CN1897576A - 为无线通信系统中的下行链路中继数据包的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种当基站(BS)建立数据包调度时通过考虑中继站(RS)来将数据包中继到订户站(SS)的方法。根据该方法，由BS指定的所有RS中，具有大于阈值的信号强度的RS对数据包进行中继。每一SS基于SS和BS之间的信号强度以及SS和RS之间的信号强度来确定该SS是直接从BS接收数据包还是通过RS接收数据包，并将与确定结果对应的信道信息反馈回BS，从而允许数据包被发送。

Description

为无线通信系统中的下行链路中继数据包的方法

                        技术领域

本发明涉及一种在无线通信系统的下行链路中对数据包进行中继的方法，更具体地讲，涉及一种通过在基站(BS)建立数据包调度时考虑中继站(RS)来将数据包中继到订户站(SS)的方法。

                         背景技术

在传统的无线通信系统中，BS直接向SS发送数据包或者经RS向SS发送数据包。BS根据其传输效率来选择这两种传输方案之一。

SS将当前信道状态反馈回BS，BS利用关于当前信道状态的信息来执行对将在下一帧接收服务的SS的调度操作。

然而，在BS通过考虑RS为下行链路建立数据包调度时，对于为每一SS选择最佳RS或者经多个RS向SS同时发送数据包的方案，仍没有详细的算法。

                          发明内容

因此，做出本发明以解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明旨在提供一种在无线通信系统中选择将用于中继传输的最佳RS并通过所选的RS来对数据包进行中继的方法。

此外，本发明旨在提供一种在无线通信系统中继数据的方法，其中，SS基于SS和BS之间以及SS和RS之间的信号强度来确定是否采用利用RS的中继传输。

为此，本发明提供一种在无线通信系统的下行链路中对数据包进行中继的方法，其中，BS利用RS来将数据包发送到SS，该方法包括步骤：BS广播BS导频符号，所述BS导频符号包括与将在下一帧用于中继传输的RS有关的信息；被指定将在下一帧用于中继传输的每一RS接收所述BS导频符号，测量作为RS和BS之间的信噪比(SNR)信息的第一SNR信息，当所述第一SNR信息等于或大于阈值时将中继导频符号发送到SS，并向BS通知RS已将中继导频符号发送到SS；每一SS接收所述BS导频符号，测量作为SS和BS之间的SNR信息的第二SNR信息，接收所述中继导频符号，测量作为SS和发送所述中继导频符号的每一RS之间的SNR信息的第三SNR信息，并基于所述第二SNR信息和第三SNR信息确定是否通过RS接收数据包；当SS确定通过RS接收数据包时，从SS将所述第三SNR信息反馈回BS；BS基于从SS反馈回的所述第三SNR信息执行数据包调度，并将数据包发送到发送所述中继导频符号的RS；发送所述中继导频符号的RS将从BS发送来的数据包中继到SS。

                        附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的无线通信系统的结构的示图；

图2是示出根据本发明的数据包的例子的示图；

图3是示出根据本发明的中继传输过程的流程图；

图4是示出根据本发明的中继传输过程的流程图；

图5是示出根据本发明的中继传输过程的流程图；

图6是示出根据本发明的中继传输过程的流程图。

                       具体实施方式

以下，将参照附图来说明根据本发明的优选实施例。在下面的本发明实施例的描述中，为了清晰和简明，将省略对已知功能和结构的详细描述。

根据本发明的无线通信系统包括BS 1和下行链路的多个SS 2至7。由于SS 2至7可用作RS，因此图1示出的部件没有区分SS和RS。如图1中所示，BS 1可利用用作RS的SS2、4和5通过各种路径来发送数据包。

此外，根据本发明发送的数据包具有如图2中所示的时分复用(TDD)帧结构。TDD帧包括：具有BS导频符号和控制信息的包10、中继导频包20、下行链路通信包30、发送过渡间隔(TTG)40、上行链路控制包50、上行链路通信包60和接收过渡间隔(RTG)70。

