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TWI396421B - 在無線分程傳遞網路中之改良排程 - Google Patents

在無線分程傳遞網路中之改良排程 Download PDF

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TWI396421B
TWI396421B TW095138068A TW95138068A TWI396421B TW I396421 B TWI396421 B TW I396421B TW 095138068 A TW095138068 A TW 095138068A TW 95138068 A TW95138068 A TW 95138068A TW I396421 B TWI396421 B TW I396421B
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Peter Larsson
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Ericsson Telefon Ab L M
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Description

在無線分程傳遞網路中之改良排程
本發明大體而言係關於無線網路，且本發明尤其係關於無線分程傳遞網路，諸如合作式分程傳遞網路。
除了許多其他態樣之外，預期未來之無線及/或蜂巢式系統提供增加之覆蓋範圍、支援更高之資料速率或具有上述兩者之組合。另外，建立及保養系統之成本態樣預期將來會變得更為重要。隨著資料速率及/或通信距離的增加，電池消耗增加之問題亦需要著手解決。
一個態樣正重新考慮現有系統中所用之拓撲，因為三代蜂巢式網路的拓撲幾乎未發生變化。
舉例而言，眾所周知的是多次跳躍提供顯著減少通信(中繼)實體之間的路徑損失之可能性，此可有益於使用者。
另一類型的拓撲考慮所謂的合作式分程傳遞。此為探究多個台之間的合作的研究領域。最近的研究文獻中湧現出若干名稱，諸如合作分集、合作編碼、虛擬天線陣列等。在參考文獻[1]中給出了合作式通信方案之良好的總體概要。無線通信中之台之間的合作之一般益處可概括為較高之資料速率、減少之中斷(此歸因於多種形式的分集)、增加之電池使用壽命及擴大之覆蓋範圍(例如，對於蜂巢式系統而言)。
最近，利用更為智能的轉發器(或中繼器)進行合作式分程傳遞之構思已受到關注。該構思在於中繼器可合作以將信號自發射器轉遞至接收器[2]。由發源端發射節點所發送的信號可首先由若干中繼器接收，該等中繼器同時將該信號轉遞至接收端節點。合作可(例如)包括相干組合、時空編碼(STC(Space－Time Coding)，諸如Alamouti分集)之態樣，且具有再生(解碼與轉遞)或非再生(放大與轉遞)性質。在合作式分程傳遞中，跳躍之次數通常為兩次跳躍，亦即，一次跳躍至中繼台而一次跳躍至接收台。
合作式分程傳遞之概念在某種意義上可視為僅包括兩次跳躍之多次跳躍的退化情況，但同時經普遍化且允許利用平行路徑以及信號處理。通常允許中繼器執行以多種方式改良整體通信效能的多種信號處理及編碼任務。合作式分程傳遞中所利用之機制之益處可廣泛地分為分集增益、波束形成增益及空間多工增益。
已針對合作式分程傳遞方案[1]、[3]、[4]及[5]研究出許多基本原理，此等方案各有益處及缺點。良好執行之合作式分程傳遞方案通常依賴於精確的通道狀態資訊，但隨後需要快速協定且施加額外耗用。或者，對通道之詳細瞭解的要求被放寬了，但隨後整體通信效能通常會降低。
本發明克服先前技術配置之此等及其他缺點。
本發明之一般目標在於提供改良之無線通信網路。
本發明之目標亦在於提供諸如無線分程傳遞網路的無線網路中之改良排程。
詳言之，希望提供增加之平均資料速率、減少之變異以及增加之總資料速率。
一特定目標在於有效地將發射功率分配至(機會性)分程傳遞網路中之分程傳遞端節點以便進一步提高使用者資料速率。
又一特定目標在於能夠在多個中繼器將信號轉遞至行動終端機時有效地處理破壞性干擾之情形。
另一特定目標在於提供用於在無線分程傳遞網路中分程傳遞資訊之改良方法及系統，及用於支援此網路中的有效分程傳遞之裝置/網路節點。
又一特定目標在於提供無線通信網路中的改良之巨集分集操作，及用於與此網路中之至少兩個無線基地台相連接之相關聯控制器裝置。
由附加之申請專利範圍界定之本發明滿足此等及其他目標。
