CN103248408B - 利用有效的自动重复请求功能来支持同时广播-单播操作的协作中继系统 - Google Patents

Abstract

例如中继节点的无线节点对于单播和广播/多播子信道具有不同的操作模式。对于单播服务，参与协作传输的那些中继节点的相移针对用于单播服务的子信道而优化。可替换地，当没有反馈可用且使用开环MIMO或MIMO型方案时，以目的地(例如，用户终端)有效地接收分布式空时块码的方式来执行重传。对于广播/多播服务，时变随机相移可以针对用于广播服务的子信道来使用。对于可靠的高数据速率的广播传输，可以使用有效地形成分布式空时块码的协作重传方案。

Description

利用有效的自动重复请求功能来支持同时广播-单播操作的协作中继系统

本申请是申请日为2008年9月11日、申请号为200880110958.9、发明名称为“利用有效的自动重复请求功能来支持同时广播-单播操作的协作中继系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的示例性和非限制性实施方式一般地涉及无线通信系统、方法、设备和计算机程序产品，并且更具体地，涉及用于操作协作中继系统及其中继节点的技术。

背景技术

出现在说明书和/或附图中的各种缩写定义如下。

3GPP第三代合作伙伴计划

ARQ自动重复请求

BPSK二进制相移键控

DAS分布式天线系统

FEC前向纠错

H-ARQ混合-ARQ

LTE长期演进

OFDMA正交频分复用

OTD正交发送分集

MBMS多媒体广播和多播服务

MIMO多输入、多输出

NACK否定确认

QAM正交幅度调制

QPSK正交相移键控

SINR信干噪比

STTD空时发送分集

DSTTD双空时发送分集

V-BLAST垂直贝尔实验室分层空时架构

WiMAX全球微波接入互操作性(IEEE802.16)

在当前和未来的移动通信系统中，期望对由通信系统服务的移动终端提供高数据速率覆盖。典型地，只有那些在物理上接近于基站的移动终端才可以以很高的数据速率来操作，并且为了在大的地理区域上提供高数据速率覆盖，将需要很多基站。由于实施此类系统的成本过高，所以正在执行对可替代的技术的研究以提供广阔的区域、高数据速率服务。最具前景之一并且当前正在着重研究的技术是使用中继台或中继节点以在由特定的基站所服务的小区内更为平均地分配数据速率。图1图示出位于街道交叉处的层二中继的原理(参见，R.Pabst，B.H.Walke，D.C.Schultz，P.Herhold，H.Yanikomeroglu，S.Mukherjee，H.Viswanathan，M.Lott，W.Zirwas，M.Dohler，H.Aghvami，D.D.Falconer，G.P.Fettweis，“Relay-BasedDeploymentConceptsforWirelessandMobileBroadbandRadio”，IEEE通信杂志，2004年9月)。较黑的区域指示出通过中继所获得的数据速率中的增益。注意只有很接近于基站的数据速率大致是原始数据速率的一半，然而，高数据速率在覆盖区域中更为平均的分布。

所提出的一个问题是如何最好地将中继整合到无线通信系统中。一般地，当整合在无线通信系统中时，通过使用中继所获得的性能增益应该被最大化，而同时由中继对通信系统造成的干扰应该被最小化。一种方法是使用协作中继，即，替代于一个中继，两个或多个中继参与单个的传输并且因此可以获得类似于在多天线传输中所实现的那些优势。另外，由于更高的空间分离，所以相比较于在传统MIMO系统中的同位置天线，可以更好地决定MIMO信道矩阵。

另外，已经预见未来的无线通信系统将很稳定并且同时支持许多不同的业务。OFDMA系统提供高的灵活性并且例如允许同时广播、多播以及单播传输。建议OFDMA使用在许多未来的无线系统中，例如3GPPLTE和WiMAX，并且已经在WINNER工程中被研究。先前已经提出用于广播/多播的协作中继操作，但还没有允许同时的广播/多播以及优化的单播传输的有效中继操作。图2图示出此类的网络。

对下面将描述的本发明的示例性实施方式有兴趣的是一种网络，其中源(S)不能直接与目的地(D)通信，而是通过中继(R)与目的地通信。图3图示出这样的一种网络。例如，在蜂窝网络的下行链路中，源将是基站而目的地将是移动终端。

为了阐述概念，假设源控制中继的操作。因此它告诉中继它们何时以及在哪些OFDMA子信道来将接收到的分组发送到目的地。这也反映出WINNER工程中的协作中继的当前实现(参见WINNERIIDeliverableD3.5.2，″Assessmentofrelaybaseddeploymentconceptsanddetaileddescriptionofmulti-hopcapableRANprotocolsasinputfortheconceptgroupwork″，2007年6月)。

替代于基于具有反馈的闭环MIMO方案的优化单播传输，中继例如可以使用例如V-BLAST的开环MIMO方案以用于它们的单播传输。关于V-BLAST可以参考P.W.Wolniansky，G.J.Foschini，G.D.Golden，R.A.Valenzuela，BellLaboratories，LucentTechnologies，CrawfordHillLaboratory(1998)的“V-BLAST：AnArchitectureforRealizingVeryHighDataRatesOvertheRich-ScatteringWirelessChannel”。也可以参考G.J.Foschini，G.D.Golden，R.A.Valenzuela，P.W.Wolniansky，IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications，Vol.17，No.11，1999年11月，页码1841-1852的“SimplifiedProcessingforHighSpectralEfficiencyWirelessCommunicationEmployingMulti-ElementArrays”。

