多跳接入网络的帧构造、帧处理方法及设备和系统的制作方法

专利名称：多跳接入网络的帧构造、帧处理方法及设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及宽带无线接入网络，尤其涉及具有多跳中继站(RS)的宽带无线接入网络中帧的构造方法、处理方法及实现上述方法的设备、基站、中继站和系统。
背景技术：
国际电气和电子工程师协会(IEEE)已经针对无线接入技术应用领域提出了一系列标准，如应用于无线局域网的IEEE 802.11以及基于蓝牙规范实现短程互连的IEEE 802.15。而目前正在研究的IEEE 802.16是IEEE无线城域网空中接口的标准，其作为宽带无线接入的一项核心技术正在受到普遍关注，特别是其中涉及多跳中继的规范IEEE 802.16j越来越引起业界的兴趣。
由于IEEE 802.16j旨在802.16网络的基础上为无线接入网络引入中继站(RS)，从而对基站(BS)与用户站之间的信号进行中继，因此在原来的无线接入网络的基础上会加入多种特性，如基站与中继站以及用户站之间的同步操作等等。针对这种情况，必须对相应的帧结构进行重新构造，以便支持多跳中继，从而提高802.16网络的覆盖、吞吐量以及系统容量。同时，所构造的帧对用户站而言最好是透明的。
已经开发出了多种基于IEEE 802.16j框架的帧构造方法。如Motorola公司所开发出的帧构造方法，按照上述方法所构造的帧结构如图1所示。该方案首先确定与基站直接通信的中继站以及用户站，这些中继站以及用户站称为“直接通信站”。将与这些“直接通信站”相关联的前导码1、广播信息以及发送到这些直接通信站的数据作为一个域1011设置在下行子帧101中。之后，确定通过中继站与基站通信的用户站，这些用户站称为“中继用户站”，并将与这些“中继用户站”相关联的前导码2、广播信息以及下行数据作为另一个域1012设置在下行子帧101中。对于上行子帧102，则需依次确定向基站发送数据的用户站及中继站。之后，根据所确定的用户站及中继站，按照与基站直接通信的用户站、与中继站通信的用户站以及中继站的顺序，将它们各自对应的前导码和上行数据分别作为域1021、1022、1023依次设置在上行子帧102中。最后将下行子帧101与上行子帧102相结合完成一个帧的构造过程。在该方案中，是通过保留帧中的特定域1012实现中继站与用户站之间的通信。
从图1中可以看出，对于进行同步的前导码而言，直接与基站通信的用户站的前导码1不同于与中继站通信的用户站的前导码2。这样，每当用户站从中继站的覆盖域移动到基站的覆盖域或者进行相反移动时，都需要进行复杂的切换处理过程。因此，这种方案对于用户站的透明性不够理想。
此外，在该方案中，基站与中继站各自发送前导码的时间不同，导致用户站难以进行同步操作。
另一帧构造方法是由华为公司提出的，按照该方法所构造的帧结构如图2所示。该方法也是首先确定与基站直接通信的中继站以及用户站。不同的是，接下来，该方法是将与这些“直接通信站”相关联的前导码A、广播信息以及下行数据、上行数据共同设置在子帧A中。之后，确定与中继站通信的用户站，并将与这些“中继用户站”相关联的前导码B以及下行数据、上行数据共同设置在子帧B中，位置在子帧A之后。用该方法构造的联合帧中的子帧A负责支持基站和中继站之间的中继，子帧B负责小区覆盖。在该方案中，在每个子帧(子帧A或子帧B)中都同时包含了上行和下行的数据。基站和中继站之间的通信由在子帧中位置固定的上行和下行数据的传输实现的。
根据图2中所示的固定帧结构可以看出，首先完成基站与中继站之间数据的上下行处理，然后再进行中继站与用户站之间数据的上下行处理。这样，对于用户站通过中继站向基站发送数据的上行通信的情况，在处理基站与中继站之间数据的时候(利用子帧A进行处理)，用户站还没有来得及向中继站发送上行数据(利用子帧B进行处理)，因此无法及时传送这些用户站的数据，从而带来较大的延迟。中继站#1和#2的帧结构与上述基站的帧结构相对应，其帧头与基站的帧保持同步，并且需要从基站获得MAP信息，如图2下面两帧的帧结构所示。
并且，当带有中继站的基站与普通基站相邻部署时，此方案会带来额外的频率规划开销，同时用户站在移动时也需要复杂的切换操作。这是因为联合帧可能与普通帧对不齐，从而引起相互干扰，该方案也可能会使用户站在跨区时需要重新同步。

发明内容
本发明的一个目的在于提供一种解决上述问题的帧构造方法，其包括步骤确定基站域中的中继站和用户站；设置下行子帧；设置上行子帧；以及根据上行子帧和下行子帧构造完整帧，其中，在设置下行子帧步骤中，包括为发送到中继站的下行中继信息设置下行中继子帧域的步骤；以及在设置上行子帧步骤中，包括为中继站发送出的上行中继信息设置上行中继子帧域的步骤。
对于依上述帧构造方法所构造的帧的相应帧处理方法，包括步骤接收待处理的帧；提取下行子帧分析处理；以及提取上行子帧分析处理；其中，在提取下行子帧分析处理步骤中，包括提取下行子帧中下行中继子帧域，获取发送到中继站的下行中继信息的步骤；以及在提取上行子帧分析处理步骤中，包括提取上行子帧中上行中继子帧域，获取中继站发送出的上行中继信息的步骤。
为了实现上述帧构造方法，本发明还提供了一种用于多跳无线接入网络的帧构造设备，包括确定装置，用于确定基站域中的中继站和用户站；下行子帧生成装置；上行子帧生成装置；以及合并装置，用于根据上行子帧和下行子帧构造完整帧，其中，在下行子帧生成装置中，包括下行中继子帧域设置装置，用于为发送到中继站的下行中继信息设置下行中继子帧域；以及在上行子帧生成装置中，包括上行中继子帧域设置装置，用于为中继站发送出的上行中继信息设置上行中继子帧域。
为了实现上述帧处理方法，本发明提供了一种用于多跳无线接入网络的帧处理设备，包括帧接收装置，用于接收待处理的帧；下行子帧处理装置；以及上行子帧处理装置；其中，在下行子帧处理装置中，包括下行中继子帧域处理装置，用于提取下行子帧中下行中继子帧域，获取发送到中继站的下行中继信息；以及在上行子帧处理装置中，包括上行中继子帧域处理装置，用于提取上行子帧中上行中继子帧域，获取中继站发送出的上行中继信息。
在前述基础上，本发明还提供了一种多跳无线接入网络的基站，包括基站下行子帧生成装置，用于生成基站下行子帧；基站上行子帧生成装置，用于生成基站上行子帧；以及基站合并装置，用于根据基站下行子帧和基站上行子帧构造一帧，其中，基站下行子帧生成装置包括基站下行中继子帧域设置装置，用于为基站发送到中继站的下行中继信息设置基站下行中继子帧域；以及基站上行子帧生成装置包括基站上行中继子帧域设置装置，用于为基站从中继站接收的上行中继信息设置基站上行中继子帧域。
此外，本发明还提供了一种多跳无线接入网络的中继站，包括中继站下行子帧生成装置，用于生成中继站下行子帧；中继站上行子帧生成装置，用于生成中继站上行子帧；以及中继站合并装置，用于根据中继站下行子帧和中继站上行子帧构造一帧，其中，中继站下行子帧生成装置包括中继站下行中继子帧域设置装置，用于当中继站作为当前中继站具有依附于该中继站的后续中继站时，为当前中继站及其后续中继站接收的下行中继信息设置中继站下行中继子帧域，并且当中继站作为当前中继站不具有依附于该中继站的后续中继站时，为当前中继站接收的下行中继信息设置中继站下行中继子帧域；以及中继站上行子帧生成装置包括中继站上行中继子帧域设置装置，用于当中继站作为当前中继站具有依附于该中继站的后续中继站时，为当前中继站及其后续中继站发送的上行中继信息设置中继站上行中继子帧域，并且当中继站作为当前中继站不具有依附于该中继站的后续中继站时，为当前中继站发送的上行中继信息设置中继站上行中继子帧域。