本發明之第一態樣係關於一種具有若干網路節點之無線分程傳遞網路，該網路包括一指定發源端節點、至少一個分程傳遞端節點及至少兩個接收端節點(亦稱為使用者)。基本上，指定發源端節點發射導頻信號，且分程傳遞端節點接收並轉遞導頻信號至接收端節點，接收端節點中之每一者基於所接收之導頻信號而量測通道品質。根據本發明，接收端節點之至少部分特定將關於所量測之通道品質之資訊反饋至指定發源端節點，且發源端節點隨後基於所接收之通道品質資訊而排程資料以發射至接收端節點(使用者)中之至少一個選定節點。此後，指定發源端節點經由轉遞導頻信號之相同分程傳遞端節點發射資料至選定接收端節點。以此方式，將多使用者分集排程以獨特且有效之方式引入分程傳遞網路，此方式提供顯著的資料速率增強。
在此上下文中，多使用者分集排程允許選擇經歷"瞬間"良好發射器－中繼器－接收器通道之使用者用於通信，藉此允許增加之平均資料速率、減少之變異以及增加之總資料速率。
較佳地，多使用者分集排程一般包括選擇此等節點/使用者中具有最高通道品質的接收端節點/使用者，及選擇與選定節點相關聯之資料用於發射。可在相對意義上進行判定最高通道品質，亦即，相對於平均通道品質的瞬時通道品質，但亦可使用諸如絕對通道品質之其他品質量測。雖然依附通道之排程為多使用者分集排程中之核心，但亦可考慮其他態樣，諸如使用者與使用者服務品質要求之間的公平性。此外，通道品質可基於瞬時通道或預測通道品質。因此，決定選擇何接收端節點/使用者係基於一基於通道品質之度量。
分程傳遞網路中之多使用者分集排程的新穎構思對於合作式分程傳遞網路及合作式之中繼器輔助式兩次跳躍網路尤為有利。
儘管可能僅使用單個分程傳遞端節點，然使用多個分程傳遞端節點是有益的，對於導頻發射而言，該等節點同時且在相同頻率上發射導頻信號，而對於資料發射而言，該等節點同時且在相同頻率上發射資料。當多個分程傳遞端節點轉遞信號至接收端節點時，藉由將多使用者分集併入分程傳遞架構中，以使得僅經歷良好通道品質之接收端節點被選擇用於通信，來有效地處理接收端節點處的潛在破壞性干擾情形。
舉例而言，發源端節點可為基地台，且接收端節點可為行動使用者終端機。分程傳遞端節點通常可為任何分程傳遞台，其包括放大與轉遞台以及解碼與轉遞台。
本發明亦提供功率受控之分程傳遞端節點之靈活性。在本發明之此態樣中，較佳基於分程傳遞端節點與接收端節點之一選定集合之間的鏈路之平均鏈路品質而分配中繼器發射功率。舉例而言，在放大與轉遞分程傳遞的情況下，亦可基於發源端節點與分程傳遞端節點之間的鏈路之平均鏈路品質而分配中繼器發射功率。
在本發明之另一態樣中，多使用者分集排程用於一分程傳遞網路中，該分程傳遞網路係基於OFDM(正交分頻多工)或OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access；正交分頻多向近接)連同使待於接收端節點處同時接收之來自發源端節點之直接信號與分程傳遞信號能夠提供直接信號與分程傳遞信號之建設性干擾的機制。此較佳由發源端發射節點與中繼器之合適組態而完成。舉例而言，分程傳遞端節點可為同頻率轉發中繼台，其各自接收信號且以大體上小於OFDM(正交分頻多工)符號持續時間之延時時間於相同頻帶中轉發信號。發源端發射節點可組態有適合於分程傳遞信號與直接信號之等效通道之功率延遲分佈(power delay profile)的循環首碼持續時間，以確保同時接收及建設性干擾。
對於發源端發射節點及接收端節點中之至少一者配備有多個天線且使用基於多輸入多輸出(MIMO)/多輸入單輸出(MISO)之機會性通信方案的情況而言，分程傳遞端節點之至少部分可配備有一或多個天線，且可選擇接收端節點之一者用於基於MIMO/MISO之通信以建立較為富有的通道，亦即，將進一步增加總端對端(end－to－end；ETE)通道容量之通道。詳言之，基於空間多工之MIMO可用於提供高頻譜效率。此方案之反饋較佳地為描述每一MIMO次通道之品質的通道品質向量。
在本發明之又一態樣中，引入多使用者分集以用於以獨特方式來改良無線通信網路中之巨集分集。該無線網路基本上包含一控制器、與控制器相連接之至少兩個基地台及兩個或兩個以上行動終端機。基地台發射導頻信號，且接收導頻信號之每一行動終端機量測通道品質。每一行動終端機隨後將關於所量測之通道品質特定反饋至控制器，控制器基於所接收之通道品質資訊而排程資料以發射至行動終端機中的一選定者。最後，由基地台發射資料至選定行動終端機。
本發明提供如下優點：．改良之分程傳遞效能。．增強之資料速率。．功率受控之分程傳遞端節點。．直接與分程傳遞信號之建設性干擾。．用於進一步增強的潛在MIMO及/或MISO操作。．改良之巨集分集操作。
在閱讀下文對本發明之實施例之說明時將瞭解本發明所提供之其他優點。
