中繼

無線通信中，中繼的概念是指允許大量的用戶在一個小區(qū)內共享相對較小數(shù)量的信道，即從可用信道庫中給每個用戶按需分配信道。

在中繼的無線系統(tǒng)中，每個用戶只是在有呼叫時才分配一個信道，一旦通話終止，原先占用的信道就立即回到可用信道庫中。

根據(jù)用戶行為的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中繼使固定數(shù)量的信道或線路可為一個數(shù)量更大的、隨機的用戶群體服務。電話公司根據(jù)中繼理論來決定那些有成百上千臺電話的辦公大樓所需分配的線路數(shù)目。中繼理論也用在蜂窩無線系統(tǒng)的設計中，在可用的電話線路數(shù)目與在呼叫高峰時沒有線路可用的可能性之間有一個折中。當電話線路減少時，對于一個特定的用戶，所有線路都忙的可能性變大。在中繼的移動無線系統(tǒng)中，當所有的無線信道都被占用而用戶又請求服務時，則發(fā)生呼叫阻塞或系統(tǒng)拒絕接入。在一些系統(tǒng)中，可能用排隊的方法來保存正在請求通話的用戶信息，直到有信道為止。

中繼包括以下三種形式：

l 模擬中繼

我們熟悉的固定電話線采用的就是模擬中繼。一路模擬中繼在同一時間只能支持一路通話。

l 數(shù)字中繼

數(shù)字中繼與模擬中繼的形態(tài)差別比較大。電信運營商通常使用光端機把光纖的光信號轉為電信號。一路電信號就是一路數(shù)字中繼，它能同時支持30路通話，相當于30路模擬中繼的容量。在用的數(shù)字中繼主要是PRI（Primary Rate Interface，基群速率接口）中繼，也稱為PRA（Primary Rate Access，基群速率接入）中繼。

l IP中繼

通過互聯(lián)網向用戶提供接入服務。兩點之間沒有實體線路，使用VoIP（Voice over Internet Protocol，在IP協(xié)議上傳送語音）技術。用戶的IP PBX（Private Branch Exchange，專用交換分機）注冊到互聯(lián)網服務商的平臺之后就可以進行通話。

在網絡互聯(lián)時，一般都不能簡單地直接相連，而是通過一個中間設備，稱為中繼系統(tǒng)。

中繼技術類型1 中繼（Type I Relay）

在LTE-Advanced研究中，3GPP RAN主要研究和標準化“類型Ⅰ中繼”，其特性如下。

① 類型Ⅰ中繼是帶內中繼（Inband Relay）。

② 類型Ⅰ中繼管理獨立的小區(qū)，并擁有獨立的物理層小區(qū)ID，發(fā)送獨立的同步信號、參考符號等。

③ 歸屬到類型Ⅰ中繼的R-UE直接從中繼節(jié)點接收調度信令和HARQ反饋信令，并直接向中繼節(jié)點發(fā)送上行控制和反饋信息。

④ 類型Ⅰ中繼允許LTE R8終端的接入。

⑤ 對于LTE-A終端，類型Ⅰ中繼允許提供有別于普通LTE R8 eNode B的增強特性以提高系統(tǒng)性能。

可以看到，類型Ⅰ中繼屬于前面提到的帶內、非透明、獨立管理小區(qū)的RN，類型Ⅰ中繼具有與普通eNode B類似的功能。

根據(jù)前面的定義，帶內類型的RN在接入鏈路和回程鏈路上復用相同的載波頻率資源，若這兩條鏈路的信號收發(fā)同時進行，由于RN節(jié)點的收/發(fā)通道之間并不總是有良好的信號隔離，因此，將出現(xiàn)RN的發(fā)送信號干擾自身的接收信號的情況，如圖10-10所示。為了避免此類自干擾的出現(xiàn)，類型Ⅰ中繼以時分的方式工作在接入鏈路和回程鏈路上，特別地，針對TDD模式的類型Ⅰ中繼：

l　Donor eNode B→RN的傳輸在eNode B和RN的下行子幀完成；

l　RN→Donor eNode B的傳輸在eNode B和RN的上行子幀完成。

在LTE R8中，終端在非DRX狀態(tài)下每個下行子幀都對控制區(qū)域進行檢測和測量，為了保證類型Ⅰ中繼進行回程鏈路的接收不對LTE R8終端造成影響，采用了R8協(xié)議中已經定義的MBSFN子幀的工作方式，如圖10-11所示。在一個MBSFN子幀的非控制區(qū)域，RN接收來自于Donor eNode B的下行回程數(shù)據(jù)，同時不向R-UE發(fā)送任何信號。基站通過高層信令告知RN作為回程傳輸?shù)南滦凶訋?。同時，基站需要預先告知RN作為回程傳輸?shù)纳闲凶訋?，RN避免在這些上行子幀中對R-UE進行調度。

對于存在RN部署的TD-LTE-Advanced系統(tǒng)，為了支持上下行對稱和非對稱業(yè)務，接入鏈路可以配置為上下行對稱和非對稱的子幀配比，因此，回程鏈路也應當支持根據(jù)實際業(yè)務情況支持靈活的子幀分配方式，如圖10-12所示，這部分內容還在3GPP RAN1研究和討論過程中。

RN在MBSFN子幀的控制區(qū)域需要向R-UE發(fā)送控制信令，由于自干擾的限制，無法同時接收Donor eNode B發(fā)送的信號，因此3GPP RAN1正在研究和討論專門針對RN的下行控制信令設計，稱為R-PDCCH（Relay-PDCCH）。目前主流的兩種P-PDCCH設計方案有兩大類。

