CN1909409A - 中继经第一信道接收的信息到第二信道的方法及中继装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于把经由第一信道(100)接收的信息中继到第二信道(120)的方法，其中，所述第一信道(100)具有在第一频率(f1)并分配包括多个信息单元的信息块的第一子载波，其中，所述第二信道(120)具有在第一频率(f1)的第一子载波和在第二频率(f22)的第二子载波，第二信道(120)在第一频率(f1)的传输特性劣于第二信道(120)在第二频率(f22)的传输特性，该方法包括以下步骤：把来自第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的第二子载波。

Description

中继经第一信道接收的信息到 第二信道的方法及中继装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地说，本发明涉及基于中继的数据传输领域。
背景技术
近来，在移动无线电研究团体中，多跳网络已经引起极大兴趣。它们是对于将会在未来移动无线电通信系统(4G：第四代)中出现的主要问题(即范围)的有前途的解决方案。由于5GHz的高的设想的中心频率以及达到100MHz的大的带宽，所以已经预料到有显著增加的路径损耗和噪声功率水平，其会转变为显著减小的基站可覆盖的面积(如Werner Mohr、Rainer Lüder和Karl-Heinz Mhrmann在2002年10月在第5次International Symposium on Wireless PersonalMultimedia Communications，卷1，第37-46页上发表的“Data RateEstimates，Range Calculations and Spectrum Demand for NewElements of Systems Beyond IMT 2000”所述)。通过引入把信号从基站转发到远距离移动站的中继站，该问题可得到解决。这样的中继可以是具有固定电源的其它移动或专用基础架构中继站。尤其对于业务提供商，专用基础架构中继站的情况非常重要。
已经确定中继的两个主要原理可用于这样的情形：放大和转发(AF)以及解码和转发(DF)。AF表示，所接收的信号的采样的版本被存储，其后由中继站重新发送，而不执行任何解码。其主要优点在于，中继无需关于信号的结构和编码方案的知识或仅需关于信号的结构和编码方案的部分知识。这允许关于例如新的编码方案而容易地更新移动通信网络，而无需还更新中继站。与此相对照，DF表示，信号在中继站被解码并被重新编码以进行重新发送。其主要优点在于，可分别对两种链路的传输进行优化。此外，在中继站重新生成信号，这种情况不会出现于AF。由于AF结构简单，因此本申请的关注点在于AF。
已有关于多跳网络的不同的方面的许多出版物。Laneman对协同中继系统进行了基本分析(J.Nicholas Laneman，David N.C.Tse，和Gregory W.Wornell，“Cooperative Diversity in Wireless Network：Efficient Protocols and Outage Behavior”，IEEE Transactions onInformation Theory，已录用，准备出版)，Laneman说明了AF方案提供全部分集增益。
此外，Sendonaris(Andrew Sendonaris、Elza Erkip和BehnaamAazhang在2003年11月的IEEE Transactions on Communications，卷15第1927-1938页发表的“User Cooperation Diversity，Part I：System Description”，以及Andrew Sendonaris、Elza Erkip和Behnaam Aazhang在2003年11月的IEEE Transactions onCommunications，卷15第1939-1948页发表的“User CooperationDiversity，Part II：Implementation Aspects and PerformanceAnalysis”)关注使用中继站实现分集。过去研究的其它问题分为：空时编码，如以下内容中所示的那样，
Ingmar Hammerstroem、Marc Kuhn和Boris Rankov在2004年10月的Proc.IEEE Vehicular Technology Conference发表的“Space-Time Processing for Cooperative Relay Networks”；
由于使用中继作为虚拟天线阵列而导致的容量增加，如以下内容中所示的那样，
M.Dohler、J.Dominguez和H.Aghvami在2002年9月的Proc.IEEE Vehicular Technology Conference，卷1第440-443页发表的“Link capacity analysis for virtual antenna arrays，”；
以及当使用单天线中继时MIMO信道的秩(rank)的增加，如以下内容中所示的那样，
Armin Wittneben和Boris Rankov在2003年6月在Proceedingsof the 12th IST Summit on Mobile and Wireless Communications，Aveiro，Portugal，第421-425页发表的“Impact of Cooperative Relayson the Capacity of Rank-Deficient MIMO Channels”。
