CN102197604B

CN102197604B - 用于中继通信网络中的通信的方法和装置

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Publication number: CN102197604B
Application number: CN200880131717.2A
Authority: CN
Inventors: R·帕兰基; A·阿格拉沃尔
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: EP2351249B1; WO2010047724A1; CN102197604A; KR101291096B1; TW201018115A; US20100103858A1; JP5425920B2; EP2351249A1; US9031053B2; JP2012506666A; KR20110074924A

Abstract

描述了用于在中继通信网络中传送数据的技术。一方面，中继网络中的站可被群聚成多个深度，且每一深度处的站可在每一时间区间内发送相同传输。分组可在中继网络中以管线化方式被传送。分组的传输可在相继时间区间内由所处深度递增的站发送。站可执行自动配置、尝试解码来自不同深度处的站的传输、以及基于解码结果确定自己的深度。另一方面，每一深度处的站可传送相同同步信号，而不同深度处的站可传送不同同步信号。在一种设计中，不同深度的同步信号可为不同导频，其可用不同加扰码或不同正交码来生成，或可在频率和/或时间上被复用。

Description

用于中继通信网络中的通信的方法和装置

背景

I.领域

本公开一般涉及通信，并且尤其涉及用于在无线通信网络中传送和接收数据的技术。

II.背景

无线通信网络可包括数个可传送和接收数据的站。给定站的覆盖可能小于期望的覆盖区域。覆盖小可能是由于各种原因，诸如最大发射功率低、频谱遮罩约束、高频谱等。

大量站可被用于覆盖给定的地理区域。这些站应该能够越空(over the air)彼此通信，因为经由回程网络互连许多站会是很昂贵的。这些站可作为能“放大并转发”传输的无规划中继器来操作。然而，这些无规划中继器可能导致正反馈环路且还可能放大噪声。这些站也可作为能以未经协调的方式“解码并转发”传输的增量冗余(IR)站来操作。然而，这些IR站可能要求载波感测和/或路由规划以便使冲突和管理干扰最小化。因此，如果存在大量的站，则这些IR站可能是极其低效的。期望用于在大的地理区域上有效传送和接收数据的技术。

概述

本文描述了用于在中继通信网络中传送和接收数据的技术。一方面，中继网络中的站可被群聚成多个深度，且每一深度处的站可在每一时间区间内发送相同传输。这多个深度可被记为深度0到深度D，其中深度0是最低深度，深度D是最高深度，且D可以是任何整数值。深度d处的(诸)站可以能够成功解码来自深度d-1处的(诸)站的传输，但不能成功解码来自深度d-2或更低深度处的(诸)站的传输。分组可在中继网络中以管线化方式被传送。所处深度递增的站可在相继时间区间内发送分组的传输。

另一方面，每一深度处的站可传送相同同步信号，而不同深度处的站可传送不同同步信号。在一种设计中，不同深度的同步信号可包括不同导频，其可用不同加扰码或不同正交码来生成，或可在频率和/或时间上被复用。每一深度的同步信号可被用于标识该深度处的(诸)站以确定这些站的深度、获得定时信息、推导出对这些站的信道估计、等等。

在一种设计中，站可在第一时间区间内接收来自中继网络中的第一深度处的至少一个站的至少一个传输。该站还可接收来自第一深度处的该至少一个站的第一同步信号。该站可在高于第一深度的第二深度处。该站可在第一时间区间后的第二时间区间内发送传输，且还可传送第二同步信号。该站可执行自动配置、尝试解码来自不同深度处的站的传输、以及基于解码结果确定自己的深度。

又一方面，中继网络中的(诸)站可用半双工操作传送数据。站用半双工操作在任何给定时刻可能仅能够传送或接收数据。在一种设计中，偶数深度处的(诸)站可在第一种帧(例如，偶数帧)内接收分组的传输，且可在第二种帧(例如，奇数帧)内发送分组的传输。奇数深度处的(诸)站可在第二种帧内接收分组的传输，且可在第一种帧内发送分组的传输。最低深度0处的站在第一种和第二种帧两者内均可发送传输。最高深度D处的站在第一种和第二种帧两者内均可接收传输。

以下更加详细地描述本公开的各种方面和特征。

附图简述

图1示出了中继通信网络。

图2示出了中继网络的传输方案。

图3示出了具有干扰消去的分组解码。

图4示出了使用来自不同深度处的站的传输的分组解码。

图5示出了具有周期性引导分组的传输方案。

图6示出了(诸)半双工站的传输方案。

图7示出了三个站所作的分组传输。

图8和9分别示出了用于在中继网络中传送数据的过程和装置。

图10和11分别示出了用于在中继网络中发送同步信号的过程和装置。

图12和13分别示出了用于以半双工操作传送数据的过程和装置。

图14示出了中继网络中的两个站的框图。

详细描述

本文描述的奇数可被用于具有任何数目个站的中继通信网络。术语“网络”和“系统”常被可互换地使用。中继网络可利用码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)等。中继网络也可实现无线电技术，诸如(i)用于CDMA的通用地面无线电接入(UTRA)或cdma200、(ii)用于TDMA的全球移动通信系统(GSM)、(iii)用于OFDMA的演进UTRA(E-UTRA)、长期演进(LTE)、超移动宽带(UMB)、或Flash-OFDM(iv)用于无线局域网(WLAN)的IEEE 802.11或Hiperlan、(v)用于无线城域网(WMAN)的IEEE 802.16等。这些技术也可与其他多址方案和/或其他无线电技术联用。这些技术也可用于支持向特定站的单播传输、向站群的多播传输、和/或向所有站的广播传输的通信网络。

