CN104135316A - 一种中继节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中继节点，包括：第一中继模块，与第一天线连接，具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式下，所述第一中继模块对与用户终端交互的第一数据进行处理；在第二工作模式下，所述第一中继模块对与用户终端交互的第一数据和与宏基站交互的第二数据进行时分处理；第二中继模块，对与所述宏基站交互的第二数据进行处理；控制模块，用于在回传链路和接入链路工作于相同频率时，执行第一控制操作，使得第一中继模块工作于第二工作模式，且使得第二天线接收到的数据传输到第一中继模块，否则执行第二控制操作，使得第一中继模块工作于第一工作模式，且使得第二天线接收到的数据传输到第二中继模块。本发明提高了中继节点应用的灵活性。

Description

一种中继节点

技术领域

本发明涉及中继传输，特别是一种中继节点。

背景技术

TD-LTE(Time-Division Long-Term Evolution，时分长期演进)系统提供了比以往2G、3G系统更高的传输速率和更好的用户体验。TD-LTE最早期的布网首先针对热点区域展开，但随着数据业务用户量的持续提升，用户就会希望在更大范围享受TD-LTE带来的高速率体验，要求TD-LTE系统能够在各种场景下为其提供服务。这些场景包括传播环境复杂的密集城市、偏远郊区、室内和高速覆盖等。

为了应对各种复杂的无线传播环境，解决实际网络部署的覆盖问题，3GPP(3rd Generation Partnership Project)在LTE-Advanced R10版本协议中对中继(Relay)进行了标准化。

如图1所示，通过在宏基站和用户终端之间加入一个中继节点，宏基站和终端之间的直传链路被分为两段：宏基站与中继之间的无线链路称为回传链路(Un链路)，中继与终端之间的无线链路称为接入链路(Uu链路)。

在宏基站和用户终端之间引入中继节点后，可以显著改善用户终端处的网络覆盖，从而使用户终端可以体验到更优的通信质量。

而在LTE-Advanced R10版本协议中也明确了中继包括带内中继和带外中继两种类型。其中，带内中继指接入链路(即Uu链路)与回传链路(即Un链路)采用相同频率进行传输的中继形式，而带外中继是指接入链路与回传链路采用不同频率的中继形式。

发明人在实现本发明实施例的过程中发现现有技术至少存在如下缺点。

在实际网络运行时，在同一区域的不同时间点可能需要中继节点工作于不同模式，才能满足通信需求，而由于带内中继节点和带外中继节点差异较大，因此现有技术的中继节点获取工作于带内中继模式，或者工作于带外中继模式。

所以现有的中继节点无法满足实际网络的应用需求。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种中继节点，提高中继节点应用的灵活性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种中继节点，用于通过回传链路和接入链路在宏基站和通信用户终端之间进行中继传输，所述中继节点包括至少一个对应于通信用户终端的第一天线和至少一个对应于宏基站的第二天线，所述中继节点包括：

工作于第一频带上的第一中继模块，与第一天线连接，具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式下，所述第一中继模块对与所述用户终端交互的第一数据进行处理；在所述第二工作模式下，所述第一中继模块对与所述用户终端交互的第一数据和与所述宏基站交互的第二数据进行时分处理；

工作于第二频带上的第二中继模块，在第二频带上对与所述宏基站交互的第二数据进行处理；

控制模块，用于在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，执行第一控制操作，使得所述第一中继模块工作于第二工作模式，且使得第二天线接收到的数据传输到所述第一中继模块，否则执行第二控制操作，使得所述第一中继模块工作于第一工作模式，且使得第二天线接收到的数据传输到所述第二中继模块。

上述的中继节点，其中，所述中继节点还包括：

对应于每一个第二天线设置的第一开关切换单元；

每一个第二天线通过对应的第一开关切换单元与所述第一中继模块和第二中继模块连接；

所述控制模块具体在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，通过所述第一开关切换单元来导通第二天线与所述第一中继模块的第一数据通道，将所述第二天线接收到的数据传输到所述第一中继模块，否则导通第二天线与第二中继模块之间的第二数据通道，将所述第二天线接收到的数据传输到所述第二中继模块。

