CN101136681A - 无线电通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无线电通信系统，该无线电通信系统用于防止无线电中继通信中的数据发送和接收的互相冲突。所述无线电通信系统包括：多个无线电基站，每一个无线电基站均包括调度器，该调度器用于安排对无线电帧中的要将数据插入其中的时隙的分配的调度；终端，用于通过连接与所述无线电基站中的至少一个进行通信；以及中继站，用于对通过所述连接交换的所述无线电帧进行中继转发，所述中继站包括调度器控制部，所述调度器控制部用于向所述调度器给出所述调度的指令。所述调度器控制部向所述调度器给出所述指令，使得不生成重复的时隙分配，在所述重复的时隙分配中将数据的全部或部分分配给要在相同的定时发送的无线电帧中的同一时隙。

Description

无线电通信系统
技术领域
本发明涉及无线电通信系统，并且具体地涉及一种通过无线电进行中继通信的无线电通信系统。
背景技术
在无线电通信系统中，一般在终端与通过有线链路连接到上级网络的无线电基站之间进行通信。近年来，这样的系统吸引了人们的注意力，在所述系统中，在无线电基站与终端之间引入了通过无线电进行中继转发的中继站。因为设置中继站扩展了可以进行中继的区域，所以有可能扩展通信区域并且提高终端的通信吞吐量。
图18示出无线电中继通信的概图。中继站1a和无线电基站2a通过无线电连接，并且该中继站1a和终端3通过无线电连接。相对于无线电基站2a来说中继站1a充当终端，而相对于终端3来说中继站1a充当无线电基站。
中继站1a暂时接收从无线电基站2a或终端3发送的无线电信号，执行必要的处理，并且将信号发送给终端3或无线电基站2a。无线电中继通信标准包括，例如，IEEE802.16(WiMAX)。在WiMAX中，希望中继通信功能扩展为移动多跳中继(mobile multihop relay，MMR)。
图19示出无线电中继通信中的一种网络。存在三个通信区A1到A3。通信区A1包括无线电基站2a-1和终端3-2，通信区A2包括无线电基站2a-2和终端3-3，而通信区A3包括终端3-1。
因为通信区A1到A3中的每个单元共用中继站1a，所以无线电通信载波可以以逐步的方式扩展通信区域，同时通过使用少量的中继站而抑制设备成本。
图20示出在其中已经建立连接的状态。当终端3-1想要通过中继站1a与无线电基站2a-1和2a-2通信时，终端3-1建立与无线电基站2a-1的连接C1来进行通信，并且建立与无线电基站2a-2的连接C2来进行通信。
图21示出其中已经在无线电中继通信中的网络中建立了连接的状态。通信区A1包括无线电基站2a-1，通信区A2包括无线电基站2a-2，而通信区A3包括终端3-3和3-4。每个单元共用中继站1a来进行通信。
在这种情况下，终端3-3建立与无线电基站2a-1的连接C3来进行通信，而终端3-4建立与无线电基站2a-2的连接C4来进行通信。在图20或图21的情况中，中继站1a介于无线电基站与终端之间，以管理通过各个连接发送和接收的数据和控制消息。
在常规的无线电中继技术中，仅当发出了指示目的地终端站还未接收到消息的通知时，无线电中继站才选择性地重新生成从源终端站接收的消息(例如，参见日本未审专利申请公报特开平10-215281号中的0018-0033段以及图1)。
在上述的常规网络中，中继站1a进行与多个无线电基站的无线电中继通信，然而，可能发生以下问题。
当无线电基站通过已建立的连接向目的地终端发送数据时，所述无线电基站进行调度，以在无线电帧中分配时隙(时隙指数据或控制信息被插入到帧中的位置(域))，将数据插入该时隙，并且生成发送帧以进行发送。各个无线电基站根据通过受该无线电基站管理的连接的流量状态针对每个帧独立地进行这些操作。
当多个连接通过单个中继站连接到不同的无线电基站时(如图20和21中所示)，在该中继站接收数据时从所述无线电基站发送的数据可能互相冲突。
图22示出图20中示出的网络中的数据冲突状态。当作为连接C1的目的地的无线电基站2a-1和作为连接C2的目的地的无线电基站2a-2将发送数据的全部或部分分配给要以相同的定时发送的无线电帧中的同一时隙时，按照对要被发送到终端3-1的发送数据的调度，中继站1a接收从无线电基站2a-1和2a-2发送的两个帧，其中不同的发送数据的全部或部分重叠(而且数据冲突发生)，并且不能正确地解调所接收的帧。
相同的问题还可能在图21中示出的网络中发生，其中连接C3和C4的目的地是不同的终端3-3和3-4，这是因为共用中继站1a。
特别是在WiMAX系统中，无线电基站进行调度来分配从无线电基站发送到终端的下行链路发送时隙和从终端发送到无线电基站的上行链路发送时隙。
因此，当中继站代替终端进行到多个无线电基站的上行链路数据发送时，可能这样进行调度：将上行链路发送数据分配到多个帧中的同一时隙的全部或部分，所述多个帧要以相同的定时从多个中继站中的一些被发送。在该情况下，因为中继站不能使用同一时隙向不同无线电基站发送不同数据，所以不能在指定时隙中通过各个连接发送上行链路发送数据。
发明内容
由于以上原因而提出了本发明。本发明的目的在于提供一种无线电通信系统，所述无线电通信系统进行控制，使得当中继站与多个无线电基站进行无线电中继通信时，在发送和接收期间数据不互相冲突，以便提高无线电通信质量。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种通过无线电进行中继通信的无线电通信系统。所述无线电通信系统包括：多个无线电基站，各个无线电基站均具有调度器，该调度器用于安排对无线电帧中的要将数据插入其中的时隙的分配的调度；终端，用于通过连接与所述无线电基站中的至少一个进行通信；以及中继站，用于对通过所述连接交换的所述无线电帧进行中继转发，所述中继站具有调度器控制部，所述调度器控制部用于向所述调度器给出所述调度的指令。所述调度器控制部向所述调度器给出指令，从而不生成重复的时隙分配，在所述重复的时隙分配中数据的全部或部分被分配给要以相同的定时发送的无线电帧中的同一时隙。
