CN102293024A - 利用中继站优化网络无线通信资源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的方法和无线网络的实施例。所述方法包括使用网络编码来编码数据，在移动通信装置和核心网络之间通过动态中继站进行编码数据的子集的通信。

Description

利用中继站优化网络无线通信资源
背景技术
移动无线通信系统目前包括基站，具有固定的位置和到核心网络的连接，移动通信装置(也称为“用户终端”或UE，和/或“终端”)在由中心基站覆盖的区域内移动并也可移动到中心基站的范围。由于用户终端和基站之间的距离增加，无误差通信所要求的传输功率也增加，直到达到最大传输功率并再没有进一步的增加。超过该距离，没有通信连接可建立，用户终端超过了基站的范围，并且如果可以的话，可需要通过另一个基站或单元转换到通信。增加传输功率可增加通信范围，也可导致干扰，降低基站或单元覆盖范围内和相邻覆盖范围或单元内的信号质量。
由于越来越多的用户终端装置同具有有限通信资源的基站相通信，可出现类似的问题。在单个基站或单元的覆盖范围内通信负载高的情况下，由于可用资源的无效率利用，或由于可用通信资源的限制，用户的服务质量可降低。通信资源可由-比如基站传输功率、基于多重接入技术(multipleaccess)而可供使用的时间/频率/代码通道以及/或越来越多的用户产生的干扰来确定。
增加无线通信系统的范围和容量的一种方法是新基站的加入。不幸地是，新基站具有大量的缺点，包括很难选择合适的位置，建立高带宽到核心网络的不间断连接以及维持这种连接的持续操作的成本，和(在某些情况下)新基站要建立的地区的居民的反对。总之，给无线通信系统增加新基站的成本与难度使其成为不希望的解决方法。
解决这些范围和容量问题的另一个方法就是使用中继站，或者“多跳”(Multi-hop)网络。在这种系统中，词语“跳”指两个单独的网络单元间的通信连接，比如基站和用户终端装置之间。比如，在两跳网络中，通信连接是比如在基站与中继站之间以及中继站与用户终端之间。
一般地，中继站类似于从用户终端或其它中继站无线接收数据的精简型基站(slimmed-down base)，并无线地把这种数据转发给其它中继站或基站。这种中继站通常比基站更容易运用-它们通常不要求固定连接到核心网络并具有更低的运行成本。
与非蜂窝系统相关联，定义了大量的用于中继站的机制，这些机制在多跳网络的框架下运行。比如，IEEE802.11s定义了WLAN-MESH方法，引进了新用户终端功能，使得用户终端可用作多跳节点或中继站。作为另一个例子，IEEE802.16j定义了WiMAX标准的延伸，使得精简型基站(即，中继站)可置于各个WiMAX单元内。在这两个例子中，在相对低的传输功率等级下，用户终端可以间接地同基站交流(即通过多跳)。
然而这些方法的一个难题是它们通常以假定用户终端、基站和中继站大多是静态为基础。不幸地是，这个假定在许多情况下不适用。比如，当用户在车里或火车上时，用户终端可很快地移动。
发明内容
本发明的实施例提供在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的方法。该方法包括使用网络编码来编码数据和在移动通信装置和网络之间通过动态中继站通信该编码数据的子集。
实施例进一步提供选择与移动通信装置无线通信的中继站的方法。该方法包括确定第一通信连接的服务质量参数低于最小服务质量，从包括静态中继站和动态中继站的中继群中选择一个中继站，用所选择的中继站建立第二通信连接，该第二通信连接并行于第一通信连接进行数据通信。
实施例进一步提供用于在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的无线网络，该无线网络包括基站、移动通信装置和动态中继站，配置成在移动通信装置和基站之间进行所述数据的网络编码子集的通信。
实施例进一步提供在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的自主中继站，该自主(autonomous)中继站包括处理器、无线模块、控制模块、运动驱动器(motion driver)和存储器，所述存储器包括一组指令，该指令在由处理器执行时使得自主中继站装置中继所述网络编码数据。
实施例进一步提供在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的机会性中继站，该机会性中继站包括处理器、无线模块、和存储器，存储器包括一组指令，该指令在由处理器执行时使得所述机会性中继站中继所述网络编码数据。
在实施例中，提供在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的方法，该方法包括：使用网络编码来编码数据；和在移动通信装置和网络之间通过动态中继站进行所述编码数据的子集的通信。
比如，在移动通信装置和核心网络之间通过动态中继站进行编码数据的子集的通信包括在移动通信装置和核心网络之间通过自主中继站进行所述编码数据的子集的通信。
比如，在移动通信装置和核心网络之间通过动态中继站进行通信编码数据的子集的通信包括在移动通信装置和核心网络之间通过机会性中继站进行所述编码数据的子集的通信。
比如，该方法进一步包括在移动通信装置和核心网络之间通过静态中继站进行编码数据的子集的通信。
