CN101001098A - 一种中继站转发下行信号的方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中继站转发下行信号的方法，获得移动台与各中继站之间的下行链路质量；根据各下行链路质量之间的差异程度，确定转发下行信号的中继站集合；所述中继站集合包含多个中继站时，通过集合内的各中继站对下行信号进行空时编码，同时转发给移动台。本发明还公开了一种中继站转发下行信号的方法，包括设置转发下行信号的中继站数目为多个；获得移动台与各中继站之间的下行链路质量；根据各下行链路质量和所述中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合；通过所述集合内的各中继站对下行信号进行空时编码，同时转发给移动台。

Description

一种中继站转发下行信号的方法及其设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种中继站转发下行信号的方法及其设备。

背景技术

在无线通信系统中，由于电磁波的路径衰减或者建筑物遮挡等原因，使得有些地方成为无线通信信号强度较低的地区，位于这些地区的移动终端通信质量将变得很差。为了解决上述问题，通常需要采用中继站对基站和移动台之间的无线通信信号进行增强。含有中继站的无线通信系统结构主要有两种：覆盖增强型场合和速率增强型场合。

请参阅图1，其为中继站扩展基站覆盖范围示意图。移动台1在基站的直接覆盖范围内，但是基站无法直接覆盖移动台2和移动台3，于是分别通过中继1和中继2的转发来实现覆盖。这种使用中继站来改善覆盖的场合称为覆盖增强型场合。

请参阅图2，其为中继站改善基站覆盖范围内通信速率示意图。移动台1、移动台2和移动台3都处于基站的直接覆盖范围之内，但是移动台2和移动台3离基站距离较远。由于路径衰减，移动台离基站距离越远，接收到的基站信号强度越低。于是，离基站较远的移动台能获得的最大通信速率就较低，远离基站的移动台通常不能获得满足需要的服务质量。于是，中继站1和中继站2通过更高阶的编码调制方式，使得移动台2和移动台3获得比直接与基站通信更高的速率。这种使用中继站的场合是为了使通信速率的分布更加均匀，称为速率增强型场合。

无论是上述哪种含有中继站的无线通信系统结构，对于同属一个基站管辖范围的各中继站，在转发移动台的下行业务时，为了避免相互干扰，总是正交地使用时频资源。也就是说，在同样的时频资源上，只能有一个中继站在使用，各中继站使用哪些时频资源由基站统一分配。例如在中继的下行业务帧中，中继1的突发3使用的时频资源不能被中继2使用，而中继2的突发4使用的时频资源也不能被中继1使用。因此，现有使用中继站的通信方案中，除非移动台处于切换状态，一般情况下，一个移动台只与通信质量最好的一个中继站或基站直接通信。

但是当移动台(如图中的移动台2)同时位于多个中继站的覆盖范围时，如果各个中继站之间相距较远，则移动台常常是位于各中继站的边缘，这时，无论选择其中的哪个中继站进行下行链路数据的转发，都会由于较大的路径损失导致移动台的接收信噪比较低，进而中继站提供的通信速率通常较低，不能很好地满足移动台的服务质量(QoS)需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中继站转发下行信号的方法及设备，使得移动台同时处于多个中继站的覆盖范围时，能充分利用多个中继站的资源，提高通信质量。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种中继站转发下行信号的方法，获得移动台与各中继站之间的下行链路质量；根据各下行链路质量之间的差异程度，确定转发下行信号的中继站集合；所述中继站集合包含多个中继站时，通过集合内的各中继站对下行信号进行空时编码，同时转发给移动台。

将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合；将其它下行链路质量与最好的下行链路质量的差值与预设阈值进行比较；根据比较结果，确定其他下行链路质量所对应的中继站是否放入所述中继站集合。根据通信目标质量，确定所述预设阈值。

所述中继站集合包含多个中继站时，基站将包括业务数据和空时编码指令的下行信号发送给所述集合内的各中继站；各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码；各中继站将经过空时编码后的下行信号同时转发给移动台。

移动台同时接收来自各中继站的下行信号，采用分集合并方式处理。

测量移动台与各中继站之间的上行链路质量；根据所述上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

移动台测量其与各中继站之间的下行链路质量。

所述下行链路质量为移动台从各中继站接收到信号的平均功率或信噪比。

一种中继站转发下行信号的方法：设置转发下行信号的中继站数目为多个；获得移动台与各中继站之间的下行链路质量；根据各下行链路质量和所述中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合；通过所述集合内的各中继站对下行信号进行空时编码，同时转发给移动台。

将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合；根据设置的中继站数目，确定其他下行链路质量所对应的中继站是否放入所述中继站集合。设置质量门限，如果其他下行链路质量小于所述质量门限，则不将其他下行链路质量放入所述中继站集合。

基站将包括业务数据和空时编码指令的下行信号发送给所述集合内的各中继站；各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码；各中继站将经过空时编码后的下行信号同时转发给移动台。

移动台同时接收来自各中继站的下行信号，采用分集合并方式进行处理。

测量移动台与各中继站之间的上行链路质量；根据所述上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

移动台测量其与各中继站之间的下行链路质量。

所述下行链路质量为移动台从各中继站接收到信号的平均功率或信噪比。

一种基站，包括：决策单元，用于根据移动台和各中继站之间的下行链路质量的差异程度，确定转发下行信号的中继站集合；空时编码指令发送单元，用于对中继站集合内的多个中继站发送互不相同的空时编码指令。

