專利名稱：中繼系統(tǒng)中的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中繼系統(tǒng)中的無線電通信。
背景技術(shù)：
需要針對下一代無線通信系統(tǒng)來開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。一個關(guān)鍵的原因是明 顯更高的數(shù)據(jù)速率施加了嚴(yán)格的功率暗示。這是因為，在給定固定傳輸功率的情況下，每個 符號的能量隨著數(shù)據(jù)速率增加而降低。基于中繼的多跳無線網(wǎng)絡(luò)看似經(jīng)濟(jì)上合理的方案，并且已經(jīng)吸引了研究和業(yè)界的 興趣。多跳聯(lián)網(wǎng)可以應(yīng)用于移動和無線寬帶蜂窩網(wǎng)絡(luò)的無線電范圍擴(kuò)展，并且可以用于 抵抗高射頻的遮蔽。通過利用空間分集，多跳中繼可以增強(qiáng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的容量。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，提供一種裝置，包括信道估計器，配置用于估計多輸入多輸出通信 的通信信道的信道系數(shù)；預(yù)編碼器，配置用于應(yīng)用估計的信道系數(shù)以對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編 碼，從而消除通信信道對發(fā)射信號的影響；第一控制器，配置用于提供發(fā)射信號以便在第一 時隙中進(jìn)行多輸入多輸出發(fā)射；第二控制器，配置用于處理在第一時隙之后的第二時隙中 接收的多輸入多輸出接收信號；以及消除器，配置用于從接收信號中消除發(fā)射信號。在另一方面，提供一種設(shè)備，包括信道估計裝置，用于估計多輸入多輸出通信的 通信信道的信道系數(shù)；預(yù)編碼裝置，用于應(yīng)用估計的信道系數(shù)以對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，從 而消除通信信道對發(fā)射信號的影響；第一控制裝置，用于提供發(fā)射信號以便在第一時隙中 進(jìn)行多輸入多輸出發(fā)射；第二控制裝置，用于處理在第一時隙之后的第二時隙中接收的多 輸入多輸出接收信號；以及消除裝置，用于從接收信號中消除發(fā)射信號。在又一方面，提供一種方法，包括估計多輸入多輸出通信的通信信道的信道系 數(shù)；通過應(yīng)用估計的信道系數(shù)對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，以消除通信信道對發(fā)射信號的影響； 提供發(fā)射信號以便在第一時隙中進(jìn)行多輸入多輸出發(fā)射；處理在第一時隙之后的第二時隙 中接收的多輸入多輸出接收信號；以及從接收信號中消除發(fā)射信號。在另一方面，提供一種包含在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的計算機(jī)程序，該程序控制處理 器執(zhí)行估計多輸入多輸出通信的通信信道的信道系數(shù)；通過應(yīng)用估計的信道系數(shù)對發(fā)射 信號進(jìn)行預(yù)編碼，以消除通信信道對發(fā)射信號的影響；提供發(fā)射信號以便在第一時隙中進(jìn) 行多輸入多輸出發(fā)射；處理在第一時隙之后的第二時隙中接收的多輸入多輸出接收信號； 以及從接收信號中消除發(fā)射信號。


下面，將參考附圖，借助優(yōu)選實施方式來更為詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1示出了一種布置的一個實施方式；
圖2示出了一種方法的一個實施方式；以及圖3示出了一種布置的一個實施方式。