当结合附图时，从以下描述将清楚本发明的上述和其他目标、特征和优点，所述附图以示例的方式图示本发明的优选实施例。
附图说明
图1是示出无线电通信系统的概念的视图。
图2是示出中继站的结构的框图。
图3是示出无线电基站的结构的框图。
图4是示出对数据发送和接收的调度控制的顺序图。
图5是示出对数据发送和接收的另一种调度控制的顺序图。
图6是示出对数据发送和接收的再一种调度控制的顺序图。
图7是示出对数据发送和接收的再又一种调度控制的顺序图。
图8是示出对数据发送和接收的再另一种调度控制的顺序图。
图9是示出在无线电基站处的发送帧和在中继站处的接收帧的视图。
图10是示出在无线电基站处的发送帧和在中继站处的接收帧的视图。
图11是示出在无线电基站处的发送帧和在中继站处的接收帧的视图。
图12是示出在无线电基站处的发送帧和在中继站处的接收帧的视图。
图13是示出对数据发送和接收的另一种调度控制的顺序图。
图14是示出对数据发送和接收的再一种调度控制的顺序图。
图15是示出对数据发送和接收的再又一种调度控制的顺序图。
图16是示出对数据发送和接收的再另一种调度控制的顺序图。
图17是示出对数据发送和接收的再另一种调度控制的顺序图。
图18是示出无线电中继通信的概要的视图。
图19是示出用于无线电中继通信的网络的视图。
图20是示出在其中已经建立了连接的状态的视图。
图21是示出其中已经在用于无线电中继通信的网络中建立了连接的状态的视图。
图22是示出数据冲突状态的视图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。
图1示出无线电通信系统10的原理。无线电通信系统10由中继站1、无线电基站2-1到2-n(统称为无线电基站2)和终端3-1到3-m(统称为终端3)组成，并且通过无线电进行中继通信。
无线电基站2-1到2-n中的每一个均包括调度器(scheduler)21。调度器21安排对无线电帧中的要将数据插入其中的时隙的分配的调度。终端3-1到3-m通过连接C1到Ck进行与无线电基站2-1到2-n的通信。中继站1包括调度器控制部11，所述调度器控制部11向调度器21给出调度指令，并且中继站1执行对通过连接C1到Ck交换的无线电帧的中继转发。
调度器控制部11向调度器21给出指令，从而不会产生重复的时隙分配，重复的时隙分配意味着数据的全部或部分被分配给以相同的定时发送的无线电帧中的同一时隙。
在本发明中，调度是指事先预期的、数据按照其被分配到时隙的时隙分配模式，并且包括以帧为单位的时隙分配模式切换和对要以相同的定时发送的帧的数据映射(其详细操作将在后面描述)。
接下来将描述中继站1和无线电基站2的结构。
图2是中继站1的框图。中继站1由接收处理部12、发送处理部13、测量部14、连接管理部15、无线电基站选择部16和调度器控制部11组成。
接收处理部12接收从无线电基站2或终端3发送的无线电帧，并且执行例如解调和数据提取的处理。发送处理部13生成要被发送到无线电基站2或终端3的无线电帧，执行例如数据存储或调制的处理，并且发送所述无线电帧。发送处理部13还将调度器控制部11生成的指令信号发送到无线电基站2。
测量部14测量、搜集并管理接收处理部12接收的无线电帧的接收质量或者无线电基站2的操作状态(例如无线电资源使用率和建立的连接的数量)，所述操作状态是作为与无线电基站2的通信和连接状态从无线电基站2发送的。
测量参数包括，例如，已接收信号强度标识符(RSSI)、载波对干扰噪声比(CINR)、每个基站处的流量拥塞水平以及建立的连接的数量。
连接管理部15管理关于连接到中继站1的终端3所建立的每个连接的信息，例如标识符、流量参数和连接目的地无线电基站2。
在考虑了测量部14所测量和收集的与无线电基站2的无线电信道的质量、无线电基站2的操作状态，以及连接管理部15所管理的连接流量参数的情况下，无线电基站选择部16为每个连接选择连接目的地无线电基站2。
调度器控制部11包括调度判定部11a和调度判定请求部11b。当中继站1确定一调度时，调度判定部11a确定专用于为每个连接选择的无线电基站、对数据发送和接收的时隙分配调度。当无线电基站2确定一调度时，调度判定请求部11b要求无线电基站2确定专用于为每个连接选择的无线电基站、对数据发送和接收的时隙分配状况。
图3是无线电基站2的框图。无线电基站2由接收处理部22、发送处理部23、连接管理部24、调度器21和缓冲器25组成。
接收处理部22接收从上级网络、中继站1或终端3发送的无线电帧，并且执行诸如解调和数据提取的处理。接收处理部22还接收从中继站1发送的调度指令。发送处理部23生成要被发送到上级网络、中继站1或终端3的无线电帧，执行诸如数据存储或调制的处理，并且发送所述无线电帧。
连接管理部24管理关于连接到中继站1的终端3所建立的每个连接的信息，例如标识符、流量参数和连接目的地无线电基站2。
调度器21包括调度保存部21a、调度判定部21b和调度处理部21c。调度保存部21a保存中继站1指定的时隙分配调度。调度判定部21b确定针对中继站1所请求的连接的时隙分配调度。在确定期间，调度判定部21b通过发送处理部23与其他无线电基站进行协商。调度处理部21c生成无线电帧，并且基于分配条件和连接信息分配时隙。
缓冲器25暂时存储用于连接的、由接收处理部22所接收的数据，直到所述数据被存储在无线电帧中并且被发送为止。
接下来，将详细描述对无线电通信系统10中的数据发送和接收的调度控制。中继站1和多个无线电基站2-1到2-n控制对数据发送和接收的调度，使得要被分配给连接的时隙不发生冲突，通过所述连接的通信是经由中继站1进行的。
调度控制是以两种方法中的一种进行的。在第一种方法中，中继站1确定调度并且指示无线电基站2-1到2-n。在第二种方法中，中继站1要求无线电基站2-1到2-n确定调度，并且无线电基站2-1到2-n确定调度。图4到图6是示出第一种方法中的调度控制的顺序图，而图7和图8是示出第二种方法中的调度控制的顺序图。
在以下的描述中假设终端3-1已经建立了两个连接C1和C2(如图20中所示)。相同的调度控制可以应用于多个终端已经建立了各自的连接(如图21中所示)的情况。
