無線中轉通信系統及方法

專利名稱：無線中轉通信系統及方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種無線中轉通信系統及方法。
背景技術：
IEEE 802.16為第一個寬帶無線接入標準，該標準主要包括兩個版本一個為802.16標準的寬帶固定無線接入版本802.16-2004，另一個為802.16標準的寬帶移動無線接入版本802.16e。在802.16-2004標準中僅定義了兩種網元，具體為BS(基站)和SS(用戶站)；在802.16e標準中同樣也僅定義了兩種網元，具體為BS和MSS(移動用戶站)。
目前802.16 Multihop Relay SG(802.16多跳中轉研究組)僅提出了WiMAX(微波接入全球互通)的RS(中轉站)的概念，所述的RS的一個重要的作用是作為BS與SS/MSS間的中轉通信實體，從而擴大BS的覆蓋范圍或增加用戶站的吞吐量。
在802.16標準中，對于授權頻段，雙工方式可以是FDD(頻分雙工)和TDD(時分雙工)，FDD方式的SS(用戶站)可以是半雙工FDD。而對于免授權的頻段，雙工方式只能是TDD。全雙工FDD方式的多址方式下行采用TDM(時分復用)，半雙工SS的多址方式下行采用TDMA(時分多址)，TDD方式的多址方式下行只有TDM，上行都是采用TDMA。
在物理信道上傳輸的數據是以幀的格式來傳輸。每幀包括DL(下行子幀)和UL(上行子幀)。在TDD模式中，DL先傳輸，隨后傳輸UL。在FDD模式中，DL和UL將同時傳輸。一個DL包含一個DL PHY PDU(下行物理層協議數據單元)，一個上行子幀包含按以下順序排列的各個時隙初始Ranging競爭時隙(Contention slot for initial ranging)、帶寬請求競爭時隙(Contention slot for BW request)和一個或多個上行物理層協議數據單元(UL PHY PDU)，每個UL PHY PDU來自不同的SS(用戶站)。
每個下行PHY PDU的開始是一個preamble(前導碼)，用于物理同步；之后是FCH(幀控制頭)、burst(突發)。FCH中包括DLFP(DL_Frame_Prefix，下行幀前綴)，用來指定緊隨在FCH之后的一個或多個下行Burst的profile及其長度。
如果需要在當前下行幀中發送DL-MAP消息，則該消息將是跟在FCH后面的第一個MAC PDU(媒質接入控制層單元)。如果還需要在當前下行幀中發送UL-MAP消息，則該消息緊跟在DL-MAP或者DLFP后面。如果還需要在當前下行幀中發送DCD和UCD消息，則它們將緊跟在DL-MAP和UL-MAP后面。DL-MAP、DL-MAP、DCD和UCD將在DL Burst#1中發送。其它burst的位置和profile由DL-MAP指定。如果是OFDM(正交頻分復用)物理層的DL PHY burst，為了得到OFDM符號的整數倍，有效的載荷后面不足的會用OxFF字節來補充(Pad)。在TDD系統中，TTG和RTG會插在上下行子幀交替的時候，以留出一段時間讓BS完成收發交替。FDD模式下的802.16OFDM(或SC)幀結構如圖1所示。
現有技術的RS和BS、MS/SS的高級中轉通信模式結構示意圖如圖2所示，RS和BS、MS/SS間采用TDM-OFDM-FDD方式通信，BS和RS下行采用頻率f2，BS和RS上行采用頻率f1；MS/SS通過RS進行無線中轉接入BS，RS作為一個MS/SS接入BS。
在圖2中，所述的RS需有兩套FDD無線收發機，即圖2中FDD收發機1和FDD收發機2，具體為第一套發射機TX1工作于頻率f1，接收機RX1工作于頻率f2；第二套發射機TX2工作于頻率f2，接收機RX2工作于頻率f1。
另外，在圖2中，DLBS為BS的物理層幀的下行子幀，由BS到SS/MSBS或RS，ULBS為BS的物理層幀的上行子幀，由SS/MSBS或RS到BS，SS/MSBS、RS的第二套無線收發機和BS保持收發幀同步；DLRS為RS的物理層幀的下行子幀，由BS到SS/MSRS或RS，ULRS為RS的物理層幀的上行子幀，由SS/MSRS或RS到BS，SS/MSRS和RS的第一套無線收發機保持收發幀同步。
上述高級中轉通信模式的缺點為1、RS需有兩套FDD無線收發機，結構復雜，成本高。
2、在FDD通信模式下，網絡系統通信可能會存在如圖3(a)-(d)所示的4種情況的相互干擾。其中，TX表示發送模塊，RX表示接收模塊。

發明內容
本發明的目的是提供一種無線中轉通信系統及方法，從而可以在通信系統中實現基于單FDD無線收發機的RS的中轉通信，并可以有效地避免可能存在的各種干擾。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種無線中轉通信系統，包括基站BS、中轉站RS和用戶終端，該RS分別提供有與BS和用戶終端通信的接口，且在該RS中包括一個頻分雙工FDD無線收發機，該FDD無線收發機以FDD方式同BS和用戶終端進行無線通信，所述RS中的FDD無線收發機上行和BS中的FDD無線收發機下行采用相同的頻率，RS中的FDD無線收發機下行和BS中的FDD無線收發機上行采用相同的頻率。
所述的RS包括FDD無線發射機物理層處理單元分別與RS中的FDD無線接收機物理層處理單元或RS中的FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的BS或用戶終端中的無線接收機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線接收機物理層處理單元分別與RS中的FDD無線發射機物理層處理單元或RS中的FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的BS或用戶終端中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信。
所述的RS包括FDD無線收發機數據鏈路層處理單元將接收到的來自FDD無線接收機物理層處理單元的數據，作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給FDD無線發射機物理層處理單元。
所述的BS包括有線傳輸處理單元與上一級設備或分別與一組基站設備建立通信，并與該上一級設備或各基站設備之間進行信息的交互；FDD無線發射機物理層處理單元分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS或屬于BS的用戶終端中的無線接收機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線接收機物理層處理單元分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS或屬于BS的用戶終端中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線收發機數據鏈路層處理單元將接收到的來自FDD無線接收機物理層處理單元的數據作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給有線傳輸處理單元，將接收到的來自有線傳輸處理單元元的數據作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給FDD無線接收機物理層處理單元。
所述的用戶終端包括FDD無線發射機物理層處理單元分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS無線接收機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線接收機物理層處理單元分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線收發機數據鏈路層處理單元對來自FDD無線接收機物理層處理單元或用戶的數據，作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給用戶或FDD無線發射機物理層處理單元。
所述的BS、RS和用戶終端之間基于正交頻分復用OFDM進行中轉通信。
一種基于上述系統的實現無線中轉通信的方法，包括A、在基站BS物理層幀結構的下行子幀和上行子幀中采用時分復用TDM方式分別設置下行中轉區和上行中轉區，在中轉站RS的FDD無線接收機的物理層幀結構的上行子幀中設置下行中轉區，用于定義RS接收BS的下行中轉區的中轉數據時隙，在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中設置上行中轉區，用于定義RS接收BS的上行中轉區的中轉數據時隙；B、在BS、RS與用戶終端之間基于所述設置的BS和RS的上、下行物理層幀采用FDD方式進行無線中轉通信。
所述的步驟A包括所述BS的下行中轉區和RS的FDD無線接收機的下行中轉區的時隙和頻率關系必須一一對應，所述BS的上行中轉區和RS的FDD無線發射機的上行中轉區的時隙和頻率關系必須一一對應，所述在BS和RS中設置的上行和下行中轉區在每幀中選擇設置；當存在至少兩個RS時，該至少兩個RS采用時分復用TDM方式共享下行或上行中轉區。
所述的步驟A還包括在BS的上行中轉區對應的期間內，屬于BS的用戶終端不安排任何發送時隙，在BS的下行中轉區對應的期間內，屬于RS的用戶終端不安排任何發送時隙。
