CN1465202A

CN1465202A - 无线通信系统及无线通信方法

Info

Publication number: CN1465202A
Application number: CN02802278A
Authority: CN
Inventors: 吉井勇
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2003-12-31
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: WO2003005758A1; JP2003018079A; US7174128B2; EP1404141A4; US20040005882A1; JP3742760B2; CN1260998C; EP1404141A1

Abstract

在基站(101)服务区域中提供至少一个中继站(102)，该中继站代替基站(101)对通信终端(103)的非实时数据重发请求执行处理，以及去除基站(101)对非实时数据重发的处理。因此，减少基站(101)的处理负荷并提高了整个系统的传输效率。这样，就可以增加基站(101)能够处理的通信终端的数量。

Description

无线通信系统及无线通信方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统以及无线通信方法。

背景技术

传统上，在无线通信系统中，广泛地使用蜂窝系统，其中单个基站的服务区域大约为几公里并且在该服务区域中布置多个基站。而且，为了增加基站所容纳的用户数量，而增加基站的数量以减少每一个基站的服务区域。

近来，随着互联网的广泛普及，i模式(即NTT DoCoMo公司的注册商标)等等，图像和语音信息的分布服务已经被大量开展，基站处理的数据量也剧增。基站处理的数据包括不允许延迟的实时数据和允许延迟的非实时数据。实时数据的一个实例为语音数据，以及非实时数据的一个实例为诸如背景图像的具有较少运动的图像数据。

然而，在传统的无线通信系统中，尽管可能通过减少基站的服务区域来增加用户容量，但是仍然存在的问题是，由于基站处理数据的增加而导致控制负荷的增加，另外还导致切换发生次数的增加，因此很难大量增加用户容量。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无线通信系统及无线通信方法，使得即使当由于基站处理数据的增加而导致控制负荷增加的情况下也能增加用户容量。

该目的通过在基站服务区域中提供至少一个中继站来实现，该中继站代替基站，对来自通信终端重复请求的非实时数据执行处理，去除与重复来自基站的非实时数据的有关处理以减少基站的处理负荷，并且增加整个系统的传输效率。

附图说明

图1是示例根据本发明第一实施方案的无线通信系统的结构图；

图2是示例根据本发明第一实施方案的基站的结构框图；

图3示例了在根据本发明第一实施方案的基站中发送时隙使用情况的实例；

图4是示例根据本发明第一实施方案的中继站和通信终端的结构框图；

图5是示例在根据本发明第一实施方案的通信终端中确定调制方案的图解图；和

图6示例了在根据本发明第一实施方案无线通信系统中对发送非实时数据处理的流程图。

具体实施方式

本发明的实施方案将参考附图在下面进行详细描述。

(第一实施方案)

图1是示例根据本发明第一实施方案的无线通信系统的结构图。该实施方案的无线通信系统包括基站101，中继站102和通信终端103以及103-1到103-3。另外，为了说明方面起见，仅仅使用通信终端103作为通信终端用于说明。

基站101控制与小区104中当前通信终端103的通信，该小区即为服务区域。基站101处理的数据包括不允许延迟的实时数据和允许延迟的非实时数据。基站101在必要时适当地发送和接收实时数据，而几乎不能重新发送非实时数据，当接收来自通信终端103的重发请求时，将该重发请求填加到非实时数据的调度中。另外，正如上面所述，实时数据的一个实例是语音数据，以及非实时数据的一个实例为诸如背景图像的具有较少运动的图像数据。

在基站101的小区104中布置至少一个中继站102，并执行对服务区域105中当前通信终端103的非实时数据的重发控制。换句话说，无论何时覆盖中继站102的基站101发送非实时数据，中继站102都在它的存储器中存储该数据，当接收来自通信终端103的重发请求时，中继站将存储的非实时数据发送到通信终端103。另外，中继站102在非实时数据保持周期中保持非实时数据，该周期即为接收非实时数据然后将其放弃的周期。

当接收基站101发送的数据时，通信终端103基于该数据，即当接收的数据满足预定的通信质量时而执行处理，而当接收数据不满足质量时则发送重发请求。在这种情况下，正如上所述，由于基站101几乎不执行对非实时数据的重发控制，接收通信终端103重发请求的中继站102代替基站101，执行对非实时数据的重发。通过这种方式，通信终端103获得覆盖终端103当前位置的中继站102发送的非实时数据。

