CN105515634A - 无线通信中继系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信中继系统，包括：中继站，归属站以及中继台，中继站通过中继台与归属站连接；中继台包括第一交换模块，以及分别与第一交换模块连接的第一终端模块和第二终端模块，第一终端模块接入中继站的服务小区，第二终端模块接入归属站的服务小区，中继站用于通过中继台向归属站回传数据；第一终端模块配置有第一天线，第二终端模块配置有第二天线；中继站使用的频率资源为第一频率资源，归属站使用的频率资源为第二频率资源，当第一频率资源与第二频率资源相同时，第一天线和第二天线为定向天线；当第一频率资源与第二频率资源不同时，第一天线和第二天线为定向天线或全向天线，该系统的实现条件在各种场合中都容易满足。

Description

无线通信中继系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种无线通信中继系统。

背景技术

中继技术是长期演进(LongTermEvolution，简称LTE)第10版(Relase10，简称R10)中引入的一种解决信号盲区和偏远地区覆盖的灵活、低成本网络部署技术。中继技术最大的特点是，回程链路没有采用传统基站使用的有线回程链路，而是经过无线方式接到一个归属基站，进而接到核心网，大大提高了中继站部署的灵活性，减少了运营商的部署成本。

现有技术中的的中继系统包括三条链路：1、中继站与归属基站之间的回程链路，使用Un接口；2、中继站服务的UE与中继站之间的接入链路，使用Uu接口；3、归属基站服务的UE与归属基站之间的直传链路，使用Uu接口。基于三种空口结构，定义了三种中继类型。Type1中继类型：Un接口和Uu接口使用相同频率的资源，采用时分方式工作；Type1a中继类型：Un接口和Uu接口使用不同频率的载波资源；Type1b中继类型：Un接口和Uu接口使用相同频率的载波资源，但具有较好的隔离度。

然而，在现有技术中，对于Type1中继类型，涉及物理层的改动还有高层协议的变更，对于Type1a以及Type1b中继类型，要么要求使用不同的频率资源要么要求较好的隔离度，在实际应用中很多场合这些条件无法满足。

发明内容

本发明实施例提供一种无线通信中继系统，该系统的实现条件在各种场合中都容易满足。

第一方面，本发明实施例提供一种无线通信中继系统，包括：中继站，归属站以及中继台，所述中继站通过所述中继台与所述归属站连接；

所述中继台包括第一交换模块，以及分别与所述第一交换模块连接的第一终端模块和第二终端模块，所述第一终端模块接入所述中继站的服务小区，所述第二终端模块接入所述归属站的服务小区，所述中继站用于通过所述中继台向所述归属站回传数据；

所述第一终端模块配置有第一天线，所述第二终端模块配置有第二天线；

其中，所述中继站使用的频率资源为第一频率资源，所述归属站使用的频率资源为第二频率资源，当所述第一频率资源与所述第二频率资源相同时，所述第一天线和所述第二天线为定向天线；当所述第一频率资源与所述第二频率资源不同时，所述第一天线和所述第二天线为定向天线或全向天线。

可选地，所述第一终端模块与所述中继站的本地核心网之间建立有第一承载，所述第一交换模块用于通过所述第一承载与第二交换模块之间建立第一隧道，所述第二终端模块与所述归属站的中心核心网之间建立有第二承载，所述第一交换模块用于通过所述第二承载与第三交换模块之间建立第二隧道，所述第一交换模块连接所述第一隧道和所述第二隧道，形成所述中继站与所述归属站的中心核心网之间的第一S1链路的承载，所述中继站通过所述第一S1链路承载接入所述中继站的归属于中心核心网的终端的用户面和控制面数据。

可选地，所述第一隧道和所述第二隧道均为层3隧道或均为层2隧道，所述第一交换模块用于发起隧道建立以及IP报文路由或媒质接入控制MAC报文交换，所述第二交换模块和所述第三交换模块用于提供隧道服务以及IP报文路由或MAC报文交换。

可选地，所述中继站与所述中心核心网之间建立有所述第一S1链路的同时，所述中继站还与所述本地核心网之间建立有第二S1链路，所述第一终端模块归属于所述本地核心网，所述本地核心网用于对所述第一终端模块进行接入、移动和会话管理，所述第二终端模块归属于所述中心核心网，所述中心核心网用于对所述第二终端模块以及所述中继站和所述归属站下的其他终端进行接入、移动和会话管理。

