一种基于lte中继通信的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于LTE中继通信的系统。将基带信号通过第一中继站进行处理，包括解码、模数转换、数字信号转换成中频信号和中频信号转换成射频信号过程，再发送至终端，终端也同样通过第一中继站将基带信号发送至近端设备，实现链路回传，所述第一中继站具有编解码功能。所述第一中继站具有转发功能，通过中继站之间的中继转发，极大改善了传输链路的质量，同时通过中继站间的信道信息反馈，考虑中继站的相关性，减少协同传输流间干扰，提高中继站的信噪比，提高链路容量。
【专利说明】-种基于LTE中继通信的系统
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信领域，尤其设及一种基于LTE中继通信的系统。
【背景技术】
[0002] 十年前3GPP提出LTE的概念并启动了 LTE在3GPP中的相关研究工作。LTE技术 具有高数据速率、低时延、全IP分组传送W及向下兼容等方面的优点，成为下一代移动通 信网络的技术标准。虽然LTE技术已经使用了 MIMO和(FDM等4G技术，但它还没能完全满 足国际电信联盟（ITU)提出的IMT-Advanced中要求的技术指标，为此，3GPP在LTE的基础 之上提出了 LTE-Advanced，LTE-Advanced系统支持下行峰值速率1抓it/s和上行峰值速率 500Mbit/s的要求，它完全兼容LTE并且提出了几个关键技术W提高LTE-Advanced的性能， 甚至超过了 ITU的技术指标，包括载波聚合、多点协作传输、中继传输、多天线增强等技术。
[0003] 其中，多点协作传输技术通过对不同地理区域的小区天线进行动态协作，主动管 理干扰的思想来改善发射/接收的系统性能成为LTE-Advanced研究的重点。与传统的MIMO 系统相比，在多用户环境下，协作通信系统利用单天线的多个终端之间可W共享彼此的天 线，形成一个虚拟MIMO结构，实现空间分集。
[0004] 中继传输技术作为一种低功率、低成本的网络节点被引入到LTE-Advanced系统 中，系统中继站可同时进行多点发送/接收，用户终端扣巧将与多个中继阶段之间建立上 下行连接进行通信。将为小区带来更高的系统容量和更大的网络覆盖，W及更廉价的网络 建设成本。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是；提供一种基于LTE中继通信的系统，实现近端设 备与终端之间的链路回传。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0007] 一种基于LTE中继通信的系统，包括：近端设备、第一中继站和终端；所述近端设 备包括第一编码器、第一解码器和第一基带巧片；所述第一中继站包括第二编码器、第二解 码器、第二基带巧片、数字上变频器、数字下变频器、数模转换器和射频信号发生器；
[000引所述第一编码器与第一基带巧片相连接，所述第一基带巧片与第二基带巧片相连 接，所述第二基带巧片与第二解码器相连接，所述第二解码器与数字上变频器相连接，所述 数字上变频器与数模转换器相连接，所述数模转换器与射频信号发生器相连接，所述射频 信号发生器与终端相连接，所述数模转换器与数字下变频器相连接，所述第二编码器与第 二基带巧片、第一解码器相连接。
[0009] 本发明的有益效果在于：将基带信号通过第一中继站进行处理，包括解码、模数转 换、数字信号转换成中频信号和中频信号转换成射频信号过程，再发送至终端，终端也同样 通过第一中继站将基带信号发送至近端设备，实现链路回传，所述第一中继站具有编解码 功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明【具体实施方式】的基于LTE中继通信的系统的结构示意图；
[0011] 图2为本发明【具体实施方式】的基于LTE中继通信的方法的步骤图；
[0012] 图3为本发明【具体实施方式】的支持多点协同传输的LTE中继系统的结构示意图；
[0013] 图4为本发明【具体实施方式】的近端设备结构示意图；
[0014] 图5为本发明【具体实施方式】的中继站结构示意图；
[0015] 图6为本发明【具体实施方式】的星形组网方式示意图；
[0016] 图7为本发明【具体实施方式】的链形组网方式示意图；
[0017] 图8为本发明【具体实施方式】的协作串行组网方式示意图；
[0018] 图9为本发明【具体实施方式】的固定中继协作方案流程图；
[0019] 标号说明：