图2示例了基站101的结构框图。在该图中，基站101包括天线201，接收部分202、控制部分203、发送部分204以及天线205。

在这样的一种结构中，控制部分203存取基站控制设备(未示出)以无线或有线通信方式发送的数据，其中该控制设备是比基站101更上层的设备，以及将该数据输入到发送部分204。而且，控制部分203基站控制设备发送的数据是实时数据还是非实时数据，基于该判断结果来控制发送部分204。发送部分204对控制部分203的输入数据执行预定的调制处理以产生调制信号，并将该信号从天线205发送出去。在这种情况下，通过控制控制部分203，用于发送的数据仅仅发送到通信终端103，或仅仅发送到中继站102和通信终端103。换言之，当发送数据是非实时数据时，该数据将被发送到中继站102和通信终端103。

与此同时，经过天线201将通信终端103的发送信号输入到接收部分202。接收部分202对输入无线信号执行预定的解调处理，以产生解调信号，并且将该信号输入到控制部分203。基于从接收部分202输入的该解调信号，控制部分203确定该信号是实时数据还是来自通信终端103的重发请求信号，当确定该信号为实时数据时，将该数据输出到基站控制设备(未示出)。当确定该信号为重发请求信号时，控制部分203使用作为非实时数据的重发数据执行调度，并通过发送部分204将该重发数据发送到通信终端103。通过具有这样一种功能，当中继站102不能发送重发数据(当由于超时而放弃存储在中继站中的非实时数据时)时，通信终端103向基站101发送一个重发请求，基站101重发该数据，籍此可能确保非实时数据的重发。

进一步，当在通信终端103中接收从终端103发送的请求一个想要的调制方案指令(调制方案请求指令)时，控制部分203控制发送部分204以设置一个通信终端所请求的调制方案，并且发送部分204向通信终端103发送信号。

基站101中的发送时隙将在下面参考图3描述。

图3示例了在根据本发明第一实施方案的基站中发送时隙使用情况的实例。在该图中，垂直轴表示扩频码类型，水平轴表示时间。“RT”表示实时数据，“NRT”表示非实时数据，分配给“RT”或“NRT”的数字表示一个用户。“Srt”(实时数据时隙)是实时数据使用的时隙，并且在该间隔期间发送实时数据。“Snrt”(非实时数据时隙)是非实时数据使用的时隙，在该间隔期间发送非实时数据。

在“Srt”中，为单个用户分配一个单独的扩频码，而在“Snrt”中，为单个用户分配多个扩频码。换言之，在“Srt”中执行多用户复用，其中多个用户是复用的，而在“Snrt”中执行单用户通信，其中将信号发送给仅仅一个单独的用户。进一步，“Snrt(4)”表示它可能为非实时数据时隙分配实时数据。与此同时，它也可能在“Srt”中重发非实时数据，当重发该数据时，执行与其他实时数据相似的调度。另外，当在图3中表示两种类型的扩频码时，它可能任意地设置扩频码的数量为N(N是任意正数)。

接下来，图4是示例中继站102和通信终端103结构的方框图。

在该图中，中继站102包括天线301、接收部分302、控制部分303、缓冲器304、发送部分305和天线306。

在这样一种结构中，基站101或通信终端103发送的信号通过天线301输入到接收部分302。接收部分302对输入的无线信号执行预定的解调处理以产生解调信号，并将该信号输入到控制部分303。控制部分303确定该接收信号是非实时数据还是重发请求信号，当确定该信号为非实时数据时，将数据存储在缓冲器304中，并在经历了一段预定时间后将该数据删除。通过这种方式，可能有效地使用中继站有限的缓冲器。同时，当确定该数据是重发请求数据时，部分303读取缓冲器304中当前存储数据以输入到发送部分305。发送部分305对输入的非实时数据执行预定的调制处理以产生调制信号，并通过天线306将该信号发送到通信终端103。

当接收通信终端103发送的调制方案请求指令时，控制部分303控制发送部分305来设置一个请求的调制方案，并且发送部分305向通信终端103发送信号。

同时，通信终端103包括天线351、循环器352、接收部分353、控制部分354、传播路径估计部分355、调制方案请求指令生成部分356以及发送部分357。

在这样一种结构中，基站101或中继站102发送的信号通过天线351然后顺序通过循环器352输入到接收部分353。接收部分353对输入无线信号执行预定的解调处理以产生解调信号，并将该信号输入到控制部分354以及传播路径估计部分355。控制部分354对接收部分353输入的解调信号确定是否有错误。当没有检测到任何错误以及确保通信质量时，控制部分354输入基站101或中继站102发送的信号并作为已接收数据。同时，当检测到错误以及不能确保通信质量时，控制部分354产生重发请求信号以输入到发送部分357。传播路径估计部分355由接收部分353输入的信号来估计传播路径环境，并将该结果输入到调制方案请求指令生成部分356。调制方案的确定在以后将描述。

