分层异构无线接入网系统及分层异构无线接入网实现方法

专利名称：分层异构无线接入网系统及分层异构无线接入网实现方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，具体地，涉及分层异构无线4妄入网 及分层异构无线4妄入网的实现方法。
背景技术：
为了提高网络的业务能力和合理地使用频谱，分层移动通信接 入网架构正在得到越来越广泛的应用。第三^移动通信系统与无线 局域网之间的协同就是分层无线接入网架构的 一个应用实例，目前，
分层无线接入网作为IMT-Advanced系统的4夷选架构，在相关的研 究领:威受到广泛的关注和研究。
使工作于较低频段(比如，低于3GHz)的无线接入点(或基 站)承担大区域覆盖并向高速移动终端提供业务，使工作于较高频 段(比如，高于3GHz)的无线接入点承担小区域覆盖并向低速或 者准静态的终端提供业务，是对分层无线接入网架构的传统考虑， 这涉及在分层无线接入网架构中引入层间切换技术。
为了进一步提高分层无线接入网的频镨效率，目前已经产生了 基于分层无线接入网架构的分集发射和分集接收技术。
例如，第US5，546,443号美国专利申请7>开了 "一个分层结构的 无线接入系统及工作方法"，该系统包括宏小区和;f效小区，宏小区内的所有微小区与宏小区共享控制信道，控制信道用于传输接入请求
信息、寻呼信息、移动台和基站位置信息等。进一步地；微小区还
有一个独立于分层结构的共享公共控制信道。该系统的工作方法是
一个向宏小区请求接入的业务除了被接入到该宏小区之外，还被接 入到一个属于该宏小区的微小区，使用宏小区和微小区实现对该项 链接的控制信道的宏分集和业务信道的宏分集。
上述的发射分集和接收分集技术虽然可以提高系统处于轻载状
态的频谱j文率，甚至乂人原理上i井，该:忮术可以综合^f吏用宏小区频i普
资源和微小区频谱资源来共同支持高速移动终端，但是，本申请的
发明人发现该技术至少存在如下缺点影响蜂窝系统的频率复用模 式，产生额外的小区间干扰，在点对点业务中综合频镨效率不高。
为了降低微小区在支持移动终端时产生的移动管理的复杂度， 标题为"分层蜂窝无线电通信系统"的第CN02814129.6号专利申 请给出了解决方案，该系统包括一个伞状宏小区和被该宏小区覆盖 的多个微小区，每个宏小区和微小区包括一个控制主站。 一个次站 (终端)具有一条与此系统通信的通信信道，它被划分成用于传输 控制信息的控制子信道和用于传输用户数据的凝:据子信道。控制子 信道将次站(终端)连接到服务宏小区的主站，而数据子信道将次 站(终端)连4妄到服务孩i小区的主站。所述信道的控制部分主要由 伞状宏小区来服务，从而降低频繁的移动性管理开销，而数据部分 主要由能够支持高数据速率和大数据密度的微小区来服务。
本申请的发明人发现，上述方法至少存在如下缺点没有从更 基本的双工方式演进的层面来改进控制信道的使用方式，分层无线
接入网的综合性能并无太大改善。
为了实现分层架构下对非对称业务的支持能力，现有的分层架 构下TDD系统与FDD系统之间互相补充的方法有标题为"运行一个TDD/虚拟FDD分层蜂窝通信系统的方法 (Method of operating a TDD/virtual FDD hierarchical cellular telecommunication system )"的第US20050174954号美国专利申"i青提 出，在TDD系统被FDD系统所覆盖的情况下，借用FDD的上行 频i普中的剩余部分作为终端FDD工作方式的上4于通道，4吏用TDD 频"i普作为终端FDD工作方式的下行通道，这冲羊就形成一个"虚拟" 的FDD双工方式。^f旦是该方法只是对传统TDD和传统FDD双工 方式的组合，而传统TDD和传统FDD的基本问题并没有解决，比 如，TDD缺少支持高速移动的支持能力，FDD缺少支持非对称业 务的能力，这些基本问题仍然带到了分层无线接入网架构当中。
综上，在目前所采用的分层无线4妻入网架构及其相关的工作方 法中，存在如下需要解决的问题没有从更基本的双工方式演进的 层面来改进控制信道的使用方式，虽然现有技术中，比如，第 US5，546，443号美国专利申请公开了 "一个分层结构的无线接入系统 及工作方法"，也提出了在分层接入网中进行控制信道与业务信道的 分离，但这种分离只是在同 一个系统使用的成对或非成对频镨内进 行业务信道与控制信道的分离，没有在成对和非成对频谱间进行业 务信道与控制信道的分离，因此，现有技术无法产生既让业务数据 利用非成对频i普的互易性及其对非对称业务的灵活性，同时又让控 制信道利用成对频谱的低时延这样的效果，不能改进分层无线接入 网对非对称业务的灵活支持能力、对高速移动下的终端业务的频谱 效率；而现有的FDD系统与TDD系统之间的相互补充的方法4又<又 是对传统TDD和FDD双工方式的组合，没有解决传统TDD和FDD 方式的基本问题。此外，目前的层间配合是基于层间切换技术的， 没有使用动态性能更好的层内和层间节点间调度技术。

发明内容
考虑到相关技术中存在的上述问题中的一个或多个问题而提出 本发明，为此，本发明旨在提供一种分层异构无线接入网系统及分 层异构无线接入网实现方法，其通过使用基于业务与控制相分离的
双工方式以及节点调度才支术，可以真正实现FDD系统与TDD系统 之间的有机协同，进一步提高分层无线接入网的综合性能。
才艮据本发明的一个方面，4是供了 一种分层异构无线4妻入网系统。
