CN101282154B - 一种无线中继网络的中继区导码发送方法 - Google Patents
一种无线中继网络的中继区导码发送方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种无线中继网络的中继区导码发送方法，网络中的上级站点向其下一级的中继站发送中继区导码的周期为p，包括步骤：上级站点根据中继站发送的上行链路相邻两帧信号得出这相邻两帧各自的时偏和频偏；上级站点根据所得到的相邻两帧的时偏和频偏，得出时偏调整幅度和频偏调整幅度；上级站点将时偏调整幅度和频偏调整幅度，与预设的时偏门限和频偏门限进行比较；最后根据比较结果，确定向其下一级的中继站发送中继区导码的新周期。与现有技术相比，本发明方法适应性强，可灵活地适用于各种类型的中继区，以及各种信道环境和各种拓扑结构下的中继网络；而且提高了系统效率，减少了带宽浪费。
Description
技术领域
本发明涉及无线中继网络的中继区导码，更具体地，涉及一种无线中继网络的中继区导码发送方法。
背景技术
在IEEE802.16j工作组提出的中继系统中，一个或数个RS(RelayStation，中继站)被设置在MMR(Mobile Multi-hop Relay，无线中继网络)-BS(Base Station，基站)和一个或数个MS(Mobile Station，移动台)之间，通过信号的连续中继来达到系统覆盖范围的扩展以及系统容量的增加的目的。为了满足不同应用场景的需要，RS可以设置为固定类型，也可设置为移动类型。
图1示出了基站BS和移动台MS之间的信号传递经由一级或数级中继完成。对于基站Q已覆盖移动台1和移动台2的MMR，在其中再设置中继站RS的目标有两个：一为扩展覆盖范围，如中继站B和中继站C；二为扩充系统容量，如对于中继站A。其中基站Q是中继站A和中继站C的上一级站点，中继站A是中继站B的上一级站点。作为示意，图1中的每一个中继站RS均各自覆盖两个移动台，也即中继站A覆盖移动台3和移动台4，中继站B覆盖移动台5和移动台6，以及中继站C覆盖移动台7和移动台8。
在中继网络中，端到端传输链路由接入链路(Access Link)和中继链路(Relay Link)构成。其中，接入链路定义为起始或结束于MS的通信链路，中继链路定义为MMR-BS和RS之间或者两个RS之间的通信链路。
中继区导码(amble)主要是为了在中继链路上提供一种下游RS同上一级RS时间和频率同步的机制，同时下游RS也可利用中继区导码进行干扰测量和信道估计。RS利用上一级站点(可能是RS也可能是BS)的帧前缀完成初始接入网络的过程后，就不能再利用这个前缀进行时间和频率的同步以及测量，因为RS不可能同时收发帧前缀。因此，为了保持中继链路的两端站点(可能是RS或BS)的同步，上一级站点必需发送中继区导码。
中继区导码的位置比较灵活，其可能的位置存在多种情况。其在帧中可能存在的位置如图2所示。但这个问题在本专利的讨论范围之外。
图2给出了一个为MMR设计的通用TDD(Time Division Duplex，时分双工)帧结构。每个帧包含一个接入区(Access Zone)和中继区(Relay Zone)。图中的虚线表示中继区导码在中继区中可能存在的位置，但是并不限于所示位置。
已有的技术中不考虑RS的类型和RS所处的信道环境，简单地设定RS的发送周期。在RS是固定类型且信道环境较好的情况下设定的周期，可能造成对带宽资源的浪费；但是根据同样原则设定的周期在RS是移动类型且信道环境比较差的情况下，可能又达不到系统所需的性能要求。另外，在移动的、甚至高速移动的RS在其移动过程中，所使用的信道环境还可能是变化的。
因此，需要设定一种中继区导码的发送机制，依据RS的类型(固定、移动和高速移动)以及信道环境来灵活地决定中继区导码是否需要被发送，以及以何种频率进行发送。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于需要提供一种无线中继网络的中继区导码的发送机制，用以根据中继区的类型(固定、移动和高速移动)以及信道环境来灵活地决定中继区导码是否需要被发送，以及以何种频率进行发送。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种无线中继网络的中继区导码发送方法，所述无线中继网络中的上级站点向其下一级的中继站发送中继区导码的周期为p，包括如下步骤：
