CN100455098C - 一种无线综合接入网结构及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线综合接入网。为提供一种可综合提供无线数字广播、移动通讯、移动台定位业务的无线综合接入网。本发明提供一种综合提供无线数字广播、移动通讯、移动台定位的无线综合接入网的结构。该无线综合接入网包括IP边缘网和无线IP接入网。无线IP接入网包括处于广域覆盖层内的若干主基站和处于区域覆盖层内的被主基站所覆盖的若干副基站、若干移动台、若干移动网关/路由器、若干数字广播接收机组成。IP边缘网由实现业务协调、网络管理控制的功能单元和IP网络单元组成。本发明还提供了在上述无线综合接入网下的移动通信系统中插入定位时隙的方法，和频谱复用方法。

Description

一种无线综合接入网结构及其方法

【技术领域】

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种可综合提供无线数字广播、移动通讯、移动台定位业务的无线综合接入网，以及在该无线综合接入网下的移动通信系统中插入定位时隙的方法和频谱复用方法。

【背景技术】

无线数字广播业务与无线通讯业务、移动互联网业务、移动台定位业务的融合可以更加灵活地提供业务、更加高效地利用频谱。这种对业务融合的需求导致了业界对网络结构和相关技术的广泛研究，如分层的网络结构、频谱复用技术、频谱动态分配技术、网络同步技术、高效空中接口技术等。下面简要介绍和综合无线接入网实现关系密切的现有技术。

1、视频业务与移动通信业务融合技术

视频业务与移动通信业务融合主要集中在欧盟IST(Information SocietyTechnologies)项目的下的一些子项目中。例如代号为CISMUNDUS(Convergenceof IP-based Services for Mobile Users and Networks in DVB-T and UMTS Systems)的IST项目对DVB与UMTS/GPRS/WLAN的业务融合便做了大量研究。欧盟IST对业务融合的研究重点集中在如下两个方面：

(1)扩展无线数字广播网络(如DVB-T)的移动通讯能力：如为DVB-T系统增加移动切换能力，为DVB-T增加数据广播的能力，为DVB-T增加面向移动终端的广播能力，为DVB-T增加反向信道等。

(2)扩展UMTS的多媒体广播能力：如为UMTS增加面向多点的广播能力，为UMTS增加面向区域的广播能力。

实现蜂窝和数字广播业务融合主要涉及到新型网络结构、频谱复用技术、频谱动态分配技术。下面简要介绍一下在实现数字广播与移动通信融合的网络结构方面的相关技术现状。

欧盟第五框架(FP5)支持的信息化社会技术(IST)研究中，便集中体现了欧洲在DVB与无线通讯网络融合的研究结果。例如代号为SAMBITS(Advanced Multimedia Broadcast and IT Services)、FLOWS(Flexible Convergenceof Wireless Standards and Services)、OverDRiVE(Spectrum efficient uni-andmulticast services Over Dynamic multi-Radio networks)等项目对如何将数字广播(特别是DVB)与互联网/WLAN/UMTS/GPRS/4G/5G融合的相关问题都做了较为全面的讨论。例如：项目OverDRiVE对实现多网融合的网络结构便提出若干种方案(可参见IST-2001-35125(OverDRiVE)D09Concepts for Mobile Multicastin Hybrid Networks)。这些网络结构都是从实现DVB与无线通讯网络在功能互补的角度提出的。例如：利用UMTS作为DVB的反向信道来扩展DVB的业务能力，UMTS用于传送部分DVB内容；DVB作为UMTS多点广播业务的扩充等。而且这些结构的一个共同特点是侧重于实现UMTS的核心网与DVB的码流配送网之间的组合，但是这些技术都缺少对空中接口融合问题的考虑。

IST目前给出的实现数字广播与蜂窝移动通讯结合的网络结构有3种：

A.松散耦合网络结构

利用附加网络(OverDRiVE network)实现不同网络间互操作，OverDRiVEnetwork作为末端服务提供商。服务内容提供商将内容目录提供给OverDRiVEnetwork，对于用户来说，OverDRiVE network是服务提供商。OverDRiVE network起到中介的作用，对末端用户来说OverDRiVE network是唯一的接入点。附加网络方案实现不同网络间的松散耦合，运营商和网络结构都具有较强的独立性。

B.紧耦合网络结构

实现数字广播与蜂窝移动通讯结合的紧耦合方式，该结构集成所有的无线系统，而不需要第三方网络。该方式适用于一个运营商拥有多个不同的无线网络或有良好合作的伙伴关系。一种紧耦合结构是DVB-T位于UMTS中。DVB-T作为一个附加的单向下行RAN连接到UMTS的核心网上。用户并不决定选择是否使用DVB-T，而由核心网根据用户请求的QoS决定。

C.平衡耦合网络结构

平衡耦合型网络结构是一种在松散型结构和紧凑型结构进行折中的平衡型结构。在平衡耦合架构中，加入了interworking(IW)功能，作为不同接入网络的联络。所有的接入系统均与IW打交道。IW可以看作为IP服务器用作系统间的信息交互。平衡耦合架构因为其灵活性和可扩展性，增加新系统不会对现有系统造成影响。但是，这种结构需要接入网运营商共享一个共同的数据库，丧失了一些独立性。适合一个运营商拥有多个不同的接入网，或不同运营商间由牢靠的合作关系。

综上，松散耦合网络结构的主要特点是：

(1)保持独立性；

(2)需要复制一些网络资源；

(3)依靠第三方作为不同接入网的中介；

(4)效率不高，但保持独立性和灵活性。

而，紧耦合和平衡耦合网络结构的特点是：

(1)需要运营商间的牢靠合作关系；

(2)提供有效的资源利用率，但丧失一些灵活性；

(3)平衡耦合的IW独立于各接入网，增加了一些独立性。

2、现有分层数字广播技术

公开号为20010022781的美国专利申请揭露了一种综合实现无线数字广播和内容点播相结合的分层网络结构。如图1所示，该网络结构包含有区域发射机(或称为主发射机)，局域发射机(或称为辅发射机)，移动终端，和提供广播和点播内容的服务器组成。

该主发射机覆盖面积大于辅发射机，在一个主发射机覆盖的范围内，设置有若干个辅发射机。主发射机和辅发射机共用一个频率，在主发射机发送的复合帧中的同步信息控制下，主发射机、辅发射机以及移动台按照划分的时隙协同工作。辅发射机通过主发射机发送的复合帧中的控制和识别信息来确定自己的工作时隙、辅发射机可以提供面向小区和面向终端的广播业务，面向小区和面向终端的广播业务对应不同的时隙。这两种不同业务的时隙位置依靠辅发射机发射的数据帧中的控制和识别信息确定。主发射机通过其复合帧中发送的控制和识别信息来协调主发射机与辅发射机之间的工作时隙、协调终端的工作时隙。辅发射机发送的控制和识别信息指示移动终端在特定的时隙里去接收其所需要的业务内容。

