專利名稱：增強型蜂窩通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在蜂窩無線通信系統(tǒng)中的站之間發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，并涉及采用此方法的系統(tǒng)。
常規(guī)蜂窩無線通信系統(tǒng)包括多個基站，其中每個基站定義一個覆蓋小區(qū)。移動站能與基站通信，假定此移動站和此基站位于相關小區(qū)內(nèi)。為了提供預定地理區(qū)域的完全覆蓋，選擇基站的位置，以使小區(qū)重疊來使“死”區(qū)最小或消除“死”區(qū)。
上面的安排具有一種效果，即每個小區(qū)具有中心的無干擾區(qū)域和與一個或多個相鄰小區(qū)的外部區(qū)域重疊的其中能發(fā)生干擾的外部區(qū)域。在后面這些外部區(qū)域中，發(fā)送給一個基站的移動站將在相鄰小區(qū)的基站上產(chǎn)生干優(yōu)。另外，在重疊區(qū)域中，從相鄰小區(qū)至移動站的傳送將相互干擾。
此干擾導致容量減少，這是因為基站得在它們之間在與外部重疊區(qū)域中的其他站通信中共享資源(例如，時隙、頻道或擴展碼)。
為了解決這個問題，安排常規(guī)蜂窩網(wǎng)絡，以使相鄰基站利用不同資源(例如，不同頻率和/或不同時隙)發(fā)送來避免干擾。在多小區(qū)網(wǎng)絡中，這要求各個基站之間高度的時間同步。
由于不能由相鄰基站同時使用給定的資源，所以例如減少以erlang(愛爾蘭)/小區(qū)/Hz為單位測量的由這些基站提供的容量。另外，從外部區(qū)域中發(fā)送的站得使用較高的功率才能到達基站，這趨于導致移動站電池壽命減少和更昂貴的移動站。
根據(jù)本發(fā)明，提供在包括多個移動站和多個基站的蜂窩無線通信系統(tǒng)中在基站之間發(fā)送數(shù)據(jù)的一種方法，此方法包括定位多個基站，以使每個基站具有與相鄰基站的有效覆蓋區(qū)域不重疊的有效覆蓋區(qū)域，從而限定了基站之間減少的覆蓋區(qū)域，并通過至少一個移動站從位于目的基站的有效覆蓋區(qū)域外面的發(fā)送站中將數(shù)據(jù)消息中繼給所述目的基站。
目的站可以是基站，而發(fā)送站可以是移動站，在這種情況中至少一個中繼站可以位于目的基站的有效覆蓋區(qū)域內(nèi)。
來自發(fā)送站的數(shù)據(jù)消息可以反而或另外由位于相對所述目的基站減少的覆蓋區(qū)域中的至少一個中繼站來中繼。
目的站、發(fā)送站和所述至少一個中繼站可以全都是移動站。
相對每個基站減少的覆蓋區(qū)域最好是其中減少由基站使用的至少一個資源的區(qū)域。
這些資源可以包括發(fā)送功率、傳輸時隙、頻道、調(diào)制效率和代碼。
最好因為在基站減少覆蓋的相應重疊區(qū)域中在兩個或多個基站之間共享資源，從而減少資源。
中繼站可以在中繼消息給基站或基站有效覆蓋區(qū)域中的移動站時調(diào)整其發(fā)送功率，以避免干擾所述基站。
中繼站還可以調(diào)整其傳輸時隙、頻道、調(diào)制效率與代碼之中至少一個的使用，以避免干擾所述基站。
中繼站可以監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，和在所述數(shù)據(jù)傳輸不在進行時適當?shù)刂欣^消息，從而與其他站共享資源。
中繼站可以監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并以足夠低的功率電平中繼消息，以避免干擾所述數(shù)據(jù)傳輸。
中繼站可以監(jiān)視去/自基站和/或在其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并在增加的信噪比可利用時利用較高效率調(diào)制適當?shù)刂欣^消息，以避免干擾所述數(shù)據(jù)傳輸。
根據(jù)本發(fā)明，還提供包括多個移動站與多個基站的一種蜂窩無線通信系統(tǒng)，其中每個站能發(fā)送數(shù)據(jù)給其他站和從其他站接收數(shù)據(jù)，定位基站，使每個基站具有與相鄰基站的有效覆蓋區(qū)域不重疊的有效覆蓋區(qū)域，從而定義相鄰基站之間減少的覆蓋區(qū)域，并且移動站適于將從位于目的基站的有效覆蓋區(qū)域外面的發(fā)送站中接收的數(shù)據(jù)消息中繼給所述目的基站。
