CN101064913A - 无线网络中用于扩展基站覆盖范围的中继站、基站及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在无线通信网络中用于扩展基站覆盖范围的中继方法，其特征在于，中继站根据基站的指示来在基站和移动站之间进行控制信息与通信相关信息的相互转发。根据所有的控制和调度功能仍然位于基站中并且中继站仅仅负责广播和一些承载数据转发这个事实，中继站设计是非常简单的，相应地成本也低。最重要的优点是本方案是完全向后兼容目前的标准，因此支持位于基站覆盖范围之外的现有移动站从中继中获得覆盖扩展的益处。那意味着利用本方案，通过中继站成本的少量代价，基站覆盖范围可以容易地被扩展来支持现有的移动站。

Description

无线网络中用于扩展基站覆盖范围的中继站、基站及其方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，更具体地，涉及在无线通信网络中的中继技术。

背景技术

IEEE 802.16是最近发展起来的针对最后一英里宽带接入中的电缆、DSL服务的技术和协议的无线可选方案，它支持诸如语音和视频的低延时应用，在用户终端和基站之间提供视距传输(Line-of-sight，LOS)和非视距传输(None LOS，NLOS)，并且单个基站能支持数百个用户终端。根据这个新的特征和优点，它被看作是针对未来无线接入通信(4G)最有希望的候选方案之一。然而，为了得到更加广泛应用，仍然有一些瓶颈问题需要解决。其中一个重要的问题是覆盖能力。IEEE802.16工作在高于2GHZ的频谱范围，这远高于目前系统的频谱范围，视距传播是优选的，结果是限制了覆盖范围，尤其在城市地区。在蜂窝的边缘或者是阴影区，由于复杂的无线环境，可能出现一些盲区。另外，由于高的频谱，室内覆盖成为一个关键的问题，目前没有有效的解决方法。

IEEE802.16j移动多跳中继(MMR)研究组织是最近在2005年7月成立的，专注于扩展IEEE802.16标准以提供多跳和中继支持。它在基站和移动站之间采用了移动多跳中继技术，因此在PHY和MAC层规范了一个系统和功能来支持该多跳中继。这个修正案提供了覆盖扩展和吞吐量扩展的详细技术要求说明，同时与802.16e标准兼容。中继引入的目的是吞吐量增加和覆盖扩展，但是目前通过简单中继只获得了吞吐量增加。当移动站在基站的覆盖范围之外时，控制信号不能直接到达该移动站。对覆盖扩展来说，目前没有成熟和有效的方案。在标准化中迫切需要覆盖扩展的解决方案。

在802.16#41会议上(2006年1月)，研究组织成功地为移动多跳中继定义了PAR(project authorization request，项目授权要求)。该PAR清楚地要求引入的中继站对现有(legacy)的IEEE802.16e用户站来说应该是完全透明的，这意味着目前的IEEE802.16e的用户站技术要求说明和协议不允许有任何改动。并且该PAR要求中继站的复杂度要远低于基站的复杂度，并且帧定义是基于OFDMA的。所有这些说明和限制给了一个IEEE802.16中继站的定义描述，并给出了在中继网络中针对覆盖扩展的技术解决方案的一个指导原则。

发明内容

本发明的目的是提供一种在无线通信网络中用于扩展基站覆盖范围的中继方法。由于认识到当移动站位于基站覆盖范围之外时，不能直接接收到基站的控制信息，因此本发明的基本思想是利用中继站在基站和处于基站覆盖范围之外的移动站之间传输控制信息来实现两者之间的中继传输。

根据本发明的第一个方面，提供了一种在无线通信网络的中继站中用于进行中继通信的方法，其特征在于，根据基站的指示来在基站和移动站之间进行控制信息的相互转发。优选的，该方法包括以下步骤：接收来自所述基站的通信控制消息；由所述来自基站的通信控制消息再生提供给移动站的通信控制消息；根据所述来自基站的通信控制消息，在第一子信道上将所述再生的通信控制消息发送给移动站。

根据本发明的第二个方面，提供了一种在无线通信网络中用于进行中继通信的中继站，其特征在于，根据基站的指示来将在基站和移动站之间进行控制信息的相互转发。优选的，该中继设备包括：一个用来接收来自所述基站的通信控制消息的第一接收装置；一个用于由所述来自基站的通信控制消息再生提供给移动站的通信控制消息的再生装置；和一个用于根据所述来自基站的通信控制消息，在第一子信道上将所述来自基站的通信控制消息发送给移动站的第一发送装置。