比如，该方法进一步包括通过动态中继站解码所编码数据的子集。
比如，该方法进一步包括在移动通信装置和核心网络之间通过基站进行编码数据的子集的通信。
比如，该方法进一步包括通过基站解码所编码数据的子集。
在实施例中，提供优化无线网络资源的方法，该方法包括：确定要改善的网络质量参数；和改变自主中继站的位置，该位置的变化改善了网络质量参数。
比如，确定要改善的网络质量参数包括从包含延长的网络覆盖区域的群选择质量参数，最小化所要求的网络传输功率，增加网络数据容量，或增加网络数据可信度。
比如，改变自主中继站的位置包括改变自主中继站的物理位置。
比如，确定要改善的网络质量参数包括确定第一通信连接的服务质量参数低于最小的服务质量。
比如，该方法进一步包括用自主中继站建立第二通信连接，该第二通信连接并行于第一通信连接进行数据通信。
比如，该方法进一步包括选择一个或多个静态中继站直到实现质量参数的最小质量等级。
比如，该方法进一步包括通过自主中继站中继网络编码的数据。
在实施例中，提供一种选择与移动通信装置无线通信的中继站的方法，该方法包括确定第一通信连接的服务质量参数低于最小服务质量；从包括动态中继站的中继群中选择至少一个中继站；用所选择的中继站建立第二通信连接，所述第二通信连接并行于第一通信连接进行数据通信；和通过第一和/或第二通信连接通信网络编码数据。
比如，从中继群选择至少一个中继站包括从包括静态中继站、自主中继站或机会性中继站的中继群中选择至少一个中继站。
比如，从中继群中选择至少一个中继站包括至少部分基于功率测量从中继群中选择中继站。
比如，该方法进一步包括从中继群中继续选择中继站直到完成最小服务质量或移动通信装置达到通信连接的最大数量。
在实施例中，提供一种选择与移动通信装置无线通信的中继站的方法，该方法包括确定服务质量参数所需要的最大能力服务；从包括动态中继站的中继群中选择至少一个中继站；用所选择的中继站建立通信连接；和通过通信连接进行网络编码数据的通信。
在实施例中，提供在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的动态中继站，该动态中继站包括：处理器；无线模块；和存储器，该存储器包括一组指令，该指令由处理器执行时使得所述动态中继站中继所述网络编码数据。
比如，该动态中继站包括机会性中继站。
比如，该动态中继站包括自主中继站，自主中继站进一步包括运动驱动器，其中该存储器进一步包括指令，该指令由处理器执行时使得自主中继站与运动驱动器接合以产生自主中继站的位置改变。
在实施例中，提供用于在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的无线网络，该无线网络包括：基站；移动通信装置；和动态中继站，配置成在移动通信装置和基站之间进行数据的网络编码子集的通信。
比如，该动态中继站包括自主中继站。
比如，该基站至少给自主中继站传输预编码信息。
比如，该自主中继站中继产生预编码信息。
比如，该预编码信息配置成便于分配的MIMO环境。
比如，该动态中继站包括机会性中继站。
比如，该动态中继站进一步配置成中继MIMO信号。
比如，该动态中继站进一步配置成在重新配置时进入沉默阶段。
比如，该动态中继站进一步配置成发送重新配置消息，其中移动通信装置和/或基站配置成当接收到重新配置消息时使其网络编码适应，使得移动通信装置和/或基站在重新配置时不受影响。
比如，该动态中继站进一步配置成适应地改变网络编码数据的子集，使得网络编码数据的子集不会与另一个网络编码数据的子集产生干扰。
参看下列附图和进一步的描述时，可更好地理解本发明的这些和其它的特征。
附图说明
在附图中，相同的参考标号通常指的是不同视图中的相同部分。这些附图并非必须按比例，相反重点通常在于示出本发明的原理。在以下描述中，参照附图描述本发明的各种实施方式，其中：
图1表示根据本发明实施例的示例网络结构的结构概图；
图2A和2B表示根据本发明实施例的分别通过中继的全双工FDD通信和通过中继的半双工通信的示例。
图3表示根据本发明实施例的另一个示例网络结构的结构概图；
图4表示根据本发明实例实施例的用于通过移动通信装置确定中继站选择的方法的流程图；
图5表示根据本发明另一个实例实施例的用于通过移动通信装置确定中继站选择的另一个方法的流程图；
图6A和6B表示根据本发明各实施例的在动态中继站的动态重新配置或重新定位时用于避免不期望的通信中断的方法的流程图；
图7表示根据本发明实施例的进一步示例网络结构的结构概图；和
图8A和8B是根据本发明实施例的解释用于自主中继站和机会性中继站的示例结构的方框图。
具体实施方式
在过去，多跳网络的中继站典型地具有固定的位置和相对固定的覆盖范围。然而，动态中继站可很快加入许多移动通信网络中。通常，动态中继站是可动态地改变中继覆盖范围和/或信号的站台，包括，比如，改变位置、重新配置天线、或调整输出功率。虽然这种动态中继站保证能动态地重新配置无线通信网络来改善和使网络性能适应改变的需要，但是也可带来增加的复杂性，因为用户终端和基站不能再依靠相对稳定的无线网络配置而且确实可能是动态中继站本身。在各实施例中，动态中继站可动态地改变，比如，由于基站发起或者说启动的命令、其它动态中继发起的命令、或动态中继站发起命令本身。