具有BS导频符号和控制信息的包10包括BS导频符号以及BS的数据包传输所需的所有控制信息。中继导频包20包括从RS向SS发送的中继导频符号信息。所有的下行链路通信包30可用于从BS向SS发送的数据包31。可选地，下行链路通信包30的一部分可用于从BS向RS发送的数据包32，而下行链路通信包30的另一部分可用于从RS向SS发送的数据包33。在下文中，将在需要时详细描述其他部件。

图3是示出根据本发明的中继传输方法的流程图。

首先，BS利用图2中所示的包括BS导频符号和控制信息的包10来广播BS导频符号和控制信息。在这种情况下，BS向所述控制信息添加将在下一帧中为“On(可用)”状态并用于中继传输的RS的下行链路信道分配信息和ID信息，并发送包括所述控制信息的包10(步骤301)。其中，BS可指定较接近BS的RS或者从BS接收超过阈值的强度的导频符号的RS作为将在下一帧为“On”的RS。接收到BS导频符号的RS和SS测量作为来自BS的SNR的SNR_BS。

然后，每一RS确定测量的SNR_BS是否等于或大于阈值SNR_Th(步骤303)。当RS确定测量的SNR_BS等于或大于SNR_Th，并且该RS被BS指定为将在下一帧为“On”的RS时，该RS利用图2中所示的中继导频包20向SS发送中继导频符号(步骤305)。然后，向SS发送中继导频符号的每一RS利用自己的ID信息通过图2中所示的上行链路控制包50来通知BS。接收到中继导频符号的每一SS测量作为来自有关的RS的SNR的SNR_RS。

同时，每一SS基于SNR_BS和SNR_RS来确定该SS将通过直接传输模式还是通过中继传输模式从BS接收数据包(步骤307)。

当选择了直接传输模式时，SS通过图2中所示的上行链路控制包50将指示已选择直接传输模式的信息以及SNR_BS反馈回BS(步骤309)。当选择了中继传输模式时，SS通过图2中所示的上行链路控制包50将指示已选择中继传输模式的信息以及SNR_RS反馈回BS(步骤311)。其中，例如，可利用1比特来将关于选择直接传输模式还是中继传输模式的信息发送到BS。在这种情况下，所述1比特的值“1”可表示直接传输模式，值“0”可表示中继传输模式。

在步骤313，BS利用从SS反馈回的信息执行数据包调度。在步骤315，BS根据用户的请求直接将数据包发送到SS或者通过RS将数据包发送到SS。在这种情况下，已在步骤305中向SS发送了中继导频符号并向BS通知了传输信息的RS被用于中继传输。

在直接传输模式的情况下，SS在步骤317从BS直接接收数据包，在中继传输模式的情况下，SS在步骤321通过有关的RS从BS接收数据包。

如上所述，根据本发明，BS指定并报告将用于中继传输的RS，每一被指定的RS基于自己的信号强度来确定其是否能执行中继传输，从而仅用两步就可选择出将用于中继传输的最佳RS。

同时，在中继传输模式的情况下，RS基于RS的传输方案将来自BS的数据包中继到SS，所述传输方案包括相干解码并转发(相干DF)方案、选择解码并转发(选择DF)方案和非相干解码并转发(非相干DF)方案。

根据相干DF中继方案，参与中继传输的RS适当地补偿功率和相位，以便被中继的数据包在有关的SS中被相干地组合。根据选择DF中继方案，每一SS选择最佳RS，并且仅通过所选的RS来对数据包进行中继。根据非相干DF中继方案，参与中继传输的RS在不补偿功率和相位的情况下将来自BS的数据包中继到SS，以便被中继的数据包在有关的SS中被非相干地组合。

