CN101094499B

CN101094499B - 一种用于不连续频段的混合无线通信的系统和方法

Info

Publication number: CN101094499B
Application number: CN2006100829443A
Authority: CN
Inventors: 沈嘉
Original assignee: Research Institute of Telecommunications Transmission Ministry of Industry and Information Technology
Current assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd; Research Institute of Telecommunications Transmission Ministry of Industry and Information Technology
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: CN101094499A

Abstract

本发明的一种用于不连续频段的混合无线通信的系统和方法，包括宽带移动蜂窝子系统，宽带热点接入子系统，宽带移动蜂窝子系统覆盖小区边缘区域和高速移动的终端，宽带热点接入子系统覆盖小区中心地区和低速移动的终端，宽带移动蜂窝子系统与宽带热点接入子系统采用联合调度的方法协调。本发明既可以获得良好的覆盖和移动性，又可以大幅度提高数据率和系统容量，有机地结合广域覆盖的宽带移动蜂窝系统和热点覆盖的宽带热点接入系统，实现灵活高效的资源利用方式。

Description

一种用于不连续频段的混合无线通信的系统和方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统技术领域，特别是一种用于不连续频段的混合无线通信的系统和方法。

背景技术

随着无线通信技术向更大带宽的方向发展，可用于无线通信系统的超大带宽越来越难以找到。目前无线通信系统的带宽已经达到20MHz左右，如果采用FDD(Frequency Division Duplex，以下简称FDD)方式和上下行对称的频谱分配方式，一个系统将总共需要占用40MHz频谱。在现有适用于移动通信的频段(例如3GHz以下频段)中为多个运营商同时分配这样的频谱，已经相当困难。但下一代无线通信系统可能将需要更大的系统带宽，以提供更大的传输速率和系统容量(最大至100MHz)。这样宽的频谱只能在更高的频段(3GHz以上频段)找到。但这样高的频段很难获得蜂窝移动通信系统所需的良好的覆盖和高速移动性能，而只适于提供热点覆盖和支持固定于低速移动终端。

目前有两种常见的公共无线通信系统：

(1)蜂窝移动通信系统

蜂窝移动通信系统可以通过紧密相连的蜂窝形小区提供连续的广域覆盖，并支持终端的高速移动。为了达到这样的性能，蜂窝移动通信系统通常都部署在较低频段(如3GHz以下)，因为频率越低，覆盖和高速移动性能越好。但在较低的频段，只有很有限的频率资源可以用于无线通信，因此可以实现的系统带宽较小(如小于20MHz)。

(2)宽带无线接入系统

宽带无线接入系统传统上只提供孤岛形的热点覆盖，针对固定和低速移动终端，因此宽带无线接入系统可以部署在较高频段(如3～6GHz)。但宽带无线接入系统通常拥有比蜂窝移动通信系统更大的带宽，以提供更高的接入数据率。

无论蜂窝移动通信系统还是宽带无线接入系统，都是使用连续的频谱，FDD系统上下之间会保留一定的保护带。但是如果需要在一个系统中实现很高的数据率和系统容量、连续广域覆盖并支持高速移动，就需要同时使用低频段的频谱和高频段的频谱，以实现广域覆盖和高移动性和很大的系统带宽，相应的无线通信系统必须要工作于由高频段频谱和低频段频谱构成的不连续的频谱。因此，一种既可以获得良好的覆盖和移动性，又可以大幅度提高数据率和系统容量的方法是综合使用低频段(3GHz以下)和高频段(3GHz以上)，有机的结合广域覆盖的蜂窝移动通信系统和热点覆盖的宽带无线接入系统，实现灵活高效的资源利用方式。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而开发的，其目的是提供一种用于不连续频段的混合无线通信(Hybrid Wireless Communications，以下简称HWC)的系统和方法，使得工作于低频段频谱的系统和工作于高频段频谱的系统之间可以实现优势互补，从而充分的利用不同频谱的特性，以实现频率资源的最优化的利用。

为达上述目的，本发明提供一种用于不连续频段的HWC的系统，包括宽带移动蜂窝(Broadband Mobile Communications，以下简称BMC)子系统，宽带热点接入(Broadband Hotspot Access，以下简称BHA)子系统，上述BMC子系统覆盖小区边缘区域和高速移动的终端，上述BHA子系统覆盖小区中心地区和低速移动的终端，上述BMC子系统与上述BHA子系统采用联合调度(Joint Scheduling，以下简称JS)的方法协调。

