устройство и способ поддержки услуги ретрансляции в системе связи широкополосного беспроводного доступа с несколькими шагами ретрансляции

Формула изобретения

1. Способ формирования субкадра для поддержки услуги ретрансляции в системе беспроводной связи с несколькими шагами ретрансляции, содержащий этапы, на которых

формируют первую зону субкадра для по меньшей мере одного из осуществления связи между базовой станцией (BS) и первой мобильной станцией (MS) в пределах зоны радиопокрытия базовой станции и осуществления связи между по меньшей мере одной ретрансляционной станцией (RS) и второй мобильной станцией в пределах зоны радиопокрытия этой по меньшей мере одной ретрансляционной станции; и

формируют вторую зону субкадра для по меньшей мере одного из осуществления связи между упомянутой базовой станцией и упомянутой по меньшей мере одной ретрансляционной станцией и осуществления связи между упомянутой по меньшей мере одной ретрансляционной станцией и другой ретрансляционной станцией.

2. Способ по п.1, в котором первая зона и вторая зона различаются в субкадре посредством по меньшей мере одного из временного разделения и частотного разделения.

3. Способ по п.1, в котором первая зона субкадра включает в себя по меньшей мере одно из субкадра линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадра линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS).

4. Способ по п.3, в котором субкадр линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS) различаются посредством либо множественного доступа с частотным разделением (FDMA), либо множественного доступа с пространственным разделением (SDMA), либо множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA).

5. Способ по п.3, в котором субкадр линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS) имеют одинаковую конфигурацию.

6. Способ по п.3, в котором упомянутая по меньшей мере одна ретрансляционная станция является либо основной ретрансляционной станцией, которая обеспечивает канал синхронизации, либо вспомогательной ретрансляционной станцией, которая не обеспечивает канал синхронизации.

7. Способ по п.6, в котором, если упомянутая по меньшей мере одна ретрансляционная станция является вспомогательной ретрансляционной станцией, субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS) является нулевым в областях для канала синхронизации и канала управления.

8. Способ по п.1, в котором вторая зона субкадра включает в себя по меньшей мере одно из субкадра линии связи между базовой станцией и ретрансляционной станции (BS-RS) и субкадра линии связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS).

9. Способ по п.8, в котором субкадр линии связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией (BS-RS) и субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS) мультиплексированы посредством по меньшей мере одного из временного разделения и частотного разделения.

10. Способ по п.1, в котором первая зона и вторая зона субкадра имеют либо фиксированные длины, либо переменные длины в соответствии со средой обслуживания.

11. Способ по п.1, в котором между первой зоной и второй зоной субкадра вставляется защитная область.

12. Способ формирования субкадра для поддержки услуги ретрансляции в системе беспроводной связи с несколькими шагами ретрансляции, содержащий этапы, на которых

формируют первую зону субкадра для по меньшей мере одного из осуществления связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и осуществления связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS);

формируют вторую зону субкадра для по меньшей мере одного из осуществления связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией (BS-RS), осуществления связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS) и осуществления связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS); и

формируют третью зону субкадра для по меньшей мере одного из осуществления связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и осуществления связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS).

13. Способ по п.12, в котором первая зона, вторая зона и третья зона различаются в субкадре посредством по меньшей мере одного из временного разделения и частотного разделения.

14. Способ по п.12, в котором первая зона субкадра включает в себя по меньшей мере одно из субкадра линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадра линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS).

15. Способ по п.14, в котором субкадр линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS) различаются посредством либо множественного доступа с частотным разделением (FDMA), либо множественного доступа с пространственным разделением (SDMA), либо множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA).

16. Способ по п.14, в котором субкадр линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS) имеют одинаковую конфигурацию.

17. Способ по п.12, в котором вторая зона субкадра включает в себя по меньшей мере одно из субкадра линии связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией (BS-RS), субкадра линии связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS) и субкадра линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS).

18. Способ по п.17, в котором субкадр линии связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией (BS-RS), субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS) и субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS) различаются посредством по меньшей мере одного из временного разделения и частотного разделения.

19. Способ по п.12, в котором третья зона субкадра включает в себя по меньшей мере одно из субкадра линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадра линии связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS).

20. Способ по п.19, в котором субкадр линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадр линии связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS) различаются посредством по меньшей мере одного из временного разделения и частотного разделения.

21. Способ по п.12, в котором первая зона, вторая зона и третья зона субкадра имеют либо фиксированные длины, либо переменные длины в соответствии со средой обслуживания.

22. Способ по п.12, в котором канал синхронизации размещен в начале первой зоны субкадра.

23. Способ по п.12, в котором канал синхронизации размещен либо в начале, либо в конце каждой из первой зоны и второй зоны субкадра.

24. Способ реализации базовой станцией (BS) поддержки услуги ретрансляции в системе беспроводной связи с несколькими шагами ретрансляции, содержащий этапы, на которых

осуществляют связь с мобильной станцией (MS) в первой зоне субкадра в соответствии с предопределенной конфигурацией субкадра; и

осуществляют связь с ретрансляционной станцией (RS) во второй зоне этого субкадра.

25. Способ по п.24, в котором первая зона и вторая зона имеют либо фиксированные длины, либо переменные длины в соответствии со средой обслуживания.

26. Способ по п.25, дополнительно содержащий этап, на котором, если первая зона и вторая зона имеют переменные длины, распределяют ресурсы для первой и второй зон таким образом, чтобы базовая станция осуществляла связь в соответствии с распределением ресурсов для первой и второй зон.

27. Способ по п.24, в котором между первой зоной и второй зоной субкадра вставляется защитная область.

28. Способ по п.24, в котором первая зона и вторая зона различаются в субкадре посредством по меньшей мере одного из временного разделения и частотного разделения.

29. Способ по п.24, в котором канал синхронизации размещен в начале первой зоны субкадра.

30. Способ по п.24, в котором канал синхронизации размещен либо в начале, либо в конце второй зоны субкадра.

31. Способ реализации ретрансляционной станцией (RS) поддержки услуги ретрансляции в системе беспроводной связи с несколькими шагами ретрансляции, содержащий этапы, на которых

выполняют сетевой вход на основе управляющей информации, принятой от вышерасположенного узла, и получают информацию о конфигурации субкадра для поддержки услуги ретрансляции;

принимают канал синхронизации, управляющую информацию и пакет трафика от этого вышерасположенного узла для второй зоны субкадра в кадре с порядковым номером n; и

отправляют канал синхронизации и принятые управляющую информацию и пакет трафика на мобильную станцию (MS) для первой зоны субкадра в кадре с порядковым номером (n+1).

32. Способ по п.31, в котором ретрансляционная станция является либо основной ретрансляционной станцией, которая обеспечивает канал синхронизации, либо вспомогательной ретрансляционной станцией, которая не обеспечивает канал синхронизации.

33. Способ по п.32, в котором, если ретрансляционная станция является вторичной ретрансляционной станцией, ретрансляционная станция заполняет нулями области для канала синхронизации и канала управления.

34. Способ по п.31, в котором вышерасположенный узел является либо базовой станцией (BS), либо вышерасположенной ретрансляционной станцией.

35. Способ по п.31, в котором сетевой вход содержит этапы, на которых

принимают управляющую информацию от вышерасположенного узла в наборе зон для вышерасположенного узла для осуществления связи с мобильной станцией в соответствии с предопределенной конфигурацией субкадра; и

выполняют сетевой вход в вышерасположенный узел на основе принятой управляющей информации.

36. Способ по п.31, в котором сетевой вход содержит этапы, на которых

принимают управляющую информацию от вышерасположенного узла в наборе зон для вышерасположенного узла для осуществления связи с ретрансляционной станцией в соответствии с предопределенной конфигурацией субкадра; и

выполняют сетевой вход в вышерасположенный узел на основе принятой управляющей информации.