通过考虑信令开销(signaling overhead)和吞吐量增益(throughput gain)来指定RS的这些中继传输方案。

下面，将基于RS的每一前述传输方案来描述根据本发明的中继传输方法。

首先，将参照图4描述根据本发明第一实施例的采用相干DF方案的中继传输方法。

BS利用图2中所示的包括BS导频符号和控制信息的包10来广播BS导频符号和控制信息。在这种情况下，BS向所述控制信息添加将在下一帧中为“On”的RS的下行链路信道分配信息和ID信息，并发送包括所述控制信息的包10(步骤401)。接收到BS导频符号的RS和SS测量作为来自BS的SNR的SNR_BS。

然后，每一RS确定测量的SNR_BS是否等于或大于阈值SNR_Th(步骤403)。当RS确定测量的SNR_BS等于或大于SNR_Th，并且该RS被BS指定为将在下一帧为“On”的RS时，该RS利用图2中所示的中继导频包20向SS发送中继导频符号(步骤405)。然后，向SS发送中继导频符号的每一RS利用自己的ID信息通过图2中所示的上行链路控制包50来通知BS。

同时，接收到中继导频符号的每一SS测量作为来自有关的RS的SNR的SNR_RS。详细地讲，每一SS对SS和RS之间的所有信道i(i＝1，...，L)测量“h_RSk→SS”这里，“k”表示RS的索引。

每一SS基于SNR_BS和SNR_RS确定该SS将通过直接传输模式还是通过中继传输模式来接收数据包(步骤407)。

当选择了直接传输模式时，SS通过图2中所示的上行链路控制包50将指示已选择直接传输模式的信息以及SNR_BS反馈回BS(步骤409)。当选择了中继传输模式时，SS通过图2中所示的上行链路控制包50，将指示已选择中继传输模式的信息以及SS和RS之间的所有信道i(i＝1，...，L)的SNR之和

反馈回BS(步骤411)。

在步骤413，BS利用从SS反馈回的信息来执行数据包调度。

当调度的SS需要直接传输模式时，BS将数据包直接发送到SS(步骤415)。相反，当调度的SS需要中继传输模式时，BS在向RS发送数据包的同时，通过如图2中所示的具有控制信息的包10来广播在步骤411中从SS反馈回的SS和RS之间的所有信道i(i＝1，...，L)的SNR之和 (步骤415)。

然后，每一RS用h_RSk→SS的复共轭(已通过从SS发送的用于CQI反馈的导频符号为SS和RS之间的信道测量)除以SS和RS之间的所有信道i(i＝1，...，L)的SNR之和 (已从BS被广播)，从而执行信道补偿，然后将来自BS的数据包中继到SS(步骤419)。这可表示为等式1。

$w_{R{S}_k\→\mathrm{SS}}=\frac{h_{{\mathrm{RS}}_k\→\mathrm{SS}}^{*}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_{{\mathrm{RS}}_i\→\mathrm{SS}}\right|}^2}---\left(1\right)$

其中，“h_RSk→SS ^*”表示SS和RS之间的信道的h_RSk→SS的复共轭，“k”表示RS的索引，“i”表示SS和RS之间的信道的索引。

RS将通过等式1计算出的w_RSk→SS乘以将被中继的信号从而执行信道补偿，并将数据发送到SS。在这种情况下，已在步骤405中向SS发送了中继导频符号并向BS通知了传输信息的RS用于中继传输。然后，SS将从RS接收的所有数据包相加，从而使用所有的数据包。

接下来，将参照图5描述根据本发明第二实施例的采用选择DF方案的中继传输方法。

BS利用图2中所示的包括BS导频符号和控制信息的包10来广播BS导频符号和控制信息。在这种情况下，BS向所述控制信息添加将在下一帧中为“On”的RS的下行链路信道分配信息和ID信息，并发送包括所述控制信息的包10(步骤501)。接收到BS导频符号的RS和SS测量作为来自BS的SNR的SNR_BS。

