CN101953100B - 用于向用户设备传送数据的方法、通信系统、基站和用户设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于向用户设备传送数据的方法、通信系统、基站和移动站。在帧(F)中以时分复用方式从第一基站(BBS)和从第二基站(CBS)向用户设备(3)传送数据。每个帧(F)具有第一子帧(20)和第二子帧(21)。用户设备(3)位于小区(2)中，每个小区(2)包括第二基站(CBS)。在帧的第一子帧期间从第一基站(BBS)向多个小区(3)中的用户设备(3)无线地传送数据。在帧(F)的第二子帧(21)期间从第二基站(CBS)向多个用户设备(3)中的至少一个无线地传送数据。从第一基站(BBS)传送的数据还被第二基站(CBS)传送到多个小区(3)中的至少一个。

Description

用于向用户设备传送数据的方法、通信系统、基站和用户设备
技术领域
本发明涉及用于向用户设备传送数据的方法、通信系统、基站和用户设备。例如用于所谓的宽带无线接入(BWA)的集成异构网络已变成用于演进宽带接入和移动通信两者的主要方向之一。此类系统是一种新型的“三重播放(triple-play)”宽带无线接入(BWA)网络，其使用宽带互联网来接入安全网络并将地面数字电视广播系统与BWA系统集成。
背景技术
EP 1509043Al示出一种用于以突发的形式传送编码的视频数据的DVB-H(数字视频广播-H)系统。DVB-H采用时分复用传输方案并在突发时间切片内传送数据。如果突发未被完全传送到接收机，则重复传输。然而，此传输方案不太有效，因为传输时间切片期间的带宽减小。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于以高效的方式向用户设备传送数据的方法。本发明的另一目的是提供一种用于通过用户设备以消耗较少带宽的方式来接收数据的方法。本发明的目的还有提供一种向用户设备提供高效数据传输的通信系统，并且另一目的是提供一种用于以高效的方式无线地接收数据的用户设备。
提供了一种用于以时分复用的方式从第一基站和从第二基站向用户设备传送数据的方法。传输以帧的方式进行，其中，每个帧包括第一子帧和第二子帧。用户设备位于小区中且这些小区中的每一个包括第二基站。在帧的第一子帧期间，从第一基站向多个小区中的用户设备无线地传送数据。用户设备可以是例如移动电话或膝上型计算机。
在帧的第二子帧期间，从第二基站向所述多个用户设备中的至少一个传送数据。从第一基站无线地传送到用户设备的数据还至少部分地被第二基站传送到用户设备中的至少一个。如稍后所述，其取决于实施例，如果第二基站重传从第一基站无线地传送到用户设备的完整数据，或者如果只重传该数据的一部分。
这种方法提供了向用户设备发送数据两次的可能性。其利用这样的事实，即用户设备连接到第二基站并优选地利用第二子帧期间的带宽。与DVB-H相比，不仅第一基站用于广播带宽数据，而且第二基站重传例如用于不正确地接收到的数据分组的数据。因此，提高了用于从第一基站传送数据的效率。
在实施例中，第二基站在第一子帧期间从第一基站接收数据并将该数据无线地重传到多个用户设备中的至少一个。由于第二基站在第一基站的范围内，所以其可以无线地接收使第一和第二基站之间的同步变得容易的数据。
如果第二基站在第二子帧期间至少部分地重传数据，则用户可以容易地将来自第一基站和来自第二基站的数据区别开。这使得更容易将最初由第一基站发送的数据与由第二基站重传的数据重新组合。
如果第二基站在第一子帧期间至少部分地重传数据，则第一子帧的带宽被更高效地使用。
在实施例中，第一基站在第一频域中并同时在第二频域中发送相同的数据。这使得可以将远离第一基站的用户设备的调制编码方案与接近于第一基站的那些用户设备区别开。较近的用户设备可以以较高的速率从第一基站接收数据。
第二基站可以应用户设备之一的请求而重传数据。应请求，第二基站向已发送请求的用户设备发送数据。这降低了用户设备的能量消耗，因为其只在需要时接收重传的数据。
如果请求是否认信号，则只有当需要重传时才可以传送确认信号，以进一步节省用户设备和第二基站中的能量。
如果否认信号包括关于哪些数据分组将被重传的信息，则可以进一步减少重传数据分组的数目且只重传必要的数据分组。
