CN107770765B - 非对称漫游组网系统及无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非对称漫游组网系统及无线通信系统，非对称漫游组网系统包括设置在预设的漫游区域内的收发基站及多个单收基站；收发基站按照预设功率向该漫游区域内的移动设备发送报文；多个单收装置间隔设置在该漫游区域内，用于接收该漫游区域内的每个移动设备上传的报文。收发基站用于发送和接收报文，单收基站仅用于接收报文。如此，可充分发挥收发基站发送功率大、发送信号覆盖范围大的特点以及单收基站数量多、距离移动设备近的特点，从而提高数据下发成功率和上报成功率。

Description

非对称漫游组网系统及无线通信系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体而言，涉及一种非对称漫游组网系统及无线通信系统。

背景技术

在无线多基站传输方案中，一般存在基站和移动设备。基站是用电网供电，以蜂窝方式固定分布，而移动设备是电池供电，可以在各基站的覆盖范围内漫游。移动设备在各基站的覆盖范围内漫游时，不断扫描所在范围的基站信号，并采用和信号最强的基站相同的频率工作，从而和该基站双向通信。

然而，在上行数据占主要通信的应用场合，主要是移动设备发送数据，基站接收。由于移动设备电池供电，发射功率小，所以蜂窝中基站的正确收包率很小。而基站的发送功率大，但很少用于发送，没有充分利用优势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非对称漫游组网系统及无线通信系统，以改善上述问题。

为达到上述目的，本发明实施例提供一种非对称漫游组网系统，所述非对称漫游系统包括设置在预设的漫游区域内的收发基站及多个单收基站；

所述收发基站按照预设功率向所述漫游区域内的移动设备发送报文；

所述多个单收基站间隔设置在所述漫游区域内，用于接收所述漫游区域内的每个移动设备上传的报文；

所述收发基站用于发送和接收报文，所述单收基站仅用于接收报文。

本发明实施例还提供一种无线通信系统，所述无线通信系统包括本发明实施例提供的非对称漫游组网系统及多个移动设备；

所述移动设备在进入漫游区域时向所述非对称漫游组网系统发送认证报文，以请求与所述非对称漫游组网系统建立连接；

所述移动设备及非对称漫游组网系统根据信标时隙段、下发时隙段和上报时隙段的时长以及所述信标时隙段的时间起点计算得到一竞争时隙段；

所述非对称漫游组网系统在所述竞争时隙段接收到所述认证报文，并根据所述认证报文的接收时间或发送时间为所述移动设备分配一设备序号。

本发明实施例提供一种非对称漫游组网系统及无线通信系统，非对称漫游组网系统包括设置在预设的漫游区域内的收发基站及多个单收基站，收发基站按照预设功率向该漫游区域内的移动设备发送报文，多个单收装置间隔设置在该漫游区域内，用于接收该漫游区域内的每个移动设备上传的报文。其中，收发基站用于发送和接收报文，单收基站仅用于接收报文。通过上述设计，将漫游区域内的部分收发基站替换为单收基站，一方面，减少了在漫游区域内布置的收发基站，避免了过多发送者造成的干扰，提高了下发成功率；另一方面，对单收基站的间隔进行了调整，使得漫游区域内的每个移动设备上传到非对称漫游组网系统的报文都能被接收到，提高了上传成功率。

为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种非对称漫游组网系统的连接框图；

图2为本发明实施例提供的多个收发基站的一种连接示意图；

图3为本发明实施例提供的一种通信周期的时隙划分示意图；

图4为图2所示的收发基站的一种时隙划分图；

图5为本发明实施例提供的一种无线通信系统的位置关系示意图。

图标：10-无线通信系统；100-非对称漫游组网系统；110-收发基站；120-单收基站；200-移动设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，图1是本发明较佳实施例提供的一种非对称漫游组网系统100的连接示意图。所述非对称漫游组网系统100包括收发基站110及多个单收基站120，所述收发基站110及多个单收基站120设置在预设的漫游区域内。

在本实施例中，所述非对称漫游组网系统100用于接收或发送报文，以实现移动设备200与移动交换中心的通信，进而实现各移动设备200之间的通信。如此，所述收发基站110及单收基站120可在所述漫游区域内形成一漫游网络。

其中，所述收发基站110按照预设功率向所述漫游区域内的移动设备200发送报文，以使所述漫游区域内任意位置的移动设备200都能接收到所述报文。可选地，所述预设功率可通过测试获得。

