通信系統(tǒng)、通信設(shè)備、通信方法和計(jì)算機(jī)程序的制作方法
【專利說明】通信系統(tǒng)、通信設(shè)備、通信方法和計(jì)算機(jī)程序
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01080035376.6、發(fā)明名稱為“通信系統(tǒng)、通信設(shè)備、通信方法和計(jì)算機(jī)程序”、國際申請日為2010年8月10日的專利申請的分案申請，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)、通信設(shè)備、通信方法和計(jì)算機(jī)程序，其中，基站在小區(qū)內(nèi)通過中繼站的調(diào)解(mediat1n)與移動站進(jìn)行通信。特別地，本發(fā)明涉及采用應(yīng)用小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)的中繼模式的通信系統(tǒng)、通信設(shè)備、通信方法和計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著信息處理的廣泛應(yīng)用通信服務(wù)變得日益多樣化，并且信息通信技術(shù)，特別是諸如移動電話的移動通信的發(fā)展尤為顯著。當(dāng)前，3GPP (第三代合作伙伴計(jì)劃)正在致力于對由ITU(國際通信聯(lián)盟)起草的第三代(3G)移動通信系統(tǒng)的世界標(biāo)準(zhǔn)“頂T(國際移動通信)”進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。作為由3GPP起草的數(shù)據(jù)通信規(guī)范之一的“LTE (長期演進(jìn))”是針對第四代(4G) IMT-Advanced的長期的高級系統(tǒng)，也稱為“3.9G (超級3G) ”。
[0004]LTE是基于OFDM調(diào)制方法的通信模式，并采用OFDMA作為下行鏈路的無線接入方法。OFDM(正交頻分復(fù)用)是多載波方法，通過該方法多段數(shù)據(jù)被分配到“正交的”頻率副載波，即，彼此不干擾，并且可以將頻率軸上的每個(gè)副載波都轉(zhuǎn)換為在時(shí)間軸上的信號，以通過對每個(gè)副載波執(zhí)行逆FFT (快速傅立葉變換)來進(jìn)行發(fā)送。發(fā)送數(shù)據(jù)通過被分布到頻率正交的多個(gè)載波來發(fā)送，并且因此，OFDM的特征在于:其中每個(gè)載波的帶變成窄帶，頻率使用的效率非常高，并且得益于多徑而抵抗延遲失真(頻率選擇性衰落干擾)。OFDMA(正交頻分多址)是復(fù)用接入方案，其中，不同于OFDM信號的所有副載波被一個(gè)通信站占用，在頻率軸中的一組副載波被分配到多個(gè)通信站，從而使得副載波被多個(gè)通信站共享。如果多個(gè)用戶每個(gè)都使用不同的副載波或者不同的時(shí)隙(即，在頻率方向和時(shí)間方向上的分復(fù)用)，那么可以在沒有干擾的情況下進(jìn)行通信。
[0005]3GPP在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范“LTE-Advanced”中支持接近10MHz的帶寬，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范“LTE-Advanced”是LTE的用于第四代移動通信系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，并且其目的在于實(shí)現(xiàn)最大IGbps的峰值速度。其中在空間軸上的無線電資源由多個(gè)用戶共享的空分多址方案，例如多用戶Mnro(MU-Mnro)或sdma(空分多址)，被認(rèn)為非常可能。
