CN1901400A - 用于无线通信系统的合作中继传输方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在基站中用于向终端提供网络访问服务的方法。其中，终端中的一个被选择作为源终端，其它终端中的至少一个被用作中继节点，用于对基站和源终端之间的通信进行中继。初始化用于中继通信的参数。发送包括参数的中继通信请求消息。响应于该消息，终端独立地设置并执行基站和源终端之间的中继通信。从源终端和中继终端接收上行链路信号。从源终端和中继终端接收的上行链路信号被组合和解码。因为中继节点重新发送源终端的信号，所以在具有单个天线的终端的上行链路传输中获得发送分集增益。

Description

用于无线通信系统的合作中继传输方法
                            技术领域
本发明通常涉及一种无线通信系统，更具体地说，涉及一种用于无线通信系统的合作中继传输方法，该方法可通过以临近中继终端来共享从发送器到接收器的传输而获得分集增益。
                            背景技术
通常，通过使用多个发送天线的数据传输来实现发送分集。典型的示例是多入多出(MIMO)系统。MIMO系统与空时编码方案组合并被建立为无线通信标准。在蜂窝通信系统中，基于MIMO系统的发送分集技术可被有效地应用于基站的下行链路传输。然而，由于就终端的大小和制造成本而言的硬件限制，对于在上行链路传输中使用多个天线的发送分集技术存在限制。
                            发明内容
因此，设计本发明以解决在现有技术中出现的上述和其他问题。因此，本发明的目的在于提供一种合作中继传输方法，当发送终端与充当中继节点或可能的中继节点的其它终端共享到基站的传输时，可在上行链路和下行链路中获得发送分集增益。
本发明的另一目的在于提供一种合作中继传输方法，可优化地维持用于特定源终端的中继终端的数量。通过在基站的控制下广播基站和中继终端之间的距离或信道质量的阈值从而设置中继终端来实现该方法，该方法可改善基站的接收性能以及分集增益。
根据本发明的一方面，提供一种用于无线通信系统的合作中继传输方法，该无线通信系统配置有用于向多个终端提供网络访问服务的基站以及多个终端，其中，所述多个终端中的一个被选择作为源终端，其它终端中的至少一个被用作中继节点，用于对基站和源终端之间的通信进行中继，该方法包括以下步骤：对在基站中用于中继通信的参数进行初始化；广播具有所述参数的中继通信请求消息；响应于所述中继通信请求消息，在可能的中继终端中，在所述多个终端中独立地设置中继终端，所述中继终端用于执行基站和源终端之间的中继通信；从源终端和中继终端接收上行链路信号；以及对从源终端和中继终端接收的上行链路信号进行组合和解码。
优选地，参数包括中继终端的最大数量(Nmax)、中继终端的最小数量(Nmin)、以及用于设置中继终端所需的信道质量(Q)以及允许的中继距离。
优选地，设置中继终端的步骤包括以下步骤：在接收中继通信请求消息的终端中测量链接到基站的信道质量(Qpresent)；确定是否满足条件Q＜Qpresent；以及如果满足条件Q＜Qpresent，则激活中继功能，并将确认消息从中继终端发送到基站。
优选地，设置中继终端的步骤包括以下步骤：通过在基站中的控制信道监控标识中继终端的当前数量(Qpresent)；确定是否满足条件Nmax＞Npresent；如果不满足条件Nmax＞Npresent，则增加所需的信道质量(Q)；如果满足条件Nmax＞Npresent，则确定是否满足条件Nmin＜Npresent；以及如果不满足条件Nmin＜Npresent，则减少所需的信道质量(Q)。
优选地，设置中继终端的步骤包括以下步骤：在接收中继通信请求消息的终端中测量来自基站的距离(Dpresent)；确定是否满足条件D＞Dpresent；以及如果满足条件D＞Dpresent，则激活中继功能，并将确认消息从中继终端发送到基站。
优选地，接收上行链路信号的步骤包括以下步骤：在中继终端中接收上行链路信号；对上行链路信号进行解码；以及仅当解码成功时将上行链路信号发送到基站。
