專利名稱：移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種移動通信系統(tǒng)的接力通信技術(shù)，特別是一種用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備及其通信方法和使用該設(shè)備的移動通信系統(tǒng)，屬于時分雙工或頻分雙工移動通信系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在第三代移動通信系統(tǒng)中，典型的設(shè)備包括核心網(wǎng)、基站控制器(或者稱無線網(wǎng)絡(luò)管理器)、無線基站和用戶終端等大類。在時分雙工(如TD-SCDMA系統(tǒng))或頻分雙工移動通信系統(tǒng)中，既具有用戶終端的功能，又具有無線基站功能的設(shè)備稱之為接力設(shè)備。接力設(shè)備在如下環(huán)境下有特別重要的用途與基站控制器之間架設(shè)光纜或電線比較困難的地區(qū)；由于戰(zhàn)爭、地震、水災(zāi)等自然災(zāi)害，造成已經(jīng)架設(shè)好的基站或連接它們的光纜、電線損壞，使得此地區(qū)無線移動通信系統(tǒng)癱瘓的時候；在火車、長途汽車上，車廂密閉，移動通信用戶難以和外邊移動通信系統(tǒng)通信時；在大建筑物內(nèi)，由于電波穿透能力達(dá)不到而出現(xiàn)用戶較多又難以通信的地區(qū)。在目前的移動通信系統(tǒng)中，在系統(tǒng)覆蓋比較差的地區(qū)是使用轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)來改善覆蓋；在火車汽車等車廂內(nèi)，則主要是用特殊的終端設(shè)備(如車載、使用專用終端)等方法來解決部分問題；在城市大建筑物內(nèi)，則都是新增加基站或者架設(shè)泄漏式天線等手段。使用特殊終端設(shè)備會限制用戶私人終端的使用場合，而使用轉(zhuǎn)發(fā)器或新增加基站、架設(shè)泄漏天線等方式需要架設(shè)電纜、光纜或微波鏈路，實(shí)現(xiàn)起來不夠靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種接力通信設(shè)備及其通信方法和使用該設(shè)備的移動通信系統(tǒng)，使其可以象基站一樣與終端進(jìn)行通信，同時又可以象一個終端一樣與系統(tǒng)中的基站進(jìn)行通信，而不需要架設(shè)電纜、光纜來實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的連接，具有部署快捷靈活的特點(diǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的接力設(shè)備主要包括終端接入功能單元、獨(dú)立天線及饋線、射頻收發(fā)信機(jī)、物理層信號處理設(shè)備、基站功能單元、獨(dú)立天線及饋線、物理層信號處理設(shè)備、總控制單元、數(shù)字信號處理器、控制總線、高速數(shù)據(jù)總線，總控制單元通過高速數(shù)據(jù)總線和控制總線與終端接入功能單元和相連，并通過高速數(shù)據(jù)總線和控制總線與基站功能單元相連，終端接入功能單元完成接力設(shè)備與移動通信網(wǎng)之間的無線信號收發(fā)，終端接入功能單元發(fā)送來自總控制單元的數(shù)據(jù)給移動通信網(wǎng)絡(luò)，再依次經(jīng)過物理層信號處理設(shè)備、射頻收發(fā)信機(jī)處理后變成無線信號通過饋線及天線發(fā)送到空中，移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給終端接入功能單元的無線信號在依次經(jīng)過天線及饋線、射頻收發(fā)信機(jī)、物理層信號處理設(shè)備處理后以數(shù)字信號的形式輸出到總控制單元，基站功能單元完成接力設(shè)備與移動終端之間的無線信號收發(fā)，基站功能單元發(fā)送來自總控制單元的數(shù)據(jù)給移動終端，再依次經(jīng)過物理層信號處理設(shè)備、射頻收發(fā)信機(jī)處理后變成無線信號，通過天線及饋線發(fā)送到空中，移動終端發(fā)送給基站功能單元的無線信號在依次經(jīng)過天線及饋線、射頻收發(fā)信機(jī)、物理層信號處理設(shè)備處理后以數(shù)字信號的形式輸出到總控制單元。
終端接入功能單元包括獨(dú)立天線及饋線、一只或多只射頻收發(fā)信機(jī)、物理層信號處理設(shè)備，射頻收發(fā)信機(jī)與獨(dú)立天線及饋線相連，物理層信號處理設(shè)備與射頻收發(fā)信機(jī)相連，射頻收發(fā)信機(jī)同時能在至少一個載波、多時隙工作，物理層信號處理設(shè)備由專用芯片ASIC、可編程器件構(gòu)成，完成和移動通信網(wǎng)中常規(guī)基站通信中的物理層信號處理。
