專利名稱：聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼方法、基站和用戶設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信，具體地涉及高速率寬帶無線通信，例如基于3GPP LTE的OFDM，更具體地涉及一種聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼方法，及其接收和發(fā)射方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)編碼(Network coding)從廣義上來講，是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)將接收到的信息進(jìn)行編碼后再轉(zhuǎn)發(fā)出去的多點(diǎn)傳送(Multicast)技術(shù)。多點(diǎn)傳送(也稱組播)是網(wǎng)絡(luò)中的一種重要的通信方式。當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向若干個(gè)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，往往要借助其他節(jié)點(diǎn)的傳遞。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，作為中繼的節(jié)點(diǎn)只能對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行復(fù)制、放大和轉(zhuǎn)發(fā)，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源有時(shí)候是一種浪費(fèi)。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)打破了這種限制，它允許中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息進(jìn)行編碼，并將接收到的多個(gè)數(shù)據(jù)包按照某種特定算法重新組合再發(fā)送出去。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)可以顯著地提高多點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)率。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳遞的信息，可以形象的稱之為“流”。網(wǎng)絡(luò)的最大流量即為從源點(diǎn)到收點(diǎn)的最大傳輸數(shù)據(jù)率。而廣播的最大流量是指源點(diǎn)同時(shí)向所有收點(diǎn)發(fā)送同樣數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)收點(diǎn)能接收到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。理論上講，最大流取決于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即各節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系和帶寬。利用圖論中著名的最大流最小割定理可以得到給定網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)源點(diǎn)到收點(diǎn)的最大流。網(wǎng)絡(luò)編碼實(shí)際上是用節(jié)點(diǎn)處理能力換取更高的網(wǎng)絡(luò)效率。
在蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)中，基站具有固定的站點(diǎn)和最大的發(fā)射功率。因此覆蓋范圍是不變的，并且為了改善單元邊緣處的用戶設(shè)備UE的性能，執(zhí)行了一些無線通信技術(shù)，例如CDMA系統(tǒng)中的軟切換。但是在通用移動(dòng)通信系統(tǒng)UMTS Rel5 HSDPA和LTE中，沒有采用來自相鄰基站的宏分集和功率貢獻(xiàn)的軟合并，以便實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的更快和更靈活自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC、MAC調(diào)度和L1 HARQ。因此，當(dāng)UE在小區(qū)中心時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更高峰值數(shù)據(jù)傳輸率。但是當(dāng)UE遠(yuǎn)離站點(diǎn)時(shí)，例如在小區(qū)邊緣，沒有特別好的技術(shù)可以改善服務(wù)傳輸性能以增加譜效率。
在WiMax中已經(jīng)引入了無線中繼概念，但是在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中還沒有討論過無線中繼概念。因?yàn)楸景l(fā)明在蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信中是新的應(yīng)用，目前的現(xiàn)有技術(shù)中沒有解決方法。
圖1示出了具有無線中繼站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的配置。作為示例，中繼站位于小區(qū)邊緣的1/3距離處。中繼站可以具有基帶處理功能，并且可以轉(zhuǎn)發(fā)來自eNB的數(shù)據(jù)。中繼站在與eNB所使用相同頻率的但是與所述源進(jìn)行時(shí)分復(fù)用的源上傳送數(shù)據(jù)。
