CN102172086B - 无线中继系统中的资源分配 - Google Patents

Abstract

本公开涉及无线中继系统中的资源分配。通过安排成复用由相邻基站或基站扇区使用的无线电资源元素的基站或基站扇区的操作，结合被类似地安排成复用由相邻中继站使用的无线电资源元素的中继站的操作，增大了蜂窝无线系统的容量，其中中继站复用的无线电资源元素不同于基站复用的无线电资源元素。中继站尤其在位于基站的覆盖范围之间的边界处的区域中提供覆盖，所述位于边界处的区域受到从相应基站发射的信号之间的干扰。另外，与其中仅仅部署基站的系统相比，中继站通常增大可获得的平均载波干扰比。无线电资源元素的分配方案尤其确保了避免在分配给控制数据的无线电资源元素中，从基站发射的信号和从中继站发射的信号之间的干扰。

Description

无线中继系统中的资源分配

技术领域

本发明涉及无线通信网络，更具体地说，涉及与多跳或中继增强蜂窝无线系统相关的方法和系统。

背景技术

经过许多代其中诸如移动手持机之类的用户设备经无线链路与连接到电信网络的基站网络通信的移动电话系统已经历快速发展。利用模拟调制的系统的初始部署已被第二代数字系统取代，第二代数字系统本身目前正被诸如UMTS和CDMA之类的第三代数字系统取代。与第二代系统提供的数据吞吐量相比，第三代标准提供更大的数据吞吐量；第三代合作伙伴计划提出的所谓的长期演进系统(通常简称为LTE)延续了这种趋势，通过利用更宽的频带，频谱高效的调制技术，可能还采用空间分集传播路径来增大容量(多入多出)，LTE可能提供更大的容量。

不同于移动电话系统，无线接入系统也已经历发展，最初的目的在于提供在订户的房屋的用户设备和公共交换电话网(PSTN)之间的“最后一英里”(大约)连接。这样的用户设备一般是电话或计算机连接到的终端，早期系统不提供用户设备在基站之间的移动性或漫游。不过，WiMax标准(IEEE 802.16)为这样的终端提供一种通过高数据速率无线接入系统连接到PSTN的手段。

尽管WiMax和LTE经由不同的路线演进，不过它们都可被表征为一般利用相似的技术，服务于相似目的的大容量无线数据系统，此外，它们都按蜂窝布局的形式，被布置成蜂窝无线系统。一般来说，这样的蜂窝无线系统包含诸如移动电话手持机或无线终端之类的用户设备，许多基站，每个基站可能通过所谓的接入链路与位于称为小区的覆盖范围中的许多用户设备通信，和每个基站与诸如PSTN之类的电信网络之间的双向连接(称为回程)。

图1表示常规的无线蜂窝网络；在这个例子中，按所谓的“n＝3”频率复用模式布置基站2a...2g的接入链路，即，可用的无线频谱被分成三个子带f1、f2和f3，其中n表示子带的数目。通过利用定向天线，每个基站的覆盖范围被分成三个扇区，每个扇区在不同的频率子带中工作。在图1的例子中，与基站2a相关的扇区1a、1b和1c分别在频率子带f1、f2和f3中工作。可看出图1中所示的频率复用模式可被重复，而不存在在相同频率下工作的相邻扇区，从而使相邻扇区之间的干扰降至最小。子带不一定需要由连续的频率块组成，事实上，交织频率以便散布频率选择性衰落的影响可能是有益的。频率选择性衰落是由多径分量之间的破坏性干扰引起的信号功率的降低。在采用正交频分多路复用(OFDM)的蜂窝系统，比如WiMax或LTE中，子带一般包含不连续的多组子载波；不过，为了清楚起见，子带通常被表示成独立的连续块，其中频率的数字指示与物理层的实际频率具有任意关系。

图1是其中扇区1a、1b和1c被表示成六边形区域的示意图；实际上，地理约束和传播条件会导致每个扇区的覆盖范围形状不规则，扇区的面积不相等，基站的间距将由可用的地点决定，不一定对应于图1中所示的理想情况。

由于由地形或者基站发射的信号之间的干扰引起的遮蔽，在蜂窝系统的覆盖范围中会存在间隙。按照惯例，通过利用从基站接收信号并把信号转发到覆盖较差的区域中的转发站，可克服这些间隙。不过，仅仅转发在频带内接收的所有信号的转发站会引起在其它区域中降低覆盖的干扰。通过利用中继站而不是转发站，可降低所述干扰；中继站选择哪些信号要转发，一般传送给在覆盖情况较差的区域内的终端。

通常，中继站是具有全向天线的小型低功率基站，与常规基站形成对照，常规基站一般以比中继站高的发射功率工作，并且一般采用安装在塔上以形成广大的覆盖范围的定向天线。蜂窝无线系统的无线电资源可被用于在中继站和常规基站之间中继回程通信量(backhaul traffic)。

图2表示在蜂窝无线网络内工作的常规中继站；所述工作例如可按照IEEE 802.16j进行。用户设备12b与中继站10通信。由于中继站10不具备与蜂窝无线电资源分离的回程链路，因此中继站被分配用于向/自相邻基站2a中继回程数据的无线电资源时隙，所述相邻基站2a本身借助微波链路连接到微波站6，从而连接到诸如公共交换电话网之类的电信网络8。用户设备12a被表示成与基站2a直接通信。

