CN101785211A

CN101785211A - 用于分布式预编码的方法及装置

Info

Publication number: CN101785211A
Application number: CN200780100327.4A
Authority: CN
Inventors: 倪巍; 刘继民; 陈继明
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2027-08-29
Also published as: CN101785211B; WO2009026741A1

Abstract

一种方法用于在无线中继网络中对编码信号进行预编码。首先，网络设备获取联合中继的多个源设备至目标设备之间的信道相应信息，根据该信道相应信息并基于预定规则，确定编码信号中每个编码符号在多根发射天线的预编码系数，并将相应的预编码系数通知相应的源设备。多个源设备利用预编码系数对编码信号中的相应编码符号进行基于发射天线的加权处理，以生成经加权的待传输编码信号，分别经由多根发射天线进行发送。由于在分布式编码信号的基础上引入了分布式预编码，充分地利用了空间分集，并且根据信道的动态传输特性，动态地调整预编码系数，使得接收信号的信噪比最大，提高了多跳中继网络中数据传输的效率。

Description

用于分布式预编码的方法及装 ¾ 技术领域

本发明涉及无线通信中继网络，尤其涉及无线通信中继网络的中继站、基站以及移动站中用于对分布式编码信号进行分布式预编码的方法以及装置。背景技术

目前，在无线多跳中继网络中，对于联合中继，最好的解决方案是分布式空时分組码（STBC, Space Time Block Code ), 这是因为分布式空时分组码不需要对移动站作任何改动，并且基站的物理层也不需要作大的调整。

但是现有的分布式空时分组码方案不够成熟，其中的天线选择仍然不够优化，性能也达不到最优。即使是最简单的天线选择，现有的分布式空时分组码方案也不能够从分布式空时分组码自动切换到本地空时分组码，或者是从本地空时分组码自动切换到分布式空时分组码。

在有些情况下，分布式空时分组码可能是最优的。但是由于信道传输系数的差异导致的路径损耗和接收功率的不平衡，在有些情况下，分布式空时分组码相比于本地空时分组码，并不能够提供更好的性能，因此，对于联合中继，固定使用分布式空时分组码是不合理的。

另外，以无线通信系统中最为广泛使用的 Alamouti码为例，基于 Alamouti码的空时分组码使用两才艮发射天线，每根发射天线分别位于一个中继站中，这意味着至多有两个中继站参与联合中继以得到空间分集增益，但是实际上为了得到更高的分集增益，希望有更多的中继站能够参与联合中继。发明内容

针对现有无线多跳中继站网络中基于分布式空时分组码的联合中继的缺点，本发明提出了一种对编码信号进行预编码的技术方案，首先，网络设备通过获取联合中继的多个源设备至目标设备之间的信道相应信息，根据该信道相应信息并基于目标设备接收信号的信噪比最大化准则以及多个源设备中预编码操作前后所述编码信号中每个编码符号总的发射功率保持不变的准则，确定编码信号中每个编码符号在多根发射天线的预编码系数，并将相应的预编码系数通知相应的源设备。源设备利用所述预编码系数对编码信号中的相应编码符号进行基于发射天线的加权处理，以生成经加权的待传输编码信号，分别经由多根发射天线进行发送。这里编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

才艮据本发明的第一个方面，提供了一种在无线中继网络的网络设备中用于控制多个源设备对待联合中继至目标设备的编码信号进行分布式预编码的方法，其中，所述每个源设备包括一根或多根发射天线，所述目标设备包括一个或多根接收天线，其特征在于，该方法包括以下步骤： a. 获取所述多个源设备的多根发射天线至所述目标设备的一艮或多根接收天线之间的多个信道的信道相应信息； b. 根据所述信道相应信息，并基于预定规则来为相应的源设备确定所述编码信号中每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数； c. 为相应的源设备提供所述每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数，以用于对所述编码信号进行分布式预编码。

才艮据本发明的第二个方面，提供了一种在无线中继网络的源设备中用于对与其它一个或多个源设备待联合中继至目标设备的编码信号进行预编码的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： i. 获取所述编码信号中每个编码符号在本源设备的一根或多根发射天线上的预编码系数； ii. 利用所述预编码系数对相应的编码符号进行基于发射天线的预编码处理，以生成经预编码处理的待传输编码信号，分别经由一根或多根发射天线进行发送。

根据本发明的第三个方面，提供了一种在无线中继网络的网络设备中用于控制多个源设备对待联合中继至目标设备的编码信号进行分布式预编码的预编控制码装置，其中，所述每个源设备包括一根或多根发射天线，所述目标设备包括一个或多根接收天线，其特征在于，该预编码控制装置包括第一获取装置、确定装置和提供装置。其中，第一获取装置用于获取所述多个源设备的多根发射天线至所述目标设备的一根或多矣收天线之间的多个信道的信道相应信息；确定装置用于根据所述信道相应信息，并基于预定规则来为相应的源设备确定所述编码信号中每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数；提供装置用于为相应的源设备提供所述每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数，以用于对所述编码信号进行分布式预编码。

