专利名称：一种无线数字中继系统和传输时间间隔选取方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，特别是涉及时分双工无线通信系统中灵活选取传输时间间隔(Transmit Time Interval ， TTI)的方法。
技术背景欧洲信息化社会技术研究中设立的研究项目IST-2003-507581 WINNER D3.4给出的基于固定无线数字中继器的蜂窝移动通信系统无线接入网(Radio Access Network, RAN)部分的基本结构如图1所示若千个无线数字中继器 101a 101n按照一定的方式分布在蜂窝基站102的周围，移动终端103通过某 个或某些无线数字中继器与蜂窝基站102建立通信链路，图1中是通过一个无 线数字中继器101f以两跳的方式与蜂窝基站102建立通信链路。中继装置管 理单元104对无线数字中继器101a 101n进行控制，它对无线数字中继器 101a 101ii的工作时隙、工作频点、编码调制方式等进行综合管理。现有固定式TDD (Time Division Duplex,时分双工)无线数字中继系统 的一个缺点是不支持灵活的传输时间间隔，这样就无法在不同信道环境下使传 输效率和时延得到优化，也不利于移动终端通过时间分集来降低发射功率。发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种无线数字中继系统和传输时间 间隔选取方法，用于在不同信道环境下通过使用最优的传输时间间隔来优化传 输效率和时延，并且移动终端通过时间分集实现节省发射功率。为了实现上述目的，本发明提供了一种无线数字中继系统，适用于时分双 工无线通信系统，该中继系统包括至少一个无线数字中继器、至少一个基站、 至少一个移动终端，其特征在于，所述基站与所述无线数字中继器之间的链接分为第一上行链路、第一下行 链路；所述无线数字中继器与所述移动终端之间的链接分为第二上行链路、第
二卜行链路；所述基站与所述移动终端之间的链接分为第三上行链路、第二卜 行链路；所述第一上行链路、所述第一下行链路釆用固定的传输时间间隔；所述第 二上行链路、所述第二下行链路、所述第三上行链路、所述第三下行链路根据 对应链路的信道质量情况自适应选择传输时间间隔。所述的无线数字中继系统，其中，所述无线数字中继器、所述基站之间和 所述无线数字中继器、所述移动终端之间采用帧结构进行数据传输，该帧结构 包含支持所述无线数字中继器在面向所述基站的天线和面向所述移动终端的 天线上同时接收信号或者同时发射信号的时隙。所述的无线数字中继系统，其中，所述时分双工无线通信系统为时分同步 码分多址接入系统。所述的无线数字中继系统，其中，在所述基站的覆盖区域内设置至少一个 PHS基站，部分或者全部所述无线数字中继器与所述PHS基站共址设置，且 与所述PHS基站共址设置的无线数字中继器与所述PHS基站共享供电线路或 共享电源。为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于所述系统的传输时间间隔的 选取方法，其特征在于，包括步骤一，设置所述基站与所述无线数字中继器之间通过第一上行链路、第 一下行链路建立链接；设置所述无线数字中继器与所述移动终端之间通过第二 上行链路、第二下行链路建立链接；设置所述基站与所述移动终端之间通过第 三上行链路、第三下行链路建立链接；步骤二，所述第一上行链路、所述第一下行链路以固定传输时间间隔进行 数据传输；同时，对所述移动终端至所述无线数字中继器的信道质量进行判断， 自适应选择所述第二上行链路、所述第二下行链路的传输时间间隔；对所述移 动终端至所述基站的信道质量进行判断，自适应选择所述第三上行链路、所述 第三下行链路的传输时间间隔。所述的传输时间间隔的选取方法，其中，所述歩骤-、所述步骤二之间， 还包括步骤61，通过所述基站接收所述移动终端的业务请求，并根据该业务请 求获得所述移动终端所需要的业务质量和无线资源；