根据本发明的第三个方面，提供了一种在无线通信网络的基站中利用中继站进行通信的方法，该方法包括以下步骤：将一个通信控制消息发送给一个中继站；根据所述通信控制消息，在第三子信道上接收来自所述中继站的状况报告消息，和在第十信道上接收来自于所述移动站的信号；由所述来自中继站的信号获取一个表示一个移动站与该中继站之间的信道状况的第一状况信息以及一个表示该中继站与基站之间的信道状况的第二状况信息，和由所述来自移动站的信号获取一个表示该移动站与基站之间的信道状况的第三状况信息；根据所述第一、二和三状况信息来选择与移动站之间的合适的通信路径；根据所选择的通信路径，控制与所述移动站之间的通信过程。

根据本发明的第四个方面，提供一种在无线通信网络中利用中继站进行扩展覆盖范围通信的基站，该基站包括：一个用于将一个通信控制消息发送给一个中继站的发送装置；一个接收装置，用于根据所述通信控制消息，在第三子信道上接收来自所述中继站的状况报告消息，和在第十信道上接收来自于所述移动站的信号；一个获取装置，用于由所述来自中继站的信号获取一个表示一个移动站与该中继站之间的信道状况的第一状况信息以及一个表示该中间站与基站之间的信道状况的第二状况信息，和由所述来自移动站的信号获取一个表示该移动站与基站之间的信道状况的第三状况信息；一个路径选择装置，用于根据所述第一、二和三状况信息来选择与移动站之间的合适的通信路径；一个通信控制装置，用于根据所选择的通信路径，控制与所述移动站之间的通信过程。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.根据所有的控制和调度功能仍然位于基站中并且中继站仅仅负责广播和一些承载数据转发这个事实，中继站设计是非常简单的，相应地成本也低。

2.最重要的优点是本方案是完全向后兼容目前的标准，因此支持位于基站覆盖范围之外的现有移动站从中继中获得覆盖扩展的益处。那意味着利用本方案，通过中继站成本的少量代价，基站覆盖范围可以容易地被扩展来支持现有的移动站。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1a示出了一个在现有技术中无需扩展基站覆盖范围的中继网络的示意图；

图1b示出了一个根据本发明的需要扩展基站覆盖范围的中继网络示意图；

图1c示出了根据本发明的具有处于不同位置的移动站的中继网络示意图

图2-4示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的中继站中用于扩展基站覆盖范围的中继方法的流程图；

图5示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的基站中用于扩展基站覆盖范围的通信方法的流程图；

图6示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络中用于扩展基站覆盖范围的中继站的框图；

图7示出了根据本发明的一个具体实施方式在通信网络中中用于扩展基站覆盖范围的的基站的框图；

图8a为根据本发明一个具体实施方式的一个基站端帧定义的示意图；

图8b为根据本发明一个具体实施方式的一个中继站端帧定义的示意图；

图8c为根据本发明一个具体实施方式的在一个位于基站覆盖范围之外中继站覆盖范围之内的移动站端的帧定义的示例性框图

图9示出了根据本发明一个具体实施例的在通信系统的中继站中转发控制信息和承载数据的方法流程图；

图10为一个三跳中继网络的示例图。

在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。

具体实施方式

下面参照附图来对本发明进行详细描述。

图1a示出了一个在现有技术中无需扩展基站覆盖范围的中继网络的示意图。其中，包括一个中继站1、一个基站2和一个移动站3。

如图1a所示，移动站3位于基站2的覆盖范围之内，同时也位于中继站1的覆盖范围之内。

由于移动站3位于基站2的覆盖范围之内，从基站2来的下行链路控制信号不需要中继可以直接到达移动站3。因此，中继站1可仅用于转发业务数据，其目的仅仅是为了吞吐量增加。从而，使得中继站的实现复杂度相对低。

图1b示出一个根据本发明的需要扩展基站覆盖范围的中继网络示意图。同样，也包括一个中继站1、一个基站2和一个移动站3。

如图1b所示，移动站3位于基站2的覆盖范围之外，这意味着移动站3不能直接同基站3通信。移动站3与基站2之间的所有信息(包括控制信号和承载数据)的通信都必须由中继站1来中继。由于中继站1通常以比移动站3更高的功率水平发送信号并且基站2和中继站1之间的传播通常是视距的。在某些情况下，即使中继站1也可能位于和基站2距离较远的位置，但由于中继站1相对于移动站3具有更强的功能(包括更高的发射功率和接收处理能力)，因此仍然可以获得与基站2之间的中继链路。

如上所述，由于移动站3在基站2的覆盖范围之外，在基站2和移动站3之间的包括控制信号和承载数据的所有信息必须经由中继站1来中继。要求有具有较低复杂度、较高效率并向后兼容的资源分配方案。本发明正是为了提供一种采用这种资源分配方案的用于扩展基站覆盖范围的中继方法。应该注意，本发明的中继方法不仅适用于图1b所示场景，同样适用于当移动站3处于基站2覆盖范围之内的场景。以下结合图1c将本发明的中继方案在不同场景下的工作方式进行详细说明。

