基於中繼器的蜂窩小區信道復用方法及裝置的製作方法

2023-12-11 16:49:57 1

專利名稱：基於中繼器的蜂窩小區信道復用方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及到移動通信系統的信道分配技術，特別涉及到在基於中繼器的蜂窩小區中進行信道復用的方法，以及應用這種信道復用方法的移動通信系統和中繼器。
背景技術：
未來的蜂窩網絡具有高數據速率、大覆蓋面積等特點。根據國際電信聯盟無線通信局(ITU-R)M1645文件提及的要求，對於低速移動或靜止的用戶，其數據速率要求達到1Gbps；對於高速移動的用戶，其數據速率要求達到100Mbps。已知在發送端功率恆定的前提下，所發送每比特數據的能量與發送的數據速率成反比，也就是說，隨著數據速率的不斷提高，接收端的信噪比Eb/No將線性下降，這將直接導致接收端無法正確接收數據，從而影響到蜂窩小區的覆蓋面積。另外，由於第三代移動通信系統(3G)的工作頻段是2GHz，而留給下一代網絡的工作頻段要遠遠高於3G的工作頻段，例如約為5GHz。高工作頻段將導致更大的路徑損耗，並且高工作頻段對衰落更加敏感，從而加劇了蜂窩小區覆蓋面積性能的惡化。
中繼器是解決上述蜂窩小區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。由於資源正交性的限制，中繼器不能在相同的頻段、碼道上同時收發不同的信號，也就是說，中繼器的接收和發送必須是正交的，即中繼器可以使用不同的時間或頻段收發不同的信號，但是由於遠近效應的影響，使用不同的碼道發送不同的信號通常是不被允許的。
現以時分雙工及從基站到用戶的前向鏈路為例來進一步解釋中繼器的基本原理。在傳統的蜂窩網絡中，分配給用戶的時隙資源可以一直被基站或用戶用於發送或接收信號，但是在基於中繼器的蜂窩網絡中，分配給用戶的時隙資源將被分成兩部分，第一部分用於基站與中繼器之間的數據傳輸，第二部分用於中繼器與移動終端之間的數據傳輸。因此，在發送功率恆定的情況下，在相同的時間內，基於中繼器的蜂窩小區的吞吐量將是傳統網絡的一半。以上就是中繼器利用容量換取覆蓋面積的基本原理。由於基於中繼器的網絡能夠擴大小區的覆蓋面積，這等效於在傳輸距離相同的條件下，可以降低系統的功率消耗。另外，中繼器還具有成本低、易於鋪設等優點。具體來講，中繼器比基站設備簡單，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行連接的，無需光纖網絡，從而更加節省網絡擴展的成本。
圖1給出了包含四個中繼器的蜂窩小區的示意圖。圖1中的接入點(AP，Access Point)通常指蜂窩小區的基站，各移動終端(MT，Mobile Terminal)表示各個用戶，由作為中繼器的固定中繼臺(FRS，Fixed Relay Station)實現AP與MT之間的數據中繼。通常來說，基於中繼器的蜂窩系統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；兩跳用戶就是位於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行通信，如圖1中的MT1、MT2、MT3、MT4、MT8、MT9、MT10和MT11。
下面以固定時隙長度的時分多址(TDMA)系統為例，同時假設移動終端均勻分布在蜂窩小區中，結合圖1介紹三種現有的基於中繼器的蜂窩小區的信道分配方法。
第1種信道分配方法基站及各個中繼器順序地服務各個用戶。如圖2所示，在這種信道分配方法中，數據傳輸所使用的TDMA幀包括4個長時隙和1個短時隙，其中，在4個長時隙中，基站順序地通過中繼器與各個中繼器覆蓋的兩跳用戶進行數據傳輸，而在所述短時隙中，基站與其覆蓋範圍內的一跳用戶(例如MT5)進行數據傳輸。其中，每個長時隙還進一步包括兩個相等長度的短時隙，其中一個短時隙用於基站和中繼器之間的數據傳輸，又稱為一跳時隙，另一個短時隙用於中繼器和其覆蓋用戶之間的數據傳輸，又稱為兩跳時隙。從上述這種方法可以看出，由於沒有對信道資源進行重用，這種信道分配方法的系統吞吐量以及信道利用率是非常低的。
第2種信道分配方法基於下述假設在城市環境中，相鄰的兩個中繼器被建築物阻隔，從而相鄰的中繼器可以同時與各自覆蓋的移動終端進行數據傳輸，例如假設在FRS1和FRS2之間及FRS3和FRS4之間分別有建築物阻隔，由此，FRS1和FRS2、FRS3和FRS4可以分別同時傳輸數據。在這種情況下，數據傳輸所使用的TDMA幀格式如圖3所示，共包括7個固定長度的短時隙，其中，在前4個短時隙中，基站順序地與各個中繼器進行數據傳輸；相鄰的兩個中繼器FRS1和FRS2在第5個短時隙內同時與其覆蓋的兩跳用戶進行數據傳輸；相鄰的另兩個中繼器FRS3和FRS4在第6個短時隙內同時與其覆蓋的兩跳用戶進行時隙傳輸；而第7個短時隙則用於基站與其覆蓋的一跳用戶之間的數據傳輸，由此可以看出，在這種方式下，系統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條件的基礎上，進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，數據傳輸所使用的TDMA幀格式如圖4所示，共包括兩個固定長度的短時隙，在第一個短時隙內，基站使用智能天線佔用3個頻段向4個中繼器並行傳送數據；在第二個短時隙內，相鄰的兩個中繼器例如FRS1和FRS2以及FRS3和FRS4分別佔用一個頻段，基站佔用一個頻段，並行向他們所覆蓋的兩跳或一跳用戶發送數據。
下面再以可變時隙長度的時分多址(TDMA)系統為例，結合圖1介紹另外三種現有的基於中繼器的蜂窩小區的信道分配方法。同樣假設所述移動終端在蜂窩小區內是均勻分布的。
第4種基站及各個中繼器順序地服務各個用戶。如圖5所示，進行數據傳輸所使用的TDMA幀包括4個長時隙和1個短時隙，各時隙承載的內容與圖2所示的幀結構相同。但是，在圖5中，每個長時隙所包含的兩個短時隙的長度並不相等，其目的是保證在前一個短時隙內基站與中繼器之間的通信的業務量和在後一個短時隙內中繼器與移動終端之間通信的業務量的基本相等。由於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終端之間的吞吐量大，基站與中繼器之間進行數據傳輸的時間要比中繼器與移動終端之間進行數據傳輸的時間少，因此，在保持吞吐量基本相等的前提下，在每個長時隙中，第一個短時隙的長度通常要小於第二個短時隙的長度。對應第1種信道分配方法，同樣由於這種信道分配方法沒有對信道資源進行重用，其系統吞吐量和信道利用效率是非常低的。
第5種信道分配方法對應於上述第2種信道分配方法，也基於下述假設在城市環境中，相鄰的兩個中繼器被建築物阻隔，從而可以同時進行中繼器到移動終端的傳輸。在這種情況下，數據傳輸所使用TDMA幀格式如圖6所示，也共包括7個短時隙，每個時隙所承載的內容與圖3所示的幀結構相同。與圖3相比，其區別僅在於，圖6所示的7個短時隙的長度並不相同，其中，基站與中繼器之間數據傳輸所佔用的短時隙的長度通常要大大小於中繼器與移動終端以及基站與移動終端之間數據傳輸所佔用的短時隙。