步骤62，通过所述基站接收所述移动终端对信道的测量数据；步骤63，根据所述测量数据建立所述基站与所述移动终端之间的链接关 系或通过所述无线数字中继器建立所述基站与所述移动终端之间的链接关系。所述的传输时间间隔的选取方法，其中，所述对所述移动终端至所述无线 数字中继器的信道质量进行判断的步骤中，当信干比小于一第一预设门限、信 道的衰落因子大于一第二预设门限，且所述系统接收信号的幅度衰落过零点的 频率大于一预定值时，则信道质量差。所述的传输时间间隔的选取方法，其中，所述第二上行链路、所述第二下 行链路的传输时间间隔为5ms。所述的传输时间间隔的选取方法，其中，所述对所述移动终端至所述基站 的信道质量进行判断的步骤中，当信干比大于一第 -预设门限、信道的衰落因 子小于一第二预设门限，且所述系统接收信号的幅度衰落过零点的频率小于一 预定值时，则信道质量好。所述的传输时间间隔的选取方法，其中，所述第三上行链路、所述第三下 行链路的传输时间间隔大于或等于20ms。本发明的技术效果在于1) ，中继器到基站、中继器到移动终端的同时发送、同时接收产生了两 跳间复用频谱，提高了频谱利用率；2) ，中继器到基站、中继器到移动终端的同时发送、同时接收充分利用 了固定式中继器的施主天线和重发天线具有的方向性，当若干基站同步地对本 小区发射信号时，基站间互不干扰，基站对邻小区的中继器的干扰可以利用中 继器的施主天线和重发天线的方向性有效地抑制；3) ，与PHS (Personal Handy-phone System,个人手持系统/小灵通)基 站共站址的固定式中继器安装方法充分利用了运营商的现有资源，也解决了供 电问题。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
图1为现有固定无线数字中继系统的结构示意图2为本发明无线数字屮继系统的结构示意图； 图3为本发明选取传输时间间隔的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图2所示，为本发明无线数字中继系统的结构示意图。该无线数字中继系统包括 一个或多个无线数字中继器101、 一个或多个基站102、 一个或者多个移动终端103。其中，基站102既可以以传统的方式与移动终端103 建立通信联系，也可以通过无线数字中继器101与移动终端103建立通信联系。 此处，移动终端103包括两个移动终端，即移动终端103a、移动终端103b。无线数字中继器101、基站102之间和无线数字中继器101、移动终端103 之间采用灵活的传输时间间隔TTI来改进系统的传输效率。无线数字中继器 101、基站102之间和无线数字中继器101、移动终端103之间采用帧结构， 该帧结构的特征是包含支持无线数字中继器101在面向基站102的天线和面向 移动终端103的天线上同时接收信号或者同时发射信号的时隙。无线数字中继系统采用灵活的传输时间间隔TTI来改进系统的传输效率。 结合图1，进一步描述TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,时分同步码分多址接入)系统与PHS系统协同工作 的系统和方法，将本发明无线中继系统置于图l所示的系统中，此时基站102 是TD-SCDMA系统的基站，基站102的覆盖区域内存在若干个PHS基站， TD-SCDMA系统的基站和PHS基站可以属于同一个运营商，也可以不属于同 一个运营商。为了节省组网成本和解决中继器的供电问题，基站102所覆盖的 无线数字中继器101全部或者部分与基站102覆盖区域内的PHS基站共址设 置，并且与PHS基站共址设置的无线数字中继器101和PHS基站共享供电线 路或者共享电源。由于无线数字中继器101的布设高度和天线的方向性保障了无线数字中 继器101与TD-SCDMA系统的基站102之间存在良好的无线信道，因此，在 无线数字中继器101与TD-SCDMA系统的基站102之间采用大小为5ms的传 输时间间隔TTI。对于与TD-SCDMA系统的基站102直接建立通信链路903的移动终端 103b，以及通过无线数字中继器101与TD-SCDMA系统的基站102建立通信
