專利名稱：基于中繼器的蜂窩小區(qū)信道復(fù)用方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到移動(dòng)通信系統(tǒng)的信道分配技術(shù)，特別涉及到在基于中繼器的蜂窩小區(qū)中進(jìn)行信道復(fù)用的方法，以及應(yīng)用這種信道復(fù)用方法的移動(dòng)通信系統(tǒng)和中繼器。
背景技術(shù)：
未來的蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有高數(shù)據(jù)速率、大覆蓋面積等特點(diǎn)。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟無線通信局(ITU-R)M1645文件提及的要求，對(duì)于低速移動(dòng)或靜止的用戶，其數(shù)據(jù)速率要求達(dá)到1Gbps；對(duì)于高速移動(dòng)的用戶，其數(shù)據(jù)速率要求達(dá)到100Mbps。已知在發(fā)送端功率恒定的前提下，所發(fā)送每比特?cái)?shù)據(jù)的能量與發(fā)送的數(shù)據(jù)速率成反比，也就是說，隨著數(shù)據(jù)速率的不斷提高，接收端的信噪比Eb/No將線性下降，這將直接導(dǎo)致接收端無法正確接收數(shù)據(jù)，從而影響到蜂窩小區(qū)的覆蓋面積。另外，由于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)的工作頻段是2GHz，而留給下一代網(wǎng)絡(luò)的工作頻段要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3G的工作頻段，例如約為5GHz。高工作頻段將導(dǎo)致更大的路徑損耗，并且高工作頻段對(duì)衰落更加敏感，從而加劇了蜂窩小區(qū)覆蓋面積性能的惡化。
中繼器是解決上述蜂窩小區(qū)覆蓋面積惡化問題非常有效的辦法之一。中繼器的基本原理就是用容量來換取覆蓋面積。由于資源正交性的限制，中繼器不能在相同的頻段、碼道上同時(shí)收發(fā)不同的信號(hào)，也就是說，中繼器的接收和發(fā)送必須是正交的，即中繼器可以使用不同的時(shí)間或頻段收發(fā)不同的信號(hào)，但是由于遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響，使用不同的碼道發(fā)送不同的信號(hào)通常是不被允許的。
現(xiàn)以時(shí)分雙工及從基站到用戶的前向鏈路為例來進(jìn)一步解釋中繼器的基本原理。在傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，分配給用戶的時(shí)隙資源可以一直被基站或用戶用于發(fā)送或接收信號(hào)，但是在基于中繼器的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，分配給用戶的時(shí)隙資源將被分成兩部分，第一部分用于基站與中繼器之間的數(shù)據(jù)傳輸，第二部分用于中繼器與移動(dòng)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。因此，在發(fā)送功率恒定的情況下，在相同的時(shí)間內(nèi)，基于中繼器的蜂窩小區(qū)的吞吐量將是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的一半。以上就是中繼器利用容量換取覆蓋面積的基本原理。由于基于中繼器的網(wǎng)絡(luò)能夠擴(kuò)大小區(qū)的覆蓋面積，這等效于在傳輸距離相同的條件下，可以降低系統(tǒng)的功率消耗。另外，中繼器還具有成本低、易于鋪設(shè)等優(yōu)點(diǎn)。具體來講，中繼器比基站設(shè)備簡(jiǎn)單，可以降低基站本身的成本，另外，中繼器與基站是通過無線鏈路進(jìn)行連接的，無需光纖網(wǎng)絡(luò)，從而更加節(jié)省網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的成本。
圖1給出了包含四個(gè)中繼器的蜂窩小區(qū)的示意圖。圖1中的接入點(diǎn)(AP，Access Point)通常指蜂窩小區(qū)的基站，各移動(dòng)終端(MT，Mobile Terminal)表示各個(gè)用戶，由作為中繼器的固定中繼臺(tái)(FRS，F(xiàn)ixed Relay Station)實(shí)現(xiàn)AP與MT之間的數(shù)據(jù)中繼。通常來說，基于中繼器的蜂窩系統(tǒng)包括一跳用戶和兩跳用戶，其中，一跳用戶就是可以直接被基站覆蓋的用戶，能夠直接與基站進(jìn)行通信而無需通過中繼器的中繼，如圖1中的MT5、MT6和MT7；兩跳用戶就是位于基站覆蓋面積之外的用戶，這些用戶需要通過中繼器的中繼才能與基站進(jìn)行通信，如圖1中的MT1、MT2、MT3、MT4、MT8、MT9、MT10和MT11。
下面以固定時(shí)隙長(zhǎng)度的時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)為例，同時(shí)假設(shè)移動(dòng)終端均勻分布在蜂窩小區(qū)中，結(jié)合圖1介紹三種現(xiàn)有的基于中繼器的蜂窩小區(qū)的信道分配方法。
第1種信道分配方法基站及各個(gè)中繼器順序地服務(wù)各個(gè)用戶。如圖2所示，在這種信道分配方法中，數(shù)據(jù)傳輸所使用的TDMA幀包括4個(gè)長(zhǎng)時(shí)隙和1個(gè)短時(shí)隙，其中，在4個(gè)長(zhǎng)時(shí)隙中，基站順序地通過中繼器與各個(gè)中繼器覆蓋的兩跳用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而在所述短時(shí)隙中，基站與其覆蓋范圍內(nèi)的一跳用戶(例如MT5)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其中，每個(gè)長(zhǎng)時(shí)隙還進(jìn)一步包括兩個(gè)相等長(zhǎng)度的短時(shí)隙，其中一個(gè)短時(shí)隙用于基站和中繼器之間的數(shù)據(jù)傳輸，又稱為一跳時(shí)隙，另一個(gè)短時(shí)隙用于中繼器和其覆蓋用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸，又稱為兩跳時(shí)隙。從上述這種方法可以看出，由于沒有對(duì)信道資源進(jìn)行重用，這種信道分配方法的系統(tǒng)吞吐量以及信道利用率是非常低的。
第2種信道分配方法基于下述假設(shè)在城市環(huán)境中，相鄰的兩個(gè)中繼器被建筑物阻隔，從而相鄰的中繼器可以同時(shí)與各自覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，例如假設(shè)在FRS1和FRS2之間及FRS3和FRS4之間分別有建筑物阻隔，由此，F(xiàn)RS1和FRS2、FRS3和FRS4可以分別同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。在這種情況下，數(shù)據(jù)傳輸所使用的TDMA幀格式如圖3所示，共包括7個(gè)固定長(zhǎng)度的短時(shí)隙，其中，在前4個(gè)短時(shí)隙中，基站順序地與各個(gè)中繼器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；相鄰的兩個(gè)中繼器FRS1和FRS2在第5個(gè)短時(shí)隙內(nèi)同時(shí)與其覆蓋的兩跳用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；相鄰的另兩個(gè)中繼器FRS3和FRS4在第6個(gè)短時(shí)隙內(nèi)同時(shí)與其覆蓋的兩跳用戶進(jìn)行時(shí)隙傳輸；而第7個(gè)短時(shí)隙則用于基站與其覆蓋的一跳用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸，由此可以看出，在這種方式下，系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率得到了一定的改善。
第3種信道分配方法是在第二種信道分配方法假設(shè)條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入智能天線和多通道的概念，在這種信道分配方式下，數(shù)據(jù)傳輸所使用的TDMA幀格式如圖4所示，共包括兩個(gè)固定長(zhǎng)度的短時(shí)隙，在第一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站使用智能天線占用3個(gè)頻段向4個(gè)中繼器并行傳送數(shù)據(jù)；在第二個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，相鄰的兩個(gè)中繼器例如FRS1和FRS2以及FRS3和FRS4分別占用一個(gè)頻段，基站占用一個(gè)頻段，并行向他們所覆蓋的兩跳或一跳用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。
下面再以可變時(shí)隙長(zhǎng)度的時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)為例，結(jié)合圖1介紹另外三種現(xiàn)有的基于中繼器的蜂窩小區(qū)的信道分配方法。同樣假設(shè)所述移動(dòng)終端在蜂窩小區(qū)內(nèi)是均勻分布的。
第4種基站及各個(gè)中繼器順序地服務(wù)各個(gè)用戶。如圖5所示，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸所使用的TDMA幀包括4個(gè)長(zhǎng)時(shí)隙和1個(gè)短時(shí)隙，各時(shí)隙承載的內(nèi)容與圖2所示的幀結(jié)構(gòu)相同。但是，在圖5中，每個(gè)長(zhǎng)時(shí)隙所包含的兩個(gè)短時(shí)隙的長(zhǎng)度并不相等，其目的是保證在前一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)基站與中繼器之間的通信的業(yè)務(wù)量和在后一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)中繼器與移動(dòng)終端之間通信的業(yè)務(wù)量的基本相等。由于中繼器具有接收天線增益等多種因素的影響，通常情況下，若交互等量的信息，基站與中繼器之間的吞吐量要比中繼器與移動(dòng)終端之間的吞吐量大，基站與中繼器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間要比中繼器與移動(dòng)終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間少，因此，在保持吞吐量基本相等的前提下，在每個(gè)長(zhǎng)時(shí)隙中，第一個(gè)短時(shí)隙的長(zhǎng)度通常要小于第二個(gè)短時(shí)隙的長(zhǎng)度。對(duì)應(yīng)第1種信道分配方法，同樣由于這種信道分配方法沒有對(duì)信道資源進(jìn)行重用，其系統(tǒng)吞吐量和信道利用效率是非常低的。
第5種信道分配方法對(duì)應(yīng)于上述第2種信道分配方法，也基于下述假設(shè)在城市環(huán)境中，相鄰的兩個(gè)中繼器被建筑物阻隔，從而可以同時(shí)進(jìn)行中繼器到移動(dòng)終端的傳輸。在這種情況下，數(shù)據(jù)傳輸所使用TDMA幀格式如圖6所示，也共包括7個(gè)短時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙所承載的內(nèi)容與圖3所示的幀結(jié)構(gòu)相同。與圖3相比，其區(qū)別僅在于，圖6所示的7個(gè)短時(shí)隙的長(zhǎng)度并不相同，其中，基站與中繼器之間數(shù)據(jù)傳輸所占用的短時(shí)隙的長(zhǎng)度通常要大大小于中繼器與移動(dòng)終端以及基站與移動(dòng)終端之間數(shù)據(jù)傳輸所占用的短時(shí)隙。
