān)控控制信道并標識中繼終端的當前數(shù)量Npresent(步驟S303)，并確定是否滿足條件Nmax＞Npresent。如果作為確定結(jié)果，不滿足Nmax＞Npresent的條件，則增加Q值和減少D值(步驟S305)，并再次執(zhí)行初始化(步驟S301)。然而，如果滿足條件Nmax＞Npresent，則關(guān)于是否滿足條件Nmin＜Npresent而作出確定(步驟S306)。如果作為確定結(jié)果，不滿足條件Nmin＜Npresent，則Q值減少或D值增加(步驟S307)，并再次執(zhí)行初始化(步驟S301)。如果兩個條件都滿足，則基站從源終端接收直接上行鏈路信號210(步驟S308)，并從中繼終端接收中繼上行鏈路信號(步驟S309)。其后，基站對從源終端和中繼終端接收的上行鏈路信號進行組合(步驟S310)并對組合的信號進行解碼(步驟S311)。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的合作中繼傳輸方法的流程圖。
合作中繼傳輸方法以基站執(zhí)行初始化處理并以根據(jù)第一實施例的合作中繼傳輸方法接收上行鏈路信號相同的方式執(zhí)行過程。當基站以根據(jù)本發(fā)明第二實施例的合作中繼傳輸方法從源終端接收上行鏈路信號時(步驟S308)，其對接收的信號進行解碼，并確定解碼操作是否成功(步驟S341)。如果解碼操作成功，則基站從源終端接收下一信號。然而，如果解碼操作失敗，則基站廣播重新發(fā)送請求消息(步驟S342)。
另一方面，當可能的中繼終端以根據(jù)第二實施例的合作中繼傳輸方法從源終端接收上行鏈路信號時，其對接收的信號進行解碼。如果解碼操作成功，則可能的中繼終端變成中繼終端并臨時存儲上行鏈路信號。當從基站接收到重新發(fā)送請求消息時，該中繼終端將臨時存儲的上行鏈路信號發(fā)送到基站。
響應(yīng)于該重新發(fā)送請求消息，基站從中繼終端接收上行鏈路信號(步驟S343)，組合接收的上行鏈路信號(步驟S344)，并對組合的信號進行解碼(步驟S345)。
在該實施例中，當分別接收到重新傳輸請求消息并成功執(zhí)行解碼操作時，所有中繼終端發(fā)送上行鏈路信號。此外，通過考慮Q和D值，當一個終端具有最好的信道狀態(tài)或最接近基站時，該終端可發(fā)送上行鏈路信號。
如上所述，因為中繼節(jié)點接收并重新發(fā)送源終端的上行鏈路信號，所以本發(fā)明的合作中繼傳輸方法可用單個天線獲得終端的上行鏈路傳輸中的發(fā)送分集增益。此外，本發(fā)明的合作中繼傳輸方法調(diào)節(jié)用于確定中繼終端的基站和中繼節(jié)點之間的距離和信道質(zhì)量的閾值，并優(yōu)化地維持用于特定源終端的中繼終端的數(shù)量，從而改善基站的接收信號處理的可靠性以及分集增益。
雖然已經(jīng)為了示例性的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可進行各種修改、添加和替換。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，而是由所附權(quán)利要求及其等同物的全部范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信系統(tǒng)的基站中使用的合作中繼傳輸方法，該無線通信系統(tǒng)配置有多個終端以及用于向多個終端提供網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)的基站，其中，所述多個終端中的一個被選擇作為源終端，其它終端中的至少一個被用作中繼節(jié)點，用于對基站和源終端之間的通信進行中繼，該方法包括以下步驟對用于中繼通信的參數(shù)進行初始化；廣播包括所述參數(shù)的中繼通信請求消息；響應(yīng)于所述中繼通信請求消息而在所述多個終端中設(shè)置可能的中繼終端，所述中繼終端用于執(zhí)行基站和源終端之間的中繼通信；從源終端和中繼終端接收上行鏈路信號；以及對從源終端和中繼終端接收的上行鏈路信號進行組合和解碼。
2.如權(quán)利要求1所述的合作中繼通信方法，其中，所述參數(shù)包括中繼終端的最大數(shù)量(Nmax)、中繼終端的最小數(shù)量(Nmin)、以及用于設(shè)置中繼終端所需的信道質(zhì)量(Q)和允許的中繼距離(D)。