任務(wù)中繼站可以起這樣的作用，一個(gè)是放大和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，另一個(gè)是解碼和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。具體地，在圖2和圖3中示出了中繼站數(shù)據(jù)接收和發(fā)射的調(diào)度。圖2示出了在具有無線中繼站的通信設(shè)備中進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的中繼站結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，中繼站經(jīng)由天線從eNB接收模擬數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化ADC；對(duì)ADC后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行符號(hào)化；然后對(duì)符號(hào)化的數(shù)字電平進(jìn)行放大；最后對(duì)放大后的數(shù)字電平進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化和整形，經(jīng)由天線轉(zhuǎn)發(fā)整形后的模擬信號(hào)。圖3示出了在具有無線中繼站的通信設(shè)備中進(jìn)行編碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的中繼站結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，中繼站經(jīng)由天線從eNB接收模擬數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行采樣和ADC；將ADC后的數(shù)字信號(hào)分成兩路信號(hào)，一路信號(hào)進(jìn)行如圖2所示的動(dòng)作，對(duì)符號(hào)化的數(shù)字電平進(jìn)行放大，另一路信號(hào)經(jīng)過解調(diào)、解碼，在解碼過后進(jìn)行循環(huán)冗余檢驗(yàn)(CRC)檢查，同時(shí)進(jìn)行編碼和調(diào)制；然后如果通過了CRC校驗(yàn)，則對(duì)解調(diào)、解碼、編碼和調(diào)制的這一路信號(hào)進(jìn)行DAC和整形，而如果沒有通過CRC校驗(yàn)，則對(duì)通過采樣和ACD之后只經(jīng)過放大的信號(hào)進(jìn)行DAC和整形，最后經(jīng)由天線轉(zhuǎn)發(fā)整形后的模擬信號(hào)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出了一種利用無線中繼站聯(lián)合模擬網(wǎng)編碼的蜂窩網(wǎng)絡(luò)配置，即承載來自多個(gè)源的信息的物理信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)編碼，還公開了發(fā)射/接收方案以及發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提出了一種聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼方法，用于具有中繼站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，包括以下步驟從多個(gè)基站eNB接收信息信號(hào)；對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化；對(duì)承載來自多個(gè)基站的信息的模擬信號(hào)電平進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；對(duì)模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及接收所轉(zhuǎn)發(fā)的符號(hào)，將所述符號(hào)轉(zhuǎn)換為信息信號(hào)。
優(yōu)選地，所述基站eNB也包括轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的在前中繼站，對(duì)來自所述基站eNB和所述在前中繼站的信號(hào)進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼。
優(yōu)選地，所述中繼站交替地進(jìn)行時(shí)間分割并且承載模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的信息信號(hào)。
優(yōu)選地，所述模擬網(wǎng)絡(luò)編碼包括物理信號(hào)求和。
優(yōu)選地，所述物理信號(hào)求和包括對(duì)根據(jù)時(shí)隙劃分的信號(hào)塊進(jìn)行加權(quán)求和。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提出了一種聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼中繼的接收方法，用于具有中繼站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，包括以下步驟 對(duì)來自多個(gè)基站eNB或中繼站的信號(hào)進(jìn)行協(xié)作的MIMO操作； 用戶設(shè)備對(duì)通過多輸入多輸出MIMO操作接收到的信號(hào)，通過聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解碼。
優(yōu)選地，所述聯(lián)合技術(shù)包括MIMO空間解復(fù)用。
優(yōu)選地，所述聯(lián)合技術(shù)包括串行干擾抵消SIC。
優(yōu)選地，所述解碼方法是最大概似法ML。
優(yōu)選地，所述解碼方法是迫零算法ZF和最小均方差算法MMSE。
優(yōu)選地，在UE接收信號(hào)之后，使用追趕合并或遞增冗余IR合并進(jìn)行解碼。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提出了一種基站，包括采樣和ADC單元，對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化；編碼單元，對(duì)承載來自多個(gè)基站的信息的模擬信號(hào)電平進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；發(fā)送單元，對(duì)模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
優(yōu)選地，所述編碼單元通過物理信號(hào)求和實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)編碼。
優(yōu)選地，所述編碼單元通過對(duì)根據(jù)時(shí)隙劃分的信號(hào)塊進(jìn)行加權(quán)求和來實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)編碼。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了一種用戶設(shè)備UE，包括接收單元，用于從基站接收信息；解碼單元，通過聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解碼；以及發(fā)送單元，對(duì)解碼后的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