中继站10可被部署在由于诸如山岗之类的地理特征，或者诸如建筑物之类的另一种障碍物，相对于基站被部分地遮蔽的区域中，或者被部署在建筑物内，以覆盖建筑物的链路较差或者未被基站覆盖的各个部分。中继站10被安置在使其能够与基站通信，并且还能够覆盖被遮蔽的区域的位置。一般来说，与基站扇区覆盖的区域相比，要求中继站覆盖较小的区域。按照惯例，中继站被用于覆盖蜂窝无线系统的无线覆盖范围的小部分，并且中继站的覆盖范围很少相互重叠。在中继站的这种常规的低密度部署中，可按照ad hoc方式向中继站分配用于与用户设备通信的工作频率；可接受的是复用分配给其中部署有中继站的基站扇区的频率子带，如果在中继站的覆盖范围和基站的覆盖范围之间，重叠的区域较小的话。可替换地，可向中继站分配和分配给其中部署有中继站的基站扇区的子带不同的子带。只要中继站的覆盖范围较小，干扰其它基站扇区中的信号和干扰来自其它中继站的信号的潜在可能就不是问题。

不过，中继站的一种有益的应用可能是用于通常增大无线蜂窝网络的容量，而不局限于其中相对于基站，目标覆盖范围的各个部分被遮蔽的情况。中继站的这种一般应用可能涉及在基站扇区内高密度地部署中继站，以致中继站的覆盖范围会相互重叠，并且还相当大地与基站扇区的覆盖范围重叠。这种部署的潜在优点在于中继站会提供其中与基站单独提供的载波干扰比相比，载波干扰比得到提高的局部信号接收区域。不过，难以解决的是按照不会造成干扰的方式，向部署在采用n＝3频率复用的常规蜂窝无线网络内的中继站分配频率子带。

图3图解说明在利用n＝3频率复用方案的蜂窝无线系统内部署中继站10a...10c的潜在问题，图中表示了两个基站2a、2b的覆盖范围。在基站2a、2b的覆盖范围内部署了三个中继站10a...10c，并且图中表示了三个用户设备12a...12c。特定的用户设备12a能够从基站2a和中继站10a接收信号。用户设备12a将切换使用提供最高质量信号的基站2a或中继站10a，所述质量可利用载波干扰比来表示。切换处理的目的是提高在无线蜂窝系统的覆盖范围内能够获得的平均载波干扰比，从而提高通信量容量(traffic capacity)，这是因为通信量容量与载波干扰比相关。

以用附图标记10a表示的中继站为例，对图3图解说明的系统的频率子带的分配是成问题的。如果中继站10a将以基站扇区1a使用的频率子带f1工作，那么从中继站10a发射的信号和由基站2a发射的信号之间可能存在干扰。如果中继站10a将以频率子带f2工作，那么从中继站10a发射的信号和由在与用户设备12b通信的扇区1e中的基站2b发射的信号之间可能存在干扰。在中继站10a将以频率子带f3工作的情况下，从中继站10a发射的信号和由在与用户设备12c通信的扇区1c中的基站2a发射的信号之间可能存在干扰。

图4表示在诸如图2中图解所示的系统之类的系统中，在中继站10和相关基站2之间，交替地向接入14a...14d和向回程(也称为“中继”)16a...16c分配时隙的常规时间帧结构。

图5表示图4的帧结构的每个接入时隙14a...14d内的无线电资源的常规分配的例子。在未采用中继的系统中，不存在中继时隙，以致接入时隙在时间上是连续的。无线电资源在频率上被分成三个子带f1、f2和f3，供在图1中图解说明的n＝3复用模式中使用。可看出每个频率子带在时间维度上被分成控制时隙18a...18c和净荷20a...20c时隙，以及频率子带f1、f2和f3的控制时隙18a...18c在时间上彼此一致。由于使用户设备接收器12a、12b与无线电资源帧结构同步，并且按照相关的蜂窝无线标准，比如WiMax或LTE标准，对接收器12a、12b预编程，以预期在每个子带中在相同的时间接收控制数据，因此发生这种时间上的一致。构成控制时隙18a...18c的一部分的数据的例子是802.16 WiMax系统中的帧控制报头(FCH)。类似地，就LTE系统来说，存在可位于数据帧内的各个位置的控制时隙；例如，控制时隙可位于帧的开始、中间和结尾。通常，控制通信量可例如指示帧的大小及其开始地址和终止地址。

为了接收帧的净荷部分20a...20c，必须接收与帧相关的相应控制时隙18a...18c。从而，特别重要的是保护控制时隙18a...18c免受干扰。在用图1图解说明的n＝3频率复用方案中，由任意特定基站2a的相邻扇区发射的信号的控制时隙之间的干扰固有地被降至最小，这是因为如前所述，相邻扇区在不同的频率子带下工作。

通常，控制时隙携带的信息会在基站之间以及在基站扇区之间变化。于是，通过智能地组合携带相同信息的潜在干扰信号来减轻基站之间以及基站扇区之间的干扰的影响的技术通常并不适合于供控制时隙之用。例如，软切换和最佳服务器选择方法通常并不适合于供控制时隙之用，这是因为它们会强加潜在干扰信号的信息内容应相同的限制。

尽管可能控制在帧20a、20b和20c的净荷部分内的无线电资源的分配，以避免来自基站2和中继站10的信号之间的干扰，不过通常不可能重新分配用于控制数据18a、18b和18c的无线电资源，这是因为在相关蜂窝无线标准内，这一般被定义成出现在帧结构内的预定位置。按照相关标准工作的用户设备从而被预编程，以预期在帧结构内的预定位置处的控制数据。于是，如果如同对于基站2那样，向中继站10分配相同的子带，那么在从基站2发射的控制数据和从中继站10发射的控制数据之间可能出现干扰。