图1示出了中继通信网络100，其也可被称为对等网络、广播网络、分布式广播网络、网状网等。中继网络100可包括任何数目的站110，其也可被称为节点。站可以是基站、终端等。基站可以是与终端进行通信的固定站且还可被称为接入点、B节点、演进型B节点(eNB)等。终端可以是驻定的或移动的，且也可被称为接入终端、移动站、用户装备、订户单元、站等。终端可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、无线通信设备、手持式设备、膝上型计算机、无绳话机、无线本地环路(WLL)站等等。终端可与基站通信和/或与其它终端对等通信。

在中继网络100中，站可以是源站、中继站、或目的站。源站是始发数据传输的站。中继站是接收来自一个或更多个上游站的传输并将该传输再发送至一个或更多个下游站的站。目的站是接收来自一个或更多个其它站的传输且并不再发送该传输的站。上游站是从其接收数据的站，而下游站是向其发送传输的站。

在一种设计中，中继网络中的(诸)站可基于深度被群聚。深度也可称为等级、级别等。该群聚可以分布式或自组织(ad hoc)方式进行，而无需预先规划。源站在最低深度0处且被称为深度0站或节点。能正确解码来自源站的传输的(诸)站在深度1且被称为深度1站。一般而言，能正确解码来自深度d站的传输的(诸)站在深度d+1处且被称为深度(d+1)站，其中d≥0。在图1所示的示例中，站A是源/深度0站，站B、E、F和G是深度1站，而站C、D、H、I和J是深度2站。一般而言，中继网络可包括深度0到深度D，其中深度0是最低深度，深度D是最高深度，且D是一整数值。

一方面，中继网络可支持管线化方式的分组传输。分组可由不同深度处的站在相继时间区间内传送。并且，相同深度处的所有站可在相同时间传送该分组。

图2示出了中继网络的传输方案200的设计。传输时间线可以被分割成以帧为单位。帧是时间单位且可具有预定历时，例如1毫秒(ms)等。帧还可被称为时间区间、传输时间区间、时隙、子帧等。在图2所示的示例中，站A是源/深度0站，站B是站A射程内的深度1站，而站C是站B射程内的深度2站。

在帧t，站A传送分组0，其被站B接收并解码。在帧t+1，站A传送分组1，其被站B接收并解码。站B还传送分组0，其被站C接收并解码。在帧t+2，站A传送分组2，其被站B接收并解码。站B还传送分组1，其被站C接收并解码。站C还传送分组0到下一更高深度处的下游(诸)站。

分组传输可在每一随后帧内以类似方式发生。在每一帧，深度d处的站可接收并解码来自深度d-1处的上游(诸)站的分组并可将先前解码的分组传送至深度d+1处的下游(诸)站(如果有的话)。

如图2所示，给定分组由所处深度递增的(诸)站在接连的帧内传送。例如，分组0由站A在帧t传送，然后由站B在帧t+1传送，并且再由站C在帧t+2传送。最低深度0处的站A可在每一帧内传送新的分组。下一更高深度1处的站B可在每一帧内接收来自站A的分组并还可传送在先前帧内接收的分组(如果有的话)至下一更高深度2处的站C。在每一帧中，每一站可接收来自上游(诸)站的分组并可传送先前接收的分组至下游(诸)站。

在一种设计中，给定深度d处的所有站可发送具有相同波形的传输。术语“传输”和“信号”可被可互换地使用。(诸)深度d站可在相同帧内发送其传输。下一更高深度d+1处的站可接收来自一个或更多个深度d站的传输。因为这些传输具有相同波形，所以深度(d+1)站可以与在多径信道中经由不同传播路径接收的传输相同的方式对待来自不同的深度d站的传输。深度(d+1)站可处理接收自所有深度d站的传输以恢复由深度d站发送的分组。中继网络所达成的覆盖可等于所有上游站都发送相同波形的单频网络(SFN)的覆盖。

站可使用正交频分复用(OFDM)、单载波频分复用(SC-FDM)、或其它某种调制技术生成分组的传输。OFDM码元可通过(i)对映射至K个副载波的K个码元执行K点快速傅立叶逆变换(IFFT)以获得包含K个时域采样的有用部分以及(ii)复制最后C个采样并将这C个采样附加到有用部分的前面以获得包含(K+C)个采样的OFDM码元来生成。SC-FDM码元可通过(i)对M个时域码元执行M点离散傅立叶变换(DFT)以获得M个频域码元、(ii)将这些频域码元和零码元映射至K个副载波、(iii)对这K个经映射码元执行K点IFFT以获得包含K个时域采样的有用部分、以及(iv)将C个采样的循环前缀附加到有用部分的前面以获得包含K+C个采样的SC-FDM码元来生成。对OFDM和SC-FDM两者而言，接收站可获得包含来自一个或更多个站的传输的收到OFDM或SC-FDM码元，且能通过简单丢弃循环前缀来有效处置多径。除OFDM和SC-FDM之外的其它复用方案也可由中继网络使用。

一方面，中继站可针对下游(诸)站进行干扰消去(IC)地来解码接收自上游(诸)站的传输。下游站所发送的传输可表现为对来自上游站的传输的干扰并可使中继站处的收到信号质量降级。中继站具有由下游站发送的传输的知识，并因此能估计和消去由这些传输所导致的干扰。