37. Устройство для поддержки услуги ретрансляции в системе беспроводной связи с несколькими шагами ретрансляции, содержащее

контроллер хронирования для обеспечения сигнала хронирования передачи и приема для сигнала для зоны связи мобильной станции (MS) для осуществления связи с мобильной станцией и для сигнала для зоны связи ретрансляционной станции (RS) для осуществления связи с ретрансляционной станцией в соответствии с конфигурацией кадра;

радиочастотный (RF) антенный переключатель для разделения сигнала для зоны связи мобильной станции и сигнала для зоны связи ретрансляционной станции; и

приемопередатчик для осуществления связи либо с мобильной станцией, либо с ретрансляционной станцией в соответствии с сигналом хронирования передачи и приема.

38. Устройство по п.37, в котором приемопередатчик содержит

первый приемопередатчик для осуществления связи с мобильной станцией; и

второй приемопередатчик для осуществления связи с ретрансляционной станцией.

39. Устройство по п.38, в котором первый приемопередатчик содержит

передатчик для формирования субкадра для мобильной станции в соответствии с сигналом хронирования передачи и приема;

приемник для приема сигнала от мобильной станции в соответствии с сигналом хронирования передачи и приема и для восстановления данных; и

переключатель для подключения либо передатчика, либо приемника к радиочастотному антенному переключателю под управлением контроллера хронирования.

40. Устройство по п.38, в котором второй приемопередатчик содержит

передатчик для формирования субкадра для ретрансляционной станции в соответствии с сигналом хронирования передачи и приема;

приемник для приема сигнала от ретрансляционной станции в соответствии с сигналом хронирования передачи и приема и для восстановления данных; и

переключатель для подключения либо передатчика, либо приемника к радиочастотному антенному переключателю под управлением контроллера хронирования.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение имеет отношение к системам связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции, в частности к устройству и способу синхронного обеспечения обслуживания по прямой линии связи и обслуживания по ретрансляционной линии связи в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

Предшествующий уровень техники

Одно из наиболее критических требований для развертывания системы мобильной связи четвертого поколения (4G) состоит в построении самостоятельно конфигурируемой беспроводной сети. Самостоятельно конфигурируемой беспроводной сетью называют беспроводную сеть, конфигурируемую автономным или распределенным способом без управления со стороны центральной системы для обеспечения услуг мобильной связи. Для системы мобильной связи четвертого поколения (4G) определяются соты с очень малыми радиусами с целью предоставления быстродействующих соединений и размещения большего количества вызовов. Традиционная централизованная структура беспроводной сети не является самостоятельно конфигурируемой. Однако беспроводная сеть должна быть построена таким образом, чтобы находиться под распределенным управлением и активно справляться с таким изменением окружающих условий, как добавление новых базовых станций (BS). Именно поэтому для системы мобильной связи четвертого поколения (4G) требуется самостоятельно конфигурируемая беспроводная сеть.

Для реального развертывания самостоятельно конфигурируемой беспроводной сети в систему связи с беспроводным доступом должны быть внедрены методики, используемые для ad-hoc сети (самоорганизующейся одноранговой сети с произвольной структурой). Таким главным примером является система связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции, конфигурируемая посредством применения схемы с несколькими шагами ретрансляции, используемой для ad-hoc сети, к сети широкополосного беспроводного доступа (BWA) с фиксированными базовыми станциями (BS).

В общем случае, поскольку базовая станция (BS) и мобильная станция (MS) взаимодействуют друг с другом через прямую линию связи, между базовой станцией и мобильной станцией в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) легко может быть установлена очень надежная линия беспроводной связи. Однако вследствие фиксированности базовых станций конфигурация беспроводной сети не является гибкой, мешая обеспечивать эффективное обслуживание в беспроводной среде, испытывающей колеблющееся распределение трафика и значительное изменение количества требуемых вызовов.

Упомянутый выше недостаток может быть преодолен посредством услуги ретрансляции, которая доставляет данные за несколько транзитных шагов с использованием множества соседних мобильных станций или соседних ретрансляционных станций (RS). Использование схемы с несколькими шагами ретрансляции способствует быстрой реконфигурации сети в ответ на изменение окружающих условий и делает эффективной работу всей беспроводной сети. Кроме того, беспроводной канал с более хорошим статусом канала может быть предоставлен мобильной станции посредством установки ретрансляционных станций между базовой станцией и мобильной станцией и, таким образом, установления пути с несколькими шагами ретрансляции через ретрансляционную станцию. Мобильным станциям могут быть предоставлены каналы высокоскоростной передачи данных в теневой области или в области, в которой недоступна связь с базовой станцией, и может быть расширено радиопокрытие соты.

Фиг. 1 иллюстрирует конфигурацию типичной системы связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

Как показано на фиг. 1, в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции мобильные станции 140, 150, 160 и 170 (MS1-MS4) могут принимать услуги широкополосного беспроводного доступа (BWA) через базовую станцию BS 100, основную ретрансляционную станцию (RS1) 110 и вспомогательные ретрансляционные станции (RS2) 120 и 130.

Мобильные станции MS1 и MS2 в пределах зоны 101 радиопокрытия базовой станции 100 взаимодействуют с базовой станцией 100 через прямые линии L1 связи. Мобильная станция MS2, которая располагается на границе соты базовой станции 100 и, таким образом, помещена в условия с плохим состоянием канала, может принимать канал с более высокой скоростью передачи данных через линию L2 связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS), обеспечиваемую посредством вспомогательной ретрансляционной станции 130, по сравнению со скоростью через прямую линию L1 связи.

Мобильные станции MS3 и MS4 вне зоны 101 радиопокрытия базовой станции 100 взаимодействуют с базовой станцией 100 через линии L3 связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS), обеспечиваемые посредством основной ретрансляционной станции 110. Линии связи между базовой станцией 100 и мобильными станциями MS3 и MS4 через основную ретрансляционную станцию 110 расширяют радиопокрытие соты. Мобильная станция MS4, которая располагается на границе соты основной ретрансляционной станции 110 и, таким образом, помещена в условия с плохим состоянием канала, может увеличить свою пропускную способность с использованием линии L4 связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS), обеспечиваемой посредством вспомогательной ретрансляционной станции 120.

Как описано выше, когда мобильная станция находится в условиях с плохим состоянием канала на границе соты базовой станции или в теневой зоне, подверженной экранирующему воздействию, например, строений, система связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) дает возможность мобильной станции взаимодействовать с базовой станцией посредством обеспечения беспроводного канала с более хорошим качеством для мобильной станции через ретрансляционную станцию. Другими словами, базовая станция может обеспечить канал высокоскоростной передачи данных для границы соты и теневой зоны и расширить свою зону радиопокрытия с помощью схемы с несколькими шагами ретрансляции.

Ретрансляционные станции 110, 120 и 130 подразделяются на основную ретрансляционную станцию (ретрансляционная станция 110), которая расширяет радиопокрытие соты, и вспомогательные ретрансляционные станции (ретрансляционные станции 120 и 130), которые увеличивают пропускную способность в соответствии со своими эксплуатационными возможностями.

Как указано выше, основная ретрансляционная станция 110 служит для расширения радиопокрытия соты базовой станции 100. Поскольку мобильные станции MS3 и MS4 имеют затруднения в получении услуг непосредственно от базовой станции 100, они входят в синхронизм с базовой станцией 100 и выполняют сетевой вход в базовую станцию 100 через основную ретрансляционную станцию 110. Поэтому основная ретрансляционная станция 110 обеспечивает функциональные возможности для начального доступа мобильных станций 160 и 170, то есть обеспечивает канал управления (или канал трафика) и канал произвольного доступа для мобильных станций MS3 и MS4.

Вспомогательные ретрансляционные станции 120 и 130 ретранслируют услуги для мобильных станций MS2 и MS4 в пределах их зоны радиопокрытия соты с целью увеличения пропускной способности обслуживания. Мобильная станция MS2 принимает канал управления и канал произвольного доступа от базовой станции 100 и канал трафика от вспомогательной ретрансляционной станции 130. Мобильная станция MS4 принимает канал управления и канал произвольного доступа от основной ретрансляционной станции 110 и канал трафика от вспомогательной ретрансляционной станции 120.

