專利名稱：一種基于天線波束交疊的中繼傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中繼的信息傳輸方法，屬于無線通信中的中繼通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Booster中繼方案是一種全雙工的放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼方案，目前該方案已被曰本 最大的移動電話運營公司NTT DoCoMo的FOMA網(wǎng)絡(luò)所采用，圖1給出了采用 Booster中繼方案的通信系統(tǒng)的一個下行傳輸示意圖，該系統(tǒng)中，中繼站可工作 于兩種模式，即增大覆蓋模式和基于協(xié)作的吞吐量增強模式。例如，當中繼站 設(shè)在鄉(xiāng)村，基站信號無法達到山背后的村莊時，中繼站就工作在增大覆蓋模式， 實現(xiàn)基站和移動臺之間的通信；當基站信號可以到達村落但信號強度很弱時， 中繼站就工作在基于協(xié)作的吞吐量增強模式，實現(xiàn)基站和移動臺之間的可靠通 信。采用Booster中繼方案的中繼站包括兩個天線， 一個指向基站，而另一個指 向移動臺，它們和Booster設(shè)備構(gòu)成完整的中繼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。
但是，采用Booster中繼方案的中繼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，需要在中繼站上安裝定向天 線，而在實際部署時，中繼站的數(shù)量遠大于基站的部署數(shù)量，這種方式導致中 繼站成本較高，使得整個信息傳輸系統(tǒng)的成本變高。此外，采用Booster中繼方 案的中繼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的信息轉(zhuǎn)發(fā)受到中繼站能力的限制，吞吐量較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于尋找一種新的優(yōu)于Booster的半雙工中繼方法，通過基于 資源重用技術(shù)，使基站到中繼站傳輸不占用額外的帶寬資源，中繼站既可以工 作于增大覆蓋，也可用于提高蜂窩系統(tǒng)的吞吐量。
本發(fā)明的目的是通過下述方案實現(xiàn)的。
一種基于天線波束交疊的中繼傳輸方法
在基站處，包括基站控制設(shè)備，兩個定向天線， 一個是覆蓋整個扇區(qū)的寬 波束天線，另一個是指向中繼站的甚窄波束天線，由此構(gòu)成天線波束交疊中繼方式。基站控制設(shè)備用于控制整個基站的通信。
在中繼站處，使用一個天線。在進行信息轉(zhuǎn)發(fā)時，中繼站可以采用放大-轉(zhuǎn) 發(fā)中繼方式，也可采用解碼-轉(zhuǎn)發(fā)中繼方式。由于定向天線均安裝在基站上，相
比于Booster中繼方案，采用天線波束交疊中繼方式降低了中繼站的成本，同時， 能進一步提升中繼系統(tǒng)的吞吐量。
當傳輸信號時，基站向移動臺傳輸和基站向中繼站傳輸使用相同的頻率資 源。雖然基站向移動臺和中繼站傳輸使用相同的頻率會產(chǎn)生相互干擾，但是由 于基站向中繼站傳輸使用的是甚窄波束天線，這使得在移動臺處產(chǎn)生的干擾信 號非常微弱，因此基站向移動臺傳輸?shù)男盘柡苋菀妆粰z測出來。同理，在中繼 站處，由于基站向中繼站使用定向的甚窄波束天線，天線增益高，中繼站接收 到的信號強度大，而基站向移動臺傳輸?shù)男盘柌捎脤挷ㄊ炀€，在中繼站處， 相對的比較微弱，因此基站向中繼站傳輸?shù)男盘栆埠苋菀妆粰z測。
上面給出的天線波束交疊中繼方式工作在半雙工通信模式，也可以將天線 波束交疊中繼方案和Booster中繼方案相結(jié)合，g卩，在基站處安裝兩個天線寬 波束天線和窄波束天線，在中繼站處采用Booster方案，也安裝兩幅天線，則構(gòu) 造出工作在全雙工通信模式下的天線波束交疊中繼方案。
有益效果
本發(fā)明所提出的中繼傳輸方式，通過在基站處部署覆蓋整個扇區(qū)的寬波束 天線和指向中繼站的甚窄波束天線，降低了中繼站的成本，并且提升了中繼系 統(tǒng)的吞吐量。


圖l是采用Booster中繼方案的通信系統(tǒng)傳輸示意圖； 圖2是半雙工通信模式的天線波束交疊中繼方案傳輸示意圖； 圖3是天線波束交疊中繼方案中寬、窄波束天線方向圖實例； 圖4是Booster中繼方案的中繼協(xié)議；