图1c示出了根据本发明的具有处于不同位置的移动站的中继网络示意图。其中，包括一个中继站1、一个基站2、移动站3、移动站3’、移动站3”。如图1c所示，移动站3位于基站2的覆盖范围之外和中继站1的覆盖范围之内，移动站3’同时位于基站的和中继站的覆盖范围之内，而移动站3”位于基站的覆盖范围之内和中继站的覆盖范围之外。

如图1c所示，在本发明中，基站2会根据其收集到的在其覆盖范围内的中继站1、移动站3’、移动站3”以及不在其覆盖范围之内但在中继站覆盖范围内的移动站3的信道状况信息(简称为状况信息)，为其与各个移动站的通信选择一个合适的通信路径和基于所选的通信路径来生成一个通信控制消息，并将该通信控制消息通知中继站1和移动站或经由中继站1通知移动站，其中所述通信控制消息应指示所选择的通信路径以及告知基站2、中继站1和移动站在特定信道上发送特定信息给特定接收方以及在特定信道上接收来自特定的发送方的特定信息。另外，由于移动站的同步问题等特定情况，中继站1一般需要将来自基站的通信控制消息再生为提供给移动站的通信控制消息，再将其发送给移动站。然后，中继站1和基站2将根据所述通信控制消息来建立基站2与移动站之间的直接通信或经由所述中继站1的间接通信。

下面，参照图1c分别对于不同位置的移动站来更具体地描述本发明的中继方法：

对于移动站3

由于移动站3在基站2覆盖范围之外和中继站1的覆盖范围之内，因此只能建立经由中继站1与基站2的通信路径。基站2接收来自中继站1的状况报告信息(所述状况报告信息包括指示移动站3与中继站1之间信道状况的信道状况信息)，并将一个通信控制消息通知中继站1并经由中继站1通知给移动站3，其中，所述通信控制消息应指示所选择的通信路径以及告知基站2、中继站1和移动站3在特定信道上发送特定信息给特定接收方以及在特定信道上接收来自特定的发送方的特定信息。随后，中继站1、基站2和移动站3根据通信控制消息来进行移动站3经由中继站1与基站2之间的通信。

对于移动站3’

由于移动站3’同时位于基站2的和中继站1的覆盖范围之内，因此基站2可以直接接收到来自移动站3’的信号也可接收到来自中继站1的关于移动站3’的状况报告信息，基站1通过比较与移动站3’直接通信和经由中继站1与移动站3’间接通信两条通信路径的信道状况信息的优劣来选择一条合适的通信路径。如果选择经由中继站1与移动站3’s间接通信这条通信路径，则将一个通信控制消息通知中继站1并经由中继站1通知给移动站3’，其中，所述通信控制消息应指示所选择的通信路径以及告知基站2、中继站1和移动站3’在特定信道上发送特定信息给特定接收方以及在特定信道上接收来自特定的发送方的特定信息。随后，中继站1、基站2和移动站3’根据通信控制消息来进行移动站3’经由中继站1与基站2之间的通信。如果基站2选择与移动站3’直接通信，则中继站不参与工作。

对于移动站3”

由于移动站3”处于基站2的覆盖范围之内和中继站1的覆盖范围之外，基站2和移动站3”之间直接建立通信，中继站并不参与工作。

图2-4示出根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的中继站中用于扩展基站覆盖范围的中继方法的流程图；而图5示出根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的基站中用于扩展覆盖范围的通信方法的流程图。

下面结合图2-5来对基站2建立经由中继站1与移动站3间接通信的这一个过程，对本发明的方案进行详细的阐述。

因为移动站3在基站2的覆盖范围之外，移动站3不能与基站2同步，所以中继站1必须为移动站3再生同步码，又由于基站2所发送的通信控制信息与其本身的同步码相对齐，为了使移动站3能同步接收，中继站1必须再生所述通信控制消息，将所述通信控制消息调整为中继站1所发送的同步码相对齐。然后发送给移动站3。其中，所述通信控制消息应指示所选择的通信路径以及告知基站2、中继站1和移动站3在特定信道上发送特定信息给特定接收方以及在特定信道上接收来自特定的发送方的特定信息。流程图如图2所示，在步骤S101中，中继站1首先接收来自所述基站2的通信控制消息；在步骤S102中由所述来自基站2的通信控制消息再生提供给移动站3的通信控制消息；在步骤S103中根据所述来自基站2的通信控制消息，在第一子信道上将所述再生的通信控制消息发送给移动站3。