在本实施例中，根据所述漫游区域的大小，可以选择设置不同数量的收发基站110，当所有的收发基站110工作在所述预设功率时，所述漫游区域内任意位置的移动设备200都能接收到所述非对称漫游组网系统100下发的报文。也即，各收发基站110的辐射区域能够覆盖所述漫游区域。

在本实施例中，所述多个单收基站120间隔设置在所述漫游区域内，用于接收所述漫游区域内的每个移动设备200上传的报文。其中，所述多个单收基站120之间的间隔大小可通过测试获得，只要满足所述单收基站120的收包率达到80％(或是丢包率低于20％)即可。应当理解，在本实施例中，“收包率达到80％”并非指严格地达到80％，当所述单收基站120的收包率在80％附近(例如，75％～85％)范围内浮动时，仍旧算作达到80％。

在本实施例中，所述收发基站110可用于发送和接收报文，但通常情况下，主要用于发送报文；所述单收基站120仅用于接收报文。也即，所述收发基站110中包括信号发送器和信号接收器，所述单收基站120包括信号接收器。

当所述非对称漫游组网系统100不依赖于信标报文进行时间同步时，所述收发基站110也可以是单发基站，也即，仅用于发送报文的基站。

在本实施例中，所述收发基站110的数量少于所述单收基站120的数量，并且，用于具有报文发送功能的基站的数量少于具有报文接收功能的基站的数量。

如此，将现有技术中的蜂窝基站中的部分收发基站110替换为单收基站120，只余下少数的收发基站110。由于收发基站110的发送功率大，覆盖范围广，因而，只需少数收发基站110即可保证所述漫游区域内的移动设备200均能接收到下发的报文。由于移动设备200的上传功率小，改变单收基站120的间隔，可以确保移动设备200的上传的报文均能被接收到。上述设计通过充分发挥收发基站110发送功率大、发送信号覆盖范围大的特点以及单收基站120数量多、距离移动设备200近的特点，提高了数据下发成功率和上报成功率。

此外，为了确保所述漫游区域内的移动设备200上传的报文均能被接收到，可以根据实际测试到的单收基站120的收包率确定所述单收基站120的具体数量。

可选地，在本实施例中，所述收发基站110、单收基站120以及移动设备200可以工作在相同频率。如此，当移动设备200在所述漫游区域内移动时，若是从一个基站的辐射区域进入另一个基站的辐射区域，不再有切断连接后重新连接这一过程，可以改善用户体验。

可选地，在本实施例中，收发基站110、单收基站120及移动设备200均在分配的时隙下发送，以避免干扰。

详细地，所述收发基站110可以为多个，每个收发基站110对应一基站序号，各收发基站110按照所述基站序号进行排序后，每两个序号相邻的收发基站110中后一收发基站110在前一收发基站110的辐射区域内。

可选地，多个收发基站110中包括主基站及多个从基站。其中，所述主基站的基站序号在所述多个收发基站110中排在首位，所述多个从基站再以所述主基站为起点配置基站序号，以使每两个序号相邻的收发基站110中后一收发基站110在前一收发基站110的辐射区域内。

例如图2所示，主基站的基站序号为1，若1号基站(也即，主基站)的辐射区域内存在一从基站，则该从基站的基站序号为2；若1号基站的辐射区域内存在至少两个从基站，则可以根据所述至少两个从基站之间的辐射关系为所述至少两个从基站配置基站序号。比如，1号基站的辐射区域内存在两个从基站，假设分别是从基站A和从基站B，且从基站A在从基站B的辐射区域内，则将从基站B的基站序号配置为2，将从基站A的基站序号配置为3，以此类推。

需要说明的是，在本实施例中，每两个序号相邻的收发基站110中后一收发基站110在前一收发基站110的辐射区域内，并不表示所述前一收发基站110的辐射区域内仅存在所述后一收发基站110，所述前一收发基站110的辐射区域内还可以存在其他的收发基站110。如上述示例中，2号基站和3号基站都在1号基站的辐射区域内。

可选地，在本实施例中，多个收发基站110用于在一信标时隙段内按照所述基站序号依次发送信标报文，使得所述漫游区域内的移动设备200根据接收到的信标报文确定在下发时隙段中接收数据报文的下发时隙。

如图3所示，在本实施例中，所述非对称漫游组网系统100中预先设置有一通信周期，所述通信周期包括一信标时隙段(A)、一下发时隙段(B)、一上报时隙段(C)以及一竞争时隙段(D)。

其中，所述信标时隙段A包括至少一个信标时隙，该信标时隙的时长为t，以供所述非对称漫游组网系统100发送信标报文。所述信标时隙的数量可以与所述收发基站110的数量相同，也即，假设所述收发基站110为n个，则所述信标时隙段A包括A1～An这n个信标时隙，且与所述n个收发基站110一一对应。