在全部圖式中，相同參考字符用於對應或類似元件。
根據本發明之一基本構思在於將多使用者分集排程以獨特且有效之方式引入分程傳遞網路，其中該方式提供顯著的資料速率增強。
圖1為說明本發明之一例示性較佳實施例的示意性流程圖。在步驟S1中，指定發源端節點發射導頻信號。在步驟S2中，亦簡稱為中繼器之一或多個分程傳遞端節點接收並轉遞導頻信號至若干接收端節點(使用者)。在步驟S3中，每一接收端節點回應於所接收之導頻信號而量測通道品質。接下來，在步驟S4中，接收端節點之至少部分將所量測之通道品質報告回至指定發源端節點。以此方式將來自接收端節點之通道品質反饋提供至發源端節點。在步驟S5中，發源端節點基於所接收之用於選擇資料應發射至多個接收端節點(使用者)中之何(個)接收端節點的通道品質資訊而執行多使用者分集排程。隨後，在步驟S6中，發源端節點經由發射導頻信號之相同分程傳遞端節點發射資料至選定接收端節點。此意味著可在接收導頻信號之多個使用者中選擇一經歷"瞬間"良好之發射器－中繼器－接收器通道的特定使用者進行通信，藉此允許增加之平均資料速率、減少之變異以及增加之總資料速率。較佳地，多使用者分集排程包括在彼等使用者中選擇一具有最高通道品質之使用者及選擇與選定節點相關聯之資料進行發射。
儘管本發明通常可適用於無線分程傳遞網路，然其對合作式分程傳遞網路尤其係合作式之中繼器輔助式兩次跳躍網路特別有利。
圖2為根據本發明之一例示性較佳實施例之基於多使用者分集的無線之合作式分程傳遞網路的示意圖。該無線之合作式分程傳遞網路基本上包含：一指定發源端節點，亦稱為發射器(TX)10；一分程傳遞端節點或所謂的中繼台(RS)20；及若干(U個)接收端節點，簡稱為接收器(RX1 ,...,RXU )30。除正常的收發器功能性之外，發射器10亦包含一導頻模組12、一用於儲存去往接收器(RX1 ,...,RXU )之資料的資料佇列14，及多使用者分集排程器16。中繼台20可為任一習知中繼台，放大與轉遞或視情況為解碼與轉遞。除正常的收發器功能性之外，所考慮之接收器30中之每一者亦包含通道品質量測單元32。
發源端節點可(例如)為基地台，且接收端節點可為行動使用者終端機。分程傳遞端節點通常可為任何分程傳遞台，諸如放大與轉遞台或解碼與轉遞台。
起初，自發射器10經由中繼台20發送(1)導頻至接收器30。由接收器30中之每一者中的通道品質量測單元32量測通道品質並報告(2)至發源端發射器10。接下來，發射器10採用多使用者分集排程器16以至少部分地基於自接收器30之至少部分的通道品質資訊(CQI)反饋而排程發射器10希望發射至之接收器30中的一者(且因此排程發射)。排程器16通常優先化報告高CQI值之接收器以便最佳化資料速率。最後，發射器10自資料佇列14選擇與選定之接收器相關聯之資料，並使用根據選定接收器之CQI而調適的適當調變及編碼方案來發射(3)該資料。通常，導頻及資料穿過相同路徑，且假設通道自量測至資料發射大體上保持為相同的。換言之，量測至資料發射循環通常短於通道相干時間或至多與通道相干時間具有相同級別，且發射器10及中繼台20之發射功率大體上相同或在量測至資料發射循環之間僅緩慢改變。因為使用分程傳遞，亦即等效於引入較大頻率重用距離，所以潛在地不可預測之"小區間干擾"的影響減少了。
在許多合作式分程傳遞方案中，已認識到採用分程傳遞信號與來自發射器之直接信號(由虛線指示)的好處。該方法一般在於將在兩個不同時刻接收之直接信號與分程傳遞信號組合於接收器中。本發明當然亦可適用於此種合作式分程傳遞方案。
亦設想，根據本發明可在基於正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing；OFDM)或正交分頻多向近接(Orthogonal Frequency Division Multiple Access；OFDMA)之無線分程傳遞網路中採取措施以能夠使待於接收側上同時接收之分程傳遞信號與直接信號提供分程傳遞信號與直接信號之建設性干擾。稍後將詳細描述本發明之此態樣。
一般而言，若單次跳躍系統中已佈署機會性排程，則對行動使用者終端機(接收端節點)及基地台(發射節點)所產生的設計影響係較小的。區別在於基地台－使用者終端機協定設計需要迎合兩相延遲。
多個中繼器
使用同時發射相關信號之多個分程傳遞端節點常常係有益的。較佳地，對於導頻發射而言，分程傳遞端節點同時且在相同頻率上發射導頻信號，而對於資料發射而言，分程傳遞端節點同時且在相同頻率上發射資料。當多個分程傳遞端節點轉遞信號時，可藉由將多使用者分集併入分程傳遞架構中以使得僅經歷良好通道品質之接收器被選擇以用於通信來有效地處理接收側處的潛在破壞性干擾情形。此外，經歷良好通道品質之接收器很可能經歷來自多個中繼器之相干增加之信號，此意味著除多使用者分集增益之外亦經歷波束形成增益。