所述的步驟A還包括在BS的物理層幀結構的下行子幀中設置下行中轉廣播時隙，用于定義由BS廣播給RS的下行時隙；在RS的FDD無線接收機的物理層幀結構的上行子幀中設置下行中轉廣播接收時隙，用于定義接收BS下行中轉廣播時隙的RS上行時隙；所述在BS中設置的下行中轉廣播時隙和在RS中設置的下行中轉廣播接收時隙在每幀中選擇設置。
所述的步驟A還包括在BS和RS的物理層幀結構的下行子幀中定義下行干擾時隙，用于定義BS和RS各自覆蓋區域中的下行數據時隙，所述的各自覆蓋的區域包括僅由BS和RS各自覆蓋的重疊區域，或者，包括由BS和RS各自覆蓋的不重疊區域以及BS和RS各自覆蓋的重疊區域；所述在BS和RS中設置的下行干擾時隙在每幀中選擇設置。
所述的步驟A還包括所述的BS的上行干擾時隙不能與RS的FDD無線發射機的下行干擾時隙在時隙上相重疊；當有至少兩個RS時，該至少兩個RS采用TDM的方式共享所述下行干擾時隙。
所述的步驟A還包括在BS的物理層幀結構的下行子幀中定義下行子幀頭時隙，該下行子幀頭時隙為下行子幀的開始，用于定義發送用戶同步信息的時隙和發送指示信息的時隙，以指示BS物理層幀結構下行子幀和上行子幀的各時隙的位置和使用方法profile。該下行子幀頭時隙在每幀中都設置。
所述的步驟A還包括當BS無法與RS覆蓋下的用戶終端直接通信時，在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中定義下行子幀頭時隙，該下行子幀頭時隙為下行子幀的開始，用于定義發送用戶同步信息的時隙和發送指示信息的時隙，以指示RS物理層幀結構下行子幀和上行子幀的各時隙的位置和使用方法profile。該下行子幀頭時隙在每幀中都設置。
所述的步驟A還包括當BS無法與RS覆蓋下的用戶終端直接通信時，所述在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中定義的下行子幀頭時隙在時間上滯后于所述在BS的物理層幀結構的下行子幀中定義的下行子幀頭時隙；或者，當BS無法與RS覆蓋下的用戶終端直接通信時，所述在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中定義的下行子幀頭時隙在時間上滯后于所述在BS的物理層幀結構的下行子幀中定義的下行子幀頭時隙，不能互相重疊，并且位于BS的物理層幀結構的上行子幀的下行無干擾時隙內。
所述的步驟A還包括當存在至少兩個RS時，RS的下行幀頭時隙不能與其他RS的下行幀頭時隙和下行干擾時隙重疊，或，當存在至少兩個RS時，不同RS的下行幀頭時隙在時間上重疊，且要求完全重疊同步，下行幀頭時隙內容必須相同，RS的下行幀頭時隙不能與其他RS的下行干擾時隙重疊。
所述的步驟A還包括在RS的FDD無線接收機的物理層幀結構中設置下行子幀頭接收時隙，用于定義接收BS的下行子幀頭時隙的時隙，該下行子幀頭接收時隙和所述BS的下行子幀頭時隙的時隙關系完全重疊同步，該下行子幀頭接收時隙在每幀中選擇設置。
所述的步驟A還包括在BS和RS FDD無線收發機中的上行子幀中設置上行干擾時隙，用于定義BS和RS各自覆蓋區域下的上行數據時隙，所述的各自覆蓋的區域包括僅由BS和RS各自覆蓋的重疊區域，或者，包括由BS和RS各自覆蓋的不重疊區域以及BS和RS各自覆蓋的重疊覆蓋的區域；所述在BS和RS中設置的上行干擾時隙在每幀中選擇設置。
所述的步驟A還包括所述BS的下行干擾時隙不能與RS的FDD無線接收機的上行干擾時隙在時隙上相重疊，在存在至少兩個RS的情況下，該至少兩個RS采用TDM的方式共享上行干擾時隙。
所述的步驟A還包括在BS的物理層幀結構的上行子幀中設置上行競爭時隙，該上行競爭時隙中包含初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙，該上行競爭時隙在每幀中都設置。
所述的步驟A還包括當BS無法與RS覆蓋區域中的用戶終端直接通信時，在RS的FDD無線接收機的物理層幀結構的上行子幀中設置上行競爭時隙，該上行競爭時隙中包含初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙，該上行競爭時隙在每幀中都設置。
所述的步驟A還包括在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構中設置上行競爭發送時隙，用于定義RS發送的用于競爭BS的上行競爭時隙的時隙，該上行競爭發送時隙和所述BS的上行競爭時隙的頻率關系必須完全重疊，且嚴格同步，該上行競爭發送時隙在每幀中選擇設置。
所述的步驟A還包括在BS的物理層幀結構的下行幀或上行幀中，或者，在RS FDD無線收發機的下行幀或上行幀中，設置下行無干擾時隙或上行無干擾時隙，用于定義僅由BS或RS各自覆蓋的不重疊區域的下行或上行數據時隙。
所述BS的上行無干擾時隙與RS的下行無干擾時隙在時隙上可互相重疊，所述BS的下行無干擾時隙與RS的上行無干擾時隙在時隙上可互相重疊。
所述的步驟B具體包括在BS、RS和用戶終端之間基于設置的BS和RS的上、下行物理層幀中包含的上下行中轉區、下行中轉廣播時隙、下行中轉廣播接收時隙、上下行干擾時隙、下行子幀頭時隙、下行子幀頭接收時隙、上行競爭時隙、上行競爭發送時隙進行消息的交互，實現無線中轉通信。
所述的BS、RS和用戶終端之間基于OFDM進行中轉通信。
一種基于TDM/時分復用接入TDMA-FDD實現無線中轉通信的方法，包括由BS到用戶終端的下行通信過程C、BS在BS的下行子幀中向RS發送數據，RS通過RS的FDD無線接收機接收所述數據；D、RS通過RS的FDD無線發射機的下行子幀轉發所述接收到的數據給用戶終端；由用戶終端到BS的上行通信過程E、用戶終端在除BS的上行中轉區對應期間外的時隙發送上行通信數據，RS接收該數據；F、RS通過下行子幀的上行中轉區發送上行中轉通信數據給BS，BS在上行子幀中接收該上行中轉通信數據。
所述的步驟C具體包括C1、BS在下行子幀的下行子幀頭中發送前導碼，RS通過RS的FDD無線接收機的下行子幀頭接收時隙接收該前導碼，和BS取得同步；C2、BS在下行子幀中發送了所述前導碼后，發送FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，RS通過RS的FDD無線接收機的下行子幀頭接收時隙接收該FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，獲得BS下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile信息；C3、BS利用下行子幀的下行中轉區的下行中轉廣播發送廣播消息，BS在下行子幀的下行中轉區的下行中轉RS中發送下行中轉通信數據給RS，RS通過RS的FDD無線接收機的下行中轉廣播時隙接收所述廣播消息，RS通過RS的FDD無線接收機的下行中轉區接收所述下行中轉通信數據。
所述的步驟D具體包括D1、在RS的FDD無線發射機的下行子幀的下行子幀頭中發送前導碼，用戶終端接收該前導碼，和RS取得同步；D2、RS的FDD無線發射機在下行子幀中發送FCH、DL-MAP、UL-MAP信息，該FCH、DL-MAP、UL-MAP信息可以由BS發送給RS，用戶終端接收該FCH、DL-MAP、UL-MAP信息，獲得RS下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile；D3、RS的FDD無線發射機在下行子幀的除下行子幀頭、下行中轉區外的時頻區間發送下行中轉通信數據給用戶終端，所述的中轉通信數據由BS發送給RS的FDD無線發射機，用戶終端從相應時頻區間接收該下行中轉通信數據；或D4、用戶終端接收BS的下行子幀的下行子幀頭中的前導碼，與BS取得同步，用戶終端接收BS的下行子幀的下行子幀頭中的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，獲得BS和RS的下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile信息；D5、RS的FDD無線發射機在下行子幀中，在除下行子幀頭、下行中轉區外的時頻區間發送下行中轉通信數據給用戶終端，所述的中轉通信數據由BS發送給RS的FDD無線發射機，用戶終端從相應時頻區間接收該下行中轉通信數據。
所述的步驟E具體包括E1、用戶終端接收到所述FCH、DL-MAP、UL-MAP信息后，獲得RS的FDD無線發射機的下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile信息，用戶終端在RS的FDD無線接收機的上行子幀中，在除BS的上行中轉區對應期間外的時隙發送上行通信數據給RS，RS的FDD無線接收機從相應時隙接收該上行通信數據；
或E2、用戶終端接收到所述BS的下行子幀的下行子幀頭的FCH、DL-MAP、UL-MAP信息后，獲得BS和RS的下行和上行各個burst的時隙和使用方法profile信息，用戶終端在RS的FDD無線接收機的上行子幀，在除BS的上行中轉區對應期間外的時隙發送上行通信數據給RS，RS的FDD無線接收機從相應時隙接收該上行通信數據。
所述的步驟F具體包括F1、RS的FDD無線接收機通過RS的上行子幀的上行子幀頭接收時隙接收BS的下行子幀的下行子幀頭的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，獲得BS下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile信息；F2、RS的FDD無線發射機在RS的下行子幀的上行中轉區的上行中轉RS中發送上行中轉通信數據給BS，該中轉通信數據由BS發送給RS，BS在上行子幀的上行中轉區的上行中轉RS中接收該上行中轉通信數據。