[0006]此外，為LTE-Advanced檢查中繼技術(shù)，以改進(jìn)在小區(qū)邊緣處的吞吐量。這里的中繼技術(shù)是這樣的機(jī)制，通過該機(jī)制中繼站(RS)被安裝在連接到核心網(wǎng)絡(luò)的基站的區(qū)域(小區(qū))中，以允許基站和中繼站之間的跳頻(hopping)通信。如果通信速度是l_2Mbps左右，那么可以采用諸如BPSK (二進(jìn)制相移鍵控)和QPSK (正交PSK)的調(diào)制方法，并且即使在小區(qū)邊緣SNR(信噪比)較低，也允許必要的SNR。相比之下，為了獲得10Mbps或更大的通信速度，需要在整個(gè)小區(qū)中使SNR保持較高。此外，更高的操作頻率增加了發(fā)送損耗，并且對衰落敏感，從而使得基站的覆蓋區(qū)域劣化。單個(gè)基站的性能在小區(qū)邊緣下降，中繼站對其進(jìn)行補(bǔ)償。
[0007]在下行鏈路中，中繼站放大從基站接收的信號，然后將接收的信號發(fā)送到移動站。當(dāng)與信號直接從基站發(fā)送到移動站的情況相比較時(shí)，通過將信號中繼，可以使SNR變得更大。在上行鏈路中，另一方面，通過從移動站接收信號并將該信號發(fā)送到基站，中繼站可以使SNR保持較高(從基站(BS)向移動站(MS)的向下方向無線接入在這里稱為“下行鏈路”，從MS到BS的向上方向無線接入稱為“上行鏈路”)。
[0008]例如，在蜂窩系統(tǒng)中，基站將資源分配給終端、在當(dāng)前時(shí)隙中發(fā)送下行鏈路信號并在下一個(gè)時(shí)隙中經(jīng)由中繼站從終端接收上行鏈路信號，中繼站在當(dāng)前時(shí)隙中從基站接收下行鏈路信號并從終端接收上行鏈路信號，并在下一個(gè)時(shí)隙中將接收到的下行鏈路信號發(fā)送到終端并將接收到的上行鏈路信號發(fā)送到基站，并且終端在當(dāng)前時(shí)隙中發(fā)送上行鏈路信號，并在下一個(gè)時(shí)隙經(jīng)由中繼站接收下行鏈路信號(參見，例如，日本專利申請?zhí)亻_N0.2008-22558)。
[0009]其中中繼站對基站和移動站之間的信號進(jìn)行中繼的模式可以根據(jù)接收的信號被如何發(fā)送而分類為下列兩種類型。
[0010]第一種類型是稱為“放大和轉(zhuǎn)發(fā)(AF) ”的模式，其中，中繼站在將從基站接收的信號作為模擬信號不改變地放大后重新發(fā)送該接收的信號。在AF模式中，移動站難以改進(jìn)SNR，因此需要中繼站通過使用其中信號強(qiáng)度足夠大的區(qū)域來進(jìn)行中繼。此外，在發(fā)送天線和接收天線間存在反饋路徑，從而必須考慮防止振蕩。AF模式的優(yōu)點(diǎn)在于根本不需要改進(jìn)通信協(xié)議。
[0011]第二種類型是稱為“解碼和轉(zhuǎn)發(fā)(DF) ”的模式，其中，中繼站對來自基站的接收的信號執(zhí)行數(shù)字處理，然后放大并發(fā)送接收的信號。即，中繼站通過AD轉(zhuǎn)換將從基站接收的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對信號執(zhí)行諸如誤差校正的解碼處理、再次對該信號編碼，并在放大和發(fā)送該信號之前通過DA轉(zhuǎn)換將該信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。根據(jù)DF模式，SNR可以通過再次編碼改進(jìn)。此外，通過將信號轉(zhuǎn)換為存儲在存儲器中的數(shù)字信號并且在下一個(gè)時(shí)隙中由中繼站發(fā)送該信號，可以避免在發(fā)送天線和接收天線之間的信號反轉(zhuǎn)(turnaround)的問題。通過改變頻率還可以抑制振蕩，而不是為了發(fā)送和接收而改變時(shí)隙。