图4是示出在第一种情况中对数据发送和接收的调度控制的顺序图。在第一种情况中，中继站1指示无线电基站2-1和2-2开始和停止无线电帧中的时隙分配。
在这种情况下，当一个无线电基站正在逐无线电帧地或逐小时地进行时隙分配时，其他无线电基站不进行时隙分配。如果不进行时隙分配的无线电基站生成要发送到目的地的分组，则将该分组缓冲或者丢弃。
步骤S1：终端3-1建立与中继站1的连接C1。中继站1管理该连接C1。
步骤S2：中继站1为每个连接选择连接目的地无线电基站。可以使用已接收信号强度标识符(RSSI)、载波对干扰噪声比(CINR)、基站处的无线电资源使用率和建立的连接的数量(所有这些均针对每个无线电基站测量或搜集)，以及流量参数(例如每个连接所请求的请求带宽和延迟时间)，来作为用于选择无线电基站的指标。中继站1根据这样的指标来选择无线电基站。(例如，当CINR被用作指标时，选择具有良好CINR的无线电基站。)在当前的情况下，中继站1选择无线电基站2-1作为连接C1的连接目的地，并且在中继站1与无线电基站2-1之间建立连接C1。
步骤S3：终端3-1建立连接C2。中继站1执行用于以与步骤S2中相同的方式来选择无线电基站的处理，以选择无线电基站2-2作为用于连接C2的连接目的地。在中继站1与无线电基站2-2之间建立连接C2。
因为连接C1和C2连接到不同的无线电基站(即无线电基站2-1和2-2)，所以需要对针对无线电基站2-1处的连接C1和无线电基站2-2处的连接C2的时隙分配应用调度控制。因此，中继站1确定该调度。
可以根据在选择无线电基站的处理中使用的、为每个无线电基站所测量和搜集的指标以及连接流量参数来确定调度。
例如，当用于无线电基站2-1和用于无线电基站2-2的每个指标的值的比值为1∶2时，可以安排这样的调度，即以交替的方式，为无线电基站2-1进行时隙分配达一秒或一个帧，并且为无线电基站2-2进行时隙分配达两秒或两个帧。
步骤S4：为了根据调度将无线电基站2-1设置为时隙分配状态，并且将无线电基站2-2设置为时隙非分配状态(此后称为时隙分配停止状态)，中继站1发送切换到开始(switching-to-start)指令到无线电基站2-1，而发送切换到停止(switching-to-stop)指令到无线电基站2-2。
步骤S5：当无线电基站2-1接收到切换到开始指令时，无线电基站2-1将要发送给终端3-1的数据分配给一时隙，并且开始数据发送。当无线电基站2-2接收到切换到停止指令时，无线电基站2-2停止向终端3-1的发送数据。
步骤S6：因为无线电基站2-1已经将用于连接C1的数据分配到时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-1之间经由中继站1进行数据发送和接收。
步骤S7：当已经经过了预定的时间段时，为了将无线电基站2-1设置为时隙分配停止状态并且将无线电基站2-2设置为时隙分配状态，中继站1发送切换到停止指令到无线电基站2-1，而发送切换到开始指令到无线电基站2-2。
步骤S8：当无线电基站2-1接收到切换到停止指令时，无线电基站2-1停止将数据发送到终端3-1。当无线电基站2-2接收到切换到开始指令时，无线电基站2-2将要发送给终端3-1的数据分配给一时隙，并且开始数据发送。
步骤S9：因为无线电基站2-2已经将用于连接C2的数据分配到时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-2之间经由中继站1进行数据发送和接收。
由于在步骤S3中执行的调度中所使用的、代表无线电基站的状态的指标随时间而改变，所以可以在中途(at the middle)要求为每个连接改变对无线电基站的选择和时隙分配调度时测量所述指标。
图5是示出在第二种情况中对数据发送和接收的调度控制的顺序图。在图4中，无线电基站2-1和2-2根据从中继站1发送的切换指令逐个执行时隙切换。在第二种情况下，一旦无线电基站2-1和2-2从中继站1接收到切换条件，无线电基站2-1和2-2就自主地根据该切换条件改变它们的时隙分配状态。
切换条件是指在每个无线电基站处以帧为单位进行控制的数据发送开始或数据发送停止的时段或模式。例如，无线电基站2-1和2-2针对相同数量的帧交替地切换数据发送开始和数据发送停止。作为另一种选择，当无线电基站2-1具有较低的流量拥塞程度时，无线电基站2-1发送帧“a”次，然后无线电基站2-2发送帧“b”次，其中“a”大于“b”。
步骤S11：中继站1发送切换条件指令到无线电基站2-1和2-2。例如，指定了距离开始帧号码或者距离切换条件指令被接收到的时间的偏离量、时隙分配初始状态的有效时段、时隙分配的有效时段、或时隙分配停止状态的有效时段，作为切换条件。
步骤S12：当无线电基站2-1接收到切换条件指令时，无线电基站2-1将要发送到终端3-1的数据分配到一时隙，并且开始数据发送。当无线电基站2-2接收到切换条件时，无线电基站2-2停止将数据发送到终端3-1。
步骤S13：因为无线电基站2-1已经将用于连接C1的数据分配到时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-1之间经由中继站1进行数据发送和接收。
步骤S14：基于在步骤S11接收到的切换条件指令，当已经经过了预定的时间时，无线电基站2-1和2-2分别自主地变为时隙分配停止状态和时隙分配状态。无线电基站2-1停止向终端3-1发送数据，而无线电基站2-2开始向终端3-1发送数据。
步骤S15：因为无线电基站2-2已经将用于连接C2的数据分配到时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-2之间经由中继站1进行数据发送和接收。
以这种方式，一旦无线电基站2-1和2-2从中继站1接收到切换条件指令，即使中继站1不再发送任何切换指令，它们也自主地改变它们的时隙分配。