链路902的移动终端103a，由于移动终端103的移动，链路卯3和902的信 道质量是时变的，为了以合适的方式向移动终端103a、 103b提供业务，网络 实时地判断链路903和902的信道质量并根据判断结果自适应地调整链路903 和902使用的传输时间间隔TTI。结合图2，进一步描述传输时间间隔TTI选取的基本原则，图2中的基站 102至无线数字中继器101的链接901分为上行链路RB和下行链路BR;无 线数字中继器101至移动终端103a的链接902分为上行链路MR和下行链路 RM;基站102至移动终端103b的链接卯3分为上行链路MB和下行链路BM。传输时间间隔TTI选取的基本原则具体是基站102至无线数字中继器 101的链接901使用固定的TTI，比如，TTI选为5ms;无线数字中继器101 至移动终端103a的链接902、基站102至移动终端103b的链接903根据链路 和质量情况自适应选择TTI，例如，选择大于或者等于20ms的某个时间作为 TTIo其中，无线数字中继器101至移动终端103a的链接902、基站102至移 动终端103b的链接903根据链路和质量情况自适应选择TTI的原则具体是 在链路的信道质量差时，分配给实时性强的业务短的TTI，比如，TTI选为5ms， 而在链路的信道质量好时，采用大于或者等于20ms的某个时间作为TTI。其中，信道质量优劣的判断方法是1) ，判断信干比是否大于一个预设门限TH_SIR，若信干比大于预设门 限TH—SIR时，判为信道质量好，若信干比小于预设门限TH一SIR时，判为信 道质量差；TH—SIR为大于3分贝的数值，TH—SIR典型取值为10分贝；2) ，计算信道的衰落因子p，通过比较衰落因子p与预设门限TH—fade 判断信道质量优劣；若衰落因子p小于预设门限TH—fade时，判定信道为轻度 衰落信道，若衰落因子p大于预设门限TH一fade时，判定信道为深度衰落信道。 其中，预设门限TH—fade的取值为大于零的小数，典型取值是0.2。p=(i ，其中cr是接收信号功率时延分布的标准差，p是接收信号功率时 延分布的均值；对于N (大于1的自然数)个天线构成的天线阵列，(7是N个 接收天线上接收信号功率的标准差，p是N个接收天线上接收信号功率的均 值。3) ，判断发射机的移动速度，移动速度可以有多种判断方法，比如，采
用接收信号的"零穿"频率进行判断；"零穿"频率是指信号幅度衰落过零点 的频率；当"零穿"频率大于一个预定值TFizero时，就认为发射机处于高速 移动状态，当"零穿"频率小于-一个预定值TH—zero时，就认为发射机处于低 速移动状态；TH—zero的典型取值是10。当信千比大于预设门限TH一SIR、 p二d/V小于预设门限TH—fade,并且"零 穿"频率小于预定值TH一zero时，就认为信道质量好。当信干比小于预设门限TH一SIR、 p二c5/p大于预设门限TH一fade，并且"零 穿"频率大于预定值TH一zero时，就认为信道质量差。请参阅图3所示，为本发明选取传输时间间隔的流程示意图。结合图l、 2，该流程示意图描述了一种灵活使用TTI的方式示意图。本发明选取传输时 间间隔TTI的基本步骤如下步骤卯4，网络通过基站102接收移动终端103b的业务请求；根据移动 终端103b的业务请求，网络就可以获知移动终端103b所需要的业务质量和无 线资源；步骤905，网络通过基站102接收移动终端103b对信道的测量数据，这 些测量数据包括移动终端103b测量得到的基站导频功率和无线数字中继器 101发射的中继器标识信号的功率，网络根据移动终端103b上报的基站导频 功率和无线数字中继器101发射的中继器标识信号的功率，通过步骤906实现 移动终端接入方式判断；步骤906，移动终端接入方式判断方法是如果移动终端103b接收到的 基站导频功率大于无线数字中继器101发射的中继器标识信号的功率，就直接 使用基站102至移动终端103b的链接903建立链接关系，此时进入步骤卯7; 如果移动终端103b接收到的基站导频功率小于无线数字中继器101发射的中 继器标识信号的功率，就通过基站102至无线数字中继器101的链接901、无 线数字中继器101至移动终端103a的链接902建立链接关系，此时进入步骤908;步骤907，进行移动终端103b至基站102的信道质量判断，判断方法是: al)，判断信干比是否大于一个预设门限TH一S1R，若信干比大于预设门 限TH—SIR时，判为信道质量好，若信干比小于预设门限TH一SIR时，判为信 道质量差；TH一SIR为大于3分贝的数值，TH一SIR典型取值为IO分贝。