主发射机、辅发射机之间可采用卫星定位信号来实现同步，也可以通过有线网络传送的同步信号实现同步。移动台根据自己接收到的辅发射机发送的区域标志信号和区域对应的特定的码字来确定自己的位置和为其提供服务的辅发射机。当移动台需要接收其他频点上的业务时，需要在卫星定位，如GPS辅助下和相应频点上的网络建立同步。

该移动台可以通过有线或无线的方式与内容提供商的服务器之间建立通馈信道，向服务器发出业务请求。主发射机、辅发射机、移动台通过IP协议中采用的地址方式来确定自己的标识地址，以便实现业务传送中的寻址。

为了避免不同辅发射机发射的业务之间的干扰，该专利申请指出，各个辅发射机之间的距离必须保持足够大。如图1所示的，各个辅发射机的覆盖范围不能重叠。

但是，该专利申请仅强调了业务请求信号可以通过无线网或有线网送到业务提供服务器，并没有揭露具体的实现方法。

3、现有频谱融合方法介绍

ERICSSON从频率复用的角度也对DVB与蜂窝移动信的融合进行了研究。例如J Huschkel等人在“Downlink Capacity of UMTS Coexisting with DVB-TMFNs and Regional SFNs”一文中揭露了如图2所示的蜂窝移动通讯复用数字广播频谱的方法。其基本思路是在同频数字广播小区连成的等边三角形中心位置是受该频点干扰最小的区域。例如，图中标出的用于移动通信的7个C区处于7个用于电视广播的C区连线构成的三角形得重心区域，在这个区域内复用该广播频点可以得到较高的频谱效率。

上述各现有技术的缺点综合如下：

对于业务融合的三个主要方面：网络结构融合、频谱融合、频谱动态分配，现有技术都存在各自的不足。

现有网络结构融合技术最主要的缺点是：只注重适合业务融合的核心网结构的讨论，没有综合考虑到无线接入网融合涉及到的问题。例如，没有讨论业务融合导致的无线按入网结构的改变、没有讨论业务融合导致的频谱融合问题。

现有分层数字广播网络结构的缺点：公开号为20010022781的美国专利申请给出的综合实现无线数字广播和内容点播相结合的分层网络结构，从其目的和技术方案上看，只是一种解决广播网中业务点播的问题，无法解决移动通信与数字广播的融合面临的问题。例如，1)该发明只是对发射机进行讨论，发射机无法实现移动通信需要的双向链路；2)通信与广播的融合需要实现无线接入点对区域的连续覆盖，该发明给出的发射机方案无法实现连续覆盖；3)通信与广播的融合需要更加严格的各个接入点(或基站)间的空中接口上的上下行链路同步，该发明也无法实现；4)通信与广播的融合需要空中接口采用更加高频谱效率的技术，只有这样才可以在现有广播频谱里面既不降低用于广播业务的容量(或者还可以提高)的前提下发掘出供移动通信使用的容量。

现有频谱融合技术的缺点是：只着重讨论频谱的频分融合涉及到的技术问题，如UMST与DVB-T在数字广播和无线通信分别使用不同频段时的共存问题和UMTS对DVB-T频率的空间复用问题，而对于更为灵活和可能更具频谱效率的时分频谱融合问题缺少讨论。频分融合的一个主要缺点是需要额外的保护带开销，造成了频谱浪费。ERISSON提出的DVB与蜂窝重复使用频谱的方法虽然可以进一步提高频率复用效果，但是所述方法的复用系数仍然较低，只有(1/7)×2，而且网络规划复杂。

【发明内容】

为此，本发明要解决的第一个技术问题是提供一种可综合实现数字广播、移动通信、移动台定位业务有机融合的无线综合接入网。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种基于上述接入网结构的频谱复用方法。

为解决本发明第一个技术问题，本发明的无线综合接入网包括实现无线接入的无线IP接入网，和实现对无线IP接入网综合管理和控制的IP边缘网。

其中，该无线IP接入网包括广域覆盖层、区域覆盖层以及至少一个存在于这些层面覆盖范围之内、且可以与这些层面中的一个或多个层面配合工作的终端。该广域覆盖层包含至少一个主基站。该区域覆盖层包含至少一个副基站。该终端为无线路由器、网关、数字广播接收机、和移动或固定终端中的至少一种。该无线IP接入网中的区域覆盖层可由若干实现连续覆盖的副基站构成。该无线IP接入网中的广域覆盖层中的主基站只作为广域覆盖使用，或分时既作为广域覆盖的主基站使用又作为区域覆盖的副基站使用。该无线IP接入网中的区域覆盖层包括若干实现连续覆盖的副基站，和非连续覆盖的无线接入点。该主基站的发射机和接收机构成主基站的前向和反向链路，并支持数字广播功能、双向通信功能、和对其覆盖范围内的副基站进行往返时延RTD(round time delay)测量的功能。该主基站采用多通道多天线发射机和接收机结构，该结构与采用多天线多通道接收机和发射机的副基站、路由器和网关、数字广播接收机，和移动或固定终端构成多输入多输出系统；该结构与采用单天线单通道接收机和发射机的副基站、路由器和网关、数字广播接收机、移动或固定终端构成多输入单输出系统。

IP边缘网包含一个业务和频谱协调单元，用于实现数字广播和移动通信之间的业务和频谱协调；一个接入网综合控制单元，用于根据业务和频谱协调单元给出的业务和频谱协调结果，在无线IP接入网的不同层面之间、同一个层面内的不同工作模式之间进行工作进程协调和无线资源调度。

为解决另一个技术问题，本发明提供一种基于该接入网结构的频谱复用方法。该方法包括如下步骤：1)把无线综合接入网中的每一层当作一个子系统处理，确定需要时分复用同一个频带的子系统的个数；2)业务和频谱协调单元估算每个子系统需要的初始带宽；3)确定时隙结构形式和参数。

其中，在步骤2)中是把业务量、背景干扰、传输模式这些因素综合考虑后进行频谱计算。把属于两层之间通信的业务量作为一个系统的业务量来计算需要的时隙宽度。在步骤3)中是根据复用同一个频带的子系统的个数、业务量大小和业务的QoS要求，来确定时隙结构的形式和参数。