[0012]在作為3GPP的未來網(wǎng)絡(luò)的LTE-Advanced中，能夠改進(jìn)SNR的DF模式比AF模式更像是主流。
[0013]在LTE和LTE-Advanced中，要求通信延遲的減小，并且更具體地，要求將用戶間的延遲減小到50毫秒或更小。這樣，當(dāng)引入中繼技術(shù)時(shí)，由于中繼站的調(diào)解而導(dǎo)致的延遲的問題需要充分地考慮。
[0014]雖然DF型的中繼模式通過再次編碼改進(jìn)了 SNR，但是由于解碼和再編碼導(dǎo)致的延遲是顯著的。這樣，提出了一種方法，通過該方法，導(dǎo)致更少延遲的AF型被應(yīng)用于其中延遲要求嚴(yán)格的信道，并且DF型被應(yīng)用于其中延遲要求不嚴(yán)格的信道。
[0015]如果在DF型中繼模式中通過時(shí)間分割來改變時(shí)隙以避免干擾而進(jìn)行中繼，那么延遲按時(shí)隙增加。當(dāng)中繼站重新編碼并發(fā)送接收的信號時(shí)的延遲與一個(gè)子幀或時(shí)隙的延遲頻繁對準(zhǔn)。這是由于，如果在保持LTE的向下兼容時(shí)應(yīng)當(dāng)引入中繼站，那么這樣的界定更易于保持兼容性。一個(gè)子幀是TDD的上行鏈路和下行鏈路的分隔符(delimiter)，這樣其更易于用作中繼站的延遲的單位。
[0016]在LTE中，提出小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(ICIC)以減少相同信道的相鄰小區(qū)之間的干擾的影響。
[0017]ICIC可以通過例如組合一個(gè)小區(qū)頻率重復(fù)和多個(gè)小區(qū)頻率重復(fù)的分頻重復(fù)來實(shí)現(xiàn)。
[0018]每個(gè)小區(qū)被分成小區(qū)中靠近基站的中心區(qū)域和在小區(qū)末端處遠(yuǎn)離基站的邊界區(qū)域。雖然在中心區(qū)域中分配給基站和移動站之間的通信的“中心頻率”會與相鄰小區(qū)的頻率競爭(即，一個(gè)小區(qū)頻率重復(fù))，但是通過將發(fā)送功率控制到足夠小從而使信號僅僅到達(dá)中心區(qū)域可以避免小區(qū)之間的干擾。另一方面，需要發(fā)送足夠大的信號，從而使該信號到達(dá)邊界區(qū)域，并且通過由相鄰的小區(qū)的邊界區(qū)域使用的互相不同的“邊界頻率”來避免小區(qū)之間的干擾。此外，取代OFDM信號的所有副載波被一個(gè)移動站占用，中心頻率的副載波被分配給基站附近的移動站，并且邊界頻率的副載波被分配給遠(yuǎn)離基站的移動站，從而使得副載波被多個(gè)移動站共享，以實(shí)現(xiàn)多址(OFDMA)。
[0019]但是，如果中繼技術(shù)被引入到其中采用ICIC的蜂窩系統(tǒng)中，那么就存在從中繼站重新發(fā)送的信號會干擾相鄰小區(qū)的可能性。這是由于雖然中繼技術(shù)通過中繼站的調(diào)解改進(jìn)了在小區(qū)邊緣處的吞吐量，但是該技術(shù)的引進(jìn)也等同于提高了在小區(qū)邊緣附近的功率。當(dāng)與基站進(jìn)行比較時(shí)，中繼站更靠近小區(qū)邊緣，這增加了與相鄰小區(qū)的中心頻率的發(fā)生干擾的可能性。相反地，中繼站被相鄰小區(qū)的中心頻率干擾的可能性也增加了。
[0020]即使基站以較強(qiáng)功率發(fā)送邊界頻率的信號，但是由于較強(qiáng)功率在小區(qū)邊緣會足夠地衰減，與相鄰小區(qū)的中心頻率的干擾也會很小。相比之下，中繼站更靠近小區(qū)邊緣發(fā)送邊界頻率，于是及其可能與使用相鄰小區(qū)的中心頻率的移動站的接收發(fā)生干擾。
[0021]另一方面，當(dāng)基站使用邊界頻率從在邊界區(qū)域中的移動站接收信號時(shí)，與相鄰小區(qū)的中心頻率的干擾較小。這是由于相鄰小區(qū)的基站和本地(local)小區(qū)的基站彼此足夠地遠(yuǎn)離，并且基站將中心頻率處的發(fā)送功率控制在較低水平。位于邊界區(qū)域中的中繼站的接收類似地被認(rèn)為沒有問題。