第6種信道分配方法是在上述第5種信道分配方法假設條件的基礎上，進一步引入智能天線和多通道的概念，數據傳輸所使用的TDMA幀格式與圖4所示的幀結構基本相同，其區別僅在於其中第一個短時隙的長度通常要小於第二個短時隙的長度。
從上述方法可以看出，現有的第2、3、5以及第6種信道分配方法雖然進行了信道資源的復用，但是並沒有充分利用基於中繼器的蜂窩網絡存在空間獨立鏈路的本質特性，因而仍無法有效利用這種空間獨立性所能帶來的信道重用增益，從而造成系統資源在一定程度上的浪費。

發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種在基於中繼器的蜂窩小區中進行信道復用的方法，可以充分利用基於中繼器的蜂窩網絡存在空間獨立鏈路的本質特性，有效利用這種空間獨立性所能帶來的空間分集增益，以此增大系統的吞吐量以及信道利用率。
為了實現本發明的所述的基於中繼器的蜂窩小區信道復用方法，本發明還提供了一種應用上述方法的基於中繼器的蜂窩移動通信系統以及該系統中使用的中繼器。從而可以利用基於中繼器的蜂窩網絡存在空間獨立鏈路的本質特性進行信道復用，從而增大系統的吞吐量以及信道利用率。
根據本發明的一個方面，本發明所提供的基於中繼器的蜂窩小區信道復用方法，包括以下步驟a、正在接入網絡的移動終端通過監測來自基站以及網絡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，若所述移動終端確定自身為兩跳用戶，則根據所接收的廣播信息判斷自身屬於哪個中繼器的覆蓋範圍，並將自身所屬的中繼器信息，通過該中繼器反饋給基站；b、所述基站根據信道復用準則為當前的移動終端選擇信道資源，並通過該移動終端所屬的中繼器將所選擇的信道資源反饋給所述移動終端；c、所述基站以及所述移動終端通過該移動終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進行數據傳輸。
步驟a所述監測來自基站以及網絡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、在該基站覆蓋範圍內的中繼器在接收到基站廣播的廣播信息後，將來自基站的廣播信息轉發到其覆蓋範圍內的移動終端；a3正在接入網絡的移動終端接收由基站發送的廣播信息以及由中繼器轉發的廣播信息。
在步驟a中，所述移動終端是通過測量所接收的來自基站以及網絡中所有中繼器的廣播信息的信幹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、所述移動終端測量所接收的來自基站以及網絡中所有中繼器的廣播信息的信幹噪比；a5、從中找出具有最大信幹噪比的廣播信息，如果該廣播信息來自基站，則該移動終端就確定自身為一跳用戶，如果該廣播信息來自某個中繼器，則該移動終端就確定自身為兩跳用戶。
步驟a所述判斷自身屬於哪個中繼器的覆蓋範圍為移動終端根據具有最大信幹噪比的廣播信息中攜帶的中繼器的特徵信息識別轉發該廣播信息的中繼器，並確定自身屬於該中繼器的覆蓋範圍。
所述特徵信息為各個中繼器進行廣播時使用的不同時間和/或碼道和/或頻道信息。
步驟b所述信道復用準則包括只有屬於不同中繼器覆蓋範圍內的移動終端才能進行相同信道資源的復用，以及相同的信道資源最多只能有兩個移動終端進行復用。
步驟b所述為當前的移動終端選擇信道資源包括b11基站根據正在接入的移動終端所屬的中繼器，從自身維護的本小區的信道資源分配表中找出與所述移動終端所屬中繼器不同的中繼器所對應信道資源，如果有這樣的信道資源，則執行步驟b12；否則，執行步驟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，則為該移動終端從中選擇一個可重用的信道資源，並更新本小區的信道資源分配表；否則，執行步驟b13；b13為當前的移動終端選擇新的正交的信道資源，並更新本小區的信道資源分配表。
在可變時隙長度的系統中，所述信道復用準則進一步包括當具有一個以上可以復用的信道資源時，選擇與當前接入的移動終端的信幹噪比最接近的信道資源進行復用。
所述方法進一步包括中繼器周期測量從基站到中繼器的信幹噪比，以及周期地接收移動終端測量的從中繼器到各個移動終端的信幹噪比，並上報給基站；基站根據中繼器上報的信幹噪比更新自身維護的本小區內信道資源分配表中各移動終端所佔用的信道資源信息；步驟b所述為當前的移動終端選擇信道資源包括b21根據正在接入的移動終端所屬的中繼器，從所述信道資源分配表中找出與所述移動終端所屬中繼器不同的中繼器所對應信道資源，如果有這樣的信道資源，則執行步驟b22；否則，執行步驟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，則執行步驟b23；否則，執行步驟b24；b23判斷是否有一個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幹噪比與當前接入移動終端對應的信幹噪比，從中選擇與當前接入移動終端的信幹噪比最接近的信道資源作為當前移動終端的信道資源，並更新本小區信道資源分配表；否則，將該可重用的信道資源分配給當前接入的移動終端，並更新本小區的信道資源分配表；b24為當前的移動終端選擇新的正交的信道資源，並更新本小區的信道資源分配表。
所述選擇與當前接入的移動終端的信幹噪比最接近的信道資源具體為選擇滿足如下計算式的移動終端所佔用的信道資源與當前接入的移動終端進行復用，min(abs(SINRu1，1-SINRu2，2)+abs(SINRu1，2-SINRu2，1))其中，min函數表示取最小值運算，abs函數表示取絕對值運算，SINRu1，y表示當前接入網絡的移動終端的第y跳時隙內的新幹噪比，SINRu2，y表示本小區另一移動終端第y跳時隙內的新幹噪比，y的取值為1或2。
在時分多址系統中，所述信道資源為時隙資源；步驟c所述基站以及所述移動終端通過該移動終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進行數據傳輸包括將兩個移動終端復用的時隙劃分為兩個短時隙，其中，將第一個短時隙同時作為所述兩個移動終端中第一移動終端的第一跳時隙，及第二移動終端的第二跳時隙；而將第二個短時隙同時作為所述第一移動終端的第二跳時隙，及所述第二移動終端的第一跳時隙。
在步驟d所述數據傳輸過程中，中繼器在接收到數據包之後，進一步判斷當前接收的數據包是否是應當由自己轉發，如果是，則轉發該數據包，否則，將保持靜默並丟棄該數據包。
根據本發明的另一方面，本發明還提供了一種基於中繼器的移動通信系統，在每個蜂窩小區中包括一個基站、一個以上的中繼器以及移動終端，其中，所述基站維護一張本蜂窩小區的信道資源分配表，並根據該信道資源分配表為接入本蜂窩小區的移動終端選擇信道資源；所述中繼器進一步包括天線，用於在所述中繼器接收時接收來自基站或移動終端的接收信號，並在所述中繼器發射時，將待發送信號發射到基站或移動終端；接收部件，用於對所述接收的信號進行下變頻、解調以及解碼等操作處理，並判斷是否轉發處理後的數據；發送部件，用於對經由接收部件處理的，需要轉發的數據進行編碼、調製以及上變頻處理，生成待發送信號；以及發送和接收轉換開關，用於在所述中繼器發射時將由所述發射部件生成的待發送信號輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時將由所述天線接收的信號連接到所述接收部件，實現中繼器發送和接收功能之間的轉換。