(1)所述上级站点根据所述中继站发送的上行链路相邻两帧信号得出这相邻两帧各自的时偏和频偏；
(2)所述上级站点根据所得到的相邻两帧的时偏和频偏，得出时偏调整幅度和频偏调整幅度；
(3)所述上级站点将所述时偏调整幅度和频偏调整幅度，与预设的时偏门限和频偏门限进行比较；如果所述时偏调整幅度小于所述时偏门限下限且所述频偏调整幅度小于所述频偏门限下限，则转步骤(4)，如果所述时偏调整幅度大于所述时偏门限下限且所述频偏调整幅度大于所述频偏门限下限，则转步骤(5)；
(4)所述上级站点以大于等于所述周期p的新周期向所述中继站发送所述中继区导码；
(5)所述上级站点进一步比较，如果所述时偏调整幅度小于所述时偏门限上限且所述频偏调整幅度小于所述频偏门限上限，则转步骤(6)，如果所述时偏调整幅度大于所述时偏门限上限且所述频偏调整幅度大于所述频偏门限上限，则转步骤(7)；
(6)所述上级站点以小于等于所述周期p的新周期向所述中继站发送所述中继区导码；
(7)所述上级站点在每帧中都发送所述中继区导码。
根据上述的中继区导码发送方法，所述上级站点的类型可以包括基站，也可以包括中继站。所述中继站的类型包括固定类型，也可以包括移动类型。
根据上述的中继区导码发送方法，所述中继站的个数可以包括一个。
根据上述的中继区导码发送方法，所述中继站的个数可以包括两个或两个以上。进一步地，所述步骤(1)中，所述时偏和频偏，可以为所述相邻两帧各自的时偏代表值和频偏代表值。更进一步地，所述时偏代表值可以包括所有所述中继站的时偏最大值，相应地，所述频偏代表值可以包括所有所述中继站的频偏最大值；所述时偏代表值也可以包括所有所述中继站的时偏最小值，相应地，所述频偏代表值也可以包括所有所述中继站的频偏最小值；所述时偏代表值还可以包括所有所述中继站的时偏平均值，相应地，所述频偏代表值还可以包括所有所述中继站的频偏平均值。
根据上述的中继区导码发送方法，所述步骤(2)中，所述时偏调整幅度和频偏调整幅度，可以根据所述时偏代表值和频偏代表值获得。所述步骤(3)中，所述时偏门限和频偏门限可以是依据所述无线中继网络的仿真结果预设的。
根据上述的中继区导码发送方法，在所述上级站点的DL_MAP_IE消息中可以包括语法信息和字长信息。
与现有技术相比，本发明方法具有以下优点：
1)适应性强，可灵活地适用于包括固定和移动的各种类型的中继区，以及各种信道环境和各种拓扑结构下的中继网络；
2)提高了系统效率，减少了带宽浪费。
附图说明
图1是现有技术中无线中继网络配置实施例示意图；
图2是现有技术中普通帧结构中中继区导码存在位置实施例示意图；
图3是本发明方法实施例流程示意图；
图4是本发明方法应用实施例流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作进一步的详细描述。应当理解，此处描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明方法的思路是：在16J标准系统中，MMR系统首先根据预先仿真的结果为继网络中RS的上一级站点设置一组门限值，包括时偏上限、时偏下限，和频偏上限、频偏下限，每一组门限值对应一种通信环境和一个发送周期p；然后该上级站点接收RS在中继链路的上行链路中发送的信息后估计出相邻两帧的时偏和频偏，该上级站点根据这相邻两帧的时偏和频偏得到该下级站点的调整幅度；然后该上级站点将得到的调整幅度与上述预设的门限值进行比较，根据比较结果设置其下一帧中继区导码的发送机制。另外，本发明要求中继区导码在帧中的位置是固定的。
其中，RS上级站点的类型允许是另一个RS，也允许是BS。RS的类型包括固定类型的，也包括移动类型的。
在整个通信过程中，上级站点实时获取其下一级站点的时偏和频偏，再与设定的门限值进行比较，根据比较结果灵活设置中继区导码的发送机制。
图3示出了本发明方法实施例示意图，其中的上级站点向其下一级的RS发送中继区导码的周期为p，包括如下步骤：
步骤301：RS的上一级站点依据接收到的RS在中继链路中发送的上行链路第n帧的信号，得出上行链路第n帧的时偏ant和频偏anf。该RS的上一级站点，可能是另一个RS，也可能是一个BS。
步骤302：RS的上级站点再依据接收到的RS发送的上行链路第n+1帧的信号，得出上行链路第n+1帧的时偏a(n+1)t和频偏a(n+1)f。