（1）常規(guī)R-PDCCH：Donor eNode B為歸屬于其下的多個RN分配相同的R-PDCCH區(qū)域，每個RN在該公共區(qū)域內采用類似LTE R8 UE盲檢的方式獲得各自的控制信令。

（2）RN specific R-PDCCH：Donor eNode B為每個RN分配專屬的R-PDCCH資源，每個RN在各自的資源內獲得控制信令。

同時，3GPP RAN1也在研究回程下行子幀中R-PDCCH與R-PDSCH （回程下行數(shù)據(jù)傳輸信道）的復用設計。目前有如下的3種復用設計方案尚在討論中，為簡單起見，這里沒有描述RN收發(fā)切換對回程傳輸帶來的影響。

（1）TDM復用方式：在MBSFN子幀的非控制區(qū)域中，R-PDCCH與R-PDSCH為單純的時分復用的關系，如圖10-13所示。其中R-PDCCH頻率上占用整個系統(tǒng)帶寬，時間上占用的OFDM符號數(shù)目可以由基站配置。

（2）FDM復用方式：在MBSFN子幀的非控制區(qū)域中，R-PDCCH與R-PDSCH為單純的頻分復用關系，如圖10-14所示。其中R-PDCCH時間上占用MBSFN子幀中非控制區(qū)域的所有OFDM符號，頻率上占用的PRB數(shù)目可以由基站配置。

（3）TDM FDM混合方式：在MBSFN子幀的非控制區(qū)域中，R-PDCCH與占用相同頻域位置的R-PDSCH資源為TDM復用方式，與另一部分R-PDSCH資源為FDM復用方式，如圖10-15所示。其中R-PDCCH占用PRB和符號數(shù)目可以由基站配置。

中繼技術類型Ⅱ 中繼（Type II Relay）

在討論“類型Ⅰ中繼”的同時，3GPP RAN1也對其他的中繼類型進行了研究，一種“類型Ⅱ中繼”方案吸引了部分公司的研究興趣，類型Ⅱ中繼具有如下的特性：

① 類型Ⅱ中繼是一種帶內中繼節(jié)點；

② 它沒有獨立的物理層小區(qū)標識，不能創(chuàng)建新的小區(qū)；

③ 它對LTE R8終端是透明的，即此類終端意識不到Type II中繼節(jié)點的存在；

④ 它能夠傳輸PDSCH；

⑤ 它至少不傳輸CRS和PDCCH。

可以看到，類型Ⅱ中繼屬于“不獨立管理小區(qū)的”、“透明的”中繼類型，主要用于增強終端的PDSCH接收性能，從而達到提高小區(qū)整體吞吐量的目的。類型Ⅱ中繼由于不發(fā)送CRS和PDCCH等公共信號，因此不能作為擴展小區(qū)覆蓋的解決方案。類型Ⅱ中繼的工作方案，主要有如下的3種類型，分別如圖10-16至圖10-18所示。

① 下行非協(xié)作傳輸，即基站將（重傳）調度信息和下行數(shù)據(jù)包發(fā)送給中繼節(jié)點，下行數(shù)據(jù)初傳和重傳都是在中繼節(jié)點和用戶終端之間進行，基站不參與向用戶終端的下行數(shù)據(jù)傳輸；

② 下行協(xié)作初傳和重傳，即基站將（重傳）調度信息和下行數(shù)據(jù)包發(fā)送給中繼節(jié)點，下行數(shù)據(jù)的初傳和重傳都是由基站和中繼節(jié)點協(xié)作完成的；

③ 下行協(xié)作重傳，即下行數(shù)據(jù)初傳在基站和用戶終端之間進行，當需要重傳時，基站將重傳調度信息發(fā)送給中繼節(jié)點，基站和中繼節(jié)點協(xié)作向用戶終端發(fā)送下行數(shù)據(jù)包。

總體上看，3GPP RAN1對類型Ⅱ中繼的研究還處于初步的可行性討論階段，具體的工作方案還沒有一致的意見。

按中繼系統(tǒng)屬于OSI的層次來劃分可分為:

轉發(fā)器：物理層中繼系統(tǒng)。

網 橋：數(shù)據(jù)鏈接層中繼系統(tǒng)。

路由器：網絡層中繼系統(tǒng)。

網 關：網絡層以上的中繼系統(tǒng)。

a)、轉發(fā)器 轉發(fā)器是最簡單的互聯(lián)設備，它沒有“智能”，不能控制和分析信息，也不具備網絡管理功能，只是簡單地接受數(shù)據(jù)禎，逐一再生放大信號，然后把數(shù)據(jù)發(fā)往更遠的網絡結點，因此轉發(fā)器只能用于同種網絡的物理層上。

b)、網 橋 網橋是互聯(lián)網絡中最簡單的具有“智能”的中繼系統(tǒng)。它在OSI的數(shù)據(jù)鏈接層連接局域網。網橋只連接具有相同介質訪問控制層的網絡。它不區(qū)分高層協(xié)議，也不對這些協(xié)議進行解釋，如同根本不知道高層協(xié)議的存在。

c)、路由器 路由器除了提供橋接功能外，還提供復雜的路徑控制和管理。網橋常用于局域網點到點的互聯(lián)，而路由器則可用于建立巨大的、復雜的互聯(lián)網。不過路由器要求更多有經驗的網絡技術人員設置、安裝、管理它們。

d)、網 關 網關是用來連接兩類不相似的網絡，并實現(xiàn)在不同類型網絡之間進行信息交換的設備。