实践中，当被置于基站扇区的覆盖范围的极端处时，中继站最有价值，这是因为正是在所述极端处，最可能需要增强覆盖，不过在这种情况下，也最可能引起干扰。另外，在源于在相同子带中工作的相邻中继站的发射之间可能存在干扰。

从而，在利用n＝3频率复用的常规蜂窝无线网络的覆盖范围内使用中继站可能造成对从基站发射的信号和对从相邻中继站发射的信号的干扰。

本发明的目的是提供解决这些缺陷的方法和设备。

发明内容

按照本发明的第一方面，提供了一种在蜂窝无线网络中分配帧结构内的无线电资源的方法，所述网络包括多个基站和多个中继站，所述帧结构包括用于传送控制数据的多个第一无线电资源元素，所述方法包括：分配所述多个第一无线电资源元素中的一个或多个元素以供所述基站传送控制数据之用；和分配所述多个第一无线电资源元素中的一个或多个不同元素以供所述中继站传送控制数据之用。

这种方法的优点在于避免了在用户设备接收的、基站发射的控制数据和中继站发射的控制数据之间的干扰。例如，可以装备基站，以对扇区形成无线覆盖，并且中继站可在基站的覆盖范围内工作。用户设备可被预编程，以接收一个或多个无线电资源元素内的控制数据，所述一个或多个无线电资源元素可以是例如在网络内分配无线电资源的帧结构内的控制时隙。

优选地，帧结构包括用于传送净荷数据的多个第二无线电资源元素，所述方法包括分配所述多个第二无线电资源元素中的一个或多个元素，供基站传送净荷数据之用；和分配所述多个第二无线电资源元素中的一个或多个不同元素，供中继站传送净荷数据之用。这具有通过在基站之间复用无线电资源元素，以及通过在中继站之间复用不同的无线电资源元素，能够传送高净荷数据容量的好处。分配给基站的净荷无线电资源和分配给中继站的净荷无线电资源的比例可与预期的负载状况成比例，从而实现无线电资源的有效使用；所述比例不需要与分配给基站的控制数据无线电资源和分配给中继站的控制数据无线电资源的比例相同，所述分配给基站的控制数据无线电资源和分配给中继站的控制数据无线电资源的比例与控制数据协议有关。

优选地，用时间和/或频率区分无线电资源元素。例如，可以装备基站以对扇区形成无线覆盖，并且中继站可在基站的覆盖范围内工作。用户设备可被预编程，以接收在网络内分配无线电资源的帧结构内的控制时隙中的控制数据。把来自基站和中继站的控制数据分配给不重叠的相应频率子带可防止来自基站的控制数据和来自中继站的控制数据之间的干扰。从而，来自基站和中继站的控制数据可被分配给时间上不重叠的相应时隙或者时间的各个部分，从而避免来自基站的控制数据和来自中继站的控制数据之间的干扰。对本领域的技术人员来说，显然由无线电资源元素携带的信号不会干扰由不同的无线电资源元素携带的信号，这是因为这些无线电资源元素相互正交。

有利的是，无线蜂窝网络利用正交频分多路复用。例如，频率子带可包括多组正交频分多路复用(OFDM)子载波。结果，借助于在用户设备处的单个OFDM接收器，可接收从基站和中继站发射的信号，所述OFDM接收器接收包含基站和中继站使用的子带的频带。从而，使基站和中继站之间的切换更容易。可遵循任何模式把OFDM子载波分配给子带；一般可在频率上交织分配给不同子带的子载波。这具有在子带之间分布频率选择性衰落的影响的好处。

优选地，与中继站相比，基站以更高的发射功率进行发射。其好处在于可廉价地构成中继站，和经济有效地使用中继站，以提高基站提供的载波干扰比受到限制的区域中的平均载波干扰比。

通常，基站采用定向天线，而中继站采用全向天线。结果，可以部署基站，以形成扇形覆盖，即，频率在围绕基站的方位面的扇区之间被复用。这种实现可有效地使基站站点的数目降至最小，这是有益的，原因在于这些基站站点是天线安装在塔上的成本较高的大功率设备。相反，中继站可以是具有全向天线的小型、廉价设备，为了提高无线覆盖范围中的载波干扰比，优选地分布与基站相比数目大得多的中继站，不过由于中继站的小、功率低特性，并且一般没有天线塔，因此中继站并不占用每个基站那样大的设施成本。

有利的是，基站采用专用回程，例如光纤或微波链路。中继站一般使用占据用于中继站和用户设备之间的通信的相同频带的无线电资源，以向基站提供数据的回程。好处在于能够经济地部署中继站，以扩大基站的覆盖范围，或者提高在覆盖范围内可获得的载波噪声比，而不存在对提供专用回程的费用和地理限制。便利的是，可使中继站按照IEEE802.16j标准工作。

优选地，网络被这样配置，以致其中来自基站的信号受到干扰的覆盖区域与其中来自中继站的信号受到干扰的覆盖区域不重合。好处在于可以使基站利用n＝1频率复用方案工作，n＝1频率复用方案在基站附近提供较高的容量，代价是在基站的覆盖范围之间的边界处产生干扰。类似地，中继站可在与基站使用的频率子带不同的频率子带下，按照n＝1频率复用方案工作。只要与基站和中继站相关的边界区不重合，网络就能够提供频谱的有效使用，这是因为用户设备能够从在网络中的特定位置，提供最佳的载波干扰比，从而提供最佳数据容量的无论哪个基站或中继站接收信号。

