專利名稱：蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作通信的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，并且更具體地涉及適用于與至少一個(gè)基站執(zhí)行無(wú)線通信的移動(dòng)站之間的協(xié)作通信。
背景技術(shù)：
本部分介紹有助于更好地理解本發(fā)明的方面。因此，本部分的描述可以從這個(gè)角度來(lái)解讀，而不應(yīng)理解為承認(rèn)了什么是現(xiàn)有技術(shù)或者什么不是現(xiàn)有技術(shù)。協(xié)作通信的基本概念是兩個(gè)或更多節(jié)點(diǎn)(例如移動(dòng)終端)可以互相中繼數(shù)據(jù)，移動(dòng)終端間的協(xié)作通信通?；诳罩薪涌谥欣^器。從中繼節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)可以當(dāng)作是從另一個(gè)基站發(fā)送的。然而，因?yàn)橥ǔ＜僭O(shè)協(xié)作移動(dòng)終端之間的合作關(guān)系沒(méi)有限制，所以協(xié)作通信可能會(huì)引起安全問(wèn)題。而且，當(dāng)一個(gè)移動(dòng)站作為另一個(gè)移動(dòng)站的中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，無(wú)線系統(tǒng)通常需要分配兩次資源，即一次用于基站與移動(dòng)站的通信，以及第二次用于移動(dòng)站之間的通信。 因此，協(xié)作通信操作占用的資源成本比較高。此外，蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的頻譜效率、小區(qū)邊界吞吐量以及小區(qū)范圍取決于基站和移動(dòng)站間的無(wú)線鏈路兩端的天線數(shù)目。鏈路中有更多的天線使得在增加有用信號(hào)質(zhì)量和抑制不想要的信號(hào)(干擾)方面具有更好的能力。然而，由于波形因子、RF鏈路成本等原因，移動(dòng)終端的天線數(shù)目是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的影響。下面給出了本發(fā)明的簡(jiǎn)要說(shuō)明以提供對(duì)本發(fā)明一些方面的基本理解。此簡(jiǎn)要說(shuō)明并非是本發(fā)明的詳盡概述。它不意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要的元素或者劃定本發(fā)明的范圍。其唯一目的僅在于以簡(jiǎn)化的形式給出一些概念，以作為稍后討論的更詳細(xì)的描述的前序。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的通信方法，該蜂窩網(wǎng)絡(luò)包括適用于使用第一傳輸技術(shù)與至少一個(gè)基站執(zhí)行無(wú)線通信的多個(gè)移動(dòng)站，該方法包括形成包括兩個(gè)或者更多所述移動(dòng)站的協(xié)作集群，以及在該協(xié)作集群中的移動(dòng)站之間使用與第一傳輸技術(shù)不同的第二傳輸技術(shù)執(zhí)行短距離通信，以便優(yōu)選地通過(guò)使用用于干擾抑制和干擾消除中的至少一項(xiàng)的MIMO技術(shù)，特別是使用用于上行鏈路發(fā)送的發(fā)送預(yù)編碼和下行鏈路接收的接收天線加權(quán)中的至少一項(xiàng)來(lái)改善該集群中的至少一個(gè)移動(dòng)站與該基站執(zhí)行的無(wú)線通信的性能。本發(fā)明人提出了使用目前的一些移動(dòng)設(shè)備的內(nèi)置功能，以使用不同于與基站通信的傳輸技術(shù)來(lái)執(zhí)行短距離通信，從而改善移動(dòng)站與基站通信的性能。為此目的，形成了移動(dòng)站的協(xié)作集群，使得在不需要分配由第一傳輸技術(shù)提供的額外資源的情況下，允許集群中的移動(dòng)站之間交換數(shù)據(jù)以及信道狀態(tài)信息。此外，當(dāng)使用MIMO技術(shù)，特別是(線性)預(yù)編碼和空間復(fù)用時(shí)，可以緩解在單個(gè)移動(dòng)站中僅能布置有限數(shù)目的天線的問(wèn)題。特別地，可以把整個(gè)協(xié)作集群視為一個(gè)具有多個(gè)天線的虛擬移動(dòng)站。
用于短距離通信的傳輸技術(shù)可以是無(wú)線或有線技術(shù)(電纜布線)。當(dāng)使用無(wú)線技術(shù)時(shí)，通信可以使用帶外的頻率范圍(即在不同于與基站通信使用的頻率范圍中)執(zhí)行。這種情況下，可以使用諸如無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN 802. Ilx)技術(shù)或藍(lán)牙技術(shù)之類的技術(shù)。然而， 也可以使用諸如超寬帶技術(shù)之類可以覆蓋與基站通信所使用的頻率范圍的某種重疊技術(shù)。在一種變形中，為了形成協(xié)作集群，至少一個(gè)移動(dòng)站請(qǐng)求與至少一個(gè)其他移動(dòng)站進(jìn)行協(xié)作(即向至少一個(gè)其他移動(dòng)站發(fā)送協(xié)作請(qǐng)求)，該其他移動(dòng)站優(yōu)選地基于該其他移動(dòng)站的用戶同意或不同意、該其他移動(dòng)站的電池狀態(tài)或該其他移動(dòng)站的速度中的至少一項(xiàng)來(lái)接受或拒絕該請(qǐng)求。因?yàn)榇嬖诎踩珕?wèn)題，所以移動(dòng)站用戶可以選擇他們是否想要加入集群，從而限制為在集群中與可靠的合作伙伴進(jìn)行通信。開啟集群選項(xiàng)的用戶可以從他自己的數(shù)據(jù)傳輸/ 來(lái)自集群的數(shù)據(jù)接收中受益，同時(shí)也需要通過(guò)協(xié)助集群內(nèi)的通信來(lái)幫助其他用戶。