图3示出了对下游站进行干扰消去的分组解码的设计。在此示例中，分组0由站A在帧t传送，由站B解码并在帧t+1重传，并由站C解码并在帧t+2重传。下一分组1由站A在帧t+1传送，由站B解码并在帧t+2重传，并由站C解码并在帧t+3重传。

下一分组2由站A在帧t+2传送。站B在帧t+2接收来自站A的分组2以及来自站C的分组0。站B可估计由站C传送的分组0导致的干扰。站B然后从其收到信号中减去所估计的干扰以获得经干扰消去的信号。站B然后可处理经干扰消去的信号以恢复由站A在帧t+2传送的分组2。站B可针对站C所传送的分组进行干扰消去地来解码站A传送的每一随后分组。

针对给定分组X的干扰消去可以各种方式执行。在一种设计中，深度d站可在正确解码分组X后生成该分组X的传输。深度d站还可基于接收自深度(d+1)站的导频估计一个或更多个深度(d+1)站的信道响应。深度d站然后可使分组X的传输传递经过所估计的信道响应以获得这些深度(d+1)站的估计干扰。深度d站然后可从收到信号中减去所估计的干扰。

另一方面，深度d处的站可使用来自不同深度处的上游站的传输以恢复分组。深度d站可在d个接连帧内接收来自深度0到深度d-1处的(诸)站的对该分组的传输。深度d站可在每一帧内基于该帧的收到信号收集该分组的信息。深度d站然后可基于所有为该分组收集到的信息来执行解码，这可改善解码性能。

在一种设计中，收集到的信息可以该分组的码位的对数似然比(LLR)的形式给出。给定码位的LLR可定义为该码位为“1”的概率对该码位为“0”的概率的比率。LLR可基于诸如收到信号、信道估计、干扰估计等可用信息以本领域已知的方式计算。一般而言，LLR的质量随噪声和干扰减少而改善，这可改善解码性能。

图4示出了使用来自不同深度处的(诸)上游站的传输的分组解码设计。在此示例中，在帧t，站A发送分组0的传输，其被站B接收并解码。站C也接收来自站A的分组0传输并基于其收到信号计算分组0的LLR。站C可尝试解码LLR以恢复分组0或可仅简单地存储这些LLR。

在帧t+1，站A发送分组1的传输，并且站B发送分组0的传输。站C接收来自站A的分组1传输以及来自站B的分组0传输。站C基于其收到信号计算分组0的LLR。站C然后解码帧t和t+1中获得的LLR以恢复分组0。站C也可基于其收到信号计算分组1的LLR或可存储这些LLR(图4未示出)。站C可以相似方式计算并解码随后分组的LLR。

图4还示出具有干扰消去的LLR计算的设计。站C在帧t+1接收来自站A的分组1传输以及来自站B的分组0传输。这些传输在站C处彼此干扰。站C可解码帧t和t+1中获得的LLR以恢复分组0。在一种设计中，站C然后可估计由帧t+1中来自站B的分组0传输导致的干扰，例如，通过在正确解码分组0后生成分组0传输并使该传输传递经过站B的估计信道响应以获得估计干扰。站C然后可从其在帧t+1的收到信号中减去此估计干扰以获得经干扰消去的信号。站C然后可基于帧t+1内的经干扰消去的信号(而非收到信号)计算分组1的LLR。

如图2到4所示，可以管线化方式传送分组，其中每一站传送一分组仅一次。中继站可针对下游(诸)站发送的传输进行干扰消去地来解码接收自上游(诸)站的传输，如图3所示。站也可基于为在一个或更多个深度处的上游站获得的LLR执行解码，并还可在计算LLR之前执行干扰消去，如图4所示。管线化传输的有效性取决于每一中继站对分组的正确解码，从而该站能向下游(诸)站发送正确的分组传输。干扰消去的有效性也取决于每一站对分组的正确解码，从而该站能估计并消去因解码出的分组所导致的干扰。如果给定站解码分组出错，则该站可能发送该分组的错误传输。在此情形中，下游(诸)站可能不能够正确解码该分组。如果干扰消去依赖于分组解码，则一旦分组解码出错管线就可能打破。这是因为干扰消去在分组解码出错时是无效力的，且下一分组也可能因无效力的干扰消去所导致的较高干扰而解码出错。

一方面，引导分组可被周期性发送以重新初始化管线并限制差错的传播。引导分组是仅由源站在指定帧内发送的分组，而在更高深度处的(诸)站在此指定帧期间不传送。引导分组可在每一超帧的开始被发送。超帧可包括具有索引0到T-1的T个帧，其中T可为任何适当值。在一种设计中，在每一超帧，只有深度d或更高深度处的(诸)站才能在帧d发送分组，其中0≤d＜T。该设计可允许下游(诸)站正确解码分组并执行干扰消去。

图5示出了具有周期性引导分组的传输方案的设计。在此示例中，站A是源站，站B是深度1站，站C是深度2站，而最高深度是D＝2。超帧包括具有索引0到9的T＝10个帧。

在帧0，仅站A传送分组0，并且更高深度处的所有其它站静默。分组0是该超帧的引导分组。在帧1，站A传送分组1，站B传送分组0，而站C静默。在帧2，站A传送分组2，站B传送分组1，而站C传送分组0。站A、B和C在帧3到6的每一者内全都传送分组。在帧7，站A传送该超帧内的最后分组7，而站B和C分别传送分组6和5。在帧8，站B传送最后分组7，而站C传送分组6。站A可以静默(图5中未示出)或可作为深度1站并传送分组7(如图5所示)。在最后帧9，站C传送最后分组7。站A和B可以静默(图5中未示出)或可作为深度2站并传送分组7(如图5所示)。