如上所述，放大和转发(AF)是一种用于多跳网络的简单但有效的中继概念，其把关于调制格式和编码方案的透明性与实现的容易性进行组合。然而，传统的AF没有考虑第一跳信道和第二跳信道的传递函数。对于基于OFDM的系统，这看来是欠优化的。尤其从图6可得出该结论，在图6中，实线H1表示取决于第一跳(例如从基站到中继站的通信信道)的频率的传递函数，而虚线H2表示取决于第二跳(例如从中继站到移动终端站的通信信道)的频率的传递函数。从图6还可得出这样的结论：在频带600中具有中心频率或载波频率f1的子载波在第一跳中具有高的传输容量，而在第二跳中具有差的传输容量。这说明在这些频带中，第一跳中的强的子载波将会耦合到第二跳中的弱的子载波。因此，在第二跳中可能会产生信息损失。
总之，对于放大和转发(AF)中继，问题一般表现为第一跳和第二跳的信道(例如下行链路：第1跳为从基站到中继站信道，第2跳为从中继站到移动站；上行链路反之)彼此不匹配。对于OFDM，这表明因为到达中继的强子载波信号有时耦合到第二跳信道的弱子载波的事实，所以产生SNR损耗。然而，基站和移动站两者仅能使传输适应于整个信道。这表明基站和移动站无法克服该缺点。
然而，在Guoqing Li和Jui Liu在2004年11月在加拿大和美国的Proc.38th，annual Asilomar Conference on Signals，Systems andComputers发表的“On the Capacity of the Broadband RelayNetworks”中理论性地考虑了用于OFDM系统的中继，但遗憾的是，其无法用于对第一跳和第二跳具有不同传递函数的当前情况。至今还没有对该问题的解决方案。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种在通信系统中改进基于中继的传输的可能性。尤其将会致力于扩大传输范围、增加传输容量以及服务质量并降低实现成本的各方面。
通过根据权利要求1的方法、根据权利要求17的中继装置、根据权利要求19的通信接收机以及根据权利要求21的用于接收的方法来实现所述目的。
本发明提供一种用于把经由第一信道接收的信息中继到第二信道的方法，
所述第一信道具有在第一频率并分配包括多个信息单元的信息块的第一子载波，
所述第二信道具有在第一频率的第一子载波以及在第二频率的第二子载波，第二信道在第一频率的传输特性劣于第二信道在第二频率的传输特性，该方法包括以下步骤：
把来自第一信道的第一子载波的信息块分配给第二信道的第二子载波。
此外，本发明提供一种用于把经由第一信道接收的信息中继到第二信道的中继装置，
所述第一信道具有在第一频率并分配包括多个信息单元的信息块的第一子载波，
所述第二信道具有在第一频率的第一子载波以及在第二频率的第二子载波，第二信道在第一频率的传输特性劣于第二信道在第二频率的传输特性，该中继装置包括：
分配器，被配置为把来自第一信道的第一子载波的信息块分配给第二信道的第二子载波。
此外，本发明提供一种用于经由通信信道接收信息并对接收的信息进行解调的通信接收机，所述通信信道包括具有第一载波频率的第一子载波和具有第二载波频率的第二子载波，该通信接收机包括：
接收单元，被配置为从第一子载波接收信息块，所述信息块包括多个信息单元，其中，用于分配信息块的分配标识符被存储在接收单元中，或被包括在接收的信息块中；
分配器，被配置为响应于信息块的分配标识符把信息块分配给解调频率方案的解调子载波，所述解调子载波与不同于通信信道中的第一子载波的第一载波频率的解调频率方案中的载波频率对应；以及
解调器，被配置为基于把信息块分配给解调子载波的解调频率方案来对信息块的信息单元进行提取。
最后，本发明提供一种用于经由通信信道接收信息并对接收的信息进行解调的方法，所述通信信道包括具有第一载波频率的第一子载波和具有第二载波频率的第二子载波，该方法包括以下步骤：
在接收单元中接收来自所述第一子载波的信息块，所述信息块包括多个信息单元，其中，用于分配信息块的分配标识符被存储在接收单元中或被包括在接收的信息块中；
响应于信息块的分配标识符把信息块分配给解调频率方案的解调子载波，所述解调子载波与不同于通信信道中的第一子载波的第一载波频率的解调频率方案中的载波频率对应；以及
基于把信息块分配给解调子载波的解调频率方案来对信息块的信息单元进行提取。
本发明基于这样的发现：在中继站接收的子载波信号(或者仅是一个单子载波上的信息块)在其被重新发送之前被重新排序/重新分配。这保证了到达中继站的强子载波信号优选地被耦合到第二跳信道的强子载波。为此目的，在本发明优选实施例中，为了访问由基站发送的导频码元，中继接收OFDM分组并对其解码直到FFT。注意，中继无需对数据进行解调，这需要大量的工作。基于导频码元，中继能够(在该实施例中)估计第一跳信道的传递函数。在双向传输系统中，中继还从最后的上行链路传输中获知(或者可以估计)第二跳信道的传递函数。因此，中继可以计算最佳子载波重新排序函数或者至少一个将被重新排序的子载波，从而可使总容量达到最大或至少增加总容量。为了减少必需的信令开销，可基于组块(chunk)(即，通过总是单独地对一个组块的子载波一起重新排序而不是对单个子载波进行重新排序)来对子载波进行重新排序。按照该方法，大的OFDM分组所需的信令开销小于1.5％。所提出的方法给出多达3dB的SNR增益。
本发明提供的优点在于与传统的OFDM中继相比，可实现显著的SNR增益。由于在未来(4G)移动无线电系统中，中继将承担重要作用，因此，所提出的方法将给出重要的优势。给出的SNR增益转换为较大的范围(距基站的距离)或较高的容量和较好的QoS(QoS＝服务质量)。此外，计算工作量是低的，这允许将本发明的方法结合在相对简单的AF中继中。
附图说明
关于附图来描述本发明的优选实施例，其中：
图1A示出本发明构思的方法的示意图；
图1B示出本发明的示例性实施例的框图；
图2a和图2b示出使用其中应用本发明的构思的中继对基站和移动站之间的数据传递进行初始化的示例；
