CN101175306B - 用于无线通信系统的下行传输方法及上行传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于无线通信系统的下行传输方法及上行传输方法。其中该无线通信系统包括基站、用于转发数据的至少一跳接力站集合、至少一个终端。其中，至少一跳接力站集合中的所有接力站通过基站和/或其前一跳接力站集合中的与其对应的接力站接入基站。该下行传输方法包括以下步骤：S302，基站通过下行数据区域将前缀和控制信息以及数据发送至接入基站的同一跳接力站集合中的所有接力站，和/或直接与基站通信的终端；S304，接力站和/或终端接收来自基站的控制信息和数据，并且根据控制信息对接收到的数据进行处理并存储；以及S306，所有同一跳接力站同时发送不同于基站的前缀且不同于其他跳接力站集合的前缀的相同前缀、控制信息以及数据至下一跳接力站和/或终端。

Description

用于无线通信系统的下行传输方法及上行传输方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种用于无线通信系统的下行传输方法及上行传输方法。

背景技术

当前存在有多种无线接入系统，如WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA，IEEE802.16等。它们的一个共同点是，站点架设复杂，基站需要有线支持，基站的覆盖相对固定。由于无线通信环境的复杂性，比如传播路径上建筑物的阻挡，或者基站和用户的接收天线和发射天线之间存在障碍物等，使得用户处于基站服务的盲区。这样，虽然用户处于基站覆盖的小区之内，但是却无法与基站之间保持正常的通信，导致用户的通信质量严重下降；甚至，用户无法接入系统。对于小区边缘的用户，由于信号经历较长路径的传播，信号衰减严重，从而影响用户和基站之间的通信质量和服务质量，比如，为了保证小区边缘用户能够正常的接收基站的信号，只能采用低阶的编码调制方式，这样就降低了用户的数据速率；如果为了保证用户的数据速率而采用高阶的编码调制方式，则基站和用户的发射功率都需要增加，这样对小区中的其他用户以及邻小区的用户造成干扰。另外，随着应用的深入，这些无线接入系统不能很好的满足随机突发的无线接入需求和一些有线不可达区域的覆盖。

因此，为了扩展基站服务区域的覆盖，以及改善小区边缘用户的服务质量，当前已经存在多种接力系统，即通过接力站完成基站与用户之间的通信。

较早出现的接力系统是模拟接力系统。接力站接收到信号之后，不进行数字部分的处理，只是把接收的信号进行模拟放大，然后发送给用户，或者基站，或者下一个接力站。这种接力方法简单，但是缺点明显，除了有效信号之外，接力站接收的带内干扰信号也会被放大，并继续在发送路径上传输。这样，经过接力站之后，有用信号的可信度降低。

另外一种是数字接力系统。数字接力系统对接收到的信号可以进行解调解码，还原出信源信号，并进行一定的存储和处理，然后再编码调制，发送给用户，或者基站，或者下一个接力站。这种接力方法克服了模拟信号的噪声传递，提高了传输的可靠性。

IEEE802.16系统为高速率的无线数据传输提供了点到多点的网络拓扑结构。为了解决IEEE802.16系统中基站服务盲区以及小区边缘用户通信质量的问题，在IEEE802.16系统中引入无线接力的网络拓扑结构成为可能。因此，本发明提出了一种在无线通信系统中利用接力站进行数据传输的方法。

发明内容

本发明旨在提供一种无线通信系统，以解决处于基站服务盲区的用户无法接入系统或者无法与基站进行正常通信的问题，以及改善小区边缘用户通信质量的问题。

根据本发明的一方面，提出了一种用于无线通信系统的下行传输方法。其中该无线通信系统包括基站、用于转发数据的至少一跳接力站集合、至少一个终端。该方法包括以下步骤：S302，基站将前缀和控制信息以及数据发送至接入基站的同一跳接力站集合中的所有接力站，和/或直接与基站通信的终端；S304，接力站和/或终端接收来自基站的控制信息和数据，并且根据控制信息对接收到的数据进行处理并存储；以及S306，所有同一跳接力站同时发送相同的前缀、控制信息以及数据至下一跳接力站和/或终端。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于无线通信系统的上行传输方法。其中该无线通信系统包括基站、用于转发数据的至少一跳接力站集合、至少一个终端。该方法包括以下步骤：S402，终端根据带宽分配信息在上行数据区域发送数据给基站和接力站；S404，同一跳的所有接力站接收终端发送的数据，对数据进行处理；以及S406，所有同一跳接力站根据控制信息，在上行发送区域发送存储的数据。

