L1多天線中繼站及其功率控制方法

2023-10-10 16:16:24

專利名稱：L1多天線中繼站及其功率控制方法
技術領域：
本發明涉及蜂窩移動通信系統，更具體地，涉及一種LI中繼站的多天線配置和功率控制方案，適用於使用中繼技術的移動通信系統。
背景技術：
隨著信息技術的發展，移動終端對接入速率的需求越來越高，這使得未來移動通信系統要具有更高的傳輸速率，由此導致傳統蜂窩小區覆蓋面積的降低。無線中繼的基本功能就是使用中繼節點將基站的信號重新處理後再發送出去，擴展小區的覆蓋範圍，減少通信中的死角地區，同時還可以平衡負載，轉移熱點地區的業務。引入中繼還可以節省終端的發射功率，從而延長電池壽命。在未來移動通信(3GPP、3GPP2)、無線區域網(WLAN)和寬帶無線網絡(IEEE 802. 16j)等標準的制訂過程中，都引入了中繼的概念並考慮了中繼輔助通信中存在的問題。 圖1是示出了中繼輔助通信系統的示意圖。如圖1所示，依據功能和協議棧的區別，中繼站可以分為三種類型L1、L2和L3。下面分別介紹這三種中繼站所具有的功能和特點。 在這三種類型的中繼站中，L1中繼站21具有最少的功能，但由此所帶來延遲也是最少的。這類中繼站21主要是對接收信號放大後進行發射，沒有對信號進行解調、解碼、再生等基帶處理，因此，這種方法不改變發射前後的信噪比，即對噪聲和信號進行了等比例放大。因此，LI中繼站21所處位置的信噪比將是其覆蓋區域內終端(手機32)能夠達到的接收信噪比上限。為了增強L1中繼站21的功能，LI中繼站21可以具有必要的測量與偵聽功能，以實現對於信號的選擇性放大和發射。 L2中繼站21通過對接收數據的調解、解碼、編碼、發射來實現從信號源到接收端的傳遞。由於這類中繼站21需要進行解碼等基帶處理，這使得信號經過L2中繼時會產生比較大的延遲，同時也是由於中繼站21上諸多基帶處理的使用，使得中繼發射信號的信噪比比基帶處理之前有較大的提高。 與此相比，L3中繼站22可以看作是一個基站，只不過這類中繼站的後臺業務需要通過相鄰基站的路由來實現與網絡側的通信。L3中繼站22同樣也會有一些基帶的處理，不同的是此時的終端(手機33和34)歸屬於L3中繼站22所形成的小區。與L3中繼站22不同的是，L1/L2中繼站21不會生成新的小區，經過L1/L2中繼21路由的終端(手機32)歸屬於與Ll/L2中繼21相連接的基站10所生成的小區。 從複雜度的角度來說，Ll中繼站實現複雜度最低，時延也最少。本發明提出了一種Ll多天線中繼站及其功率控制方案。

發明內容
本發明的目的在於提出一種L1多天線中繼站及其功率控制方案。 根據本發明的第一方案，提出了一種中繼站，包括接收裝置，用於接收來自基站的下行接收信號和來自用戶設備的上行接收信號；發射裝置，用於向基站發射上行發射信號，以及向用戶設備發送下行發射信號；信息獲取裝置，用於與基站進行下行鏈路同步，獲取基站的相關信息，以及獲取基站伺服小區內所有用戶設備的控制信息；路由用戶設備選擇裝置，用於基於大尺度衰落準則或信噪比準則，確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合；功率控制裝置，用於針對所確定的用戶設備的集合內的用戶設備，執行功率控制，部分或者且安全補償中繼站與基站間的大尺度衰落。 優選地，所述功率控制裝置對於從基站接收到的下行信號和從用戶設備接收到的上行信號，採用相同的功率補償增益。 優選地，所述路由用戶設備選擇裝置利用通過所述信息獲取裝置所獲取的用戶設備的控制信息，通過所述接收裝置讀取與上行鏈路功率控制參數傳輸相關的控制信道，估計基站伺服小區內所有用戶設備各自的上行發射功率；通過所述接收裝置測量基站伺服小區內所有用戶設備的上行鏈路在中繼站處的接收功率；利用測量到的接收功率和估計出的上行發射功率，估計每個用戶設備到中繼站的大尺度衰落；利用估計出的大尺度衰落和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。 優選地，所述路由用戶設備選擇裝置通過所述發射裝置，在控制信道上，向基站伺
服小區內所有用戶設備廣播中繼站的下行發射功率；通過所述接收裝置，接收基站伺服小
區內所有用戶設備估計並反饋的大尺度衰落；利用接收到的大尺度衰落和預定閾值的比較
結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。 優選地，所述路由用戶設備選擇裝置利用通過所述信息獲取裝置所獲取的用戶設
備的控制信息，通過所述接收裝置獲取基站伺服小區內所有用戶設備的資源分配信息；通
過所述接收裝置獲取每個用戶設備的參考信號的參數，對每個用戶設備做中繼站處的上行
信噪比估計；利用估計出的上行信噪比和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設
備以形成需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。 優選地，所述功率控制裝置對於下行鏈路，利用通過所述信息獲取裝置所獲取的用戶設備的控制信息，通過所述接收裝置讀取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的控制信道，獲取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的上行和/或下行資源分配信息；針對所確定的用戶設備的集合內的每個用戶設備，估計中繼站處的下行接收功率；利用估計出的下行接收功率和通過所述信息獲取裝置所獲取的基站相關信息中的基站發射功率，估計從基站到中繼站的大尺度衰落；估計從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣；計算中繼站處的收發機；計算所確定的用戶設備的集合內的各用戶設備在中繼站處的功率分配，由此執行功率控制。 優選地，所述功率控制裝置按照下式計算中繼站處的收發機Fd :
F,^""F,
P朋 其中，|3^表示從基站到中繼站的大尺度衰落，1/|3^表示下行功率補償增益，^
表示中繼站的下行接收機。 優選地，中繼站的下行接收機巳為 F, = I
10
矩陣HB
其中，I表示單位矩陣。
優選地，中繼站的下行接收機^為
n朋—u朋a朋y朋
A = I
其中，H^表示從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣，H^ ^U^A^V^表示的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角標H表示矩陣的共軛轉置。優選地，所述功率控制裝置對於上行鏈路，利用通過所述信息獲取裝置所獲取的用戶設備的控制信息，通過所述接收裝置讀取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的控制信道，獲取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的上行和/或下行資源分配信息；針對所確定的用戶設備的集合內的每個用戶設備，估計中繼站處的下行接收功率；利用估計出的下行接收功率和通過所述信息獲取裝置所獲取的基站相關信息中的基站發射功率，估計從基站到中繼站的大尺度衰落；估計從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣；計算中繼站處的收發機；計算所確定的用戶設備的集合內的各用戶設備在中繼站處的功率分配，由此執行功率控制。 優選地，所述功率控制裝置按照下式計算中繼站處的收發機Fu :
r 1 p