Как правило, в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) передача/прием выполняется между базовой станцией и мобильной станцией в кадрах, имеющих конфигурацию, проиллюстрированную на фиг. 2. Фиг. 2 иллюстрирует структуру кадра дуплексной передачи с временным разделением (TDD), совместимую со стандартом Института инженеров по электронике и радиотехнике (IEEE) 802.16, для передачи/приема данных между базовой станцией и мобильной станцией.

Как показано на фиг. 2, кадр 200 TDD разделяется на субкадр 210 нисходящей линии связи (DL) и субкадр 220 восходящей линии связи (UL) с расположенной между ними защитной областью, называемой промежутком перехода между передачей и приемом (TTG). Между кадрами TDD вставляется защитная область, называемая промежутком перехода между приемом и передачей (RTG).

Преамбула и общий канал управления включены в обязательные слоты субкадра 210 нисходящей линии связи и широковещательно передаются зоне радиопокрытия соты базовой станции. Мобильные станции в пределах зоны радиопокрытия базовой станции получают синхронизацию и управляющую информацию из преамбулы и общего канала управления.

Как описано выше, основная ретрансляционная станция предоставляет услуги широкополосного беспроводного доступа (BWA) мобильным станциям или ретрансляционным станциям, которые имеют затруднение при установлении прямых линий связи с базовой станцией, поскольку они располагаются вне зоны радиопокрытия. Поэтому основная ретрансляционная станция должна предоставить мобильным станциям или ретрансляционным станциям управляющую информацию и слоты начального согласования для входа в сеть, а также услугу передачи пользовательских данных. В частности, основная ретрансляционная станция должна обеспечить обслуживание через непрямую линию связи в такой же конфигурации, как через прямую линию связи, как проиллюстрировано на фиг. 3, чтобы гарантировать обратную совместимость для мобильных станций.

Для услуги ретрансляции после приема канала управления или канала трафика от базовой станции или мобильной станции ретрансляционная станция ретранслирует их. Поэтому ретрансляционная станция выполняет и передачу, и прием в пределах однонаправленного субкадра.

Фиг. 3 иллюстрирует структуру кадра TDD в традиционной системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

Как показано на фиг. 3, однонаправленный субкадр 300 разделяется на зону 301 прямой линии связи и зону 303 непрямой линии связи, и другой однонаправленный субкадр 310 разделяется на зону 311 прямой линии связи и зону 313 непрямой линии связи. Для услуги ретрансляции предопределенные части субкадров 300 и 310 распределяются зонам 303 и 313 непрямой линии связи. Таким образом, ретрансляционная станция принимает информацию и данные для ретрансляции в зонах 301 и 311 прямой линии связи и ретранслирует их в зонах 303 и 313 непрямой линии связи.

Например, основная ретрансляционная станция принимает управляющую информацию и пакет трафика, которые должны быть ретранслированы, от базовой станции или мобильной станции в зоне 301 или 311 прямой линии связи и затем ретранслирует их базовой станции или мобильной станции в зоне 303 или 313 непрямой линии связи.

Вспомогательная ретрансляционная станция принимает пакеты трафика однонаправленной передачи, которые должны быть ретранслированы, от мобильной станции или базовой станции в зоне 311 или 301 прямой линии связи и затем ретранслирует их мобильной станции или базовой станции в зоне 303 или 313 непрямой линии связи.

Когда связь осуществляется в структуре кадра, проиллюстрированной на фиг. 3, разные узлы, предоставляющие услугу широкополосного беспроводного доступа (BWA), имеют разные временные характеристики кадров, то есть в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) разные узлы работают асинхронно, как проиллюстрировано на фиг. 4.

Фиг.4 является диаграммой, иллюстрирующей временные характеристики передачи и приема мобильных станций в традиционной системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

Как показано на фиг. 4, мобильная станция, которая принимает услуги по прямой линии связи от базовой станции, имеет временные характеристики кадра 421 базовой станции, поскольку связь осуществляется в зонах 401 и 411 прямой линии связи. С другой стороны, мобильная станция, которая принимает услуги по ретрансляционной линии связи от ретрансляционной станции, имеет временные характеристики кадра 423 ретрансляционной станции, поскольку связь осуществляется в зонах 403 и 413 непрямой линии связи.

Как правило, в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) синхронизация и эстафетная передача обслуживания выполняются на основе управляющей информация и преамбулы, переданных в фиксированной позиции в кадре. Однако поскольку мобильные станции работают асинхронно в зависимости от субъекта, который предоставляет им услуги, как проиллюстрировано на фиг. 4, эстафетная передача обслуживания и синхронизация являются очень затруднительными, как проиллюстрировано в фиг. 5.

Фиг. 5 иллюстрирует потоки сигналов, когда мобильные станции перемещаются в традиционной системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

Как показано на фиг. 5, когда мобильная станция 520 (MS1) перемещается от базовой станции 500 к зоне радиопокрытия основной ретрансляционной станции 510 при приеме услуг от базовой станции 500, мобильная станция MS1 должна принять преамбулу и управляющую информацию от основной ретрансляционной станции 510.

Когда мобильная станция 530 (MS2) перемещается от основной ретрансляционной станции 510 к базовой станции 500 во время приема услуг от основной ретрансляционной станции 510, мобильная станция MS2 должна принять преамбулу и управляющую информацию от базовой станции 500.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Однако, как проиллюстрировано на фиг. 3, базовая станция 500 и основная ретрансляционная станция 510 работают асинхронно, таким образом мешая мобильным станциям MS1 и MS2 получить преамбулу и управляющую информацию после эстафетной передачи обслуживания.

Кроме того, поскольку базовая станция предоставляет услуги мобильным станциям и ретрансляционной станции одновременно в субкадре прямой линии связи, как проиллюстрировано на фиг. 3, свобода конфигурирования системы, в которой базовая станция поддерживает ретрансляционную станцию, является низкой.

Техническое решение

Аспект настоящего изобретения состоит в решении по меньшей мере упомянутых выше проблем и/или в преодолении недостатков и обеспечении по меньшей мере преимуществ, описанных ниже. В соответствии с этим аспект настоящего изобретения состоит в обеспечении способа и устройства для формирования кадра для предоставления мобильной станции возможности эффективно выполнять эстафетную передачу обслуживания и получать синхронизацию в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

Другой аспект настоящего изобретения состоит в обеспечении способа и устройства формирования кадра для увеличения свободы конфигурирования ретрансляционных линий связи в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

Дополнительный аспект настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства и способа синхронизации между обслуживанием по прямой линии связи и обслуживанием по ретрансляционной линии связи посредством формирования субкадра, в том числе субкадра соединительной линии связи и субкадра ретрансляционной линии связи в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ формирования субкадра для поддержки услуги ретрансляции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции, в котором первая зона субкадра формируется для по меньшей мере одного из осуществления связи между базовой станцией и первой мобильной станцией в пределах зоны радиопокрытия этой базовой станции и осуществления связи между каждой ретрансляционной станцией и второй мобильной станцией в пределах зоны радиопокрытия этой ретрансляционной станции и вторая зона субкадра формируется для по меньшей мере одного из осуществления связи между упомянутой базовой станцией и каждой ретрансляционной станцией и осуществления связи между упомянутой ретрансляционной станцией и другой ретрансляционной станцией.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ формирования субкадра для поддержки услуги ретрансляции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции, в котором первая зона субкадра формируется для по меньшей мере одного из осуществления связи между базовой станцией и мобильной станцией и осуществления связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией вторая зона субкадра формируется для по меньшей мере одного из осуществления связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией осуществления связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией осуществления связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией, и третья зона субкадра формируется для по меньшей мере одного из осуществления связи базовой станцией и мобильной станцией и осуществления связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ реализации базовой станцией поддержки услуги ретрансляции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции, в котором базовая станция осуществляет связь с мобильной станцией в первой зоне субкадра в соответствии с предопределенной конфигурацией субкадра и осуществляет связь с ретрансляционной станцией во второй зоне субкадра.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ реализации ретрансляционной станцией поддержки услуги ретрансляции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции, в котором ретрансляционная станция выполняет сетевой вход на основе управляющей информации, принятой от вышерасположенного узла, и получает информацию о конфигурации субкадра для поддержки услуги ретрансляции, принимает канал синхронизации, управляющую информацию и пакет трафика от этого вышерасположенного узла для второй зоны субкадра в кадре с порядковым номером n и отправляет канал синхронизации и принятую управляющую информацию и пакет трафика мобильной станции для первой зоны субкадра в кадре с порядковым номером (n+1).