中继站1在接收到基站2的通信控制信息之后，从所述通信控制信息里得知，基站2分配第八子信道来用于基站2发送通信相关消息到中继站1，基站2分配第九子信道来用于中继站1将来自所述基站2的通信相关消息发送给移动站3。如图3a所示，在步骤S104中根据所述基站的通信控制消息，中继站1来在第八子信道接收来自所述基站2的通信相关消息；在步骤S105根据所述基站2的通信控制消息，中继站1在第九子信道将所述基站2的通信相关消息发送给相应的移动站3。其中所述来自基站的通信相关消息包括通信建立响应消息、通信结束响应消息与业务承载数据等。

中继站1在接收到基站2的通信控制信息之后，从所述通信控制信息里得知，基站2分配第六子信道来用于移动站3发送通信相关消息到中继站1，基站2分配第七子信道来用于中继站1将来自所述移动站3的通信相关消息发送给基站2。如图3b所示，在步骤S106中根据所述基站的通信控制消息，中继站1来在第六子信道接收来自所述移动站3的通信相关消息；在步骤S107根据所述基站2的通信控制消息，中继站1来在第七子信道将所述移动站3的通信相关消息发送给基站2。通信相关消息包括所述来自移动站的通信相关消息包括通信建立请求消息、通信结束请求消息与业务承载数据等。

由于移动站3位于基站2的覆盖范围之外，刚开始，基站2并不知道移动站3的存在，所以基站2要分配一个第二子信道用于移动站3和中继站1之间的通信，并且分配一个第三子信道用于基站2从中继站1来获取移动站3的状况报告信息(所述状况报告信息包括指示移动站3与中继站1之间信道状况的信道状况信息)。当中继站1接收到移动站3的信号时，如果移动站3信号强度大于一个预定阈值，则认为中继站1和移动站3之间的信道状况良好，则将移动站3的状况信息上报给基站2。如图4a所示，在步骤S108中根据所述来自基站2的通信控制消息，中继站1在第二子信道上接收来自移动站3的信号；在步骤S109中中继站1判断所述来自移动站3的信号的信号强度是否大于一个预定阈值；在步骤S110中当所述来自移动站3信号的信号强度大于该预定阈值，则中继站1由所述来自移动站3的信号中获取所述移动站3的状况信息；在步骤S111中根据所述来自基站2的信道分配消息，中继站1在第三子信道上将一个状况报告消息发送给基站2，该状况报告消息包括所述移动站3的状况信息。

由于各个移动站的位置可能是在不停地变化，基站2需要及时收集各个中继站和移动站的状况信息，以根据信道状况的变化来调整通信路径，重新生成通信控制信息，并发送给中继站1和各个移动站或经由中继站1发给各个移动站。基站2分配了一个第四子信道给基站2定期地发送对移动站3的状况请求消息到中继站1，并分配了一个第五子信道来给中继站1发送所述状况请求消息到移动站3。同时分配了一个第十子信道给基站2直接接收来自各个移动站状况信息。中继站1转发基站2对移动站3的状况请求消息如图4b所示，在步骤S112中根据所述来自基站2的通信控制消息，中继站1在第四子信道上接收来自基站2的状况请求消息；在步骤S113中根据所述基站2的通信控制消息，中继站1在第五子信道将所述来自基站2的状态请求消息发送给移动站3。结合图4a和图4b，可得基站2定期收集中继站1和各个移动站的状况信息以调整通信路径并生成新的通信控制消息的流程，如图5所示。在步骤S202中根据所述通信控制消息，基站2在第三子信道上接收来自所述中继站1的状况报告消息，和在第十信道上接收来自于所述移动站3的信号；在步骤S203中基站2由所述来自中继站1的信号获取一个表示移动站3与该中继站1之间的信道状况的第一状况信息以及一个表示该中继站1与基站2之间的信道状况的第二状况信息，和由所述来自移动站3的信号获取一个表示该移动站3与基站2之间的信道状况的第三状况信息；在步骤S204中基站2根据所述第一、二和三状况信息来选择与移动站3之间的合适的通信路径；在步骤S205中基站2根据所选择的通信路径，控制与所述移动站3之间的通信过程，并且生成一个新的合适的通信控制消息。其中当移动站3在基站2的覆盖范围之外时，基站2在第十子信道上所接收到的来自移动站3的信号可视为信号强度为零。