圖3為根據本發明之一例示性較佳實施例的具有多個中繼器之基於多使用者分集之無線之合作式分程傳遞網路的示意圖。假設存在有U個接收器及V個中繼器，且假設可使用放大與轉遞及/或解碼與轉遞。
為了使標記之簡潔，假設以OFDM或OFDMA為例。CP 表示循環首碼(Cyclic Prefix)，s(t) 為時間連續信號，且s(n) 為具有樣本指數n 之對應時間抽樣信號。
在假設為放大與轉遞分程傳遞的情況下，由每一接收台u 所接收的副載波k 之信號可寫成： 或等效為： 且其中：
其中v 為中繼台，且H(k) 為複合通道增益，S(k) 為複數值資料符號(例如，選自諸如16－QAM、PSK或類似中的信號群點，)，W(k) 為複數值雜訊，a v (k) 為中繼器之振幅增益因數(亦可為複合的)，且其中上述公式中之(1)及(2)分別表示發射器至中繼器之鏈路及中繼器至接收器之鏈路。按需要，亦有可能將(發射器至接收器之間的)直接鏈路包括於等式中。然而，為了簡潔明瞭，直接鏈路並未包括於上述等式中。此情況稍後將單獨論述。
自等式(1b)清楚地看到某些副載波將建設性地干擾彼此。因此，使用者可使用副載波資源之一子集，且另一使用者使用另一子集。
增益因數a v (k) 可在量測及資料階段期間隨時間緩慢改變或總是保持恆定，亦即，端對端(ETE)通道可自CQI量測至資料發射不發生顯著變化。亦可針對不同副載波k進行不同設置。此外，發射器所使用之功率可在量測及資料階段期間隨時間緩慢改變或總是保持恆定。然而，若控制器決定與使用者之另一集合相通信，則增益因數a v (k) 及發射器發射功率可急劇變化。
舉例而言，在參考文獻[5]中，執行排程以判定何發射器－接收器對應為有效的且同時允許每一對使用一亦共用於其他發射器－接收器對的中繼器池。與本發明相比，此為一明顯區別。尤其可注意到參考文獻[5]考慮不同拓撲：發射器－接收器對之一集合，而本發明考慮發射節點潛在地自許多接收端節點中選擇一者。本發明特別可適用於蜂巢式系統中之下行鏈路，而參考文獻[5]更可適用於特用情境。
功率受控之中繼器
本發明亦提供功率受控之分程傳遞端節點的靈活性，下文將對此加以描述。在本發明之此態樣中，較佳基於分程傳遞端節點與接收端節點之間的鏈路之平均鏈路品質而分配中繼器發射功率。舉例而言，在放大與轉遞分程傳遞的情況下，亦可基於發源端節點與分程傳遞端節點之間的鏈路之平均鏈路品質而分配中繼器發射功率。
此處構思在於(但不限於)針對一組"叢集"使用者控制中繼器發射功率，該組"叢集"使用者對於所有中繼器而言均經歷大致相同的路徑損失。較佳基於平均通道增益雜訊比特徵而判定每一中繼器之功率設定。以此方式允許用於控制發射功率的能量有效低速反饋，原因在於考慮平均通道品質，亦即，無需注意快速衰退。
舉例而言，通常假設中繼器存在總功率限制P RS ，且功率應隨後分佈於所考慮之中繼器中。通常亦假設功率控制中所涉及之接收器對於中繼器而言均經歷大致上相同量值級的路徑損失。
在參考文獻[3－4]中，導出最佳功率分配以用於一基於相干組合之系統，該系統允許將增益及相位參數調諧至瞬時通道狀態。在本發明之機會性合作式分程傳遞方案中，無法假設此知識。然而，本發明者已認識到可使用平均鏈路品質。在參考文獻[3－4]中，導出一種提供最佳信雜比(SNR)之放大參數b v 。與參考文獻[3－4]相反，本發明提議在平均意義上定義b v 。
對於放大與轉遞類型之分程傳遞而言，放大參數b v 定義為：
為中繼器v處所經歷之平均SNR(其視自發射器至中繼台之平均路徑損失、發射器之功率及中繼台處之雜訊加干擾位準而定)。若中繼器v被分配所有中繼器功率，則可看作接收器之叢集處所經歷之平均虛擬SNR。此平均虛擬SNR視中繼台至接收器之路徑損失、中繼台之總功率限制及接收器處之雜訊加干擾位準而定。
對於解碼與轉遞類型之分程傳遞而言，放大參數b v 定義為：
若希望限制干擾分佈，則可選擇中繼器之一子集，預期該子集對總平均SNR增強提供最高貢獻。舉例而言，可選擇兩個"良好"中繼器。可利用參考文獻[3－4]中所提議之選擇機制及標準，但基於平均通道增益而不是瞬時通道增益。
對於具有許多接收器(諸如行動台)之應用而言，合理的功率控制實現在於使功率控制判定發生於發射器(諸如基地台)中，如圖4所述。功率控制應較佳"瞄向"經歷類似傳播條件之一組接收器。當然，可能將任何其他節點用於功率控制計算。亦可能根據參考文獻[6－7]所述之實施而提供分佈式解決方案，但使用平均通道增益而不是瞬時通道增益。
