CN101361291A - 一种中继 - Google Patents

Abstract

一种在通信网络中使用的中继，所述中继包括用于从多个第一节点接收信号的接收器；用于向多个第二节点中的至少一个发射从所述接收的信号导出的发射信号的发射器，所述发射器具有覆盖范围；用于控制该发射器的控制装置，从而所述发射信号由所述发射器仅通过一部分所述覆盖区域发射到所述第二节点中的至少一个。

Description

一种中继

技术领域

本发明涉及一种中继、转发信号的方法和通信系统。

背景技术

使用中继单元来转发信息的网络是众所周知的。在诸如蜂窝无线网络的无线网络中，已知提供中继单元用于从基站收发器发射的信号。在这样的配置中，基站收发器发射的无线信号由中继单元接收并且由中继单元重新发射，通常发射到移动终端或其他用户设备。

当前，存在确保在无线网络中具有充分覆盖从而提供高数据速率服务的挑战。根据当前系统，通常仅靠近基站的移动终端潜在地具有非常高的数据速率。根据当前的建议，为了达到高数据速率覆盖，需要更多的基站。然而，增加基站数量是昂贵的。

为了在小区中更平均地分配数据速率，已经提出了中继单元或中继。然而，存在关于将中继或中继单元集成到无线通信系统中的问题。

特别地，在密集的城市区域中，多址干扰是对网络容量的主要限制。已知的中继单元仅放大或接收信号，几乎不改进信干比，因为它们还向邻近的网络节点发射信号。

载波侦听多址(CSMA)是减少干扰的一种解决方案，但是其受制于两个问题。第一个问题是所谓的隐藏节点问题。在该情况中，两个发射节点S1和S2中的每个与不同的接收节点D1和D2进行通信。因此，发射节点S1与接收节点D1进行通信并且发射节点S2与节点D2进行通信。即使S1和S2不能侦听每个其他载波，但是发射节点S2在第一接收节点D1处引起干扰并且第一发射节点S1在第二接收节点D2处引起干扰。

另一个问题是所谓的暴露节点问题。在该问题中，源节点听到另一个源节点载波并且决定不进行发射。然而，实际中的发射不会在其他接收器节点处引起干扰并且信道接入可能已经被允许。这导致使用信道资源效率低下。

US 2005/0059342公开了具有中继的通信系统。每个中继与特定基站相关联。

US 2005/0025099公开了具有与主BTS相关联的中继的通信系统。

US 2003/0214919公开了扩频系统环境中的中继，其中该中继与基站相关联。

V.I.Morgenshtern等的“Orthogonalisation in large interferencenetworks”Proc.IEEE Int.Symposium on Information Theory，AdelaideAustralia，2005年9月，是处理衰落干扰中继网络的论文，其中M个单天线源-目标终端对通过中继集合进行通信。

S-L.Wu等的，“Intelligent Medium Access for Mobile Ad HocNetworks with Busy Tones and Power Control”，IEEE Journal onSelected Areas in Communications，Vol 18，No 9，2000年9月公开了着眼于使用功率控制和忙音来解决隐藏终端、暴露终端问题的移动adhoc网络。

Tobagi等的“Packet Switching in Radio Channels：Part II-TheHidden Terminal Problem in Carrier Sense Multiple Access and theBusy Tone Solution”，IEEE Transactions onCommunications，Vol.23，Issue 12，1975年12月，第1417-1433页，其描述了CSMA环境中的忙音解决方案。

US 2004/0100929描述了一种系统，其中中继基于沿路由树到接入点的距离来确定无冲突发射调度。

Hassibi等的“On the Power Efficiency of Sensory and Ad-hocwireless networks”，ISIT 2003，Yokihama Japan，考虑了通信信道的功率效率。

Viswanath等的“Opportunistic Beamforming using Dumbantennas”，IEEE transactions on Information Theory，vol.48，No 6，2002年6月没有讨论中继。

Hammerstroem等的“Space-Time Processing for Cooperative RelayNetworks”描述了一种具有一个全向天线的中继，而“ChannelAdaptive Scheduling for Cooperative Relay Networks”和“Impact ofRelay Gain Allocation on the Performance of Cooperative DiversityNetworks”讨论了中继中的信道调度和增益。