a2)，计算信道的衰落因子p，通过比较衰落因子p与预设门限TH一fade 判断信道质量优劣；若衰落因子p小于预设门限TH一fade时，判定信道为轻度 衰落信道，若衰落因子p大于预设门限TH—fade时，判定信道为深度衰落信道。 其中，预设门限TH—fade的取值为大于零的小数，典型取值是0.2。p=a/p，其中o是接收信号功率时延分布的标准差，p是接收信号功率时 延分布的均值；对于N (大于1的自然数)个天线构成的天线阵列，(j是N个 接收天线上接收信号功率的标准差，p是N个接收天线上接收信号功率的均 值。a3)，判断发射机的移动速度，移动速度可以有多种判断方法，比如，采 用接收信号的"零穿"频率进行判断；"零穿"频率是指信号幅度衰落过零点 的频率；当"零穿"频率大于一个预定值TH—zero时，就认为发射机处于高速 移动状态，当"零穿"频率小于一个预定值TH一zero时，就认为发射机处于低 速移动状态；TH—zero的典型取值是10。当信干比大于预设门限TH—SIR、 p二cj/p小于预设门限TH一fede，并且"零 穿"频率小于预定值TH一zero时，就认为信道质量好；步骤908，进行移动终端103a至无线数字中继器101的信道质量判断， 判断方法是bl)，判断信干比是否大于一个预设门限TH一SIR，若信干比大于预设门 限TH—SIR时，判为信道质量好，若信干比小于预设门限TH一SIR时，判为信 道质量差；TH一SIR为大于3分贝的数值，TH一SIR典型取值为10分贝。b2)，计算信道的衰落因子p，通过比较衰落因子p与预设门限TH—fade 判断信道质量优劣；若衰落因子p小于预设门限TH—fade时，判定信道为轻度 衰落信道，若衰落因子p大于预设门限TH—fade时，判定信道为深度衰落信道。 其中，预设门限TH一fade的取值为大于零的小数，典型取值是0.2。p=04i，其中a是接收信号功率时延分布的标准差，p是接收信号功率时 延分布的均值；对于N(大于1的自然数)个天线构成的天线阵列，c5是N个 接收天线上接收信号功率的标准差，p是N个接收天线上接收信号功率的均 值。b3)，判断发射机的移动速度，移动速度可以有多种判断方法，比如，采 用接收信号的"零穿"频率进行判断；"零穿"频率是指信号幅度衰落过零点
的频率；当"零穿"频率大于一个预定值TH—zero时，就认为发射机处于高速 移动状态，当"零穿"频率小于-个预定值TH一zero时，就认为发射机处H氐 速移动状态；TH一zero的典型取值是10。当信干比小于预设门限TH—SIR、 p二cj/p大于预设门限TH一fade，并且"零 穿"频率大于预定值TH一zero时，就认为信道质量差；步骤909，选取传输时间间隔TTI。只有在链路的信道质量差时，分配给实时性强的业务短的TTI，如TTI选 为5ms，在信道质量好时，采用大于或者等于20ms的某个时间作为TTI。上述选取传输时间间隔TTI的方法步骤既可用于上行业务中TTI的确定， 也可用于下行业务TTI的确定。本发明系统和方法可以显著提高时分双工移动通信系统，如TD-SCDMA 系统的传输速率和频谱效率，显著降低无线数字中继器引入的时延，显著降低 移动终端发射信号对邻小区基站的干扰，且可实现性强。本发明通过支持灵活的传输时间间隔，在不同信道环境下使用最优的传输 时间间隔，使得传输效率和时延得到优化，并且移动终端通过时间分集实现节 省发射功率。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种无线数字中继系统，适用于时分双工无线通信系统，该中继系统包括至少一个无线数字中继器、至少一个基站、至少一个移动终端，其特征在于，所述基站与所述无线数字中继器之间的链接分为第一上行链路、第一下行链路；所述无线数字中继器与所述移动终端之间的链接分为第二上行链路、第二下行链路；所述基站与所述移动终端之间的链接分为第三上行链路、第三下行链路；所述第一上行链路、所述第一下行链路采用固定的传输时间间隔；所述第二上行链路、所述第二下行链路、所述第三上行链路、所述第三下行链路根据对应链路的信道质量情况自适应选择传输时间间隔。