根据本发明的第四个方面，提供了一种在无线中继网络的源设备中用于对与其它一个或多个源设备待联合中继至目标设备的编码信号进行预编码的预编码装置，其特征在于，该预编码装置包括第二获取装置和预编码处理装置。其中，第二获取装置用于获取所述编码信号中每个编码符号在本源设备的一根或多根发射天线上的预编码系数；预编码处理装置用于利用所述预编码系数对相应的编码符号进行基于发射天线的预编码处理，以生成经预编码处理的待传输编码信号，分别经由一根或多根发射天线进行发送。

本发明由于在分布式编码信号的基础上 I入了分布式预编码，充分地利用了空间分集，并且根据信道的动态传输特性，动态地调整预编码系数，使得接收信号的信噪比最大，提高了多跳中继网络中数据传输的效率。附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。在附图中，相同和相似的附图标记代表相同或相似的装置或方法步骤。

图 1为根据本发明的一个具体实施方式的无线中继网络的下行链路数据传输的示意图；

图 2为图 1中两个中继站与移动站之间的下行链路的数据传输示意图；图 3为根据本发明的一个具体实施方式的无线中继网络的上行链路数据传输的示意图；

图 4为根据本发明的一个具体实施方式的多跳无线中继网络的拓朴结构示意图；

图 5 为根据本发明的一个具体实施方式在无线中继网络的网络设备中用于控制多个源设备对待联合中继至目标设备的编码信号进行分布式预编码的流程图；

图 6为根据本发明的一个具体实施方式在无线中继网络的源设备中用于对与其它一个或多个源设备待联合中继至目标设备的编码信号进行预编码的流程图；

图 7为根据本发明的一个具体实施方式在无线中继网络的网络设备中用于控制多个源设备对待联合中继至目标设备的编码信号进行分布式预编码的预编码控制装置 10的结构框图；

图 8为根据本发明的一个具体实施方式在无线中继网络的源设备中用于对与其它一个或多个源设备待联合中继至目标设备的编码信号进行预编码的预编码装置 20的结构框图。具体实施方式

图 1示出了才居本发明的一个具体实施方式的无线中继网络的下行链路数据传输的示意图。图 1 中包括基站 1、中继站 2、中继站 2，以及移动站 3。以下以图 1所示的下行链路数据传输为例对本发明的联合中继中的分布式预编码过程进行详细的说明。

首先，基站 1将发送给移动站 3的信号发送给中继站 2和中继站 2，，中继站 2和中继站 2，在接收到基站发送给移动站 3的信号之后，对该信号进行空时编码，得到每组待发送的空时码；然后根据事先获得的预编码系数，即空时分组码中每个符号在每根发射天线上的预编码系数，控制每个符号在每根发射天线上的发送。

以下以中继站 2和中继站 2，各有两根发射天线、移动站 3有一根接收天线、空时分組码采用 Alamouti码为例，参照图 2对每组 Alamouti 码中每个符号在每根发射天线上的预编码系数的确定过程进行详细描述。

中继站 2和中继站 2，在接收到基站发送的信号 ^和后，对其进行 Alamouti编码，形式如下：

设为第一行符号的预编码系数向量， W₂为第二行符号的预编码系数向量，其中 =(^' ) , H w₂₂) , _Wii、 _Wi2、 _W21、 _W22 分別为、 ^χ2 , 在各根发射天线上的预编码系数向量，由于中继站 2和中继站 2，共有四根发射天线，所以 Wu、 W₁₂、 W₂₁、 W₂₂皆为具有 4个元素的复向量，每个元素分别为相应符号每根发射天线上的预编码系数，其中， "*，，为共轭运算。利用 W_n、 W₁₂对公式（1 ) 中第一行符号、 ^X2进行预编码处理后在第一时刻在各根发射天线上发送出去，利用 W₂₁、 W₂₂对第二行符号- ^x;、进行预编码处理后，在第二时刻在各根发射天线上发送出去。

移动站 3的接收天线接收到的由中继站 2和中继站 2，在第一时刻发射的信号可以写成如下的表达式：

移动站 3的接收天线接收到的由中继站 2和中继站 2，在第二时刻发射的信号可以写成如下的表达式：

其中，！^、 h₂、 h₃和 h₄分别为中继站 2和中继站 2，的四发射天线至移动站 2的一根接收天线的四个信道的信道传输系数， nl和 n2分别两次接收的噪声，设其为加性高斯白噪声。

假设信道是准静态的，即信道传输系数在第一时刻和第二时刻保持不变（这是现有的空时分组码共有的一个基本前提），令 ^{w =} (^wi W , 第一时刻和第二时刻的信道传输矩阵可以表示为 , 于是，公式（2)和（3)可以被重写为公式（4)

H,W_N

(4)

2J 、H₂W₂₁ H，W,

考虑到移动站 3的接收机不受预编码的影响，接) 信号 )^T对于移动站 3是可识别的。因此，预编码后的等效信道传输矩阵必须和未进行预编码的信道传输矩阵具有相同的形式。公式（5) 为未进行预编码时，联合中继采用中继站 2中的天线 A1和中继站 2，中的天线 A3—起发送分布式空时码时，移动站 3接收到的信号的表达式：

、 2j

根据公式（5) 以及预编码前后每个符号的发射功率不变的约束, 得到公式（6)。

|Η ν_{11 :} = -(H₂W₂₂)*

I H₂W₂₁ ，

II w„ ||= 1, l|W₁₂ ||=1, (6)