在US 6795685中，用于无线通信系统中的转发优先级解决方案的方法和装置描述了用于中继单元的CSMA，但是其遭受了隐藏和暴露节点问题。

US 2005/01537919，基于令牌的接收器分集，描述了中继单元通过基于接收的信号强度允许令牌来进行发射控制。

US 2004/0100929，用于网络中无冲突发射调度的系统和方法，描述了一种系统，其中转发器基于沿着路由树到接入点的距离确定无冲突发射调度。

US 6282425描述了具有配置在两个小区之间边界区域中的天线的蜂窝系统。

R.Pabst等描述了“Relay-based Deployment Concepts for Wirelessand Mobile Broadband Radio”，IEEE Communications Magazine，2005年9月。

发明内容

本发明实施方式的目的是解决该难题。

根据本发明的第一方面，提供一种在通信网络中使用的中继，所述中继包括：

接收器，用于从多个第一节点接收信号；

发射器，用于向多个第二节点中的至少一个发射从所述接收的信号导出的发射信号，所述发射器具有覆盖区域；

控制装置，用于控制所述发射器，从而所述发射信号由所述发射器仅通过一部分所述覆盖区域发射到所述第二节点中的至少一个。

根据本发明的第二方面，提供一种中继，包括：

接收器，用于从第一节点接收信号；

发射器，用于向第二节点转发所述信号；

其中所述接收器和发射器中的至少一个配置为空间上可选择，以便所述接收器和发射器中的至少一个在空间上仅选择所述中继的覆盖区域的一部分。

根据本发明的第三方面，提供一种在通信网络中使用的中继方法，所述方法包括以下步骤：

从多个第一节点接收信号；

通过控制发射器仅在一部分所述覆盖区域上发射发射信号而向多个第二节点中的一个发射从所述接收的信号导出的发射信号。

在本发明的实施方式中，描述了在空间中选择性地转发所接收的信号的中继单元。为此，中继配置为至少部分地获知周围环境以及希望的和不希望的发射和接收方向。本发明的实施方式寻求最小化中继或中继网络的复杂性。

附图说明

为了更好地理解本发明以及本发明可以如何执行，现在将仅借助于示例参考附图进行说明，附图中：

图1示出了实现本发明的通信网络的一部分；

图2示出了实现本发明的中继单元；

图3示出了实现本发明的网络中的信令；

图4示出了本发明实施方式使用的干扰中继网络的模型；以及

图5示意性地出了图2的处理电路执行的步骤。

具体实施方式

图1示出了本发明的一个实施方式。在图1中示出的通信网络包括第一基站BTS1和第二基站BTS2。提供了中继单元R。中继单元R配置为能够与第一基站收发器BTS1和第二基站收发器BTS2进行通信。中继单元R还能够连接至第一移动台MS1或第二移动台MS2。

移动台可以是任何合适形式的用户设备，诸如移动台、移动电话、个人组织器、PDA(个人数字助理)、计算机、便携式计算机、笔记本等。

在实际中，提供多于两个移动台。在描述的实施方式中，一个中继单元能够与两个基站通信。这可以是同时在相同或不同信道上进行的，或可以在不同的时间。还应该理解，在本发明的某些实施方式中，中继单元能够与多于两个的基站通信。

实现本发明的中继单元在图2中更详细地示出。中继单元R配置为能够将波束引导至任何基站。因而，在图1中示出的示例中，中继单元R将能够使其发射辐射图式和接收天线图式适合于基站BTS1和/或BTS2，以及MS1和/或MS2。特别地，中继可以发射和/或从相应基站收发器以及移动台接收。为了使对其他基站收发器的干扰保持尽可能的低，中继单元和基站收发器额外地对它们的发射信号进行功率控制。换言之，将功率控制为成功通信(即具有给定的信号干扰和噪声比)所需的最小值。

中继单元20包括使中继单元能够适应其发射辐射图式和接收天线图式的天线阵列22。

天线阵列22包括多个天线24。在图2中示出的示例具有四个天线，但是在实际中天线的数量可以多于或少于此数。中继使用波束赋形技术来控制合作(collaborative)中继网络中的发射和接收资源。如将更详细描述的，波束赋形用于将信号能量导向希望的方向。这样，可以将发射功率最小化并且同时减小对其他方向的干扰。

天线阵列22的天线24配置为接收信号以及发射信号。

每个天线24连接至处理接收信号的接收电路26。接收电路26可以执行一个或多个以下内容：放大接收的信号、对接收的信号进行下变频、对接收的信号进行滤波以移除不希望的信息以及将信号转换到数字域。