根据本发明实施例的分层异构无线接入网系统包括使用成对 频谱的第一无线节点层，其中，第一无线节点层包括一个或多个使 用成对频谱的第一无线节点，其中，成对频谱包括一用于上行传输 的频i普和一用于下4亍传输的频:潜； <吏用非成对频-潜的第二无线节点 层，第二无线节点层包括多个使用非成对频谱的第二无线节点，其 中，非成对频谱是支持上4于和下4于传输方式的频谱；资源管理和双 工控制单元，用于对成对频语和非成对频谱进行管理和分配，以及 控制第一无线节点和第二无线节点以业务与控制相分离的混合双工 方式与无线终端的通信；节点间调度控制单元，用于对无线终端进 行节点间调度；基带处理单元，用于对来自和/或送往第一无线节点 和/或第二无线节点的信号进行基带处理；无线终端，工作于第一无 线节点和第二无线节点所使用的频谱上，用于与分层异构无线接入 网进行通信。
优选地，上述的节点间调度控制单元通过第一节点层发送/接收 节点间调度控制信令，以对无线终端进行节点间调度。
优选地，节点间调度控制单元通过第一无线节点层对无线终端 进行节点间调度的方式为如下方式之一 从第二无线节点层选择最 优节点，并将最优节点的部分或全部资源指配给无线终端；从第一
10无线节点层和第二无线节点层中选择最优节点，并将最优节点的部 分或全部资源指配给无线终端。
优选地，在业务与控制相分离的混合双工方式中，第二无线节 点层用于以时分双工方式承载无线终端的上/下行业务H据，第一无 线节点层用于承载传送上/下行业务数据所需要的控制数据。
优选地，第一无线节点与无线终端的通信方式为如下方式之一 4吏用第一无线节点^吏用的成只于频i普，以全频分双工方式或半频分双 工方式与无线终端通信；在资源管理和双工控制单元的控制下，使 用第一无线节点使用的成对频谱中的部分频语以及第二无线节点使 用的非成对频谱，以业务与控制相分离的混合双工方式与无线终端 通信。
优选地，第二无线节点与无线终端的通信方式为如下方式之一 4吏用第二无线节点〗吏用的非成对频-潜，以时分双工方式与无线终端 通信；在资源管理和双工控制单元的控制下，使用第二无线节点使 用的非成对频i普中的部分或全部频谱以及第一无线节点使用的成对 频i普中的部分频-潜，以业务与控制相分离的混合双工方式与无线终 端通信。
优选地，基带处理单元以分布式基站的方式对来自和/或送往第 二无线节点和/或第 一无线节点的信号进行基带处理。
优选地，第一无线节点用于宏小区的覆盖，第二无线节点用于 微小区或宏小区的覆盖，其中，宏小区内存在一个或多个微小区或 者一个或多个用于覆盖微小区的第二无线节点，或者，宏小区与由 一个或多个第二无线节点覆盖的微小区交叠。
伊乙选i也，第一无线节点包4"舌以下4壬一种以频分乂又工方式工作 的带有基带处理的基站的射频单元或者以频分双工方式工作的分布式基站的远端射频单元；第二无线节点包4舌以下^f壬一种以时分双 工方式工作的带有基带处理的基站的射频单元、以时分双工方式工 作的分布式基站的远端射频单元、或者以时分双工方式工作的无线 数字中继器。
优选地，基带处理单元与资源管理和双工控制单元作为同一个 网元存在于分层异构无线4妄入网系统之中。或者，基带处理单元与 资源管理和双工控制单元作为不同的网元存在于分层异构无线4妄入 网系纟充之中。
才艮据本发明的另 一方面，4是供了 一种分层异构无线4妄入网的实 现方法，其中，分层异构无线接入网包括使用成对频谱的第一无线 节点层以及4吏用非成对频-潜的第二无线节点层，成对频-潜包4舌一用 于上行传输的频语和一用于下行传输的频谱，非成对频语是支持上 ;f于和下^f于传输方式的频i普。
才艮据本发明实施例的分层异构无线接入网的实现方法包括以下 处理使用第二无线节点层以时分双工方式7fc载无线终端的上/下4亍
业务数据；使用第一无线节点层承载传送上/下行业务数据所需要的 控制数据；使用第一无线节点层对无线终端进行节点间调度。
优选地，控制凄t据的传送方式为以下任一种成对频-潜中的两 个频-潜均以频分双工方式工作，用于上行传输的频谱岸义载上行控制 数据，用于下行传输的频谱承载下行控制数据；成对频谱中的用于 上4亍传输的频谱与非成对频谱以频分双工方式工作，用于上4于传输 的频谱承载上行控制数据，非成对频谱承载业务数据；成对频谱中 的用于下行传输的频i普与非成对频谱以频分双工方式工作，用于下 行传输的频谱承载下行控制数据，非成对频谱承载业务数据。优选地，非成对频谱为在频域上不连续的多个非成对频-潜的组 合或者在频域上连续的一段非成对频谱。
优选地，节点间调度的方式为以下任一种根据各个节点的信 号质量，从第二无线节点层选择最优节点，并将最优节点的部分或 全部资源指配给无线终端；根据各个节点的信号质量，从第一无线 节点层和第二无线节点层中选择最优节点，并将最优节点的部分或 全部资源指配给无线终端。
通过本发明的上述至少一个4支术方案，实现了以下有益岁文果 通过在分层无线接入网中引入业务与控制相分离的双工方式，使得 无线接入系统既保留了 TDD的信道互易性以及上/下行业务的灵活 性，又兼有FDD的低反馈时延的各种优点，从而提高了TDD空口 的动态性能和吞吐量。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部 分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发 明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附 图中所特別指出的结构来实现和获得。


附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部 分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的 限制。在附图中
图1是示出才艮据本发明实施例的分层异构无线接入网络系统的 架构示意的流程图；图3是根据本发明实施例的业务与控制相分离的混合双工对频 -潜的〗吏用的示意图4是根据本发明实施例的分层异构无线接入网使用混合双工 方式的示意图5是根据本发明实施例的分层异构无线接入网使用半双工 FDD及层间节点间调度的示意方式及层内节点间调度的示意图。 l沐实施方式