通过本发明，可以解决无线通信系统中，基站服务盲区中用户无法接入系统或者用户无法与基站正常通信的问题，可以扩展基站的覆盖范围，并且改善小区边缘用户的通信质量，提高用户的数据速率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的无线通信系统的框图；

图2是根据本发明的无线通信系统的具体结构示意图；

图3是根据本发明的用于无线通信系统的下行传输方法的流程图；

图4是根据本发明的用于无线通信系统的上行传输方法的流程图；

图5是通过图3、图4所示的用于无线通信系统的下行传输方法和上行传输方法的第一种帧结构实现示意图；以及

图6是通过图3、图4所示的用于无线通信系统的下行传输方法和上行传输方法的第二种帧结构实现示意图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图1是是根据本发明的无线通信系统的框图；图2是根据本发明的无线通信系统的具体结构示意图。

参考图1，说明根据本发明的无线通信系统。该无线通信系统100包括：基站102，用于通过至少一个接力站将数据传输到至少一个终端，和/或直接将数据传输到与基站通信的终端；终端104，用于将数据传输到至少一个接力站和/或基站；以及至少一个接力站106，用于接收基站发送给接力站的数据并将数据转发至终端，和/或接收来自至少一个终端的数据并将数据转发至基站，其中，所有的接力站被划分为N个接力站集合，N为大于0的整数：所有直接接入基站的接力站组成第一跳接力站集合；所有通过第一跳接力站接入基站的接力站组成第二跳接力站集合；以及所有通过第n-1跳接力站接入基站的接力站组成第n跳接力站集合，其中，n为大于1且小于等于N的整数。

其中，基站102包括：第一数据发送装置1022-1，用于通过下行数据区域将前缀和控制信息以及数据发送至至少一个接力站和/或至少一个终端；以及第一数据接收装置1024-1，用于接收来自至少一个接力站和/或至少一个终端的数据。优选地，控制信息包括以下至少一种信息：接力站和终端的发射和接收定时、以及下行子帧和上行子帧的区域分配信息。基站通过相同的下行数据区域或不同的下行数据区域将数据发送至接力站和/或终端。

其中，接力站106包括：同步和登记装置1062，用于与基站进行同步，向基站进行登记并获取基站的接力传输许可；第一下行数据接收装置1064，用于接收来自基站的前缀序列和控制信息，根据前缀序列和控制信息接收基站发送给所有接力站的数据并对数据进行处理和存储；第一下行数据发送装置1066，用于根据下行数据接收装置接收到的前缀和控制信息生成新的控制信息并通过下行数据区域将新的控制信息和下行数据接收装置存储的数据先后发送至终端或下一跳接力站；第二上行数据接收装置1068，用于接收来自至少一个终端的数据并对数据进行处理和存储；以及第二上行数据发送装置1070，用于通过上行数据区域将上行数据接收装置存储的数据发送至下一跳接力站或基站。优选地，接力站通过不同的下行数据区域将数据发送至下一跳接力站或终端，并且优先将数据发送至下一跳接力站。在基站通过不同的下行数据区域发送数据的情况下，优先将数据发送至接力站。

其中，基站102也包括：第二数据接收装置1022-2，用于接收来自终端的数据；以及第二数据发送装置1024-2，用于通过上行数据区域将数据发送至直接与基站通信的终端。终端通过相同的上行数据区域或不同的上行数据区域将数据发送至基站和/或接力站。

其中，同一跳接力站集合中的所有接力站在下行发送相同的数据。同一跳接力站集合中的所有接力站同时发送数据。同一跳接力站集合中的所有接力站发送数据的时间相对于基站的下行帧起始时间是固定的。

具体地，参考图2，说明根据本发明的无线通信系统的具体实例。在该无线通信系统中包括基站，接力站和终端。其中，接力站可以直接接入基站，也可以通过其他接力站接入基站。终端可以直接与基站进行通信，也可以通过接力站与基站进行通信。