本发明的网络结构实现了一种可综合实现广播、移动通信、移动台定位的接入网结构，该结构易于实现频谱融合和频谱动态分配、易于实现网络同步。

本发明给出的网络结构所采用的多通道多天线数字广播系统和现有系统相比较具有显著的容量提升。

本发明给出的网络结构适用于多种通信体制，如TD-CDMA，TD-MC-CDMA，TD-OFDM(A)。

本网络结构适用于多种电视标准，如基于IP的DVB-T，基于IP的ISDB，以及未来新的数字电视标准，如兼容DVB-T和DVB-H的广播标准。

本发明通过MIMO、MISO技术有效地提高数字广播系统和移动通信系统的频谱效率后，可以实现同样的带宽被两个系统使用后，不但不影响其中一个的系统容量，反而有可能增加其容量。比如，在平均频谱效率为1bit/s/hz的时候，40MHz宽的频带只可以传送40Mbps的数字广播信号，如果通过MIMO、MISO系统结构和空时处理技术将平均频谱效率提高到4bit/s/hz，就可以得到160Mbps的系统容量，如果在数字广播和移动通信之间平均分配这个容量，每个系统可以得到80Mbps的容量，两个系统通过采用提高频谱效率的技术，在复用同一段频谱后，各自的容量比原来还提高了一倍。

【附图说明】

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1为现有技术中一种实现内容点播的分层网络结构。

图2为一种现有电视广播系统与移动通信系统之间复用频谱的方法示意图。

图3为本发明的可综合实现数字广播、移动通信、移动台定位的网络结构的示意图。

图4a～图4c为本发明三种时分共享频谱的网络结构的示意图。

图5为本发明一种分层系统分时共享频谱的复合时隙结构的示意图。

图6为本发明一种数字广播与回传通道BACKHAUL分时共享频谱的时隙组合的示意图。

图7a～图7b分别为本发明的TDD系统中时隙的基本结构、定位时隙的插入和定位时隙空间复用示意图。

【具体实施方式】

本发明主要针对现有技术在网络结构、业务融合程度、频谱共享和动态分配的灵活性、网络同步精度等方面存在的缺点，提供一个综合解决业务融合、网络融合、频谱融合、频谱动态分配、移动台定位、网络同步问题的无线综合接入网结构和工作方法。

下面介绍一下本发明的无线综合接入网的结构和基本工作原理。

首先，请参照图3，本发明的无线综合接入网由无线IP接入网102以及与之配合工作的IP边缘网101组成。

该无线IP接入网102的组成和工作原理介绍如下：

1、无线IP接入网的组成

如图3所示，无线IP接入网102由广域覆盖层113、区域覆盖层114、以及存在于这些层面的覆盖范围内、可以与这些层面中的一个或多个层面配合工作的各种终端，即无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124组成。

请参见图4a至图4c，上述广域覆盖层113由一个或多个主基站201组成。区域覆盖层114由1个或多个副基站204组成。或者如图4c所示，区域覆盖层114也可以由若干个副基站204和若干个无线广域网接入点212组成。

根据图4a至图4c所示的广域覆盖层113和区域覆盖层114内基站(包括主基站201或副基站204或接入点212)间不同的空间配置方式和功能上的不同配置，本发明图3给出的分层结构在实际应用中可具有如下3种变化形式：

(1)图4a所示的无线IP接入网的基本构成形式。

图4a中的无线IP接入网包括主基站201、主基站201覆盖的小区202内包含的若干实现连续覆盖的副基站204、用于接入网和接入网控制器之间数据及控制信息传输的路由器211、以及存在于接入网内的移动终端124、数字广播接收机123、移动路由器/移动网关122组成。

(2)图4b所示的一种无线IP接入网结构。

与图4a所示的基本无线IP接入网结构相比较，区别在于图4b所示的结构里，主基站201不但象图4a所示结构那样支持数字广播功能、支持双向通信功能、支持对其覆盖范围内的副基站进行RTD测量功能，还在接入网进入移动通信时间片后，作为一个副基站，实现副基站具有的功能，这样的结构可以在每个主基站覆盖的范围内节省一个副基站。

(3)图4c所示的另一种接入网结构。

与图4a所示的基本无线IP接入网结构相比较，区别在于图4c所示的结构里，除了图4a中的构成蜂窝结构的副基站204之外，还存在无线广域网接入点212。该无线广域网接入点212覆盖无线广域网小区213。无线广域网接入点装置214、215可以使用主基站作为BACKHAUL，然后通过主基站和路由器之间的光缆、路由器211和核心网、接入网控制器相连。无线广域网接入点装置214、215也可以部分或全部通过光缆与路由器211和核心网、接入网控制器相连。

图4a至图4c所示出的是每个小区由一组天线共同覆盖的情况。当然，本发明所述结构也可以使用多组天线，每组的天线和通道个数大于1个，分扇区实现对小区覆盖。

主基站201与IP边缘网101的连接一般通过光缆实现，也可以使用其它无线方式，如数字微波中继装置、FSO(Free Space Optical)来实现。副基站204与IP边缘网101的连接可以通过副基站204与主基站201之间的BACKHAUL链路实现。对铺设光缆比较容易的副基站204，也可以通过光缆实现副基站204与IP边缘网101通信连接，这样可以节省BACKHAUL占用的频谱资源。

上述主基站201一般包括天馈和主基站装置203。主基站201的发射机和接收机构成主基站201的前向和反向链路。主基站201可支持数字广播功能、支持双向通信功能、支持对其覆盖范围内的副基站进行RTD测量。

主基站201可采用多通道多天线发射机和接收机结构。该结构与采用多天线多通道接收机和发射机的副基站204、路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124构成多输入多输出(MIMO)系统，与采用单天线单通道接收机和发射机的路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124构成多输入单输出(MISO)系统。通过采取恰当的空时处理技术，如V-BLAST算法、Alamouti算法，以及采取将空时编码与信源编码，如分层信源编码相结合，这种MIMO或MISO数字广播系统和传统的SISO数字广播系统比较，可以有效地提高数字广播系统的频谱效率。这种频谱效率的提高可以在保证数字广播所需要的信道容量的前提下，显著地降低数字广播业务占用的带宽，把节约的带宽供移动通信使用。

上述副基站204一般包括天馈和副基站装置206等。副基站204的发射机和接收机构成副基站的前向和反向链路。副基站204支持双向通信功能、支持数字广播功能、支持对多个主基站之间的发射信号的相对时间差(RTD)的测量功能、支持对多个主基站与副基站之间的发射信号的相对时间差(RTD)的测量功能。

上述副基站204采用多通道多天线发射机和接收机结构，该结构与采用多天线多通道接收机和发射机的主基站201、路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124构成多输入多输出(MIMO)系统；副基站204与采用单天线单通道接收机和发射机的路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124构成多输入单输(MISO)出系统。通过采取恰当的空时处理技术，如V-BLAST算法、Alamouti算法，以及采取将空时编码与信源编码，如分层信源编码相结合，这种MIMO或MISO数字广播系统和传统的SISO数字广播系统比较，可以有效地提高数字广播系统的频谱效率。这种频谱效率的提高可以在保证数字广播所需要的信道容量的前提下，显著地降低数字广播业务占用的带宽，把节约的带宽供移动通信使用。

本发明的无线路由器和网关122具有多模或软件无线电技术实现的空中接口，具有与上述无线IP接入网中的一个或多个层面进行接入的能力，也具有通过软件无线电或多模技术和其他类型的无线网络，如WLAN、UWB、蓝牙等网络进行通信的能力，并且支持多模式空中接口同时工作。