如上所述，在目前所采用的分层无线4妄入网架构及其相关的工 作方法中，产生了在分层接入网中进行控制信道与业务信道的分离 来降低移动终端在微小区间的切换频度，以筒化对终端的移动性管 理这样的技术，但是这种控制信道与业务信道的分离只是在同一个 系统内进4亍的，或者只是在单个系统所4吏用的成对或非成对频i普内 进行业务信道与控制信道的分离，而没有在成对和非成对频谱间进 4亍业务信道与控制信道的分离，因此，现有4支术无法产生既让业务 数据利用非成对频谱的互易性及其对非对称业务的灵活性，同时让 控制信道利用成对频谱的低时延这样的效果。至于现有技术中FDD 系统与TDD系统之间通过相互4昔用对方的频:潜来构成混合双工的 方法，比如，让一个无线终端^f吏用FDD系统的成对频错中的一部分 与TDD系统中的非成对频i普中的一部分以全/半频分双工的方式工 作，^U又是对传统TDD和FDD双工方式的组合，没有解决传统TDD 和FDD方式的基本问题。
鉴于此，TDD系统与FDD系统之间的协同工作是无线接入网 的一个发展趋势，而伴随TDD系统与FDD系统之间的协同工作而产生的是成对频i普与非成对频i普的聚集，成对频i脊与非成对频:潜的 聚集为构建新的双工方式奠定了物理基础，在此基础上实现业务信 道与控制信道在非成对和成对频i普上的分离就可以构建出新的混合 只又工方式。
针对由FDD空口实现宏小区覆盖，由TDD空口实现微小区覆 盖这样一类分层无线接入网，本发明实施例提供了 一种分层异构无 线4妄入网系统及分层异构无线接入网实现方法首先，在分层异构 无线接入网中引入了业务与控制相分离的混合双工这一新的双工方 式，使分层无线接入网既保留TDD的信道互易性及上/下行业务的 灵活性，又兼有FDD的低反馈时延带来的各种优点，从而能够提高 TDD空口的动态性能和吞吐量；其次，在分层异构无线接入网中引 入了节点间调度，包括层间节点间调度和层内节点间调度，以达到 如下效果1 ) 4吏在高端频谱(比如，5GHz附近)上以TDD方式 工作的微小区无线节点支持高速移动终端，从而扩展了高端频谱的 应用范围；2)改善位于微小区边缘的终端的传输速率。
以下描述的分层异构无线4妄入网以3GPP LTE FDD才示准失见范的 系统与3GPP LTE TDD标准所规范的系统为基础来构建，且该分层 异构无线接入网可以支持以下的工作方式(1)业务与控制相分离 的乂又工方式(SCS-HDD: Hybrid Division Duplex based on the Separation of Control and Service ); ( 2 )半双工FDD ( Half Frequency Division Duplex, or (T+F)DD ); ( 3 )层内节点间调度和层间节点间 调度。
只于于下文中涉及到的两类频i普，即，成乂于频i瞽和非成只十频i普， 通常，成对频谱包括一用于上行传输的频谱和一用于下行传输的频 谱，非成对频i普是以双向方式4吏用的频谱。通常，将频i普B分配作为TDD系统的非成对频i普。具体地， 频-潜B是以双向方式〗吏用的频:潜，既可用于上4亍传送，也可用于下 行传送。对于采用业务与控制相分离的双工方式环境而言，在频谱 B上配置上4于和下行业务信道。在频i普B上除了岸、载业务^:据之外，
还承载用于信道估计的参考符号(或导频符号)。其中，频谱B可 以为在频域上连续的一l殳非成对频i普，也可以为在频i或上不连续的 多个非成对频-潜的组合，对于组合的频i普B,可以实现业务的灵活 提供以及实王见多个TDD系统十办同工作。
频谱U是只用于上行传输的频谱， 一般地，频谱U是FDD系 统使用的成对频谱的上行频谱；频镨D是只用于下行传输的频谱， 一4殳地，频谱D是FDD系统使用的成对频谱的上行频谱，频谱D 也可以是用于下行广播的频谱，如用于MBMS或者DVB-T的广播
用频i普。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此 处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本 发明。
系纟克实施例
根据本发明实施例，提供了 一种分层异构无线接入网系统。
图1是示出根据本发明实施例的分层异构无线接入网系统的结 构示意图。其中，为了避免TDD与FDD系统之间的邻频带干扰， 本实施例中将TDD系统与FDD系统分别安装于不同的站址上。
如图l所示，根据本发明实施例的分层异构无线接入网系统包
括(l)使用成对频谱的第一无线节点层，其中，第一无线节点层 包括一个或多个^f吏用成对频-潜的第一无线节点(图1中示出了一个
第一无线节点IOI),其中，如上所述，这里^^是到的成对频语包括一
用于上行传输的频谱(例如，频谱u)和一用于下行传输的频谱(例
如，频:潜D);其中，第一无线节点可以是以下4壬一种以频分7又工 方式工作的带有基带处理的基站的射频单元或者以频分双工方式工
作的分布式基站的远端射频单元(Remote Radio Unit,简称为RRU )、 无线中继器、支持3GPPLTEFDD标准的基站等；
(2 )使用非成对频谱的第二无线节点层，第二无线节点层包括 多个^f吏用非成对频-潜的第二无线节点102 (图1中示出了示例性的 三个第二无线节点102a-102c),这些以TDD方式工作的第二无线节 点可以是4吏用同一种空中4妄口标准的无线节点，也可以是4吏用不同 空中接口标准的无线节点，其中，非成对频谱是支持上行和下行传 输方式的频谱(例如，频谱B);其中，第二无线节点可以是以下任 一种以时分双工方式工作的带有基带处理的基站的射频单元、以 时分^又工方式工作的分布式基站的远端射频单元、以时分双工方式
工作的无线数字中继器、或者支持3GPP LTE TDD标准的基站等；
(3)基带处理单元107，用于对来自和/或送往第一无线节点 和/或第二无线节点层的信号进行基带处理，具体地，基带处理单元
以分布式基站的方式对上述信号进4于基带处理；
