CN101485114B - 中继器 - Google Patents
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Abstract
一种用于在通信网络中使用的中继器,所述中继器被安排为从至少一个用户设备接收数据并向所述至少一个用户设备发送数据,其中,所述中继器包括处理器,被安排为处理从所述用户设备接收的配置数据,并依据所处理的测距数据向所述用户设备发送数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种中继器、转发信号的方法和通信***。所述中继器特别但不唯独地是多级中继器链的一部分。
背景技术
网络使用中继单元进行信息转发是众所周知的。在例如蜂窝无线网络的无线网络中,已知要为从基站收发站传送的信号提供中继单元。在这样的安排中,由基站收发站传送的无线信号被中继单元接收,并且被该中继单元典型地重传到移动终端或其它用户设备。
当前,存在这样的挑战:确保无线网络中存在充足覆盖,以便提供高数据速率服务。使用当前***,由于受从用户设备到基站的数据差错率限制的可能带宽与距离的倒数大大相关,所以通常仅靠近基站的用户设备具有高数据速率的可能。因此,为达到高数据速率覆盖,需要更多数量的基站。然而,增加基站的数量是昂贵的。
为了在小区中更均匀地分布数据速率,提出了中继单元或中继器。然而,存在关于将中继器或中继单元集成到无线通信***中的问题。
一个已知的问题是关于测距或将用户设备初始连接到网络,其中,在基站与用户设备之间运转着中继站。在这样的环境中,在用户设备与基站之间实施的测距过程不能被直接应用。例如,在也称为WiMax的IEEE802.16中定义的测距过程需要经由中继站将用户设备初始测距消息发送到基站。然而,由于用户设备与中继站之间的连接不同于基站与中继站之间的连接,所以中继站不能简单地中继关于基站和中继站之间的连接的与初始测量和设置有关的测距消息。此外,如IEEE 802.16中所实现的基站不会觉察用户设备与中继站之间的无线连接。
此外,如果初始测距消息被经由无线中继站转发到基站,则将在每个阶段需要多级争用解决,这将增加测距过程所需的总时间。
发明内容
本发明的实施例的目的是解决或至少缓解该难题。
根据本发明,提供了一种用于在通信网络中使用的中继器,所述中继器被安排为从至少一个用户设备接收数据和向其发送数据,其中,所述中继器包括处理器,其被安排为处理从所述用户设备接收的配置数据,并且依据所处理的配置数据,向所述用户设备发送数据。
所述配置数据优选地是测距数据。
所述配置数据优选地是CDMA测距数据。
所述配置数据优选地是用以配置从所述中继器到所述至少一个用户设备的无线通信链路的数据。
所述处理器优选地被进一步安排为依据所处理的配置数据,发送配置响应成功消息。
所述中继器优选地被进一步安排为向基站发送进一步的数据并从其接收进一步的数据,其中,所述处理器被进一步安排为向所述基站发送进一步的配置数据。
所述进一步的配置数据优选地包括进一步的测距数据。
所述进一步的配置数据优选地是CDMA测距数据。
所述进一步的配置数据优选地是用以配置从所述中继器到所述基站的无线通信链路的数据。
所述进一步的配置数据可以包括带宽请求。
所述处理器优选地被安排为并行地处理从所述用户设备接收的配置数据以及向所述基站发送进一步的配置数据。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于操作在通信网络中使用的中继器的方法,所述中继器被安排为从至少一个用户设备接收数据并向其发送数据,其中,所述方法包括:在所述中继器处理从所述用户设备接收的配置数据;以及,依据所处理的配置数据从所述中继器向所述用户设备发送数据。
所述配置数据可以是测距数据。
所述配置数据优选地是CDMA测距数据。