所述中繼器中的接收部件進一步包括下變頻模塊，用於對接收信號進行下變頻處理；解調模塊，用於對下變頻模塊進行下變頻處理後的信號進行解調；解碼模塊，用於對解調模塊解調後的信號進行解碼；以及識別模塊，用於對解碼模塊解碼後得到的數據進行識別，並判斷是否需要轉發。
所述中繼器中的發射部件進一步包括編碼模塊，用於對來自接收部件的、需要轉發的數據進行編碼；調製模塊，用於對編碼模塊編碼後的數據進行調製；以及上變頻模塊，用於對調製模塊調製後的信號進行上變頻處理。
根據本發明的又一方面，本發明還提供了一種中繼器，包括天線，用於在所述中繼器接收時接收來自基站或移動終端的接收信號，並在所述中繼器發射時，將待發送信號發射到基站或移動終端；接收部件，用於對所述接收的信號進行下變頻、解調以及解碼等操作處理，並判斷是否轉發處理後的數據；發送部件，用於對經由接收部件處理的，需要轉發的數據進行編碼、調製以及上變頻處理，生成待發送信號；以及發送和接收轉換開關，用於在所述中繼器發射時將由所述發射部件生成的待發送信號輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時將由所述天線接收的信號連接到所述接收部件，實現中繼器發送和接收功能之間的轉換。
所述接收部件進一步包括下變頻模塊，用於對接收信號進行下變頻處理；解調模塊，用於對下變頻模塊進行下變頻處理後的信號進行解調；解碼模塊，用於對解調模塊解調後的信號進行解碼；以及識別模塊，用於對解碼模塊解碼後得到的數據進行識別，並判斷是否需要轉發。
所述發射部件進一步包括編碼模塊，用於對來自接收部件的、需要轉發的數據進行編碼；調製模塊，用於對編碼模塊編碼後的數據進行調製；以及上變頻模塊，用於對調製模塊調製後的信號進行上變頻處理。
由此可以看出，本發明所述的信道復用方法和基於中繼器的移動通信系統可以利用信道復用準則為正在接入網絡的移動終端選擇可重用的信道資源，從而可以充分利用基於中繼器的蜂窩網絡存在空間獨立鏈路的本質特性，有效利用這種空間獨立性所能帶來的空間分集增益，提高系統的吞吐量。
具體而言，本發明所述的方法將分別由兩個中繼器覆蓋的一個移動終端的第一跳時隙和第二跳時隙與另一個移動終端的第二跳時隙和第一跳時隙進行復用，使得兩個移動終端可以復用相同的信道資源，從而可以大大提高系統的吞吐量以及信道利用率。
此外，在本發明所述方法提出的時隙長度固定的幀格式中，假設一跳用戶佔用的時隙長度等於兩跳用戶長時隙中的短時隙的長度，使得每個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，各個用戶之間的公平性。


圖1為現有基於中繼器的蜂窩小區示意圖；圖2為採用現有第1種信道分配方法的TDMA幀結構示意圖；圖3為採用現有第2種信道分配方法的TDMA幀結構示意圖；圖4為採用現有第3種信道分配方法的TDMA幀結構示意圖；圖5為採用現有第4種信道分配方法的TDMA幀結構示意圖；圖6為採用現有第5種信道分配方法的TDMA幀結構示意圖；圖7為本發明所述在基於中繼器的蜂窩小區中進行信道復用的方法流程圖；圖8為本發明所述在可變時隙長度的TDMA系統中基站為當前接入網絡的移動終端選擇信道資源的方法流程圖；圖9為本發明實施例1所述經過信道復用後的幀結構；圖10為本發明實施例2所述經過信道復用後的幀結構；圖11為本發明實施例3所述經過信道復用後的幀結構；圖12為採用本發明實施例1、2、3及現有第1、2、3種信道分配方法時，吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係示意13為本發明實施例4所述經過信道復用後的幀結構；圖14為本發明實施例5所述經過信道復用後的幀結構；圖15為本發明實施例6所述經過信道復用後的幀結構；圖16為採用本發明實施例4、5、6及現有第4、5、6種信道分配方法下，吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係示意圖；圖17為本發明所述中繼器的內部結構示意圖。
具體實施例方式
為使發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。
為了充分利用基於中繼器的蜂窩網絡存在空間獨立鏈路的本質特性，有效利用這種空間獨立性所能帶來的空間分集增益，本發明首先提供了一種在基於中繼器的蜂窩小區中進行信道復用的方法，該方法如圖7所示，主要包括以下步驟A、正在接入網絡的移動終端監測來自基站以及網絡中所有中繼器的廣播信息，並根據監測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。
由於在基於中繼器的蜂窩移動通信系統中，基站會周期性地在其廣播信道上廣播廣播信息；在該基站覆蓋範圍內的中繼器在接收到基站廣播的廣播信息後，會將來自基站的廣播信息轉發出去。因此，在上述步驟A中，正在接入網絡的移動終端能夠監測到由基站發送的以及由中繼器轉發的廣播信息。
另外，在本步驟A中，所述移動終端是通過測量所接收的來自基站以及網絡中所有中繼器的廣播信息的信幹噪比(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、所述移動終端測量所接收的來自基站以及網絡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，則該移動終端就確定自身為一跳用戶，如果判斷出該SINR對應的廣播信息來自該蜂窩小區中的某個中繼器，則該移動終端就確定自身為兩跳用戶。
B、若所述移動終端確定自身為兩跳用戶，則進一步根據所接收的廣播信息判斷自身屬於哪個中繼器的覆蓋範圍，並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。
由於所述中繼器在轉發來自基站的廣播信息時，還會在所述廣播信息中添加能夠唯一標識自身的特徵信息，因此，對應步驟A，當所述移動終端找出具有最大SINR的廣播信息後，就能夠進一步根據該廣播信息中攜帶的中繼器特徵信息識別出該廣播信息來自哪個中繼器，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後，移動終端將通過現有的公共信道上報自身測量到的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發給基站，從而基站可以獲知該移動終端所屬的中繼器。
在這裡，所述特徵信息可以是各個中繼器進行廣播時使用的不同時間和/或碼道和/或頻道等等可以唯一標識各個中繼器的信息。通過上述特徵信息，移動終端可以簡單的識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，還可以根據該特徵信息進一步確定所接收的廣播信息來自哪一個中繼器。