可在调度器或者网络管理系统的控制下，配置基站和中继站，以致使用由调度器或网络管理系统分配的无线电资源元素安排发射和接收。例如，网络管理系统可以定义构成将由基站使用的频率子带的OFDM子载波的子集，并利用专用的有线回程链路，将其传送给基站。类似地，利用专用于回程的时隙，可从网络管理系统例如经由基站把与构成将由中继站使用的频率子带的OFDM子载波的子集有关的信息传给中继站。

然后，一般利用传输的前同步码的一部分，比如帧控制报头或Map，可把关于净荷的无线电资源分配传送给用户设备；所述前同步码构成控制数据，并利用其与手持机所同步于的帧结构的关系被预先编写到手持机中的无线电资源。控制数据使用的无线电资源一般被安排在称为报文段的重复区段(所述重复区段在无线系统按照其工作的标准中定义)，以致用户设备可以使用任意的重复区段接收控制数据。网络管理系统选择要使用的重复区段，并如上所述酌情将其传送给基站和中继站；用户设备按照无线系统标准仅仅侦听它被预先编程要接收的无线电资源。

根据参考附图，仅仅作为例子给出的本发明的优选实施例的下述说明，本发明的其它特征和优点将变得明显。

附图说明

图1是表示常规的无线蜂窝网络的示意图；

图2是表示与基站通信的常规中继节点的示意图；

图3是表示蜂窝无线系统内的中继站的可能操作方法的示意图；

图4是表示在中继组件和接入组件之间实现分时的常规帧结构的示意图；

图5是表示帧结构的接入部分内的无线电资源的常规分配的示意图；

图6是表示按照本发明的一个实施例的蜂窝无线系统内的中继站的操作的示意图；

图7是表示在两个基站和两个中继站的无线覆盖范围之间移动的用户设备的路径的两个例子的示意图；

图8是表示在两个基站的无线覆盖范围之间移动的用户设备的路径的两个例子的示意图；

图9是表示在以不同的频率子带进行发射的两个基站的无线覆盖范围之间，沿着图6图解说明的路径移动的用户设备经历的载波干扰比的示意图；

图10是表示在以相同的频率子带进行发射的两个基站的无线覆盖范围之间，沿着图6图解说明的路径移动的用户设备经历的载波干扰比的示意图；

图11是按照本发明的一个实施例的、表示在两个基站和两个中继站的无线覆盖范围之间，沿着图10图解说明的路径移动的用户设备经历的载波干扰比的示意图；

图12是表示在帧结构的接入部分内按照本发明的一个实施例的无线电资源的分配的示意图；

图13是表示在帧结构的接入部分内按照本发明的另一个实施例的无线电资源的分配的示意图；以及

图14是表示在帧结构的接入部分内按照本发明的又一个实施例的无线电资源的分配的示意图。

具体实施方式

一般来说，本发明提供目的在于通过利用中继站，增大蜂窝无线系统的容量或覆盖的方法和设备。为清楚起见，在诸如IEEE 802.16(WiMax)或LTE之类的高速分组数据系统的上下文中说明所述方法和设备，不过要认识到这只是作为例子，所说明的方法和设备并不局限于这些例子。

由于上面提及的干扰问题，通过在利用常规的n＝3频率复用方案的蜂窝无线网络中使用中继站而提供的潜在容量增大受到限制。

图6图解说明与图5中图解说明的网络类似的、具有按照本发明的一个实施例的改进的频率复用方案的网络。与其中基站按照n＝3的频率复用方案工作的常规蜂窝无线系统形成对比，在图6的系统中，基站2a、2b按照n＝1的频率复用方案工作，即，基站2a、2b在彼此相同的频率子带内工作。中继站10a...10b被分配与基站2a、2b使用的频率子带不同的频率子带。从而，中继站也相对于彼此利用n＝1频率复用模式工作。这种方案可被扩展到包括多个基站和多个中继站的系统，基站相对于彼此采用n＝1频率复用方案，而中继站也在与基站使用的频率子带不同的频率子带中，相对于彼此利用n＝1频率复用方案。

图7图解说明按照本发明的一个实施例的两个基站，即第一基站2a和第二基站2b，的布置，两个中继站10a、10b被安置在第一和第二基站之间。使用户设备(未示出)沿用实线表示的、相对较近地经过基站2a、2b和中继站10a、10b的第一轨迹22移动，还沿用虚线表示的、相对较远地经过基站2a、2b和中继站10a、10b的第二轨迹24移动。只是为了举例说明，基站2a、2b和中继站10a、10b被表示成直线排列；其它布置也是可能的。

图8图解说明按照常规布置的图7的布置，不过没有中继站10a、10b，从而作为比较。用户设备(未示出)沿用实线表示的、相对较近地经过第一和第二基站2a、2b的第一轨迹22移动，还沿用虚线表示的、相对较远地经过第一和第二基站2a、2b的第二轨迹24移动。图9表示在第一和第二基站2a和2b分别以任意指定为f1和f2的不同频率工作的情况下(这一般是在利用n＝3频率复用方案工作的蜂窝无线系统内的情况)，当用户设备沿图8的相应轨迹22、24行进时，在用户设备接收的载波干扰比(C/I)是如何变化的。在第一轨迹22上经历的载波干扰比用图9的实线26a、26b表示，在第二轨迹24上经历的载波干扰比用虚线28a、28b表示。干扰可起源于复用所讨论的频率的远程基站。

