[发明专利]无线通信系统中的中继

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统中的中继，并且特别地但非排他地， 涉及无线蜂窝通信系统和/或无线局域网(WLAN)中的中继。

背景技术

在现代的无线通讯系统中，已提出通过将直接从源接收的信号与 从中继单元接收的信号组合，来改善接收质量。

图1说明了蜂窝通信系统的情形，其中通过使用中继站增强了通 信质量。蜂窝通信系统可以例如是无线局域网(WLAN)。在该示例中， 基站(BS)101发射信号，该信号在移动终端(MT)103处被接收。 此外，该信号由中继站(RS)105接收，RS 105将该信号中继到MT 103。 MT 103随后可以将来自BS 101和RS 105的信号组合，由此改善接收。

为了使中继系统高效地操作，重要的是针对该中继通信使用高效 的方法。

在当前的商用无线网格网络中，使用被称为解码转发(D&F)技 术的中继技术。在图1的使用D&F技术的系统的示例中，BS 101向 MT 103发射数据分组，该数据分组还由RS105接收。RS 105随后尝 试解码该数据分组，并且如果解码成功，则RS 105随后对该分组重新 编码并且将其转发到MT。

该方法在许多环境中可以导致可靠的和改善的性能。特别地，如 果MT 103处于BS 101和RS 105的范围内，则通过组合来自BS 101 和RS 105的发射可以提高容量。

在G.Kramer，M.Gastpar，P.Gupta“Cooperative Strategies and Capacity Theorems for Relay Networks”IEEE Transactions on Information Theory.Vol 51.No 9.Sep 2005中公开了D&F系统的示例， 该文献还证明了在BS-RS链路良好时，该协作D&F工作良好并且可以 导致极大的容量提高(即，其容量大大高于BS-MT和RS-MT链路的 容量)。这是如果由运营商将RS部署在选定地点的典型情况，由此它 们可以例如，受益于定向天线和来自BS的视线传播。

然而，在其他情况中D&F系统并没导致最优的性能。例如，BS 101 可能向位于其中数个潜在的中继设备均接收微弱信号的地方的MT 103 发射。在该情况中，容量提高显著地降低，并且如上文所参考的文献 中说明的，通信容量显著地降低，即使RS105和MT 103很接近。

为了在该情形中改善性能，已提出了其他中继方法。特别地，已 提出了被称为放大转发(A&F)的方法。在协作A&F中，RS 105不尝 试对接收的数据分组解码。相反地，RS 105对接收信号进行采样(A/D 转换)并且直接将采样信号发射到MT 103。MT 103随后可以组合来 自RS 105和BS 101的信号，由此有效地实施具有虚拟天线系统的接收 机，该虚拟天线系统包括MT 103和RS 105的天线(多个)。

然而，A&F的缺点在于，它使用相当多的资源用于将采样数据从 RS 105传递到MT 103，并且由此降低了容量。例如，在时分双工(TDD) 系统中，从BS 101到RS 105和MT 101的通信在一个时隙中执行，而 第二个时隙用于从RS 105到MT 103的样本通信。因此信号的中继占 用了完整的第二个时隙。这显著地降低了系统的容量并且特别地，可 能导致仅实现一半的协作容量。

为了解决该缺点，已提出了被称为压缩转发的中继方案。该方法 包括在向MT 103发射之前在RS 105中压缩样本。使用非常复杂的和 专门的量化技术来执行该压缩，该量化技术被称为利用边信息的 Wyner-Ziv信源编码。在A.D.Wyner“The rate-distortion function for source coding with side information at the decoder—II：General Sources” Information and Control，Vol 38，pp60-80，1978中可以找到Wyner-Ziv 信源编码的进一步描述。