最好，對于每個基站減少的覆蓋區(qū)域是其中減少由每個基站利用的至少一個資源的區(qū)域。
這些資源例如可以是發(fā)送功率、傳輸時隙、頻道、調(diào)制效率或代碼。
由于在基站減少覆蓋的相應重疊區(qū)域中在兩個或多個基站之間共享資源而可以減少資源。
移動站最好適于在中繼消息給基站或基站有效覆蓋區(qū)域中的移動站時調(diào)整其發(fā)送功率，以避免干擾所述基站。
移動站還可以適于調(diào)整其至少傳輸時隙、頻道、調(diào)制效率和代碼之一的其使用，以避免干擾所述基站。
移動站最好適于監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并在所述數(shù)據(jù)傳輸不在進行時適宜地或以足夠低的功率電平中繼消息，以避免相互干擾，從而與其他站共享資源。
移動站可以適于監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并在增加的信噪比可利用時利用較高效率調(diào)制中繼消息，以避免干擾所述數(shù)據(jù)傳輸。
現(xiàn)在將利用示例結合附圖更具體地描述本發(fā)明，其中

圖1是表示常規(guī)蜂窩網(wǎng)絡中的小區(qū)覆蓋的簡化示意圖；圖2是表示常規(guī)蜂窩網(wǎng)絡的幾個基站與移動站的更具體的示意圖；圖3是類似于圖1的表示根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡中固定站的蜂窩覆蓋的簡化圖；圖4是表示本發(fā)明應用于圖2的網(wǎng)絡時的效果的更具體示意圖；圖5與6是表示根據(jù)本發(fā)明的蜂窩網(wǎng)絡實施例操作的簡化示意圖；圖7a-7c是表示本發(fā)明的蜂窩網(wǎng)絡實施例中時隙使用的圖；和圖8是表示本發(fā)明實施例操作的流程圖。
在本發(fā)明中，提供一種蜂窩網(wǎng)絡，此網(wǎng)絡包括多個基站(通常是固定的，但也不一定)，定義具有非重疊有效覆蓋區(qū)域的小區(qū)，以使各個基站之間沒有干擾區(qū)域。有效覆蓋區(qū)域(或小區(qū)站址)能固定大小或者能動態(tài)進行變化。這允許完全利用可用于每個基站的資源(諸如發(fā)送功率、傳輸時隙、頻道或代碼)，而與其他基站的傳輸無關，這有效增加每個基站的容量。
此安排的明顯結果是在沒有有效覆蓋區(qū)域的基站之間具有“洞”或“死”區(qū)，即其中只有有限資源可用于那些區(qū)域中等待與其他站通信的站(一般是移動站)的減少覆蓋區(qū)。在常規(guī)蜂窩通信系統(tǒng)中，移動站或手機通常在這些死區(qū)中是不能使用的(或具有有限資源可用于這些移動站或手機)。然而，通過利用能從相關小區(qū)中其他移動站中繼消息的移動站，能獲得所有可用資源的完全覆蓋，假定有足夠的移動站出現(xiàn)的話。如果沒有足夠的移動站可利用的，將沒有高資源要求，并且有限的可利用的資源將提供足夠的容量。因此，網(wǎng)絡自身設計在于，小區(qū)中具有越多的移動站，由于基站上資源的更有效使用而將獲得越多的容量。
合適的移動站(收發(fā)信機)描述在PCT專利申請?zhí)朩O/9619887中，此申請內(nèi)容在此引入作為參考。
上述專利申請中描述的移動收發(fā)信機通過在它們與其他站之間適宜地發(fā)送數(shù)據(jù)消息進行操作，以便從始發(fā)站中繼消息給目的站。這樣的收發(fā)信機能有益地用于如上所述構造的蜂窩通信系統(tǒng)中，其中這些收發(fā)信機有效地填充相鄰小區(qū)之間的覆蓋區(qū)中的間隙，同時允許蜂窩網(wǎng)絡自身的結構簡化。與此同時，使網(wǎng)絡容量最大，而使移動收發(fā)信機的發(fā)送功率最小。
圖1以非常簡單的方式表示常規(guī)蜂窩網(wǎng)絡中蜂窩覆蓋區(qū)的重疊，其中7個所示小區(qū)中的每個小區(qū)具有內(nèi)部無干擾區(qū)域和與一個或多個相鄰小區(qū)重疊并易于干擾的外部區(qū)域。
圖2表示常規(guī)蜂窩網(wǎng)絡的更實際的示意典型，此網(wǎng)絡包括7個基站a-g和9個移動站1-9。能看出基站a-g具有重疊的覆蓋區(qū)域。重疊區(qū)域限制基站能使用的基站。移動站9看作是在基站a、d與e的有效覆蓋區(qū)內(nèi)。雖然移動站9正與基站a通信，但它也干擾基站d與e，從而限制基站d與e上的資源使用。也能看出移動站1和6不能利用移動站9相同的資源與基站a通信。