3.如權(quán)利要求2所述的合作中繼通信方法，其中，設(shè)置中繼終端的步驟包括以下步驟在接收中繼通信請求消息的終端中測量鏈接到基站信道質(zhì)量(Qpresent)；確定是否滿足條件Q＜Qpresent；以及如果滿足條件Q＜Qpresent，則激活中繼功能。
4.如權(quán)利要求3所述的合作中繼通信方法，其中，設(shè)置中繼終端的步驟包括以下步驟通過在基站中的控制信道監(jiān)控標識中繼終端的當前數(shù)量(Qpresent)；確定是否滿足條件Nmax＞Npresent；如果不滿足條件Nmax＞Npresent，則增加所需的信道質(zhì)量(Q)；如果滿足條件Nmax＞Npresent，則確定是否滿足條件Nmin＜Npresent；以及如果不滿足條件Nmin＜Nresent，則減少所需的信道質(zhì)量(Q)。
5.如權(quán)利要求2所述的合作中繼通信方法，其中，設(shè)置中繼終端的步驟包括以下步驟在接收中繼通信請求消息的終端中測量來自基站的距離(Dpresent)；確定是否滿足條件D＞Dpresent；以及如果滿足條件D＞Dpresent，則激活中繼功能。
6.如權(quán)利要求5所述的合作中繼通信方法，其中，設(shè)置中繼終端的步驟包括以下步驟通過在基站中的控制信道監(jiān)控標識中繼終端的當前數(shù)量(Qpresent)；確定是否滿足條件Nmax＞Npresent；如果不滿足條件Nmax＞Npresent，則增加所需的信道質(zhì)量(Q)；如果滿足條件Nmax＞Npresent，則確定是否滿足條件Nmin＜Npresent；以及如果不滿足條件Nmin＜Npresent，則減少所需的信道質(zhì)量(Q)。
7.如權(quán)利要求1所述的合作中繼通信方法，其中，接收上行鏈路信號的步驟包括以下步驟在可能的中繼終端中接收上行鏈路信號；對上行鏈路信號進行解碼；以及當解碼成功時將可能的中繼終端設(shè)置為中繼終端，對由于中繼終端和基站之間的信道而導(dǎo)致的信號相位變化的上行鏈路信號進行補償，并將補償?shù)纳闲墟溌沸盘柊l(fā)送到基站。
8.如權(quán)利要求1所述的合作中繼通信方法，其中，接收上行鏈路信號的步驟包括以下步驟在可能的中繼終端中接收上行鏈路信號；對上行鏈路信號進行解碼；以及僅如果基站和可能的中繼終端之間的信道狀態(tài)的值大于在中繼參數(shù)中定義的閾值，則在具有成功解碼操作的可能的中繼終端中將可能的中繼終端設(shè)置為中繼終端，對由于中繼終端和基站之間的信道而導(dǎo)致的信號相位變化的上行鏈路信號進行補償，并將補償?shù)纳闲墟溌沸盘柊l(fā)送到基站。
9.如權(quán)利要求1所述的合作中繼通信方法，其中，接收上行鏈路信號的步驟包括以下步驟對從基站和可能的中繼終端接收的上行鏈路信號進行解碼；當在可能的終端中解碼成功時，臨時存儲上行鏈路信號；當在基站中解碼失敗時，廣播重新發(fā)送請求消息；以及當接收到重新發(fā)送請求消息時，僅如果可能的中繼終端具有大于在中繼參數(shù)中定義的閾值，則將可能的中繼終端設(shè)置為中繼終端，對由于中繼終端和基站之間的信道而導(dǎo)致的信號相位變化的上行鏈路信號進行補償，并將臨時存儲的上行鏈路消息發(fā)送到基站。
全文摘要
公開了一種在基站中用于向終端提供網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)的方法。其中，終端中的一個被選擇作為源終端，其它終端中的至少一個被用作中繼節(jié)點，用于對基站和源終端之間的通信進行中繼。初始化用于中繼通信的參數(shù)。發(fā)送包括參數(shù)的中繼通信請求消息。響應(yīng)于該消息，終端獨立地設(shè)置并執(zhí)行基站和源終端之間的中繼通信。從源終端和中繼終端接收上行鏈路信號。從源終端和中繼終端接收的上行鏈路信號被組合和解碼。因為中繼節(jié)點重新發(fā)送源終端的信號，所以在具有單個天線的終端的上行鏈路傳輸中獲得發(fā)送分集增益。
文檔編號H04B7/26GK1901400SQ200610100529
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月4日
發(fā)明者樸乘瑩, 樸大榮, 尹相普 申請人:三星電子株式會社