專利名稱：LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
LTE-Advanced是LTE的演進(jìn)版本，要求在IOOMHz帶寬下，下行的峰值速率達(dá)到IGbps,上行達(dá)到500Mbps。由于LTE-Advanced使用較高的頻段資源，導(dǎo)致小區(qū)覆蓋范圍變小以及衰減損耗嚴(yán)重等問(wèn)題。如果單純采用增加基站密度的方法來(lái)解決上述問(wèn)題，會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)增加成本和部署難度上升的問(wèn)題。為此，3GPP在LTE-Advanced中引入了中繼(relay)技術(shù)。引入中繼節(jié)點(diǎn)(RN, relay node)后,用戶設(shè)備(UE)和基站(eNode B)之間用回程鏈路(Backhaul Link)和接入鏈路(Access Link)來(lái)代替直傳鏈路(Direct Link),如圖I所示。目前的中繼技術(shù)研究中，大多數(shù)還停留在固定或靜止中繼的場(chǎng)景。隨著公共交通工具的發(fā)展普及，人們希望能在高速運(yùn)動(dòng)的交通工具中獲得高速率的通信業(yè)務(wù)，這便促進(jìn)了移動(dòng)中繼的發(fā)展。在移動(dòng)中繼系統(tǒng)中，UE和中繼之間是相對(duì)靜止或弱移動(dòng)性，Accesslink的信道質(zhì)量較好；而中繼和eNode B之間存在著強(qiáng)移動(dòng)性，Backhaul link的信道質(zhì)量
要差得多。傳統(tǒng)移動(dòng)通信采用UE與eNode B之間直接通信的方法，當(dāng)UE處于高速移動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于Direct Link存在著多譜勒頻移、相對(duì)位置急劇變化帶來(lái)的信道狀況變化等問(wèn)題，結(jié)果是高的掉話率。引入移動(dòng)中繼后,這些問(wèn)題則出現(xiàn)在中繼和eNode B之間的Backhaullink。在UE與eNode B的直接通信中，每個(gè)UE獨(dú)自與eNode B進(jìn)行通信，由此帶來(lái)eNodeB的處理繁雜。移動(dòng)中繼系統(tǒng)信道質(zhì)量較好的Access link用于UE分散接入中繼，信道質(zhì)量較差的Backhaul link用于攜帶多個(gè)UE的中繼集中接入eNode B。盡管Backhaul link的信道質(zhì)量較差，由于所有是UE (通過(guò)中繼)都復(fù)用同一條Backhaul link接入eNode B，這有助于降低解決問(wèn)題的復(fù)雜度。在移動(dòng)中繼系統(tǒng)的backhaul link鏈路中，除了多譜勒頻移，一個(gè)值得考慮的問(wèn)題是中繼和eNode B之間相對(duì)位置急劇變化帶來(lái)的信道狀況變化對(duì)數(shù)據(jù)通信的影響，即中繼移動(dòng)引起信道測(cè)量值出現(xiàn)位置偏差的問(wèn)題。為了更形象的說(shuō)明信道測(cè)量值出現(xiàn)位置偏差的問(wèn)題，下面以圖2為例說(shuō)明。假設(shè)eNode B在tl時(shí)刻想給某中繼發(fā)送數(shù)據(jù)，首先對(duì)中繼所在位置發(fā)起信道測(cè)量。假設(shè)eNode B進(jìn)行信道估計(jì)、建模等需花費(fèi)時(shí)間At，所以eNode B最快能發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)刻為tl+At。由于中繼是移動(dòng)的，經(jīng)過(guò)At時(shí)間后，中繼的位置發(fā)生變化，即tl+Λ t時(shí)刻的信道狀況與tl時(shí)刻的測(cè)量結(jié)果不一樣，這就是信道測(cè)量位置偏差的問(wèn)題。中繼的移動(dòng)速率越快，信道測(cè)量中出現(xiàn)的位置偏差越大。信道測(cè)量位置偏差帶來(lái)的后果是誤碼率的增加和通信速率的降低，甚至?xí)鹜ㄐ诺闹袛?，因此需要考慮如何將信道測(cè)量位置偏差控制在系統(tǒng)可接受的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)及方法，其保證了移動(dòng)中繼與eNode B之間可靠地傳輸數(shù)據(jù)。高速交通系統(tǒng)通常采用固定軌跡的移動(dòng)方式，這有利于本發(fā)明減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差。