2₁1|= 1, ₂₂ IN l

根据公式（6)可以得到最优的预编码系数设计的方案，公式（7) 给出在移动站 3中接收信号的信噪比最大时，求解预编码系数的公式。由于假设噪声为加性高斯白噪声，噪声功率为常量。

max(| Η,λΥ, +IH,W₁₂ n

H_xW_n ^-(U₂W₂₂)

s.t. H₂W₂₁ =(H,W₁₂)*

II W_N ||=1, W】₂1|= 1,

II W, =1, liw₂₂||=i (7) 根据公式（ 7 ) ,可以求解出最优的基于空时分组码的联合中继方式, 包含本地空时分组码和分布式空时分组码。

1 0 0 0 1 0 0

W, = _w _o 、根据公式（ 2 )和公式（ 3 )可知 , ¹ ~ 0 0 0 1 和 2 — L。 Q i 指示的是一种分布式空时分组码，而

指示的则是一种本地空时分组码。罗列出所有可能的分布式和本地空时分组码对应的预编码系数向量，并构成一个集合于是根据下面使得接收机接收的信号的信噪比最大的公式（8 ), 结合信道传输系数，可以对联合中继的分布式预编码的方式进行选择，即从集合中 Q_w中选择最优的预编码系数向量。

maxd H^ r + | H,W₁₂ |²)

^Wei2w ( 8 ) 如果在确定预编码系数时，仅获知信道传输系数的幅度值，此时，可视信道传输系数的相位为零，也可以根据公式（8 )在分布式空时编码和本地空时编码中进行最优选择，即从集合中 Q_w中选择最优的预编码系数向量。

由以上的分析过程可以看出，分布式空时分组码可以看作是本发明的一个特例，而且艮显然，不一定是最优的情况。所以通过分布式预编码（或称之为联合预编码）之后，联合中继可以得到更高的性能。

以上以中继站 2和中继站 2，分别由两才艮发射天线、移动站 3具有一根接收天线为例，对本发明的预编码系数确定过程进行了详细的揭述。对于移动站 3具有多根接收天线的情形，将多根接收天线接收到的多路信号合并（例如，最大比合并）为一路接收信号，就可以等效为一根接收天线的情形，同样根据上述预编码系数过程确定空时分组码中各个符号在各个发射线上的预编码系数。对于有更多的中继站、更多发射天线的情形，同样根据上述预编码系数过程确定空时分组码中各个符号在各个发射线上的预编码系数。

以上虽然以图 1所示的两跳无线中继网络的下行链路数据传输，即中继站 2和中继站 2，联合中继数据给移动站 3为例对本发明进行了说明。本领域的技术人员应能理解，本发明不限与此，在图 1所示的网络拓朴结构中，如果移动站 3在基站 1 的覆盖范围之内，基站 1也可以参与联合中继，即基站 1可以与中继站 2或中继站 2，一起联合中继数据至移动站 3。

需要说明的是，预编码系数的确定可采取集中式确定的方式，也可以采取分布式确定的方式。具体地，集中式确定的方式是指：预编码系数由基站 1 (或中继站 2或中继站 2，或其它的网絡设备）来确定，然后基站 1 (中继站 2或中继站 2，或其它的网络设备）将中继站 2和中继站 ²，对应的预编码系数分别通知中继站 2和中继站 2，。分布式确定的方式是指：中继站 2和中继站 2，都获取中继站 2和中继站 2，与移动站 3之间的信道传输系数（从基站 1处获取，或者从移动站 3处获取，或者中继站 2和中继站 2，相互通知对方其与移动站 3之间的信道传输系数），然后各自计算预编码系数。

实际使用中，考虑到中继站的简单性和成本，通常由基站 1来确定预编码系数，并通知中继站 2和中继站 2，。考虑到无线信道的不稳定性，基站 1可以周期性地或者非周期性地确定预编码系数，并通知中继站 2和中继站 2，，以使得移动站 3接收的信号始终保持最优。

具体地，预编码系数可由基站 1根据中继站 2和中继站 2，与移动站 3 之间的信道传输系数来确定，或者由一个专门的网絡设备来确定预编码系数；当然，也可由中继站 2或中继站 2，来确定。实际使用中，考虑到中继站的简单性和成本，通常由基站 1来确定预编码系数。

具体地，中继站 2和中继站 2，与移动站 3之间的下行信道传输系数可由移动站 3来测量，并经由中继站 2和中继站 2，反馈给基站 1。对于时分双工系统，上行信道与下行信道的信道传输系数近似为相同，也可以由中继站 2和中继站 2，来测量它们与移动站 3之间的上行信道传输系数，并反馈给基站 1。

对于上行链路数据传输，中继站 2和中继站 2，联合中继数据给基站 1 , 优选地，如果移动站 3的支持联合中继的功能，移动站 3也可以参与联合中继，如图 3所示。

如上所述，上行链路数据传输时，预编码系数的确定可采取集中式确定的方式，也可以釆取分布式确定的方式。例如，预编码系数可由基站 1根据中继站 2和中继站 2，与基站 1之间的信道传输系数来确定，或者由一个专门的网络设备来确定预编码系数；当然，也可由中继站 2和中继站 2，来分别确定其各自的预编码系数。如果移动站 3参与联合中继，也可以由移动站 3来确定预编码系数。

