CN1996787B - 基于中继器的蜂窝小区信道复用方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于中继器的蜂窝小区中信道复用方法，包括：正在接入网络的移动终端监测来自基站以及网络中中继器的广播信息，判断自身是由基站直接覆盖的一跳用户还是由中继器覆盖的两跳用户，若为两跳用户，则进一步判断自身属于哪个中继器的覆盖范围，并将自身所属的中继器通过该中继器反馈给基站；所述基站为当前的移动终端选择信道资源；此后，所述基站以及所述移动终端通过其所属的中继器使用所选择的信道资源进行数据传输。本发明还提供了应用上述信道复用方法的移动通信系统以及中继器。本发明所述方法以及移动通信系统可以有效利用这种空间独立性所能带来的信道复用增益，从而增大系统的吞吐量以及信道利用率。

Description

基于中继器的蜂窝小区信道复用方法及装置

技术领域

本发明涉及到移动通信系统的信道分配技术，特别涉及到在基于中继器的蜂窝小区中进行信道复用的方法，以及应用这种信道复用方法的移动通信系统和中继器。

背景技术

未来的蜂窝网络具有高数据速率、大覆盖面积等特点。根据国际电信联盟无线通信局(ITU-R)M1645文件提及的要求，对于低速移动或静止的用户，其数据速率要求达到1Gbps；对于高速移动的用户，其数据速率要求达到100Mbps。已知在发送端功率恒定的前提下，所发送每比特数据的能量与发送的数据速率成反比，也就是说，随着数据速率的不断提高，接收端的信噪比Eb/No将线性下降，这将直接导致接收端无法正确接收数据，从而影响到蜂窝小区的覆盖面积。另外，由于第三代移动通信系统(3G)的工作频段是2GHz，而留给下一代网络的工作频段要远远高于3G的工作频段，例如约为5GHz。高工作频段将导致更大的路径损耗，并且高工作频段对衰落更加敏感，从而加剧了蜂窝小区覆盖面积性能的恶化。

中继器是解决上述蜂窝小区覆盖面积恶化问题非常有效的办法之一。中继器的基本原理就是用容量来换取覆盖面积。由于资源正交性的限制，中继器不能在相同的频段、码道上同时收发不同的信号，也就是说，中继器的接收和发送必须是正交的，即中继器可以使用不同的时间或频段收发不同的信号，但是由于远近效应的影响，使用不同的码道发送不同的信号通常是不被允许的。

现以时分双工及从基站到用户的前向链路为例来进一步解释中继器的基本原理。在传统的蜂窝网络中，分配给用户的时隙资源可以一直被基站或用户用于发送或接收信号，但是在基于中继器的蜂窝网络中，分配给用户的时隙资源将被分成两部分，第一部分用于基站与中继器之间的数据传输，第二部分用于中继器与移动终端之间的数据传输。因此，在发送功率恒定的情况下，在相同的时间内，基于中继器的蜂窝小区的吞吐量将是传统网络的一半。以上就是中继器利用容量换取覆盖面积的基本原理。由于基于中继器的网络能够扩大小区的覆盖面积，这等效于在传输距离相同的条件下，可以降低系统的功率消耗。另外，中继器还具有成本低、易于铺设等优点。具体来讲，中继器比基站设备简单，可以降低基站本身的成本，另外，中继器与基站是通过无线链路进行连接的，无需光纤网络，从而更加节省网络扩展的成本。

图1给出了包含四个中继器的蜂窝小区的示意图。图1中的接入点(AP，Access Point)通常指蜂窝小区的基站，各移动终端(MT，Mobile Terminal)表示各个用户，由作为中继器的固定中继台(FRS，Fixed Relay Station)实现AP与MT之间的数据中继。通常来说，基于中继器的蜂窝系统包括一跳用户和两跳用户，其中，一跳用户就是可以直接被基站覆盖的用户，能够直接与基站进行通信而无需通过中继器的中继，如图1中的MT5、MT6和MT7；两跳用户就是位于基站覆盖面积之外的用户，这些用户需要通过中继器的中继才能与基站进行通信，如图1中的MT1、MT2、MT3、MT4、MT8、MT9、MT10和MT11。

下面以固定时隙长度的时分多址(TDMA)系统为例，同时假设移动终端均匀分布在蜂窝小区中，结合图1介绍三种现有的基于中继器的蜂窝小区的信道分配方法。

第1种信道分配方法：基站及各个中继器顺序地服务各个用户。如图2所示，在这种信道分配方法中，数据传输所使用的TDMA帧包括4个长时隙和1个短时隙，其中，在4个长时隙中，基站顺序地通过中继器与各个中继器覆盖的两跳用户进行数据传输，而在所述短时隙中，基站与其覆盖范围内的一跳用户(例如MT5)进行数据传输。其中，每个长时隙还进一步包括两个相等长度的短时隙，其中一个短时隙用于基站和中继器之间的数据传输，又称为一跳时隙，另一个短时隙用于中继器和其覆盖用户之间的数据传输，又称为两跳时隙。从上述这种方法可以看出，由于没有对信道资源进行重用，这种信道分配方法的系统吞吐量以及信道利用率是非常低的。

第2种信道分配方法基于下述假设：在城市环境中，相邻的两个中继器被建筑物阻隔，从而相邻的中继器可以同时与各自覆盖的移动终端进行数据传输，例如假设在FRS1和FRS2之间及FRS3和FRS4之间分别有建筑物阻隔，由此，FRS1和FRS2、FRS3和FRS4可以分别同时传输数据。在这种情况下，数据传输所使用的TDMA帧格式如图3所示，共包括7个固定长度的短时隙，其中，在前4个短时隙中，基站顺序地与各个中继器进行数据传输；相邻的两个中继器FRS1和FRS2在第5个短时隙内同时与其覆盖的两跳用户进行数据传输；相邻的另两个中继器FRS3和FRS4在第6个短时隙内同时与其覆盖的两跳用户进行时隙传输；而第7个短时隙则用于基站与其覆盖的一跳用户之间的数据传输，由此可以看出，在这种方式下，系统的吞吐量以及信道利用率得到了一定的改善。

第3种信道分配方法是在第二种信道分配方法假设条件的基础上，进一步引入智能天线和多通道的概念，在这种信道分配方式下，数据传输所使用的TDMA帧格式如图4所示，共包括两个固定长度的短时隙，在第一个短时隙内，基站使用智能天线占用3个频段向4个中继器并行传送数据；在第二个短时隙内，相邻的两个中继器例如FRS1和FRS2以及FRS3和FRS4分别占用一个频段，基站占用一个频段，并行向他们所覆盖的两跳或一跳用户发送数据。