下面以所述特徵信息為不同時間為例，詳細說明移動終端是如何根據使用不同時間表示的特徵信息識別所接收廣播信息的來源的。
在廣播信道上，由於廣播信息是周期性發送的，但是並未佔用全部的時間軸，因此，可以在廣播信息發送結束後定義與中繼器數量(n)相等個數的固定長度的時隙，在每個時隙內，由相應的中繼器廣播所述廣播信息，這樣，移動終端就能夠根據所接收廣播信息的時間分辨出所接收的廣播信息是來源與基站還是來源於某個特定的中繼器了。
另外，在本發明的另一個優選實施例中，在上面所述的固定長度的時隙中，每個中繼器也可以不轉發基站的廣播信息，而發送例如符號序列等等可以唯一標識自身的特定信息，這樣，移動終端仍然可以根據所接收信息的時間確定信息的來源，並且可以大大縮短每個固定時隙的長度，從而節省系統的資源。在該實施例中，每個中繼器可以在任意自行定義的其他時間轉發基站的廣播信息。
C、所述基站根據信道復用準則為當前的移動終端選擇信道資源，並通過相應的中繼器將所選擇的信道資源反饋給所述移動終端。
D、所述基站以及所述移動終端通過該移動終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進行數據傳輸。
在上述步驟D所述的數據傳輸過程中，中繼器在接收到數據包之後，還將進一步判斷當前接收的數據包是否是應當由自己轉發，如果是，則轉發該數據包，否則，將保持靜默並丟棄該數據包。
上述步驟C所述的信道復用準則主要包括1)只有屬於不同中繼器覆蓋範圍內的移動終端才能進行相同信道資源的復用。
這是由於，中繼器是半雙工工作的，即不能在相同的時間和頻率資源上同時接收和發送。此時，如果屬於同一個中繼器覆蓋範圍的兩個用戶復用同一信道資源，就會出現中繼器在接收來自基站的信息的同時還要向用戶發送信息，這通常是不被允許的，因為射頻的發送信號強度要比接收信號強度高100～120dBm，在這種情況下，接收信號將完全被發送信號所淹沒，從而導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移動終端進行復用。
這是由於，如果有多於兩個的用戶進行資源復用，例如3個，也就是在某個時隙出現這樣的情況基站同時向兩個中繼器發送不同的信號，在相同的信道資源且不使用多天線的情況下，這種情況是無法實現的。
3)在使用可變長度時隙的系統中，當具有一個以上可以復用的信道資源時，選擇滿足下面算式(1)的移動終端與當前接入的移動終端進行復用。
min(abs(SINRu1，1-SINRu2，2)+abs(SINRu1，2-SINRu2，1))(1)其中，min函數表示取最小值運算，abs函數表示取絕對值運算，SINRu1，y表示當前接入網絡的移動終端的第y跳時隙內的新幹噪比，SINRu2，y表示本小區另一移動終端第y跳時隙內的新幹噪比，y的取值為1或2。
由算式(1)可以看出，復用準則3)實質上是選擇滿足當前接入網絡的移動終端的第一跳時隙和小區內一個移動終端的第二跳時隙的SINR之差的絕對值與該移動終端的第一跳時隙與所述當前接入網絡的移動終端的第二跳時隙的SINR差的絕對值之和最小的條件的移動終端與當前接入網絡的移動終端進行信道復用，也就是選擇與當前接入網絡的移動終端的SINR最接近的移動終端與所述接入網絡的移動終端復用相同的信道資源。
這是由於，在時隙長度可以調節，且每個時隙的業務量基本相等的前提下，如果兩個兩跳的用戶進行信道復用，則復用後的時隙的長度應該是吞吐量低的那個用戶(即長度較長的那個時隙)的時隙長度。又由於信幹噪比通常是影響吞吐量的關鍵參數之一，因此，信幹噪比基本可以表徵這兩個時隙的長度。因此，所述的信道復用準則就是選擇信幹噪比最為接近的兩個時隙進行復用，以使復用後浪費的時間儘可能少，從而提高信道利用效率。由此可以看出，該準則僅適用於可變時隙長度的系統。
需要說明的是，在上述步驟C，為了為當前接入的移動終端選擇信道資源，基站還要維護一張本小區的信道資源分配表，該信道資源分配表至少包括以下幾項移動終端的標識，所屬中繼器的標識，所佔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是根據上述復用準則2)來確定的，即當有兩個移動終端復用了相同的信道資源後，該信道資源就標識為不能被重用了。
表1顯示了在TDMA系統中基站所維護的信道資源分配表的一個實例，
在表1中，信道資源一項將具體表現為移動終端所佔用的時隙。

表1從上述表1可以看出，當前蜂窩小區內共接入了5個移動終端移動終端1、移動終端2、移動終端3、移動終端4和移動終端5，其中移動終端1屬於中繼器1的覆蓋範圍，佔用時隙1進行數據傳輸；移動終端2屬於中繼器2的覆蓋範圍，佔用時隙2進行數據傳輸；移動終端3屬於中繼器3的覆蓋範圍，佔用時隙3進行數據傳輸；移動終端4屬於中繼器4的覆蓋範圍，佔用時隙1進行數據傳輸；而移動終端5屬於中繼器1的覆蓋範圍，佔用時隙4進行數據傳輸。根據復用準則2)由於移動終端1和移動終端4均佔用了時隙1因此，移動終端1和移動終端4不能再與其他的移動終端進行復用了；而其他移動終端所佔用的時隙，例如時隙2、時隙3和時隙4，是可以重用的。
基於上述準則，結合本小區的信道資源分配表，基站就可以根據所述正在接入網絡的移動終端所屬的中繼器以及SINR等信息為該移動終端選擇信道資源了。基站為移動終端選擇信道資源的具體方法，主要包括以下步驟C1根據正在接入的移動終端所屬的中繼器，查找判斷自身所維護的本小區的信道資源分配表，從中找出與所述移動終端所屬中繼器不同的中繼器所對應信道資源，如果有這樣的信道資源，則執行步驟C2；否則，執行步驟C4。
該步驟實質上是根據上述復用準則1)來進行的，即只有屬於不同中繼器覆蓋範圍內的移動終端才能進行相同信道資源的復用。
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，則執行步驟C3；否則，執行步驟C4。
該步驟實質上是根據上述復用準則2)來進行的，即相同的信道資源最多只能有兩個移動終端進行復用。
C3為該移動終端從中選擇一個可重用的信道資源，並更新本小區的信道資源分配表。
C4為當前的移動終端選擇新的正交的信道資源，並更新本小區的信道資源分配表。
如此，基站就為當前接入網絡的移動終端選擇了信道資源。
若當前的系統為可變時隙長度的系統，則在步驟C2，若判斷出有可用的時隙資源後，基站將不執行C3，而接下來執行步驟C5。
C5、C6判斷是否有一個以上可重用的信道資源，如果是，則執行步驟C7；否則，執行步驟C6，將該可重用的信道資源分配給當前接入的移動終端，並更新本小區的信道資源分配表。
C7分別比較可重用信道資源所具有的SINR與當前接入移動終端對應的SINR，從中選擇與當前接入移動終端的SINR最接近的信道資源作為當前移動終端的信道資源，並更新本小區信道資源分配表。
圖8顯示了上述在可變時隙長度的系統中，基站為當前接入網絡的移動終端選擇信道資源的方法流程圖。
上述步驟C5、C6和C7實質上是根據復用準則3)來進行的。由此可以看出，為了完成上述操作，基站所維護的信道資源分配表中還需要進一步包括各個移動終端所佔用信道資源的SINR。由此，為了使基站可以及時獲得各個移動終端所佔用SINR，上述方法還需要進一步包括中繼器還要周期地測量從基站到中繼器的SINR，周期地接收來自移動終端測量的從中繼器到各個移動終端的SINR，並周期性地上報給基站；基站根據中繼器上報的各個移動終端所佔用信道資源的SINR更新所述信道資源分配表中各移動終端所佔用信道的SINR。