F"=^"F2 其中，|3^表示從基站到中繼站的大尺度衰落，1/|3^表示上行功率補償增益，F2表示中繼站的上行接收機。
優選地，中繼站的上行接收機F2為
F2 = I 其中，I表示單位矩陣。
優選地，中繼站的上行接收機F2為 F2 = UraA2U^ H",U"入《
A2 = I 其中，HUK表示從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣，H訓=U(頂A訓V^
表示矩陣H皿的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角標H表示矩陣的共軛轉置。 優選地，所述功率控制裝置還通過信道的互逆性，利用從基站到中繼站的下行信
道的信道傳輸矩陣HBK，獲取從中繼站到基站的上行信道的信道傳輸矩陣HKB， 其中中繼站的上行接收機F2為 H朋=U朋A朋V^ Hra (/;X
F2 = VMA2l4
A2 = I 其中，HUK表示從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣，H朋=UMAraV^表示矩陣HKB的奇異值分解，HM = U^A^V^表示矩陣HUK的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角標H表示矩陣的共軛轉置。 優選地，所述路由用戶設備選擇裝置動態或半靜態地更新所確定的用戶設備的集合。 優選地，中繼站配置的天線數不少於基站配置的天線數或用戶設備配置的天線數。更優選地，在直射徑較強的無線環境下，中繼站配置分布式天線或雙極化天線，而在直射徑較弱的信道環境下，中繼站配置線陣或圓陣形式的陣列天線。
優選地，用戶設備的控制信息包括用戶設備的身份標識信息。
優選地，基站的相關信息包括基站發射功率信息。 優選地，所述中繼站適用於正交頻分復用蜂窩通信系統、時分雙工蜂窩通信系統、或頻分雙工蜂窩通信系統。 根據本發明的第二方案，提出了一種用於中繼站的功率控制方法，包括與基站進行下行鏈路同步，獲取基站的相關信息；獲取基站伺服小區內所有用戶設備的控制信息；基於大尺度衰落準則或信噪比準則，確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合；針對所確定的用戶設備的集合內的用戶設備，執行功率控制，部分或者完全補償中繼站與基站間的大尺度衰落。 優選地，在所述功率控制步驟中，對於從基站接收到的下行信號和從用戶設備接收到的上行信號，採用相同的功率補償增益。 優選地，基於大尺度衰落準則確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合的步驟包括利用用戶設備的控制信息，讀取與上行鏈路功率控制參數傳輸相關的控制信道，估計基站伺服小區內所有用戶設備各自的上行發射功率；測量基站伺服小區內所有用戶設備的上行鏈路在中繼站處的接收功率；利用測量到的接收功率和估計出的上行發射功率，估計每個用戶設備到中繼站的大尺度衰落；利用估計出的大尺度衰落和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。 優選地，基於大尺度衰落準則確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合的步驟包括在控制信道上，向基站伺服小區內所有用戶設備廣播中繼站的下行發射功率；接收基站伺服小區內所有用戶設備估計並反饋的大尺度衰落；利用接收到的大尺度衰落和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。 優選地，基於信噪比準則確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合的步驟包括利用用戶設備的控制信息，獲取基站伺服小區內所有用戶設備的資源分配信息；獲取每個用戶設備的參考信號的參數，對每個用戶設備做中繼站處的上行信噪比估計；利用估計出的上行信噪比和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。 優選地，所述功率控制步驟包括對於下行鏈路，利用所獲取的用戶設備的控制信息，讀取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的控制信道，獲取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的上行和/或下行資源分配信息；針對所確定的用戶設備的集合內的每個用戶設備，估計中繼站處的下行接收功率；利用估計出的下行接收功率和所獲取的基站相關信息中的基站發射功率，估計從基站到中繼站的大尺度衰落；估計從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣；計算中繼站處的收發機；計算所確定的用戶設備的集合內的各用 戶設備在中繼站處的功率分配，由此執行功率控制。
優選地，按照下式計算中繼站處的收發機Fd : F^^"F, 其中，e^表示從基站到中繼站的大尺度衰落，l/!3^表示下行功率補償增益，^ 表示中繼站的下行接收機。
優選地，中繼站的下行接收機巳為 ^ = I
其中，I表示單位矩陣。 優選地，中繼站的下行接收機巳為





矩陣B
A = I
其中，H^表示從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣，H,, -UmAmV:表示
的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角標H表示矩陣的共軛轉置。
優選地，所述功率控制步驟包括對於上行鏈路，利用所獲取的用戶設備的控制信
息，讀取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的控制信道，獲取所確定的用戶設備的集
合內的用戶設備的上行和/或下行資源分配信息；針對所確定的用戶設備的集合內的每個
用戶設備，估計中繼站處的下行接收功率；利用估計出的下行接收功率和所獲取的基站相
關信息中的基站發射功率，估計從基站到中繼站的大尺度衰落；估計從用戶設備到中繼站
的上行信道的信道傳輸矩陣；計算中繼站處的收發機；計算所確定的用戶設備的集合內的
各用戶設備在中繼站處的功率分配，由此執行功率控制。 優選地，按照下式計算中繼站處的收發機Fu :
r 1 ^
F =^~F2
P朋 其中，|3^表示從基站到中繼站的大尺度衰落，1/|3^表示上行功率補償增益，F2 表示中繼站的上行接收機。
優選地，中繼站的上行接收機F2為 F2 = I
其中，I表示單位矩陣。 優選地，中繼站的上行接收機F2為





F2 = U(// A2《
A2 = I
其中，H皿表示從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣，H^ = UWAMV^ 表示矩陣H皿的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角標H表示矩陣的共軛轉置。
優選地，所述用於中繼站的功率控制方法還包括通過信道的互逆性，利用從基站 到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣H^獲取從中繼站到基站的上行信道的信道傳輸矩陣
13Hrb，




其中中繼站的上行接收機&為 formula see original document page 14