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения обеспечивается аппаратура для поддержки услуги ретрансляции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции, в которой контроллер хронирования выдает сигнал хронирования передачи и приема для сигнала для зоны связи мобильной станции для осуществления связи с мобильной станцией и для сигнала для зоны связи ретрансляционной станции для осуществления связи с ретрансляционной станцией в соответствии с конфигурацией кадра, радиочастотный антенный переключатель разделяет сигнал для зоны связи мобильной станции и сигнал для зоны связи ретрансляционной станции, и приемопередатчик осуществляет связь либо с мобильной станцией, либо с ретрансляционной станцией в соответствии с сигналом хронирования приема и передачи.

Полезные эффекты

В соответствии с настоящим изобретением, как описано выше, система связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции мультиплексирует зону соединительной линии связи и зону ретрансляционной линии связи с временным разделением в периоде передачи сигнала. В результате прямое обслуживание и ретрансляционное обслуживание прозрачным образом предоставляются мобильным станциям в синхронизированных кадрах. Следовательно, для мобильных станций облегчаются эстафетная передача обслуживания и синхронизация. Кроме того, поскольку зона ретрансляционной линии связи, в которой ретрансляционная станция принимает услугу, выполнена независимой от зоны соединительной линии связи, свобода конфигурирования ретрансляционной линии связи может быть увеличена в соответствии с количеством шагов ретрансляции и средой канала.

Перечень фигур чертежей

Упомянутые выше и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из следующего подробного описания, рассмотренного вместе с сопроводительными чертежами.

Фиг. 1 иллюстрирует обеспечение обслуживания с помощью схемы с несколькими шагами ретрансляции в типичной системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA);

Фиг. 2 иллюстрирует структуру кадра TDD в типичной системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA);

Фиг. 3 иллюстрирует структуру кадра TDD в традиционной системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции;

Фиг. 4 - диаграмма, иллюстрирующая временные характеристики передачи и приема мобильных станций в традиционной системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции;

Фиг. 5 иллюстрирует потоки сигналов, когда мобильные станции перемещаются в традиционной системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции;

Фиг.6 иллюстрирует структуру субкадра в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 7 иллюстрирует структуру кадра в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 8 и Фиг. 9 иллюстрируют структуры субкадров ретрансляционной линии связи в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 10 иллюстрирует временные характеристики базовой станции, мобильной станции и ретрансляционных станций в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 11 иллюстрирует структуру кадра в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 12 иллюстрирует структуру кадра в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с тремя или более шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 13 иллюстрирует структуру кадра для базовой станции и основной ретрансляционной станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с тремя или более шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 14 иллюстрирует структуру кадра для вспомогательной ретрансляционной станции и мобильной станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с тремя или более шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 15 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая работу базовой станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 16 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая работу ретрансляционной станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг. 17 блок-схема базовой станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением.

Предпочтительный вариант воплощения изобретения

Ниже здесь будут описаны предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. В последующем описании известные функции или конструкции подробно не описываются, поскольку они затруднили бы понимание изобретения ненужными подробностями.

Настоящее изобретение обеспечивает методику для синхронизации между обслуживанием, предоставляемым от базовой станции и ретрансляционной станции мобильным станциям, и увеличения свободы конфигурирования областей с ретрансляционными линиями связи в кадре в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции.

Последующее описание будет сделано в контексте системы беспроводной связи с дуплексной передачей с временным разделением (TDD) и множественным доступом с ортогональным частотным разделением (OFDM), хотя настоящее изобретение также применимо к системе связи, использующей любую другую схему множественного доступа, или к системе связи с дуплексной передачей с частотным разделением (FDD). Здесь термин "основная ретрансляционная станция", или "RS1", определяется как ретрансляционная станция с большими возможностями, которая обеспечивает управляющий сигнал для расширенной зоны радиопокрытия, и термин "вспомогательная ретрансляционная станция", или "RS2", определяется как ретрансляционная станция с малыми возможностями, которая ретранслирует главным образом пакеты трафика для увеличения пропускной способности.

В системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) субкадр разделяется на субкадр соединительной линии связи и субкадр ретрансляционной линии связи, чтобы осуществлять отправку услуги по прямой линии связи и услуги по ретрансляционной линии связи с одними и теми же временными характеристиками, синхронно, как проиллюстрировано на фиг. 6. Прямая линия связи - это линия связи, через которую базовая станция или ретрансляционная станция осуществляет связь с мобильной станцией, и ретрансляционная линия связи - это линия связи, через которую базовая станция осуществляет связь с ретрансляционной станцией, или ретрансляционная станция общается с нижерасположенной ретрансляционной станцией. Субкадр соединительной линии связи формируется в соответствии со стандартом IEEE 802.16.

Фиг. 6 иллюстрирует структуру субкадра в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 6, субкадр 600 разделяется на субкадр 610 соединительной линии связи и субкадр 620 ретрансляционной линии связи. Субкадр 610 соединительной линии связи и субкадр 620 ретрансляционной линии связи различаются посредством временного разделения.

На нисходящей линии связи субкадр 610 соединительной линии связи и субкадр 620 ретрансляционной линии связи различаются в зависимости от адресата сигнала. Передача от мобильной станции на базовую станцию или передача от мобильной станции на ретрансляционную станцию имеют место в субкадре 610 соединительной линии связи, в то время как передача от ретрансляционной станции на базовую станцию или передача от вышерасположенной ретрансляционной станции на нижерасположенную ретрансляционную станцию имеют место в субкадре 620 ретрансляционной линии связи 620.

На восходящей линии связи субкадр 610 соединительной линии связи и субкадр 620 ретрансляционной линии связи различаются в зависимости от источника сигнала. Передача от базовой станции на мобильную станцию или передача от ретрансляционной станции на мобильную станцию происходят в субкадре 610 соединительной линии связи, в то время как передача от нижерасположенной ретрансляционной станции на вышерасположенную ретрансляционную станцию или передача от базовой станции на ретрансляционную станцию происходят в субкадре 620 ретрансляционной линии связи.

В субкадре соединительной линии связи базовая станция и ретрансляционная станция прозрачным образом взаимодействуют с мобильной станцией. Другими словами, базовая станция и ретрансляционная станция обеспечивают обслуживание таким образом, что мобильная станция не знает о различии между обслуживанием по прямой линии и обслуживанием по ретрансляционной линии, и мобильная станция знает о взаимодействии с базовой станцией. Если в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) информация проходит несколько шагов ретрансляции, субкадр 620 ретрансляционной линии связи может быть разделен на множество областей в соответствии с количеством линий связи с несколькими шагами ретрансляции.

На основе структуры субкадра, проиллюстрированной на фиг. 6, кадр может быть сформирован в виде, проиллюстрированном на фиг. 7.

Фиг. 7 иллюстрирует структуру кадра в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 7, кадр разделяется на субкадр 700 нисходящей линии связи и субкадр 710 восходящей линии связи. В соответствии со структурой субкадра, проиллюстрированной на фиг. 6, субкадр 701 соединительной линии связи и субкадр 703 ретрансляционной линии связи мультиплексированы с временным разделением в субкадре 700 нисходящей линии связи, в то время как субкадр 711 соединительной линии связи и субкадр 713 ретрансляционной линии связи мультиплексированы с временным разделением в субкадре 710 восходящей линии связи.

В каждом из субкадров 700 и 710 субкадр 701 или 711 соединительной линии связи предшествует субкадру 703 или 713 ретрансляционной линии связи, чтобы прозрачным образом уведомлять мобильные станции об основанном на преамбуле начале кадра и позиции промежутка TTG.