所述决策单元包括：比较子单元，用于选出最好的下行链路质量，并将其他下行链路质量同最好的下行链路质量之间的差值与预设阈值进行比较；

确定子单元，用于根据比较结果确定其他下行链路质量所对应的中继站，是否放入转发下行信号的中继站集合，并将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合。

还包括：计算单元，用于根据各上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

一种基站，包括：数目设置单元，用于设置转发下行信号的中继站数目；决策单元，用于根据移动台和各中继站之间的下行链路质量以及所述中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合；空时编码指令发送单元，用于对中继站集合内的多个中继站发送互不相同的空时编码指令。

还包括计算单元，用于根据各上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

一种中继站，包括基站指令提取单元，还包括：空时编码单元，用于根据基站指令提取单元中的空时编码指令，对来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码。

一种移动台，包括：下行链路测量单元，用于测量移动台与各中继站之间的下行链路质量；决策单元，用于根据所述各下行差异程度，确定转发下行信号的中继站集合；分集合并单元，用于对同时接收到的来自所述中继站集合内的各中继站、经过不同空时编码的下行信号，进行分集合并处理。

所述决策单元包括：比较子单元，用于选出最好的下行链路质量，并将其他下行链路质量同最好的下行链路质量之间的差值与预设阈值进行比较；确定子单元，用于根据比较结果确定其他下行链路质量所对应的中继站，是否放入转发下行信号的中继站集合，并将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合。

一种移动台，包括：下行链路测量单元，用于测量移动台与各中继站之间的下行链路质量；决策单元，用于根据所述各下行链路质量以及基站指示的中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合；分集合并单元，用于对同时接收到的来自所述中继站集合内的各中继站、经过不同空时编码的下行信号，进行分集合并处理。

以上技术方案可以看出，在本发明中，获得移动台和各中继站之间的下行链路质量，当移动台同时处于多个中继站的覆盖范围，而且各下行链路质量之间的差异程度相对比较小时，确定多个中继站进行下行信号的转发。由于移动台与各中继站的距离以及传输路径的不同，因此同时到达移动台的来自不同中继站的下行信号满足分集合并的要求，进而移动台可以获得分集增益，提高了通信质量，能够较好地满足移动台服务质量的要求。

在本发明中，设置转发下行信号的中继站数目为多个，当移动台同时处于多个中继站的覆盖范围时，根据移动台和各中继站之间的下行链路质量以及所述中继站数目，确定多个中继站进行下行信号的转发。由于移动台与各中继站的距离以及传输路径的不同，因此同时到达移动台的来自不同中继站的下行信号满足分集合并的要求，进而移动台可以获得分集增益，提高了通信质量，能够较好地满足移动台服务质量的要求。

附图说明

图1为中继站扩展基站覆盖范围示意图；

图2为中继站改善基站覆盖范围内通信速率示意图；

图3为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第一实施例流程图；

图4为基站无线子帧结构示意图；

图5为转发同一下行信号的两个中继站下行子帧结构示意图；

图6为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第二实施例流程图；

图7为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第三实施例流程图；

图8为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第四实施例流程图；

图9为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第五实施例流程图；

图10为本发明公开的一种中继站结构示意图；

图11为两个中继站进行联合空时编码的实施例示意图；

图12为中继站进行常规编码的实施例示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：当移动台处于多个中继站覆盖范围时，可以确定多个中继站同时向移动台转发下行信号。

请参阅图3，其为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第一实施例流程图。

步骤301：各中继站将其与移动台之间的上行链路质量上报至基站。

各中继站测量其与移动台之间的上行链路质量。移动台与中继站之间的上行链路质量有多种表现形式，较为常用的是中继站接收到移动台信号的平均功率或信噪比。即，各中继站测量其接收到移动台信号的平均功率或信噪比等，然后将所述测量结果上报给基站。

优选的，为了减少不必要的信令开销，根据各中继站能够正常解调移动台信号的最低功率或者最小信噪比，为各中继站设置自己的上行链路质量上报门限。如果中继站测得其与移动台之间的上行链路质量，大于自己的上报门限，则向基站上报测量结果；如果小于，则不予以上报。因为如果中继站不能正确解调移动台的信号，即使通过该中继站给移动台转发信号意义也不大。

步骤302：基站根据所述上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

如果各中继站上报的上行链路质量为中继站接收到移动台信号的平均功率，则基站可以利用以下公式估计移动台与各中继站之间的下行链路质量，即估计中继站发射信号到达移动台的平均功率：

中继站发射信号到达移动台的平均功率＝中继站发射功率-(移动台发射功率-中继站接收到移动台信号的平均功率)    (1)

移动台发射功率由是基站根据功率控制需要进行设置的，而中继站发射功率也是预置资源，因此基站可以获知上述信息。移动台发射功率与中继站接收到移动台信号的平均功率之差值，是移动台与中继站之间的上行链路衰减。一般而言，在短时间内移动台与中继站之间的上、下行链路衰减相差不多，因此可以直接将上行链路衰减的数值或进行适当修正后，看作下行链路衰减的数值，进而中继站发射功率减去中继站与移动台之间的下行链路衰减，即可估计出中继站发射信号到达移动台的平均功率。

通常中继站和移动台的噪声强度会相差一个恒定值，即：

中继站的噪声强度＝移动台的噪声强度-恒定值    (2)