此外，本发明还提供了一种多跳无线接入网络的基站，包括接收装置，用于接收来自中继站的帧；中继站上行子帧处理装置，用于对接收的帧中的中继站上行子帧进行处理，其中，中继站上行子帧处理装置包括中继站上行中继子帧域处理装置，用于当中继站作为当前中继站具有依附于该中继站的后续中继站时，提取中继站上行中继子帧域，获取当前中继站及其后续中继站发送的上行中继信息，并且当中继站作为当前中继站不具有依附于该中继站的后续中继站时，提取中继站上行中继子帧域，获取当前中继站发送的上行中继信息。
此外，本发明还提供了一种多跳无线接入网络的中继站，包括接收装置，用于接收来自基站的帧；基站下行子帧处理装置，用于对基站下行子帧进行处理，其中，基站下行子帧处理装置包括基站下行中继子帧域处理装置，用于提取基站下行中继子帧域，获取基站发送到中继站的下行中继信息。
此外，本发明还提供了一种多跳无线接入网络的中继站，包括接收装置，用于接收来自前一跳中继站的帧；中继站下行子帧处理装置，用于处理所接收的前一跳中继站的帧中的下行子帧，其中，中继站下行子帧处理装置包括前一跳中继站下行中继子帧域处理装置，用于提取前一跳中继站下行中继子帧域，获取前一跳中继站发送到中继站的下行中继信息。
此外，本发明还提供了一种多跳无线接入网络的中继站，包括接收装置，用于接收来自后一跳中继站的帧；中继站上行子帧处理装置，用于处理所接收的后一跳中继站的帧中的上行子帧，其中，中继站上行子帧处理装置包括后一跳中继站上行中继子帧域处理装置，用于提取后一跳中继站上行中继子帧域，获取后一跳中继站发送到中继站的上行中继信息。
此外，本发明还提供了一种多跳无线接入网络，该网络具有上述帧构造设备和帧处理设备。
根据本发明的帧构造方法、帧处理方法以及实现这些方法的设备和系统能够将基站域中的所有用户站统一为一个同步时间点，保证了整个网络系统的同步，简化了用户站在移动时的切换操作。而且，除了支持基站和中继站同频的情况外，还支持两者频率不同的情况。此外，也使得业务传输的延迟减小。
从说明书和附图中可以提炼出其他优点。可以根据本发明单独地或以任意组合的形式共同地使用上述特征和下述特征。所述实施方式不应理解为穷尽的枚举，而应理解为对本发明的示例性描述。


与附图相结合时参照如下具体的描述，本发明实施方式的前述方面和附带优点将变得更为明显，在附图中图1示出根据现有技术的一种帧构造方法得到的帧结构；图2示出根据现有技术的另一种帧构造方法得到的帧结构；图3示出根据本发明的一个实施方式的帧构造方法的流程图；图4示出根据本发明实施方式的帧构造方法构造出的帧结构的示意图；图5示出根据本发明实施方式构造下行中继子帧域的方法的流程图；图6示出根据图5的构造方法构造出的下行中继子帧域的示意图；图7示出根据本发明实施方式所构造的上行中继子帧域；图8示出通过调度所获得的各个域的顺序发生了改变的两个示例性帧结构；图9示出根据本发明实施方式的帧处理方法的流程图；图10示出图9中提取下行中继子帧域并处理的步骤的详细流程图；图11示出根据本发明实施方式的帧构造设备的结构示意图；图12示出图11中下行中继子帧域设置装置的结构示意图；图13示出根据本发明实施方式的帧处理设备的结构示意图；图14示出图13中下行中继子帧域处理装置的内部结构示意图；图15示出根据本发明实施方式的基站和中继站频率相同的两跳示例系统的示意图；图16示出的帧结构是在图15示出的系统中使用本发明实施方式的帧构造方法获得的结果；图17示出根据本发明一个实施方式的基站和中继站频率不同的两跳示例系统的示意图；图18示出的帧结构是在图17示出的系统中使用本发明实施方式的帧构造方法获得的结果；图19示出根据本发明一个实施方式的基站和中继站频率相同的三跳示例系统的示意图；以及图20示出的帧结构是在图19示出的系统中使用本发明实施方式的帧构造方法获得的结果。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。
针对具有多跳中继站的系统的性质，根据本发明一个实施方式的帧构造方法的流程图如图3所示。在图3的步骤302，通过事先规划或检测确定基站域中所包含的中继站和用户站。根据所确定的实际情况分别设置上行子帧和下行子帧，其中，在步骤304，设置下行子帧中的帧头(FH)域。该域标识一个有效帧的开始。根据802.16规范，该FH域包括三个子域，分别设置前导码、帧控制头(FCH)以及映射(MAP)信息。其中，FCH控制MAP中的具体映射，MAP用于通知与基站进行通信的中继站和用户站何时收发数据。
在每个帧开始时，基站和其所有中继站都会同时发送上述帧头FH。这样，使用基站或者中继站发送的帧头FH进行同步的所有用户站就可以获得相同的同步时间点。在基站和中继站频率相同时，这些FH是相同的，因此不会产生相互之间的干扰。对于相同频率的应用，中继站的帧头内容由基站事先来分配。基站通常在前一帧的下行中继子帧中向其所有的中继站发布FH值。但是，在基站和中继站分别具有不同的频率时，中继站的帧头可以不同于基站的帧头，这同样不会相互干扰。
之后，图3所示流程进入步骤306。在步骤306，根据所确定的直接与基站通信的用户站，将与这些用户站相关的下行数据设置为第一用户站下行突发域，作为下行子帧的一个域。之后，在步骤308，为发送到所确定的中继站的下行信息，设置下行中继子帧域，作为下行子帧中一个单独的域。有关该下行中继子帧域的详细构造方法将结合图5进行描述。
接着，图3所示流程进入步骤310。在步骤310，根据所确定的与中继站通信的用户站，将与这些用户站相关的下行数据设置为第二用户站下行突发域，作为下行子帧中另一个单独的域。由此，下行子帧构造完成，其包括帧头域、第一用户站下行突发域、下行中继子帧域以及第二用户站下行突发域。
下面进行上行子帧的构造。与下行子帧的构造方法类似，首先，在步骤312，将与中继站通信的用户站的上行数据设置为第一用户站上行突发域，作为上行子帧的一个域。之后，在步骤314，为中继站发送的上行信息，设置上行中继子帧域，作为上行子帧中一个单独的域。有关该上行中继子帧域的详细构造方法将参考图7进行描述。
接着，图3所示流程进入步骤316。在步骤316，将所确定的用户站直接发送到基站的上行数据设置为第二用户站上行突发域，作为上行子帧的另一个域。由此，上行子帧构造完成，其包括第一用户站上行突发域、上行中继子帧域以及第二用户站上行突发域。
之后，在步骤318，将下行子帧与上行子帧相结合，从而构造出完整的一个帧。图3所示流程结束。
按照图3所示构造方法得到的帧的结构示意图如图4所示。由图4可以看出，完整的帧400包括下行子帧401与上行子帧402，两者的大小和其中各域的位置可以例如依据中继站以及用户站的数量等条件的变化而由基站进行调度改变。这使得设备厂商可以通过优化基站中调度器的操作获得更优的系统性能。下行子帧401包括FH域4011、第一用户站下行突发域4012、下行中继子帧域4013以及第二用户站下行突发域4014。上行子帧402包括第一用户站上行突发域4021、上行中继子帧域4022以及第二用户站上行突发域4023。其中，下行中继子帧域4013以及上行中继子帧域4022是为基站与中继站之间的通信特别定义的特定子帧域。除这两个特定子帧域以外，帧中的所有其它时隙都被分配给用户站使用。
