CN100521644C

CN100521644C - 在无线电信系统中增强通信能力的方法及装置

Info

Publication number: CN100521644C
Application number: CNB028180739A
Authority: CN
Inventors: 普拉蒂普·加拉尼; 马蒂厄·维利翁; 迈克尔·科岑; 雷·欧文
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2022-05-27
Also published as: ATE346442T1; DE60124708T2; US6983162B2; DE60124708D1; WO2003026231A1; EP1294135A1; CN1555636A; EP1294135B1; US20050009524A1

Abstract

说明了一种增强通信单元(112)的通信能力、运行在通信系统(100)中、用于促进到和/或来自多个通信单元的通信的方法。该方法包括步骤：可操作连接第一通信单元(112)到一个或多个相邻通信单元(114，116)，从而所述通信单元能使用一个或多个它的相邻通信单元的至少一个操作能力以增强到和/或来自所述第一通信单元的通信。该方法提供了集体使用相邻通信单元(例如在一个集合组中形成)的优点，提供了更可靠的上行和/或下行通信链路而无需使用更多网络资源。特别是，发射/接收通信单元能使用它可操作连接的相邻通信单元内的功能。此外，改善了无线或有线通信链路效率，并可以实现较高数据速率吞吐量。

Description

在无线电信系统中增强通信能力的方法及装置

技术领域

本发明涉及使用多个用户单元在现存或未来无线、或综合无线和固定通信系统中创建若干结构和用户单元增强功能，增强数据速率和改善可靠性。

背景技术

无线通信系统，例如蜂窝电话或个人移动无线通信系统，通常规定在多个收发基站(BTS)和多个用户单元(术语通常称为移动站(MS))之间安排无线电信链路。

从BTS到MS的通信链路通常称为下行链路通信信道。相反地，从MS到BTS的通信链路通常被称为上行链路通信信道。

在无线通信系统中，每个BTS和其特定地理覆盖区域(或小区)有关。该覆盖区域由BTS与在其服务小区内操作的MS之间保持可接受通信的特定范围确定。这些小区通常组合产生广阔的覆盖区域。

无线通信系统与诸如公共交换电话网络(PSTN)的固定通信系统的主要区别在于，移动站在由不同BTS(和/或不同服务提供商)服务的覆盖区域之间移动，这样做时，遇到不同的无线传播环境。

在这样的无线通信系统中，存在用于同时传送信息的方法，其中通信网络中的通信资源由许多用户共享。这样的方法用术语称为多路访问技术。存在多种多路访问技术，借此有限的通信资源被划分为许多物理参数，例如：

(i)频分多路访问(FDMA)，由此共享在通信系统中使用的频率，

(ii)时分多路访问(TDMA)，由此在通信系统中使用的每个频率在用户中通过将通信资源(每个频率)划分为多个不同的时间周期(时隙，帧等)共享，以及

(iii)码分多路访问(CDMA)，由此通过在所有时间周期中使用所有各自频率执行通信，分配给每个通信一个特定码以区分期望信号和不期望信号来共享资源。

在这样的多路访问技术中，安排不同的双工路径(实际上同时双向通信)。可以在频分双工(FDD)结构中安排这样的路径，由此一个频率专用于上行链路通信，另一个频率专用于下行链路通信。可选地，也可以在时分双工(TDD)结构中安排这样的路径，由此第一时间周期专用于上行链路通信，第二时间周期专用于下行链路通信。

在本发明的领域中，已知无线蜂窝/移动无线系统的性能、容量以及覆盖十分依赖于许多因素。例如，用户数据速率需求和用户位置在确定到/来自单元自身以及到/来自相邻用户的通信的效率和可用性时是十分关键的。此外，已知这些因素非常依赖于时间，也就是因素随时间变化很大。特别是在混合语音和数据无线通信系统的情况中，用户在活动状态和停止状态之间频繁切换，并且在无线通信系统地理范围内广泛分散。

在一对一或一对多无线通信环境中，例如在个人移动无线(PMR)领域，已知MS可以在一个专用网络覆盖区域之外通过和至少一个其他MS在一条直接通信链路内通信进行操作。这样的通信模式通常称为直接模式操作(DMO)(当和支持中继模式的系统一起使用时)，或通用的，双向或背对背(back-to-back)通信。

因此，当MS运行在直接模式时，没有系统控制器，因此无需帮助建立呼叫、组织通信资源以最小化干扰的集中定时同步(centralisedtiming synchronisation)或基础结构控制的功率控制等。

在直接模式中，以和许多现存个人移动无线系统(例如紧急服务系统)使用的常规半双工无线方案的直接模式操作相似的方式建立通信链路。通过直接模式(主叫)通信单元选择一个接收(被叫)通信单元的地址(例如5音调信令序列或数字选择呼叫)建立这样的呼叫。然后直接联系被叫通信单元以建立一条通信链路。

此外，因为开放通信系统被设计为在多个用户设备之间共享有限通信资源，用户设备设计具有操作和功能限制，例如它们可以发射的最大数据速率。可选地，它们被设计可包括所有可能特点，而不考虑用户是否真正使用它们。这样就导致(正如用户可察觉的)对于系统操作的低效率。

在无线通信网络中，公知无线传输要遭受瑞利衰落、多径和其他含噪声的影响。因此，需要对多数传输提供某种形式的误差保护和/或误差校正。由于特定传输要求增强的可靠性，例如紧急呼叫，为这些传输提供增强数量的误差保护，由此造成更多冗余。此外，这是对总是有限的资源的低效率使用。