图9中表示的C/I特性曲线的准确形状取决于传播条件；出于举例说明的目的而示出曲线。应注意的是当用户设备进一步离开第一基站2a时，在频率f1从第一基站2a接收的信号电平一般下降，而一般来自在与第一基站2a相同的频率子带下工作的远程基站(图8中未示出)的干扰平均起来不会下降，以致载波干扰比下降，如用曲线26a和26b所示。当用户设备终端接近第二基站2b时，在频率f2下接收的信号电平增大，载波干扰比类似地增大，如用曲线26a和26b所示。在从第二基站2b接收的信号的载波干扰比高于从第一基站2a接收的信号的载波干扰比的那个点，用户设备从第一基站2a切换到第二基站2b；从而，载波干扰比与距离的曲线是关于第一轨迹22的粗实线26a、26b，和关于第二轨迹24的虚线28a、28b。应注意一般来说，切换点出现在0dB载波干扰比之上；即，信号功率大于干扰功率。

图10表示在第一和第二基站2a、2b分别在任意指定为f1的相同频率子带中工作的情况下(这一般是在利用n＝1频率复用方案的蜂窝无线系统内的情况)，当用户设备沿图8的相应轨迹22、24行进时，在用户设备接收的载波干扰比(C/I)是如何变化的。在第一轨迹22上经历的载波干扰比用图10的实线26a、26b表示，而在第二轨迹24上经历的载波干扰比用虚线28a、28b表示。应注意由于两个基站在相同的子带中工作，因此每个基站表现为另一个基站的干扰源。于是，在切换点，信号和干扰具有最多相同的功率，即，载波干扰比最多为0dB。基站2a、2b之间的所有轨迹都是如此；从图10可看出与第一轨迹相关的曲线26a、26b和与第二轨迹相关的曲线28a、28b都经过0dB点。

在按照n＝1频率复用方案工作的基站之间，载波噪声比下降到0dB通常会对蜂窝基站的工作带来问题，这是因为将在用户设备之间共用的信道的通信量容量与载波干扰比相关。尽管现代通信系统能够在0dB载波干扰比下以低容量工作，不过与远离基站之间的转换的覆盖区域相比，这会发生容量的极大降低，并且通常这是不可接受的。结果，对诸如WiMax和LTE之类的大容量OFDM蜂窝无线系统，通常不建议n＝1频率复用系统。不过，n＝1频率复用方案可能具有胜过n＝3方案的主要优点，因为在基站附近，整个频带都可加以应用，而不是名义上地，频带的三分之一。结果，接近基站并且远离干扰基站的可用容量会很高。不过，要认识到必须权衡考虑这种潜在好处和在基站的覆盖范围之间的分界面处遇到的上述问题。

通过布置中继站以填充否则会在覆盖范围中产生的间隙，本发明的实施例减轻了相应优点和缺陷之间的紧张状态。下面将参考图11对此进行说明，图11表示按照本发明的一个实施例的当用户设备沿着图7的相应轨迹22、24行进时，在用户设备接收的载波干扰比(C/I)如何变化。在这个例子中，如上所述，第一和第二基站2a和2b在任意指定为f1的相同频率子带下工作，而中继站10a、10b在指定为f3的不同频率子带下工作。在第一轨迹22上经历的载波干扰比用图11的实线26a...26i表示，在第二轨迹24上经历的载波干扰比用虚线28表示。可看出用户设备切换到具有较高的载波干扰比的不论哪个基站2a、2b或中继站10a、10b。结果，可以看出载波干扰比可被维持在0dB之上，只要中继站被安置成以致在频率f1下，在基站2a、2b之间出现的0dB点30不会与在f3下，在中继站10a、10b之间出现的0dB点32一致即可。

图12图解说明按照本发明的一个实施例的图3的数据帧的接入部分14a内的无线电资源的分配。

在相同时隙内的不同频率子带内，分配给与从基站扇区以在所述基站扇区的覆盖范围内工作的用户设备的通信相关的控制数据的无线电资源被分配给区域S1 18a，而分配给与从中继站到在中继站的覆盖范围内工作的用户设备的通信有关的控制数据的无线电资源被分配给区域S318c。应注意：控制时隙被广播给在覆盖范围内的任意用户设备。由阴影区18b可看出，不是存在于时隙中的所有子带都需要被使用。便利的是把频率资源用于与针对n＝3复用方案在相关的蜂窝无线标准中定义的控制数据部分对应的控制数据部分；这具有利用被预编程以预期在数据帧内的这些频率和时隙处的控制数据的用户设备使操作更容易的好处。

不必用与用于控制数据18a、18c的相同分割，在频率上划分净荷频率资源20d、20e。事实上，为了最佳地利用净荷容量，可由网络管理系统响应于对与将由相应部分携带的数据相关的容量的相对需求，确定频率资源在分配给从基站到用户设备的链路的那部分净荷，和分配给从中继站到用户设备的链路的那部分净荷之间的划分。划分比例可被设定成固定比例，或者可以是按照负载状况自适应的比例。如图12图解说明的频率资源可适用于例如按照WiMax IEEE802.16标准建造的系统。

图13图解说明按照本发明的另一个实施例的无线电资源分配的对于接入部分的备选无线电资源分配。

在相同时隙内的不同频率子带内，用于与从基站到用户设备的通信相关的控制数据的无线电资源被分配给区域18c、18e和18g，用于与从中继站到用户设备的通信有关的控制数据的无线电资源被分配给区域18d、18f和18h。和图12中所示的实施例一样，不是存在于时隙中的所有子带都需要被使用；事实上，便利的是把频率资源用于与针对n＝3复用方案在相关的蜂窝无线标准中定义的控制数据部分对应的控制数据部分。用附图标记20f和20h表示的无线电资源部分被分配给从基站发射给用户设备的数据净荷，并且用附图标记20g和20i表示的无线电资源部分被分配给从中继站发射给用户设备的数据净荷。