上述的中继节点，其中，所述中继节点还包括：

设置于第一数据通道中的第一滤波器；

设置于第二数据通道中的第二滤波器；和

设置于第一天线与所述第一中继模块的第三数据通道中的第三滤波器。

上述的中继节点，其中，所述第一中继模块和第二中继模块均包括顺序连接的基带处理模块、数字中频处理模块、收发信机和功率放大模块，所述功率放大模块包括用于放大接收信号的第一功放单元和用于放大发射信号的第二功放单元。

上述的中继节点，其中，所述第一中继模块还包括：

第二开关切换单元；

第三开关切换单元；和

第一环行器，连接所述第一中继模块中的第二功放单元、第二开关切换单元和第三开关切换单元，将从第一中继模块中的第二功放单元接收到的信号传输给所述第二开关切换单元，将从第二开关切换单元接收到的信号传输给所述第三开关切换单元；

所述控制模块具体用于在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，通过控制所述第二开关切换单元，使从第一天线和第二天线接收到的数据轮流传输到所述第一环行器，并通过所述第三开关切换单元导通所述第一环行器与所述第一中继模块中的第一功放单元之间的数据通道；否则通过所述第二开关切换单元导通第一环行器与第一天线之间的数据通道，并通过所述第三开关切换单元导通所述第一环行器与所述第一中继模块中的第一功放单元之间的数据通道。

上述的中继节点，其中，所述第二中继模块还包括：

第四开关切换单元；和

第二环行器，连接所述第二中继模块中的所述第二功放单元、第四开关切换单元和第一开关切换单元，将从第二功放单元接收到的信号传输给所述第一开关切换单元，将从第一开关切换单元接收到的信号传输给所述第四开关切换单元；

所述控制模块具体用于在所述回传链路和接入链路工作于不同频率时，通过控制所述第四开关切换单元，导通所述第二环行器与所述第二中继模块中的所述第一功放单元之间的数据通道，否则导通所述第二环行器与一负载之间的数据通道；

所述第二负载一端接地。

本发明实施例具有如下有益效果：

应用本发明实施例的中继节点，当网络环境发生变化，需要改变中继类型时，只需要调整第一中继模块和第二中继模块的各自功能，并控制天线接收到的数据的流向即可实现中继类型的改变，因此相对于现有技术不但能够快速实现中继类型的改变，同时实现成本较更换中继节点更加低廉。

本发明实施例的中继节点由于能够实时改变中继类型，因此可以适用于不同的网络环境，降低了中继节点的制造和研发成本。

附图说明

图1表示应用中继节点的组网示意图；

图2表示本发明实施例的中继节点的一种具体结构示意图；

图3表示本发明实施例的中继节点应用于带外中继时的等效结构；

图4表示本发明实施例的中继节点应用于带内中继时的等效结构。

图5表示本发明实施例的采用2X2MIMO天线的继节点的具体结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例的中继节点，通过提供两个工作于不同频段的中继模块，通过控制两个中继模块的工作方式以及接收信号的传输，使得本发明实施例的中继节点能够工作于带内模式和带外模式，提高了中继节点的灵活性，且降低了成本。

本发明实施例的中继节点，用于通过回传链路和接入链路在宏基站和通信用户终端之间进行中继传输，所述中继节点包括至少一个对应于通信用户终端的第一天线和至少一个对应于宏基站的第二天线，其特征在于，所述中继节点包括：

工作于第一频带上的第一中继模块，与第一天线连接，具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式下，所述第一中继模块对与所述用户终端交互的第一数据进行处理；在所述第二工作模式下，所述第一中继模块对与所述用户终端交互的第一数据和与所述宏基站交互的第二数据进行时分处理；

工作于第二频带上的第二中继模块，在第二频带上对与所述宏基站交互的第二数据进行处理；

控制模块，用于在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，执行第一控制操作，使得所述第一中继模块工作于第二工作模式，且使得第二天线接收到的数据传输到所述第一中继模块，否则执行第二控制操作，使得所述第一中继模块工作于第一工作模式，且使得第二天线接收到的数据传输到所述第二中继模块。