本發(fā)明的應(yīng)用場(chǎng)景如圖3 (a)、3 (b)、3 (c)示意，在交通工具上按行進(jìn)方向間隔安裝多個(gè)相互連接的中繼設(shè)備(間隔距離和數(shù)量根據(jù)具體情況設(shè)置，圖中列舉了 4個(gè)等間隔中繼節(jié)點(diǎn))，在交通沿線上間隔部署eNode B(間隔距離和數(shù)量根據(jù)具體情況設(shè)置)，在eNodeB的下方安裝有觸發(fā)設(shè)備。觸發(fā)設(shè)備用于移動(dòng)中繼感知是否到達(dá)相應(yīng)eNode B的下方以及將移動(dòng)中繼到達(dá)信息通知上方的eNode B。當(dāng)交通工具抵達(dá)某個(gè)eNode B時(shí)，其第一個(gè)中繼(RNO)通過(guò)觸發(fā)設(shè)備的提示獲知其到達(dá)該eNode B的下方。同時(shí)，eNode B也通過(guò)觸發(fā)設(shè)備的提示獲知中繼RNO到達(dá)其下 方。此時(shí)，中繼RNO與eNode B互相發(fā)起信道測(cè)量并進(jìn)行信道處理，如圖3 (a)示意。信道測(cè)量及信道處理所需時(shí)間Λ t小于RNl與RNO相繼通過(guò)eNode B所需時(shí)間。因?yàn)樾盘?hào)傳輸時(shí)間和信號(hào)處理時(shí)間是微秒級(jí)，而RNl與RNO相繼通過(guò)eNode B所需時(shí)間和移動(dòng)速率有關(guān)，目前只能達(dá)到毫秒級(jí)。注意，RNO主要用于與eNode B互相發(fā)起信道測(cè)量及信道處理，其它中繼用于與eNode B的雙向數(shù)據(jù)傳輸。為了減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差，考慮在交通工具的連續(xù)兩個(gè)中繼之間(建議取中間點(diǎn))設(shè)置感應(yīng)裝置。當(dāng)RNO和RNl之間的感應(yīng)裝置(感應(yīng)I)收到觸發(fā)設(shè)備的信號(hào)后，RNl與eNode B開(kāi)始雙向數(shù)據(jù)傳輸，如圖3 (b)示意。當(dāng)RNl和RN2之間的感應(yīng)裝置(感應(yīng)2)收到觸發(fā)設(shè)備的信號(hào)時(shí)，RNl與eNode B中止數(shù)據(jù)傳輸，RN2與eNode B開(kāi)始雙向數(shù)據(jù)傳輸，如圖3 (c)示意。以此類(lèi)推，直至最后一個(gè)RN。注意，所有的中繼相互連接，相應(yīng)的某個(gè)中繼代表所有中繼與eNode B進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)，包括依次通信的觸發(fā)測(cè)量模塊、信道處理模塊、中繼協(xié)調(diào)模塊、發(fā)射接收模塊，各模塊詳述如下觸發(fā)測(cè)量模塊這個(gè)模塊用于觸發(fā)eNode B和中繼RNO同時(shí)相互測(cè)量信道質(zhì)量。當(dāng)交通工具的第一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)RNO到達(dá)eNode B下方時(shí)，預(yù)埋在軌道底部的觸發(fā)設(shè)備會(huì)感知到移動(dòng)的工具的到達(dá)，該裝置會(huì)將交通工具的到達(dá)信息實(shí)時(shí)傳遞給上方的eNode B。同樣交通工具上的RNO也獲知其到達(dá)eNode B下方。此時(shí)，eNode B和中繼RNO幾乎同時(shí)測(cè)量相互間的信道質(zhì)量。信道處理模塊這個(gè)模塊用于eNode B和中繼RNO對(duì)backhaul link信道估計(jì)和信道建模。eNode B和中繼RNO根據(jù)測(cè)量的信道質(zhì)量信息對(duì)backhaul link各自數(shù)據(jù)傳輸方向的信道進(jìn)行估計(jì)，得出信道參數(shù)，對(duì)信道建模(信道估計(jì)和信道建模可以根據(jù)已有的技術(shù)進(jìn)行)。然后自適應(yīng)地采用相應(yīng)的調(diào)制方式，確定數(shù)據(jù)傳輸速率。中繼協(xié)調(diào)模塊這個(gè)模塊用于協(xié)調(diào)交通工具中的各個(gè)RN與eNode B的數(shù)據(jù)傳輸。交通工具上按行進(jìn)方向間隔安裝多個(gè)相互連接的中繼設(shè)備，為了保證數(shù)據(jù)傳輸速率，采用距離eNode B最近的RN負(fù)責(zé)整個(gè)交通工具上所有RN與eNode B的數(shù)據(jù)傳輸。