每个接收电路26的输出是处理电路28的输入，该处理电路28处理接收电路的输出来确定将要发射的信号。

处理电路28具有确定将要转发信号的方向的信息。处理电路还具有功率控制部分30，其确定将要发射信号的功率。这可以基于中继已经从节点接收的信息或可以基于由中继对从所述节点接收的信号强度的测量，或基于这些技术的组合。

基于关于所需功率和所需方向的信息，处理电路将信号输出到发射电路32，每个这种电路都与天线相关联。发射电路可以执行一个或多个以下内容：将信号上变频到希望的频率、将信号信息从数字域转换到模拟域并且使用功率控制信息放大信号。处理电路输出的信号可以具有应用于它们的权重，以便当生成时，将在特定的方向上引导波束。将波束权重确定部分31作为处理电路28的一部分示出。应用于每个天线发射的每个信号的波束权重根据波束被引导的方向产生相消和相长信号。换言之，信号可以仅在天线阵列覆盖区域的一部分上沿一个或多个波束定义的方向发射。

应该理解，在本发明的某些实施方式中，中继可以无需下变频接收的信号或将信号转换为数字信号，而是简单地将接收的信号保持在接收频率并且在希望的方向上重新发射该信号。

因此，根据系统中的资源，相同的中继单元能够与不同的基站或移动台通信。

应该理解，图2中示出的中继的示例示出了功能性。应该理解，发射和/或接收电路的几个方面可以合并在处理电路中并且反之亦然。

应该理解，本发明优选的实施方式使用天线阵列。应该理解，本发明的实施方式可以与可以被单独控制的空间上选择性辐射图式一起使用。

在本发明的一个实施方式中，中继单元包括校准阵列。在该实施方式中，假设中继和基站收发器是固定的。因此，阵列权重的校准和更新不需要频繁发生。可以使用任何已知的方法完成校准。

例如，如果中继和基站收发器两者的GPS位置是已知的，则该知识可以用于校准中继，并且可以避免昂贵的硬件校准。天线阵列权重的校准和更新可以在系统网络处于低负载时发生。如果GPS坐标不可用，可以使用试错(trial and error)方法。中继使用预定义的天线阵列权重进行发射。当权重最大化它们接收的信噪比时，每个基站收发器回送信号。从这些权重开始，中继继而可以微调权重以达到每个收发器站的最终权重。而且，需要来自于基站收发器的反馈。该微调算法可以用于更新权重，例如在基站收发器注意到中继单元的链路质量恶化时。

在本发明的可选实施方式中，可以使用非结构化(unstructured)阵列。在中继处使用空间上分离的天线。如果BTS仅使用一个天线与中继通信，则可以使用中继所发射的信号的共相(co-phasing)来最大化BTS处所接收的信号。这里，中继单元从每个天线发射导频信号，并且每个基站收发器估计导频信号之间的相移，并将与相移相关的信息信号发送至中继以用于不同的天线，优选地以便使信号在所选的基站收发器处相干。可替换地，每个基站收发器可以以加权将共相信号发送至中继，并且中继将其存储。而且，训练可以发生在网络负载低的时候或连续发生。如果BTS配备有多个天线并且中继仅有一个天线时，还可以以相反方式使用共相。中继节点还可以使用其他信息确定天线权重。例如，中继可以尝试最大化希望接收器处的接收的信号功率，而同时最小化另一接收器处的信号功率。

在可替换实施方式中，中继单元包括方向性天线集合以与不同的基站和移动台通信。该中继单元选择最好的方向性天线与基站收发器和移动台通信。

可以在中继和基站收发器处使用功率控制以将产生的干扰保持得尽可能低。换言之，中继和基站收发器发射的信号强度被最小化。

在本发明的实施方式中，该技术还可以用于移动台和中继之间的通信。换言之，波束赋形也可以使用。

在无线通信系统中，中继可以适应其天线权重以生成针对其覆盖区域中所选移动台的固定波束。在本发明的某些实施方式中，还可以使用调度。基站收发器发信号通知中继单元在转发信号时应用哪个波束。基于来自于移动台的反馈，基站收发器知道哪个固定波束最大化了移动台处的信号质量。当基站收发器下次向同一移动台发射时，其发信号通知中继使用该波束。获得的信号质量可以在调度器处使用。在本发明的一个实施方式中，BTS仅可以调度每个中继覆盖区域中的一个用户。

