[发明专利]用于改进中继的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总的涉及通信系统，具体地涉及在2跳通信系统中能够改进中继的方法和设备。

背景技术

对于未来无线和/或蜂窝系统，人们期望要么增加其覆盖范围、支持更高的数据速率，要么两者都同时满足。而且，将来建立和维护系统的成本方面预计更加重要。

一方面是反思现有系统中使用的拓扑，因为三代蜂窝网络的拓扑有极少的变化。例如，众所周知多跳是另一种通信拓扑的例子，提供了大大减少通信(中继)实体之间的路径损耗的可能性，这对用户有好处。下面，将要讨论另一种类型的拓扑，该拓扑考虑了结合各种先进的天线系统的两跳中继。这是一个研究领域，然而仍处于初期阶段，其利用了多个站点之间的协作作为共同特征。在最近的研究文献中，它经历若干名称，比如协作分集、协作编码、虚拟天线阵列等等。[1]中给出了对于协作通信方案的一个很好的概述。在无线通信中的站点之间协作的一般好处可以总结为更高的数据速率、减少损耗量(由于某些形式的分集)、增加电池寿命以及扩大覆盖范围(例如，对于蜂窝系统来说)。

当在无线通信网络中应用路由时，这样的网络常常被标记为多跳网络。在多跳网络中，相互不能到达的节点或者站点可以受益于中间位置的节点，这些中间位置的节点可以将来自源节点的消息向目的节点转发。传统上，多跳网络与所谓的专有网络相关，专有网络中的节点多数为移动的并且不存在任何中央协调基础设施。然而，当节点是固定的和/或存在中央协调基础设施时也可以应用多跳联网思想。一种这样的情形目标是农村地区互联网接入并且使用连接到房顶、灯柱等等的固定节点上。

在多跳情形下，信息可以通过源和目的节点之间的多跳而不是直接在单跳中传送。一般来说，多跳方法提供若干好处，比如相比直接的一跳方法具有较低的功耗和较高的信息吞吐量。在多跳网络中，相互不能到达的节点可以受益于中间位置的节点，这些中间位置的节点可以将来自源节点的消息向目的节点转发。

提供增强覆盖范围和数据速率的一种方法是使用所谓的2跳中继，其可以被视作采用仅两跳的多跳的退化情形。好处因此源于将一条长的传输距离分离成两个大致等距的跳，来允许增加每个链路上的数据速率以及端到端(ETE)的总速率。

在一种特定形式的2跳中继中，发射机发送信号到中继器，该中继器在接收到消息之后将其转发给接收机。与此同时，信号被直接发送到接收机。接收机于是可以通过合并在两个不同时刻上接收到的第一直接信号和第二中继信号来增强信号的质量。增强质量意味着增加覆盖范围和更小的数据速率变化。

特定形式的2跳中继常常被标记为协作中继(CR)。(应当注意，仅具有一个中继节点的先前方案尽管有争议但是有时也被标记为CR)。这种特定形式的CR的基本思想是使用中继节点之间的各方面的“协作”。例如，由传送节点发送的信号可以首先由多个中继器接收并且随后并且同时被转发且由接收节点接收。

在CR中，中继器通常被允许执行各种信号处理或者编码任务，其以不同方式提高总体的通信性能。在CR中使用的机制的好处可以宽泛地被划分为分集增益、波束形成增益、以及空间复用增益。此外，这里，通过合并第一直接信号和第二中继信号，接收机可以增强信号质量。[1]中给出了CR方案的概述。

发明内容

本发明的总的目的是提供改进的无线通信网络。

本发明的一个目的是提供使得能够实现改进的2跳中继方案的方法和设备。

一个具体目的是使得能够在接收节点中实现直接和中继信号之间的相长干涉(constructive interference)。

另一个目的是提供直接和中继信号之间的可预测并且可靠的相长干涉。

另外的又一个具体目的是提供一种系统，该系统使用了OFDM和频率转发器来使得能够在接收节点中实现直接和中继信号之间的相长干涉。

另一个目的是提供一种适应OFDM符号的循环前缀以使得能够在接收节点中实现直接和中继信号之间的相长干涉的方法。

这些和其它目的根据所附的专利权利要求来达到。

本发明的第一方面涉及具有多个网络节点的无线中继网络，所述多个网络节点包括传送节点、至少一个中继节点和接收节点。简而言之，根据本发明，传送节点形成OFDM符号并且以这样的方式发送OFDM符号到至少一个中继节点并且直接发送到接收节点，即使得能够使中继信号和直接信号同时到达接收节点或者时间上足够近以使得能够实现OFDM符号的相长干涉。