如此文中所用到的，动态中继站可包括“自主”中继站，其能通过控制属性，比如它们的物理位置，它们天线的方向或配置，或可动态地改变中继站覆盖的其它属性，使自己动态地适应。比如，通过发出通道脉冲和把发出的通道脉冲与收到的通道脉冲相比较，自主中继站可调整传输信号来弥补广播环境造成的不规则。自主中继站可在优化服务参数的质量中通过预编码进一步独立地配置自己以执行分配的MIMO环境。因此，如此文中所用到的，自主中继站配置变化或重新配置包括物理位置、它们天线方向或配置的变化或者用或不用物理位置或天线方向的变化来调整成发射的信号。而且，自主中继站的位置变化包括物理位置变化或天线的方向或配置上的变化。
在一些例子中，自主中继站可收集关于网络用途和配置的信息，并在自主中继站内使用算法来确定调适的时候和/或如何调适。在一些例子中，造成自主中继站重新配置自己的信息或命令可从核心网络或从一个或多个用户终端装置接收。通常，这种自主中继站的配置和/或位置由中继站本身或由无线通信系统控制和/或计划。
作为根据本发明的实施例的这种自主中继站的使用的例子，如果确定一部分无线单元中的用户终端经历了接收不良，自主中继站可重新定位以缓和这个问题。作为另一个例子，当移动用途超过一定的阈值时，自主中继站可配适成打开并朝优化的中继位置移动。
动态中继站的另一个类型是“机会性”中继站。通常，机会性中继站是不可主要用作中继站，并不可被自己或通信系统控制的设备，但具有在无线通信系统内中继消息的能力(如果要求的话而且如果条件允许的话)。这种机会性中继站的例子包括能用备用(spare)的带宽来中继数据到用户终端并从用户终端中继数据。由于网络通信系统(例如，核心网络)通常不控制这些机会性中继，它们的数量、配置和移动可任意地改变。比如，它们不可预测地使用或不使用(例如，被用户开着或者关了)，以不可预测的和/或任意的方式在网络内移动(例如，当用户移动时)，或移动进或出其它的中继站、基站和/或用户终端。虽然机会性中继站的移动和可行性并不如自主中继站一样完全控制，机会性中继站的实施例能通过网络(通过核心网络、基站、其它的用户终端或其它的网络元件)把自己配置成中继。因此，机会性中继站可导致服务质量的改善，尤其对于在蜂窝(cell)边缘或干扰性很大的区域的用户。
除了使用动态中继，根据本发明各实施例的通信系统可使用静态中继站。这种静态中继站类似于简化的基站，通过网络提供者(networkprovider)安装在固定的位置以承担中继的任务。这种静态中继通常不能使它们的位置调整以适合目前的需要，但是可通过网络提供者定位在蜂窝内的特定位置。比如，网络提供者可把静态中继站定位在蜂窝的那些不具有接受性(reception)(即“死”区域)的区域或蜂窝边缘或已知具有高干扰性的蜂窝域内。
静态中继站的使用达到了高程度的稳定性，这是由于与静态中继站的现存的连接不会像与动态中继站那样能够被中继站不适宜的位置变化所干扰。然而，静态中继站不能适用于变化的情况，因此能得到比网络使用动态中继站更低的服务质量。相反，动态中继站在更大的区域能得到比静态中继站更高的服务质量和更高的效率，但是位置变化可突然地不可预期地干扰现存的通信连接。根据本发明的各实施例，动态和静态中继站可并行地使用，以智能的方式在网络里传送消息，以在稳定性和适应性之间达到无线通信网络的有用平衡。
根据本发明的各实施例，机会性中继站和自主中继站的未使用资源可用于达到更远的用户终端，从整体上将基站的或网络的所要求的传输功率最小化，或者不需要安装额外的昂贵的固定基础设施，就在无线通信系统的操作、范围、可靠性和/或容量上得到其它的改善。本发明实施例使用大量的中继站，包括带有不同的移动性特征的动态中继站，和(一些实施例)静态中继站，以并行和智能的方式(例如，比如使用网络编码)来改善多跳无线通信系统的操作。在自主中继站的情况下，这可使得自主中继站分析其背景，并以能动态改善同用户终端通信的方式(例如，通过天线位置的变化、旋转、重新配置等等)来配置。
本发明的实施例提供了用户终端和/或基站可在几个中继站选择“跳”的方式，在这种方式下，静态和动态中继站可以智能的方式连接并并行使用。在一些实施例中，这些技术的使用可导致服务特征的质量改善，和避免这种动态系统所带来的问题，比如由于自主中继站不合时宜地重新定位造成的通信突然中断。
参看图1，描述了简化的示例无线网络配置。网络100包括基站102，第一用户终端104和第二用户终端106。第二用户终端106配置成动态(在这种情况下，“机会性”)中继站。第一用户终端104通过下行链路108和上行链路110与基站通信。用作中继站的第二用户终端106也通过下行链路108和上行链路110接收通信的数据，并在通信链路112(其与来自上行链路110的数据通信，可能以修改过的形式)和通信链路114(其与来自下行链路108的数据通信，可能以修改过的形式)上转发它们-可能以修改过的形式。两个数据流-即基站102的上行链路110和通信链路112，以及第一用户终端104的下行链路108和通信链路114-通过各自的接收器组合和解码。
需要注意的是，通信链路114上的数据没必要与下行链路108上的数据相同，并且通信链路112上的数据没必要与上行链路110上的数据相同。比如，通信链路112和/或114上的数据可时移、有差别地编码(例如，冗余类似于递增冗余混合自动重传请求(HARQ))，或以任何其它的方式转换或编码，使得接收器能使用信号来复原原始数据。
