CN105634713B - 一种基于虚拟基站的全双工无线通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟基站的全双工无线通信方法。本发明在小区中引入一个虚拟基站，虚拟基站与主基站分别具有不同的小区ID号，虚拟基站和主基站的广播信息中携带独立的时隙配置信息，手机用户分别接入主基站和虚拟机站，这样不同的用户群用不同的时隙比例配置，能够使得一个时隙，同时存在上行用户和下行用户，使得系统中存在不同的全双工时隙数，提高蜂窝网络的利用效率。本发明在不改变手机用户设备和配置的基础上，后向兼容现有的半双工通信系统，实现了全双工通信，提高频谱效率，提高蜂窝网络容量。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于虚拟基站的全双工无线通信方法。
背景技术
现有的无线通信系统采用蜂窝网络结构，这种移动通信硬件架构把手机用户的服务区分为一个个的小区，每个小区设立一个基站，与小区内的手机用户进行通信。基站和手机用户都是无线通信系统的通信节点，从基站向手机用户发射信号，称为下行链路，基站从手机用户接收信号，称为上行链路；相应地，接收基站信号的手机用户，称为下行用户，向基站发射信号的手机用户称为上行用户。传统的时分双工方式TDD中，作为时分半双工的通信节点的基站和手机用户，某一时隙只能进行信号的发射或者接收的操作，下行链路和上行链路分别占据不同的时隙。下行链路和上行链路的时隙比例配置可能是不同的，无线通信系统以广播的方式通知手机用户具体的时隙比例配置。基站所采用的时隙比例配置信息，是通过系统信息块携带的第一类信息SIB1广播给手机用户的，手机用户通过解码该信息获知基站所采用的时隙比例配置信息。
现有的无线通信系统只能工作在半双工模式上，不利于提升频谱效率，不利于利用系统容量。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于虚拟基站的全双工无线通信方法，对无线通信系统的广播信息进行修改，使其同时发送多种时隙比例配置信息，不同手机用户对该信息进行解调，获得不同的时隙比例配置信息，使得蜂窝网络中某一时刻同时存在上行用户和下行用户。
本发明的目的在于提供一种基于虚拟基站的全双工无线通信方法。
本发明的基于虚拟基站的全双工无线通信方法，包括以下步骤：
1)在无线通信系统的小区中，控制中心为基站分配一个ID号，作为主基站，然后控制中心对同一套基站系统再分配一个不同的ID号，从而引入一个虚拟机站；
2)控制系统为主基站选择时隙比例配置信息，然后再为虚拟基站选择时隙比例配置信息；
3)控制系统将小区内的手机用户进行随机接入，一部分手机用户接入主基站，读取主基站的广播信息，解调出主基站的时隙比例配置信息，另一部分用户接入虚拟基站，读取虚拟基站的广播信息，解调出虚拟机站的时隙比例配置信息；
4)主基站将接入主基站的手机用户和接入虚拟基站的手机用户配对，为配对用户分配相同的频谱分配信息；
5)主基站和虚拟基站分别根据各自的时隙比例配置信息，以及步骤4)中的频谱分配信息，调度上行用户和下行用户，同时手机用户按照步骤3)中解调出的时隙比例配置信息，工作在上行时隙或者下行时隙。
其中，在步骤1)中，在无线通信系统的小区中引入一虚拟基站，具有如下特点：虚拟基站同主基站一样，具有独立的小区ID号，能够完成手机用户的接入以及广播信息的发送等操作，拟基站和主基站共用一套基站系统，包括天馈线系统和主设备；不同之处在于，虚拟基站和主基站的ID号不相同，并且广播信息中携带独立的时隙配置信息。基站和主基站的广播信息中携带的独立的时隙配置信息，可以相同，也可以不同。
在步骤2)中，对主基站和虚拟基站选择时隙比例配置信息，可以根据小区对全双工时隙数量的需求，灵活选择。比如，如果小区不需要全双工时隙，可以为虚拟基站和主基站配置相同的时隙比例配置信息；如果小区需要全双工时隙，可以为虚拟基站和主基站配置不同的时隙比例配置信息。