然后，每一RS确定测量的SNR_BS是否等于或大于阈值SNR_Th(步骤503)。当RS确定测量的SNR_BS等于或大于SNR_Th，并且该RS被BS指定为将在下一帧为“On”的RS时，该RS利用图2中所示的中继导频包20向SS发送中继导频符号(步骤505)。然后，向SS发送了中继导频符号的每一RS利用自己的ID信息通过图2中所示的上行链路控制包50来通知BS。

同时，接收到中继导频符号的每一SS测量作为来自有关的RS的SNR的SNR_RS。详细地讲，每一SS对SS和RS之间的所有信道i(i＝1，...，L)测量“h_RSk→SS”这里，“k”表示RS的索引。

同时，每一SS基于SNR_BS和SNR_RS确定该SS将通过直接传输模式还是通过中继传输模式来接收数据包(步骤507)。

当选择了直接传输模式时，SS通过图2中所示的上行链路控制包50将指示已选择直接传输模式的信息以及SNR_BS反馈回BS(步骤509)。当选择了中继传输模式时，SS通过图2中所示的上行链路控制包50，将指示已选择中继传输模式的信息、SS和RS之间的所有信道的SNR中的最大值、以及形成具有所述最大SNR值的信道的RS的索引反馈回BS(步骤511)。即，当选择中继传输模式时，SS选择最佳RS，并将关于所选的RS的信息反馈回BS，以便通过所选的RS接收数据包。

在步骤513，BS利用从SS反馈回的信息来执行数据包调度。

当调度的SS需要直接传输模式时，BS将数据包直接发送到SS(步骤515)。相反，当调度的SS需要中继传输模式时，BS在向RS发送数据包的同时，通过如图2中所示的具有控制信息的包10来广播在步骤511中从SS反馈回的所述最佳RS的索引(步骤515)。然后，仅由BS指定的所述最佳RS对从BS发送来的数据包进行解码和转发，从而将数据包中继到SS(步骤519)。

最后，将参照图6描述根据本发明第三实施例的采用非相干DF方案的中继传输方法。

BS利用图2中所示的包括BS导频符号和控制信息的包10来广播BS导频符号和控制信息。在这种情况下，BS向所述控制信息添加将在下一帧中为“On”的RS的下行链路信道分配信息和ID信息，并发送包括所述控制信息的包10(步骤601)。接收到BS导频符号的RS和SS测量作为来自BS的SNR的SNR_BS。

然后，每一RS确定测量的SNR_BS是否等于或大于阈值SNR_Th(步骤603)。当RS确定测量的SNR_BS等于或大于SNR_Th，并且该RS被BS指定为将在下一帧为“On”的RS时，该RS利用图2中所示的中继导频包20向SS发送中继导频符号(步骤605)。然后，向SS发送了中继导频符号的每一RS利用自己的ID信息通过图2中所示的上行链路控制包50来通知BS。

从多个RS接收到中继导频符号的每一SS测量在接收到的中继导频符号被非相干地组合时所获得的SNR。

同时，每一SS基于SNR_BS以及在中继导频符号被非相干地组合时所获得的SNR，来确定该SS将通过直接传输模式还是通过中继传输模式来接收数据包(步骤607)。

当选择了直接传输模式时，SS通过图2中所示的上行链路控制包50将指示已选择直接传输模式的信息以及SNR_BS反馈回BS(步骤609)。当选择了中继传输模式时，SS通过图2中所示的上行链路控制包50，将指示已选择中继传输模式的信息以及在中继导频符号被非相干地组合时所获得的SNR反馈回BS(步骤611)。

在步骤613，BS利用从SS反馈回的信息来执行数据包调度。

当调度的SS需要直接传输模式时，BS将数据包直接发送到SS。相反，当调度的SS需要中继传输模式时，BS向RS发送数据包(步骤615)。在这种情况下，已在步骤605中向SS发送了中继导频符号并向BS通知了传输信息的RS用于中继传输。