基站功能單元包括獨(dú)立天線及饋線，一只或多只射頻收發(fā)信機(jī)、物理層信號處理設(shè)備，射頻收發(fā)信機(jī)與獨(dú)立天線及饋線相連，完成接力設(shè)備和本子網(wǎng)中移動用戶終端之間的空中接口物理層信號處理，物理層信號處理設(shè)備與獨(dú)立射頻收發(fā)信機(jī)相連，射頻收發(fā)信機(jī)同時能在至少一個載波、多時隙工作，物理層信號處理設(shè)備由專用芯片ASIC和可編程器件構(gòu)成，完成和本子網(wǎng)中移動用戶終端通信中的物理層信號處理。
總控制單元包括多個數(shù)字信號處理器、控制總線、高速數(shù)據(jù)總線、終端話音及數(shù)據(jù)接口、本地監(jiān)測終端LMT接口，總控制單元處理終端和基站的高層信令，總控制單元根據(jù)移動通信系統(tǒng)下達(dá)的指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的配置和子網(wǎng)內(nèi)的無線資源管理，對整個設(shè)備運(yùn)行實(shí)行監(jiān)測和控制，并具有和終端接入單元及基站功能單元之間的控制總線；總控制單元提供和終端接入單元及基站功能單元之間的高速數(shù)據(jù)總線；總控制單元提供信號交換功能，使本子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不提供終端單元至移動通信系統(tǒng)以提高此子網(wǎng)的容量，提供終端話音及數(shù)據(jù)接口，以使本設(shè)備具有終端的完整功能，并提供監(jiān)測、管理本地監(jiān)測終端LMT的接口。
終端接入功能單元內(nèi)的物理層信號處理設(shè)備和基站功能單元內(nèi)的物理層信號處理設(shè)備合并在一起實(shí)現(xiàn)。
基站功能單元支持不同無線接口規(guī)范的終端接入。數(shù)字信號處理器為MCU、DSP或ASIC?？偪刂茊卧ńK端話音及數(shù)據(jù)接口，以使本設(shè)備具有終端的完整功能?？偪刂茊卧ūO(jiān)測、管理本地監(jiān)測終端LMT的接口。
本發(fā)明的接力通信設(shè)備的通信方法，具體如下A.初始化接力通信設(shè)備的終端接入單元搜索到基站，向所述基站發(fā)起接入請求，網(wǎng)絡(luò)通過基站發(fā)送的下行信道向終端接入單元發(fā)送配置信息，接力通信設(shè)備根據(jù)配置信息對自身進(jìn)行配置，B.接力設(shè)備子網(wǎng)提供服務(wù)初始化完成后，所述接力設(shè)備通過終端接入單元保持對所述基站廣播信道的監(jiān)聽，并通過基站功能單元向自己的覆蓋區(qū)域發(fā)送子網(wǎng)的廣播信道和其他必要的下行公共信道，為在其覆蓋區(qū)域的終端提供服務(wù)，C.接力設(shè)備服務(wù)結(jié)束當(dāng)不再需要接力設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對該區(qū)域的覆蓋后，所述接力通信設(shè)備通過終端接入單元向所述基站發(fā)送信息，啟動資源釋放的過程，服務(wù)結(jié)束，刪除子網(wǎng)。
在進(jìn)行方法A之前將接力通信設(shè)備的基站功能單元天饋部分置于期望其覆蓋的區(qū)域內(nèi)，并將接力通信設(shè)備的終端接入單元天饋部分置于所述基站覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)。在方法A中網(wǎng)絡(luò)通過所述基站發(fā)送的下行信道向所述的終端接入單元發(fā)送配置信息包括載頻、最大發(fā)射功率等等。
在方法B中，在所述接力通信設(shè)備的覆蓋區(qū)域內(nèi)，終端搜索到該子網(wǎng)的下行公共信道，所述的下行公共信道的信號來自接力設(shè)備，終端在所述接力設(shè)備覆蓋區(qū)域內(nèi)利用接力設(shè)備的基站功能單元提供的無線資源與接力設(shè)備建立、保持或釋放無線連接，如所述終端的通信目的地是另一個終端，且通信的兩個終端均在同一子網(wǎng)內(nèi)，則所述的接力設(shè)備完成對所述兩個終端信號的交換，與計費(fèi)相關(guān)的信息通過所述接力設(shè)備的基站功能單元傳送給基站。如所述的終端通信目的地是子網(wǎng)外的用戶，則所述的接力通信設(shè)備通過基站功能單元接收所述終端的信號，將其中的控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)重新處理后，通過終端接入單元把信息發(fā)給所述基站，同時通過終端接入單元接收所述基站發(fā)給終端的信息，將其中的控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)重新處理后，通過基站功能單元發(fā)給所述終端。