[0022]總之，如果中繼技術(shù)被引入到蜂窩系統(tǒng)中，位于邊界區(qū)域中的移動站使用本地小區(qū)的邊界頻率，該邊界頻率會是相鄰小區(qū)的中心頻率，因此認(rèn)為在對移動站的接收中會出現(xiàn)問題。
[0023]引文列表
[0024]專利文獻(xiàn)
[0025]PLTl:日本專利申請?zhí)亻_N0.2008-22558

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026]技術(shù)問題
[0027]因此，希望提供優(yōu)質(zhì)的通信系統(tǒng)、通信設(shè)備、通信方法和計(jì)算機(jī)程序，其中，基站可適合于在小區(qū)內(nèi)通過中繼站的調(diào)解與移動站進(jìn)行通信。
[0028]還希望提供通信系統(tǒng)、通信設(shè)備、通信方法和計(jì)算機(jī)程序，其采用能夠適合于執(zhí)行小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)的優(yōu)質(zhì)的中繼模式。
[0029]還希望提供優(yōu)質(zhì)的通信系統(tǒng)、通信設(shè)備、通信方法和計(jì)算機(jī)程序，其能夠適合于解決在采用小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)時(shí)引入中繼技術(shù)中所涉及的相鄰小區(qū)的干擾的問題。
[0030]解決問題的方案
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括彼此相鄰的第一小區(qū)和第二小區(qū)，第一小區(qū)和第二小區(qū)中的每個(gè)被允許安裝中繼站以在基站和移動站之間進(jìn)行中繼。對第一小區(qū)中的中繼站的分配可限制在第一小區(qū)側(cè)上的限制帶，并且在第二小區(qū)中的移動站的頻率可通過避免限制帶或降低第二小區(qū)側(cè)上的優(yōu)先級程度來分配。
[0032]然而，這里的“系統(tǒng)”是指這樣的事物，其中，多個(gè)設(shè)備(或者實(shí)現(xiàn)特定功能的功能模塊)被邏輯地組裝，而每個(gè)設(shè)備或功能模塊是否位于單個(gè)殼體中是無關(guān)緊要的(這同樣適用于下文)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括彼此相鄰的第一小區(qū)和第二小區(qū)，第一小區(qū)和第二小區(qū)中的每個(gè)借助多小區(qū)頻率重復(fù)、由在小區(qū)內(nèi)部使用中心頻率的中心區(qū)域和在小區(qū)末端使用邊界頻率的邊界區(qū)域構(gòu)成，并被允許安裝中繼站以在基站和移動站之間進(jìn)行中繼。分配給中繼站的第一小區(qū)的邊界頻率可限制在第一小區(qū)側(cè)上的限制帶，并且第二小區(qū)的中心頻率可通過避免限制帶或降低第二小區(qū)側(cè)上的優(yōu)先級程度來分配給移動站。
[0034]在第一小區(qū)側(cè)允許隨著時(shí)間對中繼站的頻率分配進(jìn)行跳頻。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種操作為通信系統(tǒng)中的基站的通信設(shè)備，該通信系統(tǒng)由所述基站、移動站和中繼站構(gòu)成，所述基站管理由內(nèi)部中心區(qū)域和在邊緣處的邊界區(qū)域構(gòu)成的本地小區(qū)中的無線電資源，所述中繼站在所述基站和屬于該中繼站的移動站之間進(jìn)行中繼。該通信設(shè)備可包含中繼站頻率分配決定單元，其決定要分配給中繼站的邊界頻率的限制帶；通知單元，其將由中繼站頻率分配決定單元決定的限制帶通知相鄰小區(qū)的基站；以及調(diào)度器，其遵從由中繼站頻率分配決定單元決定的限制帶調(diào)度本地小區(qū)中的無線電資源。