图3示出了包括用于对图1中所公开的示例性系统模型进行仿真的信道模型的功率简档的表；
图4和图5示出了包括使用其中实现本发明的构思的中继的数据传输仿真的仿真结果的示图；以及
图6示出了关于从基站到中继的第一信道和从中继到移动站的第二信道的示例性信道传递函数的示图。
具体实施方式
在图1A中示意性地公开了本发明的构思。这里，第一信道具有(例如，多个)子载波中的第一子载波，第二信道具有(例如，也是多个)子载波中的第一子载波和第二子载波。第一信道的第一子载波和第二信道的第一子载波具有相同的中心频率f1。此外，第二信道的第一子载波具有比第二信道的第二子载波的第二子载波更弱的传输特性或更弱的传输容量。这表明在第二信道的第二子载波上可比在第二信道的第一子载波上传输更多的信息。现在，本发明的构思为：在第一信道的第一子载波上发送的信息被分配给第二信道的第二子载波。因此，由于可更有效地使用信道容量，因此可更有效地把来自第一信道的信息中继到第二信道。
此外，第一信道可具有在附加频率的附加子载波。所述附加子载波具有劣于附加子载波的传输特性的传输特性(以传递函数的值表示)。根据本发明实施例，分配给第一信道中的附加子载波的信息可被分配给第二信道的第一子载波。这为把第一信道中的子载波上的信息重新分配给第二信道中的不同的相应的子载波提供了基础。尤其可根据第二信道中的子载波的强度执行第一信道的子载波中的信息的重新分配。关于下面的示例来进一步描述作为本发明优选实施例的所述重新分配：
假定系统具有3个子载波(仅为了示例性目的)。如果分别根据第一信道和第二信道的传输功率、其传输容量或传输特性来对第一信道和第二信道进行排序，则假定有下述排序：
信道1：[213]
信道2：[312]
现在相应地完成了分配，即：第一信道的第二子载波分配给第二信道的第三子载波，第一信道的第一子载波分配给第二信道的第一子载波，第一信道的第三子载波分配给第二信道的第二子载波：
2-＞3
1-＞1
3-＞2
考虑信道具有N+1个(即4个)子载波的另外情况。这里，假定排序为：
信道1：[2143]
信道2：[4312]
例如，这说明第一信道的第四子载波的功率位于第一信道的第一子载波和第三子载波的功率之间，并且第二信道的第四子载波的功率现在是第二信道的最强的子载波。
该分配现在看起来完全不同：
2-＞4
1-＞3
4-＞1
3-＞2
下面，示例性地考虑OFDM TDD的情形，其中，一个基站使用单个中继站与一个移动站通信。然而，在不脱离本发明精神的情况下，还可使用基于有线的数据传输系统。还假设移动站超出基站达到的范围，这说明仅中继站可分别从基站和移动站接收信息或把信息发送到基站和移动站。这里假设全部带宽被分配给一个移动站。然而，所提出的中继方案还可用于多个移动站共享全部带宽的情况。此外，在该情况下，应考虑公平性问题，其超出了本应用的范围。中继以AF方式运行。这说明基站和中继之间的通信覆盖两个时隙。对于下行链路，基站在第一时隙期间发送OFDM分组，中继接收并存储信号。在第二时隙期间，中继向移动站重新发送所存储的信号的经处理的版本。然而，所述处理不包括解码和重新编码。对于上行链路传输，基站和移动站的角色互相交换。
图1B示出了所考虑的系统模型的示例的框图。在时隙1期间，中继经由第一信道100从基站接收信号，并根据OFDM处理方案对其进行处理直到FFT(包括FFT)，从而中继可访问从基站经由第一信道100被发送到中继的导频比特或码元。其后，导频比特用于估计第一跳信道100，其在下行链路传输的情况下作为基站到中继站(BS-to-RS)信道。在上行链路传输期间，中继估计移动站到中继站(MS-to-RS)信道120，因为TDD系统的互易性，以及假设自最后的上行链路传输以来信道没有显著变化，所以假设移动站到中继站(MS-to-RS)信道120等于中继站到移动站(RS-to-MS)信道。这说明(几乎)其总是具有可用的上行链路信道和下行链路信道两者的最新信道状态信息。其后，第一跳信道和第二跳信道的每一子载波的接收的SNR用于分别计算下行链路(DL)的子载波映射函数vDL(k)和上行链路(UL)的子载波映射函数vUL(k)。vDL(k)和vUL(k)给出在第k个第二跳子载波(从中继到移动站)上传输的(即在传输期间)第一跳子载波(从基站到中继)的子载波指数。因此，中继通过在中继的转发路径中的不同子载波上重新安排接收的子载波信号来重构用于重新传输的OFDM码元。
在该描述中，假设信道的最大延迟小于循环前缀的长度，并且在一个OFDM分组的传输期间信道不改变。这说明可在具有正交子载波的频域中考虑信道。对于第k个子载波，在目的地接收的信号变为：
Yk＝H2，kgH1，v(k)Xv(k)+H2，kgN1，v(k)+N2，k      (1)
这里，Yk是接收的信号，H2，k是第二跳信道系数，g是信号在中继站被放大的增益系数，H1，v(k)是第一跳信道系数，Xv(k)是发送的码元，N1，v(k)是在中继接收的噪声，以及N2，k是在目的地接收的噪声。对于下行链路传输，H1，k是BS-to-RS信道，H2，k是RS-to-MS信道，N2，k是在移动站接收的噪声，以及v(k)＝vDL(k)。对于上行链路传输，H1，k是RS-to-MS信道，H2，k是BS-to-RS信道，N2，k是在基站接收的噪声，v(k)＝vUL(k)。对于所有子载波，假定每个子载波接收的噪声相等，对于中继站和目的地，其分别被给定为σn，1 2和σn，2 2。发送站的总的发送功率Pc相等地分布在Nf，used个使用的子载波上，因此在此不考虑注水法(water filling)。然而，所提出的方案也可应用于注水法的情况。为了不超过中继站的最大发送功率Pt，rs，中继必须选择增益系数g，从而使得满足：
g 2 P t , rs ( Σ k = 1 N f , used | H 1 , k | 2 P t N f , used + σ n , 1 2 ) = 1 . . . ( 2 ) .