如果中继单元解码并且转发接收的信号，那么它仅转发目的为其覆盖区域中的移动台的信号。中继单元从移动台的反馈知道最优波束并且在向移动台转发信号时应用这些波束赋形权重。在CDMA系统的情况中，仅将分配给中继覆盖区域中的目标移动台的一个或多个代码与需要的公共信道一起进行转发。

本发明的实施方式还可以应用于OFDM和其他复用技术。在OFDM情况中，方法通常是相同的并且以下选择例如可能的：用于所有子载波的相同波束；子载波的每个块可以具有独立的波束；每个子载波得到独立的波束。

在OFDMA的情况中，中继仅转发分配给中继覆盖区域中的移动台的子载波。

本发明的实施方式中，波束赋形用于中继和基站收发器两者，并且这可以显著减少中继对其他基站收发器或基站收发器对其他中继产生的干扰。尤其在密集城市区域内，多址干扰是对网络容量的主要限制。仅放大并且转发所有接收的信号的传统中继单元几乎不改进信干功率比。因而，本发明实施方式使用选择性地转发所接收信号的智能中继。在该情况中，中继在特定方向上选择性地放大并且转发信号，其中该特定方向仅覆盖中继覆盖区域的一部分。

现在参考更详细地示出实现本发明的网络的图3。中继网络包括至少两个源节点和至少两个目标节点。源节点标记为60并且目标节点标记为62。源节点可以是基站收发器和/或移动台，而同时目标节点可以是基站和/或移动台。源节点60和目标节点62配置为通过至少一个中继节点64通信。在图3示出的配置中是两个中继节点。在本发明的实施方式中，在源和目标之间不需要直接连接，但是在本发明的某些实施方式中，在源和目标之间可以存在直接连接。还假设目标知道它们应该接收信号。通过使用合适的信令达到该目的。

本发明的实施方式使用OFDM或CDMA信道。将一个OFDM或CDMA信道分成多个子信道。为每个源-目标对分配一个或多个这些子信道。

在本发明的实施方式中，中继单元可以为不同的源-目标对中继不同的子信道。该中继单元可以中继整个接收的信号或仅中继某些选择的子信道。

本发明的实施方式使用在下文中更详细地描述的探测(probe)信令协议。每个目标节点广播包含导频信号或可行性数据信号或两者的独特探测信号。可行性数据包含一个或多个以下信息：探测信号发射功率；资源分配信息；对于中继和信道特征的优先级。

中继节点测量信道频率响应并且解码来自于它接收的每个探测信号的可行性信息。在中继节点之间可以存在关于不同频率区域的有用性的信令，但是这可以在某些实施方式中省略。这样，对于中继而言，可以对资源分配做出联合决定。

智能中继可以使用由探测信号和其他中继提供的信息对进行的中继做出自己的决定，即控制资源分配的发射功率。该中继将不在由探测信号标记为不可用或标记为忙或堵塞的信道上进行发射。

在本发明的实施方式中，在独立子信道之间执行资源分配。这与基于BTMA的现有技术解决方案明显不同，其中针对每个信道的发射决定仅取决于信道忙音的出现。在本发明的实施方式中，对信道进行不同的测量，因为本发明不需要用于每个信道或信道块(channel chunk)的不同物理忙音。

可以通过使用波束赋形、功率控制、数据速率控制和/或任何改进无线链路性能的其他已知技术来改进资源分配。

本发明的实施方式可以用于ad-hoc网络。使用现有技术的BTMA的中继需要监听每个信道忙音。使用本发明的实施方式，中继仅需要监听联合组合的探测信号。本发明的实施方式还可以用于简单放大和转发中继。该中继将仅需要解码来自于探测信号的可能的可行性信息。

现在，将参考示出用于干扰中继网络的模型的图4来描述本发明的实施方式使用的协议。图3中使用的相同标号在图4中使用。

在该描述中，Ns x Nr x Nd用于表示具有N_s个源站、N_r个中继站和N_d个目标站的网络。目标节点与源节点一起形成中继单元已知的通信源-目标对。在下文中，假设在源发射的信号和中继单元发射的信号之间使用时分来保证分离。类似的模型可以用于频分。第一，所有源同时发射并且中继从所有源接收组合的信号。第二，中继可以并发地放大信号并且向目标转发信号。系统模型可以写为矩阵形式：

y＝H_rdH_mfH_srx+H_rdH_mfn_r+n_d                  (1)