優(yōu)選地，所述聯(lián)合技術(shù)包括MIMO空間解復(fù)用。
優(yōu)選地，所述聯(lián)合技術(shù)包括串行干擾抵消SIC。
優(yōu)選地，所述解碼單元使用最大概似法ML進(jìn)行解碼。
優(yōu)選地，所述解碼單元使用迫零算法ZF和最小均方差算法MMSE進(jìn)行解碼。
優(yōu)選地，在所述UE接收信號(hào)之后，所述解碼單元使用追趕合并或遞增冗余IR合并進(jìn)行解碼。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提出了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)了可執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序。
本發(fā)明的有益效果在于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的中繼站進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼，即承載利用在先物理信號(hào)編碼的當(dāng)前時(shí)隙/塊模擬網(wǎng)絡(luò)的信息的物理信號(hào)來發(fā)射業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在放大和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，UE從eNB接收數(shù)據(jù)并且進(jìn)行中繼，并且通過協(xié)作的MIMO解空間復(fù)用MUX或串行干擾抵消來檢測(cè)所述時(shí)隙；每次UE只保留一個(gè)時(shí)隙硬判決，其他的現(xiàn)有軟信息用于下一次時(shí)隙判決，這改善了UE的接收性能。在解碼和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，UE對(duì)從eNB接收到的一個(gè)塊的軟信息進(jìn)行緩沖，然后在從中繼站接收數(shù)據(jù)之后采用Chase合并或IR合并以獲得分集增益。根據(jù)通過eNB和中繼站聯(lián)合的虛擬矩陣形式理論中的分析，發(fā)現(xiàn)接收機(jī)中的聯(lián)合檢測(cè)可以至少提供與傳統(tǒng)的2*2發(fā)射分集類似的性能。此外，在兩個(gè)符號(hào)的中繼站中的模擬網(wǎng)絡(luò)編碼獲得與3×3MIMO類似的性能。甚至由于從中繼站接收到的較大SNR，所述增益更大。本發(fā)明與最佳現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)在于聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼和無線中繼是無線通信中的一種新的應(yīng)用。因?yàn)楫?dāng)前的HSDPA和LTE，AMC、MAC調(diào)度和L1HARQ技術(shù)全部集中在當(dāng)UE在站點(diǎn)附近時(shí)的高峰值數(shù)據(jù)傳輸率，無線中繼與模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的結(jié)合是一種低成本低復(fù)雜性的方案，當(dāng)UE在小區(qū)邊緣時(shí)，所述方案可以改善業(yè)務(wù)傳輸性能，并且增加小區(qū)覆蓋。



根據(jù)結(jié)合附圖的以下描述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得易于理解，其中 圖1示出了具有無線中繼站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的配置； 圖2示出了在具有無線中繼站的通信設(shè)備中進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的中繼站結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3示出了在具有無線中繼站的通信設(shè)備中進(jìn)行編碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的中繼站結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4示出了在2×2協(xié)作MIMO方案中的信道響應(yīng)矢量； 圖5示出了在2×1宏分集方案中的信道響應(yīng)矢量； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模擬網(wǎng)絡(luò)編碼方法的流程圖； 圖7示出了UE接收機(jī)的物理處理結(jié)構(gòu)，其中是使用協(xié)作MIMO解空間復(fù)用的L1結(jié)構(gòu)； 圖8示出了UE接收機(jī)的物理處理結(jié)構(gòu)，其中是使用SIC的L1結(jié)構(gòu)； 圖9a和圖9b示出了使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的放大和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸； 圖10a和圖10b示出了使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D； 圖11示出了利用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼在具有無線中繼站的通信設(shè)備中進(jìn)行數(shù)據(jù)放大和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的示意圖； 圖12示出了利用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼在具有無線中繼站的通信設(shè)備中進(jìn)行編碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的中繼站結(jié)構(gòu)示意圖； 圖13示出了具有兩個(gè)半雙工中繼站的中繼接收機(jī)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)； 圖14示出了一個(gè)時(shí)隙中繼站中使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D；以及 圖15示出了兩個(gè)時(shí)隙中繼站的使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D。