所述的BS、RS和用戶終端之間基于正交頻分復用OFDM進行中轉通信。由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明通過引入FDD、TDM與OFDM(或SC)相結合的機制，定義BS和RS的物理層幀結構，和現有技術相比，具有如下優點1、支持OFDM(或SC)無線高級中轉通信模式，即MS/SS可以通過RS進行無線中轉接入BS。
2、支持OFDM(或SC)無線簡化中轉通信模式，即BS的下行數據報文或除DL-MAP、UL-MAP外的消息報文，可以通過RS進行中轉。BS的上行時隙，除初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙外，可以通過RS進行中轉。
3、RS只需一套FDD無線收發機，即可有效保證RS和BS、MS/SS間在FDD/TDM/TDMA方式的通信，結構簡單，成本低。
4、可避免現有技術中RS到SS/MSBS、BS到SS/MSRS、SS/MSBS到RS、SS/MSRS到BS和RS到RS的自身干擾。
5、可避免RS到SS/MSRS的干擾。
6、可避免SS/MSBS到BS、SS/MSRS到RS、SS/MSRS到SS/MSBS、SS/MSBS到SS/MSRS的干擾。


圖1為基于FDD的通信系統中的802.16 OFDM(或SC)幀結構示意圖；圖2為現有技術的RS和BS、MS/SS的高級中轉通信模式結構示意圖；
圖3為現有技術的基于雙FDD的通信系統中可能存在的同頻干擾模式示意圖；圖4為本發明所述無線中轉通信系統中，下行單RS情況下的RS和BS、MS/SS的通信系統模型示意圖；圖5為本發明所述無線中轉通信系統中，上行單RS的情況下的RS和BS、MS/SS的通信系統模型示意圖；圖6為本發明所述無線中轉通信系統中，多RS情況下的RS和BS、MS/SS的通信系統模型示意圖；圖7為本發明所述基于單FDD的通信系統中可能存在的同頻干擾模式示意圖；圖8為本發明所述的RS和BS、MS/SS的高級中轉通信模式示意圖；圖9為本發明所述的RS和BS、MS/SS的簡化中轉通信模式示意圖；圖10為本發明所述的RS和BS、MS/SS的中轉通信系統的功能框架示意圖；圖11為本發明所述實現方案1中的高級中轉通信模式下的BS和RS的物理層幀結構示意圖；圖12為本發明所述實現方案1中的簡化中轉通信模式下的BS和RS的物理層幀結構示意圖；圖13為本發明所述的實現方案2中一種高級中轉通信模式下的BS和RS的物理層幀結構的實施例示意圖；圖14為本發明所述的實現方案3中一種高級中轉通信模式下的BS和RS的物理層幀結構的實施例示意圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種無線中轉通信系統及方法，在該無線中轉通信系統中RS和BS、MS/SS的通信系統模型如圖4、圖5和圖6所示，圖4為下行單RS的情況，圖5為上行單RS的情況，圖6則為多RS的情況。在該通信系統模型中，RS和BS、MS/SS間采用FDD/TDM(時分復用)/TDMA(時分復用接入)方式進行通信。
BS下行和RS上行采用頻率f1，BS上行和RS下行采用頻率f2；RS作為一個MS/SS接入BS，MS/SS通過RS進行無線中轉接入BS。在FDD模式下，網絡系統通信存在如圖7(a)-(d)所示的4種情況的相互干擾。其中，TX表示發送模塊，RX表示接收模塊。
為便于后續描述，在上述圖4、圖5和圖6所示的三種通訊系統模型中，將BS的覆蓋區域分成3個區1、“1”區僅BS能下行覆蓋，在該區域中，不存在“RS到屬于BS的MS/SS(圖4中為MSBS)”的干擾；
2、“3”區僅RS能下行覆蓋，在該區域中，不存在“BS到屬于RS的MS/SS(圖4中為MSRS)”的干擾；3、“2”區BS和RS都能下行覆蓋，在該區域中，存在“RS到SS/MSRS”和“BS到SS/MSRS”的干擾。在圖6中，BS和RS1的重疊區為RS1的“2”區，而BS和RS2的重疊區為RS2的“2”區。
在上述圖4、圖5和圖6所示的三種通訊系統模型中，將RS的覆蓋區域分成3個區1、“11”區僅BS能上行覆蓋，在該區域中，不存在“SS/MSRS到BS”的干擾；2、“33”區僅RS能上行覆蓋，在該區域中，不存在“SS/MSBS到RS”的干擾；3、“22”區BS和RS都能上行覆蓋，在該區域中，存在“SS/MSBS到RS”和“SS/MSBS到BS”的干擾。在圖6中，BS和RS1的重疊區為RS1的“22”區，而BS和RS2的重疊區為RS2的“22”區。
本發明提供的RS和BS、MS/SS的高級中轉通信模式，如圖8所示，RS和BS、MS/SS間采用FDD/TDM/OFDM方式通信，BS下行和RS上行采用頻率f1，BS上行和RS下行采用頻率f2；RS作為一個MS/SS接入BS，MS/SS通過RS進行無線中轉接入BS。
在圖8中，所述的RS只需要一套FDD無線收發機，DLBS為BS的物理層幀的下行子幀，由BS到SS/MSBS或RS，ULBS為BS的物理層幀的上行子幀，由SS/MSBS或RS到BS，SS/MSBS和BS保持收發幀同步；DLRS為RS的物理層幀的下行子幀，由BS到SS/MSRS或RS，ULRS為RS的物理層幀的上行子幀，由SS/MSRS或RS到BS，SS/MSRS和RS保持收發幀同步。
本發明提供的RS和BS、MS/SS的簡化中轉通信模式，如圖9所示。BS下行和RS上行采用頻率f1，BS上行和RS下行采用頻率f2，RS只需有一套FDD無線收發機。DLBS為BS的物理層幀的下行子幀，由BS到SS/MSBS或RS，ULBS為BS的物理層幀的上行子幀，由SS/MSBS或RS到BS；SS/MSBS或SS/MSRS和BS保持收發幀同步。DLRS為RS的物理層幀的下行子幀，由BS到SS/MSRS或RS，ULRS為RS的物理層幀的上行子幀，由SS/MSRS或RS到BS。其中，DLBS的Broadcast Burst(下行廣播突發)，如Preamble、FCH、DL-MAP、UL-MAP，直接由BS發給MS/SS，不通過RS中轉；ULBS的上行隨機接入(Random Access)時隙(或稱為競爭時隙Contemtion slot)，如初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙，直接由MS/SS發給BS，不通過RS中轉；對于DLBS的下行其它突發，如數據報文或除DL-MAP、UL-MAP外的消息報文，不能直接由BS發給MS/SS，必須通過RS中轉；ULBS的上行其它時隙，如除初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙外的時隙，不能直接由MS/SSRS發給BS，必須通過RS中轉交互。
本發明提供的無線中轉通信系統的功能框架如圖10所示，該無線中轉通信系統包括BS、RS和SS/MS的。
其中BS包括有線傳輸處理單元能夠與上一級設備(如基站控制器)或分別與一組基站設備建立通信，并與上一級設備或各基站設備之間進行信息的交互；FDD無線收發機用于同RS或SS/MS以FDD方式進行無線通信，由FDD無線發射機物理層處理單元、FDD無線接收機物理層處理單元和FDD無線收發機數據鏈路層處理單元組成。
其中，FDD無線發射機物理層處理單元(頻率為f1)分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS或屬于BS的SS/MS中的無線接收機物理層處理單元進行無線通信；其中，FDD無線接收機物理層處理單元(頻率為f2)分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS或屬于BS的SS/MS中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信；其中，FDD無線收發機數據鏈路層處理單元將接收到的來自FDD無線接收機物理層處理單元的數據作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給有線傳輸處理單元。將接收到的來自有線傳輸處理單元元的數據作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給FDD無線接收機物理層處理單元。
RS包括FDD無線收發機用于同BS或SS/MS以FDD方式進行無線通信，由FDD無線發射機物理層處理單元、FDD無線接收機物理層處理單元和FDD無線收發機數據鏈路層處理單元組成。
FDD無線發射機物理層處理單元(頻率為f2)分別與RS中的FDD無線收發機數據鏈路層或RS中的FDD無線接收機物理層處理單元及可與其通信的BS或SS/MS中的無線接收機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線接收機物理層處理單元(頻率為f1)分別與RS中的FDD無線收發機數據鏈路層或RS中的FDD無線發射機物理層處理單元及可與其通信的BS或SS/MS中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線收發機數據鏈路層處理單元對來自FDD無線接收機物理層處理單元的數據，作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給FDD無線發射機物理層處理單元。