然后，仅成功进行解码的RS将数据包转发到SS(步骤619)。

如上所述，根据本发明，当BS首先指定并报告将用于中继传输的RS时，每一被指定的RS基于自己的信号强度来确定其是否能够执行中继传输，从而选择将用于中继传输的最佳RS，因此不需要用于选择最佳RS的单独的算法。

此外，本发明具有减小通过RS发送数据所需的信号传输开销量的效果。

此外，根据本发明，尽管两个或多个RS同时对数据包进行中继，但是相同的信息被发送，从而不会发生干扰。

根据本发明的方法可适用于基于TDD和/或HDT(高比特率数据收发器)的系统。

尽管已参照本发明的某些优选实施例显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下，可在其中进行各种形式和细节上的改变。因此，本发明的范围不限于上述实施例，而是由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1、一种在无线通信系统的下行链路中对数据包进行中继的方法，其中，基站利用中继站来将数据包发送到订户站，该方法包括以下步骤：

基站广播基站导频符号，所述基站导频符号包括与将在下一帧用于中继传输的中继站有关的信息；

被指定将在下一帧用于中继传输的每一中继站接收所述基站导频符号，测量作为中继站和基站之间的信噪比信息的第一信噪比信息，当所述第一信噪比信息等于或大于阈值时向订户站发送中继导频符号，并向基站通知中继站已将中继导频符号发送到订户站；

每一订户站接收所述基站导频符号，测量作为订户站和基站之间的信噪比信息的第二信噪比信息，接收所述中继导频符号，测量作为订户站和发送所述中继导频符号的每一中继站之间的信噪比信息的第三信噪比信息，并基于所述第二信噪比信息和第三信噪比信息确定是否通过中继站接收数据包；

当订户站确定通过中继站接收数据包时，从该订户站将所述第三信噪比信息反馈回基站；

基站基于从订户站反馈回的所述第三信噪比信息执行数据包调度，并将数据包发送到发送所述中继导频符号的中继站；

发送所述中继导频符号的中继站将从基站发送来的数据包中继到订户站。

2、如权利要求1所述的方法，其中，当中继站采用相干解码并转发方案时，每一订户站将订户站与发送所述中继导频符号的中继站之间的所有信道的信噪比之和作为所述第三信噪比信息反馈回基站；

发送所述中继导频符号的中继站从基站接收所述第三信噪比信息，补偿信道，并将数据包中继到订户站。

3、如权利要求1所述的方法，其中，当中继站采用选择解码并转发方案时，每一订户站将订户站与发送所述中继导频符号的中继站之间的所有信道的信噪比中的最大值作为所述第三信噪比信息反馈回基站；

在发送所述中继导频符号的中继站之中，与所述最大信噪比值对应的中继站将数据包中继到订户站。

4、如权利要求1所述的方法，其中，当中继站采用非相干解码并转发方案时，每一订户站将在从中继站接收的中继导频符号被非相干地组合时所获得的信噪比值作为所述第三信噪比信息反馈回基站；

成功地对从基站发送来的数据包进行解码的中继站将数据包中继到订户站。

5、如权利要求2所述的方法，还包括步骤：

当订户站确定直接从基站接收数据包时，订户站将所述第二信噪比信息反馈回基站；

基站基于从订户站反馈回的所述第二信噪比信息执行数据包调度，并将数据包直接发送到订户站。

6、一种在无线通信系统的下行链路中对数据包进行中继的方法，其中，基站利用中继站来将数据包发送到订户站，该方法包括以下步骤：

基站广播基站导频符号，所述基站导频符号包括与将在下一帧用于中继传输的中继站有关的信息；

被指定将在下一帧用于中继传输的每一中继站接收所述基站导频符号，测量作为中继站和基站之间的信噪比信息的第一信噪比信息，当所述第一信噪比信息等于或大于阈值时向订户站发送中继导频符号，并向基站通知中继站已将中继导频符号发送到订户站；

