专利名称：基于tdm/tdma－fdd的无线中转通信系统及其通信方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于TDM/TDMA-FDD的无线中转通信系统及其通信方法。
背景技术：
IEEE 802.16为第一个宽带无线接入标准，其主要包括两个版本，一个是802.16标准的宽带固定无线接入版本802.16-2004，另一个是802.16标准的宽带移动无线接入版本802.16e。802.16-2004仅定义了两种网元，BS(基站)和SS(用户站)；同样，802.16e也仅定义了两种网元，BS和MSS(移动用户站)。
目前，802.16Multihop Relay SG(802.16多跳中转研究组)仅提出了WiMAX(微波接入全球互通)RS(中转站)的概念，所述的RS的一个重要的作用是作为BS与SS/MSS间的中转，扩大BS的覆盖范围或增加用户站的吞吐量。为了支持RS实现相应功能，BS、RS和MS/SS均需要采用合理的组网结构及相应的物理层帧结构。
目前，尚没有一种可以满足中转通信需要的中转通信系统。
下面再对中转通信过程中可能采用的帧结构进行描述。
在802.16标准中，对于授权频段，双工方式可以是FDD(频分双工)和TDD(时分双工)，FDD方式的SS可以是半双工FDD，而对于免授权的频段，双工方式只能是TDD。FDD方式的多址方式下行只有TDM(时分复用)，上行都是采用TDMA(时分复用接入)。
FDD下的802.16OFDM(正交频分复)或SC(单载波)帧结构，如图1所示。在物理信道上传输的数据以帧(Frame)的格式传输。每帧包括下行子帧(DL subframe)和上行子帧(UL subframe)。FDD模式下，下行子帧和上行子帧采用不同频率传输。一个下行子帧只有一个下行物理层协议数据单元(DL PHY PDU)，而一个上行子帧包含按以下顺序的时隙初始Ranging竞争时隙(Contention slot for initial ranging)、带宽请求竞争时隙(Contention slot for BW requests)和一个或多个上行物理层协议数据单元(UL PHYPDU)，每个UL PHY PDU来自不同的用户站(SS)。
下行PHY PDU开始是一个前导码(preamble)，用于物理同步；之后是FCH突发(burst)，FCH包括DL_Frame_Prefix(DLFP，下行帧前缀)，用来指定紧随在FCH之后的一个或多个下行Burst的profile(使用方法)及其长度。DL-MAP(下行映射表)消息如果在当前帧发送，将是跟在FCH后面的第一个MAC PDU。UL-MAP(下行映射表)紧跟在DL-MAP(如果发送的话)或者DLFP后面。如果DCD(下行信道描述符)和UCD(上行信道描述符)消息在帧中发送，则将紧跟在DL-MAP和UL-MAP后面。DL-MAP、UL-MAP、DCD和UCD将在DLBurst#1发送。其它burst的位置和profile由DL-MAP指定。如果是OFDM物理层的DL PHYburst，为了得到OFDM符号的整数倍，有效的载荷后面不足的会用0xFF字节来补充(Pad)。
虽然，上述帧结构能够保证通信系统中的通信需要，但是，对于包含RS的中转通信系统，图1所示的帧结构并不能满足中转通信的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于TDM/TDMA-FDD的无线中转通信系统及数据传输方法，从而可以为包含RS的中转通信系统提供相应的合理的组网方式，同时，本发明还提供了相应的物理层帧结构，以便于中转通信系统中的业务数据的可靠传输。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明还提供了一种基于TDM/TDMA-FDD的无线中转通信系统，包括基站BS、中转站RS和用户终端，所述的RS分别提供有与BS和用户终端通信的接口，且在所述RS中包括第一时分复用TDM/时分复用接入TDMA-频分双工FDD无线收发机和第二TDM/TDMA-FDD无线收发机，其中，RS中的第一TDM/TDMA-FDD无线收发机包含的TDM-FDD无线发射机物理层单元和TDMA-FDD无线接收机物理单元与用户终端中的TDM-FDD无线接收机物理层单元和TDMA-FDD无线发射机物理层单元对应并保持收发帧同步，RS中的第二无线TDM/TDMA-FDD收发机包含的TDMA-FDD无线发射机物理层单元和TDM-FDD无线接收机物理单元与BS中的TDMA-FDD无线接收机物理层单元和TDM-FDD无线发射机物理层单元对应并保持收发帧同步。
所述的BS中还设置有与上一级设备连接的有线传输处理单元。
所述的BS、RS和用户终端中还分别设置有相应的TDM-TDMA无线收发机数据链路层单元。
所述的BS还提供与用户终端通信的接口，所述BS通过采用预定的信道编码和调制方式，或者，采用预定的发射功率值将前导码Preamble、帧控制头FCH、下行映射表DL-MAP和上行映射表UL-MAP信息直接从该接口发送给用户终端。
本发明还提供了一种基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，包括A、在基于FDD的BS的物理层帧结构的下行子帧和上行子帧中分别采用时分复用TDM方式设置下行中转区和上行中转区，在RS的第二TDM/TDMA-FDD无线收发机物理层帧结构的上行子帧和下行子帧中分别设置下行中转区和上行中转区，用于定义BS和RS间进行信息交互的时隙；B、在BS、RS和用户终端之间基于所述设置的BS和RS的上、下行物理层帧采用FDD方式进行无线中转通信。
所述的BS的下行中转区与RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行中转区的时隙和频率关系对应，所述的BS的上行中转区和RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行中转区的时隙和频率关系对应，而且，在BS的上行中转区对应的期间，用户终端不安排任何发送时隙，RS不安排任何接收时隙。
所述的步骤A包括在BS或RS的第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行中转区中设置下行中转广播时隙，用于定义BS广播给RS的下行时隙，以及RS接收BS下行中转广播时隙的上行时隙。
所述的步骤A包括在BS或RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的物理层帧结构的下行帧中设置下行干扰时隙，用于定义BS和RS各自覆盖区域中的下行数据时隙，所述的各自覆盖的区域包括仅由BS和RS各自覆盖的重叠区域，或者，包括由BS和RS各自覆盖的不重叠区域以及BS和RS各自覆盖的重叠区域。
所述的步骤A还包括BS的下行帧中设置的下行干扰时隙与RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行帧中定义的下行干扰时隙在时隙上不重叠。
所述的步骤A包括在BS的物理层帧结构的下行帧中设置下行帧头时隙，定义为下行子帧的开始时刻，用于定义发送用户同步信息的时隙和发送指示信息的时隙，用来指示BS物理层帧结构下行帧和上行帧的各时隙的位置及使用方法。
所述的步骤A包括当BS无法与RS覆盖下的用户终端直接通信时，则在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行帧中设置下行帧头时隙，定义为下行子帧的开始时刻，用于定义发送用户同步信息的时隙和发送指示信息的时隙，用来指示RS物理层帧结构下行帧和上行帧的各时隙的位置及使用方法。
所述的步骤A包括RS的下行帧头时隙在时间上滞后于BS的下行帧头时隙，且RS的下行帧头时隙不能与BS的下行帧头时隙、下行中转区和下行干扰时隙重叠。
所述的步骤A包括当存在多个RS时，RS的下行帧头时隙不能与其他RS的下行帧头时隙和下行干扰时隙重叠，或，当存在多个RS时，不同RS的下行帧头时隙在时间上重叠，则要求完全重叠同步，且下行帧头时隙内容必须相同，RS的下行帧头时隙不能与其他RS的下行干扰时隙重叠。
所述的步骤A包括在RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的物理层帧结构中设置下行帧头接收时隙，用于定义接收BS的下行帧头时隙的时刻，且要求该RS的下行帧头接收时隙与BS的下行帧头时隙完全重叠同步。
所述的步骤A包括在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机中的上行帧中设置上行干扰时隙，用于定义BS和RS各自覆盖区域下的上行数据时隙，所述的各自覆盖的区域包括仅由BS和RS各自覆盖的重叠区域，或者，包括由BS和RS各自覆盖的不重叠区域以及BS和RS各自覆盖的重叠覆盖的区域。
所述的BS的上行帧中设置的上行干扰时隙与RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行帧中设置的上行干扰时隙在时间上相互不重叠。