当基站2主动查询所述移动站3的状况时，在步骤S202之后还可插入步骤：根据所述信道分配消息，基站2在第四子信道上发送一个状况请求消息给所述中继站1。

当建立所述移动站3经由所述中继站1与基站2之间的中继路径时，基站2根据所述通信控制消息，在第八子信道将第一通信相关信息发送给所述中继站1，和在第七子信道接收来自所述中继站1的第二通信相关信息。所述第一通信相关信息包括来自所述移动站3的通信建立请求消息、通信结束请求消息与业务承载数据，而所述第二通信相关信息包括来自所述基站2的通信建立响应消息、通信结束响应消息与业务承载数据。

在具体实现时，对以上的各种方法进行不同的组合(时域和频域上的不同组合)可以得到多个不同的实施例，下面将结合一个具体的帧结构定义和具体的中继站、基站装置图对本发明的一个具体实施方式进行详细的描述。

图6是根据本发明的一个具体实施方式在通信网络中用于扩展基站覆盖范围的中继站1的框图。其包括一个第一接收装置101，一个再生装置102，一个第一发送装置103，一个第二接收装置104，一个判断装置105，一个获取装置106和一个第二发送装置107。

图7是根据本发明的一个具体实施方式在通信网络中中用于扩展基站覆盖范围的的基站2的框图。其包括一个接收装置201，一个获取装置202，路径选择装置203，一个通信控制装置204，一个生成装置205和一个发送装置206。

图8a根据本发明一个具体实施方式的一个基站端帧定义的示意图，图8b为根据本发明一个具体实施方式的一个中继站端帧定义的示意图。这里的MAP信息可理解为前面所述的通信控制消息一种具体实例，子帧可理解为前述子信道的一种具体实例。

除了中继站1从基站2得到广播控制信息然后为那些位于基站覆盖范围之外的移动站3再生同步码、帧控制头和MAP之外，新中继系统的帧结构定义同现有的IEEE802.16标准是相同的。当中继站1发送同步码、帧控制头和MAP时，基站2应该不发送数据。

另外一个可选设置是帧结构中的特定中继区保留。帧中保留的特定中继区用于控制上行链路信息中继，如移动站3测距请求中继，这里该中继区被设计位于(或靠近)上行链路帧的末端。中继区也可用于中继站1给基站2的测量报告。

中继站1要求一些子帧资源来转发同步码和MAP信息给移动站3。如图8a所示，在基站2中，保留了一些子帧资源(黄色)用于中继站1同步码和MAP信息的再生。这里中继站1同步码是可被移动站3识别的标准同步码。中继站1和基站2同步码可能是相同的或者是不同的。并且中继站1的MAP信息和基站2的MAP信息具有相同的内容，但中继站1MAP中的定位信息被调整为同中继站1同步码对齐。因此中继站1提供完全的同步码和MAP信息给位于基站2覆盖范围之外的移动站3。从那些中继站1方面来看，接收了一个完全的IEEE802.16帧。在该帧中也保留了一个特定的中继区用于控制上行链路信息中继，即测距请求中继，这里该中继区被设计位于(或靠近)上行链路帧的末端。使用了集中控制和调度，这样基站2可以任意地分配资源。中继站1和移动站3根据基站2的调度来接收和发送数据。

图8b是一个完全的中继帧结构定义。由于传播衰减和变化的环境，不同位置的移动站看到的帧是不同的。图1c介绍了3个位于不同位置的移动站。移动站3和移动站3’位于中继站1覆盖范围之内，但是移动站3’在基站2的覆盖范围之内，移动站3在基站2的覆盖范围之外。移动站3”在中继站1的覆盖范围之外但是在基站2的覆盖范围之内。

图8c说明了一个从位于基站2覆盖范围之外的移动站3的角度来看的中继帧结构，即图1c中的移动站3。因为移动站3在基站2的覆盖范围之外，所以基站2的同步码和MAP信息不能直接到达移动站3，移动站3只能接收到由中继站1转发的同步码和MAP信息。根据中继站1的同步码来同步移动站3。从移动站3的角度来看，接收到的帧是完全标准的IEEE802.16帧结构。所有的步骤是相同的，这保证了向后兼容性。

移动站3”在基站2的覆盖范围之内但是在中继站1的覆盖范围之外。因此它只与基站2通信，而与中继站1无关。对移动站3”来说，中继站1再生的同步码和MAP信息是不可获得的。它接收到的帧图8a所示。在基站2MAP信息之后有一个空闲时间段保留给中继站1。在基站2的MAP中，该时间段不允许分配给任何的移动站。因此它对移动站3”不产生任何影响。

从移动站3’的角度来看，帧结构是完整的，即帧结构如图8b所示，移动站3’能看见BS同步码和RS同步码。根据IEEE802.16标准，移动站3’仅选择具有更高功率水平的那个同步码用来同步，另外一个被忽略。同步之后，步骤同移动站3或者移动站3”一样，取决于它选择了哪一个同步码。