实际使用中，考虑到中继站和移动站的简单性和成本，通常由基站 1来确定预编码系数。考虑到无线信道的不稳定性，基站 1可以周期性地或者非周期性地确定预编码系数，并通知中继站 2和中继站 2，，以使得基站 1接收的信号始终保持最优。

具体地，中继站 2和中继站 2，与基站 1之间的上行信道传输系数可由基站 1来测量。对于时分双工系统，上行信道与下行信道的信道传输系数近似为相同，也可以由中继站 2和中继站 2，来测量它们与基站 1之间的下行信道传输系数，并反馈给基站 1。

本领域的技术人员可以理解，本发明不限于图 1和图 3所示的两跳无线中继网络，对于三跳或更多跳无线中继网络，同样适用，例如，图 4所示的多跳无线中继网络。

另外，需要说明的是，以上虽然以空时分组码为例对本发明进行了说明，本领域的技术人员根据本申请的教导，应能理解本发明同样适用于其它的空时编码信号；显然，本发明也适用于空频编码信号，空频编码信号的不同频率可以理解为对应空时编码的不同时刻。

图 5 示出了才艮据本发明的一个具体实施方式在无线中继网络的网络设备中用于控制多个源设备对待联合中继至目标设备的编码信号进行分布式预编码的流程图。

殳设在图 1中，中继站 2和中继站 2，联合中继信号至移动站 3，即中继站 2和中继站 2，为源设备，移动站 3为目标设备。中继站 2和中继站 2，分别具有两根发射天线，移动站 3具有一根接收天线；基站 1为网络设备，即基站 1 负责确定预编码系数，即编码信号中每个编码符号在每根发射天线上的权重因子。这里编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

以下参照图 5 , 并结合图 1对基站 1控制中继站 2和中继站 2，对待联合中继至移动站 3的编码信号进行分布式预编码的过程进行详细说明。

首先，在步骤 S11中，基站 1获取中继站 2和中继站 ²，的四根发射天线至移动站 3之间的一根接收天线之间的四个信道的信道相应信息。例如，信道相应信息为信道传输系数，四个信道的信道相应信息即为四个信道传输系数. h h₂、 h₃和 h4。如果移动站 3有 M ( M为正整数）根接收天线，则中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3的 M根接收天线之间有 4 X M个信道传输系数。

具体地，基站 1获取中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3之间的一根接收天线之间的信道系数的方式有多种：一种是移动站 3进行信道估计后，发送给基站 1 ; 一种是移动站 3进行信道估计后，将其与中继站 2之间的信道传输系数发送给中继站 2, 将其与中继站 2，之间的信道传输系数发送给中继站 2，，再由中继站 2和中继站 2'将信道传输系数发送给基站 1。对于时分双工系统，上下行信道对称，也可以由中继站 2和中继站 2，分别估计与移动站 3之间的信道传输系数，并发送给基站 1。

然后，在步骤 S12中，基站 1基于获取的信道相应信息与预定规则，确定编码信号中每个编码符号在四根发射天线上的预编码系数。在此，预定规则包括：预编码系数被确定为使得移动站 3所接收的信号的信噪比最大且中继站 2和中继站 2，中预编码操作前后编码信号中每个编码符号总的发射功率保持不变。以中继站 2 和中继站 ²，采用 Alamouti码、信道相应信息为信道传输系数为例，则基站 1可以根据公式（7 ) 来确定每组 Alamouti码中每个符号在四根发射天线上的预编码系数。

最后，在步骤 S13中，基站 1将编码信号中各个编码符号在发射天线 A1和 A2上的预编码系数发送中继站 2,将将编码信号中各个编码符号在发射天线 A3和 A4上的预编码系数发送给中继站 2，，以用于中继站 2和中继站 2，对编码信号进行分布式预编码。

需要说明的是，上面以信道传输系数为例对本发明的预编码系数的确定过程进行了说明，实际上也可以仅根据信道传输系数的幅度值 (此时，可视信道传输系数的相位为零）来确定预编码系数。

另外，需要指出的是，上述实施例中预编码系数的确定采取了集中式的确定方式，由基站 1集中确定编码信号中每个编码符号在中继站 2和中继站 2，的发射天线上的预编码系数，当然预编码系数也可以由中继站 2或中继站 2，或者移动站 3来集中确定。

可选地，预编码系数的确定也可以采取分布式的确定方式，例如，中继站 2和中继站 2，分别获取它们的四根天线 Al、 A2、 A3和 A4至移动站 3之间的信道相应信息，然后中继站 2根据信道相应信息确定编码信号中每个编码符号在其天线 Al、 A2上的预编码系数，中继站 2，根据信道相应信息确定编码信号中每个编码符号在其天线 A3、 A4 上的预编码系数。

基站 1也可以参与联合中继，即基站 1可以与中继站 2或中继站 2，一起联合中继信号给移动站 3; 或者基站 1与中继站 2和中继站 2，一起联合中继信号给移动站 3，此时分布式预编码系数的确定过程同上，可采取集中式的确定方式或者分布式的确定方式。

