无线中继系统中的数据传输方法、无线中继系统及基站的制作方法

专利名称：无线中继系统中的数据传输方法、无线中继系统及基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及中继技术，特别涉及一种无线中继系统中的数据传输方法、一种无线
中继系统及一种基站。
背景技术：
中继是高级国际移动通信(MT-Advanced, International MobileTeleco匪nic ation-Advanced)系统中可能使用到的一项重要技术，主要用于增加系统覆盖或增加容量。 当在网络中引入中继节点(RS，Relay Station)后，接入网侧的无线链路将被分为两类，艮卩 接入链路(Access-Link)和中继链路(Relay-Link)。其中，接入链路是指开始于或终结于 移动终端(MS，Mobile Station)的无线链路；中继链路是指基站(BS，Base Station)和RS 之间的无线链路或RS和RS之间的无线链路。接入链路与现有系统，如长期演进系统(LTE， Long Term Evolution)中的MS和BS之间的链路类似，而中继链路则是现有蜂窝移动通信 系统中所没有涉及的。另外，与MS直接相连的RS称为接入中继(Access Relay)，不与MS 直接相连的RS称为中间中继(Intermediate Relay)。 现有无线中继系统一般都采用树状拓扑结构，即由BS统一管理BS以及BS所辖范 围内的RS的资源，并负责实现BS内不同小区/扇区/RS之间的切换。根据距离BS的跳数
不同，可将RS分为第1级RS、第2级RS.......，以及第n级R。每个RS可能有多个下级
RS，但一个RS只和一个上级RS相连，同级RS不相连，因此，从一个RS到另一个RS之间只 有一条路径。上级RS又称为下级RS的控制节点，负责完成其覆盖范围内的所有下级RS的 资源管理和分配。控制节点会定时广播对下级RS的控制命令，这样，下级RS便可在下行业 务帧中的正确的位置提取出发送给自己的数据，以及在上行业务帧中相应的位置发送自己 的数据。在无线中继系统中，BS和各RS在允许的干扰范围内可以正交复用同一时频资源， 也可以非正交复用同一时频资源。 另夕卜，现有微波接入全球互通(WiMAX， Worldwide Interoperability forMicrowave Access)系统中提供了一种服务质量(QoS， Quality of Service)机制，即 将在BS和MS之间传输的数据包与一个由连接标识符(CID，Connection Identifier)标识 的业务流关联起来。一条业务流就是一个提供特定QoS的单向数据包流，业务的类型和QoS 参数(包括速率、时延及业务等级等信息)均暗含在CID中。在通信过程中依据业务流的 QoS参数来区分优先级调度，提供相应的QoS服务属性。控制节点针对CID发送控制命令， 使受控节点获知该业务流占用的时频资源位置和传输格式。 引入中继后，如果不同的业务流的QoS相同，那么，不同业务流在中继链路上的传 输格式将相同，也就是说，控制节点针对不同的业务流，将发送相同的控制命令。为了降低 中继链路的控制信令开销，简化中间RS的处理，WiMAX系统中提出了一种"隧道连接"的概 念。隧道连接是BS和接入RS之间的双向连接，可承载经过该隧道的多条业务流的数据。隧 道连接和普通的连接类似，都分配一个CID，用于标识该隧道连接的QoS参数；具体来说，隧 道连接的QoS参数是该隧道所承载的所有业务流的QoS参数的集合。在实际应用中，当创
4建了一条BS至MS的业务流后，由BS决定将该业务流映射到哪条隧道连接上，并修改对应 隧道连接的QoS参数，以使其包括该业务流的QoS参数。业务流QoS参数对于业务流的中 间RS来说不可见，中间RS只能参考隧道连接的QoS参数，对于映射到同一隧道连接的不同 业务流，按照"先入先出"的原则进行传输，并且，可以在同一资源块中复用传输，并使用相 同的传输格式。 但是，上述映射到同一隧道连接上的不同业务流之间必须满足一定的条件，即传 输路径相同且QoS相同，也就是说，只有接入RS相同的业务流才能映射到同一隧道连接上。 这样一来，在中继链路上，QoS相同的业务流就可能会由于传输路径不同而被映射到不同的 隧道连接上，从而导致无法更有效地对QoS相同的业务流进行统一处理，以降低控制信令 开销。 举例说明图1为现有一种无线中继系统的结构示意图。如图1所示，Tunnel糾和 Tunnel#l均为BS和RS2之间的隧道，用于承载MS0和MSI的两种不同QoS的业务；Tunnel#2 为BS与RS3之间的隧道，用于承载MS2和MS3的一种QoS的业务。也就是说，根据接入RS 的不同和QoS的不同，在BS和RSI之间共存在3条隧道。这样，即使Timnel#2与Timnel#l 上承载的业务流的QoS相同，BS和RSI也只能对Timnel#2与Timnel#l分别进行处理，而不 能充分利用不同业务流QoS相同的特点来降低BS到RS 1的中继链路上的控制信令开销。