在连接无线通信单元的环境中，已知使用例如UMTS(TDD模式)建议的机会驱动多路访问(Opportunity Driven Multiple Access)(ODMA)模式将蜂窝通信单元直接连接到一起，可以提供增强的数据速率。在该操作模式中，某些系统的整体时间-频率资源被用于使移动站转播(relay)信号到其他用户。

如在3GPP版本99规范UMTS TDD中规定的，OMDA可以分配其资源的一部分以允许移动站在它们自己之间转播信息，从而一个移动站可以通过其他移动站“连接”到网络。由于TDD系统工作在时隙上，可能分配部分系统资源的用于移动站到移动站的通信。此种类型的系统用牺牲带宽的代价增加了覆盖范围。

结果，为了在通常意义上解决这样的问题，如果可以标准化通信解决方案，就可以有助于解决问题。然而，ODMA的主要缺点是它很复杂。此外，ODMA需要相当大量的信令资源以促进在直接连接的蜂窝单元之间的转播通信。因此，由于上述ODMA的困难，在一个开放通信标准中不可能接受这样复杂和需要资源的解决方案。

因此，在本发明的领域中需要提供多个通信单元之间的连接，其可以减轻上述缺点。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种增强通信单元通信能力的方法，所述通信单元运行在促进通信的通信系统中，所述通信是到多个通信单元和/或来自多个通信单元的，所述方法包括：将第一通信单元可操作连接到一个或多个相邻通信单元，从而所述通信单元能使用一个或多个其相邻单元的至少一项操作能力，以增强到和/或来自所述第一通信单元的通信；所述第一通信单元未解码发送到所述第一通信单元的信息；以及，响应所述未解码步骤：所述第一通信单元询问任何所述一个或多个选定相邻通信单元是否接收到这样的信息；和从所述一个或多个选定相邻通信单元接收响应于所述询问而转发的所述信息。

根据本发明的第二方面，提供一种便携式通信单元，其运行在促进通信的通信系统中，所述通信是到多个通信单元和/或来自多个通信单元的，所述便携式通信单元包括：接收机和发射机；以及处理器，连接到所述接收机和发射机；所述处理器将第一通信单元连接到一个或多个相邻通信单元，从而所述通信单元能使用一个或多个其相邻单元的至少一项操作能力，以增强到和/或来自所述第一通信单元的通信；其中，当处理器未解码发送到所述便携通信单元的信息时，所述处理器通过询问任何所述一个或多个选定相邻通信单元是否接收到这样的信息来进行响应；并且，如果是的话，所述处理器用于从所述一个或多个选定相邻通信单元接收响应于所述询问而转发的所述信息。

总之，根据本发明的优选实施例，说明了使用多个通信单元(或用户设备(UE))以提高特定UE的操作能力或实际上提高通信系统的操作能力的概念。

基本结构设备(basic architectural provisions)支持一个发现和协调协议(discovery and coordination protocol)，其中无线设备发现在短距系统或有线总线上的邻近用户，并在其内部协调以获得例如单独和特定UE可用功能相比增强的功能。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的示范性实施例，其中：

图1显示适于支持本发明优选实施例不同发明概念的通信系统的框图。

图2显示根据本发明优选实施例不同发明概念的上行链路通信配置的功能框图。

图3显示根据本发明优选实施例不同发明概念的下行链路通信配置的功能框图。

图4显示适于支持本发明优选实施例不同发明概念的通信单元的框图。

图5a到5c显示适于支持本发明优选实施例不同发明概念的通信单元的不同基带处理方案的框图。

具体实施方式

现在参考图1，根据本发明优选实施例，概括地显示了一个基于蜂窝的电话通信系统100。在本发明的优选实施例中，基于蜂窝的电话通信系统100服从，并包括能在UMTS空中接口上操作的网络元件。特别是，本发明涉及第3代合作组项目(3GPP)关于和UTRAN无线接口相关的宽带码分多路访问(WCDMA)标准的规范(在3G TS 25.xxx系列规范中描述)。

多个用户终端(或在UMTS术语中是用户设备(UE))112，114，116在无线链路118，119，120上和多个收发基站(在UMTS术语中称作节点B)122，124，126，128，130，132通信。系统包括许多其他UE和节点B，为清楚起见没有显示。

无线通信系统，有时称作网络操作员网络管区(network Operator’sNetwork Domain)，连接到一个外部网络134，例如是因特网。网络操作员网络管区(参考第3代UMTS和第2代GSM系统描述)包括：

(i)核心网络，即至少一个网关GPRS支持节点(GGSN)144和/或至少一个服务GPRS支持节点(SGSN)；以及

(ii)一个接入网络，即：

(ai)GPRS(或UMTS)无线网络控制器(RNC)136-140；或

(aii)GSM系统中的基站控制器(BSC)和/或

(bi)GPRS(或UMTS)节点B 122-132；或

(bii)GSM系统中的收发基站(BTS)。

GGSN/SGSN 144负责GPRS(或UMTS)与诸如因特网134或公共交换电话网(PSTN)134的公共交换数据网络(PSDN)的连接。SGSN 144为例如GPRS核心网络内的业务执行路由和隧道(tunnel)功能，同时，GGSN 144连接到外部分组网络，在此例子中是接入系统GPRS模式的网络。

节点B 122-132经基站控制器连接到外部网络，基站控制器在UMTS术语中指的是无线网络控制站(RNC)(包括RNC 136，138，140)和移动交换中心(MSC)，例如MSC 142(其他的为清楚起见没有显示)，以及SGSN 144(其他的为清楚起见没有显示)。

每个节点B 122-132包括一个或多个收发机单元，并和其他基于小区的系统基础结构经I_ub接口通信，如在UMTS规范中规定的。

每个RNC 136-140可以控制一个或多个节点B 122-132。每个MSC142提供到外部网络134的网关。操作和管理中心(OMC)146可操作连接到RNC 136-140和节点B 122-132(为清楚起见仅显示关于节点B 126的)。OMC 146控制并管理蜂窝电话通信系统100的各个部分，如那些本领域技术人员所理解的。