图 6示出了根据本发明的一个具体实施方式在无线中继网络的源设备中用于对与其它一个或多个源设备待联合中继至目标设备的编码信号进行预编码的流程图。

假设在图 1中，中继站 2和中继站 2，联合中继信号至移动站 3 , 即中继站 2和中继站 2，为源设备，移动站 3为目标设备。中继站 2和中继站 2，分别具有两根发射天线，移动站 3具有一根接收天线；基站 1 为网络设备，即基站 1 负责确定预编码系数，即编码信号中每个编码符号在每根发射天线上的预编码系数。这里编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

以下参照图 6, 并结合图 1对中继站 2中用于对与中继站 2，待联合中继至移动站 3的编码信号进行预编码的流程进行详细说明。

首先，在步骤 S21中，中继站 2获取与中继站 2，待联合中继至移动站 3的编码信号中每个编码符号在中继站 2的两根发射天线上的预编码系数。

具体地，中继站 2获取预编码系数的方式有两种。第一种方式是从其它网络设备处获取。例如，如果预编码系数由基站 1或中继站 2，或移动站 3确定的，则中继站 2从基站 1或中继站 2，或移动站 3处获取上述预编码系数。

第二种方式是中继站 2自身确定上述预编码系数。具体地，中继站 2获取中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3之间的一根接收天线之间的四个信道的信道相应信息，并根据该信道相应信息和预定规则，确定上述预编码系数。

具体地，中继站 2获取中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3的一根接收天线之间的信道相应信息的方式有多种。第一种方式是：移动站 3进行信道估计获取其与中继站 2和中继站 2，之间的信道相应信息后，发送给中继站 2。第二种方式是：移动站 3进行信道估计后，将其与中继站 2之间的信道信息发送给中继站 2, 将其与中继站 2，之间的信道信息发送给中继站 2，，再由中继站 2和中继站 2，将信道相应信息发送给基站 1。然后，基站 1将中继站 2，与移动站 3 之间的信道相应信息发送给中继站 2, 将中继站 2与移动站 3之间的信道相应信息发送给中继站 2，。

此外，对于时分双工系统，上下行信道对称，也可以由中继站 2 和中继站 2，分别估计它们与移动站 3之间的信道相应信息，并发送给基站 1。然后，基站 1将中继站 2，与移动站 3之间的信道相应信息发送给中继站 2, 将中继站 2与移动站 3之间的信道相应信息发送给中继站 2Ό

如果预编码系数采取集中式确定的方式，则中继站 2还确定编码信号中的各个编码符号在中继站 2，的两个发送天线上的预编码系数，并提供给中继站 2，。

然后，在步骤 S22中，中继站 2利用所述预编码系数对编码信号中相应的编码符号进行基于发射天线的预编码处理，以生成预编码处理的待传输编码信号，分别经由两根发射天线进行发送。

以公式（ 1 )中第一行待发送的符号 ^xd 例，假设根据公式（ 7 ) 确定的符号 ^χι、的在中继站 2和中继站 2，的四才艮发射天线上的预编码系数分别为 Wn - G^, 1/2, 1/2, 1/2)^T、 Wi₂ = , 0, 0, , 则经过加权处理后，中继站 2的天线 Al、 Α2上待发送的信号分别为： 1 ₁ 中继站 2，的天线 A3、 Α4上待发送的信号分别为：当然，中继站 2与中继站 2，一起联合中继信号至移动站 3是本领域的技术人员应知晓的常识，本发明这里不再赘述。

优选地，中继站 2还获取其两根发射天线至移动站 3的一根接收天线之间的两个信道的信道相应信息，并将信道相应信息发送给基站 1。这里信道相应信息包括信道传输系数或者信道传输系数的幅度值。

具体地，中继站 2获取信道相应信息的方式如下：中继站 2接收由移动站 3发送的由移动站 3估计的信道相应信息，并发送给基站 1。对于时分双工系统，上下行信道对称的情形，中继站 2还可以估计移动站 3至其两根发射天线的信道相应信息，并发送给基站 1。

以上以源设备为中继站 2和中继站 2，、目标设备为移动站 3为例对本发明的一个具体实施例进行了详细的说明。需要指出的是，本发明不限于此，多个源设备与目标设备有多种组合形式：多个源设备包括多个中继站，目标设备包括中继站或移动站或基站；多个源设备包括一个基站和一个或多个中继站，目标设备包括中继站或移动站；多个源设备包括一个移动站和一个或多个中继站，目标设备包括中继站或基站。例如，图 4示出了源设备为两个或三个中继站、目标设备为一个中继站的网络拓朴结构示意图。

图 7示出了根据本发明的一个具体实施方式在无线中继网络的网络设备中用于控制多个源设备对待联合中继至目标设备的编码信号进行分布式预编码的预编码控制装置 10的结构框图。该预编码控制装置 10包括第一获取装置 11、确定装置 12和提供装置 13。优选地，第一获取装置 11还包括第一接收装置 111。本领域技术人员根据本申请的教导，应能理解其中仅第一获取装置 11、确定装置 I²和提供装置 13是实施本发明所必要的装置，第一接收装置 111为可选装置。

假设在图 1中，中继站 2和中继站 2，联合中继信号至移动站 ³ , 即中继站 2和中继站 2，为源设备，移动站 3为目标设备。中继站 2和中继站 2，分别具有两根发射天线，移动站 3具有一根接收天线；基站 1为网络设备，即基站 1 负责确定预编码系数，即编码信号中每个编码符号在每才艮发射天线上的权重因子。这里编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

