CN101127559A - 通信系统 - Google Patents

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周跃峰
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Abstract

本发明涉及通信系统。提供了一种多跳无线通信系统中的传输方法，该系统包括源设备、目的设备和一个或多个中间设备，在离散传输间隔内所述系统可访问至少一个预定的传输引入序列并且还可访问在分配可用传输频率带宽时使用的时频格式，该格式限定这种间隔内的多个传输窗口，各窗口占用所述间隔的不同部分并且在所述间隔中的该窗口部分上具有所述可用传输频率带宽内的频率带宽配置，针对这种传输间隔可将各窗口分配给至少一个所述设备以用于传输，该方法包括：当在特定传输间隔中发送有前导码的消息时，在该传输间隔的第一传输窗口中发送该前导码；在该传输间隔的与第一传输窗口不同的第二传输窗口中发送所述传输引入序列或其一，作为控制信息。

Description

通信系统
技术领域
本发明涉及通信系统，更具体地说，涉及一种多跳无线通信系统和在多跳无线通信系统中使用的传输方法。
背景技术
当前，人们对在基于分组的无线电通信系统和其他通信系统中使用多跳技术非常感兴趣，其中据称这种技术将能够扩展覆盖范围并且能够增加系统的容量(吞吐量)。
在多跳通信系统中，通信信号在沿着通信路径(C)的通信方向上从源设备经由一个或更多个中间设备发送到目的设备。图6示出了包括基站BS(在3G通信系统的环境中称为“节点B”NB)、中继节点RN(也称为中继站RS)和用户设备UE(也称为移动站MS)的单小区双跳无线通信系统。在信号在下行链路(DL)上从基站经由中继节点(RN)发送到目的用户设备(UE)的情况下，该基站构成源站(S)，并且该用户设备构成目的站(D)。在通信信号在上行链路(UL)上从用户设备(UE)经由中继节点发送到基站的情况中，该用户设备构成源站，并且该基站构成目的站。中继节点是中间设备(I)的示例并且包括：接收器，可用来接收来自源设备的数据；和发送器，可用来将该数据或其衍生物发送到目的设备。
已将简单的模拟转发器或数字转发器用作中继器来提高或者提供对盲点(dead spot)的覆盖。它们可以在与源站的不同的发送频带中工作以防止源发送与转发器发送之间的干扰，或者它们可以在源站不发送的时候工作。
图7示出了针对中继站的多个应用。对于固定的基础设施，由中继站提供的覆盖区可以用来“填实(in-fill)”，从而允许这样的移动站访问通信网络，该移动站不然会位于其他物体的阴影中或者尽管在基站的正常范围内也不能从基站接收到有足够强度的信号。还示出了“范围扩展”，即，在移动站处于基站的正常数据发送范围之外时，中继站允许访问。在图7的右上部示出的填实的一个示例是定位流动中继站，从而使覆盖区可以穿透到建筑内，该建筑可以处于地平面上方、地平面处、或者地平面下方。
其他的应用为实现临时覆盖的流动中继站，其在事件或者紧急情况/灾难期间提供访问。在图7的右下部示出的最后一个应用利用置于车辆上的中继器来提供对网络的访问。
如下面所解释的，还可以与先进传输技术相结合地使用中继器，以提高通信系统的增益。
已经公知的是，由于无线电通信在通过空间传播时被散射或吸收而导致发生传播损耗或者“路径损耗”，这会使信号的强度减弱。影响发送器和接收器之间的路径损耗的因素包括：发送器天线高度；接收器天线高度；载波频率；杂波类型(城市、郊区、农村)；形态的细节，诸如高度、密度、间距、地形类型(多山、平坦)。发送器和接收器之间的路径损耗L(dB)可以利用下式建模：
L＝b+10nlogd             (A)
其中，d(米)是发送器-接收器间距，b(db)和n是路径损耗参数，绝对路径损耗由l＝10(L/10)给出。
在间接链路SI+ID上经历的绝对路径损耗之和可能小于在直接链路SD上经历的路径损耗。换句话说，有可能：
L(SI)+L(ID)＜L(SD)       (B)
将单个传输链路分成两个较短的传输段，从而利用路径损耗与距离之间的非线性关系。根据使用式(A)对路径损耗进行的简单理论分析可以理解，如果将信号从源设备经由中间设备(例如，中继节点)发送到目的设备，而不是从源设备直接发送到目的设备，则可以实现总路径损耗的减少(从而提高或者增加信号强度，并由此提高或者增加数据吞吐量)。如果被适当实现，多跳通信系统可以减少进行无线发送的发送器的发送功率，这导致干扰水平的降低以及减少了对电磁发射的暴露。另选的是，可以利用总路径损耗的减少来提高在接收器处的接收信号质量，而不会增加传送信号所需的总辐射发送功率。
多跳系统适合与多载波传输一起使用。在诸如FDM(频分复用)、OFDM(正交频分复用)或者DMT(离散多音)的多载波传输系统中，将单个数据流调制到N个并行的子载波上，各子载波信号具有其自身的频率范围。这允许将总带宽(即，在给定时间间隔中要发送的数据的量)针对多个子载波进行划分，从而增加了各数据码元的时长。因为各子载波具有较低的信息率，所以与单载波系统相比，多载波系统的好处在于对信道诱发失真有增强的抗扰性。这可以通过确保传输速率并因而使各子载波的带宽小于信道的相干带宽来实现。结果，在信号子载波上经历的信道失真与频率无关，因而可以利用简单的相位和振幅校正因子进行校正。因此，在系统带宽超过信道的相干带宽时，多载波接收器内的信道失真校正实体可以具有比单载波接收器内的对应实体明显更低的复杂度。