采用本發(fā)明的接力通信設(shè)備的移動通信系統(tǒng)，包括至少一個終端、至少一個基站，還包括至少一個接力通信設(shè)備，接力通信設(shè)備至少包括一個終端接入單元和一個基站功能單元，并覆蓋一定的地理區(qū)域，終端在接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與接力通信設(shè)備的基站功能單元相互收發(fā)無線信號，基站可覆蓋一定的地理區(qū)域，接力通信設(shè)備在基站覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)通過終端接入單元與所述基站相互收發(fā)無線信號，終端在接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與接力通信設(shè)備建立、保持或釋放無線連接，接力通信設(shè)備在基站覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與基站建立、保持或釋放無線連接。
終端在接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)搜索到所述接力通信設(shè)備在下行公共信道上發(fā)送的信號，并認(rèn)為此信號是普通基站發(fā)送的信號。終端可以用與普通基站建立、保持或釋放無線連接的方法來建立、保持或釋放無線連接。
在終端與的接力通信設(shè)備保持連接的階段，接力通信設(shè)備根據(jù)終端通信目的地不同，在通信的目標(biāo)終端在子網(wǎng)內(nèi)時，負(fù)責(zé)兩個終端的信令、數(shù)據(jù)處理和交換；或者通信目標(biāo)終端不在子網(wǎng)內(nèi)時，負(fù)責(zé)將所述終端和所述基站信息的信令、數(shù)據(jù)處理和交換。
以時分雙工移動通信系統(tǒng)為例介紹本發(fā)明的工作方式。如第三代移動通信的TD-SCDMA系統(tǒng)具有多時隙結(jié)構(gòu)，每個時隙的上下行均是可以由系統(tǒng)設(shè)定的。以TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)為例，此接力設(shè)備所提供的子網(wǎng)可以看作移動通信網(wǎng)內(nèi)的一個小區(qū)，用戶終端在此子網(wǎng)中工作方式和移動通信網(wǎng)中沒有差別。接力設(shè)備安裝完畢，搜索鄰近基站，申請接入。開始工作時，其基站功能單元是不能發(fā)射信號的。它首先要由其終端接入單元搜索鄰近基站，如普通終端一樣申請接入，在接入時提出此接力設(shè)備工作申請。此申請被系統(tǒng)所接受后，系統(tǒng)將為此接力設(shè)備進(jìn)行配置，配置其工作載波頻率、最大發(fā)射功率電平、業(yè)務(wù)容量、與基站之間傳輸業(yè)務(wù)的時隙或者碼道等等必須的參數(shù)。接力設(shè)備在獲得配置后，子網(wǎng)開始工作，將通過其終端接入單元接收來自網(wǎng)絡(luò)中基站所發(fā)射的廣播及尋呼信道(BCCH及PCH)，并可以將此信道的信息全部或部分在自己的基站功能單元廣播信道轉(zhuǎn)發(fā)出去，或者生成自己的廣播信息通過廣播信道發(fā)出去。對此子網(wǎng)覆蓋區(qū)域的終端，將視此子網(wǎng)(接力設(shè)備)為一個普通基站，用完全相同的方式通信。對具有交換功能的接力設(shè)備，工作方式可以設(shè)置為在子網(wǎng)內(nèi)終端之間的通信(不論話音或者數(shù)據(jù))均在此接力設(shè)備內(nèi)交換，而僅僅向系統(tǒng)傳輸計費(fèi)信息而不傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以增加系統(tǒng)容量；對子網(wǎng)內(nèi)終端和子網(wǎng)外終端之間的通信(不論話音或者數(shù)據(jù))，則本接力設(shè)備只起轉(zhuǎn)發(fā)的作用，通過與鄰近基站之間的業(yè)務(wù)時隙(碼道)轉(zhuǎn)發(fā)到基站，并通過基站連接至系統(tǒng)，其工作方式和普通業(yè)務(wù)相同。當(dāng)一次通信結(jié)束后，系統(tǒng)或者接力終端將釋放資源，為其它用戶使用。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明的設(shè)備可以將基站功能部分的天饋系統(tǒng)布置在移動通信網(wǎng)絡(luò)沒有覆蓋到的區(qū)域，使具有普通用戶終端的用戶在在該地區(qū)獲得服務(wù)；也可以在急需提供服務(wù)的地區(qū)迅速提供服務(wù)。這可以使系統(tǒng)的覆蓋狀況大大改善，使火車、長途汽車上的移動通信用戶可以在旅行中自由地通信；使大建筑物內(nèi)的用戶方便地獲得服務(wù)。


圖1移動通信網(wǎng)中本發(fā)明的接力設(shè)備圖2本發(fā)明的接力設(shè)備方框3本發(fā)明的接力設(shè)備基本工作流程圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明用于移動通信系統(tǒng)中的位置如圖1所示，系統(tǒng)中一部分基站221，222，…，22n通過有線或者無線方式和基站控制器連接，并覆蓋一定地區(qū)。在這些覆蓋區(qū)內(nèi)，通過移動通信服務(wù)。但在另一些地區(qū)231，232，…，23m，是正常基站所無法覆蓋的。使用本發(fā)明的接力設(shè)備241，242，…，24k，此接力設(shè)備終端接入單元的天線架設(shè)在正?；?21，222，…，22n覆蓋的區(qū)域；而其基站功能單元的天線則覆蓋正?；舅鶡o法覆蓋的區(qū)域，形成一個子網(wǎng)絡(luò)。用戶終端在此子網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)和在正?；靖采w區(qū)域內(nèi)的工作方式完全相同。可見接力設(shè)備擴(kuò)大和改善了移動通信網(wǎng)的覆蓋。由于此接力設(shè)備可以安裝在移動體，如在火車、長途汽車上，在其密閉車廂內(nèi)部組成子網(wǎng)，更增加了移動通信網(wǎng)的功能。