表2顯示了在可變時隙長度的TDMA系統中基站所維護的信道資源分配表的一個實例，在表2中，信道資源一項將具體表現為移動終端所佔用的時隙。從表2可以看出，基站所維護的信道資源分配表中，記錄了各個移動終端所佔用的信道資源，以及在該信道資源上第一跳時隙和第二跳時隙的SINR。

表2下面舉例說明在可變時隙長度的系統中，基站採用上述方法為移動終端選擇信道資源的實例。
假設當前基站維護的本小區的信道資源分配表如上述表2所示，同時假設一個在中繼器3覆蓋範圍內的移動終端6正在接入網絡。
那麼在上述步驟C1，基站將在表2中查找中繼器不為3的中繼器所對應的信道資源，得到時隙1、時隙2和時隙4。
然後在步驟C2，基站分別檢查時隙1、時隙2和時隙4是否可以重用，得到時隙1不可重用，而時隙2和時隙4可以重用。
接下來，在步驟C5～C7中，基站將當前接入移動終端的SINR分別與可重用時隙資源第一跳和第二跳時隙的SINR進行比較，由於當前接入移動終端的SINR為10.5和8，根據復用準則3)的算式1，通過計算可以得到時隙2的SINR與移動終端6最接近，從而選擇時隙2作為當前移動終端的信道資源。
最後，根據信道資源的分配結果，更新本小區的信道資源分配表。此時，根據復用準則2)，時隙2將不能再重用了，因此，將時隙2所對應的是否可重用一項均改為「否」。更新後的信道資源分配表如表3所示。

表3由此可以看出，在經過上述信道分配操作後，基站將為當前接入網絡的移動終端分配復用的信道資源，例如時隙2。
需要特別說明地，通過上述信道資源分配方法為每個兩跳用戶所分配的時隙資源實際上為前面所述的長時隙，該長時隙進一步包括兩個短時隙，其中，一個短時隙用於基站到中繼器的數據傳輸，即第一跳時隙，另一個短時隙用於中繼器到基站的數據傳輸，即第二跳時隙。因此，當這樣兩個用戶復用同一個時隙資源時，為了保證在同一時刻基站僅與一個移動終端進行通信，可以採用將第一個用戶的第一跳時隙與第二個用戶的第二跳時隙復用在所述長時隙的第一個短時隙內，而將第二個用戶的第一跳時隙與第一個用戶的第二跳時隙復用在所述長時隙的第二個短時隙內的方式，以此實現兩個用戶對同一個時隙資源的復用。
下面再以如圖1所示的每個蜂窩小區中包含四個中繼器的TDMA系統為例詳細說明本發明的信道復用方法。
下面的實施例將分別針對現有兩種不同的TDMA幀結構，即固定時隙長度的TDMA幀結構以及可變時隙長度的TDMA幀結構，詳細說明經本發明所述的信道復用方法復用後所使用的TDMA幀結構。同樣假設移動終端在所述蜂窩小區中是均勻分布的。
實施例1在實施例1中，將對圖2所示幀結構進行信道復用。針對圖2所示的幀結構，採用本發明所述信道復用方法可以得到如圖9所示的幀結構。這種幀結構適用於任何網絡情況。從圖9可以看出，所述幀結構共包括5個短時隙，其中，在第一個短時隙內，基站與第一中繼器FRS1進行數據傳輸，同時第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第二個短時隙內，基站與所述第二中繼器FRS2進行數據交互，同時所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第三個短時隙內，基站與第三中繼器FRS3進行數據交互，同時第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第四個短時隙內，基站與所述第四中繼器FRS4進行數據交互，同時所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第五個短時隙內，基站與其覆蓋的移動終端，即一跳用戶進行數據交互。
從圖9所示的幀結構可以看出，在實施例1中，實質上第一中繼器FRS1覆蓋的一個移動終端與第二中繼器FRS2覆蓋的一個移動終端復用了相同的時隙資源(第一和第二短時隙)，而第三中繼器FRS3覆蓋的一個移動終端與第四中繼器FRS4覆蓋的一個移動終端復用了相同的時隙資源(第三和第四短時隙)。通過這種信道復用方法，TDMA幀結構的長度由圖2所示的9個短時隙縮短為圖9所示的5個短時隙，因而有效地增大了系統的吞吐量以及信道利用率。採用實施例1所述信道復用方法獲得吞吐量可以通過公式(2)計算得到。
4min{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表示中繼器與移動終端之間的吞吐量；TPAP-MT表示基站與移動終端之間的吞吐量，函數min表示取最小值運算。
實施例2在實施例2中，將對圖3所示幀結構進行信道復用，該實施例基於下述假設在城市環境中，相鄰的兩個中繼器被建築物阻隔，從而可以同時進行中繼器到移動終端的傳輸。
針對圖3所示的幀結構，採用本發明所述信道復用方法可以得到如圖10所示的幀結構。從圖10可以看出，所述幀結構共包括5個短時隙，其中，在第一個短時隙內，基站與第一中繼器FRS1進行數據交互；在第二個短時隙內，所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動終端進行數據交互，第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動終端進行數據交互，同時基站還與第三中繼器FRS3進行數據交互；在第三個短時隙內，基站與第四中繼器FRS4進行數據交互；在第四個短時隙內，基站與所述第二中繼器FRS2進行數據交互，所述第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動終端進行數據交互，同時所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第五個短時隙內，基站與其覆蓋的移動終端，即一跳用戶進行數據交互。
從圖10所示的幀結構可以看出，在實施例2中，實質上第三中繼器FRS3覆蓋的一個移動終端與第二中繼器FRS2覆蓋的一個移動終端復用了相同的時隙資源(第二和第四短時隙)，同時，由於相鄰中繼器之間存在建築物阻擋，因而，第一中繼器FRS1和第二中繼器FRS3可以同時與其覆蓋的移動終端進行數據交互，而第三中繼器FRS3與第四中繼器FRS4可以同時與其覆蓋的移動終端進行數據交互。通過這種信道復用方法，TDMA幀結構的長度由圖3所示的7個短時隙縮短為圖10所示的5個短時隙，因而增大系統的吞吐量以及信道利用率。採用實施例2所述信道復用方法獲得吞吐量也可以通過公式(2)計算得到。
實施例3
在實施例3中，將對圖4所示幀結構進行信道復用，該實施例在基站使用智能天線，並基於下述假設在城市環境中，相鄰的兩個中繼器被建築物阻隔，從而可以同時進行中繼器到移動終端的傳輸。