对于传统的OFDM中继，子载波映射函数为v(k)＝k，这说明没有发生重新排序。接收的子载波信号由恒定增益系数g所放大，并在第二时隙期间被重新发送。然而，这看来是欠优化的。如图6所示，对于仿真的室内信道，接收的强子载波信号(例如在第一跳信道中的载波频率f1上)可能耦合到第二跳信道的弱子载波(例如在第二跳信道中的载波频率f21上)，反之亦然。然而，为了使容量最大，可证明，子载波应以排序的方式彼此耦合。例如，这说明从第一跳信道接收的最强子载波信号优选地应耦合到第二跳的最强子载波，次强的接收的子载波信号优选地应耦合到第二跳的次强子载波等。在此省略该定理的证明。换句话说，如果在第一跳信道中经由在第一频率的子载波发送数据块，并且在第二跳信道中第一频率上的子载波具有比第二信道中第二频率上的另一子载波弱的传输容量，则可在中继中执行该数据块的重新分配，从而该数据块在第二跳信道中的第二频率上的第二子载波上被转发到移动站。
为了能够在基站和移动站之间进行通信，应该有对相应的子载波映射函数v(k)到目的地的信令。一种简单的解决方案是保留OFDM分组中的每一子载波的前面的比特以由基站发送相应的子载波的数量。在中继发生的子载波重新排序也影响子载波数量，这允许目的地得知当前子载波映射函数并随后重构发送的OFDM分组。对于本应用中所考虑的系统建议，子载波的数量为Nf＝1664，这说明，例如，在每个OFDM分组的总共18,304比特中，信令需要每个子载波11比特，这在实际实现中可能是禁止的。
为了克服该问题，提出不是基于子载波而是基于组块在中继站中执行映射函数。例如，使用16个子载波的频域中的组块大小，这表明仅104个组块需要重新排序。为此目的，分别为第一跳信道和第二跳信道计算每一个组块中的平均子载波SNRρi，1和ρ2，1。对于第一组块，给出：
G i , l = P t σ n , 1 2 1 N c Σ k = 1 + ( l - 1 ) N c l N c | H i , k | 2 , . . . ( 3 )
其中，对于第一跳信道和第二跳信道，分别有i＝1，2。可单独使用平均组块SNR而不是每一个子载波的SNR来执行排序操作。这表明子载波按组块方式(chunk-wise)被排序。注意，求和的左边的常数项不影响排序，因此可被省略。
为了信令的目的，在每OFDM分组的总共728比特中，现在每个组块7个比特是足够的。对于具有包含50,000或更多信息比特的OFDM分组的高速数据业务来说，这表明需要小于1.5％的信令开销。
因此，在公开的实施例中，中继方案优选地执行以下两个步骤：(i)中继获知BS-to-RS信道和RS-to-MS信道以计算子载波重新排序函数；以及(ii)把所应用的子载波重新排序函数传送到目的地。可用下面包含初始化阶段和传输阶段的两阶段协议来实现所述步骤。图2a和2b更详细地示出该传输方案。以下行链路传输作为开始(为了描述性目的)，然而，相似地，也可以上行链路传输作为开始。由基站或移动站发送的OFDM分组包括一些OFDM码元。通常，每个分组的OFDM码元数量将被选择为多个时域组块大小。这说明对于例如16个子载波乘以5个OFDM码元的组块大小，每个分组的OFDM码元的数量将是5的倍数。OFDM分组的第一OFDM码元中的每一个组块包含承载频域中的组块数量的保留比特字段。当已由中继记录组块时，允许在目的地标识正确的组块顺序。图2a和2b中概括了整个协议的实质部分。
初始化阶段包括一个下行链路传输和一个上行链路传输。在第一时隙期间，基站以一个OFDM分组到中继的传输作为开始。在此阶段，基站没有关于信道的传递函数的信息，因此其把相同的调制格式应用于所有载波。
中继使用由基站发送的导频比特来估计BS-to-RS信道。为了在把分组重新传输到目的地之前得到对信道传递函数的估计，中继可仅使用用于信道估计的(Nt，chunk-1)个OFDM码元，其中，Nt，chunk是每OFDM分组的OFDM码元的数量。由于中继尚未获知RS-to-MS信道，因此在第二时隙中执行对接收的OFDM分组的重新传输，而不进行任何子载波重新排序。移动站接收分组并对其解码。注意，由于当导频码元被接收时，中继还重新发送所述导频码元，因此移动站总能获知从基站到移动站的传递函数。图2a的上部示出传输的第一步骤。
在接下来的上行链路传输期间，移动站还使用用于所有子载波的相同调制格式(即，非自适应调制)发送OFDM分组。中继接收分组并再次执行信道估计，但所述信道估计现在针对RS-to-MS信道。基于信道估计，其计算上行链路子载波重新排序函数vUL(k)并相应地以重新排序的子载波来重新发送所接收的OFDM分组。此外，其可仅使用用于信道估计的OFDM分组的前面的(Nt，chunk-1)个OFDM码元，从而在重新发送之前得到足够的时间来进行信道估计并计算子载波映射函数。注意，映射处理基于组块而进行。在下面的评估部分，为了进行比较，考虑基于子载波来映射。基站接收OFDM分组并且现在对整个MS-to-BS信道进行估计，这是根据按相应的方式重新排列的频率组块的重新发送而产生的。这样最终完成初始阶段，图2a的较低部分示出该阶段。