本發(fā)明的設(shè)備原理方框圖如圖2所示，主要包括終端接入功能單元1、獨(dú)立天線及饋線2、射頻收發(fā)信機(jī)3、物理層信號處理設(shè)備4、基站功能單元5、獨(dú)立天線及饋線6、射頻收發(fā)信機(jī)7、物理層信號處理設(shè)備8、總控制單元9、數(shù)字信號處理器10、控制總線11、高速數(shù)據(jù)總線12，總控制單元9通過高速數(shù)據(jù)總線12和控制總線11與終端接入功能單元1相連，并通過高速數(shù)據(jù)總線12和控制總線11與基站功能單元5相連，終端接入功能單元1完成接力設(shè)備與移動通信網(wǎng)之間的無線信號收發(fā)，終端接入功能單元1發(fā)送來自總控制單元9的數(shù)據(jù)給移動通信網(wǎng)絡(luò)，在依次經(jīng)過物理層信號處理設(shè)備4、射頻收發(fā)信機(jī)3處理后變成無線信號、通過天線及饋線2發(fā)送到空中，移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給終端接入功能單元1的無線信號在依次經(jīng)過天線及饋線2、射頻收發(fā)信機(jī)3、物理層信號處理設(shè)備4處理后以數(shù)字信號的形式輸出到總控制單元9，基站功能單元5完成接力設(shè)備與移動終端之間的無線信號收發(fā)，基站功能單元5發(fā)送來自總控制單元9的數(shù)據(jù)給移動終端，在依次經(jīng)過物理層信號處理設(shè)備8、射頻收發(fā)信機(jī)7處理后變成無線信號、通過天線及饋線6發(fā)送到空中，移動終端發(fā)送給基站功能單元5的無線信號在依次經(jīng)過天線及饋線6、射頻收發(fā)信機(jī)7、物理層信號處理設(shè)備8處理后以數(shù)字信號的形式輸出到總控制單元9。
終端接入功能單元1包括獨(dú)立天線及饋線2、一只或多只射頻收發(fā)信機(jī)3、物理層信號處理設(shè)備4，射頻收發(fā)信機(jī)3與獨(dú)立天線及饋線2相連，物理層信號處理設(shè)備4與射頻收發(fā)信機(jī)3相連，射頻收發(fā)信3機(jī)同時能在至少一個載波、多時隙工作，物理層信號處理設(shè)備4由專用芯片ASIC、可編程器件構(gòu)成，完成和移動通信網(wǎng)中常規(guī)基站通信中的物理層信號處理。
基站功能單元5包括獨(dú)立天線及饋線6，一只或多只射頻收發(fā)信機(jī)7、物理層信號處理設(shè)備8，射頻收發(fā)信機(jī)7與獨(dú)立天線及饋線6相連，完成接力設(shè)備和本子網(wǎng)中移動用戶終端之間的空中接口物理層信號處理，物理層信號處理設(shè)備8與獨(dú)立射頻收發(fā)信機(jī)7相連，射頻收發(fā)信機(jī)7同時能在至少一個載波、多時隙工作，物理層信號處理設(shè)備8由專用芯片ASIC和可編程器件構(gòu)成，完成和本子網(wǎng)中移動用戶終端通信中的物理層信號處理。
總控制單元9包括多個數(shù)字信號處理器10、控制總線11、高速數(shù)據(jù)總線12、終端話音及數(shù)據(jù)接口13、14、本地監(jiān)測終端LMT接口15，總控制單元9處理終端和基站的高層信令，總控制單元9根據(jù)移動通信系統(tǒng)下達(dá)的指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的配置和子網(wǎng)內(nèi)的無線資源管理，對整個設(shè)備運(yùn)行實(shí)行監(jiān)測和控制，并具有和終端接入單元及基站功能單元之間的控制總線11；總控制單元9提供和終端接入單元及基站功能單元之間的高速數(shù)據(jù)總線12；總控制單元9提供信號交換功能，使本子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不提供終端單元至移動通信系統(tǒng)以提高此子網(wǎng)的容量，提供終端話音及數(shù)據(jù)接口13、14，以使本設(shè)備具有終端的完整功能，并提供監(jiān)測、管理本地監(jiān)測終端LMT的接口15。
采用本發(fā)明的接力通信設(shè)備進(jìn)行通信的方法具體如下A.初始化所述接力通信設(shè)備的終端接入單元搜索到所述基站，向所述基站發(fā)起接入請求。網(wǎng)絡(luò)通過所述基站發(fā)送的下行信道向所述的終端接入單元發(fā)送配置信息，如載頻、最大發(fā)射功率等。所述的接力通信設(shè)備根據(jù)配置信息對自身進(jìn)行配置。