在本发明的具体实施例中，假定接入链路工作于f1，而回传链路工作于f1或f2，则当回传链路工作于f1时，中继节点为带内中继，而当回传链路工作于f2时，中继节点为带外中继。

因此，当回传链路工作于f1时，本发明实施例的中继节点中，第一中继模块首先能够接收到用户终端发送的上传数据，同时，在控制模块的控制下，第二天线接收到的宏基站发送的下行数据也传输到所述第一中继模块，而所述第一中继模块在第二工作模式下工作时，会对上行数据和下行数据进行时分处理，此时，第一中继模块独自承担了接入功能和回传功能，实现了带内中继。

而当回传链路工作于f2时，本发明实施例的中继节点中，第一中继模块首先能够接收到用户终端发送的上传数据，同时，在控制模块的控制下，第二天线接收到的宏基站发送的下行数据会传输到第二中继模块，而所述第一中继模块在第一工作模式下工作时，会对上行数据进行处理，而下行数据由第二中继模块进行处理，此时，第一中继模块和第二中继模块分别承担了接入功能和回传功能，实现了带内中继。

现有技术中，一旦中继节点安装，当网络环境发生变化，需要在中继类型中进行变换时，则需要更换中继节点。而应用本发明实施例的中继节点，当网络环境发生变化，需要改变中继类型时，只需要调整第一中继模块和第二中继模块的各自功能，并控制天线接收到的数据的流向即可实现中继类型的改变，因此相对于现有技术不但能够快速实现中继类型的改变，同时实现成本较更换中继节点更加低廉。

同时，本发明实施例的中继节点能够适用于不同的网络环境，降低了中继节点的制造成本。

例如，在TD-LTE规模试验网中，通常中继设备的接入链路(Uu)优先考虑采用D频段。回传(Un)链路方面，部分城市或区域的宏网络采用D频段(2570-2620MHz)，此时需要采用回传模块支持D频段的中继设备，由于接入和回传都采用D频段，则需要支持带内中继模式。

二部分城市或区域的宏网络采用F频段(1880-1920MHz)，此时需要采用回传模块支持F频段的中继设备，由于接入和回传分别采用D和F频段，可以采用带外中继模式获得更高的链路容量。采用现有的中继设备实现方案，则需要分别开发并部署回传模块支持D和F频段并支持带内和带外模式的中继设备。而随着网络部署规模的扩大，宏网络的工作频段还可能发生调整或新增，此时原有部署的中继设备还需要更换，会造成设备投资的损失和工程施工的难度。

而本发明实施例的中继节点只需要进行简单的控制即可实现带内中继和带外中继的转换，大大提高了中继节点的适应能力，提高了组网的灵活性。

本发明实施例的中继节点中，控制模块可以通过多种方式控制第二天线接收到的数据的流向，如通过建立一个缓存单元来缓存第二天线接收到的数据，同时建立缓存单元与第一中继模块和第二中继模块的通信通道，然后由控制模块来控制缓存单元接收到的数据的发送对象即可。

而同时，本发明实施例也可以采用更加简单、实现成本较低的方式来实现，这种方式下，所述中继节点还包括：

对应于每一个第二天线设置的第一开关切换单元；

每一个第二天线通过对应的第一开关切换单元与所述第一中继模块和第二中继模块连接；

所述控制模块具体在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，通过所述第一开关切换单元来导通第二天线与所述第一中继模块的第一数据通道，将所述第二天线接收到的数据传输到所述第一中继模块，否则导通第二天线与第二中继模块之间的第二数据通道，将所述第二天线接收到的数据传输到所述第二中继模块。

由于在不同的中继类型，从宏基站接收到的数据或者待发送到宏基站的数据由不同的中继模块进行处理，因此，在设置上述的开关切换单元之后，即可通过该第一开关切换单元来导通同一天线与不同中继模块的数据通道，实现数据的定向传输，而开关切换单元可以通过简单的开关元件来实现，大大降低了实现成本。