其中，H皿表示從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣，H^ ^U^A^V: 表示矩陣HKB的奇異值分解，Hra = U^A^V^表示矩陣HUK的奇異值分解，I表示單位矩陣， 上角標H表示矩陣的共軛轉置。 優選地，所述用於中繼站的功率控制方法還包括動態或半靜態地更新所確定的 用戶設備的集合。 優選地，中繼站配置的天線數不少於基站配置的天線數或用戶設備配置的天線 數。 優選地，在直射徑較強的無線環境下，中繼站配置分布式天線或雙極化天線，而在 直射徑較弱的信道環境下，中繼站配置線陣或圓陣形式的陣列天線。
優選地，用戶設備的控制信息包括用戶設備的身份標識信息。
優選地，基站的相關信息包括基站發射功率信息。 優選地，所述功率控制方法適用於正交頻分復用蜂窩通信系統、時分雙工蜂窩通 信系統、或頻分雙工蜂窩通信系統。 中繼站上配置多天線能夠提高空間自由度，以實現頻譜利用率和信號傳輸可靠性 的提高。為了增加空間自由度，不僅中繼天線數目需要滿足一定的要求，天線形式對於空間 自由度的大小也有非常重要的影響。不同信道環境對於中繼天線形式也有不同的要求。
對於小區邊界的用戶而言，由於傳輸路徑的損耗，導致手機接收信號的信噪比較 低。同樣，為了使基站接收到的用戶信號滿足一定的信噪比，用戶需要較大的發射功率以克 服大尺度衰落。對於中繼輔助通信的OF匿(正交頻分復用)通信系統來說，根據本發明的 中繼功率控制方案需要選擇性地放大接收信號，以部分或者完全補償中繼站和基站之間的 大尺度衰落，並傳遞給目標基站或目標用戶設備。中繼站選擇性地放大和傳遞信號可以使 系統具有更大的覆蓋，提高小區邊緣終端用戶的信號接收質量，同時節省終端的功率消耗， 同時，中繼站的選擇性發射降低了對相鄰小區的幹擾。此外，為了支持用戶的移動性，中繼 站需要動態或半靜態地更新中繼站對於用戶設備的選擇性。 中繼站配置的天線數須滿足對於上行和下行鏈路，都要不少於基站或者用戶設 備的天線數；中繼站在不同的信道環境下應具有不同的天線配置。在直射徑較強的無線環 境下，採用分布式天線或者雙極化天線，而在散射體較多的環境下採用線陣或者圓陣等常 規陣列天線；中繼站對於用戶的選擇性路由可以通過中繼與用戶之間的大尺度衰落大小或 者用戶上行信號在中繼處的信噪比大小來決定；中繼對用戶的選擇性路由應能夠支持用戶 的移動性，即中繼站應動態或者半靜態地更新被路由用戶的集合；中繼站功率控制的目的 在於部分或者完全補償中繼站與基站之間的大尺度衰落；中繼站對於上行和下行接收信號 具有相同的功率補償增益；利用相關的信道狀態信息，中繼站還可以抑制接收信號中來自 其他基站或者其他用戶的幹擾或者有色噪聲。
本發明提出了基於路損補償的功率控制，不影響原來無中繼站輔助通信狀態下的 終端與基站建立的閉環功率控制機制，且具有易實現、複雜度低、性能好等諸多優點。


通過下面結合

本發明的優選實施例，將使本發明的上述及其它目的、特 徵和優點更加清楚，其中 圖1是示出了中繼輔助通信系統的示意圖；
圖2是示出了中繼輔助通信鏈路的示意圖； 圖3a 3c示出了中繼天線配置形式的示例，其中圖3a是圓陣天線配置，圖3b是
線陣天線配置，而圖3c是分布式天線配置； 圖4是用於說明中繼站的選擇性路由的示意圖； 圖5a 5c是示出了中繼用戶路由選擇方法的流程圖； 圖6是示出了中繼站針對下行鏈路的選擇性功率控制方法的流程圖； 圖7是示出了中繼站針對上行鏈路的選擇性功率控制方法的流程圖；以及 圖8是示出了根據本發明的L1中繼站的具體結構的方框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，在描述過程中省略了對於本 發明來說是不必要的細節和功能，以防止對本發明的理解造成混淆。 為了清楚詳細地闡述本發明的實現步驟，下面給出一些本發明的具體實施例，適 用於LTE-A蜂窩通信系統。需要說明的是，本發明不限於實施例中所描述的應用，而是可適 用於其他通信系統。 在未來的MT-Advanced系統中，基站和終端都將會使用更多的天線進行接收和 發射。在本說明書中，設定基站採用M = 8根天線發射和接收，而移動終端採用N = 8根天 線進行接收，但使用N = 4根天線進行發射。
天線配置 圖2是示出了中繼輔助通信鏈路的示意圖，以及圖3a 3c示出了中繼天線配置 形式的示例，其中圖3a是圓陣天線配置，圖3b是線陣天線配置，而圖3c是分布式天線配置。 結合圖2和圖3a 3c，為了支持單用戶MIM0和多用戶MIM0，中繼站101的天線配 置必須滿足不少於基站100所具有的天線數目或者不少於基站100和用戶設備(手機)102 兩者天線數目的較小值。設基站100側的天線數為M，用戶設備102側的天線數目為N，中 繼站101的天線數目為L，則L必須滿足
L^M或者L^N 為了使得天線之間具有較低的相關性，要求各天線之間的間距滿足一定的條件， 以使基站100到中繼站101的信道不會缺秩(RankDeficient)。因此，要求中繼站101使用 分布式天線302或者使用傳統的圓陣天線300或線陣天線301且中繼天線間距d大於一定 距離。這裡的天線配置同樣適用於其他幾種類型的中繼站(L2中繼站或L3中繼站)。根據 不同的信道環境，天線配置形式也會有所不同，這主要取決於基站100和中繼站101之間的信道202和203是否存在直射徑以及是否存在大量的散射體。 依據本發明，對於上行鏈路201來說，中繼站101的天線數目L應滿足 L > N = 4，或者L > M = 8 對於下行鏈路200來說，中繼站101的天線數目L應滿足
L > N = 8，或者L > M = 8 因此，綜合上行/下行鏈路兩方面的考慮，中繼站101的天線數至少為8。本實施 例，設定中繼L二8根天線。 圖3示出了三種中繼站的天線配置形式，它們具有不同的應用場景。對於圖3a 和圖3b所示的這兩種天線形式300和301來說，適宜布置在城區且基站100與中繼站101 之間的信道202和203散射體豐富、不具備直射徑的信道環境中。這種情況下，中繼天線 300/301在衰落上能保持足夠的獨立性。此外，中繼天線300/301中各個天線可以採用相同 的極化方向，天線之間的距離d要滿足一定的要求，如d^4A或者d》10A，A為工作載
頻的波長。而在使用雙極化天線的情況下，兩個不同極化方向的天線處於相同的空間位置
組成一個天線對，天線對之間的距離也需要滿足上述單極化方向下的距離要求。 對於圖3c所示的分布式天線302來說，適宜配置在較為空曠或者基站100相對於
中繼站101周圍的建築高度較高的環境中。在這種情況下，基站100到中繼站101的直射
徑相對較多，因此，使用分布式天線302可以使各天線的信道衰落具有較高的獨立性。 這裡的中繼天線配置(圖3a 3c)不僅僅是用於Ll中繼站，對於L2/L3中繼站
也同樣適用。 用戶選擇與功率控制 圖4是用於說明中繼站的選擇性路由的示意圖，以及圖2是示出了中繼站輔助通 信鏈路的示意圖。 結合圖4和圖2，為了實現對於移動終端102信號的選擇性放大以降低對鄰小區 001中的用戶設備104/基站103的幹擾，中繼站101需要判斷並產生一個終端集合。中繼 站101僅對來自該終端集合內的移動終端102的信號進行放大和路由。本發明提出了兩種 挑選用戶設備102形成終端集合的方法。 中繼站101的功率控制在於在中繼站101的下行接收信號210與下行發射信號
212之間建立聯繫，以及在中繼站101的上行接收信號213與上行發射信號211之間建立聯
系，以實現對下行鏈路的大尺度衰落的補償和對上行鏈路的大尺度衰落的預補償。設信道
202 (或203)和204(或205)的大尺度衰落分別為P BK和P KU。根據本發明，通過功率控制
來補償下行鏈路的大尺度衰落PBK。對於上行鏈路來說，功率控制則實現了對大尺度衰落