因此，如果中继站上报的上行链路质量为中继站接收到移动台信号的信噪比，则可以利用以下公式估计移动台与各中继站之间的下行链路质量，即得到中继站发射信号到达移动台的信噪比。将(1)式减去(2)式即可得到(3)式：

中继站发射信号到达移动台的信噪比＝中继站发射功率-移动台发射功率+中继站接收到移动台信号的信噪比+恒定值    (3)

步骤303：基站根据各下行链路质量之间的差异程度，确定转发下行信号的中继站集合。

当移动台与两个或两个以上中继站之间的下行链路质量相差不多时，通常代表两种情况：一种是移动台与多个中继站的距离都差不多；另一种是移动台虽然距离某个中继站比较近，但是由于它们之间存在大型建筑物或高山等客观因素，导致该中继站与移动台之间的下行链路也不好。

当移动台与各中继站之间的下行链路质量相差较多时，通常是有一个下行链路质量特别好，其他的各下行链路质量与其差别较大。一般说明，移动台与某个中继站的距离较近，或者说处于某个中继站覆盖范围的中央，能够从该中继站获得较强的下行信号。

按照各下行链路质量的好坏依次排序，将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入转发下行信号的中继站集合。然后，将其他下行链路质量和最好的下行链路质量之间的差值(绝对值)与预设阈值进行比较，可以根据通信质量目标确定预设阈值。具体而言，可以先将最好的下行链路质量和次好的下行链路质量之间的差值，与预设阈值比较：

如果大于预设阈值，则证明次好的下行链路质量与最好的下行链路质量之间存在较大差别，换而言之，移动台与最好的下行链路质量所对应的中继站距离较近。此时通过该中继站转发下行信号，与通过多个中继站合作转发下行信号相比，移动台获得的通信速率差别很小，进而无需再将其他下行链路质量所对应的中继站放入中继站集合；

如果小于预设阈值，则证明次好的下行链路质量与最好的下行链路质量之间差别较小。于是，将最好的下行链路质量所对应的中继站，和其他下行链路质量所对应的中继站放入转发下行信号的中继站集合。

因为其他下行链路质量通常会有很多个，如果把所有的其他下行链路质量所对应的中继站，全部放入转发下行信号的中继站集合，则会给各中继站增加较大的负荷。优选的，只将次好的下行链路质量所对应的中继站放入转发下行信号的中继站集合。因为通过两个中继站同时转发下行信号时，移动台获得的通信速率通常就能达到服务质量的要求。当然，也可以选取三个和更多的中继站放入转发中继站集合。

步骤304：判断所述中继站集合是否只包含一个中继站。如果是，则进入步骤309；如果否，则进入步骤305。

步骤305：基站将包含业务数据和空时编码指令的下行信号，发送给所述集合内的各中继站。

空时编码指令，是基站发给中继站的一种控制信息，用于告知各中继站选择哪个分支对下行信号进行空时编码。空时编码具有多个分支结构，用于转发同一下行信号的各中继站必须使用不同的分支进行空时编码。假设本实施例采用正交频分多址OFDMA方式，以中继站集合包含两个中继站为例进行详细说明。

请结合参看附图4，其为基站无线子帧结构示意图。其中业务数据在各业务突发中传输，空时编码指令在配置突发中传输。基站发给中继站1和中继站2的业务数据是相同的，而空时编码指令是互不相同的。发给中继站1的空时编码指令，指示中继站1采用第一分支结构对需要转发的下行信号进行空时编码；发给中继站2的空时编码指令，指示中继站2采用第二分支结构对需要转发的下行信号进行空时编码。

步骤306：各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码。仍然以中继站集合包含两个中继站为例。

请结合参考附图5，其为转发同一下行信号的两个中继站下行子帧结构示意图。为叙述简明，将中继站1的下行无线子帧简称为中继1帧，将中继站2的下行无线子帧简称为中继2帧。以中继1帧和中继2帧的业务突发3为例，可以看到两个业务突发3使用相同的时频资源。

两个中继站接收到的用于下行业务突发3的业务数据是相同的，所述业务数据都先经过相同的常规处理：编码、交织和符号映射，然后进行各自的空时编码。

假设两个中继帧突发3的子载波个数为K，OFDM符号数为2N，对于第k号子载波，经过交织和符号映射后的序列是s_k，1，s_k，2……s_k，2N-1，s_k，2N。下面结合表1，说明中继站1和中继站2对来自基站的下行信号如何进行不同分支的空时编码。

表1

	中继站1					中继站2
											符号1	符号2	...	符号2N-1	符号2N	符号1	符号2	...	符号2N-1	符号2N
	子载波1	s1，1	-s1，2 *	...	s1，2N-1	-s1，2N *	s1，2	s1，1 *	...	s1，2N											s1，2N-1 *
子载波2											s2，1	-s2，2 *	...	s2，2N-1	-s2，2N *	s2，2	s2，1 *	...	s2，2N	s2，2N-1 *
	...	...					...
子载波K												sK，1	-sK，2 *	...	sK，2N-1	-sK，2N *	sK，2	sK，1 *	...	sK，2N	sK，2N-1 *

中继站1：经过第一分支的空时编码后，其第k(k＝1，2，...，K)个子载波第1个OFDM符号的数据为s_k，1，第2个OFDM符号的数据为-s_k，2 ^*，第3个OFDM符号的数据为s_k，3，第4个OFDM符号的数据为-s_k，4 ^*......，第(2N-1)个OFDM符号的数据为s_k，2N-1，第2N个OFDM符号的数据为-s_k，2N ^*；