所述的步骤A包括在BS的物理层帧结构的上行帧中设置的上行竞争时隙，包括初始测距竞争时隙和带宽请求竞争时隙。
所述的步骤A还包括当BS无法与RS覆盖区域中的用户终端直接通信时，则在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行帧中设置上行竞争时隙，包括初始测距竞争时隙和带宽请求竞争时隙。
所述的步骤A还包括
在RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行帧中设置上行竞争发送时隙，用于定义RS发送的用于竞争BS的上行竞争时隙的时刻。
所述的BS的上行竞争时隙和RS的上行竞争发送时隙之间的时隙和频率关系完全重叠同步，而且，RS的上行竞争发送时隙不能与BS的上行帧的上行中转区和上行干扰时隙重叠。
所述的步骤A包括当在通信系统中存在多个RS时，则多个RS之间采用TDM方式共享上行、下行中转区、下行干扰时隙或上行干扰时隙。
所述的步骤地A包括在BS的物理层帧结构的下行帧或上行帧中，或者，在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行帧或上行帧中，设置下行无干扰时隙或上行无干扰时隙，用于定义仅由BS或RS各自覆盖的不重叠区域的下行或上行数据时隙。
所述的步骤A包括BS的下行无干扰时隙和RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行无干扰时隙，以及BS的上行无干扰时隙和RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行无干扰时隙均可以重叠设置。
所述的RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行帧头时隙在时间上需位于BS的物理层帧结构的下行帧的下行无干扰时隙内。
所述的步骤A包括所述的下行帧头时隙和上行竞争时隙设置为存在于BS和RS每一帧中，所述的下行中转区、上行中转区、下行干扰时隙、上行干扰时隙、RS的上行竞争发送时隙、下行无干扰时隙和上行无干扰时隙则不设置为存在于每一帧中。
所述的步骤B包括在BS、RS和用户终端之间基于设置的BS和RS的上、下行物理层帧中包含的上下行中转区、上下行干扰区、下行帧头时隙和/或上行竞争时隙进行消息的交互，实现无线中转通信。
本发明中还提供了一种基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，包括由BS到用户终端的下行通信过程C、BS在BS的下行子帧的下行中转区向RS发送数据，RS通过RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行子帧中的下行中转区接收所述数据；D、RS在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行子帧发送数据组用户终端；由用户终端到BS的上行通信过程
E、通过用户终端在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行子帧中发送待发送的上行数据，且由RS的第一TDM/TDMA-FDD无线收发机接收所述数据；F、RS在RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行子帧的上行中转区发送上行中转数据，且BS在BS的上行子帧的上行中转区接收所述中转数据。
所述由BS到用户终端的下行通信过程还包括BS和/或RS第一FDD无线收发机分别在各自对应的下行子帧的下行子帧头的第一个符号发送前导码，接收前导码的RS或用户终端与BS或RS同步。
本发明中，在发送所述前导码之后，还包括所述的BS和/或RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机还要发送FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，接收各信息的RS或用户终端根据各信息确定各个突发的时隙位置和使用方法信息。
所述的步骤C还包括BS在BS下行子帧的下行中转区的下行中转广播子信道向RS发送广播消息，RS通过RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机上行子帧中的下行中转广播子信道接收所述消息。
本发明中，由BS到用户终端的下行通信过程还包括用户终端接收BS下行子帧的下行子帧头中的前导码，并与BS同步；用户终端接收BS发来的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，并获得BS和RS的各个突发的时隙位置和使用方法信息。
所述的由用户终端到BS的上行通信过程还包括用户终端接收RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行子帧的下行子帧头的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，确定RS的各个突发的时隙位置和使用方法信息；或者，用户终端接收BS的下行子帧的下行子帧头的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，确定BS和RS的各个突发的时隙位置和使用方法信息；RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机接收BS下行子帧中的下行子帧头的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，获得BS各个突发的时隙位置和使用方法信息。
本发明中，所述的BS、RS和用户终端之间还基于正交频分复用OFDM进行中转通信。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供了两种基于FDD的中转通信系统，具体包括支持OFDM(或SC)无线高级中转模式，即MS/SS可以通过RS进行无线中转接入BS；以及支持OFDM(或SC)无线简化中转模式，即BS的下行数据报文或除DL-MAP、UL-MAP、外的消息报文，可以通过RS中转；BS的上行时隙，除初始Ranging竞争时隙和带宽请求竞争时隙外，可以通过RS中转。因此，本发明为基于RS的中转通信的具体实现提供了可行的组网实现方案。
本发明还通过定义BS和RS的物理层帧结构，使得在本发明提供的组网中能够可靠地通过RS实现业务数据的中转交互。有效保证RS和BS、MS/SS间在TDM/TDMA-FDD方式的通信。本发明可以有效避免以下干扰1、RS到SS/MSRS、RS到SS/MSBS和BS到SS/MSRS的干扰；2、SS/MSBS到BS、SS/MSBS到RS和SS/MSRS到BS的干扰；3、RS到RS的自身干扰。
图1为基于FDD的帧结构示意图；图2为上行单RS情况的RS和BS、MS/SS的通信系统模型示意图；图3为下行单RS情况的RS和BS、MS/SS的通信系统模型示意图；图4为多RS情况的RS和BS、MS/SS的通信系统模型示意图；图5为同频干扰模式示意图；图6为BS和RS高级中转通信模式示意图；图7为BS和RS简化中转通信模式示意图；图8为本发明提供的系统的结构示意图；图9为高级中转通信模式下的物理层帧结构示意图；图10为简化中转通信模式下的物理层帧结构示意图；图11为BS和RS的物理层帧结构示意图一；图12为BS和RS的物理层帧结构示意图二。
具体实施例方式
对于包含RS和BS、MS/SS的通信系统模型如图2、图3和图4所示，图2为下行单RS的情况，图3为上行单RS的情况，图4则为多RS的情况。在该通信系统模型中，RS和BS、MS/SS间采用TDM(时分复用)/TDMA(时分复用接入)-FDD方式通信，BS和RS下行采用频率f2，BS和RS上行采用频率f1，从而实现频分双工，即FDD。其中，RS作为一个MS/SS接入BS，对于高级中转模式，MS/SS通过RS进行无线中转接入BS。在FDD模式下，网络系统通信可能会存在如图5(a)-(d)所示的4种情况的相互干扰。其中，TX表示发送模块，RX表示接收模块。
为便于后续描述，在图2至图4中，将BS的覆盖区域分成3个区1区仅BS能下行覆盖，不存在RS到属于BS的MS/SS(图2中为MSBS)的干扰；2区BS和RS都能下行覆盖，存在“RS到SS/MSBS”和“BS到SS/MSRS”的干扰；3区仅RS能下行覆盖，不存在BS到属于RS的MS/SS(图2中为MSRS)的干扰。
在图4中，BS和RS1的重叠区为RS1的2区，而BS和RS2的重叠区为RS2的2区。
本发明还将图2到图4中的RS的覆盖区域分成3个区11区仅BS能上行覆盖，不存在“SS/MSRS到BS”的干扰；22区BS和RS都能上行覆盖，存在“SS/MSBS到RS”和“SS/MSRS到BS”的干扰；33区仅RS能上行覆盖，不存在“SS/MSBS到RS”的干扰。