e^的預補償。 下行 ud=》s/ HMsrf+< xd = Fdud (1) yd = HKUxd+nu 上行 u = w;s +< xu = Fuuu (2)
16
yu= 1^!WnB 其中，sd和yu為基站100的下行發射信號208和上行接收信號209，<"和n/分別
為中繼站在上行鏈路和下行鏈路上的接收噪聲，Uu和Ud分別為中繼站IOI在上行鏈路和下
行鏈路上的接收信號213和210 ;Xu和xd分別為中繼站101在上行鏈路和下行鏈路上的發 射信號211和212 ;yd和Su分別為移動終端102的下行接收信號207和上行發射信號206 ; H^H,H皿和H^分別是信道202、204、205、203的狀態信息(傳輸矩陣)，其中的位於上標 或下標上的小寫字母"d"用於表示"下行鏈路(downlink)"，位於上標或下標上的小寫字母 "u"用於表示"上行鏈路(uplink)"，位於上標或下標上的大寫字母"R"用於表示"中繼站 (Relay Station)"，位於上標或下標上的大寫字母"B"用於表示"基站(Base Station)", 以及位於上標或下標上的大寫字母"U"用於表示"用戶設備(User Equipment):
設定小區000內的所有用戶設備的集合為W二 {UEi，i = 1，2，…KhK為小區000 內移動終端的總數。小區000內的若干中繼站101為{Rlj，j = 1，2，…Rh對於多用戶的中 繼功率控制來說，就是將中繼站101所具有的功率資源分配給由其所路由的移動終端102。 下面結合圖例，對本發明做進一步的說明。 圖5a 5c是示出了中繼用戶路由選擇方法的流程圖，以及圖6是示出了中繼站 針對下行鏈路的選擇性功率控制方法的流程圖。 參考圖6，中繼站RljlOl對下行鏈路的功率控制過程具體可以描述為 步驟400 :中繼站RljlOl與基站100進行下行鏈路同步，獲取基站100的相關信
息，諸如發射功率等，設基站100的發射功率為ptB ; 步驟401 :獲取集合W內用戶設備102的控制信息(如用戶標識等)，例如，用戶設 備102的RNTI等； 步驟402 :確定需要中繼路由的用戶集合W'。對小區000內的用戶設備進行歸屬 判別，即對用戶設備是否靠近中繼站101進行判別，並將靠近中繼站101的用戶設備102 的接收信號在中繼站101上放大和發射，對於其他用戶設備不進行放大和發射。路由用戶 的選擇可以採用大尺度衰落準則(圖5a和5b)或信噪比準則(圖5c)來確定。
選擇方案1 : 圖5a是示出了中繼用戶路由選擇方法的流程圖，其中使用大尺度衰落準則進行 路由用戶的選擇。 步驟510 :利用用戶標識信息(如用戶設備的RNTI等)，讀取與上行鏈路功率控制
參數傳輸相關的控制信道，獲取必要參數，推算出小區內所有用戶設備各自的上行發射功 率{化，i = 1，2，…K); 步驟511 :測量小區內所有用戶設備的上行鏈路在中繼站Rlj101處的接收功率 {Piu， i = 1，2，…Kh利用{Piu}和{Qi}的比值，估算出每個用戶設備到中繼站101的大尺 度衰落{pli， i = 1，2， ...K}(與Pi7di的比值成正比); 步驟512 :將大尺度衰落{pi" i = 1，2， K}與預先設定的閾值PLth^h。w比較，
以此判斷哪些用戶設備靠近中繼站Rlj101 ; 步驟514 :將靠近中繼站Rljl01的用戶設備(pli > PLthresh。ld)組成一個終端集合 『'—^/、，^: = 1,2廣."，Sk G {1，2， ...K}，『；『，S為中繼站Rlj101需要進行功率控制 和路由發射的用戶設備總數。
選擇方案2: 圖5b是示出了中繼用戶路由選擇方法的流程圖，其中使用大尺度衰落準則進行 路由用戶的選擇。 步驟520 :中繼站通過相關的下行控制信道向基站伺服小區內的所有用戶設備廣 播中繼站的下行發射功率； 步驟521 :中繼站讀取基站伺服小區內所有用戶設備在上行鏈路上的相關控制信 道，獲取用戶設備對中繼站到用戶設備的大尺度衰落估計{pli， i = 1，2， K};
步驟522 :將大尺度衰落估計{pli，i = 1，2， K}與預先設定的閾值PLthresh。ld比 較，以此判斷哪些用戶設備靠近中繼站RljlOl ; 步驟524 :將靠近中繼站RljlOl的用戶設備(pli > PLthresh。ld)組成一個終端集合 『'—t/^,"l,2,…"，sk g {1，2，…Kh『'；『，S為中繼站RljlOl需要進行功率控制
和路由發射的用戶設備總數。
選擇方案3: 圖5c是示出了中繼用戶路由選擇方法的流程圖，其中使用接受信號的信噪比進 行路由用戶的選擇。 步驟500 :利用用戶標識信息(如用戶設備102的RNTI等)，獲取用戶設備的資源 分配信息； 步驟501 :獲取各用戶設備的參考信號的參數，對各用戶設備做中繼站RljlOl處 的上行信噪比估計{SNRA i = 1，2， ...K}; 步驟502 :將信噪比估計{SNRA i = 1，2， ...K}與預先設定的閾值SNRthresh。ldu比
較，以此判斷哪些用戶設備靠近中繼站RljlOl ;步驟504 :將S層,"2 SML.一的用戶設備組
成一個終端集合『'Hf^,"l,2,…S，^"1,2,…/^ ,^^，S為中繼站RljlOl需要進 行功率控制和路由發射的用戶設備總數。 繼續參考圖6，步驟403 :利用已有的用戶身份信息，讀取集合W'內的用戶設備 102的控制信道，獲取集合W'內的用戶設備102的上行和/或下行資源分配信息；
步驟404 :估計在中繼站101處的下行接收功率Pr,d，利用已知的基站發射功率估 計從基站100到中繼站101的大尺度衰落PBK ;估計集合W'內的用戶設備102各自的信道 202的信道傳輸矩陣HBK ; 步驟405:計算集合W'內的每個用戶設備102在中繼站101的收發機 (Transceiver)Fd ;計算集合W'內的各用戶設備102在中繼站101處的功率分配。
在3GPP LTE系統中，下行參考信號被用來進行信道估計和信道測量工作。
終端用戶在系統帶寬內進行信道質量的測量並上報給基站。下行鏈路中，所有被 中繼路由的用戶設備的信號都經過相同的信道202(傳輸矩陣為HBK)，中繼站101可以通過 信道估計獲取信道202的傳輸矩陣HBK，因此，中繼站101對下行接收信號的操作滿足 F"二+F, (3)
P朋 這裡，巳為中繼站101的下行接收機，具體可以為
簡單的功率放大，不做任何接收機處理；
formula see original document page 19
考慮到空間的幹擾、有色噪聲等因素，還可以選擇將接收信號在信號空間上進行 正交投影(公式(5))，其他的投影方式還有斜投影等(未示出)。 formula see original document page 19 上述的功率控制策略適用於下行參考信號、業務信道和控制信道等，此外，同樣適 用於TDD (時分雙工)和FDD (頻分雙工)系統。 返回圖6，步驟406 :中繼站101對集合W'內的用戶設備102的接收信號進行放 大，並發射。 對接收帶寬內所有的控制信道、參考信號、以及集合W'內每個用戶設備的帶寬內 的信號通過各自頻帶處的Fd進行線性變換與功率放大；在LTE或其演進版本的系統中，需 要中繼路由的信號包括下行控制信道(PDCCH)、廣播信道(PBCH)、多播信道(PMCH)、控制 格式指示信道(PCFICH) 、 HARQ指示信道(PHICH)、小區內公共參考信號(CommonReference Signal)、同步信號(Synchronization Signal)、以及每個用戶設備各自帶寬內的下行共享 信道(PDSCH)。 此外，根據用戶設備的移動特性，可根據需要或周期性地更新小區內的用戶信息，