中继站2：经过第二分支的空时编码后，其第k个子载波第1个OFDM符号的数据为s_k，2，第2个OFDM符号的数据为s_k，1 ^*，第3个OFDM符号的数据为s_k，4，第4个OFDM符号的数据为s_k，3 ^*......，第(2N-1)个OFDM符号的数据为s_k，2N，第2N个OFDM符号的数据为s_k，2N-1 ^*。

换而言之，第一个OFDM符号周期，两个中继站分别发送s_k，1和s_k，2；第二个符号周期，两个中继站分别发送-s_k，2 ^*和s_k，1 ^*；第三个符号周期，两个中继站分别发送s_k，3和s_k，4；第四个符号周期，两个中继站分别发送-s_k，4 ^*和s_k，3 ^*......，第(2N-1)个符号周期，两个中继站分别发送s_k，2N-1和s_k，2N；第2N个符号周期，两个中继站分别发送-s_k，2N ^*和s_k，2N-1 ^*。

步骤307：各中继站将经过不同分支空时编码后的下行信号，进行常规调制后，同时发送给移动台。

步骤308：移动台同时接收来自上述各中继站的下行信号，并采用分集合并方式恢复符号序列。仍然以中继站集合包含两个中继站为例。

由于移动台与两个中继站之间的无线链路所经历的路径不同，因此，移动台到两个中继站的路径衰落，通常情况下会有较大差别。根据分集接收的原理，上述情况可以使得移动台获得相应的分集增益。

假设在第一个OFDM符号周期，两个中继站分别发送s_k，1和s_k，2；第二个OFDM符号周期，分别发送-s_k，2 ^*和s_k，1 ^*。对应地，在本步骤中：

第一个OFDM符号周期，移动台接收到的信号可以表述为：

r₀＝r₀(t)＝h₀(t)s_k，1+h₁(t)s_k，2+n₀    (4)

第二个OFDM符号周期，移动台接收到的信号可以表示为：

$r_1=r_1\left(t\right)=h_1(t+T)s_{k,1}^{*}-h_0(t+T)s_{k,2}^{*}+n_1---\left(5\right)$

上述两个公式中，h₀和h₁分别是两个中继站到达移动台的信道参数。一般情况下，可以根据导频符号估计出各中继站到达移动台的信道参数。n₀和n₁表示复噪声和干扰信号。

通常情况下，在两个连续的符号周期内，信道基本上是保持不变的，即h_i(t)＝h_i(t+T)＝h_i(i＝0，1)。于是，接收端可以采用如下的方法对其接收到的信号进行合并处理：

${\hat{s}}_{k,1}=h_0^{*}{r}_0+h_1{r}_1^{*}=({\left|h_0\right|}^2+{\left|h_1\right|}^2)s_{k,1}+h_0^{*}{n}_0+h_1{n}_1^{*}---\left(6\right)$

${\hat{s}}_{k,2}=h_1^{*}{r}_0-h_0{r}_1^{*}=({\left|h_0\right|}^2+{\left|h_1\right|}^2)s_{k,2}-h_0{n}_1^{*}+h_1^{*}{n}_0---\left(7\right)$

将合并后的信号进行最大似然译码后即可恢复出发送的符号序列：s_k，1，s_k，2，......s_k，2N-1，s_k，2N。由此可见，通过空时编码发送，在接收端可以进行最大比合并，从而使得移动台获得分集增益。与单独一个中继站发射相比，提高了通信链路的可靠性，或者说降低了传输出错的概率，从而提高了通信速率。

步骤309：基站将包含业务数据的下行信号发送给中继站集合内唯一的中继站。

用于转发下行信号的中继站集合只有一个中继站，说明此时该中继站与移动台之间的下行链路质量远远好于其他中继站，因此，使用多个中继站转发与单独使用该中继站转发差别不大，为了避免不必要的资源浪费，此种情况下只通过下行链路质量最好的那个中继站转发下行信号。此时，在基站的下行无线子帧中并不包含空时编码指令，只有常规的控制信息，指示中继站对所述下行信号进行常规处理：编码、交织和符号映射以及调制。

步骤310：该中继站接收来自基站的下行信号，进行常规处理(编码、交织和符号映射以及调制等)后转发给移动台。

步骤311：移动台接收来自该中继站的下行信号，采用常规方式恢复符号序列。本步骤的处理可以使用现有技术，因而不再赘述。

与上述中继站转发下行信号的方法第一实施例相对应，本发明还公开了一种基站和一种移动台。

所述基站包括接收单元、计算单元、决策单元和空时编码指令发送单元。其中决策单元包括比较子单元和确定子单元。

基站通过接收单元，获得各中继站上报的中继站与移动台之间的上行链路质量；进而，计算单元根据各上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量；此后，比较子单元选出最好的下行链路质量，并将其他下行链路质量同最好的下行链路质量之间的差值与预设阈值进行比较；以便确定子单元根据比较结果确定其他下行链路质量所对应的中继站，是否放入转发下行信号的中继站集合，并将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合。优选的，如果次好的下行链路质量与最好的下行链路质量之间的差值小于预设阈值，则只将最好的下行链路质量所对应的中继站和次好的下行链路质量所对应的中继站，放入转发下行信号的中继站集合。于是，基站不仅将需要通过中继转发的下行业务数据发送给中继站集合内的两个中继站，还通过空时编码指令发送单元，将互不相同的空时编码指令分别发送各上述两个中继站。