当中继之一不能解码接收到的分组时，大多数文献中所提出的协作中继方案可以处理图4中示出的情况1。在分布式空时块码的情形中，仅成功解码数据的中继将进行发送并且目的地仍能够解码数据。

然而，所公开的文献并没有考虑例如V-BLAST或空时码的开环MIMO方案，以及当第二跳传输失败时，在中继系统中针对重传的可能的优化。

典型地，对于MBMS，假设在小区中以类似于例如电视的广播报务向用户发送多媒体数据流。然而，在许多情形中(例如，用户终端的固件更新、新应用的递送、为稍后的用户下载多媒体内容)，期望具有可靠数据传输的可能性，即，其中用户终端可以请求重传。没有反馈的MBMS通常设计成覆盖至少95％的服务区域并且使用具有鲁棒性的调制和编码，其需要大量的资源。然而，对于可靠的数据传输，可以从用户终端请求不频繁的信道质量反馈，并且如果所有的MBMS用户具有足够高的SINR，则例如V-BLAST或空时编码的开环MIMO方案可以用于改善资源使用。在该情况下，期望优化重传。

将提供在文献中建议的示例性不同协作中继方案，即在WINNER中研究的协作中继方案的概论。在WINNER工程中，被研究的若干协作中继方案如下。

第一个方法是固定中继方案，其中两个中继解码两个用户的信号(两个中继使用SDMA来解码两个用户的信号)并且使用分布式空时块码协作地将其转发到基站。该方法最适合用于上行链路上。

第二个方法是增加信道的频率选择性的中继循环延迟分集方案。利用该方法，对于每个中继，仅可以控制一个参数，即时域中的循环移位。因此，不太可能同时对不同OFDMA子信道中的广播/多播以及单播传输进行优化。

第三个方法是自适应解码和转发方案，以及其增强YARP。在该情形中，如果中继能够正确地解码输入的信号，则中继才转发该信号。该技术不设计用于优化单播或广播/多播传输，而是旨在提供额外的分集。

若干个公开物至少部分地涉及ARQ和协作中继。然而，在这些公开物中，假设目的地接收源和中继的信号。

J.N.Laneman，D.N.C.Ise和G.W.Wornell，″CooperativeDiversityinWirelessNetworks：EfficientProtocolsandOutageBehaviour″，IEEETransactionsonInformationTheory，2003年4月，描述了其中中继仅在必要时才进行发送的技术。

E.Zimmermann，P.Herhold，和G.Fettweis，″ANovelProtocolforCooperativeDiversityinWirelessNetworks″，inTheFifthEuropeanWirelessConference-MobileandWirelessSystemsbeyond3G，2004年2月描述了一种其中仅当中继正确地解码数据时其才发送的技术。

J.N.Laneman，″LimitingAnalysisofOutageProbabilitiesforDiversitySchemesinFadingChannels″，inIEEEGlobalCommunicationsConference(GLOBECOM)，SanFrancisco，2003年12月描述了一种其中中继不仅仅简单地使用重复编码，而是使用不同的和联合设计的码字的技术。

E.Zimmermann，P.Herhold，P.和G.Fettweis，″Theimpactofcooperationondiversity-exploitingprotocols″，59thIEEEVTC2004-Spring，2004年5月17-19日，页码：410-414Vol.1A，描述了一种组合上述三种方法的技术。

I.Stanojev，O.Simeone和Y.Bar-Ness，″PerformanceAnalysisofCollaborativeHybrid-ARQProtocolsoverFadingChannels″，inProc.SarnoffSymposium，NJ，USA，2006年3月描述了使用正交空时块编码的H-ARQ。

上述方法以及发明人当前所知道的任意其他方法都无法允许利用协作中继同时使用广播/多播和优化的单播传输。

发明内容

根据本发明的非限制性和示例性实施方式，上述和其他问题被克服，并且其他优势被实现。

在本发明的第一非限制性示例方面，提供了一种方法，包括操作多个中继节点以便从源向目的地接收器协作地发送单播数据，并且在协作地发送单播数据的同时，多个中继节点中的至少一个响应于来自目的地接收器的反馈信令，以便使得来自多个中继节点的每个的传输在目的地接收器处相干地相加。

在本发明的另一个非限制性示例方面，提供一种方法，包括操作多个中继节点以便从源向目的地接收器协作地发送单播数据，在协作地发送单播数据的同时，通过多个中继节点中的至少一个改变传输符号来响应于来自目的地接收器的重传请求，使得协作重传导致目的地接收器有效地接收分布式空时块码。

在本发明的另一个非限制性示例方面，提供一种方法，包括操作多个中继节点以便从源向多个目的地接收器协作地发送广播和多播数据中的至少一个，并且在协作地发送广播和多播数据中的至少一个的同时，多个中继节点的每个使用时变相移来导出在多个目的地接收器的每个处观察到的有效信道中的时变。

在本发明的另外非限制性示例方面，提供一种方法，包括操作多个中继节点以便从源向多个目的地接收器协作地发送广播和多播数据中的至少一个，并且在协作地发送广播和多播数据中的至少一个的同时，多个中继节点的每个使用时变相移来导出在多个目的地接收器的每个处观察到的有效信道中的时变。

在本发明的另一个非限制性示例方面，提供一种方法，包括操作多个中继节点以便从源向多个目的地接收器协作地发送广播和多播数据中的至少一个，并且在协作地发送广播和多播数据中的至少一个的同时，通过多个中继节点中的至少一个改变传输符号来响应于来自目的地接收器之一的重传请求，使得协作重传导致目的地接收器有效地接收分布式空时块码。