下面再以可变时隙长度的时分多址(TDMA)系统为例，结合图1介绍另外三种现有的基于中继器的蜂窝小区的信道分配方法。同样假设所述移动终端在蜂窝小区内是均匀分布的。

第4种：基站及各个中继器顺序地服务各个用户。如图5所示，进行数据传输所使用的TDMA帧包括4个长时隙和1个短时隙，各时隙承载的内容与图2所示的帧结构相同。但是，在图5中，每个长时隙所包含的两个短时隙的长度并不相等，其目的是保证在前一个短时隙内基站与中继器之间的通信的业务量和在后一个短时隙内中继器与移动终端之间通信的业务量的基本相等。由于中继器具有接收天线增益等多种因素的影响，通常情况下，若交互等量的信息，基站与中继器之间的吞吐量要比中继器与移动终端之间的吞吐量大，基站与中继器之间进行数据传输的时间要比中继器与移动终端之间进行数据传输的时间少，因此，在保持吞吐量基本相等的前提下，在每个长时隙中，第一个短时隙的长度通常要小于第二个短时隙的长度。对应第1种信道分配方法，同样由于这种信道分配方法没有对信道资源进行重用，其系统吞吐量和信道利用效率是非常低的。

第5种信道分配方法对应于上述第2种信道分配方法，也基于下述假设：在城市环境中，相邻的两个中继器被建筑物阻隔，从而可以同时进行中继器到移动终端的传输。在这种情况下，数据传输所使用TDMA帧格式如图6所示，也共包括7个短时隙，每个时隙所承载的内容与图3所示的帧结构相同。与图3相比，其区别仅在于，图6所示的7个短时隙的长度并不相同，其中，基站与中继器之间数据传输所占用的短时隙的长度通常要大大小于中继器与移动终端以及基站与移动终端之间数据传输所占用的短时隙。

第6种信道分配方法是在上述第5种信道分配方法假设条件的基础上，进一步引入智能天线和多通道的概念，数据传输所使用的TDMA帧格式与图4所示的帧结构基本相同，其区别仅在于其中第一个短时隙的长度通常要小于第二个短时隙的长度。

从上述方法可以看出，现有的第2、3、5以及第6种信道分配方法虽然进行了信道资源的复用，但是并没有充分利用基于中继器的蜂窝网络存在空间独立链路的本质特性，因而仍无法有效利用这种空间独立性所能带来的信道重用增益，从而造成系统资源在一定程度上的浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在基于中继器的蜂窝小区中进行信道复用的方法，可以充分利用基于中继器的蜂窝网络存在空间独立链路的本质特性，有效利用这种空间独立性所能带来的空间分集增益，以此增大系统的吞吐量以及信道利用率。

为了实现本发明的所述的基于中继器的蜂窝小区信道复用方法，本发明还提供了一种应用上述方法的基于中继器的蜂窝移动通信系统以及该系统中使用的中继器。从而可以利用基于中继器的蜂窝网络存在空间独立链路的本质特性进行信道复用，从而增大系统的吞吐量以及信道利用率。

根据本发明的一个方面，本发明所提供的基于中继器的蜂窝小区信道复用方法，包括以下步骤：

a、正在接入网络的移动终端通过监测来自基站以及网络中所有中继器的广播信息，判断自身是由基站直接覆盖的一跳用户还是由中继器覆盖的两跳用户，若所述移动终端确定自身为两跳用户，则根据所接收的广播信息判断自身属于哪个中继器的覆盖范围，并将自身所属的中继器信息，通过该中继器反馈给基站；

b、所述基站根据信道复用准则为当前的移动终端选择信道资源，并通过该移动终端所属的中继器将所选择的信道资源反馈给所述移动终端；其中，所述信道复用准则包括：只有属于不同中继器覆盖范围内的移动终端才能进行相同信道资源的复用，相同的信道资源最多只能有两个移动终端进行复用，以及在使用可变长度时隙的系统中，当具有一个以上可以复用的信道资源时，选择满足下面算式的移动终端与当前接入的移动终端进行复用：

min(abs(SINR_u1，1-SINR_u2，2)+abs(SINR_u1，2-SINR_u2，1))

其中，min()函数表示取最小值运算，abs()函数表示取绝对值运算，SINR_u1，y表示当前接入网络的移动终端的第y跳时隙内的信干噪比，SINR_u2，y表示本小区另一移动终端第y跳时隙内的信干噪比，y的取值为1或2；

c、所述基站以及所述移动终端通过该移动终端所属的中继器使用所选择的信道资源进行数据传输。

步骤a所述监测来自基站以及网络中所有中继器的广播信息包括：

a1、基站周期性地在其广播信道上广播广播信息；

a2、在该基站覆盖范围内的中继器在接收到基站广播的广播信息后，将来自基站的广播信息转发到其覆盖范围内的移动终端；

a3、正在接入网络的移动终端接收由基站发送的广播信息以及由中继器转发的广播信息。

在步骤a中，所述移动终端是通过测量所接收的来自基站以及网络中所有中继器的广播信息的信干噪比来判断自身是一跳用户还是两跳用户的；

步骤a所述判断的具体方法包括：

a4、所述移动终端测量所接收的来自基站以及网络中所有中继器的广播信息的信干噪比；

a5、从中找出具有最大信干噪比的广播信息，如果该广播信息来自基站，则该移动终端就确定自身为一跳用户，如果该广播信息来自某个中继器，则该移动终端就确定自身为两跳用户。

步骤a所述判断自身属于哪个中继器的覆盖范围为：移动终端根据具有最大信干噪比的广播信息中携带的中继器的特征信息识别转发该广播信息的中继器，并确定自身属于该中继器的覆盖范围。

所述特征信息为各个中继器进行广播时使用的不同时间和/或码道和/或频道信息。

步骤b所述为当前的移动终端选择信道资源包括：

b11：基站根据正在接入的移动终端所属的中继器，从自身维护的本小区的信道资源分配表中找出与所述移动终端所属中继器不同的中继器所对应信道资源，如果有这样的信道资源，则执行步骤b12；否则，执行步骤b13；

b12：判断所找到的信道资源中是否有可以重用的信道资源，如果有，则为该移动终端从中选择一个可重用的信道资源，并更新本小区的信道资源分配表；否则，执行步骤b13；

b13：为当前的移动终端选择新的正交的信道资源，并更新本小区的信道资源分配表。

所述方法进一步包括：中继器周期测量从基站到中继器的信干噪比，以及周期地接收移动终端测量的从中继器到各个移动终端的信干噪比，并上报给基站；基站根据中继器上报的信干噪比更新自身维护的本小区内信道资源分配表中各移动终端所占用的信道资源信息；

步骤b所述为当前的移动终端选择信道资源包括：

b21：根据正在接入的移动终端所属的中继器，从所述信道资源分配表中找出与所述移动终端所属中继器不同的中继器所对应信道资源，如果有这样的信道资源，则执行步骤b22；否则，执行步骤b24；

b22：判断所找到的信道资源中是否有可以重用的信道资源，如果有，则执行步骤b23；否则，执行步骤b24；

b23：判断是否有一个以上可重用的信道资源，如果是，则分别比较可重用信道资源所具有的信干噪比与当前接入移动终端对应的信干噪比，从中选择与当前接入移动终端的信干噪比最接近的信道资源作为当前移动终端的信道资源，并更新本小区信道资源分配表；否则，将该可重用的信道资源分配给当前接入的移动终端，并更新本小区的信道资源分配表；

b24：为当前的移动终端选择新的正交的信道资源，并更新本小区的信道资源分配表。

在时分多址系统中，所述信道资源为时隙资源；

步骤c所述基站以及所述移动终端通过该移动终端所属的中继器使用所选择的信道资源进行数据传输包括：将两个移动终端复用的时隙划分为两个短时隙，其中，将第一个短时隙同时作为所述两个移动终端中第一移动终端的第一跳时隙，及第二移动终端的第二跳时隙；而将第二个短时隙同时作为所述第一移动终端的第二跳时隙，及所述第二移动终端的第一跳时隙。