所述移动台，包括接收单元和分集合并单元。当基站通过中继站集合内的多个中继站转发下行信号时，首先，移动台的接收单元同时接收到来自上述各中继站、经过不同空时编码的下行信号；此后，分集合并单元通过分集合并方式处理上述来自各中继站的下行信号，进而恢复发送的符号序列。当基站只通过一个中继站转发下行信号时，移动台采用现有的常规单元，处理来自该中继站的下行信号。

此外，本实施例是以TDD模式下的正交频分多址OFDMA系统为例进行的说明。对于其他系统，比如时分多址TDMA和码分多址CDMA等系统，也是可行的，因为原理一致，故此处不再赘述。

请参阅图6，其为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第二实施例流程图。本实施例与第一实施例的区别之处在于获得移动台和各中继站之间的下行链路质量的方法：直接由移动台测量其与各中继站的下行信号质量，然后上报基站。基站获得上述信息后的处过程和第一实施例相同。

步骤601：移动台测量其与各中继站之间的下行链路质量。

所述下行链路质量有通常为移动台接收到中继站信号的平均功率或信噪比。

步骤602：移动台将上述各下行链路质量上报至基站。为减少必要的信令开支，可以设置移动台与中继站之间的下行链路质量的上报门限。如果测得的移动台与某个中继站的下行链路质量小于所述上报门限，则不上报基站；如果大于，则上报至基站。通常移动台通过基站指定的中继站进行上报。

步骤603：基站根据各下行链路质量之间的差异程度，确定转发下行信号的中继站集合。

步骤604：判断所述中继站集合是否只包含一个中继站。如果是，则进入步骤609；如果否，则进入步骤605。

步骤605：基站将包含业务数据和空时编码指令的下行信号，发送给所述集合内的各中继站。

步骤606：各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码。

步骤607：各中继站将经过不同分支空时编码后的下行信号，同时发送给移动台。

步骤608：移动台接收来自不同中继站的下行信号，并采用分集合并方式恢复符号序列。

步骤609：基站将包含业务数据的下行信号发送给中继站集合内唯一的中继站。

步骤610：该中继站接收来自基站的下行信号，进行常规处理(编码、交织和符号映射以及调制)后直接转发给移动台。

步骤611：移动台接收来自该中继站的下行信号，采用常规方式恢复符号序列。

与上述中继站转发下行信号的方法第二实施例相对应，本发明还公开了一种基站和一种移动台。

由于本实施例中由移动台直接测量其与各中继站之间的下行链路质量，因此不需要基站去计算各中继站和移动台之间的下行链路质量，进而，与第一实施例中介绍的基站结构相比，本实施例公开的基站结构无需包含计算单元，其余的单元结构相同。与第一实施例中介绍的移动台结构相比，本实施例公开的移动台结构还包含下行链路测量单元，用于测量其与各中继站之间的下行链路质量。具体结构如下：

所述移动台包括下行链路测量单元、接收单元和分集合并单元。首先，下行链路测量单元，测量其与各中继站之间的下行链路质量。然后移动台通过基站指定的中继站将上述测量数据上报至基站。

所述基站包括接收单元、决策单元和空时编码指令发送单元。其中决策单元包括比较子单元和确定子单元。

基站通过接收单元，获得移动台上报的其与各中继站之间的下行链路质量；进而，比较子单元选出最好的下行链路质量，并将其他下行链路质量同最好的下行链路质量之间的差值与预设阈值进行比较；以便确定子单元根据比较结果确定其他下行链路质量所对应的中继站，是否放入转发下行信号的中继站集合，并将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合。优选的，如果次好的下行链路质量与最好的下行链路质量之间的差值小于预设阈值，则只将最好的下行链路质量所对应的中继站和次好的下行链路质量所对应的中继站，放入转发下行信号的中继站集合。于是，基站不仅将需要通过中继转发的下行业务数据发送给中继站集合内的两个中继站，还通过空时编码指令发送单元，将互不相同的空时编码指令分别发送各上述两个中继站。

当基站通过中继站集合内的多个中继站转发下行信号时，首先移动台的接收单元同时接收到来自上述各中继站、经过不同空时编码的下行信号；此后，分集合并单元通过分集合并方式处理上述来自各中继站的下行信号，进而恢复发送的符号序列。当基站只通过一个中继站转发下行信号时，移动台采用现有的常规单元，处理来自该中继站的下行信号。

请参阅图7，其为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第三实施例流程图。本实施例与第二实施例的区别之处在于：由移动台进行决策，确定转发下行信号的中继站集合，然后上报至基站。基站获得中继站集合具体信息后的处理过程与第二实施例相同。