所述下发时隙段B包括至少一个下发时隙，所述下发时隙的时长也为t，以供所述非对称漫游组网系统100发送数据报文。相应的移动设备200也会在所述下发时隙段接收数据报文，所述下发时隙的数量可以与所述收发基站110的数量相同。也即，当所述收发基站110为n个时，所述下发时隙段B包括B1～Bn这n个下发时隙，并且所述B1～Bn与n个收发基站110一一对应。

所述上报时隙段C包括至少一个上报时隙，每个上报时隙的时长为t，以供所述移动设备200向所述非对称漫游组网系统100上报数据报文。其中，所述上报时隙的数量可以为所述非对称漫游组网系统100能够容纳的移动设备200的数量，通常由基站性能决定。假设所述非对称漫游组网系统100能够容纳的移动设备200的最大数量为m，则所述上报时隙段B包括m个上报时隙，其总时长为m·t。

所述竞争时隙段D包括至少一个竞争时隙，所述竞争时隙的时长也为t，所述非对称漫游组网系统100以及移动设备200可竞争使用所述竞争时隙段的竞争时隙，所述竞争时隙的数量可根据实际情况预先设置，例如，图2中所述竞争时隙的数量为i。

需要说明的是，所述通信周期中的各个时隙(如，信标时隙、下发时隙、上报时隙及竞争时隙)的时长可以相同，也可以不同，可根据实际情况进行设置。图3所示为各时隙相同的情形。

请结合参阅图2和图4，假设存在3个收发基站110，其基站序号分别为1、2和3。其中1号基站为主基站，2号基站和3号基站均为从基站，且2号基站在1号基站的辐射区域内，3号基站在2号基站的辐射区域内。

在这一情形下，所述信标时隙段A包括连续的3个信标时隙，所述3个信标时隙分别是A₁、A₂和A₃，所述A₁、A₂和A₃分别与所述1号基站、2号基站及3号基站对应。也即，所述1号基站在信标时隙A₁发送信标报文，2号基站在信标时隙A₂内发送信标报文，3号基站在信标时隙A₃内发送信标报文。

在本实施例中，每个收发基站110发出的信标报文只能确保被其辐射区域内的移动设备200接收到，因而，只需要确保每个收发基站110发出的信标报文能够被其辐射区域内的移动设备200识别即可。

因而，详细地，所述信标报文中可以包括发送所述信标报文的基站的序号、发送所述信标报文的基站辐射区域内的移动设备200的序号以及一偏移量，所述偏移量是所述信标报文的发送时刻所在信标时隙的起点与该发送时刻的差值。

例如，1号基站发送的信标报文中可以包括“1”这一基站序号、1号基站辐射区域内的各移动设备200的设备序号以及该信标报文的发送时刻与信标时隙A₁的时间起点之间的差值。

针对所述漫游区域内的每个移动设备200，当该移动设备200接收到信标报文时，可以判断所述信标报文中是否包括自己(也即，该移动设备200)的设备序号，若包括，则表明该移动设备200位于发送该信标报文的收发基站110的辐射区域内，则该移动设备200需要在相应的下发时隙接收该收发基站110发送的数据报文。此时，该移动设备200可以基于接收到的信标报文确定在所述下发时隙段中接收数据报文的下发时隙。

详细地，请再次参阅图2和图4，当收发基站110为3个时，所述下发时隙段B中包括3个连续的下发时隙，分别是B₁、B₂和B₃。其中，1号基站在下发时隙B₁发送数据报文，2号基站在下发时隙B₂发送数据报文，3号基站在下发时隙B₃发送数据报文。

若该移动设备200接收到的信标报文中的基站序号为2，则该移动设备200可以确定应当在2号基站的下发时隙B₂接收数据报文，如此，只需计算出2号基站的下发时隙B₂在当前通信周期T中的位置即可。作为一种实施方式，可以根据该基站序号2、信标时隙的时长、下发时隙的时长以及所述非对称漫游组网系统100中的收发基站110的数量确定所述2号基站的下发时隙的时间起点，再往后延迟一个下发时隙即可。

也即，2号基站的下发时隙的起点t_x＝t·3+t，也就是下发时隙B₂的时间起点。

在本实施例中，所述移动设备200只需在信标时隙段、需要接收数据报文的下发时隙以及需要发送报文的竞争时隙保持非休眠状态即可，如此，可以节省所述移动设备200的电量。其中，在信标时隙段，当所述移动设备200接收到信标报文后，也可恢复到休眠状态。