对于上述下行中继子帧域4013的具体构造方法由图5示出，作为图3中步骤308的具体细化流程。首先在步骤502中，设置下行计数装置值N＝2。之后，在步骤504中，判断是否存在N跳中继站。如果存在则图5的流程进入步骤506。在步骤506中，设置N跳中继站的中继子帧头(RFH)，该中继子帧头标识发送到N跳中继站的下行数据的开始。其包括三个部分，分别是特定的前导码、中继子帧控制头以及MAP消息(即各种广播消息)。为了保证本实施方式的帧构造方法所构造的帧对用户站具有良好的透明性，上述特定的前导码可以选用802.16规范中尚未保留给用户站使用的任何一种前导码序列。这样，该特定的前导码只能被中继站所识别，而对于用户站是透明的。该前导码用于中继站与基站之间的同步，这与前述帧头EH中的前导码不同，FH中的前导码用于进行用户站的同步。
由此可见，利用本发明实施方式的帧构造方法，不论基站与中继站的频率是否相同，由于用户站只利用基站或者中继站同时发送的FH中的前导码进行同步，所有的用户站由此可以获得相同的时间点，因此横跨基站域和中继站域的用户站无需面临复杂的切换处理操作。
之后，图5所示流程进入步骤508。在该步骤中，将发送到各个N跳中继站的下行中继数据，依次分别设置为下行中继数据域中对应于各中继站的子域。接着，流程进入步骤510，下行计数装置值N在该步骤增加1，作为新的下行计数装置值。之后，流程返回步骤504，重新进行判断。当步骤504判断出存在N跳(此时N为增加了1的新N值)的中继站时，重复前述步骤506至510。直到步骤504判断出不存在N跳的中继站时，图5所示流程才进入步骤512。在步骤512，利用前面设置的各跳的中继子帧头和下行中继数据域生成下行中继子帧域。图5所示流程结束。图6示出按照图5所示方法构造出的下行中继子帧域的示意图。
如图6所示，下行中继子帧域600依次包括两跳中继子帧头域601、两跳下行中继数据域602、三跳中继子帧头603、三跳下行中继数据域604等等。所有具有相同跳数的中继站共享同一个中继子帧头，其内容由基站进行管理。此外，从图6可以看出，在下行中继子帧域中，中继子帧头域和下行中继数据域是按照中继站跳数的升序进行设置的，即最先排列的是两跳中继站相关的中继子帧头和中继数据，其次是三跳中继站相关的中继子帧头和中继数据，等等。这样的帧构造方法有利于减少中继过程中的延迟，即可以按照两跳中继站、三跳中继站等等依次将数据下行传送到最后的用户站。由此保证了对时间敏感的业务的服务质量。
此外，在每一跳存在多个中继站的情况下，各个中继站的中继数据可以按照时分的方案实现，也可以按照频分的方案实现，这可以由本领域的技术人员很容易地想到。图6中对于第二跳中继站的中继数据就是其下面如虚线表示的按照时隙分配以时分方式实现的示意图，其中向两跳中继站中的第一中继站分配第一时隙，向两跳中继站中的第二中继站分配第二时隙，等等。而第三跳是按照子载波分配以频分方式实现的示意图，其中向三跳中继站中的第一中继站分配第一子载波，向三跳中继站中的第二中继站分配第二子载波，等等。本发明实施方式以时分方式为例进行描述。
相类似地，利用本发明实施方式的方法构造上行中继子帧域。只是在其中，无需为每一跳的中继站设置中继子帧头。这是因为在下行中继子帧的中继子帧头RFH中已经包含用于控制相应中继站的上行和下行中继传输的信息。此外，在构造上行中继子帧域时，中继站数据域按照跳数的降序进行设置，即最先排列的是离基站最远的(即构造下行中继子帧时下行计数装置所达到的最大值-1)中继站的数据，而最后才是两跳中继站的数据。利用该方法构造的上行中继子帧域具有如图7所示的帧结构。这样的帧构造方法有利用减少中继过程中的延迟，即可以按照离基站最远的中继站直至两跳中继站，依次将数据上行传送到离基站最近的中继站。
通过上述详细说明可以看出，利用本发明实施方式的帧构造方法所得到的帧结构是基于现有的802.16常规帧所做出的改进，因此可以最大限度地利用802.16规范中对帧的常规操作功能，如基站在构造帧的过程中所具有的调度功能。正因为此，基站可以在构造帧时，根据该基站域中中继站以及用户站的特定情况，对构造帧时的各个域进行调度，从而改变所得到的帧中的各个域的顺序。例如，可以将基站和用户站之间数据的传输或者中继站和用户站之间数据的传输分别安排在任何可获得的时隙。又例如，可以不将前述下行中继子帧域中的中继子帧头RFH设置在下行中继子帧域中，而将其设置在整个帧中的任意一个位置。如图8中的两个例子所示，对应于各跳的中继子帧头RFH可以脱离开下行中继子帧域，而被直接设置在帧头标记FH之后，甚至帧头标记FH之前。
可以充分利用上述特性对用户站的传输数据进行分配，从而进行更有效地调度。例如，通过中继站进行通信时，可以在下行子帧中的下行中继子帧之后尽可能多地设置用户站的接收时隙，而在上行子帧中的上行中继子帧之前尽可能多地设置用户站的发送时隙。通常，在用户站具有多种业务类型时(例如对延迟敏感的语音业务和对延迟不敏感的数据业务等)，将对延迟敏感的业务(如语音业务)数据设置在上行中继子帧域之前的第一用户站上行突发域，而将对延迟不敏感的业务(如数据业务)数据设置在上行中继子帧域之后的第二用户站上行突发域。这样的帧构造方法将改进数据传输的延迟特性，从而提高服务质量。
基于前述对帧中的各个域顺序的调度的理解，本领域的技术人员可以容易地想到，依据本发明实施方式的帧构造方法中对各个域的设置顺序能够由基站根据基站域内的实际情况进行调度，其具体顺序不构成对本发明的限制。
与上述本发明实施方式的帧构造方法相对应，针对依上述方法形成的帧，帧的接收方所执行的处理方法的流程将参照图9进行说明。为了更清楚，以针对图4所示帧进行处理为例进行说明。但是，应当理解，对于由基站进行调度的帧，根据本发明实施方式的帧处理方法是类似的。
图9所示的本发明实施方式的帧处理方法在步骤902接收待处理帧。之后，在步骤904，从所接收的帧中提取帧头域，即图4中的4011。由帧头域4011获知有效帧将开始传送，从而确定同步点，并根据MAP信息准备收发数据。对后续各个域的处理开始于步骤906。在该步骤中，提取下行子帧401中的第一用户站下行突发域4012，从中获取基站直接发送给用户站的相关下行数据。之后，图9所示流程进入步骤908，在步骤908，提取下行中继子帧域4013，获取基站发送给中继站的数据，根据基站发送给中继站的数据，在步骤910中，通过提取第二用户站下行突发域4014，获取中继站发送给用户站的数据，从而由中继站完成基站到用户站下行数据传输的中继过程。
对于上行子帧402的处理与前述处理类似，在步骤912中，提取上行子帧402中的第一用户站上行突发域4021，获取用户站发送给中继站的数据。之后，图9所示流程进入步骤914，在步骤914，提取上行中继子帧域4022，获取中继站发送给基站的数据。接着，在步骤916，提取第二用户站上行突发域4022，获取用户站发送给基站的数据，从而由中继站完成用户站到基站上行数据传输的中继过程。
有关图9中提取下行中继子帧域并处理的步骤908的详细流程将参照图10进行说明。图10所示流程首先在步骤1002中，设置下行计数装置值N＝2。之后，在步骤1004中，判断是否存在N跳中继站。如果存在则图10的流程进入步骤1006。在步骤1006中，提取N跳中继站的中继子帧头，该中继子帧头标识与N跳中继站相关的下行数据的开始。其包括三个部分，分别是特定的前导码、中继子帧控制头以及MAP信息。上述特定的前导码对于用户站是透明的。之后，图10所示流程进入步骤1008。在该步骤中，依次提取各个N跳中继站的下行中继数据域，获取发送给各个中继站的数据。接着，流程进入步骤1010，下行计数装置值N在该步骤增加1，作为新的下行计数装置值。之后，流程返回步骤1004，重新进行判断。当步骤1004判断出存在N跳(此时N为增加了1的新N值)的中继站时，重复前述步骤1006至1010。直到步骤1004判断出不存在N跳的中继站时，图10所示流程结束。