圖3以極簡單方式表示本發(fā)明的安排，其中相鄰小區(qū)覆蓋區(qū)不重疊，剩下小區(qū)之間的“死”區(qū)(即，減少的覆蓋或減少的資源可利用性的區(qū)域)。
圖4表示本發(fā)明應用于圖2安排的概念。通過減少每個基站(和可選地移動站)的發(fā)送功率，避免重疊基站之間覆蓋區(qū)域的問題。而且能看出移動站1、6與9以及所有基站均能同時使用相同的資源。
在圖5中，示出不重疊的16個小區(qū)(編號為1-16)，這些小區(qū)對應各個固定或基站的覆蓋區(qū)域，編號為17-29的較小圓圈代表位于小區(qū)1-16之間減少的資源可利用性的“死”區(qū)中的各個移動站的典型傳輸?shù)母采w區(qū)域。編號為30-39的小圓圈表示直接與各個基站同時通信的某些小區(qū)1-16中各個移動站的典型傳輸覆蓋區(qū)域。此后一種情況利用圓圈30-39與相關小區(qū)1-16的中心的重疊來表示。
圓圈17-29之間的不重疊表示所表示的覆蓋區(qū)域之間無干擾。也由于圓圈17-29不重疊小區(qū)1-16中任何一個小區(qū)的中心，所以移動中繼站不干擾基站。同時，每個基站需要能使用它自己的時隙，并且這利用表示在那個時隙期間發(fā)送給每個基站的數(shù)據(jù)的圓圈30-39來表示。由于圓圈30-39均只重疊它們所在的相應小區(qū)1-16的中心，因而所代表的移動站不干擾相鄰小區(qū)的基站。而且，由于圓圈30-39不重疊圓圈17-29，所以不干擾用作中繼站的移動站。因此，每個基站使用它的時隙。在接下來的發(fā)送上，能從每個中繼站(17-29)發(fā)送數(shù)據(jù)給基站，并且沒有時隙的損耗。這意味著所有小區(qū)中所有時隙的100％的使用是可能的，與此同時保證100％的地理覆蓋，而實現(xiàn)這僅需實施相當簡單規(guī)則。
在發(fā)送到基站小區(qū)里的情況中，規(guī)則是位于此小區(qū)覆蓋區(qū)域外面的移動站必須以不干擾基站并保證其發(fā)送低于基站的噪聲平面的方式發(fā)送數(shù)據(jù)給中繼站，而同時具有足夠的信噪比來到達基站覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站。另一規(guī)則是正使用特定時隙發(fā)送數(shù)據(jù)給基站的移動站應不干擾接收數(shù)據(jù)并用作基站覆蓋區(qū)外面的移動站的中繼站的移動站。
由于在各個小圓圈之間沒有重疊，所以這些站之間無干擾。因此，具有兩種類型的傳輸同時進行1、位于小區(qū)覆蓋區(qū)外的移動站(17-29)中繼給小區(qū)內(nèi)的移動站。
2、位于小區(qū)覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站(30-39)直接傳送給小區(qū)基站。
上面假定移動站(30-39)具有發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)，或它們在前一時隙中從位于小區(qū)覆蓋區(qū)外的站中接收的數(shù)據(jù)。
各個傳輸之間無干擾的效果利用圖5的小圓來表示，并且顯然對于用作中繼站的任何一個移動站來說，總是有可能發(fā)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)的移動站以不干擾中繼站并且中繼站不干擾基站的這樣一種方式使用時隙和發(fā)送數(shù)據(jù)給基站。
同一時隙中在同一頻率上發(fā)生在單個小區(qū)中的兩個同時傳輸?shù)男Ч妹總€小區(qū)中兩個不重疊圓圈來表示。無需說明，在每個傳輸跳躍的情況中，能使兩個較小的跳躍的保證在那些傳輸期間覆蓋更少的區(qū)域(或排除更多的區(qū)域)，但已充分表示基本原理。
合適的跳躍允許每個基站上所有時隙資源的100％使用，并且如果多個頻率或代碼可利用，也能100％使用這些頻率或代碼。利用十分簡單的合適跳躍技術，能利用每個基站上100％的可用資源而無需大量的定時與頻率同步，而大量的定時與頻率同步是其中至多只有總資源的一部分可用于每個基站的常規(guī)蜂窩結構的典型特征。
這樣的效果在不使用用戶中繼的小區(qū)結構中是不可能的。如果使用真實的地理覆蓋計劃，問題更加惡化，而如果考慮陰影與衰落和噪聲影響，常規(guī)蜂窩技術的使用限制相鄰小區(qū)中頻率復用或時隙復用，要求頻率計劃方案。這將導致每個基站上可用資源的進一步減少。