步骤303：上级站点根据所得到的该相邻两帧的时偏和频偏，得出时偏和频偏在这相邻两帧中进行调整的时偏调整幅度Δ(n+1)t和频偏调整幅度Δ(n+1)f，根据如下表达式进行：
Δ(n+1)t＝|a(n+1)t-ant| (1)
Δ(n+1)f＝|a(n+1)f-anf| (2)
步骤304：上级站点将获得的时偏调整幅度Δ(n+1)t和频偏调整幅度Δ(n+1)f，与系统预先设定的一组门限值进行比较，这组门限值包括时偏门限和频偏门限，其中时偏门限又包括时偏下限TLVot和时偏上限TLVpt，频偏门限又包括频偏下限TLVof和频偏上限TLVpf。如果Δ(n+1)t<TLVot且Δ(n+1)f<TLVof，则转步骤305；如果TLVot<Δ(n+1)t且TLVof<Δ(n+1)f，则转步骤306。
步骤305：上级站点每m帧发送一次的新周期向下一级RS发送中继区导码，其中的m大于等于设定的原发送周期数p。
步骤306：上级站点进一步比较，如果Δ(n+1)t<TLVpt且Δ(n+1f<TLVpf，则转步骤307，如果TLVpt<Δ(n+1)t且TLVpf<Δ(n+1)f，则转步骤308。
步骤307：该上级站点每k帧发送一次的新周期向下一级RS发送中继区导码，其中的k小于等于设定的原发送周期数p。
步骤308：该上级站点在每帧中都发送一次中继区导码。
其中，上述步骤304中的时偏下限TLVot和时偏上限TLVpt，以及频偏下限TLVof和频偏上限TLVpf，是由MMR系统依据仿真结果提前设定的，与实际的信道环境和所接入RS的不同而有所改变。对于一个较稳定的通信环境来说，根据仿真结果预设门限值之后，在其后的流程中，不需要再对门限值进行修改。当然，对应于不同的通信环境，所仿真的结果会有所不同，因此所预设的门限值一般也不同。
在上述本发明方法中，如果MMR系统中一个上级站附属有不止一个的RS(d为大于1的正整数)，比如为d个，则上级站点在获取RS的时偏和频偏时，必须获取这d个RS在第n帧信号中各自的时偏和频偏，也即：
在步骤301中，上级站点根据接收到的信号，得出每个RS的时偏adnt和频偏adnf，并将这些时偏和频偏进行比较，得到最大时偏a_maxnt和最大频偏a_maxnf。
在步骤302中，上级站点得到这d个RS的第n+1帧的时偏和频偏，经过比较后，得到第n+1帧的最大时偏a_max(n+1)t和最大频偏。
在步骤303中，上级站点所获得的时偏调整幅度和频偏调整幅度，应分别根据如下表达式进行：
Δ_max(n+1)t＝|a_max(n+1)t-a_maxnt| (3)
Δ_max(n+1)f＝|a_max(n+1)f-a_maxnf| (4)
也即应根据a_maxnt、a_maxnf，和a_max(n+1)t、a_max(n+1)f进行相应计算，其中的Δ_max(n+1)t称之为最大时偏调整幅度，Δ_max(n+1)f称之为最大频偏调整幅度。
在步骤304以及后续步骤中，与预设的门限值进行比较的时偏调整幅度和频偏调整幅度，也应该分别是最大时偏调整幅度Δ_max(n+1)t和最大频偏调整幅度Δ_max(n+1)f。
本发明在上述的步骤301和步骤302中，利用上行链路信息获取时偏和频偏不在本发明的讨论范围之内。
另外，本发明所述的针对一个上级站点下面包含几个从属RS的情况，利用最大时偏调整幅度Δ_max(n+1)t和最大频偏调整幅度Δ_max(n+1)f这一组代表值，来作为在下一帧中继区导码发送机制设定的主要依据是可以改变的，只要该代表值具有一定的实际意义即可。比如该代表值可以采用每一帧的时偏平均值和频偏平均值，或者也可以采用时偏最小值和频偏最小值，等等。
另外，上述的上级站点的类型允许是中继站RS，也允许是基站BS。作为下一级的中继站RS，其类型包括固定类型的，也包括移动类型的。
针对本发明所提出的中继区导码的发送机制，在上级站点的下行链路消息映射信息单元(Down Link MAP Information Element，简称DL_MAP_IE)中也设置了相应的消息格式，如表1所示：
表1中继区导码传输周期消息
| 语法 | 字长 | 备注 |
| DL_MAP Message Format(){ | ||
| RS amble transmit period | 3bits | 中继区导码的发送周期 |
| } |
如表1所示，DL_MAP_IE消息中包括了语法信息、字长信息、以及备注信息等内容。