在步骤d所述数据传输过程中，中继器在接收到数据包之后，进一步判断当前接收的数据包是否是应当由自己转发，如果是，则转发该数据包，否则，将保持静默并丢弃该数据包。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种基于中继器的移动通信系统，在每个蜂窝小区中包括：一个基站、一个以上的中继器以及移动终端，其中，所述移动终端通过监测来自基站以及网络中所有中继器的广播信息，判断自身是由基站直接覆盖的一跳用户还是由中继器覆盖的两跳用户，若确定自身为两跳用户，则根据所接收的广播信息判断自身属于哪个中继器的覆盖范围，并将自身所属的中继器信息，通过该中继器反馈给基站；

所述基站维护一张本蜂窝小区的信道资源分配表，并根据该信道资源分配表以及信道复用准则为当前的移动终端选择信道资源，并通过该移动终端所属的中继器将所选择的信道资源反馈给所述移动终端；其中，所述信道复用准则包括：只有属于不同中继器覆盖范围内的移动终端才能进行相同信道资源的复用，相同的信道资源最多只能有两个移动终端进行复用，以及在使用可变长度时隙的系统中，当具有一个以上可以复用的信道资源时，选择满足下面算式的移动终端与当前接入的移动终端进行复用：

min(abs(SINR_u1，1-SINR_u2，2)+abs(SINR_u1，2-SINR_u2，1))

其中，min()函数表示取最小值运算，abs()函数表示取绝对值运算，SINR_u1，y表示当前接入网络的移动终端的第y跳时隙内的信干噪比，SINR_u2，y表示本小区另一移动终端第y跳时隙内的信干噪比，y的取值为1或2；

所述基站以及所述移动终端通过所述移动终端所属的中继器使用所选择的信道资源进行数据传输；；

所述中继器进一步包括：

天线，用于在所述中继器接收时接收来自基站或移动终端的接收信号，并在所述中继器发射时，将待发送信号发射到基站或移动终端；

接收部件，用于对所述接收的信号进行下变频、解调以及解码等操作处理，并判断是否转发处理后的数据；

发送部件，用于对经由接收部件处理的，需要转发的数据进行编码、调制以及上变频处理，生成待发送信号；以及

发送和接收转换开关，用于在所述中继器发射时将由所述发送部件生成的待发送信号输出到所述天线，而在所述中继器接收时将由所述天线接收的信号连接到所述接收部件，实现中继器发送和接收功能之间的转换。

所述中继器中的接收部件进一步包括：

下变频模块，用于对接收信号进行下变频处理；

解调模块，用于对下变频模块进行下变频处理后的信号进行解调；

解码模块，用于对解调模块解调后的信号进行解码；以及

识别模块，用于对解码模块解码后得到的数据进行识别，并判断是否需要转发。

所述中继器中的发送部件进一步包括：

编码模块，用于对来自接收部件的、需要转发的数据进行编码；

调制模块，用于对编码模块编码后的数据进行调制；以及

上变频模块，用于对调制模块调制后的信号进行上变频处理。

由此可以看出，本发明所述的信道复用方法和基于中继器的移动通信系统可以利用信道复用准则为正在接入网络的移动终端选择可重用的信道资源，从而可以充分利用基于中继器的蜂窝网络存在空间独立链路的本质特性，有效利用这种空间独立性所能带来的空间分集增益，提高系统的吞吐量。

具体而言，本发明所述的方法将分别由两个中继器覆盖的一个移动终端的第一跳时隙和第二跳时隙与另一个移动终端的第二跳时隙和第一跳时隙进行复用，使得两个移动终端可以复用相同的信道资源，从而可以大大提高系统的吞吐量以及信道利用率。

此外，在本发明所述方法提出的时隙长度固定的帧格式中，假设一跳用户占用的时隙长度等于两跳用户长时隙中的短时隙的长度，使得每个用户都具有相同的同基站通信的能力，从而可以保证在用户均匀分布的情况下，各个用户之间的公平性。

附图说明

图1为现有基于中继器的蜂窝小区示意图；

图2为采用现有第1种信道分配方法的TDMA帧结构示意图；

图3为采用现有第2种信道分配方法的TDMA帧结构示意图；

图4为采用现有第3种信道分配方法的TDMA帧结构示意图；

图5为采用现有第4种信道分配方法的TDMA帧结构示意图；

图6为采用现有第5种信道分配方法的TDMA帧结构示意图；

图7为本发明所述在基于中继器的蜂窝小区中进行信道复用的方法流程图；

图8为本发明所述在可变时隙长度的TDMA系统中基站为当前接入网络的移动终端选择信道资源的方法流程图；

图9为本发明实施例1所述经过信道复用后的帧结构；

图10为本发明实施例2所述经过信道复用后的帧结构；

图11为本发明实施例3所述经过信道复用后的帧结构；

图12为采用本发明实施例1、2、3及现有第1、2、3种信道分配方法时，吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系示意图

图13为本发明实施例4所述经过信道复用后的帧结构；

图14为本发明实施例5所述经过信道复用后的帧结构；

图15为本发明实施例6所述经过信道复用后的帧结构；

图16为采用本发明实施例4、5、6及现有第4、5、6种信道分配方法下，吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系示意图；

图17为本发明所述中继器的内部结构示意图。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

为了充分利用基于中继器的蜂窝网络存在空间独立链路的本质特性，有效利用这种空间独立性所能带来的空间分集增益，本发明首先提供了一种在基于中继器的蜂窝小区中进行信道复用的方法，该方法如图7所示，主要包括以下步骤：

A、正在接入网络的移动终端监测来自基站以及网络中所有中继器的广播信息，并根据监测到的广播信息判断自身是由基站直接覆盖的一跳用户还是由中继器覆盖的两跳用户。

由于在基于中继器的蜂窝移动通信系统中，基站会周期性地在其广播信道上广播广播信息；在该基站覆盖范围内的中继器在接收到基站广播的广播信息后，会将来自基站的广播信息转发出去。因此，在上述步骤A中，正在接入网络的移动终端能够监测到由基站发送的以及由中继器转发的广播信息。

另外，在本步骤A中，所述移动终端是通过测量所接收的来自基站以及网络中所有中继器的广播信息的信干噪比(SINR)来判断自身是一跳用户还是两跳用户的。

所述判断的具体方法包括如下步骤：

A1、所述移动终端测量所接收的来自基站以及网络中所有中继器的广播信息的SINR；

A2、从中找出具有最大SINR的广播信息，如果判断出该广播信息来自基站，则该移动终端就确定自身为一跳用户，如果判断出该SINR对应的广播信息来自该蜂窝小区中的某个中继器，则该移动终端就确定自身为两跳用户。