正交频分复用(OFDM)是一种基于FDM的调制技术。OFDM系统利用在数学意义上正交的多个子载波频率，从而由于这些子载波的谱相互独立这一事实，它们可以无干扰地重叠。OFDM系统的正交性去除了对保护带频率的需要，从而提高了系统的谱效率。已针对很多无线系统提出并采用了OFDM。OFDM目前用于非对称数字用户线(ADSL)连接、一些无线LAN应用(诸如基于IEEE802.11a/g标准的WiFi装置)和诸如WiMAX(基于IEEE802.16标准)的无线MAN应用。OFDM通常与信道编码、纠错技术结合使用，以产生编码的正交FDM或COFDM。COFDM现在广泛用于数字电信系统，用来改善基于OFDM的系统在多径环境中的性能，在该多径环境中，跨频域中的子载波和时域中的码元二者都可以看到信道失真的变化。已经发现该系统在视频和音频广播(诸如DVB和DAB)以及某些类型的计算机组网技术中的用途。
在OFDM系统中，在发送器处使用离散傅里叶逆变换或者快速傅里叶逆变换算法(IDFT/IFFT)，将一组N个经调制的并行数据源信号映射到N个正交的并行子载波上，以形成时域中的被称为“OFDM码元”的信号。因此，“OFDM码元”是所有N个子载波信号的复合信号。OFDM码元在数学上可以表示为：
x ( t ) = 1 N Σ n = 0 N - 1 c n · e j 2 πnΔft , 0≤t≤Ts               (1)
其中，Δf是以Hz为单位的子载波间距，Ts＝1/Δf是以秒为单位的码元时间间隔，cn是经调制的源信号。(1)中的其上调制有各源信号的子载波矢量c∈Cn，c＝(c0，c1...cN-1)是来自有限星座图的N个星座图码元的矢量。在接收器处，通过应用离散傅里叶变换(DFT)或者快速傅里叶变换(FFT)算法，将所接收的时域信号变换回频域。
OFDMA(正交频分多址)是OFDM的多址变型。OFDMA通过将子载波的子集分配给个体用户来工作。这允许从多个用户同时发送，导致了更好的谱效率。但是，仍然存在允许无干扰的双向通信(即，在上行链路方向和下载方向上的通信)的问题。
为了能够在两个节点之间进行双向通信，存在两种众所周知的不同方法，用于使这两个(正向或下载，以及反向或上行链路)通信链路实现双工，以克服装置无法在同一资源介质上同时进行发送和接收的物理限制。第一种方法，即频分双工(FDD)，涉及通过将传输介质细分为两个不同的带(一个用于正向链路通信，另一个用于反向链路通信)来同时操作这两个链路，但是是在不同的频带上操作。第二种方法，即时分双工(TDD)，涉及在同一频带上操作这两个链路，但是按时间细分对介质的访问权，从而在任一时间点，将只有正向链路或只有反向链路使用该介质。这两种方法(TDD和FDD)具有它们相对的优点，并且对于单跳有线和无线通信系统而言，都是良好使用的技术。例如，IEEE802.16标准结合了FDD和TDD模式两者。
作为示例，图8示出了用于IEEE802.16标准(WiMAX)的OFDMA物理层模式的单跳TDD帧结构。每个帧被分成DL子帧和UL子帧，每个子帧都是离散的传输间隔。它们被发送/接收转换保护间隔以及接收/发送转换保护间隔(分别是TTG和RTG)分隔开。各DL子帧以前导码开始，然后是帧控制报头(FCH)、DL-MAP和UL-MAP。
FCH包含DL帧前缀(DLFP)，该DLFP用于指定DL-MAP的长度和突发配置(burst profile)。DLFP是在每帧的开始处发送的数据结构，并且包含关于当前帧的信息；DLFP被映射到FCH。
同时发生的DL分配可以是广播、组播和单播，并且它们还可以包括针对另一BS而不是服务BS的分配。同时发生的UL可以是数据分配以及测距请求或带宽请求。
在(同一申请人与本申请同日提交的)GB 0616477.6、GB 0616481.8、GB 0616479.2和GB 0622122.0中公开了供多跳应用使用的帧结构。通过引用将这些申请中的每一个的内容并入本文。
在通信系统中执行信息信号的调制、发送、接收和解调这些处理时通常会使原始信号出现一些失真。这些失真可以包括延迟、频率偏移和相位旋转，并且会导致接收到原始信号的多个独立失真的副本。为了在接收器中校正这些失真，通信系统通常利用特殊训练序列，通过信道发送这些序列，从而使它们经受与信息信号相同的失真。因为这些训练序列在接收器中是已知的，所以可以估计通过该发送处理而引入的失真，然后对所接收的信息信号进行校正，从而使失真被最小化或者被完全去除。因此，这种训练信号可以用在接收器的同步(时间和频率)以及信道估计和均衡阶段。
在通信系统内可以形成一组多个用于发送的已知训练序列。该组中的每个序列都与所有其他序列不同，从而在存在多个发送器的通信网络中，在接收器处可以区分发送器的身份。这使接收器可以确定发送器所拥有的某些性质，以及可以估计在从该特定发送器接收的信号上将出现的发送器诱发失真和信道诱发失真。
在单跳通信系统(例如，IEEE802.16e-2005)中，可用于识别、训练和同步的目的的一种这样的发送信号是前导码序列。顾名思义，在发送数据之前，在每帧的开始处发送前导码序列。802.16e-2005单跳用户或者移动站(SS或者MS)将利用前导码来执行多个任务，包括用以确定IDCell参数和段号的发送器识别。还可以使用前导码对发送器进行同步(即，对定时和频率偏移进行校正)。
因此，为了支持遗留MS或者SS，可能需要中继站发送前导码，以使MS或者SS能够识别该中继站通信以及与该中继站同步和通信。因为在蜂窝式网络中来自所有发送器(BS和RS)的所有前导码发送都应该在时间上同步，由于活动RS无法在同一时间在同一传输资源上进行发送和接收这一物理限制，这种要求防止活动RS能够从BS或者另一RS接收到前导码序列。