不管同步码有没有被中继，所有的位于基站2覆盖范围之内(或之外)的移动站仅仅接收一个标准的IEEE802.16帧。移动站不识别中继站1的存在，以现有的步骤运行。对于基站2直接控制的移动站，中继站1对它们的直接通信不做任何事情。对其他与中继站1相关的通信，对于有中继参与的通信，需要对所有的信息进行中继，包括广播中继信息和承载数据。

根据图8a、图8b和图8c的帧定义，其中第一子帧用来分配给中继站1发送MAP信息给移动站3；第二子帧用来分配给移动站3给中继站1发送测距请求消息；第三子帧分配给前述的特定中继区，用来中继移动站3测距请求；第四子帧分配给基站2向中继站1发送查询移动站3的状况报告请求消息；第五子帧分配给中继站1向移动站3发送来自基站2的状况报告请求消息；第六子帧用来给移动站3发送通信相关消息到中继站1；第七子帧用来给中继站1发送来自移动站3的消息到基站2；第八子帧用来给基站2发送通信相关消息到中继站1；第九子帧用来给中继站1发送来自基站2的通信相关消息到移动站3；第十子帧用来给移动站3发送信号到基站2。其中所述状况报告信息包括指示移动站3与中继站1之间信道状况的信道状况信息，其中所述来自基站的通信相关消息包括通信建立响应消息、通信结束响应消息与业务承载数据等，所述来自移动站的通信相关消息包括通信建立请求消息、通信结束请求消息与业务承载数据等。

图9是根据本发明一个具体实施例的在通信系统的中继站1中转发控制信息和承载数据的方法流程图。

帧开始时，在下行链路中，在步骤S101中，中继站1第一接收装置101首先接收来自基站2的MAP信息；因为移动站3只能与中继站1同步，所以转发给移动站3的MAP信息调整为同中继站1的同步码对齐之后再发给移动站3，在步骤S102再生装置102根据来自基站2的MAP消息再生提供给移动站3的MAP信息；在步骤S103中第一发送装置103在第一子帧处将所述再生的MAP消息发送给移动站3；在步骤S104中根据所述基站2的MAP信息，第一接收装置101来在第八子帧处接收来自所述基站2的通信相关消息以及在步骤S112中在第四子帧处接收来自基站2的状况请求消息；在步骤S105根据所述基站2的MAP消息，第一发送装置103在第九子帧处将所述基站2的通信相关消息发送给相应的移动站3以及在步骤S113中在第五子帧处将所述来自基站2的状态请求消息发送给移动站3。

在上行链路中，第二接收装置104在步骤S106中根据所述基站2的MAP消息，来在第六子帧处接收来自移动站3的通信相关消息以及在步骤S108中在第二子帧处接收来自移动站3的信号；判断装置105在步骤S109中判断所述来自移动站3的信号的信号强度是否大于一个预定阈值；如果小于则第二发送装置107在步骤S107中根据所述基站2的MAP消息，在第七子帧处将所述移动站3的通信相关消息发送给所述基站2，然后帧结束；否则在步骤S110中当所述来自移动站3信号的信号强度大于该预定阈值，则获取装置106由所述来自移动站3的信号中获取所述移动站的状况信息；第二发送装置107在步骤S107中根据所述基站2的MAP消息，在第七子帧处将所述移动站3的通信相关消息发送给所述基站2以及在步骤S111中在第三子帧处将移动站3的状况报告消息发送给基站2，该状况报告消息包括所述移动站3的状况信息，然后帧结束。

在本实施例中，基站2持续或定期地收集各个中继站和移动站的状况信息，以根据信道状况的变化来调整通信路径，重新生成通信控制信息的流程如图5所示，在步骤S201中发送装置206将同步码和MAP消息发送给中继站1；在步骤S202接收装置201中根据所述MAP消息，在第三子帧处接收来自所述中继站1的状况报告消息，和在第十子帧处接收来自于所述移动站3的信号；在步骤S203中获取装置202由所述来自中继站1的信号获取一个表示移动站3与该中继站1之间的信道状况的第一状况信息以及一个表示该中继站1与基站2之间的信道状况的第二状况信息，和由所述来自移动站3的信号获取一个表示该移动站3与基站1之间的信道状况的第三状况信息；在步骤S204中路径选择装置203根据所述第一、二和三状况信息来选择与移动站之间的合适的通信路径；在步骤S205中通信控制装置204根据所选择的通信路径，控制与所述移动站3之间的通信过程，并且生成装置205生成一个新的合适的通信控制消息。

其中当基站2主动查询所述移动站3的状况时，在步骤S202之后还可插入步骤：所述发送装置206还用于根据所述MAP消息，在第四子帧处发送一个状况请求消息给所述中继站1。