相类似地，利用本发明实施方式的方法处理上行中继子帧域，只是在其中，由于在上行中继子帧域中不存在中继子帧头，因此无需提取中继子帧头的处理。此外，在处理上行中继子帧域时，由于其中的上行中继数据域按照跳数的降序进行设置，因此，上行计数装置的初始值为处理下行中继子帧域时下行计数装置所达到的最大值-1，而上行计数装置在每次操作循环的结束时将减少1。
同时，本发明还分别提供了实现前述帧构造方法和帧处理方法的帧构造设备和帧处理设备。
根据本发明实施方式的帧构造设备1100的结构示意图如图11所示。
该帧构造设备1100包括确定装置1101、下行子帧生成装置1102、上行子帧生成装置1103以及合并装置1104。
如图11所示，确定装置1101用于确定基站域内的中继站以及用户站，并将确定的结果分别送入下行子帧生成装置1102、上行子帧生成装置1103，用于生成下行和上行子帧。
下行子帧生成装置1102包括帧头域设置装置1102-1、第一用户站下行突发域设置装置1102-2、下行中继子帧域设置装置1102-3以及第二用户站下行突发域设置装置1102-4。其中，帧头域设置装置1102-1通过设置帧头(FH)域，标识一个有效帧的开始。根据802.16规范，该FH域包括三个子域，分别设置前导码、帧控制头(FCH)以及映射(MAP)信息。FCH控制MAP中的具体映射，MAP用于通知与基站进行通信的中继站和用户站何时收发数据。
第一用户站下行突发域设置装置1102-2根据确定装置1101所确定的与基站直接通信的用户站，将这些用户站的下行数据设置为第一用户站下行突发域，作为下行子帧的一个域。下行中继子帧域设置装置1102-3根据确定装置1101所确定的中继站信息，设置下行中继子帧域，作为下行子帧中一个单独的域。第二用户站下行突发域设置装置1102-4根据确定装置1101所确定的与中继站通信的用户站，将这些用户站下行数据设置为第二用户站下行突发域，作为下行子帧中另一个单独的子域。
上行子帧生成装置1103包括第一用户站上行突发域设置装置1103-1、上行中继子帧域设置装置1103-2以及第二用户站上行突发域设置装置1103-3。其中第一用户站上行突发域设置装置1103-1根据确定装置1101所确定的与中继站通信的用户站，将这些中继用户站的上行数据设置为第一用户站上行突发域，作为上行子帧的一个子域。上行中继子帧域设置装置1103-2根据确定装置1101所确定的中继站信息，设置上行中继子帧域，作为上行子帧中一个单独的子域。有关该上行中继子帧域设置装置1103-2的详细结构将结合图12进行描述。第二用户站上行突发域设置装置1103-3根据确定装置1101所确定的与基站直接通信的用户站，将这些用户站的上行数据设置为第二用户站上行突发域，作为上行子帧中另一个单独的子域。
合并装置1104将前述下行子帧生成装置1102生成的各个域合并成下行子帧，将前述上行子帧生成装置1103生成的各个域合并成上行子帧，并将两个子帧合并为一个完整的帧。
上面仅针对图11中的下行中继子帧域设置装置1102-3做了简要说明，下面结合图12详细描述其结构。
图12中的下行中继子帧域设置装置1200包括成帧计数装置1201、成帧判断装置1202、中继子帧头设置装置1203、下行中继数据域设置装置1204以及下行中继子帧域合并装置1205。
成帧下行计数装置1201的初始值N＝2。根据成帧下行计数装置1201的当前值，成帧下行判断装置1202判断是否存在N跳中继站。如果存在则中继子帧头设置装置1203设置N跳中继站的中继子帧头域，并且下行中继数据域设置装置1204将各个N跳中继站的下行中继数据分别设置为各个下行中继数据子域。中继子帧头设置装置1203和下行中继数据域设置装置1204将得到的结果送入下行中继子帧域合并装置1205。下行中继子帧域合并装置1205收到后，向成帧下行计数装置1201发送增值信号。该增值信号将令成帧下行计数装置1201中的值N增加1。成帧下行判断装置1202将根据新的值N重新进行判断。当成帧下行判断装置1202判断出存在N跳(此时N为增加了1的新N值)中继站时，中继子帧头装置1203、中继数据域设置装置1204和下行中继子帧域合并装置1205重复前述操作。直到成帧下行判断装置1202判断出不存在N跳中继站时，成帧下行判断装置1202向下行中继子帧域合并装置1205发送合并信号。中继子帧域合并装置1205利用前面设置的各跳的中继子帧头域和下行中继数据域合并生成下行中继子帧域。
图11中的上行中继子帧域设置装置1103-2的内部结构与上述下行中继子帧域设置装置1200的结构基本相同。只是在其中，无需中继子帧头设置装置。这是因为在下行中继子帧的下行中继子帧头RFH中已经包含用于控制相应中继站的上行和下行中继传输的信息。此外，在构造上行中继子帧域时，对上行中继数据域按照中继站跳数的降序进行设置，因此，成帧上行计数装置的初始值为构造下行中继子帧域时成帧下行计数装置所达到的最大值-1，而每次上行中继子帧域合并装置送入成帧上行计数装置中的信号亦为减值信号。成帧上行计数装置将依据该信号每次减少1。
利用本发明实施方式的帧构造设备所构造出的帧在发送出后，由接收方的帧处理设备接收并对帧进行相应处理。
本发明实施方式所提供的帧处理设备的结构示意图如图13所示。图13的帧处理设备1300包括帧接收装置1301、下行子帧处理装置1302以及上行子帧处理装置1303。其中，下行子帧处理装置1302包括帧头域处理装置1302-1、第一用户站下行突发域处理装置1302-2、下行中继子帧域处理装置1302-3以及第二用户站下行突发域处理装置1302-4。上行子帧处理装置1303包括第一用户站上行突发域处理装置1303-1、上行中继子帧域处理装置1303-2以及第二用户站上行突发域处理装置1303-3。
发送的帧由帧接收装置1301接收。在下行子帧处理装置1302中，帧头域处理装置1302-1提取帧头域信息，获知有效帧将开始传送，从而确定同步点，并根据MAP信息准备收发数据。第一用户站下行突发域处理装置1302-2提取下行子帧中的第一用户站下行突发域信息，从中获取基站直接发送给用户站的相关下行数据。下行中继子帧域处理装置1302-3提取下行中继子帧域信息，获取对应于各跳的中继子帧头以及发送给中继站的数据。第二用户站下行突发域处理装置1302-4提取第二用户站下行突发域信息，获取基站发送给用户站的数据。
上行子帧处理装置1303的操作与前述操作类似。第一用户站上行突发域处理装置1303-1提取第一用户站上行突发域信息，获取用户站发送给中继站的数据。上行中继子帧域处理装置1303-2提取上行中继子帧域信息，获取对应于各跳的中继站发送给基站的数据。第二用户站上行突发域处理装置1303-3提取第二用户站上行突发域信息，获取用户站发送给基站的数据。