优选地，接收上行链路信号的步骤包括以下步骤：对从基站和中继终端接收的上行链路信号进行解码；当在中继终端中解码成功时，临时存储上行链路信号；当在基站中解码失败时，广播重新发送请求消息；以及当中继终端接收到重新发送请求消息时，将临时存储的上行链路消息发送到基站。优选地，可能的中继终端的数量必须被一致地维持，从而链路性能可被一致地维持。为此，基站对用于中继通信的参数进行合适的调整并广播所述参数，从而可能的中继终端的数量被一致地维持和管理。
                            附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的详细描述，本发明的上述和/或其他目的和方面将会变得更加清楚，其中：
图1示出本发明的合作中继传输方法被应用到其的无线通信系统的结构；
图2示出本发明的合作中继传输方法的上行链路帧的结构；
图3是示出根据本发明第一实施例的合作中继传输方法的流程图；以及
图4是示出根据本发明另一实施例的合作中继传输方法的流程图。
                            具体实施方式
以下，将参照附图描述根据本发明的无线通信系统的合作中继传输方法。
将描述在蜂窝环境中发送端的终端执行到接收端的基站的上行链路传输的示例。在本发明中，假设终端可从不同的终端接收上行链路信号。
图1示出本发明的合作中继传输方法被应用到其的无线通信系统的结构。
如图1所示，多个终端121、122、123、124、125和126出现在基站110的服务区域中。在这些终端中，终端#4(124)尝试将包发送到基站110。为了解释方便，尝试发送的终端#4称为源终端。
当终端#4(124)将包发送到基站110时，终端#1(121)、#2(122)、#3(123)、#5(125)和#6(126)以及基站110接收包。
当从终端#4接收到包时，终端#1(121)、#2(122)、#3(123)、#5(125)和#6(126)对接收的包进行解码。当终端已经对接收的包成功解码时，它们分别尝试中继操作。在图1中，终端#1(121)、#3(123)和#5(125)变为已经对接收的包成功地解码的可能的中继终端。
根据解码操作是否成功或在预定的基站和中继终端之间是否满足信噪比(SNR)，或所述两种准则都满足来确定可能的中继终端的中继操作。在图1中，终端#2(122)和#6(126)为解码操作失败或不满足阈值SNR的终端，或为处于休眠模式的终端。
图2示出本发明的合作中继传输方法的上行链路帧的结构。假设本发明采用时分双工(TDD)。上行链路帧的流量字段包括直接传输帧210，用于将信号从源终端直接发送到基站；以及中继传输帧220，用于将信号通过中继节点从源终端发送到基站。中继传输帧220包括：源终端->中继节点帧223，用于将信号从源终端重新发送到中继节点；以及中继节点->基站帧225，用于将信号从中继节点发送到基站。
接下来将更详细地描述被配置为如上所述的无线通信系统的合作中继传输方法。
基站通过控制信道将用于设置激活每一终端的中继功能的中继功能参数的阈值发送到终端。当从源终端接收到上行链路信号时，每一终端将当前值与中继功能参数的阈值进行比较，并确定是否需要中继节点。
一旦源终端被设置并且基站将资源分配给源终端，源终端就以上行链路帧发送数据。基站和进入中继节点的中继终端接收上行链路帧。
当接收到上行链路帧时，中继终端尝试检测在上行链路帧中发送的数据。如果中继终端已经成功检测到发送的数据，则其将关联的上行链路帧发送到基站。
基站对从源终端直接接收的上行链路帧和从中继节点接收的上行链路帧进行组合，并检测发送的数据。
在此情况下，源终端以构成图2的上行链路流量的直接传输帧210和中继传输帧220来发送相同的数据。在即使当接收到直接传输帧210时基站从中继节点接收中继传输帧210的中继节点->基站帧225之后，基站将中继传输帧220的中继节点->基站帧225与直接传输帧210组合，并执行解码操作(参照图2)。如上所述，因为基站组合从源终端和至少一个中继终端接收的信号并对组合的信号执行解码操作，所以其可获得发送分集增益。