第6種信道分配方法是在上述第5種信道分配方法假設(shè)條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入智能天線和多通道的概念，數(shù)據(jù)傳輸所使用的TDMA幀格式與圖4所示的幀結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別僅在于其中第一個(gè)短時(shí)隙的長(zhǎng)度通常要小于第二個(gè)短時(shí)隙的長(zhǎng)度。
從上述方法可以看出，現(xiàn)有的第2、3、5以及第6種信道分配方法雖然進(jìn)行了信道資源的復(fù)用，但是并沒有充分利用基于中繼器的蜂窩網(wǎng)絡(luò)存在空間獨(dú)立鏈路的本質(zhì)特性，因而仍無法有效利用這種空間獨(dú)立性所能帶來的信道重用增益，從而造成系統(tǒng)資源在一定程度上的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在基于中繼器的蜂窩小區(qū)中進(jìn)行信道復(fù)用的方法，可以充分利用基于中繼器的蜂窩網(wǎng)絡(luò)存在空間獨(dú)立鏈路的本質(zhì)特性，有效利用這種空間獨(dú)立性所能帶來的空間分集增益，以此增大系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的所述的基于中繼器的蜂窩小區(qū)信道復(fù)用方法，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述方法的基于中繼器的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)以及該系統(tǒng)中使用的中繼器。從而可以利用基于中繼器的蜂窩網(wǎng)絡(luò)存在空間獨(dú)立鏈路的本質(zhì)特性進(jìn)行信道復(fù)用，從而增大系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明所提供的基于中繼器的蜂窩小區(qū)信道復(fù)用方法，包括以下步驟a、正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端通過監(jiān)測(cè)來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息，判斷自身是一跳用戶還是兩跳用戶，若所述移動(dòng)終端確定自身為兩跳用戶，則根據(jù)所接收的廣播信息判斷自身屬于哪個(gè)中繼器的覆蓋范圍，并將自身所屬的中繼器信息，通過該中繼器反饋給基站；b、所述基站根據(jù)信道復(fù)用準(zhǔn)則為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇信道資源，并通過該移動(dòng)終端所屬的中繼器將所選擇的信道資源反饋給所述移動(dòng)終端；c、所述基站以及所述移動(dòng)終端通過該移動(dòng)終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
步驟a所述監(jiān)測(cè)來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息包括a1、基站周期性地在其廣播信道上廣播廣播信息；a2、在該基站覆蓋范圍內(nèi)的中繼器在接收到基站廣播的廣播信息后，將來自基站的廣播信息轉(zhuǎn)發(fā)到其覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端；a3正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端接收由基站發(fā)送的廣播信息以及由中繼器轉(zhuǎn)發(fā)的廣播信息。
在步驟a中，所述移動(dòng)終端是通過測(cè)量所接收的來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息的信干噪比來判斷自身是一跳用戶還是兩跳用戶的；步驟a所述判斷的具體方法包括a4、所述移動(dòng)終端測(cè)量所接收的來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息的信干噪比；a5、從中找出具有最大信干噪比的廣播信息，如果該廣播信息來自基站，則該移動(dòng)終端就確定自身為一跳用戶，如果該廣播信息來自某個(gè)中繼器，則該移動(dòng)終端就確定自身為兩跳用戶。
步驟a所述判斷自身屬于哪個(gè)中繼器的覆蓋范圍為移動(dòng)終端根據(jù)具有最大信干噪比的廣播信息中攜帶的中繼器的特征信息識(shí)別轉(zhuǎn)發(fā)該廣播信息的中繼器，并確定自身屬于該中繼器的覆蓋范圍。
所述特征信息為各個(gè)中繼器進(jìn)行廣播時(shí)使用的不同時(shí)間和/或碼道和/或頻道信息。
步驟b所述信道復(fù)用準(zhǔn)則包括只有屬于不同中繼器覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端才能進(jìn)行相同信道資源的復(fù)用，以及相同的信道資源最多只能有兩個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)用。
步驟b所述為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇信道資源包括b11基站根據(jù)正在接入的移動(dòng)終端所屬的中繼器，從自身維護(hù)的本小區(qū)的信道資源分配表中找出與所述移動(dòng)終端所屬中繼器不同的中繼器所對(duì)應(yīng)信道資源，如果有這樣的信道資源，則執(zhí)行步驟b12；否則，執(zhí)行步驟b13；b12判斷所找到的信道資源中是否有可以重用的信道資源，如果有，則為該移動(dòng)終端從中選擇一個(gè)可重用的信道資源，并更新本小區(qū)的信道資源分配表；否則，執(zhí)行步驟b13；b13為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇新的正交的信道資源，并更新本小區(qū)的信道資源分配表。
在可變時(shí)隙長(zhǎng)度的系統(tǒng)中，所述信道復(fù)用準(zhǔn)則進(jìn)一步包括當(dāng)具有一個(gè)以上可以復(fù)用的信道資源時(shí)，選擇與當(dāng)前接入的移動(dòng)終端的信干噪比最接近的信道資源進(jìn)行復(fù)用。
所述方法進(jìn)一步包括中繼器周期測(cè)量從基站到中繼器的信干噪比，以及周期地接收移動(dòng)終端測(cè)量的從中繼器到各個(gè)移動(dòng)終端的信干噪比，并上報(bào)給基站；基站根據(jù)中繼器上報(bào)的信干噪比更新自身維護(hù)的本小區(qū)內(nèi)信道資源分配表中各移動(dòng)終端所占用的信道資源信息；步驟b所述為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇信道資源包括b21根據(jù)正在接入的移動(dòng)終端所屬的中繼器，從所述信道資源分配表中找出與所述移動(dòng)終端所屬中繼器不同的中繼器所對(duì)應(yīng)信道資源，如果有這樣的信道資源，則執(zhí)行步驟b22；否則，執(zhí)行步驟b24；b22判斷所找到的信道資源中是否有可以重用的信道資源，如果有，則執(zhí)行步驟b23；否則，執(zhí)行步驟b24；b23判斷是否有一個(gè)以上可重用的信道資源，如果是，則分別比較可重用信道資源所具有的信干噪比與當(dāng)前接入移動(dòng)終端對(duì)應(yīng)的信干噪比，從中選擇與當(dāng)前接入移動(dòng)終端的信干噪比最接近的信道資源作為當(dāng)前移動(dòng)終端的信道資源，并更新本小區(qū)信道資源分配表；否則，將該可重用的信道資源分配給當(dāng)前接入的移動(dòng)終端，并更新本小區(qū)的信道資源分配表；b24為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇新的正交的信道資源，并更新本小區(qū)的信道資源分配表。
所述選擇與當(dāng)前接入的移動(dòng)終端的信干噪比最接近的信道資源具體為選擇滿足如下計(jì)算式的移動(dòng)終端所占用的信道資源與當(dāng)前接入的移動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)用，min(abs(SINRu1，1-SINRu2，2)+abs(SINRu1，2-SINRu2，1))其中，min()函數(shù)表示取最小值運(yùn)算，abs()函數(shù)表示取絕對(duì)值運(yùn)算，SINRu1，y表示當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端的第y跳時(shí)隙內(nèi)的新干噪比，SINRu2，y表示本小區(qū)另一移動(dòng)終端第y跳時(shí)隙內(nèi)的新干噪比，y的取值為1或2。
在時(shí)分多址系統(tǒng)中，所述信道資源為時(shí)隙資源；步驟c所述基站以及所述移動(dòng)終端通過該移動(dòng)終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸包括將兩個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用的時(shí)隙劃分為兩個(gè)短時(shí)隙，其中，將第一個(gè)短時(shí)隙同時(shí)作為所述兩個(gè)移動(dòng)終端中第一移動(dòng)終端的第一跳時(shí)隙，及第二移動(dòng)終端的第二跳時(shí)隙；而將第二個(gè)短時(shí)隙同時(shí)作為所述第一移動(dòng)終端的第二跳時(shí)隙，及所述第二移動(dòng)終端的第一跳時(shí)隙。
在步驟d所述數(shù)據(jù)傳輸過程中，中繼器在接收到數(shù)據(jù)包之后，進(jìn)一步判斷當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)包是否是應(yīng)當(dāng)由自己轉(zhuǎn)發(fā)，如果是，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包，否則，將保持靜默并丟棄該數(shù)據(jù)包。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于中繼器的移動(dòng)通信系統(tǒng)，在每個(gè)蜂窩小區(qū)中包括一個(gè)基站、一個(gè)以上的中繼器以及移動(dòng)終端，其中，所述基站維護(hù)一張本蜂窩小區(qū)的信道資源分配表，并根據(jù)該信道資源分配表為接入本蜂窩小區(qū)的移動(dòng)終端選擇信道資源；所述中繼器進(jìn)一步包括天線，用于在所述中繼器接收時(shí)接收來自基站或移動(dòng)終端的接收信號(hào)，并在所述中繼器發(fā)射時(shí)，將待發(fā)送信號(hào)發(fā)射到基站或移動(dòng)終端；接收部件，用于對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行下變頻、解調(diào)以及解碼等操作處理，并判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)處理后的數(shù)據(jù)；發(fā)送部件，用于對(duì)經(jīng)由接收部件處理的，需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制以及上變頻處理，生成待發(fā)送信號(hào)；以及發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于在所述中繼器發(fā)射時(shí)將由所述發(fā)射部件生成的待發(fā)送信號(hào)輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時(shí)將由所述天線接收的信號(hào)連接到所述接收部件，實(shí)現(xiàn)中繼器發(fā)送和接收功能之間的轉(zhuǎn)換。
所述中繼器中的接收部件進(jìn)一步包括下變頻模塊，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行下變頻處理；解調(diào)模塊，用于對(duì)下變頻模塊進(jìn)行下變頻處理后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；解碼模塊，用于對(duì)解調(diào)模塊解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行解碼；以及識(shí)別模塊，用于對(duì)解碼模塊解碼后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，并判斷是否需要轉(zhuǎn)發(fā)。