当使TDD网络工作时，还希望使所有发送器在时间和频率上都同步。这使得与一个发送器同步的MS能够与网络中的所有其他发送器自动同步从而利用此点来实现发送器之间的快速切换(因为不需要再同步)，并且还执行宏分集类操作(诸如，如在IEEE802.16e-2005标准中所述的multi-BS MBS)，以及接收来自两个不同源的控制和数据信息。
当将RS引入同步网络时，还希望其发送与现有BS的发送同步，从而使MS可以继续受益于同步网络的相关优点。因此，RS必须与BS同时开始其发送，出于进行MS发送器识别和同步的目的，它们必须在同一时刻发送其同步信号。于是，对于RS而言，如果在单频TDD网络中发送同步信号又要同时接收BS同步信号，这是不现实的。因此，这里没有提到RS在工作(即，发送其自身的同步和识别信号)的同时可以用来与BS保持同步的方法。
发明内容
在独立权利要求中限定了本发明，现在将谈到独立权利要求。在附属权利要求中阐述了有益的实施方式。
本发明人认识到了RS的该限制，提出了如下实施方式，所述实施方式涉及设计供BS或RS进行发送的可由RS接收的新信号，使RS能够发送标准前导码序列以及接收该新信号，从而使RS能够执行发送器识别、同步和信道估计。
本发明的实施方式对该问题的解决方案是发送特殊的BS-RS(或者RS-RS(在多于两跳的情况下))同步信号。如果合适的话，该信号也可以是RS-MS信号。然而，该信号应该优选地具有这样的性质，即，该信号不能被不知道BS或RS可以发送该“中继中间导码”这一事实的MS偶然地检测为错误帧起点。
本发明的有益发展提供了用于中继中间导码的建议波形类型。
附图说明
现在将参照附图纯粹利用实施例来描述本发明的优选特征，在附图中：
图1示出了RA区带(zone)和RA区域(region)的定义；
图2示出了RA区带中的传输资源的使用；
图3示出了发送器与网络管理实体之间的交互；
图4示出了正进行网络关联的RS与已经工作的网络之间的交互；
图5示出了接收器中的RA接收和处理过程；
图6示出了单小区双跳无线通信系统；
图7示出了中继站的应用；以及
图8示出了在IEEE802.16标准的OFDMA物理层模式中使用的单跳TDD帧结构。
具体实施方式
作为示例，图8示出了在IEEE802.16标准的OFDMA物理层模式中使用的单跳TDD帧结构，该结构指出了可以被MS用于进行BS识别和对接收器的失真校正元素的训练的标准强制前导码序列的位置。
本发明的实施方式引入在DL子帧的另一区域(前导码所处区域以外的区域)中发送的新信号。该信号可以位于DL子帧的中间从而形成中间导码，或者位于子帧的末端从而形成后导码。从此处开始，为了具有一般性，将该新信号称为中继导码(RA)或者中继中间导码(RM)。
RA信号设计
对RA的要求与对前导码的要求相似，即，RA可以被接收器用来识别一发送器并将其与通信网络中潜在的多个其他发送器进行区分。RA还必须使接收器能够估计发送器诱发失真和信道诱发失真，或者更新发送器诱发失真和信道诱发失真的现有估计。它一定不能被MS偶然地识别为正常前导码序列，因为这会使不知道中继导码的存在的遗留MS迷惑。
为了满足这些要求，可以想到，可以使用许多不同的公知数学序列来产生在通信网络中使用的中继导码或中继导码组。
因此，一般来说，发送的RA信号的性质应该为：
○良好自相关性：能够确定在发送过程中诱发的时间/频率偏移；
○可以形成一组唯一的序列：能够使用不同的序列来识别不同的发送器(即，提供可以在接收器中进一步使用的识别参数)；
○良好互相关性：防止时间/频率偏移的错误检测；
○时域中的低峰均功率比(PAPR)：能够使用非线性放大器或者由于RA和数据信号之间的PAPR不同而提升至标准数据发送功率之上的发送功率；
○频域中的近似恒定振幅或者恒定振幅：提供对传输信道的均匀探测(sounding)，从而提高可由接收器中的信道估计器实现的精确度；
○与所有正常前导码序列的低相关性：防止遗留MS将RA错误地检测为正常前导码。
基于这些要求，可以使用以下任一序列：如在IEEE802.16标准中使用的PN(伪噪声)序列；Golay序列[4][5]；或者CAZAC序列(恒定振幅和零自相关性)(关于使用CAZAC序列进行训练的更多信息，请参见[3])，诸如用于构建中继导码的Chu[2]序列和Frank-Zadoff[1]序列。已知所有这些序列均表现出一些或全部所要求的性质，因而以前已经提出这些序列用于形成这种训练或识别序列。
然而，根据用于正常前导码的序列类型以及提供具有以上列出的性质的一组序列的能力，可能无法考虑使用这些序列类型中的任一种。例如，如果将PN序列用于正常前导码，则会发现它无法产生具有列出的性质(例如，低PAPR)的足够数量的其他PN序列用于中继导码组。在这种情况下，更合适的是使用一组不同类型的序列，确保所选择的中继导码组保持有与所有正常前导码序列的相关性低的所需性质。
在BS或RS处的RA发送处理
发送RA的BS或RS将首先确定RA发送在下行链路子帧内的位置。如先前所述，该发送可以位于帧内的任何地方。然而，可以想到，可能需要某些形式帧结构来支持中继[参照GB 0616477.6、GB 0616481.8和GB 0616479.2]，这限制了代替RA的发送器可获得的灵活性。
一旦确定了RA在帧内的位置，然后发送器就确定将分配给RA的传输资源的量。不同的因素对该确定会有影响，这些因素包括：在多区(multi-sector)发送器处要实现的有效频率重用；减少干扰的要求；会被BS至RS或者RS至RS的数据发送利用的传输资源的量；用于在蜂窝网络中分离在同一频率上工作的不同发送器的方法；以及用于形成RA的序列的类型。