发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线中继系统中的数据传输方法，能 够降低中继链路的控制信令开销。 本发明的另一目的在于提供一种无线中继系统，能够降低中继链路的控制信令开 销。 本发明的又一目的在于提供一种基站，应用该基站能够降低无线中继系统中的控 制信令开销。 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的
—种无线中继系统中的数据传输方法，该方法包括 当建立新的业务流时，基站BS接收业务建立请求，根据所述业务流的传输路径， 将所述业务流的服务质量QoS参数添加到所述传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合的 QoS参数中，所述QoS集合是指与所述业务流的QoS相同的QoS集合，并将添加了所述业务 流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给所述传输路径上的每一个控制节点；
当进行数据传输时，每个控制节点对自身各QoS集合进行调度，将控制命令发送 给发送节点； 发送节点根据所述控制命令，确定自身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传 输； 接收节点接收来自发送节点的数据，从中取出不同业务流的数据包，分发到相应 的缓存中。 —种无线中继系统，包括 基站BS，用于接收业务建立请求，根据该业务对应的业务流传输路径，将所述业务 流的服务质量QoS参数添加到所述传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合的QoS参数中，所述QoS集合是指与所述业务流的QoS相同的QoS集合，并将添加了所述业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给所述传输路径上的每一个控制节点；
控制节点，用于对自身各QoS集合进行调度，将控制命令发送给发送节点；
发送节点，用于根据所述控制命令，确定自身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传输； 接收节点，用于接收来自发送节点的数据，并从中取出不同业务流的数据包，分发
到相应的缓存中。 —种基站BS，包括 添加单元，用于接收业务建立请求，并根据业务流的传输路径，确定所述业务流需要经过的所有中继链路，以及每一跳中继链路中所述业务流所属的服务质量QoS集合的编号，将所述业务流的QoS参数添加到确定出的每个QoS集合的QoS参数中；
通知单元，用于将添加了所述业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给所述传输路径上的每一个控制节点。 可见，采用本发明的技术方案，在每一条中继链路上，对QoS相同的业务流分别进行整合，形成不同QoS业务流的QoS集合，而不再像现有技术一样局限于只有相同接入RS的业务流才能映射到同一隧道连接上，从而充分利用了不同业务流QoS相同，传输格式相同的特点，使控制节点针对QoS集合发送控制命令，降低了控制信令开销。


图1为现有一种无线中继系统的结构示意图。 图2为采用本发明所述方案对图1所示无线中继系统进行业务流整合后的示意图。 图3为在图2的基础上对各QoS集合统一进行编号后的示意图。 图4为本发明无线中继系统中的数据传输方法实施例的流程图。 图5为本发明方法实施例中的QoS参数添加方式示意图。 图6为本发明方法实施例中的控制命令发送方式示意图。 图7为本发明方法实施例中的业务流数据包级联方式示意图。 图8为本发明方法实施例中的业务流数据包缓存方式示意图。 图9为本发明无线中继系统实施例的组成结构示意图。
具体实施例方式
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种无线中继系统中的数据传输方案，即当建立新的业务流时，BS接收业务建立请求，根据该业务流的传输路径，将该业务流的QoS参数添加到传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合的QoS参数中，所述QoS集合是指与该业务流的QoS相同的QoS集合，并将添加了该业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给传输路径上的每一个控制节点；当进行数据传输时，每个控制节点对自身各QoS集合进行调度，将控制命令发送给发送节点；发送节点根据接收到的控制命令，确定自身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传输；接收节点接收来自发送节点的数据，并从中取出不同业务流的数据包，分发到相应的缓存中。