通过软件无线电或多模技术，本发明中的无线路由器和网关122还可以具有如下一种或多种能力：1)有多种工作模式，如FDD/TDD、多种编码调制方式；2)通过软件无线电或多模技术，无线路由器和网关122具有频谱监测的能力，即根据需要，对其工作频带和工作频带之外的信号质量或干扰环境进行监测；3)无线路由器和网关122在其网络管理程序的支持下，可以支持多种无线链路拓扑结构，如AD HOC；4)可以和有线局域网，如车载网、机载网、舰载网相连；5)该无线路由器和网关122采用卫星定位技术，如GPS或AGPS定位/定时技术；6)小型化的无线路由器122可以是一个移动终端的组成部分。

本发明的无线路由器和网关122可分为两大类：一类是移动式的，这类移动式路由器和网关可以用于各种移动平台和用于个人携带；另一类是固定式的，这类路由器和网关可以用于家庭、办公室等场合。固定型可以是家庭信息采集和发送的传感网通信节点，也可以是某个固定位置的监测、传感信息通信节点，如公共交通管理站的一个通信节点、水文监测站的通信节点。

具有卫星定位、定时能力的无线路由器和网关122在无线IP接入网中作为移动终端与基站或无线接入点的通信中继器。这种应用模式可以显著改善TDD模式下网络的上行同步质量，同时降低终端的发射功率。无线路由器和网关122作为中继器时，可以对上下行链路都进行中继，也可以在接收信号质量好的情况下，或者在无线路由器和网关122中继的终端太多的情况下，由无线路由器和网关122支持的移动台完成下行的接收处理，无线路由器和网关122最好只对移动台的上行链路进行中继，这样可以降低通信时延、减轻无线路由器和网关122的处理量。

本发明的数字广播接收机123具有传统的广播接收功能，也具有信号环境监测和无线通信能力，可以通过空中接口接收网络侧发送的业务管理控制信息，也可以通过特定的空中接口，如图3中的无线局域网126(由无线局域网、无线个人域网、无线路由器和网关122组成)，和有线网络，如图3中的互联网127与本发明中所述的IP边缘网101中的相关功能单元，如广播业务质量监测单元103，进行通信。

移动或固定终端124和广域覆盖层113、区域覆盖层114中的一个或多个层面配合工作。移动或固定终端124除了具有和广域覆盖层113、区域覆盖层114中的一个或多个层面配合工作的能力之外，同时也具有和无线局域网126(由无线局域网、无线个人域网、无线路由器和网关122组成)进行通信的能力。移动或固定终端124的移动型可以是个人助理、笔记本电脑、手机等。移动或固定终端124的固定型可以是家庭信息采集和发送的传感网通信节点，也可以是某个固定位置的监测、传感信息通信节点，如公共交通管理站的一个通信节点、水文监测站的通信节点。

无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124可以是单天线单通道系统，也可以是多天线多通道系统。无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124在采用多天线多通道系统结构并配合相应的空时处理后，可以获得更大的通信容量和更好的通信效果。

无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124的地址方式可以采用IP协议，如IPV6，的地址方式来表示自己。采用IP协议时，本发明也适用移动IP协议，如MIPV6或其改进版本。

2、无线IP接入网的工作原理

A.无线IP接入网的同步

本发明中无线IP接入网102的同步分为：

1)层内同步，即各个主基站或主基站发射机之间的同步；

2)层间同步，即不同层按照严格的时隙分配进行和谐工作；

3)上下行链路同步，如，主基站201、副基站204之间的通信链路同步；主基站201、副基站204与无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124之间上下行链路的同步。

(1)对于层内同步

本发明中的无线IP接入网102中的广域覆盖层113、区域覆盖层114内包含的主基站201、副基站204的定时和同步可以由多种方法实现，如使用卫星定位，如GPS接收机实现，或者通过地面网络传送的同步信号实现。

为了进一步提高层内同步的精度，本发明采取RTD测量和调整措施，主基站201之间、副基站204之间的同步测量和调整靠下面描述的RTD测量来实现。RTD测量可以校正由于射频通道的离散性引入的随机时延，可以在卫星定位同步，如GPS同步的基础上，进一步提高主基站(如201)之间、副基站(如204)之间的同步性能，使同步控制在信号离开天线口面的时间。从而进一步提高了无线IP接入网的同步性能，改善了无线综合接入系统的容量和稳定性。

(2)对于层间同步

本发明中的广域覆盖层113向区域覆盖层114以及无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124发送同步和控制信息115。这种同步和控制信息115由广域覆盖层113内的主基站(如201)发送。

上述同步和控制信息115包括实现层间按照规定的时隙有序工作和移动台(无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124)捕获所需时隙所需要的引导信号，例如，层间同步信息。该层间同步信息一般包括：1)主基站201的代码，该代码可用于测量不同主基站之间的RTD时识别特定的主基站；2)给不同层分配的工作时隙的长度和这些时隙的排列顺序，这个信息可用于区域覆盖层114中的各个副基站来确定自己工作的时隙位置和时隙长度。这个信息同时被无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124接收，用于确定自己的工作时隙和工作模式。无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124可以在特定的时隙内与其它网络，如图3中的无线局域网126建立通信联系。当广域覆盖层113、区域覆盖层114之间的频谱分配发生调整时，同步和控制信息115也相应地发生变化，如时隙长度和时隙顺序的调整，以适应动态频谱分配的需要。

(3)对于上下行链路同步

本发明中的上下行链路同步可分为：

a)主基站201、副基站204之间的通信链路同步，用于BACKHAUL传输和RTD测量)；

b)主基站201与无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124之间上下行链路的同步；和

c)副基站204与无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124之间上下行链路的同步。

广域覆盖层113中的主基站201除了作为广域覆盖内的广播和通信之外，在分配给区域层114的时隙中，也可以按照区域层114中的副基站204的工作方式进行工作，如作为对热点地区容量的补充。

为了实现主基站201与副基站204、无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124之间的上下行链路同步，需要主基站201发送同步与控制信息115。该同步与控制信息115内包含主基站标识信息和控制信息，如，发送标识自己的识别信息，发送上下行时隙的位置信息，和发送时隙长度信息。

为了实现副基站204与无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124之间的链路同步，需要副基站204发送副基站的同步与控制信息。该副基站的同步与控制信息内包含副基站标识信息和控制信息，如，发送标识副基站的识别信息，发送上下行时隙的位置信息，和发送时隙长度信息。

在实际系统工作中，还需要在上下行链路时隙内发送用于辅助信道估计的信息以提高上下行链路的传输效率。在完成了上述层内同步、层间同步、上下行链路同步之后，在下述管理和控制子网101的配合下，无线接入网102即可以有序地协调工作。