在本发明的另一个非限制性示例方面，提供一种设备，包括无线接收器，无线发送器和传输控制单元，所述传输控制单元可配置成将广播和多播数据中的至少一个通过第一子信道向多个目的地节点协作地发送，并且同时将所述单播数据通过第二子信道向至少一个目的地节点协作地发送，其中不同地控制所述第一子信道和所述第二子信道。

附图说明

在下面的具体实施方式中，当结合附图阅读时，本发明的上述和其他方面的教导将变得明显，其中：

图1示出在街道交叉处的中继的使用，并且指示通过使用中继所实现的数据速率中的增益；

图2示出在中继和基站处的同时协作广播和单播传输。

图3是协作中继网络的例子。

图4图示出不同情形的失败传输，具体地，一个第一跳传输失败(情形1)、协作传输失败(情形2)和两个第一跳传输失败(情形3)。

图5示出中继增强小区中的传输的例子。

图6示出针对若干个协作单播和广播传输的示例性资源分配。

图7是绘出针对若干个协作单播和广播(跳相)传输的示例性资源分配的SINR对时隙索引的曲线图。

图8A是包括根据本发明的示例性实施方式构建和操作以便实现协作中继系统的至少一个中继节点的无线通信系统的简化框图。

图8B是包括根据本发明的示例性实施方式构建和操作以便实现协作中继系统的多个中继节点的无线通信系统的简化框图。

图8C是包括根据本发明的示例性实施方式构建和操作以便实现协作中继系统的的多个中继节点的无线通信系统的简化框图。

图9-12每个是描述根据本发明的非限制性和示例性实施方式的方法、计算机程序指令的操作的逻辑流程图。

具体实施方式

在其示例性方面中，本发明的实施方式涉及移动通信系统，并且更具体地，涉及使得中继在广播模式和单播模式中同时操作的方法和设备。

本发明的一个方面处理图4中针对第一次传输中的开环MIMO方案示出的情形2(即，协作传输失败)。

本发明的另外方面涉及重传使用开环MIMO方案(例如V-BLAST)的广播服务。

在上面所提到的最后一个公开物中(I.Stanojev等人，″PerformanceAnalysisofCollaborativeHybrid-ARQProtocolsoverFadingChannels″，inProc.SarnoffSymposium，NJ，USA，2006年3月)，焦点在于分析，其隐含假设正交空时块码。本发明的示例性实施方式处理更为普遍的情形，并且对这样的情形提供解决方案，其中组合的信号明显不是空时块码而是有限的分集码(例如，STTD-OTD，例如参见Chapter8inHottinen，Tirkkonen，Wichman，Multi-antennatransceivertechniquesfor3Gandbeyond，JohnWiley和Sons，2003)，或其天线凿孔版本。进一步，Stanojev出版物假设仅一个中继的存在，而本发明的示例性实施方式可以包括至少两个中继单元的存在。

在OFDMA系统中，传输资源通常被划分成子信道或包括一组子载波以及若干个连续OFDM符号的“块”。另外，子信道的大小通常被选择为使得其位于相干带宽和相干时间内。在灵活的OFDMA系统中，这些子信道中的一些专用于广播/多播服务而一些专用于单播服务。专用于每种服务的子信道的数目可以随时间变化并且优选的是灵活的。

图5示出具有三个中继的中继增强小区，其中R1和R2向D1协作地发送，而R2和R3向D2协作地发送。R2参与到两个传输中，并且因此必须针对协作传输中的每个来分配不同的资源。注意到没有对参与协作传输中的中继的数目进行限制。然而，为了清楚的目的，在参与协作传输的两个中继(R)的环境中描述本发明的示例性实施方式，并且可以直接将这里所描述的方法扩展到三个或多个中继参与协作传输的情形。

例如，可以参考图8B，其示出协作中继系统的一个实施方式，该协作中继系统具有多个无线节点，包括源(例如BS1)、目的地(例如，UT2)以及多跳中继(R)设置，其中在S和D之间的第一路径(R₁_p1)中存在一个中继节点4，并且其中在S和D之间的第二路径(R₁_p2，R₂_p2)中存在第二中继节点4。注意在该情形中，中继节点R₂_p2可以被认为是中继节点R₁_p2的目的地(D)。也可以参考图8C，其示出了具有多个无线节点的协作中继系统的另一个实施方式，其中存在单个的中继节点4，以及其中目的地2从S(例如，从BS1)并且也从RN4直接接收信号。通常，中继网络或网格网络可以具有多于两跳，例如，包含S-RN-RN-RN-D的链，并且协作可以发生在链中的任意无线节点之间，并且可以优选地发生在位于相邻跳处的那些节点处。

图6图示出一种可能的资源分配。注意其也包括分配给广播服务的子信道，即，其中所有的3个中继同时进行发送。

在协作单播传输的情形中，中继(R)知道它们向哪个目的地进行发送，并且在理想的情形中，对于每个子信道，它们的信号在目的地(D)处相干地相加。这可以通过已知的多天线技术来实现。在下文中描述了两种场景，其中假设中继(R)的传输被同步。

具有反馈的协作单播传输

对于该场景，目的地(D)向中继(R)之一发送相移(例如，在使用中，每子信道2比特)，以便对于每个子信道，两个中继的信号相干地合并。该方法意味着目的地(D)能够估计通往两个中继的信道，例如，其中每个中继(R)发送其自己的导频信号。