在本发明的优选实施例中，多个UE 112-116以及在某些实施例中至少节点B 122-132的一个适于提供并规定到和/或来自多个UE的信息的发射、接收和处理，以增强UE的特定功能。

更具体地，在此实施例中，以上元件适于在发射和/或接收操作模式实现本发明，从而在此实施例中，本发明可应用到下行链路和上行链路传输。

通过修改通信系统100的任何其他合适部分，可选地控制、全部或部分实现物理层(空中接口)元件的这种适应性改变，其也在本发明的考虑之内。例如，诸如其他类型系统中的中间固定通信单元的等同元件在适当环境下适于提供或促进在此描述的多UE使用方案。

虽然本发明的优选实施例参考采用UMTS空中接口的无线通信系统进行说明，在此说明的发明概念可应用到任何固定或无线通信系统，这在本发明的考虑之内。特别是，本发明的优选实施例参考通常运行在UMTS系统上的无线用户单元之间的蓝牙短距无线连接进行说明。蓝牙提供适于某些描述的实施例的高数据速率、快速响应协议。

实施例1：

现在参考图2，显示了上行链路通信结构200的图，例如图1的多个用户设备(UE)的结构，该结构适于支持本发明第一实施例的发明概念。根据本发明第一实施例，UE，例如UE-1 112想要启动增强功能操作模式。此种增强功能可以包括期望发送大量数据，或例如紧急呼叫的、需要在短时间内或信号质量差的条件下接收的高优先级数据。上行链路信道中将发生这样的传输。

为了启动增强功能操作模式，UE-1 112在第一实施例中从事“主”通信单元的操作，从而控制它用于其上行链路通信的、与其他UE(UE2-11)的通信。

如图2所示，地理上接近(在一个例如蓝牙的无线通信系统中)或互连(在固定通信系统中)的UE 2-11从主单元UE-1 112接收通信212-221。一旦UE-1 112启动主-从传输操作模式，每个通信UE 2-11都配置为从单元，响应UE-1 112施加的控制，使用主-从协议。

每个设备都能够并被配置为提供(响应来自UE-1 112的请求)将从主设备UE-1 112接收的数据272-281发送到中央单元或服务单元。在无线UMTS领域，这样的服务单元可以包括一个或多个节点B122-132。图2显示在特定小区210地理覆盖区域内的所有UE，它们由特定节点B提供服务。

然而，如果主设备UE-1 112位于小区边缘，并且一个或多个相邻(从)UE地理位置邻近UE-1 112但却运行在一个或多个邻近小区，可能影响这样的到一个或多个节点B的传输，这在本发明的考虑之内。因此，经多个节点B从UE 2-11接收的数据被重新构造为原先在网络较高层次上，例如RNC 136，138，140，或GGSN/SGSN 144上传输的数据流。

主UE-1 112控制每个终端处理的数据。这样，多个单元可被设计用作附属从单元，以协助通信，并因此创造了较大数据吞吐量并共享吞吐量。它还创建了多路复用许多用户到一个电话的可能，并且当在整个通信系统扩展时，创建多个电话到多个用户的可能。

作为图2的可替换实施例，各UE可连接到一个非UE终端，例如连接到位于中央、用作主机的计算机终端，这也在本发明的考虑之内。

实施例2：

根据本发明的第二实施例，使用例如无线领域内一个诸如附属蓝牙系统提供的短距无线系统标识并协调(集合)一组独立的无线设备。

通过基于在邻近位置的基础上经由短距附属蓝牙系统形成一个“动态”组，用户UE 1-11的任一个都可以受益于使用组内一个或多个其他用户单元的能力。这和第一实施例形成对比，在第一实施例中，特定UE动态建立一个操作在主-从结构的组，用于一项或多项特定任务。

在第二实施例中，一组中任意UE使用如此较大通信“管道”的设备导致效率提高，例如，对于分组数据传输在空中接口上使用较高峰值数据速率。

一组邻近的用户可以合作用于高数据速率服务，并在访问系统的共享信道之前在短距系统上通信。以这种方式，它们可以在其内部解决接入过程。总体来说，它们减少了系统共享信道上的冲突总数，从而提高系统使用率。

优选地，使用一个例如参考第一实施例描述的发现和协调协议来选择/协调用户的临近组。注意到这样一个协议优选使用短距(例如蓝牙)附属信道。附属信道优选专用于这样的使用，其中不同用户组能动态形成或参加可用于增强通信模式的集合组。

增强操作的一个例子是在每单位时间周期限制UE接收或发射脉冲串的最大数目，正如通常情况一样。为了在强加的限制之上提高接收或发射数据速率，UE可以要求组内的一个或多个非活动移动站为该资源受限用户启动呼叫或帮助通信。

在短距附属信道上使用发现和协调协议，这些用户成为可用于这样的增强数据速率传输的集合组的一部分。例如，在图2中，UE-1 112可以确定加载非常大的文件到网络。在通常环境中，UE-1 112可能受限于它的最大传输速率，例如64kbps。然而，使用在此描述的发明概念，UE-1 112形成空闲UE 2-11的动态组，并使用附属蓝牙信道分发要发射的信息到集合组的所有用户。这种信息分发可能发生在UE-1112主通信UMTS系统的非活动周期期间。

组中的每个成员可以根据链路条件或UE的特定结构或能力承载不同数量的数据，这也在本发明的考虑之内。然而，如果为简单起见我们假定每个成员也限定最大传输速率是64kbps，有效最大数据速率是640kbps。UE-1 112可以以几乎同时的方式发射信息到网络，从而提高有效最大数据速率到704kbps，这也在本发明的考虑之内。