SS/MS包括FDD無線收發機用于同RS以FDD方式進行無線通信，由FDD無線發射機物理層處理單元、FDD無線接收機物理層處理單元和FDD無線收發機數據鏈路層處理單元組成。
FDD無線發射機物理層處理單元(頻率為f1)分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS無線接收機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線接收機物理層處理單元(頻率為f2)分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線收發機數據鏈路層處理單元對來自FDD無線接收機物理層處理單元或用戶的數據，作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給用戶或FDD無線發射機物理層處理單元。
本發明為實現基于RS的中轉通信，需要設置合理的BS和RS的物理層幀結構，從而保證中轉通信過程能夠可靠地實現，同時，還可以有效地避免圖7中可能存在的各種干擾。
為實現基于RS的中轉通信功能，本發明提供了BS和RS的物理層幀結構的三種實現方案，下面分別介紹該三種方案的具體實現方式。
在BS和RS的物理層幀結構的實現方案1中需要進行如下的設置1、在BS的物理層幀結構的頻率為f1的DLBS(下行子幀)中設置DLRelay Zone(下行中轉區)，用于定義由BS傳給RS的BS下行中轉數據時隙。對于圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享DL RelayZone。
2、在RS頻率為f1的RX(FDD無線接收機)的物理層幀結構的ULRS(上行子幀)設置DL Relay Zone，用于定義RS接收BS的DL Relay Zone的中轉數據時隙。對于圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享DL RelayZone。
3、在BS的物理層幀結構的頻率為f2的ULBS(上行子幀)中增加ULRelay Zone(上行中轉區)，用于定義將由RS傳給BS的BS上行中轉數據時隙。對于圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享UL RelayZone。
4、在RS的頻率為f2的TX(FDD無線發射機)的物理層幀結構的DLBS設置UL Relay Zone，用于定義RS接收BS的UL Relay Zone的中轉數據時隙。對于圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享UL Relay Zone。
5、BS的DL Relay Zone和RS的RX的DL Relay Zone的時隙和頻率關系必須一一對應。BS的UL Relay Zone和RS的TX的UL Relay Zone的時隙和頻率關系必須一一對應。
6、在BS的UL Relay Zone對應的期間內，SS/MSBS不安排任何發送時隙，避免SS/MSBS到BS的干擾。在BS的DL Relay Zone對應的期間，SS/MSRS不安排任何發送時隙，避免SS/MSRS到RS的干擾。
7、在BS的物理層幀結構的頻率為f1的DLBS的DL Relay Zone中設置DLRB(DL Relay Broadcast Slot，下行中轉廣播時隙)，用于定義由BS廣播給RS的下行時隙和廣播802.16標準定義的DCD、UCD、FPC(快速功率控制)、CLK_CMP(時鐘比較)廣播報文。
8、在RS的頻率為f1的RX的物理層幀結構的ULRS的DL Relay Zone中設置DL RB(DL Relay Broadcast RX Slot，下行中轉廣播接收時隙)，用于定義接收BS下行中轉廣播時隙的RS上行時隙和接收802.16標準定義的DCD、UCD、FPC、CLK CMP廣播報文。
9、在BS的物理層幀結構的頻率為f1的DLBS中定義DL Interference Slot(下行干擾時隙)，用于定義BS下行覆蓋“1區”和“2區”的BS下行數據時隙。
10、在RS的頻率為f2的TX的物理層幀結構的DLRS中定義DLInterference Slot，用于定義RS下行覆蓋“1區”和“2區”的RS下行數據時隙。對于圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享DL InterferenceSlot，避免RS到SS/MSRS的干擾。
11、BS的UL Interference Slot不能與RS的TX的DL Interference Slot在時隙上相重疊，避免SS/MSBS到SS/MSRS的干擾。
12、在BS的物理層幀結構的頻率為f1的DLBS中定義DL Header Slot(下行子幀頭時隙)，該DL Header Slot為下行子幀的開始，用于定義發送用戶同步信息的時隙和發送指示信息的時隙，以指示BS物理層幀結構下行子幀和上行子幀的各時隙的位置和使用方法profile。該信息包括原802.16 OFDM(或SC)幀中的preamble、FCH burst及由DLFP指定的緊隨在FCH之后的一個或多個下行Burst(包括DL-MAP、UL-MAP)，SS/MSBS、RS和BS保持收發幀同步。
13、在上面所述的高級中轉通信模式中，在RS的頻率為f2的TX的物理層幀結構的DLRS中定義DL Header Slot，該DL Header Slot為下行子幀的開始，用于定義發送用戶同步信息的時隙和發送指示信息的時隙，以指示RS物理層幀結構下行子幀和上行子幀的各時隙的位置和使用方法profile。該信息包含原802.16 OFDM(或SC)幀中的preamble、FCH burst及由DLFP指定的緊隨在FCH之后的一個或多個下行Burst(包括DL-MAP、UL-MAP)，SS/MSRS和RS保持收發幀同步。
14、在上面所述的高級中轉通信模式中，RS的TX的DL Header Slot在時間上滯后于BS的DL Header Slot。
15、在上面所述的高級中轉通信模式中，RS的TX的DL Header Slot在時間上不能和其它RS的TX的物理層幀結構的DLRS的DL Header Slot、DLInterference Slot重疊，以避免RS到SS/MSRS的干擾。在特殊情況下，如果不同RS TX的DL Header Slot在時間上重疊，則必須完全重疊，嚴格同步，且其內容必須相同，避免“RS到SS/MSRS”的干擾。
16、在RS的頻率為f1的RX的物理層幀結構的中設置DL Header RX Slot(下行子幀頭接收時隙)，用于定義接收BS的DL Header Slot的時隙。
17、BS的DL Header Slot和RS的RX的DL Header RX Slot的時隙關系必須完全重疊，且嚴格同步。
18、在BS的物理層幀結構的頻率為f2的ULBS中定義UL Interference Slot(上行干擾時隙)，用于定義BS上行覆蓋“11區”和“22區”的BS上行數據時隙。
19、在RS的頻率為f1的RX的物理層幀結構的ULRS中定義ULInterference Slot，用于定義RS上行覆蓋“33區”和“22區”的RS上行數據時隙。對于圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享ULInterference Slot，以避免SS/MSRS到RS的干擾。
20、BS的DL Interference Slot不能與RS的RX的UL Interference Slot在時隙上相重疊，以避免SS/MSRS到SS/MSBS的干擾。
21、在BS的物理層幀結構的頻率為f2的ULBS中定義UL Contention Slot(上行競爭時隙)，該UL Contention Slot中包含原802.16 OFDM(或SC)幀中的初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙。
22、在上面所述的高級中轉通信模式中，在RS的頻率為f1的RX的物理層幀結構的ULRS中定義UL Contention Slot，該UL Contention Slot中包含原802.16 OFDM(或SC)幀中的初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙。
23、在RS的頻率為f2的TX的物理層幀結構的中設置UL Contention TXSlot(上行競爭發送時隙)，用于定義RS發送的用于競爭BS的ULContention Slot的時隙。
24、BS的UL Contention Slot和RS的TX的UL Contention TX Slot的時隙和頻率關系必須完全重疊，且嚴格同步。
25、除DL Header Slot、UL Contention Slot外，上述定義的Slot或Zone不一定每幀都必須存在。
根據上述提供的物理層幀結構，本發明還提供了一種BS和RS的物理層幀結構的具體實施方式
，如圖11和圖12所示，其中，圖11為高級中轉通信模式下的BS和RS的物理層幀結構示意圖，圖12為簡化中轉模式下的BS和RS的物理層幀結構示意圖。圖11和圖12中，RS、BS的發送和接收頻率以圖中幀最左端的頻率標注為準。