這樣，沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送的移動(dòng)站也要協(xié)助集群中的其他移動(dòng)站，并且從而為其他移動(dòng)站使用它們的電池功率。為了確保電池狀態(tài)低的移動(dòng)站的用戶不會(huì)發(fā)生問(wèn)題，建議在形成集群時(shí)也要檢查電池狀態(tài)，并且電池狀態(tài)低(或者電池容量低于一定門限)的“幫助者”移動(dòng)站不參加集群。用于降低電池功率消耗的其他步驟可以將協(xié)助移動(dòng)站的處理降低到僅為所需的最小值。這可以通過(guò)在集群中的協(xié)助移動(dòng)站需要“醒來(lái)”執(zhí)行處理時(shí)經(jīng)由短距離通信通知它們來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，因?yàn)橐苿?dòng)站一直在移動(dòng)，所以它們可能會(huì)相對(duì)快速地離開可以與集群中的其他移動(dòng)站進(jìn)行短距離通信的范圍，從而使得集群中的移動(dòng)站的數(shù)目可能會(huì)變化非常快。 因此，為保持集群中的移動(dòng)站的協(xié)作穩(wěn)健，通常不允許速度超過(guò)一定水平的移動(dòng)站加入集群。通常，短距離通信可以使用將集群中一個(gè)移動(dòng)站定義為主站、將集群中至少一個(gè)其他移動(dòng)站定義為從站的協(xié)作協(xié)議來(lái)執(zhí)行。應(yīng)理解，主/從分配可以依賴于集群中傳輸?shù)膬?nèi)容。例如，在諸如分布有多個(gè)移動(dòng)TV頻道的多媒體廣播多播服務(wù)(MBMQ之類的應(yīng)用中， 一個(gè)移動(dòng)站可以是一個(gè)特定頻道的主站，而對(duì)于另一個(gè)頻道，同一個(gè)移動(dòng)站可能為從站。為了在主/從站之間進(jìn)行協(xié)作通信，可以使用專門的協(xié)作協(xié)議，例如用于配置從終端物理層特別是所接收的資源塊和調(diào)制編碼方式(MCQ的協(xié)作協(xié)議。即使僅在兩個(gè)移動(dòng)站之間執(zhí)行短距離通信，好處也是相當(dāng)大的，因?yàn)橥ǔＨ萘靠梢栽黾右槐?，這是由于在多徑信道中接收到的SNR可以改善幾個(gè)dB，從而使得通信加快。這也可以有利地用于長(zhǎng)距離通信(可以產(chǎn)生顯著的覆蓋擴(kuò)展)。而且，當(dāng)使用可擴(kuò)展編解碼器時(shí)，小區(qū)邊界的移動(dòng)站也將能夠接收到增強(qiáng)層(高清晰度)移動(dòng)TV。特別地，當(dāng)?shù)诙鬏敿夹g(shù)使用同一收發(fā)器(例如當(dāng)使用諸如UWB的重疊技術(shù)時(shí))或電纜布線時(shí)，移動(dòng)站僅需要一個(gè)收發(fā)器，但是卻享有雙接收器的性能。而且，當(dāng)單個(gè)移動(dòng)站配備有多于一個(gè)(例如二個(gè)或者四個(gè))天線時(shí)，因?yàn)樘炀€放置空間的限制，天線可能具有某些破壞信道容量的相關(guān)性。使用不同移動(dòng)站的天線來(lái)接收的一個(gè)好處在于天線間的相互距離將至少為幾十個(gè)波長(zhǎng)，從而天線將變得不相關(guān)。在一種變形中，執(zhí)行短距離通信以便從集群中的至少一個(gè)移動(dòng)站向集群中的至少一個(gè)其他移動(dòng)站傳輸數(shù)據(jù)、信道狀態(tài)信息以及天線權(quán)值中的至少一項(xiàng)，數(shù)據(jù)優(yōu)選地以時(shí)域 IQ采樣、頻域IQ采樣、軟比特或者解碼后的數(shù)據(jù)的形式傳輸。
對(duì)于下行鏈路接收，用于一個(gè)移動(dòng)站的所有數(shù)據(jù)可以由整個(gè)集群收集，即由集群中的所有移動(dòng)站收集。然后，該信息需要通過(guò)短距離移動(dòng)站到移動(dòng)站通信被傳輸?shù)侥繕?biāo)移動(dòng)站。目標(biāo)移動(dòng)站可以將該信息視為具有額外的天線分支，目標(biāo)移動(dòng)站進(jìn)行信道估計(jì)、解調(diào)信號(hào)、使用可選地具有連續(xù)干擾消除的MIMO接收算法(例如最小均方誤差(MMSE)接收) 來(lái)合并天線、以及對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。對(duì)于通信方式，存在不同的可能性將時(shí)域IQ采樣轉(zhuǎn)發(fā)給所有集群鄰居將會(huì)消耗用于短距離移動(dòng)站到移動(dòng)站鏈路的巨大帶寬。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)頻域IQ采樣時(shí)，通過(guò)僅轉(zhuǎn)發(fā)包含目標(biāo)集群移動(dòng)站的調(diào)度數(shù)據(jù)的頻率區(qū)域(資源塊)可以減少該帶寬。關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸方式的其他選項(xiàng)包括轉(zhuǎn)發(fā)軟比特或解碼后的數(shù)據(jù)。對(duì)于沒(méi)有信道狀態(tài)信息的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸，可以使用開環(huán)MIMO技術(shù)(例如，空時(shí)頻分組編碼或BLAST)。為了獲得更好的性能，推薦采用使用信道狀態(tài)信息的MIMO技術(shù)。 