如果第二基站在其中第二基站从第一基站接收到数据的帧期间重传数据，则在一个帧内接收到包括重传数据的完整广播信息。这提高了用于接收广播信息的速度并节省用于所接收数据的存储量。
在实施例中，由与第一基站对所述数据分组进行编码所使用的调制编码方案(MCS)相同的调制编码方案对第二基站重传的数据进行编码。这还使得容易进行数据解码，因为用户设备只需要用于来自第一基站的数据和来自第二基站的重传数据二者的一种解码算法。
可以在作为第二子帧的一部分的转发阶段中传送重传的数据。根据另一实施例，第二基站向用户设备发送指示转发阶段的长度的信息。在本实施例中，转发阶段的长度是灵活的，使得转发阶段的长度取决于在转发阶段中重传多少数据分组。
还提供了一种用于由用户设备在帧中接收数据的方法，其中，每个帧包括第一子帧和第二子帧。用户设备在第一子帧中从第一基站接收数据分组，将此数据解码并将对从第一基站接收到的带错误的数据分组的请求发送到第二基站。这使得能够以高带宽从第一基站传送数据，因为向第一基站请求接收到的带错误的数据。优选地，该请求是否认请求，使得只有当需要重传时才发送请求。
还提供了一种用于在具有第一子帧和第二子帧的帧中以时分复用的方式向用户设备传送数据的基站。提供了用于在帧的第二子帧期间无线地从第二基站向多个用户设备传送数据的传送单元。基站包括在第一子帧期间从另一基站无线地接收数据的第一接收单元和将由接收单元接收到的数据无线地重传到多个用户设备中的至少一个的重传单元。其取决于实施例，如果重传了接收单元接收到的所有数据，或者如果只重传该数据的选择部分。
在实施例中，基站包括用于从用户设备接收重传数据的请求的第二接收单元，由此，所述请求被转发到重传单元以便只有在请求时才重传数据以保证只在需要的情况下进行重传。
还提供了一种用于在帧中从第一基站和从第二基站无线地接收数据的用户设备。提供了一种用于在第一子帧期间从第一基站接收数据分组的接收单元。
提供了一种用于对从第一基站接收到的数据进行解码的解码单元并提供了一种用于向第二基站发送对未完全从第一基站接收到的数据分组的请求的确认单元。
还提供了一种用于以时分复用方式从第一基站和从第二基站向用户设备传送数据的通信系统，在帧中提供该传送，其中，每个帧具有第一子帧和第二子帧。所述通信系统还包括用于在第一子帧期间无线地向多个用户设备传送数据的第一基站。
提供了一种用于在第二子帧期间向多个用户设备无线地传送数据的第二基站。第二基站包括在第一子帧期间从第一基站接收数据的接收单元和用于将从第一基站接收到的数据无线地重传到多个设备中的至少一个的重传单元。再次地，其取决于实施例，如果由接收单元接收到的所有数据都被重传，或者如果只重传该数据的选择部分。
此通信系统使得能够利用第二基站的中继功能从第一基站向用户设备进行宽带数据的高效传输。
附图说明
现在借助于附图来说明本发明的实施例。
图1示出具有宽带基站和多个蜂窝式基站的通信系统。
图2示出用于从基站向多个用户设备传送数据的基本帧结构。
图3示出根据本发明的第一实施例的帧结构。
图4是蜂窝式基站相对于广播基站的位置。
图5示出用于从基站到用户设备的传输的帧结构的第二实施例。
图6示出用于从基站到用户设备的数据传输的帧结构的第三实施例。
图7示出用于从基站到用户设备的数据传输的帧结构的第四实施例。
图8示出图1的通信系统的细节。
具体实施方式
图1示出具有多个基站的通信系统1的实施例。通信系统1分成多个小区2。在每个小区2中，设置第二基站，即所谓的蜂窝式基站(CBS)以向在各小区2内部的用户设备3提供无线电信服务。在小区2之一中，布置第一基站，即所谓的宽带基站(BBS)以向多个小区2的用户设备3提供附加服务。宽带基站BBS执行类似于电视和视频的广播服务，其中，蜂窝式基站CBS负责提供诸如语音和数据的典型无线服务。
所述集成系统协调移动IP网络与宽带无线接入。从频率部署的观点出发，使用单频网络(SFN)。这意味着广播基站BBS使用与蜂窝式基站CBS相同的频域。换言之，蜂窝式基站和广播基站由于频谱的限制必须共享同一频带。