该基带处理单元可以与资源管理和乂又工4空制单元可以作为同一 个网元存在于分层异构无线4妄入网系统之中，也可以作为不同的网 元存在于分层异构无线4妄入网系统之中；
基带处理单元还用于获取终端的双工能力信息，并将上述信息 才是供给资源管理和双工控制单元104，以佳J寻资源管理和双工控制单元能够根据当前第一和第二无线节点层内相关节点的频镨资源情
况以及基带处理单元提供的双工能力信息控制终端的双工方式；
此外，基带处理单元还用于将终端上报的信道质量测量数据提 供给节点间调度控制单元108，以使得节点间调度控制单元能够根 据信道质量情况对终端进行节点间调度；
(4) 一个或多个资源管理和双工控制单元104，用于对成对频 谱(频谱U和频谱D)和非成对频谱(频镨B)进行管理和分配， 以及控制第一无线节点101、第二无线节点102以业务与控制相分 离的混合双工方式与无线i冬端的通4言；
(5 )节点间调度控制单元108，用于对无线终端103进行节点 间调度；具体地，节点间调度控制单元通过第一节点层发送/接收用 于对无线终端进行节点间调度的节点间调度控制信令。
(6)无线终端103，工作于第一无线节点和第二无线节点所4吏 用的频-潜上，用于与分层异构无线*接入网进4于通信。无线终端103 可以支持^f吏用非成对频-潜的无线节点层内的无线节点所^吏用的所有 空中接口标准，也可以只支持使用非成对频谱的无线节点层内的无 线节点所使用的多种空中接口标准的一部分。具体地，无线终端103 可以是支持3GPP LTE FDD和TDD标准的双才莫终端，可以在如下 频"i普上以半乂又工FDD方式工作(1 )频:潜U和频i普D; ( 2 )频"i普 U和频谱B; (3)频谱D和频谱B，而且，还可以在非成对频镨B 上以TDD方式工讦乍。
优选地，第二无线节点与第一无线节点层内的覆盖第二无线节 点的第 一无线节点间存在低时延传输通道。
优选地，第一无线节点用于宏小区105的覆盖，第二无线节点 用于微小区或宏小区的覆盖，其中，宏小区内存在一个或多个微小区或者一个或多个用于覆盖^f效小区的第二无线节点(例如，在第一
无线节点101所覆盖的区:^或内，存在以TDD方式工作的多个第二 无线节点102构成的使用非成对频谱的无线节点层)，或者，宏小区 与由一个或多个第二无线节点覆盖的微小区交叠。
其中，无线终端103从第一无线节点101使用的频谱(频谱D、 频语U )上接入第二无线节点102的工作频谱(频语B )上的信道。 为了实现这种接入，FDD系统与TDD系统之间的无线帧在时间上 4呆持特定的同步关系， 一种同步关系如图4所示TDD无线帧的起 始时间滞后或超前FDD无线帧一个固定时延Td， Td的取值范围为 -10ms < Td < 10ms。 Td取负值表示TDD的无线帧的帧头在时间上 超前FDD无线帧的帧头，Td取零值表示TDD的无线帧的帧头在时 间上与FDD无线帧的帧头严才各同步。
以下将详细描述上述处理的各个方面。 (一)业务与控制相分离的混合双工方式
在上文提到的业务与控制相分离的混合双工方式中，第二无线 节点层用于以TDD方式7K载无线终端的上/下4于业务^:据，第一无 线节点层用于承载传送上/下行业务数据所需要的控制数据。
也就是说，第一无线节点101的特点在于，除了支持3GPPLTE FDD标准所关见定的功能之外，还在频-潜U和频i普D上支持本发明 所述的混合双工所需要的控制数据的传输，其支持方式可以是如下 方式之一(1)无线节点101占用3GPPLTEFDD标准中的控制信 道资源来传送为频谱B上的业务数据的传送服务的控制数据；(2 ) 无线节点101占用3GPPLTEFDD标准中的业务信道资源来传送为 频谱B上的业务数据的传送服务的控制数据。以TDD方式工4乍的第二无线节点102的4争点在于，可以以力口 下三种方式工作(1 )可以以3GPPLTETDD标准所失见定的方式独 立向无线终端103提供业务；(2)可以在资源管理与双工控制单元 104的管理和控制下，4巴频语B的资源分为两部分使用， 一部分频 "i普、射频通道、处理资源用于TDD标准所^L定的方式独立向无线终 端103^是供业务， 一部分频i普、射频通道、处理资源用于以本发明 所述的业务与控制相分离的混合双工方式，即只在频i普B上的这些 信道上承载业务数据，传输业务数据所需要的控制数据由频谱D和 频谱U承载；该方式是3GPP LTE FDD标准与3GPP LTE TDD标准 向多网协同演进过程中实现平滑过渡的一种方式；(3)第二无线节 点102的全部频i普、射频通道、处理资源用于以本发明所述的混合 双工，即只在频谱B上的这些信道上承载业务数据，传输业务数据 所需要的控制数据由频谱D和频谱U承载。在以下的描述中，将以 上述的第2种工作^^式为例进行描述。
通过引入业务与控制相分离的混合双工方式，使得该分层异构 无线接入网既保留了 TDD的信道互易性及上下行业务的灵活性，又 兼有FDD的低反馈时延带来的各种优点。
基于上面描述的业务与控制相分离的混合双工方式，第一或第 二无线节点与无线终端之间的通信可以描述如下
(1 )第一无线节点与无线终端的通信方式包括^L用第一无线 节点4吏用的成对频谱，以全FDD方式或半频分双工方式与无线终端 通信；在资源管理和双工控制单元的控制下，使用第一无线节点使 用的成对频谱中的部分频谱以及第二无线节点使用的非成对频谱， 以业务与控制相分离的混合双工方式与无线终端通信。
(2 )第二无线节点与无线终端的通信方式包括使用第二无线 节点4吏用的非成对频i普，以TDD方式与无线终端通信；在资源管理和双工控制单元的控制下，使用第二无线节点使用的非成对频谱中 的部分或全部频-潜以及第一无线节点^吏用的成对频镨中的部分频
:潜，以业务与控制相分离的混合双工方式与无线终端通信。