在另一个实施方式中，中继(R)对于每个子信道可以具有例如四个不同的相移，并且它们交替地使用它们(也称为跳相)。目的地(D)估计信道并且向中继(R)通知四个相移中哪个相移对于每个子信道是最佳的。在后面的传输中，中继(R)使用那些在目的地(D)处确定提供最佳结果的相移。

注意到在这两种情形中，反馈仅发送到中继(R)并且不需要涉及基站或源(S)。

使用重传以形成空时块码的协作单播传输

替换地，系统可以将开环MIMO方案(例如V-BLAST或空时码)例如用于高速用户(其中反馈是不可靠的)，或者用于具有低数据速率的用户(其中反馈负载相比较于传输的数据过大)。

在该情形中，有若干种可能的方式来组织重传。一种方法是目的地(D)向中继(R)发送NACK，该中继接着将NACK转发到源(S)，并且接着源调度协作重传。然而，该方法需要大量的信令，并且不是优选的。相反，优选的是一种不需要在重传中涉及源(S)的方法。

在第二个方面中，注意如果中继(R)所做的不仅仅是简单地重复协作传输，则目的地(D)可以解码信号的概率可以被增加。通过中继节点之间的有限信令能力，一个中继节点可能不知道相邻的中继节点是否同时重传相同的信号。因此，重传策略优选的是能够获得增益的策略(至少在平均上)，尽管不完美的同步或不完美的信道状态信息。为了增强该实施方式，需要增加在目的地节点处成功接收的概率，在两个或多个干扰中继节点的情形下。

另外，优选的实施方式应该能够处理图5中所图示出的情形，其中中继节点之一(该例中是R2)参与另一个协作传输并且不能够参与协作重传。

现在描述三个非限制性的示例实施方式。

例子1：两个单个天线的中继，其中整个数据在两个协作中继处可获得

为了解决上面的第二个方面，假设至少一个中继节点改变其传输符号(保持FEC码原封不动)，从而组合的传输(第一次传输和至少一个重复的传输)联合形成负责用于改进的检测或解码的信号。作为例子，考虑两个中继(R1和R2)，R1在时隙1期间可以发送

[x₁x₂…x_2N-1]^T，(1)

其中N规定单个中继在时隙期间所发送的符号的数目。

第二个中继R2可以在时隙1期间发送

[x₂x₄…x_2N]^T，(2)

并且二天线目的地可以接着解耦合MIMO兼容信道中的两个流。如果不是这样，则向R1和R2发送ARQ请求，并且它们通过在时隙2期间从R1同时发送

${\left[\begin{array}{cccc}-x_2^{*}& -x_4^{*}& ...& -x_{2N}^{*}\end{array}\right]}^T,---\left(3\right)$

以及相应地在时隙2期间从R2发送

${\left[\begin{array}{cccc}{x}_1^{*}& x_3^{*}& ...& x_{2N-1}^{*}\end{array}\right]}^T,---\left(4\right)$

当在传输上合并时，由目的地(D)接收的所得到的信号实质上由分布式Alamouti方案中描述。关于Alamouti方案总体可以参考″Asimpletransmitdiversitytechniqueforwirelesscommunications″，Alamouti，S.M.，SelectedAreasinCommunications，IEEEJournalon，Volume16，Issue8，1998年10月，页码：1451-1458。公知的Alamouti方案，或任意的其他完整分集方案意味着所有的符号在两个(或所有的)中继节点中都是可用的。总体上，这里所要暗示的是由两个中继(或通过基站和一个中继节点)所发送的信号实质上构成了类似于Alamouti针对两个发送天线所建议的空时块码。Alamouti方案类似于在3GPP中所使用的STTD方案。

根据在时隙1期间所发送的信号的数目，反转在时隙2中发送的符号的顺序是有利的，即，对于R1

${\left[\begin{array}{cccc}-x_{2N}^{*}& ...& -x_4^{*}& -x_2^{*}\end{array}\right]}^T,---\left(5\right)$

并且对于R2

${\left[\begin{array}{cccc}{x}_{2N-1}^{*}& ...& x_3^{*}& x_{2N-1}^{*}\end{array}\right]}^T,---\left(6\right)$

对于第二次重传，R1和R2可以例如重复第一次传输，对于第三次重传，可以重复第一次重传，以此类推。

在频率选择性信道中，针对单载波系统建议信号结构(具有嵌套的符号设置)，尽管应该注意到本发明的示例性实施方式并不需要嵌套式符号结构的使用。进一步，这里和其他地方，时间维度可以由一些其他基本上正交的资源(例如频率(子载波))或通过其结合来替换。

例子2：两个单个天线中继，其中在协作中继处整个数据不可用

上面给出的传输序列提供了静态信道中的完全分集和高速率。然而，如果分集可以被妥协，或两个或所有的中继节点不能访问到相同的符号，则仍可以通过定义重传来改进接收，从而减小从不同中继发送的接收到的符号之间的干扰。在这种情形下，重传可以如在原始传输中那样从R1执行，但在时隙2期间从R2执行，则符号正负号被改变

[-x₂-x₄…-x_2N]^T，(7)

不像例子1，这该第二个例子中，并不要求由R1发送的数据在R2处可用。

也可以随机地选择改变正负号的中继，或(特定于中继的)正负号改变模式可以向中继发送。在一个实施方式中，正负号改变模式可以取自Hadamard(或某个其他的正交)序列，从而中继k通过将第n个重传符号序列与矩阵中的第(k，n)元素相乘来使用例如Hadamard矩阵结构(或其个其他正交、酉矩阵)。明显地，可以改变所有等式中的符号排序(上面的例子受单载波系统的启发)。