例如，在使用時(shí)分雙工TDD的網(wǎng)絡(luò)中，集群中偵聽(tīng)下行鏈路導(dǎo)頻符號(hào)的移動(dòng)站將向它們的集群合作伙伴轉(zhuǎn)發(fā)信道狀態(tài)信息，這些合作伙伴可以利用信道互易性在上行鏈路中進(jìn)行發(fā)送權(quán)值計(jì)算。當(dāng)移動(dòng)站想要發(fā)送上行數(shù)據(jù)時(shí)，向它的鄰居分發(fā)數(shù)據(jù)加線性預(yù)編碼發(fā)送權(quán)值。同樣，與在下行鏈路中類似，存在如何進(jìn)行這一操作的幾個(gè)選項(xiàng)使用時(shí)域IQ采樣、頻域IQ采樣、數(shù)據(jù)符號(hào)加權(quán)值、數(shù)據(jù)比特加權(quán)值等等。由于集群中有大量的發(fā)射天線，線性預(yù)編碼器的設(shè)計(jì)現(xiàn)在可以一次實(shí)現(xiàn)幾個(gè)目標(biāo)，例如在最大化期望服務(wù)小區(qū)處的接收總功率的同時(shí)最小化相鄰小區(qū)中的干擾。例如，使用線性預(yù)編碼的12個(gè)單收發(fā)天線移動(dòng)站的集群可以最大化4天線基站扇區(qū)在每個(gè)接收天線處的接收功率，并且此外去除(或抑制)兩個(gè)相鄰小區(qū)的干擾(每個(gè)小區(qū)具有4個(gè)接收天線)。在另一種變形中，集群移動(dòng)站作為單個(gè)虛擬移動(dòng)站使用短距離通信與基站執(zhí)行協(xié)作無(wú)線通信。當(dāng)上行鏈路導(dǎo)頻符號(hào)使用與數(shù)據(jù)相同的權(quán)值來(lái)進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)(參見(jiàn)上面)，集群對(duì)于基站來(lái)說(shuō)是透明的，其作為一個(gè)虛擬移動(dòng)站來(lái)起作用。在另一種變形中，集群中的移動(dòng)站是時(shí)間同步的，優(yōu)選地使用至少一種時(shí)間同步協(xié)議，特別是精密時(shí)間協(xié)議PTP (IEEE 1588)、全球定位系統(tǒng)GPS以及第一和/或第二傳輸技術(shù)固有的同步機(jī)制。對(duì)于協(xié)作通信，可以使用專門的時(shí)間同步協(xié)議或者可以采用第一 /第二傳輸技術(shù)固有的同步機(jī)制/協(xié)議。也可以使用例如由GSP系統(tǒng)提供的公共時(shí)間參考。應(yīng)理解，通常集群中的所有移動(dòng)站都需要與蜂窩網(wǎng)絡(luò)同步，并且因而需要偵聽(tīng)導(dǎo)頻符號(hào)以測(cè)量信道狀態(tài)。這樣，即使集群中的某些移動(dòng)站沒(méi)有數(shù)據(jù)要傳輸，它們也可以協(xié)助集群中的其他移動(dòng)站來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，因此仍可以保證移動(dòng)站間的時(shí)間同步正確。本發(fā)明另一方面涉及一種移動(dòng)站，其適用于使用第一傳輸技術(shù)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)基站執(zhí)行無(wú)線通信，并且還適用于使用與第一傳輸技術(shù)不同的第二傳輸技術(shù)與協(xié)作集群中的其他移動(dòng)站執(zhí)行短距離通信，該短距離通信用于優(yōu)選地使用用于干擾抑制和消除中的至少一項(xiàng)的MIMO技術(shù)，特別是使用用于上行鏈路發(fā)送的發(fā)送預(yù)編碼和用于下行鏈路接收的接收天線加權(quán)中的至少一項(xiàng)來(lái)改善該移動(dòng)站與基站執(zhí)行的無(wú)線通信的性能。目前使用不用于與基站通信的傳輸技術(shù)來(lái)執(zhí)行短距離通信的一些移動(dòng)站的內(nèi)置功能可以用于執(zhí)行協(xié)作通信，而不必依賴于需要通過(guò)第一傳輸系統(tǒng)相應(yīng)地由基站提供的資源。
在一個(gè)實(shí)施方式中，用于短距離通信的傳輸技術(shù)從以下組選出，該組包括無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、超寬帶技術(shù)以及有線技術(shù)?？梢允褂眠@些以及其他短距離通信技術(shù)來(lái)形成協(xié)作集群。在另一個(gè)實(shí)施方式中，移動(dòng)站適用于執(zhí)行短距離通信以向集群中的至少一個(gè)其他移動(dòng)站發(fā)送/從集群中的至少一個(gè)其他移動(dòng)站接收數(shù)據(jù)、信道狀態(tài)信息和天線權(quán)值中的至少一項(xiàng)，該數(shù)據(jù)優(yōu)選地以時(shí)域IQ采樣、頻域IQ采樣、軟比特或者解碼后的數(shù)據(jù)的形式傳輸。 可以在集群移動(dòng)站與基站之間交換天線權(quán)值以執(zhí)行MIMO通信。本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作集群，該協(xié)作集群包括至少兩個(gè)如上所述的移動(dòng)站。由于它的多天線能力，移動(dòng)終端的這種集群可以使用同一時(shí)頻資源同時(shí)傳輸幾個(gè)數(shù)據(jù)流，即進(jìn)行MIMO空間復(fù)用。當(dāng)前的LTE標(biāo)準(zhǔn)僅支持一個(gè)發(fā)射天線(未來(lái)版本可能支持2個(gè))，因而當(dāng)上行鏈路需要支持更大數(shù)目的空間流時(shí)，必須進(jìn)行擴(kuò)展。在下行鏈路中，由于可利用多天線能力，移動(dòng)站的集群能夠抑制來(lái)自相鄰基站的干擾(例如，通過(guò)使用最優(yōu)合并/抗干擾合并/MMSE等)。在上行鏈路中，可以通過(guò)對(duì)集群發(fā)射權(quán)值進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)在空間上抑制對(duì)相鄰小區(qū)的干擾。