一种方案是在下行链路子帧中形成RA区带，如图1(a)所示。这里，为RA发送保留了整个OFDM码元。一种另选方法是分配下行链路子帧的一个子带或区域用于RA发送，如图1(b)所示。
如果整个带可用于BS至RS或者RS至RS的数据传输，则前一方法是合适的，而如果不需要一完整码元，如这样的情况：RA的组较小或者BS至RS或者RS至RS的数据发送仅利用全部频率传输资源中的一部分(即，子带)，则可以采用后一方法以使所需传输资源的量最小。
一旦在发送器内限定了区带或者区域，然后发送器就确定该区带或者区域内的传输资源的使用。可以想到许多使用场景，这些场景包括：为RA发送分配所有音；音的总数是抽取的，从而将RA分配给每第二、第三、第四个等的音；分配相邻子带的音。针对RA区带的情况，在图2中示出了这些机制中的每一个。还可以将所提出的方法扩展到RA区域的情况。
第一种方法的优点在于，它能够实现精确的信道估计，这是因为利用已知的发送说明了每个音，从而能够针对每个个体子载波确定失真。第二种方法的优点在于，在频率重用1的场景中，通过抽取音并在不同的发送器处使用不同偏移量的抽取序列，可以实现大于1的有效的频率重用。一个示例是三区场所，其中，在每个区采用为3的抽取因子，在每个区上使用递增偏移的起始子载波号(即，区1使用子载波{0，3，6等}，区2使用{1，4，7等}，区3使用{2，5，8等})。第三种方法的优点在于，与上述情况相似，可以通过将不同的子带分配给不同的区来实现大于1的有效频率重用。
既然确定了对发送器可用的音的数量和位置，最后一个阶段就是生成要在所识别的音上发送的训练和识别序列。如先前所述，为此目的，可以利用许多不同的公知序列。
值得注意的是，在同步蜂窝网络中，很可能在一些网络管理实体(其可以位于核心网络内或者位于发送器之一内)中执行区带或者区域分配。此外，对于将特定序列分配给发送器的情况，尤其是该序列在传送固有识别参数的情况，会存在同样的情形。于是，该网络管理实体将确保区带或者区域的位置在蜂窝网络中的所有发送器中是协调的。于是，这防止了来自一个发送器的RA发送与来自另一发送器的数据发送之间的干扰，在RA发送功率由于其低PAPR性质而提升的情况下该干扰尤其明显。还将确保：识别参数的分配确保从接收器的角度来看，绝不会遇到从两个可见发送器接收到相同标识的情况(即，在同一识别序列的重用之间存在足够的空间间距)。
最后，发送器(RS/BS)可将一些信令信息包括在广播消息中，以向RS指出RA区带或者区域的存在和位置，另选的是，发送器也可将信令信息包括在专门定向到RS的组播或单播消息中，以向RS通知RA的存在。
概述地说，图3提供了描述网络管理实体与要发送RA的基站之间的交互的流程图。图4提供了描述进入已工作的网络中的RS与它正试图关联的BS或者RS之间的交互的流程图。最后，图5概括了在接收器中的RA接收和处理过程。
继续上面对中继中间导码(RM)的讨论，提出了一种另选实施方式，其中，利用用于正常前导码的同一组序列。这样做的好处在于，可以将对系统的最优选择用于前导码和RM两者(不需要进一步扩展前导码组从而得出意味着更高的PAPR或者更差的相关性的次优序列)。区分前导码和RM的简单方法是比正常数据发送提升成不同程度地(或者，甚至不提升RM发送地)将它们发送。
例如，在IEEE802.16标准中，相对于平均数据功率，前导码功率被提升了9dB。一旦采用这种方案，那么就将RM功率设置成比前导码功率低3dB。然后，在谱中扫描前导码的MS或者RS会发现RM。但是，由于来自BS或者活动RS的前导码/RM对将经历相同的路径损耗这一事实，所以与RM相比，前导码总会表现出更强的相关性峰值。因此，当确定目标时，MS(或者进入网络的RS)总是锁定前导码发送，而不是RM发送。
通过将RM发送的速率改变成大于一帧，还可以进一步提高该技术的健壮性。预期前导码之间的特定周期的MS也会正确地检测到前导码，而不是将RM检测为帧起始点。
可以通过包含在正常(访问链路)发送时段(即，BS或者RS至MS)或在专用RS(中继链路)发送时段中的信令消息来动态地控制RM的位置。
要注意的是，不需要一直发送RM。可以定义两种机制来确定是否发送RM。
1、BS通过来自RS的上行链路发送检测到它正慢慢失去与BS的同步。BS可以通过闭环处理对其进行持续校正。但是，在BS-RS(或者RS-RS)链路上携载的信令的量超过了RM发送的开销，然后BS(或者RS)可以确定开始发送RM，以帮助RS保持同步。
2、BS可以明确地请求发送RM，以帮助它进行同步。可以在网络进入期间静态地提供该请求(即，能力协商指示该请求是希望的/需要的，或者通过注册请求的一部分等提供)。在该阶段还可以指出对RM的要求，例如需要多长时间发送一次RM。另选的是，在需要时，可以通过分配请求消息动态地提供该请求。这样的RS可以使用后一种方法：该RS最初静止，具有高质量的晶体或者使用其他技术来保持良好的同步(例如，利用OFDMA码元中的循环前缀的循环重复结构)，然后变为可移动的，因而需要RM。RS可能还想要从其邻居收集关于信号强度的信息。此外，RS可以动态地请求需要多长时间发送一次RM。
表1.关键特征的总结(前导码(P)与RM)
  性质  P   RM  注释
  持续时间  1码元   1码元  不改变
  子载波分配  3段的FDM   3段的FDM  不改变