在图4中，BS和RS1的重叠区为RS1的22区，而BS和RS2的重叠区为RS2的22区。
下面将结合附图对本发明提供的中转通信系统进行说明，本发明具体包括高级中转通信模式下的通信系统和简化中转通信模式下的通信系统。
本发明提供的RS和BS、MS/SS高级中转通信模式如图6所示，在高级中转通信模式下，BS无法与RS覆盖区域中的用户终端直接通信。在图6中，所述的RS需有两套FDD无线收发机第一套发射机TX1工作于频率f1，接收机RX1工作于频率f2；第二套发射机TX2工作于频率f2，接收机RX2工作于频率f1。DLBS为BS的物理层帧的下行帧，由BS到SS/MSBS(BS覆盖下的用户终端)或RS，ULBS为BS的物理层帧的上行帧，由SS/MSBS或RS到BS，SS/MSBS、RS的第二套无线收发机和BS保持收发帧同步；DLRS为RS的物理层帧的下行帧，由BS到SS/MSRS(RS覆盖下的用户终端)或RS，ULRS为RS的物理层帧的上行帧，由SS/MSRS或RS到BS，SS/MSRS和RS的第一套无线收发机保持收发帧同步。
而且，本发明所述的系统中的BS、RS和SS/MS之间基于OFDM(正交频分复用)技术实现中转通信。
本发明提供的RS和BS、MS/SS简化中转通信模式如图7所示。在简化中转通信模式下，BS可以与RS覆盖区域中的用户终端(即SS/MSRS)直接通信。在图7中，所述的RS需有两套FDD无线收发机第一套发射机TX1工作于频率f1，接收机RX1工作于频率f2；第二套发射机TX2工作于频率f2，接收机RX2工作于频率f1。DLBS为BS的物理层帧的下行帧，由BS到SS/MSBS或RS，ULBS为BS的物理层帧的上行帧，由SS/MSBS或RS到BS；SS/MSBS或SS/MSRS、RS的第二套无线收发机和BS保持收发帧同步。DLRS为RS的物理层帧的下行帧，由BS到SS/MSRS或RS，ULRS为RS的物理层帧的上行帧，由SS/MSRS或RS到BS。
其中，DLBS的下行广播突发(Broadcast Burst)，如Preamble、FCH、DL-MAP、UL-MAP，直接由BS发给MS/SSRS，不通过RS中转；ULBS的上行随机接入(Random Access)时隙(或称为竞争时隙Contention slot)，如初始Ranging竞争时隙和带宽请求竞争时隙，直接由MS/SS发给BS，不通过RS中转；对于DLBS的下行其它突发，如数据报文或除DL-MAP、UL-MAP外的消息报文，不能直接由BS发给MS/SSRS，必须通过RS中转；ULRS的上行其它时隙，如除初始Ranging竞争时隙和带宽请求竞争时隙外的时隙，不能直接由MS/SSRS发给BS，必须通过RS中转交互。
下面将结合附图对两系统的详细实现结构进行说明。
本发明提供了一种BS、RS和SS/MS中转通信系统，分别采用两种通信模式高级中转模式和简化中转模式，具体如图8所示。
其中，所述的BS的具体结构包括有线传输处理单元能够与上一级设备(如基站控制器)或分别与一组基站设备建立通信，并与上一级设备或各基站设备之间进行信息的交互；TDM/TDMA-FDD无线收发机用于同RS或SS/MS以TDM/TDMA-FDD方式进行无线通信，具体由TDM-FDD无线发射机物理层处理单元、TDMA-FDD无线接收机物理层处理单元和TDM-TDMA无线收发机数据链路层处理单元组成，其中TDM-FDD无线发射机物理层处理单元(频率为f1)分别与TDM-TDMA无线收发机数据链路层及可与其通信的RS中的TDM-FDD无线接收机1物理层处理单元或SS/MS中的TDM-FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；对于简化中转模式，本单元对DLBS的下行子帧头广播(如Preamble、FCH、DL-MAP、UL-MAP)采用比其它发送数据可靠性更高的信道编码和调制方式(如二进制相移键控BPSK)，或采用比其它发送数据更高的发射功率，直接由BS发给MS/SS，不通过RS中转；TDMA-FDD无线接收机物理层处理单元(频率为f2)分别与TDM-TDMA无线收发机数据链路层及可与其通信的RS中的TDMA-FDD无线发射机1物理层处理单元或SS/MS中的TDMA-FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信；TDM-TDMA无线收发机数据链路层处理单元对来自TDMA-FDD无线接收机物理层处理单元或有线传输处理单元的数据，作TDM-TDMA无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给有线传输处理单元或TDM-FDD无线发射机物理层处理单元。
图中，所述的RS具体包括TDM/TDMA-FDD无线收发机1和2用于同BS或SS/MS以TDM/TDMA-FDD方式进行无线通信，具体由TDM-FDD无线发射机1和TDMA-FDD无线发射机2的物理层处理单元、TDMA-FDD无线接收机1和TDM-FDD无线接收机2的物理层处理单元和TDM-TDMA无线收发机数据链路层处理单元组成，所述的TDM-FDD无线发射机1和TDMA-FDD无线接收机1的物理层处理单元组成第一TDM/TDMA-FDD无线收发机，所述的TDMA-FDD无线发射机2和TDM-FDD无线接收机2的物理层处理单元组成第二TDM/TDMA-FDD无线收发机。其中TDMA-FDD无线发射机2物理层处理单元(频率为f2)，即第二TDMA-FDD无线发射机物理层处理单元分别与TDM-TDMA无线收发机数据链路层及可与其通信的BS中的TDMA-FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；TDM-FDD无线发射机1物理层处理单元(频率为f1)，即第一TDM-FDD无线发射机物理层处理单元分别与TDM-TDMA无线收发机数据链路层及可与其通信的SS/MS中的TDM-FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；TDM-FDD无线接收机2物理层处理单元(频率为f1)，即第二TDMA-FDD无线接收机物理层处理单元分别与TDM-TDMA无线收发机数据链路层及可与其通信的BS中的TDM-FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信；TDMA-FDD无线接收机1物理层处理单元(频率为f2)，即第一TDMA-FDD无线接收机物理层处理单元分别与TDM-TDMA无线收发机数据链路层及可与其通信的SS/MS中的TDMA-FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信；TDM-TDMA无线收发机数据链路层处理单元对来自TDM-FDD无线接收机1和/或TDMA-FDD无线接收机2物理层处理单元的数据，作TDM-TDMA无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给TDM-FDD无线发射机1和/或TDMA-FDD无线发射机2物理层处理单元。
图中，所述的SS/MS具体包括TDM/TDMA-FDD无线收发机用于同RS或BS以TDM/TDMA-FDD方式进行无线通信，由TDMA-FDD无线发射机物理层处理单元、TDM-FDD无线接收机物理层处理单元和TDM-TDMA无线收发机数据链路层处理单元组成。
TDMA-FDD无线发射机物理层处理单元分别与TDM-TDMA无线收发机数据链路层及可与其通信的RS中TDMA-FDD无线接收机1物理层处理单元或BS TDMA-FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；对于简化中转模式，本单元对ULBS的上行随机接入(Random Access)时隙(或称为竞争时隙Contention slot)，如初始Ranging竞争时隙和带宽请求竞争时隙，或MS/SS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求通过ULBS的测距子信道Ranging Subchannel，采用比其它发送数据可靠性更高的信道编码和调制方式(如二进制相移键控BPSK)，或采用比其它发送数据更高的发射功率，直接由MS/SS发给BS，不通过RS中转；TDM-FDD无线接收机物理层处理单元分别与TDM-TDMA无线收发机数据链路层及可与其通信的RS中TDM-FDD无线发射机2物理层处理单元或BS中的TDM-FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信；TDM-TDMA无线收发机数据链路层处理单元对来自TDM-FDD无线接收机物理层处理单元或用户的数据，作TDM-TDMA无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给用户或TDMA-FDD无线发射机物理层处理单元。
为保证可靠地通信，还需要设置相应的BS和RS的物理层帧结构，之后，才可以基于相应的物理层帧结构实现无线通信系统中的中转通信。
