[发明专利]具有基于FIR的信道均衡器的无线中继器

说明书

本申请要求2015年5月6日提交的美国临时专利申请No.62/157,471的权益。

技术领域

本发明总体上涉及用于在无线系统中通过有限冲击响应(FIR)滤波器增加无线信道的相干带宽的新颖中继设计。

背景技术

在移动应用激增的情况下，存在按交错步速对于无线系统的更高吞吐量的增加的需求。给定6GHz以下的有限谱已经是拥挤的，毫米波(mmWave)已经显现为未来第五代(5G)无线系统的有前途的技术[1]。

正确地设计的中继器可以在无线系统中起到重要作用。在无线保真(WiFi)或长期演进(LTE)系统中，中继器用于扩展覆盖范围。对于mmWave，中继器的作用基本上是不同的。给定mmWave信号的强无线电传输方向性以及大的反射损耗，中继器对于无缝覆盖是必要的[2]。注意，中继器可以划分为两种类别：放大转发中继器(AFR)和解码转发中继器(DFR)。由于DFR尤其对于多跳转中继器情况引入显著传输延迟，因此AFR增强无线系统提供优于DFR的优点。在[3]中研究中继器的能量效率。在[4]中研究使得中继器的数量最小化并且使得网络效用最大化的问题。在[5]中，开发迭代算法，以用于联合设计接收/发送(Rx/Tx)射频(RF)/基带处理器。在[6]中，说明多跳转中继器可以极大地改进连接性针对单跳转mmWave传输。

已经存在关于在无线系统中利用中继器的先前发明。然而，较少关注于中继器对无线信道相干带宽的影响。相干带宽意味着其内的所有子载波共享相似信道特性，从而信道估计仅需要对于所有子载波执行一次。在[7]中，说明多跳转中继器将使得信道相干带宽更窄，但并未提出方法以克服这种窄化的相干带宽的问题。较窄相干带宽意味着对信道估计必须花费更多资源(例如导频谱和计算)。

本发明一个实施例是一种具有基于FIR的信道均衡器以增加无线系统的相干带宽的创新性中继器设计。基于各中继器之间的信道归因于中继器是静态(即，不移动)的导致是缓慢变化的，并且因此具有长相干时间，每个中继器可以使用近来所获得的信道估计自适应地均衡信道。在通过该新颖设计所均衡的信道的情况下，能量敏感用户装备(UE)可以对信道估计花费远更少的资源。例如，在具有4个中继器和100个UE的mmWave系统中，如果4个中继器装配有本发明中所提出的FIR滤波器，则所有UE可以在信道估计中节省一半资源。

本发明另一实施例是在发射机或接收机处通过具有多个天线的波束成形均衡信道。如果发射机天线的数量是N_t并且接收机天线的数量是N_r，则中继器将需要N_tN_r个FIR滤波器。为了减少尤其关于具有大量天线的系统的复杂度，本发明描述一种用于首先执行发射机或接收机波束成形并且然后在每个接收机天线处均衡信道的方法。于是，对于具有N_r个天线的中继器仅需要N_r个FIR滤波器。

附图说明

图1示出中继器的系统模型。

图2示出单天线中继器的系统块。

图3示出一个均衡FIR滤波器的结构。

图4示出均衡器的时域示例。

图5示出针对中继器的不同层的相干带宽的仿真结果。

图6示出针对中继器的不同层的误比特率(BER)的仿真结果。

图7示出关于不同子载波分组策略的仿真结果。

图8示出多入多出(MIMO)中继器的示图。

图9示出针对发射机侧波束成形算法的MIMO中继器的功能框图。

图10示出针对接收机侧波束成形算法的MIMO中继器的功能框图。

图11示出接收机侧迫零(ZF)算法的框图作为示例。

图12示出用于MIMO中继器的相干带宽的仿真结果。

图13示出没有信道反馈的FIR参数估计的流程图。

图14示出具有信道反馈的FIR参数估计的流程图。

具体实施方式

现将参照附图，其中，相同标号通篇指代相同部分。现在可以描述本发明示例性实施例。示例性实施例得以提供以示出本发明的各方面，并且不应理解为限制本发明的范围。当参照框图或流程图描述示例性实施例时，每个块可以表示方法步骤或用于执行方法步骤的装置元件。取决于实现方式，可以在硬件、软件、固件或其组合中配置对应装置元件。

关于一对发射机-接收机基于FIR滤波器的均衡