更新需要由中繼站101進行路由的用戶設備的集合W'，返回到上述步驟401。 圖7是示出了中繼站針對上行鏈路的選擇性功率控制方法的流程圖。 參考圖7，中繼站RljlOl對上行鏈路的功率控制過程具體可以描述為 步驟400 :中繼站RljlOl與基站100進行下行鏈路同步，獲取基站100的相關信
息，諸如發射功率等，設基站100的發射功率為pt,B ; 步驟401 :獲取集合W內用戶設備102的控制信息(如用戶標識等)，例如，用戶設 備102的RNTI等； 步驟402 :確定需要中繼路由的用戶集合W'。對小區OOO內的用戶設備進行歸屬 判別，即對設備用戶是否靠近中繼站101進行判別，並將靠近中繼站101的用戶設備102 的接收信號在中繼站101上放大和發射，對於其他用戶設備不進行放大和發射。路由用戶 的選擇可以採用大尺度衰落準則(圖5a和5b)或信噪比準則(圖5c)來確定。為了簡明的 目的，這裡省略了以上已經描述過的大尺度衰落準則(圖5a和5b)或信噪比準則(圖5c) 的具體操作流程。 步驟403 :利用已有的用戶身份信息，讀取集合W'內的用戶設備102的控制信道， 獲取集合W'內的用戶設備102的上行和/或下行資源分配信息； 步驟704 :估計在中繼站101處的下行接收功率K,d，利用已知的基站發射功率估 計從基站IOO到中繼站101的大尺度衰落PBK ;估計集合W'內的用戶設備102各自的信道 205的信道狀態信息H皿。對於TDD系統而言，還可以通過信道的互逆性，根據信道202的信 道狀態信息HBK，獲取信道203的信道狀態信息HKB。 步驟705:計算集合W'內的每個用戶設備102在中繼站101的收發機 (Transceiver) Fu ;計算集合W'內的各用戶設備102在中繼站101處的功率分配。
在3GPP LTE系統中，上行參考信號可以分為解調參考信號和偵聽參考信號。解調參考信號用於數據的檢測解調，而偵聽參考信號用於對上行信道進行測量，以方便基站 對終端的調度。該控制過程在TDD和FDD系統下有不同的實現。同時，依據是否利用相關 的信道狀態信息，可以有兩種選擇。
中繼站101對上行接收信號的操作滿足 Fu= + F2 (6)
〃朋 這裡，F2為中繼站101的上行接收機，具體可以為 選擇1 :中繼站101不利用相關的信道狀態信息，只進行簡單的功率放大，不做任
何接收機處理； F2 = I (7) 選擇2 :中繼站101利用相關的信道狀態信息。在FDD系統中，如果沒有基站100 到中繼站101的反饋，中繼站101無法獲取信道203的狀態信息Hffl。在上行與下行鏈路的 頻譜比較靠近的情況下，上/下行具有近似相同的大尺度衰落。因此，中繼站101可以獲取 中繼站101到基站100的大尺度衰落。在FDD系統中，F2可以表示為
F2=UraA2《 H(/fl = U(wAraV^ (8)
A2 = I 在TDD系統下，中繼站101可以通過信道的互逆性，根據信道202的信道狀態信息 HBK，獲取信道203的信道狀態信息Hffl。 F2可以為
H朋-U朋A朋V二 H^二U服A服V^ (9)
F2=V^A2《 返回圖7，步驟706 :中繼站對集合W'內的用戶設備102的接收信號進行放大，並 發射。 對接收帶寬內所有的控制信道、參考信號、以及集合W'內每個用戶設備的帶寬內 的信號通過各自頻帶處的Fu進行線性變換與功率放大；具體來說，在LTE或其演進版本的 系統中，需要中繼路由的信號包括上行控制信道(PUCCH)、隨機接入信道(PRACH)、每個用 戶設備各自的上行共享信道(PUSCH)、解調參考信號(Demodulation Reference Signal)、 佔用系統帶寬的偵聽參考信號(Sounding Reference Signal)。 此外，根據用戶設備的移動特性，可根據需要或周期性地更新小區內用戶信息，更 新需要由中繼站101進行路由的用戶設備的集合W'，返回到上述步驟401。
圖8是示出了根據本發明的L1中繼站的具體結構的方框圖。 LI中繼站800(101)配置的天線數不少於基站100配置的天線數或用戶設備102 配置的天線數。在直射徑較強的無線環境下，L1中繼站800配置分布式天線或雙極化天線， 而在直射徑較弱的信道環境下，LI中繼站800配置線陣或圓陣形式的陣列天線。
如圖8所示，根據本發明的L1中繼站800包括接收單元810，用於接收來自基站 100的下行接收信號和來自用戶設備102的上行接收信號；發射單元820，用於向基站100 發射上行發射信號，以及向用戶設備102發送下行發射信號；控制單元850，用於控制Ll中 繼站800的整體操作，同時可實現以下信息獲取功能通過接收單元810與基站100進行下
20行鏈路同步，獲取基站100的相關信息(如發射功率PtB等)，以及獲取基站伺服小區OOO內 所有用戶設備102的控制信息(如用戶標識等，例如，用戶設備102的RNTI等)；路由用戶 設備選擇單元840，用於基於大尺度衰落準則(圖5a)或信噪比準則(圖5b)，確定需要由 Ll中繼站800進行中繼路由的用戶設備的集合W';功率控制單元830，用於針對所確定的 用戶設備的集合W'內的用戶設備102，執行功率控制，部分或者完全補償L1中繼站800與 基站100間的大尺度衰落。 功率控制單元830對於從基站IOO接收到的下行信號和從用戶設備102接收到的
上行信號，可以採用相同的功率補償增益1/PBK， P^表示從基站到中繼站的大尺度衰落。
根據一個具體實施方式
，路由用戶設備選擇單元840可以基於大尺度衰落準則 (圖5a)，來確定需要由Ll中繼站800進行中繼路由的用戶設備102的集合W'。在這種 情況下，路由用戶設備選擇單元840利用通過控制單元850所獲取的用戶設備102的控制 信息，通過接收單元810讀取與上行鏈路功率控制參數傳輸相關的控制信道，估計基站伺 服小區OOO內所有用戶設備102各自的上行發射功率{qi， i = 1，2，…K);通過接收單元 810測量基站伺服小區內所有用戶設備102的上行鏈路在中繼站處的接收功率{Piu， i = 1，2，…K);利用測量到的接收功率{Piu}和估計出的上行發射功率的比值，估計每個 用戶設備102到L1中繼站800的大尺度衰落{pli， i = 1，2， (與Pi7di的比值成正
比)；利用估計出的大尺度衰落{pli， i = 1，2，…K)和預定閾值PLth^h。w的比較結果，選 擇靠近L1中繼站800的用戶設備102以形成需要由Ll中繼站800進行中繼路由的用戶設 備的集合『'—f/^.，"l,2,''^，skg {1，2，…Kh『c『，S為Ll中繼站800需要進行 功率控制和路由發射的用戶設備總數。 根據另一個具體實施方式
，路由用戶設備選擇單元840可以基於大尺度衰落準則 (圖5b)，來確定需要由Ll中繼站800進行中繼路由的用戶設備102的集合W'。發射單元 820在下行發射信號中通過相關的控制信道向基站伺服小區000內的所有用戶設備102廣 播中繼站的下行發射功率。在這種情況下，路由用戶設備選擇單元840利用通過控制單元 850所獲取的用戶設備102的控制信息，獲取基站伺服小區000內所有用戶設備102各自向 中繼站800反饋的各自到中繼站的大尺度衰落{pli，i = 1，2，…KK利用接收到的大尺度衰 落{pli，i = 1，2， K}和預定閾值PLth^h。w的比較結果，選擇靠近Ll中繼站800的用戶設備
102以形成需要由L1中繼站800進行中繼路由的用戶設備的集合『—C^,A",2,…W， sk g {1，2，!(}，『'g『，S為L1中繼站800需要進行功率控制和路由發射的用戶設備總 數。 根據另一個具體實施方式