B、若所述移动终端确定自身为两跳用户，则进一步根据所接收的广播信息判断自身属于哪个中继器的覆盖范围，并将自身所属的中继器信息，通过自身所属的中继器反馈给基站。

由于所述中继器在转发来自基站的广播信息时，还会在所述广播信息中添加能够唯一标识自身的特征信息，因此，对应步骤A，当所述移动终端找出具有最大SINR的广播信息后，就能够进一步根据该广播信息中携带的中继器特征信息识别出该广播信息来自哪个中继器，从而可以确定自身所属的中继器。在确定了自身所属的中继器之后，移动终端将通过现有的公共信道上报自身测量到的SINR以及自身所属的中继器信息到该中继器，由该中继器将接收到的信息转发给基站，从而基站可以获知该移动终端所属的中继器。

在这里，所述特征信息可以是各个中继器进行广播时使用的不同时间和/或码道和/或频道等等可以唯一标识各个中继器的信息。通过上述特征信息，移动终端可以简单的识别出所接收的广播信息是来自基站还是来自中继器，如果来自中继器，还可以根据该特征信息进一步确定所接收的广播信息来自哪一个中继器。

下面以所述特征信息为不同时间为例，详细说明移动终端是如何根据使用不同时间表示的特征信息识别所接收广播信息的来源的。

在广播信道上，由于广播信息是周期性发送的，但是并未占用全部的时间轴，因此，可以在广播信息发送结束后定义与中继器数量(n)相等个数的固定长度的时隙，在每个时隙内，由相应的中继器广播所述广播信息，这样，移动终端就能够根据所接收广播信息的时间分辨出所接收的广播信息是来源与基站还是来源于某个特定的中继器了。

另外，在本发明的另一个优选实施例中，在上面所述的固定长度的时隙中，每个中继器也可以不转发基站的广播信息，而发送例如符号序列等等可以唯一标识自身的特定信息，这样，移动终端仍然可以根据所接收信息的时间确定信息的来源，并且可以大大缩短每个固定时隙的长度，从而节省系统的资源。在该实施例中，每个中继器可以在任意自行定义的其他时间转发基站的广播信息。

C、所述基站根据信道复用准则为当前的移动终端选择信道资源，并通过相应的中继器将所选择的信道资源反馈给所述移动终端。

D、所述基站以及所述移动终端通过该移动终端所属的中继器使用所选择的信道资源进行数据传输。

在上述步骤D所述的数据传输过程中，中继器在接收到数据包之后，还将进一步判断当前接收的数据包是否是应当由自己转发，如果是，则转发该数据包，否则，将保持静默并丢弃该数据包。

上述步骤C所述的信道复用准则主要包括：

1)只有属于不同中继器覆盖范围内的移动终端才能进行相同信道资源的复用。

这是由于，中继器是半双工工作的，即不能在相同的时间和频率资源上同时接收和发送。此时，如果属于同一个中继器覆盖范围的两个用户复用同一信道资源，就会出现中继器在接收来自基站的信息的同时还要向用户发送信息，这通常是不被允许的，因为射频的发送信号强度要比接收信号强度高100～120dBm，在这种情况下，接收信号将完全被发送信号所淹没，从而导致中继器无法正确接收。

2)相同的信道资源最多只能有两个移动终端进行复用。

这是由于，如果有多于两个的用户进行资源复用，例如3个，也就是在某个时隙出现这样的情况：基站同时向两个中继器发送不同的信号，在相同的信道资源且不使用多天线的情况下，这种情况是无法实现的。

3)在使用可变长度时隙的系统中，当具有一个以上可以复用的信道资源时，选择满足下面算式(1)的移动终端与当前接入的移动终端进行复用。

min(abs(SINR_u1，1-SINR_u2，2)+abs(SINR_u1，2-SINR_u2，1))    (1)

其中，min()函数表示取最小值运算，abs()函数表示取绝对值运算，SINR_u1，y表示当前接入网络的移动终端的第y跳时隙内的信干噪比，SINR_u2，y表示本小区另一移动终端第y跳时隙内的信干噪比，y的取值为1或2。

由算式(1)可以看出，复用准则3)实质上是选择满足当前接入网络的移动终端的第一跳时隙和小区内一个移动终端的第二跳时隙的SINR之差的绝对值与该移动终端的第一跳时隙与所述当前接入网络的移动终端的第二跳时隙的SINR差的绝对值之和最小的条件的移动终端与当前接入网络的移动终端进行信道复用，也就是选择与当前接入网络的移动终端的SINR最接近的移动终端与所述接入网络的移动终端复用相同的信道资源。

这是由于，在时隙长度可以调节，且每个时隙的业务量基本相等的前提下，如果两个两跳的用户进行信道复用，则复用后的时隙的长度应该是吞吐量低的那个用户(即长度较长的那个时隙)的时隙长度。又由于信干噪比通常是影响吞吐量的关键参数之一，因此，信干噪比基本可以表征这两个时隙的长度。因此，所述的信道复用准则就是选择信干噪比最为接近的两个时隙进行复用，以使复用后浪费的时间尽可能少，从而提高信道利用效率。由此可以看出，该准则仅适用于可变时隙长度的系统。

需要说明的是，在上述步骤C，为了为当前接入的移动终端选择信道资源，基站还要维护一张本小区的信道资源分配表，该信道资源分配表至少包括以下几项：移动终端的标识，所属中继器的标识，所占用的信道资源以及该信道资源是否可以被重用。其中，信道资源是否可以被重用一项是根据上述复用准则2)来确定的，即当有两个移动终端复用了相同的信道资源后，该信道资源就标识为不能被重用了。

表1显示了在TDMA系统中基站所维护的信道资源分配表的一个实例，在表1中，信道资源一项将具体表现为移动终端所占用的时隙。

移动终端	中继器	时隙	是否可以重用
				1	1	1	否
2	2	2	是
				3	3	3	是
4	4	1	否
				5	1	4	是

表1

从上述表1可以看出，当前蜂窝小区内共接入了5个移动终端：移动终端1、移动终端2、移动终端3、移动终端4和移动终端5，其中移动终端1属于中继器1的覆盖范围，占用时隙1进行数据传输；移动终端2属于中继器2的覆盖范围，占用时隙2进行数据传输；移动终端3属于中继器3的覆盖范围，占用时隙3进行数据传输；移动终端4属于中继器4的覆盖范围，占用时隙1进行数据传输；而移动终端5属于中继器1的覆盖范围，占用时隙4进行数据传输。根据复用准则2)由于移动终端1和移动终端4均占用了时隙1因此，移动终端1和移动终端4不能再与其他的移动终端进行复用了；而其他移动终端所占用的时隙，例如时隙2、时隙3和时隙4，是可以重用的。

基于上述准则，结合本小区的信道资源分配表，基站就可以根据所述正在接入网络的移动终端所属的中继器以及SINR等信息为该移动终端选择信道资源了。基站为移动终端选择信道资源的具体方法，主要包括以下步骤：

C1：根据正在接入的移动终端所属的中继器，查找判断自身所维护的本小区的信道资源分配表，从中找出与所述移动终端所属中继器不同的中继器所对应信道资源，如果有这样的信道资源，则执行步骤C2；否则，执行步骤C4。