例子3：两个双天线中继，其中在协作中继处整个数据可用

中继节点可以具有多于一个的天线，或在每个中继中可能具有不同数目的天线。作为例子，如果中继节点具有两个天线，则来自于第一中继和第二中继的第一次传输可以分别取自下面矩阵的列1，2以及3，4。

在该方法中，X_A和X_B是STTD块(类似于Alamouti矩阵但天线和时间维数可以互换，注意STTD使用在3GPP中)并且规定第一次传输如何发生。

X[t₁]＝[X_AX_B].(8)

如果要求重传，则利用下面的矩阵来实施

X[t₂]＝[X_A-X_B].(9)

如果X_A和X_B都是具有QPSK符号星座图的STTD块，则在第一次传输期间的吞吐量是4bps/Hz。如果需要重传，则吞吐量减小到2bps/Hz。如果重传发生在信道相干时间内，则有效的DSTTD接收信号被转换为有效的STTD-OTD信号。如果需要，则另一个重传可以在下两个时间点期间实施，使用排列的天线索引，或通过正负号改变的矩阵。在后者中，这得到调制矩阵。

$X=\left[\begin{array}{cc}{X}_A& X_B\\ X_A& -X_B\\ X_B& X_A\\ X_B& -X_A\end{array}\right]---\left(10\right)$

注意，原始的调制矩阵图示出排列的天线索引的情形，而不是正负号改变矩阵的情形。

当将两个等同的信道相关矩阵与不同的置换矩阵进行求和时，之后立即伴随的是该半速率传输的干扰减小(正交性)。因此，可以看出该实施方式使用特定延迟次优空时块码的子矩阵，使得在最初仅一部分码被发送，并且重传使码字完整，而中继(R)扮演天线的角色。利用不完美的同步，可以随机化列。在该情形下，偶尔，符号矩阵或序列并不最优，但它们通过总是使用相同的符号结构来得到改进。此外，如果每个中继仅有一个天线，则可以使用相同的码结构，但为了发送信号，中继需要接收更多的符号。例如，在例子2中，K个中继的每个需要恢复(以及重传)仅所有符号的1/K部分。在完全分集的情形下，K个中继的每个恢复并且重传K个符号。

图7示出资源分配的一个例子，其中一个单播中继子信道信号在每个中继处使用最优相位并且另一个信号具有随机化的相位(即，在中继节点处不使用信道状态信息)。这里，利用16个中继节点，单播信号获得高接收的SNR，而广播信号展示出时变性。简单地通过在多个时隙上扩展编码的块(例如，Turbo编码块，卷积编码块)，时变性可以用于增加分集。为了优化系统，用于广播系统的块长度(时间上)可以部分地取决于中继节点的数目以及使用的随机化模式。

现在讨论协作广播/多播传输，包括带有重传和不带有重传的协作广播/多播传输。

不带有重传的协作广播/多播传输

在广播传输的情形下(例如，MBMS多媒体流式传输)，由中继发送的信号并不能被优化到单个的目的地。此外，在目的地处，两个中继R1和R2的信号可以彼此消除，即，可以发生深衰落。由于这个，在中继增强的小区中，某些广播服务可能不能用于这些静态目的地(例如，移动终端)。为了将时变引入到由目的地(D)所观察到的有效信道，对于在协作发送的中继节点处的每个广播子信道，本发明的该实施方式使用了时变随机相移，而单播子信道可以使用固定的相位，作为例子。以这样的方式设计用于广播的相移，即，它们在系统所使用的FEC码长度内创建静态目的地处的足够变化。其次，变化足够的慢，从而目的地(D)仍能够估计和跟踪信道。

带有重传的协作广播/多播传输

在许多情形中(例如，用户终端的固件更新，递送新的应用、下载多媒体内容以便稍后使用)，期望具有可靠的广播/多播数据传输的可能性，即，其中用户终端可以请求重传。对于可靠的数据传输，可以从用户终端请求不频繁的反馈，并且如果所有的MBMS用户具有足够高的SINR，则可以使用例如V-BLAST的开环MIMO方案来改进资源使用。在该情形下，期望优化重传。因此，在本发明的该实施方式中，可能期望使用与上面关于协作单播传输所描述的相同策略，使用重传来形成也针对协作广播/多播传输的STBC。

协作中继R1、R2在第一时隙期间基于例如V-BLAST的开环MIMO策略来发送数据。如果中继节点R1、R2从广播/多播用户终端之一接收NACK，则他们发送重传，例如，三个时隙后。对于重传的延迟优选地是足够长以便允许协作中继节点向彼此通知重传是必要的。如果不需要重传，则发送新的数据。

该实施方式优选地对用户终端(在该情形下是目的地D)使用控制信道以便向协作中继R1、R2发送ACK/NACK，并且向目的地D发送指示符比特，以规定广播数据是否是重传或新数据是否被广播。

现在参考图8A，其图示出适于在实践上面已经描述的本发明的示例性实施方式中使用的各种电子设备的简化框图。在图8A中，无线通信系统10实现协作中继网络并且包括至少一个用户终端设备(UT)2(图5中的目的地D)，至少一个中继节点(RN)4(图5中的中继(R))以及至少一个接入点或基站(BS)1(图5中的源(S))。UT2和BS1每个包括合适的控制器，例如数据处理器(DP)2A、1A，分别操作地与存储器(MEM)2B、1B耦合。BS1可以耦合到网络5，例如局域网和/或城域网(例如因特网)，其例如可以包含将广播或多播到多个UT2的源内容。UT2和BS1的每个分别包括至少一个无线(例如，无线电频率)收发器2C、1C，具有至少一个相关的天线。假设至少一个RN4类似地构建，并且可以包括DP4A和相关的MEM4B，并且适于利用例如无线收发器4C、4D的至少一个或两个与UT2和BS1通信。注意RN4可以直接耦合到UT2，或经由一个或多个其他RN4间接地耦合，并且可以直接耦合到BS1，或经由一个或多个其他RN4间接耦合。假设存储器2B、1B和4B分别包括由相关的DP2A，1A和4A可执行的程序指令，以便根据如上所述的本发明的示例性实施方式来操作。