为此，下面将对本发明中物理层帧结构的具体设置方式进行描述首先，为实现通过RS的中转通信，相应的BS和RS的物理帧结构为1、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行帧DLBS中增加DL Relay Zone(下行中转区)，用于定义由BS传给RS的BS下行中转数据时隙；对于如图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM(时分复用)的方式共享DLRelay Zone；2、在RS的频率为f1的第二套无线接收机RX2的物理层帧结构中开辟DL Relay Zone(下行中转区)，用于定义RS接收BS的DL Relay Zone的中转数据时隙；同样，对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享DL RelayZone；3、在BS的物理层帧结构的频率为f2的上行帧ULBS中增加UL Relay Zone(上行中转区)，用于定义将由RS传给BS的BS上行中转数据时隙；对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享UL Relay Zone；4、在RS的频率为f2的第二套无线发射机TX2的物理层帧结构开辟UL Relay Zone(上行中转区)，用于定义RS接收BS的UL Relay Zone的中转数据时隙；
对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享UL Relay Zone。
在上述物理层帧结构中，BS的DL Relay Zone和RS RX2的DL Relay Zone的时隙和频率关系必须一一对应；BS的UL Relay Zone和RS TX2的UL Relay Zone的时隙和频率关系必须一一对应。
在BS UL Relay Zone对应的期间，SS/MSBS、SS/MSRS不可以安排任何发送时隙，同时，RS也不可以安排任何接收时隙，目的是为了避免SS/MSBS到BS、SS/MSRS到BS的干扰；在BS DLRelay Zone对应的期间，RS不安排任何发送时隙，以避免RS到RS的自身干扰。
同时，为保证广播消息的中转发送，所述的物理层帧结构包括1、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行子帧DLBS的DL Relay Zone中开辟DL RelayBroadcast Slot(下行中转广播时隙，简写为DL RB)，用于定义由BS广播给RS的下行时隙，广播802.16标准定义的DCD(下行信道描述符)、UCB(上行信道描述符)、FPC(快速功率控制)、CLK_CMP(时钟比较)广播报文；2、在RS的频率为f1的第二套无线接收机RX2的物理层帧结构的的DL Relay Zone中开辟DL Relay Broadcast RX Slot(下行中转广播接收时隙，简写为DL RB RX)，用于定义接收BS下行中转广播时隙的RS上行时隙，接收802.16标准定义的DCD、UCD、FPC、CLK_CMP广播报文。
本发明中，在所述的BS和RS的物理层帧结构中还进行如下设置1、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行帧DLBS中定义DL Interference Slot(下行干扰时隙)，用于定义BS下行覆盖“1区”和“2区”的BS下行数据时隙；对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享DL InterferenceSlot，以避免“RS到SS/MSRS”的干扰；2、在RS的频率为f1的第一套无线发射机TX1的物理层帧结构的下行帧DLRS中定义DLInterference Slot(下行干扰时隙)，用于定义RS下行覆盖“1区”和“2区”的RS下行数据时隙；对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享DL InterferenceSlot，避免RS到SS/MSRS的干扰；其中，BS的DL Interference Slot不能与RS TX1的DL Interference Slot在时隙上相重叠，避免“RS到SS/MSBS”和“BS到SS/MSRS”的干扰。
本发明中，在所述的BS和RS的物理层帧结构中还进行如下设置1、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行帧DLBS中定义DL Header Slot(下行帧头时隙)，定义设置为下行子帧的开始时刻，用于定义发送用户同步信息的时隙和发送指示信息的时隙，以指示BS物理层帧结构下行帧和上行帧的各时隙的位置和使用方法profile；所述的同步信息和指示信息包含原802.16OFDM(正交频分复用)或SC(单载波)帧中的preamble、FCH burst及由DLFP指定的紧随在FCH之后的一个或多个下行Burst(包括DL-MAP、UL-MAP)，SS/MSBS、RS和BS保持收发帧同步；2、在高级中转模式下，在RS的频率为f1的第一套无线发射机TX1的物理层帧结构的下行帧DLRS中定义DL Header Slot(下行帧头时隙)，设置为下行子帧的开始时刻，用于定义发送用户同步信息的时隙和发送指示信息的时隙，以指示RS物理层帧结构下行帧和上行帧的各时隙的位置和使用方法profile；同样，所述的同步信息和指示信息包含原802.16OFDM(或SC)帧中的preamble、FCHburst及由DLFP指定的紧随在FCH之后的一个或多个下行Burst(包括DL-MAP、UL-MAP)，SS/MSRS和RS保持收发帧同步；在高级中转模式下，RS TX1的DL Header Slot在时间上滞后于BS的DL Header Slot，且不能和BS的物理层帧结构的下行帧DLBS的DL Header Slot、DL Delay Zone和DLInterference Slot重叠；在高级中转模式下，RS TX1的DL Header Slot在时间上不能和其它RS TX1的物理层帧结构的下行帧DLRS的DL Header Slot、DL Interference Slot重叠，避免RS到SS/MSRS的干扰；或者，如果不同RS TX1的DL Header Slot在时间上重叠，则必须保证完全重叠，严格同步，且DL Header Slot的内容必须相同，避免RS到SS/MSRS的干扰；3、在RS的频率为f1的第二套无线接收机RX2的物理层帧结构的中开辟DL Header RXSlot(下行帧头接收时隙)，用于定义接收BS的DL Header Slot的时隙；RS的两套FDD收发机根据DL Header RX Slot接收到的preamble和BS取得频率和/或符号同步。
需要说明的是BS的DL Header Slot和RS RX2的DL Header RX Slot的时隙关系必须完全重叠，且严格同步。
本发明中，在所述的BS和RS的物理层帧结构中还进行如下设置1、在BS的物理层帧结构的频率为f2的上行帧ULBS中定义UL Interference Slot(上行干扰时隙)，用于定义BS上行覆盖“11区”和“22区”的BS上行数据时隙；
对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享UL InterferenceSlot，避免“SS/MSRS到RS”的干扰；2、在RS的频率为f2的第一套无线接收机RX1的物理层帧结构的上行帧ULRS中定义ULInterference Slot(上行干扰时隙)，用于定义RS上行覆盖“33区”和“22区”的RS上行数据时隙；对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享UL InterferenceSlot，以避免RS到SS/MSRS的干扰；BS的UL Interference Slot不能与RS RX1的UL Interference Slot在时隙上相重叠，以避免“SS/MSBS到RS”和“SS/MSRS到BS”的干扰。
本发明中，在所述的BS和RS的物理层帧结构中还进行如下设置1、在BS的物理层帧结构的频率为f2的上行帧ULBS中定义UL Contention Slot(上行竞争时隙)，该时隙包含了原802.16OFDM(或SC)帧中的包含了初始Ranging竞争时隙和带宽请求竞争时隙；同时，在高级中转模式下，在RS的频率为f2的第一套无线接收机RX1的物理层帧结构的上行帧ULRS中也定义了UL Contention Slot(上行竞争时隙)，该时隙同样包含原802.16OFDM(或SC)帧中的包含了初始Ranging竞争时隙和带宽请求竞争时隙；2、在RS的频率为f2的第二套无线发射机TX2的物理层帧结构的中开辟UL ContentionTX Slot(上行竞争发送时隙)，用于定义RS发送的用于竞争BS的UL Contention Slot的时隙；BS的UL Contention Slot和RS TX2的UL Contention TX Slot的时隙和频率关系必须完全重叠，且严格同步；RS TX2的UL Contention TX Slot不能与BS的上行帧的上行中转区和上行干扰时隙重叠。