在步骤3)中，在引入虚拟基站后，小区内的手机用户进行随机接入，一部分手机用户接入到主基站，作为主基站用户群，读取主基站的广播信息；另一部分手机用户接入到虚拟基站，作为虚拟基站用户群，读取虚拟基站的广播信息。
如果主基站和虚拟基站采用不同的广播信息，这样主基站用户群和虚拟基站用户群采用不同的时隙配置信息。这样在某一时隙，会出现小区中的主基站用户群处于上行(或者下行)时隙，虚拟基站用户群处于下行(或者上行)时隙，因此，在步骤4)中，主基站可以在此时隙将主基站用户群中的某一手机用户和虚拟基站用户群中的某一手机用户进行配对，从而基站同时同频地服务主基站用户群中一手机用户和虚拟基站用户群中一手机用户。此外，虚拟基站和主基站携带不同的时隙配置信息，使得系统中存在不同的全双工时隙数。
本发明通过引入虚拟基站，无线通信系统中的基站升级为全双工通信节点，而手机用户仍为半双工通信节点，基站可以同时服务一个上行用户和一个下行用户，实现了同时同频全双工技术，即通信节点同时同频进行信号的收发操作，显著提升了蜂窝网络的容量。
本发明的优点：
本发明在小区中引入一个虚拟基站，与主基站采用不同的时隙比例配置信息，手机用户分别接入主基站和虚拟机站，这样不同的用户群用不同的时隙比例配置，能够使得一个时隙，同时存在上行用户和下行用户，使得系统中存在不同的全双工时隙数，提高蜂窝网络的利用效率。本发明在不改变手机用户设备和配置的基础上，后向兼容现有的半双工通信系统，实现了全双工通信，提高频谱效率，提高蜂窝网络容量。
附图说明
图1为TD-LTE系统中第一类信息SIB1传输图；
图2为本发明的基于虚拟基站的全双工无线通信方法的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
在本实施例中，与分时长期演进TD-LTE相结合，具体说明本发明的方法。TD-LTE存在七种时隙比例配置，因此TD-LTE系统可以灵活地配置具体的上行和下行的资源比例，以更好地支持不同业务类型。TD-LTE系统中第一类信息SIB1携带时隙比例配置信息，用3bit表示七种不同的时隙比例，如下图表1所示，其中D表示下行，S表示下行到上行切换，U表示上行。
表1上下行时隙比例配置表
SIB1的传输周期固定为80ms，一个周期内每20ms重传相同内容。SIB1的传输固定在偶数无线帧的子帧5，首次传输位于系统帧号SFN mod8＝0的无线帧，如图1所示。
TD-LTE系统中SIB1携带的时隙比例配置信息为p×s，其中p为发送功率，s为3bit信息，表示不同的时隙配比，即s∈{s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6}，其中s0＝000,s1＝001,s2＝010,s3＝011,s4＝100,s5＝101和s6＝110。
本实施例的基于虚拟基站的全双工无线通信方法，包括以下步骤：
1)在无线通信系统的小区中，控制中心为基站分配一个ID号，作为主基站，然后控制中心对同一套基站系统再分配一个不同的ID号，从而引入一个虚拟机站；
2)控制系统为主基站选择时隙比例配置信息，然后再为虚拟基站选择不同的时隙比例配置信息；
3)控制系统将小区内的手机用户进行随机接入，一部分手机用户接入到主基站，作为主基站用户群，读取主基站的广播信息SIB1，另一部分手机用户接入到虚拟基站，作为虚拟基站用户群，读取虚拟基站的广播信息SIB1；
4)由于主基站和虚拟基站采用不同的广播信息，因此主基站用户群和虚拟基站用户群采用不同的时隙配置信息，这样在某一时隙，会出现小区中的主基站用户群处于上行(或者下行)时隙，虚拟基站用户群处于下行(或者上行)时隙，因此主基站可以在此时隙将主基站用户群中的某一手机用户和虚拟基站用户群中的某一手机用户进行配对，为配对用户分配相同的频谱分配信息，从而基站同时同频地服务主基站用户群中一手机用户和虚拟基站用户群中一手机用户；
