[发明专利]一种信号传输方法、中继站、基站和无线通信系统

说明书

本申请是申请日为2007年7月31、申请号为200780025486.2(PCT/GB2007/002887)、发明名称为“多跳通信系统中的定时调整”的专利申请的分案申请。

引言

当前，多跳技术在基于分组的无线和其它通信系统中的使用引起了巨大的关注，据称这样的技术能够扩展覆盖范围并提高系统容量(吞吐量)。

在多跳通信系统中，通信信号在沿着从源设备经过一个或更多个中间设备到目的设备的通信路径(C)的通信方向上发送。图19图示了单小区两跳无线通信系统，该系统包括基站BS(在3G通信系统环境中称为“结点B”NB)、中继结点RN(也称为中继站RS)和用户设备UE(也称为移动站MS)。在信号在从基站经过中继结点(RN)到目的用户设备(UE)的下行链路(DL)上发送的情况下，基站包括源站(S)而用户设备包括目的站(D)。在通信信号在从用户设备(UE)经过中继结点到基站的上行链路(UL)上发送的情况下，用户设备包括源站而基站包括目的站。中继结点是中间设备(I)的示例，并且包括：接收器，可操作用于接收来自源设备的数据；以及发送器，可操作用于将此数据或其衍生数据发送到目的设备。

已使用简单的模拟转发器或数字转发器作为中继，以改善或提供在盲区(dead spot)中的覆盖。它们可以以与源站不同的传输频带来工作以防止在源传输和转发器传输之间产生干扰，或者它们可以在从源站没有传输时工作。

图20图示了中继站的许多应用。对于固定基础设施，由中继站提供的覆盖可以是“填满的”以允许移动站接入通信网络，否则移动站会受其它物体遮蔽或者尽管在基站的正常范围内但不能从基站接收足够强度的信号。还示出了“范围扩展”，其中当移动站处于基站的正常数据传输范围之外时中继站允许接入。在图20的右上端示出的填满(in-fill)的一个示例是对游牧式中继站进行定位，从而允许覆盖范围穿透到建筑物内，该建筑物可能是在地面上、地面或地面下。

其它应用是游牧式中继站，其实施临时覆盖，在事件或紧急情况或灾难期间提供接入。在图20的右下端示出的最终应用利用置于车辆上的中继来提供对网络的接入。

如下所述，中继也可以与先进的传输技术相结合使用，以提高通信系统的增益。

众所周知，由于无线电通信在通过空间传播时的散射或吸收而产生的传播损耗或“路径损耗”引起信号强度变小。影响发送器和接收器之间的路径损耗的因素包括：发送器天线高度、接收器天线高度、载波频率、杂波类型(城市、郊区、农村)、形态细节如高度、密度、间距、地形类型(多山、平坦)。在发送器和接收器之间的路径损耗L(dB)可通过以下等式来建模：

L＝b+10nlogd    (A)

其中d(米)是发送器和接收器间距，b(db)和n是路径损耗参数而绝对路径损耗由l＝10^(L/10)给出。

在间接链路SI+ID上经历的绝对路径损耗的和可能比在直接链路SD上经历的路径损耗小。换句话说，可能

L(SI)+L(ID)＜L(SD)    (B)

因此将单个传输链路分成两个更短的传输段利用了在路径损耗和距离之间的非线性关系。从利用等式(A)对路径损耗的简单理论分析可以认识到，如果信号从源设备经过中间设备(例如中继结点)发送到目的设备而不是从源设备直接发送到目的设备，则可以实现总路径损耗的减少(并且因此实现信号强度的提高或增加，并由此实现数据吞吐量的提高或增加)。如果实现得适当，则多跳通信系统可以使得发送器的发送功率减小，这使无线传输变得容易，导致干扰水平的减少并且也降低对电磁发射的暴露。或者，可利用总路径损耗的减少来提高在接收器端的接收信号品质，而不会增加传送信号所需的总辐射传输功率。

多跳系统适于与多载波传输一起使用。在比如FDM(频分复用)、OFDM(正交频分复用)或DMT(离散多音)的多载波传输系统中，单个数据流被调制到N个并行的子载波上，每一个子载波信号具有自己的频率范围。这使得总带宽(即在给定时间间隔内发送的数据量)被分到多个子载波上，从而增加了每个数据符号的持续时间。因为每个子载波具有更低的信息速率，所以多载波系统与单载波系统相比受益于对信道引起的失真的增强的抗扰性。这通过确保每个子载波的传输速率以及因此的带宽小于信道的相干带宽而成为可能。作为结果，在信号子载波上经历的信道失真与频率无关，并且因此可以通过简单的相位和幅度校正因子来校正。因此当系统带宽超过信道的相干带宽时，在多载波接收器内的信道失真校正实体具有比在单载波接收器内的对应实体明显更低的复杂度。