在上述物理层帧结构的设置定义过程中，除DL Header Slot、UL Contention Slot外，上述定义的Slot或Zone不一定每帧都必须存在。
根据上述本发明所述物理层帧结构方案，本发明的BS和RS的物理层帧结构具体实施例如图8和图9所示，其中，图8为高级中转模式下多RS情况下的BS和RS的物理层帧结构示意图，图9为简化中转模式下多RS情况下的BS和RS的物理层帧结构示意图。其中，RS、BS的发送和接收频率以图中帧最左端的频率标注为准。
BS下行帧DLBS和RS TX1下行帧DLRS中的黑色长条形时隙为DL Header Slot；BS上行帧ULBS和RS RX1上行帧ULRS中的黑色长条形时隙为UL Contention Slot；RS TX2的TX白色长条形时隙为UL Contention TX Slot，RS RX2的RX白色长条时隙为DL Header RX Slot。
BS下行帧DLBS中的TX时隙为DL Interference Slot(BS下行覆盖“1区”和“2区”)；BS上行帧ULBS中的RX时隙为UL Interference Slot(BS上行覆盖“11区”和“22区”)；RS TX1下行帧DLRS中的TX时隙为DL Interference Slot(RS下行覆盖“3区”和“2区”)；RS RX1上行帧ULRS中的RX时隙为UL Interference Slot(RS上行覆盖“33区”和“22区”)。
BS的DL Relay Zone安排在BS下行帧DLBS的DL Header Slot之后，BS的UL Relay Zone安排在BS下行帧DLBS的UL Contention Slot之后。BS的DL Relay Zone和RS RX2的DL RelayZone的时隙和频率关系一一对应；BS的UL Relay Zone和RS TX2的UL Relay Zone的时隙和频率关系一一对应；在BS UL Relay Zone对应的期间，SS/MSBS、SS/MSRS不安排任何发送时隙，RS不安排任何接收时隙；在BS DL Relay Zone对应的期间，RS不安排任何发送时隙。
BS的UL Interference Slot与RS RX1的UL Interference Slot在时隙上不相重叠，BS的DL Interference Slot与RS TX1的DL Interference Slot在时隙上不相重叠。
对于多RS的情况，多RS采用TDM的方式共享DL Relay Zone(即DL RB，DL RelayR#1，#2…部分)、UL Relay Zone(即UL Relay R#1，#2…部分)、DL Interference Slot和UL Interference Slot。
本发明中还提供了另一种BS和RS的物理层帧结构的设置方案，该实现方案的主要特点为1、在高级中转模式下，RS TX1的DL Header Slot在时间上滞后于BS的DL HeaderSlot，且不能重叠；RS TX1的DL Header Slot在时间上必须位于BS的物理层帧结构的下行帧DLBS的DL Non-Interference Slot内；2、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行帧DLBS中增加DL Non-Interference Slot(下行无干扰时隙)，用于定义BS下行覆盖“1区”的BS下行数据时隙；3、在RS的频率为f1的第一套无线发射机TX1的物理层帧结构的下行帧DLRS中增加DLNon-Interference Slot(下行无干扰时隙)，用于定义RS下行覆盖“3区”的RS下行数据时隙。
其中，BS的DL Non-Interference Slot与RS的DL Non-Interference Slot在时隙上可相重叠；3、在BS的物理层帧结构的频率为f2的上行帧ULBS中增加UL Non-Interference Slot(上行无干扰时隙)，用于定义BS上行覆盖“11区”的BS上行数据时隙；4、在RS的频率为f2的第一套无线接收机RX1的物理层帧结构的上行帧ULRS中增加ULNon-Interference Slot(上行无干扰时隙)，用于定义RS上行覆盖“33区”的RS上行数据时隙；其中，BS的UL Non-Interference Slot与RS RX1的UL Non-Inter ference Slot在时隙上可相重叠。
根据上述这一物理层帧结构特征，相应的BS和RS的物理层帧结构的具体实现如图11所示，即为高级中转模式下的中转通信。其中，RS、BS的发送和接收频率以图11中帧最左端的频率(f1或f2)标注为准。
BS下行帧DLBS和RS TX1下行帧DLRS中的黑色长条形时隙为DL Header Slot；BS上行帧ULBS和RS RX1上行帧ULRS中的黑色长条形时隙为UL Contention Slot；RS TX2的TX白色长条形时隙为UL Contention TX Slot，RS RX2的RX白色长条形时隙为DL Header RX Slot。
对于简化模式下的中转通信，图11中RS TX1下行帧DLRS的DL Header Slot和RS RX1上行帧ULRS的UL Contention Slot不存在，其余基本相似。
BS下行帧DLBS中的TX1时隙为DL Non-Interference Slot(BS下行覆盖“1区”)，TX时隙为DL Interference Slot(BS下行覆盖“1区”和“2区”)；BS上行帧ULBS中的RX1时隙为UL Non-Interference Slot(BS上行覆盖“11区”)，RX时隙为UL Interference Slot(BS上行覆盖“11区”和“22区”)；RS TX1下行帧DLRS中的TX3时隙为DL Non-Interference Slot(RS下行覆盖“3区”)，TX时隙为DL Interference Slot(RS下行覆盖“3区”和“2区”)；RS RX1上行帧ULRS中的RX3时隙为UL Non-Interference Slot(RS上行覆盖“33区”)，RX时隙为UL Interference Slot(RS上行覆盖“33区”和“22区”)。
BS的DL Relay Zone安排在BS下行帧DLBS的DL Header Slot之后，BS的UL Relay Zone安排在BS下行帧DLBS的UL Contention Slot之后。BS的DL Relay Zone和RS RX2的DL RelayZone的时隙和频率关系一一对应；BS的UL Relay Zone和RS TX2的UL Relay Zone的时隙和频率关系一一对应。
而且，在BS UL Relay Zone对应的期间，SS/MSBS、SS/MSRS不安排任何发送时隙，RS不安排任何接收时隙；在BS DL Relay Zone对应的期间，RS不安排任何发送时隙。
BS的UL Interference Slot与RS RX1的UL Interference Slot在时隙上不相重叠，BS的DL Interference Slot与RS TX1的DL Interference Slot在时隙上不相重叠。
本发明还提供了第三种BS和RS的物理层帧结构的实现方案，这一方案与前面描述的第二种方案的区别在于1、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行帧DLBS中定义DL Interference Slot(下行干扰时隙)，用于定义BS下行覆盖“2区”的BS下行数据时隙，即用于定义仅由BS覆盖的区域；对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享DL InterferenceSlot，避免“RS到SS/MSRS”的干扰；2、在RS的频率为f1的第一套无线发射机TX1的物理层帧结构的下行帧DLRS中定义DLInterference Slot(下行干扰时隙)，用于定义RS下行覆盖“2区”的RS下行数据时隙，即用于定义仅由RS覆盖的区域；对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享DL InterferenceSlot，避免“RS到SS/MSRS”的干扰；3、在BS的物理层帧结构的频率为f2的上行帧ULBS中定义UL Interference Slot(上行干扰时隙)，用于定义BS上行覆盖“22区”的BS上行数据时隙，即用于定义仅由BS覆盖的区域；对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享UL InterferenceSlot，避免“SS/MSRS到RS”的干扰；4、在RS的频率为f2的第一套无线接收机RX1的物理层帧结构的上行帧ULRS中定义ULInterference Slot(上行干扰时隙)，用于定义RS上行覆盖“22区”的RS上行数据时隙，即用于定义仅由RS覆盖的区域；对于图4所示的多RS的情况，所述的多RS之间采用TDM的方式共享UL InterferenceSlot，避免“SS/MSRS到RS”的干扰。