具體實(shí)施例方式 現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例提供詳細(xì)參考。為解釋本發(fā)明將參考附圖描述下述實(shí)施例。
在本發(fā)明中，提出了一種聯(lián)合模擬網(wǎng)編碼和無線中繼配置。兩個(gè)中繼站交替進(jìn)行時(shí)間分割，以與模擬網(wǎng)絡(luò)編碼信息一起發(fā)射來自源的流量，即承載具有在先編碼的當(dāng)前時(shí)隙的模擬網(wǎng)絡(luò)的信息的物理信號(hào)。在終端接收機(jī)中，可以應(yīng)用串行干擾抵消以及來自基站的在前信息的檢測(cè)。如果存在多于一根接收機(jī)天線，可以應(yīng)用基站和中繼站中的協(xié)作MIMO，其中把現(xiàn)有信息作為一個(gè)分支。根據(jù)在通過eNB和中繼站聯(lián)合的信道矩陣形式的理論分析，發(fā)現(xiàn)接收機(jī)中的聯(lián)合檢測(cè)可以至少提供與傳統(tǒng)的2×2發(fā)射分集類似的性能。此外，在兩個(gè)符號(hào)的中繼站中的模擬網(wǎng)絡(luò)編碼獲得了3×3MIMO的類似性能。但是，由于從中繼站接收到的較大SNR，實(shí)際上增益更大。
在具有中繼站的系統(tǒng)中對(duì)模擬信號(hào)應(yīng)用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其中所述模擬信號(hào)信號(hào)承載了來自多個(gè)源的信息。所述UE可以應(yīng)用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)基站和中繼站中的協(xié)作MIMO空間解復(fù)用。圖4示出了在2×2協(xié)作MIMO方案中的信道響應(yīng)矢量。圖5示出了在2×1宏分集方案中的信道響應(yīng)矢量。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼方法的流程圖。如圖6所示，所述方法包括以下步驟從多個(gè)基站eNB接收信息；對(duì)接收到的信息進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化；對(duì)承載來自多個(gè)基站的信息的數(shù)字化的模擬信號(hào)電平進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼后的符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及接收所轉(zhuǎn)發(fā)的符號(hào)，將所述符號(hào)轉(zhuǎn)換為信息信號(hào)。
其中所述模擬網(wǎng)絡(luò)編碼指得是物理信號(hào)的求和，也就是說模擬信號(hào)層次的信號(hào)編碼。所述物理信號(hào)求和包括對(duì)根據(jù)時(shí)隙劃分的信號(hào)塊進(jìn)行加權(quán)求和。所述基站eNB也可以包括轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的在前中繼站，對(duì)來自所述基站eNB和所述在前中繼站的信號(hào)進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼。所述中繼站交替地進(jìn)行時(shí)間分割并且承載模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的信息信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼中繼的接收方法，用于具有中繼站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，包括以下步驟對(duì)來自多個(gè)基站eNB或中繼站的信號(hào)進(jìn)行協(xié)作的MIMO操作；用戶設(shè)備對(duì)通過多輸入多輸出MIMO操作接收到的信號(hào)，通過聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解碼。其中所述聯(lián)合技術(shù)包括MIMO空間解復(fù)用。所述聯(lián)合技術(shù)包括串行干擾抵消SIC。所述解碼方法可以是最大概似法ML，也可以是迫零算法ZF和最小均方差算法MMSE。在UE接收信號(hào)之后，使用Chase合并或遞增冗余IR合并進(jìn)行解碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，基站包括采樣和ADC單元，對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化；編碼單元，對(duì)承載來自多個(gè)基站的信息的模擬信號(hào)電平進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；發(fā)送單元，對(duì)模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。其中，所述編碼單元通過物理信號(hào)求和實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)編碼。所述編碼單元通過對(duì)根據(jù)時(shí)隙劃分的信號(hào)塊進(jìn)行加權(quán)求和來實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)編碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，用戶設(shè)備UE，包括接收單元，用于從基站接收信息；解碼單元，通過聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解碼；以及發(fā)送單元，對(duì)解碼后的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。其中所述聯(lián)合技術(shù)包括MIMO空間解復(fù)用。所述聯(lián)合技術(shù)包括串行干擾抵消SIC。所述解碼單元可以使用最大概似法ML進(jìn)行解碼，也可以使用迫零算法ZF和最小均方差算法MMSE進(jìn)行解碼。在所述UE接收信號(hào)之后，所述解碼單元使用Chase合并或遞增冗余IR合并進(jìn)行解碼。