步骤701：移动台测量其与中继站之间的下行链路质量。

步骤702：移动台根据各下行链路质量之间的差异程度，确定转发下行信号的中继站集合，并上报至基站。

步骤703：基站判断所述中继站集合是否只包含一个中继站。如果是，则进入步骤708；如果否，则进入步骤704。

步骤704：基站将包含业务数据和空时编码指令的下行信号，发送给所述集合内的各中继站。

步骤705：各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码。

步骤706：各中继站将经过不同分支空时编码后的下行信号，同时发送给移动台。

步骤707：移动台接收来自不同中继站的下行信号，并采用分集合并方式恢复符号序列。

步骤708：基站将包含业务数据的下行信号发送给中继站集合内唯一的中继站。

步骤709：该中继站接收所述下行业务数据，进行常规处理(编码、交织和符号映射以及调制)后直接转发给移动台。

步骤710：移动台接收来自该中继站的下行信号，采用常规方式恢复符号序列。

与上述中继站转发下行信号的方法第三实施例相对应，本发明还公开了一种基站和一种移动台。

所述移动台包括下行链路测量单元、决策单元、接收单元和分集合并单元，其中，所述决策单元包括比较子单元和确定子单元。

首先，下行链路测量单元，测量其与各中继站之间的下行链路质量；然后比较子单元选出最好的下行链路质量，并将其他下行链路质量同最好的下行链路质量之间的差值与预设阈值进行比较；以便确定子单元根据比较结果，确定其他下行链路质量所对应的中继站，是否放入转发下行信号的中继站集合，并将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合。优选的，如果次好的下行链路质量与最好的下行链路质量之间的差值小于预设阈值，则只将最好的下行链路质量所对应的中继站和次好的下行链路质量所对应的中继站，放入转发下行信号的中继站集合。

其次，移动台确定好中继站集合后，按照基站指定的中继站上报所述中继站集合的具体信息，此后交给基站进行处理。

所述基站包括接收单元和空时编码指令发送单元。接收单元接收移动台上报的中继站集合的具体信息；如果所述中继站集合包含多个中继站，则通过空时编码指令发送单元，将互不相同的空时编码指令分别发送上述各中继站。进而各中继站按照空时编码指令，对需要转发的下行信号进行对应分支的空时编码，然后同时转发给移动台。

再次，移动台的接收单元同时接收到来自上述各中继站的经过不同空时编码的下行信号；此后，分集合并单元采用分集合并方式处理上述来自各中继站的下行信号，恢复发送的符号序列。

当确定的中继站集合只包含一个中继站时，基站不会给中继站发送空时编码指令，相应地该中继站也不对需要转发的下行信号进行空时编码，只经过编码、交织、符号映射以及调制等常规处理后发送给移动台；于是移动台不使用分集合并单元，而是采用常规方式处理来自该中继站的下行信号。

请参阅图8，其为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第四实施例流程图。本实施例与第一实施例的区别之处在于：直接设置转发下行的中继站数目，进而根据所述数目和各中继站与移动台之间的下行链路质量，确定转发下行信号的中继站集合。

步骤801：基站设置转发下行信号的中继站数目为多个。优选的，将所述中继站数目设置为两个。

步骤802：各中继站将其与移动台之间的上行链路质量上报至基站。

步骤803：基站根据所述上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

步骤804：基站根据各下行链路质量和预置的中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合。

通常根据预置数目，按照下行链路质量的好坏依次选取，进而确定中继站集合。例如，如果步骤801中设置的用于转发下行信号的中继站个数为两个，则将最好的下行链路质量和次好下行链路质量所对应的中继站，放入中继站集合。

当设置的中继站数目多于可供选择的中继站数目时，可以将所有可选的各中继站全部放入中继站集合。优选的，为了节省不必要的信令开销，还可以根据通信目标质量，设置一个质量门限。在预置的中继站数目范围内，大于所述质量门限的下行链路质量所对应的中继站，放入中继站集合；小于所述质量门限的下行链路质量所对应的中继站，不放入中继站集合。

基于以上情况，可能会出现：虽然设置多个中继站转发，但实际确定的中继站集合只包含一个中继站。这时的处理方法和现有技术是相同的，因而此处不再叙述。下面的处理过程只针对中继站集合包含多个中继站的情况而言。

步骤805：基站将包含业务数据和空时编码指令的下行信号，发送给所述集合内的各中继站。

步骤806：各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码。

步骤807：各中继站将经过不同分支空时编码后的下行信号，同时发送给移动台。

步骤808：移动台同时接收来自不同中继站的下行信号，然后采用分集合并方式恢复符号序列。

与上述中继站转发下行信号的方法第四实施例相对应，本发明还公开了一种基站和一种移动台。

所述基站包括数目设置单元、接收单元、计算单元、决策单元和空时编码指令发送单元。

基站预先通过数目设置单元，设置转发下行信号的中继站数目；接收单元获得各中继站上报的中继站与同一移动台之间的上行链路质量；进而，计算单元根据各上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量；此后，决策单元根据各下行链路质量和预置的中继站数目，确定中继站集合内的具体中继站。例如，如果设置的用于转发下行信号的中继站个数为两个，则将最好的下行链路质量和次好下行链路质量所对应的中继站，放入中继站集合。于是，基站不仅将需要通过中继转发的下行业务数据发送给中继站集合内的两个中继站，还通过空时编码指令发送单元，将互不相同的空时编码指令，分别发送各上述两个中继站。

所述移动台，包括接收单元和分集合并单元。当确定的中继站集合包含多个中继站时，首先，接收单元同时接收到来自上述各中继站的经过不同空时编码的下行信号；此后，分集合并单元通过分集合并方式处理上述来自各中继站的下行信号，进而恢复符号序列。当确定的中继站集合只包含一个中继站时，移动台采用常规方式，处理来自该中继站的下行信号。

此外，上述第四实施例中，也可以由移动台直接测量其与各中继站之间的下行链路质量，然后上报至基站。相应地，基站中就无需设置计算单元，而移动台中则需要增加下行链路测量单元，以便测量移动台与各中继站之间的下行链路质量。