以下参照图 ⁷,并结合图 1对基站 1中的预编码控制装置 10控制中继站 2和中继站 2，对待联合中继至移动站 3的编码信号进行分布式预编码的过程进行详细说明。

首先，第一获取装置 11获取中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3之间的一根接收天线之间的四个信道的信道相应信息。例如，信道相应信息为信道传输系数，四个信道的信道相应信息即为四个信道传输系数、 h₂、 h₃和 h₄。如果移动站 3有 M ( M为正整数）根接收天线，则中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3的 M 根接收天线之间有 4 X M个信道传输系数。

具体地，第一获取装置 11获取中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3之间的一根接收天线之间的信道系数的方式有多种：一种是移动站 3进行信道估计后，发送给第一获取装置 11 ; 一种是移动站 3进行信道估计后，将其与中继站 2之间的信道传输系数发送给中继站 2, 将其与中继站 2，之间的信道传输系数发送给中继站 2，，再由中继站 2和中继站 2，将信道传输系数发送给第一获取装置 11。对于时分双工系统，上下行信道对称，也可以由中继站 2和中继站 2，分别估计与移动站 3 之间的信道传输系数，并发送给第一获取装置 11。

然后，确定装置 12基于获取的信道相应信息与预定规则，确定编码信号中每个编码符号在四根发射天线上的预编码系数。在此，预定规则包括：预编码系数被确定为使得移动站 3所接收的信号的信噪比最大且中继站 2和中继站 2，中预编码操作前后编码信号中每个编码符号总的发射功率保持不变。以中继站 2和中继站 2，釆用 Alamouti 码、信道相应信息为信道传输系数为例，则基站 1可以根据公式（7 ) 最:，提供装置编码信号中各个编码符^ "在发射天线 A1 和 A2上的预编码系数发送中继站 2, 将将编码信号中各个编码符号在发射天线 A3和 A4上的预编码系数发送给中继站 2，，以用于中继站 2和中继站 2，对编码信号进行分布式预编码。

需要说明的是，上面以信道传输系数为例对本发明的预编码系数的确定过程进行了说明 , 实际上也可以仅根据信道传输系数的幅度值 (此时，可视信道传输系数的相位为零）来确定预编码系数。

可选地，预编码系数的确定也可以采取分布式的确定方式，例如，中继站 2和中继站 2，分别获取它们的四才艮天线 Al、 A2、 A3和 A4至移动站 3之间的信道相应信息，然后中继站 2根据信道相应信息确定编码信号中每个编码符号在其天线 Al、 A2上的预编码系数，中继站 2，根据信道相应信息确定编码信号中每个编码符号在其天线 A3、 A4 上的预编码系数。

基站 1也可以参与联合中继，即基站 1可以与中继站 2或中继站 2，一起联合中继信号给移动站 3; 或者基站 1与中继站 2和中继站 2，一起联合中继信号给移动站 3 , 此时分布式预编码系数的确定过程同上，可采取集中式的确定方式或者分布式的确定方式。

图 8示出了根据本发明的一个具体实施方式在无线中继网络的源设备中用于对与其它一个或多个源设备待联合中继至目标设备的编码信号进行预编码的预编码装置 20的结构框图。该预编码装置 20包括第二获取装置 21、预编码处理装置 22、第三获取装置 ²³和第二发送装置 24。这里为了简明起见，在图 8中示出了许多优选实施例中的可选子装置，本领域技术人员根据本申请的教导，应能理解其中仅第二获取装置 21、预编码处理处理装置 22是实施本发明所必要的装置，其他子装置为可选装置。

假设在图 1中，中继站 2和中继站 2，联合中继信号至移动站 3 , 即中继站 2和中继站 2，为源设备，移动站 3为目标设备。中继站 2和中继站 2，分别具有两根发射天线，移动站 3具有一根接收天线；基站 2007/002594

1为网络设备，即基站 1 负责确定预编码系数，即编码信号中每个编码符号在每才艮发射天线上的预编码系数。这里编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

以下参照图 8，并结合图 1对中继站 2中的预编码装置 20对与中继站 2，待联合中继至移动站 3的编码信号进行预编码的过程进行详细说明。

首先，第二获取装置 21获取与中继站 2，待联合中继至移动站 3 的编码信号中每个编码符号在中继站 2的两根发射天线上的预编码系数。

具体地，第二获取装置 21 获取预编码系数的方式有两种。第一种方式是第二获取装置 21 从其它网络设备处获取。例如，如果预编码系数由基站 1或中继站 2，或移动站 3确定的，则中继站 2从基站 1 或中继站 2'或移动站 3处获取上述预编码系数。

第二种方式是第二获取装置 21 自身确定上述预编码系数。具体地，第二获取装置 21获取中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3之间的一根接收天线之间的四个信道的信道相应信息，并根据该信道相应信息和预定规则，确定上述预编码系数。

具体地，第二获取装置 21获取中继站 2和中继站 2，的四根发射天线至移动站 3的一根接收天线之间的信道相应信息的方式有多种。第一种方式是：移动站 3进行信道估计获取其与中继站 ²和中继站 T 之间的信道相应信息后，发送给第二获取装置 21。第二种方式是：移动站 3进行信道估计后，将其与中继站 2之间的信道信息发送给第二获取装置 21 , 将其与中继站 2，之间的信道信息发送给中继站 2，，中继站 2，将其与移动站 3之间的信道相应信息发送给基站 1。然后，基站 1将中继站 2，与移动站 3之间的信道相应信息发送给第二获取装置 21。