 ＝H_effx+n_eff，                            (2)

其中n_r是N_rx1中继接收噪声向量并且n_d是N_dx1目标接收噪声向量。

站之间的MIMO信道可以分成长期和短期部分，即

${\left\{H_{\mathrm{sr}}\right\}}_{k,l}=\sqrt{E_{k,l}}{h}_{k,l}{\left\{H_{\mathrm{rd}}\right\}}_{l,k}=\sqrt{P_{l,k}}\·f_{l,k}---\left(3\right)$

E_k，l和P_l，k表示通过SISO链路接收的长期平均能量(考虑发射功率、路径损耗和遮蔽)。h_k，l和f_l，k是短期平坦衰落系数。

下文总结了关于协议的现有技术，为了帮助理解本发明，已经针对干扰中继网络研究了协议。两个协议都使用匹配的滤波操作以使有效信道对角化(diagonalize)。

对于需要不同数量CSI的中继，存在两个不同的中继模式：在协议1中，假设中继仅知道用于辅助的通信对的反向和前向SISO-信道的相位。在协议2中，中继知道用于每个通信对的反向和前向SISO-信道的相位。MIMO-模型中的中继操作符H_mf是对角矩阵，这来自于中继中的独立匹配滤波操作。匹配滤波针对反向和前向信道来对被中继信号进行共相。这通过以分布方式使有效信道矩阵H_eff对角化来减小干扰。对于两个协议，中继操作如下：

●协议1：将中继集合分割为N_s个子集并且分配每个子集用于辅助一个源-目标对。第k个中继辅助通信对p(k)。第k个中继接收信号r_k并且发射信号

$t_k={\mathrm{\τ}}_k{e}^{-j(\arg \left(h_{k,p\left(k\right)}\right)+\arg \left(f_{p\left(k\right),k}\right))}{r}_k,---\left(4\right)$

其中 $\mathrm{\τ}={({\mathrm{\Σ}}_{l=1}^{\mathrm{Ns}}{E}_{k,l}+{\mathrm{\σ}}_n^2)}^{-1/2}$ 是确保ε[|t_k|²]＝1的功率归一化因子

●协议2：每个中继辅助所有通信对并且该中继并不像协议1中那样分成组。第k个中继接收信号r_k并且发射信号

$t_k={\mathrm{\τ}}_k\left(\underset{l=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-j(\arg \left(h_{l,k}\right)+\arg \left(f_{l,k}\right))}\right)r_k,---\left(5\right)$

其中τ_k是功率归一化因子。

${\mathrm{\τ}}_k={(N_s{\mathrm{\Σ}}_{l=1}^{N_s}{E}_{k,l}+N_S{\mathrm{\σ}}_n^2)}^{-1/2}$

在本发明的实施方式中，使用用于干扰中继网络中的中继单元操作的以下协议：

●协议3：每个中继k可以辅助每个通信对l并且引入加权系数γ_k，l。第k个中继接收信号r_k并且发射信号

$t_k={\mathrm{\τ}}_k\left(\underset{l=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\γ}}_{k,l}{e}^{-j(\arg \left(h_{k,l}\right)+\arg \left(f_{l,k}\right))}\right)r_k,---\left(6\right)$

其中τ_k是功率归一化因子。根据优化标准，可以使用用于选择γ_k，l的不同的策略。优化标准的示例是：

●最小化平均误码率

●最大化信号干扰噪声比

●最大化网络容量

●最小化中断概率

现有技术中提到的协议1和协议2是所提出的协议3的特殊情况。对于协议1：

${\mathrm{\γ}}_{k,l}=\left\{\begin{array}{c}1,\mathrm{if},l=p\left(k\right)\\ 0,\mathrm{otherwise}\end{array}\right.$