B.无线IP接入网中的通信关系

本发明中的无线IP接入网的空中接口上，至少存在如下通信关系：

(1)广域覆盖层与区域覆盖层之间的通信关系

请参见图3，广域覆盖层113与区域覆盖层114之间的通信关系由标号117所表示。通信关系117表示广域覆盖层向区域覆盖层发送数据和从区域覆盖层接收数据。该数据主要是区域覆盖层114内副基站204所需要传输的BACKHAUL数据，也包括一些测量、控制数据，如进行RTD测量需要的控制数据。

(2)区域覆盖层内的通信关系

本发明中的区域覆盖层内的通信关系是指区域覆盖层114内副基站204之间的通信关系，这种通信关系用于副基站204之间的AD HOC组网。

(3)广域覆盖层与终端之间的通信关系

广域覆盖层与终端之间的通信关系，请参见图3。本发明中的广域覆盖层中的主基站201向无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124发送广播业务信号和控制信号116以及同步和控制信息115。图3中，广域覆盖层中的主基站201与无线路由器和网关122、移动或固定终端124所建立通信连接以标号120表示，这种通信链接可用于对高速移动终端的支持。

(4)区域覆盖层与终端之间的通信关系

本发明区域覆盖层中的副基站204向无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124发送广播业务信号和控制信号121以及副基站同步和控制信息。区域覆盖层中的副基站204与无线路由器和网关122、移动或固定终端124建立通信连接。该通信连接在图3中以标号118表示。这种通信链接实现主要的移动通信业务。此外，区域覆盖层中的副基站204和数字广播接收机123建立另一通信链接，该通信链结在图3中以标号119表示，用于接收数字广播接收机123发出的业务请求和无线信号环境监测数据、业务管理数据。

(5)无线路由器和网关122之间的通信关系

本发明中不同的无线路由器和网关122之间，可以在与无线IP接入网通信的特定时隙内，使用其它频率或使用无线IP接入网的频率，在不干扰无线IP接入网通信的前提下，建立通信链接，以组成AD HOC通信关系。

(6)无线路由器和网关122与移动或固定终端124、数字广播接收机123之间的通信关系

本发明的无线路由器和网关122，可以在与无线IP接入网通信的特定时隙内，使用无线IP接入网工作频率之外的频率，与移动或固定终端124、数字广播接收机123之间的通信链接，使得无线路由器和网关122作为移动或固定终端124、数字广播接收机123与无线IP接入网之间的的通信中继器使用。

(7)本发明的无线路由器和网关122与移动或固定终端124、数字广播接收机123可以在特定的时隙内，在保持与无线IP接入网通信连接的同时，与无线局域网、无线个人域网建立通信链接。

C.无线接入网对测量的支持

图7a与图7b描述了本发明提出的一种TDD系统中时隙的基本结构、定位时隙的插入和定位时隙空间复用原理图。如图所示，主基站时隙507、副基站通信时隙506、定位时隙505A构成了一个复合帧501。若干个复合帧501构成一个超帧如502，503。若干个超帧502，503等组成一个超帧组504。

本发明中构成一个超帧，如502，503，较佳的复合帧501个数是7个。主要原因是便于在空间上复用超帧中的定位时隙，即505A～505G。定位时隙505A～505G由标识小区号的导频信号子时隙和紧跟这个导频信号的子时隙两步分组成。定位时隙分为定位状态和通信状态两种工作状态。定位状态是指在这个定位时隙内，既不发送导频信号，也不发送业务信号，紧紧作为本小区服务的终端来进行对邻小区OTDOA测量的时隙。在定位时隙的通信状态，定位时隙内可以传送QoS要求较低的业务，如发送图片、短信这种时延不敏感的业务。另外，应当指出的是，在一个超帧内的7个定位时隙中，只能有一个处于定位状态，其它六个都要处于通信状态。导频信号子时隙内发送的导频信号既可以用于本小区的通信目的，也可以用于其他小区的定位时OTDOA的测量。

本发明一个超帧内7个定位时隙505A～505G的空间复用方法和蜂窝结构的频率空间复用方法是类似的。图7a中的一个超帧内的定位时隙505A、505B、505C、505D、505E、505F、505G处于定位状态的按照图7b所示排列，即7个蜂窝布局的小区A、B、C、D、E、F、G分别对应定位时隙505A、505B、505C、505D、505E、505F、505G为开启状态。

下面进一步对IP边缘网的组成和工作原理做以解释和说明。

请参照图3，本发明的IP边缘网101由广播业务服务质量监测单元103、广播业务频谱需求计算单元104、业务和频谱协调单元105、接入网综合控制单元106、网络同步质量监测和协调单元107、无线负载综合检测单元108、移动台定位中心112、若干个数据库如109A，109B、若干个路由器如110A，110B，110C、和若干个媒体网关111组成。IP边缘网101与IP核心网之间存在1个或多个接入位置。

上述广播业务服务质量监测单元103用于搜集、处理由网络节点(无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124、副基站204等)采集来的网络服务质量信息。该服务质量信息主要包括衡量广播信号的覆盖情况的信息，如信干比、和信干比对应的位置和时间等。该广播业务服务质量监测单元103对主基站201覆盖范围内的数字广播信号的覆盖质量进行全天候监测，并把检测结果作为网络维护和网络资源调度的依据之一。例如，当某个区域大范围长时间出现广播信号质量低于正常门限时，就要进行网络覆盖的修正，或者使用底层的副基站204对这个覆盖不好的区域发射主基站201的业务，以此方式补救主基站201的业务覆盖，如果此时底层的副基站204对这个区域有良好的覆盖并有富裕的容量。

上述广播业务频谱需求计算单元104根据需要主基站201发射的广播业务的流量来计算数字广播发射的信号需要的带宽，作为业务和频谱协调单元105在数字广播系统和移动通信系统之间分配频谱的一个依据。

上述业务和频谱协调单元105实现数字广播和移动通信之间的业务和频谱协调。例如，根据数字广播需要承载的业务量、广播业务服务质量监测单元103提供的主基站的广播服务质量，确定需要由副基站(主要依靠由副基站完成移动通信业务，主基站只承载少量的移动通信业务，如向高速移动终端提供移动通信业务)承载的针对特定区域或特定用户群的广播业务，需要由副基站承载的点播业务，以及在相应的业务分配情况下，根据数字广播系统和移动通信系统之间的业务比例和广播业务频谱需求计算单元104的计算结果，确定两个系统之间的频谱分配比例和数量(即分配时隙宽度)。业务和频谱协调单元105的一个基本作用是：在广播业务下降的时段，把更多的频谱(时隙数量)分配给通信业务，在广播业务上升的时段，把更多的频谱(时隙数量)分配给广播业务。业务和频谱协调单元105是实现不同子网络之间业务和频谱分配的核心功能单元。