上述下行中继子帧域处理装置的内部结构将参照图14进行详细说明。如图14所示，下行中继子帧域处理装置1400包括处理帧下行计数装置1401、处理帧下行判断装置1402、中继子帧头域处理装置1403以及下行中继数据域处理装置1404。处理帧下行计数装置1401用于在处理下行中继子帧的过程中进行计数，设置其初始值N＝2。根据处理帧下行计数装置1401的当前值，处理帧下行判断装置1402判断下行中继子帧中是否存在N跳中继站的有关数据。如果存在则指示中继子帧头域处理装置1403提取下行中继子帧中的N跳中继站的中继子帧头，获得该中继子帧头中特定的前导码、中继子帧控制头以及MAP信息。该特定的前导码用于中继站与基站之间的同步。在所获得的前导码、中继子帧控制头以及MAP信息的基础上，进一步由下行中继数据域处理装置1404提取对应于各个N跳中继站的下行中继数据域，依次获取发送到各个N跳中继站的下行中继数据。之后，向处理帧下行计数装置1401发送一个增值信号，处理帧下行计数装置1401据此将计数值N增加1。处理帧下行判断装置1402将根据新的值N重新进行判断。当处理帧下行判断装置1402判断出存在N跳(此时N为增加了1的新N值)中继站的有关数据时，各个装置1403、1404、1401重复前述操作。直到处理帧下行判断装置1402判断不存在N跳中继站时，下行中继子帧域处理装置1400对下行中继子帧域的处理才结束。
图13中的上行中继子帧域处理装置的内部结构与上述下行中继子帧域处理装置的内部结构基本相同。只是在其中，没有中继子帧头处理装置。此外，由于上行中继子帧域的中继数据域按照跳数的降序进行设置，因此，处理帧上行计数装置的初始值为下行中继子帧域处理装置的处理帧下行计数装置所达到的最大值-1，而每次上行中继数据域处理装置送入处理帧上行计数装置中的信号亦为减值信号。处理帧上行计数装置将依据该信号每次减少1。
具有上述帧构造设备和帧处理设备的基站、中继站以及用户站构成了本发明实施方式的多跳中继系统。前已述及，由于采用本发明实施方式的帧构造方法、帧处理方法以及实现上述方法的帧构造设备和帧处理设备，因此在本发明实施方式的多跳中继系统中，基站和中继站频率可以相同，也可以不同。下面以该系统的三个典型的示例，进一步说明根据本发明实施方式的多跳中继系统的内部操作。
示例一基站和中继站频率相同的两跳应用系统，如图15所示。
图15中的基站1500具有四个与之频率相同的中继站，分别表示为1501、1502、1503和1504。此外，该系统还有与基站直接通信的用户站1505以及通过中继站1502与基站1500通信的用户站1506。
对图15所示应用，采用根据本发明实施方式的帧构造方法构造基站、中继站以及用户站之间通信使用的帧。为方便说明，参照图16的帧结构进行说明，图16的帧结构是在图15示出的示例系统中使用本发明实施方式的帧构造方法获得的结果。其中，1600指示了在此环境下通用的帧结构，其中的每个域中的数据内容如图所示，1601指示基站1500所构造的帧结构，1602指示基站1500域内的中继站1502所构造的帧结构。
对于图15所示例子中的基站1500，首先构造该基站域中使用的帧的帧头FH 1601-1，将该帧头FH标识为发送。该帧头将被事先通知给所有的中继站1501、1502、1503和1504，这些中继站都使用该帧头FH作为自己所构造的帧的帧头。带有相同帧头的基站和中继站构造的帧将同时发送。因此该帧头FH又称为联播帧头，它用于控制所有用户站的操作。然后将基站1500向用户站1505发送的数据设置在第一用户站下行突发域1601-2中。后面的下行中继子帧域由四个中继站以时分方式或者频分方式所共享。在下行中继子帧期间，中继站利用中继子帧头中的特定前导码与基站保持同步，并工作于用户站模式从基站接收数据。具体地，首先设置中继子帧头1601-3，在其中标识数据的发送。中继子帧头之后设置基站将发送到中继站的数据1601-4。由于基站发送到用户1505的数据已经设置在1601-2中，因此在下行子帧中，将预留给中继站向用户站发送的数据的第二用户站下行突发域1601-5设置为空。如果第二用户站下行突发域不为空，则在此期间，中继站将工作在基站模式，向用户站发送数据。在设置上行子帧时，第一用户站上行突发域与基站无关，因此1601-6设置为空。之后设置接收中继站发送到基站的数据1601-7，其后设置对用户站1505发送到基站的数据的接收，作为第二用户站上行突发域1601-8。
下面以第二中继站1502为例，对应于上述基站1500的帧构造方法，说明中继站1502所采用的帧构造方法。在接收到基站1500发送的帧头FH 1601-1后，中继站1502也利用该帧头作为自己构造的帧的帧头。由于中继站1502不涉及基站和用户站之间数据的传送，因此中继站1502将下行子帧中的第一用户站下行突发域1602-1设置为空。接着设置下行中继子帧域。首先设置中继子帧头1602-2，为配合基站1500中的发送，中继站1502在中继子帧头中相应地标识了数据的接收。后面的下行中继数据部分对应于中继站1502进行设置，相应于基站1500所构造的帧中相应位置1601-4的发送，在1602-3设置接收基站向中继站1502发送的数据，从而能够在该时隙中接收从基站1500发送的数据。将其它中继站的时隙设置为空。为了将来自基站1500的数据及时发送到与中继站1502通信的用户站1506，中继站1502将待发送给用户站1506的数据设置在第二用户站下行突发域的中继站1502的相应子域1602-4。将其它中继站的子域设置为空。
对于上行子帧，首先将用户站1506发送到中继站1502的数据设置在第一用户站上行突发域的中继站1502的相应子域1602-5。将其它中继站的子域设置为空。之后，将中继站1502发送到基站1500的数据，设置为上行中继子帧中与中继站1502相应的子域1602-6。这与基站1500所构造的帧的上行中继子帧中的接收相对应。之后，中继站1502将上行子帧中的第二用户站上行突发域1602-7设置为空。由此完成了图15所示例子中基站和中继站帧的构造过程。
由于图15中的基站1500及其全部中继站都以相同的频率工作，因此可以以时分工作方式对它们进行调度。当然，对于OFDMA，也可以基于不同的子载波进行调度，即基于频分复用进行调度。图16中的帧结构1601和1602也可以分别反映出基站1500和中继站1502所做的对帧的处理操作。
下面结合示例二说明根据本发明的系统，在该系统中，基站和中继站工作在不同的频率。
示例二基站和中继站频率不同的两跳应用系统，如图17所示。
图17中的基站1700使用频率f0，其具有四个与之频率不同的中继站，分别表示为1701、1702、1703和1704，这四个中继站使用的频率依次为f1、f2、f3以及f4。此外，该系统还有与基站直接通信的用户站1705以及通过中继站1702与基站1700通信的用户站1706。
对图17所示例子，采用根据本发明实施方式的帧构造方法构造基站、中继站以及用户站之间通信使用的帧。为方便说明，参照图18的帧结构进行说明，图18的帧结构是在图17示出的示例系统中使用本发明实施方式的帧构造方法获得的结果。其中，1800指示了在此环境下通用的帧结构，其中的每个域中的数据内容如图所示，1801指示基站1700所构造的帧结构，1802指示基站1700域内的中继站1702所构造的帧结构。
由于图17中的基站1700和其四个中继站具有不同的频率，因此每个中继站可以具有其自己的FH，这些具有不同的FH的帧在本发明实施方式的系统中可以并行传送。通过这些FH，中继站与其域中的用户站保持同步。如图18所示的根据本发明实施方式的帧构造方法获得的帧结构1801和1802也可以分别反映出基站1700和中继站1702所做的对帧的处理操作。其中，构造帧1801的方法与构造图16中1601的方法类似，在此不再赘述，而是仅对构造帧1802的方法进行详细说明。