B.接力設(shè)備子網(wǎng)提供服務(wù)。初始化完成后，所述接力設(shè)備通過終端接入單元保持對所述基站廣播信道的監(jiān)聽，并通過基站功能單元向自己的覆蓋區(qū)域發(fā)送子網(wǎng)的廣播信道和其他必要的下行公共信道，為可能在其覆蓋區(qū)域的終端提供可能的服務(wù)。
在所述接力通信設(shè)備的覆蓋區(qū)域內(nèi)，終端可以搜索到該子網(wǎng)的下行公共信道，并認(rèn)為所述的下行公共信道的信號來自一個基站，即對終端而言，所述的接力設(shè)備就是一個普通基站。終端可在所述接力設(shè)備覆蓋區(qū)域內(nèi)利用接力設(shè)備的基站功能單元提供的無線資源與接力設(shè)備建立、保持或釋放無線連接。此時根據(jù)終端通信的目的地不同，接力設(shè)備有兩種工作模式第一，所述終端的通信目的地是另一個終端，且所述的另一個終端也在所述接力通信設(shè)備的覆蓋區(qū)域內(nèi)與所述的進(jìn)行接力設(shè)備通信保持無線連接，即通信的兩個終端均在所述子網(wǎng)內(nèi)，則所述的接力設(shè)備完成對所述兩個終端信號的交換，此時與計費(fèi)相關(guān)的信息是可以通過所述接力設(shè)備的基站功能單元傳送給基站的，但業(yè)務(wù)信息可以不傳遞到所述的基站。
第二，所述的終端通信目的地是子網(wǎng)外的用戶，則所述的接力通信設(shè)備通過基站功能單元接收所述終端的信號，將其中的控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)重新處理后，通過終端接入單元把信息發(fā)給所述基站；同時通過終端接入單元接收所述基站發(fā)給所述終端的信息，將其中的控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)重新處理后，通過基站功能單元發(fā)給所述終端。
C.接力設(shè)備服務(wù)結(jié)束。當(dāng)不再需要接力設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對該區(qū)域的覆蓋后，所述接力通信設(shè)備通過終端接入單元向所述基站發(fā)送信息，啟動資源釋放的過程，服務(wù)結(jié)束，刪除子網(wǎng)。
采用本發(fā)明接力通信設(shè)備的移動通信系統(tǒng)，包括至少一個終端、至少一個基站，還包括至少一個接力通信設(shè)備，接力通信設(shè)備至少包括一個終端接入單元和一個基站功能單元，并覆蓋一定的地理區(qū)域，終端在接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與接力通信設(shè)備的基站功能單元相互收發(fā)無線信號，基站可覆蓋一定的地理區(qū)域，接力通信設(shè)備在基站覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)通過終端接入單元與所述基站相互收發(fā)無線信號，終端在接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與接力通信設(shè)備建立、保持或釋放無線連接，接力通信設(shè)備在基站覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與基站建立、保持或釋放無線連接。
所述終端在所述接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)搜索到所述接力通信設(shè)備在下行公共信道上發(fā)送的信號，并認(rèn)為此信號是普通基站發(fā)送的信號。所述終端可以用與普通基站建立、保持或釋放無線連接的方法來建立、保持或釋放無線連接。
在所述終端與所述的接力通信設(shè)備保持連接的階段，接力通信設(shè)備根據(jù)終端通信目的地不同，在通信的目標(biāo)終端在子網(wǎng)內(nèi)時，負(fù)責(zé)兩個終端的信令、數(shù)據(jù)處理和交換；或者通信目標(biāo)終端不在子網(wǎng)內(nèi)時，負(fù)責(zé)將所述終端和所述基站信息的信令、數(shù)據(jù)處理和交換。
本發(fā)明接力設(shè)備的工作方式如圖3所示，本發(fā)明以時分雙工移動通信系統(tǒng)為例介紹其工作方式。如第三代移動通信的TD-SCDMA系統(tǒng)具有多時隙結(jié)構(gòu)，每個時隙的上下行均是可以由系統(tǒng)設(shè)定的。以TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)為例，此接力設(shè)備所提供的子網(wǎng)可以看作移動通信網(wǎng)內(nèi)的一個小區(qū)，用戶終端在此子網(wǎng)中工作方式和移動通信網(wǎng)中沒有差別。如步驟41此設(shè)備安裝完畢，搜索鄰近基站，申請接入。開始工作時，其基站功能單元是不能發(fā)射信號的。它首先要由其終端接入單元搜索鄰近基站，如普通終端一樣申請接入，在接入時提出此接力設(shè)備工作申請。