如上所述，高频段(3GHz以上的频谱)虽然很丰富，但是在 现有的接入网架构和双工方式下，这段丰富的频谱不能支持高速移 动，通过本发明提供的业务与控制相分离的混合双工方式，可以使 得该频-潜支持高速移动。
(二)节点间调度
节点间调度控制单元通过第一无线节点层对无线终端进行节点 间调度的方式包括以下两种(方式一 )从第二无线节点层选4奪最优 节点，并将最优节点的部分或全部资源指配给无线终端，这种调度 方式在本文中称为层内节点间调度；(方式二 ) >^人第 一无线节点层和 第二无线节点层中选4奪最优节点，并将最优节点的部分或全部资源 指配给无线终端，这种调度方式在本文中称为层间节点间调度。
通过上述的节点间调度，综合使用宏小区层频语资源和微小区 频谱资源来共同支持高速移动终端，扩展了高端频谱的应用范围， 提高了小区边缘的传输速率。
方法实施例
才艮据本发明实施例，4是供了 一种分层异构无线4妻入网的实现方 法，其中，分层异构无线接入网包括使用成对频谱(频谱U和频谱 D)的第一无线节点层以及使用非成对频语的第二无线节点层，其 中，非成对频谱(频谱B)是支持上行和下行传输方式的频语，成 对频谱包括一用于上行传输的频谱(频谱U)和一用于下行传输的 频谱(频语D )。
21法的流程图，如图2所示，该方法包括以下处理
步骤S202, -使用第二无线节点层以时分双工方式岸义载无线终端 的上/下行业务数据；使用第一无线节点层承载传送上/下行业务数据 所需要的控制数据；
步骤S204， 4吏用第一无线节点层对无线终端进行节点间调度。
以下将进一 步描述上述处理的各个细节。
( 一 )步骤S202
在步骤S202中，如图3所示，控制凄t据的传送方式为以下任 一种(方式一 )成对频-潜中的两个频i普均以FDD方式工作，其中 一个频谱(频谱U)承载上行控制数据，另一频谱(频镨D)承载 下行控制数据；(方式二)成对频谱中的用于上行传输的频语(频谱 U)与非成对频谱(频谱B)以FDD方式工作，频谱U承载上行控 制数据，频镨B承载业务数据；(方式三)成对频谱中的用于下行 传输的频语(频谱D)与非成对频谱(频谱B)以FDD方式工作， 频谱D承载下行控制数据，频谱B承载业务数据。这里提到FDD 方式可以是全双工的FDD,也可以是半双工FDD。
通过该处理，使得分层异构无线接入网可以支持业务与控制相 分离的混合3又工(SCS-HDD: Hybrid Division Duplex based on the Separation of Control and Service ),进而4吏4寻i亥分层异4勾无线4妄入网 既保留了 TDD的信道互易性及上下行业务的灵活性，又兼有FDD 的低反馈时延带来的各种优点。(二 )步骤S204
在该步骤中，节点间调度的方式为以下任一种(l)层内节点 间调度，根据各个节点的信号质量，从第二无线节点层选择最优节 点，并将最优节点的部分或全部资源指配给无线终端；(2)层间节 点间调度，根据各个节点的信号质量，从第一无线节点层和第二无 线节点层中选择最优节点，并将最优节点的部分或全部资源指配给 无线终端；层间节点间调度的作用是实现4吏用非成对频i普的无线节 点层与使用成对频谱的无线节点层之间在信号覆盖上的互补。
参照图1的示意图，上面的处理可以描述如下
层内节点间调度无线终端将其探测到的属于使用非成对频谱 的无线节点层(第二无线节点层)的一组第二无线节点(比如无线 节点102a、无线节点102b和无线节点102c)的信号质量tb據上净艮 给资源管理和双工控制单元104,资源管理和只又工控制单元104才艮 据预定的原则，乂人这些^f吏用非成对频-潜的无线节点中，为无线终端 指配一个最优的无线节点，比如无线节点102b，用于7 义载终端的业 务数据。
层间节点间调度无线终端将其4罙测到的一组属于4吏用非成对 频i普的无线节点层的无线节点(比如无线节点102a、无线节点102b 和无线节点102c)，以及一组属于4吏用成对频i普的无线节点层的无 线节点(比如无线节点101 )的信号质量凄t据上纟艮给资源管理和双 工控制单元104,资源管理和双工控制单元104才艮据预定的原则， 乂人这些^f吏用非成对频-潜和成对频_潜的无线节点中，为无线终端指配 一个最优的无线节点，用于承载终端的业务凄t据。
通过该处理，可以综合使用宏小区层频i普资源和孩t小区频-潜资 源来共同支持高速移动终端，从而扩展高端频语的应用范围。以下进一 步结合实例来描述本发明实施例提供的技术方案。
实例一分层异构无线41:入网4吏用混合双工SCS-HDD方式
图4是根据本发明实施例的分层异构无线接入网使用混合双工 方式的示意图，以下参照图4来描述该实例中的处理。
首先，无线终端在使用成对频谱的无线节点层上完成对4吏用非 成对频i普的无线节点层内业务信道的4妄入。
在时间Tl，无线纟冬端103在无线节点101 ^吏用的步贞"i普(频i普D) 上完成小区同步并获取频-潜下发的小区广4番信息。小区广纟番信息里 可以包含频语B上的业务信道的可用性指示，比如，频谱B上是否 存在可用于业务与控制相分离混合双工的资源；
在时间T2,无线终端103通过频语U向网络上请求4姿入频谱B， 进一步地，无线终端103在上报请求接入频谱B的信息里面包含自 身的业务能力信息，比如，包含具有支持业务与控制相分离混合双 工的能力；
在时间T3,网络通过频谱D上的控制信道向无线终端103下 发频谱B上的资源许可数据。网络侧的资源管理与双工控制单元104 根据无线终端上报的双工能力，向终端发出使用业务与控制相分离 混合双工的控制命令，并且，向无线终端103分配上下行业务信道 的资源大小和资源位置，如信道位置。在本实例中，网络为无线终 端103支配的资源如图4所示在频i普B上的属于无线节点102的 无线帧上的上4亍时隙5和6、时隙9和10内的资源块用于岸义载上4亍 业务^t据的传豸叙块集合；在频i普B上的无线帧上的下4于时隙11和 12、 16和17内的资源块用于承载下行业务数据的传输块集合；在 频镨D上的时隙12用于传输下行控制数据；频谱U上的时隙18 用于传输上行控制数据；之后，无线终端103在网络为其分配的属于频i普B的上/下4亍业 务信道上进行业务数据的传输。无线终端使用业务与控制相分离混 合双工进行上行业务数据的传输的过程如下