在第二中继站1702中，利用自己的帧头FH作为帧1802的帧头域1802-1。由于中继站1702不涉及基站和用户站之间数据的传送，因此中继站1702将下行子帧中的第一用户站下行突发域1802-2设置为空。接着设置下行中继子帧域。由于下行中继子帧域涉及基站和中继站之间数据的传送，因此，中继站需首先将频率从f2切换至f0，此时中继站工作在用户站模式，从基站接收数据，然后依次设置中继子帧头1802-3以及对基站向中继站1702发送的数据的接收1802-4，将其它中继站的子域设置为空，从而完成中继操作。由于下面将设置中继站1702对处于其域内的用户站1706的数据发送，因此，中继站需首先将频率从f0切换回f2，然后将待发送给用户站1706的数据设置在第二用户站下行突发域的中继站1702的相应子域1802-5。将其它中继站的子域设置为空。
对于上行子帧，首先将用户站1706发送到中继站1702的数据设置在第一用户站上行突发域的中继站1702的相应子域1802-6。将其它中继站的子域设置为空。之后，为了设置中继站1702发送到基站1700的数据，中继站需首先将频率从f2切换至f0，然后在相应子域1802-7设置中继站1702向基站发送的数据，将其它中继站的子域设置为空。之后，中继站需首先将频率从f0切换回f2，然后将上行子帧中的第二用户站上行突发域1802-8设置为空。由此看出，中继站在设置有关中继时隙即下行中继子帧域和上行中继子帧域时，需要工作在基站的频率f0上，除此以外，中继站都工作在自身的频率上。
下面结合示例三说明根据本发明的系统，在该系统中，基站域具有三跳中继站，基站和中继站工作在相同的频率。
示例三基站和中继站频率相同的三跳应用系统，如图19所示。
图19中的基站1900具有四个与之频率相同的两跳中继站，分别表示为1901、1902、1903和1904，每个中继站都分别有两个下一跳中继站。其中，中继站1901的两个下一跳中继站分别为1901-1和1901-2，中继站1902的两个下一跳中继站分别为1902-1和1902-2，中继站1903的两个下一跳中继站分别为1903-1和1903-2，中继站1904的两个下一跳中继站分别为1904-1和1904-2。这些下一跳中继站构成该系统的八个三跳中继站。此外，该系统还有与基站直接通信的用户站1905以及通过三跳中继站1902-1与基站1900通信的用户站1906。
对图19所示例子，采用根据本发明实施方式的帧构造方法构造基站、中继站以及用户站之间通信使用的帧。为方便说明，参照图20的帧结构进行说明，图20的帧结构是根据图19的帧构造方法获得的结果。其中，2000指示了在此应用环境下通用的帧结构，2001指示基站1900所构造的帧结构，2002指示基站1900的中继站1902所构造的帧结构，2003指示基站1900的三跳中继站1902-1所构造的帧结构。
如通用帧结构2000所示，在该通用帧结构的中继子帧域包括两部分，即对应于两跳中继站的子域和三跳中继站的子域，所有两跳中继站使用两跳中继子帧头，所有三跳中继站使用三跳中继子帧头。两跳中继子帧头只能由基站发送，而三跳中继子帧头由四个两跳中继站同时发送。三跳中继子帧头也是由基站通过向所有两跳中继站广播其值来进行管理的。由基站发送的中继子帧头与两跳中继站发送的中继子帧头具有相同的前导码，而这并不会令中继站发生混乱，因为每个中继站在系统初始化阶段都清楚应该使用哪一个中继子帧头，从而利用该中继子帧头中的信息在相应的时隙进行同步操作，而此时两跳中继子帧头和三跳中继子帧头可以具有相同或不同的帧控制和MAP信息。
参照前述图16和18可以看出，与前述两跳系统的帧构造方法不同的是，此处在构造中继子帧时将加入三跳中继站的数据信息。对于基站1900，在构造下行子帧时，需要在设置了下行中继子帧的两跳中继子帧头和两跳中继数据后，将后面的对应于其他跳中继子帧头和其他跳下行中继数据的子域设置为空。对于中继站1902，在构造下行子帧时，在设置两跳中继子帧头域2002-3和两跳下行中继数据域2002-4后，还需设置三跳中继子帧头2002-5和三跳下行中继数据域2002-6，其中三跳中继子帧头2002-5被标识为发送，将两跳中继站1902发送到三跳中继站1902-1的数据设置为三跳下行中继数据域2002-6。对于三跳中继站1902-1，在构造下行子帧时，将下行中继子帧中三跳中继子帧头2003-4标识为接收，并且将三跳下行中继数据域2003-5设置为对两跳中继站1902发送到三跳中继站1902-1的数据的接收。将其它中继站的子域设置为空。
前面已经结合附图详细描述了根据本发明的帧构造方法、帧处理方法以及实现这些方法的设备和系统。通过采用这些方法和设备，处于本发明实施方式中的多跳无线接入系统的基站域中的所有用户站能够统一为一个同步时间点，保证了整个网络系统的同步，从而当用户站在基站域和中继站域之间移动时，只需进行简单的切换操作，而普通小区和中继小区之间也不会相互干扰。而且，根据本发明实施方式的帧构造方法、帧处理方法以及实现这些方法的设备和系统除了支持基站和中继站同频的情况外，还支持两者频率不同的情况，这使得根据本发明实施方式的方法、设备和系统可以实现基站之间的多跳回传应用模式，即一个基站的回传业务量可以由其它基站进行中继。此外，可以由基站灵活调度的帧布置也将使得业务传输的延迟减小，并且业务延迟不会随跳数的增加而增加。
权利要求
1.一种用于多跳无线接入网络的帧构造方法，包括如下步骤确定基站域中的中继站和用户站；设置下行子帧；设置上行子帧；以及根据上行子帧和下行子帧构造一帧，其中，所述设置下行子帧步骤包括为发送到所述中继站的下行中继信息设置下行中继子帧域的步骤；以及所述设置上行子帧步骤包括为所述中继站发送出的上行中继信息设置上行中继子帧域的步骤。
2.根据权利要求1所述的帧构造方法，其中，所述设置下行子帧步骤还包括如下步骤设置帧头域，用于基站域中所述用户站的同步与控制；将基站发送到所述用户站的下行数据设置为第一用户站下行突发域；以及将所述中继站发送到所述用户站的下行数据设置为第二用户站下行突发域。
3.根据权利要求1所述的帧构造方法，其中，所述设置上行子帧步骤还包括如下步骤将用户站发送到所述中继站的上行数据设置为第一用户站上行突发域；以及将所述用户站发送到基站的上行数据设置为第二用户站上行突发域。
4.根据权利要求1或2所述的帧构造方法，其中在所述设置下行中继子帧域的步骤中，按照所述中继站的跳数由小到大依次设置分别对应于各跳中继站的中继子帧头域和下行中继数据域。
5.根据权利要求4所述的帧构造方法，其中在所述设置中继子帧头域的步骤中，对应于中继站的每一跳，设置一个中继子帧头。
6.根据权利要求5所述的帧构造方法，其中在所述设置下行中继数据域的步骤中，对应于中继站的每一跳，将发送到该跳各个中继站的下行数据设置为该跳的下行中继数据域。
7.根据权利要求5所述的帧构造方法，其中所述中继子帧头包括一个不能由基站域的用户站识别的前导码，用于在基站和所述中继站之间进行同步。
8.根据权利要求1或3所述的帧构造方法，其中在所述设置上行中继子帧域的步骤中，按照所述中继站的跳数由大到小依次设置分别对应于各跳中继站的上行中继数据域。
9.根据权利要求8所述的帧构造方法，其中在所述设置上行中继数据域的步骤中，对应于中继站的每一跳，将该跳各个中继站发送出的上行数据设置为该跳的所述上行中继数据域。
10.根据权利要求6或9的帧构造方法，其中对应于中继站的每一跳，所述该跳各个中继站的数据按照时分或者频分复用方式设置。