所述中繼器中的發(fā)射部件進(jìn)一步包括編碼模塊，用于對(duì)來自接收部件的、需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；調(diào)制模塊，用于對(duì)編碼模塊編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；以及上變頻模塊，用于對(duì)調(diào)制模塊調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行上變頻處理。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明還提供了一種中繼器，包括天線，用于在所述中繼器接收時(shí)接收來自基站或移動(dòng)終端的接收信號(hào)，并在所述中繼器發(fā)射時(shí)，將待發(fā)送信號(hào)發(fā)射到基站或移動(dòng)終端；接收部件，用于對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行下變頻、解調(diào)以及解碼等操作處理，并判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)處理后的數(shù)據(jù)；發(fā)送部件，用于對(duì)經(jīng)由接收部件處理的，需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制以及上變頻處理，生成待發(fā)送信號(hào)；以及發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于在所述中繼器發(fā)射時(shí)將由所述發(fā)射部件生成的待發(fā)送信號(hào)輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時(shí)將由所述天線接收的信號(hào)連接到所述接收部件，實(shí)現(xiàn)中繼器發(fā)送和接收功能之間的轉(zhuǎn)換。
所述接收部件進(jìn)一步包括下變頻模塊，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行下變頻處理；解調(diào)模塊，用于對(duì)下變頻模塊進(jìn)行下變頻處理后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；解碼模塊，用于對(duì)解調(diào)模塊解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行解碼；以及識(shí)別模塊，用于對(duì)解碼模塊解碼后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，并判斷是否需要轉(zhuǎn)發(fā)。
所述發(fā)射部件進(jìn)一步包括編碼模塊，用于對(duì)來自接收部件的、需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；調(diào)制模塊，用于對(duì)編碼模塊編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；以及上變頻模塊，用于對(duì)調(diào)制模塊調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行上變頻處理。
由此可以看出，本發(fā)明所述的信道復(fù)用方法和基于中繼器的移動(dòng)通信系統(tǒng)可以利用信道復(fù)用準(zhǔn)則為正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端選擇可重用的信道資源，從而可以充分利用基于中繼器的蜂窩網(wǎng)絡(luò)存在空間獨(dú)立鏈路的本質(zhì)特性，有效利用這種空間獨(dú)立性所能帶來的空間分集增益，提高系統(tǒng)的吞吐量。
具體而言，本發(fā)明所述的方法將分別由兩個(gè)中繼器覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端的第一跳時(shí)隙和第二跳時(shí)隙與另一個(gè)移動(dòng)終端的第二跳時(shí)隙和第一跳時(shí)隙進(jìn)行復(fù)用，使得兩個(gè)移動(dòng)終端可以復(fù)用相同的信道資源，從而可以大大提高系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。
此外，在本發(fā)明所述方法提出的時(shí)隙長(zhǎng)度固定的幀格式中，假設(shè)一跳用戶占用的時(shí)隙長(zhǎng)度等于兩跳用戶長(zhǎng)時(shí)隙中的短時(shí)隙的長(zhǎng)度，使得每個(gè)用戶都具有相同的同基站通信的能力，從而可以保證在用戶均勻分布的情況下，各個(gè)用戶之間的公平性。


圖1為現(xiàn)有基于中繼器的蜂窩小區(qū)示意圖；圖2為采用現(xiàn)有第1種信道分配方法的TDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采用現(xiàn)有第2種信道分配方法的TDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為采用現(xiàn)有第3種信道分配方法的TDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為采用現(xiàn)有第4種信道分配方法的TDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為采用現(xiàn)有第5種信道分配方法的TDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明所述在基于中繼器的蜂窩小區(qū)中進(jìn)行信道復(fù)用的方法流程圖；圖8為本發(fā)明所述在可變時(shí)隙長(zhǎng)度的TDMA系統(tǒng)中基站為當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端選擇信道資源的方法流程圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例1所述經(jīng)過信道復(fù)用后的幀結(jié)構(gòu)；圖10為本發(fā)明實(shí)施例2所述經(jīng)過信道復(fù)用后的幀結(jié)構(gòu)；圖11為本發(fā)明實(shí)施例3所述經(jīng)過信道復(fù)用后的幀結(jié)構(gòu)；圖12為采用本發(fā)明實(shí)施例1、2、3及現(xiàn)有第1、2、3種信道分配方法時(shí)，吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系示意13為本發(fā)明實(shí)施例4所述經(jīng)過信道復(fù)用后的幀結(jié)構(gòu)；圖14為本發(fā)明實(shí)施例5所述經(jīng)過信道復(fù)用后的幀結(jié)構(gòu)；圖15為本發(fā)明實(shí)施例6所述經(jīng)過信道復(fù)用后的幀結(jié)構(gòu)；圖16為采用本發(fā)明實(shí)施例4、5、6及現(xiàn)有第4、5、6種信道分配方法下，吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系示意圖；圖17為本發(fā)明所述中繼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
為了充分利用基于中繼器的蜂窩網(wǎng)絡(luò)存在空間獨(dú)立鏈路的本質(zhì)特性，有效利用這種空間獨(dú)立性所能帶來的空間分集增益，本發(fā)明首先提供了一種在基于中繼器的蜂窩小區(qū)中進(jìn)行信道復(fù)用的方法，該方法如圖7所示，主要包括以下步驟A、正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端監(jiān)測(cè)來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的廣播信息判斷自身是由基站直接覆蓋的一跳用戶還是由中繼器覆蓋的兩跳用戶。
由于在基于中繼器的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站會(huì)周期性地在其廣播信道上廣播廣播信息；在該基站覆蓋范圍內(nèi)的中繼器在接收到基站廣播的廣播信息后，會(huì)將來自基站的廣播信息轉(zhuǎn)發(fā)出去。因此，在上述步驟A中，正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端能夠監(jiān)測(cè)到由基站發(fā)送的以及由中繼器轉(zhuǎn)發(fā)的廣播信息。
另外，在本步驟A中，所述移動(dòng)終端是通過測(cè)量所接收的來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息的信干噪比(SINR)來判斷自身是一跳用戶還是兩跳用戶的。
所述判斷的具體方法包括如下步驟A1、所述移動(dòng)終端測(cè)量所接收的來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息的SINR；A2、從中找出具有最大SINR的廣播信息，如果判斷出該廣播信息來自基站，則該移動(dòng)終端就確定自身為一跳用戶，如果判斷出該SINR對(duì)應(yīng)的廣播信息來自該蜂窩小區(qū)中的某個(gè)中繼器，則該移動(dòng)終端就確定自身為兩跳用戶。
B、若所述移動(dòng)終端確定自身為兩跳用戶，則進(jìn)一步根據(jù)所接收的廣播信息判斷自身屬于哪個(gè)中繼器的覆蓋范圍，并將自身所屬的中繼器信息，通過自身所屬的中繼器反饋給基站。
由于所述中繼器在轉(zhuǎn)發(fā)來自基站的廣播信息時(shí)，還會(huì)在所述廣播信息中添加能夠唯一標(biāo)識(shí)自身的特征信息，因此，對(duì)應(yīng)步驟A，當(dāng)所述移動(dòng)終端找出具有最大SINR的廣播信息后，就能夠進(jìn)一步根據(jù)該廣播信息中攜帶的中繼器特征信息識(shí)別出該廣播信息來自哪個(gè)中繼器，從而可以確定自身所屬的中繼器。在確定了自身所屬的中繼器之后，移動(dòng)終端將通過現(xiàn)有的公共信道上報(bào)自身測(cè)量到的SINR以及自身所屬的中繼器信息到該中繼器，由該中繼器將接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給基站，從而基站可以獲知該移動(dòng)終端所屬的中繼器。
在這里，所述特征信息可以是各個(gè)中繼器進(jìn)行廣播時(shí)使用的不同時(shí)間和/或碼道和/或頻道等等可以唯一標(biāo)識(shí)各個(gè)中繼器的信息。通過上述特征信息，移動(dòng)終端可以簡(jiǎn)單的識(shí)別出所接收的廣播信息是來自基站還是來自中繼器，如果來自中繼器，還可以根據(jù)該特征信息進(jìn)一步確定所接收的廣播信息來自哪一個(gè)中繼器。
下面以所述特征信息為不同時(shí)間為例，詳細(xì)說明移動(dòng)終端是如何根據(jù)使用不同時(shí)間表示的特征信息識(shí)別所接收廣播信息的來源的。
在廣播信道上，由于廣播信息是周期性發(fā)送的，但是并未占用全部的時(shí)間軸，因此，可以在廣播信息發(fā)送結(jié)束后定義與中繼器數(shù)量(n)相等個(gè)數(shù)的固定長(zhǎng)度的時(shí)隙，在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)，由相應(yīng)的中繼器廣播所述廣播信息，這樣，移動(dòng)終端就能夠根據(jù)所接收廣播信息的時(shí)間分辨出所接收的廣播信息是來源與基站還是來源于某個(gè)特定的中繼器了。