  功率  +9dB   +6dB  可以是小于+9dB的任何值(需要仔细设置以防止MS将其视为前导码，但是仍提供用于同步和识别的良好的质量信号)
  重复  每一帧   TBD(当前没有限制)  防止5ms的周期和间隔不过长以至于没有用处。考虑发送消息以限定RS要求。
  RM请求消息(来自RS)  无   不需要  对于RS，当前没有请求RM的机制。此刻，假设BS可以监视任何漂移(drift)，如果需要的话就分配RM。
  位置  固定的(第一码元)   灵活的
  序列  .16e前导码   .16e前导码  BS要分配PN序列，从而级联到RS(即，超过两跳)
  状态  M   O
优点的总结
总而言之，本发明实施方式的优点是：
○在无法接收被产生以供MS使用的识别和训练信息的情况下，使RS能够与BS或者另一RS保持同步(时间和频率)。
○使RS能够使用该序列来更新它对信道状态信息的估计。
○防止其他训练和识别信号的发送干扰(不是为在中继系统中工作而设计的)遗留MS的工作。
○使RS能够扫描和监视来自可能与之潜在相关联的其他相邻BS或者RS的接收信号的质量。
另外，所述另选实施方式的优点是：
○能够重用为MS定义的现有的前导码序列组来进行BS同步和BS的MS识别。
○提供健壮且非常简单的机制来帮助保持RS同步和发送器识别。
○提供用于确定是否发送RM的两种机制。
本发明的实施方式可以实现在硬件中，或者实现为在一个或更多个处理器上运行的软件模块，或者实现为它们的组合。即，本领域的技术人员将理解，在实践中可以使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现实施了本发明的发送器的一些或全部功能。本发明还可以实施为用于执行本文所述的任何方法中的一部分或者全部方法的一个或更多个装置或设备程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。实施了本发明的这种程序可以存储在计算机可读介质上，或者例如可以是一个或更多个信号的形式。这种信号可以是可从互联网网站下载的数据信号，或者在载波信号上提供，或者为任何其他形式。
中继中间导码对于IEEE标准802.16的可能应用：中继中间导码的贡献
该贡献包括对可任选地由MR-BS或RS在R-DL间隔中发送的中继中间导码的技术建议。当RS发送其自身的前导码时，该RS会接收到该中间导码而不是在访问链路中发送的前导码。
引言
在BS和RS以帧时间同步方式[6]工作时，对于RS来说，在TDD系统中接收前导码发送是不现实的，这是由于它们也需要发送前导码来支持SS的连接这一事实，如在IEEE标准802.16中所定义的那样。
因此，该建议是要定义一种新的中继中间导码，该中继中间导码可以在R-链路传输间隔期间被BS或RS发送，以便在访问链路间隔中被RS接收，而不是接收前导码。
该中间导码被设计成具有与正常前导码非常相似的性质，从而使对现有标准的影响最小，并且还能够在RS接收器处重用为MS接收器定义的现有技术。
中继中间导码(RM)的性质
在表2中总结了中继中间导码的性质。
表2.中继中间导码的性质
  性质   前导码   RM   注释
  持续时间   1码元   1码元
  序列类型和子载波分配   与在IEEE标准802.16的8.4.6.1.1中所定义的一样   与在IEEE标准802.16的8.4.6.1.1中所定义的一样   序列类型和子载波分配技术与用于前导码的一样。
  功率   +9dB   +6dB   相对于平均数据子载波功率。
  重复速率   每一帧   灵活的
  位置   固定的(第一码元)   灵活的
  状态   M   O
总而言之，用于中继中间导码的序列与用于前导码的序列组一样。两个不同之处是，相对于未提升的数据子载波功率，每个音的功率被提升了+6dB，并且RM的位置是灵活的[6]。这防止了在网络进入期间，SS处的简单相关函数将RM而不是前导码选为帧起始和下行链路信道选择的候选点。
表3对各种不同数据和导频音调制类型之间的功率提升差异进行比较。
RM的存在由BS来控制。对RS请求发送RM的选择有待研究。但是，可以想到两种机制。第一种是在网络进入期间通过指示需要RM以供操作的SBC消息进行的静态请求。第二种是通过从RS至BS的主动提供的MAC管理消息进行的动态请求。
表3.数据和导频音提升的比较
  调制类型   I值   Q值   振幅   提升
  振幅   功率(dB)
  QPSK   0.71   0.71   1.00   1.00   0.00
  前导码   1.00   0.00   1.00   2.83   9.03
  测距   1.00   0.00   1.00   1.00   0.00
  导频   1.00   0.00   1.00   1.33   2.50
  RM   1.00   0.00   1.00   2.00   6.02
建议的原文变化
在8.4.6.1.1节的末尾处插入如下所示的新段落：
8.4.6.1.1.3中继中间导码(RM)
BS或RS还可以在R-DL传输间隔中发送RM，以帮助由其他RS进行的RS同步以及对该BS或RS的识别。
用于调制RM导频的子载波组和串(series)将与在8.4.6.1.1中针对前导码所定义的一样。用于RM导频的调制是提升的BPSK，如在8.4.9.4.3.3中所定义的那样。
插入新段落8.4.9.4.3.3：
8.4.9.4.3.3中继中间导码调制
在R-DL上的RM中的导频将遵循8.4.6.1.1.3中的指示，并且将根据式(137a)进行调制：