通常，可以由相关DP4A执行的程序指令在如上所述的促进针对单播和广播/组播子信道的不同工作模式的协作中继网络中操作所绘出的RN4，并且至少另一个RN4(未示出)。可以由相关的DP1A执行的程序指令操作绘出的BS1来控制RN4的操作以便实现本发明的上述示例性方面。对于其中使用来自UT2的反馈的任意实施方式，接着可以由相关的DP2A执行的程序指令也假设相应地操作所绘出的UT2。

如果操作在如上所述的解码和转发实施方式中，则RN4可以被假设包括合适的解码器功能4E。如果需要的话，每个RN4也可以包括用于执行与一个或多个其他RN4进行信号往来的接口(I/F)4F(参见，例如，带有上述的重传实施方式的协作广播/多播传输的描述)。对于那些使用某种类型的来自UT2的信令反馈的实施方式，收发器4C的接收器部分可以用于接收反馈信令。

通常，本发明的示例性实施方式可以至少部分地由DP2A、1A、4A可执行的计算机程序来实现，或通过硬件、或通过软件和硬件的组合来实现。

通常，UT2的各种实施方式可以包括但不限于蜂窝电话、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的便携式计算机、具有无线通信能力的例如数字照相机的图像捕获设备、具有无线通信能力的游戏设备、具有无线通信能力的音乐存储和回放设备、允许无线因特网接入和浏览的因特网设备、以及便携式设备、单元和结合有此类功能组合的终端。

MEM2B、1B和4B可以是适合于本地技术环境的任意类型并且可以使用任意合适的数据存储技术来实现，例如基于半导体的存储设备、闪存存储器、磁性存储器设备和系统、光存储设备和系统、固定存储器和可移动存储器。DP2A、1A和4A可以是适合于本地技术环境的任意类型，并且可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于处理器的多核处理器架构中的一个或多个，作为非限制性的例子。

基于上文的示例性实施方式，可以理解到RN4具有针对单播和广播/多播子信道的多个不同的操作模式。对于单播服务，参与协作传输的那些RN4的相移针对用于单播服务的子信道来优化。可选地，当没有反馈可用时并且使用例如V-BLAST的开环MIMO或MIMO型方案时，以UT2从而有效地接收分布式空时块码的方式来执行协作重传。对于广播/多播服务，最为期望的是针对用于广播服务的子信道，使用时变随机相移。对于稳定的高数据速率广播传输，最为优选的是使用上述的协作重传方案，其有效地形成分布式空时块码。

注意到上述的描述已经大体上针对于两个协作的RN4的挑战情形。然而，这些实施方式也可以应用于基站1(S)和中继节点4(R)协作的情形。

进一步注意到上述的实施方式并不限于结合任意一种特定类型的无线通信系统10来使用。可以从这些实施方式的使用获益的系统的例子包括但不限于DAS网络、WiMAX802.16j、WINNER和3GPPLTE，如果协作中继节点包括在它们的相应标准文档中。

也注意到上述的实施方式也可以结合仅一个RN4来使用，其中源本身(例如，BS1)也由目的地同时接收。

应该理解到有多种方式来实施涉及协作重传的实施方式。这样，上述的线性符号传输矩阵和序列不应该视为限制本发明的这些示例性实施方式的范围。在初始传输和重复传输上合并的有效码字改进了正交性(或分集)，并且这可以通过许多线性传输(调制)方法来实现。

RN4可以是任意的类型，尽管上面的描述已经暗含假设解码和前向类型的中继。然而，符号也可以是模拟信号或具有任意的字母表、可能被量化、或在重传前经过非线性操作(例如，压缩、量化)的信号。进一步，中继可以具有多个天线并且可以实现波束成形。在该情形下，流和束的角色是同义的。

本发明的示例性实施方式的使用使得无线通信系统10独立地在中继节点RN4处优化广播、多播和单播传输。通过这种方式，所有这些不同的服务可以在单个OFDMA传输中同时通过协作RN4传输。此外，注意到优化单播传输的过程并不需要涉及到源(例如，基站1)，由此减小信令负载。

通过使用协作重传过程的这些示例性实施方式所实现的非限制性优势包括但不限于增加来自多个RN4的重传被正确解码的概率、仅需要低复杂性的RN4(在一个简单的实施方式中，由RN4重传的信号与-1相乘)，利用支持MIMO的目的地，增加了信道吞吐量以及通过优化重传可以增加可靠广播的吞吐量。

基于上面的描述，可以理解本发明的一个方面是如图9中所示的一种方法，包括操作多个中继节点以便从源向目的地接收器协作地发送单播数据(块9A)，并且在协作地发送单播数据的同时，多个中继节点中的至少一个响应于来自目的地接收器的反馈信令，以便使得来自多个中继节点的每个的传输在目的地接收器处相干地相加(块9B)。