考虑到数据处理的准确性，在对天线接收到的数据进行处理(如放大、数字中频处理、基带处理等)之前，有必要对接收到的信号进行滤波，因此，在本发明的具体实施例中，所述中继节点还包括：

设置于第一数据通道中的第一滤波器；

设置于第二数据通道中的第二滤波器；和

设置于第一天线与所述第一中继模块的第三数据通道中的第三滤波器。

由于第一天线接收到的上行数据总是由第一中继模块处理，因此，只需要针对每一个第一天线设置一个滤波器即可，而第二天线接收到的下行数据根据中继类型的不同，可能由第一中继模块处理，也可能由第二中继模块处理，因此，在第二天线和所有中继模块的数据通道中都需要设置对应的滤波器。

在本发明的具体实施例中，所述第一中继模块和第二中继模块均包括顺序连接的基带处理模块、数字中频处理模块、收发信机和功率放大模块，所述功率放大模块包括用于接收信号放大的第一功放单元和用于发射信号放大的第二功放单元。

一般情况下，第一功放单元一般为低噪声放大器LNA，而第二功放单元一般为功率放大器PA。

前面提到，第一中继模块根据中继模式的不同，需要在两种情况下工作：

带内中继时，需要对上行数据和下行数据进行分时处理；

带外中继时，仅需要对上行数据进行处理。

为了保证这种工作的正常进行及切换，在本发明的具体实施例中该第一中继模块可以通过多种方式来实现，下面就一种实现方便且成本低廉的通过环行器和开关相结合的方式说明如下。

这种方式下，所述第一中继模块还包括：

第二开关切换单元；

第三开关切换单元；和

第一环行器，连接第一中继模块中的所述第二功放单元、第二开关切换单元和第三开关切换单元，将从第二功放单元接收到的信号传输给所述第二开关切换单元，将从第二开关切换单元接收到的信号传输给所述第三开关切换单元；

所述控制模块具体用于在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，通过控制所述第二开关切换单元，使从第一天线和第二天线接收到的数据轮流传输到所述第一环行器，并通过所述第三开关切换单元导通所述第一环行器与所述第一功放单元之间的数据通道；否则通过所述第二开关切换单元导通第一环行器与第一天线之间的数据通道，并通过所述第三开关切换单元导通所述第一环行器与第一中继模块中的第一功放单元之间的数据通道。

而第二中继模块与第一中继模块相比，其仅会接收到一个天线的信号，因此不涉及信号的切换，因此无须设置第二开关切换单元，此时，所述第二中继模块还包括：

第四开关切换单元；和

第二环行器，连接第二中继模块中的所述第二功放单元、第四开关切换单元和第一开关切换单元，将从第二功放单元接收到的信号传输给所述第一开关切换单元，将从第一开关切换单元接收到的信号传输给所述第四开关切换单元；

控制模块具体用于在所述回传链路和接入链路工作于不同频率时，通过控制所述第四开关切换单元，导通所述第二环行器与第二中继模块中的所述第一功放单元之间的数据通道，否则导通所述第二环行器与一负载之间的数据通道；

所述第二负载一端接地。

下面对本发明实施例的中继节点的一种具体结构详细说明如下。

如图2所示，本发明实施例的中继节点包括：

Uu天线，与用户设备进行通信；

Un天线，与宏基站进行通信；

第一中继模块；

第二中继模块；

开关A；和

控制模块。

下面以带外工作模式和带内工作模式分别说明本发明上述实施例的工作过程。

<带外模式>

在带外模式下，控制模块执行如下控制操作：

控制开关A导通Un天线与第二中继模块的连接；

控制开关B导通Uu天线与环行器的连接；

控制开关D导通环行器与第二功放模块的连接。

这种情况下，等效的连接如图3所示，结合图3说明工作过程如下。

<下行方向>

对于第二中继模块而言，处于接收阶段，在信号接收时刻控制模块会通过开关D导通环行器和用于接收信号放大的功放单元的连接，因此接收到的信号会通过环行器和开关C输出到用于接收信号放大的功放单元。