另外，在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在上面所述的固定長(zhǎng)度的時(shí)隙中，每個(gè)中繼器也可以不轉(zhuǎn)發(fā)基站的廣播信息，而發(fā)送例如符號(hào)序列等等可以唯一標(biāo)識(shí)自身的特定信息，這樣，移動(dòng)終端仍然可以根據(jù)所接收信息的時(shí)間確定信息的來源，并且可以大大縮短每個(gè)固定時(shí)隙的長(zhǎng)度，從而節(jié)省系統(tǒng)的資源。在該實(shí)施例中，每個(gè)中繼器可以在任意自行定義的其他時(shí)間轉(zhuǎn)發(fā)基站的廣播信息。
C、所述基站根據(jù)信道復(fù)用準(zhǔn)則為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇信道資源，并通過相應(yīng)的中繼器將所選擇的信道資源反饋給所述移動(dòng)終端。
D、所述基站以及所述移動(dòng)終端通過該移動(dòng)終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
在上述步驟D所述的數(shù)據(jù)傳輸過程中，中繼器在接收到數(shù)據(jù)包之后，還將進(jìn)一步判斷當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)包是否是應(yīng)當(dāng)由自己轉(zhuǎn)發(fā)，如果是，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包，否則，將保持靜默并丟棄該數(shù)據(jù)包。
上述步驟C所述的信道復(fù)用準(zhǔn)則主要包括1)只有屬于不同中繼器覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端才能進(jìn)行相同信道資源的復(fù)用。
這是由于，中繼器是半雙工工作的，即不能在相同的時(shí)間和頻率資源上同時(shí)接收和發(fā)送。此時(shí)，如果屬于同一個(gè)中繼器覆蓋范圍的兩個(gè)用戶復(fù)用同一信道資源，就會(huì)出現(xiàn)中繼器在接收來自基站的信息的同時(shí)還要向用戶發(fā)送信息，這通常是不被允許的，因?yàn)樯漕l的發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度要比接收信號(hào)強(qiáng)度高100～120dBm，在這種情況下，接收信號(hào)將完全被發(fā)送信號(hào)所淹沒，從而導(dǎo)致中繼器無法正確接收。
2)相同的信道資源最多只能有兩個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)用。
這是由于，如果有多于兩個(gè)的用戶進(jìn)行資源復(fù)用，例如3個(gè)，也就是在某個(gè)時(shí)隙出現(xiàn)這樣的情況基站同時(shí)向兩個(gè)中繼器發(fā)送不同的信號(hào)，在相同的信道資源且不使用多天線的情況下，這種情況是無法實(shí)現(xiàn)的。
3)在使用可變長(zhǎng)度時(shí)隙的系統(tǒng)中，當(dāng)具有一個(gè)以上可以復(fù)用的信道資源時(shí)，選擇滿足下面算式(1)的移動(dòng)終端與當(dāng)前接入的移動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)用。
min(abs(SINRu1，1-SINRu2，2)+abs(SINRu1，2-SINRu2，1))(1)其中，min()函數(shù)表示取最小值運(yùn)算，abs()函數(shù)表示取絕對(duì)值運(yùn)算，SINRu1，y表示當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端的第y跳時(shí)隙內(nèi)的新干噪比，SINRu2，y表示本小區(qū)另一移動(dòng)終端第y跳時(shí)隙內(nèi)的新干噪比，y的取值為1或2。
由算式(1)可以看出，復(fù)用準(zhǔn)則3)實(shí)質(zhì)上是選擇滿足當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端的第一跳時(shí)隙和小區(qū)內(nèi)一個(gè)移動(dòng)終端的第二跳時(shí)隙的SINR之差的絕對(duì)值與該移動(dòng)終端的第一跳時(shí)隙與所述當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端的第二跳時(shí)隙的SINR差的絕對(duì)值之和最小的條件的移動(dòng)終端與當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端進(jìn)行信道復(fù)用，也就是選擇與當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端的SINR最接近的移動(dòng)終端與所述接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端復(fù)用相同的信道資源。
這是由于，在時(shí)隙長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，且每個(gè)時(shí)隙的業(yè)務(wù)量基本相等的前提下，如果兩個(gè)兩跳的用戶進(jìn)行信道復(fù)用，則復(fù)用后的時(shí)隙的長(zhǎng)度應(yīng)該是吞吐量低的那個(gè)用戶(即長(zhǎng)度較長(zhǎng)的那個(gè)時(shí)隙)的時(shí)隙長(zhǎng)度。又由于信干噪比通常是影響吞吐量的關(guān)鍵參數(shù)之一，因此，信干噪比基本可以表征這兩個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度。因此，所述的信道復(fù)用準(zhǔn)則就是選擇信干噪比最為接近的兩個(gè)時(shí)隙進(jìn)行復(fù)用，以使復(fù)用后浪費(fèi)的時(shí)間盡可能少，從而提高信道利用效率。由此可以看出，該準(zhǔn)則僅適用于可變時(shí)隙長(zhǎng)度的系統(tǒng)。
需要說明的是，在上述步驟C，為了為當(dāng)前接入的移動(dòng)終端選擇信道資源，基站還要維護(hù)一張本小區(qū)的信道資源分配表，該信道資源分配表至少包括以下幾項(xiàng)移動(dòng)終端的標(biāo)識(shí)，所屬中繼器的標(biāo)識(shí)，所占用的信道資源以及該信道資源是否可以被重用。其中，信道資源是否可以被重用一項(xiàng)是根據(jù)上述復(fù)用準(zhǔn)則2)來確定的，即當(dāng)有兩個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用了相同的信道資源后，該信道資源就標(biāo)識(shí)為不能被重用了。
表1顯示了在TDMA系統(tǒng)中基站所維護(hù)的信道資源分配表的一個(gè)實(shí)例，
在表1中，信道資源一項(xiàng)將具體表現(xiàn)為移動(dòng)終端所占用的時(shí)隙。

表1從上述表1可以看出，當(dāng)前蜂窩小區(qū)內(nèi)共接入了5個(gè)移動(dòng)終端移動(dòng)終端1、移動(dòng)終端2、移動(dòng)終端3、移動(dòng)終端4和移動(dòng)終端5，其中移動(dòng)終端1屬于中繼器1的覆蓋范圍，占用時(shí)隙1進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；移動(dòng)終端2屬于中繼器2的覆蓋范圍，占用時(shí)隙2進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；移動(dòng)終端3屬于中繼器3的覆蓋范圍，占用時(shí)隙3進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；移動(dòng)終端4屬于中繼器4的覆蓋范圍，占用時(shí)隙1進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；而移動(dòng)終端5屬于中繼器1的覆蓋范圍，占用時(shí)隙4進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)復(fù)用準(zhǔn)則2)由于移動(dòng)終端1和移動(dòng)終端4均占用了時(shí)隙1因此，移動(dòng)終端1和移動(dòng)終端4不能再與其他的移動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)用了；而其他移動(dòng)終端所占用的時(shí)隙，例如時(shí)隙2、時(shí)隙3和時(shí)隙4，是可以重用的。
基于上述準(zhǔn)則，結(jié)合本小區(qū)的信道資源分配表，基站就可以根據(jù)所述正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端所屬的中繼器以及SINR等信息為該移動(dòng)終端選擇信道資源了?；緸橐苿?dòng)終端選擇信道資源的具體方法，主要包括以下步驟C1根據(jù)正在接入的移動(dòng)終端所屬的中繼器，查找判斷自身所維護(hù)的本小區(qū)的信道資源分配表，從中找出與所述移動(dòng)終端所屬中繼器不同的中繼器所對(duì)應(yīng)信道資源，如果有這樣的信道資源，則執(zhí)行步驟C2；否則，執(zhí)行步驟C4。
該步驟實(shí)質(zhì)上是根據(jù)上述復(fù)用準(zhǔn)則1)來進(jìn)行的，即只有屬于不同中繼器覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端才能進(jìn)行相同信道資源的復(fù)用。
C2判斷在步驟C1找到的信道資源中是否有可以重用的信道資源，如果有，則執(zhí)行步驟C3；否則，執(zhí)行步驟C4。
該步驟實(shí)質(zhì)上是根據(jù)上述復(fù)用準(zhǔn)則2)來進(jìn)行的，即相同的信道資源最多只能有兩個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)用。
C3為該移動(dòng)終端從中選擇一個(gè)可重用的信道資源，并更新本小區(qū)的信道資源分配表。
C4為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇新的正交的信道資源，并更新本小區(qū)的信道資源分配表。
如此，基站就為當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端選擇了信道資源。
若當(dāng)前的系統(tǒng)為可變時(shí)隙長(zhǎng)度的系統(tǒng)，則在步驟C2，若判斷出有可用的時(shí)隙資源后，基站將不執(zhí)行C3，而接下來執(zhí)行步驟C5。
C5、C6判斷是否有一個(gè)以上可重用的信道資源，如果是，則執(zhí)行步驟C7；否則，執(zhí)行步驟C6，將該可重用的信道資源分配給當(dāng)前接入的移動(dòng)終端，并更新本小區(qū)的信道資源分配表。
C7分別比較可重用信道資源所具有的SINR與當(dāng)前接入移動(dòng)終端對(duì)應(yīng)的SINR，從中選擇與當(dāng)前接入移動(dòng)終端的SINR最接近的信道資源作為當(dāng)前移動(dòng)終端的信道資源，并更新本小區(qū)信道資源分配表。
圖8顯示了上述在可變時(shí)隙長(zhǎng)度的系統(tǒng)中，基站為當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端選擇信道資源的方法流程圖。
上述步驟C5、C6和C7實(shí)質(zhì)上是根據(jù)復(fù)用準(zhǔn)則3)來進(jìn)行的。由此可以看出，為了完成上述操作，基站所維護(hù)的信道資源分配表中還需要進(jìn)一步包括各個(gè)移動(dòng)終端所占用信道資源的SINR。由此，為了使基站可以及時(shí)獲得各個(gè)移動(dòng)終端所占用SINR，上述方法還需要進(jìn)一步包括中繼器還要周期地測(cè)量從基站到中繼器的SINR，周期地接收來自移動(dòng)終端測(cè)量的從中繼器到各個(gè)移動(dòng)終端的SINR，并周期性地上報(bào)給基站；基站根據(jù)中繼器上報(bào)的各個(gè)移動(dòng)終端所占用信道資源的SINR更新所述信道資源分配表中各移動(dòng)終端所占用信道的SINR。