可选地，所述本地核心网使用第一公共陆地移动网络PLMN，所述中心核心网使用第二PLMN；所述中继站内配置的基站用于广播所述第一PLMN和所述第二PLMN，所述归属站内配置的基站用于广播所述第二PLMN，所述中继站内的基站根据所述中继站服务的终端选择附着的PLMN，选择所述第一S1链路或所述第二S2链路传输数据。

可选地，所述第一终端模块与所述本地核心网之间设有预设质量等级指示QCI和上下行保证比特率GBR的专用承载，用来承载所述第一隧道，以保障所述第一隧道的传输带宽，所述第二终端模块与所述中心核心网之间设有预设QCI和上下行GBR的专用承载，用来承载所述第二隧道，以保障所述第二隧道的传输带宽。

可选地，所述第一隧道对应的专用承载的上行GBR等于所述第二隧道对应的专用承载的下行GBR，所述第一隧道对应的专用承载的下行GBR等于所述第二隧道对应的专用承载的上行GBR。

可选地，所述第一隧道和所述第二隧道对应的专用承载的QCI值为1或4。

可选地，所述第一终端模块和所述第二终端模块实现LTE数据终端功能。

可选地，所述中继站的本地核心网侧的第二交换模块还连接其它通信系统，所述归属站的中心核心网侧的第三交换模块还连接其它通信系统，所述中继站用于实现通信系统的无线互通。

本发明实施例提供的无线通信中继系统，包括：中继站，归属站以及中继台，中继站通过中继台与归属站连接；中继台包括第一交换模块，以及分别与第一交换模块连接的第一终端模块和第二终端模块，第一终端模块接入中继站的服务小区，第二终端模块接入归属站的服务小区，中继站用于通过中继台向归属站回传数据；第一终端模块配置有第一天线，第二终端模块配置有第二天线；中继站使用的频率资源为第一频率资源，归属站使用的频率资源为第二频率资源，当第一频率资源与第二频率资源相同时，第一天线和第二天线为定向天线；当第一频率资源与第二频率资源不同时，第一天线和第二天线为定向天线或全向天线，不仅不涉及物理层的改动还有高层协议的变更，在实际应用中很多场合都可以使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明无线通信中继系统结构示意图；

图2为本发明无线通信中继系统应用场景示意图一；

图3为本发明无线通信中继系统应用场景示意图二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明无线通信中继系统结构示意图。如图1所示，该无线通信中继系统可以为LTE无线通信中继系统，包括：中继站101，归属站102以及中继台103，所述中继站101通过所述中继台103与所述归属站102连接；

所述中继台103包括第一交换模块1031，以及分别与所述第一交换模块1031连接的第一终端模块1032和第二终端模块1033，所述第一终端模块1032接入所述中继站的服务小区，所述第二终端模块1033接入所述归属站的服务小区，所述中继站101用于通过所述中继台103向所述归属站102回传数据；

所述第一终端模块1032配置有第一天线，所述第二终端模块1033配置有第二天线；

其中，所述中继站101使用的频率资源为第一频率资源，所述归属站102使用的频率资源为第二频率资源，当所述第一频率资源与所述第二频率资源相同时，所述第一天线和所述第二天线为定向天线；当所述第一频率资源与所述第二频率资源不同时，所述第一天线和所述第二天线为定向天线或全向天线。

在具体实现过程中，中继台103位于中继站101与归属站102之间，与中继站101和归属站102都有很好的通信质量，可选地，为了获得最佳的通信质量，可将中继台103安置在高处。第一交换模块1031可以是支持隧道的交换机、路由器等设备。第一终端模块1032和第二终端模块1033可以是简单的LTEmodem。具体实现中可以直接将两个集成LTEmoden功能、发起隧道建立、路由功能的客户前端设备CPE的局域网LAN口通过网线连接在一起，或者将该些功能在一个配置了两个LTEmodem的CPE中实现。

第一终端模块1032接入中继站的服务小区，第二终端模块1033接入归属站的服务小区，中继站101用于通过中继台103向归属站102回传数据。进一步地，第一终端模块1032配置有第一天线，第二终端模块1033配置有第二天线。中继站101使用的频率资源为第一频率资源，归属站102使用的频率资源为第二频率资源。