針對圖4所示的幀結構，採用本發明所述信道復用方法可以得到如圖11所示的幀結構。從圖11可以看出，所述幀結構共包括3個短時隙，其中，在第一個短時隙內，基站通過智能天線與所有中繼器進行數據交互；在第二個短時隙內，所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動終端進行數據交互，同時所述第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第三個短時隙內，所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動終端進行數據交互，所述第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動終端進行數據交互，同時，基站與其直接覆蓋的移動終端，即一跳用戶進行數據交互。
從圖11所示的幀結構可以看出，通過這種信道復用方法，雖然TDMA幀結構的長度由圖4所示的2個短時隙增加為圖11所示的3個短時隙，但是本實施例所述的方法僅用了一個頻段，節省了兩個頻段。因而系統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。採用實施例4所述信道復用方法獲得吞吐量可以通過公式(3)計算得到。
4min{TPAP-FRS,TPFRS-MT}+TPAP-MT3---(3)]]>其中，各參數的含義與公式(2)相同。
圖12顯示了在本發明實施例1、2、3和現有第1、2、3種信道分配方法下，吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係圖。其中，圖12中最下方的實線曲線、包含正三角和倒三角的曲線分別為通過現有第1、2、3種信道分配方法得到的吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係；包含菱形的曲線為通過本發明第1、2實施例得到的吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係；包含十字的曲線為通過本發明第3實施例得到的吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係。由圖12可以看出，本發明的實施例1、2和3分別對現有的第1、2和3種信道分配方法進行了較大的改進，可以有效利用空間獨立性所能帶來的空間分集增益，從而極大地提高了系統的吞吐量。
實施例4在實施例4中，將對圖5所示幀結構進行信道復用。針對圖5所示的幀結構，採用本發明所述信道復用方法可以得到如圖13所示的幀結構，該幀結構適用於任何網絡結構。從圖13可以看出，所述幀結構共包括5個可變長度的短時隙，其中，在第一個短時隙內，基站與第一中繼器FRS1進行數據傳輸，同時第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第二個短時隙內，基站與所述第二中繼器FRS2進行數據交互，同時所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第三個短時隙內，基站與第三中繼器FRS3進行數據交互，同時第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第四個短時隙內，基站與所述第四中繼器FRS4進行數據交互，同時所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第五個短時隙內，基站與其覆蓋的移動終端，即一跳用戶進行數據交互。由於在吞吐量相等的條件下，中繼器與移動終端之間進行數據交互所需的時間要大於基站與中繼器之間進行數據交互所需的時間，因此，前四個短時隙的長度應當由中繼器與移動終端進行數據交互所需的時間來確定。
從圖13所示的幀結構可以看出，在實施例4中，實質上第一中繼器FRS1覆蓋的一個移動終端與第二中繼器FRS2覆蓋的一個移動終端復用了相同的時隙資源(第一和第二短時隙)，而第三中繼器FRS3覆蓋的一個移動終端與第四中繼器FRS4覆蓋的一個移動終端復用了相同的時隙資源(第三和第四短時隙)。通過這種信道復用方法，TDMA幀結構的長度由圖5所示的9個短時隙縮短為圖13所示的5個短時隙，因而增大系統的吞吐量以及信道利用率。採用實施例4所述信道復用方法獲得吞吐量可以通過公式(4)計算得到。
5packet4max{packetTPAP-FRS,packetTPMP-MT}+packetTPAP-MT---(4)]]>
其中，Packet表示在每個短時隙內所傳輸報文的容量；函數max表示取最大值運算；TPMP-MT表示基站到移動終端的吞吐量或中繼器到移動終端的吞吐量，其中，MP為媒體點(Media Point)，是基站及中繼器的統稱；其他參數的含義與公式(2)的參數相同。
實施例5在實施例5中，對圖6所示幀結構進行了信道復用，該實施例基於下述假設在城市環境中，相鄰的兩個中繼器被建築物阻隔，從而可以同時進行中繼器到移動終端的傳輸。
針對圖6所示的幀結構，採用本發明所述信道復用方法可以得到如圖14所示的幀結構。從圖14可以看出，所述幀結構共包括3個短時隙，其中，在第一個短時隙內，基站順序地與第三中繼器FRS3和第四中繼器FRS4進行數據交互，同時第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動終端進行數據交互，第二中繼器FRS2也與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第二個短時隙內，基站順序地與第一中繼器FRS1和第二中繼器FRS2進行數據交互，同時第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動終端進行數據交互，第四中繼器FRS4也與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第三個短時隙內，基站與其覆蓋的移動終端，即一跳用戶進行數據交互。
從圖14所示的幀結構可以看出，由於相鄰中繼器之間存在建築物阻擋，第一中繼器FRS1和第二中繼器FRS3可以同時與其覆蓋的移動終端進行數據交互，第三中繼器FRS3與第四中繼器FRS4可以同時與其覆蓋的移動終端進行數據交互，因此，在實施例4中，實質上第一中繼器FRS1覆蓋的一個移動終端和第二中繼器FRS2覆蓋的一個移動終端與第三中繼器FRS3覆蓋的一個移動終端和第四中繼器FRS4覆蓋的一個移動終端復用了相同的時隙資源(第一和第二短時隙)。通過這種信道復用方法，TDMA幀結構的長度由圖3所示的7個短時隙縮短為圖14所示的3個短時隙，因而增大系統的吞吐量以及信道利用率。採用實施例5所述信道復用方法獲得吞吐量可以通過公式(5)計算得到。
5packet2max{packetTPMP-MT,2packetTPAP-FRS}+packetTPMP-MT---(5)]]>其中，各參數含義與公式(4)相同。
實施例6在實施例6中，對圖4所示幀結構進行了信道復用，該實施例在基站使用智能天線，並基於下述假設在城市環境中，相鄰的兩個中繼器被建築物阻隔，從而可以同時進行中繼器到移動終端的傳輸。