下面基于一个中继站RS10下面包含了两个处于从属地位的中继站RS20和RS21的举例，且目前RS10向其下一级的RS20和RS21发送中继区导码的频率也仍然为p，来说明本发明方法的一个应用实施例流程，如图4所示，包括如下步骤：
步骤401：MMR系统利用预先仿真结果设置一组RS10的门限值，这组门限值包括时偏下限TLVot和时偏上限TLVpt，以及频偏下限TLVof和频偏上限TLVpf；其中的这些门限值是依据系统仿真的结果预先设定的，每一组门限值对应一种通信环境和一个发送周期p；
步骤402：RS10在接收到所属的下一级中继站RS20和RS21在各自的中继链路的上行链路中发送的第n帧的信息后，获得RS20上行链路第n帧的时偏bnt和频偏bnf，以及RS21上行链路第n帧的时偏cnt和频偏cnf；
步骤403：然后RS10根据RS20第n帧的时偏bnt和频偏bnf，以及RS21第n帧的时偏cnt和频偏cnf，依据如下表达式，得到第n帧的平均时偏vnt和平均频偏vnf；
vnt＝(bnt+cnt)/2 (5)
vnf＝(bnf+cnf)/2 (6)
步骤404：RS10在接收到RS20和RS21在中继链路的上行链路发送的第n+1帧的信息后，获得RS20上行链路第n+1帧的时偏b(n+1)t和频偏b(n+1)f，以及RS21上行链路第n+1帧的时偏c(n+1)t和频偏c(n+1)f；
步骤405：然后RS10根据RS20第n+1帧的时偏b(n+1)t和和频偏b(n+1)f，以及RS21第n+1帧的时偏c(n+1)t和频偏c(n+1)f，依据如下表达式，得到第n+1帧的平均时偏v(n+1)t和平均频偏v(n+1)f；
v(n+1)t＝(b(n+1)t+c(n+1)t)/2 (7)
v(n+1)f＝(b(n+1)f+c(n+1)f)/2 (8)
步骤406：RS10根据第n帧的平均时偏和平均频偏，以及第n+1帧的平均时偏和平均频偏，依据如下表达式，得到RS20和RS21在第n帧、第n+1帧这相邻两帧所进行的时偏幅度调整Δ(n+1)t、频偏幅度调整Δ(n+1)f；
Δ(n+1)t＝|v(n+1)t-vnt| (9)
Δ(n+1)f＝|v(n+1)f-vnf| (10)
步骤407：RS10把获得的时偏调整幅度Δ(n+1)t和频偏调整幅度Δ(n+1)f，与系统预先设定的门限时偏下限TLVot、时偏上限TLVpt、频偏下限TLVof、和频偏上限TLVpf进行比较，如果Δ(n+1)t<TLVot且Δ(n+1)f<TLVof，则转步骤408；如果TLVot<Δ(n+1)t，且TLVof<Δ(n+1)f，则转步骤409；
步骤408：RS10每f帧发送一次中继区导码，其中的f大于等于设定的原发送周期数p；
步骤409：RS10进一步判断，如果Δ(n+1)t<TLVpt，且Δ(n+1)f<TLVpf，则转步骤410，否则转步骤411；
步骤410：该上级站点每g帧发送一次中继区导码，其中的g小于等于设定的原发送周期数p。
步骤411：该上级站点在每帧中都发送一次中继区导码。
通过上述描述与说明，本发明所提供的一种适用于IEEE802.16j通讯标准的无线中继网络中继区导码发送机制即得以实现。与现有技术相比，本发明的突出特点在于上一级站点根据接收到RS在中继链路的上行链路所发送信号的时偏和频偏信息，调整下一帧系统发送中继区导码的机制，因此采用本发明所述的方法具有以下效果：
第一，具有这种发送机制的标准，其适应性强，可灵活地适用于包括固定和移动的各种类型的RS，以及各种信道环境和各种拓扑结构下的中继网络；
第二，具有这种发送机制的系统只是在通信环境需要发送中继区导码的情况下才发送，因此提高了系统效率，减少了没有必要的带宽浪费。
以上所述较详细第说明了本发明方法的工作原理，但这只是为了便于理解而给出的一些较具体的实施例，不应当被视为是对本发明范围的限制。对本发明方法所属领域的普通技术人员来说，可以根据本发明方法的技术方案及其构思进行相应的等同改变或替换。而所有这些改变或替换，都属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线中继网络的中继区导码发送方法，所述无线中继网络中的上级站点向其下一级的中继站发送中继区导码的周期为p，其特征在于，包括如下步骤：
(1)所述上级站点根据所述中继站发送的上行链路相邻两帧信号得出这相邻两帧各自的时偏和频偏；
(2)所述上级站点根据所得到的相邻两帧的时偏和频偏，得出时偏调整幅度和频偏调整幅度；