具體實施例方式圖1在高級別上示出了采用信號中繼的無線電系統(tǒng)的布置。例如，該無線電系統(tǒng)可以是應(yīng)用TDD(時分雙工)或者FDD(頻分多址)模式的 FDMA (頻分多址)無線電系統(tǒng)。這種無線電系統(tǒng)的一個示例是3GPP LTE (長期演進(jìn))，其是 第三代合作伙伴計劃中的一個項目，用于改進(jìn)UMTS (通用移動電信系統(tǒng))移動電話標(biāo)準(zhǔn)以 符合未來的需要。在圖1的實施方式中，假設(shè)一種中繼系統(tǒng)。在中繼系統(tǒng)中，在彼此通信的用戶站與 目的地站之間不存在直接無線電鏈路。在圖1中，例如，用戶站102和108經(jīng)由中繼站110 與目的地站120通信，并且在站102與120之間不存在直接鏈路。站102、108、110和120 的每一個可以是移動電話或者基站。在一個實施方式中，用戶站和中繼站是移動電話，而目
的地站是基站。每個站102、108、110和120具有至少兩個無線電天線，其由第一用戶站102的已 編號天線104、106示出。圖1中的每個天線都被編號，以便允許在下文等式中對它們的引 用。第一用戶站102的天線編號為“1”和“2”，第二用戶站108的天線編號為“3”和“4”， 中繼站110和目的地站120的天線編號為“1”和“2”。由于每個站具有至少兩個無線電天線，因此站之間的所有通信鏈路(諸如，站102 與110之間的鏈路)是MIMO(多輸入多輸出)通信鏈路。用戶站與中繼站之間的信道由H 表示，中繼站和目的地站之間的信道由G表示。圖1中繪出的通信鏈路是雙向的，這表示通 信鏈路中的通信在兩個方向進(jìn)行。例如，站108可以向中繼站110發(fā)射信號，以及接收由中 繼站發(fā)射的信號。圖1中的站之間的箭頭被編號為“1”或“2”。編號為“1”的箭頭繪出了第一時刻 (諸如，時隙)的通信。由此，在第一時隙中，站102、108以及120全都同時向中繼站110進(jìn) 行發(fā)射。在第二時隙中，中繼站110向所有站102、108和120進(jìn)行發(fā)射。圖2示出了一種方法的實施方式。在圖2的實施方式中，假設(shè)一個具有“放大-轉(zhuǎn) 發(fā)”(AF)協(xié)議的雙向多用戶MIMO中繼系統(tǒng)。在放大-轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議中，中繼站簡單地放大和轉(zhuǎn) 發(fā)接收的信號。在將該方法應(yīng)用于圖1中的情況時，由此存在一個目的地站120、一個中繼站110 和兩個用戶站102、108。在此示例中，每個站具有兩個天線。下面，首先從總體上簡要描述該方法，而后較為詳細(xì)地討論方法步驟。在該方法中，發(fā)射發(fā)生在兩個時隙中。在第一時隙中，所有站102、108和120都向 中繼站進(jìn)行發(fā)射。發(fā)射是經(jīng)由兩個發(fā)射天線進(jìn)行的。每個站可以經(jīng)由兩個天線來發(fā)射相同 的信號，以實現(xiàn)發(fā)射中的空間分集。在用戶信號的情況下，發(fā)射信號包括將要向目的地站發(fā) 射的信號。在目的地站的情況下，發(fā)射信號包括向第一用戶站發(fā)射信號分量，以及向第二用 戶站發(fā)射信號分量。由于系統(tǒng)中的發(fā)射是TDD發(fā)射，因此每個發(fā)射站可以根據(jù)在TDD幀的 接收雙工中接收的信號來估計202信道系數(shù)。在204中，每個發(fā)射站可以對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，從而消除信道對信號的影響。可以應(yīng)用線性或者非線性預(yù)編碼。在206中，每個發(fā)射站可以在第一時隙中進(jìn)行發(fā)射。也即，第一用戶站和第二用戶 站以及目的地站都同時向中繼站進(jìn)行發(fā)射。