下一超帧内的分组传输以类似方式发生。在下一超帧的帧0，仅站A传送下一分组8，其是此超帧的引导分组，而更高深度处的所有其它站静默。分组传输如上所述地在每一随后帧内继续。

如图5所示，引导分组可允许解码和干扰消去管线正当地启动。因为仅源站A在超帧的第一帧0内传送分组0，因此深度1站B能在没有来自其他站的干扰的情况下正确解码分组0。在帧2，站B可能接收到由来自深度2站C的分组0导致的干扰。站B可在解码来自源站A的分组2之前估计并消去由来自站C的分组0导致的干扰。如果干扰消去是有效的，则分组2的收到信号质量可与没有来自站C的任何传输的分组0的收到信号质量相当。

此外，因为仅源站A在第一帧0传送分组0，所以深度2站C能在没有来自其他站的干扰的情况下计算分组0的LLR。在帧1，站C接收来自深度1站B的分组0和来自源站A的分组1两者，并能在有来自站A的干扰的情况下计算分组0的LLR。站C可解码在帧0和1两者里获得的LLR以恢复分组0。站C然后可估计由来自站B的分组0导致的干扰并可从收到信号中减去估计干扰。站C然后可基于经干扰消去的信号计算来自站A的分组1的LLR。如果干扰消去是有效的，则帧1内分组1的收到信号质量可与帧0内分组0的收到信号质量相当。该解码和干扰消去管线因此可在站B在每一超帧的帧0不传送且站C在每一超帧的帧0和1不传送的情况下成功启动。

引导分组的开销可取决于超帧历时T和中继网络内的最大深度D。较短的超帧可减少分组差错传播，而较长的超帧可减少开销。最大深度D可取决于期望覆盖。

在上述设计中，干扰消去可基于全分组解码来执行。如图3所示，中继站(例如，站B)可基于已被该中继站正确解码的(诸)分组执行针对由下游(诸)站(例如，站C)传送的分组的干扰消去。此外，如图4所示，深度d站(例如，站C)可在在对来自深度(d-2)站(例如，站A)的分组进行LLR计算之前针对已被该深度d站正确解码的分组执行干扰消去。

在另一种设计中，干扰消去可在无需解码分组的情况下执行。站B或C可使用基于收到码元对调制码元的估计或可使用数轮Turbo迭代后的LLR。站B或C也可使用诸如空间趋零之类的其它技术来帮助减少干扰。由分组导致的绝大部分干扰即使在不解码该分组的情况下也可被正确消除。

站可支持全双工或半双工操作。对于全双工操作，站能在相同的时间同时传送和接收数据，如图3到5所示。对于半双工操作，站在任何给定时刻仅能够传送或接收数据。

一方面，可通过使在不同深度处的半双工站在不同帧内传送而使数据传输得到支持。在一种设计中，偶数深度(例如，深度0、2等)处的(诸)站可在偶数帧内传送分组，而奇数深度(例如，深度1、3等)处的(诸)站可在奇数帧内传送分组。深度0站不需要接收数据并因此即能在偶数帧内也能在奇数帧内传送，这可改善性能。

图6示出了(诸)半双工站的传输方案的设计。在此示例中，站A是源站，站B是深度1站，而站D可以是深度1或深度2站。站A、B和D支持半双工操作。

在帧t，站A传送分组0，其被站B接收并解码。在帧t+1，站A和B两者均传送分组0，其被站D接收并解码。在每一奇数帧，站A作为深度1站且传送与站B相同的分组。在帧t+2，站A传送分组1，而站D传送分组0。站B执行针对分组0的干扰消去并且然后解码分组1。在帧t+3，站A和B两者均传送分组1，其被站D接收并解码。在帧t+4，站A传送分组2，而站D传送分组1。站B执行针对分组1的干扰消去，并且然后解码分组2。分组传输可在每一随后帧内以类似方式发生。

如图6所示，站D可为深度2站，其仅能在奇数帧期间接收，并且可能不能够为在偶数帧期间由深度0站A传送的分组计算LLR。然而，站A既可在偶数帧也可在随后的奇数帧两者内传送每一分组。在此情形中，站D能在相同帧内从站A和站B两者接收到每一分组。图6中具有半双工操作的站D的解码性能可与图4中具有全双工操作和干扰消去的站C的解码性能相当。

在一种设计中，给定深度处的(诸)站可被划分为两个集合。第一集合的站可在第一种帧内传送并在第二种帧内接收。第二集合的站可在第二种帧内传送并在第一种帧内接收。第一种帧可为偶数帧，而第二种帧可为奇数帧，或反之。例如，图6中的站B和D可均为深度1站，其中站B属于第一集合，而站D属于第二集合。相同深度处的这两个集合的站因此可在不同帧内传送和接收。这可允许目的站在偶数和奇数帧两者内接收，这可改善性能。

一方面，不同深度处的(诸)站可传送不同导频，这可允许其它(诸)站确定这些站的深度。导频是以已知方式处理的已知数据，且可被接收站用于各种用途，诸如信道估计、时间和/或频率捕获、信号强度测量、站标识等。导频也可被称为参考信号、前置码、训练序列等。在一种设计中，可对导频使用码分复用(CDM)。每一深度处的(诸)站可用指派给该深度的不同加扰码和/或不同正交码来生成自己的导频。不同深度处的(诸)站可并发传送其导频，例如，在相同时间和频率块中并发传送，以便减少导频开销。