图3是示出根据本发明第一实施例的合作中继传输方法的流程图。
如图3所示，基站对用于中继通信的参数进行初始化(步骤S301)。用于中继通信的参数包括中继终端的最大数量Nmax，中继终端的最小数量Nmin，以及与用于设置终端的中继功能的参数对应的所需的中继信道质量Q和允许的中继距离D。当完成初始化时，基站将信道质量Q和允许的中继距离D发送到链接的终端(步骤S302)。
当接收到Q和D时，每一终端测量与基站关联的信道状态Qpresent和距离Dpresent，其后将Qpresent和Dpresent与Q和D进行比较。当满足其中一个条件或两个条件都满足时，终端激活其中继功能并变为可能的中继终端。中继功能的激活表示当从源终端接收到上行链路信号时关联的终端变为能够执行中继功能的可能的中继终端。当可能的中继终端从关联的源终端接收上行链路信号并对接收的信号成功解码时，其变为用于关联的源终端的中继终端。中继终端对解码的信号再次编码并以预定的间隔发送该信号，或对解码的信号再次编码并以当从基站接收中继请求时定义的间隔发送该信号。此时，中继终端对在接收到中继请求之后测量的链接到基站的信道进行测量，预先补偿在中继传输时间生成的信号的相位的变化，并发送该信号。当接收到以基站为目的地的中继信号时，因为即使通过多个中继终端发送用于相同终端的中继信号，信号相位也彼此相同，所以可进一步改善接收性能。
基站基于逐个源终端来监控控制信道并标识中继终端的当前数量Npresent(步骤S303)，并确定是否满足条件Nmax＞Npresent。如果作为确定结果，不满足Nmax＞Npresent的条件，则增加Q值和减少D值(步骤S305)，并再次执行初始化(步骤S301)。然而，如果满足条件Nmax＞Npresent，则关于是否满足条件Nmin＜Npresent而作出确定(步骤S306)。如果作为确定结果，不满足条件Nmin＜Npresent，则Q值减少或D值增加(步骤S307)，并再次执行初始化(步骤S301)。如果两个条件都满足，则基站从源终端接收直接上行链路信号210(步骤S308)，并从中继终端接收中继上行链路信号(步骤S309)。其后，基站对从源终端和中继终端接收的上行链路信号进行组合(步骤S310)并对组合的信号进行解码(步骤S311)。
图4是示出根据本发明另一实施例的合作中继传输方法的流程图。
合作中继传输方法以基站执行初始化处理并以根据第一实施例的合作中继传输方法接收上行链路信号相同的方式执行过程。当基站以根据本发明第二实施例的合作中继传输方法从源终端接收上行链路信号时(步骤S308)，其对接收的信号进行解码，并确定解码操作是否成功(步骤S341)。如果解码操作成功，则基站从源终端接收下一信号。然而，如果解码操作失败，则基站广播重新发送请求消息(步骤S342)。
另一方面，当可能的中继终端以根据第二实施例的合作中继传输方法从源终端接收上行链路信号时，其对接收的信号进行解码。如果解码操作成功，则可能的中继终端变成中继终端并临时存储上行链路信号。当从基站接收到重新发送请求消息时，该中继终端将临时存储的上行链路信号发送到基站。
响应于该重新发送请求消息，基站从中继终端接收上行链路信号(步骤S343)，组合接收的上行链路信号(步骤S344)，并对组合的信号进行解码(步骤S345)。
在该实施例中，当分别接收到重新传输请求消息并成功执行解码操作时，所有中继终端发送上行链路信号。此外，通过考虑Q和D值，当一个终端具有最好的信道状态或最接近基站时，该终端可发送上行链路信号。
如上所述，因为中继节点接收并重新发送源终端的上行链路信号，所以本发明的合作中继传输方法可用单个天线获得终端的上行链路传输中的发送分集增益。此外，本发明的合作中继传输方法调节用于确定中继终端的基站和中继节点之间的距离和信道质量的阈值，并优化地维持用于特定源终端的中继终端的数量，从而改善基站的接收信号处理的可靠性以及分集增益。
虽然已经为了示例性的目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围的情况下可进行各种修改、添加和替换。因此，本发明不限于上述实施例，而是由所附权利要求及其等同物的全部范围限定。