在图2中，接力站1和接力站2直接接入基站，与基站保持同步，并获得接入系统的接力传输许可。接力站1和接力站2属于第一跳接力站集合。接力站3通过接力站1接入基站。接力站3属于第二跳接力站集合。终端1和终端2直接与基站进行通信。终端11和终端12通过接力站1与基站进行通信。终端21通过接力站2与基站进行通信。终端31通过接力站3和接力站1与基站进行通信。并且，在该无线通信系统中，属于第一跳接力站集合的接力站1和接力站2发送相同的前缀，但是与基站发送的帧前缀不同。属于第二跳接力站集合的接力站3发送的前缀与基站发送的帧前缀不同，并且与第一跳接力站集合中的接力站1和接力站2发送的前缀不同。

图3是根据本发明的用于无线通信系统的下行传输方法的流程图；图4是根据本发明的用于无线通信系统的上行传输方法的流程图；图5是通过图3、图4所示的用于无线通信系统的下行传输方法和上行传输方法的第一种帧结构实现示意图；以及图6是通过图3、图4所示的用于无线通信系统的下行传输方法和上行传输方法的第二种帧结构实现示意图。

参考图3，说明根据本发明的无线通信系统的下行传输方法。其中，无线通信系统包括基站、用于转发数据的至少一跳接力站集合、至少一个终端，其中，至少一跳接力站集合中的所有接力站通过基站和/或其前一跳接力站集合中的与其对应的接力站接入基站。该用于无线通信系统的下行传输方法包括以下步骤：S302，基站通过下行数据区域将前缀和控制信息以及数据发送至接入基站的同一跳接力站集合中的所有接力站，和/或直接与基站通信的终端；S304，接力站和/或终端接收来自基站的控制信息和数据，并且根据控制信息对接收到的数据进行处理并存储；以及S306，所有同一跳接力站同时发送不同于基站的前缀且不同于其他跳接力站集合的前缀的相同前缀、控制信息以及数据至下一跳接力站和/或终端。

其中，基站通过相同的下行数据区域或不同的数据区域发送数据。控制信息包括以下信息中的至少一种：接力站和终端的发射和接收定时、以及下行子帧和上行子帧的区域分配信息。在基站通过不同的下行数据区域发送数据的情况下，时间优先地将数据发送至接力站。

其中，接力站通过相同的下行区域或不同的下行区域发送数据给下一跳接力站和/或终端。在接力站通过不同的下行区域发送数据的情况下，时间优先地发送数据至下一跳接力站。接力站的下行发送时间在帧中是固定的。

其中，当接力站在下行区域发送时，基站发送数据给与其直接通信的终端。当基站在下行数据区域发送时，向接力站和/或终端发送的数据中包括下行数据区域的分配信息。

其中，接力站发送的控制信息是接力站根据接收到的基站的控制信息获得的。

参考图4，说明根据本发明的用于无线通信系统的上行传输方法。其中的无线通信系统包括：基站、用于转发数据的至少一跳接力站集合、以及至少一个终端。其中，至少一跳接力站集合中的所有接力站通过基站和/或其前一跳接力站集合中的与其对应的接力站接入基站。该用于无线通信系统的上行传输方法包括以下步骤：S402，终端根据带宽分配信息在上行数据区域发送数据给基站和接力站；S404，同一跳的所有接力站接收终端发送的数据，对数据进行处理；以及S406，所有同一跳接力站根据基站的控制信息，在上行发送区域发送经过处理的数据。

其中，在步骤S404中，接力站判断数据接收是否正确，如果数据接收错误，则放弃数据；如果数据接收正确，则保存数据到本地缓存器。在步骤S406中，所有接力站根据基站的控制信息，在上行发送区域发送接收正确的数据。

其中，终端通过相同的上行区域或不同的上行区域发送数据给接力站和基站。终端通过不同上行区域发送数据时，时间优先地发送数据至接力站。

具体地，参考图5、图6，说明通过图3、图4所示的用于无线通信系统的下行传输方法和上行传输方法的第一种帧结构的实现和第二种帧结构的实现。

如图5所示，帧结构包括下行子帧和上行子帧。基站的下行子帧和上行子帧之间为TTD，即基站的发射和接收转换间隔；基站的两帧之间为RTD，即基站的接收和发射转换间隔。基站的下行子帧中包括基站的前缀、基站的控制信息(FCH、DL-MAP、UL-MAP消息)、下行数据区域502、下行数据区域504、下行区域506。基站的上行子帧包括上行数据区域508、上行数据区域510、上行数据区域512。接力站1的前缀和下行数据区域514所占的区域完全对应基站的下行区域506；接力站1的上行数据区域516所占的区域完全对应基站的上行区域512。同样的，接力站2的前缀和下行数据区域518所占的区域完全与接力站1的前缀和下行数据区域514所占的区域相同；接力站2的上行数据区域520所占的区域完全与接力站1的上行数据区域516相同。这里为了清楚的说明接力站与基站之间的通信过程，所以将接力站1和接力站2的上行和下行区域独立表示。