上述接入网综合控制单元106根据业务和频谱协调单元105给出的业务和频谱协调结果，在图3中的无线IP接入网102的不同层面之间、同一个层面内的不同工作模式之间的工作进程协调和无线资源调度。例如，接入网综合控制单元106向无线IP接入网102的区域覆盖层114发出指定其时隙宽度的指令、发出指定其进行小区呼吸的指令、发出指定其上下行时隙分配方式的指令等。

上述网络同步质量监测和协调单元107接收和处理由无线IP接入网102送来的广域覆盖层113中相邻主基站之间的RTD(Relative Time Difference)数据、区域覆盖层114中相邻基站间的RTD(Relative Time Difference)数据、以及由无线IP接入网102中的某些节点(例如，终端或基站)送来的上行同步质量监测信息，对网络的同步状态进行调整。

主基站之间同步的调整方法是：以主基站上的卫星定位系统的时间，如GPS时间为参考，按照测量得到的两个相邻主基站之间的RTD值的大小，按照预定的步长，通过增加处于提前发射状态的主基站的时延，或通过减小处于滞后发射的主基站的时延，逐步调整到RTD小于要求的范围内。

区域覆盖层114中相邻基站间的RTD的调整、采取同样的方法。对于出现上行同步质量差的区域，可以采取多种方法来解决上行同步问题。例如通过接入网综合控制单元106调整上下行间的保护时隙来解决。如果是由高速移动导致的上行同步差，就把高速移动的终端切换到广域覆盖层113，利用该层为支持高速移动特别设计的时隙来改善上行同步。

上述无线负载综合检测单元108获取广域覆盖层113中各个主基站、区域覆盖层114中各个副基站送来的无线负载信息，这些信息提供给接入网综合控制单元106使用。接入网综合控制单元106根据无线负载综合检测单元108采集的不同基站(主基站和副基站)上的负载情况，执行相应的控制。例如，当区域覆盖层114中相邻基站中某个副基站的负载过重而其周围的副基站负载较轻时，负载综合检测单元108就向负载重的副基站和其周围负载较轻的副基站发出小区呼吸命令，减小负载重的副基站的覆盖范围，扩大负载轻的副基站的覆盖范围。

上述移动台定位中心112负责整个系统中移动台定位相关的业务管理、测量控制、位置估计等。移动台定位可分为两个基本类别：网络工作需要的移动台定位，如实现基于移动台位置的无线资源管理；以及用户的移动台定位请求业务。本发明无线综合接入系统具有支持小区ID定位、DOA定位、TDOA定位、A-GPS定位的能力。该移动台定位中心112对这些定位功能进行综合管理。

上述广播业务服务质量监测单元103、广播业务频谱需求计算单元104、业务和频谱协调单元105、接入网综合控制单元106、网络同步质量监测和协调单元107、无线负载综合检测单元108可以是按照在IP边缘网中集中实现的方式给出的。同样，也可以把这些功能的全部或部分地分布到无线综合接入网中的各个节点(如主基站、副基站、IP网络单元)中实现。

上述数据库109A，109B用于提供用户数据、用户需要的业务数据、网络管理数据等。

上述路由器110A，110B，110C用于实现基于IP协议的，特别是IPV6/MIPV6的带有QoS保障的路由功能。

上述媒体网关111用于实现多媒体数据流的传输格式的转换，例如对MEPG系列码流、H.26X码流的IP打包封装和拆封装。

本发明的无线综合接入网可使用IP(Internet Protocal)协议来实现网络单元和网络节点之间的数据的传输，全面支持IP(Internet Protocal)协议，如IPV6、MIPV6和其改进型协议。

下面介绍一下本发明基于上述接入网结构的时分复用频谱的方法。该方法主要包括如下步骤：1)确定需要时分复用同一个频带的子系统的个数；2)估算每个子系统需要的初始带宽；3)确定时隙结构形式和参数；4)动态调整每个系统占用的帧长。

下面对上述各步骤分别做以说明。

第一步：确定需要时分复用同一个频带的子系统的个数

在计算复用同一个频带的子系统个数时，处于同一层的多个子系统当作一个子系统处理。例如，在图4c中，副基站204和广域网接入点212处于同一层，在频谱分配时当作一个系统对待。

在图4a所示的系统中，只有上层的主基站201子系统和处于下层的若干个副基站204等组成的子系统，就是在两个子系统间分配频谱的问题。

第二步：估算每个子系统需要的初始带宽

(1)估算每个子系统的业务量。

该业务量也按照不同的层进行划分的。例如，由广域覆盖层承载的高速移动通信业务需要的频谱归于广域覆盖层。如果限定的带宽满足业务量之和所需要的带宽，就进入时隙宽度分配，否则降低业务量或增加带宽。

(2)计算限定带宽下每个子系统需要占用的时间宽度

在完成主基站和副基站系统带宽分配后，因为主基站201要实现数字广播频谱和BACKHAUL两种业务，因此要在数字广播频谱和BACKHAUL之间进一步分配频谱，具体方法与前述步骤相同，在此不再赘述。

应当指出的是，本发明中由广域覆盖层和区域覆盖层之间的BACKHAUL数据共同占用的频谱只可以计算一次，计算结果可以归入广域覆盖层或归入区域覆盖层，但是不可以在两个层面之间重复记入这部分频谱需求。

第三步：确定帧结构形式和参数

根据复用同一个频带的子系统的个数、业务量大小和业务的QoS要求(如时延)，来确定帧结构的形式和参数。

图5是一种两系统分时共享频谱的基本复合时隙结构形式，图中的主基站时隙301和副基站时隙302共同构成一个复合时隙。图6是主基站时隙301进一步分解成数字广播时隙401和BACKHAUL时隙402。

为了降低传输时延，在信道容量允许的情况下，要尽可能地降低符合帧的长度，增加单位时间内复合时隙的个数。

第四步：动态地调整每个系统占用的帧长

根据系统运营过程中业务量的变化，动态地调整每个系统占用的帧长。

下面介绍一下在本发明无线综合接入网的移动通信系统中插入定位时隙的方法。该方法主要包括如下步骤：1)对该定位时隙进行构造；2)将该定位时隙插入相应的复合帧中；和3)对该定位时隙进行空间复用。

图7a与图7b描述了本发明提出的一种TDD系统中时隙的基本结构、定位时隙的插入和定位时隙空间复用原理图。如图所示，主基站时隙507、副基站通信时隙506、定位时隙505A构成了一个复合帧501。若干个复合帧501构成一个超帧如502，503。若干个超帧502，503等组成一个超帧组504。