下面參考圖7和圖8解釋與圖4和圖5所對(duì)應(yīng)的信道響應(yīng)矢量在應(yīng)用了模擬網(wǎng)絡(luò)編碼之后的解碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的UE接收機(jī)和檢測(cè)方法。
圖7示出了UE接收機(jī)的物理處理結(jié)構(gòu)，其中使用MIMO空間解復(fù)用的L1結(jié)構(gòu)，用戶設(shè)備UE具有兩根天線。如圖6所示，在解碼和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，中繼站對(duì)信號(hào)樣本進(jìn)行解碼，并且進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC檢查，然后對(duì)數(shù)據(jù)重新編碼并且轉(zhuǎn)發(fā)至UE，其中中繼站中的發(fā)射是比eNB發(fā)射晚一個(gè)時(shí)隙的延遲。接收端的用戶設(shè)備UE可以對(duì)從基站eNB和中繼站中接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)用MIMO空間解復(fù)用。UE對(duì)從eNB接收到的一個(gè)塊的軟信息進(jìn)行緩沖，然后在從中繼站接收所述數(shù)據(jù)之后采用Chase合并或IR合并，以獲得分集增益。
圖8示出了UE接收機(jī)的物理處理結(jié)構(gòu)，其中是使用SIC的L1結(jié)構(gòu)，用戶設(shè)備UE具有一根天線。如圖7所示，另外，所述接收端的UE可以應(yīng)用串行干擾抵消(SIB)以及與來自eNB的現(xiàn)有信息的檢測(cè)。
圖9a和圖9b示出了使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的放大和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。如圖9a和圖9b所示，以兩個(gè)中繼站為例解釋在放大和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)中繼。中繼站放大所述信號(hào)樣本，并且將其轉(zhuǎn)發(fā)至UE，其中中繼站中的發(fā)射比從eNB發(fā)射的多一個(gè)時(shí)隙延遲。圖9a中，中繼站1只放大和轉(zhuǎn)發(fā)奇數(shù)的數(shù)據(jù)，中繼站2只放大和中繼偶數(shù)數(shù)據(jù)，并且中繼站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的延遲時(shí)長(zhǎng)是一個(gè)時(shí)隙(slot)。而在圖9b中，中繼站1按照kSi+(1-k)Si+1(i＝0，1，2…)進(jìn)行編碼，中繼站2按照kSi+(1-k)Si+1(i＝0，1，2…)進(jìn)行編碼，其中，0<k<1是兩個(gè)編碼系統(tǒng)的功率因子；并且在圖9b中，中繼站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的延遲時(shí)長(zhǎng)是兩個(gè)時(shí)隙。應(yīng)該理解的是，編碼方法不局限于此，任何模擬網(wǎng)絡(luò)編碼方法均可以應(yīng)用于在中繼站中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)發(fā)中，如系數(shù)定義為k1和k2并為復(fù)數(shù)，或者是超過兩個(gè)的符號(hào)的網(wǎng)絡(luò)編碼。在圖9b所示的兩個(gè)時(shí)隙編碼中繼站可以使用多于一個(gè)在前時(shí)隙的現(xiàn)有信息(軟判決信息)以進(jìn)行檢測(cè)。由于eNB和中繼站之間的空間復(fù)用，UE應(yīng)該應(yīng)用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)。其中所述聯(lián)合檢測(cè)方法1是基站和中繼站中的協(xié)作MIMO解空間復(fù)用和與來自eNB的現(xiàn)有信息的檢測(cè)；所述聯(lián)合檢測(cè)方法2是串行干擾抵消和與來自eNB的現(xiàn)有信息的檢測(cè)。
圖10a和圖10b示出了使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D。如圖10a和圖10b所示，以兩個(gè)中繼站為例解釋在放大和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)中繼。在解碼和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，中繼站對(duì)所述信號(hào)樣本解碼，并且進(jìn)行CRC檢查，然后對(duì)數(shù)據(jù)重新編碼并且轉(zhuǎn)發(fā)至UE，其中中繼站中發(fā)射的數(shù)據(jù)塊比從eNB發(fā)射的數(shù)據(jù)塊晚兩個(gè)數(shù)據(jù)塊的延遲。
同樣，接收機(jī)可以在基站和中繼站中應(yīng)用MIMO解空間復(fù)用。UE接收機(jī)對(duì)一個(gè)塊中的軟信息進(jìn)行緩沖，并且在從中繼站接收數(shù)據(jù)之后采用Chase合并或IR合并。另外，接收機(jī)可以應(yīng)用串行干擾抵消以及來自eNB的現(xiàn)有信息的檢測(cè)。
在該發(fā)明中，中繼站節(jié)點(diǎn)的存在可以不影響eNB的操作，例如AMC、MAC調(diào)度和L1 HARQ。eNB不會(huì)在意是否存在中繼節(jié)點(diǎn)，以及不存在從中繼站到eNB的上行鏈路，并且控制信令直接在eNB和UE之間傳送。所述中繼站只接收業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并且將其轉(zhuǎn)發(fā)至UE，但可以理解其它方式的控制信令的設(shè)計(jì)不影響本發(fā)明的實(shí)施。