Claims (9)

1、一种在无线通信系统的基站中使用的合作中继传输方法，该无线通信系统配置有多个终端以及用于向多个终端提供网络访问服务的基站，其中，所述多个终端中的一个被选择作为源终端，其它终端中的至少一个被用作中继节点，用于对基站和源终端之间的通信进行中继，该方法包括以下步骤：
对用于中继通信的参数进行初始化；
广播包括所述参数的中继通信请求消息；
响应于所述中继通信请求消息而在所述多个终端中设置可能的中继终端，所述中继终端用于执行基站和源终端之间的中继通信；
从源终端和中继终端接收上行链路信号；以及
对从源终端和中继终端接收的上行链路信号进行组合和解码。
2、如权利要求1所述的合作中继通信方法，其中，所述参数包括中继终端的最大数量(Nmax)、中继终端的最小数量(Nmin)、以及用于设置中继终端所需的信道质量(Q)和允许的中继距离(D)。
3、如权利要求2所述的合作中继通信方法，其中，设置中继终端的步骤包括以下步骤：
在接收中继通信请求消息的终端中测量链接到基站信道质量(Qpresent)；
确定是否满足条件Q＜Qpresent；以及
如果满足条件Q＜Qpresent，则激活中继功能。
4、如权利要求3所述的合作中继通信方法，其中，设置中继终端的步骤包括以下步骤：
通过在基站中的控制信道监控标识中继终端的当前数量(Qpresent)；
确定是否满足条件Nmax＞Npresent；
如果不满足条件Nmax＞Npresent，则增加所需的信道质量(Q)；
如果满足条件Nmax＞Npresent，则确定是否满足条件Nmin＜Npresent；以及
如果不满足条件Nmin＜Nresent，则减少所需的信道质量(Q)。
5、如权利要求2所述的合作中继通信方法，其中，设置中继终端的步骤包括以下步骤：
在接收中继通信请求消息的终端中测量来自基站的距离(Dpresent)；
确定是否满足条件D＞Dpresent；以及
如果满足条件D＞Dpresent，则激活中继功能。
6、如权利要求5所述的合作中继通信方法，其中，设置中继终端的步骤包括以下步骤：
通过在基站中的控制信道监控标识中继终端的当前数量(Qpresent)；
确定是否满足条件Nmax＞Npresent；
如果不满足条件Nmax＞Npresent，则增加所需的信道质量(Q)；
如果满足条件Nmax＞Npresent，则确定是否满足条件Nmin＜Npresent；以及
如果不满足条件Nmin＜Npresent，则减少所需的信道质量(Q)。
7、如权利要求1所述的合作中继通信方法，其中，接收上行链路信号的步骤包括以下步骤：
在可能的中继终端中接收上行链路信号；
对上行链路信号进行解码；以及
当解码成功时将可能的中继终端设置为中继终端，对由于中继终端和基站之间的信道而导致的信号相位变化的上行链路信号进行补偿，并将补偿的上行链路信号发送到基站。
8、如权利要求1所述的合作中继通信方法，其中，接收上行链路信号的步骤包括以下步骤：
在可能的中继终端中接收上行链路信号；
对上行链路信号进行解码；以及
仅如果基站和可能的中继终端之间的信道状态的值大于在中继参数中定义的阈值，则在具有成功解码操作的可能的中继终端中将可能的中继终端设置为中继终端，对由于中继终端和基站之间的信道而导致的信号相位变化的上行链路信号进行补偿，并将补偿的上行链路信号发送到基站。
9、如权利要求1所述的合作中继通信方法，其中，接收上行链路信号的步骤包括以下步骤：
对从基站和可能的中继终端接收的上行链路信号进行解码；
当在可能的终端中解码成功时，临时存储上行链路信号；
当在基站中解码失败时，广播重新发送请求消息；以及
当接收到重新发送请求消息时，仅如果可能的中继终端具有大于在中继参数中定义的阈值，则将可能的中继终端设置为中继终端，对由于中继终端和基站之间的信道而导致的信号相位变化的上行链路信号进行补偿，并将临时存储的上行链路消息发送到基站。
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