針對圖4所示的幀結構，採用本發明所述信道復用方法可以得到如圖15所示的幀結構。從圖15可以看出，所述幀結構共包括3個短時隙，其中，在第一個短時隙內，基站通過智能天線與所有中繼器進行數據交互；在第二個短時隙內，所述第一中繼器FRS1與其覆蓋的移動終端進行數據交互，同時所述第二中繼器FRS2與其覆蓋的移動終端進行數據交互；在第三個短時隙內，所述第三中繼器FRS3與其覆蓋的移動終端進行數據交互，所述第四中繼器FRS4與其覆蓋的移動終端進行數據交互，同時，基站與其直接覆蓋的移動終端，即一跳用戶進行數據交互。
從圖15所示的幀結構可以看出，通過這種信道復用方法，雖然TDMA幀結構的長度由圖4所示的2個短時隙增加為圖15所示的3個短時隙，但是本實施例所述的方法僅用了一個頻段，節省了兩個頻段。因而系統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。採用實施例4所述信道復用方法獲得吞吐量可以通過公式(6)計算得到。
5packetpacketTPAP-FRS+2packetTPMP-MT---(6)]]>其中，各參數含義與公式(4)相同。
圖16顯示了在本發明實施例4、5、6以及現有第4、5、6種信道分配方法下，吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係。其中，圖16中最下方的實線曲線、虛線曲線和包含正三角的曲線分別為通過現有第1、2、3種信道分配方法得到的吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係；包含菱形的曲線為通過本發明第1實施例得到的吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係；包含六角星的曲線為通過本發明第2實施例得到的吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係；包含倒三角的曲線為通過本發明第3實施例得到的吞吐量與基站到移動終端之間距離的關係。由圖16可以看出，本發明的實施例4、5和6分別對現有的第4、5和6種信道分配方法進行了較大改進，可以有效利用空間獨立性所能帶來的空間分集增益，從而極大地提高了系統的吞吐量。
需要說明的是，雖然上述優選實施例是以TDMA系統為例進行說明的，但是本發明所述的信道復用方法並不僅適用於TDMA系統，還可以應用到其他基於中繼器的蜂窩移動通信系統中。
鑑於現有基於中繼器的移動通信系統中所使用的中繼器都是模擬的，對來自基站和移動終端的信息採用直接轉發的方式實現中繼，因此，現有的基於中繼器的蜂窩移動通信系統無法實現本發明的信道復用方法。
為此，本發明還提供了一種可以實現本發明所述信道復用方法的移動通信系統以及該通信系統中使用的中繼器。
在本發明所述的基於上述中繼器的移動通信系統的每個蜂窩小區中，主要包括一個基站、一個以上的中繼器以及移動終端。其中，基站和移動終端與現有的基站和移動終端的硬體結構基本相同，但所述基站需要維護一張記錄小區內各移動終端所屬中繼器以及所佔用信道等信息的信道資源分配表，基站根據所述信道資源分配表為接入網絡的移動終端選擇信道資源。
所述蜂窩移動通信系統中所使用的中繼器與現有技術中使用的中繼器有很大不同，其內部結構如圖17所示，主要包括天線，用於在所述中繼器接收時接收來自基站或移動終端的接收信號，並在所述中繼器發射時，將待發送信號發射到基站或移動終端；接收部件，用於對所述接收的信號進行下變頻、解調以及解碼等操作處理，並判斷是否轉發處理後的數據；
發送部件，用於對經由接收部件處理的，需要轉發的數據進行編碼、調製以及上變頻處理，生成待發送信號；以及發送和接收轉換開關，用於在所述中繼器發射時將由所述發射部件生成的待發送信號輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時將由所述天線接收的信號連接到所述接收部件，實現中繼器發送和接收功能之間的轉換。
其中，所述接收部件進一步包括用於對接收信號進行下變頻處理的下變頻模塊；用於對下變頻模塊進行下變頻處理後輸出的信號進行解調的解調模塊；用於對解調模塊解調後輸出的信號進行解碼的解碼模塊；以及用於識別解碼模塊解碼後輸出得到的數據，並判斷是否需要轉發的識別模塊。
所述發射部件進一步包括用於對需要進行轉發的數據進行編碼的編碼模塊，用於對編碼模塊編碼後輸出的數據進行調製的調製模塊；以及用於對調製模塊調製後輸出的信號進行上變頻處理的上變頻模塊。
由此可以看出，通過基於上述中繼器的移動通信系統可以實現本發明所述的信道復用方法，從而可以利用基於中繼器的蜂窩網絡存在空間獨立鏈路的本質特性進行信道復用，增大系統的吞吐量以及信道利用率。
權利要求
1.一種基於中繼器的蜂窩小區信道復用方法，其特徵在於，所述方法包括a、正在接入網絡的移動終端通過監測來自基站以及網絡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，若所述移動終端確定自身為兩跳用戶，則根據所接收的廣播信息判斷自身屬於哪個中繼器的覆蓋範圍，並將自身所屬的中繼器信息，通過該中繼器反饋給基站；b、所述基站根據信道復用準則為當前的移動終端選擇信道資源，並通過該移動終端所屬的中繼器將所選擇的信道資源反饋給所述移動終端；c、所述基站以及所述移動終端通過該移動終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進行數據傳輸。
2.根據權利要求1所述的信道復用方法，其特徵在於，步驟a所述監測來自基站以及網絡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、在該基站覆蓋範圍內的中繼器在接收到基站廣播的廣播信息後，將來自基站的廣播信息轉發到其覆蓋範圍內的移動終端；a3正在接入網絡的移動終端接收由基站發送的廣播信息以及由中繼器轉發的廣播信息。
3.根據權利要求1所述的信道復用方法，其特徵在於，在步驟a中，所述移動終端是通過測量所接收的來自基站以及網絡中所有中繼器的廣播信息的信幹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、所述移動終端測量所接收的來自基站以及網絡中所有中繼器的廣播信息的信幹噪比；a5、從中找出具有最大信幹噪比的廣播信息，如果該廣播信息來自基站，則該移動終端就確定自身為一跳用戶，如果該廣播信息來自某個中繼器，則該移動終端就確定自身為兩跳用戶。
4.根據權利要求1所述的信道復用方法，其特徵在於，步驟a所述判斷自身屬於哪個中繼器的覆蓋範圍為移動終端根據具有最大信幹噪比的廣播信息中攜帶的中繼器的特徵信息識別轉發該廣播信息的中繼器，並確定自身屬於該中繼器的覆蓋範圍。
5.根據權利要求4所述的信道復用方法，其特徵在於，所述特徵信息為各個中繼器進行廣播時使用的不同時間和/或碼道和/或頻道信息。
6.根據權利要求1所述的信道復用方法，其特徵在於，步驟b所述信道復用準則包括只有屬於不同中繼器覆蓋範圍內的移動終端才能進行相同信道資源的復用，以及相同的信道資源最多只能有兩個移動終端進行復用。
