CN101309501A - 信号发射方法和基站与中继站 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种信号发射方法，包括：基站获取中继站的位置信息和中继站的覆盖范围；所述基站根据自身的位置以及中继站的位置和中继站的覆盖范围通知中继站延后发射信号的时间量；在中继站与基站的发射信号需要在时间上有重叠的情况下，中继站根据延后发射信号的时间量将所有的信号发射时间延后。本发明实施例还涉及一种基站，包括：用于获取中继站的位置信息和中继站的覆盖范围信息的单元；用于通知上述中继站上述延后发射信号的时间量的单元。本发明实施例还涉及一种中继站。因此，本发明实施例信号发射方法和基站与中继站在不增加CP长度的前提下，使得中继站和基站之间的距离没有限制。保证了中继站提高基站覆盖范围的需求。

Description

信号发射方法和基站与中继站

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其是一种信号发射技术。

背景技术

为了适应未来无线通信系统高数据率，高实时性和低误码率的基本要求，很多新技术引入到无线通信系统中，例如无线中继技术。

无线电信号功率的衰减与其传播的距离几乎成指数关系，假设基站发射功率为P，离基站D公里处的接收功率为P_D＝P·e^-D。在蜂窝无线通信系统中，无线电信号的衰减决定单个蜂窝网格(一个基站的覆盖范围)的大小，即在蜂窝边缘的信号强度不能小于接收机能正常工作的最小功率。而无线电信号指数衰减的特性决定了在小区中心的接收机可以接收到很高，可能高于接收机所需要的无线电信号功率，相反，小区边缘的接收机只能接收到微弱的信号，低于接收机所需要的无线电信号功率，因此影响了服务质量。并且，无线电信号的指数衰减使得即使在小区中心的基站增加很大的发射功率，而小区边缘信号质量的改善也微乎其微。例如即使基站的发射功率增加到P+1000瓦特，但在小区边缘(假设小区半径10公里)的信号也只有(P+1000)·e^-10＝P·e^-10+1000·e^-10≈P·e^-10+0.033瓦特，即只增加了0.033瓦特。

如图1所示，为小区内的接收机与基站的距离和信号传输能力之间的关系示意图，图中的细实线表示现在所使用的频段的传输能力随到距离的变化，可以看出现有小区制系统面临的问题：小区边缘的传输能力远远达不到用户的需求，而小区中心能力过剩。图中的粗实线表示将来所使用的频段的传输能力随到距离的变化，因为将来使用更高的频段，因此在此情况下，无线电信号的衰减会更加严重，因此即使增加基站的发射功率，传输能力还是会比现在更加恶化。

在未来的无线通信系统中，小区边缘的用户也会需要较强的信号，现有的小区制很难满足要求。如果减小单个基站的覆盖面积和半径，则网络铺设的成本会大大提高。为了以较低的成本增加小区的覆盖，提供小区边缘用户的服务质量，一种方法是基于无线中继的网络架构。

如图2所示为基于中继的无线通信系统的结构图，基站(Base Station，BS)发射的信号，经过中继点(Relay Node，RN)被放大，服务于中继点周围的用户。信号还可以经过多个中继点放大，达到离基站很远的地方。中继点的成本远小于基站，因此总体成本小于简单的缩小小区面积，而增加基站数目的成本。另外由于是无线的中继方式，中继点的设置和改变比较灵活。如图3所示，为使用中继点后，用户与基站之间的距离与基站信号传输能力的关系示意图，图中虚线为单个基站的传输能力曲线，而实线为基站加中继站的传输能力曲线，可以看出小区服务质量得到一定的改善。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)为一种调制方式，其原理为：将待传输的多个数据符号调制到相互正交的子载波上，合并为一个OFDM符号。如图4所示，为OFDM符号的结构示意图，包括两个部分，数据部分为待传数据的集合，循环前缀(Cyclic Prefix，CP)为将数据部分的尾部循环放置到数据部分的前面。

由于无线电信号在传输过程中会经过不同物体的反射，折射，散射等，因此基站发射的一个无线电信号可能会分为很多路信号，先后到达用户设备，如果不对这种多径效应做出调整，这些先后到达的信号之间会相互干扰。