如此文中所使用的，重传前，中继转换数据或把数据与其它接收的数据组合，而不是简单地重复所接收的数据，该中继指使用“网络编码”。跟传统的网络编码技术一样，其它的网络编码技术可同动态中继站一起使用，下面将更详细地描述。根据本发明的实施例，这种网络编码技术可用在中继站、基站或者用户终端装置上。通常，使用网络编码的设备可编码或解码数据，也可发送网络编码数据的子集(可能包括整个网络编码数据)到网络上的其它设备。当接收网络编码数据时，装置可组合从几个不同渠道接收的数据子集来解码数据。
需要注意的是，根据本发明实施例的中继站可依靠用于通信的双工方法来配置，比如频分双工(FDD)、半双工FDD或时分双工(TDD)。如图2A和2B所示，原则上，半双工FDD系统关于无线资源的开发大体上允许与全双工FDD系统同样的效率。图2A显示了在基站202(通过上行链路204和下行链路206通信)和终端(用户终端)208(通过上行链路210和下行链路212通信)之间通过中继站214(通过上行链路216和下行链路218通信)的使用三个数据包全双工FDD的通信，贴了“1”，“2”，和“3”的标签，比如，根据本发明各实施例，其可为动态中继站。类似地，图2B显示了在基站252(通过上行链路254和下行链路256通信)和终端(用户终端)258(通过上行链路260和下行链路262通信)之间通过中继站264(通过上行链路266和下行链路268通信)的使用半双工FDD的通信。
这不是TDD系统的通常情况，因为系统典型地不能从几个发送器同时接收数据。然而，也有例外，比如取消或最小化干扰(例如，类似于下行链路先进的接收性能/单个天线干扰取消(DARP/SAIC)兼容GSM/EDGE接收器)的接收器的运用，这允许同时接收几个信号。
现在看图3，显示了根据本发明实施例的无线通信网络。无线通信网络300包括通过基站304与核心网络(未标出)通信的第一终端(用户终端)302。除了通过上行/下行链路306与基站304间接通信，第一终端302在自主中继站310的覆盖区域308之内，并通过上行/下行链路312与自主中继站310通信。自主中继站310也通过上行/下行链路316与基站304联系。通过自主中继站310的连接提供额外的分集性(diversity)，但如果自主中继站重新配置的话，那就无法提供。
第一终端302也在第二终端320的覆盖范围318内，其用作/配置成机会性中继站。第一终端302通过上行/下行链路322同第二终端320通信。第二终端320通过上行/下行链路324与基站304通信。通过机会性中继站的连接提供额外的分集性(diversity)，但如果第二终端320移出了范围或突然被用户关闭，那就无法提供。
第一终端302也在静态中继站330的覆盖范围328内。第一终端302通过上行/下行链路332同静态中继站330通信。静态中继站330通过上行/下行链路334与基站304通信。虽然静态中继站无法像自主中继站一样改变比它们的位置，但是静态中继站改善了通信的稳定性。
除了这些中继站以外，无线通信网络300可包括额外的中继站，比如自主中继站340和342，和额外的终端或配置成机会性中继站的其它用户终端，比如第三终端344。无线通信网络300也可包括额外的静态中继站，比如静态中继站346，和/或配置成静态中继站的额外的基站，比如标准基站中继站348。网络300的这些额外元件可在第一终端302的范围之外或不与第一终端302通信，或通过一个或多个“跳”(未标出)与第一终端302通信，通过基站304或通过其它的基站(未标出)把第一终端302连接到核心网络。
根据本发明的实施例，这些各种类型的中继站以智能的方式可并行使用。用于通信的静态、自主、机会性中继站的精确选择可取决于应用(application)以及取决于通信的短暂和不可预期的中断对在第一终端302上运行的应用的损害程度。比如，在第一终端302上运行的FTP应用在增加掉包(packet dropping)的可能性的代价下能带来更高的传输率。在这种偏好下，自主和/或机会性中继站可选择用于多个“跳”，因为这种中继站的使用可允许得到更高的数据率，并且如果所选的中继站停止无线通信，中断就很容易在FTP应用中处理。另一方面，在时延-关键(latency-critical)的应用中，比如VoIP，通常需要免干扰和稳定的通信，因此优先静态中继站，该中继站在更低的数据率的代价下可提供更大的信号稳定性。在一些实施例中，依靠目前在第一终端302的应用，第一终端302可请求其网络通信和“跳”的不同配置。
此外，通过并行连接到多个中继站，网络编码可用于进一步增加性能。使用该网络编码，各上行/下行链路并不都携带相同的数据，但是携带数据的各种组合，比如完整的数据流在第一终端302和基站304可重新配置或解码。物理层网络编码也可运用。此外，本发明的一些实施例可把一个或多个动态中继站用作多输入多输出(MIMO)系统，并因此增加网络300的吞吐量(throughput)和耐用性(robustness)。
通过依靠位置的预编码，在一些实施例中也可得到性能上的进一步改善，在一些实施例中是使用多传输天线。在一些实施例中，光束成形(beamshaping)可用于尽可能精确地放射能量以尽可能在该接收器上最大化信号能量和给其它接收器最小化干扰能量。在一些实施例中，通过额外编码，可提供分配的MIMO系统。
在一些实施例中，通过使用地理知识，可改善分集效果，包括涉及通信的通信单元的位置。中继站可通过自己的或信号化通道测量确定环境，并可独立地选择相应地预编码的方案。可选地，这些预编码方案通过中心单元可发送到中继站。该中心单元可评估所有的地理信息，并能根据该地理信息配置中继站。在一些实施例中，该中心单元可为基站或无线网络的其它元件。可选地，中心单元可为与基站通信的核心网络的一部分。