實施根據(jù)本發(fā)明的實際系統(tǒng)所要求的基本程序簡單并且能如下進行概括對于入站傳輸(即，消息從小區(qū)覆蓋區(qū)外面的移動站流入基站)1、位于相鄰小區(qū)之間“死”區(qū)中的小區(qū)外面的移動站需要發(fā)送它的數(shù)據(jù)給位于一個小區(qū)內(nèi)的移動站。
2、這通過以下來實現(xiàn)合適地選擇三個(或在更復雜情況中更多的)相鄰小區(qū)之一，并隨后通過將數(shù)據(jù)發(fā)送給小區(qū)中的一個移動站中來發(fā)送數(shù)據(jù)給那個小區(qū)。
3、這合適地根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)給合適選擇的不被發(fā)送數(shù)據(jù)的另一移動站至小區(qū)中基站的傳輸干擾的移動站來實現(xiàn)。
4、以不干擾基站的方式由覆蓋區(qū)外面的移動站傳輸至覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站，這在圖5中示意地表示，其中傳輸在同一小區(qū)內(nèi)在同一頻率上進行而不相互干擾，而且每個小區(qū)至少兩個傳輸同時在同一時隙上、在同一頻率分配或代碼分配上進行。
5、在下一個可利用的時隙中，小區(qū)覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站將發(fā)送它已接收的數(shù)據(jù)給基站。
6、同時，在下一個可利用的時隙中，覆蓋區(qū)外面的其他站能發(fā)送其數(shù)據(jù)給覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站。
7、上面的程序能在合適的戽鏈式循環(huán)之后，而數(shù)據(jù)在每個時隙中連續(xù)地無干擾地提供給基站，從而保證基站100％的使用。
對于出站傳輸(即，消息從基站流向小區(qū)覆蓋區(qū)外面的移動站)1、固定網(wǎng)絡需要發(fā)送數(shù)據(jù)給位于小區(qū)覆蓋區(qū)外的移動站。
2、網(wǎng)絡合適地選擇靠近用戶的三個(或在更復雜情況中多個)相鄰小區(qū)之一。
3、這根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)給不忙的基站來合適地實現(xiàn)。
4、基站隨后發(fā)送數(shù)據(jù)給其覆蓋區(qū)域內(nèi)能在隨后時隙上發(fā)送數(shù)據(jù)給覆蓋區(qū)域之外的移動站的合適選擇的移動站(30-39)。同時，已在先前的傳輸上接收數(shù)據(jù)的移動站(30-39)發(fā)送數(shù)據(jù)給小區(qū)覆蓋區(qū)域之外的移動站(17-29)。
5、這在圖6中示意地表示，其中傳輸在同一小區(qū)內(nèi)在同一頻率上進行而不相互干擾，而每個小區(qū)至少兩個傳輸在同一時隙、在同一頻率分配或代碼分配上同時進行。
6、在下一個可用的時隙中，小區(qū)覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站將發(fā)送它已接收的數(shù)據(jù)給小區(qū)覆蓋區(qū)外面的移動站。
7、同時，在下一個時隙中，基站能發(fā)送數(shù)據(jù)給用作中繼站的另一移動站或直接發(fā)送數(shù)據(jù)給小區(qū)覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站。
8、上面程序能在合適的戽鏈循環(huán)之后，但數(shù)據(jù)在每個時隙中從無干擾基站中利用用作中繼站的小區(qū)中的移動站提供給基站，從而保證基站100％的使用。
此基本方法包括每個時隙中每個小區(qū)中至少兩個同時傳輸1、基站直接發(fā)送數(shù)據(jù)給小區(qū)覆蓋區(qū)域(圖6)內(nèi)的移動站或合適選擇的小區(qū)覆蓋區(qū)內(nèi)隨后能將數(shù)據(jù)傳送給覆蓋區(qū)域之外的站的中繼站。
2、同時中繼站發(fā)送數(shù)據(jù)給小區(qū)覆蓋區(qū)域之外的移動站，以便不干擾同一小區(qū)或任何一個相鄰小區(qū)內(nèi)的基站的同時傳輸?shù)念A定接收。