无线终端103通过无线节点102上的4妄收通道，在时刻①，无 线终端103接入频谱B上的上行时隙5和6完成一个传输时间间隔 (Transmission Time Interval,简称为TTI)内的4专llr凄t才居块集合的 业务数据的发送。之后，在时刻②，无线终端103接入无线节点101 使用的频谱D上的无线帧上的时隙12，从而获取网络下发的反馈控 制数据，比如，获取自适应调制编码控制数据(AMC)、重传请求 数据(ARQ)等；然后，无线终端103根据这些反馈控制数据调整 其发射参数，之后，无线终端103通过无线节点102上的接收通道， 在时刻③，4妻入频i普B上的上4亍时隙9和10,在这个时间区间内完 成下一个传输时间间隔(TTI)内的传输数据块集合的业务数据的发 送。
之后，无线终端使用业务与控制相分离混合双工进行下行业务 凄t据的传H过程如下
在无线终端103通过无线节点102上的发射通道，在时刻A， 无线终端接入频谱B上的下行时隙11和12，在这段时间内完成一 个传输时间间隔(TTI )内的传输数据块集合的业务数据的接收之后， 在时刻B,无线终端103^妄入无线节点101 4吏用的频:潜U上的无线 帧上的时隙18，在该时隙内向网络发送反馈控制数据，比如，自适 应调制编码控制ft据(AMC)调整数据、重传请求数据(ARQ)、 信道状态或信道质量指示数据等；无线节点101根据这些终端上报 的反馈控制数据调整其发射参数，之后，在时刻C,无线终端103 接入无线节点102上的发送通道，在频谱B上的下行时隙16和17 内完成下一个传输时间间隔(TTI)内的传输凄史据块集合的业务凄史据 的接收。实例二分层异构无线4妻入网4吏用半双工FDD方式，采用层间 节点间调度
图5示出了^f艮据本发明实施例的分层异构无线4妄入网使用半双 工FDD及层间节点间调度的示意图，如图5所示，该实例的实if见过 禾呈可以描述如下
在时刻Tl，无线终端使用频谱U上的无线帧的时隙1发送上 ^f亍调度请求信息以及对使用成对频谱的无线节点层(第一无线节点 层)内的无线节点和使用非成对频谱的无线节点层(第二无线节点 层)内的无线节点信号的测量信息，包括对无线节点101和无线节 点102的信号质量信息，比如，上才艮对邻近的多个无线节点102a~ 102c的信号测量数据；在时刻T2,无线终端/人频谱D上的时隙5 接收调度控制命令数据，所接收到的调度控制命令指配给无线终端 的是4吏用频i普U上的无线帧的时隙14和15发送上4于业务凄t据。
实例三分层异构无线4妄入网4吏用SCS-HDD方式，采用层间 节点间调度
图6是分层异构无线接入网使用混合双工方式及层内节点间调 度的示意图，以下参照图6描述本实例的实现过程。
在时刻Tl,无线终端使用频语U上的无线帧的时隙1发送对 使用非成对频语的无线节点层(第二无线节点层)内的无线节点信 号的测量信息，比如，对邻近的两个无线节点102a、 102b信号的测 量数据，在时刻T2，无线终端从频镨D上的时隙5接收下行调度 控制命令数据，所接收到的下行调度控制命令指配给无线终端的是 4吏用频i普B上的无线节点102a^f吏用的无线子帧101a上的时隙7和 8上的资源来接收下行业务数据，然后，无线终端在时刻①进行下行 数据的接收。
26在时刻T3，无线终端4吏用频i普U上的无线帧的时隙17发送对 使用非成对频i普的无线节点层内的无线节点信号的测量信息，比如， 对邻近的两个无线节点102a、 102b信号的测量数据，在时刻T4, 无线终端从频谱D上的时隙19接收下行调度控制命令数据，所接 收到的下行调度控制命令指配给无线终端的是使用频谱B上的无线 节点102b使用的无线子帧104b上的时隙19和20上的资源来接收 下行业务数据，然后，无线终端在时刻②进行下行数据的接收。
在本实施例中，由于纟冬端103乂人无线节点IOK吏用的频:潜D上 才妄入无线节点102上的频-潜B上的业务信道，其4妄入时间可以显著 缩短，具有和FDD系统一样的快速接入；由于终端103在频语B 上的数据传输可以和FDD—样得到快速反馈控制，其频谱效率，特 别是在高速移动条件下的频谱效率，可以和FDD系统一样。
在上面给出的实例中，省略了 3GPPLTETDDTYPII无线帧结 构的细节，比如，没有画出三个特5^时隙，这并不影响本发明的实 施例以及其具体实例的实施。本发明实施例给出的业务与控制相分 离的混合双工方法适用于任4可FDD系统与4壬4可TDD系统之间的协 同工作，在本文中，只针对TDD系统的共性进行讨论。
由于业务数据是无线接入网的主要无线负载，而且空口负载的 非对称主要是业务数据引发的，在本实施例中，业务数据采用TDD 方式传送的方式保证了频谱的使用效率；而控制数据的上下行传输 具有对称性的特点，因此FDD方式传输控制数据是一种合理的方 式，而FDD低时延的特点保证了控制数据的快速反馈，从而使得以 TDD方式承载的业务数据具有很好的动态适应能力。
本发明的上述实施例及其实例是以3GPP LTE FDD标准规范的 系统与3GPP LTE TDD标准所失见范的系统为基础来构建一个分层异 构无线4妄入网，^f旦本发明不限于上述两个系统之间的分层异构无线接入网，同样的原理和实施过程，可应用于其它FDD与TDD系统 之间构成的分层异构无线接入网，比如，按照本实施例所述的方法， 还可以实i见如下分层异构无线4妄入网
(1 )分层异构无线接入网中，使用成对频谱的无线节点层(第 一无线节点层)由GSM系统的基站或者RRU构成，使用非成对频 谱的无线节点层(第二无线节点层)由3GPP LTE TDD标准所规范 的基站、无线数字中继器，或者RRU构成；