本发明中构成一个超帧，如502，503，较佳的复合帧501个数是7个。主要原因是便于在空间上复用超帧中的定位时隙，即505A～505G。定位时隙505A～505G由标识小区号的导频信号子时隙和紧跟这个导频信号的子时隙两步分组成。定位时隙分为定位状态和通信状态两种工作状态。定位状态是指在这个定位时隙内，既不发送导频信号，也不发送业务信号，紧紧作为本小区服务的终端来进行对邻小区OTDOA测量的时隙。在定位时隙的通信状态，定位时隙内可以传送QoS要求较低的业务，如发送图片、短信这种时延不敏感的业务。另外，应当指出的是，在一个超帧内的7个定位时隙中，只能有一个处于定位状态，其它六个都要处于通信状态。导频信号子时隙内发送的导频信号既可以用于本小区的通信目的，也可以用于其他小区的定位时OTDOA的测量。

本发明一个超帧内7个定位时隙505A～505G的空间复用方法和蜂窝结构的频率空间复用方法是类似的。图7a中的一个超帧内的定位时隙505A、505B、505C、505D、505E、505F、505G处于定位状态的按照图7b所示排列，即7个蜂窝布局的小区A、B、C、D、E、F、G分别对应定位时隙505A、505B、505C、505D、505E、505F、505G为开启状态。

下面以一具体实施例说明一下本发明。本实施例中的无线综合接入网的IP边缘网部分由图3中的IP边缘网101组成，其无线IP介入部分由采用图4a布局的无线IP接入部分组成。

本实施例中的处于广域覆盖层113的主基站201之间，以及区域覆盖层114的副基站204使用单频组网方式工作。为了兼容现有数据广播和未来出现的数据广播，为了在通信中针对不同类别的终端建立恰当的通信链接，主基站201和副基站204对业务的发送和接收采用自适应时分多模方式(TD-MM：Timedivision Multi-Mode)，如TD-MC-CDMA方式、TD-OFDM方式/TD-OFDM(A)方式、TD-SCDMA方式的组合优化。采用MC-CDMA可以达到较好的效果，采用MC-CDMA方式可以达到便于单频组网，便于接收机(包括数字广播接收机、移动通信接收机、移动路由器和网关)实现分集接收，便于获得高的频谱复用系数。

各个主基站201和副基站204采用GPS定时、同步，同时使用RTD测量实现天线口面之间的同步。

广域覆盖层113向区域覆盖层114之间的同步方法是：广域覆盖层113向区域覆盖层114以及无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124发送同步和控制信息115。这种同步和控制信息115由广域覆盖层113内的主基站201发送。同步和控制信息115包括实现层间按照规定的时隙有序工作和移动台(无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124)捕获所需时隙所需要的引导信号，例如，层间同步信息。该层间同步信息包括：1)主基站201的代码，该代码可用于测量不同主基站之间的RTD时识别特定的主基站；2)给不同层分配的工作时隙的长度和这些时隙的排列顺序，该信息可用于区域覆盖层114中的各个副基站204来确定自己工作的时隙位置和时隙长度。该信息同时被无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124接收，用于确定自己的工作时隙和工作模式。无线路由器和网关122、数字广播接收机123、移动或固定终端124可以在特定的时隙内与其它网络，如图3中的无线局域网126建立通信联系。当广域覆盖层113、区域覆盖层114之间的频谱分配发生调整时，同步和控制信息115也相应地发生变化，如时隙长度和时隙顺序的调整，以适应动态频谱分配的需要

无线综合接入网的主基站201采用多天线多通道发射机和接收机结构，支持数字广播功能、支持双向通信功能、支持对其覆盖范围内的副基站进行RTD测量。主基站201支持的数字广播功能包括分组(IP)数字电视广播和分组(IP)数字音频广播，这些数字广播可以是现有的视频编码标准，如MPEG-2，也可以是未来的新的数字广播标准，如兼容DVB-H的DVB-T等。

主基站201双向通信功能包括：1)主基站和移动终端207、移动路由器/移动网关209的通信；2)主基站和副基站之间的通信，如主基站201作为副基站204等的回程(BACKHAUL)通信。主基站201对其覆盖范围内的副基站，如204等，进行RTD测量，这种测量数据用于实现副基站之间的下行链路同步调整和TDOA定位，如对移动台124、移动路由器/移动网关122或数字广播接收机123的定位。主基站201具有支持移动通信的基本功能，如切换，包括越区切换和层间切换。

副基站204包括天馈和副基站装置206等，副基站204的发射机和接收机都采用多天线多通道结构，发射机和接收机构成副基站的前向和反向链路，副基站204支持双向通信功能、支持数字广播功能、支持对多个主基站之间的发射信号的相对时间差(RTD)的测量功能、支持对多个主基站与副基站之间的发射信号的相对时间差(RTD)的测量功能。副基站204的数字广播功能和主基站的数字广播功能互为补充。副基站204的通信功能包括：1)副基站和其覆盖范围内的移动台、移动网关/路由器、数字广播接收机之间的通信功能；2)副基站和主基站之间的通信功能；3)副基站与副基站之间的通信功能，如副基站之间在MESH拓扑下的通信。副基站204具有支持移动通信的基本功能，如切换，包括越区切换和层间切换。

主基站201和副基站204通过其采用的阵列天线结构实现DOA(Direction OfArrival)测量功能。DOA测量量和RTT(Round Trip Time)测量量相结合实现对无线路由器和网关122、移动或固定终端124的定位。无线路由器和网关122、移动或固定终端124除了完成通信、广播接收功能之外，还需要支持对服务基站(包括无线接入基站和移动通信基站)与其它基站之间的OTDOA(ObservedTime Difference Of Arrival)测量功能。OTDOA测量量和RTD测量量相结合作为双曲线定位的基础。

图3所示的无线综合接入网可以单独使用DOA定位、TDOA定位或AGPS定位，或者也可以综合使用DOA定位、TDOA定位和AGPS定位中的一个或多个得到更为准确的移动台的位置、移动速度信息，利用这些信息实现准确的上行同步，或利用这些信息确定最优的传输方式。

无线路由器和网关122采用卫星定位，如GPS定位和定时功能，对于高速移动平台上的终端，均通过无线路由器和网关122和主基站或副基站建立双跳链路，这样就显著缓解了TDD在远距离通信和高速移动环境下通信的相对于FDD的劣势。

主基站201、副基站204按照时分方式工作于同一个频带内。从原理上讲，图3给出的分层结构适用于任何频段。但是，为了达到好的信号传播效果，这个被各层时分复用的同一段频带位于3GHz以下的某个频率区间内，较好的选择方式是400MHz～1GHz之间的某个频率区间。如果考虑到天线尺寸和传播性能的折中，最优选择工作在650MHz～800MHz之间。

另外，应当指出的是，本发明同样适用于采用多频网MFN(Multi-FrequencyNetwork)组网方式，通过图2所示的频率复用方式，实现本发明所述网络的布设。在图2所示的频率复用方式下，只要把图3给出的网络应用于具有相同字母(如C、C、C、C、C、C、C)的区域内即可实现本发明所述同频分层网络的布设。