(3)所述上级站点将所述时偏调整幅度和频偏调整幅度，与预设的时偏门限和频偏门限进行比较；判断是否所述时偏调整幅度小于所述时偏门限下限且所述频偏调整幅度小于所述频偏门限下限，如果是，则转步骤(4)，如果否，，则转步骤(5)；
(4)所述上级站点以大于等于所述周期p的新周期向所述中继站发送所述中继区导码；
(5)所述上级站点进一步比较，判断是否所述时偏调整幅度小于所述时偏门限上限且所述频偏调整幅度小于所述频偏门限上限，如果是，则转步骤(6)，如果否，则转步骤(7)；
(6)所述上级站点以小于等于所述周期p的新周期向所述中继站发送所述中继区导码；
(7)所述上级站点在每帧中都发送所述中继区导码。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上级站点的类型包括基站或中继站。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继站的类型包括固定类型或移动类型。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继站的个数包括一个。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继站的个数为两个以上。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述时偏和频偏，为所述相邻两帧各自的时偏代表值和频偏代表值。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述时偏代表值包括所有所述中继站的时偏最大值，相应地，所述频偏代表值包括所有所述中继站的频偏最大值；或
所述时偏代表值包括所有所述中继站的时偏最小值，相应地，所述频偏代表值包括所有所述中继站的频偏最小值；或
所述时偏代表值包括所有所述中继站的时偏平均值，相应地，所述频偏代表值包括所有所述中继站的频偏平均值。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述时偏调整幅度和频偏调整幅度，根据所述时偏代表值和频偏代表值获得。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述时偏门限和频偏门限是依据所述无线中继网络的仿真结果预设的。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述上级站点的DL_MAP_IE消息中包括语法信息和字长信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: RUGAO HUACAN PROPERTIES CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: ZTE CORPORATION Effective date: 20141121 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 518057 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE TO: 226500 NANTONG, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20141121 Address after: 11, 226500 and 18 sets of Zhenhai dam village, Rugao, Jiangsu, Nantong Patentee after: Rugao Huayi Real Estate Co., Ltd. Address before: 518057 Nanshan District high tech Industrial Park, Guangdong, South Road, science and technology, ZTE building, legal department Patentee before: ZTE Corporation |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120905 Termination date: 20160404 |