11.一种用于多跳无线数据接入网络的帧处理方法，所述多跳无线接入网络在基站域中具有中继站和用户站，所述帧处理方法包括如下步骤接收待处理的帧；提取下行子帧分析处理；以及提取上行子帧分析处理；其中，所述提取下行子帧分析处理步骤包括提取下行子帧中下行中继子帧域，以获取发送到所述中继站的下行中继信息的步骤；以及所述提取上行子帧分析处理步骤包括提取上行子帧中上行中继子帧域，以获取所述中继站发送出的上行中继信息的步骤。
12.根据权利要求11所述的帧处理方法，其中，所述提取下行子帧分析处理步骤还包括如下步骤提取帧头域，以获取基站域中所述用户站的同步和控制信息；提取第一用户站下行突发域，以获取基站发送到所述用户站的下行数据；以及提取第二用户站下行突发域，以获取所述中继站发送到用户站的下行数据。
13.根据权利要求11所述的帧处理方法，其中，所述提取上行子帧分析处理步骤还包括如下步骤提取第一用户站上行突发域，以获取用户站发送到所述中继站的上行数据；以及提取第二用户站上行突发域，以获取所述用户站发送到基站的上行数据。
14.根据权利要求11或12所述的帧处理方法，其中在所述提取下行中继子帧域的步骤中，提取按照所述中继站的跳数由小到大依次排列的分别对应于各跳中继站的中继子帧头域和下行中继数据域。
15.根据权利要求14所述的帧处理方法，其中在所述提取中继子帧头域步骤中，对应于中继站的每一跳，提取一个中继子帧头。
16.根据权利要求15所述的帧处理方法，其中在所述提取下行中继数据域步骤中，对应于中继站的每一跳，提取该跳的下行中继数据域，获取发送到该跳各个中继站的下行数据。
17.根据权利要求15所述的帧处理方法，其中所述提取的中继子帧头包括一个不能由基站域的用户站识别的前导码，用于在基站和所述中继站之间进行同步。
18.根据权利要求11或13所述的帧处理方法，其中在所述提取上行中继子帧域的步骤中，提取按照所述中继站的跳数由大到小依次排列的分别对应于各跳中继站的上行中继数据域。
19.根据权利要求18所述的帧处理方法，其中在所述提取上行中继数据域步骤中，对应于中继站的每一跳，提取该跳的所述上行中继数据域，获取该跳各个中继站发送出的上行数据。
20.根据权利要求16或19所述的帧处理方法，其中对应于中继站的每一跳，对所述该跳各个中继站的数据按照时分或者频分方式解复用。
21.一种用于多跳无线接入网络的帧构造设备，包括确定装置，用于确定基站域中的中继站和用户站；下行子帧生成装置，用于生成下行子帧；上行子帧生成装置，用于生成上行子帧；以及合并装置，用于根据所述上行子帧和所述下行子帧构造一帧，其中，在所述下行子帧生成装置中，包括下行中继子帧域设置装置，用于为发送到所述中继站的下行中继信息设置下行中继子帧域；以及在所述上行子帧生成装置中，包括上行中继子帧域设置装置，用于为所述中继站发送出的上行中继信息设置上行中继子帧域。
22.根据权利要求21所述的帧构造设备，其中，所述下行子帧生成装置还包括帧头域设置装置，用于设置对基站域中所述用户站进行同步和控制的帧头域；第一用户站下行突发域设置装置，用于将基站发送到所述用户站的下行数据设置为第一用户站下行突发域；以及第二用户站下行突发域设置装置，用于将所述中继站发送到用户站的下行数据设置为第二用户站下行突发域。
23.根据权利要求21所述的帧构造设备，其中，所述上行子帧生成装置还包括第一用户站上行突发域设置装置，用于将用户站发送到所述中继站的上行数据设置为第一用户站上行突发域；以及第二用户站上行突发域设置装置，用于将所述用户站发送到基站的上行数据设置为第二用户站上行突发域。
24.根据权利要求21或22所述的帧构造设备，其中，所述下行中继子帧域设置装置包括中继子帧头域设置装置，用于按照所述中继站的跳数由小到大依次设置分别对应于各跳中继站的中继子帧头域；下行中继数据域设置装置，用于对应于所述各跳中继站的中继子帧头域，设置所述下行中继数据域。
25.根据权利要求24所述的帧构造设备，其中所述中继子帧头域设置装置用于对应于中继站的每一跳，设置一个中继子帧头。
26.根据权利要求25所述的帧构造设备，其中，所述下行中继数据域设置装置用于对应于中继站的每一跳，将发送到该跳各个中继站的下行数据设置为该跳的下行中继数据域。
27.根据权利要求25所述的帧构造设备，其中，所述中继子帧头包括一个不能由基站域的用户站识别的前导码，用于在基站和所述中继站之间进行同步。
28.根据权利要求21或23所述的帧构造设备，其中所述上行中继子帧域设置装置包括上行中继数据域设置装置，用于按照所述中继站的跳数由大到小依次设置分别对应于各跳中继站的上行中继数据域。
29.根据权利要求28所述的帧构造设备，其中所述上行中继数据域设置装置对应于中继站的每一跳，将该跳各个中继站发送出的上行数据设置为该跳的所述上行中继数据域。
30.根据权利要求21所述的帧构造设备，其中对应于中继站的每一跳，所述该跳各个中继站的数据按照时分或者频分复用方式设置。
31.一种用于多跳无线数据接入网络的帧处理设备，所述多跳无线数据接入网络在基站域中具有中继站和用户站，所述帧处理设备包括帧接收装置，用于接收待处理的帧；下行子帧处理装置，用于生成下行子帧；以及上行子帧处理装置，用于生成上行子帧；其中，所述下行子帧处理装置包括下行中继子帧域处理装置，用于提取下行子帧中下行中继子帧域，获取发送到所述中继站的下行中继信息；以及所述上行子帧处理装置包括上行中继子帧域处理装置，用于提取上行子帧中上行中继子帧域，获取所述中继站发送出的上行中继信息。
32.根据权利要求31所述的帧处理设备，其中，所述下行子帧处理装置包括帧头域处理装置，用于提取帧头域，获取基站域中所述用户站的同步和控制信息；第一用户站下行突发域处理装置，用于提取第一用户站下行突发域，获取基站发送到所述用户站的下行数据；以及第二用户站下行突发域处理装置，用于提取第二用户站下行突发域，获取所述中继站发送到用户站的下行数据。
33.根据权利要求31所述的帧处理设备，其中，所述上行子帧处理装置还包括第一用户站上行突发域处理装置，用于提取第一用户站上行突发域，获取用户站发送到所述中继站的上行数据；以及第二用户站上行突发域处理装置，用于提取第二用户站上行突发域，获取所述用户站发送到基站的上行数据。
34.根据权利要求31或32所述的帧处理设备，其中，所述下行中继子帧域处理装置包括中继子帧头域处理装置，用于提取按照所述中继站的跳数由小到大依次排列的分别对应于各跳中继站的中继子帧头域；下行中继数据域处理装置，用于提取对应于所述各跳中继站的中继子帧头域的所述下行中继数据域。
35.根据权利要求34所述的帧处理设备，其中，所述中继子帧头域处理装置用于对应于中继站的每一跳，提取一个中继子帧头。
36.根据权利要求35所述的帧处理设备，其中所述下行中继数据域处理装置用于对应于中继站的每一跳，提取该跳的下行中继数据域，获取发送到该跳各个中继站的下行数据。
37.根据权利要求35所述的帧处理设备，其中所述中继子帧头包括一个不能由基站域的用户站识别的前导码，用于在基站和所述中继站之间进行同步。
38.根据权利要求31或33所述的帧处理设备，其中所述上行中继子帧域处理装置包括上行中继数据域处理装置，用于提取按照所述中继站的跳数由大到小依次排列的分别对应于各跳中继站的上行中继数据域。
39.根据权利要求38所述的帧处理设备，其中，所述上行中继数据域处理装置用于对应于中继站的每一跳，提取该跳的所述上行中继数据域，获取该跳各个中继站发送出的上行数据。
40.根据权利要求31所述的帧处理设备，其中，对应于中继站的每一跳，对所述该跳各个中继站的数据按照时分或者频分方式解复用。