在传输阶段(如图2b所示)期间，基站和移动站两者都能分别使其传输适应于在最后的上行链路阶段和下行链路阶段中估计的整个BS-to-MS信道。这说明它们可(但不是必须一定)根据每一个子载波的SNR来应用自适应调制。下面在评估部分中考虑非自适应传输和自适应传输这两种情况。中继在第一时隙中接收OFDM分组，估计当前第一跳信道，并基于所述第一跳信道和第二跳信道的最近可用的估计来计算新的子载波映射函数。其后，在第二时隙中，在已经应用该子载波映射之后，其重新发送OFDM分组。使得该中继方案高效的方案的唯一重要假设是：在上行链路和下行链路传输之间BS-to-RS信道和RS-to-MS信道没有显著改变。然而，这对采用自适应调制的TDD系统来说也是必需的。通过使用组块号码，目的地总是能够对原始OFDM数据进行解码和重构。
本文中考虑的系统参数是基于用于短距离TDD模式的当前ISTWINNER(www.ist-winner.org)参数。中心频率为5GHz。系统带宽为100MHz，具有2048个子载波，其中，仅Nf＝1664个子载波被使用。这说明实际信号带宽为81.25MHz。OFDM码元长度为20.48μs，子载波间隔为48828Hz。1.28μs的循环前缀被用于系统建议中，然而，由于假设最大信道延迟低于循环前缀长度，并且对于一个OFDM分组的持续时间来说信道为恒定的，因此可在频域中进行仿真。资源的分配是基于组块的，其中，单个组块包括16个子载波和5个OFDM码元相乘，即总共80个OFDM码元。
对于仿真，考虑移动站超出基站达到的范围的情形。这说明其仅可从中继站接收信号。这里仅仿真下行链路的情况。具有莱斯(Rice)衰落抽头或瑞利(Rayleigh)衰落抽头的简单抽头延迟线模型被用于频率选择性信道的仿真。功率延迟曲线基于WINNER A1-NLOS，B1-LOS和B1-NLOS临时(interim)信道模型(如IST-2003-507581WINNER D5.3 ver 2.4-Interim Channel Models所示)。图3的表中示出每一个抽头的功率延迟简档和K因子。
在仿真中，每个信道实现仅有1个OFDM码元被发送，因此OFDM分组仅包括一个OFDM码元。目标速率被设置为每子载波Rt＝2Bit/s/Hz。这说明每OFDM码元发送的码比特的总数为Rt·Nf＝3328。考虑非自适应调制和自适应调制的情况。非自适应调制表示对所有子载波选择相同的调制格式，即QPSK。在自适应调制的情况下，Fischer等的算法(如Robert P.H.Fischer和Johannes B.Huber在1996年11月在Proc.Global Telecommunications Conference卷1第724-728页发表的“A new loading algorithm for discrete multitonetransmission”的文中所述)被用于对每子载波发送的比特的数量进行分配。可能的调制格式限于QPSK和16QAM和64QAM。注意，对于自适应调制，并非使用所有子载波。这说明功率相等地分布在所使用的所有子载波中，这样给出了在中继站和移动站的SNR增益。
具有生成因子[23；35]、速率为1/2、存储器为4以及随机交织的卷积码按等于OFDM分组长度的帧长度被用于的每一个OFDM分组。该码被终止，这表明所发送的信息比特的数量等于码比特的数量的1/2减去存储器长度。在接收机，对每一个码比特计算对数似然率，并使用Viterbi解码器对OFDM分组进行解码。
对于在基站的非自适应调制的情况，在中继站的平均接收SNR被固定为10dB。对于在基站的自适应调制，由于并非使用所有子载波并且每个子载波的发送功率变得较高，因此在中继站的实际接收SNR变得较高。再次假设采用每子载波相等的功率的非自适应调制，在移动站的SNR从0到15dB变化。实际上，每个子载波的发送功率取决于第一跳信道和用于传输的子载波的数量。由于中继站的整个发送功率是恒定的，因此在移动站的接收功率和平均接收SNR因此通常将会较高。注意，无论中继站是否包含信号，它们都重新发送所有子载波。因为在中继站的接收的噪声功率被假定为显著低于信号功率(10dBSNR)，所以将传输限制到实际承载信号的这些子载波中将仅给出较小的SNR改善。
考虑两种情形，其中两跳(BS-to-RS信道和RS-to-MS信道)都是A1-NLOS信道的室内情况和其中BS-to-RS链路为B1-LOS信道而RS-to-MS信道为B1-NLOS信道的情形。图4和图5分别示出结果。这里，对于非自适应OFDN传输(每子载波有相等的调制格式)和自适应调制，对基于组块和基于子载波的采用自适应OFDM-AF的传统OFDM-AF进行比较，其中，在图4中公开了关于A1-NLOS信道的室内情形，在图5中公开了关于B1-LOS BS-to-RS(第一跳)信道和B1-NLOS RS-to-MS(第二跳)信道的室内情形。
与传统OFDM中继相比，对于子载波重新排序，两种情形都示出明显的SNR增益。在非自适应调制的情况下，取得了高于1dB的SNR增益，对于自适应调制，该增益增加到几乎3dB。此外，观察到由于在中继站的噪声增强而产生的降低的误码水平(floor)。这是因为中继站已经从增加的接收SNR获得增益，其转换为添加到信号的较低的噪声水平。似乎可忽略对于基于组块的子载波的重新排序而不是基于子载波的子载波的重新排序的性能损失。这表明关于必需的信令开销，基于组块的子载波重新排序十分有效且有效率。