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可见，本发明所述方案中，在每一条中继链路上，分别对QoS相同的业务流进行整合，形成不同QoS业务流的QoS集合，而不再像现有技术一样局限于只有相同接入RS的业务流才能映射到同一隧道连接上，从而充分利用了不同业务流QoS相同，传输格式相同的特点，使控制节点针对QoS集合发送控制命令，降低了控制信令开销。 图2为采用本发明所述方案对图1所示无线中继系统进行业务流整合后的示意图。如图2所示，由于原图1中的Tu皿elft2与Tu皿elftl上承载的业务流的QoS相同，所以，将Timnel#2与Timnel#l上承载的业务流进行整合，并在中继链路上引入业务流QoS集合的概念，得到图2中所示的GroUp#l。这样，在BS到RSI的中继链路上，根据QoS的不同，可划分为两个QoS集合，Group糾和Group#l ;在RSI到RS2的中继链路上，由于承载两种不同的QoS业务，所以同样划分为两个QoS集合，Group糾和Group#l ;在RSI到RS3的中继链路上，由于只承载一种QoS业务，所以只需一个QoS集合Groupft2。这样，对于第一跳中继链路来说，共分成两个QoS集合，对于第二跳中继链路来说，共分成3个QoS集合。
由于控制节点要对下属链路进行资源分配和授权信息发送，因此，每一跳控制节点下属各QoS集合的编号不能重复，但各跳控制节点之间的QoS集合的编号是相互独立的。以图2为例，BS到RSI的中继链路上以及RSI到RS2的中继链路上均存在编号为Group#0和GroUp#l的QoS集合，但由于两条中继链路属于不同跳的控制节点，因此不会产生问题。或者，BS也可以直接对各控制节点下属的所有QoS集合统一进行编号。图3为在图2的基础上对各QoS集合统一进行编号后的示意图，可以看出，在图3中，将三条中继链路上的QoS集合统一编号为Group#0、 Group#l、 Group#2、 Group#3和Group#4。 每个QoS集合具有自己的QoS参数，包含该QoS集合所包括的所有业务流的QoS参数。在每个新的业务流建立时，BS根据该业务流的传输路径和QoS要求，在每跳中继链路上将该业务流映射到不同的QoS集合中。属于同一 QoS集合的业务流数据包在RS中可以统一调度，统一进行资源授权，在同一资源块中进行复用，使用相同的传输格式传输，从而简化了 RS的处理。另外，RS可根据QoS的不同对不同业务进行区别处理，比如对于实时业务和非实时业务等进行区别处理，保证了不同数据的传输时延和带宽需求，同时保证了无线资源利用率。 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步地详细说明。 图4为本发明无线中继系统中的数据传输方法实施例的流程图。如图4所示，包括以下步骤 步骤401 :当建立新的业务流时，BS接收业务建立请求，根据该业务流的传输路径，将该业务流的QoS参数添加到传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合的QoS参数中。
当BS与MS之间建立新的业务流时，首先，BS根据业务流的传输路径，将该业务流映射到传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合中，并修改QoS集合的QoS参数，以使其包括该业务流的QoS参数。即根据业务流的传输路径，确定业务流需要经过的所有中继链路，并确定每一跳中继链路中该业务流所属的QoS集合的编号，将该业务流的QoS参数添加到确定出的每个QoS集合的QoS参数中。
举例说明 图5为本发明方法实施例中的QoS参数添加方式示意图。如图5所示，假设业务流k要加入到QoS集合Group#0中，而Group糾中原来已包含两个业务流，业务流m和业务流n。 Group糾对应的QoS参数中，每个参数都是业务流m和业务流n相关参数的某种函数；当业务流k加入到Group#0中后，Group#0参数中的每个QoS参数都将是三个业务流m， n，k的相关参数的某种函数。 步骤402 :BS将添加了该业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给传输路径上的每一个控制节点。 每一个控制节点根据接收到的QoS集合的编号，获知自身哪个QoS集合与该业务
流相关，并根据接收到的QoS参数对自身QoS集合中的QoS参数进行更新。 进一步地，BS还可将该业务流的QoS参数信息一并通知给传输路径上的每一个控
制节点，具体用途将在后续介绍。 步骤403 :当进行数据传输时，每个控制节点对自身各QoS集合进行调度，将控制命令发送给发送节点。 本步骤中，控制节点在自身所对应的不同QoS集合之间进行调度，调度算法的依据可以是当前信道质量、各QoS集合内业务流的总体缓存状态以及各QoS集合的QoS参数等；将确定出的调度周期内各QoS集合占用的时频资源位置以及使用的传输格式等信息通过控制命令发送给发送节点。具体发送方式可以是，以QoS集合ID为标识，将控制命令发送给发送节点。 由于控制节点针对不同的QoS集合进行调度时，多业务流共享同一资源块，资源块内进行数据复用，使用相同的传输格式，因此一个控制周期内针对各QoS集合中的业务流的控制命令只需统一发送一次，其中，资源块授权信息中的ID域设置为Group ID，以指示接收节点该资源块为多业务流的共享资源。假设某控制节点的控制范围内共包括3个QoS集合，分别为Group#0、 Group#l和Group#2，则该控制节点每次发送的控制命令将如图6所示。 步骤404 :发送节点根据接收到的控制命令，确定自身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传输。 本步骤中，发送节点根据接收到资源块授权信息及传输格式信息，确定自身各QoS集合所占用的时频资源位置以及所使用的传输格式和传输块大小等，并组成发送数据块，即将属于相同QoS集合的各业务流的数据包级联起来利用同一资源块进行传输。如图7所示，图7为本发明方法实施例中的业务流数据包级联方式示意图。在实际应用中，发送节点可以根据先入先出的原则确定资源块内每个业务流的资源占用量，即根据业务流数据包的到达顺序，安排资源块内的资源分配情况；或者，也可以根据各业务流的QoS参数(即步骤402中接收自BS的QoS参数)，对资源块内各业务流占用的资源量进行分配，即根据某种调度算法安排资源块内的资源分配情况，从而增加了 RS对资源分配的灵活性。