本方法使用既在UE又在中央单元/服务单元支持的协议来提供多路复用数据服务，同时实质上避免了对主无线UMTS系统的信号传输影响。

此外，协议和控制方案优选支持分发数据到集合组的独立成员，以及在网络中重新构造信息。注意到来自组成员的每个各自传输将携带表示该传输是一个较大传输一部分的数据字段。该数据字段还包括指明各自传输在较大传输中的位置的指示。

参与的UE 1-11可以工作在例如GSM，UMTS的不同系统，这也在本发明的考虑之内，正如将要进一步在实施例9中所描述的。在这样的情况下，可能在集合成员和网络之间交换链路质量信息，从而提高网络效率。

注意到每个UE可能在网络中并不经历相同质量的通信，例如在无线领域，特定UE可能遭受瑞利衰落或多径条件。同样，一些用户可能产生较少干扰和/或经历较佳链路质量。因此，有利使用这一特点也在本发明的考虑之内。例如，位于较佳位置的UE，例如在窗户旁，可以承载较多组业务。可替换地，位置较佳的UE可能不需要将发射数据误差防护到相同程度，从而提高了业务吞吐量。

可由网络或UE自己确定此信息。本发明考虑不仅通过网络而且通过集合组其他成员共享这样的链路质量信息。这允许改变网络中实现通信的方式，从而提高效率的同时保持特定服务质量。

总之，第二实施例有利地提供了至少下列新概念：具有蓝牙附件的无线UE，用于建立临近用户集合组的协议，使用临近用户分布的无线资源有利利用在UE和网络之间的通信、UE和网络都支持的协议，以及可选地，利用不同用户链路到基础结构的不同质量等。

实施例3-可选紧急呼叫

在本发明又一个实施例中，提供了一种更深层次增强上行链路应用。大量远程通信单元现在提供紧急呼叫功能，即产生到中央接收站的高优先级呼叫的能力。紧急呼叫的例子包括在例如蜂窝电话的情况下到紧急服务的呼叫，或在移动无线设备的情况下到调度分配器(dispatcher)的呼叫。

本发明的发明者认识到在用于紧急呼叫的选定(或随机)相邻UE再用中更深层次的功能增强操作。例如，让我们考虑UE的用户想要做出紧急呼叫的情况。然而，该UE可能不在覆盖范围，例如不在其服务节点B的覆盖范围内，因此，不能和网络联系。

本发明的发明者注意到用户/UE可以请求其他选定或随机相邻UE建立紧急呼叫或实际上转发紧急呼叫信息。可使用例如短距蓝牙、红外、无线本地环路或类似通信介质来递交紧急呼叫信息给相邻UE。

实施例4：

现在参考图3，显示了通信结构的框图，例如图1适于支持本发明的发明概念的用户设备(UE)的结构。第一和第二实施例参考想要在上行链路方向发送大量数据的UE进行描述。然而，动态利用相邻UE资源同样可应用到下行链路情况中，这也在本发明的考虑之内。

开始，用户单元UE-1 112通过其他临近用户单元UE 2-11执行设备发现312-321轮询操作。对于可用并适合的UE，例如UE 2-6，UE-1112和选定相邻UE协商以确定在UE-1 112接收送往UE-1 112的下行链路数据372-376过程中它们怎样帮助UE-1 112。

可以通过响应轮询、参加的设备相互注册或当它们检测到附属信道上的活动时，基于注册进行轮询操作，这些也在实施例4的考虑之内。

在实施例4的优选配置中，UE还试图从网络接收到UE-1 112的无线数据传输。如果UE-1 112未能解码它的数据，UE-1 112询问任何选定的相邻UE它们是否正确接收到这样的数据。如果来自一个或多个选定相邻UE的数据可用，UE-1 112从网络经可选通信路径312-316接收期望的传输。

在实施例4的可选操作模式中，如图3所示，诸如UE-1 112的用户总是从附近选定相邻UE接收扩充数据。在此永久转发器操作模式中，参考实施例10进行更详细描述，注意到UE-1 112使用接收到的扩充数据提高它的解码概率，如在实施例6，7，和8中将进一步描述的。

注意到如果甚至通过组合(或选择)来自所有可用输入，UE-1 112也不能接收扩充数据，就发送一个否定确认(nack)消息。相似地，如果UE-1 112成功解码，注意到，按照强制UE-1 112连同网络支持的协议，发送一个确认消息(ack)。

在此说明的发明概念不局限于UMTS系统中UE的使用，还可应用到任何无线通信设备，这也在本发明的考虑之内。实施例4因此可应用到任何类型的个人无线通信设备，例如蜂窝电话，便携式或移动无线设备，个人数字助理，膝上型电脑或无线联网PC。

总之，实施例4规定了一个附属短距系统，以增强对特定UE的通信，从而利用一个或多个选定相邻UE的能力或特征。通信增强优选遵守发现和特征协商协议。注意到实施例4提供了一种方法，扩展了送往特定通信单元的接收信息，和现有技术中已知的使用中间链路发送信息的方法形成对比。

实施例5：

作为实施例4的特殊情况，实施例5进一步提供一种帮助UE，例如UE-1 112下行链路通信的方法。为更好解释实施例5的特点，我们考虑具有蜂窝电话的人在会议中聚集的情况。当前蜂窝电话仅以独立方式使用。这意味着每个用户受限于其特定蜂窝电话的无线执行能力。此外，使用了设计成使用单个全向天线、单分支接收机(由于在小设备中很难提供分集)的蜂窝系统装置和单分支发射系统的通常具体实现的局限。