7.根據權利要求6所述的信道復用方法，其特徵在於，步驟b所述為當前的移動終端選擇信道資源包括b11基站根據正在接入的移動終端所屬的中繼器，從自身維護的本小區的信道資源分配表中找出與所述移動終端所屬中繼器不同的中繼器所對應信道資源，如果有這樣的信道資源，則執行步驟b12；否則，執行步驟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，則為該移動終端從中選擇一個可重用的信道資源，並更新本小區的信道資源分配表；否則，執行步驟b13；b13為當前的移動終端選擇新的正交的信道資源，並更新本小區的信道資源分配表。
8.根據權利要求6所述的信道復用方法，其特徵在於，在可變時隙長度的系統中，所述信道復用準則進一步包括當具有一個以上可以復用的信道資源時，選擇與當前接入的移動終端的信幹噪比最接近的信道資源進行復用。
9.根據權利要求8所述的信道復用方法，其特徵在於，所述方法進一步包括中繼器周期測量從基站到中繼器的信幹噪比，並周期地接收來自移動終端測量的從中繼器到各個移動終端的信幹噪比，並上報給基站；基站根據中繼器上報的信幹噪比更新自身維護的本小區內信道資源分配表中各移動終端所佔用的信道資源信息；步驟b所述為當前的移動終端選擇信道資源包括b21根據正在接入的移動終端所屬的中繼器，從所述信道資源分配表中找出與所述移動終端所屬中繼器不同的中繼器所對應信道資源，如果有這樣的信道資源，則執行步驟b22；否則，執行步驟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，則執行步驟b23；否則，執行步驟b24；b23判斷是否有一個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幹噪比與當前接入移動終端對應的信幹噪比，從中選擇與當前接入移動終端的信幹噪比最接近的信道資源作為當前移動終端的信道資源，並更新本小區信道資源分配表；否則，將該可重用的信道資源分配給當前接入的移動終端，並更新本小區的信道資源分配表；b24為當前的移動終端選擇新的正交的信道資源，並更新本小區的信道資源分配表。
10.根據權利要求8或9所述的信道復用方法，其特徵在於，所述選擇與當前接入的移動終端的信幹噪比最接近的信道資源具體為選擇滿足如下計算式的移動終端所佔用的信道資源與當前接入的移動終端進行復用，min(abs(SINRu1，1-SINRu2，2)+abs(SINRu1，2-SINRu2，1))其中，min函數表示取最小值運算，abs函數表示取絕對值運算，SINRu1，y表示當前接入網絡的移動終端的第y跳時隙內的新幹噪比，SINRu2，y表示本小區另一移動終端第y跳時隙內的新幹噪比，y的取值為1或2。
11.根據權利要求1所述的信道復用方法，其特徵在於，在時分多址系統中，所述信道資源為時隙資源；步驟c所述基站以及所述移動終端通過該移動終端所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進行數據傳輸包括將兩個移動終端復用的時隙劃分為兩個短時隙，其中，將第一個短時隙同時作為所述兩個移動終端中第一移動終端的第一跳時隙，及第二移動終端的第二跳時隙；而將第二個短時隙同時作為所述第一移動終端的第二跳時隙，及所述第二移動終端的第一跳時隙。
12.根據權利要求1所述的信道復用方法，其特徵在於，在步驟d所述數據傳輸過程中，中繼器在接收到數據包之後，進一步判斷當前接收的數據包是否是應當由自己轉發，如果是，則轉發該數據包，否則，將保持靜默並丟棄該數據包。
13.一種基於中繼器的移動通信系統，在每個蜂窩小區中包括一個基站、一個以上的中繼器以及移動終端，其特徵在於，所述基站維護一張本蜂窩小區的信道資源分配表，並根據該信道資源分配表為接入本蜂窩小區的移動終端選擇信道資源；所述中繼器進一步包括天線，用於在所述中繼器接收時接收來自基站或移動終端的接收信號，並在所述中繼器發射時，將待發送信號發射到基站或移動終端；接收部件，用於對所述接收的信號進行下變頻、解調以及解碼等操作處理，並判斷是否轉發處理後的數據；發送部件，用於對經由接收部件處理的，需要轉發的數據進行編碼、調製以及上變頻處理，生成待發送信號；以及發送和接收轉換開關，用於在所述中繼器發射時將由所述發射部件生成的待發送信號輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時將由所述天線接收的信號連接到所述接收部件，實現中繼器發送和接收功能之間的轉換。
14.根據權利要求13所述的基於中繼器的移動通信系統，其特徵在於，所述中繼器的接收部件進一步包括下變頻模塊，用於對接收信號進行下變頻處理；解調模塊，用於對下變頻模塊進行下變頻處理後的信號進行解調；解碼模塊，用於對解調模塊解調後的信號進行解碼；以及識別模塊，用於對解碼模塊解碼後得到的數據進行識別，並判斷是否需要轉發。
15.根據權利要求13所述的基於中繼器的移動通信系統，其特徵在於，所述中繼器的發射部件進一步包括編碼模塊，用於對來自接收部件的、需要轉發的數據進行編碼；調製模塊，用於對編碼模塊編碼後的數據進行調製；以及上變頻模塊，用於對調製模塊調製後的信號進行上變頻處理。
16.一種中繼器，其特徵在於，所述中繼器包括天線，用於在所述中繼器接收時接收來自基站或移動終端的接收信號，並在所述中繼器發射時，將待發送信號發射到基站或移動終端；接收部件，用於對所述接收的信號進行下變頻、解調以及解碼等操作處理，並判斷是否轉發處理後的數據；發送部件，用於對經由接收部件處理的，需要轉發的數據進行編碼、調製以及上變頻處理，生成待發送信號；以及發送和接收轉換開關，用於在所述中繼器發射時將由所述發射部件生成的待發送信號輸出到所述天線，而在所述中繼器接收時將由所述天線接收的信號連接到所述接收部件，實現中繼器發送和接收功能之間的轉換。
17.根據權利要求16所述的中繼器，其特徵在於，所述接收部件進一步包括下變頻模塊，用於對接收信號進行下變頻處理；解調模塊，用於對下變頻模塊進行下變頻處理後的信號進行解調；解碼模塊，用於對解調模塊解調後的信號進行解碼；以及識別模塊，用於對解碼模塊解碼後得到的數據進行識別，並判斷是否需要轉發。
18.根據權利要求16所述的中繼器，其特徵在於，所述發射部件進一步包括編碼模塊，用於對來自接收部件的、需要轉發的數據進行編碼；調製模塊，用於對編碼模塊編碼後的數據進行調製；以及上變頻模塊，用於對調製模塊調製後的信號進行上變頻處理。
全文摘要
本發明公開了一種基於中繼器的蜂窩小區中信道復用方法，包括正在接入網絡的移動終端監測來自基站以及網絡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，則進一步判斷自身屬於哪個中繼器的覆蓋範圍，並將自身所屬的中繼器通過該中繼器反饋給基站；所述基站為當前的移動終端選擇信道資源；此後，所述基站以及所述移動終端通過其所屬的中繼器使用所選擇的信道資源進行數據傳輸。本發明還提供了應用上述信道復用方法的移動通信系統以及中繼器。本發明所述方法以及移動通信系統可以有效利用這種空間獨立性所能帶來的信道復用增益，從而增大系統的吞吐量以及信道利用率。
文檔編號H04W28/18GK1996787SQ20061000031
公開日2007年7月11日 申請日期2006年1月4日 優先權日2006年1月4日
發明者劉競秀, 潘振崗, 陳嵐 申請人:株式會社Ntt都科摩