因此，除了第一個(gè)中繼RNO用于信道測(cè)量外，中繼RN1、RN2…順序與eNode B進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為此，中繼協(xié)調(diào)模塊主要完成所有RN向與eNode B數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞N的調(diào)度。發(fā)送接收模塊這個(gè)模塊用于相關(guān)RN與eNode B之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信方法，其按如下步驟①設(shè)置初始值，假設(shè)交通工具上按行進(jìn)方向間隔安裝N個(gè)相互連接的中繼設(shè)備，設(shè)置計(jì)數(shù)器n=0。②預(yù)埋在軌道底部的觸發(fā)測(cè)量模塊感知交通工具是否即將到達(dá)。如果到達(dá)，則將交通工具的到達(dá)信息實(shí)時(shí)傳遞給上方的eNode B和交通工具上的第一個(gè)中繼(RN0)。否則返回第②步。
③eNode B和中繼RNO同時(shí)測(cè)量相互之間的信道質(zhì)量，信道估計(jì)和建模。④ n=n+l。⑤判斷η是否大于N。如果大于N,則結(jié)束。否則,在感應(yīng)η到達(dá)eNode B后，RNn與eNode B雙向傳輸數(shù)據(jù)。⑥在RNn與eNode B雙向傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，定時(shí)檢測(cè)感應(yīng)n+1是否到達(dá)eNode B。如果沒(méi)有到達(dá)，則RNn與eNode B繼續(xù)雙向傳輸數(shù)據(jù)；否則轉(zhuǎn)至第④步。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下I.有效地減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差。位置偏差可以控制在兩個(gè)中繼間距的一半。2.交通工具每通過(guò)一個(gè)eNode B時(shí)，都測(cè)量一次信道供本次通信使用，能夠保證時(shí)效性。移動(dòng)速率越快，時(shí)效性越好。3.有效地節(jié)約頻譜。由于所有中繼與eNode B數(shù)據(jù)通信的內(nèi)容保持一致，不論哪個(gè)中繼與基站通信都可以采用同一個(gè)頻段。


圖I是增加中繼節(jié)點(diǎn)后的LTE-Advanced系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差示意圖。圖3(&)、3(13)、3((3)是移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量和數(shù)據(jù)通信示意圖。圖4是LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的流程圖。圖5是LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。高速交通系統(tǒng)通常采用固定軌跡的移動(dòng)方式，這有利于本發(fā)明減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差。本發(fā)明的應(yīng)用場(chǎng)景如圖3 (a)、3 (b)、3 (c)示意，在交通工具上(例如列車(chē)、地鐵、多節(jié)有軌電車(chē)等)按行進(jìn)方向間隔安裝多個(gè)相互連接的中繼設(shè)備(間隔距離和數(shù)量根據(jù)具體情況設(shè)置，圖中畫(huà)出4個(gè)等間隔中繼節(jié)點(diǎn))，在交通沿線上間隔部署eNode B (間隔距離和數(shù)量根據(jù)具體情況設(shè)置)，在eNode B的下方安裝有觸發(fā)設(shè)備。觸發(fā)設(shè)備用于移動(dòng)中繼感知是否到達(dá)相應(yīng)eNode B的下方以及將移動(dòng)中繼到達(dá)信息通知上方的eNode B。當(dāng)交通工具抵達(dá)某個(gè)eNode B時(shí)，其第一個(gè)中繼(RNO)通過(guò)觸發(fā)設(shè)備的提示獲知其到達(dá)該eNode B的下方。同時(shí)，eNode B也通過(guò)觸發(fā)設(shè)備的提示獲知中繼RNO到達(dá)其下方。此時(shí)，中繼RNO與eNode B互相發(fā)起信道測(cè)量并進(jìn)行信道處理，如圖3 (a)示意。