OFDM调制的优点是：只要最先到达和最后到达的信号之间的时间差小于循环前缀CP的长度，则这些信号之间不会产生互相干扰。

如图5所示，为现有的IEEE 8012.16m标准中的帧结构示意图；在一个无线帧中有一个基站BS和多个中继站(Relay Station，RS)同时向移动设备(Mobile station，MS)发送信号。由于各个中继站RS都与基站MS保持符号同步，所以在这个阶段它们发送的符号起止时间都是一样的。

由于无线电信号传输通常为全向的，所以MS可能同时接收到基站和多个中继站的信号。如前所述，MS接收到的不同信号到达MS的最大时间差需要小于CP长度才能做到相互之间没有干扰。无线信号的传播速度近似于光速，基站与MS之间的距离为R1，RS与MS之间的距离为R2，因此可以计算出RS与BS之间的距离d＝R1-R2，该距离应该小于CP/光速的结果。

通常CP为5us左右，因此RS和BS之间距离不能超过1.5km，这样就限制了RS扩大BS覆盖的功能。

因此，在CP不变的情况下限制了基站和中继站之间的距离。而增加CP的长度，则d可以更大，但是会降低频谱效率。

发明内容

本发明实施例提供一种信号发射方法和基站与中继站，在不增加CP长度的前提下，使得中继站和基站之间的距离不受限制。

本发明实施例提供了一种信号发射方法，包括以下步骤：

基站获取中继站的位置信息和中继站的覆盖范围；

所述基站根据自身的位置以及中继站的位置和中继站的覆盖范围通知中继站延后发射信号的时间量；

在中继站与基站的发射信号需要在时间上有重叠的情况下，中继站根据延后发射信号的时间量将所有的信号发射时间延后。

本发明实施例还提供了一种基站，包括：

用于获取中继站的位置信息和中继站的覆盖范围信息的单元；

用于根据该基站自身的位置信息和获取的所述中继站的位置信息、中继站的覆盖范围信息，计算上述中继站延后发射信号的时间量的单元；

用于通知上述中继站上述延后发射信号的时间量的单元。

本发明实施例还提供了一种中继站，包括：

用于向基站上报该中继站的位置信息和中继站的覆盖范围信息的单元；

用于获取所述基站发送的该中继站延后发射信号的时间量的单元。

因此，本发明实施例信号发射方法和基站与中继站在不增加CP长度的前提下，使得中继站和基站之间的距离没有限制。保证了中继站提高基站覆盖范围的需求。

附图说明

图1为现有技术中小区内的接收机与基站的距离和信号传输能力之间的关系示意图；

图2为现有技术中基于中继的无线通信系统的结构图；

图3为现有技术中使用中继点后用户与基站之间的距离与基站信号传输能力的关系示意图；

图4为现有技术中OFDM符号的结构示意图；

图5为现有技术中的IEEE 8012.16m标准中的帧结构示意图；

图6为本发明实施例的信号发射方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。

如图6所示，为本发明实施例的信号发射方法的流程图，详细步骤如下：

步骤101，基站获取中继站的位置信息和中继站的覆盖范围；

基站获取中继站的位置信息可以是中继站通过全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)定位测量自身的位置信息，然后将该位置信息上报给基站，或者中继站通过测量从基站传来的无线电信号的角度和时间延迟量得知自身与基站的距离及相对角度并上报基站；

而基站获取中继站的覆盖范围可以是中继站将自身覆盖范围的信息上报给基站，这样基站就获得了中继站与基站的距离和该中继站的覆盖范围信息；

步骤102，基站根据自身的位置以及中继站的位置和中继站的覆盖范围通知中继站延后发射信号的时间量；

基站根据自身的位置信息、中继站的位置信息和中继站的覆盖范围，计算得到该中继站延后发射信号的时间量，该时间量t根据下面公式得到：

其中，D为基站到中继站之间的距离，r为中继站在面向基站方向的覆盖距离，T_cp为循环前缀时间长度，c为光速；

步骤103，在中继站与基站的发射信号需要在时间上有重叠的情况下，中继站根据延后发射信号的时间量将所有的信号发射时间延后。

在中继站与基站的发射信号需要在时间上有重叠的情况下是指中继站与基站同时发射无线电信号，并且所述无线电信号至少使用部分用相同的频率。

实际应用中，详细处理过程具体如下：

步骤201，中继站通过GPS定位测量自身的位置信息，地表上的二维坐标为(x1，y1)，本实施例的中继站相对市中心(0.4公里，0.6公里)，然后将该位置信息和中继站自身的覆盖范围，即面向基站方向的覆盖距离r为1公里，上报给基站；