该步骤实质上是根据上述复用准则1)来进行的，即只有属于不同中继器覆盖范围内的移动终端才能进行相同信道资源的复用。

C2：判断在步骤C1找到的信道资源中是否有可以重用的信道资源，如果有，则执行步骤C3；否则，执行步骤C4。

该步骤实质上是根据上述复用准则2)来进行的，即相同的信道资源最多只能有两个移动终端进行复用。

C3：为该移动终端从中选择一个可重用的信道资源，并更新本小区的信道资源分配表。

C4：为当前的移动终端选择新的正交的信道资源，并更新本小区的信道资源分配表。

如此，基站就为当前接入网络的移动终端选择了信道资源。

若当前的系统为可变时隙长度的系统，则在步骤C2，若判断出有可用的时隙资源后，基站将不执行C3，而接下来执行步骤C5。

C5、C6：判断是否有一个以上可重用的信道资源，如果是，则执行步骤C7；否则，执行步骤C6，将该可重用的信道资源分配给当前接入的移动终端，并更新本小区的信道资源分配表。

C7：分别比较可重用信道资源所具有的SINR与当前接入移动终端对应的SINR，从中选择与当前接入移动终端的SINR最接近的信道资源作为当前移动终端的信道资源，并更新本小区信道资源分配表。

图8显示了上述在可变时隙长度的系统中，基站为当前接入网络的移动终端选择信道资源的方法流程图。

上述步骤C5、C6和C7实质上是根据复用准则3)来进行的。由此可以看出，为了完成上述操作，基站所维护的信道资源分配表中还需要进一步包括各个移动终端所占用信道资源的SINR。由此，为了使基站可以及时获得各个移动终端所占用SINR，上述方法还需要进一步包括：中继器还要周期地测量从基站到中继器的SINR，周期地接收来自移动终端测量的从中继器到各个移动终端的SINR，并周期性地上报给基站；基站根据中继器上报的各个移动终端所占用信道资源的SINR更新所述信道资源分配表中各移动终端所占用信道的SINR。

表2显示了在可变时隙长度的TDMA系统中基站所维护的信道资源分配表的一个实例，在表2中，信道资源一项将具体表现为移动终端所占用的时隙。从表2可以看出，基站所维护的信道资源分配表中，记录了各个移动终端所占用的信道资源，以及在该信道资源上第一跳时隙和第二跳时隙的SINR。

表2

下面举例说明在可变时隙长度的系统中，基站采用上述方法为移动终端选择信道资源的实例。

假设当前基站维护的本小区的信道资源分配表如上述表2所示，同时假设一个在中继器3覆盖范围内的移动终端6正在接入网络。

那么在上述步骤C1，基站将在表2中查找中继器不为3的中继器所对应的信道资源，得到时隙1、时隙2和时隙4。

然后在步骤C2，基站分别检查时隙1、时隙2和时隙4是否可以重用，得到时隙1不可重用，而时隙2和时隙4可以重用。

接下来，在步骤C5～C7中，基站将当前接入移动终端的SINR分别与可重用时隙资源第一跳和第二跳时隙的SINR进行比较，由于当前接入移动终端的SINR为10.5和8，根据复用准则3)的算式1，通过计算可以得到时隙2的SINR与移动终端6最接近，从而选择时隙2作为当前移动终端的信道资源。

最后，根据信道资源的分配结果，更新本小区的信道资源分配表。此时，根据复用准则2)，时隙2将不能再重用了，因此，将时隙2所对应的是否可重用一项均改为“否”。更新后的信道资源分配表如表3所示。

表3

由此可以看出，在经过上述信道分配操作后，基站将为当前接入网络的移动终端分配复用的信道资源，例如时隙2。

需要特别说明地，通过上述信道资源分配方法为每个两跳用户所分配的时隙资源实际上为前面所述的长时隙，该长时隙进一步包括两个短时隙，其中，一个短时隙用于基站到中继器的数据传输，即第一跳时隙，另一个短时隙用于中继器到基站的数据传输，即第二跳时隙。因此，当这样两个用户复用同一个时隙资源时，为了保证在同一时刻基站仅与一个移动终端进行通信，可以采用将第一个用户的第一跳时隙与第二个用户的第二跳时隙复用在所述长时隙的第一个短时隙内，而将第二个用户的第一跳时隙与第一个用户的第二跳时隙复用在所述长时隙的第二个短时隙内的方式，以此实现两个用户对同一个时隙资源的复用。

下面再以如图1所示的每个蜂窝小区中包含四个中继器的TDMA系统为例详细说明本发明的信道复用方法。

下面的实施例将分别针对现有两种不同的TDMA帧结构，即固定时隙长度的TDMA帧结构以及可变时隙长度的TDMA帧结构，详细说明经本发明所述的信道复用方法复用后所使用的TDMA帧结构。同样假设移动终端在所述蜂窝小区中是均匀分布的。

实施例1：

在实施例1中，将对图2所示帧结构进行信道复用。针对图2所示的帧结构，采用本发明所述信道复用方法可以得到如图9所示的帧结构。这种帧结构适用于任何网络情况。从图9可以看出，所述帧结构共包括5个短时隙，其中，在第一个短时隙内，基站与第一中继器FRS1进行数据传输，同时第二中继器FRS2与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第二个短时隙内，基站与所述第二中继器FRS2进行数据交互，同时所述第一中继器FRS1与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第三个短时隙内，基站与第三中继器FRS3进行数据交互，同时第四中继器FRS4与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第四个短时隙内，基站与所述第四中继器FRS4进行数据交互，同时所述第三中继器FRS3与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第五个短时隙内，基站与其覆盖的移动终端，即一跳用户进行数据交互。

从图9所示的帧结构可以看出，在实施例1中，实质上第一中继器FRS1覆盖的一个移动终端与第二中继器FRS2覆盖的一个移动终端复用了相同的时隙资源(第一和第二短时隙)，而第三中继器FRS3覆盖的一个移动终端与第四中继器FRS4覆盖的一个移动终端复用了相同的时隙资源(第三和第四短时隙)。通过这种信道复用方法，TDMA帧结构的长度由图2所示的9个短时隙缩短为图9所示的5个短时隙，因而有效地增大了系统的吞吐量以及信道利用率。采用实施例1所述信道复用方法获得吞吐量可以通过公式(2)计算得到。

$\frac{4\×\min \{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{AP}-\mathrm{FRS}},{\mathrm{TP}}_{\mathrm{FRS}-\mathrm{MT}}\}+{\mathrm{TP}}_{\mathrm{AP}-\mathrm{MT}}}{5}---\left(2\right)$

其中，TP_AP-FRS表示基站与中继器之间的吞吐量；TP_FRS-MT表示中继器与移动终端之间的吞吐量；TP_AP-MT表示基站与移动终端之间的吞吐量，函数min()表示取最小值运算。

实施例2：

在实施例2中，将对图3所示帧结构进行信道复用，该实施例基于下述假设：在城市环境中，相邻的两个中继器被建筑物阻隔，从而可以同时进行中继器到移动终端的传输。

针对图3所示的帧结构，采用本发明所述信道复用方法可以得到如图10所示的帧结构。从图10可以看出，所述帧结构共包括5个短时隙，其中，在第一个短时隙内，基站与第一中继器FRS1进行数据交互；在第二个短时隙内，所述第一中继器FRS1与其覆盖的移动终端进行数据交互，第二中继器FRS2与其覆盖的移动终端进行数据交互，同时基站还与第三中继器FRS3进行数据交互；在第三个短时隙内，基站与第四中继器FRS4进行数据交互；在第四个短时隙内，基站与所述第二中继器FRS2进行数据交互，所述第四中继器FRS4与其覆盖的移动终端进行数据交互，同时所述第三中继器FRS3与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第五个短时隙内，基站与其覆盖的移动终端，即一跳用户进行数据交互。