当建立与所述移动站3经由所述中继站1与基站2之间的中继路径时，所述基站2与移动站3之间的间接通信过程的步骤还包括：根据所述MAP信息，控制在第八子帧处将第一通信相关信息发送给所述中继站1，和控制在第七子帧处接收来自所述中继站1的第二通信相关信息。所述第一通信相关信息包括来自所述移动站的通信建立请求消息、通信结束请求消息与业务承载数据，而所述第二通信相关信息包括来自所述基站的通信建立响应消息、通信结束响应消息与业务承载数据。

根据本发明一个具体实施例可以看出，前述的从第一子信道到第十子信道可以包含在一帧里实现。前述的第三子信道和第十子信道在实现上可以是同一个物理子信道。

本发明也适用于移动站同时位于中继站和基站覆盖范围之内的移动站的情况。

另外，上面虽然仅参照单跳中继网络来进行描述，但是本领域技术人员应能理解，本发明也可适用于多跳中继网络。对于如图10所示的三跳中继，对上行链路，对中继站1来说，其接收到的来自移动站3的信息可以理解为经过中继站1’(或者多个其他中继站)转发的来自移动站3的信息，对下行链路，对于中继站1’来说其接收到的来自基站2的信息可以理解为经过中继站1(或者多个其他中继站)转发的来自基站2的信息。以此类推，可以扩展到更多跳通信。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定的实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (26)

1.一种在无线通信网络的中继设备中用于进行中继通信的方法，其特征在于，根据基站的指示来在基站和移动站之间进行控制信息的相互转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-接收来自所述基站的通信控制消息；

-由所述来自基站的通信控制消息再生提供给移动站的通信控制消息；

-根据所述来自基站的通信控制消息，在第一子信道上将所述再生的通信控制消息发送给移动站。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

-根据所述来自基站的通信控制消息，在第二子信道上接收来自一个移动站的信号，

-判断所述来自移动站的信号的信号强度是否大于一个预定阈值，

-当所述来自移动站信号的信号强度大于该预定阈值，则由所述来自移动站的信号中获取所述移动站的状况信息；

-根据所述来自基站的通信控制消息，在第三子信道上将一个状况报告消息发送给一个基站，该状况报告消息包括所述移动站的状况信息。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

-根据所述来自基站的通信控制消息，在第四子信道上接收来自一个基站的状况请求消息；

-根据所述基站的通信控制消息，在第五子信道将所述来自基站的状态请求消息发送给一个或多个移动站。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

-根据所述基站的通信控制消息，来在第六子信道接收来自一个移动站的通信相关消息；

-根据所述基站的通信控制消息，来在第七子信道将所述移动站的通信相关消息发送给所述基站。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

-根据所述基站的通信控制消息，来在第八子信道接收来自所述基站的通信相关消息；

-根据所述基站的通信控制消息，来在第九子信道将所述基站的通信相关消息发送给相应的移动站。

7.根据权利要求1-5所述的方法，其特征在于，

所述来自移动站的通信相关消息包括通信建立请求消息、通信结束请求消息与业务承载数据，而所述来自基站的通信相关消息包括通信建立响应消息、通信结束响应消息与业务承载数据。

8.一种在无线通信网络中用于进行中继通信的中继设备，其特征在于，根据基站的指示来将在基站和移动站之间进行控制信息的相互转发。

9.根据权利要求8所述的中继设备，其特征在于，包括：

一个第一接收装置，用于接收来自所述基站的通信控制消息；

一个再生装置，用于由所述来自基站的通信控制消息再生提供给移动站的通信控制消息；

一个第一发送装置，用于根据所述来自基站的通信控制消息，在第一子信道上将所述来自基站的通信控制消息发送给移动站。

10.根据权利要求9所述的中继设备，其特征在于，还包括：

一个第二接收装置，用于根据所述来自基站的通信控制消息，在第二子信道处接收来自一个移动站的信号，

一个判断装置，用来判断所述来自移动站的信号的信号强度是否大于一个预定阈值，

一个获取装置，当所述来自移动站的信号的信号强度大于该预定阈值，用来从所述来自移动站的信号中获取所述移动站的状况信息；

第二发送装置，用于根据所述来自基站的通信控制消息，在第三子信道上将所述移动站的状况信息发送给一个基站。

11.根据权利要求9或10所述的中继设备，其特征在于，

所述第一接收装置还用于根据所述来自基站的通信控制消息，在第四子信道上接收来自一个基站的状况请求消息；

所述第一发送装置还用于根据所述基站的通信控制消息，将所述来自基站的状态请求消息发送给一个或多个移动站。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的中继设备，其特征在于，