步骤202，基站根据自身的位置，地表上的二维坐标(x2，y2)，本实施例的基站相对市中心(1.3公里，1.8公里)，以及中继站的位置和中继站的覆盖范围通知中继站延后发射信号的时间量t；

公式中的D根据坐标(x1，y1)和(x2，y2)算出，D＝[(x1-x2)²+(y1-y2)²]^1/2＝[(0.4-1.3)²+(0.6-1.8)²]^1/2＝1.5公里，如果系统固有的cp长度为10us，则符合第一种情况，则算出t＝5us；如果系统固有的cp长度为5us，则符合第二种情况，则算出t＝3.33us；

步骤103，中继站根据延后发射信号的时间量将所有的信号发射时间延后。

本发明实施例的基站包括：用于获取中继站的位置信息和中继站的覆盖范围信息的单元；用于根据该基站自身的位置信息和获取的所述中继站的位置信息、中继站的覆盖范围信息，计算上述中继站延后发射信号的时间量的单元，计算公式如(1)所示；用于通知上述中继站上述延后发射信号的时间量的单元。

而本发明实施例的中继站，包括用于向基站上报该中继站的位置信息和中继站的覆盖范围信息的单元；用于获取所述基站发送的该中继站延后发射信号的时间量的单元。

因此，本发明实施例信号发射方法和基站与中继站在不增加CP长度的前提下，使得中继站和基站之间的距离没有限制。保证了中继站提高基站覆盖范围的需求，也保证了不降低频谱效率。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1、一种信号发射方法，其特征在于包括：

基站获取中继站的位置信息和中继站的覆盖范围；

所述基站根据自身的位置信息、中继站的位置信息和中继站的覆盖范围，通知该中继站延后发射信号的时间量；

在中继站与基站的发射信号在时间上有重叠的情况下，中继站根据所述时间量将所有的信号延后发射。

2、根据权利要求1所述的信号发射方法，其特征在于所述基站获取中继站的位置信息具体为：所述中继站通过全球定位系统定位测量自身的位置信息，然后将该位置信息上报给所述基站。

3、根据权利要求1所述的信号发射方法，其特征在于所述基站获取中继站的位置信息具体为：所述中继站通过测量从基站传来的无线电信号的角度和时间延迟量，得知自身与基站的距离及相对角度，并上报给所述基站。

4、根据权利要求1所述的信号发射方法，其特征在于所述基站获取中继站的覆盖范围具体为：中继站将自身覆盖范围的信息上报给所述基站。

5、根据权利要求1所述的信号发射方法，其特征在于所述基站通知该中继站延后发射信号的时间量之前，根据自身的位置信息、中继站的位置信息和中继站的覆盖范围，确定该中继站延后发射信号的时间量。

6、根据权利要求1所述的信号发射方法，其特征在于所述在中继站与基站的发射信号需要在时间上有重叠的情况下具体是指中继站与基站同时发射无线电信号，并且所述无线电信号至少使用部分用相同的频率。

7、根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的信号发射方法，其特征在于所述时间量根据公式确定，其中D为基站到中继站之间的距离，r为中继站的覆盖半径，T_cp为循环前缀时间长度，c为光速。

8、一种基站，其特征在于包括：

用于获取中继站的位置信息和中继站的覆盖范围信息的单元；

用于根据该基站自身的位置信息和获取的所述中继站的位置信息、中继站的覆盖范围信息，计算上述中继站延后发射信号的时间量的单元；

用于通知上述中继站上述延后发射信号的时间量的单元。

9、一种中继站，其特征在于包括：

用于向基站上报该中继站的位置信息和中继站的覆盖范围信息的单元；

用于获取所述基站发送的该中继站延后发射信号的时间量的单元。

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