Базовая станция 720 и основная ретрансляционная станция 730 взаимодействуют с мобильными станциями, которые они обслуживают, в субкадрах 701 и 711 соединительной линии связи. В особенности, обслуживание по прямой линии от базовой станции 720 и обслуживание по ретрансляционной линии от основной ретрансляционной станции 730 обеспечиваются в субкадрах 701 и 711 соединительной линии связи посредством частотного разделения (FDM), пространственного разделения (SDM) или ортогонального частотного разделения (OFDM).

Для прозрачной ретрансляции основная ретрансляционная станция 730 обеспечивает управляющую информацию и пакет трафика мобильной станции таким же образом, как базовая станция 720 обеспечивает обслуживание по прямой линии связи для мобильной станции. Для вспомогательной ретрансляционной станции распределяется предопределенная зона 705 или 707 пакета от базовой станции 720 или основной ретрансляционной станции 730, и она обеспечивает канал трафика одноадресной передачи для мобильной станции в зоне 705 или 707 пакета.

В субкадрах 703 и 713 ретрансляционной линии связи базовая станция 720 взаимодействует с основной ретрансляционной станцией 730, или ретрансляционная станция 1730 взаимодействует со своей нижерасположенной ретрансляционной станцией. Субкадры 703 и 713 ретрансляционной линии связи имеют фиксированную длину или переменную длину в соответствии со средой соты. Может быть применена усовершенствованная технология, которая может определить новую функцию и использование для субкадров 703 и 711 ретрансляционной линии связи, и, таким образом, конфигурация субкадров 703 и 711 ретрансляционной линии связи не будет определена на фиг. 7.

В случае, когда система связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) расширяется до нескольких шагов ретрансляции, субкадры 703 и 713 ретрансляционной линии связи могут быть разделены по времени в соответствии с количеством линий связи с несколькими шагами ретрансляции, как проиллюстрировано на фиг. 8 и 9.

Фиг. 8 и 9 иллюстрируют структуры субкадров ретрансляционной линии связи в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением. Субкадр ретрансляционной линии связи может быть выполнен с возможностью включения в себя каналов управления и каналов трафика различных структур.

Как показано на фиг. 8 и 9, каждый из субкадров 803 и 813 ретрансляционной линии связи разделяется в соответствии с количеством шагов ретрансляции.

На фиг. 8 зоны для ретрансляционных линий связи мультиплексируются в субкадрах 803 и 813 ретрансляционной линии связи в порядке убывания номера шага ретрансляции. В частности, линия связи между ретрансляционной станцией (n-1)-го шага и ретрансляционной станцией n-го шага предшествует линии связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией первого шага в мультиплексированных субкадрах 803 и 813 ретрансляционной линии связи.

На фиг. 9 зоны для ретрансляционных линий связи мультиплексированы в субкадрах 803 и 813 ретрансляционной линии связи в порядке возрастания номера шага ретрансляции. В частности, линия связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией первого шага предшествует линии связи между ретрансляционной станцией (n-1)-го шага и ретрансляционной станцией n-го шага в мультиплексированных субкадрах 803 и 813 ретрансляционной линии связи. Здесь количество шагов ретрансляции в системе соответствует количеству ретрансляционных станций.

Как проиллюстрировано на фиг. 7, 8 и 9, базовая станция обеспечивает обслуживание для основной ретрансляционной станции или мобильной станции, и основная ретрансляционная станция обеспечивает обслуживание для мобильной станции или вспомогательной ретрансляционной станции в отдельном субкадре соединительной линии связи и субкадре ретрансляционной линии связи однонаправленного субкадра. Базовая станция и ретрансляционные станции начинают кадры с одинаковыми временными характеристиками, как проиллюстрировано на фиг. 10. Таким образом, базовая станция и ретрансляционные станции синхронно (с одинаковыми временными характеристиками) обеспечивают обслуживание по соединительной линии связи мобильным станциям.

Фиг. 10 иллюстрирует временные характеристики базовой станции, мобильной станции и ретрансляционных станций в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением. Последующее описание сделано в контексте ретрансляционной системы с 2 шагами ретрансляции. Следовательно, основная и вспомогательная ретрансляционные станции обеспечивают обслуживание с одним шагом ретрансляции разным мобильным станциям.

Как показано на фиг. 10, базовая станция 920 отправляет управляющую информацию и пакет трафика мобильной станции, которую она обслуживает, в субкадре 901 соединительной линии связи субкадра 900 нисходящей линии связи в течение периода времени D_t1. Базовая станция 920 также отправляет управляющую информацию и пакет трафика основной ретрансляционной станции 940 и вспомогательной ретрансляционной станции 930 в субкадре 903 ретрансляционной линии связи в течение периода времени D_t3.

Основная ретрансляционная станция 940 отправляет управляющую информацию и пакет трафика мобильной станции, которую она обслуживает, в субкадре 901 соединительной линии связи в течение периода времени D_t1 и принимает управляющую информацию и пакет трафика для ретрансляции от базовой станции 920 в субкадре 903 ретрансляционной линии связи в течение периода времени D_t3. Если система связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) расширяется до трех или более шагов ретрансляции и включает в себя ретрансляционную систему с двумя шагами, основная ретрансляционная станция 940 делит временные слоты субкадра 903 ретрансляционной линии связи и отправляет управляющую информацию и пакет трафика ретрансляционной станции на следующем шаге ретрансляции в предопределенном временном слоте субкадра 903 ретрансляционной линии связи. Размер временных слотов, мультиплексированных в субкадре 903 ретрансляционной линии связи, определяется адаптивно в соответствии с количеством шагов ретрансляции и состоянием канала.

Период D_t2 канала управления равен нулю для вспомогательной ретрансляционной станции 930 в субкадре 901 соединительной линии связи, и вспомогательная ретрансляционная станция 930 отправляет пакет трафика одноадресной передачи мобильной станции в течение оставшегося периода, то есть D_t1-D_t2. В субкадре 903 ретрансляционной линии связи вспомогательная ретрансляционная станция 930 принимает управляющую информацию и пакет трафика для ретрансляции от базовой станции 920 в течение периода времени D_t3.

Мобильная станция 950 принимает канал управления и пакет трафика от базовой станции 920 или ретрансляционной станции в субкадре 901 соединительной линии связи. В субкадре 903 ретрансляционной линии связи мобильная станция 950 игнорирует субкадр 903 ретрансляционной линии связи, определив, что субкадр 903 для нее не выделен, и, таким образом, помещается в нерабочий режим.

Во время периода субкадра 910 восходящей линии связи базовая станция 920 принимает информацию начального согласования и пакет трафика от мобильной станции в субкадре 911 соединительной линии связи в течение периода времени U_t1 и принимает информацию начального согласования и пакеты трафика от основной ретрансляционной станции 940 и вспомогательной ретрансляционной станции 930 в субкадре 913 ретрансляционной линии связи в течение периода времени U_t3.

Основная ретрансляционная станция 940 принимает информацию начального согласования и пакет трафика для ретрансляции от мобильной станции в течение периода времени U_t1 в субкадре 911 соединительной линии связи. Основная ретрансляционная станция 940 также отправляет информацию начального согласования и пакеты трафика базовой станции 920 в течение периода времени U_t3 в субкадре 913 соединительной линии связи. Основная ретрансляционная станция 940 компенсирует задержку радиоканала перед передачей сигнала.

В субкадре 911 соединительной линии связи период U_t2 канала управления равен нулю для вспомогательной ретрансляционной станции 930, и вспомогательная ретрансляционная станция 930 принимает пакет трафика для ретрансляции от мобильной станции в течение оставшегося периода U_t1-U_t2. Вспомогательная ретрансляционная станция 930 отправляет пакеты трафика одноадресной передачи базовой станции 920 в течение периода времени U_t3 в субкадре 913 ретрансляционной линии связи. Вспомогательная ретрансляционная станция 930 компенсирует задержку беспроводного канала перед передачей сигнала.