表2顯示了在可變時(shí)隙長(zhǎng)度的TDMA系統(tǒng)中基站所維護(hù)的信道資源分配表的一個(gè)實(shí)例，在表2中，信道資源一項(xiàng)將具體表現(xiàn)為移動(dòng)終端所占用的時(shí)隙。從表2可以看出，基站所維護(hù)的信道資源分配表中，記錄了各個(gè)移動(dòng)終端所占用的信道資源，以及在該信道資源上第一跳時(shí)隙和第二跳時(shí)隙的SINR。

表2下面舉例說明在可變時(shí)隙長(zhǎng)度的系統(tǒng)中，基站采用上述方法為移動(dòng)終端選擇信道資源的實(shí)例。
假設(shè)當(dāng)前基站維護(hù)的本小區(qū)的信道資源分配表如上述表2所示，同時(shí)假設(shè)一個(gè)在中繼器3覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端6正在接入網(wǎng)絡(luò)。
那么在上述步驟C1，基站將在表2中查找中繼器不為3的中繼器所對(duì)應(yīng)的信道資源，得到時(shí)隙1、時(shí)隙2和時(shí)隙4。
然后在步驟C2，基站分別檢查時(shí)隙1、時(shí)隙2和時(shí)隙4是否可以重用，得到時(shí)隙1不可重用，而時(shí)隙2和時(shí)隙4可以重用。
接下來，在步驟C5～C7中，基站將當(dāng)前接入移動(dòng)終端的SINR分別與可重用時(shí)隙資源第一跳和第二跳時(shí)隙的SINR進(jìn)行比較，由于當(dāng)前接入移動(dòng)終端的SINR為10.5和8，根據(jù)復(fù)用準(zhǔn)則3)的算式1，通過計(jì)算可以得到時(shí)隙2的SINR與移動(dòng)終端6最接近，從而選擇時(shí)隙2作為當(dāng)前移動(dòng)終端的信道資源。
最后，根據(jù)信道資源的分配結(jié)果，更新本小區(qū)的信道資源分配表。此時(shí)，根據(jù)復(fù)用準(zhǔn)則2)，時(shí)隙2將不能再重用了，因此，將時(shí)隙2所對(duì)應(yīng)的是否可重用一項(xiàng)均改為“否”。更新后的信道資源分配表如表3所示。

表3由此可以看出，在經(jīng)過上述信道分配操作后，基站將為當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端分配復(fù)用的信道資源，例如時(shí)隙2。
需要特別說明地，通過上述信道資源分配方法為每個(gè)兩跳用戶所分配的時(shí)隙資源實(shí)際上為前面所述的長(zhǎng)時(shí)隙，該長(zhǎng)時(shí)隙進(jìn)一步包括兩個(gè)短時(shí)隙，其中，一個(gè)短時(shí)隙用于基站到中繼器的數(shù)據(jù)傳輸，即第一跳時(shí)隙，另一個(gè)短時(shí)隙用于中繼器到基站的數(shù)據(jù)傳輸，即第二跳時(shí)隙。因此，當(dāng)這樣兩個(gè)用戶復(fù)用同一個(gè)時(shí)隙資源時(shí)，為了保證在同一時(shí)刻基站僅與一個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行通信，可以采用將第一個(gè)用戶的第一跳時(shí)隙與第二個(gè)用戶的第二跳時(shí)隙復(fù)用在所述長(zhǎng)時(shí)隙的第一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，而將第二個(gè)用戶的第一跳時(shí)隙與第一個(gè)用戶的第二跳時(shí)隙復(fù)用在所述長(zhǎng)時(shí)隙的第二個(gè)短時(shí)隙內(nèi)的方式，以此實(shí)現(xiàn)兩個(gè)用戶對(duì)同一個(gè)時(shí)隙資源的復(fù)用。
下面再以如圖1所示的每個(gè)蜂窩小區(qū)中包含四個(gè)中繼器的TDMA系統(tǒng)為例詳細(xì)說明本發(fā)明的信道復(fù)用方法。
下面的實(shí)施例將分別針對(duì)現(xiàn)有兩種不同的TDMA幀結(jié)構(gòu)，即固定時(shí)隙長(zhǎng)度的TDMA幀結(jié)構(gòu)以及可變時(shí)隙長(zhǎng)度的TDMA幀結(jié)構(gòu)，詳細(xì)說明經(jīng)本發(fā)明所述的信道復(fù)用方法復(fù)用后所使用的TDMA幀結(jié)構(gòu)。同樣假設(shè)移動(dòng)終端在所述蜂窩小區(qū)中是均勻分布的。
實(shí)施例1在實(shí)施例1中，將對(duì)圖2所示幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行信道復(fù)用。針對(duì)圖2所示的幀結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明所述信道復(fù)用方法可以得到如圖9所示的幀結(jié)構(gòu)。這種幀結(jié)構(gòu)適用于任何網(wǎng)絡(luò)情況。從圖9可以看出，所述幀結(jié)構(gòu)共包括5個(gè)短時(shí)隙，其中，在第一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與第一中繼器FRS1進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第二個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與所述第二中繼器FRS2進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第三個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與第三中繼器FRS3進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第四個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與所述第四中繼器FRS4進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第五個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與其覆蓋的移動(dòng)終端，即一跳用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
從圖9所示的幀結(jié)構(gòu)可以看出，在實(shí)施例1中，實(shí)質(zhì)上第一中繼器FRS1覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端與第二中繼器FRS2覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用了相同的時(shí)隙資源(第一和第二短時(shí)隙)，而第三中繼器FRS3覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端與第四中繼器FRS4覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用了相同的時(shí)隙資源(第三和第四短時(shí)隙)。通過這種信道復(fù)用方法，TDMA幀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度由圖2所示的9個(gè)短時(shí)隙縮短為圖9所示的5個(gè)短時(shí)隙，因而有效地增大了系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。采用實(shí)施例1所述信道復(fù)用方法獲得吞吐量可以通過公式(2)計(jì)算得到。
4×min{TPAP-FRS,TPFRS-MT}+TPAP-MT5---(2)]]>
其中，TPAP-FRS表示基站與中繼器之間的吞吐量；TPFRS-MT表示中繼器與移動(dòng)終端之間的吞吐量；TPAP-MT表示基站與移動(dòng)終端之間的吞吐量，函數(shù)min()表示取最小值運(yùn)算。
實(shí)施例2在實(shí)施例2中，將對(duì)圖3所示幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行信道復(fù)用，該實(shí)施例基于下述假設(shè)在城市環(huán)境中，相鄰的兩個(gè)中繼器被建筑物阻隔，從而可以同時(shí)進(jìn)行中繼器到移動(dòng)終端的傳輸。
針對(duì)圖3所示的幀結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明所述信道復(fù)用方法可以得到如圖10所示的幀結(jié)構(gòu)。從圖10可以看出，所述幀結(jié)構(gòu)共包括5個(gè)短時(shí)隙，其中，在第一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與第一中繼器FRS1進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第二個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)基站還與第三中繼器FRS3進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第三個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與第四中繼器FRS4進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第四個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與所述第二中繼器FRS2進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第五個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與其覆蓋的移動(dòng)終端，即一跳用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
從圖10所示的幀結(jié)構(gòu)可以看出，在實(shí)施例2中，實(shí)質(zhì)上第三中繼器FRS3覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端與第二中繼器FRS2覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用了相同的時(shí)隙資源(第二和第四短時(shí)隙)，同時(shí)，由于相鄰中繼器之間存在建筑物阻擋，因而，第一中繼器FRS1和第二中繼器FRS3可以同時(shí)與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，而第三中繼器FRS3與第四中繼器FRS4可以同時(shí)與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。通過這種信道復(fù)用方法，TDMA幀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度由圖3所示的7個(gè)短時(shí)隙縮短為圖10所示的5個(gè)短時(shí)隙，因而增大系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。采用實(shí)施例2所述信道復(fù)用方法獲得吞吐量也可以通過公式(2)計(jì)算得到。
實(shí)施例3
在實(shí)施例3中，將對(duì)圖4所示幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行信道復(fù)用，該實(shí)施例在基站使用智能天線，并基于下述假設(shè)在城市環(huán)境中，相鄰的兩個(gè)中繼器被建筑物阻隔，從而可以同時(shí)進(jìn)行中繼器到移動(dòng)終端的傳輸。