另外，需要说明的是，对于下行传输，其实资源块授权信息就是发送节点自身产生的，也就是说，这种情况下，控制节点和发送节点是同一个RS;而对于上行传输，则是由控制节点将产生的资源块授权信息通知给发送节点。 步骤405 :接收节点接收来自发送节点的数据，并从中取出不同业务流的数据包，分发到相应的缓存中。 接收节点根据各QoS集合所占用的时频资源位置和传输块大小以及传输格式等
8信息，在相应的位置以相应的方式接收各QoS集合对应的数据块，并将属于不同业务流的数据包提取出来，分发到下一跳的缓存中。该缓存可以是指针对下一跳的不同QoS集合的缓存，也可以是指单独的业务流的缓存。如图8所示，图8为本发明方法实施例中的业务流数据包缓存方式示意图。接收节点接收到3个业务流m， n， k共享的数据块后，从中提取出每个业务流的数据包，分发到每个业务流的下一跳发送缓存中。 基于上述方法，图9为本发明无线中继系统实施例的组成结构示意图。如图9包括，包括 BS91，用于接收业务建立请求，根据该业务对应的业务流传输路径，将该业务流的QoS参数添加到传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合的QoS参数中，所述QoS集合是指与该业务流的QoS相同的QoS集合，并将添加了该业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给传输路径上的每一个控制节点92 ; 控制节点92，用于对自身各QoS集合进行调度，将控制命令发送给发送节点93 ;
发送节点93，用于根据所述控制命令，确定自身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传输； 接收节点94，用于接收来自发送节点93的数据，并从中取出不同业务流的数据
包，分发到相应的缓存中。 其中，BS91中可具体包括 添加单元911，用于接收业务建立请求，并根据业务流的传输路径，确定该业务流需要经过的所有中继链路，以及每一跳中继链路中该业务流所属的QoS集合的编号，将该业务流的QoS参数添加到确定出的每个QoS集合的QoS参数中； 通知单元912，用于将添加了该业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给传输路径上的每一个控制节点92。
发送节点93中可具体包括 接收单元931，用于接收来自控制节点92的控制命令； 传输单元932，用于根据所述控制命令，确定自身各QoS集合所占用的时频资源位置以及使用的传输格式，并将属于相同QoS集合的各业务流的数据包级联起来利用同一资源块进行传输。 需要说明的是，图9中仅是为了表述方便，将系统中的各节点从功能上分为控制节点、发送节点和接收节点，但在实际应用中，一个节点可能在某一时刻作为控制节点，另一时刻即作为发送节点或接收节点，所以综合不同时刻来看，一个节点可能同时具备上述两种或三种功能。 图9所示系统实施例的具体工作流程请参照图4所示方法实施例中的相应说明，此处不再赘述。 总之，采用本发明的技术方案，在每一条中继链路上，对QoS相同的业务流分别进
行整合，形成不同QoS业务流的QoS集合，从而充分利用了不同业务流QoS相同，传输格式
相同的特点，使控制节点针对QoS集合发送控制命令，降低了控制信令开销。 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
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。
权利要求
一种无线中继系统中的数据传输方法，其特征在于，该方法包括当建立新的业务流时，基站BS接收业务建立请求，根据所述业务流的传输路径，将所述业务流的服务质量QoS参数添加到所述传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合的QoS参数中，所述QoS集合是指与所述业务流的QoS相同的QoS集合，并将添加了所述业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给所述传输路径上的每一个控制节点；当进行数据传输时，每个控制节点对自身各QoS集合进行调度，将控制命令发送给发送节点；发送节点根据所述控制命令，确定自身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传输；接收节点接收来自发送节点的数据，从中取出不同业务流的数据包，分发到相应的缓存中。