В субкадре 911 соединительной линии связи мобильная станция 950 отправляет информацию начального согласования и пакеты трафика базовой станции 920 или ретрансляционной станции в течение периода времени U_t1. Мобильная станция 950 компенсирует задержку беспроводного канала перед передачей сигнала.

Мобильная станция 950 игнорирует субкадр 913 ретрансляционной линии связи, определив, что субкадр 913 для нее не выделен.

Как описано выше, ретрансляционные станции переключаются между передачей и приемом в однонаправленных субкадрах. В соответствии с этим защитные области (например, промежуток TTG ретрансляционной станции и промежуток RTG ретрансляционной станции) требуются в субкадре 900 нисходящей линии связи и субкадре 910 восходящей линии связи 910. Например, каждая из защитных областей может быть сформирована посредством установки короткой преамбулы в первом символе субкадра ретрансляционной линии связи, с тем чтобы ретрансляционные станции могли работать в переключаемом рабочем режиме во время оставшегося периода субкадра ретрансляционной линии связи. Короткая преамбула может быть создана посредством сокращения количества повторных последовательностей, которые формируют преамбулу кадра.

В качестве альтернативы, базовая станция формирует предопределенный промежуток между субкадром 901 соединительной линии связи и субкадром 903 ретрансляционной линии связи 903, с тем чтобы ретрансляционная станция могла работать в переключаемом рабочем режиме.

Фиг. 11 иллюстрирует структуру кадра в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с другим вариантом воплощения настоящего изобретения. Этот вариант воплощения отличается тем, что конфигурация субкадра соединительной линии связи является идентичной конфигурации субкадра ретрансляционной линии связи.

Как показано на фиг. 11, в системе с двумя шагами ретрансляции субкадр 1000 нисходящей линии связи разделяется на субкадр 1001 соединительной линии связи и субкадр 1003 ретрансляционной линии связи, и субкадр 1010 восходящей линии связи разделяется на субкадр 1011 соединительной линии связи и субкадр 1013 ретрансляционной линии связи.

Обслуживание по прямой линии от базовой станции и обслуживание по ретрансляционной линии от ретрансляционной станции обеспечиваются посредством частотного разделения (FDM), пространственного разделения (SDM) или ортогонального частотного разделения (OFDM в субкадрах 1001 и 1011 соединительной линии связи.

Базовая станция взаимодействует с ретрансляционной станцией в субкадрах 1003 и 1013 ретрансляционной линии связи.

Описанный выше вариант воплощения иллюстрирует структуру кадра для поддержки обслуживания с ретрансляцией в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с двумя шагами ретрансляции. Если система связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) расширяется до трех или более шагов ретрансляции, структура кадра, проиллюстрированная на фиг. 8, может быть создана в особой форме, проиллюстрированной на фиг. 12. Со ссылкой на фиг. 12 будет описано мультиплексирование двух зон ретрансляционной линии связи в субкадре ретрансляционной линии связи для обеспечения обслуживания с несколькими шагами ретрансляции.

Фиг.12 иллюстрирует структуру кадра для системы связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с тремя и более шагами ретрансляции в соответствии с вариантом воплощения настоящего изобретения. Последующее описание делается с пониманием, что базовая станция, ретрансляционные станции и мобильные станции взаимодействуют в пространственно мультиплексированных кадрах, совместно используя одну частоту. Здесь основная ретрансляционная станция является ретрансляционной станцией с одним шагом ретрансляции, которая принимает данные непосредственно от базовой станции и ретранслирует данные, и вспомогательная ретрансляционная станция является ретрансляционной станцией с двумя шагами ретрансляции, которая принимает данные от базовой станции через основную ретрансляционную станцию и ретранслирует данные.

Как показано на фиг. 12, кадр 1100 с порядковым номером j разделяется на субкадр 1110 нисходящей линии связи и субкадр 1120 восходящей линии связи. Субкадр 1110 нисходящей линии связи далее разделяется на первую зону 1111, вторую зону 1113 и третью зона 1115. Субкадр 1120 восходящей линии связи далее разделяется на первую зону 1121, вторую зону 1123 и третью зону 1125. Вторая и третья зоны 1113 и 1115 соответствуют мультиплексированному субкадру 803 ретрансляционной линии связи, проиллюстрированному на фиг. 8, и вторая и третья зоны 1123 и 1125 соответствуют мультиплексированному субкадру 813 ретрансляционной линии связи, проиллюстрированному на фиг. 8.

Первые зоны 1111 и 1121 включают в себя субкадры линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (RS-MS) для связи между базовой станцией 1130 и первой мобильной станцией 1160 (MS1) и субкадры линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS) для связи между основной ретрансляционной станцией 1140 и второй мобильной станцией 1170 (MS2) и между вспомогательной ретрансляционной станцией 1150 и третьей мобильной станцией 1180 (MS3). Вторые зоны 1113 и 1123 включают в себя субкадры линии связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией (BS-RS) и субкадры линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS). Если система работает по четырем и более шагам ретрансляции, вторые зоны 1113 и 1123 включают в себя субкадры линии связи между базовой станцией и ретрансляционной станцией (BS-RS), субкадры линии связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS) и субкадры линии связи между ретрансляционной станцией и мобильной станцией (RS-MS). Третьи зоны 1115 и 1125 включают в себя субкадры линии связи между базовой станцией и мобильной станцией (BS-MS) и субкадры линии связи между ретрансляционной станцией и ретрансляционной станцией (RS-RS).

Между субкадром 1110 нисходящей линии связи и субкадром 1120 восходящей линии связи имеется промежуток TTG.

Когда обслуживание с несколькими шагами ретрансляции поддерживается кадром 1100 с порядковым номером j, базовая станция 1130 отправляет данные нисходящей линии связи мобильной станции MS1, которую базовая станция 1130 обслуживает, в первой и третьей зонах 1111 и 1115. Базовая станция 1130 также отправляет данные нисходящей линии связи основной ретрансляционной станции 1140 во второй зоне 1113.

Базовая станция 1130 принимает данные восходящей линии связи от мобильной станции MS1 в первой зоне 1121 и третьей зоне 1125 субкадра 1120 восходящей линии связи. Базовая станция 1130 также принимает данные восходящей линии связи от основной ретрансляционной станции 1140 во второй зоне 1123.

Основная ретрансляционная станция 1140 отправляет данные нисходящей линии связи мобильной станции MS2, которую она обслуживает, в первой зоне 1111 субкадра 1110 нисходящей линии связи. Основная ретрансляционная станция 1140 также принимает данные нисходящей линии связи от базовой станции 1130 во второй зоне 1113. В третьей зоне 1115 основная ретрансляционная станция 1140 отправляет данные нисходящей линии связи вспомогательной ретрансляционной станции 1150.

В субкадре 1120 восходящей линии связи основная ретрансляционная станция 1140 принимает данные восходящей линии связи от мобильной станции MS2 в первой зоне 1121 и отправляет данные восходящей линии связи базовой станции 1130 во второй зоне 1123. В третьей зоне 1125 основная ретрансляционная станция 1140 принимает данные восходящей линии связи от вспомогательной ретрансляционной станции 1150.

В субкадре 1110 нисходящей линии связи вспомогательная ретрансляционная станция 1150 отправляет данные нисходящей линии связи мобильной станции MS3, которую обслуживает вспомогательная ретрансляционная станция 1150, в первой и второй зонах 1111 и 1113 и принимает данные нисходящей линии связи от основной ретрансляционной станции 1140 в третьей зоне 1115.

В субкадре 1120 восходящей линии связи вспомогательная ретрансляционная станция 1150 принимает данные восходящей линии связи от мобильной станции MS3 в первой и второй зонах 1121 и 1123 и отправляет данные восходящей линии связи основной ретрансляционной станции 1140 в третьей зоне 1125. Если система работает через четыре или более шагов ретрансляции, вспомогательная ретрансляционная станция 1150 может взаимодействовать с ретрансляционной станцией более низкого уровня вместо мобильной станции MS3 во вторых зонах 1113 и 1123. Таким образом, для системы с тремя шагами ретрансляции вспомогательная ретрансляционная станция 1150 является ретрансляционной станцией последнего шага ретрансляции, и, таким образом, вспомогательная ретрансляционная станция 1150 взаимодействует с мобильной станцией MS3 вместо ретрансляционной станции более низкого уровня.