所述第二接收装置还用于，根据所述基站的通信控制消息，来在第五子信道接收来自一个移动站的通信相关消息；

所述第二发送装置还用于，根据所述基站的通信控制消息，来在第六子信道将所述移动站的通信相关消息发送给所述基站。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的中继设备，其特征在于：

所述第一接收装置还用于，根据所述基站的通信控制消息，来在第七子信道接收来自所述基站的通信相关消息；

所述第一发送装置还用于，根据所述基站的通信控制消息，来在第八子信道将所述基站的通信相关消息发送给相应的移动站。

14.一种在无线通信网络的网络设备中利用中继设备进行通信的方法，该方法包括以下步骤：

-将一个通信控制消息发送给一个中继设备；

-根据所述通信控制消息，在第三子信道上接收来自所述中继设备的状况报告消息，和在第十信道上接收来自于所述移动站的信号；

-由所述来自中继设备的信号获取一个表示一个移动站与该中继设备之间的信道状况的第一状况信息以及一个表示该中继设备与基站之间的信道状况的第二状况信息，和由所述来自移动站的信号获取一个表示该移动站与基站之间的信道状况的第三状况信息；

-根据所述第一、二和三状况信息来选择与移动站之间的合适的通信路径；

-根据所选择的通信路径，控制与所述移动站之间的通信过程。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

-根据所述通信控制消息，在第四子信道上发送一个状况请求消息给所述中继设备。

16.根据权利要求14-15中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

-基于所选择的合适的通信路径来生成一个新的通信控制消息；

其中，所述将一个通信控制消息发送给一个中继设备的步骤为：

将所述新的通信控制消息发送给一个中继设备。

17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，当建立与所述移动站经由所述中继设备与基站之间的中继路径时，所述控制与移动站之间的通信过程的步骤包括：

-根据所述通信控制消息，控制在第八子信道将第一通信相关信息发送给所述中继设备，和控制在第七子信道接收来自所述中继设备的第二通信相关信息。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，

所述第一通信相关信息包括来自所述移动站的通信建立请求消息、通信结束请求消息与业务承载数据，而所述第二通信相关信息包括来自所述基站的通信建立响应消息、通信结束响应消息与业务承载数据。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的方法，其特征在于，

所述通信路径包括该移动站与基站之间的直接通信路径与该移动站经由该中间站的与基站之间的单跳或多跳中继路径。

20.一种在无线通信网络中利用中继设备进行扩展覆盖范围通信的网络设备，该网络设备包括：

一个发送装置，用于将一个通信控制消息发送给一个中继设备；

一个接收装置，用于根据所述通信控制消息，在第三子信道上接收来自所述中继设备的状况报告消息，和在第十信道上接收来自于所述移动站的信号；

一个获取装置，用于由所述来自中继设备的信号获取一个表示一个移动站与该中继设备之间的信道状况的第一状况信息以及一个表示该中间站与基站之间的信道状况的第二状况信息，和由所述来自移动站的信号获取一个表示该移动站与基站之间的信道状况的第三状况信息

-路径选择装置，用于根据所述第一、二和三状况信息来选择与移动站之间的合适的通信路径；

-通信控制装置，用于根据所选择的通信路径，控制与所述移动站之间的通信过程。

21.根据权利要求20所述的网络设备，其特征在于，

所述发送装置还用于根据所述通信控制消息，在第四子信道上发送一个状况请求消息给所述中继设备。

22.根据权利要求20或21所述的网络设备，其特征在于，

所述通信路径包括该移动站与基站之间的直接通信路径与该移动站经由该中间站的与基站之间的单跳或多跳中继路径。

23.根据权利要求20-22中任一项所述的网络设备，其特征在于，还包括：

一个生成装置，用基于所选择的合适的通信路径来生成一个新的通信控制消息；

其中，

所述发送装置还用于将所述新的通信控制消息发送给一个中继设备。

24.根据权利要求20-23中任一项所述的网络设备，其特征在于，

所述通信控制装置还用于，当建立与所述移动站之间的经由所述中继设备的间接通信时，根据所述通信控制消息控制所述发送装置在第八子信道将第一通信相关信息发送给所述中继设备，以及控制所述接收装置来在第七子信道接收来自所述中继设备的第二通信相关信息。

25.根据权利要求24所述的网络设备，其特征在于，

所述第一通信相关信息包括来自所述移动站的通信建立请求消息、通信结束请求消息与业务承载数据，而所述第二通信相关信息包括来自所述基站的通信建立响应消息、通信结束响应消息与业务承载数据。

26.根据权利要求20-25所述的网络设备，其特征在于，

所述通信路径包括该移动站与基站之间的直接通信路径与该移动站经由该中间站的与基站之间的单跳或多跳中继路径。

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