从图10所示的帧结构可以看出，在实施例2中，实质上第三中继器FRS3覆盖的一个移动终端与第二中继器FRS2覆盖的一个移动终端复用了相同的时隙资源(第二和第四短时隙)，同时，由于相邻中继器之间存在建筑物阻挡，因而，第一中继器FRS1和第二中继器FRS3可以同时与其覆盖的移动终端进行数据交互，而第三中继器FRS3与第四中继器FRS4可以同时与其覆盖的移动终端进行数据交互。通过这种信道复用方法，TDMA帧结构的长度由图3所示的7个短时隙缩短为图10所示的5个短时隙，因而增大系统的吞吐量以及信道利用率。采用实施例2所述信道复用方法获得吞吐量也可以通过公式(2)计算得到。

实施例3：

在实施例3中，将对图4所示帧结构进行信道复用，该实施例在基站使用智能天线，并基于下述假设：在城市环境中，相邻的两个中继器被建筑物阻隔，从而可以同时进行中继器到移动终端的传输。

针对图4所示的帧结构，采用本发明所述信道复用方法可以得到如图11所示的帧结构。从图11可以看出，所述帧结构共包括3个短时隙，其中，在第一个短时隙内，基站通过智能天线与所有中继器进行数据交互；在第二个短时隙内，所述第一中继器FRS1与其覆盖的移动终端进行数据交互，同时所述第二中继器FRS2与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第三个短时隙内，所述第三中继器FRS3与其覆盖的移动终端进行数据交互，所述第四中继器FRS4与其覆盖的移动终端进行数据交互，同时，基站与其直接覆盖的移动终端，即一跳用户进行数据交互。

从图11所示的帧结构可以看出，通过这种信道复用方法，虽然TDMA帧结构的长度由图4所示的2个短时隙增加为图11所示的3个短时隙，但是本实施例所述的方法仅用了一个频段，节省了两个频段。因而系统的吞吐量以及信道利用率与图4所示的情况相比还是得到的较大的提高。采用实施例4所述信道复用方法获得吞吐量可以通过公式(3)计算得到。

$\frac{4\×\min \{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{AP}-\mathrm{FRS}},{\mathrm{TP}}_{\mathrm{FRS}-\mathrm{MT}}\}+{\mathrm{TP}}_{\mathrm{AP}-\mathrm{MT}}}{3}---\left(3\right)$

其中，各参数的含义与公式(2)相同。

图12显示了在本发明实施例1、2、3和现有第1、2、3种信道分配方法下，吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系图。其中，图12中最下方的实线曲线、包含正三角和倒三角的曲线分别为通过现有第1、2、3种信道分配方法得到的吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系；包含菱形的曲线为通过本发明第1、2实施例得到的吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系；包含十字的曲线为通过本发明第3实施例得到的吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系。由图12可以看出，本发明的实施例1、2和3分别对现有的第1、2和3种信道分配方法进行了较大的改进，可以有效利用空间独立性所能带来的空间分集增益，从而极大地提高了系统的吞吐量。

实施例4：

在实施例4中，将对图5所示帧结构进行信道复用。针对图5所示的帧结构，采用本发明所述信道复用方法可以得到如图13所示的帧结构，该帧结构适用于任何网络结构。从图13可以看出，所述帧结构共包括5个可变长度的短时隙，其中，在第一个短时隙内，基站与第一中继器FRS1进行数据传输，同时第二中继器FRS2与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第二个短时隙内，基站与所述第二中继器FRS2进行数据交互，同时所述第一中继器FRS1与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第三个短时隙内，基站与第三中继器FRS3进行数据交互，同时第四中继器FRS4与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第四个短时隙内，基站与所述第四中继器FRS4进行数据交互，同时所述第三中继器FRS3与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第五个短时隙内，基站与其覆盖的移动终端，即一跳用户进行数据交互。由于在吞吐量相等的条件下，中继器与移动终端之间进行数据交互所需的时间要大于基站与中继器之间进行数据交互所需的时间，因此，前四个短时隙的长度应当由中继器与移动终端进行数据交互所需的时间来确定。

从图13所示的帧结构可以看出，在实施例4中，实质上第一中继器FRS1覆盖的一个移动终端与第二中继器FRS2覆盖的一个移动终端复用了相同的时隙资源(第一和第二短时隙)，而第三中继器FRS3覆盖的一个移动终端与第四中继器FRS4覆盖的一个移动终端复用了相同的时隙资源(第三和第四短时隙)。通过这种信道复用方法，TDMA帧结构的长度由图5所示的9个短时隙缩短为图13所示的5个短时隙，因而增大系统的吞吐量以及信道利用率。采用实施例4所述信道复用方法获得吞吐量可以通过公式(4)计算得到。

$\frac{5\mathrm{Packet}}{4\×\max \{\frac{\mathrm{Packet}}{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{AP}-\mathrm{FRS}}},\frac{\mathrm{Packet}}{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{MP}-\mathrm{MT}}}\}+\frac{\mathrm{Packet}}{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{AP}-\mathrm{MT}}}}---\left(4\right)$

其中，Packet表示在每个短时隙内所传输报文的容量；函数max()表示取最大值运算；TP_MP-MT表示基站到移动终端的吞吐量或中继器到移动终端的吞吐量，其中，MP为媒体点(Media Point)，是基站及中继器的统称；其他参数的含义与公式(2)的参数相同。

实施例5：

在实施例5中，对图6所示帧结构进行了信道复用，该实施例基于下述假设：在城市环境中，相邻的两个中继器被建筑物阻隔，从而可以同时进行中继器到移动终端的传输。

针对图6所示的帧结构，采用本发明所述信道复用方法可以得到如图14所示的帧结构。从图14可以看出，所述帧结构共包括3个短时隙，其中，在第一个短时隙内，基站顺序地与第三中继器FRS3和第四中继器FRS4进行数据交互，同时第一中继器FRS1与其覆盖的移动终端进行数据交互，第二中继器FRS2也与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第二个短时隙内，基站顺序地与第一中继器FRS1和第二中继器FRS2进行数据交互，同时第三中继器FRS3与其覆盖的移动终端进行数据交互，第四中继器FRS4也与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第三个短时隙内，基站与其覆盖的移动终端，即一跳用户进行数据交互。

从图14所示的帧结构可以看出，由于相邻中继器之间存在建筑物阻挡，第一中继器FRS1和第二中继器FRS3可以同时与其覆盖的移动终端进行数据交互，第三中继器FRS3与第四中继器FRS4可以同时与其覆盖的移动终端进行数据交互，因此，在实施例4中，实质上第一中继器FRS1覆盖的一个移动终端和第二中继器FRS2覆盖的一个移动终端与第三中继器FRS3覆盖的一个移动终端和第四中继器FRS4覆盖的一个移动终端复用了相同的时隙资源(第一和第二短时隙)。通过这种信道复用方法，TDMA帧结构的长度由图3所示的7个短时隙缩短为图14所示的3个短时隙，因而增大系统的吞吐量以及信道利用率。采用实施例5所述信道复用方法获得吞吐量可以通过公式(5)计算得到。