Мобильные станции MS1, MS2 и MS3 принимают данные нисходящей линии связи от узлов, с которыми они связаны, в субкадре 1110 нисходящей линии связи и отправляют данные восходящей линии связи узлам в субкадре 1120 восходящей линии связи кадра 1100 с порядковым номером j.

Например, мобильная станция MS1 принимает данные нисходящей линии связи от базовой станции 1130 в первой и третьей зонах 1111 и 1115 субкадра 1110 нисходящей линии связи и отправляет данные восходящей линии связи базовой станции 1130 в первой и третьей зонах 1121 и 1125 субкадра 1120 восходящей линии связи.

Мобильная станция MS2 принимает данные нисходящей линии связи от основной ретрансляционной станции 1140 в первой зоне 1111 субкадра 1110 нисходящей линии связи и отправляет данные восходящей линии связи основной ретрансляционной станции 1140 в первой зоне 1121 субкадра 1120 восходящей линии связи.

Мобильная станция MS3 принимает данные нисходящей линии связи от вспомогательной ретрансляционной станции 1150 в первой и второй зонах 1111 и 1113 субкадра 1110 нисходящей линии связи и отправляет данные восходящей линии связи вспомогательной ретрансляционной станции 1150 в первой и второй зонах 1121 и 1123 субкадра 1120 восходящей линии связи.

В случае, когда система связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) работает таким образом, как проиллюстрировано на фиг. 12, и каждый субкадр создается в соответствии со стандартом IEEE 802.16, структуры кадров для базовой станции и основной ретрансляционной станции проиллюстрированы на фиг. 13, и структуры кадров для вспомогательной ретрансляционной станции и мобильной станции проиллюстрированы на фиг. 14.

Фиг. 13 иллюстрирует структуру кадра для базовой станции и основной ретрансляционной станции для системы связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с тремя и более шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 13, кадр с порядковым номером j разделяется на субкадр 1200 нисходящей линии связи и субкадр 1220 восходящей линии связи. Субкадр 1200 нисходящей линии связи разделяется на первую, вторую и третью зоны 1211, 1213 и 1215, и субкадр 1220 восходящей линии связи разделяется на первую, вторую и третью зоны 1221, 1223 и 1225. Промежуток TTG вставляется между субкадром 1200 нисходящей линии связи и субкадром 1220 восходящей линии связи.

Базовая станция 1230 и основная ретрансляционная станция 1240 формируют субкадры нисходящей линии связи, которые будут отправлены мобильным станциям в пределах их зон радиопокрытия в первой зоне 1211 субкадра 1210 нисходящей линии связи. Каждый субкадр нисходящей линии связи последовательно включает в себя преамбулу для синхронизации, управляющую информацию и пакеты нисходящей линии связи. Преамбула и управляющая информация располагаются в фиксированных позициях.

Во второй зоне 1213 базовая станция 1230 формирует субкадр нисходящей линии связи, который будет отправлен основной ретрансляционной станции 1240. Субкадр нисходящей линии связи последовательно включает в себя канал синхронизации для синхронизации основной ретрансляционной станции 1240, управляющую информацию и пакеты нисходящей линии связи.

Таким образом, основная ретрансляционная станция 1240 принимает сигнал от базовой станции 1230 во второй зоне 1213.

В третьей зоне 1215 базовая станция 1230 переходит в нерабочий режим или формирует субкадр нисходящей линии связи, который будет отправлен мобильной станции MS1. Субкадр нисходящей линии связи включает в себя только пакеты нисходящей линии связи. Также в третьей зоне 1215 основная ретрансляционная станция 1240 формирует субкадр нисходящей линии связи, который будет отправлен вспомогательной ретрансляционной станции, то есть вышерасположенная ретрансляционная станция формирует субкадр нисходящей линии связи для нижерасположенной ретрансляционной станции. Субкадр нисходящей линии связи включает в себя преамбулу для синхронизации ретрансляционной станции более низкого уровня, управляющую информацию и пакеты нисходящей линии связи.

В субкадре 1220 восходящей линии связи базовая станция 1230 и основная ретрансляционная станция 1240 принимают управляющую информацию (например, сигнал согласования) и пакеты восходящей линии связи от мобильных станций в пределах их зон радиопокрытия в первой зоне 1221.

Основная ретрансляционная станция 1240 формирует субкадр восходящей линии связи, который будет отправлен базовой станции 1230, во второй зоне 1223. Таким образом, базовая станция 1230 принимает сигнал от основной ретрансляционной станции 1240.

В третьей зоне 1225 базовая станция 1230 находится в нерабочем режиме или принимает сигнал от мобильной станции MS1. Кроме того, основная ретрансляционная станция 1240 принимает сигнал от вспомогательной ретрансляционной станции. Таким образом, вышерасположенная ретрансляционная станция принимает сигнал от нижерасположенной ретрансляционной станции в третьей зоне 1225.

Фиг. 14 иллюстрирует структуру кадра для вспомогательной ретрансляционной станции и мобильной станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с тремя и более шагами ретрансляции в соответствии с вариантом воплощения настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 14, кадр с порядковым номером j разделяется на субкадр 1300 нисходящей линии связи и субкадр 1320 восходящей линии связи. Субкадр 1300 нисходящей линии связи 1300 разделяется на первую, вторую и третью зоны 1311, 1313 и 1315, и субкадр 1320 восходящей линии связи разделяется на первую, вторую и третью зоны 1321, 1323 и 1325. Промежуток TTG вставляется между субкадром 1300 нисходящей линии связи и субкадром 1320 восходящей линии связи.

Вспомогательная ретрансляционная станция 1350 формирует субкадры нисходящей линии связи для мобильной станции MS3 в пределах ее зоны радиопокрытия в первой и второй зонах 1311 и 1313 субкадра 1310 нисходящей линии связи. Субкадр нисходящей линии связи, созданный в первой зоне 1311, последовательно включает в себя преамбулу для синхронизации мобильной станции MS3, управляющую информацию и пакеты нисходящей линии связи. Субкадр нисходящей линии связи, созданный во второй зоне 1313, включает в себя только пакеты нисходящей линии связи для мобильной станции MS3.

Вспомогательная ретрансляционная станция 1350 принимает сигнал от основной ретрансляционной станции 1340 в третьей зоне 1315.

В субкадре 1310 нисходящей линии связи мобильные станции принимают субкадры нисходящей линии связи от узлов, которые обслуживают мобильные станции.

В первой и второй зонах 1321 и 1323 субкадра 1320 восходящей линии связи вспомогательная ретрансляционная станция 1350 принимает управляющую информацию (например, сигнал согласования) и пакеты восходящей линии связи от мобильной станции MS3.

В третьей зоне 1325 вспомогательная ретрансляционная станция 1350 формирует субкадр восходящей линии связи для основной ретрансляционной станции 1340. Субкадр восходящей линии связи последовательно включает в себя управляющую информацию и пакеты восходящей линии связи.

Мобильные станции формируют субкадры восходящей линии связи, которые будут отправлены в узлы, обслуживающие мобильные станции, в первой зоне 1321. Каждый субкадр восходящей линии связи последовательно включает в себя управляющую информацию и пакеты восходящей линии связи.

Мобильные станции формируют субкадры восходящей линии связи в соответствии с их узлами обслуживания во второй зоне 1323 и третьей зоне 1325. Например, мобильная станция MS1, взаимодействующая с базовой станцией 1330, формирует субкадр восходящей линии связи для базовой станции 1330 в третьей зоне 1325. Мобильная станция MS3, взаимодействующая со вспомогательной ретрансляционной станцией 1350, формирует субкадр восходящей линии связи для вспомогательной ретрансляционной станции 1350 во второй зоне 1323.