，路由用戶設備選擇單元840可以基於信噪比準則(圖 5c)，來確定需要由Ll中繼站800進行中繼路由的用戶設備102的集合W'。在這種情況 下，路由用戶設備選擇單元840利用通過控制單元850所獲取的用戶設備102的控制信息 (如用戶設備102的RNTI等)，通過接收單元810獲取基站伺服小區000內所有用戶設備 102的資源分配信息；通過接收單元810獲取每個用戶設備102的參考信號的參數，對每個 用戶設備102做L1中繼站800處的上行信噪比估計{SNRAi = 1，2，…K);利用估計出的 上行信噪比{SNRA i = 1，2， ...K}和預定閾值SNRth^h。wU的比較結果，選擇靠近Ll中繼 站800的用戶設備102以形成需要由Ll中繼站800進行中繼路由的用戶設備102的集合fr = {[/￡,, = l,2,'""，SkG {1，2，…Kh,;『，s為Ll中繼站800需要進行功率控制 和路由發射的用戶設備總數。 對於下行鏈路，功率控制單元830利用通過控制單元850所獲取的用戶設備102 的控制信息(如用戶設備102的RNTI等)，通過接收單元810讀取所確定的用戶設備的集合 W'內的用戶設備102的控制信道，獲取所確定的用戶設備的集合W'內的用戶設備102的 上行和/或下行資源分配信息。針對所確定的用戶設備的集合W'內的每個用戶設備102， 功率控制單元830估計Ll中繼站800處的下行接收功率pnd ;利用估計出的下行接收功率 Pr,d和通過控制單元850所獲取的基站發射功率ptB，估計從基站100到Ll中繼站800的大 尺度衰落13 BK ;估計從基站100到Ll中繼站800的下行信道202的信道傳輸矩陣HBK ;計算 Ll中繼站800處的收發機Fd ;計算所確定的用戶設備的集合W'內的各用戶設備102在Ll 中繼站800處的功率分配，由此執行功率控制。 F,U朋A《
H朋=U朋A朋Vy^ (5)
A = I
其中，H,^l^A,;V^表示矩陣HM的奇異值分解，上角標H表示矩陣的共軛轉置。 對於上行鏈路，功率控制單元830利用通過控制單元850所獲取的用戶設備102 的控制信息(如用戶設備102的RNTI等)，通過接收單元810讀取所確定的用戶設備的集合 W'內的用戶設備102的控制信道，獲取所確定的用戶設備的集合W'內的用戶設備102的 上行和/或下行資源分配信息。針對所確定的用戶設備的集合W'內的每個用戶設備102， 功率控制單元830針對所確定的用戶設備的集合W'內的每個用戶設備102，估計L1中繼 站800處的下行接收功率id ;利用估計出的下行接收功率Pr,d和通過控制單元850所獲取 的基站發射功率Pte，估計從基站100到Ll中繼站800的大尺度衰落PBK ;估計從用戶設備 102到Ll中繼站800的上行信道205的信道傳輸矩陣HUK(對於TDD系統而言，還可以通過 信道的互逆性，獲取從Ll中繼站800到基站100的上行信道203的信道狀態信息HKB);計 算Ll中繼站800處的收發機Fu ;計算所確定的用戶設備的集合W'內的各用戶設備102在 Ll中繼站800處的功率分配，由此執行功率控制。 功率控制單元830以按照公式(6)計算Ll中繼站800處的收發機Fu : F"=^~F2 (6) 〃朋
22













其中，F2表示LI中繼站800的上行接收機。
LI中繼站800的上行接收機&可以是簡單的功率放大，不做任何接收機處理
formula see original document page 23
其中，I表示單位矩陣。
可選地，在FDD系統中，LI中繼站800的上行接收機F2可以表示為 F2 = UraA2lC
formula see original document page 23
其中，Hw^l^Au;C表示矩陣H皿的奇異值分解，上角標H表示矩陣的共軛轉置, 而在TDD系統中，LI中繼站800的上行接收機F2可以表示為 H朋=U朋A朋V朋 formula see original document page 23
其中，H朋=U朋A朋V^表示矩陣HRB的奇異值分解，Hra = U訓A戰V^表示矩陣HUK
的奇異值分解，上角標H表示矩陣的共軛轉置。 路由用戶設備選擇單元840可以動態或半靜態地更新所確定的用戶設備的集合。
根據本發明的LI中繼站800可以應用於OF匿蜂窩通信系統、TDD蜂窩通信系統、 或FDD蜂窩通信系統。 至此已經結合優選實施例對本發明進行了描述。應該理解，本領域技術人員在不 脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種其它的改變、替換和添加。因此，本發明 的範圍不局限於上述特定實施例，而應由所附權利要求所限定。
權利要求
一種中繼站，包括接收裝置，用於接收來自基站的下行接收信號和來自用戶設備的上行接收信號；發射裝置，用於向基站發射上行發射信號，以及向用戶設備發送下行發射信號；信息獲取裝置，用於與基站進行下行鏈路同步，獲取基站的相關信息，以及獲取基站伺服小區內所有用戶設備的控制信息；路由用戶設備選擇裝置，用於基於大尺度衰落準則或信噪比準則，確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合；功率控制裝置，用於針對所確定的用戶設備的集合內的用戶設備，執行功率控制，部分或者完全補償中繼站與基站間的大尺度衰落。
2. 根據權利要求1所述的中繼站，其特徵在於所述功率控制裝置對於從基站接收到的下行信號和從用戶設備接收到的上行信號，採 用相同的功率補償增益。
3. 根據權利要求1所述的中繼站，其特徵在於 所述路由用戶設備選擇裝置利用通過所述信息獲取裝置所獲取的用戶設備的控制信息，通過所述接收裝置讀取與 上行鏈路功率控制參數傳輸相關的控制信道，估計基站伺服小區內所有用戶設備各自的上 行發射功率；通過所述接收裝置測量基站伺服小區內所有用戶設備的上行鏈路在中繼站處的接收 功率；利用測量到的接收功率和估計出的上行發射功率，估計每個用戶設備到中繼站的大尺 度衰落；利用估計出的大尺度衰落和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成 需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。
4. 根據權利要求1所述的中繼站，其特徵在於 所述路由用戶設備選擇裝置通過所述發射裝置，在控制信道上，向基站伺服小區內所有用戶設備廣播中繼站的下 行發射功率；通過所述接收裝置，接收基站伺服小區內所有用戶設備估計並反饋的大尺度衰落； 利用接收到的大尺度衰落和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成 需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。
5. 根據權利要求1所述的中繼站，其特徵在於 所述路由用戶設備選擇裝置利用通過所述信息獲取裝置所獲取的用戶設備的控制信息，通過所述接收裝置獲取基 站伺服小區內所有用戶設備的資源分配信息；通過所述接收裝置獲取每個用戶設備的參考信號的參數，對每個用戶設備做中繼站處 的上行信噪比估計；利用估計出的上行信噪比和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成 需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。