上述BMC子系统和上述BHA子系统采用相同网络拓扑结构，上述两个子系统的基站设置于相同站址并采用统一的空中资源管理系统(RadioResource Management，简称RRM)和信令系统。

本发明还提供一种用于不连续频段的HWC的方法，包括提供BMC子系统，提供BHA子系统，利用上述BMC子系统覆盖小区边缘区域和高速移动的终端，利用上述BHA子系统覆盖小区中心地区和低速移动的终端，采用JS的方法协调上述BMC子系统与上述BHA子系统。

上述JS的方法的判决可以由网络侧做出，至少包括以下步骤

第一步，终端周期性地测量上述BMC子系统与上述BHA子系统在上述终端位置上的公共信道或者导频强度，对上述两个子系统在该位置的覆盖效果做出估计并将估计结果通过上行信令反馈给系统；

第二步，上述系统对上述终端上报的估计结果进行检验，如果上述BHA子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入上述BHA子系统；如果上述BHA子系统的估计结果不满足接入条件，上述BMC子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入上述BMC子系统；

第三步，上述系统通过下行信令系统将接入指令通知上述终端；

第四步，上述终端根据上述接入指令向上述满足接入条件的子系统发起随机接入尝试。

上述JS的方法的判决也可以由终端做出，至少包括以下步骤

第一步，上述终端周期性地测量上述BMC子系统与上述BHA子系统在上述终端位置上的公共信道或者导频强度，对上述两个子系统在该位置的覆盖效果做出估计；

第二步，上述终端根据上述估计的估计结果直接判断应当接入的子系统，如果上述BHA子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入上述BHA子系统；如果上述BHA子系统的估计结果不满足接入条件，上述BMC子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入上述BMC子系统；

第三步，上述终端根据上述判定结果向上述满足接入条件的子系统发起随机接入尝试。

上述估计结果包括信道质量指示符(Channel Quality Indicator，以下简称CQI)。上述接入指令包括对上述终端应该接入的子系统的判定。

上述终端与上述系统保持对上述两个子系统的时钟同步和频率同步。上述BMC子系统和上述BHA子系统采用相同的时钟，上述终端保持对上述任一子系统的时钟同步。上述BMC子系统和上述BHA子系统采用不相同的频率，上述系统分别同上述两个子系统保持频率同步。

上述终端的移动速度通过采用对上述估计结果持续监测的方法来判断，

首先，当上述终端开机后，上述系统将上述终端接入上述BMC子系统；

然后，上述系统对上述BHA子系统的估计结果进行持续监测，如果上述终端上报的上述BHA子系统的估计结果持续满足接入条件的时间等于或者大于T时长内，则上述系统判断上述终端处于上述BHA子系统覆盖范围并处于低速移动状态，将上述终端应接入上述BHA子系统，如果终端上报的上述BHA子系统的估计结果持续满足接入条件的时间小于T时长，则上述系统判断上述终端处于高速移动状态，应继续保持上述终端接入上述BMC子系统。

上述时间T的长度由上述BHA子系统的热点的大小及其对上述终端移动速度的支持决定。

上述JS的方法还包括小区搜索，选择和重选的过程，

首先，在上述系统和上述终端判定接入上述BMC子系统或上述BHA子系统前，上述终端分别对上述BMC子系统和上述BHA子系统进行小区搜索，

然后，上述终端通过上述BMC子系统小区搜索选择最佳的BMC子系统小区，并接入上述BMC子系统小区，同时，上述终端根据上述BHA子系统小区搜索选择最佳的BHA子系统小区，并对上述BHA子系统小区的信号强度进行测量和持续监测，作为上述终端或上述系统判定该终端是否接入上述BHA子系统的依据之一。

本发明的方法的优点在于既可以获得良好的覆盖和移动性，又可以大幅度提高数据率和系统容量，有机的结合广域覆盖的BMC系统和热点覆盖的BHA系统，实现灵活高效的资源利用方式。

下面结合附图，对本发明的具体实施作进一步的详细说明。对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明方法的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1为本发明一实施例的用于不连续频段的HWC的系统的示意图。

图2为本发明一实施例的用于不连续频段的HWC的系统的另一示意图。

图3为本发明一实施例的JS的方法的判决由网络侧做出的流程图。

图4为本发明一实施例的JS的方法的判决由终端做出的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例作详细说明。