中繼站可以應(yīng)用放大-轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，并且簡單地在第二時隙中轉(zhuǎn)發(fā)放大后的接收信號。在208中，第一用戶站和第二用戶站以及目的地站都接收由中繼站發(fā)射的信號。在210中，每個站可以應(yīng)用自消除，即從接收的信號消除其自己的信號。也即，第 一站可以從接收的信號中消除由其在第一時隙中發(fā)射的信號。由此，在檢測期望的信號212時，各站不需要關(guān)注由它們自己在第一時隙中發(fā)射 的信號。例如，在第一站的情況下，期望的信號表示由目的地站發(fā)射的、以第一站為目標(biāo)的 信號。在第一用戶站中的自消除之后，接收的信號僅包括由目的地站和第二用戶站發(fā)射的 信號分量。當(dāng)移除第二用戶站的信號分量時，可以檢測期望的信號。下面，參考圖1的布置更為詳細(xì)地討論該方法。可以假設(shè)第一用戶站102向中繼站發(fā)送以目的地站為目標(biāo)的數(shù)據(jù)流S1,同時，第 二用戶站108向中繼站發(fā)送也以目的地站為目標(biāo)的數(shù)據(jù)流s2。與第一用戶站102和第二用 戶站108的發(fā)射同時地，目的地站120向中繼站110發(fā)射分別以第一用戶站102和第二用 戶站108為目標(biāo)的兩個數(shù)據(jù)流X1和x2。所有數(shù)據(jù)流都通過中繼站110發(fā)射，在目的地站與 用戶站之間沒有直接鏈路。由于第一用戶站102與中繼站110之間的通信鏈路是MIMO通信鏈路，因此在其之 間存在四個通信鏈路。第一鏈路在第一用戶站的第一天線與中繼站的第一天線之間，第二 鏈路在第一用戶站的第一天線與中繼站的第二天線之間，第三鏈路存在于第一用戶站的第 二天線與中繼站的第一天線之間，而第四鏈路在第一用戶站的第二天線與中繼站的第二天 線之間。這些鏈路的每一個由時變信道系數(shù)來表征，其描繪信號對該信道中傳輸?shù)男盘栐?成的惡化。由此，可以提供根據(jù)(1)的信道系數(shù)矩陣H1,以描述第一用戶站與中繼站之間的 信道。(1) Hr = ,其中
m 21 _每個矩陣元素中的第一個索引對應(yīng)于中繼站的天線，而第二個索引對應(yīng)于第一用 戶站的天線。相應(yīng)地，可以建立第二用戶站與中繼站之間的根據(jù)(2)的信道系數(shù)矩陣H2。(2) Hz= D，其中每個矩陣元素中的第一個索引描繪中繼站的天線，而矩陣元素中的第二個索引描 繪第二用戶站的天線。中繼站與目的地站之間的信道可由根據(jù)(3)的信道系數(shù)矩陣G來描繪( 3 ) G=容11 私2 ,其中
爲(wèi) 1 #22.每個信道系數(shù)的第一個索引描繪中繼站的天線，而第二個索引描繪目的地站的天線。所有準(zhǔn)靜態(tài)信道元素可被假設(shè)為自變零均值復(fù)數(shù)高斯隨機(jī)變量。由于TDD系統(tǒng)的 互作用，發(fā)射器可以從接收信號獲得信道狀態(tài)信息的知識。也即，每個站可以測量它正在接 收的時隙中的信道狀態(tài)，并且將該信息應(yīng)用于它在其中正在發(fā)射的時隙。對信道系數(shù)的這 一估計在圖2中由步驟202繪出。在204中，每個發(fā)射器可以應(yīng)用預(yù)編碼，從而在發(fā)射之前消除信道對信號的影響。 在預(yù)編碼中，使用在202導(dǎo)出的信道狀態(tài)信息。在第一用戶站和第二用戶站側(cè)，例如可以應(yīng)用線性迫零(ZF)預(yù)均衡化或者非線 性臟紙編碼，以補(bǔ)償信道影響。第一用戶站102可以向中繼站110發(fā)射相同的兩個數(shù)據(jù)流
S*
}
,該數(shù)據(jù)流可以通過使用第一用戶站的不同天線來同時發(fā)射，并且例如可以被進(jìn)
行ZF預(yù)編碼。在具有兩個接收天線的中繼站處從第一用戶站接收的信號可以寫作(4) X1 = H1B1W1S1+!!,其可被展開為公式
(5) \y\Λ.