Re(RMPilotsModulated＝4(-wk)
Im(RMPilotsModulated)＝0
在8.4.10.1节的末尾处插入如下所示的新段落：
8.4.10.1.3 RS同步
对于TDD和FDD实现，推荐使RS在时间上与也用于BS同步的公共定时信号同步，如8.4.10.1.1节中所述。该定时信号将是1pps定时脉冲和10MHz频率基准。这些信号通常由GPS接收器提供。如果从普通基准中无法得到该基准，则RS可以利用来自BS或者其他RS的RM发送(如8.4.6.1.1.3节中所述)来保持同步。如果不是由BS或RS提供的网络定时信号丢失，则RS将继续工作。当该网络定时信号变得可用时，RS将自动重新同步到该网络定时信号。
对于FDD和TDD实现二者，可以使用得自定时基准的频率基准来控制RS的频率精度，如过它们满足8.4.14的精度要求的话。这在正常工作期间以及在定时基准丢失期间适用。
在8.4.14.1节的末尾处插入下述文本：
在RS处，发送器的中心频率和抽样频率都得自同一基准振荡器。RS处的基准频率精度将好于±2ppm，并且RS上行链路发送将锁定到BS，从而使其中心频率与BS中心频率相比，偏离不超过子载波间距的2％。RS下行链路发送将锁定到BS，从而使其中心频率与BS中心频率相比，偏离不超过子载波间距的2％。
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Claims (38)

1.一种在多跳无线通信系统中使用的传输方法，所述系统包括源设备、目的设备以及一个或更多个中间设备，所述源设备可用来沿着形成通信路径的一系列链路发送信息，所述通信路径从所述源设备经由所述中间设备或各中间设备延伸到所述目的设备，所述中间设备或各中间设备可用来接收来自所述路径上的前一设备的信息，并将所接收的信息发送到所述路径上的下一设备，在离散传输间隔内所述系统可访问至少一个预定的传输引入序列并且还可访问在分配可用传输频率带宽时使用的时频格式，所述格式限定这种间隔内的多个传输窗口，各窗口占用所述间隔的不同部分并且在所述间隔中的该窗口部分上具有所述可用传输频率带宽内的频率带宽配置，针对这种传输间隔可将各所述窗口分配给至少一个所述设备以用于进行传输，该方法包括以下步骤：
当在特定传输间隔中发送具有前导码的消息时，在所述传输间隔的第一传输窗口中发送所述前导码；以及
在所述传输间隔的与所述第一传输窗口不同的第二传输窗口中发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个，作为优选地供至少一个所述中间设备或所述目的设备使用的控制信息。
2.根据权利要求1所述的传输方法，其中，所述第二传输窗口被分配给所述源设备，以向至少一个所述中间设备进行发送。
3.根据权利要求1或2所述的传输方法，其中，所述第二传输窗口被分配给至少一个所述中间设备，以向至少一个其他所述中间设备和/或所述目的设备进行发送。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，所发送的所述传输引入序列是用于识别其发送设备并提供训练信息的前导码型序列。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，所述系统可访问用作所述前导码的一组序列，并且所发送的所述传输引入序列来自于该组序列。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，所述前导码发送被提升，以提供良好质量的信号。
7.根据权利要求6所述的传输方法，其中，所发送的所述传输引入序列也被提升，以提供良好质量的信号。
8.根据权利要求7所述的传输方法，其中，所发送的所述传输引入序列被提升得小于所述前导码，从而使其得以与所述前导码区分开。
9.根据权利要求8所述的传输方法，其中，提升的差为≤9dB的量级，并且优选地约为1至8dB，或者更优选地为2至4dB。
10.根据权利要求1至4或6至8中任一项所述的传输方法，其中，所述传输引入序列是容易与所述前导码进行区分的序列，以避免将所述传输引入序列错误地检测为所述前导码。
11.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，该方法还包括以下步骤：
在所述特定传输间隔之后，所述设备之一请求在所述格式内重新定位所述传输引入序列；然后
当在所述特定传输间隔之后的传输间隔中发送具有前导码的消息时，在该下一传输间隔的第一传输窗口中发送所述前导码，所述下一传输间隔的第一传输窗口的在所述下一传输间隔中的部分对应于被所述特定传输间隔的第一传输窗口占用的间隔部分；以及
在所述下一传输间隔的第三传输窗口中发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个，所述第三传输窗口的在所述下一传输间隔中的部分与被所述特定传输间隔的第一传输窗口和第二传输窗口占用的间隔部分不对应。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，该方法还包括以下步骤：
当在所述特定传输间隔之后的传输间隔中发送具有前导码的消息时，在该下一传输间隔的第一传输窗口中发送所述前导码，所述下一传输间隔的第一传输窗口的在所述下一传输间隔中的部分对应于被所述特定传输间隔的第一传输窗口占用的间隔部分；以及
不发送任何传输引入序列。