实施例5通过提供一组使用短距系统(例如蓝牙)标识和协调(集合)的独立无线设备解决了上述限制。每个用户从常规通信系统接收信息，例如从图1的UMTS蜂窝系统接收信息。每个用户然后转发接收到的信息到至少一个其他UE。然后用户有利地组合多个接收到的副本以提高检测(分集组合)的可靠性。

例如，使用图3的配置，使用例如前述使用短距附属信道的发现和协调协议标识一组临近用户。正如前面一样，这些用户成为可用于增强通信目的的集合组的一部分。在图3中，UE 2-6接收来自UMTS蜂窝系统的信息，并使用短距系统转发接收到的信息312-316到UE-1112。UE-1 112最优组合这些多路接收的信息，以提高其检测的可靠性。注意到，可以使用合适的同步机制以协调多路接收信号的定时和处理。

总之，实施例5在下行链路环境中提供了以下新特点：用户组合信息的多个组以获得分集效益；用于某个支持某种使用模式(例如多个发射码)的某种网络的设备；节点B有利地组合在不同码上发送的多个用户信息以获得分集效益。

现在参考图4，显示了适于支持本发明实施例不同发明概念的通信单元，例如用户设备(UE)112，的框图。类似框图也可应用到节点B元件，例如节点B 122，这也在本发明的考虑之内。因此，描述了前述图4的说明，从而也包括节点B基带处理电路的实现，如本领域技术人员应当认识到的。

UE 112包括天线402，优选连接到为UE 112内接收和发射链之间提供分离的双工滤波器或循环器404。

接收机链包括扫描接收机前端电路406(有效提供接收，滤波和中频或基带频率转换)。扫描前端电路406扫描从其相关节点B发射的信号。扫描前端电路406串行连接到信号处理功能模块(处理器，通常用DSP实现)408。最后的接收机电路是基带后端电路409，如果通信单元是一个用户单元，该电路可操作连接到显示单元410。

可替换地，如果通信单元是节点B，最后的接收机电路是可操作连接到接口端口410的基带后端电路409，从而转发解调的接收信号到例如无线网络控制器(RNC)。

根据本发明的下行链路实施例，连接到基带后端电路409的接收机链410，特别是信号处理功能模块408，适于一个接收通信单元接收并处理来自相邻UE的多个信号。此外，处理电路适于在发现和协商过程期间接收并处理来自相邻UE的传输。

控制器414可操作连接到扫描前端电路406，从而接收机可以从恢复的信息中经接收信号强度指示(RSSI)412功能模块来计算接收误码率(BER)或误帧率(FER)或类似链路质量测量数据。RSSI 412功能模块可操作连接到扫描前端电路406。用和以上信号处理功能模块408的适配相似的方式，控制器适于控制来自UE 112的信号发射和接收，以促进相邻UE的使用。

存储设备416存储UE专用数据的宽阵列，例如解码/编码功能，定时细节，和定时、信道、功率控制等有关的相邻和服务小区信息。此外，存储单元416现在适于存储和在此描述的功能增强实施例一起使用的相邻UE信息。

定时器418可操作连接到控制器414以控制定时操作，即UE 112内时基(time-dependent)信号的发射和接收。

在本发明的优选实施例的环境中，定时器418用于同步UE 112接收和或发射部分的定时，从而能处理到和/或来自选定相邻UE的传输。

为了完整，就广泛观点来说，通信单元(UE或者节点B)的发射链实质上包括输入设备420，例如麦克风，经处理器408串联到发射机/调制电路422和功率放大器424。处理器408，发射机/调制电路422和功率放大器424通过将功率放大器的输出连接到双工滤波器或循环器404，可操作响应控制器，如本领域中已知的。

以一个类似上述用于下行链路实施例的方式，执行信号处理器功能模块408，控制器414，定时器418和存储设备416的适配，以实现对选定相邻UE的上行链路传输，如本领域技术人员应当理解的那样。

在发射链中的信号处理器功能模块408可以用不同于接收链中的处理器实现。可替换地，信号处理器408可用于实现发射和接收信号的处理，如图4所示的。

当然，通信单元400内的不同组件可用离散或集成的组件形式实现，最终结构因此仅仅是任意选择的结果。

更为一般的是，与本发明优选实施例相关的任何通信增强模式/UE应用都可以任何适当方式在一个相应通信单元内实现。例如，可以添加新设备到常规通信单元(例如UE 112或节点B 122)，或可替换地，修改常规通信单元的现存部分，例如通过重编程其中的一个或多个处理器。这样，所需要的修改可用存储在存储介质上的处理器可执行指令的形式实现，这些存储介质例如软盘，硬盘，PROM，RAM或这些或其他存储多媒体的任意组合。

在本发明的优选实施例中，UE之间通信以交换其能力(capabilities)并协商可以实现单个UE的哪些功能。

注意到可在接收UE中使用下述一项或多项功能，以帮助功能增强过程：

a)联合解码

b)联合解调

c)联合均衡

d)多模式操作

e)为较高吞吐量复用和解复用数据

实施例6-联合解码

当UE具有相同结构并是同一类型时，它们可操作连接到一个接收(预定)UE，允许接收信息的联合解码或联合均衡，从而提高有效吞吐量和/或接收信号的可靠性。参考图5a-5c详细描述了多种联合解码的可能性。参考下行链路功能增强操作模式对图5a-5c的UMTS发射机/UE接收机配置进行说明。

现在参考图5a，显示根据本发明优选实施例的UMTS发射机/UE接收机配置500。发射机510，例如节点B的发射机，在第一和第二通信信道520，525上发射到两个UE接收机550。在传输期间，信号将遭受本领域中已知的噪声530，535，540，多径以及瑞利衰落影响。