[0020] 10、近端设备；101、第一编码器；102、第一解码器；103、第一基带巧片；20、第一中 继站；201、第二编码器；202、第二解码器；203、第二基带巧片；204、数字上变频器；205、数 字下变频器；206、数模转换器；207、射频信号发生器；30、终端。
【具体实施方式】
[0021] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，W下结合实施方式并配合附 图予W说明。
[0022] 本发明最关键的构思在于；将基带信号通过第一中继站进行处理，包括解码、模数 转换、数字信号转换成中频信号和中频信号转换成射频信号过程，再发送至终端，终端也同 样通过第一中继站将基带信号发送至近端设备，实现链路回传。
[0023] 请参照图1，为本发明【具体实施方式】的基于LTE中继通信的系统的结构示意图，具 体如下：
[0024] 一种基于LTE中继通信的系统，包括：近端设备10、第一中继站20和终端30 ;所述 近端设备10包括第一编码器101、第一解码器102和第一基带巧片103 ;所述第一中继站20 包括第二编码器201、第二解码器202、第二基带巧片203、数字上变频器204、数字下变频器 205、数模转换器206和射频信号发生器207 ;
[0025] 所述第一编码器101与第一基带巧片103相连接，所述第一基带巧片103与第二 基带巧片203相连接，所述第二基带巧片203与第二解码器202相连接，所述第二解码器 202与数字上变频器204相连接，所述数字上变频器204与数模转换器206相连接，所述数 模转换器206与射频信号发生器207相连接，所述射频信号发生器207与终端30相连接，所 述数模转换器206与数字下变频器205相连接，所述第二编码器201与第二基带巧片203、 第一解码器102相连接。
[0026] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于；将基带信号通过第一中继站进行处理， 包括解码、模数转换、数字信号转换成中频信号和中频信号转换成射频信号过程，再发送至 终端，终端也同样通过第一中继站将基带信号发送至近端设备，实现链路回传，所述第一中 继站具有编解码功能。
[0027] 进一步的，所述第一中继站20还包括中频滤波器，所述中频滤波器与数模转换 器、射频信号发生器相连接。
[002引由上述描述可知，通过将所述中频滤波器与数模转换器、射频信号发生器相连接， 将数模转换器所得信号通过中频滤波器进行滤波处理，获得中频信号，提供给射频信号发 生器产生射频信号。
[0029] 进一步的，所述第一中继站20还包括微波滤波器、功率放大器和双工器；所述中 频滤波器与微波滤波器相连接，所述微波滤波器与功率放大器相连接，所述功率放大器与 双工器相连接。
[0030] 由上述描述可知，将中频滤波器输出的中频信号通过RF滤波、驱动放大、功放、双 工器滤波处理后进行发送，能够提高信息传输的质量。
[0031] 进一步的，还包括；按照上下行信道状态及业务特征将预设范围内所有中继站进 行划分，形成一个W上的激活集，根据传输需求，从一个W上的激活集中选取满足传输需求 的激活集，计算所选取的激活集的信道总容量，当所述信道总容量满足传输需求的容量，贝U 选择所选取的激活集进行传输；有=种划分标准；第一种为考虑上行信道状态，挑选上行 能够工作的中继站，组成上行可用中继站集合A1 ;第二种为考虑下行信道状态，挑选下行 能够工作的中继站，组成下行可用中继站集合A2;第S种为考虑上、下行信道的状态，挑选 在上、下行均能工作的中继站，组成综合可用中继站集合A3。
[0032] 由上述描述可知，通过自适应设置中继站的容量接入口限，从而高效迅速地进行 中继站选择，减少信令开销，提高无线资源利用率。
[0033] 进一步的，所述第一中继站20还包括两个W上的中继设备和转发器；所述转发器 用于两个W上的中继设备之间转发信号。
[0034] 由上述描述可知，所述第一中继站具有转发功能，通过中继站之间的中继转发，极 大改善了传输链路的质量，同时通过中继站间的信道信息反馈，考虑中继站的相关性，减少 协同传输流间干扰，提高中继站的信噪比，提高链路容量。
[0035] 进一步的，所述两个W上的中继设备之间形成星形、链形或协作串行连接；所述星 形连接为两个W上的中继设备并联连接近端设备和终端；所述链形连接为两个W上的中继 设备串联连接近端设备和终端；所述协作串行连接为两个W上的中继设备分别连接近端设 备和终端，两个W上的中继设备之间两两相互连接。