針對(duì)圖4所示的幀結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明所述信道復(fù)用方法可以得到如圖11所示的幀結(jié)構(gòu)。從圖11可以看出，所述幀結(jié)構(gòu)共包括3個(gè)短時(shí)隙，其中，在第一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站通過智能天線與所有中繼器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第二個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)所述第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第三個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)，基站與其直接覆蓋的移動(dòng)終端，即一跳用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
從圖11所示的幀結(jié)構(gòu)可以看出，通過這種信道復(fù)用方法，雖然TDMA幀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度由圖4所示的2個(gè)短時(shí)隙增加為圖11所示的3個(gè)短時(shí)隙，但是本實(shí)施例所述的方法僅用了一個(gè)頻段，節(jié)省了兩個(gè)頻段。因而系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率與圖4所示的情況相比還是得到的較大的提高。采用實(shí)施例4所述信道復(fù)用方法獲得吞吐量可以通過公式(3)計(jì)算得到。
4×min{TPAP-FRS,TPFRS-MT}+TPAP-MT3---(3)]]>其中，各參數(shù)的含義與公式(2)相同。
圖12顯示了在本發(fā)明實(shí)施例1、2、3和現(xiàn)有第1、2、3種信道分配方法下，吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系圖。其中，圖12中最下方的實(shí)線曲線、包含正三角和倒三角的曲線分別為通過現(xiàn)有第1、2、3種信道分配方法得到的吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系；包含菱形的曲線為通過本發(fā)明第1、2實(shí)施例得到的吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系；包含十字的曲線為通過本發(fā)明第3實(shí)施例得到的吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系。由圖12可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例1、2和3分別對(duì)現(xiàn)有的第1、2和3種信道分配方法進(jìn)行了較大的改進(jìn)，可以有效利用空間獨(dú)立性所能帶來的空間分集增益，從而極大地提高了系統(tǒng)的吞吐量。
實(shí)施例4在實(shí)施例4中，將對(duì)圖5所示幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行信道復(fù)用。針對(duì)圖5所示的幀結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明所述信道復(fù)用方法可以得到如圖13所示的幀結(jié)構(gòu)，該幀結(jié)構(gòu)適用于任何網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從圖13可以看出，所述幀結(jié)構(gòu)共包括5個(gè)可變長(zhǎng)度的短時(shí)隙，其中，在第一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與第一中繼器FRS1進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第二個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與所述第二中繼器FRS2進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第三個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與第三中繼器FRS3進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第四個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與所述第四中繼器FRS4進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第五個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與其覆蓋的移動(dòng)終端，即一跳用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。由于在吞吐量相等的條件下，中繼器與移動(dòng)終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互所需的時(shí)間要大于基站與中繼器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互所需的時(shí)間，因此，前四個(gè)短時(shí)隙的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)由中繼器與移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互所需的時(shí)間來確定。
從圖13所示的幀結(jié)構(gòu)可以看出，在實(shí)施例4中，實(shí)質(zhì)上第一中繼器FRS1覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端與第二中繼器FRS2覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用了相同的時(shí)隙資源(第一和第二短時(shí)隙)，而第三中繼器FRS3覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端與第四中繼器FRS4覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用了相同的時(shí)隙資源(第三和第四短時(shí)隙)。通過這種信道復(fù)用方法，TDMA幀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度由圖5所示的9個(gè)短時(shí)隙縮短為圖13所示的5個(gè)短時(shí)隙，因而增大系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。采用實(shí)施例4所述信道復(fù)用方法獲得吞吐量可以通過公式(4)計(jì)算得到。
5packet4×max{packetTPAP-FRS,packetTPMP-MT}+packetTPAP-MT---(4)]]>
其中，Packet表示在每個(gè)短時(shí)隙內(nèi)所傳輸報(bào)文的容量；函數(shù)max()表示取最大值運(yùn)算；TPMP-MT表示基站到移動(dòng)終端的吞吐量或中繼器到移動(dòng)終端的吞吐量，其中，MP為媒體點(diǎn)(Media Point)，是基站及中繼器的統(tǒng)稱；其他參數(shù)的含義與公式(2)的參數(shù)相同。
實(shí)施例5在實(shí)施例5中，對(duì)圖6所示幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了信道復(fù)用，該實(shí)施例基于下述假設(shè)在城市環(huán)境中，相鄰的兩個(gè)中繼器被建筑物阻隔，從而可以同時(shí)進(jìn)行中繼器到移動(dòng)終端的傳輸。
針對(duì)圖6所示的幀結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明所述信道復(fù)用方法可以得到如圖14所示的幀結(jié)構(gòu)。從圖14可以看出，所述幀結(jié)構(gòu)共包括3個(gè)短時(shí)隙，其中，在第一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站順序地與第三中繼器FRS3和第四中繼器FRS4進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，第二中繼器FRS2也與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第二個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站順序地與第一中繼器FRS1和第二中繼器FRS2進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，第四中繼器FRS4也與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第三個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站與其覆蓋的移動(dòng)終端，即一跳用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
從圖14所示的幀結(jié)構(gòu)可以看出，由于相鄰中繼器之間存在建筑物阻擋，第一中繼器FRS1和第二中繼器FRS3可以同時(shí)與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，第三中繼器FRS3與第四中繼器FRS4可以同時(shí)與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，因此，在實(shí)施例4中，實(shí)質(zhì)上第一中繼器FRS1覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端和第二中繼器FRS2覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端與第三中繼器FRS3覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端和第四中繼器FRS4覆蓋的一個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用了相同的時(shí)隙資源(第一和第二短時(shí)隙)。通過這種信道復(fù)用方法，TDMA幀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度由圖3所示的7個(gè)短時(shí)隙縮短為圖14所示的3個(gè)短時(shí)隙，因而增大系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。采用實(shí)施例5所述信道復(fù)用方法獲得吞吐量可以通過公式(5)計(jì)算得到。
5packet2×max{packetTPMP-MT,2packetTPAP-FRS}+packetTPMP-MT---(5)]]>其中，各參數(shù)含義與公式(4)相同。
實(shí)施例6在實(shí)施例6中，對(duì)圖4所示幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了信道復(fù)用，該實(shí)施例在基站使用智能天線，并基于下述假設(shè)在城市環(huán)境中，相鄰的兩個(gè)中繼器被建筑物阻隔，從而可以同時(shí)進(jìn)行中繼器到移動(dòng)終端的傳輸。
針對(duì)圖4所示的幀結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明所述信道復(fù)用方法可以得到如圖15所示的幀結(jié)構(gòu)。從圖15可以看出，所述幀結(jié)構(gòu)共包括3個(gè)短時(shí)隙，其中，在第一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，基站通過智能天線與所有中繼器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第二個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)所述第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在第三個(gè)短時(shí)隙內(nèi)，所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)，基站與其直接覆蓋的移動(dòng)終端，即一跳用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