总之，提出了一种自适应OFDM AF中继方案：使用第一跳信道和第二跳信道的估计的传递函数来对到移动站的中继进行优化。与传统的(即非自适应)OFDM中继相比，该中继方案已被证明实现了2dB的级别的SNR增益。所提出的中继方案对在中继站的接收的子载波信号进行重新排序，从而实现到第二跳子载波的优化的耦合。可见，在子载波被分组为组块的情况下，基于组块的重新排序实现了与基于子载波的重新排序几乎相同的增益。这大大减少了所需的信令开销。此外，已经提出信令方案以有效地把所需的信令信息从中继站发送到移动站和基站两者。对于高速数据传输，所需的信令开销显示低于1.5％。
除了中继方案之外，还提出了允许有效地把相应的子载波重新排序函数发送到目的地的信令方案。这对允许目的地最终正确地对所中继的OFDM分组进行解码是必须的。
所提出的方法给出有显著的SNR增益，其转换为增加的覆盖范围、增加的容量和/或较好的QoS。其实现了在中继站的低成本的信号处理。
换句话说，在本申请中提出了适用于两种信道的传递函数的AF中继方案。中继对传递函数进行估计，并重新安排每一个OFDM分组中的子载波，从而产生第一跳信道和第二跳信道的子载波之间的最佳耦合。此外，开发了一种允许有效传递所需信息的信令方案。仿真显示，所提出的中继方案相对于传统OFDM中继，取得了显著的SNR增益。
可根据特定的实现要求而以硬件或软件来实现本发明的方法。可以使用可与可编程计算机系统协同工作的数字存储介质，尤其是具有存储在其上的电子可读控制信号的盘或CD来执行该实现，从而执行本发明的方法。因此，通常，本发明是具有存储在机器可读载体上的程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，所述程序代码执行本发明的方法。因此，换句话说，本发明的方法是具有程序代码的计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行本发明的方法。

Claims (23)

1、一种用于把经由第一信道(100)接收的信息中继到第二信道(120)的方法，
所述第一信道(100)具有在第一频率(f1)并分配包括多个信息单元的信息块的第一子载波，其中，第一信道(100)具有在附加频率的附加子载波，所述附加子载波分配附加信息块，第一信道(100)在第一频率(f1)的传输特性优于第一信道(100)在附加频率的传输特性，
所述第二信道(120)具有在第一频率(f1)的第一子载波以及在第二频率(f22)的第二子载波，第二信道(120)在第一频率(f1)的传输特性劣于第二信道(120)在第二频率(f22)的传输特性，该方法包括以下步骤：
把来自在第一信道(100)中具有较优传输特性的第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的第二子载波；以及
把被分配给第一信道(100)的附加子载波的附加信息块分配给第二信道(120)的第一子载波。
2、如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
经由第二信道(120)发送与把来自第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的第二子载波有关的信息。
3、如权利要求1所述的方法，其中，在所述分配步骤之前有从第一信道(100)无线地接收信息的步骤；以及其中，在所述分配步骤之后有经由第二信道(120)无线地发送信息的步骤。
4、如权利要求1所述的方法，其中，从第一信道(100)接收信息的步骤包括：执行傅立叶变换操作或逆傅立叶变换操作。
5、如权利要求1所述的方法，其中，经由第二信道对信息进行中继的步骤包括：通过执行傅立叶变换操作或逆傅立叶变换操作来生成发送信号，其中把信息块分配给第二信道(120)的第二子载波，信息块被用作傅立叶变换操作或逆傅立叶变换操作的输入。
6、如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
从经由第一信道(100)接收的信息块来确定第一信道(100)的传递函数(H1)的值。
7、如权利要求1所述的方法，其中，所述分配步骤包括以下步骤：
对第二信道(120)的传递函数(H2)在第一频率(f1)和第二频率(f2)的值进行比较，以检测劣于第二信道(120)的第二子载波的传输特性的第二信道(120)的第一子载波的传输特性。
8、如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信道(100)具有在第一频带的第一子载波块，所述第一子载波块包括第一子载波，所述第一子载波块分配一组信息块，所述第二信道(120)具有在第一频带的第一子载波块和在第二频带的第二子载波块，第二信道(120)在第一频带的传输特性劣于第二信道(120)在第二频带的传输特性，其中，所述分配步骤包括：
把来自第一信道(100)的第一子载波块的所述一组信息块分配给第二信道(120)的第二子载波块。
9、如权利要求8所述的方法，其中，所述分配步骤包括：对第二信道(120)中具有第一频带中的载波频率的子信道的传递函数的值进行平均，并对第二信道(120)中具有第二频带中的载波频率的子载波的传递函数的值进行平均。
10、如权利要求8所述的方法，其中，所述分配步骤包括：进行时间测量以确定时间间隔，并在多个所述时间间隔期间保持不变地把来自第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的第二子载波。