基于上面的描述，可以理解本发明的另一个方面是如图10中所示出的一种方法，其包括操作多个中继节点以便从源向目的地接收器协作地发送单播数据(块10A)，并且在协作地发送单播数据的同时，通过多个中继节点中的至少一个改变传输符号来响应于来自目的地接收器的重传请求，使得协作重传导致目的地接收器有效地接收分布式空时块码(块10B)。

基于上面的描述，可以理解到在本发明的另一个方面是一种方法，如图11中所示，其包括操作多个中继节点以便从源向目的地接收器协作地发送广播和多播数据中的至少一个(块11A)，并且在协作地发送广播和多播数据中的至少一个的同时，多个中继节点的每个使用时变相移来导出在多个目的地接收器的每个处观察到的有效信道中的时变(块11B)。

基于上面的描述，可以理解到本发明的另一方面是一种方法，如图12中所示，其包括操作多个中继节点以便从源向多个目的地接收器协作地发送广播和多播数据中的至少一个(块12A)，并且在协作地发送广播和多播数据中的至少一个的同时，通过多个中继节点中的至少一个改变传输符号来响应于来自目的地接收器之一的重传请求，使得协作重传导致目的地接收器有效地接收分布式空时块码(块12B)。

图9-12中示出的各种块可以视为方法步骤，和/或从计算机程序代码的操作所得到的操作，和/或构建成实施相关功能的多个耦合的逻辑电路元件。

一般地，各种示例性实施方式可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或它们的任意组合来实现。例如，一些方面可以以硬件实现，而其他方面可以以由控制器、微处理器或其他计算设备可执行的固件或软件来实现。尽管本发明的示例性实施方式的各种方面可以被图示以及描述为框图、流程图、或使用某个其他的图形表示，将理解到这里所描述的这些块、设备、系统、技术或方法作为非限制性的例子，可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或它们的某种组合来实现。

由此应当理解，本发明示例性实施方式的至少某些方面可以在诸如集成电路芯片和模块的各种组件中付诸实践。集成电路的设计基本上是高度自动化过程。复杂而强大的软件工具可用于将逻辑级设计转换成准备好将要在半导体衬底上制造的半导体电路设计。此类软件工具使用完善的设计规则以及预存设计模块库在半导体芯片上自动地对导体进行布线和对部件进行定位。一旦完成了半导体电路的设计，则可以将标准化电子格式(例如Opus、GDSII等)的所得设计发送到半导体加工设备以便制造为一个或多个集成电路设备。

应当注意，术语“连接”、“耦合”或其任何变形表示：两个或者更多元件之间的、直接或者间接的任何连接或者耦合，并且可以包含在“连接”或者“耦合”在一起的两个元件之间存在一个或多个中间元素。元素之间的耦合或者连接可以是物理的、逻辑的或者其结合。作为多个非限制性和非穷举性示例，可以认为在此使用的两个元素是通过使用一个或多个导线、电缆和/或印刷电连接、以及通过使用电磁能(例如，具有射频区域内、微波区域内以及光(可见光和不可见光二者)区域内的波长的电磁能)被“连接”或者“耦合”在一起。

当相关领域技术人员在结合附图和所附权利要求书来阅读时，根据前文描述可以清楚对本发明前述示例实施方式的各种修改和改变。然而，本发明教导的所有此类修改仍将落入本发明的范围内。

此外，可以有益地使用本发明的多个例子的某些特征，而不必相应地使用其他特征。由此，应当认为上文描述仅仅是对本发明的原理、教导、例子和示例性实施方式的示范，而非对其进行限制。

Claims (20)

1.一种传输方法，包括：

使用第一子信道上的第一单播传输、从多个无线节点的第一无线节点向目的地发送数据的第一部分，并且与所述第一单播传输同时使用第二子信道上的第二单播传输、从多个无线节点的第二无线节点向所述目的地发送所述数据的第二部分；

接收重传请求，其中从所述目的地接收所述请求并且由所述多个无线节点的至少一个无线节点接收所述请求；

响应于接收所述请求，生成所述数据的第三部分，使得所述第三部分包括不同于所述第一部分的传输符号；

生成所述数据的第四部分，使得所述第四部分包括不同于所述第二部分的传输符号；

使用第一子信道上的第三单播传输、从所述第一无线节点向所述目的地发送所述数据的第三部分；以及

与所述第三单播传输同时使用第二子信道上的第四单播传输、从所述第二无线节点向所述目的地发送所述数据的第四部分，

其中所述第三单播传输和所述第四单播传输使得所述目的地接收分布式空时块码，并且所述目的地包括用户终端设备或中继节点之一。

2.根据权利要求1所述的方法，其中被发送的所有所述数据在所述第一无线节点和所述第二无线节点处可用，并且所述第一部分和所述第三部分的合并传输联合地形成负责在目的地处的改进解码的信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述数据的所述第一部分被定义为：

[x₁x₃…x_2N-1]^T，

其中N指定在时隙期间所发送的符号的数目，

所述数据的所述第二部分定义为：[x₂x₄…x_2N]^T，

所述数据的所述第三部分定义为： ${\left[\begin{array}{cccc}-x_2^{*}& -x_4^{*}& ...& -x_{2N}^{*}\end{array}\right]}^T,$

所述数据的所述第四部分定义为： ${\left[\begin{array}{cccc}{x}_1^{*}& x_3^{*}& ...& x_{2N-1}^{*}\end{array}\right]}^T,$

x_i表示第i个符号，

-x表示符号x的符号转换，

x^＊表示x的复共轭，以及

[]^T表示矩阵[]的转置。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第三部分的符号和所述第四部分的符号按相反的顺序发送。