雖然上述功率控制方案目標針對經歷一組類似平均傳播條件，但中繼器(以及發射器)之發射功率可經調整以針對經歷不同平均傳播條件之使用者或使用之集合。
下文將利用所提議之功率分配以及等功率分配來評定效能。
效能實例
在下文之實例中，假設V＝6個中繼器(RS1 至RS6 )置放於圍繞諸如基地台(BS)之發源端發射器的六邊形中，且假設諸如行動台(MS1 至MSU )之U個接收器定位於距發射器之距離大致為發射器至中繼器之距離的兩倍的地方。基本組態展示於圖5中。
首先，假設為放大與轉遞。自參考文獻[6]中所陳述的接收器中之信雜比開始，對於機會性合作式分程傳遞而言藉由併入每一中繼器(RS)v及每一接收器(MS)u之隨機相位因數exp (i φ v,u )而修正此關係。接收器(行動台)u之有效SNR隨後表示為：
請注意，與用於b v 之平均數值相反，(3a)之平方根中之自變數為瞬時值，從而反應當前及瞬時的通道條件。
在解碼與轉遞的情況下，有效SNR可寫成：
舉例而言，貪婪機會性演算法可選擇具有最大有效SNR之行動台u ，亦即： 或，若平均通道品質略有不同，則：
平均速率效能可隨後基於向農(Shannon)容量而判定。此處，假設需要兩個槽、中繼器接收並且隨後中繼器發射。雖然此對發射器－接收器對而言可為真實的，但在基地台可每隔一個槽交替及發射至中繼器之另一集合及接收器之另一叢集之意義上卻是悲觀的。因此，亦可潛在地除去因數。
對於放大與轉遞而言，主要係基於α＝3.5的反功率損失通道及中繼器至接收器之鏈路上的瑞雷(Rayleigh)衰退來評估效能。功率在發射器(基地台)與中繼器之間均等地劃分，亦即，PB S ＝PR S ，且任意地進行設置以使得速率級為1b/s/Hz(亦即，有用速率)。對於圖5所示之組態而言，基於等式(2a)、(3a)、(4)之結果在圖6中展示為基於"平均"之功率控制曲線，該曲線展示平均速率相對行動使用者之數目U 。圖6亦展示等功率分配曲線，其中bv 為常數。圖6亦展示第三曲線，其假設總是選擇在平均意義上為最好的中繼器且分配以所有功率PR S 。應注意，所提議之方案提供增強之效能，尤其在供選擇之行動裝置之數目大於2時。與等功率分配策略或將所有功率分配至一個分程傳遞端節點的情況相比較，基於平均鏈路品質之功率分配增強使用者資料速率。圖7呈現針對解碼與轉遞分程傳遞之相同類型的曲線。可以看到相似的類型及趨勢。
同時接收之直接與分程傳遞信號之建設性干擾
在本發明之一特定例示性實施例中，多使用者分集排程用於一分程傳遞網路中，該分程傳遞網路基於OFDM或OFDMA及能夠使待於接收端節點處同時接收之來自發源端節點之直接信號與分程傳遞信號提供直接信號與分程傳遞信號之建設性干擾的機制。在OFDM及OFDMA中，資料均調變至同時發送之多個正交副載波上。在OFDM中，資料通常發送至一個使用者，而在OFDMA中多個使用者可接收一個OFDM符號中的資料。
基本上，就OFDM符號而論，該符號經形成並發射至至少一個分程傳遞端節點，且亦以能夠使分程傳遞信號與直接信號同時或至少在時間上足夠接近地到達接收端節點或選定節點之一叢集的方式直接發射至接收端節點，從而使得能夠產生OFDM符號之建設性干擾。有利地，所提取之OFDM符號因此大體上不受符號間干擾之影響。
參看圖8之示意性的例示性圖示，此較佳地由發源端發射節點10及分程傳遞端節點20之合適組態而完成。舉例而言，分程傳遞端節點20可為同頻率轉發式中繼器，該等中繼器中之每一者接收信號且以大體上小於OFDM(正交分頻多工)符號持續時間之延時時間於相同頻帶中轉遞信號。發源端發射節點10可組態有適合於分程傳遞信號及直接信號之等效通道之功率延遲分佈的循環首碼持續時間，以確保同時接收及建設性干擾。循環首碼可組態於發源端節點10之循環首碼模組18中。
OFDM符號之形成通常包括IFFT(Inverse Fast Fourier Transform；快速反傅裏葉變換)處理、插入循環首碼之保護間隔及最終在發射之前將所形成之OFDM符號變換至射頻信號。對應地，在接收側接收所發射之信號且將無線電信號轉換成OFDM符號，並去除循環首碼且對信號進行快速傅裏葉變換(FFT)處理以擷取實際資訊。
併入所謂的同頻率轉發式中繼器(意即，可同時接收與發射之中繼器)對WCDMA(寬頻分碼多向近接)系統而言係已知的，但對OFDMA系統而言係未知的。然而，需要相當大的中繼器增益以使得此構思有用。現代同頻率轉發器(例如，來自Andrews Corp.的轉發器)可具有高達95 dB之增益，又藉由使用信號處理技術(除分離天線之外)而消除其自身的發射干擾。信號處理導致延遲，且當前同頻率轉發器系統不允許直接與分程傳遞信號之建設性干擾，原因係符號時間大大短於中繼器誘發之延遲差。此可藉由併入基於循環首碼之OFDM而解決，其中循環首碼持續時間經指配以使得吸收同頻率轉發式中繼器之延時時間、由於經由中繼器之信號路線及多路徑傳播而產生之路徑延遲。