5)主基站和虚拟基站分别根据各自的时隙比例配置信息，以及步骤4)中的频谱分配信息，调度上行用户和下行用户，同时手机用户按照步骤3)中解调出的时隙比例配置信息，工作在上行时隙或者下行时隙，如图2所示。
由于虚拟基站和主基站携带不同的时隙配置信息，使得系统中存在不同的全双工时隙数。下表2中，横行为主基站的时隙配置信息，纵列为虚拟基站的时隙配置信息，交叉项为两者进行配对时的全双工时隙数。
表2不同时隙配比组合下的全双工时隙数
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 0 | 0 | 2 | 4 | 3 | 4 | 5 | 1 |
| 1 | 2 | 0 | 2 | 3 | 2 | 3 | 1 |
| 2 | 4 | 2 | 0 | 3 | 2 | 1 | 3 |
| 3 | 3 | 3 | 3 | 0 | 1 | 2 | 2 |
| 4 | 4 | 2 | 2 | 1 | 0 | 1 | 3 |
| 5 | 5 | 3 | 1 | 2 | 1 | 0 | 4 |
| 6 | 1 | 1 | 3 | 2 | 3 | 4 | 0 |
从表2中可以看出，当主基站和虚拟基站的时隙比例配置信息相同时，系统的全双工时隙数为0，此时通信系统完全相当于半双工通信系统。当主基站配置信息为5号，虚拟机基站为0号时，系统的全双工时隙数最多为5，此时基站有一半时间工作在半双工模式，一半时间工作在全双工模式。由此可见，本发明在主基站和虚拟机站分配不同的时隙比例配置信息时，实现了同时同频全双工技术，即通信节点同时同频进行信号的收发操作，显著提升了蜂窝网络的容量。
最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (3)
1.一种基于虚拟基站的全双工无线通信方法，其特征在于，所述全双工无线通信方法包括以下步骤：
1)在无线通信系统的小区中，控制中心为基站分配一个ID号，作为主基站，然后控制中心对同一套基站系统再分配一个不同的ID号，从而引入一个虚拟机站；
2)控制系统为主基站选择时隙比例配置信息，然后再为虚拟基站选择时隙比例配置信息：
根据小区对全双工时隙数量的需求，选择对主基站和虚拟基站的时隙比例配置信息；
如果小区不需要全双工时隙，为虚拟基站和主基站配置相同的时隙比例配置信息；如果小区需要全双工时隙，为虚拟基站和主基站配置不同的时隙比例配置信息；
3)控制系统将小区内的手机用户进行随机接入，一部分手机用户接入主基站，读取主基站的广播信息，解调出主基站的时隙比例配置信息，另一部分用户接入虚拟基站，读取虚拟基站的广播信息，解调出虚拟机站的时隙比例配置信息；
4)主基站将接入主基站的手机用户和接入虚拟基站的手机用户配对，为配对用户分配相同的频谱分配信息；
5)主基站和虚拟基站分别根据各自的时隙比例配置信息，以及步骤4)中的频谱分配信息，调度上行用户和下行用户，同时手机用户按照步骤3)中解调出的时隙比例配置信息，工作在上行时隙或者下行时隙。
2.如权利要求1所述的全双工无线通信方法，其特征在于，在步骤1)中，在无线通信系统的小区中引入一虚拟基站，虚拟基站同主基站一样，具有独立的小区ID号，能够完成手机用户的接入以及广播信息的发送操作，拟基站和主基站共用一套基站系统；虚拟基站和主基站的ID号不相同，并且广播信息中携带独立的时隙配置信息。
3.如权利要求1所述的全双工无线通信方法，其特征在于，在步骤3)中，小区内的手机用户进行随机接入，一部分手机用户接入到主基站，作为主基站用户群，读取主基站的广播信息；另一部分手机用户接入到虚拟基站，作为虚拟基站用户群，读取虚拟基站的广播信息。
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