调制方案请求指令生成部分356产生在传播路径估计部分355中确定的向中继站102请求一种调制方案的指令，并将该指令输入到发送部分357。发送部分357调制在控制部分354中产生的重发请求信号以及在调制方案请求指令生成部分356产生的指令，将该结果放大到预定功率，并将该信号先后通过循环器352和天线351发送到中继站102。在这种情况下，当向中继站102发出重发请求时，通信终端103使用初始设置的功率(发送功率即在开始发送重发请求信号的时间，信号到达至少一个中继站)，并在每次重发该重发请求时，逐步增加发送的功率。进一步，对应于剩下的时间(例如，以反比例)，它可能增加重发请求的发送功率，直到中继站102放弃该非实时数据。因此可能用最小发送功率来开始向中继站发送一个重发请求信号，该最小发送功率不会导致与其他通信终端之间的干扰。而且，当由于传播环境恶化或类型情形下，重发请求信号的发送功率低并且中继站不能识别该重发请求信号时，可能使得该发送功率的重发请求信号几乎不受到传播路径干扰的影响，并且因此增强了中继站接收该重发请求信号的可能性。

图5是示例在根据本发明第一实施方案的通信终端中调制方案确定的图解图。

该图示例了传播路径条件和对用户1和K确定调制方案。由于用户1和K之间的传播路径不同，正如该图所示例的，两用户之间的传播路径条件也是不同的。所以，每一个通信终端确定一种对应于传播路径条件的调制方案，并在通信中向基站101或中继站102请求该调制方案。换言之，当传播路径条件是最佳时使用16QAM，而当传播路径条件恶化时使用8PSK和QPSK。

图6示例了在根据本发明第一实施方案无线通信系统中用于发送非实时数据处理的流程图。

首先，在步骤(以后简写为“ST”)401，基站101向小区104中的所有中继站102和通信终端103发送非实时数据(图6中的“NRT”)，该小区即为基站101的服务区域。在ST 402，通信终端103确定基站101发送的该数据是否满足预定的通信质量，当确定该数据满足预定的通信质量时，在ST 403，通信终端处理基站101发送的作为接收数据的非实时数据。相反，当确定该数据不满足预定的通信质量时，在ST 404，向中继站102发送重发请求。

接下来，在ST 405，中继站102根据通信终端103的重发请求而发送非实时数据。在ST 406，通信终端103确定中继站102发送的数据是否满足预定的通信质量。另外，在ST 406中的确定步骤与ST 402中的相同，当中继站102发送的数据满足预定的通信质量时，处理流程进行到ST 403。当数据不满足预定的通信质量时，在ST 407，通信终端103增加重发请求的发送功率。当存储在中继站中的非实时数据在ST 408中没有到达超时时，处理流程返回到ST 404。当该数据到达了超时，在ST 409，通信终端103向基站101发出重发请求。在ST 410，基站101重发非实时数据，并且该处理流程返回到ST 402。

正如上所述，根据该实施方案，基站101的服务区域提供给至少一个中继站102，该中继站代替基站101对通信终端103发送的非实时数据重发请求执行处理，以及将与非实时数据重复相关的处理从基站101去除。通过这种方式，基站101处理的负荷减少了，并且整个系统的发送效率增加了。所以可以增加基站101所处理的通信终端的数量。换言之，可以增加用户容量。

(第二实施方案)

根据本发明的第二实施方案的无线通信系统具有以下描述的功能。另外，根据该实施方案的无线通信系统除了具有新的功能以外，其具有与第一实施方案的无线通信系统相同的结构，并参考图1、2和4。

在根据该实施方案的无线通信系统中，通信终端103基于多个中继站102中每一个发送的识别信号，来确定执行该重发的中继站102。在这种情况下，识别信号是用于确定中继站102的信号。通过这种方式，基于多个中继站102中每一个发送的识别信号，通信终端103能够识别提供最佳通信质量的中继站102。所以，由于基站可能选择提供与通信终端通信质量最佳的中继站，通信终端能够在重发时间内接收非实时数据的可能性增加。