在图5所示的情况中，切换条件指令指定无线电基站2-1以时隙分配状态开始而无线电基站2-2以时隙分配停止状态开始。当已经经过了所调度的时间时，无线电基站2-1和2-2分别将它们的时隙分配改变到另一个状态。
图6是示出在第三种情况中对数据发送和接收的调度控制的顺序图。在第三种情况下，作为无线电基站2-1和2-2处更详细的发送调度，针对无线电基站2-1和2-2以相同的定时发送的无线电帧指定时隙映射条件。更具体地说，假设无线电基站2-1和2-2以相同的定时发送发送帧f2-1和f2-2，数据被这样映射，即无线电基站2-1在发送帧f2-1中输入数据的时隙与无线电基站2-2在发送帧f2-2中输入数据的时隙不同。
例如在用于WiMAX的正交频分复用接入(OFDMA)帧中，时隙映射条件对应于脉冲区大小、帧中的分配位置、在OFDMA码元方向上划分的分区以及在子信道方向上所分的区段(之后参照图10到12进行描述)。
当使用以这种方式指定的映射条件对帧进行时隙分配控制时，消除了在时隙分配以帧为单位改变时所生成的数据发送等待时间，由此降低在无线电基站2-1和2-2处的数据保留时间并且抑制延迟时间。
步骤S21：中继站1发送映射条件指令到无线电基站2-1和2-2。
步骤S22：无线电基站2-1和2-2设置它们的站中的映射条件。
步骤S23：无线电基站2-1将用于连接C1的数据分配给一时隙，并且在终端3-1与无线电基站2-1之间经由中继站1进行数据发送和接收。无线电基站2-2将用于连接C2的数据分配给一时隙，并且在终端3-1与无线电基站2-2之间经由中继站1进行数据发送和接收。由于该映射条件而导致在从无线电基站2-1和2-2发送的发送帧中无线电基站2-1分配的时隙位置与无线电基站2-2分配的时隙位置不同，所以不需要切换时隙分配，并且可以以相同的定时发送数据。
以这种方式，中继站1为每个连接选择无线电基站，并且按照时隙分配调度确定映射条件，随后中继站1将该映射条件给予无线电基站。每个无线电基站保存该给定的映射条件，并且根据该条件进行无线电帧中的时隙分配。
图7是示出在第四种情况中对数据发送和接收的调度控制的顺序图。在第四种情况下，在无线电基站根据切换条件自主地改变它们的时隙分配的方法中，中继站1不确定切换条件，而是中继站1要求无线电基站2-1和2-2确定切换条件，并且无线电基站2-1和2-2以相互协调的方式确定切换条件。
步骤S31：中继站1分别为连接C1和C2选择无线电基站2-1和2-2，随后向无线电基站2-1发送切换条件判定请求。该切换条件判定请求包括诸如关于连接C1和C2的标识信息、请求的带宽和可容允延迟时间的流量参数。在图7中，中继站1向无线电基站2-1发送切换条件判定请求。该请求可以被发送到无线电基站2-2，或者被发送到无线电基站2-1和2-2两者。
步骤S32：无线电基站2-1接收切换条件判定请求，与无线电基站2-2协商，并且确定无线电基站2-1与2-2之间的切换条件。如图5所示的情况下，每个条件例如可以是距离开始帧号码或者距离指令被接收到的时间的偏离量、时隙分配初始状态的有效时段、时隙分配的有效时段、或时隙分配停止状态的有效时段。
步骤S33：无线电基站2-1和2-2指定它们的站中确定的切换条件。随后的操作与图5中的步骤S12到步骤S15中的那些操作相同。
图8是示出在第五种情况中对数据发送和接收的调度控制的顺序图。在第五种情况下，在针对要以相同的定时从无线电基站2-1和2-2发送的无线电帧指定时隙映射条件的方法中，中继站1不确定映射条件，而是中继站1要求无线电基站2-1和2-2确定映射条件，并且无线电基站2-1和2-2以相互协调的方式确定映射条件。
步骤S41：中继站1分别为连接C1和C2选择无线电基站2-1和2-2，随后向无线电基站2-1发送映射条件判定请求。该映射条件判定请求包括诸如关于连接C1和C2的标识信息、请求的带宽和可容允延迟时间的流量参数。该映射条件判定请求可以被发送到无线电基站2-2，或者被发送到无线电基站2-1和2-2两者。
步骤S42：无线电基站2-1接收该映射条件判定请求，与无线电基站2-2协商，并且确定无线电基站2-1与2-2之间的映射条件。如图6所示的情况下，例如在用于WiMAX中的OFDMA帧中，每个条件可以是脉冲区大小、帧中的分配位置、在OFDMA码元方向上划分的分区以及在子信道方向上所分的区段。
步骤S43：无线电基站2-1和2-2指定它们的站中确定的映射条件。随后的操作与图6中的步骤S23中的那些操作相同。
在参照4、图5和图7描述的情况中，中继站1以下面的方式无任何冲突地接收数据被输入其中的帧。
图9是在无线电基站2-1和2-2处的发送帧和在中继站1处的接收帧的时序图。如在该附图中所示，中继站1无任何冲突地接收帧，用于连接C1和C2的数据被输入所述帧。
无线电基站2-1将用于连接C1的数据分配给从帧F1开始每隔一个的帧中，而无线电基站2-2将用于连接C2的数据分配给从帧F2开始每隔一个的帧中。
以这种方式，用于连接C1的数据和用于连接C2的数据总是在时间不同的无线电帧中被发送。因此，即时当中继站1从无线电基站2-1和2-2接收无线电帧时，用于连接C1的数据和用于连接C2的数据不发生冲突。
除非来自无线电基站的数据互相冲突，否则可以按照期望指定针对每个连接的数据被输入其中的帧的周期(cycle)以及被连续使用的帧的数量。
例如，数据可以被这样安排，即用于连接C1的数据被输入到三个连续的帧(帧F1到F3)中，而用于连接C2的数据被输入到两个连续的帧(帧F4和F5)中。作为另一种选择，可以这样使用帧，即帧F1到F3不用于与中继站1的数据发送和接收，而是用于每个无线电基站与直接连接到其的终端3-1之间的连接；帧F4用于用于连接C1的数据；而帧F5用于用于连接C2的数据。当无线电基站不具有针对一连接、要在预期的帧中被发送的数据时，该时隙可以为空(vacant)，或者该帧可以用于针对另一个连接的数据。
在当前的情况下，因为对针对每个连接的数据发送和接收的调度是以帧为单位进行控制的，所以对于在各帧中数据所被分配的时隙的位置没有特别的限制。每个无线电基站可以将用于连接的数据映射到受控帧中的空时隙，时隙可以被分配给所述受控帧。