[0036] 由上述描述可知，通过星形、链形或协作串行等多种组网拓展方式，大大提高了中 继站部署的灵活性。
[0037] 请参阅图2,为本发明【具体实施方式】的基于LTE中继通信的方法的步骤图，具体如 下：
[003引一种基于LTE中继通信的方法，包括上行通信和下行通信；
[0039] 所述上行通信包括W下步骤：
[0040] S100、近端设备将基带信号进行编码，将已编码的基带信号发送至第一中继站；所 述近端设备为与基站近距离相连接的设备；
[0041] S200、第一中继站将接收到的基带信号解码成I/Q信号，将所述I/Q信号转换成数 字信号，将所述数字信号转换成中频信号，将所述中频信号转换成射频信号，将所述射频信 号发送至终端；
[0042] S300、所述终端接收所述射频信号；
[0043] 所述下行通信包括W下步骤：
[0044] S400、终端将射频信号发送至第一中继站；
[0045] S500、所述第一中继站接收所述射频信号，将所述射频信号转换成中频信号，将所 述中频信号转换成数字信号，将所述数字信号转换成I/Q信号，将所述I/Q信号编码成基带 信号，将已编码的基带信号发送至近端设备；
[0046] S600、近端设备将接收到的已编码的基带信号进行解码。
[0047] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于；将基带信号通过第一中继站进行处理， 包括解码、模数转换、数字信号转换成中频信号和中频信号转换成射频信号过程，再发送至 终端，终端也同样通过第一中继站将基带信号发送至近端设备，实现链路回传，所述第一中 继站具有编解码功能。
[0048] 进一步的，所述步骤S200和S500还包括；将基带信号进行编码，将已编码的基带 信号转发至第二中继站。
[0049] 由上述描述可知，所述第一中继站具有转发功能，通过中继站之间的中继转发，极 大改善了传输链路的质量，同时通过中继站间的信道信息反馈，考虑中继站的相关性，减少 协同传输流间干扰，提高中继站的信噪比，提高链路容量。
[0化0] 进一步的，所述编码采用中继协作传输算法。近端对基带信号进行预编码，通过近 端基带接口单元将下行基带信号通过光纤传输至中继设备，同时将各中继设备传输的上行 基带信号进行解调和数据合并抵消干扰信号。中继设备将基带信号中协同传输信号进行重 新编码，并通过转发单元和中继基带接口单元转发至下一中继设备。
[0化1] 进一步的，还包括；按照上下行信道状态及业务特征将预设范围内所有中继站进 行划分，形成一个W上的激活集，根据传输需求，从一个W上的激活集中选取满足传输需求 的激活集，计算所选取的激活集的信道总容量，当所述信道总容量满足传输需求的容量，贝U 选择所选取的激活集进行传输；有=种划分标准；第一种为考虑上行信道状态，挑选上行 能够工作的中继站，组成上行可用中继站集合A1 ;第二种为考虑下行信道状态，挑选下行 能够工作的中继站，组成下行可用中继站集合A2;第S种为考虑上、下行信道的状态，挑选 在上、下行均能工作的中继站，组成综合可用中继站集合A3。
[0化2] 由上述描述可知，通过自适应设置中继站的容量接入口限，从而高效迅速地进行 中继站选择，减少信令开销，提高无线资源利用率。
[0化3] 进一步的，所述第一中继站包括两个W上的中继设备，所述两个W上的中继设备 之间通过光纤连接。
[0化4] 由上述描述可知，两个W上的中继设备之间通过光纤连接，利用了光纤传输干扰 小，损耗小的特点，保证协作中继之间的信息交互具有低延时，保证协作中继系统的有效调 度，从而减少干扰W获得较理想的空间复用增益。
[0化5] 进一步的，所述两个W上的中继设备之间形成星形、链形或协作串行连接；所述星 形连接为两个W上的中继设备并联连接近端设备和终端；所述链形连接为两个W上的中继 设备串联连接近端设备和终端；所述协作串行连接为两个W上的中继设备分别连接近端设 备和终端，两个W上的中继设备之间两两相互连接。
[0化6] 由上述描述可知，通过星形、链形或协作串行等多种组网拓展方式，大大提高了中 继站部署的灵活性。
[0化7] 实施例1
[005引本发明所设及的一种支持多点协同传输的LTE中继系统，系统架构图如图3所示， 系统包括近端设备和中继设备；其中，近端设备负责基带信号处理，部署在基站机房中，包 括传输单元、协议单元、近端编解码单元、近端基带接口单元和近端中央单元，如图4所示。 近端设备主要负责基带信号处理，用于信令处理、信道估计，由近端中央单元控制按照固定 中继协作传输算法，对基带信号进行预编码，通过近端基带接口单元将下行基带信号通过 光纤传输至中继设备，同时将各中继设备传输的上行基带信号进行解调和数据合并抵消干 扰信号。