W1 m Ri^ (H1H1
fHi
Sl
S1
+ U,其中
Sts-I
并且
O1 上標(biāo)H表示Hermitian轉(zhuǎn)置，| | · | |是向量范數(shù)，并且η表示高斯噪聲。假設(shè)準(zhǔn) 靜態(tài)信道的理想知識，中繼站處的接收信號可以寫成 ( 6 ) Yi
y\Y乂mmSt _
+ Λ, 與第一用戶站同時，第二用戶站利用預(yù)均衡化并且經(jīng)由兩個發(fā)射天線來發(fā)射
-S2
,由此，第二用戶站經(jīng)由第一發(fā)射天線來發(fā)射原始信號(S2),并經(jīng)由第二發(fā)射天
線來發(fā)射該發(fā)射信號的否(-S2)。按照(4)到(6)中的相同方式，中繼站處從第二用戶站接 收的信號可以寫作
V _ _ Η(7) F2 ==yl_
+ 目的地可以利用酉陣預(yù)編碼P =
丄]
f來發(fā)射信號 /JjX
其中X1和X2
8分別以第一用戶站和第二用戶站為目標(biāo)。按照與⑷到(6)中的相同方式，在中繼站處從 目的地站接收的信號可以寫作
權(quán)利要求
一種裝置，包括信道估計器，配置用于估計多輸入多輸出通信的通信信道的信道系數(shù)；預(yù)編碼器，配置用于應(yīng)用估計的信道系數(shù)以對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，從而消除所述通信信道對所述發(fā)射信號的影響；第一控制器，配置用于提供所述發(fā)射信號以便在第一時隙中進(jìn)行多輸入多輸出發(fā)射；第二控制器，配置用于處理在所述第一時隙之后的第二時隙中接收的多輸入多輸出接收信號；以及消除器，配置用于從所述接收信號中消除所述發(fā)射信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述估計器配置用于根據(jù)在時分雙工幀的接收雙 工中接收的接收信號來估計所述信道系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一控制器配置用于提供相同的所述發(fā)射信 號，以便經(jīng)由至少兩個發(fā)射天線向接收站發(fā)射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第二控制器配置用于處理經(jīng)由兩個無線電天 線接收的接收信號，所述裝置包括配置用于估計期望信號的信號估計器，在估計所述期望 信號時，所述信號估計器配置用于形成經(jīng)由所述兩個無線電天線接收的接收信號的和； 將所述和乘以二的平方根分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一控制器配置用于提供所述發(fā)射信號以便 經(jīng)由第一無線電天線來發(fā)射，以及提供所述發(fā)射信號的否以便經(jīng)由第二發(fā)射天線來發(fā)射。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第二控制器配置用于處理經(jīng)由兩個無線電天 線接收的接收信號，所述裝置包括配置用于估計期望信號的信號估計器，在估計所述期望 信號時，所述信號估計器配置用于形成經(jīng)由所述兩個無線電天線接收的接收信號的差； 將和乘以二的平方根分之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述預(yù)編碼器配置用于對至少兩個發(fā)射信號進(jìn)行 預(yù)編碼，其中每個發(fā)射信號以不同的接收站為目標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述消除器配置用于從所述接收信號中消除所述 至少兩個發(fā)射信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述第二控制器配置用于處理經(jīng)由兩個無線電天 線接收的接收信號，所述裝置包括信號估計器，其配置用于估計兩個期望信號，其中每個期 望信號由不同的站發(fā)射，在估計所述期望信號時，所述信號估計器配置用于在估計第一期望信號時形成經(jīng)由所述兩個無線電天線接收的所述接收信號的和； 將所述和乘以二分之一；以及 在估計第二期望信號時形成經(jīng)由所述兩個無線電天線接收的所述接收信號的差；以及 將所述差乘以二分之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括信號估計器，配置用于根據(jù)已經(jīng)消除了所述發(fā) 射信號的所述接收信號，來估計一個或多個期望信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括至少兩個天線。