在图9所示的情况中，在用于WiMAX的OFDMA帧的空时隙中构建脉冲区(阴影部分)，并且将针对每个连接的数据映射到脉冲区。以相同的方式，在OFDM帧中也可以进行映射。
在图9中，没有区分上行链路复用和下行链路复用。以如图9中相同的方式，对于时分复用(TDD)或频分复用(FDD)，也可以进行映射。
在参照图6和图8描述的映射情况中，中继站1以下面的方式无任何冲突地接收数据被输入其中的帧。
图10到图12示出用于WiMAX的OFDMA帧，其中将在每个帧的顶部(top)指定的控制信息(例如前导码、帧控制头部(FCH)、DL-MAP和UL-MAP)省略。
针对下行链路(DL)子帧的映射是以时分复用的方式进行的。也可以针对上行链路子帧进行同样的映射。每个帧中的纵轴指示逻辑子信道数量，而横轴指示OFDMA码元数量。
图10示出无线电基站2-1和2-2处的发送帧以及中继站1处的接收帧中的映射状态。该情况示出，下行链路脉冲区形成在OFDMA帧的下行链路子帧中，并且数据被映射在所述脉冲区中。
下行链路脉冲区被定义为这样的大小，所述大小由下行链路子帧中的开始点和通过将子信道的数量乘以OFDMA码元的数量所得的值表示。无线电基站可以通过调度在每个帧中生成任何脉冲区。
无线电基站2-1和2-2分别生成脉冲区B1和脉冲区B2作为发送帧中阴影部分处的下行链路脉冲区。无线电基站2-1和2-2知道要生成脉冲区B1和B2的区域。因此，无线电基站2-1使要由无线电基站2-2生成脉冲区B2的区域保持空白(open)，而不生成其他脉冲区。无线电基站2-2也使要由无线电基站2-1生成脉冲区B1的区域保持空白，而不生成其他脉冲区。
以这种方式，在每个无线电基站处控制脉冲区生成，并且生成发送帧。因此，即使当中继站1同时从无线电基站2-1和2-2接收到无线电帧时，用于连接C1的数据和用于连接C2的数据也不会冲突，而被成功接收。
上行链路子帧中的上行链路脉冲区的生成方法与下行链路子帧中的下行链路脉冲区的生成方法不同。与下行链路脉冲区不同，上行链路脉冲区不是必须由通过将子信道的数量乘以OFDMA码元的数量所得的值所代表的矩形。然而，当每个无线电基站在其中生成上行链路脉冲区的区域为已知，并且未使用同一时隙时，对于中继站来说所分配的上行链路脉冲区不重叠，并且数据冲突以与针对下行链路相同的方式被避免。
图11示出无线电基站2-1和2-2处的发送帧以及中继站1处的接收帧中的映射状态。图11示出这样的情况，即在OFDMA帧的下行链路子帧中生成多个分区，并且针对每个连接的数据被映射在预期的分区中。
分区是以OFDMA码元的数量划分子帧而生成的。数据被存储在下行链路脉冲区中，所述下行链路脉冲区以与图10所示相同的方式在每个分区中生成，但是在图11中省略了下行链路脉冲区。
无线电基站2-1和2-2分别在发送帧的阴影部分生成分区1和分区2。无线电基站2-1和2-2获知要发送到中继站1的数据要被存储的分区。因此，无线电基站2-1使无线电基站2-2将在其中存储用于连接C2的数据的分区保持空白，而不生成其他脉冲区。无线电基站2-2也使无线电基站2-1将在其中存储用于连接C1的数据的分区保持空白，而不生成其他脉冲区。
以这种方式，在每个无线电基站处控制脉冲区的生成，并且生成发送帧。因此，即使当中继站1同时从无线电基站2-1和2-2接收到无线电帧时，用于连接C1的数据和用于连接C2的数据也不会冲突，而被成功接收。还可以在上行链路子帧中定义分区，并且可以如在下行链路子帧中那样对分区施加相同的控制。
图12示出无线电基站2-1和2-2处的发送帧以及中继站1处的接收帧中的映射状态。图12示出这样的情况，即在OFDMA帧的下行链路子帧中生成多个区段，并且针对每个连接的数据被映射在预期的区段中。
区段是以确定的子信道数量划分子帧而生成的区。数据被存储在下行链路脉冲区中，所述下行链路脉冲区以与图10所示相同的方式在每个区段中生成，但是在图12中省略了下行链路脉冲区。
无线电基站2-1和2-2获知用于连接C1的数据和用于连接C2的数据分别要被存储在生成在发送帧中的阴影部分中的区段s1和区段s2中。因此，无线电基站2-1使无线电基站2-2将在其中存储用于连接C2的数据的区段保持空白，而不生成其他脉冲区。无线电基站2-2也使无线电基站2-1将在其中存储用于连接C1的数据的区段保持空白，而不生成其他脉冲区。
以这种方式，在每个无线电基站处控制脉冲区生成，并且生成发送帧。因此，即使当中继站1同时从无线电基站2-1和2-2接收到无线电帧时，用于连接C1的数据和用于连接C2的数据不会冲突，而被成功接收。可以以相同方式在上行链路子帧中定义区段，并且可以如在下行链路子帧中那样对区段施加相同的控制。
接下来，在中继站1将切换指令逐个发送到无线电基站(如图4中所示)的方法中，将参照图13描述通过扩展快速BS切换(该快速BS切换是WiMAX中的一种移交过程)而得到的过程。
图13是示出对数据发送和接收的调度控制的顺序图。该附图中的连接C1和C2在WiMAX中也被称为服务流。当建立了连接C1和C2时，中继站1选择无线电基站2-1和2-2，并且随后针对无线电基站2-1和2-2确定数据发送调度。以与图4中相同的方式，这里假设无线电基站2-1和2-2在该调度中以恒定的时间间隔交替地进行数据发送。
步骤S51：为了根据调度将无线电基站2-1设置为时隙分配状态并且将无线电基站2-2设置为时隙分配停止状态，中继站1发送切换到开始指令到无线电基站2-1，并发送切换到停止指令到无线电基站2-2。
具体来说，在当前的情况下，中继站1通过使用快速反馈信道来指示无线电基站2-1和2-2分别开始和停止用于连接C1和C2的时隙分配。快速反馈信道是指被周期性地分配以立即向无线电基站发送指令的时隙，所述指令例如信道质量指示符(CQI)的通知或控制信息，包括要求改变用于移交的锚定(anchor)无线电基站的请求。在当前情况下，中继站1指示无线电基站2-1和2-2按照请求来开始和停止时隙分配。
步骤S52：当无线电基站2-1接收到快速反馈信道(切换到开始指令)时，无线电基站2-1开始发送数据到终端3-1。当无线电基站2-2接收到快速反馈信道(切换到停止指令)时，无线电基站2-2停止发送数据到终端3-1。