图2示出用于从广播基站和蜂窝式基站到用户设备的数据的下行链路的帧结构。帧F包括第一子帧20，其称为广播子帧，因为在此第一子帧20期间从广播基站向多个用户设备发送数据。帧F的第二子帧21用于蜂窝式基站CBS与多个用户设备3之间的通信。第二子帧21分成下行链路23、下行链路-上行链路保护(guard)24和上行链路25。在下行链路23期间，从蜂窝式基站CBS向用户设备3发送语音和数据。下行链路上行链路保护24必须足够长以考虑基站CBS与用户设备3之间的信号传播。在上行链路25期间，用户设备3向蜂窝式基站CBS传送语音和数据。
在第一子帧20与第二子帧21之间和第二子帧21与第一子帧20之间，插入广播蜂窝式保护22以保证广播基站BBS、蜂窝式基站CBS和用户设备UE的传输不重叠。
蜂窝式基站和宽带基站仅仅是时间同步的且以时分复用(TDM)方式传送数据。
为了传送第一子帧，需要传输时间TB，而第二子帧21的传输花费TD。
图3示出用于广播基站BBS、蜂窝式基站CBS和用户设备3之间的通信的帧结构的第一实施例。用相同的附图标记来标记具有与在前图中相同的功能的元件。与图2相比，第二子帧21还包括转发阶段26。
在第一子帧20期间，蜂窝式基站CBS接收从广播基站BBS发送的信号。蜂窝基站CBS对信号进行解调和解码并准备此信息的转发。在转发阶段26中，将从广播基站BBS接收到的信息转发到用户设备3。在图3中，完全转发由同一帧F的第一子帧20载送的信息。蜂窝式基站CBS不一定在转发阶段26中使用与广播基站BBS相同的调制编码方案。
蜂窝式基站CBS执行中继功能以载送广播信息。这对位于远离下一个广播基站BBS的小区中的远程用户尤其有用。帧结构使得在远程用户从蜂窝式基站CBS获得数据时可以由广播基站BBS使用高调制方案。使用高速调制编码方案(MSC)来改善传输效率。
图4示出蜂窝式基站CBS相对于广播基站BBS的位置。蜂窝式基站CBS相对于广播基站的位置位于不同的层(tier)。一层到下一层之间的距离约为一千米且一个广播基站可以覆盖达十层，其对应于从广播基站到最后一个小区2的十千米的距离。
不同层中的用户设备从广播基站接收具有不同信号强度的信号。因此，在不同的层中对中继功能的需要是不同的。
因此，将媒体接入控制器(MAC)帧设计为在来自广播基站的信号对于用户设备而言足够好的情况下允许用于转发信号的资源的不过度分配。
在转发阶段26开始时，提供蜂窝式帧控制信道FCHC。此蜂窝式帧控制信号FCHC指示用于从蜂窝式基站CBS到用户设备3的转发阶段26的持续时间和调制编码方案。蜂窝式帧控制信道信号FCHC取决于层。内层中的用户设备3预期接收具有良好质量的大部分第一子帧20。因此，转发阶段26的持续时间小于外层中的用户设备3的转发阶段26的持续时间。
另外，在每个广播子帧开始时提供广播帧控制信道FCHB信号以指示第一子帧20的调制编码方案和持续时间。帧控制信道信号FCHB和FCHC的使用保证如果广播阶段期间的传输对于用户设备而言足够好，则资源分配不过度。
图5示出帧结构F的第二实施例。相对于频率来划分第一子帧10，在第一子帧10中从广播基站BBS向用户设备3发送数据。广播基站以两种不同的调制编码方案(MCS)、即高速MCS和低速MCS发送数据。在一个实施例中，基站可以在700～720MHz频带中传送数据。为高MCS提供715MHz至720MHz之间的频率。低MCS的编码使用700MHz至715MHz频带。
频域的此划分可以尤其适合于OFDMA(正交频分复用)或GMC(广义多载波)下行链路。
为了进一步提高效率，蜂窝式基站已在第一子帧期间开始转发阶段26。为了保证宽带基站和蜂窝式基站的传输不干扰，可以在第一和第二基站之间划分频域。
GMC和OFMDA调制方案是用于下行链路的高级候选。因此，频率资源是可缩放的，并且对广播子帧期间的MCS水平进行区分。可以用适当的资源分配通过不同的调制编码方案来载送内容。低MCS用于大部分用户设备3，而高调制编码方案用于连接更好的用户设备3。由转发阶段26来适应连接不好的用户设备3。调制编码方案选择和划分方案用于处理无线电资源控制(RRC)。无线电资源控制(RRC)协议是第三层的一部分且用来保证用户设备3与UTRAN(UMTS无线电接入网络)之间的信令。
图6示出用于帧结构的第三实施例，其中，应要求从蜂窝式基站CBS提供数据的重传。