所述收发基站110还用于在所述下发时隙段内根据所述基站序号依次发送数据报文，使得所述漫游区域内的移动设备200在各自接收数据报文的下发时隙接收到相应的数据报文。

由于各移动设备200在接收到信标报文时，已经计算获得各自需要接收数据报文的下发时隙，会在相应的下发时隙进行数据报文的接收，因而，所述收发基站110只需在所述下发时隙段根据配置的基站序号依次发送数据报文即可。

可选地，在本实施例中，所述单收基站120用于接收所述漫游区域内的移动设备200在所述上报时隙段中按照设备序号上传的数据报文。

其中，所述漫游区域内的每个移动设备200的设备序号是在该移动设备200进入所述漫游区域内时由所述非对称漫游组网系统100分配的。

详细地，所述收发基站110在检测到有移动设备200进入辐射区域时，根据该移动设备200进入所述辐射区域的时间为该移动设备200分配一设备序号，并将该设备序号发送给该移动设备200。通过上述设计，相当于按照各移动设备200进入所述漫游区域的时间为各移动设备200分配了设备序号，而各移动设备200的上报时隙是基于其设备序号分配的，如此，也就避免了各移动设备200上报的数据报文的碰撞和干扰。

可选地，在本实施例中，所述收发基站110也可接收所述漫游区域内的移动设备200发送的数据报文。

可选地，在本实施例中，除了移动设备200可以接收到所述非对称漫游组网系统100发送的信标报文之外，每个收发基站110都可以接收到该信标报文。

在本实施例中，为了避免时隙混乱，还可以对收发基站110、单收基站120以及移动设备200的时间进行同步。其中，当所述收发基站110为至少两个时，该同步的过程还包括对收发基站110进行时间同步。

因而，可选地，所述收发基站110按照所述基站序号在一信标时隙段内依次发送信标报文的方式，可以包括：

所述主基站在所述信标时隙段的第一个信标时隙内发送信标报文；

每个从基站在接收到信标报文时，根据该信标报文进行时间校正，并根据该从基站的基站序号确定该从基站的信标时隙；

每个从基站在各自的信标时隙内发送信标报文。

进一步地，在每个信标时隙段内，每个从基站在接收到一个信标报文后，不再接收其他的信标报文。如此，可以避免收发基站110为持续接收信标报文而造成功耗的浪费。

在本实施例中，所述主基站在所述通信周期开始的第一个信标时隙发送信标报文，由于各从基站的辐射区域与主基站的辐射区域之间的覆盖关系各不相同，只有部分从基站可以接收到该信标报文，因此，各个从基站都需要发送信标报文，并且在发送信标报文前根据接收到的信标报文进行时间校正，以确保每个收发基站110的时间同步。

其中，每个从基站在接收到信标报文时，根据该信标报文进行时间校正的方式，可以如下：

每个从基站在接收到信标报文时，获得该信标报文中的偏移量及基站序号，并基于该偏移量及基站序号计算得到当前的周期偏移时间。

例如，假设3号基站接收到2号基站发送的信标报文，且该信标报文中的偏移量为t_c，信标时隙为t，信标时隙的传送时间为t_a，则当前的周期偏移时间t₂＝(2-1)·t+t_c+t_a。

因为，3号基站接收到的是2号基站发送的信标报文，在此之前，2号基站必然已经接收到了信标报文，基于上述关于基站序号的论述可知，当2号基站开始发送信标报文时，当前通信周期T必然已经过去(2-1)·t的时长。

而所述偏移量t_c是2号基站发送信标报文的实际时间起点与所在信标时隙的时间起点之间的差值，也即，2号基站本该在A₃的起始时刻就发送信标报文，但实际上2号基站是在距离A₃的起始时刻t_c时长的时刻发送的信标报文。

如此，当前的周期偏移时间就是已使用的信标时隙的总时长、偏移量及所接收的信标报文的传输时长的总和。此外，所述当前的周期偏移时间也可以包括晶振校准时长。

在计算出当前的周期偏移时间后，该从基站再对自己的定时器进行设置，以实现与其他收发基站110的时间同步。并且，在校正后的时间到达自己的下发时隙时，该从基站自动进行数据报文的发送。

此外，每个收发基站110可以基于信标时隙在自己之前的收发基站110发送的信标报文进行时间校正，以确保各收发基站110的时间同步。

如图5所示，是本发明实施例提供的一种无线通信系统10的位置布局图，所述无线通信系统10包括多个移动设备200及本发明实施例提供的非对称漫游组网系统100(图5中以收发基站110及单收基站120表示)。