在此特定實例中，假設V 個中繼器20中之至少一者為同頻率轉發器，該同頻率轉發器接收信號且在接收時立即在相同頻率上發射信號，但仍強加延遲TR S 。該延遲可歸因於濾波、放大及歸因於自我干擾消除，亦即，自感興趣之接收信號消除其自身的放大信號。循環首碼(CP)持續時間大致設置為T CP >T RS ＋T DS ＋T P ，其中T DS 為每路徑之最大延遲擴展，T P 為中繼路徑與直接路徑之間的最大路徑延遲差。對CP持續時間進行此設置且結合使用OFDM確保由所要之覆蓋區域內之任何接收器來接收之OFDM信號可提取(出於所有實務目的)OFDM信號之無符號間干擾(ISI)的表示。應注意，利用對應於相同OFDM符號之(足夠大的)重疊部分來同時接收穿過不同路徑(意即，直接及中繼路徑)之OFDM符號。
在不僅慮及發射器至中繼器之鏈路(1)及中繼器至接收器之鏈路(2)，且慮及由下文公式中之(0)所表示之直接信號的情況下，每一接收台u所接收的副載波k 之信號在假設為放大與轉遞式分程傳遞的情況下可寫成： 或等效為： 且其中：
可注意到，並未涉及ISI相鄰OFDM符號且無須包括於上述模型中。術語"符號間干擾(ISI)"係指相鄰OFDM符號之間的干擾。
亦應注意，同時接收之信號之建設性干擾僅在兩個信號同相時才為可能的。若兩個信號係反相的，則同時接收將導致OFDM符號中之抵消。因此，本發明基本上供應必要工具以使得能夠產生建設性干擾但並不保證產生建設性干擾。然而，本發明之額外可選特徵會將分程傳遞信號與直接信號之相位進行比較且必要時對其中一者進行相移，藉此確保建設性干擾。
基於多使用者分集之無線分程傳遞網路中的MIMO/MISO操作
圖9為根據本發明之一例示性較佳實施例的基於MIMO/MISO操作之多使用者分集之無線之合作式分程傳遞網路的示意圖。
對於發源端發射節點與接收端節點中之至少某些節點配備有多個天線且使用基於MIMO/MISO之機會性通信方案時的情況而言，分程傳遞端節點之至少部分可配備有一或多個天線，且可選擇接收端節點中之一者用於基於MIMO/MISO之通信以建立較為富有之通道，亦即，將進一步增加總ETE通道容量之通道。
詳言之，基於空間多工之MIMO可用於提供高頻譜效率。此方案之反饋較佳為描述每一次通道之品質的通道品質向量。
多使用者MIMO/MISO操作
對於發源端發射節點配備有多個天線且接收端節點配備有至少一個天線時的另一情況而言，可選擇多個接收端節點且由選定接收器導引並接收不同的空間多工資訊。與先前所有MIMO/MISO子流均被空間多工且同時發送至一個接收端節點的情況相反，在此，MIMO及/或 MISO子流均被空間多工且同時發送至不同的選定接收端節點。後一方案之益處在於進一步增強效能，因為藉由使選擇並不限定於僅一個接收端節點而允許更大的自由度。此方案之反饋較佳為描述每一MIMO/MISO次通道之品質的通道品質向量。
利用多使用者分集排程之巨集分集操作式無線網路
在本發明之另一態樣中，引入多使用者分集以用於以獨特方式來改良無線通信網路中之巨集分集。
圖10為根據本發明之一例示性較佳實施例的採用多使用者分集排程之巨集分集操作式無線分程傳遞網路的示意圖。該無線網路基本上包含一控制器110、與控制器相連接之至少兩個基地台120及兩個或兩個以上行動終端機130。基地台120同時發射同樣的導頻信號，且接收導頻信號之每一行動終端機130在專用通道品質量測(CQM)模組中量測通道品質。每一行動終端機130隨後將關於所量測之通道品質之資訊特定反饋至控制器110，控制器110包括多使用者分集排程器116且多使用者分集排程器116經組態以基於所接收之通道品質資訊(CQI)而排程資料以發射至行動終端機130中的一個(或多個)選定終端機。最後，資料經由基地台120發射至選定行動終端機。上文所陳述之功率控制構思在圖10之巨集分集應用中亦係有用的，例如，藉由將控制單元118用於執行功率控制計算並至少部分地基於基地台與行動終端機之間的鏈路之平均鏈路品質而分配發射功率。控制器110可為無線網路控制器(Radio Network Controller；RNC)或基地台控制器(BSC)，且控制器110可(例如)建構於獨立網路節點中或者可整合於基地台節點中。
上述之實施例僅作為實例而給出，且應瞭解本發明並不受限於此。保持本文所揭示並主張之基本重要原理的進一步修正、變化及改良均屬於本發明之範疇。
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10．．．發射器(TX)