图5所示的接力站1和接力站2与基站的关系同图2所示，即接力站1和接力站2直接接入基站，并已经与基站保持同步，获得接力传输的许可。在下行子帧的开始，基站发送固定的前缀1。然后基站发送控制消息，包括FCH、DL-MAP、UL-MAP消息，这些控制消息中至少包括了下行子帧和上行子帧中数据区域的分配信息，以及接力站和终端的接收和发射的定时信息。然后，基站根据控制信息在下行数据区域502发送给接力站1和接力站2的数据，其中基站在下行数据区域502中的各个矩形区域中为接力站1和/或接力站2发送数据突发。然后，基站根据控制信息在下行数据区域504为直接与基站通信的终端1和终端2发送数据，其中基站在下行数据区域504中的各个矩形区域中为终端1和/或终端2发送数据突发。这里的终端1和终端2如图2所示。基站在下行区域506可以为直接与基站通信的终端1和终端2发送数据，也可以在下行区域506暂时不做任何发送。下行数据区域502和下行数据区域504也可以包括各自区域的调度信息。

接力站1和接力站2接收基站发送的前缀、控制信息，以及下行数据区域502中所有的数据。接力站1和接力站2分别根据基站控制信息对所接收到的下行数据区域502中的数据进行解码解调，并保存在本地的缓存区中。接力站1和接力站2分别根据基站的控制信息产生新的控制信息，新的控制信息将在下行数据区域506中由接力站1和接力站2同时在相同的区域中发送。

接力站1和接力站2在下行子帧中固定的时刻同时发送相同的前缀2。如图5中所示，接力站1和接力站2在下行区域506的开始时刻同时发送前缀2，其中，下行区域506的起始定时在下行子帧中是固定的。随后，接力站1和接力站2同时在相同的区域发送接力站1和接力站2产生的相同的新的控制信息。然后，接力站1和接力站2根据新的控制信息，各自从本地的缓存区中取出从基站接收的并处理后的数据，在接力站前缀2之后的下行区域发送。

终端1和终端2接收基站的控制信息并根据该控制信息接收基站在下行数据区域504发送给自己的数据。通过接力站1与基站进行通信的终端11和终端12，以及通过接力站2与基站进行通信的终端21，如图2所示。终端11、终端12、终端21接收接力站1和/或接力站2发送的控制信息，并根据该控制信息接收接力站1和/或接力站2在下行区域506发送给自己的数据。

通过接力站1和接力站2与基站进行通信的终端11、终端12、终端21根据接收到的接力站1和/或接力站2发送的控制消息，获得上行发射的起始定时和上行发射的调度信息。当上行发射定时到达的时候，终端11、终端12、终端21根据接收到的上行发射的调度信息在上行发送区域508中向接力站1和接力站2发送数据。上行发送区域508中的各个矩形区域表示终端11或终端12或终端21发送的数据突发。

直接与基站通信的终端1和终端2根据接收到的基站的控制信息获得上行发射的起始定时和上行发射的调度信息，并且根据这些信息在上行数据发送区域510向基站发送数据。上行数据发送区域508中的各个矩形区域表示终端1或终端2发送的数据突发。

接力站1和接力站2接收终端11、终端12、终端21在上行发射数据区域508发送的数据，并判断接收的数据是否正确，如果正确，则放入本地的缓存区，如果接收错误，则放弃该接收的数据。

接力站1和接力站2根据基站的控制信息在上行数据区域512同时在相同的区域向基站发送接收成功的数据。对于接收失败的数据，接力站1和/或接力站2将放弃发送该数据。

图6所示的帧结构实现示意图与图5所示的第一种帧结构实现示意图相似，并且基站、接力站和终端的发射和接收过程是相同的。图6所示的帧结构示意图的特别之处在于，下行数据发送区域502’包括基站发送给终端1和终端2的数据，也包括基站发送给接力站1和接力站2的数据。上行数据发送区域506’包括终端1和终端2发送给基站的数据，也包括终端11、终端12、终端21发送给接力站1和接力站2的数据。其中，终端1和终端2，接力站1和接力站2，终端11、终端12、终端21分别如图2所示。