所述配置数据优选地是用以配置从所述中继器到所述至少一个用户设备的无线通信链路的数据。
所述用于操作中继器的方法可以进一步包括依据所处理的配置数据,从所述中继器向所述用户设备发送配置响应成功消息。
所述中继器优选地被进一步安排为向基站发送进一步的数据并从其接收进一步的数据,所述方法可以进一步包括从所述中继器向所述基站发送进一步的配置数据。
所述进一步的配置数据可以包括进一步的测距数据。
所述进一步的配置数据可以是CDMA测距数据。
所述进一步的配置数据优选地是用以配置从所述中继器到所述基站的无线通信链路的数据。
所述进一步的配置数据可以包括带宽请求。
优选地,在所述中继器基本并行地实现处理从所述用户设备接收的配置数据和从所述中继器向所述基站发送进一步的配置数据。
根据本发明的第三方面,提供了一种计算机程序,其被安排为操作计算机执行用于操作方法的方法,用于操作在通信网络中使用的中继器,所述中继器被安排为从至少一个用户设备接收数据并向其发送数据,其中,所述方法包括:在所述中继器处理从所述用户设备接收的配置数据;以及,依据所处理的配置数据,从所述中继器向所述用户设备发送数据。
附图说明
为了对本发明以及关于其如何被实现有更好的理解,现在将仅作为实例参考附图,其中:
图1示出了在其中本发明的实施例可以被实现的通信网络的概略示意图;
图2示出了体现本发明的如图1中所示的中继单元;
图3示出了图1中所示的通信网络的一部分的示意图;
图4示出了如在图2中所示的中继器中实现的本发明第一实施例中信号流的示意图;以及
图5示出了如在图2中所示的中继器中实现的本发明的进一步实施例的信号流的示意图。
具体实施方式
图1示出了一种通信网络。所述通信网络包括也称为基站的基站收发站(BS)1、2。基站(BS)1、2被安排为能够与基站控制器(BSC)9通信。在其它实施例中,所述基站被安排为能够与任何已知的公共陆地移动网络(PLMN)基础设施通信。基站1、2还被安排为能够与用户设备7通信。所述基站还被安排为能够与中继站(RS)3、5通信。
中继站(RS)3、5被安排为能够与基站收发站(BS)1、2通信。所述中继站还能够连接到移动站(MS)7。中继站(RS)3、5还能够与其它中继站(RS)5、3通信。
中继站的连接也在图1中示出。图1示出了直接连接到基站1的第一组中继站3,以及经由第一组中继站3连接到基站1的第二组中继站5。尽管未在图1中示出,但该链接可以被扩展为使得进一步组的中继站经由前面组的中继站连接到基站。为进一步协助对本发明的理解,第一组中继站3中的一个已被给以标记值RS00,并且第二组中继站5中的一个已被给以标记值RS01。这些标记值仅是示例性的,并且可被应用于任意两个链接的中继站——即,以下描述的示例可被应用于相邻组的任意两个连接的中继站。
用户设备(UE)、移动站(MS)或用户站(SS)可以是任意适当形式的用户设备,例如移动站、移动电话、个人事务管理器、PDA(个人数字助理)、计算机、便携式计算机、笔记本等。
实际上,多得多的用户设备被提供。还应当理解,在本发明的一些实施例中,中继单元可以能够与多于一个的基站通信。为帮助对本发明的理解,所讨论的示例将涉及网络的一部分,所述部分包括基站1、中继站5a以及用户设备7a和7b。本领域的技术人员应当理解,实体的其它设置也是可行的。
体现本发明的中继站(RS)5a在图2中被更详细地示出。中继站RS5a包括天线101,该天线101被安排为能够传送和接收来自基站1、用户设备7a、7b和其它中继站3、5的射频信号。天线101可以包括天线阵列,其能够波束成形并且向或从特定的空间方向发送或接收信号。
中继站RS进一步包括收发器105,该收发器105连接到天线101,并且被安排为能够从所述天线接收射频信号,以及输出基带信号和接收基带信号,以及向天线101发送射频信号用于传送。
中继站RS5a进一步包括处理器103,该处理器103被安排为控制所述收发器,并且用于操作中继站存储器107。