无论是发射数据块序列到单个UE用于随后在单个UE组合的情况，或是发射相同数据块到所有UE用于提高可靠性的情况，都使用了多个独立接收机550(为清楚目的仅显示两个)。

在联合解码的情况下，从各选定相邻UE(从单元)接收解调样本的UE 112(主单元)用多种方式解码信息。图5a显示第一解码方式，借此各UE接收机在UE 112组合转发的解码结果580之前对接收的数据执行其自身解调560和信道解码570。这样的组合操作可以包括，例如，接受通过循环冗余码校验(CRC)的块的简单判定过程。此情况中，这两个接收信号配置到相同物理信道上(或GSM/TDMA系统中的时隙)。物理信道不能是异类的，因为每个单元经历不同的信道传播条件。

图5b显示第二解码方式，其中每个UE接收机执行其自身解调560，独立解调的数据被转发(在所有情况下)到UE 112内的联合信道解码功能模块572。以这种方式，UE-1 112能对每个接收的解调信号执行其自身信道解码，从而节省了其相邻UE提供信道解码信息的计算工作。

实施例7-联合均衡

然而，假定信道通常是不相关的，也可以在信道均衡之前执行信息组合，如图5c所示。因此图5c显示了第三解码方式，其中各接收机提供接收信号给UE 112，UE 112然后在联合信道均衡和联合信道解码570之前执行联合解调526。

在以上实施例6和7详细说明的方式中，本发明使用了空间分集。每个成员，例如集合实施例，用作一个带有不同层次的接收机电路的独立的天线元件。使用多个收收信号的这种类型的有益组合提高了接收信号的可靠性。

实施例8-RAKE组合

在又一个接收机解码实施例中，例如当应用到一个UMTS-FDD(CDMA)系统中时，多个选定的相邻UE可能使用不同或相同的码。如果使用相同的码，在下行链路实施例的UE-1接收机(或上行链路实施例中的节点B接收机)将把不同的接收信息信号看作多径效应。因此，不同的信号可在RAKE接收机中组合。

在可选实施例中，如果使用不同码发送信息，可以组合两个或多个不同RAKE接收机的输出。如以上实施例6和7，RAKE接收机实施例有效实现了分集改进。自然地，在此例子中需要一个信令协议消息来通知节点B使用了多个码，如本领域中技术人员公知的。

实施例9-多模式操作

本发明的发明者进一步注意到将上述功能增强能力应用到多模式通信单元和/或多信号(但是不同)模式通信单元。在后者的例子中，将组合支持两个不同多路访问方案的两个通信单元以在它们组合的持续时间内提供单一多模式通信服务。

在实施例9的优选结构中，假定一个用户采用例如GSM电话，另一个用户采用UMTS电话(或软件可定义的无线设备(SDR))。注意到GSM用户可以使用UMTS通信单元的能力以获得较高吞吐量和/或较佳服务质量。

此外，特别是当再用处于空闲模式的通信单元时，可以获得冗余并节约成本。例如，注意到甚至在只有一条接收路径时，宽带CDMA(WCDMA)蜂窝通信单元可以工作在非压缩模式，同时和GSM电话交换相邻小区信息。

作为例子，让我们假设通信链路的配置将是：

(i)UE-A是一个仅仅支持GSM的单元；

(ii)UE-B是一个UMTS单元；以及

(iii)X是一个UMTS节点B。

在空闲模式中，例如UE-A(或网络)请求UE-B用其服务节点B-X建立一条UMTS无线链路。然后UE-B等待来自UE-A的传输，例如经蓝牙连接，并转发这样的上行链路信息到它的服务节点B-X。实际上，UE-B用作通信转发器，因为UE-A不具有在UMTS系统上通信的能力/功能。然而，UE-A和UE-B都有蓝牙能力。

上述通信增强也可以应用到下行链路环境，这在考虑之内的，例如转发信息给暂时在GSM系统覆盖范围之外的GSM通信单元。

在以上所有结构中，本发明的发明者注意到至少可以考虑两种操作模式：

(i)永久传输模式：选定相邻UE总是，并实际上立即响应它们接收的送往一个备选UE的信号；或

(ii)请求(On-Request)传输模式：选定相邻UE接收送往备选UE的信号并将其存储在存储器。然后一旦接收到来自UE-1 112的请求，经例如短距蓝牙接口或有线总线重新发射存储并接收的信号到UE 112。

现在让我们详细考虑两种操作模式。

实施例10-永久传输模式

在永久传输操作模式中，选定的相邻UE被有效配置为转发器单元，即它们被配置为一接收到数据块就重发射它们。此种操作模式因此特别适用于实施例7的RAKE接收机结构，它可以轻而易举地处理多个信号的同时接收。此外，永久传输模式还适于实施例3的紧急呼叫配置，其中期望立即传输紧急呼叫数据。

实施例11-请求传输模式

作为实施例10的永久传输操作模式的另一可选方案，本发明发明者也注意到请求传输的可能。请求传输操作模式要求选定的相邻UE接收信号并将信号存储在存储器中。然后一旦接收到UE 112的请求，就经例如短距蓝牙接口或有线总线重新传输存储的信号。

作为例子，可操作的连接到另一个UE-B(例如经短距蓝牙链路)、从节点B-X到UE-A的下行链路传输，可以例如使用实施例11的请求传输模式以及例如实施例6的联合解码设备产生。