通过本发明，可以解决无线通信系统中，基站服务盲区中用户无法接入系统或者用户无法与基站正常通信的问题，可以扩展基站的覆盖范围，并且改善小区边缘用户的通信质量，提高用户的数据速率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于无线通信系统的下行传输方法，其特征在于，所述无线通信系统包括基站、用于转发数据的至少一跳接力站集合、以及至少一个终端，其中，所述至少一跳接力站集合中的所有接力站通过所述基站和/或其前一跳接力站集合中的与其对应的接力站接入所述基站，所述方法包括以下步骤：

步骤S302，基站通过下行数据区域将前缀和控制信息以及数据发送至接入所述基站的同一跳接力站集合中的所有接力站，和/或直接与所述基站通信的终端；

步骤S304，所述接力站和/或所述终端接收来自所述基站的控制信息和数据，并且根据控制信息对接收到的数据进行处理并存储；以及

步骤S306，所述同一跳接力站集合中的所有接力站同时发送不同于所述基站的前缀且不同于其他跳接力站集合的前缀的相同前缀、控制信息、和数据至下一跳接力站和/或终端。

2.根据权利要求1所述的下行传输方法，其特征在于，所述基站发送的所述控制信息至少包括以下信息中的至少一种：所述接力站和所述终端的发射和接收定时、以及下行子帧和上行子帧的区域分配信息。

3.根据权利要求1所述的下行传输方法，其特征在于，所述基站通过相同的下行数据区域或不同的下行数据区域发送所述数据给所述接力站和所述终端。

4.根据权利要求3所述的下行传输方法，其特征在于，在所述基站通过不同的下行数据区域发送数据的情况下，时间优先地将数据发送至所述接力站。

5.根据权利要求1所述的下行传输方法，其特征在于，所述接力站通过相同的下行区域或不同的下行区域发送所述数据给所述的下一跳接力站和/或所述终端。

6.根据权利要求5所述的下行传输方法，其特征在于，所述接力站通过不同的下行区域发送数据的情况下，时间优先地发送所述数据至所述下一跳接力站。

7.根据权利要求1所述的下行传输方法，其特征在于，所述接力站的下行发送时间在帧中是固定的。

8.根据权利要求1所述的下行传输方法，其特征在于，当所述接力站在下行区域发送时，所述基站发送数据给与其直接通信的所述终端。

9.根据权利要求1所述的下行传输方法，其特征在于，当所述基站在下行数据区域发送时，向所述接力站和/或所述终端发送的数据中包括所述下行数据区域的分配信息。

10.根据权利要求1所述的下行传输方法，其特征在于，所述接力站发送的所述控制信息是所述接力站根据接收到的所述基站的控制信息获得的。

11.一种用于无线通信系统的上行传输方法，其特征在于，所述无线通信系统包括：基站、用于转发数据的至少一跳接力站集合、以及至少一个终端，其中，所述至少一跳接力站集合中的所有接力站通过所述基站和/或其前一跳接力站集合中的与其对应的接力站接入所述基站，所述方法包括以下步骤：步骤S402，终端根据带宽分配信息在上行数据区域发送数据给所述基站和所述接力站；步骤S404，同一跳的所有接力站接收所述终端发送的所述数据，对所述数据进行处理；步骤S406，所述所有接力站根据所述基站的控制信息，在所述上行发送区域发送经过处理的所述数据；其中，在所述步骤S404中，所述的接力站判断数据接收是否正确，如果所述数据接收错误，则放弃所述数据；如果所述数据接收正确，则保存所述数据到本地缓存器。

12.根据权利要求11所述的上行传输方法，其特征在于，在所述步骤S406中，所有的接力站根据所述基站的控制信息，在所述上行发送区域发送所述接收正确的数据。

13.根据权利要求11所述的上行传输方法，其特征在于，所述终端通过相同的上行区域或不同的上行区域发送所述数据给所述接力站和所述基站。

14.根据权利要求11所述的上行传输方法，其特征在于，所述终端通过不同上行区域发送数据时，时间优先地发送数据至所述接力站。

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