请参阅图9，其为本发明公开的中继站转发下行信号的方法第五实施例流程图。本实施例与第四实施例的主要区别之处在于：由移动台确定中继站集合。

步骤901：基站设置转发下行信号的中继站数目为多个，并告知移动台。优选的，将所述中继站数目设置为两个。

步骤902：移动台测量其与各中继站之间的下行链路质量。

步骤903：移动台根据各下行链路质量和预置的中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合，并上报至基站。移动台的具体确定方法和第四实施例中基站根据各下行链路质量和中继站数目，确定中继站集合的方法相同，因而此处不再赘述。

步骤904：基站将包含业务数据和空时编码指令的下行信号，发送给所述集合内的各中继站。

步骤905：各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码。

步骤906：各中继站将经过不同分支空时编码后的下行信号，同时发送给移动台。

步骤907：移动台同时接收来自不同中继站的下行信号，然后采用分集合并方式恢复符号序列。

与上述中继站转发下行信号的方法第五实施例相对应，本发明还公开了一种基站和一种移动台。

所述移动台包括下行链路测量单元、决策单元、接收单元和分集合并单元。

首先，移动台接收来自基站的控制信息：转发下行信号的中继站数目。下行链路测量单元测量移动台与各中继站之间的下行链路质量；然后决策单元根据各下行链路质量和预置的中继站数目，确定中继站集合内的中继站。

其次，移动台确定好中继站集合后，按照基站指定的中继站上报所述中继站集合的具体信息，然后交给基站进行处理。

所述基站包括数目设置单元、接收单元和空时编码指令发送单元。其中数目设置单元设置转发下行信号的中继站数目，并告知移动台。接收单元接收移动台上报的中继站集合的具体信息；如果所述中继站集合包含多个中继站，则通过空时编码指令发送单元，将互不相同的空时编码指令分别发送上述各中继站。进而各中继站按照空时编码指令，对待转发的下行信号进行对应分支的空时编码，然后同时转发给移动台。

再次，移动台的接收单元，同时接收到来自上述各中继站的经过不同空时编码的下行信号；此后，分集合并单元通过分集合并方式处理上述来自各中继站的下行信号，进而恢复符号序列。

请参阅图10，其为本发明公开的一种中继站结构示意图。

所述中继站作为移动台与基站之间的桥梁，需要转发来自基站的下行链路数据，以及来自移动台的上行链路数据。因此，中继站的结构主要由上行链路处理单元和下行链路处理单元组成。其中，第一接收机101、下行链路解码单元102、基站指令提取单元103、下行链路编码单元104和第二发射机105属于下行链路处理单元；第二接收机108、上行链路解码单元109、上行链路质量估计单元110、上行链路编码单元111和第一发射机112属于上行链路处理单元。天线、第一双工器113和第二双工器114都属于标准类型，能通过单天线实现收发功能。

下行处理单元的处理过程如下：第一接收机101完成从射频信号到数字信号变换等一系列处理；下行链路解码单元102将第一接收机101输出的数字信号进行解调、解符号映射、解交织和信道解码，得到未编码的原始信息数据；然后，下行链路编码单元104将下行链路解码后的信息数据进行适当处理后，再进行新的信道编码、交织、符号映射和调制。第二发射机105将下行链路编码单元104输出的信号转换到射频，通过第二双工器114，由天线发射出去。

与现有技术相区别之处在于：所述下行链路编码单元114不仅包括常规子单元106，还包括空时编码子单元107，而且所述空时编码子单元107包含多个分支结构。至于本中继站采用哪个分支进行空时编码，则根据基站指令提取单元103中提取的基站指令来控制。假设基站确定要通过两个中继站转发下行信号，则会将相同的业务数据和不同的空时编码指令发送给上述两个中继站，进而，各中继站通过自身的基站指令提取单元103，得到自己的空时编码指令。所述空时编码指令告诉空时编码子单元107，选取哪个分支进行空时编码。此时，中继站不仅通过常规子单元106进行一般处理：信道编码、交织、符号映射和调制，还会通过空时编码子单元107进行特殊处理：某个分支的空时编码。请参看图11所示的两个中继站进行联合空时编码的实施例示意图。在中继站1和中继站2中需要发送的信息比特是相同的，经过常规编码、交织以及符号映射后的符号序列也是相同的：s₁，s₂，s₃，s₄......；此后，在中继站1中，上述符号序列进行第一分支的空时编码，输出s₁，-s₂ ^*，s₃，-s₄ ^*......；在中继站2中，上述符号序列进行第二分支的空时编码，输出s₂，s₁ ^*，s₄，s₃ ^*......。上述两路经过空时编码的信号进行常规调制之后，同时发送给移动台。

当基站确定只通过一个中继站转发下行信号时，其发送给该中继站的下行信号中不会包含空时编码指令，进而中继站只通过常规子单元对业务数据进行一般处理：信道编码、交织、符号映射和调制。请参阅图12所示的中继站进行常规编码的实施例示意图。

上行链路处理单元和下行链路处理单元的工作原理是类似的。主要区别在于上行链路处理单元中还包含一个上行链路质量估计单元110，其根据第二接收机108的一路输出，来估计各上行信道的链路质量。控制处理器115根据给定的准则，将各上行信道的链路质量通过上行链路编码单元111的编码后，上报至基站。从而基站根据各中继站上报的上行链路质量和预先的资源配置，估计出各中继站与移动台之间的下行链路质量。进而确定转发下行信号的中继站集合是需要包含多个中继站，还是仅一个中继站。