此申請被系統(tǒng)所接受后，如步驟42系統(tǒng)將為此接力設(shè)備進(jìn)行配置，配置其工作載波頻率、最大發(fā)射功率電平、業(yè)務(wù)容量、與基站之間傳輸業(yè)務(wù)的時隙或者碼道等等必須的參數(shù)。接力設(shè)備在獲得配置后，如步驟43子網(wǎng)開始工作，將通過其終端接入單元接收來自網(wǎng)絡(luò)中基站所發(fā)射的廣播及尋呼信道(BCCH及PCH)，并可以將此信道的信息全部或部分在自己的基站功能單元廣播信道轉(zhuǎn)發(fā)出去，或者生成自己的廣播信息通過廣播信道發(fā)出去。對此子網(wǎng)覆蓋區(qū)域的終端，將視此子網(wǎng)(接力設(shè)備)為一個普通基站，用完全相同的方式通信如步驟44。這里可能有兩種情況，對具有交換功能的接力設(shè)備，工作方式可以設(shè)置為在子網(wǎng)內(nèi)終端之間的通信(不論話音或者數(shù)據(jù))均在此接力設(shè)備內(nèi)交換，而僅僅向系統(tǒng)傳輸計費(fèi)信息而不傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)如步驟45，以增加系統(tǒng)容量；對子網(wǎng)內(nèi)終端和子網(wǎng)外終端之間的通信(不論話音或者數(shù)據(jù))，則本接力設(shè)備只起轉(zhuǎn)發(fā)的作用，通過與鄰近基站之間的業(yè)務(wù)時隙(碼道)轉(zhuǎn)發(fā)到基站如步驟46，并通過基站連接至系統(tǒng)，其工作方式和普通業(yè)務(wù)相同。當(dāng)一次通信結(jié)束后，如步驟47系統(tǒng)或者接力終端將釋放資源，為其它用戶使用。
本發(fā)明結(jié)合時分雙工的移動通信系統(tǒng)并以第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)之一的TD-SCDMA為例，說明與此種接力設(shè)備相關(guān)的技術(shù)特征。當(dāng)本發(fā)明的技術(shù)特征作適當(dāng)?shù)韧儞Q后，也可適用于其它時分雙工或頻分雙工移動通信標(biāo)準(zhǔn)。此種變換均應(yīng)認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，包括，終端接入功能單元(1)、獨(dú)立天線及饋線(2)、射頻收發(fā)信機(jī)(3)、物理層信號處理設(shè)備(4)，其特征在于還包括基站功能單元(5)、獨(dú)立天線及饋線(6)、物理層信號處理設(shè)備(8)、總控制單元(9)、數(shù)字信號處理器(10)、控制總線(11)、高速數(shù)據(jù)總線(12)，總控制單元(9)通過高速數(shù)據(jù)總線(12)和控制總線(11)與終端接入功能單元(1)和相連，并通過高速數(shù)據(jù)總線(12)和控制總線(11)與基站功能單元(5)相連，終端接入功能單元(1)完成接力設(shè)備與移動通信網(wǎng)之間的無線信號收發(fā)，終端接入功能單元(1)發(fā)送來自總控制單元(9)的數(shù)據(jù)給移動通信網(wǎng)絡(luò)，再依次經(jīng)過物理層信號處理設(shè)備(4)、射頻收發(fā)信機(jī)(3)處理后變成無線信號、通過天線及饋線(2)發(fā)送到空中，移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給終端接入功能單元(1)的無線信號在依次經(jīng)過天線及饋線(2)、射頻收發(fā)信機(jī)(3)、物理層信號處理設(shè)備(4)處理后以數(shù)字信號的形式輸出到總控制單元(9)，基站功能單元(5)完成接力設(shè)備與移動終端之間的無線信號收發(fā)，基站功能單元(5)發(fā)送來自總控制單元(9)的數(shù)據(jù)給移動終端，再依次經(jīng)過物理層信號處理設(shè)備(8)、射頻收發(fā)信機(jī)(7)處理后變成無線信號、通過天線及饋線(6)發(fā)送到空中，移動終端發(fā)送給基站功能單元(5)的無線信號在依次經(jīng)過天線及饋線(6)、射頻收發(fā)信機(jī)(7)、物理層信號處理設(shè)備(8)處理后以數(shù)字信號的形式輸出到總控制單元(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，其特征是，終端接入功能單元(1)包括獨(dú)立天線及饋線(2)、一只或多只射頻收發(fā)信機(jī)(3)、物理層信號處理設(shè)備(4)，射頻收發(fā)信機(jī)(3)與獨(dú)立天線及饋線(2)相連，物理層信號處理設(shè)備(4)與射頻收發(fā)信機(jī)(3)相連，射頻收發(fā)信(3)機(jī)同時能在至少一個載波、多時隙工作，物理層信號處理設(shè)備(4)由專用芯片ASIC、可編程器件構(gòu)成，完成和移動通信網(wǎng)中常規(guī)基站通信中的物理層信號處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，其特征是，基站功能單元(5)包括獨(dú)立天線及饋線(6)，一只或多只射頻收發(fā)信機(jī)(7)、物理層信號處理設(shè)備(8)，射頻收發(fā)信機(jī)(7)