CN101562817A - 一种基于天线波束交叠的中继传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于天线波束交叠的中继传输方法，属于无线通信中的中继通信技术领域。通过在基站处安装两个定向天线，一个覆盖整个扇区的宽波束天线，另一个是指向中继站的甚窄波束天线；在中继站只部署一个天线，组成半双工通信模式，或者，在中基站处采用Booster配置方案，组成全双工通信模式。本发明基于资源重用技术，使基站到中继站传输不占用额外的带宽资源，中继站既可以工作于增大覆盖，也可用于提高蜂窝系统的吞吐量。
Description
技术领域
本发明涉及一种中继的信息传输方法，属于无线通信中的中继通信技术领域。
背景技术
Booster中继方案是一种全双工的放大转发中继方案，目前该方案已被日本最大的移动电话运营公司NTT DoCoMo的FOMA网络所采用，图1给出了采用Booster中继方案的通信系统的一个下行传输示意图，该系统中，中继站可工作于两种模式，即增大覆盖模式和基于协作的吞吐量增强模式。例如，当中继站设在乡村，基站信号无法达到山背后的村庄时，中继站就工作在增大覆盖模式，实现基站和移动台之间的通信；当基站信号可以到达村落但信号强度很弱时，中继站就工作在基于协作的吞吐量增强模式，实现基站和移动台之间的可靠通信。采用Booster中继方案的中继站包括两个天线，一个指向基站，而另一个指向移动台，它们和Booster设备构成完整的中继转发系统。
但是，采用Booster中继方案的中继转发系统，需要在中继站上安装定向天线，而在实际部署时，中继站的数量远大于基站的部署数量，这种方式导致中继站成本较高，使得整个信息传输系统的成本变高。此外，采用Booster中继方案的中继转发系统的信息转发受到中继站能力的限制，吞吐量较小。
发明内容
本发明的目的在于寻找一种新的优于Booster的半双工中继方法，通过基于资源重用技术，使基站到中继站传输不占用额外的带宽资源，中继站既可以工作于增大覆盖，也可用于提高蜂窝系统的吞吐量。
本发明的目的是通过下述方案实现的。
一种基于天线波束交叠的中继传输方法：
在基站处，包括基站控制设备，两个定向天线，一个是覆盖整个扇区的宽波束天线，另一个是指向中继站的甚窄波束天线，由此构成天线波束交叠中继方式。基站控制设备用于控制整个基站的通信。
在中继站处，使用一个天线。在进行信息转发时，中继站可以采用放大-转发中继方式，也可采用解码-转发中继方式。由于定向天线均安装在基站上，相比于Booster中继方案，采用天线波束交叠中继方式降低了中继站的成本，同时，能进一步提升中继系统的吞吐量。
当传输信号时，基站向移动台传输和基站向中继站传输使用相同的频率资源。虽然基站向移动台和中继站传输使用相同的频率会产生相互干扰，但是由于基站向中继站传输使用的是甚窄波束天线，这使得在移动台处产生的干扰信号非常微弱，因此基站向移动台传输的信号很容易被检测出来。同理，在中继站处，由于基站向中继站使用定向的甚窄波束天线，天线增益高，中继站接收到的信号强度大，而基站向移动台传输的信号采用宽波束天线，在中继站处，相对的比较微弱，因此基站向中继站传输的信号也很容易被检测。
上面给出的天线波束交叠中继方式工作在半双工通信模式，也可以将天线波束交叠中继方案和Booster中继方案相结合，即，在基站处安装两个天线：宽波束天线和窄波束天线，在中继站处采用Booster方案，也安装两幅天线，则构造出工作在全双工通信模式下的天线波束交叠中继方案。
有益效果
本发明所提出的中继传输方式，通过在基站处部署覆盖整个扇区的宽波束天线和指向中继站的甚窄波束天线，降低了中继站的成本，并且提升了中继系统的吞吐量。
附图说明
图1是采用Booster中继方案的通信系统传输示意图；
图2是半双工通信模式的天线波束交叠中继方案传输示意图；
图3是天线波束交叠中继方案中宽、窄波束天线方向图实例；
图4是Booster中继方案的中继协议；
图5是半双工通信模式的天线波束交叠中继方案的中继协议；
图6是全双工通信模式的天线波束交叠中继方案的中继协议。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例
假设在一个信息传输系统中，包括一个基站，一个中继站和四个移动台。
如果采用原先的Booster中继方案，如图4所示，BS代表基站，RS代表中继站，MS1和MS2代表两个不同的移动台。则第一个时隙内，BS向RS发送信息，RS向MS1转发信息；在第二个时隙内，BS向RS发送信息，RS同时向MS2转发信息。因此，在2个时隙内，该方式只能服务2个用户，而且中继站需安装定向天线。
而采用本发明提出的基于天线波束交叠的中继传输方法：
当采用半双工通信模式的天线波束交叠中继方案时，在基站处装两个定向天线，一个是覆盖整个扇区的宽波束天线，另一个是指向中继站的甚窄波束天线。在中继站安装一个天线。
其中，基站处的宽波束天线采用3dB波束宽度60度的天线，其天线增益为7dB；窄波束天线采用抛物面天线，波束宽度为1.75度，天线增益为37dB。如图3所示，在中继站处，窄波束天线发射的信号增益为37dB，而宽波束天线的干扰信号的增益小于7dB，因此，在中继站处，基站到中继站的信号比干扰信号强30dB。而在移动台处，窄波束天线发射的干扰信号，要比宽波束天线发射的有用信号低的多，因此，移动台能够正确检测出发送信号。
图5是半双工通信模式的天线波束交叠中继方案的中继协议。第一个时隙内，BS利用窄波束天线把向移动台MS3发送的信息传输给RS，同时利用宽波束天线向MS1传输信息。第二个时隙内，BS向MS2传输信息，RS向MS3传输信息。可见，采用半双工通信模式的天线波束交叠中继方案在2个时隙内能服务3个用户，相比于Booster中继方案，有50％的吞吐量提升。而且定向天线安装在基站，中继站不需要安装定向天线。
当采用全双工通信模式的天线波束交叠中继方案时，在基站处装两个定向天线，一个是覆盖整个扇区的宽波束天线，另一个是指向中继站的甚窄波束天线。在中继站按照Booster方案，安装两幅天线。
图6是全双工通信模式的天线波束交叠中继方案的中继协议。在第一个时隙，BS利用窄波束天线向RS传输MS2的信息，RS再把收到的信息发给MS2，同时，BS利用宽波束天线向MS1发送信息。在第二个时隙，BS利用窄波束天线向RS传输MS4的信息，RS再把收到的信息发给MS4，BS利用宽波束天线向MS3发送信息。2个时隙内服务4个用户，相比于Booster方案，可提升100％的吞吐量。
Claims (1)
1、一种基于天线波束交叠的中继传输方法，其特征在于：
当采用半双工通信模式时，在基站处，包括基站控制设备，两个定向天线，一个是覆盖整个扇区的宽波束天线，另一个是指向中继站的甚窄波束天线，由此构成天线波束交叠中继方式；在中继站处，使用一个天线；
当传输信号时，基站向移动台传输和基站向中继站传输使用相同的频率资源；
在进行信息转发时，中继站可以采用放大-转发中继方式，也可采用解码-转发中继方式；
当采用全双工通信模式时，在基站处，包括基站控制设备，两个定向天线，一个是覆盖整个扇区的宽波束天线，另一个是指向中继站的甚窄波束天线，由此构成天线波束交叠中继方式；在中继站处，使用两个天线和Booster设备，两个天线一个是对准基站的天线，一个是对准移动台的天线。
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2009
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