而此时对于第一中继模块而言，处于发射阶段。由于在发射时信号的强度较高，如果不做一定的处理，本应全部输出给Uu天线的信号可能会泄露，会通过环行器的下一端口返回第一功放模块。因此，在下行方向，控制模块会通过控制开关C导通环行器和负载的连接，使得泄露的信号通过环行器的下一端口输出到负载，而不会返回用于接收信号放大的功放单元。

具体处理过程如下所述。

从Un天线从宏基站接收到数据后，传输到环行器，而环行器会将接收到的数据通过开关D传输给第二功放模块，并由第二功放模块、第二收发信机、第二DIF模块和第二BB模块依次进行接收处理。

因此，接收端处理后得到的数据又会通过第一BB模块、第一DIF模块、第一收发信机和第一功放模块依次进行发送处理；

发送处理之后的数据通过环行器环回到Uu天线，并由Uu天线发送到用户终端。

<上行方向>

同样，在上行方向，控制模块也会控制开关C导通环行器和用于接收信号放大的功放单元的连接，而控制开关D导通环行器和负载的连接。

具体处理过程如下所述。

从Uu天线从用户终端接收到数据后，传输到环行器，而环行器会将接收到的数据环回到给第一功放模块，并由第一功放模块、第一收发信机、第一DIF模块和第一BB模块依次进行接收处理。

而接收处理后得到的数据又会通过第二BB模块、第二DIF模块、第二收发信机和第二功放模块依次进行发送处理；

发送处理之后的数据通过环行器环回到Un天线，并由Un天线发送到用户终端。

由上述描述可以发现，本发明实施例的中继节点能够在带外模式下工作。

<带内模式>

在带外模式下，控制模块执行如下控制操作：

控制开关A导通Un天线与开关B的连接；

控制开关B轮流导通Uu天线与环行器的连接以及Un天线与环行器的连接；

控制开关D导通环行器与负载的连接，通过负载接地。

这种情况下，等效的连接如图4所示，结合图4说明工作过程如下。

首先，如图4所示，第二中继模块中，环行器的一个端口实际处于断路状态，因此第二中继模块处于停止工作的状态。因此，带内工作模式下，实际上只有第一中继模块在工作。

<下行方向>

首先，控制模块会控制开关C导通环行器和第一功放模块的连接，同时控制开关B会导通环行器和Un天线，从Un天线从宏基站接收到数据后，传输到环行器，而环行器会将接收到的数据通过开关C传输给第一功放模块，并由第一功放模块、第一收发信机、第一DIF模块和第一BB模块依次进行接收处理。

进入发射阶段后，控制模块会控制开关C导通环行器和负载的连接，以隔离环行器泄露的信号再次进入第一功放模块。

而接收端处理后得到的数据又会通过第一BB模块、第一DIF模块、第一收发信机和第一功放模块依次进行发送处理；

此时，控制模块会控制开关B改变导通方向，导通环行器和Uu天线，第一功放模块进行发送处理处理后的数据通过环行器环回到开关B，并经由开关B传输到Uu天线后，通过Uu天线发送到用户终端。

<上行方向>

下行方向时，控制模块会控制开关C导通环行器和第一功放模块的连接，同时控制开关B首先导通环行器和Uu天线。

从Uu天线从用户终端接收到数据后，传输到环行器，而环行器会将接收到的数据环回到给第一功放模块，并由第一功放模块、第一收发信机、第一DIF模块和第一BB模块依次进行接收处理。

进入发射阶段后，控制模块会控制开关C导通环行器和负载的连接，以隔离环行器泄露的信号再次进入第一功放模块。

而接收处理后得到的数据又会通过第一BB模块、第一DIF模块、第一收发信机和第一功放模块依次进行发送处理；

此时，控制模块会控制开关B改变导通方向，导通环行器和Un天线，第一功放模块进行发送处理处理后的数据通过环行器环回到开关B，并经由开关B传输到Un天线后，通过Un天线发送到用户终端。