此外，在实际应用中，如果基站与中继站之间的链路和中继站与移动台之间的链路采用相同的通信方式(如均为CDMA、TDMA或OFDMA)时分复用，则可以只使用一套收发设备，通过控制处理器115来控制各单元的工作，这时相关单元在不同时间分别完成上行链路和下行链路的功能。

以上对本发明所提供的一种中继站转发下行信号的方法及其设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (25)

1、一种中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

获得移动台与各中继站之间的下行链路质量；

根据各下行链路质量之间的差异程度，确定转发下行信号的中继站集合；

所述中继站集合包含多个中继站时，通过集合内的各中继站对下行信号进行空时编码，同时转发给移动台。

2、如权利要求1所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合；

将其它下行链路质量与最好的下行链路质量的差值与预设阈值进行比较；

根据比较结果，确定其他下行链路质量所对应的中继站是否放入所述中继站集合。

3、如权利要求2所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于还包括：

根据通信目标质量，确定所述预设阈值。

4、如权利要求1至3中任意一项所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

所述中继站集合包含多个中继站时，基站将包括业务数据和空时编码指令的下行信号发送给所述集合内的各中继站；

各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码；

各中继站将经过空时编码后的下行信号同时转发给移动台。

5、如权利要求4所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于还包括：

移动台同时接收来自各中继站的下行信号，采用分集合并方式处理。

6、如权利要求1所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

测量移动台与各中继站之间的上行链路质量；

根据所述上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

7、如权利要求1所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

移动台测量其与各中继站之间的下行链路质量。

8、如权利要求1所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

所述下行链路质量为移动台从各中继站接收到信号的平均功率或信噪比。

9、一种中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

设置转发下行信号的中继站数目为多个；

获得移动台与各中继站之间的下行链路质量；

根据各下行链路质量和所述中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合；

通过所述集合内的各中继站对下行信号进行空时编码，同时转发给移动台。

10、如权利要求9所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合；

根据设置的中继站数目，确定其他下行链路质量所对应的中继站是否放入所述中继站集合。

11、如权利要求10所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于还包括：设置质量门限，如果其他下行链路质量小于所述质量门限，则不将其他下行链路质量放入所述中继站集合。

12、如权利要求9至11中任意一项所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

基站将包括业务数据和空时编码指令的下行信号发送给所述集合内的各中继站；

各中继站根据接收的空时编码指令，将来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码；

各中继站将经过空时编码后的下行信号同时转发给移动台。

13、如权利要求9所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于还包括：

移动台同时接收来自各中继站的下行信号，采用分集合并方式进行处理。

14、如权利要求9所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

测量移动台与各中继站之间的上行链路质量；

根据所述上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

15、如权利要求9所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

移动台测量其与各中继站之间的下行链路质量。

16、如权利要求9所述的中继站转发下行信号的方法，其特征在于：

所述下行链路质量为移动台从各中继站接收到信号的平均功率或信噪比。

17、一种基站，其特征在于包括：

决策单元，用于根据移动台和各中继站之间的下行链路质量的差异程度，确定转发下行信号的中继站集合；

空时编码指令发送单元，用于对中继站集合内的多个中继站发送互不相同的空时编码指令。

18、如权利要求17所述的基站，其特征在于，所述决策单元包括：

比较子单元，用于选出最好的下行链路质量，并将其他下行链路质量同最好的下行链路质量之间的差值与预设阈值进行比较；

确定子单元，用于根据比较结果确定其他下行链路质量所对应的中继站，是否放入转发下行信号的中继站集合，并将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合。

19、如权利要求17或18所述的基站，其特征在于还包括：

计算单元，用于根据各上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

20、一种基站，其特征在于包括：

数目设置单元，用于设置转发下行信号的中继站数目；

决策单元，用于根据移动台和各中继站之间的下行链路质量以及所述中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合；

空时编码指令发送单元，用于对中继站集合内的多个中继站发送互不相同的空时编码指令。

21、如权利要求20所述的基站，其特征在于还包括：计算单元，用于根据各上行链路质量与预先的资源配置，估计移动台与各中继站之间的下行链路质量。

22、一种中继站，包括基站指令提取单元，其特征在于还包括：

空时编码单元，用于根据基站指令提取单元中的空时编码指令，对来自基站的下行信号进行对应分支的空时编码。

23、一种移动台，其特征在于包括：

下行链路测量单元，用于测量移动台与各中继站之间的下行链路质量；

决策单元，用于根据所述各下行差异程度，确定转发下行信号的中继站集合；

分集合并单元，用于对同时接收到的来自所述中继站集合内的各中继站、经过不同空时编码的下行信号，进行分集合并处理。

24、如权利要求23所述的移动台，其特征在于，所述决策单元包括：

比较子单元，用于选出最好的下行链路质量，并将其他下行链路质量同最好的下行链路质量之间的差值与预设阈值进行比较；

确定子单元，用于根据比较结果确定其他下行链路质量所对应的中继站，是否放入转发下行信号的中继站集合，并将最好的下行链路质量所对应的中继站，放入所述中继站集合。

25、一种移动台，其特征在于包括：

下行链路测量单元，用于测量移动台与各中继站之间的下行链路质量；

决策单元，用于根据所述各下行链路质量以及基站指示的中继站数目，确定转发下行信号的中继站集合；

分集合并单元，用于对同时接收到的来自所述中继站集合内的各中继站、经过不同空时编码的下行信号，进行分集合并处理。

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