[0化9] 中继设备负责基带信号与射频信号的转换及协同中继间的信号转发，包括中继基 带接口单元、中继编解码单元、中继中央单元、数字单元、射频单元化及转发单元。如图5所 示，中继设备将近端设备传来的下行基带信号通过中继基带接口单元、中继编解码单元进 行基带信号处理，解调成I/Q信号后通过数字上变频成下行数字信号，然后通过DAC转换成 下行中频信号，通过IF滤波、上变频转换成射频信号，再通过RF滤波、驱动放大、功放、双工 器滤波后通过天线发送至终端。中继设备将天线接收到的上行射频信号进行低噪放大、RF 滤波，并通过下变频和IF滤波转换成中频信号，通过ADC转换成上行数字信号，并通过数字 下变频成I/Q信号，最后通过中继编解码单元进行基带信号处理后由中继基带接口单元发 送至近端设备。同时，中继设备将基带信号中协同传输信号按照中继中央单元提供的固定 中继协作传输算法进行重新编码，并通过转发单元和中继基带接口单元转发至下一中继设 备。
[0060] 进一步地，本发明所述的支持多点协同传输的LTE中继系统，可利用光纤进行近 端设备与中继设备间的链路回传，W及各协同中继设备间的中继转发，极大改善了中继系 统传输链路的质量的同时通过光纤进行中继间的信道信息反馈，考虑中继站的相关性，减 少协同传输流间干扰，提高中继站点的信噪比，提高链路容量。
[0061] 进一步地，本发明所述的支持多点协同传输的LTE中继系统，各协作站点不仅要 收发本站点的信号，还要协助其他的协作站点进行中继转发。中继设备将下行基带信号中 协同传输信号按照中继中央单元提供的固定中继协作传输算法进行重新编码，并通过转发 单元和中继基带接口单元转发至下一中继设备。同时，中继设备接收其他中继设备的上行 信号，进行重新编解码后通过基带接口单元发送至近端设备，近端设备和中继设备均具有 联合译码功能。
[0062] 进一步地，本发明所述的支持多点协同传输的LTE中继系统，提供一种具有译码 转发功能的固定中继协作方案，通过自适应设置中继站的容量接入口限，从而高效迅速地 进行中继站选择，减少信令开销，提高无线资源利用率。首先，当业务开始时，依据小区内所 有中继站中上下行信道状态、业务特征设定可用中继站的激活集An (n = 1，2或3)，此时，有 =种选择标准；考虑上行信道状态挑选上行能够工作的中继站，组成上行可用中继站集合 A1 ;考虑下行信道状态挑选下行能够工作的中继站，组成下行可用中继站集合A2 ;考虑上、 下行信道的状态挑选在上、下行均能工作的中继站，组成综合可用中继站集合A3。按照固定 速率业务确定中继信道中广播子信道容量口限C，确定各个中继站的状态和能力，在中继站 的激活集An中选择符合条件的中继站，构成中继站集合Tx，并根据该集合计算多接入子信 道容量Cx，判别各备选中继站容量是否满足要求，若Cx > C则表示备选中继站集合容量满 足要求，则选择当前备选中继站集合，若Cx < c则表示备选中继站集合容量不满足要求，贝u 表示备选中继集合无法承载该业务。
[0063] 具体选择中继站激活集方法如下：
[0064] 假设在当前可用中继站集合An(其中，X = 1、2或扣内有k个元素，各中继 站的广播子信道容量分别为Cli，其中，自然数i是中继站序号，其最大值为k，则有 = 其中，B1是源节点到各中继站信道的可用带宽；P1为源节点的 可用发送功率；Lli为源节点到中继站i处的信道增益；Nli为中继站i处的接受噪声功率； m为中继站i处所受到的所有干扰功率之和；fli无为综合考虑业务的服务质量要求、中 继站W及网络状态而归纳产生的一个系数，且要求fli《1。在业务的服务质量要求不太 高，中继站较为空闲，网络不太繁忙时，可W把fli取得较大：在业务的服务质量要求较高， 中继站较为繁忙，网络状况较差时，可用把fli取得较小。
[0065] 若源节点到中继站i的信道容量Cli >C.，则该中继站i在目前能够支持该业务， 该将中继站i划入集合Tx ;若C1KC，，则该中继站i在目前不能支持该业务，则不能将该中 继站i划入集合Tx ;该样，当前可用中继站集合Tx(其中，X = 1、2或3)被划分为两个子集 合，一类是能够支持该一容量口限的所有中继站集合W，称为备选中继站集合，一类是目前 无法支持该一容量口限的中继站集合。根据已选出的备选中继站集合Tx，计算备选中继站 集合W中所有中继站到目的节点所构成的多接入子信道容量口限Cx。
[0066] 进一步地，本发明所述的支持多点协同传输的LTE中继系统，各协作中继之间通 过光纤连接，利用了光纤传输干扰小，损耗小的特点，保证协作中继之间的信息交互具有低 延时，保证协作中继系统的有效调度，从而减少干扰W获得较理想的空间复用增益。