图14表示按照本发明的又一个实施例的用图13图解说明的频率分配的一种变形，其中按照和图12类似的方式确定净荷频率资源在与从基站到用户设备的发射相关的部分20f、20h，和与从中继站到用户设备的发射相关的部分20g、20i之间的划分；为了最佳地利用净荷容量，可由网络管理系统响应于对和将由相应部分携带的数据有关的容量的相对需求，确定频率资源在分配给从基站到用户设备的链路的那部分净荷，和分配给从中继站到用户设备的链路的那部分净荷之间的划分。划分比例可被设定成固定比例，或者可以是按照负载状况自适应的比例。

如图13和图14图解说明的频率资源可适用于例如按照LTE标准建造的系统。

从而可看出本发明的实施例提供一种通过部署中继站以在否则会受到从基站发射的信号之间的干扰的基站覆盖范围之间的边界处提供覆盖以使基站能够利用n＝1频率复用方案工作，来提高蜂窝无线系统的容量的方法。中继站本身是按照在与基站使用的子带不同的子带中工作的第二种n＝1频率复用配置部署的。发现与单独在相同频带中工作的基站的n＝3复用方案相比，就增大容量而论，按照本实施例的组合基站和中继站的操作表现出无线电资源的有效使用。

在按照本发明的实施例的配置中，中继站覆盖较差的区域被安排成不与基站覆盖较差的区域重合。中继站使用的信号和基站使用的信号被安排成相互正交，以致基站只会对其它基站造成干扰，中继站只会对其它中继站造成干扰；基站信号和中继信号之间不存在任何干扰。这具有使基站覆盖盲区的位置与中继站覆盖盲区的位置解除相关的效果。通过利用分离的相应频带，可实现中继站信号和基站信号之间的正交性。

按照惯例，一些控制信号可能需要由所有基站和中继站利用相同的无线电资源发射，这是因为用户终端可能预期在规定的信道上得到这些控制信号。在这种情况下，会发生基站信号和中继信号之间的相互干扰，从而对整个系统不利。具体地说，在既存在基站信号，又存在中继信号的区域中会导致另外的覆盖盲区。按照一个优选实施例，在最初为支持n＝3频率复用而设计的无线电资源结构中，每一个子带可被分别用于中继站控制信号和基站控制信号。这保持了基站信号和中继站信号之间的正交性，并且基站和中继站都可利用n＝1的频率复用方案工作。这优于利用共用相同信道的n＝3频率复用方案操作基站和中继站，因为那样会发生基站信号和中继信号之间的干扰。因此，可结合基站操作中继站，以致对于中继站和基站都能够实现起伏的(rugged)控制信号，同时保持正交性，以致使相互干扰最小，和使它们各自的覆盖范围图的相关性最小，从而使容量和覆盖达到最大。

本发明的实施例还适用于多跳无线系统，其中中继站和基站之间的回程可包括经一个或多个另外的中继站或基站的回程。

不要求中继站把共用的无线电资源用于回程；原则上，中继站可使用任意回程方法。例如，通过利用常规的回程方法，比如光纤链路或者高速数字订户链路，可以提供到电信网络的专用链路。

应注意码分多址接入(CDMA)系统，比如UMPTS版本99，一般使用n＝1频率复用方案。借助软切换，在这样的CDMA系统中减轻了基站之间的干扰的影响，在所述软切换中，几个基站或基站扇区同时向用户设备发射相同的净荷数据，用户设备利用组合算法组合净荷数据；这是一种鲁棒系统，不过净荷的复制损害了数据容量。诸如WiMax和LTE之类的大容量OFDM蜂窝无线系统通常不被设计成能够允许用于这种软切换的净荷的复制，从而常规上，n＝1频率复用不是可行的选择。

尽管本发明的实施例在演进的LTE和WiMax系统的上下文中说明了切换，不过要认识到本发明的实施例也适用于其它蜂窝无线系统。

此外，对本领域的技术人员来说，显然可用利用使处理器执行所公开方法的计算机可执行指令编码的计算机可读介质，可实现本发明的实施例。

上面的实施例应被理解为本发明的说明性例子。应当理解，关于任意一个实施例说明的任意特征可以单独使用，或者与说明的其它特征结合使用，并且也可以与任意其它实施例的一个或多个特征结合使用，或者与任意其它实施例的任意组合结合使用。此外，也可采用上面未说明的等同物和修改，而不脱离在所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (34)

1.一种在利用正交频分多路复用(OFDM)的蜂窝无线网络中分配帧结构内的无线电资源的方法，所述网络包括多个基站和多个中继站，所述方法包括：

分配所述帧结构中的第一多个无线电资源元素以供所述多个基站中的每个基站传送净荷数据之用，其中所述第一多个无线电资源元素对应于净荷时隙和正交频分多路复用子载波的频带的第一子集；和

分配所述帧结构中的第二多个无线电资源元素以供所述多个中继站中的每个中继站传送净荷数据之用，其中所述第二多个无线电资源元素对应于所述净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第一子集的第二子集，

其中，所述频带到所述第一子集和所述第二子集的划分是按照负载状况自适应地确定的。

2.按照权利要求1所述的方法，还包括：

分配所述帧结构中的第三多个无线电资源元素以供所述多个基站中的每个基站传送控制数据之用，其中所述第三多个无线电资源元素对应于控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第三子集；和

分配所述帧结构中的第四多个无线电资源元素以供所述多个中继站中的每个中继站传送控制数据之用，其中所述第四多个无线电资源元素对应于所述控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第三子集的第四子集。