(2 )分层异构无线接入网中，使用成对频谱的无线节点层(第 一无线节点层)由GSM系统的基站或者RRU构成，4吏用非成对频 谱的无线节点层(第二无线节点层)由无线局域网标准所规范的无 线节点、无线^:字中继器构成；
(3 )分层异构无线接入网中，使用成对频谱的无线节点层(第 一无线节点层)由GSM系统的基站或者RRU构成，使用非成对频 i普的无线节点层(第二无线节点层)由WiMAX标准所失见范的基站、 无线凄t字中继器、或者RRU构成；
(4 )分层异构无线接入网中，使用成对频谱的无线节点层(第 一无线节点层)由GSM系统的基站或者RRU构成，4吏用非成对频 谱的无线节点层(第二无线节点层)由TD-SCDMA标准所规范的 基站、无线数字中继器、或者RRU构成；
(5 )分层异构无线接入网中，使用成对频谱的无线节点层(第 一无线节点层)由GSM系统的基站或者RRU构成， -使用非成对频 谱的无线节点层(第二无线节点层)由PHS标准所规范的基站、无 线数字中继器、或者RRU构成；
(6)分层异构无线接入网中，^吏用成对频-潜的无线节点层由 GSM系统的基站或者RRU构成，使用非成对频谱的无线节点层由WiMAX以及3GPP LTE TDD这两个标准所》见范的基站、无线数字 中继器、或者RRU构成；
(7)分层异构无线接入网中，使用成对频谱的无线节点层由 GSM系统和3GPP LTE FDD系统的基站或者RRU构成，4吏用非成 对频i普的无线节点层由WiMAX以及3GPP LTE TDD这两个标准所 头见范的基站、无线凄史字中继器、或者RRU构成。
在本实施例中的频i普B可以是任4可一4殳TDD系统的许可频i普， 也可以4吏用目前划分给地面电^L广纟番的频i普，包括VHF:174 MHz ~ 230MHz， UHF:470 MHz~798 MHz，中的一部分。步贞i普B也可以 是无线局域网使用的免许可频段。
另外需要说明的是，在本发明中，上行业务数据传输是指无线 终端、无线中继器等通信节点通过空中接口向网络发送的业务数据； 下行业务数据传输是指网络通过空中4妄口向无线终端、无线中继器 等通信节点发送的业务数据；上行控制数据传输是指无线终端、无 线中继器等通信节点通过空中接口向网络发送的控制数据；下行业 控制据传输是指网络通过空中接口向无线终端、无线中继器等通信 节点发送的控制数据。控制数据既包括控制信令数据，也包括无线 环境测量数据。上行控制数据至少包括如下数据之一种调度请求 信息数据，信道质量指示信息(Channel Quality Indication,简称为 CQI)或信道状态指示信息数据(Channel State Indication,简称为 CSI ), ACK/NACK(确认/非确认)信息数据，PMI( Pre-coding Matrix Index,预编码矩阵索引)信息数据，接入请求信息数据，自适应调 制编石马4言息(Adaptive Modulation and Coding,简称、为AMC )凄t才居。 下行控制数据至少包括如下数据之一种下行业务数据传输的调度 信息数据(指配资源位置、编码传输格式等)，上行业务数据传输的 调度请求许可指示信息，信道质量指示信息ft据或信道状态指示信 息凄史才居，自动"i青,，重传^f言息(Automatic Repeat Request, 简-尔为ARQ)， PMI(Pre-coding Matrix Index,预编码矩阵索引)信息凄t据， 接入请求许可信息数据，编码传输格式指示信息数据，功率控制数 才居(Transmission Power Control,简牙尔为TPC)， +刀才吳4空制凄1才居，小 区信息广播数据，小区同步数据。
通过本发明的上述至少一个4支术方案，实现了以下有益岁文果 (1 )通过在分层无线接入网中引入业务与控制相分离的双工方式， 使得无线接入系统既保留了 TDD的信道互易性以及上/下行业务的 灵活性，又兼有FDD的低反馈时延的各种优点，从而提高了 TDD 空口的动态性能和吞吐量；(2)在与分层无线*接入网架构及节点调 度技术相结合的情况下，可以使在高端频谱(比如，5GHz附近)上以 TDD方式工作的微小区无线节点支持高速移动终端，从而扩展了高 端频谱的应用范围；(3)分层异构无线4妄入网的工作方法易于在现 有频谱—见划下实现；可以与现有系统的双工才莫式兼容，实现平滑演 进。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种分层异构无线接入网系统，其特征在于，包括使用成对频谱的第一无线节点层，其中，所述第一无线节点层包括一个或多个使用成对频谱的第一无线节点，其中，所述成对频谱包括一用于上行传输的频谱和一用于下行传输的频谱；使用非成对频谱的第二无线节点层，所述第二无线节点层包括多个使用非成对频谱的第二无线节点，其中，所述非成对频谱是支持上行和下行传输方式的频谱；资源管理和双工控制单元，用于对所述成对频谱和所述非成对频谱进行管理和分配，以及控制所述第一无线节点和所述第二无线节点以业务与控制相分离的混合双工方式与无线终端的通信；节点间调度控制单元，用于对无线终端进行节点间调度；基带处理单元，用于对来自和/或送往所述第一无线节点和/或所述第二无线节点的信号进行基带处理；所述无线终端，工作于所述第一无线节点和所述第二无线节点所使用的频谱上，用于与分层异构无线接入网进行通信。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述节点间调度控 制单元通过所述第 一节点层发送/接收节点间调度控制信令， 以只寸所述无线纟冬端进4亍节点间调度。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述节点间调度控 制单元通过所述第一无线节点层对所述无线终端进4于节点间 调度的方式为3。