2、 根据权利要求1所述的无线数字中继系统，其特征在于，所述无线数 字中继器、所述基站之间和所述无线数字中继器、所述移动终端之间采用帧结 构进行数据传输，该帧结构包含支持所述无线数字中继器在面向所述基站的天 线和面向所述移动终端的天线上同时接收信号或者同时发射信号的时隙。
3、 根据权利要求1或2所述的无线数字中继系统，其特征在于，所述时分双工无线通信系统为时分同步码分多址接入系统。
4、 根据权利要求3所述的无线数字中继系统，其特征在于，在所述基站 的覆盖区域内设置至少一个PHS基站，部分或者全部所述无线数字中继器与 所述PHS基站共址设置，且与所述PHS基站共址设置的无线数字中继器与所 述PHS基站共享供电线路或共享电源。
5、 一种基于权利要求1所述系统的传输时间间隔的选取方法，其特征在 于，包括步骤一，设置所述基站与所述无线数字中继器之间通过第一上行链路、第 一下行链路建立链接；设置所述无线数字中继器与所述移动终端之间通过第二 上行链路、第二下行链路建立链接；设置所述基站与所述移动终端之间通过第 三上行链路、第三下行链路建立链接；步骤二，所述第一上行链路、所述第一下行链路以固定传输时间间隔进行 数据传输；同时，对所述移动终端至所述无线数字中继器的信道质量进行判断， 自适应选择所述第二上行链路、所述第二下行链路的传输时间间隔；对所述移 动终端至所述基站的信道质量进行判断，自适应选择所述第三上行链路、所述 第三下行链路的传输时间间隔。
6、 根据权利要求5所述的传输时间间隔的选取方法，其特征在于，所述 步骤一、所述步骤二之间，还包括步骤61,通过所述基站接收所述移动终端的业务请求，并根据该业务请求获得所述移动终端所需要的业务质量和无线资源；歩骤62，通过所述基站接收所述移动终端对信道的测量数据；步骤63，根据所述测量数据建立所述基站与所述移动终端之间的链接关系或通过所述无线数字中继器建立所述基站与所述移动终端之间的链接关系。
7、 根据权利要求5或6所述的传输时间间隔的选取方法，其特征在于， 所述对所述移动终端至所述无线数字中继器的信道质量进行判断的步骤中，当 信干比小于一第一预设门限、信道的衰落因子大于一第二预设门限，且所述系统接收信号的幅度衰落过零点的频率大于一预定值时，则信道质量差。
8、 根据权利要求7所述的传输时间间隔的选取方法，其特征在于，所述第二上行链路、所述第二下行链路的传输时间间隔为5ms。
9、 根据权利要求5或6所述的传输时间间隔的选取方法，其特征在于， 所述对所述移动终端至所述基站的信道质量进行判断的步骤中，当信干比大于 一第一预设门限、信道的衰落因子小于一第二预设门限，且所述系统接收信号的幅度衰落过零点的频率小于一预定值时，则信道质量好。
10、 根据权利要求9所述的传输时间间隔的选取方法，其特征在于，所述第三上行链路、所述第三下行链路的传输时间间隔大于或等于20ms。
全文摘要
本发明公开了一种无线数字中继系统和传输时间间隔选取方法，适用于时分双工无线通信系统，该中继系统包括至少一个无线数字中继器、至少一个基站，至少一个移动终端，基站与无线数字中继器之间的链接分为第一上行链路、第一下行链路；无线数字中继器与移动终端之间的链接分为第二上行链路、第二下行链路；基站与移动终端之间的链接分为第三上行链路、第三下行链路；第一上行链路、第一下行链路采用固定的传输时间间隔；第二上行链路、第二下行链路、第三上行链路、第三下行链路根据对应链路的信道质量情况自适应选择传输时间间隔。本发明通过支持灵活的传输时间间隔，在不同信道环境下使用最优的传输时间间隔，优化传输效率和时延，节省发射功率。
文档编号H04B7/26GK101119153SQ200610089118
公开日2008年2月6日 申请日期2006年8月3日 优先权日2006年8月3日
发明者刁心玺 申请人:中兴通讯股份有限公司