$\frac{5\mathrm{Packet}}{2\×\max \{\frac{\mathrm{Packet}}{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{MP}-\mathrm{MT}}},\frac{2\mathrm{Packet}}{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{AP}-\mathrm{FRS}}}\}+\frac{\mathrm{Packet}}{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{MP}-\mathrm{MT}}}}---\left(5\right)$

其中，各参数含义与公式(4)相同。

实施例6：

在实施例6中，对图4所示帧结构进行了信道复用，该实施例在基站使用智能天线，并基于下述假设：在城市环境中，相邻的两个中继器被建筑物阻隔，从而可以同时进行中继器到移动终端的传输。

针对图4所示的帧结构，采用本发明所述信道复用方法可以得到如图15所示的帧结构。从图15可以看出，所述帧结构共包括3个短时隙，其中，在第一个短时隙内，基站通过智能天线与所有中继器进行数据交互；在第二个短时隙内，所述第一中继器FRS1与其覆盖的移动终端进行数据交互，同时所述第二中继器FRS2与其覆盖的移动终端进行数据交互；在第三个短时隙内，所述第三中继器FRS3与其覆盖的移动终端进行数据交互，所述第四中继器FRS4与其覆盖的移动终端进行数据交互，同时，基站与其直接覆盖的移动终端，即一跳用户进行数据交互。

从图15所示的帧结构可以看出，通过这种信道复用方法，虽然TDMA帧结构的长度由图4所示的2个短时隙增加为图15所示的3个短时隙，但是本实施例所述的方法仅用了一个频段，节省了两个频段。因而系统的吞吐量以及信道利用率与图4所示的情况相比还是得到的较大的提高。采用实施例4所述信道复用方法获得吞吐量可以通过公式(6)计算得到。

$\frac{5\mathrm{Packet}}{\frac{\mathrm{Packet}}{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{AP}-\mathrm{FRS}}}+\frac{2\mathrm{Packet}}{{\mathrm{TP}}_{\mathrm{MP}-\mathrm{MT}}}}---\left(6\right)$

其中，各参数含义与公式(4)相同。

图16显示了在本发明实施例4、5、6以及现有第4、5、6种信道分配方法下，吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系。其中，图16中最下方的实线曲线、虚线曲线和包含正三角的曲线分别为通过现有第1、2、3种信道分配方法得到的吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系；包含菱形的曲线为通过本发明第1实施例得到的吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系；包含六角星的曲线为通过本发明第2实施例得到的吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系；包含倒三角的曲线为通过本发明第3实施例得到的吞吐量与基站到移动终端之间距离的关系。由图16可以看出，本发明的实施例4、5和6分别对现有的第4、5和6种信道分配方法进行了较大改进，可以有效利用空间独立性所能带来的空间分集增益，从而极大地提高了系统的吞吐量。

需要说明的是，虽然上述优选实施例是以TDMA系统为例进行说明的，但是本发明所述的信道复用方法并不仅适用于TDMA系统，还可以应用到其他基于中继器的蜂窝移动通信系统中。

鉴于现有基于中继器的移动通信系统中所使用的中继器都是模拟的，对来自基站和移动终端的信息采用直接转发的方式实现中继，因此，现有的基于中继器的蜂窝移动通信系统无法实现本发明的信道复用方法。

为此，本发明还提供了一种可以实现本发明所述信道复用方法的移动通信系统以及该通信系统中使用的中继器。

在本发明所述的基于上述中继器的移动通信系统的每个蜂窝小区中，主要包括：一个基站、一个以上的中继器以及移动终端。其中，基站和移动终端与现有的基站和移动终端的硬件结构基本相同，但所述基站需要维护一张记录小区内各移动终端所属中继器以及所占用信道等信息的信道资源分配表，基站根据所述信道资源分配表为接入网络的移动终端选择信道资源。

所述蜂窝移动通信系统中所使用的中继器与现有技术中使用的中继器有很大不同，其内部结构如图17所示，主要包括：

天线，用于在所述中继器接收时接收来自基站或移动终端的接收信号，并在所述中继器发射时，将待发送信号发射到基站或移动终端；

接收部件，用于对所述接收的信号进行下变频、解调以及解码等操作处理，并判断是否转发处理后的数据；

发送部件，用于对经由接收部件处理的，需要转发的数据进行编码、调制以及上变频处理，生成待发送信号；以及

发送和接收转换开关，用于在所述中继器发射时将由所述发送部件生成的待发送信号输出到所述天线，而在所述中继器接收时将由所述天线接收的信号连接到所述接收部件，实现中继器发送和接收功能之间的转换。

其中，所述接收部件进一步包括：用于对接收信号进行下变频处理的下变频模块；用于对下变频模块进行下变频处理后输出的信号进行解调的解调模块；用于对解调模块解调后输出的信号进行解码的解码模块；以及用于识别解码模块解码后输出得到的数据，并判断是否需要转发的识别模块。

所述发送部件进一步包括：用于对需要进行转发的数据进行编码的编码模块，用于对编码模块编码后输出的数据进行调制的调制模块；以及用于对调制模块调制后输出的信号进行上变频处理的上变频模块。

由此可以看出，通过基于上述中继器的移动通信系统可以实现本发明所述的信道复用方法，从而可以利用基于中继器的蜂窝网络存在空间独立链路的本质特性进行信道复用，增大系统的吞吐量以及信道利用率。

Claims (12)

1.一种基于中继器的蜂窝小区信道复用方法，其特征在于，所述方法包括：

a、正在接入网络的移动终端通过监测来自基站以及网络中所有中继器的广播信息，判断自身是由基站直接覆盖的一跳用户还是由中继器覆盖的两跳用户，若所述移动终端确定自身为两跳用户，则根据所接收的广播信息判断自身属于哪个中继器的覆盖范围，并将自身所属的中继器信息，通过该中继器反馈给基站；

b、所述基站根据信道复用准则为当前的移动终端选择信道资源，并通过该移动终端所属的中继器将所选择的信道资源反馈给所述移动终端；其中，所述信道复用准则包括：只有属于不同中继器覆盖范围内的移动终端才能进行相同信道资源的复用，相同的信道资源最多只能有两个移动终端进行复用，以及在使用可变长度时隙的系统中，当具有一个以上可以复用的信道资源时，选择满足下面算式的移动终端与当前接入的移动终端进行复用：

min(abs(SINR_u1，1-SINR_u2，2)+abs(SINR_u1，2-SINR_u2，1))