下面將對圖11和圖12中具體幀結構進行描述BS的下行子幀DLBS和RS的TX的下行子幀DLRS中的“黑色箭頭所指的黑色時隙”為DL Header Slot，BS的上行子幀ULBS和RS的RX的上行子幀ULRS中的“黑色箭頭所指的黑色時隙”為UL Contention Slot，RS的TX中的白色箭頭所指的白色時隙”)為UL Contention TX Slot，RS的RX中的“白色箭頭所指的白色時隙”為DL Header RX Slot。
BS的下行子幀DLBS中的“TX時隙”為DL Interference Slot(BS下行覆蓋“1區”和“2區”)，BS的上行子幀ULBS中的“RX時隙”為ULInterference Slot(BS上行覆蓋“11區”和“22區”)，RS的TX下行子幀DLRS中的“TX時隙”為DL Interference Slot(RS下行覆蓋“3區”和“2區”)，RS的RX的上行子幀ULRS中的“RX時隙”為UL Interference Slot(RS上行覆蓋“33區”和“22區”)。
BS的DL Relay Zone安排在BS的下行子幀DLBS的DL Header Slot之后，BS的UL Relay Zone安排在BS的下行子幀DLBS的UL Contention Slot之后。BS的DL Relay Zone和RS的RX的DL Relay Zone的時隙和頻率關系一一對應；BS的UL Relay Zone和RS的TX的UL Relay Zone的時隙和頻率關系一一對應；在BS的UL Relay Zone對應的期間，SS/MSBS不安排任何發送時隙；在BS的DL Relay Zone對應的期間，SS/MSRS不安排任何發送時隙。
BS的DL Interference Slot不能與RS的RX的UL Interference Slot在時隙上相重疊，BS的UL Interference Slot不能與RS的TX的DL Interference Slot在時隙上相重疊。
對于圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享DL Relay Zone(即DL RB、DL Relay R#1、#2...部分)、UL Relay Zone(即UL RelayR#1，#2...部分)、DL Interference Slot和UL Interference Slot。
在本發明提供的BS和RS的物理層幀結構的實現方案2中需要進行如下的設置在上述實現方案1的特征1到25中，實現方案2有如下一個特征和實現方案1不同14、在上面所述的高級中轉通信模式中，RS的TX的DL Header Slot在時間上滯后于BS的DL Header Slot，且它們互相不能重疊。RS的TX的DLHeader Slot在時間上必須位于BS的物理層幀結構的上行子幀ULBS的UL Non-Interference Slot內。
另外，實現方案2要新增如下六個特征26、在BS的物理層幀結構的頻率為f1的下行子幀DLBS中增加DL Non-Interference Slot(下行無干擾時隙)，用于定義BS下行覆蓋“1區”的BS下行數據時隙。
27、在RS的頻率為f2的FDD無線發射機TX的物理層幀結構的下行子幀DLRS中增加DL Non-Interference Slot，用于定義RS下行覆蓋“3區”的RS下行數據時隙。
28、所述BS的UL Non-Interference Slot與RS的DL Non-InterferenceSlot在時隙上可相重疊。
29、在BS的物理層幀結構的頻率為f2的上行子幀ULBS中增加“UL Non-Interference Slot(上行無干擾時隙)，用于定義BS上行覆蓋“11區”的BS上行數據時隙。
30、在RS的頻率為f1的FDD無線接收機RX的物理層幀結構的上行子幀ULRS中增加UL Non-Interference Slot，用于定義RS上行覆蓋“33區”的RS上行數據時隙。
31、所述BS的DL Non-Interference Slot與RS的RX的UL Non-Interference Slot在時隙上可互相重疊。
根據上述提供的實現方案2的物理層幀結構，本發明還提供了一種高級中轉通信模式下的BS和RS的物理層幀結構的具體實施方式
，如圖13所示，其中，RS、BS的發送和接收頻率以圖中幀最左端的頻率標注為準。
下面將對圖13中具體幀結構進行描述BS的下行子幀DLBS和RS的TX的下行子幀DLRS中的“黑色箭頭所指的黑色時隙”為DL Header Slot，BS的上行子幀ULBS和RS的RX的上行子幀ULRS中的“黑色箭頭所指的黑色時隙”為UL Contention Slot。RS的TX中的“白色箭頭所指的白色時隙”為UL Contention TX Slot，RS的RX的“白色箭頭所指的白色時隙”為DL Header RX Slot。
BS的下行子幀DLBS中的“TX時隙”為DL Non-Interference Slot(BS下行覆蓋“1區”)，“TX時隙”為DL Interference Slot(BS下行覆蓋“1區”和“2區”)。BS的上行子幀ULBS中的“RX時隙”為UL Non-InterferenceSlot(BS上行覆蓋“11區”)，“RX時隙”為UL Interference Slot(BS上行覆蓋“11區”和“22區”)。RS的TX的下行子幀DLRS中的“TX3時隙”為DL Non-Interference Slot(RS下行覆蓋“3區”)，“TX時隙”為DLInterference Slot(RS下行覆蓋“3區”和“2區”)。RS的RX的上行子幀ULRS中的“RX3時隙”為UL Non-Interference Slot(RS上行覆蓋“33區”)，“RX時隙”為UL Interference Slot(RS上行覆蓋“33區”和“22區”)。
BS的DL Relay Zone安排在BS的下行子幀DLBS的DL Header Slot之后，BS的UL Relay Zone安排在BS的下行子幀DLBS的UL Contention Slot之后。BS的DL Relay Zone和RS的RX的DL Relay Zone的時隙和頻率關系一一對應；BS的UL Relay Zone和RS的TX的UL Relay Zone的時隙和頻率關系一一對應；在BS的UL Relay Zone對應的期間，SS/MSBS不安排任何發送時隙；在BS的DL Relay Zone對應的期間，SS/MSRS不安排任何發送時隙。
BS的DL Interference Slot不能與RS的RX的UL Interference Slot在時隙上相重疊，BS的UL Interference Slot不能與RS的TX的DL Interference Slot在時隙上相重疊。
對于簡化模式，其物理層幀結構和上述高級中轉通信模式下的物理層幀結構的區別在于圖13中的RS TX下行子幀DLRS的DL Header Slot和RS RX上行子幀ULRS的UL Contention Slot不存在，其余雷同。
在本發明提供的BS和RS的物理層幀結構的實現方案3中需要進行如下的設置在上述實現方案2的特征1到31中，實現方案3有如下四個特征和實現方案2不同9、在BS的物理層幀結構的頻率為f1的下行子幀DLBS中定義DLInterference Slot(下行干擾時隙)，用于定義BS的下行覆蓋“2區”的BS下行數據時隙。
10、在RS的頻率為f2的FDD無線發射機TX的物理層幀結構的下行子幀DLRS中定義DL Interference Slot，用于定義RS下行覆蓋“2區”的RS下行數據時隙。對于如圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享DLInterference Slot，以避免RS到SS/MSRS的干擾。
18、在BS的物理層幀結構的頻率為f2的上行子幀ULBS中定義ULInterference Slot，用于定義BS上行覆蓋“22區”的BS上行數據時隙。
19、在RS的頻率為f1的FDD無線接收機RX的物理層幀結構的上行子幀ULRS中定義UL Interference Slot，用于定義RS上行覆蓋“22區”的RS上行數據時隙。對于圖6所示的多RS的情況，多RS采用TDM的方式共享ULInterference Slot，以避免SS/MSRS到RS的干擾。
根據上述提供的實現方案3的物理層幀結構，本發明還提供了一種高級中轉通信模式下的BS和RS的物理層幀結構的具體實施方式
，如圖14所示，其中，RS、BS的發送和接收頻率以圖中幀最左端的頻率標注為準。
BS的下行子幀DLBS和RS的TX的下行子幀DLRS中的“黑色箭頭所指的黑色時隙”為DL Header Slot，BS的上行子幀ULBS和RS的RX的上行子幀ULRS中的“黑色箭頭所指的黑色時隙”為UL Contention Slot。RS的TX中的“白色箭頭所指的白色時隙”為UL Contention TX Slot，RS的RX的“白色箭頭所指的白色時隙”為DL Header RX Slot。