每一订户站接收所述基站导频符号，测量作为订户站和基站之间的信噪比信息的第二信噪比信息，接收所述中继导频符号，测量作为订户站与发送所述中继导频符号的中继站之间的所有信道的信噪比信息之和的第三信噪比信息，并基于所述第二信噪比信息和第三信噪比信息确定是否通过中继站接收数据包；

当订户站确定通过中继站接收数据包时，从订户站将所述第三信噪比信息反馈回基站；

基站基于从订户站反馈回的所述第三信噪比信息执行数据包调度，并将数据包发送到发送所述中继导频符号的中继站；

发送所述中继导频符号的中继站从基站接收所述第三信噪比信息，补偿信道，并将从基站发送来的数据包中继到订户站。

7、如权利要求6所述的方法，还包括：

当订户站确定直接从基站接收数据包时，订户站将所述第二信噪比信息反馈回基站；

基站基于从订户站反馈回的所述第二信噪比信息执行数据包调度，并将数据包直接发送到订户站。

8、一种在无线通信系统的下行链路中对数据包进行中继的方法，其中，基站利用中继站来将数据包发送到订户站，该方法包括以下步骤：

基站广播基站导频符号，所述基站导频符号包括与将在下一帧用于中继传输的中继站有关的信息；

被指定将在下一帧用于中继传输的每一中继站接收所述基站导频符号，测量作为中继站和基站之间的信噪比信息的第一信噪比信息，当所述第一信噪比信息等于或大于阈值时将中继导频符号发送到订户站，并向基站通知中继站已将中继导频符号发送到订户站；

每一订户站接收所述基站导频符号，测量作为订户站和基站之间的信噪比信息的第二信噪比信息，接收所述中继导频符号，测量与订户站和发送所述中继导频符号的中继站之间的所有信道的所有信噪比中的最大值对应的第三信噪比信息，并基于所述第二信噪比信息和第三信噪比信息确定是否通过中继站接收数据包；

当订户站确定通过中继站接收数据包时，从订户站将所述第三信噪比信息反馈回基站；

基站基于从订户站反馈回的所述第三信噪比信息执行数据包调度，并将数据包发送到发送所述中继导频符号的中继站；

与所述最大信噪比值对应的中继站将从基站发送来的数据包中继到订户站。

9、如权利要求8所述的方法，还包括：

当订户站确定直接从基站接收数据包时，订户站将所述第二信噪比信息反馈回基站；

基站基于从订户站反馈回的所述第二信噪比信息执行数据包调度，并将数据包直接发送到订户站。

10、一种在无线通信系统的下行链路中对数据包进行中继的方法，其中，基站利用中继站来将数据包发送到订户站，该方法包括以下步骤：

基站广播基站导频符号，所述基站导频符号包括与将在下一帧用于中继传输的中继站有关的信息；

被指定将在下一帧用于中继传输的每一中继站接收所述基站导频符号，测量作为中继站和基站之间的信噪比信息的第一信噪比信息，当所述第一信噪比信息等于或大于阈值时将中继导频符号发送到订户站，并向基站通知中继站已将中继导频符号发送到订户站；

每一订户站接收所述基站导频符号，测量作为订户站和基站之间的信噪比信息的第二信噪比信息，测量与在从中继站接收的中继导频符号被非相干地组合时所获得的信噪比值对应的第三信噪比信息，并基于所述第二信噪比信息和第三信噪比信息确定是否通过中继站接收数据包；

当订户站确定通过中继站接收数据包时，从订户站将所述第三信噪比信息反馈回基站；

基站基于从订户站反馈回的所述第三信噪比信息执行数据包调度，并将数据包发送到发送所述中继导频符号的中继站；

成功地对从基站发送来的数据包进行解码的中继站将从基站发送来的数据包中继到订户站。

11、如权利要求10所述的方法，还包括：

当订户站确定直接从基站接收数据包时，订户站将所述第二信噪比信息反馈回基站；

基站基于从订户站反馈回的所述第二信噪比信息执行数据包调度，并将数据包直接发送到订户站。

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