并且对于协议2：γ_k，l＝1针对每个中继k和通信对l。

用于选择γ_k，l的一个实施方式如下：

针对将要用于每个通信对l的每个中继k的加权系数的长期平均由中继分配方案定义。简单的分配方案将设置例如针对通信对lγ_k，l＝0，通信对l不应该由中继k辅助。

中继基于其辅助的每个通信对的瞬时信道增益来选择瞬时γ_k，l，采用临时信道增益改变。例如，中继可以尝试最大化其辅助的通信对的平均信噪比。中继考虑如下限制：

●符合γ_k，l的长期平均

●每个时刻发射功率低于预定义的阈值

参考图5，图5示意性地示出了图2的处理电路执行的步骤。参考以下的“块”。这些不是物理块而是代表不同的处理步骤。可以通过计算机程序实现这些块。

接收的信号存储在接收信号缓冲器100中。

分析接收的信号以查看接收的信号是否包含探测信号或其他可行性数据。在块102处完成该操作。

如果存在可行性数据，则在块106处对其进行解码并且将其输出到功率控制块112、权重块110和协议块108。

如果存在探测信号或其他可行性数据，则由块104估计信道。估计的信道信息输出到功率控制块112、权重块110和协议块108。

功率控制块112计算功率控制值并对资源分配做出决定。如块114表示的，将信号发射功率信息发送到发射电路。

在块110处计算波束赋形权重并且将其输入到协议块108，该协议块108进一步接收所接收的信号。协议块108应用协议3、应用波束赋形权重并且可以执行其他信号处理。协议块108的输出在被发送到如块118表示的发射电路之前存储在发射信号缓存器116中。

在描述的实施方式中，已经参考了导频信号或导频音。应该理解本发明的实施方式可以使用任何包含诸如训练序列等的已知数据的其他信号来可替换地实现。

在本发明的实施方式中，已经参考了资源分配。资源将依赖于系统使用的标准，并且可以是信道或子信道。例如，可以通过时间、频率、代码等中的一个或多个来定义信道。

在本发明的优选实施方式中，提供公共阵列用于接收和发射。在本发明的可替换实施方式中，可以存在不同的阵列用于接收和发射。

应该理解至少中继的控制可以通过计算机程序实现。

Claims (49)

1.一种在通信网络中使用的中继，所述中继包括：

接收器，用于从多个第一节点接收信号；

发射器，用于向多个第二节点中的至少一个发射从所述接收的信号导出的发射信号，所述发射器具有覆盖区域；

控制装置，用于控制所述发射器，从而所述发射信号由所述发射器仅通过一部分所述覆盖区域发射到所述第二节点中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的中继，其中配置所述控制装置，从而由所述接收器使用对于所述第一节点中相应的一个或多个可选择的接收天线图式而接收的信号来导出针对所述发射器的所述发射信号。

3.根据权利要求1或2所述的中继，其中所述发射器配置为使用发射辐射图式发射所述发射信号，所述发射辐射图式对于一个或多个所述第二节点是可选的。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述中继配置为形成至少两个辐射图式。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述控制装置配置为使用至少一项以下内容：涉及所述中继和所述第一节点或第二节点中的至少一个之间的信道的信道信息；和/或在第一节点或第二节点处导出的信息。

6.根据权利要求5所述的中继，其中在所述第二节点或第一节点处导出的所述信息包括至少一项以下内容：信道状态信息；信道或子信道的信道质量信息；以及可行性数据信号信息。

7.根据权利要求5或6所述的中继，其中所述接收器配置为接收所述信息。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述控制装置配置为控制至少一项或多项以下内容：

天线辐射图式、天线接收图式、发射功率、信道选择、子信道的选择以及子载波的选择。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述发射器配置为针对不同的子信道或子载波使用不同的发射功率。

10.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中响应于外部信号，在中继节点处改变子信道或子载波。

11.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述接收器和发射器中的至少一个包括天线阵列。

12.根据权利要求11所述的中继，其中所述控制装置配置为控制所述天线阵列以形成波束。

13.根据权利要求11或12所述的中继，其中所述天线阵列包括校准阵列。

14.根据权利要求11或12所述的中继，其中使用非结构化阵列。

15.根据权利要求11至14中任意一项所述的中继，其中所述控制装置配置为校准所述阵列。

16.根据权利要求15所述的中继，其中所述控制装置使用位置信息来确定所述节点中给定的一些节点的通信方向，所述位置信息包括至少一项以下内容的位置信息：所述中继；以及所述第一节点和所述第二节点中的至少一个。

17.根据权利要求15或16所述的中继，其中所述控制装置配置为使用通信方向来校准所述阵列。

18.根据权利要求15、16或17所述的中继，其中所述控制装置配置为控制所述发射器以使用预定义的权重向至少一个节点进行发射，所述控制装置配置为处理由所述接收器从所述节点接收的信号并且配置为改变向所述节点发射而使用的所述预定义权重。