此外，对于时分双工系统，上下行信道对称，第二获取装置 21 也可以估计中继站 2与移动站 3之间的信道相应信息。中继站 2，估计其与移动站 3之间的信道相应信息并发送给基站 1。然后，基站 1将中继站 2，与移动站 3之间的信道相应信息发送给第二获取装置 21 如果预编码系数采取集中式确定的方式，则第二获取装置 21还确定编码信号中的各个编码符号在中继站 2，的两个发送天线上的预编码系数，并提供给中继站 2，。

然后，预编码处理装置 22利用所述预编码系数对编码信号中相应的编码符号进行基于发射天线的预编码处理，以生成预编码处理的待传输编码信号，分别经由两根发射天线进行发送。

以公式（ 1 )中第一行待发送的符号 ^χι、 ^χ2为例，假设根据公式（ 7 ) 确定的符号、 ^χ2的在中继站 2和中继站 2，的四根发射天线上的预编码系数分别为 W_n = (l/2, 1/2, 1/2, 1/2)^T、 Wi₂ = (― , 0, 0, ) ^τ, 则经过加权处理后，中继站 2的天线 Al、 Α2上待发送的信号分别为：中继站 2，的天线 A3、 Α4上待发送的信号分别为:

当然，中继站 2与中继站 2，一起联合中继信号至移动站 3是本领域的技术人员应知晓的常识，本发明这里不再赘述。

优选地，第三获取装置 23还获取其两根发射天线至移动站 3的一根接收天线之间的两个信道的信道相应信息，并由第二发送装置 24 将信道相应信息发送给基站 1。这里信道相应信息包括信道传输系数或者信道传输系数的幅度值。

具体地，第三获取装置 23获取信道相应信息的方式如下：第三获取装置 23获取由移动站 3发送的由移动站 3估计的信道相应信息，并由第二发送装置 24发送给基站 1。对于时分双工系统，上下行信道对称的情形，第三获取装置 24还可以估计移动站 3至其两根发射天线的信道相应信息，并由第二发送装置 24发送给基站 1。

以上以源设备为中继站 2和中继站 2，、目标设备为移动站 3为例对本发明的一个具体实施例进行了详细的说明。需要指出的是，本发明不限于此，多个源设备与目标设备有多种组合形式：多个源设备包括多个中继站，目标设备包括中继站或移动站或基站；多个源设备包括一个基站和一个或多个中继站，目标设备包括中继站或移动站；多个源设备包括一个移动站和一个或多个中继站，目标设备包括中继站或基站。例如，图 4示出了源设备为两个或三个中继站、目标设备为一个中继站的网絡拓朴结构示意图。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims

权利要求书

1 · 一种在无线中继网络的网絡设备中用于控制多个源设备对待联合中继至目标设备的编码信号进行分布式预编码的方法，其中，所述每个源设备包括一根或多根发射天线，所述 ϋ标设备包括一个或多根接收天线，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a. 获取所述多个源设备的多根发射天线至所述目标设备的一根或多根接收天线之间的多个信道的信道相应信息；

b. 根据所述信道相应信息，并基于预定规则来为相应的源设备确定所述编码信号中每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数；

c 为相应的源设备提供所述每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数，以用于对所述编码信号进行分布式预编码。

2. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述步骤 a包括以下步骤：

- 接收由所述目标设备发送的所述多个信道相应信息。

3. 根据权利要求 1 或 2所述的方法，其特征在于，所述步骤 a 还包括以下步驟：

- 接收由所述多个源设备分别发送的所述多个信道相应信息。

4. 根据权利要求 1至 3中任一项所述的方法，其特征在于，所述网络设备为所述源网络设备之一，其中，所述步骤 b还包括：

- 根据所述信道相应信息，并基于所述预定规则来为本网络设备确定所述编码信号中每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数；

其中，所述步骤 c还包括：

- 为本网络设备提供所述每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数，以用于对所述编码信号进行分布式预编码。

5. 根据权利要求 1至 4中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定规则包括：所述预编码系数被确定为使得所述目标设备所接收的来自所述多个源设备的传输信号的信噪比最大且所述多个源设备中预编码操作前后所述编码信号中每个编码符号的总发射功率保持不变。

6. 根据权利要求 1至 5中任一项所述的方法，其特征在于，所述网络设备包括基站或中继站或移动站，

其中，所述多个源设备与目标设备包括以下组合中的任一种： - 所述多个源设备包括多个中继站，所述目标设备包括中继站或移动站或基站；

- 所述多个源设备包括一个基站和一个或多个中继站，所述目标设备包括中继站或移动站；

- 所述多个源设备包括一个移动站和一个或多个中继站，所述目标设备包括中继站或基站。

7. 根据权利要求 1至 6中任一项所述的方法，其特征在于，所述编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