步骤53：因为无线电基站2-1已经将用于连接C1的数据分配给时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-1之间经由中继站1进行数据发送和接收。
步骤S54：当已经经过预定的时间段时，为了将无线电基站2-1设置为时隙分配停止状态并且将无线电基站2-2设置为时隙分配状态，中继站1发送快速反馈信道(切换到停止指令)到无线电基站2-1，并发送快速反馈信道(切换到开始指令)到无线电基站2-2。
步骤S55：当无线电基站2-1接收到该切换到停止指令时，无线电基站2-1停止将数据发送到终端3-1。当无线电基站2-2接收到该切换到开始指令时，无线电基站2-2开始发送数据到终端3-1。
步骤S56：因为无线电基站2-2已经将用于连接C2的数据分配给时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-2之间经由中继站1进行数据发送和接收。
接下来，在中继站1将切换指令逐个发送到无线电基站(如图13中所示)的方法中，将参照图14描述通过扩展快速BS切换(该快速BS切换是WiMAX中的一种移交过程)而得到的另一过程。然而，在图13中，中继站1以使用快速反馈信道的方式将时隙分配开始和停止指令发送到无线电基站2-1和2-2两者，而在图14所示的情况中是这样进行控制的，即中继站1向要被指示停止时隙分配的无线电基站发送控制信息(快速反馈信道)，所述控制信息包括要被指示开始时隙分配的无线电基站的标识符。
图14是示出对数据发送和接收的调度控制的顺序图。
步骤S61：为了根据调度将无线电基站2-1设置为时隙分配状态，并且将无线电基站2-2设置为时隙分配停止状态，中继站1将包括无线电基站2-1的标识符和切换指令信息的快速反馈信道发送到无线电基站2-2。
步骤S62：当无线电基站2-2接收到该快速反馈信道时，无线电基站2-2停止其中的时隙分配，并且发送切换指令(新的独立消息)到无线电基站2-1以开始时隙分配。无线电基站2-1开始时隙分配。进行控制以使得：以相同的定时对无线电基站2-1和2-2处的开始时隙分配和停止时隙分配进行切换。
步骤S63：因为无线电基站2-1已经将用于连接C1的数据分配给时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-1之间经由中继站1进行数据发送和接收。
步骤S64：当已经经过了预定的时间段时，为了将无线电基站2-1设置为时隙分配停止状态并且将无线电基站2-2设置为时隙分配状态，中继站1将包括无线电基站2-2的标识符和切换指令信息的快速反馈信道发送到无线电基站2-1。
步骤S65：当无线电基站2-1接收到该快速反馈信道时，无线电基站2-1停止其中的时隙分配，并且发送切换指令(新的独立消息)到无线电基站2-2以开始时隙分配。无线电基站2-1开始时隙分配。进行控制以使得：以相同的定时对无线电基站2-1和2-2处的开始时隙分配和停止时隙分配进行切换。
步骤S66：因为无线电基站2-2将用于连接C2的数据分配给时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-2之间经由中继站1进行数据发送和接收。
接下来，在中继站1要求每个无线电基站确定切换而随后无线电基站自主地确定切换条件并进行切换(如图7中所示)的方法中，将参照图15描述通过扩展快速BS切换(所述快速BS切换是WiMAX中的一种移交过程)而得到的过程。
图15是示出对数据发送和接收的调度控制的顺序图。
步骤S71：中继站1将包括所确定的切换条件和无线电基站2-2的标识符的移交消息MOB MSHO REQ发送到无线电基站2-1。
步骤S72：无线电基站2-1发送切换条件消息(新的独立消息)到无线电基站2-2，并且与无线电基站2-2进行协商。随后，无线电基站2-1和2-2在其中设置切换条件。
步骤73：无线电基站2-1响应于此将MOB MSHO RSP发送回中继站1。
步骤S74：中继站1将包括切换指令的用于指定移交执行的MOB HOIND消息发送到无线电基站2-1。无线电基站2-1接收到该指令，并且发送切换指令消息(新的独立消息)到无线电基站2-2。
步骤S75：当无线电基站2-1通过该MOB HO IND接收到该切换指令时，无线电基站2-1开始发送数据到终端3-1。当无线电基站2-2从无线电基站2-1接收到该切换指令消息时，该无线电基站停止发送数据到终端3-1。
步骤S76：因为无线电基站2-1将用于连接C1的数据分配给时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-1之间经由中继站1进行数据发送和接收。
步骤S77：基于该切换条件，当已经经过了预定的时间段时，无线电基站2-1和2-2自主地执行操作，使得无线电基站2-1变为时隙分配停止状态，而无线电基站2-2变为时隙分配状态。无线电基站2-1停止发送数据到终端3-1，而无线电基站2-2开始发送数据到终端3-1。
步骤S78：因为无线电基站2-2将用于连接C2的数据分配给时隙，所以在终端3-1与无线电基站2-2之间经由中继站1进行数据发送和接收。
接下来，在中继站1为每个无线电基站指定映射条件(如图6中所示)的方法中，将参照图16描述这样一种情况，在所述情况中将根据本发明的控制过程应用于宏分集移交(Macro Diversity Handover)，所述宏分集移交是WiMAX中的一种移交过程。
图16是示出对数据发送和接收的调度控制的顺序图。
步骤S81：中继站1将包括根据调度所确定的映射条件和无线电基站2-2的标识符的移交消息MOB MSHO REQ发送到无线电基站2-1。
步骤S82：无线电基站2-1发送映射条件消息(新的独立消息)到无线电基站2-2。当无线电基站2-1和2-2在其中设置映射条件时，无线电基站2-1响应于此将MOB MSHO RSP发送回中继站1。