圖5是半雙工通信模式的天線波束交疊中繼方案的中繼協(xié)議； 圖6是全雙工通信模式的天線波束交疊中繼方案的中繼協(xié)議。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。 實施例
假設(shè)在一個信息傳輸系統(tǒng)中，包括一個基站， 一個中繼站和四個移動臺。
如果采用原先的Booster中繼方案，如圖4所示，BS代表基站，RS代表中 繼站，MS1和MS2代表兩個不同的移動臺。則第一個時隙內(nèi)，BS向RS發(fā)送信 息，RS向MS1轉(zhuǎn)發(fā)信息；在第二個時隙內(nèi)，BS向RS發(fā)送信息，RS同時向 MS2轉(zhuǎn)發(fā)信息。因此，在2個時隙內(nèi)，該方式只能服務(wù)2個用戶，而且中繼站 需安裝定向天線。
而采用本發(fā)明提出的基于天線波束交疊的中繼傳輸方法
當采用半雙工通信模式的天線波束交疊中繼方案時，在基站處裝兩個定向 天線， 一個是覆蓋整個扇區(qū)的寬波束天線，另一個是指向中繼站的甚窄波束天 線。在中繼站安裝一個天線。
其中，基站處的寬波束天線采用3dB波束寬度60度的天線，其天線增益為 7dB;窄波束天線采用拋物面天線，波束寬度為1.75度，天線增益為37dB。如圖 3所示，在中繼站處，窄波束天線發(fā)射的信號增益為37dB，而寬波束天線的干擾 信號的增益小于7dB，因此，在中繼站處，基站到中繼站的信號比干擾信號強 30dB。而在移動臺處，窄波束天線發(fā)射的干擾信號，要比寬波束天線發(fā)射的有 用信號低的多，因此，移動臺能夠正確檢測出發(fā)送信號。
圖5是半雙工通信模式的天線波束交疊中繼方案的中繼協(xié)議。第一個時隙 內(nèi)，BS利用窄波束天線把向移動臺MS3發(fā)送的信息傳輸給RS，同時利用寬波 束天線向MS1傳輸信息。第二個時隙內(nèi)，BS向MS2傳輸信息，RS向MS3傳 輸信息?？梢姡捎冒腚p工通信模式的天線波束交疊中繼方案在2個時隙內(nèi)能 服務(wù)3個用戶，相比于Booster中繼方案，有50%的吞吐量提升。而且定向天線 安裝在基站，中繼站不需要安裝定向天線。
當采用全雙工通信模式的天線波束交疊中繼方案時，在基站處裝兩個定向 天線， 一個是覆蓋整個扇區(qū)的寬波束天線，另一個是指向中繼站的甚窄波束天 線。在中繼站按照Booster方案，安裝兩幅天線。
圖6是全雙工通信模式的天線波束交疊中繼方案的中繼協(xié)議。在第一個時 隙，BS利用窄波束天線向RS傳輸MS2的信息，RS再把收到的信息發(fā)給MS2， 同時，BS利用寬波束天線向MS1發(fā)送信息。在第二個時隙，BS利用窄波束天線向RS傳輸MS4的信息，RS再把收到的信息發(fā)給MS4， BS利用寬波束天線 向MS3發(fā)送信息。2個時隙內(nèi)服務(wù)4個用戶，相比于Booster方案，可提升100
權(quán)利要求
1、一種基于天線波束交疊的中繼傳輸方法，其特征在于當采用半雙工通信模式時，在基站處，包括基站控制設(shè)備，兩個定向天線，一個是覆蓋整個扇區(qū)的寬波束天線，另一個是指向中繼站的甚窄波束天線，由此構(gòu)成天線波束交疊中繼方式；在中繼站處，使用一個天線；當傳輸信號時，基站向移動臺傳輸和基站向中繼站傳輸使用相同的頻率資源；在進行信息轉(zhuǎn)發(fā)時，中繼站可以采用放大-轉(zhuǎn)發(fā)中繼方式，也可采用解碼-轉(zhuǎn)發(fā)中繼方式；當采用全雙工通信模式時，在基站處，包括基站控制設(shè)備，兩個定向天線，一個是覆蓋整個扇區(qū)的寬波束天線，另一個是指向中繼站的甚窄波束天線，由此構(gòu)成天線波束交疊中繼方式；在中繼站處，使用兩個天線和Booster設(shè)備，兩個天線一個是對準基站的天線，一個是對準移動臺的天線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于天線波束交疊的中繼傳輸方法，屬于無線通信中的中繼通信技術(shù)領(lǐng)域。通過在基站處安裝兩個定向天線，一個覆蓋整個扇區(qū)的寬波束天線，另一個是指向中繼站的甚窄波束天線；在中繼站只部署一個天線，組成半雙工通信模式，或者，在中基站處采用Booster配置方案，組成全雙工通信模式。本發(fā)明基于資源重用技術(shù)，使基站到中繼站傳輸不占用額外的帶寬資源，中繼站既可以工作于增大覆蓋，也可用于提高蜂窩系統(tǒng)的吞吐量。
文檔編號H04B7/14GK101562817SQ20091008552
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者安建平, 李祥明, 靜 楊, 磊 袁 申請人:北京理工大學