中继站RS5a进一步包括存储器107,该存储器107被安排为存储用于中继站5a的操作的指令。此外,所述存储器可以被安排为在所接收的数据被重传到其目的地之前对其进行缓存。在本发明的一些实施例中,单独的存储器可以用于存储不同类型的数据,即,所接收的数据可以存储在磁性存储介质上,并且指令存储在半导体存储设备上。
应当理解,图2中所示的中继站的示例示出了功能性。应当理解,收发器电路105可以被合并到处理器103中,并且反之亦然。
图3示出了如图1中所示的无线网络的一小部分。图3示出了经由层2通信链路连接到中继站5a的基站1(BS)。此外,中继站5a经由L1链路连接到被示为个人计算机的用户设备(UE)或用户站(SS)7b。所述基站被示为在第一个时刻经由L2链路连接到移动站(MS)或用户设备(UE)7a,并注意移动站7a的移动,移动站被示为位于由中继站5a服务的区域内。中继站被示为经由L1链路与移动站7a通信。移动站7a在该示例中被示为移动电话,然而,可替换地,任何合适的用户设备可以被使用。
当移动站7a在第一个时刻(即在直接连接到BS时)试图经由基站获得对网络的初始接入时,IEEE 802.16(或WiMax)标准指示,在用户设备与基站之间执行测距过程。在该测距过程中,用户设备实现基于争用的码分多址(CDMA)测距,其中,所述测距对用户设备分配与基站通信所需的码、频率和其它参数。当成功地从MS接收到初始CDMA码序列和参数时,基站为MS提供功率、同步(timing)和频率调整。所述MS然后使用这些调整值,并且使用新值实施进一步的基于争用的CDMA测距过程。该过程重复直到在基站处的接收在所需阈值内。当满足所需阈值时,基站使用例如CDMA_ALLOCATION_IE的消息,提供单播上行链路分配,即,从MS在何时以及什么带宽进行发送。基于该上行链路分配消息的接收,MS以测距请求(range request)消息的形式向基站发送完整的测距消息。
然而,如由图3中的第二时刻所示的那样,当移动站移动到中继站的接收范围之内以及基站的范围以外时,针对联接到中继站的用户设备的测距过程是不同的。
假设中继站发送其自己的前同步信号(preamble)和映射变量(MAPs),用户设备实现其自己的与中继站的测距,并且用户设备联系被固定在基站处(换句话说,例如基本、主用连接标识符(CID)的所有参数的分配都由基站来完成)。所述CID标识802.16MAC中的服务和/或一个或更多用户(在组中)。每个MAC分组都具有CID。基于所述CID,802.16设备可以确定MAC分组的接收者。还存在几种不同类型的CID,所述CID标识消息种类。
802.16中的CID是16位长。
不同CID组是广播、多播(用于寻址多播组)和单播(例如带宽分配、轮询、受邀测距的移动站特定消息)CID。
单播CID可以被进一步划分为管理CID(MS与BS之间的信令消息)和传输CID(用于承载用户数据)。
所述主用CID被用于例如认证和注册消息的能容忍延迟的消息,以及所述基本CID被用于例如PHY参数或轮询的不能容忍延迟的消息。
所述测距具有UL-MAP,该UL-MAP是由BS发送的示出上行链路中分配给用户设备的专用带宽的消息。MS使用UL-MAP中所分配的带宽发送测距请求。在这一点上,MS不具有分配的CID。对于该消息,MS使用熟知的值为0x0000、被称为初始测距CID的连接id。响应于该消息,BS发送测距响应,该测距响应对MS指派基本和主用CID。在此之后,MS可以在MAC消息中使用那些CID。
在图3中,如上面所描述的,L1定义MS与中继站之间的无线通信链路,L2定义中继站与基站,或者MS与基站之间的无线通信链路。L1链路上的无线状况典型地与L2链路上的状况不同。因此,在MS 7a想要开始与中继站的测距时,在中继站的初始建立或测距期间确定的已对L2链路实施的功率、同步和频率调整,不能被简单地转发并由MS使用。因为基站最初不知道L1链路的无线状况,因此中继站也不能仅简单地中继关于L2链路的已知的测距消息和中继站初始测距。