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述业务流的传输路径，将所述 业务流的QoS参数添加到所述传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合的QoS参数中包 括根据所述业务流的传输路径，确定所述业务流需要经过的所有中继链路，并确定每一 跳中继链路中所述业务流所属的QoS集合的编号；将所述业务流的QoS参数添加到确定出的每个QoS集合的QoS参数中。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制命令包括每个QoS集合占用的 时频资源位置以及使用的传输格式；所述将控制命令发送给发送节点包括以QoS集合ID为标识，将所述控制命令发送给 所述发送节点。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发送节点根据所述控制命令，确定自 身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传输包括所述发送节点根据所述控制命令，确定自身各QoS集合所占用的时频资源位置以及使 用的传输格式，并将属于相同QoS集合的各业务流的数据包级联起来利用同一资源块进行 传输。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将属于相同QoS集合的各业务流的数 据包级联起来利用同一资源块进行传输包括根据先入先出原则确定所述资源块内的每个业务流的资源占用量； 或者，根据每个业务流的QoS参数，对所述资源块内每个业务流占用的资源量进行分配。
6. 根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述缓存为针对下一跳的不同 QoS集合的缓存，或者为单独的业务流的缓存。
7. —种无线中继系统，其特征在于，包括基站BS，用于接收业务建立请求，根据该业务对应的业务流传输路径，将所述业务流的 服务质量QoS参数添加到所述传输路径中的每一跳中继链路的QoS集合的QoS参数中，所 述QoS集合是指与所述业务流的QoS相同的QoS集合，并将添加了所述业务流QoS参数的 QoS集合的编号以及QoS参数通知给所述传输路径上的每一个控制节点；控制节点，用于对自身各QoS集合进行调度，将控制命令发送给发送节点； 发送节点，用于根据所述控制命令，确定自身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传输；接收节点，用于接收来自发送节点的数据，并从中取出不同业务流的数据包，分发到相 应的缓存中。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述BS包括添加单元，用于接收业务建立请求，并根据业务流的传输路径，确定所述业务流需要经 过的所有中继链路，以及每一跳中继链路中所述业务流所属的QoS集合的编号，将所述业 务流的QoS参数添加到确定出的每个QoS集合的QoS参数中；通知单元，用于将添加了所述业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给 所述传输路径上的每一个控制节点。
9. 根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述发送节点包括 接收单元，用于接收来自控制节点的控制命令；传输单元，用于根据所述控制命令，确定自身各QoS集合所占用的时频资源位置以及 使用的传输格式，并将属于相同QoS集合的各业务流的数据包级联起来利用同一资源块进 行传输。
10. —种基站BS，其特征在于，包括添加单元，用于接收业务建立请求，并根据业务流的传输路径，确定所述业务流需要经 过的所有中继链路，以及每一跳中继链路中所述业务流所属的服务质量QoS集合的编号， 将所述业务流的QoS参数添加到确定出的每个QoS集合的QoS参数中；通知单元，用于将添加了所述业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给 所述传输路径上的每一个控制节点。
全文摘要
本发明公开了一种无线中继系统中的数据传输方法、系统及基站(BS)BS接收业务建立请求，根据业务流传输路径，将该业务流的服务质量(QoS)参数添加到每一跳中继链路的QoS集合的QoS参数中，所述QoS集合是指与该业务流的QoS相同的QoS集合，并将添加了该业务流QoS参数的QoS集合的编号以及QoS参数通知给每一个控制节点；每个控制节点对自身各QoS集合进行调度，将控制命令发送给发送节点；发送节点根据所述控制命令，确定自身各QoS集合的数据传输方式并进行数据传输；接收节点接收来自发送节点的数据，从中提取出不同业务流的数据包，分发到相应的缓存中。应用本发明所述的方法、系统和装置，能够降低中继链路的控制信令开销。
文档编号H04W72/08GK101742558SQ20081022665
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月19日 优先权日2008年11月19日
发明者路杨 申请人:普天信息技术研究院有限公司