在另一种设计中，可对导频使用频分复用(FDM)。不同深度处的站可在不同副载波集上传送它们的导频，且这些导频可以在频域中彼此正交。在又一种设计中，可对导频使用时分复用(TDM)。不同深度处的站可在不同码元周期里传送它们的导频，且这些导频可以在时域中彼此正交。一般而言，不同深度处的站的导频可利用任何一种复用方案或复用方案的任何组合。(诸)导频可在指定帧中传送、在每一帧或每一指定帧的指定码元周期里传送、每逢分组被传送时传送，和/或在一些其它时间被发送。

另一方面，不同深度处的站可传送不同的同步信号。同步信号可携带相关信息，诸如深度信息(例如，网络内最大允许的深度)、站标识符(ID)、系统带宽、FFT大小、帧定时、超帧定时、数据率信息等。一旦从同步信号恢复出此相关信息，接收站就可以与导频相同的方式使用同步信号以用于以上描述的各种用途。同步信号可包括导频和/或其它信号，这取决于要在该同步信号中发送的信息。站可传送同步信号和/或导频。

站可基于从给定深度处的(诸)站接收的导频和/或同步信号推导出对这些站的信道估计。站也可使用下游站传送的数据部分的一部分以推导出对这些站的信道估计。站也可在执行干扰消去之前执行迭代信道估计以改善性能。站也可执行迭代的信道估计和干扰消去以改善性能。

一方面，站可执行自动配置并确定其自己的深度而无需手动配置。该站可在该站被添加至或移到中继网络中时执行自动配置。该站可在该站被上电、在该站解码一个或更多个分组出错时等执行自动配置。

对于自动配置，该站可接收来自其它(诸)站的导频和/或同步信号并可基于检测到的(诸)站的导频和/或同步信号确定这些站的深度。该站可尝试解码来自检测到的处于最低深度处的(诸)站的分组。如果分组解码不成功，则该站可尝试解码来自下一更高深度处的(诸)站的分组。该站可尝试解码检测到的所处深度递增的(诸)站的分组直到这些分组能被正确解码。该站然后可确定自己的深度为比到来的分组能被正确解码的那些站的深度高。因此，如果该站能正确解码来自深度d站的分组，但不能正确解码来自深度(d-1)站的分组，则该站便成为深度(d+1)站。

本文描述的中继网络可支持低功率发射、较高载波频率、和/或较高数据率。中继网络的性能可由以下示例所解说。

图7示出了中继网络中的三个站的分组传输的示例。在此示例中，站A是源站，站B是中继站，而站C是目的站。每一站以功率电平P发射，且每一站处的热噪声为N₀。站A和B之间的信道增益为g，站B和C之间的信道增益为h₁，而站A和C之间的信道增益为h₂。每一链路的容量(假定其它链路是非活跃的)可表达为：

C_{AB} = \log (1 + \frac{{| g |}^{2} \cdot P}{N_{0}}),

式(1)

C_{BC} = \log (1 + \frac{{| h_{1} |}^{2} \cdot P}{N_{0}}),

式(2)

C_{AC} = \log (1 + \frac{{| h_{2} |}^{2} \cdot P}{N_{0}}),

式(3)

其中C_AB是从站A到站B的链路的容量，

C_BC是从站B到站C的链路的容量，而

C_AC是从站A到站C的链路的容量。

总数据率R是站A能藉以传送数据到站B和C的数据率。总数据率R应该小于C_AB以便站B可正确解码来自站A的分组。总数据率R也应该小于到站C的这些链路的容量以便站C可正确解码来自站A和B的分组。

站C处的收到信号可表达为：

y＝h₁·r+h₂·s+n，式(4)

其中r是站B发射的信号，

s是站A发射的信号，

y是站C处的收到信号；而

n是站C处的噪声。

在帧t，信号s可携带分组0，而信号r可不出现。站C可基于收到信号y计算分组0的LLR，收到信号y可仅包含来自站A的携带分组0的信号s。帧t内的收到互信息的量C_t可表达为：

C_{t} = \log (1 + \frac{{| h_{2} |}^{2} \cdot P}{N_{0}}) .

式(5)

C_t等于从站A到站C的链路的容量。

在帧t+1，信号s可携带分组1，而信号r可携带分组0。收到信号y可包含来自站B的携带分组0的信号r以及来自站A的携带分组1的信号s。站C可基于收到信号y计算来自站B的信号r内的分组0的LLR。然而，信号r被具有功率|h₂|²·P的信号s干扰。帧t+1内的收到互信息的量C_t+1可表达为：

C_{t + 1} = \log (1 + \frac{{| h_{1} |}^{2} \cdot P}{N_{0} + {| h_{2} |}^{2} \cdot P}) .

式(6)

如式(6)所示，对应于信号s的收到信号分量表现为干扰，且由分母中增加到的噪声N₀的项|h₂|²·P所反映。分组0的总的收到互信息C_total可表达为：

C_{total} = C_{t} + C_{t + 1} = \log (1 + \frac{({| h_{1} |}^{2} + {| h_{2} |}^{2}) \cdot P}{N_{0}}) .