簡單模擬技術能將此從單個時隙/頻隙資源管理擴展到多個時隙或多個碼隙或多個頻率，而保持使用相同規(guī)則的相同效果。
無需說明，在移動電話網(wǎng)絡中，業(yè)務流是雙向的，并且出站與入站規(guī)則將進行組合和協(xié)同工作以便最佳使用基站上可利用的資源。
圖7表示圖4的網(wǎng)絡中的外圍移動站將如何通過其他移動站的中繼與基站a通信。此圖也表示每個時隙中三個移動站如何能使用同一資源。而且能看出基站a正在每個時隙中使用相同資源，從而100％使用基站上的資源。此圖表示數(shù)據(jù)移向基站，即，移動站1在第一時隙期間發(fā)送它的數(shù)據(jù)給移動站2。在下一個時隙期間，移動站2傳送數(shù)據(jù)給移動站3。在第三時隙期間，移動站3傳送數(shù)據(jù)給基站。對于另一方向中移動的數(shù)據(jù)，此順序?qū)⑾喾础?br> 系統(tǒng)在移動站數(shù)量降低或增加時升高或降低其功率。另外，能使用要求更高的載波干擾比但更好地使用可利用資源的較高效率調(diào)制，這將進一步提高以愛爾蘭/小區(qū)/Hz為單位測量的基站容量。當在一個區(qū)域中具有有限數(shù)量的移動站時，基站和移動站將使用更多的功率，這將增加每個基站的覆蓋并減少每個基站上可利用資源的數(shù)量。然而，基站在僅有幾個移動站時不需要所有的資源。
當更多的移動站移入一個區(qū)域時，移動站和基站降低其功率。也如上所述，能使用較高效率調(diào)制，這將減少每個站的覆蓋區(qū)并增加每個基站上可利用的資源數(shù)量。較高效率調(diào)制將更有效地利用資源，從而增加可利用的有效容量。系統(tǒng)因而自我適應移動站的數(shù)量。
能明白，在移動站數(shù)量如此增加時，到達基站所要求的跳躍數(shù)量增加。也能明白每三個時隙能從移動站發(fā)送新的數(shù)據(jù)。這意味著在長的跳躍鏈中，在任何給定的時間瞬間在此鏈中可能有多于一個的分組，這產(chǎn)生戽鏈效應。然而，任何一個特定分組到達基站所花費的時間是跳躍數(shù)量的直接函數(shù)。
在常規(guī)GSM蜂窩系統(tǒng)中，移動站在每個第8時隙中僅與基站通信。這意味著基于現(xiàn)有GSM蜂窩系統(tǒng)的系統(tǒng)允許8個跳躍并仍允許移動站利用相同數(shù)量的總時延與基站通信。然而，如果增加總的時延不是問題，則能使用更多的跳躍。
在常規(guī)GSM系統(tǒng)中，具有隨機接入信道，用于指示移動站出現(xiàn)給基站并建立用于呼叫的時隙。此同一隨機接入信道將用于通過多次跳躍建立呼叫。
如果移動站能直接與基站通信，它將給基站發(fā)送它能在隨機接入信道上傾聽的所有移動站的表和它傾聽移動站的功率電平?；救缓髮⒛艽_定哪個移動站它能直接傾聽以及哪個移動站它能通過移動站的中繼間接到達。由于基站和移動站在移動站數(shù)量增加時減少其功率，所以隨機接入信道不變得過分擁擠。因而，以特定資源能同時由不同站使用的同一方式，隨機接入信道也能如此。
當移動站發(fā)送它的表給基站時，其他移動站將傾聽它發(fā)送此表。其他移動站然后將知道此特定移動站已與基站聯(lián)絡。不能直接與基站通信的移動站隨后將發(fā)送它們能傾聽的移動站的表給能與此基站通信的移動站。反過來，傾聽這些移動站的移動站能發(fā)送它們的表給這些中間移動站，等等。
基站隨后將能收集所有這個連接性數(shù)據(jù)并能確定哪個移動站能傾聽哪些其他移動站。基站然后將根據(jù)它想直接到達的移動站數(shù)量調(diào)整它自己的功率，它也將消息發(fā)回給移動站，以便告訴這些移動站應使用多大功率。
因此，基站將控制它自己的功率電平和其區(qū)域中移動站的功率電平。另外，基站能控制它自己及其區(qū)域中移動站所使用的調(diào)制效率等級以及相關要求的載噪比。
由于基站現(xiàn)在具有其區(qū)域中所有移動站的表并且知道每個移動站的連接性，所以現(xiàn)在它能在進行呼叫時分配資源給任何移動站，它也能改變正在進行呼叫中的移動站的資源分配，這在例如利用同一資源的兩個移動站在呼叫期間更靠近移動時是必要的。
如果移動站傾聽能與兩個不同基站通信的兩個不同移動站，此移動站將通過這些移動站發(fā)送表給這兩個基站。因此，在外圍區(qū)域中的移動站將在多于一個的基站表中出現(xiàn)。這將允許基站在呼叫期間將移動站從一個基站越區(qū)切換到另一個基站。