[0036]通信設(shè)備中的調(diào)度器可允許隨著時(shí)間對給中繼站的頻率分配進(jìn)行跳頻。
[0037]當(dāng)從相鄰小區(qū)通知限制帶時(shí)，通信設(shè)備中的調(diào)度器可以通過避免相鄰小區(qū)的限制帶或降低其優(yōu)先級的順序來分配本地小區(qū)的中心頻率。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種操作為通信系統(tǒng)中的基站的通信方法，該通信系統(tǒng)由所述基站、移動站和中繼站構(gòu)成，所述基站管理由內(nèi)部中心區(qū)域和在邊緣處的邊界區(qū)域構(gòu)成的本地小區(qū)中的無線電資源，所述中繼站在所述基站和屬于該中繼站的移動站之間進(jìn)行中繼。該通信方法包含步驟:決定要分配給中繼站的邊界頻率的限制帶；將在中繼站頻率分配決定步驟中決定的限制帶通知相鄰小區(qū)的基站；遵從在中繼站頻率分配決定步驟中決定的限制帶調(diào)度本地小區(qū)中的無線電資源；以及當(dāng)從相鄰小區(qū)通知限制帶時(shí)，通過避免相鄰小區(qū)的限制帶或降低其優(yōu)先級的順序來分配本地小區(qū)的中心頻率。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種使計(jì)算機(jī)作為通信系統(tǒng)中的基站執(zhí)行處理操作的計(jì)算機(jī)程序，該通信系統(tǒng)由所述基站、移動站和中繼站構(gòu)成，所述基站管理由內(nèi)部中心區(qū)域和在邊緣處的邊界區(qū)域構(gòu)成的本地小區(qū)中的無線電資源，所述中繼站在所述基站和屬于該中繼站的移動站之間進(jìn)行中繼，使該計(jì)算機(jī)起如下作用:中繼站頻率分配決定單元，其決定要分配給中繼站的邊界頻率的限制帶；通知單元，其將由中繼站頻率分配決定單元決定的限制帶通知相鄰小區(qū)的基站；以及調(diào)度器，其遵從由中繼站頻率分配決定單元決定的限制帶調(diào)度本地小區(qū)中的無線電資源，并且當(dāng)從相鄰小區(qū)通知限制帶時(shí)，通過避免相鄰小區(qū)的限制帶或降低其優(yōu)先級的順序來分配本地小區(qū)的中心頻率。
[0040]計(jì)算機(jī)程序可以限定以計(jì)算機(jī)可讀形式寫入的計(jì)算機(jī)程序，以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)預(yù)定的處理。換句話說，通過在計(jì)算機(jī)上安裝該計(jì)算機(jī)程序，可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)行協(xié)同操作，使得可以實(shí)現(xiàn)與根據(jù)本申請的發(fā)明的通信設(shè)備的操作效果相似的操作效果。
[0041]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種操作為通信系統(tǒng)中的中繼站的通信設(shè)備，該通信系統(tǒng)由基站、移動站和所述中繼站構(gòu)成，所述基站管理由內(nèi)部中心區(qū)域和在邊緣處的邊界區(qū)域構(gòu)成的本地小區(qū)中的無線電資源，所述中繼站在所述基站和屬于該中繼站的移動站之間進(jìn)行中繼。該通信設(shè)備包含:通信單元，執(zhí)行與基站和移動站的發(fā)送/接收；緩沖器，臨時(shí)地保持要在基站和移動站之間進(jìn)行中繼的數(shù)據(jù)；調(diào)度信息保持存儲器，存儲從基站通知的調(diào)度信息；以及控制單元，基于調(diào)度信息控制由通信單元進(jìn)行的包括基站和移動站之間的中繼操作的通信操作。通信單元可通過使用分配給中繼站的邊界頻率的限制帶，從而限制在相鄰小區(qū)中作為中心頻率使用，來發(fā)送無線電信號。