式(7)

C_total等于在站A和B两者均向站C传送并且(|h₁|²+|h₂|²)·P为站C处的收到功率的情况下获得的容量。如果分组0是以小于C_total的数据率发送的，则站C能正确解码分组0。

在解码分组0后，站C可从收到信号y消去因携带分组0的信号r导致的干扰以获得经干扰消去的信号。该经干扰消去的信号可主要包括来自站A的携带分组1的信号s。站C然后可基于经干扰消去的信号计算分组1的LLR。干扰消去后，收到互信息的量可如式(5)所示出。站C可以相似方式解码分组1以及随后分组。

从站A到站B的数据率受C_AB限制。从站A和B到站C的数据率受C_total所限制，因为站C处的总收到功率为(|h₁|²+|h₂|²)·P。总数据率R可以被选择如下：

R＜min[C_AB，C_total]。式(8)

式(8)中的总数据率R可达成在站A和B处有发射机的SFN网络的容量。

为了简化起见，已对具有三个站A、B和C的简单情景确定了总数据率R。总数据率的计算可被扩展至具有任何数目个站和任何数目的深度的中继网络。一般而言，给定站支持的数据率可小于C＝log(1+P_RX/N₀)，其中P_RX是在该站处从所有可检测到的以SFN方式操作的上游站接收的总功率。总数据率可为中继网络中所有站支持的数据率的最小值。总数据率也可大于所有站支持的数据率的最小值，在此情形中，一小部分站可能在覆盖之外。

图2到6示出的传输方案可被用于系统带宽的全部或一部分。系统带宽也可被划分为多个子带，且不同数据流可在不同子带上发送。频率资源的此种划分可有益于单播数据的传输。

图8示出了用于在中继通信网络，例如支持单播、多播和/或广播传输的网络中传送数据的过程800。过程800可由站来执行，该站可以是终端、基站等。该站可在第一时间区间内接收来自中继网络中第一深度处的至少一个站的至少一个传输(框812)。该站可在高于第一深度的第二深度处。该站还可接收来自第一深度处的该至少一个站的第一导频(框814)并可基于第一导频推导出对该至少一个站的信道估计。该站可用信道估计处理该至少一个传输以恢复来自第一深度处的该至少一个站的分组(框816)。该站可基于所恢复的分组生成传输(框818)。该站可在第一时间区间后的第二时间区间内发送该传输(框820)。中继网络中每一深度处的(诸)站可在每一时间区间内发送相同传输。该站还可传送第二导频(框822)。每一深度处的(诸)站可传送相同导频，而不同深度处的(诸)站可传送不同导频。

中继网络可包括多个深度。深度d处的(诸)站可以能够成功解码来自深度d-1处的(诸)站的传输，但不能成功解码来自深度d-2或更低深度处的(诸)站的传输，其中d可为非负值。分组可在中继网络的管线中被传送。分组的传输可在相继时间区间内由所处深度递增的站发送。

该站可执行自动配置以确定自己的深度。在一种设计中，站可解码接收自至少一个深度中的每一深度处的(诸)站的传输并可基于解码结果确定自己的深度。站可解码接收自深度d处的(诸)站的传输，其中d初始可等于最低深度0。如果来自深度d处的(诸)站的传输解码不成功，则该站可解码接收自下一更高深度d+1处的(诸)站的传输。如果来自深度d处的(诸)站的传输被成功解码，则该站可设定自己的深度为深度d+1。

图9示出了用于在中继通信系统中传送数据的装置900的设计。装置900包括用于在第一时间区间内接收来自中继网络中第一深度处的至少一个站的至少一个传输的模块912、用于接收来自第一深度处的该至少一个站的第一导频的模块914、用于用从第一导频推导出的信道估计处理该至少一个传输以恢复来自第一深度处的该至少一个站的分组的模块916、用于基于所恢复的分组生成传输的模块918、用于在第二时间区间内从高于第一深度的第二深度处的站发送该传输的模块920(其中每一深度处的诸站发送相同传输)、以及用于传送第二导频的模块922(其中每一深度处的诸站传送相同导频，而不同深度处的诸站传送不同导频)。

图10示出了用于在可支持单播、多播和/或广播传输的中继通信网络中发送同步信号的过程1000的设计。过程1000可由站，例如终端或基站来执行。该站可接收来自中继网络中第一深度处的至少一个站的第一同步信号(框1012)。该站可在第二深度处，且可传送第二同步信号(框1014)。该站还可接收来自第三深度处的至少一个站的第三同步信号。一般而言，该站可接收来自任何数目个深度处的(诸)站的任何数目个不同的同步信号，其中每一深度处的(诸)站传送相同的同步信号。该站可基于每一深度的同步信号标识该深度处的(诸)站。

在一种设计中，不同深度的同步信号可包括不同导频。这些不同导频可(i)用不同加扰码或不同正交码生成或(ii)在频率和/或时间上被复用。该站可标识每一深度处的(诸)站、确定(诸)站的深度、获得定时信息、和/或基于该深度的同步信号推导出(诸)站的信道估计。该站也可接收来自第一深度处的该至少一个站的至少一个分组传输。该站可基于信道估计处理该至少一个传输以恢复来自第一深度处的该至少一个站的分组。

图11示出了用于在中继通信系统中发送同步信号的装置1100的设计。装置1100包括用于接收来自中继网络中第一深度处的至少一个站的第一同步信号的模块1112、以及用于从中继网络中第二深度处的站传送第二同步信号的模块1114，其中每一深度处的(诸)站传送相同的同步信号。

图12示出了用于在可支持单播、多播和/或广播传输的中继通信网络中以半双工操作传送数据的过程1200的设计。过程1200可由站，例如终端或基站来执行。该站可在第一种帧内接收来自中继网络中第一深度处的至少一个站的分组传输(框1212)。该站可在高于第一深度的第二深度处，且可在第二种帧内发送分组传输，第二种帧可以是与第一种帧不交迭的(框1214)。第一种帧可为偶数帧，而第二种帧可为奇数帧，或反之。