根据所述的第三种物理层帧结构的实现方案，本发明提供的相应的BS和RS的物理层帧结构的具体实施例如图12所示，即高级中转通信模式。其中，RS、BS的发送和接收频率以图中帧最左端的频率标注为准。
BS下行帧DLBS和RS TX1下行帧DLRS中的黑色长条形时隙为DL Header Slot；BS上行帧ULBS和RS RX1上行帧ULRS中的黑色长条形时隙为UL Contention Slot；RS TX2的的TX白色长条形时隙为UL Contention TX Slot，RS RX2的RX白色长条形时隙为DL Header RX Slot。
对于简化模式，图12中RS TX1下行帧DLRS的DL Header Slot和RS RX1上行帧ULRS的ULContention Slot不存在，其余类似。
BS下行帧DLBS中的TX1时隙为DL Non-Interference Slot(BS下行覆盖“1区”)，TX2时隙为DL Interference Slot(BS下行覆盖“2区”)；BS上行帧ULBS中的RX1时隙为UL Non-Interference Slot(BS上行覆盖“11区”)，RX2时隙为UL Interference Slot(BS上行覆盖“22区”)；RS TX1下行帧DLRS中的TX3时隙为DL Non-Interference Slot(RS下行覆盖“3区”)，TX2时隙为DL Interference Slot(RS下行覆盖“2区”)；RS RX1上行帧ULRS中的“RX3时隙”为UL Non-Interference Slot(RS上行覆盖“33区”)，RX2时隙为UL Interference Slot(RS上行覆盖“22区”)。
BS的DL Relay Zone安排在BS下行帧DLBS的DL Header Slot之后，BS的UL Relay Zone安排在BS下行帧DLBS的UL Contention Slot之后。BS的DL Relay Zone和RSRX2的DL Relay Zone的时隙和频率关系一一对应；BS的UL Relay Zone和RS TX2的UL Relay Zone的时隙和频率关系一一对应。
在BS UL Relay Zone对应的期间，SS/MSBS、SS/MSRS不安排任何发送时隙，RS不安排任何接收时隙；在BS DL Relay Zone对应的期间，RS不安排任何发送时隙。
BS的UL Interference Slot与RS RX1的UL Interference Slot在时隙上不相重叠，BS的DL Interference Slot与RS TX1的DL Interference Slot在时隙上不相重叠。BS的DLNon-Interference Slot与RS TX1的DL Non-Interference Slot在时隙上尽可能相重叠。BS的UL Non-Interference Slot与RS RX1的UL Ron-Interference Slot在时隙上尽可能相重叠。
本发明中，还提供了相应的TDM/TDMA-FDD中转通信处理流程，具体包括由BS到用户终端的下行中转通信处理过程，以及由用户终端到BS的上行中转通信处理过程，下面将分别对相应的通信处理过程进行说明。
首先，对由BS到用户终端的下行中转Downlink relay通信处理过程进行说明，所述下行中转通信处理过程包括由BS到RS的第一阶段处理过程和由RS到用户终端的第二阶段处理过程，其中在所述的第一阶段(BS-＞RS)处理过程中，高级中转模式和简化中转模式采用的处理过程相同，具体包括1、BS在频率为f1的下行子帧DLBS的DL Beader中的发送前导码preamble；2、RS#1通过RS RX2频率为f1的DL Header RX Slot接收BS下行子帧DLBS的DL Header中的前导码preamble，实现与BS的同步；3、BS在频率为f1的下行子帧DLBS的DL Header的preamble之后中发送FCH，DL-MAP，UL-MAP信息；4、RS#1通过RS RX2频率为f1的DL Header RX Slot接收下行子帧DLBS的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，获得BS下行和上行各个burst的时隙位置和使用方法(profile)信息；5、BS利用频率为f1的下行子帧DLBS的DL Relay Zone的DL Relay broadcast发送广播消息message；6、BS在频率为f1的下行子帧DLBS的DL Relay Zone的DL Relay RS#1中发送下行中转通信数据traffic data给RS#1；7、RS#1通过RS RX2频率为f1的DL RB接收BS下行子帧DLBS的DL Relay Zone的DL Relaybroadcast中的广播消息message，其中可以包含需要RS#1中转广播的消息；8、RS#1通过RS RX2频率为f1的DL Relay Zone接收BS下行子帧DLBS的DL Relay Zone的DL Relay RS#1中下行中转通信数据traffic data；在所述的第二阶段(RS-＞MS/SS)处理过程中(1)在高级中转模式下，相应的处理包括1、RS#1 TX1在下行子帧DLRS频率为f1的DL Header中发送前导码preamble；2、MS/SS接收RS#1 TX1下行子帧DLRS的DL Header中的前导码preamble，和RS#1取得同步；3、RS#1 TX1在下行子帧DLRS频率为f1的DL Header的preamble之后中发送FCH，DL-MAP，UL-MAP，其中，RS#1的FCH，DL-MAP，UL-MAP信息已经在前面第一阶段描述的步骤6中由BS发送给RS#1；4、MS/SS接收RS#1 TX1下行子帧DLRS的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，获得RS#1下行和上行各个burst的子信道和OFDMA符号位置和使用方法(profile)信息；5、RS#1 TX1在下行子帧DLRS中，在除DL Header、DL Relay Zone外的时隙，以频率f1发送下行中转通信数据traffic data给MS/SS，同样，所述的中转通信数据在第一阶段的步骤6中已由BS发送给RS#1 TX1；
6、MS/SS从相应时隙接收RS#1 TX1下行子帧DLRS中的下行中转通信数据traffic data。
(2)在简化中转模式下，相应的通信处理过程包括1、MS/SS接收BS下行子帧DLBS的DL Header中的前导码preamble，和BS取得同步；2、MS/SS接收BS下行子帧DLBS的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，获得BS和RS#1下行和上行各个burst的时隙、子信道和/或OFDMA符号位置和使用方法(profile)信息；3、RS#1 TX1在下行子帧DLRS中，在除DL Header、DL Relay Zone外的时隙，以频率f1发送下行中转通信数据traffic data给MS/SS，该中转通信数据已经在第一阶段的步骤6中由BS发送给RS#1 TX1；4、MS/SS从相应时隙接收RS#1 TX1下行子帧DLRS中的下行中转通信数据traffic data。
在所述的上行中转Uplink relay通信处理过程，同样包括由用户终端到RS的第一阶段处理过程，以及由RS到BS的第二阶段处理过程。
在第一阶段(MS/SS-＞RS)中转通信处理过程中，具体包括高级中转模式下的中转通信和简化模式下的中转通信，其中(1)在高级中转模式下，相应的通信处理过程包括1、MS/SS接收RS#1 TX1下行子帧DLRS频率为f1的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，获得RS#1 TX1下行和上行各个burst的时隙位置和使用方法(profile)信息；2、MS/SS在RS#1 RX1上行子帧ULRS中，在除BS UL Relay Zone对应期间外的时隙，以频率f2发送上行通信数据traffic data给RS#1；3、RS#1 RX1以频率f2从相应时隙接收MS/SS上行子帧ULRS中的上行通信数据trafficdata；(2)在简化中转模式下，相应的通信处理过程包括1、MS/SS接收BS下行子帧DLBS频率为f1的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，获得BS和RS#1第一套无线发射机下行和上行各个burst的时隙位置和使用方法(profile)信息；2、MS/SS在RS#1 RX1上行子帧ULRS中，在除BS UL Relay Zone对应期间外的时隙，以频率f2发送上行通信数据traffic data给RS#1；3、RS#1 RX1以频率f2从相应时隙接收MS/SS上行子帧ULRS中的上行通信数据trafficdata；在第二阶段(RS-＞BS)的中转通信处理过程中，在高级中转模式和简化中转模式下相应的通信处理过程相同，具体包括