由上述描述可以发现，本发明实施例的中继节点能够在带内模式下工作。

本发明实施例的中继节点可以用于各种类型的通信系统，如TD-LTE(Time-Division Long-Term Evolution，时分长期演进)系统。

应当理解的是，上述的图中，仅以一个Uu天线和一个Un天线进行示范，但该Uu天线和Un天线可以是多个，实现MIMO传输。

而在MIMO传输的情况下，只不过是上述的结构的重复设计，如图5所示，为2X2的中继节点的结构示意图，其工作过程与以上的工作过程基本相同，在此不再详细描述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种中继节点，用于通过回传链路和接入链路在宏基站和通信用户终端之间进行中继传输，所述中继节点包括至少一个对应于通信用户终端的第一天线和至少一个对应于宏基站的第二天线，其特征在于，所述中继节点包括：

工作于第一频带上的第一中继模块，与第一天线连接，具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式下，所述第一中继模块对与所述用户终端交互的第一数据进行处理；在所述第二工作模式下，所述第一中继模块对与所述用户终端交互的第一数据和与所述宏基站交互的第二数据进行时分处理；

工作于第二频带上的第二中继模块，用于对与所述宏基站交互的第二数据进行处理；

控制模块，用于在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，执行第一控制操作，使得所述第一中继模块工作于第二工作模式，且使得第二天线接收到的数据传输到所述第一中继模块，否则执行第二控制操作，使得所述第一中继模块工作于第一工作模式，且使得第二天线接收到的数据传输到所述第二中继模块。

2.根据权利要求1所述的中继节点，其特征在于，所述中继节点还包括：

对应于每一个第二天线设置的第一开关切换单元；

每一个第二天线通过对应的第一开关切换单元与所述第一中继模块和第二中继模块连接；

所述控制模块具体在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，通过所述第一开关切换单元来导通第二天线与所述第一中继模块的第一数据通道，将所述第二天线接收到的数据传输到所述第一中继模块，否则导通第二天线与第二中继模块之间的第二数据通道，将所述第二天线接收到的数据传输到所述第二中继模块。

3.根据权利要求2所述的中继节点，其特征在于，所述中继节点还包括：

设置于第一数据通道中的第一滤波器；

设置于第二数据通道中的第二滤波器；和

设置于第一天线与所述第一中继模块的第三数据通道中的第三滤波器。

4.根据权利要求2所述的中继节点，其特征在于，所述第一中继模块和第二中继模块均包括顺序连接的基带处理模块、数字中频处理模块、收发信机和功率放大模块，所述功率放大模块包括用于放大接收信号的第一功放单元和用于放大发射信号的第二功放单元。

5.根据权利要求4所述的中继节点，其特征在于，所述第一中继模块还包括：

第二开关切换单元；

第三开关切换单元；和

第一环行器，连接所述第一中继模块中的第二功放单元、第二开关切换单元和第三开关切换单元，将从第一中继模块中的第二功放单元接收到的信号传输给所述第二开关切换单元，将从第二开关切换单元接收到的信号传输给所述第三开关切换单元；

所述控制模块具体用于在所述回传链路和接入链路工作于相同频率时，通过控制所述第二开关切换单元，使从第一天线和第二天线接收到的数据轮流传输到所述第一环行器，并通过所述第三开关切换单元导通所述第一环行器与所述第一中继模块中的第一功放单元之间的数据通道；否则通过所述第二开关切换单元导通第一环行器与第一天线之间的数据通道，并通过所述第三开关切换单元导通所述第一环行器与所述第一中继模块中的第一功放单元之间的数据通道。

6.根据权利要求5所述的中继节点，其特征在于，所述第二中继模块还包括：

第四开关切换单元；和

第二环行器，连接所述第二中继模块中的所述第二功放单元、第四开关切换单元和第一开关切换单元，将从第二功放单元接收到的信号传输给所述第一开关切换单元，将从第一开关切换单元接收到的信号传输给所述第四开关切换单元；

所述控制模块具体用于在所述回传链路和接入链路工作于不同频率时，通过控制所述第四开关切换单元，导通所述第二环行器与所述第二中继模块中的所述第一功放单元之间的数据通道，否则导通所述第二环行器与一负载之间的数据通道；

所述第二负载一端接地。