19.根据权利要求11至18中任意一项所述的中继，其中所述控制装置配置为控制由所述发射器发射的信号以具有共相。

20.根据权利要求18或引用权利要求18的权利要求19所述的中继，其中所述权重包括共相权重和波束引导权重其中之一。

21.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述接收器配置为从所述第一节点中的一个接收关于所述第二节点中的给定的一个的波束方向的信息。

22.根据权利要求12或引用权利要求12的任意一项权利要求所述的中继，其中所述中继配置为使得相同的波束用于以下内容中的一项：

单个子载波、子载波块以及所有子载波。

23.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述控制装置配置为控制所述接收器以便处理仅针对所述覆盖区域一部分的信号。

24.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述控制装置配置为控制所述发射器发射所述信号所使用的功率。

25.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述控制电路配置为处理从所述第二节点接收的探测信号。

26.根据权利要求25所述的中继，其中所述控制装置配置为根据所述探测信号控制由所述发射器使用的所述功率。

27.根据权利要求25或26所述的中继，其中所述控制装置配置为根据所述探测信号控制资源分配。

28.根据权利要求25至27中任意一项所述的中继，其中所述探测信号包括至少一项以下内容：

导频信号；已知的参考信息；探测信号发射功率信息；资源分配信息；用于中继的优先级信息；以及信道特征信息。

29.根据权利要求28所述的中继，其中所述控制电路配置为对所述探测信号中的信息进行解码。

30.根据权利要求25至29中任意一项所述的中继，其中所述控制电路配置为基于所述探测信号测量信道的冲击响应和/或频率响应。

31.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述中继配置为与至少一个其他中继进行通信，从而所述控制装置配置为基于从所述至少一个其他中继接收的信息对资源分配做出决定。

32.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述中继配置为使用以下协议：

$t_k={\mathrm{\τ}}_k\left(\underset{l=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\γ}}_{k,l}{e}^{-j({\mathrm{\φ}}_h\arg \left(h_{k,l}\right)+{\mathrm{\φ}}_f\arg \left(f_{l,k}\right))}\right)r_k$

其中τ_k是功率归一化因子

γ_k，l是振幅加权系数

φ_h和φ_f是相位加权系数

r_k是接收的信号

h_k，l和f_l，k是短期平坦衰落系数。

33.根据权利要求32所述的中继，其中基于优化对象函数来选择γ_k，l和/或τ_k φ_h φ_f中的至少一个。

34.根据权利要求32所述的中继，其中所述对象函数包括一项或多项以下内容：

最小化平均误码率；

最大化信号干扰噪声比；

最大化网络容量；以及

最小化中断概率。

35.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中不同的权重系数用于不同的子信道或子载波。

36.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述第一节点包括基站。

37.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述第二节点包括用户设备。

38.根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中所述控制装置配置为修改发射参数。

39.一种中继，包括：

接收器，用于从第一节点接收信号；

发射器，用于向第二节点转发所述信号；

其中所述接收器和发射器中的至少一个配置为空间上可选择，以便所述接收器和发射器中的至少一个在空间仅选择所述中继的覆盖区域的一部分。

40.根据权利要求39所述的中继，其中所述中继配置为控制由所述发射器发射所述信号所使用的功率。

41.一种网络，包括多个根据前述权利要求中任意一项所述的中继，其中至少一个所述中继的所述控制装置至少使用涉及所述第一节点和第二节点中的至少两个的信道信息来控制所述发射信号的所述加权，其中所述信道信息针对至少两个不同节点与不同相关权重线性地组合。

42.根据权利要求41所述的网络，其中配置所述两个中继单元以基本上同步地进行发射。

43.根据权利要求41或42所述的网络，其中所述节点的发射定时由外部信号控制。

44.根据权利要求43所述的网络，其中从定位系统接收所述外部信号。

45.根据权利要求44所述的网络，其中所述定位系统是GPS系统。

46.根据权利要求41至45中任意一项所述的网络，其中用于两个中继单元的辐射功率是不同的。

47.根据权利要求46所述的网络，其中所述辐射功率由外部信号控制。

48.根据权利要求43或46所述的网络，其中所述外部信号由第一节点或第二节点中的至少一个生成。

49.一种在通信网络中使用的中继方法，所述方法包括以下步骤：

从多个第一节点接收信号；

通过控制发射器仅通过所述覆盖区域的一部分来发射发射信号，向多个第二节点中的一个发射从所述接收的信号导出的发射信号。

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