如果基站不傾聽其他移動站或基站，它將自動增加其功率，直至移動站或基站響應。這將在新的移動站在外圍區(qū)域中時允許新的移動站進入網(wǎng)絡。只要移動站變成網(wǎng)絡的一部分，基站將開始控制此移動站的功率和資源。
移動站的合作要求每個基站上的計算機。然而，考慮蜂窩網(wǎng)絡中的移動站不快速移動并且在任何給定的時間瞬間不是所有的移動站都在進行呼叫，計算機應能容易地處理資源的分配，通過設置負責其區(qū)域中的資源和其區(qū)域中移動站的功率電平的基站，移動站自身不要求任何復雜的硬件或軟件，這減少移動站的復雜性和費用。
由于每個基站控制其覆蓋區(qū)域中所有移動站的資源和功率電平，所以它能通過調(diào)整其功率電平?jīng)Q定移動站將使用的跳躍數(shù)量。因此，基站能通過增加移動站與基站之間跳躍數(shù)量降低移動站使用的功率，這將增加移動站的電池壽命。而且，移動站也能將其電池電平指示給基站?；倦S后能選擇不通過具有有限電池資源的移動站為消息選擇路由，而通過插入至充電器、汽車配套設備的移動站進行路由選擇。
在圖8中示出用于控制基站的合適算法的流程圖。基站連續(xù)監(jiān)視隨機接入信道，在此信道上移動站將定期登記、報告其狀態(tài)。當移動站報告其狀態(tài)時，這些移動站將提供移動站路徑損耗表給它們正登記的基站。另外，移動站將報告其電池狀態(tài)。此移動站路徑損耗表將給出從移動站至它傾聽的所有其他站的路徑損耗。各個移動站監(jiān)視隨機接入信道，并從而監(jiān)視基站中其他移動站的登記，以便導出此信息。
每個基站在單獨的尋呼信道上發(fā)送廣播尋呼，通知它所在區(qū)域中的移動站并給定這些移動站諸如此基站覆蓋區(qū)域中移動站的數(shù)量和此基站上可用資源的數(shù)量的信息。所有基站能共享相同的尋呼信道，并因此要求此資源的共享，以避免重疊小區(qū)區(qū)域中移動站接收的沖突。然而，尋呼信道僅發(fā)送少量的信息，并因此占用基站上可用的少量資源。由于廣播尋呼僅具有低效數(shù)據(jù)速率，所以廣播尋呼能在需要時大量地進行編碼，并能以足夠高的功率進行發(fā)送以便覆蓋整個小區(qū)。因此，所有移動站將傾聽至少一個基站和可能多個基站的廣播尋呼。
當移動站向基站登記時，這些移動站能使用從基站的廣播尋呼中導出的信息，以便將其發(fā)送功率設置得足夠高來到達基站。此開環(huán)功率控制將有助于使其他基站中的干擾最小。從基站之間易于干擾的“死區(qū)”內(nèi)登記的移動站顯然將干擾一個或多個基站。然而，分配給尋呼信道的資源是小的并且發(fā)送是短的，減少任何兩個移動站傳輸之間干擾的可能性。由于信息內(nèi)容低，所以能減少發(fā)送登記消息所要求的功率。因此，遍布小區(qū)覆蓋區(qū)域的移動站能向基站登記。
由移動站進行的定期登記發(fā)送允許各種基站制定全網(wǎng)狀路徑損耗表，給出其廣播尋呼的覆蓋區(qū)中所有移動站之間的路徑損耗。另外，從每個移動站至此移動站能檢測到的所有基站的路徑損耗也在基站上導出?；咀R別哪些移動站能直接發(fā)送業(yè)務到基站和根據(jù)移動站上可利用的發(fā)送功率所能獲得的最大數(shù)據(jù)速率?；疽沧R別哪些站處于“干擾區(qū)域”中，在此“干擾區(qū)域”中，如果這些站發(fā)送到基站，這些站將干擾另一基站?；救缓笫褂萌W(wǎng)狀路徑損耗表來識別處于干擾區(qū)域中的移動站的中繼路由。
當如圖8所示移動站想發(fā)送業(yè)務給基站時，它將向它周圍的一個基站發(fā)出容量資源請求。移動站將根據(jù)基站發(fā)送的廣播信息選擇最佳基站。
基站然后將根據(jù)所請求的資源確定移動站是應直接接入它還是通過中繼站發(fā)送。在后一種情況中，基站將直接發(fā)送尋呼給所識別的中繼站和發(fā)出請求的移動站，告訴它們哪些資源將考慮此小區(qū)中業(yè)務的資源變換和相鄰小區(qū)中使用的資源來使用。相鄰小區(qū)信息能在基站之間進行傳送并能從小區(qū)內(nèi)的移動站的登記中導出，這是因為此信息只是位于相關區(qū)域內(nèi)的移動站使用的資源。
基站隨后能指示移動站有關它們能用于發(fā)送的最大功率，或設置它們不能發(fā)送的準則，以便不干擾正使用同一資源的另一站。例如，基站能以圖7a-7c所示的時隙安排分配資源。
在站移動時，基站能連續(xù)地重新分配資源和改變圖8所示的所使用的中繼站。上面概念能容易地修改為多跳躍中繼，其中多于一個的中繼站能進行尋呼并分配資源，以便由從移動站中繼數(shù)據(jù)。
