[发明专利]具有双向信道的多天线中继站

说明书

技术领域

本发明涉及用于经由多天线中继站中继信号的方法、系统、网络装置和计算机程序产品。

背景技术

无线联网构成未来信息技术应用的重要部分。近来，已经提出在无线发射机和接收机处使用多天线作为无线信道上的高速率多媒体传输的使能技术。

对于从无线多跳网络(例如，蜂窝网络、无线自组网络、无线局域网(WLAN)无线广播和/或宽带网络等)的发射节点(例如，终端装置、基站、接入点等)到接收节点(例如，终端装置、基站、接入点等)的传输，能够利用中继站来为最终用户中继消息。使用中继站的动机可在于：在蜂窝网络中，就确保可靠通信所需的传输功率而言，基站和靠近小区边界的用户之间的直接传输可能非常昂贵，或者现有的射频(RF)技术在用户端一般可以适应仅仅一个或两个天线，这表明当前的无线系统不能充分从有前途的时空技术受益。通过使用中继站(其可适应多个天线)中继消息，信道被有效地转变为中继信道。另一实例是在自组网络中利用中继节点用于合作通信，其中靠近有效(active)发射机和接收机的节点可以将数据分组从发射机中继到接收机。

图1示出例如在R.Pabst、B.H Walke、D.C.Schultz、P.Herhold、S.Mukherjee、H.Viswanathan、M.Lott、W.Zirwas、M.Dohler、H.Aghvami、D.D.Falconer和G.P.Fettweis的“Relay-Based DeploymentConcepts for Wireless and Mobile Broadband Radio”，IEEECommunications Magazine，第80-89页，2004年9月中所描述的两跳中继情况的示意性框图。根据图1，两个节点S110、S220可以经由中间中继站(RS)12相互通信，如果假定这两个节点10、14在单跳H1上的直接通信是不可能的话(例如由于屏蔽或有限的发射功率)。通常，RS 12在第一跳H2上从第一节点S1 10接收信号并且在第二跳H3上重发定址到第二节点S2 14的信号。

对于该两跳中继的情况存在两个重要的概念：放大-转发(AF)和解码-转发(DF)，如在例如J.N.Laneman、D.N.C.Tse和G.W.Wornell的“Cooperative Diversity in Wireless Networks：Efficient Protocols andOutage Behavior”，IEEE Transactions on Information Theory，卷50，号12，第3062-3080页，2004年12月中所描述的那样。在AF中，在RS12处接收的信号仅仅被RS 12放大并且重发，而在DF中，接收的信号被RS 12解码、重新编码并且重发。

假定RS 12仅仅可以在正交信道资源上接收和发射，那么在AF中继中需要的资源例如相比于两个节点之间的直接通信来说被加倍，即，虽然两跳中继目的在于提高谱效率，但是存在着折衷：谱效率在概念上以因子1/2降低是固有的。

已经提出几种提议来补偿该两跳中继的概念上的缺点。所有这些协议的共同之处在于不可能改进源和目的地之间的单个两跳连接的谱效率，但能改进不同两跳连接的整体谱效率。在H.Shi、T.Asai和H.Yoshino的“A Relay Node Division Duplex Relaying Approach for MIMORelay Networks”，Proc.of IEEE 17th Symposium on Personal，Indoor andMobile Radio Communications，赫尔辛基，芬兰，2006年9月中，考虑了若干具有多个RS的两跳连接。这些RS被分成两个组。当第一组RS接收信号时，第二组RS在相同的信道资源上发射信号，反之亦然。这些协议显著地提高了网络的谱效率。