需要说明的是，上述说明仅是对本发明较佳实施例的详细描述，叙述仅为说明本发明的可实现性及其突出效果，具体特征并不能用来作为对本发明的技术方案的限制，本发明的保护范围应以本发明所附权利要求书为准。

Claims (33)

1.一种无线综合接入网，其特征在于其包括实现无线接入的无线IP接入网，和实现对无线IP接入网综合管理和控制的IP边缘网，其中：

无线IP接入网包括广域覆盖层、区域覆盖层以及至少一个存在于这些层面覆盖范围之内、且可以与这些层面中的一个或多个层面配合工作的终端；

IP边缘网包含一个业务和频谱协调单元，用于实现数字广播和移动通信之间的业务和频谱协调；一个接入网综合控制单元，用于根据业务和频谱协调单元给出的业务和频谱协调结果，在无线IP接入网的不同层面之间、同一个层面内的不同工作模式之间进行工作进程协调和无线资源调度。

2.如权利要求1所述的无线综合接入网，其特征在于，该广域覆盖层包含至少一个主基站。

3.如权利要求2所述的无线综合接入网，其特征在于，该区域覆盖层包含至少一个副基站。

4.如权利要求1所述的无线综合接入网，其特征在于，该终端包含无线路由器、网关、数字广播接收机、和移动或固定终端中的至少一种。

5.如权利要求1至4之一所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线IP接入网支持IP协议。

6.如权利要求1至4之一所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线IP接入网中的区域覆盖层由若干实现连续覆盖的副基站构成。

7.如权利要求1至4之一所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线IP接入网中的广域覆盖层中的主基站只作为广域覆盖使用，或分时既作为广域覆盖的主基站使用又作为区域覆盖的副基站使用。

8.如权利要求1至4之一所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线IP接入网中的区域覆盖层包括若干实现连续覆盖的副基站，和非连续覆盖的无线接入点。

9.如权利要求2所述的无线综合接入网，其特征在于，该主基站的发射机和接收机构成主基站的前向和反向链路，并支持数字广播功能、双向通信功能、和对其覆盖范围内的副基站进行往返时延RTD测量的功能。

10.如权利要求2所述的无线综合接入网，其特征在于，该主基站采用多通道多天线发射机和接收机结构，该结构与采用多天线多通道接收机和发射机的副基站、路由器和网关、数字广播接收机，和移动或固定终端构成多输入多输出系统；该结构与采用单天线单通道接收机和发射机的副基站、路由器和网关、数字广播接收机、移动或固定终端构成多输入单输出系统。

11.如权利要求3所述的无线综合接入网，其特征在于，该副基站的发射机和接收机构成副基站的前向和反向链路，且该副基站支持双向通信功能、数字广播功能、对多个主基站之间的发射信号的相对时间差的测量功能，和对多个主基站与副基站之间的发射信号的相对时间差的测量功能。

12.如权利要求3所述的无线综合接入网，其特征在于，该副基站采用多通道多天线发射机和接收机结构，该结构与采用多天线多通道接收机和发射机的主基站、路由器和网关、数字广播接收机、移动或固定终端构成多输入多输出系统；该副基站与采用单天线单通道接收机和发射机的路由器和网关、数字广播接收机、移动或固定终端构成多输入单输出系统。

13.如权利要求2所述的无线综合接入网，其特征在于，该主基站和IP边缘网通过光缆，或无线方式实现连接。

14.如权利要求3所述的无线综合接入网，其特征在于，该副基站和IP边缘网的通信通过副基站与主基站之间的回传通道BACKHAUL链路实现连接，或者通过光缆实现连接。

15.如权利要求4所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线路由器和网关为移动式的，或固定式的。

16.如权利要求4所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线路由器和网关可采用信号环境监测方法，对工作频段或候选频段内的信号环境进行监测并通过空中接口上报到网络侧。

17.如权利要求4所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线路由器和网关作为移动终端与基站或无线接入点的通信中继器。

18.如权利要求4所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线路由器和网关可对上下行链路都进行中继。

19.如权利要求4所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线路由器和网关只对移动台的上行链路进行中继。

20.如权利要求4所述的无线综合接入网，其特征在于，该数字广播接收机具有信号环境监测或无线通信能力，可以通过空中接口接收网络侧发送的业务管理控制信息，或通过无线局域网与有线网络进行通信。

21.如权利要求4所述的无线综合接入网，其特征在于，该移动或固定终端是家庭信息采集和发送的传感网通信节点，或是某个固定位置的监测、传感信息通信节点。

22.如权利要求4所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线路由器和网关、数字广播接收机、移动或固定终端的地址方式采用IP协议。

23.如权利要求1所述的无线综合接入网，其特征在于，该IP边缘网还包含一个广播业务服务质量监测单元，用于提供主基站的广播服务质量；一个广播业务频谱需求计算单元，用于根据需要主基站(201)发射的广播业务的流量来计算数字广播发射的信号需要的带宽；一个网络同步质量监测和协调单元，用于接收和处理由无线IP接入网送来的数据和质量监测信息，对网络的同步状态进行调整；一个无线负载综合检测单元，用于获取主基站和副基站送来的无线负载信息，并把这些信息提供给接入网综合控制单元使用；和一个移动台定位中心，用于负责整个系统中移动台定位相关的业务管理、测量控制和位置估计。

24.如权利要求1所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线IP接入网中保持层内，层间及上下行链路同步。

25.如权利要求3所述的无线综合接入网，其特征在于，该主基站和副基站支持时分复用多模式工作。

26.如权利要求1至4之一所述的无线综合接入网，其特征在于，该终端可分集接收广域覆盖层中的不同主基站的信号。

27.如权利要求1至4之一所述的无线综合接入网，其特征在于，该终端可以分集接收区域覆盖层中的不同副基站的信号。

28.如权利要求1所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线IP接入网的广域覆盖层和区域覆盖层时分复用同一个工作频率或工作频带。

29.如权利要求1所述的无线综合接入网，其特征在于，该无线接入网使用3GHz以下的电磁频谱。

30.一种应用于如权利要求1所述的无线综合接入网的频谱复用方法，其特征在于，其包括如下步骤：1)把无线综合接入网中的每一层当作一个子系统处理，确定需要时分复用同一个频带的子系统的个数；2)业务和频谱协调单元估算每个子系统需要的初始带宽；3)确定时隙结构形式和参数。

31.如权利要求30所述的频谱复用方法，其特征在于，在步骤2)中是把业务量、背景干扰、传输模式这些因素综合考虑后进行频谱计算。

32.如权利要求30所述的频谱复用方法，其特征在于，在步骤2)中是把属于两层之间通信的业务量作为一个系统的业务量来计算需要的时隙宽度。

33.如权利要求30所述的频谱复用方法，其特征在于，在步骤3)中是根据复用同一个频带的子系统的个数、业务量大小和业务的QoS要求，来确定时隙结构的形式和参数。

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