Если система связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) является системой с тремя или более шагами ретрансляции и, таким образом, вспомогательная ретрансляционная станция 1350 соединена с нижерасположенной ретрансляционной станцией, вспомогательная ретрансляционная станция 1350 взаимодействует с нижерасположенной ретрансляционной станцией вместо мобильной станции MS3 во вторых зонах 1313 и 1323.

В описанном выше варианте воплощения канал синхронизации располагается в начале каждой из первой, второй и третьей зон. В качестве другого варианта воплощения можно дополнительно рассмотреть случай, в котором канал синхронизации расположен в конце каждой из второй и третьей зон.

Теперь будет сделано описание операций базовой станции и ретрансляционной станции для осуществления связи с использованием описанной выше структуры кадра в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA).

Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей работу базовой станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 15, базовая станция на этапе 1401 выделяет ресурсы для субкадра 701 соединительной линии связи и субкадра 703 ретрансляционной линии связи, которые формируют кадр. Периоды субкадра 701 соединительной линии связи и субкадра 703 ретрансляционной линии связи являются фиксированными или изменяются адаптивно в соответствии со средой обслуживания. Если в пределах зоны радиопокрытия базовой станции нет ретрансляционной станции, субкадр 703 ретрансляционной линии связи не может использоваться. На этапе 1403 базовая станция взаимодействует с мобильными станциями в субкадре 701 соединительной линии связи.

Базовая станция также взаимодействует с ретрансляционными станциями в субкадре 703 ретрансляционной линии связи на этапе 1405. Например, на нисходящей линии связи базовая станция отправляет управляющую информацию и пакеты трафика мобильным станциям в субкадре 701 соединительной линии связи и затем отправляет управляющую информацию и пакеты трафика ретрансляционным станциям в субкадре 703 ретрансляционной линии связи.

На восходящей линии связи базовая станция принимает информацию начального согласования и пакеты трафика от мобильных станций в субкадре 701 соединительной линии связи и затем принимает информацию начального согласования и пакеты трафика от ретрансляционных станций в субкадре 703 ретрансляционной линии связи. Затем базовая станция заканчивает процесс.

Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей работу ретрансляционной станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 16, после включения питания ретрансляционная станция на этапе 1501 отслеживает прием преамбулы и управляющей информации от базовой станции. После приема преамбулы и управляющей информации ретрансляционная станция на этапе 1503 выполняет сетевой вход с использованием преамбулы и управляющей информации. Таким же образом, как и мобильная станция, ретрансляционная станция выполняет сетевой вход через соединительную линию связи, а не через ретрансляционную линию связи. Затем ретрансляционная станция устанавливает ретрансляционную линию связи на основе информации ретрансляционной линии связи, полученной из инициализации. В качестве альтернативы ретрансляционная станция может выполнить инициализацию через ретрансляционную линию связи, а не через соединительную линию связи.

На этапах 1505 и 1507 ретрансляционная станция поддерживает широкополосное обслуживание через ретрансляционную линию связи и соединительную линию связи, установленные в соответствии с рабочими возможностями базовой станции и ретрансляционными возможностями ретрансляционной станции. Например, ретрансляционная станция принимает управляющую информацию и пакеты трафика для услуги ретрансляции от базовой станции или вышерасположенной ретрансляционной станции в субкадре 703 ретрансляционной линии связи и затем отправляет управляющую информацию и пакеты трафика мобильной станции в субкадре 701 соединительной линии связи из следующего кадра. Если под ретрансляционной станцией имеется нижерасположенная ретрансляционная станция, ретрансляционная станция может отправить управляющую информацию и пакеты трафика этой нижерасположенной ретрансляционной станции в субкадре 703 ретрансляционной линии связи. Затем ретрансляционная станция заканчивает процесс.

Хотя выше было описано, как ретрансляционная станция взаимодействует с базовой станцией, то же самое описание остается верным также для взаимодействия между ретрансляционной станцией и ее вышерасположенной ретрансляционной станцией.

Базовая станция выполнена таким образом, чтобы иметь приемопередатчик соединительной линии связи для взаимодействия с мобильной станцией и приемопередатчик ретрансляционной линии связи для взаимодействия с ретрансляционной станцией. Тем не менее, базовая станция может поддерживать ретрансляционную линию связи и соединительную линию связи с использованием единственного приемопередатчика.

Фиг. 17 является блок-схемой базовой станции в системе связи широкополосного беспроводного доступа (BWA) с несколькими шагами ретрансляции в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 17, базовая станция включает в себя первый приемопередатчик 1601 для ретрансляционной линии связи, второй приемопередатчик 1603 для соединительной линии связи, контроллер 1605 хронирования, антенный переключатель 1607 и антенну 1609. Первый приемопередатчик 1601 и второй приемопередатчик 1603 имеют одинаковую конфигурацию, и поэтому будет описан только первый приемопередатчик 1601.

Первый приемопередатчик 1601 состоит из передатчика 1611, приемника 1621 и радиочастотного переключателя 1631. Передатчик 1611 имеет генератор 1613 кадров, ресурсный преобразователь 1615, модулятор 1617 и цифроаналоговый преобразователь (DAC; ЦАП) 1619.

Генератор 1613 кадров формирует субкадр ретрансляционной линии связи для доставки управляющей информации и пакетов трафика ретрансляционной станции. Генератор 1643 кадров второго приемопередатчика 1641 формирует субкадр соединительной линии связи для доставки управляющей информация и пакетов трафика мобильной станции.

Ресурсный преобразователь 1615 преобразовывает субкадр ретрансляционной линии связи, принятый от генератора 1613 кадров, в пакеты линии связи, распределенные для субкадра ретрансляционной линии связи. Модулятор 1617 модулирует преобразованный субкадр в соответствии с предопределенным уровнем схемы модуляции и кодирования (MCS). Цифроаналоговый преобразователь (DAC; ЦАП) 1619 преобразовывает цифровой сигнал в аналоговый сигнал, повышает частоту аналогового сигнала для получения радиосигнала и выдает радиосигнал радиочастотному переключателю 1631. Приемник 1621 имеет аналого-цифровой преобразователь (ADC; АЦП) 1623, демодулятор 1625, обратный ресурсный преобразователь 1627 и блок 1629 извлечения кадров.

Аналого-цифровой преобразователь (ADC; АЦП) 1623 понижает частоту радиосигналов, принятых от ретрансляционных станций через радиочастотный переключатель 1631 в субкадре ретрансляционной линии связи, для получения сигналов основной полосы и преобразовывает аналоговые сигналы основной полосы в цифровые сигналы. Демодулятор 1625 демодулирует цифровые сигналы в соответствии с предопределенным уровнем схемы модуляции и кодирования (MCS). Обратный ресурсный преобразователь 1627 извлекает фактические субкадры из пакетов линий связи, принятых от демодулятора 1625. Блок 1629 извлечения кадров извлекает субкадр для приемника 1621 из субкадров, принятых от обратного ресурсного преобразователя 1627. Например, блок 1629 извлечения кадров извлекает субкадры ретрансляционной линии связи из субкадров восходящей линии связи, принятых от ретрансляционных станций. Блок 1659 извлечения кадров второго приемопередатчика 1641 извлекает субкадры ретрансляционной линии связи из субкадров восходящей линии связи, принятых от мобильных станций.

Радиочастотный переключатель 1631 подключает либо передатчик 1611, либо приемник 1621 к антенному переключателю 1607 под управлением контроллера 1605 хронирования.

Контроллер 1605 хронирования управляет временными характеристиками передачи и приема в течение периода обслуживания по ретрансляционной линии связи или периода обслуживания по соединительной линии связи.

Антенный переключатель 1607 отправляет радиосигнал, принятый через антенну 1609, приемопередатчику 1601 или 1603 в зависимости от периода обслуживания по ретрансляционной линии связи или периода обслуживания по соединительной линии связи.

Хотя изобретение было показано и описано со ссылкой на некоторые его предпочтительные варианты воплощения, специалисты в области техники поймут, что в его форму и детали могут быть внесены различные изменения без отступления от сущности и объема изобретения, определенных приложенной формулой изобретения.