BS的下行子幀DLBS中的“TX時隙”為DL Non-Interference Slot(BS下行覆蓋“1區”)，“TX時隙”為DL Interference Slot(BS下行覆蓋“2區”)。BS的上行子幀ULBS中的“RX時隙”為UL Non-Interference Slot(BS上行覆蓋“11區”)，“RX時隙”為UL Interference Slot(BS上行覆蓋“22區”)，RS的TX的下行子幀DLRS中的“TX3時隙”為DL Non-Interference Slot(RS下行覆蓋“3區”)，“TX時隙”為DL InterferenceSlot(RS下行覆蓋“2區”)。RS的RX的上行子幀ULRS中的“RX3時隙”為UL Non-Interference Slot(RS上行覆蓋“33區”)，“RX時隙”為ULInterference Slot(RS上行覆蓋“22區”)。
BS的DL Relay Zone安排在BS的下行子幀DLBS的DL Header Slot之后，BS的UL Relay Zone安排在BS的下行子幀DLBS的UL Contention Slot之后。BS的DL Relay Zone和RS的RX的DL Relay Zone的時隙和頻率關系一一對應；BS的UL Relay Zone和RS的TX的UL Relay Zone的時隙和頻率關系一一對應；在BS的UL Relay Zone對應的期間，SS/MSBS不安排任何發送時隙。在BS的DL Relay Zone對應的期間，SS/MSRS不安排任何發送時隙。
BS的DL Interference Slot不能與RS的RX的UL Interference Slot在時隙上相重疊，BS的UL Interference Slot不能與RS的TX的DL Interference Slot在時隙上相重疊。
BS的UL Non-Interference Slot與RS的TX的DL Non-Interference Slot在時隙上盡可能相重疊。BS的DL Non-Interference Slot與RS RX的UL Non-Interference Slot在時隙上盡可能相重疊。
對于簡化模式，其物理層幀結構和上述高級中轉通信模式下的物理層幀結構的區別在于圖14中RS TX的下行子幀DLRS的DL Header Slot和RS RX的上行子幀ULRS的UL Contention Slot不存在，其余雷同。
本發明還提供了具體的基于上述設置的BS和RS的物理層幀結構的所述無線中轉通信系統的處理流程，相應的處理流程包括由BS到用戶終端的下行中轉通信處理流程，以及由用戶終端到BS的上行中轉通信處理流程。
下面首先對下行中轉Downlink relay通信處理流程進行說明，該下行流程包括兩個處理階段，第一階段為由BS至RS的通信過程，第二階段則為由RS至用戶終端的處理過程，具體為(一)第一階段(BS->RS)在該階段中，高級中轉通信模式和簡化中轉模式下均采用相同的處理；1、BS在頻率為f1的下行子幀DLBS的DL Header中發送前導碼preamble。
2、RS#1通過RS的RX頻率為f1的DL Header RX接收BS的下行子幀DLBS的DL Header中的前導碼preamble，和BS取得同步。
3、BS在頻率為f1的下行子幀DLBS的DL Header的preamble之后中發送FCH，DL-MAP，以及UL-MAP信息。
4、RS#1通過RS RX2頻率為f1的DL Header RX Slot接收下行子幀DLBS的DL Header的FCH，DL-MAP，及UL-MAP信息，獲得BS下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法(profile)信息。
5、BS利用頻率為f1的下行子幀DLBs的DL Relay Zone的DL Relaybroadcast發送廣播消息message；6、BS在頻率為f1的下行子幀DLBS的DL Relay Zone的DL Relay RS#1中發送下行中轉通信數據traffic data給RS#1；7、RS#1通過RS RX頻率為f1的DL RB接收BS下行子幀DLBS的DL RelayZone的DL Relay broadcast中的廣播消息message，其中可以包含需要RS#1中轉廣播的消息；8、RS#1通過RS RX頻率為f1的DL Relay Zone接收BS下行子幀DLBS的DL Relay Zone的DL Relay RS#1中下行中轉通信數據traffic data。
(二)第二階段(RS->MS/SS)對于高級中轉通信模式，該階段的處理包括1、RS#1的TX在下行子幀DLRS的頻率為f2的DL Header中發送前導碼preamble。
2、MS/SS接收RS#1的TX下行子幀DLRS的DL Header中的前導碼preamble，和RS#1取得同步。
3、RS#1的TX在下行子幀DLRS頻率為f2的DL Header的preamble之后中發送FCH，DL-MAP，UL-MAP；其中，RS#1的FCH，DL-MAP，UL-MAP可以在第一階段的步驟6中由BS發送給RS#1。
4、MS/SS接收RS#1的TX下行子幀DLRS的DL Header的FCH，DL-MAP，以及UL-MAP信息，獲得RS#1的下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法(profile)信息。
5、RS#1的TX在下行子幀DLRS中，在除DL Header、DL Relay Zone外的時頻區間，以頻率f2發送下行中轉通信數據traffic data給MS/SS，所述的中轉通信數據在步驟6中已由BS發送給RS#1的TX。
6、MS/SS從相應時頻區間接收RS#1的TX下行子幀DLRS中的下行中轉通信數據traffic data。
對于簡化中轉通信模式，該階段的處理過程具體包括1、MS/SS接收BS的下行子幀DLBS的DL Header中的前導碼preamble，從而與BS取得同步。
2、MS/SS接收BS的下行子幀DLBS的DL Header的FCH，DL-MAP，以及UL-MAP信息，獲得BS和RS#1下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法(profile)信息。
3、RS#1的TX在下行子幀DLRS中，在除DL Header、DL Relay Zone外的時頻區間，以頻率f2發送下行中轉通信數據traffic data給MS/SS，所述的中轉通信數據在第一階段的步驟6中已由BS發送給RS#1的TX。
4、MS/SS從相應時頻區間接收RS#1的TX下行子幀DLRS中的下行中轉通信數據traffic data。
下面再對上行中轉Uplink relay通信處理流程進行說明，該上行流程同樣包括兩個處理階段，第一階段為由用戶終端至RS的通信過程，第二階段則為由RS至BS的處理過程，具體為(一)第一階段(MS/SS->RS)該階段中，對于高級中轉通信模式，則相應的處理過程包括1、MS/SS接收RS#1的TX下行子幀DLRS頻率為f2的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，獲得RS#1的TX下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法(profile)信息。
2、MS/SS在RS#1的RX上行子幀ULRS中，在除BS UL Relay Zone對應期間外的時隙，以頻率f1發送上行通信數據traffic data給RS#1。
3、RS#1的RX以頻率f1從相應時隙接收MS/SS上行子幀(ULRS)中的上行通信數據traffic data。
該階段中，對于簡化中轉通信模式，則相應的處理過程包括1、MS/SS接收BS的下行子幀DLBS頻率為f1的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，獲得BS和RS#1下行和上行各個burst的時隙和使用方法(profile)信息。
2、MS/SS在RS#1的RX上行子幀ULRS中，在除BS UL Relay Zone對應期間外的時隙，以頻率f1發送上行通信數據traffic data給RS#1。
3、RS#1的RX以頻率f1從相應時隙接收MS/SS上行子幀ULRS中的上行通信數據traffic data。
(二)第二階段(RS->BS)
在該階段中，高級中轉通信模式和簡化中轉通信模式采用相同的處理方式；1、RS#1的RX通過RS的上行子幀ULRS中頻率為f1的DL Header RX Slot接收BS的下行子幀DLBS的DL Header的FCH、DL-MAP、和UL-MAP信息，獲得BS下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法(profile)信息。
2、RS#1的TX以頻率f2在RS下行子幀DLRS的UL Relay Zone的UL RelayRS#1中發送上行中轉通信數據traffic data給BS，所述的中轉通信數據在第一階段的步驟2中已經由BS發送給RS#1。
3、BS在頻率為f2的上行子幀ULBS的UL Relay Zone的UL Relay RS#1中接收S5中的上行中轉通信數據traffic data。
而且，本發明所述的中轉通信過程中，所述的BS、RS和SS/MS之間可以基于OFDM技術實現中轉通信，用于抗多徑干擾。