一种解决方案是请求中继站将测距过程中的所有消息转发给基站。然而,该多级争用产生大的延迟以及对于每个链路的信令带宽浪费。
图4和5示出了两种减轻该问题的方法。作为本发明的实施例在中继站中实现的这两种解决方案中,不向基站转发CDMA初始测距请求。而是中继站实现局部测距。联接到MS的中继站执行初始测距,即RS与MS之间的L1链路的调整,并随后一旦所述初始测距被完成,则向基站转发完成测距请求消息。
此外,与中继站实施所述初始局部测距争用CDMA过程的同时,本发明的实施例中的中继站还在L2链路上向基站发送上行链路带宽请求/测距请求。当中继站并行或部分并行地实施这些过程时,有可能显著减小所述测距过程的延迟。
图4示出了本发明的第一实施例的实现。在步骤201a中,第一CDMA测距请求被从移动站发送到中继站。在步骤203中,中继站基于CDMA测距消息的接收,向移动站发回响应消息(RNG_RSP),该响应消息包含用于移动站的一些调整值。
移动站使用这些调整,并且重发CDMA测距消息,并且接收进一步的响应,直到对于L1链路所述CDMA测距过程完成。
所述完成在图4中由步骤201f示出,其中,在该步骤201f,最终CDMA测距消息被从移动站发送到无线中继站。
基于在可允许阈值内的该CDMA测距消息的接收,中继站在步骤205a中向基站发送带有CDMA测距消息的第一个消息,并且在步骤207中,还向移动站发送包含含有变量的成功测距响应的消息,以及包含用于L1链路的码和上行链路带宽的CDMA分配消息。
基站当接收到CDMA测距消息时,在步骤209中发送带有成功码的测距响应消息以及上行链路带宽和码变量。由于中继站已经在基站的接收阈值内,因而从中继站到基站的CDMA测距请求循环周期通常应该是短的,因此争用窗口是短的。
基于来自中继站的测距请求响应消息的接收,移动站在步骤211中在L1链路上向中继站发送包含MAC地址和配置文件(profile)信息的完整的测距请求消息。
在步骤213中,中继站在L2链路上向基站发送包含MAC地址和配置文件信息的完整的测距请求消息。
在步骤215中,当基站接收到来自中继站的完整的测距请求消息时,发回包含CID的测距响应消息,其随后在步骤217中被从中继站转发到移动站。
因此,通过减小经由中继站在基站与移动站之间发送的测距信息传送量,用于进行测距的响应时间被大大减少。
在多个中继站位于移动站与基站之间的多跳环境中,时间被进一步减少。
本发明的第二实施例在图5中示出。对于那些与图4中所描述的类似的步骤或网络单元,使用相同的标号。
步骤201a、203和211f与图4中描述的相同。因此,移动站向中继站发送初始CDMA测距请求,并且中继站和移动站迭代地接近L1链路所需的CDMA链接,直到移动站在步骤201f中发送处于阈值内的CDMA测距变量。这时,如上面已参考前一实施例描述的那样,中继站在步骤207中向移动站发送成功消息。
然而,由于在中继站最初连接基站时先前实现的CDMA测距过程被认为仍然有效,并且因此所使用的码和功率值对于中继站与基站之间的通信也仍然有效,所以中继站在步骤206中向基站发送带宽请求。基站在步骤210中向中继站发回上行链路分配图。这为移动站分配了用于移动站与基站之间的通信的特定上行链路容量。
在步骤211、213、215和217中,与之前关于图4描述的相同的过程被实现以完成测距过程。
因此,由于其仅需要将上行链路分配传递到中继站,因而该实施例进一步提高了前一实施例的效率。
在本发明的一些实施例中,如分别在图4和5中示出的在L2链路上实现的CDMA测距请求——步骤205,以及在L2链路上实现的带宽请求——步骤206,与在中继站与移动站之间实现的CDMA测距过程的迭代同时实现。