12．．．導頻模組
14．．．資料佇列
16．．．多使用者分程排程器
18．．．循環首碼模組
20．．．中繼台(RS)
30．．．接收器
32．．．通道品質量測單元
110．．．控制器
116．．．排程器
118．．．控制單元
120．．．基地台
130．．．行動終端機
圖1為說明本發明之一例示性較佳實施例的示意性流程圖。
圖2為根據本發明之一例示性較佳實施例的基於多使用者分集之無線之合作式分程傳遞網路的示意圖。
圖3為根據本發明之一例示性較佳實施例的具有多個中繼器之基於多使用者分集的無線之合作式分程傳遞網路的示意圖。
圖4為根據本發明之一例示性較佳實施例的具有功率受控之中繼器之基於多使用者分集的無線之合作式分程傳遞網路之示意圖。
圖5為說明用於與若干行動台進行通信之基地台及若干中繼台之例示性組態的示意圖。
圖6為說明通道容量作為使用者數目之函數的三種不同情境的示意圖，其中該三種情境均基於放大與轉遞分程傳遞。
圖7為說明通道容量作為使用者數目之函數的三種不同情境的示意圖，其中該三種情境均基於解碼與轉遞分程傳遞。
圖8為根據本發明之一例示性較佳實施例的同時接收直接與分程傳遞信號的基於多使用者分集之無線之合作式分程傳遞網路的示意圖。
圖9為根據本發明之一例示性較佳實施例的基於MIMO/MISO操作式多使用者分集之無線之合作式分程傳遞網路的示意圖。
圖10為根據本發明之一例示性較佳實施例的採用多使用者分集排程之巨集分集操作式無線網路的示意圖。
10．．．發射器(TX)
12．．．導頻模組
14．．．資料佇列
16．．．多使用者分程排程器
20．．．中繼台(RS)
30．．．接收器
32．．．通道品質量測單元

Claims (24)

  1. 一種用於在一具有若干網路節點之無線分程傳遞網路中分程傳遞資訊之方法，該網路包含一指定發源端節點、至少一個分程傳遞端節點及至少兩個接收端節點，其中該方法包含如下步驟：-該指定發源端節點發射一導頻信號；-該至少一個分程傳遞端節點接收並轉遞該導頻信號；-該等接收端節點中之每一者接收該導頻信號且基於該經接收之導頻信號而量測通道品質；-該等接收端節點之至少部分將關於該經量測之通道品質之資訊特定反饋至該指定發源端節點；-該指定發源端節點基於經接收之通道品質資訊而透過選擇該等接收端節點中之至少一者以排程資料以用於發射，並選擇與該(等)選定接收端節點相關聯之資料以用於發射；-該指定發源端節點經由轉遞該導頻信號之相同的至少一個分程傳遞端節點發射一包含該選定資料及一循環首碼之信號至該(等)選定接收端節點，其中該網路係基於OFDM(正交分頻多工)或OFDMA(正交分頻多向近接)，且其中該循環首碼係經由該至少一個分程傳遞端節點調適成一介於該指定發源端節點及該(等)選定接收端節點間之等效通道之一功率延遲分佈；-該至少一個分程傳遞端節點接收自該指定發源端節點發射之該信號，且以一實質上小於OFDM符號持續時 間之延時時間於相同頻帶中發射該信號，其中當自該分程傳遞端節點發射之該信號係由該(等)選定接收端節點接收時，則與自該指定發源端節點發射之該信號產生建設性干擾。
  2. 如請求項1之方法，其中該無線分程傳遞網路為一合作式分程傳遞網路。
  3. 如請求項2之方法，其中該合作式分程傳遞網路為一中繼器輔助式兩次跳躍網路。
  4. 如請求項1之方法，其中該至少一個分程傳遞端節點包含至少兩個分程傳遞端節點，對於導頻發射而言，該至少兩個分程傳遞端節點同時且在相同頻率上發射該導頻信號，且對於資料發射而言，該至少兩個分程傳遞端節點同時且在相同頻率上發射資料。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包含分配發射功率之步驟，用以至少部分地基於若干選定分程傳遞端節點與該等接收端節點之一選定集合之間的鏈路之平均鏈路品質，而將發射功率分配至該等分程傳遞端節點中的每一者。
  6. 如請求項5之方法，其中該分配發射功率之步驟亦基於該發源端節點與選定分程傳遞端節點之該集合之間的鏈路之平均鏈路品質。
  7. 如請求項1之方法，其中該排程之步驟包含：-在彼等節點中選擇具有一基於通道品質之度量之最高值的接收端節點，及 -選擇與該(等)選定節點相關聯之資料以用於發射。
  8. 如請求項1之方法，其中該發源端節點、該至少一個分程傳遞端節點及該等接收端節點中之至少一些節點具有用於改良之通信操作的多個天線。
  9. 如請求項8之方法，其中該發源端節點及該等接收端節點中之至少一接收端節點具有用於多輸入多輸出(MIMO)/多輸入單輸出(MISO)操作的多個天線，且該至少一個分程傳遞端節點各自具有至少一個天線，且一個接收端節點經選擇以用於基於MIMO/MISO之通信。