步骤83：中继站1将包括切换指令的用于指定移交执行的MOB HO IND消息发送到无线电基站2-1。无线电基站2-1从中继站1接收该指令，并且发送切换指令消息(新的独立消息)到无线电基站2-2。
步骤S84：无线电基站2-1和2-2根据设置的映射条件进行操作。无线电基站2-1将用于连接C1的数据分配给时隙，并且在终端3-1与无线电基站2-1之间经由中继站1进行数据发送和接收。无线电基站2-2将用于连接C2的数据分配给时隙(与无线电基站2-1所使用的时隙不同的时隙)，并且在终端3-1与无线电基站2-2之间经由中继站1进行数据发送和接收。
接下来，在中继站1要求每个无线电基站确定映射条件(如图8中所示)的方法中，将参照图17描述这样一种情况，在所述情况中将根据本发明的控制过程应用于宏分集移交，所述宏分集移交是WiMAX中的一种移交过程。
图17是示出对数据发送和接收的调度控制的顺序图。当建立了连接C1和C2时，中继站1选择无线电基站2-1和2-2。随后，中继站1要求无线电基站2-1和2-2确定用于无线电基站2-1和2-2中的数据时隙分配的映射条件。
步骤S91：中继站1将包括映射条件请求和无线电基站2-2的标识符的移交消息MOB MSHO REQ发送到无线电基站2-1。
步骤S92：无线电基站2-1确定映射条件，并且发送映射条件消息(新的独立消息)到无线电基站2-2。当无线电基站2-1和2-2在其中设置映射条件时，无线电基站2-1响应于此将MOB MSHO RSP发送回中继站1。
步骤93：中继站1将包括切换指令的用于指定移交执行的MOB HO IND消息发送到无线电基站2-1。无线电基站2-1从中继站1接收该指令，并且发送切换指令消息(新的独立消息)到无线电基站2-2。
步骤S94：无线电基站2-1和2-2根据设置的映射条件进行操作。无线电基站2-1将用于连接C1的数据分配给时隙，并且在终端3-1与无线电基站2-1之间经由中继站1进行数据发送和接收。无线电基站2-2将用于连接C2的数据分配给时隙(与无线电基站2-1所使用的时隙不同的时隙)，并且在终端3-1与无线电基站2-2之间经由中继站1进行数据发送和接收。
根据上面描述的结构和操作，本发明具有以下(a)到(e)的优点。
(a)因为对多个无线电基站处的数据发送和接收的调度受到控制，所以当中继站利用所述多个无线电基站进行数据中继时，可以成功地进行数据发送和接收。
(b)因为适于一连接的无线电基站是根据无线电基站与中继站之间的连接状态(无线电信道质量和无线电资源使用率)来选择的，所以无线电资源可以被高效地利用。
(c)因为无线电基站对数据发送和接收自主地进行切换，所以减少了从中继站发送的切换指令消息的数量，由此节约了无线电资源。
(d)因为对要按对多个无线电基站处的数据发送和接收的调度以相同的定时从多个无线电基站发送的无线电帧中的不同时隙应用了数据映射，所以在多个无线电基站处降低了数据的缓冲器保留时间和数据丢弃率。
(e)因为无线电基站确定对数据发送和接收的调度，并且控制对数据发送和接收的自主切换，所以使中继站的制造成本降低。此外，中继站与无线电基站之间的控制消息的数量减少，由此节约了无线电资源。
在根据本发明的无线电通信系统中，多个无线电基站各自包括用于安排对无线电帧中的要将数据插入其中的时隙的分配的调度的调度器，并且中继站包括用于向调度器给出调度指令的调度器控制部。调度器控制部向调度器给出指令，从而不会产生重复的时隙分配，在所述重复的时隙分配中数据的全部或部分被分配给以相同的定时发送的无线电帧中的同一时隙。以这种方式，当中继站执行与多个无线电基站的无线电中继通信时，可以进行控制，从而防止发送和接收数据的操作互相冲突，由此提高无线电通信质量。
前面的描述被视为仅仅是本发明原理的示例性说明。此外，因为本领域技术人员将很容易想到多种修改和改变，所以不期望将本发明限制到所示出和所描述的确切的结构和应用，并且因此所有适当的变型例和等同物都可以被认为落入如所附权利要求书及其等同物限定的本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种用于通过无线电进行中继通信的无线电通信系统，该无线电通信系统包括：
多个无线电基站，每一个无线电基站均包括调度器，该调度器用于安排对无线电帧中的要将数据插入其中的时隙的分配的调度；
终端，用于通过连接与所述多个无线电基站中的至少一个进行通信；以及
中继站，用于对通过所述连接交换的所述无线电帧进行中继转发，所述中继站包括调度器控制部，所述调度器控制部用于向所述调度器给出所述调度的指令，
其中所述调度器控制部向所述调度器给出所述指令，以不生成重复的时隙分配，在所述重复的时隙分配中将数据的全部或部分分配给要以相同的定时发送的无线电帧中的同一时隙。
2.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中所述调度器控制部向所述调度器给出所述指令，使得在所述无线电帧的发送定时，所述多个无线电基站中的仅一个进行时隙分配，而其他无线电基站停止时隙分配。
3.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中所述调度器控制部确定用于时隙分配的切换条件，并且将所述切换条件发送到所述多个无线电基站；并且
一旦所述调度器接收到所述切换条件，所述调度器就根据所述切换条件进行调度，使得当所述无线电帧被发送时不生成所述重复的时隙分配，从而在所述多个无线电基站之间实现自主的时隙分配。
4.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中所述调度器控制部向所述多个无线电基站中的至少一个发送用于确定用于时隙分配的切换条件的请求；并且
一旦所述调度器接收到用于确定切换条件的所述请求，就在所述多个无线电基站之间进行协商以确定所述切换条件，并且所述调度器根据在所述多个无线电基站之间确定的所述切换条件进行调度，使得当所述无线电帧被发送时不生成重复的时隙分配，从而在所述多个无线电基站之间实现自主的时隙分配。