这样一个下行链路传输可用下述事件说明：

(i)节点B-X发射信号给UE-A。假定UE-A和UE-B接收相同的信号，即使由于两个不同信道传播条件而改变。UE-A和UE-B都存储这些信号。

(ii)UE-A对其存储的信号执行一些处理，以解调和解码它接收的信号。如果我们假定UE-A确定的最终CRC不正确，UE-A经蓝牙短距无线链路(或有线总线)发射请求，要求从节点B-X重新传输信号。

(iii)UE-B接收到该请求。响应该请求，UE-B从其存储器中检索接收的信号，对接收的信号执行解调操作，然后经相同的蓝牙短距无线链路(或有线总线)发射解调的信号给UE-A。

在另一可选方案中，如果我们假定UE-B在那时没有处理资源以执行必要的解调，UE-B能用未加工的接收信号响应UE-A，这在本发明的考虑之内。然后UE-A可以选择执行联合解码或切换到联合均衡，如上面参考实施例6和7描述的。

(iv)当UE-A接收到来自UE-B的肯定回答，即提供送往UE-A的解调信号，UE-A能根据实施例5a的配置执行联合解码操作。

(v)在最终CRC之后，UE-A然后可能确定来自节点B-X的信号脉冲串正确解码。因此，UE-A不使用通信标准协议请求脉冲串的重新传输，从而留下更多资源给节点B-X和蜂窝系统使用。

如果请求来自选定相邻UE的帮助的UE 112未能接收到对请求的肯定回答，UE 112还可以仍旧使用任何可用的重传协议，正如通常在多数通信标准中提供的，这也在本发明的考虑之内。

前述方法既可用于上行链路也可可用于下行链路方向，这在本发明的考虑之内。例如，希望发射信息到蜂窝系统的用户可能发送该信息到集合组的至少一个成员，随后该至少一个成员会发射该信息到网络。

实施例12：

专用区域网络通常包括在使用本地无线访问技术的本地网络内的两个或多个用户，以及通过一个或多个网关通信单元到外部网络的单个连接。这样的网络的例子可以是蓝牙标准，其中在一个非常小半径(例如50米)内形成一个ISM频带专用区域网络。

因此该局域网非常小，在某种程度上一个通信单元和相邻通信单元具有适当的视距连接，低传播损耗和低延迟。已知在这种专用区域网络中的弱链路是(如果它是一个无线网络)到局域网的外部无线连接。此外，到外部区域网络的最弱链路当然将成为所有其他用户通信的瓶颈。通常一个通信单元用作到外部网络的网关，其他所有专用区域UE经该网关通信单元(或UE)和外部网络(可以是互联或内部网络)通信。

根据本发明实施例12的优选方面，假定专用区域网络中的两个或多个用户很可能是空间分开的。这样，还假定它们提供一定程度的空间分集给外部网络链路。在通常的意义上，这可以是到外部网络波束的形式，将专用区域网络内的每个UE用作波束的一个“天线元件”。可替换地，它还可以是以一定顺序切换各“主”链路的形式，从而给出一定程度的空间分集。

根据实施例12的优选方面，外部网络链路不依赖一个网关通信单元(或网关UE)。有利地，外部网络链路现在在专用区域网络内的多个用户间分配。在上行链路和下行链路中，或在下行链路中通过最大比率组合来自专用区域网络内所有用户的信号以提供一条复合可靠外部链路时，可能发生切换。

上述解决方案具有专用区域网络越大，分集增益越好以及外部链路越可靠的优点。它的一个显著益处在于较大的专用区域网络将具有到外部网络的较高数据吞吐量。

因此，实施例12提供了应用天线分集原理到一个具有无线外部互联网或内部网连接的无线专用区域网络的新特点。此外，为提供最可靠的上行链路和下行链路连接而不使用更多的外部网络资源，无线专用网络UE成员的集体使用具有很大的益处。

此外，相信对于专用区域网络的制造商和操作员，集体使用专用区域网络内的成员以提供外部网络连接中的冗余是新颖的和有吸引力的。同样，随着专用区域网络内用户数目增加，外部链路的分集增益也增加。这是有利的，因为专用区域网络内用户数目越多，外部带宽需求也可能越高。

总之，在此描述的发明概念参考已知现有技术通过使用多检测提供较大吞吐量。此外，还有诸如更有效多模式操作的新功能和应用，在多模式操作中各单个单元能分离并用作UE。当在一起时，他们能够配制成协同操作。此外，和已知多模式/多终端组合单元(pack unit)相比，实现了一个新的备用紧急呼叫功能。

应当懂得以上描述的多通信单元连接提供了以下优点：

(i)对在下行链路接收模式的单个用户通信单元的改进实际上等于通过具有多个接收天线而提供的改进。

(ii)通信单元集体使用以形成一个集合组，为每个用户提供了更可靠的上行链路和下行链路通信信道，而无需使用更多的网络资源。

(iii)假定每个通信但愿的天线是不相关的，辅助下行链路通信链路增强模式的多个接收机的组合误块率(BLER)是相乘的。如果第一接收机的BLER是0.3，第二的是0.2，则组合接收机运行在0.06，它对应在单个接收机上难以实现的几dB的增益。