下方式之一从所述第二无线节点层选择最优节点，并将所述最优节点的部分或全部资源指配给所述无线终端；从所述第一无线节点层和所述第二无线节点层中选择最 优节点，并将所述最优节点的部分或全部资源指配给所述无线 终端。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述业务与控制 相分离的混合双工方式中所述第二无线节点层用于以时分双 工方式承载无线终端的上/下行业务数据，所述第一无线节点 层用于承载传送所述上/下行业务数据所需要的控制数据。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一无线节点 与无线终端的通信方式为如下方式之一使用所述第一无线节点使用的成对频谱，以全频分双工方 式或半频分双工方式与所述无线终端通信；在所述资源管理和双工控制单元的控制下，^f吏用所述第一 无线节点<吏用的成对频:潜中的部分频_潜以及所述第二无线节 点使用的非成对频语，以所述业务与控制相分离的混合双工方 式与所述无线终端通信。
6. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二无线节点 与无线终端的通信方式为如下方式之一4吏用所述第二无线节点4吏用的非成对频谱，以时分双工方 式与所述无线终端通信；在所述资源管理和双工控制单元的控制下，使用所述第二 无线节点使用的非成对频谱中的部分或全部频谱以及第 一无 线节点使用的成对频谱中的部分频i普，以所述业务与控制相分 离的混合双工方式与所述无线终端通4言。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述 基带处理单元以分布式基站的方式对来自和/或送往所述第二 无线节点和/或所述第一无线节点的信号进行基带处理。
8. 根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述 第 一无线节点用于宏小区的覆盖，所述第二无线节点用于微小 区或宏小区的覆盖，其中，所述宏小区内存在一个或多个^f鼓小 区或者一个或多个用于覆盖所述^f效小区的所述第二无线节点， 或者，所述宏小区与由一个或多个所述第二无线节点覆盖的所 述微小区交叠。
9. 根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述 第一无线节点包^"以下^f壬一种以频分双工方式工作的带有基 带处理的基站的射频单元或者以频分双工方式工作的分布式 基站的远端射频单元；所述第二无线节点包括以下任一种以 时分双工方式工作的带有基带处理的基站的射频单元、以时分双工方式工作的分布式基站的远端射频单元、或者以时分双工 方式工作的无线凄t字中继器。
10. 根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述 基带处理单元与所述资源管理和双工控制单元作为同一个网之中。
11. 一种分层异构无线接入网的实现方法，其特;f正在于，所述分层 异构无线4妄入网包括使用成对频谱的第 一无线节点层以及4吏 用非成对频谱的第二无线节点层，所述成对频谱包括一用于上 行传输的频谱和一用于下行传输的频谱，所述非成对频谱是支 持上4于和下^M专^r方式的频i普，所述方法包4舌4吏用所述第二无线节点层以时分双工方式岸义载无线终端的上/下4于业务tt据；使用所述第一无线节点层承载传送所述上/下行业务数据 所需要的控制数据；使用所述第一无线节点层对无线终端进行节点间调度。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制数据的 传送方式为以下〗壬一种用于上行传输的频谱承载上行控制数据，所述用于下行传输的 频谱承载下行控制数据；所述成对频:潜中的所述用于上^于传^T的频:潜与所述非成^"频i普以频分双工方式工作，所述用于上^M专，俞的频讀-7 义载上行控制数据，所述非成对频语承载业务数据；所述成对频i普中的所述用于下行传llr的频i普与所述非成对频谱以频分双工方式工作，所述用于下4于传输的频谱承载下 行控制数据，所述非成对频谱承载业务数据。
13. 才艮据纟又利要求11或12所述的方法，其特4正在于，所述非成对 频i普为在频i或上不连续的多个非成对频-潜的组合或者在频域^ 上连续的一段非成对频谱。
14. 才艮据4又利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述节点间 调度的方式为以下4壬一种根据各个节点的信号质量，从所述第二无线节点层选择最 优节点，并将所述最优节点的部分或全部资源指配给所述无线 终端；根据各个节点的信号质量，从所述第一无线节点层和所述 第二无线节点层中选择最优节点，并将所述最优节点的部分或 全部资源指配给所述无线终端。
全文摘要
本发明公开了一种分层异构无线接入网系统及分层异构无线接入网的实现方法，上述系统包括使用成对频谱的第一无线节点层，第一无线节点层包括一个或多个使用成对频谱的第一无线节点，使用非成对频谱的第二无线节点层，第二无线节点层包括多个使用非成对频谱的第二无线节点；资源管理和双工控制单元，用于对成对频谱和非成对频谱进行管理和分配，以及控制第一和第二无线节点以业务与控制相分离的混合双工方式与无线终端的通信；节点间调度控制单元，用于对无线终端进行节点间调度；基带处理单元，用于对来自和/或送往第一无线节点和/或第二无线节点的信号进行基带处理；无线终端，工作于第一和第二无线节点所使用的频谱上。
文档编号H04W72/00GK101527936SQ200810007318
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月4日 优先权日2008年3月4日
发明者刁心玺 申请人:中兴通讯股份有限公司