在靠近兩個(gè)或者更多小區(qū)邊界處形成的集群還可以同時(shí)進(jìn)行到多個(gè)小區(qū)的傳輸，從而為多點(diǎn)協(xié)作傳輸(COMP)創(chuàng)造了大量的機(jī)會(huì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，協(xié)作集群中的移動(dòng)站適用于使用將一個(gè)移動(dòng)站定義為主站以及將至少一個(gè)其他移動(dòng)站定義為從站的協(xié)作協(xié)議來(lái)執(zhí)行短距離通信。協(xié)作協(xié)議可以特別地為從站到主站的傳輸配置數(shù)據(jù)格式，并且可以激活終端/向終端指示來(lái)自合作伙伴的響應(yīng)。協(xié)作協(xié)議還可以配置協(xié)作等級(jí)，例如是否需要傳輸浮點(diǎn)數(shù)或整數(shù)。而且，協(xié)作協(xié)議還可以用于產(chǎn)生/處理一個(gè)移動(dòng)站到另一個(gè)移動(dòng)站的協(xié)作請(qǐng)求。在另一個(gè)實(shí)施方式中，移動(dòng)站是時(shí)間同步的，優(yōu)選地使用至少一種時(shí)間同步協(xié)議， 特別是精密時(shí)間協(xié)議PTP、全球定位系統(tǒng)GPS以及第一和/或第二傳輸技術(shù)固有的同步機(jī)制中的至少一種。如上面所解釋的，在集群中的移動(dòng)站之間以及基站和移動(dòng)站之間進(jìn)行正確的同步是必要的，并且可以通過(guò)使用上述同步機(jī)制的一種或多種來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，移動(dòng)站適用于作為單個(gè)虛擬移動(dòng)站使用短距離通信來(lái)執(zhí)行與基站的協(xié)作無(wú)線通信。如上所述，當(dāng)集群中的移動(dòng)站的上行鏈路導(dǎo)頻符號(hào)使用與數(shù)據(jù)相同的權(quán)值進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，集群對(duì)基站來(lái)說(shuō)是透明的，該集群作為一個(gè)虛擬移動(dòng)站起作用。本發(fā)明的最后一個(gè)方面在包含上述類型的至少一個(gè)協(xié)作集群的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施。 基站和集群中的移動(dòng)站之間通信性能可以通過(guò)使用短距離通信來(lái)增強(qiáng)，從而改善了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。特別地，當(dāng)使用諸如波束賦形和線性預(yù)編碼的MIMO技術(shù)時(shí)，可以最大化服務(wù)小區(qū)的接收信號(hào)強(qiáng)度，并且同時(shí)可以抑制對(duì)相鄰小區(qū)的干擾。在下面參考示出了大量細(xì)節(jié)的附圖對(duì)示例性實(shí)施方式進(jìn)行的描述中闡述了其他特征和優(yōu)點(diǎn)，并在權(quán)利要求中對(duì)這些特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了定義。各個(gè)特征可以自己?jiǎn)为?dú)地實(shí)施，或者它們中的幾個(gè)可以任意期望的組合來(lái)實(shí)施。


圖示性附圖中示出了示例性實(shí)施方式，下面將對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行描述。以下顯示了
圖1示出了具有執(zhí)行下行鏈路傳輸?shù)膮f(xié)作集群的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方式的示意圖。圖2示出了具有執(zhí)行上行鏈路傳輸?shù)膮f(xié)作集群的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方式的示意圖。圖3示出了集群中的兩個(gè)移動(dòng)站之間使用協(xié)作協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程的示意圖。
具體實(shí)施例方式附圖中所示各種元件的功能，包括任何標(biāo)作“處理器”的功能模塊，可以通過(guò)使用專門的硬件以及與合適的軟件相關(guān)聯(lián)的可以執(zhí)行軟件的硬件來(lái)提供。當(dāng)由處理器提供時(shí)，該功能可以由單個(gè)專用處理器，由單個(gè)共享處理器或由多個(gè)獨(dú)立的且部分可共享的處理器來(lái)提供。此外，明確地使用術(shù)語(yǔ)“處理器”或“控制器”不應(yīng)被解釋為專指可執(zhí)行軟件的硬件，還可以隱含地包括但不限于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)硬件、網(wǎng)絡(luò)處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器 (RAM)以及非易失性存儲(chǔ)器。還可以包括其他常規(guī)和/或定制的硬件。類似地，附圖中所示的任何開關(guān)都僅為概念性的。它們的功能可以通過(guò)程序邏輯的操作、通過(guò)專用的邏輯、通過(guò)程序控制和專用邏輯的交互、或者甚至手動(dòng)地實(shí)現(xiàn)，具體的技術(shù)可以由實(shí)施者根據(jù)對(duì)上下文更具體的理解來(lái)選擇。圖1示出了蜂窩網(wǎng)絡(luò)1中的小區(qū)的簡(jiǎn)單示例，本示例符合長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)標(biāo)準(zhǔn)， LTE小區(qū)具有跨越無(wú)線覆蓋區(qū)域(未示出)的單個(gè)基站BS。