8. —种在无线中继网络的源设备中用于对与其它一个或多个源设备待联合中继至目标设备的编码信号进行预编码的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

i. 获取所述编码信号中每个编码符号在本源设备的一根或多根发射天线上的预编码系数；

ii. 利用所述预编码系数对相应的编码符号进行基于发射天线的预编码处理，以生成经预编码处理的待传输编码信号，分别经由一根或多根发射天线进行发送。

9，根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述步骤 i还包括：源设备的一根或多根发射天线上的预编码系数。

10. 根据权利要求 9所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤： - 获取本源设备的一根或多根发射天线至所述目标设备的一根或多根接收天线之间的信道的信道相应信息； - 将所述信道相应信息发送给所述网絡设备。、

11. 根据权利要求 8至 10中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个源设备与目标设备包括以下组合中的任一种：

- 所述多个源设备包括多个中继站，所述目标设备包括中继站或移动站或基站；

- 所述多个源设备包括一个基站和一个或多个中继站，所述目标设备包括中继站或移动站；

- 所述多个源设备包括一个移动站和一个或多个中继站，所述目标设备包括中继站或基站。

12. 根据权利要求 8至 11 中任一项所述的方法，其特征在于，所述编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

13. 一种在无线中继网络的网络设备中用于控制多个源设备对待联合中继至目标设备的编码信号进行分布式预编码的预编控制码装置，其中，所述每个源设备包括一根或多根发射天线，所述目标设备包括一个或多根接收天线，其特征在于，该预编码控制装置包括：第一获取装置，用于获取所述多个源设备的多根发射天线至所述目标设备的一根或多根接收天线之间的多个信道的信道相应信息；确定装置，用于根据所述信道相应信息，并基于预定规则来为相应的源设备确定所述编码信号中每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数；

提供装置，用于为相应的源设备提供所述每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数，以用于对所述编码信号进行分布式预编码。

14. 根据权利要求 13所述的预编码控制装置，其特征在于，所述第一获取装置包括：

第一接收装置，用于接收由所述目标设备发送的所述多个信道相应信息。

15.根据权利要求 13或 14所述的预编码控制装置，其特征在于，所述第一接收装置还用于： - 接收由所述多个源设备分别发送的所述多个信道相应信息。

16. 根据权利要求 13至 15中任一项所述的预编码控制装置，其特征在于，所述网络设备为所述源网络设备之一，其中，所述确定装置还用于：

- 根据所述信道相应信息，并基于所述预定规则来为本网络设备确定所述编码信号中每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数；

其中，所述提供装置还用于：

- 为本网络设备提供所述每个编码符号在其上一根或多根发射天线上的预编码系数，以用于对所述编码信号进行分布式预编码。

17. 根据权利要求 13至 16中任一项所述的预编码控制装置，其特征在于，所述预定规则包括：所述预编码系数被确定为使得所述目标设备所接收的来自所述多个源设备的传输信号的信噪比最大且所述多个源设备中预编码操作前后所述编码信号中每个编码符号的总发射功率保持不变。

18. 根据权利要求 13至 17中任一项所述的预编码控制装置，其特征在于，所述网络设备包括基站或中继站或移动站，

其中，所述多个源设备与目标设备包括以下组合中的任一种： - 所述多个源设备包括多个中继站，所述目标设备包括中继站或移动站或基站；

- 所述多个源设备包括一个基站和一个或多个中继站，所述目标设备包括中继站或移动站；

- 所述多个源设备包括一个移动站和一个或多个中继站，所述目标设备包括中继站或基站。

19. 根据权利要求 13至 18中任一项所述的预编码控制装置，其特征在于，所述编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

20. 一种在无线中继网络的源设备中用于对与其它一个或多个源设备待联合中继至目标设备的编码信号进行预编码的预编码装置，其特征在于，该预编码装置包括：第二获取装置，用于获取所述编码信号中每个编码符号在本源设备的一根或多根发射天线上的预编码系数；

预编码处理装置，用于利用所述预编码系数对相应的编码符号进行基于发射天线的预编码处理，以生成经预编码处理的待传输编码信号，分别经由一根或多根发射天线进行发送。

21. 根据权利要求 20所述的预编码装置，其特征在于，所述第二获取装置还用于：

- 获取来自一个网络设备的所述编码信号中每个编码符号在本源设备的一根或多根发射天线上的预编码系数。

22. 根据权利要求 21所述的预编码装置，其特征在于，还包括：第三获取装置，用于获取本源设备的一根或多根发射天线至所述目标设备的一根或多根接收天线之间的信道的信道相应信息；

第二发送装置，用于将所述信道相应信息发送给所述网络设备。

23. 根据权利要求 20至 22中任一项所述的预编码装置，其特征在于，所述多个源设备与目标设备包括以下组合中的任一种：

- 所述多个源设备包括多个中继站，所述目标设备包括中继站或移动^ ^或基站；

- 所述多个源设备包括一个基站和一个或多个中继站，所述目标设备包括中继站或移动站；

- 所述多个源设备包括一个移动站和一个或多个中继站，所述目标设备包括中继站或基站。

24. 根据权利要求 20至 23中任一项所述的预编码装置，其特征在于，所述编码信号包括空时编码信号或空频编码信号。

25. 一种无线通信网络中的网络设备，其特征在于，包括如权利要求 13至 19中任一项所述的预编码控制装置和 /或如权利要求 20至 24中任一项所述的预编码装置。

26. 才艮据权利要求 25 所述的网络设备，所述网络设备包括基站或中继站或移动站。