当第一频率资源与第二频率资源相同时，第一天线和第二天线为高增益的定向天线，可以通过调制两个定向天线的朝向确保定向天线间的隔离度足够大，以减小中继站和归属站之间的同频干扰。

当第一频率资源与第二频率资源不同时，第一天线和第二天线为高增益的定向天线或全向天线。

在具体应用场景中，本实施例提供的LTE无线通信中继系统同样包括三条链路，具体为：1、中继站服务的UE与中继站之间的接入链路，使用Uu接口；2、归属站服务的UE与归属站之间的直传链路，使用Uu接口；3、中继站-中继台-归属站之间的回程链路。

在使用过程中，1链路中的Uu接口使用第一频率资源，2链路中的Uu接口使用第二频率资源。

当第一频率资源与第二频率资源相同时，通过调整第一天线和第二天线的角度，很容易就满足了1链路中的Uu接口与2链路中的Uu接口的隔离度。

由于本实施例对现有技术的无线通信中继系统的架构做了改变，在中继站和归属站之间设置了中继台，且需要频率资源不同的为两个Uu接口，并非Uu接口与Un接口，因此，在实际应用中在很多场合中，可以很容易的满足第一频率资源和第二频率资源不同。

综上，本发明实施例提供的无线通信中继系统，包括：中继站，归属站以及中继台，中继站通过中继台与归属站连接；中继台包括第一交换模块，以及分别与第一交换模块连接的第一终端模块和第二终端模块，第一终端模块接入中继站的服务小区，第二终端模块接入归属站的服务小区，中继站用于通过中继台向归属站回传数据；第一终端模块配置有第一天线，第二终端模块配置有第二天线；中继站使用的频率资源为第一频率资源，归属站使用的频率资源为第二频率资源，当第一频率资源与第二频率资源相同时，第一天线和第二天线为定向天线；当第一频率资源与第二频率资源不同时，第一天线和第二天线为定向天线或全向天线，不仅不涉及物理层的改动还有高层协议的变更，在实际应用中很多场合都可以使用。

图2为本发明无线通信中继系统应用场景示意图一。本实施例在图1实施例的基础上实现。

如图2所示，本实施例的中继站除了正常LTE基站配置的基带处理单元(BuildingBasebandUnit，简称BBU)和射频拉远单元(RadioRemoteUnit，简称RRU)外，还包括一个用于中继台接入的本地核心网和一台用于隧道终结点的第二交换模块，该第二交换模块可以为路由器或交换机等。

中继台位于中继站与归属站之间，中继站使用的频率资源为第一频率资源f1，归属站使用的频率资源为第二频率资源f2，中继台由第一交换模块连接的第一终端模块和第二终端模块组成。第一终端模块接入中继站的服务小区，第一终端模块归属于本地核心网，第一终端模块与中继站的本地核心网之间建立有第一承载，第一交换模块用于通过第一承载与第二交换模块之间建立第一隧道，如图2左侧的粗黑线所示。第二终端模块接入归属站的服务小区，第二终端模块归属于中心核心网，第二终端模块与归属站的中心核心网之间建立有第二承载，第一交换模块用于通过第二承载与第三交换模块之间建立有第二隧道，如图2右侧的粗黑线所示。

进一步地，第一交换模块连接第一隧道和第二隧道，形成中继站的BBU与归属站的中心核心网之间的第一S1链路的承载，如图2中的虚线所示，以及中继站的BBU与中心核心网机房网管服务器之间的操作维护OM链路的通路。中继站通过第一S1链路承载接入中继站的归属于中心核心网的终端的用户面和控制面数据。