[0067] 进一步地，本发明所述的支持多点协同传输的LTE中继系统，支持多点协同传输 的LTE中继系统支持多种组网拓展方式，支持星形（如图6)、链形（如图7)、协作串行组网 方式（如图8)，大大提高了中继系统部署的灵活性。
[0068] 综上所述，本发明提供的一种基于LTE中继通信的系统，将基带信号通过第一中 继站进行处理，包括解码、模数转换、数字信号转换成中频信号和中频信号转换成射频信号 过程，再发送至终端，终端也同样通过第一中继站将基带信号发送至近端设备，实现链路回 传，所述第一中继站具有编解码功能。所述第一中继站具有转发功能，通过中继站之间的 中继转发，极大改善了传输链路的质量，同时通过中继站间的信道信息反馈，考虑中继站的 相关性，减少协同传输流间干扰，提高中继站的信噪比，提高链路容量。通过自适应设置中 继站的容量接入口限，从而高效迅速地进行中继站选择，减少信令开销，提高无线资源利用 率。两个W上的中继设备之间通过光纤连接，利用了光纤传输干扰小，损耗小的特点，保证 协作中继之间的信息交互具有低延时，保证协作中继系统的有效调度，从而减少干扰W获 得较理想的空间复用增益。通过星形、链形或协作串行等多种组网拓展方式，大大提高了中 继站部署的灵活性。通过将所述中频滤波器与数模转换器、射频信号发生器相连接，将数模 转换器所得信号通过中频滤波器进行滤波处理，获得中频信号，提供给射频信号发生器产 生射频信号。将中频滤波器输出的中频信号通过RF滤波、驱动放大、功放、双工器滤波处理 后进行发送，能够提高信息传输的质量。
[0069] W上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的【技术领域】，均同理包括 在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种基于LTE中继通信的系统，其特征在于，包括：近端设备、第一中继站和终端；所 述近端设备包括第一编码器、第一解码器和第一基带芯片；所述第一中继站包括第二编码 器、第二解码器、第二基带芯片、数字上变频器、数字下变频器、数模转换器和射频信号发生 器； 所述第一编码器与第一基带芯片相连接，所述第一基带芯片与第二基带芯片相连接， 所述第二基带芯片与第二解码器相连接，所述第二解码器与数字上变频器相连接，所述数 字上变频器与数模转换器相连接，所述数模转换器与射频信号发生器相连接，所述射频信 号发生器与终端相连接，所述数模转换器与数字下变频器相连接，所述第二编码器与第二 基带芯片、第一解码器相连接。
2. 根据权利要求1所述的基于LTE中继通信的系统，其特征在于，所述第一中继站还包 括中频滤波器，所述中频滤波器与数模转换器、射频信号发生器相连接。
3. 根据权利要求2所述的基于LTE中继通信的系统，其特征在于，所述第一中继站还包 括微波滤波器、功率放大器和双工器；所述中频滤波器与微波滤波器相连接，所述微波滤波 器与功率放大器相连接，所述功率放大器与双工器相连接。
4. 根据权利要求1所述的基于LTE中继通信的系统，其特征在于，还包括：按照上下行 信道状态及业务特征将预设范围内所有中继站进行划分，形成一个以上的激活集，根据传 输需求，从一个以上的激活集中选取满足传输需求的激活集，计算所选取的激活集的信道 总容量，当所述信道总容量满足传输需求的容量，则选择所选取的激活集进行传输；有三种 划分标准：第一种为考虑上行信道状态，挑选上行能够工作的中继站，组成上行可用中继站 集合A1 ;第二种为考虑下行信道状态，挑选下行能够工作的中继站，组成下行可用中继站 集合A2;第三种为考虑上、下行信道的状态，挑选在上、下行均能工作的中继站，组成综合 可用中继站集合A3。
5. 根据权利要求1所述的基于LTE中继通信的系统，其特征在于，所述第一中继站还包 括两个以上的中继设备和转发器；所述转发器用于两个以上的中继设备之间转发信号。
6. 根据权利要求5所述的基于LTE中继通信的系统，其特征在于，所述两个以上的中继 设备之间形成星形、链形或协作串行连接；所述星形连接为两个以上的中继设备并联连接 近端设备和终端；所述链形连接为两个以上的中继设备串联连接近端设备和终端；所述协 作串行连接为两个以上的中继设备分别连接近端设备和终端，两个以上的中继设备之间两 两相互连接。
【文档编号】H04B7/155GK104485986SQ201410794912
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】蒋俊贞, 林玮 申请人:福建师范大学