5.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中，当所述多个无线电基站是分别在无线电帧f1到fn中发送数据D1到Dn的n个无线电基站时，所述调度器控制部给出数据映射条件，使得在要由所述n个无线电基站以相同的定时发送的所述无线电帧f1到fn中所述数据D1到Dn被映射到的n个时隙均不相同，从而不生成所述重复的时隙分配。
6.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中，当所述多个无线电基站是分别在无线电帧f1到fn中发送数据D1到Dn的n个无线电基站时，所述调度器控制部向所述多个无线电基站中的至少一个发送用于确定数据映射条件的请求；并且
一旦所述调度器接收到用于确定数据映射条件的所述请求，就在所述n个无线电基站之间进行协商以确定所述数据映射条件，并且所述调度器根据在所述n个无线电基站之间确定的所述数据映射条件进行调度，其中在要由所述n个无线电基站以相同的定时发送的所述无线电帧f1到fn中所述数据D1到Dn被映射到的n个时隙均不相同，使得当所述无线电帧被发送时不生成所述重复的时隙分配，从而在所述n个无线电基站之间实现自主的时隙分配。
7.根据权利要求1所述的无线电通信系统，其中所述中继站测量与所述多个无线电基站的通信和连接状态，选择所述多个无线电基站中的具有成功测量值的至少一个无线电基站，建立与所述多个无线电基站中的所选择的所述至少一个无线电基站的连接，并且管理所述连接。
8.一种用于进行无线电通信的无线电基站，该无线电基站包括：
接收部，用于从中继站接收调度指令，所述中继站用于执行对无线电帧的中继转发；以及
调度器，用于根据所述调度指令，安排对所述无线电帧中的要将数据插入其中的时隙的分配的调度，使得不生成重复的时隙分配，在所述重复的时隙分配中将数据的全部或部分分配给要以相同的定时发送的无线电帧中的同一时隙。
9.根据权利要求8所述的无线电基站，其中，一旦所述调度器接收到所述中继站确定并发送的时隙分配切换条件，所述调度器就根据所述切换条件进行调度，使得当所述无线电帧被发送时不生成所述重复的时隙分配，从而实现与多个所述无线电基站的自主的时隙分配。
10.根据权利要求8所述的无线电基站，其中，一旦所述调度器从所述中继站接收到用于确定时隙分配切换条件的请求，就在多个所述无线电基站之间进行协商以确定所述切换条件，并且所述调度器根据在所述多个无线电基站之间确定的所述切换条件进行调度，使得当所述无线电帧被发送时不生成所述重复的时隙分配，以在所述多个无线电基站之间实现自主的时隙分配。
11.根据权利要求8所述的无线电基站，其中，当多个所述无线电基站是分别在无线电帧f1到fn中发送数据D1到Dn的n个无线电基站时，如果所述调度器接收到所述中继站确定并发送的数据映射条件，则所述调度器根据所述数据映射条件进行调度，使得在要由所述n个无线电基站以相同的定时发送的所述无线电帧f1到fn中所述数据D1到Dn被映射到的n个时隙均不相同，从而不生成所述重复的时隙分配。
12.根据权利要求8所述的无线电基站，其中，当多个所述无线电基站是分别在无线电帧f1到fn中发送数据D1到Dn的n个无线电基站时，如果所述调度器从所述中继站接收到用于确定数据映射条件的请求，则在所述n个无线电基站之间进行协商以确定所述数据映射条件，并且所述调度器根据在所述n个无线电基站之间确定的所述数据映射条件进行调度，其中在要由所述n个无线电基站以相同的定时发送的所述无线电帧f1到fn中所述数据D1到Dn被映射到的n个时隙均不相同，使得当所述无线电帧被发送时不生成所述重复的时隙分配，从而在所述n个无线电基站之间实现自主的时隙分配。
13.一种用于通过无线电进行中继通信的中继站，该中继站包括：
调度器控制部，用于在多个无线电基站通过连接发送数据时向所述多个无线电基站给出指令，使得不生成重复的时隙分配，在所述重复的时隙分配中将数据的全部或部分分配给以相同的定时发送的无线电帧中的同一时隙；以及
发送部，用于向所述多个无线电基站发送由所述调度器控制部生成的指令信号。
14.根据权利要求13所述的中继站，其中所述调度器控制部向所述多个无线电基站给出所述指令，使得在所述无线电帧的发送定时，所述多个无线电基站中的仅一个进行时隙分配，而其他无线电基站停止时隙分配。
15.根据权利要求13所述的中继站，其中所述调度器控制部确定切换条件，使得不生成所述重复的时隙分配，以在所述多个无线电基站之间实现自主的时隙分配，并且将所述切换条件发送到所述多个无线电基站。
16.根据权利要求13所述的中继站，其中所述调度器控制部向所述多个无线电基站中的至少一个发送用于确定时隙分配切换条件的请求，从而在所述多个无线电基站之间自主地进行协商，以确定所述针对时隙分配的切换条件，并且根据所述切换条件进行调度，以使得不生成所述重复的时隙分配。
17.根据权利要求13所述的中继站，其中，当所述多个无线电基站是分别在无线电帧f1到fn中发送数据D1到Dn的n个无线电基站时，所述调度器控制部给出数据映射条件，使得在要由所述n个无线电基站以相同的定时发送的所述无线电帧f1到fn中所述数据D1到Dn被映射到的n个时隙均不相同，以使得不生成所述重复的时隙分配。
18.根据权利要求13所述的中继站，其中，当所述多个无线电基站是分别在无线电帧f1到fn中发送数据D1到Dn的n个无线电基站时，所述调度器控制部向所述多个无线电基站中的至少一个发送用于确定数据映射条件的请求，以使得在所述多个无线电基站之间自主地进行协商以确定所述数据映射条件，并且根据所述数据映射条件进行调度，其中在要由所述n个无线电基站以相同的定时发送的所述无线电帧f1到fn中所述数据D1到Dn被映射到的n个时隙均不相同。
19.根据权利要求13所述的中继站，该中继站还包括：
测量部，用于测量与所述多个无线电基站的通信和连接状态；
无线电基站选择部，用于选择所述多个无线电基站中的具有成功测量值的至少一个无线电基站；以及
连接管理部，用于建立与所述多个无线电基站中的所选择的所述至少一个无线电基站的连接，并且用于管理所述连接。
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