13.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，该方法还包括以下步骤：
当在所述特定传输间隔之后的传输间隔中发送具有前导码的消息时，在该下一传输间隔的第一传输窗口中发送所述前导码，所述下一传输间隔的第一传输窗口的在所述下一传输间隔中的部分对应于被所述特定传输间隔的第一传输窗口占用的间隔部分；以及
在所述下一传输间隔的第二传输窗口中发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个，所述下一传输间隔的第二传输窗口的在所述下一传输间隔中的部分对应于被所述特定传输间隔的第二传输窗口占用的间隔部分。
14.根据权利要求11、12或13所述的传输方法，其中，所述下一传输间隔与所述特定传输间隔被一个或更多个其他传输间隔分隔开。
15.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，该方法包括：在所述特定传输间隔中进行发送之前，所述设备之一请求发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个。
16.根据权利要求15所述的传输方法，其中，如果所述源设备或所述中间设备或多个所述中间设备中的一个检测到发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个是有利的，则其请求这种发送。
17.根据权利要求15或16所述的传输方法，其中，如果另一种同步方法失败或者与发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个相比包括更多发送开销，则请求这种发送。
18.根据权利要求15或16所述的传输方法，其中，在网络进入期间，所述中间设备或多个所述中间设备中的一个请求发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个。
19.根据权利要求15、16或17所述的传输方法，其中，所述中间设备或多个所述中间设备中的一个动态地请求发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个。
20.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，所述第二传输窗口具有固定的传输频率带宽，所述传输频率带宽占用了所述传输间隔中的所述第二传输窗口的整个部分上的整个所述可用传输带宽。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的传输方法，其中，所述第二传输窗口具有固定的传输频率带宽，所述传输频率带宽占用了所述传输间隔中的所述第二传输窗口部分上的一小部分所述可用传输带宽。
22.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，在所述第二传输窗口中发送单个所述传输引入序列。
23.根据权利要求22所述的传输方法，其中，所述单个传输引入序列被所述源设备和至少一个所述中间设备发送，并且所述传输引入序列包括扩频码，该扩频码用于允许单独识别所述源设备和所述至少一个中间设备。
24.根据权利要求1至21中任一项所述的传输方法，其中，在所述第二传输窗口中发送多于一个的所述传输引入序列。
25.根据权利要求24所述的传输方法，其中，所述源设备和至少一个所述中间设备均使用单独分配给该设备的传输频率带宽来发送单独的传输引入序列。
26.根据权利要求25所述的传输方法，该方法使用多载波传输技术，其中，使用抽取法来指派所述单独的带宽分配。
27.根据权利要求25所述的传输方法，该方法使用多载波传输技术，其中，使用子带法来指派所述单独的带宽分配。
28.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，该方法包括发送指示所述第二窗口的存在的信令信息。
29.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，所述时频格式是时分双工通信系统中的下行链路子帧或上行链路子帧的格式。
30.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，所述系统是OFDM或OFDMA系统，并且其中，所述时频格式是OFDM或OFDMA时分双工帧的OFDM或OFDMA下行链路子帧或上行链路子帧的格式。
31.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，各个所述离散传输间隔是一子帧周期。
32.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，各个所述传输窗口包括OFDM或OFDMA帧结构中的区域。
33.根据前述权利要求中任一项所述的传输方法，其中，各个所述传输窗口包括OFDM或OFDMA帧结构中的区带。
34.一种多跳无线通信系统，该系统包括：
源设备、目的设备以及一个或更多个中间设备，所述源设备可用来沿着形成通信路径的一系列链路发送信息，所述通信路径从所述源设备经由所述中间设备或各中间设备延伸到所述目的设备，并且所述中间设备或各中间设备可用来接收来自所述路径上的前一设备的信息，并将所接收的信息发送到所述路径上的下一设备；