而且，当由于传播环境的迅速恶化或类似情形出现，通信终端103多次地发出重发请求，终端103向相同的中继站102不断地发出重发请求。另外，当多次发出重发请求时，存在一种用于向中继站102以次最佳的通信质量发出重发请求的方法，而代替了向中继站102发出的第一重发请求。另外，当通信终端103经过了预定的时间之后，发出重发请求，基站101重发数据。

越区切换发生频率的增加将被描述，当由于提供中继站102而导致服务区域大小的减少时就需要越区切换。

在非实时通信中的越区切换包括基站控制下的越区切换和中继站控制下的越区切换。在该实施方案中，当管理通信终端103的基站101改变时，执行基站控制下的越区切换。当管理通信终端103的中继站102由于在相同小区中运动而发生改变时，基本上不执行中继站控制下的越区切换。换言之，相同的非实时数据发布给相同小区中的所有中继站，通信终端103能够在运动接收方接收相同的非实时数据。相应地，没有必要考虑由于提供中继站102而导致的越区切换。

正如以上所描述的，根据本实施方案，由于通信终端103以最佳通信质量来接收中继站102重发的非实时数据，非实时数据满足预定通信质量的可能性很高，因此可能减少重发请求的次数。

(第三实施方案)

根据本发明第三实施方案的无线通信系统具有以下所描述的功能。另外，根据该实施方案的无线通信系统除了具有新功能以外，具有与第一实施方案中无线通信系统相同的结构，并参考图1、2和图4。

通信终端103不向特定的中继站102发出重发请求，而是向在信号到达的范围内的当前所有中继站102发出重发请求。然后，在接收重发请求的多个中继站发送的非实时数据选项中，终端103选择具有最佳通信质量的数据项。因此，即使在一些传播路径上发生错误时，非实时数据满足预定通信质量的可能性是高的，可能减少通信终端重发请求的次数。在这种情况下，由于中继站102的服务区域小，即使当多个中继站102同时执行重发时，他们延迟的重发数据不会相互干扰。

当通信终端103多次发送重发请求时，正如在第一重发请求中，通信终端103向信号到达范围内的当前所有中继站102发送重发请求，并再次同时接收多个中继站102的重发数据。但是，当通信终端103在经历了预定时间之后发送重发请求时，基站101执行该重发。另外，越区切换与第二实施方案中的相同，因此这里省略有关越区切换的描述。

正如上所描述的，根据该实施方案，由于通信终端103从多个中继站102发送的相同非实时数据的选项中，选择具有最佳通信质量的选项，因此即使当一些传播路径发生错误时，非实时数据满足预定通信质量的可能性是高的，因此，可以减少发送重发请求的次数。

(第四实施方案)

根据本发明第四实施方案的无线通信系统具有以下所描述的功能。另外，根据该实施方案的无线通信系统除了具有新功能以外，具有与第一实施方案中无线通信系统相同的结构，并参考图1、2和图4。

一些接收通信终端103重发请求的中继站102在接收该重发请求的时刻，向基站101报告传播环境，基于该报告，基站101确定执行重发的中继站102。然后，基站101指令中继站102向通信终端103发送非实时数据。基站101需要的处理是确定一个中继站，该中继站能够以比执行重发处理非常小的负荷来执行。通过这种方式，基站101确定通信终端103和中继站102之间具有最佳传播环境的中继站102，确定的中继站102向通信终端103发送非实时数据。所以，通信终端103接收满足预定通信质量的非实时数据的可能性是高的，并可能减少发送重发请求的次数。但是，当通信终端103经历了预定的时间之后，基站101重发数据。另外，越区切换与第二实施方案中的相同。

正如以上所描述的，根据该实施方案，基于中继站102和通信终端103之间的传播环境，基站101确定发送重发数据的中继站102，籍此通信终端103接收满足预定通信质量的非实时数据的可能性是高的，并可能减少发送重发请求的次数。

另外，在上述的每一个实施方案中的中继站仅仅执行重发处理，为了指示对应的重发次数或类似的操作，但可以在上述的中继站中提供计数部分以对重发的次数进行计数，并提供存储器部分以存储计数部分中的计数。在这样的一种结构中，可能优选地设置为了商业目的而使用的中继站。

在每一个上述实施方案中，前提是CDMA(码分多址)系统，但是本发明也可应用于TDMA(时分多路)系统以及FDMA(频分多路)系统中。

正如上面所描述的，根据本发明，可能提供一种使得能够增加用户容量的无线通信系统和无线通信方法，通过在基站服务区域中提供至少一个代替基站的中继站对通信终端的非实时数据重发请求执行处理，去除与基站非实时数据重发相关的处理以减少基站的处理负荷，并增加整个系统的传输效率。