可根据环境的变化来更新自主和机会性中继站的配置。自主中继站也可独立地确定它们的配置，考虑位置和预编码为改善它们自己服务质量(和用于通过它们通信的用户终端装置的服务质量)的和用于减少其它信号的干扰的参数。
根据本发明示例实施例，图4显示了通过移动通信装置来确定中继站选择的方法400的流程图。该方法基于在移动通信装置，比如图3的第一终端302和基站比如图3的基站304之间具有直接通信的情况。由于移动通信装置的移动性，链路的服务质量下降，降到最小服务质量以下。假定移动通信装置可保持高达N中继连接并要求最小的服务质量维持其链路，就选择中继站。为了选择中继站，移动通信装置首先选择所需要的尽可能多的静态中继连接来保证最小服务质量。这基于静态中继站，其失败的可能性小于其它的中继站，因为它们不重新配置或不断开连接。一旦移动通信装置达到最小服务质量，如果还未达到N主动中继连接，可进一步建立中继连接到动态(即，自主或机会性)中继站，以改善实际上的服务质量。像这样的方法可适合用于重视连接的稳定性(至少直到达到最小的服务质量)胜于最大化数据率的应用。
在402，服务质量参数降到一定的阈值以下时，可由移动通信装置开始方法400。在一个可选的实施例中，在该步骤中可选择无线网络的质量参数。在403，n被设为1，n表示与移动通信装置无线通信的静态中继站的数量。然而，n在403设为1，因为该方法假定无线通信设备通常与基站直接无线通信。如果要求低时延和相似的服务质量参数，就可要求方法400在动态中继站之前选择静态中继站。
在404，方法400确定移动通信装置或更通用的术语为UE(用户装置)和基站之间的通信连接，以及移动通信装置和静态中继站间的连接是否保证了最小服务质量(QoS)参数。在可选的实施例中，静态中继站可保证无线网络的最小服务质量参数。
QoS参数包括，但不限于数据流性能的特定水平的保证，包括位元率、延迟、抖动、包落可能性和/或为比特误码率。质量参数包括无线通信系统的覆盖面积、数据可靠性、数据容量以及基站或网络的整体传输功率。在404，可考虑一个或多个QoS参数。在一个可选的实施例中，可考虑一个或多个质量参数。如果不能保证最小QoS参数性能，该方法在块406选择第n个静态中继站。确定选择哪个静态中继站可基于比如功率测量、已与中继通信的UE数量、基站命令或预定的优先的固定顺序。
在408，n增加1以反映该移动通信装置与另一个静态中继站无线通信。因此，方法400通常假定移动通信装置可与一个以上的站台(即，基站或中继站)无线通信。
在410，方法400确定是否满足了可与移动通信装置无线通信的站台的最大数量，N表示最大数量。如果n等于N，方法400在420结束，但是如果n小于N，方法400循环回到404。如果保证了最小QoS参数，在412，m设为1，m表示可与移动通信装置无线通信的动态中继站的数量。
在414，方法400检查是否满足了可与移动通信装置无线通信的站台的最大数量。如果n+m-1等于N，方法400在420结束，但是如果n+m-1小于N，那么方法400继续416。在416，方法400选择第m个动态中继站。在418，m增加1以反映该移动通信装置与另一个动态中继站无线通信并循环回到414。
根据本发明的示例实施例，图5显示了用于通过移动通信装置来确定中继站的选择的可选方法500的流程图，其使用服务质量参数的最大努力传递(best effort delivery)。在最大努力传递中，用户获得了最大努力服务，意味着服务质量参数根据目前的传输负荷而不同。对于最大努力传递，没必要区分静态、机会性或自主中继站。只可选择提供最好的服务质量的基站。方法500可适合于可应用的服务措施的质量偏爱数据率超过可靠性的情况，比如，FTP应用运行于用户终端。
在502，当最大努力服务用于服务质量参数(这种情况下，比如数据率)时，通过移动通信装置可启动方法500。优选地，在一些实施例中，在503，n设为等于m，其为在启动方法500之前与移动通信装置无线通信的中继站的数量。方法500在块504选择第n个中继站。确定选择哪个中继站可基于比如功率测量，已经与中继通信的UE数量、基站命令或预定的固定优先顺序。
优选地，在一些实施例中，在506，检查看看最新选择的中继站是否是自主中继站。如果是，在508，可要求站台重新配置来改善性能。在510，n增加1来反映该移动通信装置与另一个中继站无线通信。
在512，方法500检查是否满足了与移动通信装置已经无线通信的站台的最大数量，N表示最大数量。如果n等于N，方法500在514结束，但是如果n小于N，方法500环回到504。
能理解的是，图4和5中所示的方法只是本发明的两个可能的方法示例实施例。比如，可选的实施例可基于哪个QoS参数不保证来确定选择中继站(机会性第一、静态第二等等)的优先顺序。进一步，可选的实施例也可基于一个QoS参数来确定选择中继站的优先顺序，应用可偏好该QoS参数胜过其它的QoS参数。
跟上面所要注意的一样，动态中继站可面临的困难是动态中继站和UE或基站之间的通信连接的可靠性的减少。该可靠性的减少可能由于动态中继站移动到一些(或所有)用户终端装置的和与中继站通信的基站的范围之外的位置或移动到通信连接的质量更低(例如由于地理或扰扰)的位置。相似地，天线的重新定位或重新配置、关掉中继站和大体上重新配置可导致通信的干扰和随之而来的可靠度的减小。