三個(gè)移動(dòng)站MSl到MS3由LTE 小區(qū)中的基站BS提供服務(wù)。第一和第二移動(dòng)站MS1、MS2形成一個(gè)協(xié)作集群C，而第三移動(dòng)站MS3沒(méi)有參加集群C。移動(dòng)站MS1、MS2與基站BS的通信根據(jù)LTE標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，而移動(dòng)站 MS1、MS2之間的通信是使用不同的無(wú)線技術(shù)(本例中為WLAN技術(shù))在與基站BS通信所使用的頻帶外進(jìn)行的短距離通信。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，其他傳輸技術(shù)也可以用于集群C中的移動(dòng)站MSl、MS2 之間的通信，例如(但不限于)藍(lán)牙技術(shù)、超寬帶技術(shù)或者有線技術(shù)(電纜布線)。本示例中，為了形成協(xié)作集群C，第一移動(dòng)站MSl向第二移動(dòng)站MS2發(fā)送協(xié)作請(qǐng)求， 第二移動(dòng)站MS2的用戶接受了該請(qǐng)求。盡管第一移動(dòng)站MS 1也向第三移動(dòng)站MS3發(fā)送了協(xié)作請(qǐng)求，但后者并沒(méi)有參加集群C。本例中，這是由于第三移動(dòng)站MS3的用戶不同意參加該集群。其他阻止移動(dòng)站加入集群C的原因可以為(但不僅限于)a)低電池電量，因?yàn)閰⒓拥囊苿?dòng)站的部分功率用于協(xié)助集群內(nèi)其他移動(dòng)站傳輸數(shù)據(jù)，b)第三移動(dòng)站在短距離WLAN 傳輸范圍之外的情況，或者c)移動(dòng)站速度太高。當(dāng)然，代替用戶，第二 /三移動(dòng)站MS2、MS3 本身(例如其上實(shí)施的合適的軟件或硬件)可能會(huì)基于某個(gè)用戶的設(shè)置自動(dòng)接收或拒絕協(xié)作請(qǐng)求。例如，設(shè)置可以為使得某個(gè)“社區(qū)”內(nèi)所有用戶能夠基于識(shí)別過(guò)程來(lái)自動(dòng)接受，除了存在類似于上面提到的障礙(a)、b)、c)下)的例外障礙的情況之外。圖1的示例中，第一移動(dòng)站MSl想要從基站BS接收數(shù)據(jù)，第二移動(dòng)站MS2進(jìn)行協(xié)助。因此，第二移動(dòng)站MS2與基站BS同步，并且解讀控制信道以找到用于第一移動(dòng)站MSl的資源塊。因此，第二移動(dòng)站MS2接收時(shí)域IQ采樣，進(jìn)行快速傅立葉變換FFT，并且去除循環(huán)前綴CP。然后，第二移動(dòng)站MS2選擇要發(fā)送給第一移動(dòng)站MSl的復(fù)頻域資源元素符號(hào)。第二移動(dòng)站MS2然后通過(guò)WLAN向第一移動(dòng)站MSl發(fā)送這些符號(hào)。第一移動(dòng)站MSl也對(duì)從基站BS接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT和CP去除，從而獲得它自己
8的頻域資源元素符號(hào)?，F(xiàn)在像第一移動(dòng)站MSl具有四個(gè)而不是二個(gè)天線那樣對(duì)這些符號(hào)與從第二移動(dòng)站MS2接收到符號(hào)的一起處理。然后對(duì)四個(gè)接收天線執(zhí)行信道估計(jì)以及接收合并和均衡，相比于第一移動(dòng)站MSl僅使用兩個(gè)接收天線的情況，數(shù)據(jù)以更高質(zhì)量(從而更低誤塊率)進(jìn)行解碼。第一移動(dòng)站MSl已知集群C將提高它的接收信號(hào)干擾噪聲比(SINR)，現(xiàn)在也可以向基站BS報(bào)告所支持的更高的編碼調(diào)制方式(MCQ。這將改善第一移動(dòng)站MSl以及因而整個(gè)LTE小區(qū)的吞吐量。圖2示出了通信網(wǎng)絡(luò)1的第二示例，該網(wǎng)絡(luò)具有由兩個(gè)移動(dòng)站MSI、MS2組成的協(xié)作集群C，每個(gè)移動(dòng)站具有兩個(gè)發(fā)送和接收天線(例如在LTE高級(jí)系統(tǒng)中的情況)。通信網(wǎng)絡(luò)1中的第一基站BSl為這兩個(gè)移動(dòng)站MSI、MS2提供服務(wù)，通信網(wǎng)絡(luò)1中還存在不為移動(dòng)站MSI、MS2提供服務(wù)的第二基站BS2。本示例中，第一移動(dòng)站MSl想要發(fā)送上行鏈路數(shù)據(jù)，第二移動(dòng)站MS2進(jìn)行協(xié)助。第一和第二移動(dòng)站MSl、MS2都基于下行鏈路(DL)參考符號(hào)測(cè)量到第一基站BSl的信道。此外，第一和第二移動(dòng)站MS1、MS2也偵聽(tīng)跨越相鄰小區(qū)的基站BS2的信道。第二移動(dòng)站MS2使用短距離通信(WLAN)向第一移動(dòng)站MSl傳送它已知的信道信息。因?yàn)槭褂脮r(shí)分雙工(TDD) 模式時(shí)信道具有互易性(只要避免移動(dòng)站MSI、MS2速度過(guò)高)，那些下行鏈路測(cè)量可以作為上行鏈路信道信息/估計(jì)。因此，第一移動(dòng)站MS 1可以計(jì)算集群C的聯(lián)合預(yù)編碼矢量，該矢量為集群C測(cè)量的聯(lián)合信道的函數(shù)。天線權(quán)值wll和wl2的第一集合用于第一移動(dòng)站MSl的兩個(gè)發(fā)送天線。 權(quán)值w21和w22用于第二移動(dòng)站MS2，并且通過(guò)第一和第二移動(dòng)站MS1、MS2之間的WLAN鏈路與數(shù)據(jù)符號(hào)一起傳輸給第二移動(dòng)站MS2。