本申请基于2001年7月3日提交的日本专利申请第2001-202527号，其中公开的全部内容特地在此包含引作参考。

工业应用性

本发明适合在无线通信系统和无线通信方法中使用。

Claims

1、一种无线基站系统，其中基站向至少一个中继站和该基站的服务区域中出现的一个通信终端发送相同的非实时数据，其中，当从基站接收的非实时数据不满足预定的通信质量时，通信终端发送请求重发非实时数据的重发请求信号，中继站暂时存储从基站接收的非实时数据，响应于通信终端的重发请求，该中继站向通信终端发送非实时数据。

2、根据权利要求1的无线通信系统，其中通信终端开始发送该重发请求信号，其发送功率为通信终端信号到达至少一个中继站所需的发送功率。

3、根据权利要求1的无线通信系统，其中通信终端对应于发送的重发请求信号的次数，逐步增加重发请求信号的发送功率。

4、根据权利要求1的无线通信系统，其中通信终端对应于在放弃该非实时数据之前的剩余时间，来增加重发请求信号的发送功率。

5、根据权利要求1的无线通信系统，其中中继站向通信终端发送该中继站的特定识别信号，以从其他中继站中设别该中继站，基于多个中继站的各自识别信息，通信终端搜索提供最佳通信质量的中继站，并接收提供最佳通信质量的中继站发送的非实时数据。

6、根据权利要求1的无线通信系统，其中通信终端以信号到达多个中继站所需的发送功率来发送重发请求信号，并从多个中继站同时重发的非实时数据选项中选择一个具有最佳通信质量的非实时数据选项。

7、根据权利要求1的无线通信系统，其中基站从多个中继站中确定一个在通信终端和中继站之间提供最佳传播环境的中继站，其中多个中继站重发非实时数据，并指令确定的中继站向通信终端发送非实时数据。

8、根据权利要求1的无线通信系统，其中通信终端不接收中继站重新发送的非实时数据，响应于通信终端的重发请求，基站向通信终端重发该非实时数据。

9、根据权利要求1的无线通信系统，其中当接收非实时数据时，仅仅在预定的时间周期中，响应于通信终端的重发请求，中继站向通信终端发送非实时数据，在经历了预定的时间周期后，放弃存储的非实时数据。

10、一种向中继站和基站的服务区域中的通信终端发送非实时数据的基站，当接收通信终端的重发请求信号时，在经历了预定的时间周期之后，向通信终端重发该非实时数据，其中该中继站在所述预定时间周期中响应通信终端的重发请求。

11、一种暂时存储从基站发送的非实时数据的中继站，当接收通信终端的非实时数据重发请求时，该中继站代替基站向通信终端重发暂时存储的非实时数据。

12、一种通信终端，当基站重发的非实时数据不满足预定的通信质量，向中继站发送重发请求和接收从中继站重发的非实时数据，当没有接收到中继站发送的非实时数据时，向该基站发送一个重发请求并接收来自该基站的非实时数据。

13、一种在根据权利要求1的无线通信系统中使用的基站，其中该基站向该基站的服务区域中出现的中继站和通信终端发送非实时数据，当通信终端没有接收到该中继站重发的非实时数据时，响应于通信终端的重发请求，基站向该通信终端重发该非实时数据。

14、一种在根据权利要求1的无线通信系统中使用的中继站，其中该中继站暂时存储基站发送的非实时数据，当接收到该通信终端的非实时数据重发请求时，向通信终端发送暂时存储的非实时数据。

15、一种在根据权利要求1的无线通信系统中使用的通信终端，其中当基站发送的非实时数据不满足预定的通信质量时，通信终端向一个中继站发送重发请求，并接收该中继站重发的非实时数据。

16、一种无线通信方法，包括步骤：

暂时存储基站发送的非实时数据；

接收通信终端的重发请求，该终端确定从该基站接收的非实时数据不满足预定的通信质量；以及

向该通信终端发送暂时存储的非实时数据。

17、一种无线通信方法，包括步骤：

在一个基站中，向该基站的服务区域中出现的中继站和通信终端发送相同的非实时数据；

在该通信终端中，当从该基站接收的非实时数据不满足预定的通信质量时，向中继站发送重发请求信号；以及

在该中继站中，暂时存储从基站接收的非实时数据，并响应于来自的通信终端的重发请求，向通信终端发送该非实时数据。