信道測(cè)量及信道處理所需時(shí)間Λ t小于RNl與RNO通過(guò)eNode B所需時(shí)間。因?yàn)樾畔鬏敃r(shí)間和信號(hào)處理時(shí)間是微秒級(jí)，而RNl與RNO通過(guò)eNode B所需時(shí)間和移動(dòng)速率有關(guān)，目前只能達(dá)到毫秒級(jí)。注意，RNO主要用于與eNode B互相發(fā)起信道測(cè)量及信道處理，其它中繼用于與eNode B的雙向數(shù)據(jù)傳輸。為了減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差，考慮在交通工具的連續(xù)兩個(gè)中繼之間(建議取中間點(diǎn))設(shè)置感應(yīng)裝置。當(dāng)RNO和RNl之間的感應(yīng)裝置(感應(yīng)I)收到觸發(fā)設(shè) 備的信號(hào)時(shí)，RNl與eNode B雙向數(shù)據(jù)傳輸，如圖3 (b)示意。當(dāng)RNl和RN2之間的感應(yīng)裝置(感應(yīng)2)收到觸發(fā)設(shè)備的信號(hào)時(shí)，RNl與eNode B中止數(shù)據(jù)傳輸，RN2與eNode B雙向數(shù)據(jù)傳輸，如圖3 (c)示意。以此類(lèi)推，直至最后一個(gè)RN。注意，所有的中繼相互連接，相應(yīng)的某個(gè)中繼代表所有中繼與eNode B進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。參見(jiàn)圖4，LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信方法，具體執(zhí)行步驟如下①設(shè)置初始值，假設(shè)交通工具上按行進(jìn)方向間隔安裝N個(gè)相互連接的中繼設(shè)備，設(shè)置計(jì)數(shù)器n=0。②預(yù)埋在軌道底部的裝置感知交通工具是否即將到達(dá)。如果到達(dá)，則將交通工具的到達(dá)信息實(shí)時(shí)傳遞給上方的eNode B和交通工具上的第一個(gè)中繼(RN0)。否則返回第②
止/J/ O③eNode B和中繼RNO同時(shí)測(cè)量相互之間的信道質(zhì)量，信道估計(jì)和建模。④ n=n+l。⑤判斷η是否大于N。如果大于N,則結(jié)束。否則,在感應(yīng)η到達(dá)eNode B后，RNn與eNode B雙向傳輸數(shù)據(jù)。⑥在RNn與eNode B雙向傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，定時(shí)檢測(cè)感應(yīng)n+1是否到達(dá)eNode B。如果沒(méi)有到達(dá)，則RNn與eNode B繼續(xù)雙向傳輸數(shù)據(jù)；否則轉(zhuǎn)至第④步。參見(jiàn)圖5，本發(fā)明還公開(kāi)了一種LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)，包括觸發(fā)測(cè)量模塊、信道處理模塊、中繼協(xié)調(diào)模塊和發(fā)射接收模塊，各模塊詳述如下觸發(fā)測(cè)量模塊這個(gè)模塊用于觸發(fā)eNode B和中繼RNO同時(shí)相互測(cè)量信道質(zhì)量。當(dāng)交通工具的第一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)RNO到達(dá)eNode B下方時(shí)，預(yù)埋在軌道底部的觸發(fā)設(shè)備會(huì)感知到移動(dòng)的工具的到達(dá)，該裝置會(huì)將交通工具的到達(dá)信息實(shí)時(shí)傳遞給上方的eNode B。同樣交通工具上的RNO也獲知其到達(dá)eNode B下方。此時(shí)，eNode B和中繼RNO幾乎同時(shí)測(cè)量相互間的信道質(zhì)量。信道處理模塊這個(gè)模塊用于eNode B和中繼RNO對(duì)backhaul link信道估計(jì)和信道建模。eNode B和中繼RNO根據(jù)測(cè)量的信道質(zhì)量信息對(duì)backhaul link各自數(shù)據(jù)傳輸方向的信道進(jìn)行估計(jì)，得出信道參數(shù)，對(duì)信道建模(信道估計(jì)和信道建模可以根據(jù)已有的技術(shù)進(jìn)行)。然后自適應(yīng)地采用相應(yīng)的調(diào)制方式，確定數(shù)據(jù)傳輸速率。