图1表示本发明一较佳实施例的用于不连续频段的HWC的系统，此系统由BMC子系统和BHA子系统组成，BMC子系统覆盖区域11为除热点以外的其它区域以及热点区域内的高速移动用户，BHA子系统覆盖区域13为除高速移动用户外的热点区域，在低频段频谱采用BMC子系统提供支持高移动性的广域覆盖，在高频段频谱采用BHA子系统提供支持低移动性的热点覆盖，上述BMC子系统与上述BHA子系统采用JS的方法协调。BMC子系统和BHA子系统的可以采用相同网络拓扑结构，即两个系统的基站12可以设置于相同站址。

BHA子系统由于工作于高频段频谱，覆盖范围较小，因此只用来覆盖每个蜂窝小区的中心地带。BMC子系统由于工作于低频段频谱，覆盖范围较大，因此可以用来覆盖整个小区。另外，如果终端处在BHA系统的覆盖范围内，但处于高速移动状态下，也由BMC系统、而不是BHA系统提供连接。这样，如图2所示，由于BHA子系统已经覆盖了小区中心地区和低移动性终端，BMC子系统就可以将有限的频率资源用于小区边缘区域和高速移动的终端，从而获得尽可能高的数据率和吞吐量。

本发明的另一较佳实施例提供了一种用于不连续频段的HWC的方法，包括提供BMC子系统，提供BHA子系统，利用BMC子系统覆盖小区边缘区域和高速移动的终端，利用BHA子系统覆盖小区中心地区和低速移动的终端，采用JS的方法协调上述BMC子系统与上述BHA子系统。

图3表示本发明一较佳实施例的由网络控制的JS的过程，至少包括以下步骤：

第一步，终端周期性地测量BHA子系统与BMC子系统在上述终端位置上的公共信道或者导频强度，从而估计上述两个子系统的信道质量并将信道质量通过上行信令反馈给基站；

第二步，HWC系统对上述终端上报的估计结果进行检验，如果BHA子系统的估计结果满足接入条件，则JS判定该终端接入BHA系统；如果BHA子系统的估计结果不满足接入条件，BMC子系统的估计结果满足接入条件，则JS判定该终端应接入BMC子系统；

第三步，上述系统通过下行信令系统将接入指令，也就是子系统选择决定，通知上述终端；

第四步，上述终端根据上述接入指令向系统选定的子系统发起上行随机接入尝试。

图4表示本发明一较佳实施例的由终端控制的JS的过程，至少包括以下步骤：

第一步，上述终端周期性地测量BHA子系统与BMC子系统在上述终端位置上的公共信道或者导频强度，对上述两个子系统在该位置的覆盖效果做出估计，从而估计上述两个子系统的信道质量；

第二步，上述终端根据上述估计的估计结果直接判断应当接入的子系统，如果BHA子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入BHA子系统；如果上述BHA子系统的估计结果不满足接入条件，上述BMC子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入BMC子系统；

第三步，上述终端根据自己的判定结果向上述选定的子系统发起上行随机接入尝试。

在上述JS的过程中，由于BMC子系统可以提供连续覆盖，因此总可以找到符合接入条件的BMC小区。

上述估计结果可以是CQI。上述接入指令可以是对上述终端应该接入的子系统的判定。

为了随时对BMC子系统和BHA子系统进行测量，上述终端与上述系统应该保持对上述两个子系统的时钟同步和频率同步。上述BMC子系统和上述BHA子系统可以采用相同的时钟，上述终端保持对上述任一子系统的时钟同步，也就同时保持了和另一系统的时钟同步。上述BMC子系统和上述BHA子系统采用不相同的频率，上述系统需要分别同上述两个子系统保持频率同步。

由于处于BHA子系统覆盖范围内的高速移动终端也将接入BMC子系统，而非BHA子系统，因此需要判断终端的移动速度。上述终端的移动速度通过采用对上述估计结果持续监测的方法来判断，当一个终端开机后，上述系统首先将其接入上述BMC子系统，随后，对BHA子系统的估计结果进行持续监测，如果在T时长内终端上报的BHA估计结果持续满足接入条件，则系统可以判断，该终端处于BHA子系统覆盖范围内并处于低速移动状态，可以将该终端接入BHA子系统；如果BHA估计结果持续满足接入条件的时长小于T，则系统可以判断，该终端处于高速移动当中，应继续保持该终端接入BMC子系统。