根据本发明的各实施例，可用几个方法克服这个问题。如图6A所示，根据方法600，动态中继站可检测重新配置条件，比如在602，位置的即将变化、天线方向和/或功率输出。在604，中继站可发起或者说启动故意的沉默期间或通信中断期间以干净地结束在重新配置发起之前或之中的通信。一旦完成重新配置，在606，动态中继站可在重新配置和/或重新定位的背景内重新发起或启动通信。
可选地，如图6B所示，根据方法650，中继站可检测重新配置条件，比如在652，位置的即将变化、天线方向和/或调整到发送的信号。在654，中继站660发送消息664到与其通信的设备或(在一些实施例中)发送广播，宣布重新配置或位置变化。由用户中断设备662和656接收消息664，并且在658，这导致用户终端装置使网络编码调适，使得在重新配置阶段不使用发送消息的中继站。
除了使用上述讨论的方法，动态中继站也可适应地或动态地改变传输信号为重新配置或重新定位过程的一部分。这样做在重新配置阶段可避免不必要地中断现存的连接，并且到一些连接必须终止的程度(例如，因为它们不再在范围内)，可能使用这些方法来避免突然或不可预期的通信的中断。
现在参看图7，根据本发明实施例，描述了示例网络机构的可选结构概图。网络700包括“核心网络”(CN)702和无线网络704。核心网络702是网路700的中心部分，通常由通信服务提供者来操作，并包括在大面积内提供移动通信服务给多个用户的有线和无线元件。无线网络704把单个用户连接到核心网路702以提供通信服务，并包括无线和有线元件，其中一些元件可由操作核心网路702的通信服务供应者操作，还有一些可由其它的操作。
无线网络704包括多个宏蜂窝，比如由基站705覆盖的宏蜂窝707。基站连接到核心网络702并与静态中继站706，自主中继站710和移动通信装置714无线通信。移动通信装置714也同机会性中继站708无线通信。
如图7所示的网络结构可为，比如，LTE(长期演进)网络。因此，这种结构的一些实施例中，OFDMA(正交频分多址)可用于在MIMO环境中通信。在一些实施例中，可使用SC-FDMA(单载波频分多址)或其它已知的通信调节或接入方案。
数据可为在无线网络704中由任何元件(705，706，708和710-714)编码的网络。比如，移动通信装置714可发送指定给基站705的信号A，和基站705发送指定给移动通信装置714的信号B。静态中继站706可用网络编码(例如，使用xor和/或其它的运算)合并信号A和B，并发送合并的数据到基站705和移动通信装置714。当数据在无线网络704中发送或重新发送时，数据可为多次编码和解码的网络。
依靠所选择的双工方法可配置静态、自主和机会性中继站包括但不限于全双工频分复用(FDD)、半双工频分复用或时分复用。在实施例中，静态、自主和机会性中继站结合半双工FDD和QPSK使用物理层网络编码来增加网络吞吐量(throughput)。
如上所述，自主中继站710可动态地调整其位置、天线方向和天线排列。该自主中继站710也可调整其传输特征，比如，通过发出通道脉冲和将发出的通道脉冲和接受的通道脉冲进行比较，并调整其传输信号来弥补广播环境造成的不规则性。而且，这种信息可在其它的动态中继站中分享。可通过调整发射器的位置、功率输出、天线方向和/或天线排列，或通过调整经过信号处理的信号来调整传输信号。使用GPS建模，自主中继站710可确定并移动到广播位置以减少或增多信号干扰。MIMO环境可需要增加的信号干扰。
依靠相邻的宏蜂窝(macro cell)(未示图)的需要，自主中继站移进或移出宏蜂窝707和相邻的单元或调整天线或多个天线来改善相邻宏蜂窝的质量。
自主中继站710可通过在优化服务质量参数时使用预编码进一步独立地配置其自身。无线网络704通过使用依靠位置的预编码也可增强其性能来执行分配的MIMO环境。
因此，自主中继站710通过自身的信号化通道测量可适用于其环境，并依靠无线网络704使用的编码和网络结构独立地选择各个预编码方案。可选地，预编码方案可通过基站705或其它的中继站发送到自主中继站710。在一个实施例中，基站705可相应地评估地理信息和配置自主中继站710。比如，如果无线网络704使用分配的MIMO环境，基站705可考虑地理信息并相对于静态中继站706定位自主中继站710，使得通过移动通信装置714来接收最优的干扰信号。
如图7所示的示例实施例中，机会性中继站708体现为移动通信装置。机会性中继站708可通过无线网络704的任何元件(705，706，和710-714)把自身配置成中继站或配置成中继。如图7所示，虽然机会性中继站708在宏蜂窝707之外，但是静态中继站706与机会性中继站708无线通信。因此，机会性中继站708可发送从基站705发送的数据到移动通信装置714，虽然机会性中继站708和移动通信装置714在基站705的广播范围之外。机会性中继站708也可移进或移出各个蜂窝。
由于动态中继站可如上述一样改变物理位置和/或天线方向，动态中继站可改变传输特征来避免降低无线网络的性能。位置的变化可为物理位置的变化、天线方向的变化、天线配置的变化或以上三者。在一个实施例中，动态中继站710可一直沉默到完成了位置变化。在另一个实施例中，动态中继站710可宣布位置变化并且移动通信装置714或基站705以这种方式调整网络编码使得移动通信装置714或基站705不受影响。在另一个实施例中，动态中继站710在位置变化时可适应地改变传输信号使得移动通信装置714或基站705接收的信号不造成不希望的干扰。