綜上所述，本發明通過引入FDD、TDM與OFDM(或SC)相結合的機制，定義在FDD/OFDM(或SC)/TDM高級中轉通信模式和簡化中轉通信模式下的BS和RS物理幀結構，實現了RS只需有一套FDD無線收發機的BS、RS和SS/MS無線中轉通信系統。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種無線中轉通信系統，其特征在于，包括基站BS、中轉站RS和用戶終端，該RS分別提供有與BS和用戶終端通信的接口，且在該RS中包括一個頻分雙工FDD無線收發機，該FDD無線收發機以FDD方式同BS和用戶終端進行無線通信，所述RS中的FDD無線收發機上行和BS中的FDD無線收發機下行采用相同的頻率，RS中的FDD無線收發機下行和BS中的FDD無線收發機上行采用相同的頻率。
2.根據權利要求1所述的無線中轉通信系統，其特征在于，所述的RS包括FDD無線發射機物理層處理單元分別與RS中的FDD無線接收機物理層處理單元或RS中的FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的BS或用戶終端中的無線接收機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線接收機物理層處理單元分別與RS中的FDD無線發射機物理層處理單元或RS中的FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的BS或用戶終端中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信。
3.根據權利要求2所述的無線中轉通信系統，其特征在于，所述的RS包括FDD無線收發機數據鏈路層處理單元將接收到的來自FDD無線接收機物理層處理單元的數據，作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給FDD無線發射機物理層處理單元。
4.根據權利要求1所述的無線中轉通信系統，其特征在于，所述的BS包括有線傳輸處理單元與上一級設備或分別與一組基站設備建立通信，并與該上一級設備或各基站設備之間進行信息的交互；FDD無線發射機物理層處理單元分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS或屬于BS的用戶終端中的無線接收機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線接收機物理層處理單元分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS或屬于BS的用戶終端中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線收發機數據鏈路層處理單元將接收到的來自FDD無線接收機物理層處理單元的數據作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給有線傳輸處理單元，將接收到的來自有線傳輸處理單元元的數據作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給FDD無線接收機物理層處理單元。
5.根據權利要求1所述的無線中轉通信系統，其特征在于，所述的用戶終端包括FDD無線發射機物理層處理單元分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS無線接收機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線接收機物理層處理單元分別與FDD無線收發機數據鏈路層及可與其通信的RS中的無線發射機物理層處理單元進行無線通信；FDD無線收發機數據鏈路層處理單元對來自FDD無線接收機物理層處理單元或用戶的數據，作FDD無線收發機數據鏈路層的數據處理后，轉發給用戶或FDD無線發射機物理層處理單元。
6.根據權利要求1所述的無線中轉通信系統，其特征在于，所述的BS、RS和用戶終端之間基于正交頻分復用OFDM進行中轉通信。
7.一種基于上述系統的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，包括A、在基站BS物理層幀結構的下行子幀和上行子幀中采用時分復用TDM方式分別設置下行中轉區和上行中轉區，在中轉站RS的FDD無線接收機的物理層幀結構的上行子幀中設置下行中轉區，用于定義RS接收BS的下行中轉區的中轉數據時隙，在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中設置上行中轉區，用于定義RS接收BS的上行中轉區的中轉數據時隙；B、在BS、RS與用戶終端之間基于所述設置的BS和RS的上、下行物理層幀采用FDD方式進行無線中轉通信。
8.根據權利要求7所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A包括所述BS的下行中轉區和RS的FDD無線接收機的下行中轉區的時隙和頻率關系必須一一對應，所述BS的上行中轉區和RS的FDD無線發射機的上行中轉區的時隙和頻率關系必須一一對應，所述在BS和RS中設置的上行和下行中轉區在每幀中選擇設置；當存在至少兩個RS時，該至少兩個RS采用時分復用TDM方式共享下行或上行中轉區。
9.根據權利要求8所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在BS的上行中轉區對應的期間內，屬于BS的用戶終端不安排任何發送時隙，在BS的下行中轉區對應的期間內，屬于RS的用戶終端不安排任何發送時隙。
10.根據權利要求7所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在BS的物理層幀結構的下行子幀中設置下行中轉廣播時隙，用于定義由BS廣播給RS的下行時隙；在RS的FDD無線接收機的物理層幀結構的上行子幀中設置下行中轉廣播接收時隙，用于定義接收BS下行中轉廣播時隙的RS上行時隙；所述在BS中設置的下行中轉廣播時隙和在RS中設置的下行中轉廣播接收時隙在每幀中選擇設置。
11.根據權利要求7所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在BS和RS的物理層幀結構的下行子幀中定義下行干擾時隙，用于定義BS和RS各自覆蓋區域中的下行數據時隙，所述的各自覆蓋的區域包括僅由BS和RS各自覆蓋的重疊區域，或者，包括由BS和RS各自覆蓋的不重疊區域以及BS和RS各自覆蓋的重疊區域；所述在BS和RS中設置的下行干擾時隙在每幀中選擇設置。
12.根據權利要求11所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括所述的BS的上行干擾時隙不能與RS的FDD無線發射機的下行干擾時隙在時隙上相重疊；當有至少兩個RS時，該至少兩個RS采用TDM的方式共享所述下行干擾時隙。
13.根據權利要求7所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在BS的物理層幀結構的下行子幀中定義下行子幀頭時隙，該下行子幀頭時隙為下行子幀的開始，用于定義發送用戶同步信息的時隙和發送指示信息的時隙，以指示BS物理層幀結構下行子幀和上行子幀的各時隙的位置和使用方法profile。該下行子幀頭時隙在每幀中都設置。
14.根據權利要求13所述的基于中轉站實現無線中轉的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括當BS無法與RS覆蓋下的用戶終端直接通信時，在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中定義下行子幀頭時隙，該下行子幀頭時隙為下行子幀的開始，用于定義發送用戶同步信息的時隙和發送指示信息的時隙，以指示RS物理層幀結構下行子幀和上行子幀的各時隙的位置和使用方法profile。該下行子幀頭時隙在每幀中都設置。
15.根據權利要求14所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括當BS無法與RS覆蓋下的用戶終端直接通信時，所述在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中定義的下行子幀頭時隙在時間上滯后于所述在BS的物理層幀結構的下行子幀中定義的下行子幀頭時隙；或者，當BS無法與RS覆蓋下的用戶終端直接通信時，所述在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中定義的下行子幀頭時隙在時間上滯后于所述在BS的物理層幀結構的下行子幀中定義的下行子幀頭時隙，不能互相重疊，并且位于BS的物理層幀結構的上行子幀的下行無干擾時隙內。
16.根據權利要求15所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括當存在至少兩個RS時，RS的下行幀頭時隙不能與其他RS的下行幀頭時隙和下行干擾時隙重疊，或，當存在至少兩個RS時，不同RS的下行幀頭時隙在時間上重疊，且要求完全重疊同步，下行幀頭時隙內容必須相同，RS的下行幀頭時隙不能與其他RS的下行干擾時隙重疊。
17.根據權利要求14所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在RS的FDD無線接收機的物理層幀結構中設置下行子幀頭接收時隙，用于定義接收BS的下行子幀頭時隙的時隙，該下行子幀頭接收時隙和所述BS的下行子幀頭時隙的時隙關系完全重疊同步，該下行子幀頭接收時隙在每幀中選擇設置。