圖11示出了利用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼在具有無線中繼站的通信設(shè)備中進(jìn)行數(shù)據(jù)放大和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的示意圖。如圖11所示，中繼站經(jīng)由天線從eNB接收模擬數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化ADC；對(duì)ADC后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行符號(hào)化；然后對(duì)符號(hào)化的信號(hào)進(jìn)行放大；對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；最后對(duì)模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化和整形，經(jīng)由天線轉(zhuǎn)發(fā)整形后的模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了中繼站中的數(shù)據(jù)放大和轉(zhuǎn)發(fā)。
圖12示出了利用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼在具有無線中繼站的通信設(shè)備中進(jìn)行編碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的中繼站結(jié)構(gòu)示意圖。如圖12所示，中繼站經(jīng)由天線從eNB接收模擬數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行采樣和ADC；將ADC后的數(shù)字信號(hào)分成兩路信號(hào)，一路信號(hào)進(jìn)行放大，另一路信號(hào)經(jīng)過解調(diào)、解碼，在解碼過后進(jìn)行循環(huán)冗余檢驗(yàn)(CRC)檢查，同時(shí)進(jìn)行編碼和調(diào)制；然后如果通過了CRC校驗(yàn)，則對(duì)解調(diào)、解碼、編碼和調(diào)制的這一路信號(hào)進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼而如果沒有通過CRC校驗(yàn)，則對(duì)通過采樣和ACD之后只經(jīng)過放大的信號(hào)進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；然后進(jìn)行DAC和整形，最后經(jīng)由天線轉(zhuǎn)發(fā)整形后的模擬信號(hào)。
圖13示出了具有兩個(gè)半雙工中繼站的中繼接收機(jī)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)由基站eNB、半雙工中繼站1和中繼站2、以及用戶設(shè)備組成。如圖13所示，兩個(gè)半雙工中繼站隨著時(shí)間分割依次進(jìn)行中繼以發(fā)射來自源的流和模擬網(wǎng)絡(luò)編碼信息。每一個(gè)中繼站通過空中接口交替地接收和發(fā)射所述信號(hào)，并且如圖13所示的兩個(gè)中繼站在時(shí)間-頻率資源上連續(xù)地承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在所述中繼站對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼，然后發(fā)送給用戶設(shè)備。應(yīng)該理解的是，在圖13所示的中繼接收機(jī)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中，不局限于這里所示的兩個(gè)中繼站，可以存在兩個(gè)以上的中繼站，也可以是只有一個(gè)中繼站。
下面描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的放大和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的UE接收機(jī)和檢測(cè)方法。在放大和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，中繼站隨信號(hào)樣本進(jìn)行放大并且將其轉(zhuǎn)發(fā)至UE，其中中繼站中的發(fā)射比從eNB發(fā)射的晚一個(gè)時(shí)隙。下面以UE具有2根接收天線為例對(duì)所述UE接收機(jī)和檢測(cè)方法進(jìn)行描述。
圖14示出了一個(gè)時(shí)隙中繼站中使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D。
首先，UE在第一時(shí)隙中從eNB中接收S1信號(hào)，令 y0＝H00s1+n0 (1) 其次，UE從eNB接收S1+S2信號(hào)，并且在第二時(shí)隙中進(jìn)行中繼，令 y1＝H11s2+H12s1+n1 (2) y2＝H21s2+H22s1+n2 以上等式可以表達(dá)為矩陣乘積 令 接收機(jī)形成的信號(hào)矢量y可以表達(dá)為 y＝Hs+n (5) 最優(yōu)的解碼方法是ML(最大概似法)，其中所述接收機(jī)已經(jīng)發(fā)射的時(shí)隙的全部可能組合與所觀察到的進(jìn)行比較 次優(yōu)的解碼方法是迫零算法ZF加上最小均方差MMSE。
但是在該時(shí)隙中，只有s1是硬判決。即，只對(duì)s1進(jìn)行轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的硬判決，其他信號(hào)不經(jīng)過判決，合并在一起進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼。
至少，令 將其用于下一個(gè)時(shí)隙判決。這里應(yīng)用最大比合并MRC作為這里使用的接收機(jī)制。
圖15示出了兩個(gè)時(shí)隙中繼站的使用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼和轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖疽鈭D。
首先，在第一時(shí)隙中，UE從eNB接收S1信號(hào)，令 y0＝H00s1+n0(8) 其次，在第二時(shí)隙中，UE從eNB接收S1+S2信號(hào)，并且進(jìn)行中繼，令 (9) 再次，在第三時(shí)隙中，UE從eNB接收S1+S2+S3信號(hào)，并且進(jìn)行中繼，令 (10) 其中，將功率因子k合并入信道系數(shù)H中。以上等式可以表達(dá)為矩陣乘積 令 接收機(jī)形成的信號(hào)矢量y可以表達(dá)為 y＝Hs+n(13) 最優(yōu)的解碼方法是ML(最大概似法)，其中接收機(jī)將可能已經(jīng)發(fā)射的時(shí)隙的全部可能組合與所觀察到的進(jìn)行比較 次優(yōu)的解碼方法是迫零算法ZF加上最小均方差MMSE。
但是在該時(shí)隙中，只有s1是硬判決的，包括s2和s3的現(xiàn)有信息的其他時(shí)隙用于下一次時(shí)隙判決。