1、RS#1 RX2通过RS上行子帧ULRS中频率为f1的DL Header RX Slot接收BS下行子帧DLBS的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，获得BS下行和上行各个burst的子信道和OFDMA符号位置和使用方法(profile)信息；2、RS#1 TX2以频率f2在RS下行子帧DLRS的UL Relay Zone的UL Relay RS#1中发送上行中转通信数据traffic data给BS，所述中转通信在上述上行中转通信处理过程的步骤2中已由BS发送给RS#1；3、BS在频率为f2的上行子帧ULBS的UL Relay Zone的UL Relay RS#1中接收S5中的上行中转通信数据traffic data。
而且，本发明所述的中转通信过程中，所述的BS、RS和SS/MS之间基于OFDM技术实现中转通信，以提高通信系统的抗多径干扰性能。
综上所述，本发明通过定义BS和RS的物理层帧结构，使得可以支持OFDM(或SC)无线高级中转模式和无线简化中转模式；而且，本发明还可以有效保证RS和BS、MS/SS间在FDD/TDM/TDMA方式的通信，同时，还能够有效各种通信情况下可能存在的干扰。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种基于TDM/TDMA-FDD的无线中转通信系统，其特征在于，包括基站BS、中转站RS和用户终端，所述的RS分别提供有与BS和用户终端通信的接口，且在所述RS中包括第一时分复用TDM/时分复用接入TDMA-频分双工FDD无线收发机和第二TDM/TDMA-FDD无线收发机，其中，RS中的第一TDM/TDMA-FDD无线收发机包含的TDM-FDD无线发射机物理层单元和TDMA-FDD无线接收机物理单元与用户终端中的TDM-FDD无线接收机物理层单元和TDMA-FDD无线发射机物理层单元对应并保持收发帧同步，RS中的第二无线TDM/TDMA-FDD收发机包含的TDMA-FDD无线发射机物理层单元和TDM-FDD无线接收机物理单元与BS中的TDMA-FDD无线接收机物理层单元和TDM-FDD无线发射机物理层单元对应并保持收发帧同步。
2.根据权利要求1所述的基于TDM/TDMA-FDD的无线中转通信系统，其特征在于，所述的BS中还设置有与上一级设备连接的有线传输处理单元。
3.根据权利要求1所述的基于TDM/TDMA-FDD的无线中转通信系统，其特征在于，所述的BS、RS和用户终端中还分别设置有相应的TDM-TDMA无线收发机数据链路层单元。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于TDM/TDMA-FDD的无线中转通信系统，其特征在于，所述的BS还提供与用户终端通信的接口，所述BS通过采用预定的信道编码和调制方式，或者，采用预定的发射功率值将前导码Preamble、帧控制头FCH、下行映射表DL-MAP和上行映射表UL-MAP信息直接从该接口发送给用户终端。
5.一种基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，包括A、在基于FDD的BS的物理层帧结构的下行子帧和上行子帧中分别采用时分复用TDM方式设置下行中转区和上行中转区，在RS的第二TDM/TDMA-FDD无线收发机物理层帧结构的上行子帧和下行子帧中分别设置下行中转区和上行中转区，用于定义BS和RS间进行信息交互的时隙；B、在BS、RS和用户终端之间基于所述设置的BS和RS的上、下行物理层帧采用FDD方式进行无线中转通信。
6.根据权利要求5所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的BS的下行中转区与RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行中转区的时隙和频率关系对应，所述的BS的上行中转区和RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行中转区的时隙和频率关系对应，而且，在BS的上行中转区对应的期间，用户终端不安排任何发送时隙，RS不安排任何接收时隙。
7.根据权利要求5或6所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括在BS或RS的第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行中转区中设置下行中转广播时隙，用于定义BS广播给RS的下行时隙，以及RS接收BS下行中转广播时隙的上行时隙。
8.根据权利要求5所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括在BS或RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的物理层帧结构的下行帧中设置下行干扰时隙，用于定义BS和RS各自覆盖区域中的下行数据时隙，所述的各自覆盖的区域包括仅由BS和RS各自覆盖的重叠区域，或者，包括由BS和RS各自覆盖的不重叠区域以及BS和RS各自覆盖的重叠区域。
9.根据权利要求8所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A还包括BS的下行帧中设置的下行干扰时隙与RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行帧中定义的下行干扰时隙在时隙上不重叠。
10.根据权利要求5所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括在BS的物理层帧结构的下行帧中设置下行帧头时隙，定义为下行子帧的开始时刻，用于定义发送用户同步信息的时隙和发送指示信息的时隙，用来指示BS物理层帧结构下行帧和上行帧的各时隙的位置及使用方法。
11.根据权利要求5所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括当BS无法与RS覆盖下的用户终端直接通信时，则在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行帧中设置下行帧头时隙，定义为下行子帧的开始时刻，用于定义发送用户同步信息的时隙和发送指示信息的时隙，用来指示RS物理层帧结构下行帧和上行帧的各时隙的位置及使用方法。
12.根据权利要求8或11所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括RS的下行帧头时隙在时间上滞后于BS的下行帧头时隙，且RS的下行帧头时隙不能与BS的下行帧头时隙、下行中转区和下行干扰时隙重叠。
13.根据权利要求8或11所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括当存在多个RS时，RS的下行帧头时隙不能与其他RS的下行帧头时隙和下行干扰时隙重叠，或，当存在多个RS时，不同RS的下行帧头时隙在时间上重叠，则要求完全重叠同步，且下行帧头时隙内容必须相同，RS的下行帧头时隙不能与其他RS的下行干扰时隙重叠。
14.根据权利要求10所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括在RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的物理层帧结构中设置下行帧头接收时隙，用于定义接收BS的下行帧头时隙的时刻，且要求该RS的下行帧头接收时隙与BS的下行帧头时隙完全重叠同步。
15.根据权利要求5所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机中的上行帧中设置上行干扰时隙，用于定义BS和RS各自覆盖区域下的上行数据时隙，所述的各自覆盖的区域包括仅由BS和RS各自覆盖的重叠区域，或者，包括由BS和RS各自覆盖的不重叠区域以及BS和RS各自覆盖的重叠覆盖的区域。
16.根据权利要求15所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的BS的上行帧中设置的上行干扰时隙与RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行帧中设置的上行干扰时隙在时间上相互不重叠。