6. 根據權利要求1 5之一所述的中繼站，其特徵在於所述功率控制裝置 對於下行鏈路，利用通過所述信息獲取裝置所獲取的用戶設備的控制信息，通過所述接收裝置讀取所 確定的用戶設備的集合內的用戶設備的控制信道，獲取所確定的用戶設備的集合內的用戶 設備的上行和/或下行資源分配信息；針對所確定的用戶設備的集合內的每個用戶設備，估計中繼站處的下行接收功率；利用估計出的下行接收功率和通過所述信息獲取裝置所獲取的基站相關信息中的基 站發射功率，估計從基站到中繼站的大尺度衰落；估計從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣； 計算中繼站處的收發機；計算所確定的用戶設備的集合內的各用戶設備在中繼站處的功率分配，由此執行功率 控制。
7.根據權利要求6所述的中繼站，其特徵在於 所述功率控制裝置按照下式計算中繼站處的收發機Fd :其中，e^表示從基站到中繼站的大尺度衰落，l/e^表示下行功率補償增益，巳表示 中繼站的下行接收機。
8. 根據權利要求7所述的中繼站，其特徵在於 中繼站的下行接收機巳為formula see original document page 3其中，I表示單位矩陣。
9. 根據權利要求7所述的中繼站，其特徵在於 中繼站的下行接收機巳為formula see original document page 3其中，H^表示從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣，H^ :U^A^V:表示矩陣 HBK的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角標H表示矩陣的共軛轉置。
10. 根據權利要求1 9之一所述的中繼站，其特徵在於 所述功率控制裝置對於上行鏈路，利用通過所述信息獲取裝置所獲取的用戶設備的控制信息，通過所述接收裝置讀取所 確定的用戶設備的集合內的用戶設備的控制信道，獲取所確定的用戶設備的集合內的用戶 設備的上行和/或下行資源分配信息；針對所確定的用戶設備的集合內的每個用戶設備，估計中繼站處的下行接收功率；利用估計出的下行接收功率和通過所述信息獲取裝置所獲取的基站相關信息中的基站發射功率，估計從基站到中繼站的大尺度衰落；估計從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣； 計算中繼站處的收發機；計算所確定的用戶設備的集合內的各用戶設備在中繼站處的功率分配，由此執行功率 控制。
11.根據權利要求IO所述的中繼站，其特徵在於 所述功率控制裝置按照下式計算中繼站處的收發機Fu :"&其中，e^表示從基站到中繼站的大尺度衰落，l/e^表示上行功率補償增益，&表示 中繼站的上行接收機。
12. 根據權利要求ll所述的中繼站，其特徵在於 中繼站的上行接收機&為F2 = I其中，I表示單位矩陣。
13. 根據權利要求ll所述的中繼站，其特徵在於 中繼站的上行接收機&為 formula see original document page 4其中，H皿表示從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣 formula see original document page 4表示 矩陣H皿的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角標H表示矩陣的共軛轉置。
14. 根據權利要求ll所述的中繼站，其特徵在於所述功率控制裝置還通過信道的互逆性，利用從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸 矩陣HBK，獲取從中繼站到基站的上行信道的信道傳輸矩陣HKB， 其中中繼站的上行接收機&為 H朋=U朋A朋V朋 H〖w = U訓A〖,尺V(^A2 = I其中，H皿表示從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣，H^ -UmAmV:表示 矩陣HKB的奇異值分解，HM = U^A訓V^表示矩陣HUK的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角 標H表示矩陣的共軛轉置。
15. 根據權利要求1 14之一所述的中繼站，其特徵在於 所述路由用戶設備選擇裝置動態或半靜態地更新所確定的用戶設備的集合。
16. 根據權利要求1 15之一所述的中繼站，其特徵在於 中繼站配置的天線數不少於基站配置的天線數或用戶設備配置的天線數。
17. 根據權利要求16所述的中繼站，其特徵在於在直射徑較強的無線環境下，中繼站配置分布式天線或雙極化天線，而在直射徑較弱 的信道環境下，中繼站配置線陣或圓陣形式的陣列天線。
18. 根據權利要求1 17之一所述的中繼站，其特徵在於 用戶設備的控制信息包括用戶設備的身份標識信息。
19. 根據權利要求1 18之一所述的中繼站，其特徵在於 基站的相關信息包括基站發射功率信息。
20. 根據權利要求1 19之一所述的中繼站，其特徵在於所述中繼站適用於正交頻分復用蜂窩通信系統、時分雙工蜂窩通信系統、或頻分雙工 蜂窩通信系統。
21. —種用於中繼站的功率控制方法，包括 與基站進行下行鏈路同步，獲取基站的相關信息； 獲取基站伺服小區內所有用戶設備的控制信息；基於大尺度衰落準則或信噪比準則，確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合.針對所確定的用戶設備的集合內的用戶設備，執行功率控制，部分或者完全補償中繼 站與基站間的大尺度衰落。
22. 根據權利要求21所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 在所述功率控制步驟中，對於從基站接收到的下行信號和從用戶設備接收到的上行信號，採用相同的功率補償增益。
23. 根據權利要求21所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 基於大尺度衰落準則確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合的步驟包括利用用戶設備的控制信息，讀取與上行鏈路功率控制參數傳輸相關的控制信道，估計基站伺服小區內所有用戶設備各自的上行發射功率；測量基站伺服小區內所有用戶設備的上行鏈路在中繼站處的接收功率； 利用測量到的接收功率和估計出的上行發射功率，估計每個用戶設備到中繼站的大尺度衰落；利用估計出的大尺度衰落和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成 需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。
24. 根據權利要求21所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 基於大尺度衰落準則確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合的步驟包括在控制信道上，向基站伺服小區內所有用戶設備廣播中繼站的下行發射功率； 接收基站伺服小區內所有用戶設備估計並反饋的大尺度衰落利用接收到的大尺度衰落和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成 需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。