通常，短距離傳輸技術(shù)(本例中為WLAN技術(shù))的延時(shí)必須足夠小以使得第一移動(dòng)站MSl和第二移動(dòng)站MS2可以同時(shí)對(duì)第一基站BSl的調(diào)度許可進(jìn)行反應(yīng)。如果使用給定的短距離傳輸技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，那么數(shù)據(jù)可能已經(jīng)提前傳輸給第一移動(dòng)站MS1，使得僅需要按時(shí)傳輸權(quán)值。然而，即使是權(quán)值也可以提前傳輸——例如，當(dāng)?shù)谝灰苿?dòng)站MSl不知道分配給它的資源塊時(shí)，它可以為所有可能的資源塊預(yù)先計(jì)算權(quán)值集合，并在知道確切的調(diào)度資源前把它們發(fā)送給第二移動(dòng)站MS2。應(yīng)該理解，該方法最適合具有低移動(dòng)性的移動(dòng)站MSl 和MS2?，F(xiàn)在移動(dòng)站MSl和MS2都可以使用每個(gè)天線單獨(dú)的預(yù)編碼權(quán)值發(fā)送相同的數(shù)據(jù)符號(hào)。為了保證移動(dòng)站MSl和MS2進(jìn)行協(xié)作通信時(shí)的時(shí)間同步正確，可以使用專門的時(shí)間同步協(xié)議，或者可以采用第一/第二傳輸技術(shù)固有的同步機(jī)制/協(xié)議。也可以使用(例如GPS系統(tǒng)提供的)公共時(shí)間參考。應(yīng)該理解，通常集群C中所有的移動(dòng)站MS1、MS2必須與蜂窩網(wǎng)絡(luò)1同步，并且必須偵聽(tīng)導(dǎo)頻符號(hào)以測(cè)量信道狀態(tài)。這樣，即使當(dāng)該集群內(nèi)一些移動(dòng)站沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，它們也可以協(xié)作集群C內(nèi)其他移動(dòng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因?yàn)樗膫€(gè)發(fā)送天線為預(yù)編碼設(shè)計(jì)提供四個(gè)空間自由度，第一移動(dòng)站和第二移動(dòng)站 MSUMS2的聯(lián)合預(yù)編碼矢量現(xiàn)在也可以考慮在空間上抑制在第二基站BS2的兩個(gè)接收天線處引起的干擾，并且此外在第一基站BSl處最大化接收信號(hào)的相干疊加。還要理解，當(dāng)上行鏈路導(dǎo)頻符號(hào)采用與數(shù)據(jù)相同的權(quán)值來(lái)進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，集群C對(duì)第一基站BSl而言是透明的，其作為單個(gè)虛擬移動(dòng)站起作用。如圖2所示的情況，當(dāng)集群C接近兩個(gè)小區(qū)之間的邊界時(shí)，集群內(nèi)的移動(dòng)站MS1、MS2也可以與第二基站BS2通信，從而允許執(zhí)行協(xié)作式多點(diǎn)傳輸 (COMP)。圖3示出了協(xié)作集群C的第一移動(dòng)站和第二移動(dòng)站MS1、MS2之間使用正交頻分復(fù)用OFDM調(diào)制和編碼方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠Ｈ鐖D1和圖2的示例，第一移動(dòng)站MSl為目標(biāo)站(主站)，第二移動(dòng)站MS2作為從站進(jìn)行協(xié)作。從終端/站MS2使用OFDM收發(fā)器接收 OFDM采樣，進(jìn)行FFT并且去除CP。從終端MS2可以選擇傳輸OFDM符號(hào)，該OFDM符號(hào)可能與信道估計(jì)信息和/或MIMO檢測(cè)信息一起傳輸。當(dāng)然，從站MS2也可以選擇傳輸解碼后的比特。通常，從站MS2通過(guò)重采樣向第一(主)站MS 1傳輸接收到的OFDM符號(hào)，這是因?yàn)?OFDM符號(hào)是復(fù)浮點(diǎn)數(shù)。在主站側(cè)(MSl)，來(lái)自于第二移動(dòng)站MS2的輸入數(shù)據(jù)將被發(fā)送到信道估計(jì)模塊并從那發(fā)送到MIMO檢測(cè)模塊。使用信道估計(jì)信息，來(lái)自第二移動(dòng)站MS2的OFDM符號(hào)輸入流將與在第一(主)站MSl本身的OFDM收發(fā)器中接收的數(shù)據(jù)一起處理。在接收分集場(chǎng)景下， 主站MSl將使用MIMO檢測(cè)模塊進(jìn)行MRC。然后，對(duì)來(lái)自MIMO檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)用、解碼并傳輸給上層進(jìn)行進(jìn)一步處理。應(yīng)該理解，因?yàn)橐苿?dòng)站MS1、MS2具有相同的結(jié)構(gòu)，第二移動(dòng)站MS2也可以同樣作為主站操作，而第一移動(dòng)站MSl用作從站。參照?qǐng)D3，為了執(zhí)行移動(dòng)站MS1、MS2之間的數(shù)據(jù)傳輸，引入?yún)f(xié)作協(xié)議(CooP)。CooP 協(xié)議至少具有以下功能一個(gè)移動(dòng)站/終端可以通過(guò)CooP從另一個(gè)移動(dòng)站請(qǐng)求協(xié)作。主站可以使用CooP配置從終端的物理層，例如，要接收的資源塊和MCS。同時(shí)，CooP可以向終端指示存在來(lái)自合作伙伴的響應(yīng)。CooP還可以配置從從終端到主終端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。最后，CooP可以配置協(xié)作等級(jí)，例如傳輸浮點(diǎn)數(shù)、整數(shù)等。總之，通過(guò)使用如本文所述的協(xié)作通信，可以提供本地化協(xié)作集群，該集群不需要基站協(xié)助。