图8A是用于自主中继站的示例结构的方框图，比如图7的自主中继站710。自主中继站800包括由总线810连接的处理器802、存储器804、无线模块806、功率控制器807和控制模块808。在一些实施例中，存储器804可包括随机存取存储器812，比如传统的DRAM，和非易失性存储器814，比如传统的闪存，用于储存操作自主中继站800的固件，以及其它的参数、设置、地理信息或者应被自主中继站800保留的预编码。
无线模块806可包括一个或多个天线816，用于同一个或多个移动通信装置、中继站和基站无线通信。如果自主中继站800处于MIMO环境，多个天线的用途特别有利。
控制模块808从处理器802和/或存储器804提取指令。控制模块808然后可发送信号到运动驱动器809、通过马达或类似的设备(未标出)，该驱动器产生并控制用于自主中继站800的运动。运动的示例包括改变自主中继站800的物理位置、一个或多个天线816的方向以及天线816的配置。也可使用感觉输入811以智能地控制自主中继站800的运动。比如，自主中继站800可包括红外感应器(未标出)以避免同周围的物体碰撞。
自主中继站800可由传统的功率连接(未标出)、太阳能单元(cell)(未标出)或由给电子设备供能的其它已知的方法提供能量。在一些实施例中，自主中继站800可包括内部电源818，比如连接到功率控制器807的电池(可为可再充电电池)。
可理解的是，图8A所示的结构是自主中继站800的唯一一个可能的结构，并且该结构可有多个变化或附加。比如，自主中继站800可包括输入/输出设备，比如显示器(未标出)、轮或轨道(未标出)，使得自主中继站800可自由地或跨过地域以固定的路径移动，或包括移动和配置天线阵列816的马达。
要注意的是，类似于图8A所示结构的结构也可用于静态中继站和/或基站。对于静态中继站，典型地不需要控制模块808、运动驱动器809，或者感觉输入811。基站也典型地缺少这些元件，并典型地具有额外的网络接口(未标出)，以把基站连接到核心网路。
图8B显示机会性中继站的示例结构的方框图，比如图7的机会性中继站708(在该实施例中，移动通信装置)，用于本发明的实施例。机会性中继站850包括处理器852、存储器854、无线模块856、显示器858、键盘860、智能卡接口861、扬声器862、麦克风864以及功率控制器865，均由总线866连接。在一些实施例中，存储器854可包括随机存取存储器868，比如传统的DRAM，和非易失性存储器870，比如传统的闪存，用于储存操作自主中继站850的固件，以及其它的应被自主中继站800保留的参数和设置。例如，当机会性中继站850不被用户使用时，固件可允许机会性中继站850用作中继。无线模块856可包括一个或多个天线872，并可用于与基站或静态、自主或另一个机会性中继站无线通信。
智能卡接口861可用于把智能卡873连接到机会性中继站850。这种智能卡的示例包括SIM(用户标识模块)卡，具有集成SIM或USIM的UICC(通用集成电路卡)智能卡，或其它类型的智能卡。
机会性中继站850可容纳在小型便于携带的外壳内(未标出)。为了移动的目的，机会性中继站850由连接到功率控制器865的电池874典型地供电。
可理解的是，图8B所示的结构是机会性中继站850的唯一一个可能的结构。比如，机会性中继站也可包括个人数字助理、便携音乐设备、便携游戏设备、笔记本电脑和类似的设备。
虽然已经参考具体实施方式具体示出了并描述了本发明，但是本领域的技术人员应理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可对其中的形式和细节进行各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求表示，由此旨在包含在权利要求的等价物的含义和范围内的所有变化。

Claims (32)

1.一种用于在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的方法，所述方法包括：
使用网络编码来编码数据，和
在所述移动通信装置和所述网络之间通过动态中继站进行所述编码数据的子集通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述移动通信装置和所述核心网络之间通过动态中继站进行所述编码数据的子集的通信包括在移动通信装置和核心网络之间通过自主中继站进行所述编码数据的子集的通信。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在移动通信装置和核心网络之间通过动态中继站进行编码数据的子集的通信包括在移动通信装置和核心网络之间通过机会性中继站进行所述编码数据的子集的通信。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，进一步包括在移动通信装置和核心网络之间通过静态中继站进行所述编码数据的子集的通信。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，进一步包括通过所述动态中继站解码所述编码数据的子集。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，进一步包括在移动通信装置和核心网络之间通过基站进行所述编码数据的子集的通信。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括通过所述基站解码所述编码数据的子集。
