CN102118764B - 频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法，其可使系统中的各小区的中继节点端处于不同的工作状态，即在同一时段内，一小区的中继节点端处于接收信息状态时，也就是所述小区的中继节点端接收所述小区基站以下行频带的第一子带所发送的信息和所述小区的各两跳用户端以上行频带的第一子带所发送的信号，而与所述小区相邻的邻小区的中继节点端处于发送信息状态，也就是所述邻小区的中继节点端以上行频带的第二子带向所述邻小区基站发送信息和以下行频带的第二子带向所述邻小区的各两跳用户端发送信息，由此可有效避免相邻小区间的干扰。

Description

频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法
技术领域
本发明涉及一种通信系统中的上下行信息正交传输方法，特别涉及一种频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法。
背景技术
近年来，中继增强型蜂窝无线通信技术已成为一个快速发展的研究领域，该技术很有可能成为未来通信系统中确保频谱被高效使用的核心技术。通过在现有的蜂窝系统中增加固定中继节点（fixed relay node,FRN）可形成中继增强型蜂窝小区（relay enhanced cell,REC），REC可以获得诸多好处：如扩大小区覆盖范围、提高小区边界用户服务质量、快速灵活的临时网络部署等。
如图1所示，在中继增强型蜂窝系统中，REC的中心位置部署有一个基站（BS），在小区边缘部署有若干个固定中继节点（FRN），部署固定中继节点的目的是提高吞吐量或者覆盖范围扩展。在中继增强型蜂窝系统中，所有的用户终端（user equipment,UE）被分为两类：两跳用户终端（remote UE,RUE）和一跳用户终端（local UE,LUE），其中，LUE可以直接与BS通信。RUE和BS没有直接的连接，需要通过固定中继节点的中继才能和BS进行通信。与此同时，REC中的所有无线链路也被分为三类，分别是：BS-FRN链路、FRN-RUE链路和BS-LUE链路。如何将REC所有的无线资源有效的分配给上述三类链路，是近年来的一个研究热点。各种提议的方案包括正交资源使用、部分重用和完全重用等各种技术。
众所周知，正交频分复用（OFDM）系统相比与码分多址（CDMA）系统，在小区边缘更加难以运营和管理。在小区边缘，CDMA系统使用扰码（scrambling code）为用户端提供保护，使其免受过高的小区间干扰；然而，OFDM系统无法采用这一技术。因此，针对OFDM系统，在3GPP LTE系统中，下列三种技术常被讨论用来解决小区间干扰问题：
1)小区间干扰随机化
2)小区间干扰消除
3)小区间协调/避免
然而，LTE系统的小区里不包括固定中继节点，因此上述三种方法并不能有效的解决固定中继节点增强型蜂窝系统的小区间干扰问题。
而在固定中继节点增强型小区中，由于其在现有的蜂窝布局中加入了新的网络节点——固定中继节点，使得小区间的干扰环境变得愈加的复杂，即除存在小区间干扰外，同时干扰还存在于BS和LUE、BS和RUE、BS和FRN、FRN和LUE、FRN和RUE等诸多网络节点之间。在上述的诸多类型的小区间干扰中，FRN和RUE是一个需要特别重视的干扰。因为FRN通常被部署在小区边缘以扩大小区覆盖范围，从FRN到相邻小区的距离会比BS到相邻小区更近，如图2中的箭头所示即为干扰，也就是在相邻两小区的边缘区域，右边小区的FRN发送的信号会对左边小区的RUE产生严重干扰，再如图3所示的蜂窝系统中，当BS2所在小区的FRN1向处于小区边缘的UE发送信息时，BS1所在小区的FRN2和FRN3会对UE产生干扰，所以必须采取措施来防止REC中的RUE经历来自相邻小区FRN的严重的小区间干扰。
再如图4所示，其为一种现有半双工频分双工中继方案，该方案被欧洲的WINNER II项目所采纳。在REC中，下行的传输包括三种：从BS到FRN的传输（BS->FRN）、从BS到LUE的传输（BS->LUE）、从FRN到RUE的传输（FRN->RUE）；上行的传输也包括三种：从FRN到BS的传输（FRN->BS）、从LUE到BS的传输（LUE->BS）、从RUE到FRN的传输（RUE->FRN）。上下行传输以频分双工的方式分别占据对称的频带，如图4所示。用于上下行传输的频带需要被进一步的细分，以便不同类型的上/下行传输正交使用，例如：BS->FRN下行传输和BS->LUE下行传输。
基准方案为：在阶段1（一个阶段可以包含一到多个连续的子帧），小区A的BS1在下行频带上使用正交的资源向FRN1和LUE1同时发射信号，其中：BS1->FRN1下行传输所用频带为fA11（深绿、BS1->LUE1下行传输所用频带为fA12（浅绿，与此同时，BS1（全双工）在上行频带的fA21（紫色部分上接收来自LUE1的信号，FRN1（半双工）在上行频带的fA22（红色上接收来自RUE1的信号；而相应的，邻小区B的BS2->FRN2下行传输所用频带为fA11、BS2->LUE2下行传输所用频带为fA12，与此同时，BS2（全双工）在上行频带的fA21部分上接收来自LUE2的信号，FRN2（半双工）在上行频带的fA22上接收来自RUE2的信号。