與獨(dú)立天線及饋線(6)相連，完成接力設(shè)備和本子網(wǎng)中移動用戶終端之間的空中接口物理層信號處理，物理層信號處理設(shè)備(8)與獨(dú)立射頻收發(fā)信機(jī)(7)相連，射頻收發(fā)信機(jī)(7)同時能在至少一個載波、多時隙工作，物理層信號處理設(shè)備(8)由專用芯片ASIC和可編程器件構(gòu)成，完成和本子網(wǎng)中移動用戶終端通信中的物理層信號處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，其特征是，總控制單元(9)包括多個數(shù)字信號處理器(10)、控制總線(11)、高速數(shù)據(jù)總線(12)、終端話音及數(shù)據(jù)接口(13、14)、本地監(jiān)測終端LMT接口(15)，總控制單元(9)處理終端和基站的高層信令，總控制單元(9)根據(jù)移動通信系統(tǒng)下達(dá)的指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的配置和子網(wǎng)內(nèi)的無線資源管理，對整個設(shè)備運(yùn)行實(shí)行監(jiān)測和控制，并具有和終端接入單元及基站功能單元之間的控制總線(11)；總控制單元(9)提供和終端接入單元及基站功能單元之間的高速數(shù)據(jù)總線(12)；總控制單元(9)提供信號交換功能，使本子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不提供終端單元至移動通信系統(tǒng)以提高此子網(wǎng)的容量，提供終端話音及數(shù)據(jù)接口(13、14)，以使本設(shè)備具有終端的完整功能，并提供監(jiān)測、管理本地監(jiān)測終端LMT的接口(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的這種用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，其特征是，終端接入功能單元內(nèi)的物理層信號處理設(shè)備(4)和基站功能單元內(nèi)的物理層信號處理設(shè)備(8)合并在一起實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的這種用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，其特征是，基站功能單元(5)支持不同無線接口規(guī)范的終端接入。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的這種用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，其特征是，數(shù)字信號處理器(10)為MCU、DSP或ASIC。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，其特征是，總控制單元(9)包括終端話音及數(shù)據(jù)接口(13、14)，以使本設(shè)備具有終端的完整功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備，其特征是，總控制單元(9)包括監(jiān)測、管理本地監(jiān)測終端LMT的接口(15)。
10.一種權(quán)利要求1所述用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備的通信方法，其特征在于具體如下A.初始化接力通信設(shè)備的終端接入單元搜索到基站，向所述基站發(fā)起接入請求，網(wǎng)絡(luò)通過基站發(fā)送的下行信道向終端接入單元發(fā)送配置信息，接力通信設(shè)備根據(jù)配置信息對自身進(jìn)行配置，B.接力設(shè)備子網(wǎng)提供服務(wù)初始化完成后，所述接力設(shè)備通過終端接入單元保持對所述基站廣播信道的監(jiān)聽，并通過基站功能單元向自己的覆蓋區(qū)域發(fā)送子網(wǎng)的廣播信道和其他必要的下行公共信道，為在其覆蓋區(qū)域的終端提供服務(wù)，C.接力設(shè)備服務(wù)結(jié)束當(dāng)不再需要接力設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對該區(qū)域的覆蓋后，所述接力通信設(shè)備通過終端接入單元向所述基站發(fā)送信息，啟動資源釋放的過程，服務(wù)結(jié)束，刪除子網(wǎng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備的通信方法，其特征是，在進(jìn)行方法A之前將接力通信設(shè)備的基站功能單元天饋部分置于期望其覆蓋的區(qū)域內(nèi)，并將接力通信設(shè)備的終端接入單元天饋部分置于所述基站覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備的通信方法，其特征是，在方法A中網(wǎng)絡(luò)通過所述基站發(fā)送的下行信道向所述的終端接入單元發(fā)送配置信息包括載頻、最大發(fā)射功率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備的通信方法，其特征是，在方法B中，在所述接力通信設(shè)備的覆蓋區(qū)域內(nèi)，終端搜索到該子網(wǎng)的下行公共信道，所述的下行公共信道的信號來自接力設(shè)備，終端在所述接力設(shè)備覆蓋區(qū)域內(nèi)利用接力設(shè)備的基站功能單元提供的無線資源與接力設(shè)備建立、保持或釋放無線連接，如所述終端的通信目的地是另一個終端，且通信的兩個終端均在同一子網(wǎng)內(nèi)，則所述的接力設(shè)備完成對所述兩個終端信號的交換，與計費(fèi)相關(guān)的信息通過所述接力設(shè)備的基站功能單元傳送給基站。