11、如权利要求10所述的方法，其中，所述第二信道(120)包括在另外频率的另外子载波，第二信道(120)的另外子载波的传输特性优于第二信道(120)的第二子载波的传输特性，其中，所述分配步骤包括：
把来自第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的第二子载波，以及不把来自第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的另外子载波。
12、如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信道(100)具有分配附加信息分组的、在附加频带的附加的一组子载波，所述附加频带包括所述附加频率，第一信道(100)在第一频带(f1)的传输特性优于第一信道(100)在附加频带的传输特性，其中，所述分配步骤包括：
把来自第一信道(100)的第一组子载波的附加信息分组分配给第二信道(120)的第二组子载波，其中，所述第一信道(100)的第一组子载波在第一信道(100)中具有较优的传输特性，其中，所述分配步骤包括：把被分配给第一信道(100)的附加的一组子载波的附加的信息分组分配给第二信道(120)的第一组子载波。
13、如权利要求12所述的方法，其中，所述第二信道包括在另外频带的另外一组子载波，第二信道(120)的所述另外一组子载波的传输特性高于第二信道(120)的所述第二组子载波的传输特性，其中，所述分配步骤包括：
把来自第一信道(100)的第一组子载波的信息分组分配给第二信道(120)的第二组子载波，以及不把来自第一信道(100)的第一组子载波的信息分组分配给第二信道(120)的另外一组子载波。
14、如权利要求12所述的方法，其中，所述分配步骤包括：对第一信道(100)中具有第一频带(f1)中的载波频率的子信道的传递函数的值进行平均，并对第一信道(100)中具有附加频带中的载波频率的子载波的传递函数的值进行平均。
15、如权利要求1所述的方法，其中，所述第二信道(120)具有在第三频率并分配包括多个信息单元的另外信息块的第三子载波，以及所述第一信道(100)具有在第三频率的第四子载波和在第四频率的第五子载波，第一信道在第三频率的传输特性劣于第一信道(100)在第四频率的传输特性，或者
其中，所述第二信道(120)具有在第一频率并分配包括多个信息单元的另外信息块的第一子载波，以及所述第一信道(100)具有在第一频率的第四子载波和在第四频率的第五子载波，第一信道在第一频率的传输特性劣于第一信道(100)在第四频率的传输特性，
该方法还包括以下步骤：
把来自第二信道(120)的第三子载波的另外信息块分配给第一信道(100)的第五子载波，或把来自第二信道(120)的第一子载波的另外信息块分配给第一信道(100)的第五子载波。
16、一种用于把经由第一信道(100)接收的信息中继到第二信道(120)的中继装置，
所述第一信道(100)具有在第一频率(f1)并分配包括多个信息单元的信息块的第一子载波，其中，第一信道(100)具有在附加频率的附加子载波，所述附加子载波分配附加信息块，第一信道(100)在第一频率(f1)的传输特性优于第一信道(100)在附加频率的传输特性，
所述第二信道(120)具有在第一频率(f1)的第一子载波和在第二频率(f22)的第二子载波，第二信道(120)在第一频率(f1)的传输特性劣于第二信道(120)在第二频率(f22)的传输特性，该中继装置包括：
分配器，被配置为把来自在第一信道(100)中具有较优传输特性的第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的第二子载波，并且
所述分配器被配置为把被分配给第一信道(100)的附加子载波的附加信息块分配给第二信道(120)的第一子载波。
17、一种根据用于把经由第一信道(100)接收的信息中继到第二信道(120)的方法来对信息进行中继的中继装置，所述第一信道(100)具有在第一频率(f1)并分配包括多个信息单元的信息块的第一子载波，其中，第一信道(100)具有在附加频率的附加子载波，所述附加子载波分配附加信息块，第一信道(100)在第一频率(f1)的传输特性优于第一信道(100)在附加频率的传输特性，所述第二信道(120)具有在第一频率(f1)的第一子载波和在第二频率(f22)的第二子载波，第二信道(120)在第一频率(f1)的传输特性劣于第二信道(120)在第二频率(f22)的传输特性，该方法包括以下步骤：把来自在第一信道(100)中具有较优传输特性的第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的第二子载波；以及把被分配给第一信道(100)的附加子载波的信息块分配给第二信道(120)的第一子载波。
18、一种用于经由通信信道接收信息并对接收的信息进行解调的通信接收机，所述通信信道包括具有第一载波频率的第一子载波和具有第二载波频率的第二子载波，该通信接收机包括：
接收单元，被配置为接收来自第一子载波的信息块，所述信息块包括多个信息单元，其中，所述接收单元被配置为接收来自第二子载波的附加信息块单元，所述附加信息块包括多个信息单元，其中，用于分配信息块和附加信息块的分配标识符被存储在接收单元中或被包括在接收的信息块中；