以上描述的操作可能需要各个实体中的数据处理。所述数据处理可以借助于一个或更多数据处理器来提供。当适当改写的计算机程序代码产品被加载到计算机时,可用于实现所述实施例。用于提供所述操作的程序代码产品可以存储在例如载体磁盘、卡或磁带的载体介质上或者借助于所述载体介质来提供。一种可能是经由数据网络下载所述程序代码产品。可以在位置服务器中配备合适的软件来实现。
应当注意,尽管在以上实施例中描述了关于例如移动站的用户设备,但是本发明的实施例可应用于任意其它适当类型的用户设备。
还应当注意,尽管本公开中详细示出和描述的示例性通信***使用WiMax***的术语,但所提出解决方案的实施例可被用于其中可以通过本发明的实施例而获得优势的任意通信***中。本发明也不限于例如蜂窝移动或WLAN***的环境。本发明可以例如作为称为“互联网”和/或“内联网”的计算机网络的一部分来实现。此外,本发明的一些实施例中的用户设备14可以经由合适的网关经由固定连接与网络通信,其中,所述固定连接例如是数字用户线路(DSL)(异步或同步的)或公共电话交换网(PSTN)线路。
还应当注意,尽管以上描述了本发明的示例性实施例,但存在对所公开的解决方案作出的各种变型和修改,而不脱离所附权利要求中定义的本发明的范围。
Claims (13)
1.一种用于在通信网络中使用的中继器,其中所述中继器包括:
用于接收来自用户设备的初始测距请求的装置;
用于至少部分地基于所述初始测距请求生成初始测距响应的装置;
用于将所述初始测距响应发送给所述用户设备的装置;
用于接收来自所述用户设备的完整的测距请求的装置;
用于将所述完整的测距请求发送给基站的装置;
用于接收来自所述基站的与所述完整的测距请求相关的测距响应的装置;以及
用于将接收自所述基站的测距响应发送给所述用户设备的装置。
2.根据权利要求1所述的中继器,其中,所述中继器还包括:
用于将带宽请求发送给所述基站,请求用于将所述初始测距响应发送给所述用户设备的带宽的装置;以及
用于接收来自所述基站的带宽响应的装置。
3.根据权利要求1所述的中继器,其中所述完整的测距请求包括所述用户设备的MAC地址。
4.根据权利要求1所述的中继器,其中,所述初始测距响应包括所述中继器和所述用户设备之间的L1链路的调整信息。
5.根据权利要求1所述的中继器,其中,所述中继器被包含在中继站中。
6.根据权利要求1所述的中继器,其中,所述用户设备是移动站。
7.一种用于操作在通信网络中使用的中继器的方法,包括:
接收来自用户设备的初始测距请求;
至少部分地基于所述初始测距请求生成初始测距响应;
将所述初始测距响应发送给所述用户设备;
接收来自所述用户设备的完整的测距请求;
将所述完整的测距请求发送给基站;
接收来自所述基站的与所述完整的测距请求相关的测距响应;以及
将接收自所述基站的测距响应发送给所述用户设备。
8.根据权利要求7所述的方法,进一步包括:
将带宽请求发送给所述基站,请求用于将所述初始测距响应发送给所述用户设备的带宽;以及
接收来自所述基站的带宽响应。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述完整的测距请求包括所述用户设备的MAC地址。
10.根据权利要求7所述的方法,其中,所述初始测距响应包括所述中继器和所述用户设备之间的L1链路的调整信息。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法,其中,接收所述初始测距请求包括在中继站中接收所述初始测距请求。
12.根据权利要求7所述的方法,其中所述用户设备是移动站。
13.根据权利要求7所述的方法,其中所述方法能够实现为计算机程序。
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