在阶段2，BS1在上行频带的正交资源上同时接收来自LUE1和FRN1的信号，其中：FRN1->BS1上行传输所用频带为fA22、LUE1->BS1上行传输所用频带为fA21，与此同时，BS1（全双工）在下行频带的fA12部分上向LUE1发射信号，FRN1（半双工）在下行频带的fA11部分上向RUE1发射信号；相应的，FRN2->BS2上行传输所用频带为fA11、LUE2->BS2上行传输所用频带为fA21，与此同时，BS2（全双工）在下行频带的fA12部分上向LUE1发射信号，FRN2（半双工）在下行频带的fA11部分上向RUE2发射信号。
由图4可见，小区A的RUE1-FRN1链路在上行/下行传输时所占据的频带和小区B的RUE2-FRN2链路在上行/下行传输时所占据的频带是相同的，如此，导致相邻小区的RUE和FRN之间干扰情况非常严重（如图4虚线所示），因此，如何缓减这种存在于中继系统中的严重的小区间干扰现象，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法，以避免小区间的干扰。
为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法的特征在于：在同一时段内，所述通信系统的一小区的中继节点端处于接收信息状态时，即所述小区的中继节点端接收所述小区基站以下行频带的第一子带所发送的信息和所述小区的各两跳用户端以上行频带的第一子带所发送的信号，而与所述小区相邻的邻小区的中继节点端处于发送信息状态，即所述邻小区的中继节点端以上行频带的第二子带向所述邻小区基站发送信息和以下行频带的第二子带向所述邻小区的各两跳用户端发送信息。
也就是说，在第一时段，第一小区的中继节点端仅接收所述第一小区的基站以下行频带的第一子带所发送的信息和各两跳用户端以上行频带的第一子带所发送的信息，所述第一小区的基站以下行频带的第三子带向所述第一小区内各一跳用户端发送信息，同时还接收所述第一小区内各一跳用户端以上行频带的第三子带所发送的信息；而与所述第一小区相邻的第二小区的中继节点端以上行频带的第二子带向所述第二小区的基站发送信息，并以下行频带的第二子带向所述第二小区的各两跳用户端发送信息，所述第二小区的基站同样以下行频带的第三子带向所述第二小区内各一跳用户端发送信息，同时还接收所述第二小区内各一跳用户端以上行频带的第三子带所发送的信息；而在第二时段，所述第一小区的中继节点端仅以上行频带的第二子带向所述第一小区的基站发送信息，并以下行频带的第二子带向所述第一小区的各两跳用户端发送信息，所述第一小区的基站以下行频带的第三子带向所述第一小区内各一跳用户端发送信息，同时还接收所述第一小区内各一跳用户端以上行频带的第三子带所发送的信息；而所述第二小区的中继节点端接收所述第二小区的基站以下行频带的第一子带所发送的信息和各两跳用户端以上行频带的第一子带所发送的信息，所述第二小区的基站同样以下行频带的第三子带向所述第二小区内各一跳用户端发送信息，同时还接收所述第二小区内各一跳用户端以上行频带的第三子带所发送的信息。
其中，所述第一时段与第二时段可相互交替；所述第一时段与第二时段可分别包含一个或多个连续的子帧。
此外，所述上行频带的第一子带可和第二子带相同；所述下行频带的第一子带可和第二子带相同。
综上所述，本发明的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法采用同一时段一小区的中继节点端处于发送状态、而其相邻小区的中继节点端则处于接收状态，由此可有效避免小区间的干扰。
附图说明
图1为现有中继增强型蜂窝系统的基本架构示意图。
图2为现有中继增强型蜂窝系统中相邻两小区间干扰示意图。
图3为现有中继增强型蜂窝系统的两小区间干扰示意图。
图4为现有半双工频分双工中继系统信息传输流程示意图。
图5为本发明的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图5，本发明的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法所采用的频分双工中继系统包括互为邻居的第一小区和第二小区，其中，第一小区包括基站BS1，一跳用户端LUE1、中继节点端FRN1、及两跳用户端RUE1，第二小区包括基站BS2，一跳用户端LUE2、中继节点端FRN2、及两跳用户端RUE2。在所述频分双工中继系统中进行信息正交传输时，在同一时段内，一小区的中继节点端处于接收信息状态时，即所述小区的中继节点端接收所述小区基站以下行频带的第一子带所发送的信息和所述小区的各两跳用户端以上行频带的第一子带所发送的信号，而与所述小区相邻的邻小区的中继节点端处于发送信息状态，即所述邻小区的中继节点端以上行频带的第二子带向所述邻小区基站发送信息和以下行频带的第二子带向所述邻小区的各两跳用户端发送信息。以下将更为详细地说明整个信息传输的过程。