從圖15所示的幀結(jié)構(gòu)可以看出，通過這種信道復(fù)用方法，雖然TDMA幀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度由圖4所示的2個(gè)短時(shí)隙增加為圖15所示的3個(gè)短時(shí)隙，但是本實(shí)施例所述的方法僅用了一個(gè)頻段，節(jié)省了兩個(gè)頻段。因而系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率與圖4所示的情況相比還是得到的較大的提高。采用實(shí)施例4所述信道復(fù)用方法獲得吞吐量可以通過公式(6)計(jì)算得到。
5packetpacketTPAP-FRS+2packetTPMP-MT---(6)]]>其中，各參數(shù)含義與公式(4)相同。
圖16顯示了在本發(fā)明實(shí)施例4、5、6以及現(xiàn)有第4、5、6種信道分配方法下，吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系。其中，圖16中最下方的實(shí)線曲線、虛線曲線和包含正三角的曲線分別為通過現(xiàn)有第1、2、3種信道分配方法得到的吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系；包含菱形的曲線為通過本發(fā)明第1實(shí)施例得到的吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系；包含六角星的曲線為通過本發(fā)明第2實(shí)施例得到的吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系；包含倒三角的曲線為通過本發(fā)明第3實(shí)施例得到的吞吐量與基站到移動(dòng)終端之間距離的關(guān)系。由圖16可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例4、5和6分別對(duì)現(xiàn)有的第4、5和6種信道分配方法進(jìn)行了較大改進(jìn)，可以有效利用空間獨(dú)立性所能帶來的空間分集增益，從而極大地提高了系統(tǒng)的吞吐量。
需要說明的是，雖然上述優(yōu)選實(shí)施例是以TDMA系統(tǒng)為例進(jìn)行說明的，但是本發(fā)明所述的信道復(fù)用方法并不僅適用于TDMA系統(tǒng)，還可以應(yīng)用到其他基于中繼器的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中。
鑒于現(xiàn)有基于中繼器的移動(dòng)通信系統(tǒng)中所使用的中繼器都是模擬的，對(duì)來自基站和移動(dòng)終端的信息采用直接轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)中繼，因此，現(xiàn)有的基于中繼器的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的信道復(fù)用方法。
為此，本發(fā)明還提供了一種可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述信道復(fù)用方法的移動(dòng)通信系統(tǒng)以及該通信系統(tǒng)中使用的中繼器。
在本發(fā)明所述的基于上述中繼器的移動(dòng)通信系統(tǒng)的每個(gè)蜂窩小區(qū)中，主要包括一個(gè)基站、一個(gè)以上的中繼器以及移動(dòng)終端。其中，基站和移動(dòng)終端與現(xiàn)有的基站和移動(dòng)終端的硬件結(jié)構(gòu)基本相同，但所述基站需要維護(hù)一張記錄小區(qū)內(nèi)各移動(dòng)終端所屬中繼器以及所占用信道等信息的信道資源分配表，基站根據(jù)所述信道資源分配表為接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端選擇信道資源。
所述蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中所使用的中繼器與現(xiàn)有技術(shù)中使用的中繼器有很大不同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖17所示，主要包括天線，用于在所述中繼器接收時(shí)接收來自基站或移動(dòng)終端的接收信號(hào)，并在所述中繼器發(fā)射時(shí)，將待發(fā)送信號(hào)發(fā)射到基站或移動(dòng)終端；接收部件，用于對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行下變頻、解調(diào)以及解碼等操作處理，并判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)處理后的數(shù)據(jù)；
發(fā)送部件，用于對(duì)經(jīng)由接收部件處理的，需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制以及上變頻處理，生成待發(fā)送信號(hào)；以及發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于在所述中繼器發(fā)射時(shí)將由所述發(fā)射部件生成的待發(fā)送信號(hào)輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時(shí)將由所述天線接收的信號(hào)連接到所述接收部件，實(shí)現(xiàn)中繼器發(fā)送和接收功能之間的轉(zhuǎn)換。
其中，所述接收部件進(jìn)一步包括用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行下變頻處理的下變頻模塊；用于對(duì)下變頻模塊進(jìn)行下變頻處理后輸出的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)模塊；用于對(duì)解調(diào)模塊解調(diào)后輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼的解碼模塊；以及用于識(shí)別解碼模塊解碼后輸出得到的數(shù)據(jù)，并判斷是否需要轉(zhuǎn)發(fā)的識(shí)別模塊。
所述發(fā)射部件進(jìn)一步包括用于對(duì)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的編碼模塊，用于對(duì)編碼模塊編碼后輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制模塊；以及用于對(duì)調(diào)制模塊調(diào)制后輸出的信號(hào)進(jìn)行上變頻處理的上變頻模塊。
由此可以看出，通過基于上述中繼器的移動(dòng)通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的信道復(fù)用方法，從而可以利用基于中繼器的蜂窩網(wǎng)絡(luò)存在空間獨(dú)立鏈路的本質(zhì)特性進(jìn)行信道復(fù)用，增大系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。
權(quán)利要求
1.一種基于中繼器的蜂窩小區(qū)信道復(fù)用方法，其特征在于，所述方法包括a、正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端通過監(jiān)測(cè)來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息，判斷自身是一跳用戶還是兩跳用戶，若所述移動(dòng)終端確定自身為兩跳用戶，則根據(jù)所接收的廣播信息判斷自身屬于哪個(gè)中繼器的覆蓋范圍，并將自身所屬的中繼器信息，通過該中繼器反饋給基站；b、所述基站根據(jù)信道復(fù)用準(zhǔn)則為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇信道資源，并通過該移動(dòng)終端所屬的中繼器將所選擇的信道資源反饋給所述移動(dòng)終端；c、所述基站以及所述移動(dòng)終端通過該移動(dòng)終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，步驟a所述監(jiān)測(cè)來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息包括a1、基站周期性地在其廣播信道上廣播廣播信息；a2、在該基站覆蓋范圍內(nèi)的中繼器在接收到基站廣播的廣播信息后，將來自基站的廣播信息轉(zhuǎn)發(fā)到其覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端；a3正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端接收由基站發(fā)送的廣播信息以及由中繼器轉(zhuǎn)發(fā)的廣播信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，在步驟a中，所述移動(dòng)終端是通過測(cè)量所接收的來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息的信干噪比來判斷自身是一跳用戶還是兩跳用戶的；步驟a所述判斷的具體方法包括a4、所述移動(dòng)終端測(cè)量所接收的來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中所有中繼器的廣播信息的信干噪比；a5、從中找出具有最大信干噪比的廣播信息，如果該廣播信息來自基站，則該移動(dòng)終端就確定自身為一跳用戶，如果該廣播信息來自某個(gè)中繼器，則該移動(dòng)終端就確定自身為兩跳用戶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，步驟a所述判斷自身屬于哪個(gè)中繼器的覆蓋范圍為移動(dòng)終端根據(jù)具有最大信干噪比的廣播信息中攜帶的中繼器的特征信息識(shí)別轉(zhuǎn)發(fā)該廣播信息的中繼器，并確定自身屬于該中繼器的覆蓋范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，所述特征信息為各個(gè)中繼器進(jìn)行廣播時(shí)使用的不同時(shí)間和/或碼道和/或頻道信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，步驟b所述信道復(fù)用準(zhǔn)則包括只有屬于不同中繼器覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)終端才能進(jìn)行相同信道資源的復(fù)用，以及相同的信道資源最多只能有兩個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，步驟b所述為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇信道資源包括b11基站根據(jù)正在接入的移動(dòng)終端所屬的中繼器，從自身維護(hù)的本小區(qū)的信道資源分配表中找出與所述移動(dòng)終端所屬中繼器不同的中繼器所對(duì)應(yīng)信道資源，如果有這樣的信道資源，則執(zhí)行步驟b12；否則，執(zhí)行步驟b13；b12判斷所找到的信道資源中是否有可以重用的信道資源，如果有，則為該移動(dòng)終端從中選擇一個(gè)可重用的信道資源，并更新本小區(qū)的信道資源分配表；否則，執(zhí)行步驟b13；b13為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇新的正交的信道資源，并更新本小區(qū)的信道資源分配表。