中继网络可具有包括第一和第二深度的多个深度。在一种设计中，奇数深度处的(诸)站可在第一种帧内接收传输，且可在第二种帧内发送传输。偶数深度处的(诸)站可在第二种帧内接收传输，且可在第一种帧内发送传输。最低深度处的站可在第一和第二种帧两者内发送传输。最高深度处的站可在第一和第二种帧两者内接收传输。

在一种设计中，第一深度处的所有站可在第一种帧内发送传输，且可在第二种帧内接收传输。在另一种设计中，第一深度处的(诸)站可被划分为第一和第二集合。第一集合的站可在第一种帧内发送传输，且可在第二种帧内接收传输。第二集合的站可在第二种帧内发送传输，且可在第一种帧内接收传输。

图13示出了用于在中继通信系统中以半双工操作传送数据的装置1300的设计。装置1300包括用于在第一种帧内接收来自中继网络中第一深度处的至少一个站的分组传输的模块1312、以及用于在第二种帧内从高于第一深度的第二深度处的站发送分组传输的模块1314，其中第二种帧与第一种帧是不交迭的。

图9、11和13中的模块可包括处理器、电子设备、硬件设备、电子组件、逻辑电路、存储器等、或其任何组合。

图14示出了两个站110a和110b的设计的框图，这两个站可以是图1中的任何两个站。在此设计中，站110a装备有U个天线1434a到1434u，并且站110b装备有V个天线1452a到1452v，其中一般U≥1且V≥1。

在站110a处，发射处理器1420可以接收来自数据源1412的数据分组和来自控制器/处理器1440的控制信息。发射处理器1420可以处理(例如，编码、交织、以及调制)分组和控制信息并分别提供数据码元和控制码元。发射处理器1420还可生成站110a的导频和/或同步信号的导频码元。发射(TX)多输入多输出(MIMO)处理器1430可在适用的情况下对数据码元、控制码元、和/或导频码元执行空间处理(例如，预编码)，并且可将U个输出码元流提供给U个调制器(MOD)1432a到1432u。每一调制器1432可处理各自相应的输出码元流(例如，针对OFDM、SC-FDM、CDMA等)以获得输出采样流。每一调制器1432可以进一步处理(例如，转换到模拟、放大、滤波、以及上变频)输出采样流以获得射频(RF)信号。来自调制器1432a到1432u的U个RF信号可以分别经由U个天线1434a到1434u被发射。

在终端110b处，天线1452a到1452v可接收来自站110a的RF信号，并且可将收到信号分别提供给解调器(DEMOD)1454a到1454v。每一解调器1454可调理(例如，滤波、放大、下变频、以及数字化)各自的收到信号以获得收到采样。每一解调器1454可进一步处理收到采样(例如，针对OFDM、SC-FDM、CDMA等)以获得收到码元。MIMO检测器1456可获得来自所有V个解调器1454a到1454v的收到码元，在适用的情况下对收到码元执行MIMO检测，以及提供检出码元。接收处理器1458可以处理(例如，解调、解交织、以及解码)这些检出码元，将经解码分组提供给数据阱1460，以及将经解码控制信息提供给控制器/处理器1480。

在站110b处，来自数据源1462的数据分组和来自控制器/处理器1480的控制信息可由发射处理器1464处理，在适用的情况下由TX MIMO处理器1466预编码，由调制器1454进一步处理，并经由天线1452发射。在站110a处，来自站110b的RF信号可被天线1434接收到，由解调器1432处理，在适用的情况下由MIMO检测器1436检测，并由接收处理器1438进一步处理以恢复由站110b传送的分组和控制信息。

控制器/处理器1440和1480可以分别指导站110a和110b处的操作。控制器/处理器1440和1480各自可执行或指导图8中的过程800、图10中的过程1000、图12中的过程1200和/或关于本文所描述的技术的其他过程。存储器1442和1482分别可以存储用于站110a和110b的数据和程序代码。

本领域技术人员将可理解，信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文公开所描述的各种解说性逻辑框、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种特定应用以不同方式来实现所描述的功能性，但此类设计决策不应被解读为导致脱离本公开的范围。

结合本文公开描述的各种解说性逻辑框、模块、以及电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中描述的功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或更多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文公开描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中实施。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或更多个示例性设计中，所描述的功能可以在硬件、软件、固件、或其任何组合中实现。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码手段且能被通用或专用计算机、或者通用或专用处理器访问的任何其他介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘和碟包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开先前的描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims

1.一种用于无线通信的方法，包括：

在第一时间区间内接收来自中继通信网络中第一深度处的多个站的多个具有数据分组的数据传输，所述多个数据传输是被高于所述第一深度的第二深度处的站所接收；

解码所接收到的多个数据传输以恢复来自所述第一深度处的所述多个站的所述数据分组；以及

通过生成包括所恢复出的数据分组的数据传输并将该数据传输从高于所述第一深度的所述第二深度处的该站传递到产生了干扰的站以获得所估计的干扰的方式来估计所述干扰以获得经干扰消去的信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分组在所述中继网络的管线中传送，且其中分组的数据传输是在相继时间区间内由所处深度递增的站发送的。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

处理所述多个数据传输以恢复来自所述第一深度处的所述多个站的分组；以及

基于所恢复的分组生成要给所述第二深度处的所述站的所述数据传输。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继网络具有包括所述第一和第二深度的多个深度，且其中深度d处的站能够成功解码来自深度d-1处的站的数据传输，但不能成功解码来自深度d-2或更低深度处的站的数据传输。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