访问装置，其可用来在离散传输间隔内访问至少一个预定的传输引入序列以及访问在分配可用传输频率带宽时使用的时频格式，所述格式限定这种间隔内的多个传输窗口，各窗口占用所述间隔的不同部分并且在所述间隔中的该窗口部分上具有所述可用传输频率带宽内的频率带宽配置，针对这种传输间隔可将各所述窗口分配给所述设备之一以用于进行传输；和
发送装置，用于当在特定传输间隔中发送具有前导码的消息时，在所述传输间隔的第一传输窗口中发送所述前导码，以及用于在所述传输间隔的与所述第一传输窗口不同的第二传输窗口中发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个，作为优选地供至少一个所述中间设备或所述目的设备使用的控制信息。
35.一种网络管理实体，该网络管理实体可用来管理多跳无线通信系统，该系统包括源设备、目的设备以及一个或更多个中间设备，所述源设备可用来沿着形成通信路径的一系列链路发送信息，所述通信路径从所述源设备经由所述中间设备或各中间设备延伸到所述目的设备，并且所述中间设备或各中间设备可用来接收来自所述路径上的前一设备的信息，并将所接收的信息发送到所述路径上的下一设备，所述网络管理实体包括：
访问提供装置，其可用来向所述通信系统提供在离散传输间隔内对分配可用传输频率带宽时使用的时频格式的访问，所述格式限定这种间隔内的多个传输窗口，所述多个传输窗口包括用于前导码发送的第一窗口和用于发送至少一个预定的传输引入序列的与所述第一窗口不同的第二窗口，各窗口占用所述间隔的不同部分并且在所述间隔中的该窗口部分上具有所述可用传输频率带宽内的频率带宽配置，针对这种传输间隔可将各所述窗口分配给至少一个所述设备以用于进行传输；和
传输引入序列分配装置，其可用来提供至少一个所述传输引入序列，所述至少一个所述传输引入序列用于在这种传输间隔的所述第二传输窗口中发送并且优选地供至少一个所述中间设备或所述目的设备使用。
36.一种多跳无线通信系统中的源设备，所述系统包括源设备、目的设备以及一个或更多个中间设备，所述源设备可用来沿着形成通信路径的一系列链路发送信息，所述通信路径从所述源设备经由所述中间设备或各中间设备延伸到所述目的设备，并且所述中间设备或各中间设备可用来接收来自所述路径上的前一设备的信息，并将所接收的信息发送到所述路径上的下一设备，所述源设备包括：
传输引入序列装置，其可用来访问或产生至少一个预定的传输引入序列；
格式访问装置，其用于在离散传输间隔内访问在分配可用传输频率带宽时使用的时频格式，所述格式限定这种间隔内的多个传输窗口，各窗口占用所述间隔的不同部分并且在所述间隔中的该窗口部分上具有所述可用传输频率带宽内的频率带宽配置，针对这种传输间隔可将各所述窗口分配给所述设备之一以用于进行传输；和
发送装置，其可用来当在特定传输间隔中发送具有前导码的消息时，在所述传输间隔的第一传输窗口中发送所述前导码，以及在所述传输间隔的与所述第一传输窗口不同的第二传输窗口中发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个，作为优选地供至少一个所述中间设备或所述目的设备使用的控制信息。
37.一种多跳无线通信系统中的特定中间设备，所述系统包括源设备、目的设备以及一个或更多个中间设备，所述源设备可用来沿着形成通信路径的一系列链路发送信息，所述通信路径从所述源设备经由所述中间设备或各中间设备延伸到所述目的设备，并且所述中间设备或各中间设备可用来接收来自所述路径上的前一设备的信息，并将所接收的信息发送到所述路径上的下一设备，所述特定中间设备包括：
传输引入序列装置，其可用来访问或产生至少一个预定的传输引入序列；
格式访问装置，其用于在离散传输间隔内访问在分配可用传输频率带宽时使用的时频格式，所述格式限定这种间隔内的多个传输窗口，各窗口占用所述间隔的不同部分并且在所述间隔中的该窗口部分上具有所述可用传输频率带宽内的频率带宽配置，针对这种传输间隔可将各所述窗口分配给所述设备之一以用于进行传输；和
发送装置，其可用来当在特定传输间隔中发送具有前导码的消息时，在所述传输间隔的第一传输窗口中发送所述前导码，以及在所述传输间隔的与所述第一传输窗口不同的第二传输窗口中发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个，作为优选地供至少一个所述中间设备或所述目的设备使用的控制信息。
38.一种计算机程序，该计算机程序在多跳无线通信系统的计算装置上运行时使该系统执行一传输方法，所述系统包括源设备、目的设备以及一个或更多个中间设备，所述源设备可用来沿着形成通信路径的一系列链路发送信息，所述通信路径从所述源设备经由所述中间设备或各中间设备延伸到所述目的设备，并且所述中间设备或各中间设备可用来接收来自所述路径上的前一设备的信息，并将所接收的信息发送到所述路径上的下一设备，在离散传输间隔内所述系统可访问至少一个预定的传输引入序列并且还可访问在分配可用传输频率带宽时使用的时频格式，所述格式限定这种间隔内的多个传输窗口，各窗口占用所述间隔的不同部分并且在所述间隔中的该窗口部分上具有所述可用传输频率带宽内的频率带宽配置，针对这种传输间隔可将各所述窗口分配给至少一个所述设备以用于进行传输，所述方法包括以下步骤：
当在特定传输间隔中发送具有前导码的消息时，在所述传输间隔的第一传输窗口中发送所述前导码；以及
在所述传输间隔的与所述第一传输窗口不同的第二传输窗口中发送所述传输引入序列或多个所述传输引入序列中的一个，作为优选地供至少一个所述中间设备或所述目的设备使用的控制信息。
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