上述时间T的长度由BHA子系统的热点的大小以及BHA子系统对上述终端移动速度的支持决定。

上述HWC系统的调度过程需要和小区搜索、选择、重选过程相结合。终端通常在任一时刻都会搜索到多个BHA热点和多个BMC小区。在上述系统和上述终端判定接入BMC子系统或BHA子系统前，上述终端分别对BMC子系统和BHA子系统进行小区搜索；然后，上述终端通过BMC子系统小区搜索选择最佳的BMC子系统小区，并接入该小区，同时，上述终端也根据BHA子系统小区搜索选择最佳的BHA子系统小区，并对此小区的信号强度进行测量和持续监测，作为上述终端或上述系统判定该终端是否接入BHA子系统的依据之一。

当然，本发明提供的实施例只是为了详尽地说明按照本发明内容提供的用于不连续频段的HWC的系统和方法，因而都是示例性的实施方式，并不能将它看作是对于本发明的限制，而且，凡是在本发明宗旨之内的显而易见的修改亦应归于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于不连续频段的混合无线通信的方法，其特征是包括

提供宽带移动蜂窝子系统，

提供宽带热点接入子系统，

利用上述宽带移动蜂窝子系统覆盖小区边缘区域和高速移动的终端，利用上述宽带热点接入子系统覆盖小区中心地区和低速移动的终端，采用联合调度的方法协调上述宽带移动蜂窝子系统与上述宽带热点接入子系统，其中，在执行联合调度的方法前还包括：上述终端分别对上述宽带移动蜂窝子系统和上述宽带热点接入子系统进行小区搜索，然后，上述终端通过上述宽带移动蜂窝子系统小区搜索选择最佳的宽带移动蜂窝子系统小区，并接入上述宽带移动蜂窝子系统小区，同时，上述终端根据上述宽带热点接入子系统小区搜索选择最佳的宽带热点接入子系统小区，并对上述宽带热点接入子系统小区的信号强度进行测量和持续监测，作为上述终端或上述系统判定该终端是否接入上述宽带热点接入子系统的依据之一。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是上述联合调度的方法的判决由网络侧做出，至少包括以下步骤

第一步，终端周期性地测量上述宽带移动蜂窝子系统与上述宽带热点接入子系统在上述终端位置上的公共信道或者导频强度，对上述两个子系统在该位置的覆盖效果做出估计并将估计结果通过上行信令反馈给系统；

第二步，上述系统对上述终端上报的估计结果进行检验，如果上述宽带热点接入子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入上述宽带热点接入子系统；如果上述宽带热点接入子系统的估计结果不满足接入条件，上述宽带移动蜂窝子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入上述宽带移动蜂窝子系统；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是上述联合调度的方法的判决由终端做出，至少包括以下步骤

第一步，上述终端周期性地测量上述宽带移动蜂窝子系统与上述宽带热点接入子系统在上述终端位置上的公共信道或者导频强度，对上述两个子系统在该位置的覆盖效果做出估计；

第二步，上述终端根据上述估计的估计结果直接判断应当接入的子系统，如果上述宽带热点接入子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入上述宽带热点接入子系统；如果上述宽带热点接入子系统的估计结果不满足接入条件，上述宽带移动蜂窝子系统的估计结果满足接入条件，则判定该终端接入上述宽带移动蜂窝子系统；

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征是上述估计结果包括信道质量指示符。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征是上述接入指令包括对上述终端应该接入的子系统的判定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是上述终端与上述系统保持对上述两个子系统的时钟同步和频率同步。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是上述宽带移动蜂窝子系统和上述宽带热点接入子系统采用相同的时钟，上述终端保持对上述任一子系统的时钟同步。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是上述宽带移动蜂窝子系统和上述宽带热点接入子系统采用不相同的频率，上述系统分别同上述两个子系统保持频率同步。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征是采用对上述估计结果持续监测的方法判断上述终端的移动速度，

首先，当上述终端开机后，上述系统将上述终端接入上述宽带移动蜂窝子系统，

然后，上述系统对上述宽带热点接入子系统的估计结果进行持续监测，如果上述终端上报的上述宽带热点接入子系统的估计结果持续满足接入条件的时间等于或者大于T时长内，则上述系统判断上述终端处于上述宽带热点接入子系统覆盖范围并处于低速移动状态，将上述终端应接入上述宽带热点接入子系统，如果终端上报的上述宽带热点接入子系统的估计结果持续满足接入条件的时间小于T时长，则上述系统判断上述终端处于高速移动状态，应继续保持上述终端接入上述宽带移动蜂窝子系统。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征是上述时间T的长度由上述宽带热点接入子系统的热点的大小及其对上述终端移动速度的支持决定。