12.—種收發(fā)器，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述收發(fā)器包括 至少兩個無線電天線；發(fā)射器，配置用于經(jīng)由所述至少兩個無線電天線之一來發(fā)射發(fā)射信號； 接收器，配置用于經(jīng)由所述至少兩個無線電天線對接收信號進(jìn)行接收；以及 其中所述消除器配置用于從經(jīng)由所述至少兩個無線電天線中的每個接收的每個接收 信號中消除所述發(fā)射信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括收發(fā)器，配置用于發(fā)射所述發(fā)射信號，以及從中 繼系統(tǒng)的中繼站接收所述接收信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述預(yù)編碼器配置用于應(yīng)用迫零線性預(yù)編碼。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述預(yù)編碼器配置用于應(yīng)用酉陣預(yù)編碼。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置是移動臺或基站之一。
17.一種設(shè)備，包括信道估計裝置，用于估計多輸入多輸出通信的通信信道的信道系數(shù)； 預(yù)編碼裝置，用于應(yīng)用估計的信道系數(shù)，以便對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，從而消除所述通 信信道對所述發(fā)射信號的影響；第一控制裝置，用于提供所述發(fā)射信號以便在第一時隙中進(jìn)行多輸入多輸出發(fā)射； 第二控制裝置，用于處理在所述第一時隙之后的第二時隙中接收的多輸入多輸出接收 信號；以及消除裝置，用于從所述接收信號中消除所述發(fā)射信號。
18.一種方法，包括估計多輸入多輸出通信的通信信道的信道系數(shù)；通過應(yīng)用估計的信道系數(shù)對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，以消除所述通信信道對所述發(fā)射信 號的影響；提供所述發(fā)射信號以便在第一時隙中進(jìn)行多輸入多輸出發(fā)射；處理在所述第一時隙之后的第二時隙中接收的多輸入多輸出接收信號；以及從所述接收信號中消除所述發(fā)射信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括根據(jù)在時分雙工幀的接收雙工中接收的接收 信號來估計所述信道系數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括對至少兩個發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，其中每個發(fā) 射信號以不同的接收站為目標(biāo)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括根據(jù)已經(jīng)消除了所述發(fā)射信號的所述接收 信號，來解碼一個或多個期望信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括經(jīng)由至少兩個無線電天線來發(fā)射所述發(fā)射信號； 經(jīng)由所述至少兩個無線電天線來接收所述接收信號；以及從經(jīng)由所述至少兩個無線電天線中的每個接收的每個接收信號中消除所述發(fā)射信號。
23.一種包含在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的計算機(jī)程序，所述程序控制處理器執(zhí)行 估計多輸入多輸出通信的通信信道的信道系數(shù)；通過應(yīng)用估計的信道系數(shù)對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，以消除所述通信信道對所述發(fā)射信 號的影響；提供所述發(fā)射信號以便在第一時隙中進(jìn)行多輸入多輸出發(fā)射；處理在所述第一時隙之后的第二時隙中接收的多輸入多輸出接收信號；以及從所述接收信號中消除所述發(fā)射信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計算機(jī)程序，包括根據(jù)在時分雙工幀的接收雙工中接收 的接收信號來估計所述信道系數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計算機(jī)程序，包括根據(jù)已經(jīng)消除了所述發(fā)射信號的所述 接收信號，來估計一個或多個期望信號。
全文摘要
一種裝置，包括信道估計器，用于估計多輸入多輸出通信的通信信道的信道系數(shù)；預(yù)編碼器，用于應(yīng)用估計的信道系數(shù)對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)編碼，以消除通信信道對發(fā)射信號的影響；第一控制器，用于提供所述發(fā)射信號以便在第一時隙中進(jìn)行多輸入多輸出發(fā)射；第二控制器，用于處理在第一時隙之后的第二時隙中接收的多輸入多輸出接收信號；以及消除器，用于從接收信號中消除發(fā)射信號。
文檔編號H04L1/06GK101983490SQ200880128506
公開日2011年3月2日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者夏小梅, 王海峰, 胡宏林, 金圣峣 申請人:諾基亞公司