(iv)组合系统的成本低得多，因为每个用户通信单元无须被设计为具有最多功能，单元根据需要以及在需要时可以使用相邻通信单元的功能或较高层次能力。

(v)可以用功能的重使用/增强设备来实现新的功能。

(vi)改善了无线链路效率，并提高了通信的可靠性。

(vii)基本上实现了下行链路和/或上行链路通信的较高数据速率。

虽然在上面描述的是本发明实施例的特定、优选实现方式，应当清楚，本领域技术人员可以很容易应用此发明概念的变化以及修改。

Claims

1.一种增强通信单元的通信能力的方法，所述通信单元运行在促进通信的通信系统中，所述通信是到多个通信单元和/或来自多个通信单元的，所述方法包括：

将第一通信单元可操作连接到一个或多个相邻通信单元，从而所述通信单元能使用一个或多个其相邻单元的至少一项操作能力，以增强到和/或来自所述第一通信单元的通信；

所述第一通信单元未解码发送到所述第一通信单元的信息；以及，响应所述未解码步骤：

所述第一通信单元询问任何所述一个或多个选定相邻通信单元是否接收到这样的信息；和

从所述一个或多个选定相邻通信单元接收响应于所述询问而转发的所述信息。

2.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

由所述第一通信单元对所述相邻通信单元执行轮询操作，以发现一个或多个能增强到和/或来自所述第一通信单元的通信的相邻通信单元。

3.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

由所述通信系统内的中央单元执行轮询操作，以发现所述第一通信单元的一个或多个相邻通信单元，用于增强从所述中央单元到所述第一通信单元的通信。

4.根据权利要求2或3所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述可操作连接的步骤或所述轮询步骤用短距无线连接或有线总线执行。

5.根据权利要求4所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述短距无线连接是附加到通信系统的蓝牙。

6.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

根据所述第一相邻通信单元的确定的地理位置，使用第一相邻通信单元以增强到和/或来自所述第一通信单元的通信。

7.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述一个或多个相邻通信单元中的多数基于各自链路状况而承载不同的数据量。

8.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

由所述多个通信单元中的多数协调以形成一个用于作为组而获得增强通信功能的通信单元集合组。

9.根据权利要求8所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，多个所述集合组的通信单元在所述通信系统内发射链路状况信息到中央单元。

10.根据任何前述权利要求7至9所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

建立所述通信单元集合组的多个所述通信单元，从而当所述多个通信单元非活动时，增强到和/或来自组中其他成员的通信。

11.根据权利要求8所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述第一通信单元被配置为一个主通信单元，用于协调到和/或来自作为从通信单元的所述相邻通信单元的较大数据吞吐量通信。

12.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，配置所述通信单元的所述可操作连接，以增强上行链路通信。

13.根据权利要求12所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述相邻通信单元被所述第一通信单元用于紧急呼叫。

14.根据权利要求12所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述第一通信单元分发要发射的信息到集合组的所有通信单元，以执行上行链路通信。

15.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，配置所述通信单元的所述可操作连接，以增强下行链路通信。

16.根据权利要求15所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

从任何所述选定相邻通信单元自动转发被任何所述选定相邻通信单元接收的送往所述第一通信单元的任何通信到所述第一通信单元。

17.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

在所述第一通信单元中组合由任何所述选定相邻通信单元转发的所述信息的一个或多个接收副本。

18.根据权利要求17所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述组合步骤进一步包括步骤：

在多个所述选定相邻通信单元的接收机内对送往所述第一通信单元的信息执行解调；

在多个所述选定相邻通信单元的接收机内对所述解调信息执行信道解码；以及

在所述第一通信单元内组合来自所述选定相邻通信单元的所述多个接收机的所述信道解码信息。

19.根据权利要求17所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述组合步骤进一步包括步骤：

在多个所述选定相邻通信单元的接收机内对送往所述第一通信单元的信息执行解调；以及

在所述第一通信单元内组合来自所述选定相邻通信单元的所述多个接收机的所述解调信息。

20.根据权利要求19所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，组合所述解调信息的步骤进一步包括步骤：

在所述第一通信单元内执行联合信道解码。

21.根据权利要求17所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述组合步骤进一步包括步骤：

从所述选定相邻通信单元的所述多个接收机转发接收到的信息给所述第一通信单元；

在所述第一通信单元内组合所述转发的接收信息；以及

在所述第一通信单元内执行对所述组合信息的联合解调。

22.根据权利要求21所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

对所述联合解调的信息执行信道均衡；以及

对所述信道均衡的信息执行信道解码。

23.根据权利要求15所述的增强通信单元通信能力的方法，所述方法进一步包括步骤：

当所述第一通信单元没有成功接收到转发消息时，由所述第一通信单元发送否定确认消息(nack)到所述选定相邻通信单元；或者

当所述第一通信单元成功接收到转发消息时，由所述第一通信单元发送确认消息(ack)到所述选定相邻通信单元。

24.根据权利要求1所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述第一通信单元和至少一个所述选定相邻通信单元操作在不同的无线通信系统上。

25.根据权利要求24所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述不同的无线通信系统包括以下系统中的两个或更多：GSM通信系统、蓝牙通信系统、UMTS通信系统。

26.根据权利要求24所述的增强通信单元通信能力的方法，其中，所述第一通信单元和/或至少一个所述选定相邻通信单元能够在每一所述不同的无线通信系统中进行多模式操作，由此，所述多模式操作促进所述的将所述第一通信单元与所述至少一个所述选定相邻通信单元可操作连接的步骤，以在所述第一通信单元和所述至少一个所述选定相邻通信单元可操作连接的持续时间里提供单一多模式通信服务。

27.一种便携式通信单元，其运行在促进通信的通信系统中，所述通信是到多个通信单元和/或来自多个通信单元的，所述便携式通信单元包括：

接收机和发射机；以及

处理器，连接到所述接收机和发射机；所述处理器将第一通信单元连接到一个或多个相邻通信单元，从而所述通信单元能使用一个或多个其相邻单元的至少一项操作能力，以增强到和/或来自所述第一通信单元的通信；其中，当处理器未解码发送到所述便携通信单元的信息时，所述处理器通过询问任何所述一个或多个选定相邻通信单元是否接收到这样的信息来进行响应；并且，如果是的话，所述处理器用于从所述一个或多个选定相邻通信单元接收响应于所述询问而转发的所述信息。