3.按照权利要求1所述的方法，其中所述频带的每个子集包括频率不连续的子载波。

4.按照权利要求1所述的方法，还包括：

配置所述网络以使得从基站发射的信号所干扰的覆盖区域与从中继站发射的信号所干扰的覆盖区域不重合。

5.一种利用正交频分多路复用(OFDM)的蜂窝无线网络，所述网络包括多个基站和多个中继站，其中所述网络被配置成分配帧结构中的无线电资源，

其中所述多个基站中的每个基站被配置成在所述帧结构中的第一多个无线电资源元素内传送净荷数据，其中所述第一多个无线电资源元素对应于净荷时隙和正交频分复用子载波的频带的第一子集，并且

其中所述多个中继站中的每个中继站被配置成在所述帧结构中的第二多个无线电资源元素内传送净荷数据，其中所述第二多个无线电资源元素对应于所述净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第一子集的第二子集，

其中，所述频带到所述第一子集和所述第二子集的划分是按照负载状况自适应地确定的。

6.按照权利要求5所述的蜂窝无线网络，

其中所述多个基站中的每个基站被配置成在所述帧结构中的第三多个无线电资源元素内传送控制数据，其中所述第三多个无线电资源元素对应于控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第三子集，并且

其中所述多个中继站中的每个中继站被配置成在所述帧结构的第四多个无线电资源元素内传送控制数据，其中所述第四多个无线电资源元素对应于所述控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第三子集的第四子集。

7.按照权利要求5所述的蜂窝无线网络，其中所述频带的每个子集包括频率不连续的子载波。

8.按照权利要求5所述的蜂窝无线网络，其中所述网络被配置成使得从所述基站发射的信号所干扰的覆盖区域与从所述中继站发射的信号所干扰的覆盖区域不重合。

9.一种用在利用正交频分多路复用(OFDM)的蜂窝无线网络中的基站，所述网络被配置成分配帧结构中的无线电资源，

其中所述基站被配置成在所述帧结构中的第一多个无线电资源元素内传送净荷数据，其中所述第一多个无线电资源元素对应于净荷时隙和正交频分多路复用子载波的频带的第一子集，

其中所述帧结构中的第二多个无线电资源元素被分配以供多个中继站中的每个中继站传送净荷数据之用，其中所述第二多个无线电资源元素对应于所述净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第一子集的第二子集，

其中，所述频带到所述第一子集和所述第二子集的划分是按照负载状况自适应地确定的。

10.按照权利要求9所述的基站，

其中所述基站被配置成在所述帧结构中的第三多个无线电资源元素内传送控制数据，其中所述第三多个无线电资源元素对应于控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第三子集，

其中所述帧结构中的第四多个无线电资源元素被分配以供所述多个中继站中的每个中继站传送控制数据之用，其中所述第四多个无线电资源元素对应于所述控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第三子集的第四子集。

11.按照权利要求9所述的基站，其中所述频带的每个子集包括频率不连续的子载波。

12.一种用在利用正交频分多路复用(OFDM)的蜂窝无线网络中的中继站，所述网络被配置成分配帧结构中的无线电资源，

其中所述中继站被配置成在所述帧结构中的第一多个无线电资源元素内传送净荷数据，其中所述第一多个无线电资源元素对应于净荷时隙和正交频分多路复用子载波的频带的第一子集，

其中所述帧结构中的第二多个无线电资源元素被分配以供多个基站中的每个基站传送净荷数据之用，其中所述第二多个无线电资源元素对应于所述净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第一子集的第二子集，并且

其中，所述频带到所述第一子集和所述第二子集的划分是按照负载状况自适应地确定的。

13.按照权利要求12所述的中继站，

其中所述中继站被配置成在所述帧结构中的第三多个无线电资源元素内传送控制数据，其中所述第三多个无线电资源元素对应于控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第三子集，

其中所述帧结构中的第四多个无线电资源元素被分配以供所述多个基站中的每个基站传送控制数据之用，其中所述第四多个无线电资源元素对应于所述控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第三子集的第四子集。

14.按照权利要求12所述的中继站，其中所述频带的每个子集包括频率不连续的子载波。

15.一种在利用正交频分多路复用(OFDM)子载波的频带的蜂窝无线网络中分配帧结构内的无线电资源的方法，所述网络包括用户设备终端、多个第一类型的节点和多个第二类型的节点，所述第二类型不同于所述第一类型，所述帧结构包括用于传送净荷数据的多个净荷时隙和用于传送控制数据的多个控制时隙，所述方法包括：

配置所述多个第一类型的节点中的每个节点以在所述帧结构中的第一多个无线电资源元素内传送净荷数据，其中所述第一多个无线电资源元素对应于所述多个净荷时隙中的第一净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第一子集；和

配置所述多个第二类型的节点中的每个节点以在所述帧结构中的第二多个无线电资源元素内传送净荷数据，其中所述第二多个无线电资源元素对应于所述第一净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第二子集，

其中所述第二子集不同于所述第一子集，从而使得所述用户设备终端能够以较少的干扰接收来自第一类型的节点的净荷数据或来自第二类型的节点的净荷数据，并且

其中，所述频带到所述第一子集和所述第二子集的划分是按照负载状况自适应地确定的。

16.按照权利要求15所述的方法，还包括：

配置所述多个第一类型的节点中的每个节点以在所述帧结构中的第三多个无线电资源元素内传送控制数据，其中所述第三多个无线电资源元素对应于所述多个控制时隙中的第一控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第三子集；和

配置所述多个第二类型的节点中的每个节点以在所述帧结构中的第四多个无线电资源元素内传送控制数据，其中所述第四多个无线电资源元素对应于所述第一控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第四子集，