其中，min()函数表示取最小值运算，abs()函数表示取绝对值运算，SINR_u1，y表示当前接入网络的移动终端的第y跳时隙内的信干噪比，SINR_u2，y表示本小区另一移动终端第y跳时隙内的信干噪比，y的取值为1或2；

c、所述基站以及所述移动终端通过该移动终端所属的中继器使用所选择的信道资源进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的信道复用方法，其特征在于，步骤a所述监测来自基站以及网络中所有中继器的广播信息包括：

a1、基站周期性地在其广播信道上广播广播信息；

a2、在该基站覆盖范围内的中继器在接收到基站广播的广播信息后，将来自基站的广播信息转发到其覆盖范围内的移动终端；

a3、正在接入网络的移动终端接收由基站发送的广播信息以及由中继器转发的广播信息。

3.根据权利要求1所述的信道复用方法，其特征在于，在步骤a中，所述移动终端是通过测量所接收的来自基站以及网络中所有中继器的广播信息的信干噪比来判断自身是一跳用户还是两跳用户的；

步骤a所述判断的具体方法包括：

a4、所述移动终端测量所接收的来自基站以及网络中所有中继器的广播信息的信干噪比；

a5、从中找出具有最大信干噪比的广播信息，如果该广播信息来自基站，则该移动终端就确定自身为一跳用户，如果该广播信息来自某个中继器，则该移动终端就确定自身为两跳用户。

4.根据权利要求1所述的信道复用方法，其特征在于，步骤a所述判断自身属于哪个中继器的覆盖范围为：移动终端根据具有最大信干噪比的广播信息中携带的中继器的特征信息识别转发该广播信息的中继器，并确定自身属于该中继器的覆盖范围。

5.根据权利要求4所述的信道复用方法，其特征在于，所述特征信息为各个中继器进行广播时使用的不同时间和/或码道和/或频道信息。

6.根据权利要求1所述的信道复用方法，其特征在于，步骤b所述为当前的移动终端选择信道资源包括：

b11：基站根据正在接入的移动终端所属的中继器，从自身维护的本小区的信道资源分配表中找出与所述移动终端所属中继器不同的中继器所对应信道资源，如果有这样的信道资源，则执行步骤b12；否则，执行步骤b13；

b12：判断所找到的信道资源中是否有可以重用的信道资源，如果有，则为该移动终端从中选择一个可重用的信道资源，并更新本小区的信道资源分配表；否则，执行步骤b13；

b13：为当前的移动终端选择新的正交的信道资源，并更新本小区的信道资源分配表。

7.根据权利要求1所述的信道复用方法，其特征在于，所述方法进一步包括：中继器周期测量从基站到中继器的信干噪比，并周期地接收来自移动终端测量的从中继器到各个移动终端的信干噪比，并上报给基站；基站根据中继器上报的信干噪比更新自身维护的本小区内信道资源分配表中各移动终端所占用的信道资源信息；

步骤b所述为当前的移动终端选择信道资源包括：

b21：根据正在接入的移动终端所属的中继器，从所述信道资源分配表中找出与所述移动终端所属中继器不同的中继器所对应信道资源，如果有这样的信道资源，则执行步骤b22；否则，执行步骤b24；

b22：判断所找到的信道资源中是否有可以重用的信道资源，如果有，则执行步骤b23；否则，执行步骤b24；

b23：判断是否有一个以上可重用的信道资源，如果是，则分别比较可重用信道资源所具有的信干噪比与当前接入移动终端对应的信干噪比，从中选择与当前接入移动终端的信干噪比最接近的信道资源作为当前移动终端的信道资源，并更新本小区信道资源分配表；否则，将该可重用的信道资源分配给当前接入的移动终端，并更新本小区的信道资源分配表；

b24：为当前的移动终端选择新的正交的信道资源，并更新本小区的信道资源分配表。

8.根据权利要求1所述的信道复用方法，其特征在于，在时分多址系统中，所述信道资源为时隙资源；

步骤c所述基站以及所述移动终端通过该移动终端所属的中继器使用所选择的信道资源进行数据传输包括：将两个移动终端复用的时隙划分为两个短时隙，其中，将第一个短时隙同时作为所述两个移动终端中第一移动终端的第一跳时隙，及第二移动终端的第二跳时隙；而将第二个短时隙同时作为所述第一移动终端的第二跳时隙，及所述第二移动终端的第一跳时隙。

9.根据权利要求1所述的信道复用方法，其特征在于，在步骤d所述数据传输过程中，中继器在接收到数据包之后，进一步判断当前接收的数据包是否是应当由自己转发，如果是，则转发该数据包，否则，将保持静默并丢弃该数据包。

10.一种基于中继器的移动通信系统，在每个蜂窝小区中包括：一个基站、一个以上的中继器以及移动终端，其特征在于，

所述移动终端通过监测来自基站以及网络中所有中继器的广播信息，判断自身是由基站直接覆盖的一跳用户还是由中继器覆盖的两跳用户，若确定自身为两跳用户，则根据所接收的广播信息判断自身属于哪个中继器的覆盖范围，并将自身所属的中继器信息，通过该中继器反馈给基站；

所述基站维护一张本蜂窝小区的信道资源分配表，并根据该信道资源分配表以及信道复用准则为当前的移动终端选择信道资源，并通过该移动终端所属的中继器将所选择的信道资源反馈给所述移动终端；其中，所述信道复用准则包括：只有属于不同中继器覆盖范围内的移动终端才能进行相同信道资源的复用，相同的信道资源最多只能有两个移动终端进行复用，以及在使用可变长度时隙的系统中，当具有一个以上可以复用的信道资源时，选择满足下面算式的移动终端与当前接入的移动终端进行复用：

min(abs(SINR_u1，1-SINR_u2，2)+abs(SINR_u1，2-SINR_u2，1))

其中，min()函数表示取最小值运算，abs()函数表示取绝对值运算，SINR_u1，y表示当前接入网络的移动终端的第y跳时隙内的信干噪比，SINR_u2，y表示本小区另一移动终端第y跳时隙内的信干噪比，y的取值为1或2；

所述基站以及所述移动终端通过所述移动终端所属的中继器使用所选择的信道资源进行数据传输；

所述中继器进一步包括：

天线，用于在所述中继器接收时接收来自基站或移动终端的接收信号，并在所述中继器发射时，将待发送信号发射到基站或移动终端；

接收部件，用于对所述接收的信号进行下变频、解调以及解码等操作处理，并判断是否转发处理后的数据；

发送部件，用于对经由接收部件处理的，需要转发的数据进行编码、调制以及上变频处理，生成待发送信号；以及

发送和接收转换开关，用于在所述中继器发射时将由所述发送部件生成的待发送信号输出到所述天线，而在所述中继器接收时将由所述天线接收的信号连接到所述接收部件，实现中继器发送和接收功能之间的转换。

11.根据权利要求10所述的基于中继器的移动通信系统，其特征在于，所述中继器的接收部件进一步包括：

下变频模块，用于对接收信号进行下变频处理；

解调模块，用于对下变频模块进行下变频处理后的信号进行解调；

解码模块，用于对解调模块解调后的信号进行解码；以及

识别模块，用于对解码模块解码后得到的数据进行识别，并判断是否需要转发。

12.根据权利要求10所述的基于中继器的移动通信系统，其特征在于，所述中继器的发送部件进一步包括：

编码模块，用于对来自接收部件的、需要转发的数据进行编码；

调制模块，用于对编码模块编码后的数据进行调制；以及

上变频模块，用于对调制模块调制后的信号进行上变频处理。

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