應(yīng)該理解，此處描述的移動(dòng)站并不必為移動(dòng)物體，因?yàn)樵摷阂部梢杂欣貞?yīng)用到靜態(tài)站/終端。同時(shí)，通過(guò)使用MIMO技術(shù)/MIMO傳輸機(jī)制，可以獲得更高的頻譜效率，這是由多天線的SINR增益引起的，同時(shí)產(chǎn)生了更高的小區(qū)邊界吞吐量和更大的小區(qū)范圍，因?yàn)閱蝹€(gè)移動(dòng)站的上行鏈路傳輸功率限制可以通過(guò)集群來(lái)克服，并且預(yù)編碼在其上提供了額外的陣列增益和分集增益。此外，因?yàn)榫€性預(yù)編碼可以在空間上抑制干擾，所以可以降低相鄰小區(qū)中的上行鏈路干擾。因?yàn)槭褂枚嗵炀€接收合并(例如MMSE)可以抑制不想要的信號(hào)，所以也可以降低來(lái)自相鄰小區(qū)的上行鏈路干擾。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解本文中任意的框圖代表體現(xiàn)本發(fā)明原理的說(shuō)明性電路的概念性視圖。同樣應(yīng)該理解，任意的流程圖、流程表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、偽代碼等代表了由計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)實(shí)質(zhì)地表示并且從而由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行的各種過(guò)程，不論是否明確地示出了這種計(jì)算機(jī)或處理器。同時(shí)，說(shuō)明書和附圖僅僅說(shuō)明了本發(fā)明的原理。因此應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)出雖然沒(méi)有在此明確描述或示出，但是體現(xiàn)了本發(fā)明的原理而且包含在其范圍內(nèi)的各種布置。此外，此處闡述的所有示例原則上明確地僅用于教學(xué)目的，旨在幫助讀者理解本發(fā)明的原理以及發(fā)明人為促進(jìn)該領(lǐng)域貢獻(xiàn)的構(gòu)思，并且應(yīng)被解釋為不限于這種具體闡述的示例和條件。此外，此處闡述的所有原理、方面和本發(fā)明的實(shí)施方式及其具體示例，意圖包含其等同方式。
權(quán)利要求
1.一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)(1)中的通信的方法，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)包括適用于使用第一傳輸技術(shù)與至少一個(gè)基站(BS、BSU BS2)執(zhí)行無(wú)線通信的多個(gè)移動(dòng)站(MSl到MS3)，所述方法包括形成包含兩個(gè)或者更多個(gè)所述移動(dòng)站(MS1、MS》的協(xié)作集群(C)，以及在所述協(xié)作集群(C)中的移動(dòng)站(MS1、MS》之間使用與所述第一傳輸技術(shù)不同的第二傳輸技術(shù)來(lái)執(zhí)行短距離通信，以便優(yōu)選地通過(guò)使用用于干擾抑制和干擾消除中的至少一項(xiàng)的MIMO技術(shù)，特別是通過(guò)使用用于上行鏈路發(fā)送的發(fā)送預(yù)編碼和用于下行鏈路接收的接收天線加權(quán)中的至少一項(xiàng)來(lái)改善所述集群(C)中的至少一個(gè)移動(dòng)站(MSI、MS》與所述基站 (BS)執(zhí)行的無(wú)線通信的性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用于短距離通信的傳輸技術(shù)從以下組選擇，所述組包括無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、超寬帶技術(shù)以及有線技術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中為了形成所述協(xié)作集群(C)，至少一個(gè)移動(dòng)站 (MSl)請(qǐng)求與至少一個(gè)其他移動(dòng)站(MS2)進(jìn)行協(xié)作，所述其他移動(dòng)站(MS2)優(yōu)選地基于所述其他移動(dòng)站(MS2)的用戶同意或不同意、所述其他移動(dòng)站(MS2)的電池狀態(tài)或所述其他移動(dòng)站(MS2)的速度中的至少一項(xiàng)來(lái)接受或拒絕所述請(qǐng)求。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述短距離通信使用協(xié)作協(xié)議來(lái)執(zhí)行， 所述協(xié)作協(xié)議將所述集群(C)中一個(gè)移動(dòng)站(MSl)定義為主站，將所述集群(C)中至少一個(gè)其他移動(dòng)站(MS》定義為從站。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，執(zhí)行所述短距離通信以便從所述集群 (C)中的至少一個(gè)移動(dòng)站(MS2)向所述集群(C)中的至少一個(gè)其他移動(dòng)站(MSl)傳輸數(shù)據(jù)、 信道狀態(tài)信息以及天線權(quán)值中的至少一項(xiàng)，所述數(shù)據(jù)優(yōu)選地以時(shí)域IQ采樣、頻域IQ采樣、 軟比特或者解碼后的數(shù)據(jù)的形式傳輸。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述集群(C)中的所述移動(dòng)站(MS1、 MS2)作為單個(gè)虛擬移動(dòng)站使用所述短距離通信與所述基站(BS)執(zhí)行協(xié)作無(wú)線通信。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述集群(C)中的所述移動(dòng)站(MSl到 MS3)是時(shí)間同步的，優(yōu)選地使用至少一種時(shí)間同步協(xié)議，特別是精密時(shí)間協(xié)議PTP、全球定位系統(tǒng)GPS以及第一和/或第二傳輸技術(shù)固有的同步機(jī)制。