41.一种多跳无线接入网络的基站，包括基站下行子帧生成装置，用于生成基站下行子帧；基站上行子帧生成装置，用于生成基站上行子帧；以及基站合并装置，用于根据所述基站下行子帧和所述基站上行子帧构造一帧，其中，所述基站下行子帧生成装置包括基站下行中继子帧域设置装置，用于为所述基站发送到中继站的下行中继信息设置基站下行中继子帧域；以及所述基站上行子帧生成装置包括基站上行中继子帧域设置装置，用于为所述基站从所述中继站接收的上行中继信息设置基站上行中继子帧域。
42.根据权利要求41的基站，其中，所述基站下行子帧生成装置还包括基站帧头域设置装置，用于设置对基站域中所述用户站进行同步和控制的基站帧头域；基站第一用户站下行突发域设置装置，用于为基站发送到用户站的下行数据设置基站第一用户站下行突发域；以及基站第二用户站下行突发域设置装置，用于将空时隙设置为基站第二用户站下行突发域。
43.根据权利要求41的基站，其中，所述基站上行子帧生成装置还包括基站第一用户站上行突发域设置装置，用于将空时隙设置为基站第一用户站上行突发域；以及基站第二用户站上行突发域设置装置，用于为基站从所述用户站接收的上行数据设置基站第二用户站上行突发域。
44.根据权利要求41或42的基站，其中，所述基站下行中继子帧域设置装置包括基站中继子帧头域设置装置，用于为基站发送的对应于两跳中继站的基站中继子帧头设置基站中继子帧头域；以及基站下行中继数据域设置装置，用于对应于所述两跳中继站的基站中继子帧头域，为基站发送到各个两跳中继站的下行数据设置基站下行中继数据域。
45.根据权利要求44的基站，其中，所述基站中继子帧头包括一个不能由基站域的用户站识别的前导码，用于在基站和所述中继站之间进行同步和控制。
46.根据权利要求41或43所述的基站，其中所述基站上行中继子帧域设置装置包括基站上行中继数据域设置装置，用于为基站从两跳中继站接收的上行数据设置所述基站上行中继数据域。
47.一种多跳无线接入网络的中继站，包括中继站下行子帧生成装置，用于生成中继站下行子帧；中继站上行子帧生成装置，用于生成中继站上行子帧；以及中继站合并装置，用于根据所述中继站下行子帧和所述中继站上行子帧构造一帧，其中，所述中继站下行子帧生成装置包括中继站下行中继子帧域设置装置，用于当所述中继站作为当前中继站具有依附于该中继站的后续中继站时，为当前中继站及其后续中继站接收的下行中继信息设置中继站下行中继子帧域，并且当所述中继站作为当前中继站不具有依附于该中继站的后续中继站时，为当前中继站接收的下行中继信息设置中继站下行中继子帧域；以及所述中继站上行子帧生成装置包括中继站上行中继子帧域设置装置，用于当所述中继站作为当前中继站具有依附于该中继站的后续中继站时，为当前中继站及其后续中继站发送的上行中继信息设置中继站上行中继子帧域，并且当所述中继站作为当前中继站不具有依附于该中继站的后续中继站时，为当前中继站发送的上行中继信息设置中继站上行中继子帧域。
48.根据权利要求47的中继站，其中，所述中继站下行子帧生成装置还包括中继站帧头域设置装置，用于设置对基站域中用户站进行同步和控制的帧头域；中继站第一用户站下行突发域设置装置，用于将空时隙设置为中继站第一用户站下行突发域；以及中继站第二用户站下行突发域设置装置，用于为所述中继站发送的下行数据设置中继站第二用户站下行突发域。
49.根据权利要求47的中继站，其中，所述中继站上行子帧生成装置还包括中继站第一用户站上行突发域设置装置，用于为所述中继站接收的上行数据设置中继站第一用户站上行突发域；以及中继站第二用户站上行突发域设置装置，用于将空时隙设置为中继站第二用户站上行突发域。
50.根据权利要求47或48的中继站，其中，所述中继站下行中继子帧域设置装置包括中继站中继子帧头域设置装置，用于当所述中继站作为当前中继站具有依附于该中继站的后续中继站时，按照跳数由小到大的顺序，分别对应于当前中继站及所述后续中继站依次设置中继站中继子帧头域，并且当所述中继站作为当前中继站不具有依附于该中继站的后续中继站时，对应于当前中继站设置中继站中继子帧头域；以及中继站下行中继数据域设置装置，用于分别对应于所述中继站中继子帧头域，为当前中继站及其后续中继站分别接收的下行中继数据设置中继站下行中继数据域。
51.根据权利要求47或49所述的中继站，其中所述中继站上行中继子帧域设置装置包括中继站上行中继数据域设置装置，用于按照跳数由大到小的顺序，为当前中继站及依附于该中继站的后续中继站分别发送的上行数据设置中继站上行中继数据域。
52.一种多跳无线接入网络的基站，包括接收装置，用于接收来自中继站的帧；中继站上行子帧处理装置，用于对接收的帧中的中继站上行子帧进行处理，其中，所述中继站上行子帧处理装置包括中继站上行中继子帧域处理装置，用于当所述中继站作为当前中继站具有依附于该中继站的后续中继站时，提取中继站上行中继子帧域，获取当前中继站及其后续中继站发送的上行中继信息，并且当所述中继站作为当前中继站不具有依附于该中继站的后续中继站时，提取中继站上行中继子帧域，获取当前中继站发送的上行中继信息。
53.一种多跳无线接入网络的中继站，包括接收装置，用于接收来自基站的帧；基站下行子帧处理装置，用于对基站下行子帧进行处理，其中，所述基站下行子帧处理装置包括基站下行中继子帧域处理装置，用于提取基站下行中继子帧域，获取所述基站发送到中继站的下行中继信息。
54.一种多跳无线接入网络的中继站，包括接收装置，用于接收来自前一跳中继站的帧；中继站下行子帧处理装置，用于处理所接收的前一跳中继站的帧中的下行子帧，其中，所述中继站下行子帧处理装置包括前一跳中继站下行中继子帧域处理装置，用于提取前一跳中继站下行中继子帧域，获取所述前一跳中继站发送到所述中继站的下行中继信息。
55.一种多跳无线接入网络的中继站，包括接收装置，用于接收来自后一跳中继站的帧；中继站上行子帧处理装置，用于处理所接收的后一跳中继站的帧中的上行子帧，其中，所述中继站上行子帧处理装置包括后一跳中继站上行中继子帧域处理装置，用于提取后一跳中继站上行中继子帧域，获取所述后一跳中继站发送到所述中继站的上行中继信息。
56.一种多跳无线数据接入网络，在基站域中具有中继站和用户站，其中，所述基站和中继站分别包括根据权利要求21的帧构造设备以及根据权利要求31的帧处理设备。
57.根据权利要求56的多跳无线数据接入网络，其中，当所述基站与所述中继站工作在不同的频率时，所述中继站在设置所述下行中继子帧和所述上行中继子帧期间，需将自身的工作频率切换至基站的工作频率。
58.根据权利要求56的多跳无线数据接入网络，其中，所述基站事先将帧头广播给基站域中的所有中继站，作为所述基站和所述中继站所构造的帧的帧头。
全文摘要
本发明公开了一种用于多跳无线接入网络的帧构造方法，包括如下步骤确定基站域中的中继站和用户站；设置下行子帧；设置上行子帧；以及根据上行子帧和下行子帧构造完整帧，其中，在设置下行子帧步骤中，包括为发送到中继站的下行中继信息设置下行中继子帧域的步骤；以及在设置上行子帧步骤中，包括为中继站发送出的上行中继信息设置上行中继子帧域的步骤。本发明同时公开了相应的帧处理方法及实现上述方法的设备、基站、中继站和系统。根据本发明，保证了整个网络系统的同步，简化了用户站在移动时的切换操作。而且可以支持基站和中继站频率不同的情况。此外，也使得业务传输的延迟减小。
文档编号H04W84/04GK101064555SQ20061002626
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月29日 优先权日2006年4月29日
发明者冷晓冰, 张凯宾, 沈钢, 邹伟 申请人:上海贝尔阿尔卡特股份有限公司