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于移動通信系統(tǒng)的接力通信設(shè)備的通信方法，其特征是，如所述的終端通信目的地是子網(wǎng)外的用戶，則所述的接力通信設(shè)備通過基站功能單元接收所述終端的信號，將其中的控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)重新處理后，通過終端接入單元把信息發(fā)給所述基站，同時通過終端接入單元接收所述基站發(fā)給終端的信息，將其中的控制信息和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)重新處理后，通過基站功能單元發(fā)給所述終端。
15.一種采用權(quán)利要求1所述接力通信設(shè)備的移動通信系統(tǒng)，包括至少一個終端、至少一個基站，其特征在于，還包括至少一個接力通信設(shè)備，接力通信設(shè)備至少包括一個終端接入單元和一個基站功能單元，并覆蓋一定的地理區(qū)域，終端在接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與接力通信設(shè)備的基站功能單元相互收發(fā)無線信號，基站可覆蓋一定的地理區(qū)域，接力通信設(shè)備在基站覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)通過終端接入單元與所述基站相互收發(fā)無線信號，終端在接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與接力通信設(shè)備建立、保持或釋放無線連接，接力通信設(shè)備在基站覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)與基站建立、保持或釋放無線連接。
16.如權(quán)利要求15所述的采用接力通信設(shè)備的移動通信系統(tǒng)，其特征是，所述終端在所述接力通信設(shè)備覆蓋的地理區(qū)域內(nèi)搜索到所述接力通信設(shè)備在下行公共信道上發(fā)送的信號，并認(rèn)為此信號是普通基站發(fā)送的信號。
17.如權(quán)利要求15所述的采用接力通信設(shè)備的移動通信系統(tǒng)，其特征是，所述終端可以用與普通基站建立、保持或釋放無線連接的方法來建立、保持或釋放無線連接。
18.如權(quán)利要求15所述的采用接力通信設(shè)備的移動通信系統(tǒng)，其特征是，在所述終端與所述的接力通信設(shè)備保持連接的階段，接力通信設(shè)備根據(jù)終端通信目的地不同，在通信的目標(biāo)終端在子網(wǎng)內(nèi)時，負(fù)責(zé)兩個終端的信令、數(shù)據(jù)處理和交換；或者通信目標(biāo)終端不在子網(wǎng)內(nèi)時，負(fù)責(zé)將所述終端和所述基站信息的信令、數(shù)據(jù)處理和交換。
全文摘要
一種接力通信設(shè)備及其通信方法和使用該設(shè)備的移動通信系統(tǒng)屬于時分雙工或頻分雙工移動通信系統(tǒng)領(lǐng)域。接力設(shè)備主要包括終端接入功能單元、獨(dú)立天線及饋線、射頻收發(fā)信機(jī)、物理層信號處理設(shè)備、基站功能單元、獨(dú)立天線及饋線、物理層信號處理設(shè)備、總控制單元、數(shù)字信號處理器、控制總線等。采用本發(fā)明接力通信設(shè)備的移動通信系統(tǒng)包括至少一個所述接力通信設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備可以將基站功能部分的天饋系統(tǒng)布置在移動通信網(wǎng)絡(luò)沒有覆蓋到的區(qū)域，使普通用戶終端在該地區(qū)獲得服務(wù)；也可以在急需提供服務(wù)的地區(qū)迅速提供服務(wù)，使系統(tǒng)的覆蓋狀況大大改善，使火車、長途汽車上的移動通信用戶在旅行中自由地通信，使大建筑物內(nèi)的用戶方便地獲得服務(wù)。
文檔編號H04W16/26GK1431841SQ0311521
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者李世鶴, 李峰, 楊貴亮 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司