以完全與上述相同的方式處理雙向數(shù)據(jù)流，而資源分配給從基站流向移動站的數(shù)據(jù)，反之亦然。
在從常規(guī)固定網(wǎng)絡中始發(fā)給移動站的業(yè)務呼叫的情況中，由網(wǎng)絡根據(jù)全網(wǎng)狀路徑損耗和資源表來選擇合適的基站。隨后利用所選的基站和所分配的資源尋呼目的移動站和所要求的中繼站，并指示準備從網(wǎng)絡中接收業(yè)務。此方法的其余部分與上述的以及圖8所示的相同。
雖然所述的蜂窩系統(tǒng)已結合中繼數(shù)據(jù)傳輸給目的基站的移動站進行描述，但移動站也能在全網(wǎng)狀基礎上從任一移動站為消息選擇路由至任何一個其他的移動站。通過以不干擾基站的方式在“死區(qū)”內(nèi)基站覆蓋區(qū)域周圍的移動站之間進行中繼，有效地復用基站資源。甚至基站覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站能以不干擾基站的方式發(fā)送給覆蓋區(qū)之外的移動站。
隨后能利用“死區(qū)”中的多個移動站中繼消息，從而復用基站資源而不減少基站上的容量。
此方法能用于通過有效地在基站周圍中繼移動站-移動站業(yè)務減少基站上的負載而不使用任何基站資源。當越來越多的移動站進入網(wǎng)絡時，能進行更多的中繼，以便通過網(wǎng)絡從移動站為業(yè)務選擇路由至移動站，從而進一步減少基站上的負載。
如果網(wǎng)絡中僅有一些移動站并且中繼移動站不可利用，移動站能發(fā)送消息業(yè)務給基站，并隨后在需要時通過固定網(wǎng)絡發(fā)送給另一基站和然后發(fā)送給目的移動站。由于網(wǎng)絡是稀疏的，基站資源將只需在幾個移動站之間共享，并因此所要求的容量自我按比例進行調(diào)整。
在具有高移動站密度的網(wǎng)絡中，只有通過基站發(fā)送的消息將是發(fā)送給或從移動站發(fā)送給固定網(wǎng)絡(常規(guī)有線用戶)或發(fā)送給其中通過移動站的中繼將導致太大的延遲或其中中繼是不可利用的遠程移動站的消息。
權利要求
1.用于在包括能用作中繼站的多個移動站與多個基站的蜂窩無線通信系統(tǒng)中在站之間發(fā)送數(shù)據(jù)的一種方法，此方法包括定位多個基站，以使每個基站具有與相鄰基站的有效覆蓋區(qū)不重疊的有效覆蓋區(qū)，從而定義基站之間減少的覆蓋區(qū)，并通過至少一個中繼站將數(shù)據(jù)消息從發(fā)送站中繼到目的站，其中發(fā)送站、目的站和所述至少一個中繼站之中至少一個站位于減少的覆蓋區(qū)中。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中目的站是基站，而發(fā)送站是移動站。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其中所述至少一個中繼站位于目的基站的有效覆蓋區(qū)內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求2或3的方法，其中來自發(fā)送站的數(shù)據(jù)消息利用位于相對所述目的基站減少的覆蓋區(qū)中的至少一個中繼站來中繼。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中目的站、發(fā)送站和所述至少一個中繼站都是移動站。
6.根據(jù)權利要求1-5中任何一個權利要求的方法，其中相對每個基站減少的覆蓋區(qū)是其中減少由基站使用的至少一個資源的區(qū)域。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中資源包括發(fā)送功率、傳輸時隙、頻道、調(diào)制效率和代碼。
8.根據(jù)權利要求6或7的方法，其中由于基站減少覆蓋的相應重疊區(qū)中在兩個或多個基站之間共享資源而減少資源。
9.根據(jù)權利要求1-8中任何一個權利要求的方法，其中中繼站在中繼消息到基站或基站有效覆蓋區(qū)中的移動站時調(diào)整其發(fā)送功率，以避免干擾所述基站。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其中中繼站調(diào)整其傳輸時隙、頻道、調(diào)制效率和代碼之中至少一個的其使用，以避免干擾所述基站。