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，在可變時(shí)隙長(zhǎng)度的系統(tǒng)中，所述信道復(fù)用準(zhǔn)則進(jìn)一步包括當(dāng)具有一個(gè)以上可以復(fù)用的信道資源時(shí)，選擇與當(dāng)前接入的移動(dòng)終端的信干噪比最接近的信道資源進(jìn)行復(fù)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括中繼器周期測(cè)量從基站到中繼器的信干噪比，并周期地接收來自移動(dòng)終端測(cè)量的從中繼器到各個(gè)移動(dòng)終端的信干噪比，并上報(bào)給基站；基站根據(jù)中繼器上報(bào)的信干噪比更新自身維護(hù)的本小區(qū)內(nèi)信道資源分配表中各移動(dòng)終端所占用的信道資源信息；步驟b所述為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇信道資源包括b21根據(jù)正在接入的移動(dòng)終端所屬的中繼器，從所述信道資源分配表中找出與所述移動(dòng)終端所屬中繼器不同的中繼器所對(duì)應(yīng)信道資源，如果有這樣的信道資源，則執(zhí)行步驟b22；否則，執(zhí)行步驟b24；b22判斷所找到的信道資源中是否有可以重用的信道資源，如果有，則執(zhí)行步驟b23；否則，執(zhí)行步驟b24；b23判斷是否有一個(gè)以上可重用的信道資源，如果是，則分別比較可重用信道資源所具有的信干噪比與當(dāng)前接入移動(dòng)終端對(duì)應(yīng)的信干噪比，從中選擇與當(dāng)前接入移動(dòng)終端的信干噪比最接近的信道資源作為當(dāng)前移動(dòng)終端的信道資源，并更新本小區(qū)信道資源分配表；否則，將該可重用的信道資源分配給當(dāng)前接入的移動(dòng)終端，并更新本小區(qū)的信道資源分配表；b24為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇新的正交的信道資源，并更新本小區(qū)的信道資源分配表。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，所述選擇與當(dāng)前接入的移動(dòng)終端的信干噪比最接近的信道資源具體為選擇滿足如下計(jì)算式的移動(dòng)終端所占用的信道資源與當(dāng)前接入的移動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)用，min(abs(SINRu1，1-SINRu2，2)+abs(SINRu1，2-SINRu2，1))其中，min()函數(shù)表示取最小值運(yùn)算，abs()函數(shù)表示取絕對(duì)值運(yùn)算，SINRu1，y表示當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端的第y跳時(shí)隙內(nèi)的新干噪比，SINRu2，y表示本小區(qū)另一移動(dòng)終端第y跳時(shí)隙內(nèi)的新干噪比，y的取值為1或2。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，在時(shí)分多址系統(tǒng)中，所述信道資源為時(shí)隙資源；步驟c所述基站以及所述移動(dòng)終端通過該移動(dòng)終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸包括將兩個(gè)移動(dòng)終端復(fù)用的時(shí)隙劃分為兩個(gè)短時(shí)隙，其中，將第一個(gè)短時(shí)隙同時(shí)作為所述兩個(gè)移動(dòng)終端中第一移動(dòng)終端的第一跳時(shí)隙，及第二移動(dòng)終端的第二跳時(shí)隙；而將第二個(gè)短時(shí)隙同時(shí)作為所述第一移動(dòng)終端的第二跳時(shí)隙，及所述第二移動(dòng)終端的第一跳時(shí)隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道復(fù)用方法，其特征在于，在步驟d所述數(shù)據(jù)傳輸過程中，中繼器在接收到數(shù)據(jù)包之后，進(jìn)一步判斷當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)包是否是應(yīng)當(dāng)由自己轉(zhuǎn)發(fā)，如果是，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包，否則，將保持靜默并丟棄該數(shù)據(jù)包。
13.一種基于中繼器的移動(dòng)通信系統(tǒng)，在每個(gè)蜂窩小區(qū)中包括一個(gè)基站、一個(gè)以上的中繼器以及移動(dòng)終端，其特征在于，所述基站維護(hù)一張本蜂窩小區(qū)的信道資源分配表，并根據(jù)該信道資源分配表為接入本蜂窩小區(qū)的移動(dòng)終端選擇信道資源；所述中繼器進(jìn)一步包括天線，用于在所述中繼器接收時(shí)接收來自基站或移動(dòng)終端的接收信號(hào)，并在所述中繼器發(fā)射時(shí)，將待發(fā)送信號(hào)發(fā)射到基站或移動(dòng)終端；接收部件，用于對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行下變頻、解調(diào)以及解碼等操作處理，并判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)處理后的數(shù)據(jù)；發(fā)送部件，用于對(duì)經(jīng)由接收部件處理的，需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制以及上變頻處理，生成待發(fā)送信號(hào)；以及發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于在所述中繼器發(fā)射時(shí)將由所述發(fā)射部件生成的待發(fā)送信號(hào)輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時(shí)將由所述天線接收的信號(hào)連接到所述接收部件，實(shí)現(xiàn)中繼器發(fā)送和接收功能之間的轉(zhuǎn)換。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于中繼器的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼器的接收部件進(jìn)一步包括下變頻模塊，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行下變頻處理；解調(diào)模塊，用于對(duì)下變頻模塊進(jìn)行下變頻處理后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；解碼模塊，用于對(duì)解調(diào)模塊解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行解碼；以及識(shí)別模塊，用于對(duì)解碼模塊解碼后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，并判斷是否需要轉(zhuǎn)發(fā)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于中繼器的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼器的發(fā)射部件進(jìn)一步包括編碼模塊，用于對(duì)來自接收部件的、需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；調(diào)制模塊，用于對(duì)編碼模塊編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；以及上變頻模塊，用于對(duì)調(diào)制模塊調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行上變頻處理。
16.一種中繼器，其特征在于，所述中繼器包括天線，用于在所述中繼器接收時(shí)接收來自基站或移動(dòng)終端的接收信號(hào)，并在所述中繼器發(fā)射時(shí)，將待發(fā)送信號(hào)發(fā)射到基站或移動(dòng)終端；接收部件，用于對(duì)所述接收的信號(hào)進(jìn)行下變頻、解調(diào)以及解碼等操作處理，并判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)處理后的數(shù)據(jù)；發(fā)送部件，用于對(duì)經(jīng)由接收部件處理的，需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制以及上變頻處理，生成待發(fā)送信號(hào)；以及發(fā)送和接收轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于在所述中繼器發(fā)射時(shí)將由所述發(fā)射部件生成的待發(fā)送信號(hào)輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時(shí)將由所述天線接收的信號(hào)連接到所述接收部件，實(shí)現(xiàn)中繼器發(fā)送和接收功能之間的轉(zhuǎn)換。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的中繼器，其特征在于，所述接收部件進(jìn)一步包括下變頻模塊，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行下變頻處理；解調(diào)模塊，用于對(duì)下變頻模塊進(jìn)行下變頻處理后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；解碼模塊，用于對(duì)解調(diào)模塊解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行解碼；以及識(shí)別模塊，用于對(duì)解碼模塊解碼后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，并判斷是否需要轉(zhuǎn)發(fā)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的中繼器，其特征在于，所述發(fā)射部件進(jìn)一步包括編碼模塊，用于對(duì)來自接收部件的、需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；調(diào)制模塊，用于對(duì)編碼模塊編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；以及上變頻模塊，用于對(duì)調(diào)制模塊調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行上變頻處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于中繼器的蜂窩小區(qū)中信道復(fù)用方法，包括正在接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端監(jiān)測(cè)來自基站以及網(wǎng)絡(luò)中中繼器的廣播信息，判斷自身是一跳用戶還是兩跳用戶，若為兩跳用戶，則進(jìn)一步判斷自身屬于哪個(gè)中繼器的覆蓋范圍，并將自身所屬的中繼器通過該中繼器反饋給基站；所述基站為當(dāng)前的移動(dòng)終端選擇信道資源；此后，所述基站以及所述移動(dòng)終端通過其所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明還提供了應(yīng)用上述信道復(fù)用方法的移動(dòng)通信系統(tǒng)以及中繼器。本發(fā)明所述方法以及移動(dòng)通信系統(tǒng)可以有效利用這種空間獨(dú)立性所能帶來的信道復(fù)用增益，從而增大系統(tǒng)的吞吐量以及信道利用率。
文檔編號(hào)H04W28/18GK1996787SQ20061000031
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月4日
發(fā)明者劉競(jìng)秀, 潘振崗, 陳嵐 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