8.一種移動(dòng)站(MSl)，其適用于使用第一傳輸技術(shù)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)(1)中至少一個(gè)基站 (BS.BSUBS2)執(zhí)行無(wú)線通信，并且還適用于使用與所述第一傳輸技術(shù)不同的第二傳輸技術(shù)與移動(dòng)站(MS1、MS2)的協(xié)作集群(C)中的其他移動(dòng)站(MS2)執(zhí)行短距離通信，所述短距離通信用于優(yōu)選地通過(guò)使用用于干擾抑制和干擾消除中的至少一項(xiàng)的MIMO技術(shù)，特別是使用用于上行鏈路發(fā)送的發(fā)送預(yù)編碼和用于下行鏈路接收的接收天線加權(quán)中的至少一項(xiàng)來(lái)改善所述移動(dòng)站(MSl)與所述基站(BS、BS1、BS2)執(zhí)行的無(wú)線通信的性能。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的移動(dòng)站，其中用于所述短距離通信的傳輸技術(shù)從以下組選擇，所述組包括無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、超寬帶技術(shù)以及有線技術(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的移動(dòng)站，其適用于執(zhí)行用于向所述集群(C)中的至少一個(gè)其他移動(dòng)站(MS》發(fā)送/從所述集群(C)中的至少一個(gè)其他移動(dòng)站(MS》接收數(shù)據(jù)、信道狀態(tài)信息和天線權(quán)值中的至少一項(xiàng)的所述短距離通信，所述數(shù)據(jù)優(yōu)選地以時(shí)域IQ采樣、 頻域IQ采樣、軟比特或者解碼后的數(shù)據(jù)的形式傳輸。
11.一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)(1)的協(xié)作集群(C)，其包括至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)站(MS1、MS2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的協(xié)作集群，其中所述移動(dòng)站(MS1、MS2)適用于使用協(xié)作協(xié)議來(lái)執(zhí)行短距離通信，所述協(xié)作協(xié)議將一個(gè)移動(dòng)站(MSl)定義為主站，以及將至少一個(gè)其他移動(dòng)站(MS》定義為從站。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的協(xié)作集群，其中所述移動(dòng)站(MSI、MS2)是時(shí)間同步的，優(yōu)選地使用至少一種時(shí)間同步協(xié)議，特別是精密時(shí)間協(xié)議PTP、全球定位系統(tǒng)GPS以及第一和/或第二傳輸技術(shù)固有的同步機(jī)制。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13中任一項(xiàng)所述的協(xié)作集群，其中所述移動(dòng)站(MSI、MS2)作為單個(gè)虛擬移動(dòng)站適用于使用所述短距離通信來(lái)執(zhí)行與基站(BS、BS1、BS2)執(zhí)行的協(xié)作無(wú)線通信。
15.一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)(1)，其包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求11到14中任一項(xiàng)所述的協(xié)作集群(C)。
全文摘要
提供了一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)(1)中的通信的方法，該蜂窩網(wǎng)絡(luò)包括適用于使用第一傳輸技術(shù)與至少一個(gè)基站(BS、BS1、BS2)執(zhí)行無(wú)線通信的多個(gè)移動(dòng)站(MS1到MS3)，該方法包括形成包含兩個(gè)或者更多個(gè)所述移動(dòng)站(MS1、MS2)的協(xié)作集群(C)，以及在協(xié)作集群(C)中的移動(dòng)站(MS1、MS2)之間使用與第一傳輸技術(shù)不同的第二傳輸技術(shù)來(lái)執(zhí)行短距離通信，以便優(yōu)選地通過(guò)用于干擾抑制和消除中的至少一項(xiàng)的MIMO技術(shù)，特別是通過(guò)使用用于上行鏈路發(fā)送的發(fā)送預(yù)編碼和用于下行鏈路接收的接收天線加權(quán)中的至少一項(xiàng)來(lái)改善集群(C)中的至少一個(gè)移動(dòng)站(MS1、MS2)與基站(BS)執(zhí)行的無(wú)線通信的性能。還提供了一種用于形成協(xié)作集群的移動(dòng)站(MS1、MS2)，一種包括至少一個(gè)這種移動(dòng)站(MS1、MS2)的協(xié)作集群，以及一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)(1)。
文檔編號(hào)H04W16/00GK102598740SQ200980162084
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者T·維爾德, 張碧軍, 陳宇 申請(qǐng)人:上海貝爾股份有限公司, 阿爾卡特朗訊