中繼協(xié)調(diào)模塊這個(gè)模塊用于協(xié)調(diào)交通工具中的各個(gè)RN與eNode B的數(shù)據(jù)傳輸。交通工具上按行進(jìn)方向間隔安裝多個(gè)相互連接的中繼設(shè)備，為了保證數(shù)據(jù)傳輸速率，采用距離eNode B最近的RN負(fù)責(zé)整個(gè)交通工具上所有RN與eNode B的數(shù)據(jù)傳輸。因此，除了第一個(gè)中繼RNO用于信道測(cè)量外，中繼RN1、RN2…順序與eNode B進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為此，中繼協(xié)調(diào)模塊主要完成所有RN向與eNode B數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞N的調(diào)度。發(fā)送接收模塊這個(gè)模塊用于相關(guān)RN與eNode B之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。以上所述就是LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)和方法。本發(fā)明不僅適合中繼在高速移動(dòng)場(chǎng)景，而且同樣適用于當(dāng)中繼處于慢速移動(dòng)或靜止場(chǎng)景。
當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)，其特征是包括觸發(fā)測(cè)量模塊用于觸發(fā)eNode B和中繼RNO同時(shí)相互測(cè)量信道質(zhì)量；信道處理模塊用于eNode B和中繼RNO對(duì)backhaul link信道估計(jì)和信道建模；中繼協(xié)調(diào)模塊用于協(xié)調(diào)交通工具中的各個(gè)RN與eNode B的數(shù)據(jù)傳輸；發(fā)送接收模塊用于RN與eNode B之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。
2.LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信方法，其特征是按如下步驟①設(shè)置初始值，假設(shè)交通工具上按行進(jìn)方向間隔安裝N個(gè)相互連接的中繼設(shè)備，設(shè)置計(jì)數(shù)器n=0 ；②預(yù)埋在軌道底部的觸發(fā)測(cè)量模塊感知交通工具是否即將到達(dá)如果到達(dá)，則將交通工具的到達(dá)信息實(shí)時(shí)傳遞給上方的eNode B和交通工具上的第一個(gè)中繼RNO ;否則返回第②步；③eNodeB和第一個(gè)中繼RNO同時(shí)測(cè)量相互之間的信道質(zhì)量，信道估計(jì)和建模；④n=n+l ；⑤判斷η是否大于N:如果大于N,則結(jié)束；否則,在感應(yīng)η到達(dá)eNode B后,RNn與eNodeB雙向傳輸數(shù)據(jù)；⑥在RNn與eNodeB雙向傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，定時(shí)檢測(cè)感應(yīng)n+1是否到達(dá)eNode B ;如果沒(méi)有到達(dá)，則RNn與eNode B繼續(xù)雙向傳輸數(shù)據(jù)；否則轉(zhuǎn)至第④步。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了LTE-Advanced減少移動(dòng)中繼與eNode B信道測(cè)量位置偏差的通信系統(tǒng)及方法。本發(fā)明系統(tǒng)包括觸發(fā)測(cè)量模塊用于觸發(fā)eNode B和中繼RN0同時(shí)相互測(cè)量信道質(zhì)量；信道處理模塊用于eNode B和中繼RN0對(duì)backhaul link信道估計(jì)和信道建模；中繼協(xié)調(diào)模塊用于協(xié)調(diào)交通工具中的各個(gè)RN與eNode B的數(shù)據(jù)傳輸；發(fā)送接收模塊用于RN與eNode B之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明保證了移動(dòng)中繼與eNode B之間可靠地傳輸數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04W24/08GK102932830SQ20121039377
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者嚴(yán)軍榮, 黃永旺, 吳志堅(jiān) 申請(qǐng)人:三維通信股份有限公司