对于中继站下的终端与归属站下的终端的用户面通信，可如图2中的细实线所示。

在具体通信过程中，中继站服务的终端与中继站之间的接入链路，使用第一频率资源f1；归属站服务的终端与归属站之间的接入链路，使用第二频率资源f2。从中继站到归属站的数据传递先由中继站使用第一频率资源f1传到第一终端模块，再第二终端模块使用第二频率资源f2传到归属站。反之亦然。f1和f2是中继站和归属站各自的空口频率，各自独立的管理使用这些资源。中继台首先作为中继站服务的终端以及归属站服务的终端分别接入中继站的本地核心网和归属站的中心核心网，打通中继站-中继台-归属站之间的回程链路，此时中继站的基站利用这条回程链路建立与与归属站的中心核心网间的S1链路即第一S1链路。之后，中继站下的普通终端也使用f1接入中继站，此时终端由第一S1链路注册到中心核心网，建立信令承载和业务承载，这些承载同样会走在第一S1链路上。该终端与其他注册到中心核心网的终端的通信数据都将通过这些业务承载。

可选地，在上述实施例中，第一交换模块用于发起隧道建立以及IP报文路由或MAC报文交换，第二交换模块和第三交换模块用于提供隧道服务以及IP报文路由或MAC报文交换。

本实施例中的第一隧道和第二隧道的多种实现方式，使得本实施例中的无线通信中继系统，可以灵活的应用在各种场合中。

可选地，中继站在与中心核心网之间建立有第一S1链路的同时，中继站还与本地核心网之间建立有第二S1链路，第一终端模块归属于本地核心网，本地核心网用于对第一终端模块进行进行接入、移动和会话管理，第二终端模块归属于中心核心网，中心核心网用于对第二终端模块以及中继站和归属站下的其他LTE终端进行接入、移动和会话管理。

在具体实现过程中，中继站使用LTE的无线接入网共享(RadioAccessNetworkSharing，简称RANsharing)功能，中继站的BBU与中心核心网之间建立有第一S1链路的同时，中继站的BBU还与本地核心网之间建立有第二S1链路。此时，中继站、归属站上中继和正常接入业务可以共享同一空口资源。可选地，本地核心网使用第一公共陆地移动网络(PublicLandMobileNetwork，简称：PLMN)，中心核心网使用第二PLMN；中继站内配置的基站用于广播第一PLMN和第二PLMN，归属站内配置的基站用于广播第一PLMN和第二PLMN，中继站内的基站用于根据中继站服务的终端选择附着的PLMN，选择第一S1链路或第二S2链路传输数据。

进一步地，为了保证中继带宽，可以在中继站BBU上使用RANsharing中对各PLMN按预设比例分配空口带宽的功能，合理划分属于中心核心网的第二PLMN的本地接入业务和属于本地核心网的第一PLMN的中继业务的比例(优选地，可各占50％)。

同时，第一终端模块与本地核心网之间设有预设服务质量(QualityofService，简称QoS)指示符(QoSClassIdentifier，简称QCI)和上下行保证比特率(GuranteedBitRate，简称GBR)的专用承载，用来承载第一隧道，以保障第一隧道的传输带宽，第二终端模块与中心核心网之间设有预设QCI和上下行GBR的专用承载，用来承载第二隧道，以保障第二隧道的传输带宽。

QCI是一个标度值，用于衡量特定的提供给服务数据流(ServiceDataFlow，简称SDF)的包转发行为(如丢包率，包延迟预算)，根据QoS的不同，承载(Bear)可以划分为两大类，GBR和Non-GBR承载，用于指定访问节点内定义的控制承载级分组转发方式(如调度权重、接纳门限、队列管理门限、链路层协议配置等)，这些都由运营商预先配置到接入网节点中。

所谓GBR，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即使在网络资源紧张的情况下，相应的比特速率也能够保持。相反的，Non-GBR指的是在网络拥挤的情况下，业务(或者承载)需要承受降低速率的要求，由于Non-GBR承载不需要占用固定的网络资源，因而可以长时间地建立。而GBR承载一般只是在需要时才建立。

对于不同的QCI值，GBR承载的内容不同的。本实施例中第一隧道和第二隧道对应的专用承载的QCI值为1或4。其中，QCI＝1:ExampleServices:交互式语音Conversationalvoicemscbsc。QCI＝4:Non-conversationalvoice(bufferedstreaming)非交互式语音(带缓冲的流)。

进一步地，为了保证传输前后一致，不会将数据堵在中继台，同时也不至于浪费，则第一隧道对应的专用承载的上行GBR等于第二隧道对应的专用承载的下行GBR，第一隧道对应的专用承载的下行GBR等于第二隧道对应的专用承载的上行GBR。