其中，所述移动设备200用于在进入漫游区域时向所述非对称漫游组网系统100发送认证报文，以请求与所述非对称漫游组网系统100建立连接。

所述移动设备200及非对称漫游组网系统100用于根据信标时隙段、下发时隙段和上报时隙段的时长以及所述信标时隙段的时间起点计算得到一竞争时隙段。

所述非对称漫游组网系统100用于在所述竞争时隙段接收到所述认证报文，并根据所述认证报文的接收时间或发送时间为所述移动设备200分配一设备序号。

可选地，在本实施例中，所述移动设备200在接收到信标报文后，仅在下发时隙段中需要接收数据报文的下发时隙以及竞争时隙段中需要发送报文的竞争时隙保持非休眠状态。

综上所述，本发明实施例提供一种非对称漫游组网系统100及无线通信系统10，非对称漫游组网系统100包括设置在预设的漫游区域内的收发基站110及多个单收基站120，收发基站110按照预设功率向该漫游区域内的移动设备200发送报文，多个单收装置间隔设置在该漫游区域内，用于接收该漫游区域内的每个移动设备200上传的报文。其中，收发基站110用于发送和接收报文，单收基站120仅用于接收报文。通过上述设计，将漫游区域内的部分收发基站110替换为单收基站120，一方面，减少了在漫游区域内布置的收发基站110，避免了过多发送者造成的干扰，提高了下发成功率；另一方面，对单收基站120的间隔进行了调整，使得漫游区域内的每个移动设备200上传到非对称漫游组网系统100的报文都能被接收到，提高了上传成功率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种非对称漫游组网系统，其特征在于，所述非对称漫游组网系统包括设置在预设的漫游区域内的收发基站及多个单收基站；

所述收发基站按照预设功率向所述漫游区域内的移动设备发送报文；

所述多个单收基站间隔设置在所述漫游区域内，用于接收所述漫游区域内的移动设备在上报时隙段中按照设备序号依次上报的数据报文；

所述收发基站用于发送和接收报文，所述单收基站仅用于接收报文。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述收发基站的数量少于所述单收基站的数量。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述漫游区域内的收发基站及单收基站工作在相同频率。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述收发基站为多个，每个收发基站对应一基站序号，各收发基站按照所述基站序号进行排序后，每两个序号相邻的收发基站中后一收发基站在前一收发基站的辐射区域内；

多个收发基站用于在一信标时隙段内按照所述基站序号依次发送信标报文，使得所述漫游区域内的移动设备根据接收到的信标报文确定在下发时隙段中接收数据报文的下发时隙；

所述收发基站还用于在所述下发时隙段内根据所述基站序号依次发送数据报文，使得所述漫游区域内的移动设备在各自接收数据报文的下发时隙接收到相应的数据报文。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，多个收发基站中包括主基站及至少一个从基站，所述信标时隙段包括至少一个信标时隙；所述信标报文包括发送所述信标报文的基站的序号、发送所述信标报文的基站辐射区域内的移动设备的序号以及一偏移量，所述偏移量为所述信标报文的发送时刻所在信标时隙的起点与该发送时刻的差值；

所述收发基站按照所述基站序号在一信标时隙段内依次发送信标报文的方式，包括：

所述主基站在所述信标时隙段的第一个信标时隙内发送信标报文；

每个从基站在接收到信标报文时，根据该信标报文进行时间校正，并根据该从基站的基站序号确定该从基站的信标时隙；

每个从基站在各自的信标时隙内发送信标报文。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述收发基站还用于在检测到有移动设备进入辐射区域时，根据该移动设备进入所述辐射区域的时间为该移动设备分配一设备序号。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在每个信标时隙段内，每个从基站在接收到一个信标报文时，不再接收其他的信标报文。

8.一种无线通信系统，其特征在于，所述无线通信系统包括多个移动设备以及权利要求1～7任一项所述的非对称漫游组网系统；

所述移动设备用于在进入漫游区域时向所述非对称漫游组网系统发送认证报文，以请求与所述非对称漫游组网系统建立连接；

所述移动设备及非对称漫游组网系统用于根据信标时隙段、下发时隙段和上报时隙段的时长以及所述信标时隙段的时间起点计算得到一竞争时隙段；

所述非对称漫游组网系统用于在所述竞争时隙段接收到所述认证报文，并根据所述认证报文的接收时间或发送时间为所述移动设备分配一设备序号。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在接收到信标报文后，所述移动设备在下发时隙段中需要接收数据报文的下发时隙以及竞争时隙段中需要发送报文的时隙保持非休眠状态。

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