  10. 如請求項9之方法，其中該MIMO操作為一基於空間多工之MIMO操作。
  11. 如請求項8之方法，其中該發源端節點具有多個天線，且該等接收端節點及該至少一個分程傳遞端節點各自具有至少一個天線，且至少兩個接收端節點經選擇以用於基於同時空間多工之多輸入單輸出(MISO)或多輸入多輸出(MIMO)通信。
  12. 一種用於在一具有若干網路節點之無線分程傳遞網路中分程傳遞資訊之系統，該網路包含一指定發源端節點、至少一個分程傳遞端節點及至少兩個接收端節點，其中該系統包含：-處於該指定發源端節點中之用於發射一導頻信號的構件；-處於該至少一個分程傳遞端節點中之用於接收並轉遞該導頻信號的構件； -處於該等接收端節點中之每一者中之用於接收該導頻信號且基於該經接收之導頻信號而量測通道品質的構件；-處於該等接收端節點之至少部分中之用於將關於該經量測之通道品質之資訊特定反饋至該指定發源端節點的構件；-處於該指定發源端節點中之用於基於經接收之通道品質資訊而透過該等接收端節點中之至少一者以排程資料以用於發射、且用於選擇與該(等)選定接收端節點相關聯之資料以用於發射的構件；-處於該指定發源端節點中之用於經由轉遞該導頻信號之該相同之至少一個分程傳遞端節點發射一包含該選定資料及一循環首碼之信號至該(等)選定接收端節點的構件，其中該網路係基於OFDM(正交分頻多工)或OFDMA(正交分頻多向近接)，且其中該循環首碼係經由該至少一個分程傳遞端節點調適成一介於該指定發源端節點及該(等)選定接收端節點間之等效通道之一功率延遲分佈；-處於該至少一個分程傳遞端節點中之用於接收自該指定發源端節點發射之該信號、且用於以一實質上小於OFDM符號持續時間之延時時間於相同頻帶中發射該信號的構件，其中當自該分程傳遞端節點發射之該信號係由該(等)選定接收端節點接收時，則與自該指定發源端節點發射之該信號產生建設性干擾。
  13. 如請求項12之系統，其中該無線分程傳遞網路為一合作式分程傳遞網路。
  14. 如請求項13之系統，其中該合作式分程傳遞網路為一中繼器輔助式兩次跳躍網路。
  15. 如請求項12之系統，其中該至少一個分程傳遞端節點包含至少兩個分程傳遞端節點，對於導頻發射而言，該至少兩個分程傳遞端節點同時且在相同頻率上發射該導頻信號，且對於資料發射而言，該至少兩個分程傳遞端節點同時且在相同頻率上發射資料。
  16. 如請求項15之系統，其進一步包含用於分配發射功率之構件，用以至少部分地基於若干選定分程傳遞端節點與該等接收端節點之一選定集合之間的鏈路之平均鏈路品質，而將發射功率分配至該等分程傳遞端節點中的每一者。
  17. 如請求項16之系統，其中該用於分配發射功率之構件亦基於該發源端節點與選定分程傳遞端節點之該集合之間的鏈路之平均鏈路品質。
  18. 如請求項12之系統，其中該用於排程之構件包含：-用於在彼等節點中選擇具有通道品質之最高值之接收端節點的構件；及-用於選擇與該(等)選定節點相關聯之資料以用於發射的構件。
  19. 如請求項12之系統，其中該至少一個分程傳遞端節點為一放大與轉遞端節點。
  20. 如請求項12之系統，其中該至少一個分程傳遞端節點為一解碼與轉遞端節點。
  21. 如請求項12之系統，其中該發源端節點為一基地台且該等接收端節點為行動終端機。
  22. 如請求項12之系統，其中該發源端節點、該至少一個分程傳遞端節點及該等接收端節點中之至少一些節點具有用於改良之通信操作的多個天線。
  23. 一種用於一分程傳遞網路中之裝置，該裝置包含：-一發射模組，其經組態以為了至少兩個接收端節點中之通道品質量測的目的而發射一導頻信號，該導頻信號由至少一個分程傳遞端節點接收並轉遞至該等接收端節點；-一接收模組，其經組態以自該等接收端節點接收通道品質資訊；-一多使用者分集排程器，其經組態以基於自該等接收端節點獲取之該通道品質資訊而透過選擇該等接收端節點中之至少一者以排程資料用於發射，並選擇與該(等)選定接收端節點相關聯之資料以用於發射；-一發射模組，其經組態以經由該至少一個分程傳遞端節點發射一包含該選定資料及一循環首碼之信號至該(等)選定接收端節點，其中該網路係基於OFDM(正交分頻多工)或OFDMA(正交分頻多向近接)，且其中該循環首碼係經由該至少一個分程傳遞端節點調適成一介於該指定發源端節點及該(等)選定接收端節點間之等效通道之一 功率延遲分佈。
  24. 如請求項23之裝置，其中該裝置建構於一網路節點中。
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