5.根据权利要求1所述的方法，其中并非被发送的所有数据在参与协作重传中的每个无线节点处可用，其中所述第三部分的正负号符号相比较于所述第一部分的正负号符号被反转并且第四部分的正负号符号相比较于所述第二部分的正负号符号被反转。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括向所述第二无线节点发送特定于中继的正负号改变模式。

7.根据权利要求5所述的方法，其中通过将第n个重传与正交酉矩阵的第(k，n)个元素相乘来从所述正交酉矩阵获得符号的正负号改变模式。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个无线节点的每个使用多个发送天线向所述目的地进行发送，其中被发送的所有数据在参与协作重传的每个无线节点处可用，其中从所述第一无线节点发送第一单播传输X_A和同时从所述第二无线节点发送第二单播传输X_B协作地发送矩阵X[t₁]：

X[t₁]＝[X_AX_B].，

其中X_A表示第一空时发送分集块以及

X_B表示第二空时发送分集块。

9.根据权利要求8所述的方法，其中发送第三单播传输和同时发送第四单播传输协作地发送矩阵X[t₂]：

X[t₂]＝[X_A-X_B]，

其中-X_B表示第二空时发送分集块的正负号改变矩阵。

10.根据权利要求9所述的方法，响应于另一个重传被请求，使用具有下面的调制矩阵的排列的天线索引来在两个时间点期间执行另一个重传：

$X=\left[\begin{array}{cc}{X}_A& X_B\\ X_A& -X_B\\ X_B& X_A\\ X_B& -X_A\end{array}\right],$

其中-X_A表示第一空时发送分集块的正负号改变矩阵。

11.一种传输设备，包括：

用于使用第一子信道上的第一单播传输、从多个无线节点的第一无线节点向目的地发送数据的第一部分的装置，并且用于与所述第一单播传输同时使用第二子信道上的第二单播传输、从多个无线节点的第二无线节点向所述目的地发送所述数据的第二部分的装置；

用于接收重传请求的装置，其中从所述目的地接收所述请求并且由所述多个无线节点的至少一个无线节点接收所述请求；

用于响应于接收所述请求，生成所述数据的第三部分的装置，使得所述第三部分包括不同于所述第一部分的传输符号；

用于生成所述数据的第四部分的装置，使得所述第四部分包括不同于所述第二部分的传输符号；

用于使用第一子信道上的第三单播传输、从所述第一无线节点向所述目的地发送所述数据的第三部分的装置；以及

用于与所述第三单播传输同时使用第二子信道上的第四单播传输、从所述第二无线节点向所述目的地发送所述数据的第四部分的装置，

其中所述第三单播传输和所述第四单播传输使得所述目的地接收分布式空时块码，并且所述目的地包括用户终端设备或中继节点之一。

12.根据权利要求11所述的设备，其中被发送的所有所述数据在所述第一无线节点和所述第二无线节点处可用，并且所述第一部分和所述第三部分的合并传输联合地形成负责在目的地处的改进解码的信号。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述数据的所述第一部分被定义为：

[x₁x₃…x_2N-1]^T，

其中N指定在时隙期间所发送的符号的数目，

所述数据的所述第二部分定义为：[x₂x₄…x_2N]^T，

所述数据的所述第三部分定义为： ${\left[\begin{array}{cccc}-x_2^{*}& -x_4^{*}& ...& -x_{2N}^{*}\end{array}\right]}^T,$

所述数据的所述第四部分定义为： ${\left[\begin{array}{cccc}{x}_1^{*}& x_3^{*}& ...& x_{2N-1}^{*}\end{array}\right]}^T,$

x_i表示第i个符号，

-x表示符号x的符号转换，

x^＊表示x的复共轭，以及

[]^T表示矩阵[]的转置。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述第三部分的符号和所述第四部分的符号按相反的顺序发送。

15.根据权利要求11所述的设备，其中并非被发送的所有数据在参与协作重传中的每个无线节点处可用，其中所述第三部分的正负号符号相比较于所述第一部分的正负号符号被反转并且第四部分的正负号符号相比较于所述第二部分的正负号符号被反转。

16.根据权利要求15所述的设备，进一步包括用于向所述第二无线节点发送特定于中继的正负号改变模式的装置。

17.根据权利要求15所述的设备，其中通过将第n个重传与正交酉矩阵的第(k，n)个元素相乘来从所述正交酉矩阵获得符号的正负号改变模式。

18.根据权利要求11所述的设备，其中所述多个无线节点的每个使用多个发送天线向所述目的地进行发送，其中被发送的所有数据在参与协作重传的每个无线节点处可用，其中从所述第一无线节点发送第一单播传输X_A和同时从所述第二无线节点发送第二单播传输X_B协作地发送矩阵X[t₁]：

X[t₁]＝[X_AX_B].，

其中X_A表示第一空时发送分集块以及

X_B表示第二空时发送分集块。

19.根据权利要求18所述的设备，其中发送第三单播传输和同时发送第四单播传输协作地发送矩阵X[t₂]：

X[t₂]＝[X_A-X_B]，

其中-X_B表示第二空时发送分集块的正负号改变矩阵。

20.根据权利要求19所述的设备，响应于另一个重传被请求，使用具有下面的调制矩阵的排列的天线索引来在两个时间点期间执行另一个重传：

$X=\left[\begin{array}{cc}{X}_A& X_B\\ X_A& -X_B\\ X_B& X_A\\ X_B& -X_A\end{array}\right],$

其中-X_A表示第一空时发送分集块的正负号改变矩阵。