11.根據(jù)權利要求1-10中任何一個權利要求的方法，其中中繼站監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并在不進行所述數(shù)據(jù)傳輸時適當?shù)刂欣^消息，從而與其他站共享資源。
12.根據(jù)權利要求1-10中任何一個權利要求的方法，其中中繼站監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并以足夠低的功率電平中繼消息以避免干擾所述數(shù)據(jù)傳輸。
13.根據(jù)權利要求1-12中任何一個權利要求的方法，其中中繼站監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并在增加的信號干擾比可利用時，利用較高效率調(diào)制合適地中繼消息，以避免干擾所述數(shù)據(jù)傳輸。
14.一種蜂窩無線通信系統(tǒng)，包括能用作中繼站的多個移動站和多個基站，每個站能發(fā)送數(shù)據(jù)給其他站和從其他站接收數(shù)據(jù)，定位基站，以使每個基站具有與相鄰基站的有效覆蓋區(qū)不重疊的有效覆蓋區(qū)，從而定義基站之間減少的覆蓋區(qū)域，并且移動站用于在發(fā)送站、目的站和用作中繼站的移動站之中至少一個站位于減少的覆蓋區(qū)中時將從發(fā)送站接收的數(shù)據(jù)消息中繼給目的站。
15.根據(jù)權利要求14的通信系統(tǒng)，其中相對每個基站減少的覆蓋區(qū)域是其中減少由基站使用的至少一個資源的區(qū)域。
16.根據(jù)權利要求15的通信系統(tǒng)，其中資源包括發(fā)送功率、傳輸時隙、頻道、調(diào)制效率和代碼。
17.根據(jù)權利要求15或16的通信系統(tǒng)，其中由于在基站減少覆蓋的相應重疊區(qū)中在兩個或多個基站之間共享資源而減少資源。
18.根據(jù)權利要求14-17中任何一個權利要求的通信系統(tǒng)，其中移動站適用于在中繼消息到基站或基站有效覆蓋區(qū)域中移動站時調(diào)整其發(fā)送功率，以避免干擾所述基站。
19.根據(jù)權利要求18的通信系統(tǒng)，其中移動站還適用于調(diào)整其傳輸時隙、頻道、調(diào)制效率和代碼之中至少一個的其使用，以避免干擾所述基站。
20.根據(jù)權利要求14-19中任何一個權利要求的通信系統(tǒng)，其中移動站適用于監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并在所述數(shù)據(jù)傳輸不在進行時適當?shù)刂欣^消息，從而與其他站共享資源。
21.根據(jù)權利要求14-20中任何一個權利要求的通信系統(tǒng)，其中移動站適用于監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并以足夠低的功率電平中繼消息，以避免干擾所述數(shù)據(jù)傳輸。
22.根據(jù)權利要求14-20中任何一個權利要求的通信系統(tǒng)，其中移動站適用于監(jiān)視去/自基站和/或其他移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，并在增加的信號干擾比可利用時，利用較高效率調(diào)制合適地中繼消息，以避免干擾所述數(shù)據(jù)傳輸。
全文摘要
一種蜂窩網(wǎng)絡包括多個移動站和多個基站。定位基站,使每個基站具有與相鄰基站的有效覆蓋區(qū)域不重疊的有效覆蓋區(qū)域。因此,在基站之間具有減少的覆蓋區(qū)域。當位于特定基站的有效覆蓋區(qū)域外面的發(fā)送站希望發(fā)送消息給那個基站時,利用另一移動站將此消息中繼給目的基站,此中繼站可以位于有效覆蓋區(qū)域內(nèi)或位于目的基站減少的覆蓋區(qū)域中。發(fā)送站、目的站和中斷站能都是位于減少覆蓋區(qū)域中的移動站。在減少覆蓋區(qū)域中,諸如發(fā)送功率、傳輸時隙和頻道的資源在減少的基礎上進行利用,有效地在站之間共享資源。
文檔編號H04L12/56GK1255261SQ9880477
公開日2000年5月31日 申請日期1998年3月3日 優(yōu)先權日1997年3月3日
發(fā)明者J·D·拉森, M·S·拉森 申請人:薩爾布研究及發(fā)展私人有限公司