广播基站BBS传送具有编号的数据分组，用RLC PDU(无线电链路控制协议数据单元)号码来表示每个数据分组。对于广播信道中的紧急业务，RLC PDU上的交织深度(interleaving depth)不应超过第一子帧20。在第一子帧20期间，蜂窝式基站从广播基站BBS接收数据分组并存储这些数据分组。用户设备可以在同一帧F的第二子帧21期间立即确认数据分组的接收及其质量。
在同一帧F的第二子帧21的上行链路25期间，如果未完全接收到数据分组，则用户设备发送与RLC PDU号码相关联的否定广播确认(B-NACK)。蜂窝式基站CBS存储关于用户设备3错误地接收到数据分组且对这些分组使用何种调制编码方案的信息。
蜂窝式基站立即向用户设备重新发送包括RLC PDU号码和所选MCS水平的分组。对于重新发送，可以使用与原始传输相同的编码方案。
用户设备执行重发数据与原始广播协议数据单元(PDU)的组合。由无线电资源控制(RRC)来配置重传的次数。
根据由无线电资源控制(RRC)配置的接收窗口大小，用户设备执行重新排序和到较高层的按序递送。
图7示出帧结构F的第四实施例。
第二子帧21仅包括下行链路23、上行链路25和下行链路-上行链路保护DUG 24。在广播子帧期间，蜂窝式基站CBS向用户设备3发送与广播基站BBS相同的数据。广播基站BBS和蜂窝式基站CBS连接到同一回程网络，其从该回程网络获得数据。蜂窝式基站CBS传送与广播基站BBS相同的业务。用户设备3能够接收同一信号两次，从而获得分集增益。
图8示出具有广播基站BBS、蜂窝式基站CBS和多个用户设备3的图1的通信系统的细节。蜂窝式基站CBS包括在第一子帧20期间从第一基站BBS接收数据的第一接收单元80和用于将从第一基站BBS接收到的数据无线地重传到多个用户设备3中的至少一个的重传单元81。提供传送单元86以在第二子帧21的下行链路23期间传送数据。
用户设备3包括用于在第一子帧20期间从第一基站BBS接收数据分组的接收单元83。提供了用于对从第一基站BBS接收到的数据进行解码的解码单元84并提供了用于向第二基站CBS发送对未完全从第一基站BBS接收到的数据分组的请求的确认单元85。
第二基站CBS包括第二接收单元82，用以从用户设备3接收确认信号以通知重传单元81哪些数据分组必须被重传到用户设备。
所描述方法的优点可以总结为如下：
-由于广播阶段中、换言之在第一子帧期间的时间资源的重新使用，获得高频谱效率。
-由于因采用中继而使用较高速率调制编码方案的可能性，获得高频谱效率。
-对于相对于广播基站位于内层的蜂窝式基站而言，浪费较少的资源。
缩写表：
BBS    广播基站
CBS    蜂窝式基站
BWA    宽带无线接入
TDM    时分复用
UE     用户设备
BCG    广播蜂窝式保护
DUG    下行链路-上行链路保护
FCH    帧控制信道
MCS    调制编码方案
GMC    广义多载波
RRC    无线电资源控制
MAC    媒体接入控制
DLC    数据链路控制
RLC    无线电链路控制
PDU    协议数据单元
附图标记
1      通信网络
2      小区
3      用户设备
20     第一子帧
21     第二子帧
22     广播蜂窝式保护
23     下行链路
24     下行链路-上行链路保护
25     上行链路
26     转发阶段
28     确认信号
80     第一接收单元
81     重传单元
82     第二接收单元
83    接收单元
84    解码单元
85    确认单元
86    传送单元

Claims (21)

1.一种用于在帧(F)中以时分复用方式从第一基站和从第二基站向用户设备(3)传送数据的方法，每个帧(F)具有第一子帧(20)和第二子帧(21)，用户设备(3)位于多个小区(2)中，每个小区(2)包括第二基站，
-在帧的第一子帧期间从第一基站向多个小区(2)中的用户设备(3)无线地传送数据，
-在帧(F)的第二子帧(21)期间从第二基站向多个用户设备(3)中的至少一个无线地传送数据，
其中，第二基站在第一子帧(20)期间无线地从第一基站接收数据，并至少部分地将该数据重传到多个小区(2)中的至少一个。