解码接收自至少一个深度中的每一深度处的站的数据传输；以及

基于解码结果确定所述第二深度处的所述站的所述第二深度。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

解码接收自深度d处的站的数据传输，其中d初始等于最低深度；

如果来自深度d处的站的数据传输解码不成功，则解码接收自下一更高深度d+1处的站的数据传输；以及

如果来自深度d处的站的数据传输被成功解码，则设定所述第二深度处的所述站的所述第二深度为深度d+1。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

接收来自所述第一深度处的所述多个站的第一导频；以及

从所述第二深度处的所述站传送第二导频，其中每一深度处的站传送相同导频，而不同深度处的站传送不同导频。

8.一种用于无线通信的装置，包括：

用于在第一时间区间内接收来自中继通信网络中第一深度处的多个站的多个具有数据分组的数据传输的电路，其中所述多个数据传输是被高于所述第一深度的第二深度处的站所接收；用于解码所接收到的多个具有数据分组的数据传输以恢复来自所述第一深度处的所述多个站的所述数据分组的电路；以及用于通过生成包括所恢复出的数据分组的数据传输并将该数据传输从高于所述第一深度的所述第二深度处的该站传递到产生了干扰的站以获得所估计的干扰的方式来估计所述干扰以获得经干扰消去的信号的电路。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，进一步包括：

用于解码接收自深度d处的站的数据传输的电路，其中d初始等于最低深度；以及

用于如果来自深度d处的站的数据传输解码不成功，则解码接收自下一更高深度d+1处的站的数据传输，以及如果来自深度d处的站的数据传输被成功解码，则设定所述第二深度处的所述站的所述第二深度为深度d+1的电路。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，进一步包括：

用于接收来自所述第一深度处的所述多个站的第一导频的电路，以及

用于从所述第二深度处的所述站传送第二导频的电路，其中每一深度处的站传送相同导频，而不同深度处的站传送不同导频。

11.一种用于无线通信的设备，包括：

用于在第一时间区间内接收来自中继通信网络中第一深度处的多个站的多个具有数据分组的数据传输的装置，所述多个数据传输是被高于所述第一深度的第二深度处的站所接收；

用于解码所接收到的多个数据传输以恢复来自所述第一深度处的所述多个站的所述数据分组的装置；以及

用于通过生成包括所恢复出的数据分组的数据传输并将该数据传输从高于所述第一深度的所述第二深度处的该站传递到产生了干扰的站以获得所估计的干扰的方式来估计所述干扰以获得经干扰消去的信号的装置。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，进一步包括：

用于解码接收自深度d处的站的数据传输的装置，其中d初始等于最低深度；

用于如果来自深度d处的站的数据传输解码不成功、则解码接收自下一更高深度d+1处的站的数据传输的装置；以及

用于如果来自深度d处的站的数据传输被成功解码、则设定所述第二深度处的所述站的所述第二深度为深度d+1的装置。

13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，进一步包括：

用于接收来自所述第一深度处的所述多个站的第一导频的装置；以及

用于从所述第二深度处的所述站传送第二导频的装置，其中每一深度处的站传送相同导频，而不同深度处的站传送不同导频。

14.一种用于无线通信的方法，包括：

在第一帧内接收来自中继通信网络中第一深度处的第一站的分组的第一传输；以及

在第二帧内从高于所述第一深度的第二深度处的第二站发送分组的第二传输，所述第二帧与所述第一帧不交迭，其中所述第一深度处的所述第一站在所述第二帧内再发送所述分组的所述第一传输，且其中在第三深度处的第三站接收来自第一站的所述分组的第一传输和在所述第二帧内来自第二站的所述分组的第二传输两者，并解码所述分组的第一和第二传输以恢复所述分组。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述中继网络中最高深度处的站在所述第一和第二帧两者内均接收分组传输。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述中继网络具有包括所述第一和第二深度的多个深度，其中奇数深度处的站在所述第一帧内接收传输并在所述第二帧内发送传输，且其中偶数深度处的站在所述第二帧内接收传输并在所述第一帧内发送传输。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一深度处的第一集合的站在所述第一帧内发送传输而在所述第二帧内接收传输，且其中所述第一深度处的第二集合的站在所述第二帧内发送传输而在所述第一帧内接收传输。

18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一帧为偶数帧，而所述第二帧为奇数帧，或反之。

19.一种用于无线通信的装置，包括：

用于在第一帧内接收来自中继通信网络中第一深度处的第一站的分组的第一传输的装置；以及

用于在第二帧内从高于所述第一深度的第二深度处的站发送分组的传输的装置，所述第二帧与所述第一帧不交迭，其中所述第一深度处的的所述第一站在所述第二帧内再发送所述分组的所述第一传输，且其中在第三深度处的第三站接收来自第一站的所述分组的第一传输和在所述第二帧内来自第二站的所述分组的第二传输两者，并解码所述分组的第一和第二传输以恢复所述分组。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述中继网络中最高深度处的站在所述第一和第二帧两者内均接收分组传输。

21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述中继网络具有包括所述第一和第二深度的多个深度，其中奇数深度处的站在所述第一帧内接收传输而在所述第二帧内发送传输，且其中偶数深度处的站在所述第二帧内接收传输而在所述第一帧内发送传输。

22.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第一深度处的第一集合的站在所述第一帧内发送传输而在所述第二帧内接收传输，且其中所述第一深度处的第二集合的站在所述第二帧内发送传输而在所述第一帧内接收传输。