18.根據權利要求7所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在BS和RS FDD無線收發機中的上行子幀中設置上行干擾時隙，用于定義BS和RS各自覆蓋區域下的上行數據時隙，所述的各自覆蓋的區域包括僅由BS和RS各自覆蓋的重疊區域，或者，包括由BS和RS各自覆蓋的不重疊區域以及BS和RS各自覆蓋的重疊覆蓋的區域；所述在BS和RS中設置的上行干擾時隙在每幀中選擇設置。
19.根據權利要求18所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括所述BS的下行干擾時隙不能與RS的FDD無線接收機的上行干擾時隙在時隙上相重疊，在存在至少兩個RS的情況下，該至少兩個RS采用TDM的方式共享上行干擾時隙。
20.根據權利要求7所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在BS的物理層幀結構的上行子幀中設置上行競爭時隙，該上行競爭時隙中包含初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙，該上行競爭時隙在每幀中都設置。
21.根據權利要求7所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括當BS無法與RS覆蓋區域中的用戶終端直接通信時，在RS的FDD無線接收機的物理層幀結構的上行子幀中設置上行競爭時隙，該上行競爭時隙中包含初始Ranging競爭時隙和帶寬請求競爭時隙，該上行競爭時隙在每幀中都設置。
22.根據權利要求20所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構中設置上行競爭發送時隙，用于定義RS發送的用于競爭BS的上行競爭時隙的時隙，該上行競爭發送時隙和所述BS的上行競爭時隙的頻率關系必須完全重疊，且嚴格同步，該上行競爭發送時隙在每幀中選擇設置。
23.根據權利要求7所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟A還包括在BS的物理層幀結構的下行幀或上行幀中，或者，在RS FDD無線收發機的下行幀或上行幀中，設置下行無干擾時隙或上行無干擾時隙，用于定義僅由BS或RS各自覆蓋的不重疊區域的下行或上行數據時隙；所述BS的上行無干擾時隙與RS的下行無干擾時隙在時隙上可互相重疊，所述BS的下行無干擾時隙與RS的上行無干擾時隙在時隙上可互相重疊。
24.根據權利要求7至23任一項所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟B具體包括在BS、RS和用戶終端之間基于設置的BS和RS的上、下行物理層幀中包含的上下行中轉區、下行中轉廣播時隙、下行中轉廣播接收時隙、上下行干擾時隙、下行子幀頭時隙、下行子幀頭接收時隙、上行競爭時隙、上行競爭發送時隙進行消息的交互，實現無線中轉通信。
25.根據權利要求7所述的無線中轉通信系統，其特征在于，所述的步驟B還包括所述的BS、RS和用戶終端之間基于OFDM進行中轉通信。
26.一種基于TDM/時分復用接入TDMA-FDD實現無線中轉通信的方法，其特征在于，包括由BS到用戶終端的下行通信過程C、BS在BS的下行子幀中向RS發送數據，RS通過RS的FDD無線接收機接收所述數據；D、RS通過RS的FDD無線發射機的下行子幀轉發所述接收到的數據給用戶終端；由用戶終端到BS的上行通信過程E、用戶終端在除BS的上行中轉區對應期間外的時隙發送上行通信數據，RS接收該數據；F、RS通過下行子幀的上行中轉區發送上行中轉通信數據給BS，BS在上行子幀中接收該上行中轉通信數據。
27.根據權利要求26所述的基于TDM/TDMA-FDD實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟C具體包括C1、BS在下行子幀的下行子幀頭中發送前導碼，RS通過RS的FDD無線接收機的下行子幀頭接收時隙接收該前導碼，和BS取得同步；C2、BS在下行子幀中發送了所述前導碼后，發送FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，RS通過RS的FDD無線接收機的下行子幀頭接收時隙接收該FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，獲得BS下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile信息；C3、BS利用下行子幀的下行中轉區的下行中轉廣播發送廣播消息，BS在下行子幀的下行中轉區的下行中轉RS中發送下行中轉通信數據給RS，RS通過RS的FDD無線接收機的下行中轉廣播時隙接收所述廣播消息，RS通過RS的FDD無線接收機的下行中轉區接收所述下行中轉通信數據。
28.根據權利要求27所述的基于TDM/TDMA-FDD實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟D具體包括D1、在RS的FDD無線發射機的下行子幀的下行子幀頭中發送前導碼，用戶終端接收該前導碼，和RS取得同步；D2、RS的FDD無線發射機在下行子幀中發送FCH、DL-MAP、UL-MAP信息，該FCH、DL-MAP、UL-MAP信息可以由BS發送給RS，用戶終端接收該FCH、DL-MAP、UL-MAP信息，獲得RS下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile；D3、RS的FDD無線發射機在下行子幀的除下行子幀頭、下行中轉區外的時頻區間發送下行中轉通信數據給用戶終端，所述的中轉通信數據由BS發送給RS的FDD無線發射機，用戶終端從相應時頻區間接收該下行中轉通信數據；或D4、用戶終端接收BS的下行子幀的下行子幀頭中的前導碼，與BS取得同步，用戶終端接收BS的下行子幀的下行子幀頭中的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，獲得BS和RS的下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile信息；D5、RS的FDD無線發射機在下行子幀中，在除下行子幀頭、下行中轉區外的時頻區間發送下行中轉通信數據給用戶終端，所述的中轉通信數據由BS發送給RS的FDD無線發射機，用戶終端從相應時頻區間接收該下行中轉通信數據。
29.根據權利要求28所述的基于TDM/TDMA-FDD實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟E具體包括E1、用戶終端接收到所述FCH、DL-MAP、UL-MAP信息后，獲得RS的FDD無線發射機的下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile信息，用戶終端在RS的FDD無線接收機的上行子幀中，在除BS的上行中轉區對應期間外的時隙發送上行通信數據給RS，RS的FDD無線接收機從相應時隙接收該上行通信數據；或E2、用戶終端接收到所述BS的下行子幀的下行子幀頭的FCH、DL-MAP、UL-MAP信息后，獲得BS和RS的下行和上行各個burst的時隙和使用方法profile信息，用戶終端在RS的FDD無線接收機的上行子幀，在除BS的上行中轉區對應期間外的時隙發送上行通信數據給RS，RS的FDD無線接收機從相應時隙接收該上行通信數據。
30.根據權利要求29所述的基于TDM/TDMA-FDD實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的步驟F具體包括F1、RS的FDD無線接收機通過RS的上行子幀的上行子幀頭接收時隙接收BS的下行子幀的下行子幀頭的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，獲得BS下行和上行各個burst的時隙位置和使用方法profile信息；F2、RS的FDD無線發射機在RS的下行子幀的上行中轉區的上行中轉RS中發送上行中轉通信數據給BS，該中轉通信數據由BS發送給RS，BS在上行子幀的上行中轉區的上行中轉RS中接收該上行中轉通信數據。
31.根據權利要求26、27、28、29或30所述的實現無線中轉通信的方法，其特征在于，所述的BS、RS和用戶終端之間基于正交頻分復用OFDM進行中轉通信。
全文摘要
本發明涉及一種無線中轉通信系統及方法。本發明所述系統包括BS(基站)、RS(中轉站)和用戶終端，所述方法主要包括在BS物理層幀結構的下行子幀和上行子幀中分別設置下行中轉區和上行中轉區，在RS的FDD無線接收機的物理層幀結構的上行子幀中設置下行中轉區，用于定義RS接收BS的下行中轉區的中轉數據時隙，在RS的FDD無線發射機的物理層幀結構的下行子幀中設置上行中轉區，用于定義RS接收BS的上行中轉區的中轉數據時隙；在BS、RS與用戶終端之間基于所述設置的BS和RS的上、下行物理層幀采用FDD方式進行無線中轉通信。利用本發明，可以在通信系統中實現基于單FDD無線收發機的RS的中轉通信，可以有效地保證RS和BS、用戶終端之間的中轉通信，并可以有效地避免可能存在的各種干擾。
文檔編號H04B7/26GK1964222SQ200510115918
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月11日 優先權日2005年11月11日
發明者鄭若濱 申請人:華為技術有限公司