首先，在在第一时段：第一小区的中继节点端FRN1不发送任何信息，仅接收所述第一小区的基站BS1以下行频带的第一子带f11所发送的信息和各两跳用户端RUE1以上行频带的第一子带f21所发送的信息，而基站BS1则以下行频带的第三子带f13向所述第一小区内各一跳用户端LUE1发送信息，同时还接收所述第一小区内各一跳用户端LUE1以上行频带的第三子带f23所发送的信息；而第二小区的中继节点端FRN2以上行频带的第二子带f22向所述第二小区的基站BS2发送信息，并以下行频带的第二子带f12向所述第二小区的各两跳用户端RUE2发送信息，所述第二小区的基站BS2同样以下行频带的第三子带f13向所述第二小区内各一跳用户端LUE2发送信息，同时还接收所述第二小区内各一跳用户端LUE2以上行频带的第三子带f23所发送的信息。在本实施例中，可取下行频带的第一子带f11和下行频带的第二子带f12相同，但不能与下行频带的第三子带f13相同，上行频带的第一子带f21和上行频带的第二子带f22相同，但不能与上行频带的第三子带f23相同。
在接下来的第二时段：所述第一小区的中继节点端RUE1仅以上行频带的第二子带f22向所述第一小区的基站BS1发送信息，并以下行频带的第二子带f12向所述第一小区的各两跳用户端RUE1发送信息，所述第一小区的基站BS1以下行频带的第三子带f13向所述第一小区内各一跳用户端LUE1发送信息，同时还接收所述第一小区内各一跳用户端LUE1以上行频带的第三子带f23所发送的信息；而所述第二小区的中继节点端FRN2接收所述第二小区的基站BS2以下行频带的第一子带f11所发送的信息和各两跳用户端RUE2以上行频带的第一子带f21所发送的信息，所述第二小区的基站BS2同样以下行频带的第三子带f13向所述第二小区内各一跳用户端LUE2发送信息，同时还接收所述第二小区内各一跳用户端LUE2以上行频带的第三子带f23所发送的信息。
需要说明的是，每一时段都可包含一个或多个连续的子帧，而且第一时段和第二时段交替进行，由此完成频分双工中继系统的信息传输。
由上所述可见，在第一时段，第一小区的两跳用户端RUE1以f21向中继节点端FRN1发送信息，而其邻近的两跳用户端RUE2则接收中继节点端FRN2以f12发送的信息，显然，两者之间不会产生干扰；同样，在第二时段，第一小区的两跳用户端RUE1接收中继节点端FRN1以f12发送的信息，而其邻近的两跳用户端RUE2则以f21向中继节点端FRN2发送的信息，显然，两者之间也不会产生干扰。
综上所述，本发明的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法中的RUE、FRN和LUE的信号是以正交频分复用（OFDMA）的方式复用在一起，但由于一小区的中继节点端处于发送信息状态时，而其相邻的小区的中继节点端则处于接收信息状态，故可有效避免小区间的干扰。
上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (5)

1.一种频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法，其特征在于：
1）在第一时段，第一小区的中继节点端仅接收所述第一小区的基站以下行频带的第一子带所发送的信息和各两跳用户端以上行频带的第一子带所发送的信息，所述第一小区的基站以下行频带的第三子带向所述第一小区内各一跳用户端发送信息，同时还接收所述第一小区内各一跳用户端以上行频带的第三子带所发送的信息；而与所述第一小区相邻的第二小区的中继节点端以上行频带的第二子带向所述第二小区的基站发送信息，并以下行频带的第二子带向所述第二小区的各两跳用户端发送信息，所述第二小区的基站同样以下行频带的第三子带向所述第二小区内各一跳用户端发送信息，同时还接收所述第二小区内各一跳用户端以上行频带的第三子带所发送的信息；
2）在第二时段，所述第一小区的中继节点端仅以上行频带的第二子带向所述第一小区的基站发送信息，并以下行频带的第二子带向所述第一小区的各两跳用户端发送信息，所述第一小区的基站以下行频带的第三子带向所述第一小区内各一跳用户端发送信息，同时还接收所述第一小区内各一跳用户端以上行频带的第三子带所发送的信息；而所述第二小区的中继节点端接收所述第二小区的基站以下行频带的第一子带所发送的信息和各两跳用户端以上行频带的第一子带所发送的信息，所述第二小区的基站同样以下行频带的第三子带向所述第二小区内各一跳用户端发送信息，同时还接收所述第二小区内各一跳用户端以上行频带的第三子带所发送的信息。
2.如权利要求1所述的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法，其特征在于：所述第一时段与第二时段相互交替。
3.如权利要求1所述的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法，其特征在于：所述第一时段与第二时段分别包含一个或多个连续的子帧。
4.如权利要求1所述的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法，其特征在于：所述上行频带的第一子带和第二子带相同。
5.如权利要求1所述的频分双工中继系统中的上下行信息正交传输方法，其特征在于：所述下行频带的第一子带和第二子带相同。
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