[发明专利]具有自干扰抵消的多天线中继

说明书

技术领域

本发明总的涉及无线网络，更具体地涉及无线中继网络和相关网 络部件。

背景技术

未来无线和/或蜂窝系统除了许多其他方面之外还可以提供增加 的覆盖范围、更高的数据速率或两者兼而有之，这是很重要的。此外， 建设和维护系统的成本方面预计在未来将变得更加重要。随着数据速 率和/或通信距离的增加，增加电池消耗的问题也需要加以解决。

一个重要方面是反思现有系统中使用的拓扑，因为在三代蜂窝网 络上拓扑没有多大变化。在这一方面，引入所谓的中继网络，比如多 跳网络和两跳中继网络，已经在正确的方向上取得了巨大的飞跃。

举例来说，众所周知，所谓的多跳提供了大大降低通信(中继) 实体之间的路径损耗的可能性，这可能有利于用户。当路由被应用于 无线通信网络时，这种网络通常是指多跳网络。在多跳网络中，相互 到达不了的节点或站点都能受益于位于中间的节点，该中间节点可以 将它们的消息从源节点转发到目的节点。传统上，多跳网络已经与所 谓的专有(ad hoc)网络相关联，其中节点多数是移动的，并且不存 在中心协调基础设施。然而，当节点是固定的和/或存在中心协调基础 设施时也可以应用多跳联网思想。一种这种情形目标是农村地区互联 网接入并且使用连接到房子屋顶、灯柱等等的顶部的固定节点。

在多跳情形中，信息可以通过在信源和目的地之间的多跳来发 送，而不是直接在一个单跳中发送。一般来说，相比直接的一跳方式， 多跳方式提供了一些优点，比如较低的功耗和较高的信息吞吐量。在 多跳网络中，相互到达不了的节点都能受益于位于中间的节点，该中 间节点可以将它们的消息从信源向目的地转发。

提供增强的覆盖范围和数据速率的相关方法是利用所谓的两跳 中继，这可以视作多跳(只包含两跳)的一种退化情况，但在同时推 广到并允许并行路径(如果需要的话)。存在许多不同变型的两跳中 继。

在一种特定形式的两跳中继中，发射机发送信号给中继，该中继 接收消息然后或是通过再生中继(解码-与-转发)或是通过非再生中 继(放大-与-转发)转发消息给接收机。两跳中继的主要好处源于将 长的传输距离分成为两个大致等距的跳，以允许增加每个链路上的数 据速率以及增加端到端(ETE)的总数据速率。

在另一种形式的两跳中继中，发射机发送信号给接收机，而且还 发送给中继，中继接收和转发消息给接收机。然后接收机合并第一直 接信号和第二中继的信号以提高信号的质量，这意味着增加平均数据 速率(由于分集而差异极小)。这种形式的中继有时也称为协作中继。

然而，更详细形式的协作中继，是在几个中继节点之间采用各方 面的“协作”。例如，由发送节点发送的信号可能会先由多个中继接收， 随后同时转发，最后由接收节点接收。

在协作中继中，中继通常允许执行各种信号处理或编码任务，它 们以不同方式提高整体通信性能。在协作中继中所采用的这些机制的 好处，可以宽泛地划分为分集增益、波束成形增益、以及空间复用增 益。这里另外，通过合并直接信号和中继信号，接收机可以提高信号 质量。

在最近的研究文献中，协作中继经历了若干名称，比如协作分集、 协作编码、虚拟天线阵列等等。参考文献[1]中给出了协作通信方案的 一个很好的综述。在无线通信中站点或节点之间协作的一般好处可以 概括为更高的数据速率、降低的损耗和差异(由于各种形式的分集)、 增加的电池寿命和被扩展的覆盖范围。

传统转发器的使用也可以视为其最简单形式的两跳中继。转发器 往往是一种相对简单的中继节点，其只提供了相当基本的功能，比如 放大-与-转发，或许还有功率控制。然而，转发器和更高级的中继之 间的界限并不明显。术语“中继”和“转发器”往往(这里也将)互换使 用。

图1中示出了传统的两跳中继系统的例子。两跳中继系统或网络 基本上包括发射机(TX)10、接收机(RX)30、以及一个或多个中 继站(RS)20。当中继的数量V大于1时，或者可替换地，当直接 信号和中继信号都被利用时，这代表协作中继的情况。

存在改善中继网络和所包含的中继部件性能的普遍要求。

发明内容

本发明克服了现有技术设备的这些和其他缺点。

本发明的一个总的目的是提高无线中继网络和相关网络部件的 性能。