在本实施例中，中继站还可以做为归属站下挂下一级中继站，实现多级中继。实现的方法和以上描述相同。但多级中继会增加端到端时延，并增加对上级归属站空口带宽的消耗。

本实施例提供的无线通信中继系统，可以实现RANSharing功能，还可以灵活设置QCI和GBR专用承载，兼容性强。

图3为本发明无线通信中继系统应用场景示意图二。如图3所示，本实施例在图2实施例的基础上实现，中继站的本地核心网侧的第二交换模块还连接其它通信系统，归属站的中心核心网侧的第三交换模块还连接其它通信系统。中继站可以实现这些通信系统的无线互通。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无线通信中继系统，其特征在于，包括：中继站，归属站以及中继台，所述中继站通过所述中继台与所述归属站连接；

所述中继台包括第一交换模块，以及分别与所述第一交换模块连接的第一终端模块和第二终端模块，所述第一终端模块接入所述中继站的服务小区，所述第二终端模块接入所述归属站的服务小区，所述中继站用于通过所述中继台向所述归属站回传数据；

所述第一终端模块配置有第一天线，所述第二终端模块配置有第二天线；

其中，所述中继站使用的频率资源为第一频率资源，所述归属站使用的频率资源为第二频率资源，当所述第一频率资源与所述第二频率资源相同时，所述第一天线和所述第二天线为定向天线；当所述第一频率资源与所述第二频率资源不同时，所述第一天线和所述第二天线为定向天线或全向天线。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一终端模块与所述中继站的本地核心网之间建立有第一承载，所述第一交换模块用于通过所述第一承载与第二交换模块之间建立第一隧道，所述第二终端模块与所述归属站的中心核心网之间建立有第二承载，所述第一交换模块用于通过所述第二承载与第三交换模块之间建立第二隧道，所述第一交换模块连接所述第一隧道和所述第二隧道，形成所述中继站与所述归属站的中心核心网之间的第一S1链路的承载，所述中继站通过所述第一S1链路承载接入所述中继站的归属于中心核心网的终端的用户面和控制面数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一隧道和所述第二隧道均为层3隧道或均为层2隧道，所述第一交换模块用于发起隧道建立以及IP报文路由或媒质接入控制MAC报文交换，所述第二交换模块和所述第三交换模块用于提供隧道服务以及IP报文路由或MAC报文交换。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述中继站与所述中心核心网之间建立有所述第一S1链路的同时，所述中继站还与所述本地核心网之间建立有第二S1链路，所述第一终端模块归属于所述本地核心网，所述本地核心网用于对所述第一终端模块进行接入、移动和会话管理，所述第二终端模块归属于所述中心核心网，所述中心核心网用于对所述第二终端模块以及所述中继站和所述归属站下的其他终端进行接入、移动和会话管理。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述本地核心网使用第一公共陆地移动网络PLMN，所述中心核心网使用第二PLMN；所述中继站内配置的基站用于广播所述第一PLMN和所述第二PLMN，所述归属站内配置的基站用于广播所述第二PLMN，所述中继站内的基站根据所述中继站服务的终端选择附着的PLMN，选择所述第一S1链路或所述第二S2链路传输数据。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一终端模块与所述本地核心网之间设有预设质量等级指示QCI和上下行保证比特率GBR的专用承载，用来承载所述第一隧道，以保障所述第一隧道的传输带宽，所述第二终端模块与所述中心核心网之间设有预设QCI和上下行GBR的专用承载，用来承载所述第二隧道，以保障所述第二隧道的传输带宽。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一隧道对应的专用承载的上行GBR等于所述第二隧道对应的专用承载的下行GBR，所述第一隧道对应的专用承载的下行GBR等于所述第二隧道对应的专用承载的上行GBR。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一隧道和所述第二隧道对应的专用承载的QCI值为1或4。

9.根据权利要求1至8任一项所述的系统，其特征在于，所述第一终端模块和所述第二终端模块实现LTE数据终端功能。

10.根据权利要求1至8任一项所述的系统，其特征在于，所述中继站的本地核心网侧的第二交换模块还连接其它通信系统，所述归属站的中心核心网侧的第三交换模块还连接其它通信系统，所述中继站用于实现通信系统的无线互通。