8.一种用于优化无线网络的资源的方法，所述方法包括：
确定要改善的网络质量参数；和
改变自主中继站的位置，所述位置的变化改善了网络质量参数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中确定要改善的网络质量参数包括从包含延长的网络覆盖区域的群选择质量参数，最小化所要求的网络传输功率，增加网络数据容量，或增加网络数据可信度。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中改变所述自主中继站的位置包括改变所述自主中继站的物理位置。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中确定要改善的网络质量参数包括确定第一通信连接的服务质量参数低于最小的服务质量。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括利用所述自主中继站建立第二通信连接，所述第二通信连接与第一通信连接并行地进行所述数据的通信。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，进一步包括选择一个或多个静态中继站直到实现所述质量参数的最小质量等级。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，进一步包括通过自主中继站中继所述网络编码的数据。
15.一种用于选择与移动通信装置无线通信的中继站的方法，所述方法包括：
确定第一通信连接的服务质量参数低于最小服务质量；
从包括动态中继站的中继群中选择至少一个中继站；
利用所选择的中继站建立第二通信连接，所述第二通信连接与第一通信连接并行地通信所述数据；和
通过第一和/或第二通信连接进行所述网络编码数据的通信。
16.根据权利要求15所述的方法，其中从中继群中选择至少一个中继站包括从包括静态中继站、自主中继站或机会性中继站的中继群中选择至少一个中继站。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中从中继群中选择至少一个中继站包括至少部分基于功率测量从所述中继群中选择中继站。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，进一步包括从所述中继群中继续选择中继站直到实现最小服务质量或所述移动通信装置达到通信连接的最大数量。
19.一种用于选择与移动通信装置无线通信的中继站的方法，所述方法包括：
确定服务质量参数所需要的最大能力服务；
从包括动态中继站的中继群中选择至少一个中继站；
利用所选择的中继站建立通信连接；和
通过所述通信连接进行所述网络编码数据的通信。
20.一种在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的动态中继站，所述动态中继站包括：
处理器；
无线模块；和
存储器，包括一组指令，所述指令在由处理器执行时使得所述动态中继站中继所述网络编码数据。
21.根据权利要求20所述的动态中继站，其中动态中继站包括机会性中继站。
22.根据权利要求20或21所述的动态中继站，其中动态中继站包括自主中继站，所述自主中继站进一步包括运动驱动器，其中所述存储器进一步包括指令，所述指令在由处理器执行时使得自主中继站与运动驱动器接合以产生自主中继站的位置改变。
23.一种用于在移动通信装置和核心网络之间进行数据通信的无线网络，所述无线网络包括：
基站；
移动通信装置；和
动态中继站，配置成在所述移动通信装置和所述基站之间对数据的网络编码子集进行通信。
24.根据权利要求23所述的无线网络，其中所述动态中继站包括自主中继站。
25.根据权利要求24所述的无线网络，其中所述基站至少给所述自主中继站传输预编码信息。
26.根据权利要求24或25所述的无线网络，其中所述自主中继站中继产生预编码信息。
27.根据权利要求25或26所述的无线网络，其中所述预编码信息配置成便于分配的MIMO环境。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的无线网络，其中所述动态中继站包括机会性中继站。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的无线网络，其中所述动态中继站进一步配置成中继MIMO信号。
30.根据权利要求23至29中任一项所述的无线网络，其中所述动态中继站进一步配置成在重新配置时进入沉默阶段。
31.根据权利要求23至30中任一项所述的无线网络，其中所述动态中继站进一步配置成发送重新配置消息，其中所述移动通信装置和/或所述基站配置成当接收到所述重新配置消息时使其网络编码调整，使得移动通信装置和/或基站在重新配置时不受影响。
32.根据权利要求23至31中任一项所述的无线网络，其中所述动态中继站进一步配置成适应地改变网络编码数据的子集，使得网络编码数据的子集不会与另一个网络编码数据的子集产生干扰。
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