[发明专利]电信系统中的移动辅助中继选择

说明书

技术领域

本发明涉及移动电信系统，更具体地涉及移动终端通过中继站与固定基站进行通信的移动电信系统，甚至更具体地涉及从多个中继站中选择用于在移动终端和基站之间通信的最合适的一个。其他方面涉及使用基站和中继站的移动电信系统的架构。

背景技术

由第三代(3G)和第四代(4G)系统发展而来的蜂窝通信系统可以提供大大超过25Mb/s、可能甚至超过100Mb/s的数据速率。为了这种系统中的接收机能够以可接受的误码率工作，需要每个比特的最小信噪比(SNR)(Eb/N0)。最小Eb/N0取决于所用的调制和编码方案并且对于编码正交相移键控(QPSK)系统来说大约是5dB，但是对于例如64正交幅度调制(64-QAM)的复杂调制方案来说，最小Eb/N0可以高达25dB。每比特能量Eb依照下式与接收功率P_rx成比例并且与数据速率R成反比：

Eb＝P_rx-RdB焦耳

接收功率P_rx依照下式与发射功率P_tx、天线增益G、由距离以及其他无线电传输影响引起的传播损耗PL有关：

P_rx＝P_tx+G-PL dB焦耳

数据速率R越高，接收功率P_rx就必须增大越多以将每比特接收的能量Eb保持在可接受的最低水平，从而保证可接受的误比特率(BER)。由于发射机的输出功率P_tx(尤其是在移动站中由于电池限制和有限的散热器能力)是有限的，因此必须通过增大增益或降低路径损耗来实现增大的接收功率。可以使用定向天线来增大增益。由于移动站的位置相对于基站而改变，因此需要智能的、自适应天线。替代地或者附加地，使用额外的基站来缩短移动终端和最近的基站之间的距离。

小区分裂是用于缩短基站(BS)和移动站(MS)之间的距离的公知方法。小区分裂的思想是使一个以上的小区基站服务于特定地理区域。从而每个小区基站可以覆盖更小的区域，并且因此使用更低的功率电平，这又在给定的系统内创造更多次重新使用频率的机会。直到现在，地理区域运营商已经应用小区分裂来增大其系统的容量。在下一代蜂窝系统中，将应用小区分裂来缩短移动站-基站距离。

对于系统运营商来说，小区分裂是昂贵的。它需要附加的基站设备以及放置基站的不动产。因此，中继站(RS)的使用被看作附加的基站设备的替代。中继站仅仅在基站和移动站之间接收和转发信号，而不是功能完全的基站。图1示出了包含小区125的典型布置，该小区125具有基站120、移动站140、以及多个中继站130，…，135。由于中继站相对于基站的相对位置是固定的，因此可以在基站120和中继站130，…，135中的每一个之间使用简单的定向天线个中继站130，…，135中的每一个和基站可以因此以非常高的数据速率通信而不需要过大的发射功率。由于移动站140和中继站130，…，135中的最近一个中继站之间的距离是有限的，因此可以在移动站140和中继站130，…，135之间支持高数据速率通信而不需要使用过大的发射功率。可以在R.Pabst等人发表在2004年的IEEE Comm.Magazine(卷42，第9期，第80-89页)上的题为“Relay-based deployment concepts for wireless and mobile broadband radio”中找到关于具有中继站的蜂窝系统的更多背景技术。通过对基站120和中继站130，…，135中的每一个之间的(相对)长的路径使用定向天线以及对中继站130，…，135和移动站140之间的(相对)短的路径使用全向天线，由于基站和中继站之间的相互干扰被最小化，因此可以增大每个用户的容量和吞吐量。

在过去，已经研究了中继站的选择。例如参见V.Sreng等人在2003年10月发表在IEEE VTC Fall’03(奥兰多，FL)的题为“Relayer selection strategies incellular networks with peer-to-peer relaying”。选择标准可以是距离、传播路径、载波噪声比(C/N)或者载波干扰比(C/I)、或者是这些标准中的任何标准的组合。然而，为了执行选择过程，网络特征必须被实现为包括用于支持选择过程的测量过程。