25. 根據權利要求21所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 基於信噪比準則確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合的步驟包括 利用用戶設備的控制信息，獲取基站伺服小區內所有用戶設備的資源分配信息；獲取每個用戶設備的參考信號的參數，對每個用戶設備做中繼站處的上行信噪比估計；利用估計出的上行信噪比和預定閾值的比較結果，選擇靠近中繼站的用戶設備以形成 需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合。
26. 根據權利要求21 25之一所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 所述功率控制步驟包括對於下行鏈路，利用所獲取的用戶設備的控制信息，讀取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的控 制信道，獲取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的上行和/或下行資源分配信息； 針對所確定的用戶設備的集合內的每個用戶設備， 估計中繼站處的下行接收功率；利用估計出的下行接收功率和所獲取的基站相關信息中的基站發射功率，估計從基站 到中繼站的大尺度衰落；估計從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣； 計算中繼站處的收發機；計算所確定的用戶設備的集合內的各用戶設備在中繼站處的功率分配，由此執行功率 控制。
27. 根據權利要求26所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 按照下式計算中繼站處的收發機Fd :其中，e^表示從基站到中繼站的大尺度衰落，l/e^表示下行功率補償增益，巳表示 中繼站的下行接收機。
28. 根據權利要求27所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 中繼站的下行接收機巳為^ = I其中，I表示單位矩陣。
29. 根據權利要求27所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 中繼站的下行接收機巳為formula see original document page 6其中，H^表示從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣，H^ :U^A^V:表示矩陣 HBK的奇異值分解，I表示單位矩陣，上角標H表示矩陣的共軛轉置。
30. 根據權利要求21 29之一所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 所述功率控制步驟包括對於上行鏈路，利用所獲取的用戶設備的控制信息，讀取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的控 制信道，獲取所確定的用戶設備的集合內的用戶設備的上行和/或下行資源分配信息；針對所確定的用戶設備的集合內的每個用戶設備， 估計中繼站處的下行接收功率；利用估計出的下行接收功率和所獲取的基站相關信息中的基站發射功率，估計從基站 到中繼站的大尺度衰落；估計從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣； 計算中繼站處的收發機；計算所確定的用戶設備的集合內的各用戶設備在中繼站處的功率分配，由此執行功率 控制。
31.根據權利要求30所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 按照下式計算中繼站處的收發機fu :"/ 朋其中，e^表示從基站到中繼站的大尺度衰落，l/e^表示上行功率補償增益，&表示 中繼站的上行接收機。
32. 根據權利要求31所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 中繼站的上行接收機&為f2 = i其中，i表示單位矩陣。
33. 根據權利要求31所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 中繼站的上行接收機&為 a2 = iformula see original document page 7其中，h皿表示從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣，h^ :u^a(,;s《表示矩陣h皿的奇異值分解，i表示單位矩陣，上角標h表示矩陣的共軛轉置。
34. 根據權利要求31所述的用於中繼站的功率控制方法，還包括 通過信道的互逆性，利用從基站到中繼站的下行信道的信道傳輸矩陣h^獲取從中繼站到基站的上行信道的信道傳輸矩陣hkb， 其中中繼站的上行接收機&為 h朋=u朋a朋v朋a2 = i其中，h皿表示從用戶設備到中繼站的上行信道的信道傳輸矩陣，h^ :u^a^v:表示 矩陣hkb的奇異值分解，hra = u訓a^v^表示矩陣huk的奇異值分解，i表示單位矩陣，上角 標h表示矩陣的共軛轉置。
35. 根據權利要求21 34之一所述的用於中繼站的功率控制方法，還包括 動態或半靜態地更新所確定的用戶設備的集合。
36. 根據權利要求21 35之一所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 中繼站配置的天線數不少於基站配置的天線數或用戶設備配置的天線數。
37. 根據權利要求36所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 在直射徑較強的無線環境下，中繼站配置分布式天線或雙極化天線，而在直射徑較弱的信道環境下，中繼站配置線陣或圓陣形式的陣列天線。
38. 根據權利要求21 37之一所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 用戶設備的控制信息包括用戶設備的身份標識信息。
39. 根據權利要求21 38之一所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 基站的相關信息包括基站發射功率信息。
40. 根據權利要求21 39之一所述的用於中繼站的功率控制方法，其特徵在於 所述功率控制方法適用於正交頻分復用蜂窩通信系統、時分雙工蜂窩通信系統、或頻分雙工蜂窩通信系統。
全文摘要
本發明提出了一種L1多天線中繼站及其功率控制方法。具體地，根據本發明的中繼站包括接收裝置，用於接收來自基站的下行接收信號和來自用戶設備的上行接收信號；發射裝置，用於向基站發射上行發射信號，以及向用戶設備發送下行發射信號；信息獲取裝置，用於與基站進行下行鏈路同步，獲取基站的相關信息，以及獲取基站伺服小區內所有用戶設備的控制信息；路由用戶設備選擇裝置，用於基於大尺度衰落準則或信噪比準則，確定需要由中繼站進行中繼路由的用戶設備的集合；功率控制裝置，用於針對所確定的用戶設備的集合內的用戶設備，執行功率控制，部分或完全補償中繼站與基站間的大尺度衰落。
文檔編號H04B7/26GK101741432SQ20081017811
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月19日 優先權日2008年11月19日
發明者丁銘, 劉仁茂, 孫國林, 張應餘, 陳晨, 黃磊 申請人:夏普株式會社