2.如权利要求1所述的方法，
其特征在于
第二基站在第二子帧(21)期间至少部分地重传数据。
3.如权利要求1所述的方法，
其特征在于
第二基站在第一子帧(20)期间至少部分地重传数据。
4.如权利要求1至3中的一项所述的方法，
其特征在于
第一基站在第一子帧期间(20)在第一频域并同时在第二频域中发送相同的数据。
5.如权利要求1至3中的一项所述的方法，
其特征在于
第二基站应用户设备(3)之一的请求向已发送请求的用户设备(3)之一重传数据。
6.如权利要求5所述的方法，
其特征在于
所述请求是否认信号(B-NACK)。
7.如权利要求5所述的方法，
其特征在于
所述请求包括将重传哪些数据分组的信息。
8.如权利要求1至3中的一项所述的方法，
其特征在于
第二基站在该第二基站从第一基站接收数据的帧(F)期间重传数据。
9.如权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于
用与第一基站用来对数据分组进行编码的调制编码方案相同的调制编码方案对由第二基站重传的数据进行编码。
10.如权利要求1至3中的一项所述的方法，
其特征在于
在转发阶段(26)期间发送重传的数据且第二基站在每个转发阶段开始时向用户设备(3)发送指示转发阶段(26)的长度的信号。
11.如权利要求1至3中的一项所述的方法，
其特征在于
第二基站发送指示数据重传的调制编码方案的信号。
12.一种用于由用户设备(3)在帧中从第一基站和从第二基站接收数据的方法，每个帧(F)具有第一子帧(20)和第二子帧(21)，
-在第一子帧(20)中从第一基站接收数据分组，
-对从第一基站接收到的数据进行解码，
-向第二基站发送对从第一基站接收到的带错误的数据分组的请求。
13.如权利要求12所述的方法，
其特征在于
所述请求是否认信号(B-NACK)。
14.如前述权利要求12至13中的任一项所述的方法，
其特征在于
所述请求包括要重传的数据分组的数目。
15.如权利要求12至13中的一项所述的方法，
其特征在于以下步骤
-将从第二基站重传的数据分组与从第一基站接收到的数据分组组合。
16.一种用于在帧中以时分复用方式向用户设备(3)传送数据的基站，每个帧具有第一子帧(20)和第二子帧(21)，
-传送单元(86)，用于在帧的第二子帧(21)期间向多个用户设备(3)无线地传送数据，
-第一接收单元(80)，用于在第一子帧(20)期间从另一基站无线地接收数据，
以及重传单元(81)，用于将从所述另一基站接收到的数据无线地重传到多个用户设备(3)中的至少一个。
17.如权利要求16所述的基站，
其特征在于
第二接收单元(82)，用于从用户设备接收对重传数据的请求，由此，所述请求被转发到重传单元(81)，以便在通过来自用户设备(3)的请求进行请求的情况下重传数据。
18.如权利要求17所述的基站，
其特征在于
所述请求包括第一接收单元(80)接收到的数据的哪些数据分组被请求的信息且重传单元仅将请求的数据分组重传到用户设备(3)。
19.一种用于在帧中以时分复用方式从第一基站和从第二基站无线地接收数据的用户设备，每个帧具有第一子帧和第二子帧，
-接收单元(83)，用于在第一子帧中从第一基站接收数据分组，
-解码单元(84)，用于对从第一基站接收到的数据进行解码，
-确认单元(85)，向第二基站发送对未完全从第一基站接收到的数据分组的请求。
20.如权利要求19所述的用户设备，
其特征在于
所述请求包括指示哪些数据分组被请求的信息。
21.一种用于在帧中以时分复用方式向用户设备(3)传送数据的通信系统，每个帧具有第一子帧(20)和第二子帧(21)，
-第一基站，用于在帧(F)的第一子帧(20)期间向多个用户设备(3)无线地传送数据，
-第二基站，用于在帧(F)的第二子帧(21)期间向多个用户设备(3)无线地传送数据，
其中，第二基站包括在第一子帧(20)期间从第一基站接收数据的第一接收单元(80)，以及
重传单元(81)，用于将从第一基站接收到的数据无线地重传到多个用户设备(3)中的至少一个。
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