下面以UE具有一根接收天線為例對(duì)所述UE接收機(jī)和檢測(cè)方法進(jìn)行描述。在這種情況下，UE可以應(yīng)用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)1)對(duì)于基站和中繼站中的解空間復(fù)用的ML檢測(cè)；或者2)串行干擾抵消(SIC)以及與來自eNB的現(xiàn)有信息的檢測(cè)。
下面描述具有一根接收天線的UE接收機(jī)和檢測(cè)方法，其中中繼時(shí)只有一個(gè)時(shí)隙延遲。
首先，在第一時(shí)隙中，UE從eNB接收S1信號(hào)，令 y0＝H00s1+n0 (15) 其次，在第二時(shí)隙中，UE從eNB接收S1+S2信號(hào)，令 y1＝H11s2+H12s1+n1 (16) 以上等式可以表達(dá)為矩陣乘積 令 接收機(jī)形成的信號(hào)矢量y可以表達(dá)為 y＝Hs+n (19) 最優(yōu)解碼方法是ML(最大概似法)，其中接收機(jī)將可能已經(jīng)發(fā)射的時(shí)隙的全部可能組合與所觀察到的進(jìn)行比較 因?yàn)樾诺理憫?yīng)矩陣是下三角矩陣，更簡(jiǎn)單的解碼方法是串行干擾抵消(SIC)和MMSE(例如，另一種是LS或最大概似法ML)，利用MMSE的解碼方法的步驟如下 步驟1 步驟2 步驟3 步驟4 在步驟3中應(yīng)用最大比合并MRC。在該時(shí)隙中，只保留s1的硬判決。
至少，令 將其用于下一次時(shí)隙判決。
下面描述具有一根接收天線的UE接收機(jī)和檢測(cè)方法，其中中繼時(shí)具有兩個(gè)時(shí)隙編碼延遲。
首先，在第一時(shí)隙中，UE從eNB接收S1信號(hào)，令 y0＝H00s1+n0 (26) 其次，在第二時(shí)隙中，UE從eNB接收S1+S2信號(hào)并且對(duì)其進(jìn)行中繼，圖中S0是常數(shù)1，令 再次，在第三時(shí)隙中，UE從eNB接收S1+S2+S3信號(hào)并且對(duì)其進(jìn)行中繼，令 其中將功率因子k合并到信道系數(shù)H中。以上等式可以表達(dá)為矩陣乘積 令 接收機(jī)形成的信號(hào)矢量y可以表達(dá)為 y＝Hs+n (31) 最優(yōu)解碼方法是ML(最大概似法)，其中接收機(jī)將可能已經(jīng)發(fā)射的時(shí)隙的全部可能組合與所觀察到的進(jìn)行比較 因?yàn)樾诺理憫?yīng)矩陣是下三角矩陣，更簡(jiǎn)單的解碼方法是串行干擾抵消(SIC)和MMSE(例如，另一種是LS或ML)，利用MMSE的解碼方法的步驟如下 步驟1 步驟2 步驟3 步驟4 步驟5 步驟6 在步驟5中應(yīng)用MRC。在該時(shí)隙中，只保留s1的硬判決，將包括s2和s3的其他硬判決用于下一個(gè)時(shí)隙判決。
本發(fā)明的商用價(jià)值根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的中繼站進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼，即承載利用在先物理信號(hào)編碼的當(dāng)前時(shí)隙/塊模擬網(wǎng)絡(luò)的信息的物理信號(hào)來發(fā)射業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在放大和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，UE從eNB接收數(shù)據(jù)并且進(jìn)行中繼，并且通過協(xié)作的MIMO解空間復(fù)用MUX或串行干擾抵消來檢測(cè)所述時(shí)隙；每次UE只保留一個(gè)時(shí)隙硬判決，其他的現(xiàn)有軟信息用于下一次時(shí)隙判決，這改善了UE的接收性能。在解碼和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，UE對(duì)從eNB接收到的一個(gè)塊的軟信息進(jìn)行緩沖，然后在從中繼站接收數(shù)據(jù)之后采用Chase合并或IR合并以獲得分集增益。根據(jù)通過eNB和中繼站聯(lián)合的虛擬矩陣形式理論中的分析，發(fā)現(xiàn)接收機(jī)中的聯(lián)合檢測(cè)可以至少提供與傳統(tǒng)的2*2發(fā)射分集類似的性能。此外，在兩個(gè)符號(hào)的中繼站中的模擬網(wǎng)絡(luò)編碼獲得與3×3MIMO類似的性能。甚至由于從中繼站接收到的較大SNR，所述增益更大。
本發(fā)明與最佳現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)在于聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼和無線中繼是無線通信中的一種新的應(yīng)用。因?yàn)楫?dāng)前的HSDPA和LTE，AMC、MAC調(diào)度和L1 HARQ技術(shù)全部集中在當(dāng)UE在站點(diǎn)附近時(shí)的高峰值數(shù)據(jù)傳輸率，無線中繼與模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的結(jié)合是一種低成本低復(fù)雜性的方案，當(dāng)UE在小區(qū)邊緣時(shí)，所述方案可以改善業(yè)務(wù)傳輸性能，并且增加小區(qū)覆蓋。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求及其等價(jià)物所限定的本發(fā)明的原理和范圍的情況下，可以在對(duì)以上實(shí)施例中做出變化。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼方法，用于具有中繼站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，包括以下步驟
從多個(gè)基站eNB接收信息信號(hào)；
對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化；
對(duì)承載來自多個(gè)基站的信息的模擬信號(hào)電平進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；
對(duì)模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及