17.根据权利要求5所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括在BS的物理层帧结构的上行帧中设置的上行竞争时隙，包括初始测距竞争时隙和带宽请求竞争时隙。
18.根据权利要求5所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A还包括当BS无法与RS覆盖区域中的用户终端直接通信时，则在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行帧中设置上行竞争时隙，包括初始测距竞争时隙和带宽请求竞争时隙。
19.根据权利要求17所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A还包括在RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行帧中设置上行竞争发送时隙，用于定义RS发送的用于竞争BS的上行竞争时隙的时刻。
20.根据权利要求19所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的BS的上行竞争时隙和RS的上行竞争发送时隙之间的时隙和频率关系完全重叠同步，而且，RS的上行竞争发送时隙不能与BS的上行帧的上行中转区和上行干扰时隙重叠。
21.根据权利要求5、6、8、9、15至18任一项所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括当在通信系统中存在多个RS时，则多个RS之间采用TDM方式共享上行、下行中转区、下行干扰时隙或上行干扰时隙。
22.根据权利要求5所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤地A包括在BS的物理层帧结构的下行帧或上行帧中，或者，在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行帧或上行帧中，设置下行无干扰时隙或上行无干扰时隙，用于定义仅由BS或RS各自覆盖的不重叠区域的下行或上行数据时隙。
23.根据权利要求22所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括BS的下行无干扰时隙和RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行无干扰时隙，以及BS的上行无干扰时隙和RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行无干扰时隙均可以重叠设置。
24.根据权利要求11或22所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行帧头时隙在时间上需位于BS的物理层帧结构的下行帧的下行无干扰时隙内。
25.根据权利要求5、6、8至11、14至18、22任一项所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤A包括所述的下行帧头时隙和上行竞争时隙设置为存在于BS和RS每一帧中，所述的下行中转区、上行中转区、下行干扰时隙、上行干扰时隙、RS的上行竞争发送时隙、下行无干扰时隙和上行无干扰时隙则不设置为存在于每一帧中。
26.根据权利要求5、6、8至11、14至18、22任一项所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤B包括在BS、RS和用户终端之间基于设置的BS和RS的上、下行物理层帧中包含的上下行中转区、上下行干扰区、下行帧头时隙和/或上行竞争时隙进行消息的交互，实现无线中转通信。
27.一种基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，包括由BS到用户终端的下行通信过程C、BS在BS的下行子帧的下行中转区向RS发送数据，RS通过RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行子帧中的下行中转区接收所述数据；D、RS在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行子帧发送数据组用户终端；由用户终端到BS的上行通信过程E、通过用户终端在RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的上行子帧中发送待发送的上行数据，且由RS的第一TDM/TDMA-FDD无线收发机接收所述数据；F、RS在RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行子帧的上行中转区发送上行中转数据，且BS在BS的上行子帧的上行中转区接收所述中转数据。
28.根据权利要求27所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述由BS到用户终端的下行通信过程还包括BS和/或RS第一FDD无线收发机分别在各自对应的下行子帧的下行子帧头的第一个符号发送前导码，接收前导码的RS或用户终端与BS或RS同步。
29.根据权利要求28所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，在发送所述前导码之后，还包括所述的BS和/或RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机还要发送FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，接收各信息的RS或用户终端根据各信息确定各个突发的时隙位置和使用方法信息。
30.根据权利要求27、28或29所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤C还包括BS在BS下行子帧的下行中转区的下行中转广播子信道向RS发送广播消息，RS通过RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机上行子帧中的下行中转广播子信道接收所述消息。
31.根据权利要求27所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，由BS到用户终端的下行通信过程还包括用户终端接收BS下行子帧的下行子帧头中的前导码，并与BS同步；用户终端接收BS发来的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，并获得BS和RS的各个突发的时隙位置和使用方法信息。
32.根据权利要求27所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的由用户终端到BS的上行通信过程还包括用户终端接收RS第一TDM/TDMA-FDD无线收发机的下行子帧的下行子帧头的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，确定RS的各个突发的时隙位置和使用方法信息；或者，用户终端接收BS的下行子帧的下行子帧头的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，确定BS和RS的各个突发的时隙位置和使用方法信息；RS第二TDM/TDMA-FDD无线收发机接收BS下行子帧中的下行子帧头的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，获得BS各个突发的时隙位置和使用方法信息。
33.根据权利要求27、28、29、31或32所述的基于TDM/TDMA-FDD实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的BS、RS和用户终端之间还基于正交频分复用OFDM进行中转通信。
全文摘要
本发明涉及一种基于FDD的无线中转通信系统及方法。本发明主要包括BS(基站)、RS(中转站)和用户终端，所述的RS分别提供有与BS和用户终端通信的接口，且在所述RS中包括两个工作于不同频率的频分双工FDD无线发射机物理层单元，以及两个工作于对应的不同频率的FDD无线接收机物理层单元，并且，还在BS或RS的物理层帧结构中分别采用TDM(时分复用)方式设置了相应的下行中转区和上行中转区，用于定义BS和RS间进行信息交互的时隙；这样，在BS和RS之间基于所述的上、下行物理层帧采用FDD方式进行无线中转通信。因此，本发明的实现使得在通信系统中BS和MS/SS之间能够通过RS实现业务数据的中转交互。同时，本发明还可以有效避免通信系统中可能出现的各种干扰。
文档编号H04L5/00GK1960239SQ200510117478
公开日2007年5月9日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者郑若滨 申请人:华为技术有限公司