其中所述第四子集不同于所述第三子集，从而使得所述用户设备终端能够以较少的干扰接收来自所述第一类型的节点的控制数据或来自所述第二类型的节点的控制数据。

17.按照权利要求16所述的方法，还包括：

配置所述第一类型的节点和所述第二类型的节点以使得所述第一子集不同于所述第三子集，并且所述第二子集不同于所述第四子集。

18.按照权利要求15-17任意之一所述的方法，其中所述频带的每个子集包括频率不连续的子载波。

19.按照权利要求15所述的方法，其中所述第一类型的节点被配置为比所述第二类型的节点以更高的功率级操作。

20.按照权利要求19所述的方法，还包括：

把所述第一类型的节点配置成基站，并且把所述第二类型的节点配置成中继站。

21.按照权利要求15所述的方法，还包括：

利用由蜂窝无线网络运用的与所述第一类型的节点对应的无论哪些频率，从所述第二类型的节点向所述第一类型的所述节点传送回程数据。

22.按照权利要求15所述的方法，还包括：

配置所述网络以使得来自所述第一类型的节点的信号干扰的覆盖区域与来自所述第二类型的节点的信号干扰的覆盖区域不重合。

23.一种在利用正交频分多路复用(OFDM)子载波的频带的蜂窝无线网络中分配帧结构内的无线电资源的设备，所述网络包括多个基站和多个中继站，所述设备包括：

用于分配所述帧结构中的第一多个无线电资源元素以供所述多个基站中的每个基站传送净荷数据之用的装置，其中所述第一多个无线电资源元素对应于净荷时隙和正交频分多路复用子载波的频带的第一子集；和

用于分配所述帧结构中的第二多个无线电资源元素以供所述多个中继站中的每个中继站传送净荷数据之用的装置，其中所述第二多个无线电资源元素对应于所述净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第一子集的第二子集，

其中，所述频带到所述第一子集和所述第二子集的划分是按照负载状况自适应地确定的。

24.按照权利要求23所述的设备，所述设备还包括：

用于分配所述帧结构中的第三多个无线电资源元素以供所述多个基站中的每个基站传送控制数据之用的装置，其中所述第三多个无线电资源元素对应于控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第三子集；和

用于分配所述帧结构中的第四多个无线电资源元素以供所述多个中继站中的每个中继站传送控制数据之用的装置，其中所述第四多个无线电资源元素对应于所述控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的不同于所述第三子集的第四子集。

25.按照权利要求23所述的设备，其中所述频带的每个子集包括频率不连续的子载波。

26.按照权利要求23所述的设备，还包括：

用于配置所述网络以使得从基站发射的信号所干扰的覆盖区域与从中继站发射的信号所干扰的覆盖区域不重合的装置。

27.一种在利用正交频分多路复用(OFDM)子载波的频带的蜂窝无线网络中分配帧结构内的无线电资源的设备，所述网络包括用户设备终端、多个第一类型的节点和多个第二类型的节点，所述第二类型不同于所述第一类型，所述帧结构包括用于传送净荷数据的多个净荷时隙和用于传送控制数据的多个控制时隙，所述设备包括：

用于配置所述多个第一类型的节点中的每个节点以在所述帧结构中的第一多个无线电资源元素内传送净荷数据的装置，其中所述第一多个无线电资源元素对应于所述多个净荷时隙中的第一净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第一子集；和

用于配置所述多个第二类型的节点中的每个节点以在述帧结构中的第二多个无线电资源元素内传送净荷数据的装置，其中所述第二多个无线电资源元素对应于所述第一净荷时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第二子集，

其中所述第二子集不同于所述第一子集，从而使得所述用户设备终端能够以较少的干扰接收来自第一类型的节点的净荷数据或来自第二类型的节点的净荷数据，并且

其中，所述频带到所述第一子集和所述第二子集的划分是按照负载状况自适应地确定的。

28.按照权利要求27所述的设备，还包括：

用于配置所述多个第一类型的节点中的每个节点以在所述帧结构中的第三多个无线电资源元素内传送控制数据的装置，其中所述第三多个无线电资源元素对应于所述多个控制时隙中的第一控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第三子集；和

用于配置所述多个第二类型的节点中的每个节点以在所述帧结构中的第四多个无线电资源元素内传送控制数据的装置，其中所述第四多个无线电资源元素对应于所述第一控制时隙和正交频分多路复用子载波的所述频带的第四子集，

其中所述第四子集不同于所述第三子集，从而使得所述用户设备终端能够以较少的干扰接收来自所述第一类型的节点的控制数据或来自所述第二类型的节点的控制数据。

29.按照权利要求28所述的设备，还包括：

用于配置所述第一类型的节点和所述第二类型的节点以使得所述第一子集不同于所述第三子集，并且所述第二子集不同于所述第四子集的装置。

30.按照权利要求27-29任意之一所述的设备，其中所述频带的每个子集包括频率不连续的子载波。

31.按照权利要求27所述的设备，其中所述第一类型的节点被配置为比所述第二类型的节点以更高的功率级操作。

32.按照权利要求31所述的设备，还包括：

用于把所述第一类型的节点配置成基站，并且把所述第二类型的节点配置成中继站的装置。

33.按照权利要求27所述的设备，还包括：

用于利用由蜂窝无线网络运用的与所述第一类型的节点对应的无论哪些频率，从所述第二类型的节点向所述第一类型的所述节点传送回程数据的装置。

34.按照权利要求27所述的设备，还包括：

用于配置所述网络以使得来自所述第一类型的节点的信号干扰的覆盖区域与来自所述第二类型的节点的信号干扰的覆盖区域不重合的装置。