接收所轉(zhuǎn)發(fā)的符號(hào)，將所述符號(hào)轉(zhuǎn)換為信息信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基站eNB也包括轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的在前中繼站，對(duì)來自所述基站eNB和所述在前中繼站的信號(hào)進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中繼站交替地進(jìn)行時(shí)間分割并且承載模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的信息信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述模擬網(wǎng)絡(luò)編碼包括物理信號(hào)求和。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其中所述物理信號(hào)求和包括對(duì)根據(jù)時(shí)隙劃分的信號(hào)塊進(jìn)行加權(quán)求和。
6.一種聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼中繼的接收方法，用于具有中繼站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，包括以下步驟
對(duì)來自多個(gè)基站eNB或中繼站的信號(hào)進(jìn)行協(xié)作的MIMO操作；
用戶設(shè)備對(duì)通過多輸入多輸出MIMO操作接收到的信號(hào)，通過聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述聯(lián)合技術(shù)包括MIMO空間解復(fù)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述聯(lián)合技術(shù)包括串行干擾抵消SIC。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述解碼方法是最大概似法ML。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述解碼方法是迫零算法ZF和最小均方差算法MMSE。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在UE接收信號(hào)之后，使用追趕合并或遞增冗余IR合并進(jìn)行解碼。
12.一種基站，包括
采樣和ADC單元，對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化；
編碼單元，對(duì)承載來自多個(gè)基站的信息的模擬信號(hào)電平進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；
發(fā)送單元，對(duì)模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基站，其中所述編碼單元通過物理信號(hào)求和實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)編碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基站，其中所述編碼單元通過對(duì)根據(jù)時(shí)隙劃分的信號(hào)塊進(jìn)行加權(quán)求和來實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)編碼。
15.一種用戶設(shè)備UE，包括
接收單元，用于從基站接收信息；
解碼單元，通過聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解碼；以及
發(fā)送單元，對(duì)解碼后的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用戶設(shè)備，其中所述聯(lián)合技術(shù)包括MIMO空間解復(fù)用。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述聯(lián)合技術(shù)包括串行干擾抵消SIC。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中解碼單元使用最大概似法ML進(jìn)行解碼。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述解碼單元使用迫零算法ZF和最小均方差算法MMSE進(jìn)行解碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在所述UE接收信號(hào)之后，所述解碼單元使用追趕合并或遞增冗余IR合并進(jìn)行解碼。
21.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上存儲(chǔ)了可執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至11所述方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種聯(lián)合模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的中繼方法、接收方法、基站和用戶設(shè)備，用于具有中繼站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。所述中繼方法包括以下步驟從多個(gè)基站eNB接收信息信號(hào)；對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)化；對(duì)承載來自多個(gè)基站的信息的模擬信號(hào)電平進(jìn)行模擬網(wǎng)絡(luò)編碼；對(duì)模擬網(wǎng)絡(luò)編碼后的符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；以及接收所轉(zhuǎn)發(fā)的符號(hào)，將所述符號(hào)轉(zhuǎn)換為信息信號(hào)。無線中繼與模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的結(jié)合是一種低成本低復(fù)雜性的方案，當(dāng)UE在小區(qū)邊緣時(shí)，所述方案可以改善業(yè)務(wù)傳輸性能，并且增加小區(qū)覆蓋。
文檔編號(hào)H04W88/08GK101505206SQ20081003355
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者汪勇剛, 宇 陳 申請(qǐng)人:上海貝爾阿爾卡特股份有限公司