分配器，被配置为响应于信息块的分配标识符把信息块分配给解调频率方案的解调子载波，所述解调子载波与不同于通信信道中的第一子载波的第一载波频率的解调频率方案中的载波频率对应，其中，所述分配器被配置为响应于分配标识符把附加信息块分配给解调方案的附加解调子载波，所述附加解调子载波与解调频率方案中的第一载波频率对应；以及
解调器，被配置为基于把信息块分配给解调子载波并把附加信息块分配给附加解调子载波的解调频率方案，而对信息块的信息单元进行提取并对附加信息块的信息单元进行提取。
19、如权利要求18所述的通信接收机，其中，所述通信信道包括包含第一子载波的第一组子载波，所述第一组子载波具有第一载波频带，其中，所述通信信道包括具有第二组子载波的第二子信道，所述第二组子载波具有第二载波频带，
其中，所述接收单元还被配置为接收来自第一组子载波的信息分组，所述信息分组包括多个信息块，
其中，所述分配器还被配置为响应于信息分组的分配标识符把信息分组分配给解调频率方案的一组解调子载波，所述一组解调子载波与不同于通信信道中的第一组子载波的第一载波频带的解调频率方案中的载波频带对应；以及
其中，所述解调器还被配置为基于把信息分组分配给所述一组解调子载波的解调频率方案，而对信息分组的信息块进行提取。
20、一种用于经由通信信道接收信息并对接收的信息进行解调的方法，所述通信信道包括具有第一载波频率的第一子载波和具有第二载波频率的第二子载波，该方法包括以下步骤：
在接收单元中接收来自第一子载波的信息块，所述信息块包括多个信息单元，其中，所述接收步骤包括：接收来自第二子载波的附加信息单元块，所述附加信息块包括多个信息单元，其中，用于分配信息块和附加信息块的分配标识符被存储在接收单元中或被包括在接收的信息块中；
响应于信息块的分配标识符而把信息块分配给解调频率方案的解调子载波，所述解调子载波与不同于通信信道中的第一子载波的第一载波频率的解调频率方案中的载波频率对应，其中，所述分配步骤包括：响应于分配标识符而把附加信息块分配给解调方案的附加解调子载波，所述附加解调子载波与解调频率方案中的第一载波频率对应；以及
基于把信息块分配给解调子载波并把附加信息块分配给附加解调子载波的解调频率方案，而对信息块的信息单元进行提取并对附加信息块的信息单元进行提取。
21、如权利要求20所述的方法，其中，所述通信信道包括包含第一子载波的第一组子载波，所述第一组子载波具有第一载波频带，其中，所述通信信道包括具有第二组子载波的第二子信道，所述第二组子载波具有第二载波频带，
其中，所述接收步骤包括：在接收单元中接收来自所述第一组子载波的信息分组，所述信息分组包括多个信息块，
其中，所述分配步骤包括：响应于信息分组的分配标识符而把信息分组分配给解调频率方案的一组解调子载波，所述一组解调子载波与不同于通信信道中的所述第一组子载波的第一载波频带的解调频率方案中的载波频带对应；以及
其中，所述提取步骤包括：基于把信息分组分配给所述一组解调子载波的解调频率方案，而对信息分组的信息块进行提取。
22、一种具有程序代码的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行用于把经由第一信道(100)接收的信息中继到第二信道(120)的方法，所述第一信道(100)具有在第一频率(f1)并分配包括多个信息单元的信息块的第一子载波，其中，所述第一信道(100)具有在附加频率的附加子载波，所述附加子载波分配附加信息块，第一信道(100)在第一频率(f1)的传输特性优于第一信道(100)在附加频率的传输特性，所述第二信道(120)具有在第一频率(f1)的第一子载波和在第二频率(f22)的第二子载波，第二信道(120)在第一频率(f1)的传输特性劣于第二信道(120)在第二频率(f22)的传输特性，所述方法包括以下步骤：把来自在第一信道(100)中具有较优传输特性的第一信道(100)的第一子载波的信息块分配给第二信道(120)的第二子载波；以及把被分配给第一信道(100)的附加子载波的附加信息块分配给第二信道(120)的第一子载波。
23、一种具有程序代码的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行用于经由通信信道接收信息并对接收的信息进行解调的方法，所述通信信道包括具有第一载波频率的第一子载波和具有第二载波频率的第二子载波，所述方法包括以下步骤：在接收单元中接收来自第一子载波的信息块，所述信息块包括多个信息单元，其中，所述接收步骤包括接收来自第二子载波的附加信息单元块，所述附加信息块包括多个信息单元，其中，用于分配信息块和附加信息块的分配标识符被存储在接收单元中或被包括在接收的信息块中；响应于信息块的分配标识符而把信息块分配给解调频率方案的解调子载波，所述解调子载波与不同于通信信道中的第一子载波的第一载波频率的解调频率方案中的载波频率对应，其中，所述分配步骤包括：响应于分配标识符把附加信息块分配给解调方案的附加解调子载波，所述附加解调子载波与解调频率方案中的第一载波频率对应；以及基于把信息块分配给解调子载波并把附加信息块分配给附加解调子载波的解调频率方案，而对信息块的信息单元进行提取并对附加信息块的信息单元进行提取。
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