[0042]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種操作為通信系統(tǒng)中的移動站的通信設(shè)備，該通信系統(tǒng)由基站、所述移動站和中繼站構(gòu)成，所述基站管理由內(nèi)部中心區(qū)域和在邊緣處的邊界區(qū)域構(gòu)成的本地小區(qū)中的無線電資源，所述中繼站在所述基站和屬于該中繼站的移動站之間進(jìn)行中繼。該通信設(shè)備包含:通信單元，執(zhí)行與基站和中繼站的發(fā)送/接收；調(diào)度信息保持存儲器，存儲從基站通知的調(diào)度信息；以及控制單元，基于調(diào)度信息控制由通信單元進(jìn)行的通信操作。通信單元可使用分配給中繼站的邊界頻率的限制帶，從而限制在相鄰小區(qū)中作為中心頻率使用，來接收無線電信號。
[0043]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括彼此相鄰的第一小區(qū)和第二小區(qū)，第一小區(qū)和第二小區(qū)中的每個(gè)借助多小區(qū)頻率重復(fù)、由在小區(qū)內(nèi)部使用中心頻率的中心區(qū)域和在小區(qū)末端使用邊界頻率的邊界區(qū)域構(gòu)成，并被允許安裝中繼站以在基站和移動站之間進(jìn)行中繼?？稍诘诙^(qū)側(cè)決定不應(yīng)當(dāng)被干擾的第二小區(qū)的中心頻率的非干擾帶，并且在第一小區(qū)側(cè)禁止將第一小區(qū)的邊界頻率的非干擾帶分配給中繼站。
[0044]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種操作為通信系統(tǒng)中的基站的通信設(shè)備，該通信系統(tǒng)由所述基站、移動站和中繼站構(gòu)成，所述基站管理由內(nèi)部中心區(qū)域和在邊緣處的邊界區(qū)域構(gòu)成的本地小區(qū)中的無線電資源，所述中繼站在所述基站和屬于該中繼站的移動站之間進(jìn)行中繼，該通信設(shè)備包含:中繼站頻率分配決定單元，決定不應(yīng)當(dāng)被干擾的中心頻率的非干擾帶；通知單元，其將由中繼站頻率分配決定單元決定的非干擾帶通知相鄰小區(qū)的基站；以及調(diào)度器，當(dāng)從相鄰小區(qū)通知了非干擾帶時(shí)，通過避免相鄰小區(qū)的邊界頻率的非干擾帶來調(diào)度在本地小區(qū)中的無線電資源。
[0045]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種操作為通信系統(tǒng)中的基站的通信方法，該通信系統(tǒng)由所述基站、移動站和中繼站構(gòu)成，所述基站管理由內(nèi)部中心區(qū)域和在邊緣處的邊界區(qū)域構(gòu)成的本地小區(qū)中的無線電資源，所述中繼站在所述基站和屬于該中繼站的移動站之間進(jìn)行中繼，該通信方法包含步驟:確定不應(yīng)當(dāng)被干擾的中心頻率的非干擾帶；將在中繼站頻率分配決定步驟中決定的非干擾帶通知相鄰小區(qū)的基站；以及當(dāng)從相鄰小區(qū)通知了非干擾帶時(shí)，通過避免相鄰小區(qū)的邊界頻率的非干擾帶來調(diào)度在本地小區(qū)中的無線電資源。
[0046]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種使計(jì)算機(jī)作為通信系統(tǒng)中的基站執(zhí)行處理操作的計(jì)算機(jī)程序，該通信系統(tǒng)由所述基站、移動站和中繼站構(gòu)成，所