CN101227220A - 在多跳中继无线通信系统中提供中继服务的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种在多跳中继无线通信系统中支持中继服务的装置和方法。该方法包括设置中继站(RS)的Tx/Rx模式切换区域信息。在下行链路(DL)子帧的第一间隔内，按照资源分配信息将信号发送到在服务覆盖内移动的移动站(MS)。在DL子帧的第二间隔发送模式切换区域信息和信号，这样，RS可以与基站(BS)精确地同步通信。

Description

在多跳中继无线通信系统中提供中继服务的装置和方法

本申请按照35U.S.C.§119(a)要求，以2006年10月20日向韩国知识产权局提交的、序列号为2006-0102533，2006年11月9日提交的、序列号为2006-0110744，2007年9月14日提交的、序列号为2007-0093897，以及2007年9月21日提交的、序列号为2007-0096632的申请为优先权，这些所公开的内容一并在此作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及一种多跳中继无线通信系统，更具体地，涉及一种用于构造中继站(RS)的帧的方法，以便在多跳中继无线通信系统中支持中继服务，以及一种用于提供该方法的装置。

背景技术

无线通信系统可以使用时分双工(TDD)方案和频分双工(FDD)方案来分配上行链路/下行链路资源。

使用FDD方案，无线通信系统使用频率资源分离上行链路和下行链路。

使用TDD方案，无线通信系统在同一频带上使用时间资源来划分上行链路和下行链路。

对于TDD方案，如图1所示，无线通信系统使用时间资源将帧划分为发送(Tx)间隔和接收(Rx)间隔。

图1示出了电气和电子工程师协会(IEEE)802.16系统的典型帧结构。

图1中的第j帧100包括使用时间资源划分的下行链路(DL)子帧101和上行链路(UL)子帧103。

基站(BS)基于第j帧100构造BS帧120，包括：DL子帧101，用于发送DL信号到移动站(MS)；以及UL子帧103，用于接收来自MS的UL信号。发送/接收转换间隙(TTG)105是在BS帧120的DL子帧101和UL子帧103之间的时间保护区域。接收/发送转换间隙(RTG)107是在第j帧100和第(j+1)帧140之间的时间保护区域。

MS基于第j帧100构造MS帧130，包括：DL子帧101，用于从BS接收DL信号；以及UL子帧103，用于向BS发送UL信号。在无线信道导致的DL延迟(例如，下行链路单向延迟(DLD))之后，MS接收来自BS的DL信号。通过考虑到上行链路单向延迟(ULD)，MS发送UL信号，以便BS可以基于BS帧120的UL子帧103接收UL信号。

对于无线信道的延迟，订户站接收/发送过渡间隙(SSRTG)113是位于MS帧130的DL子帧101和UL子帧103之间的时间保护区域。订户站发送/接收转换间隙(SSTTG)115是位于第j帧100和第(j+1)帧140之间的时间保护区域。

如上所述，BS和MS分别构造包括时间保护区域的BS帧120和MS帧130，用于在DL子帧101和UL子帧103之间的操作切换。其中，BS帧120的TTG105被设计为具有与DLD、SSRTG113和ULD之和一样的值。BS帧120的RTG107被设计为在长度上等于通过从SSTTG115减去DLD和ULD所获得的值。

近来，为了更快地响应通信环境的改变来重新配置网络以及更有效的使用无线网络，在无线通信系统中进行了使用中继站(RS)的通信方法的研究。由于在BS和MS之间的RS中继信号，无线通信系统不仅需要BS和MS之间的链路，还需要BS和RS之间的链路以及RS和MS之间的链路。因此，需要一种新的通信方法和新的帧结构，用于无线通信系统中使用RS的通信方法。

发明内容

本发明被设计为至少解决上述问题和/或缺点，并且提供至少下述优点。据此，本发明的一方面是提供一种装置和方法，用于在多跳中继无线通信系统中支持中继服务。

本发明的另一个方面是提供一种帧构造方法以及一种支持该方法的装置，用于在多跳中继无线通信系统中支持中继服务。

本发明的另一方面是提供一种装置和方法，用于在多跳中继无线通信系统中设置时间保护区域。

通过在使用中继方案的无线通信系统中提供一种上游(upper)节点操作方法来实现上述方面，所述方法包括：确认下游RS的发送(Tx)和接收(Rx)操作切换信息；以及向下游(lower)RS发送用于Tx/Rx操作切换的控制消息。

根据本发明的一个方面，提供了一种使用中继方案的无线通信系统中的中继站(RS)操作方法。上游节点确认信号延迟时间。与上游节点交换Tx/Rx操作切换时间信息。通过使用Tx/Rx操作切换时间信息和信号延迟时间来计算根据Tx/Rx操作切换的开销。通信中考虑到了开销。

根据本发明的另一方面，提供了一种在使用中继方案的无线通信系统中的RS。RS包括：定时控制器，用于发出用于Tx/Rx操作切换的定时信号。RS还包括发送机，用于根据帧结构产生帧，以及当RS进入Tx模式时，根据定时信号通过天线发送该帧。RS进一步包括接收机，用于根据定时信号，当Rs进入Rx模式时，检测和确认来自通过天线接收的帧的相应子帧。

附图说明

当通过下述详细的描述以及结合附图时，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更明显，其中：

图1示出了IEEE802.16系统的典型帧结构；

图2示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统；

图3示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统的定时配置；

图4示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的中继站(RS)的帧结构；

图5示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的偶跳RS的第i帧；

图6示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的偶跳RS的第(i+1)帧；

图7示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的奇跳RS的第i帧；

图8示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的奇跳RS的第(i+1)帧；

图9示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的基站(BS)的操作；

图10示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的RS的操作；

图11示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的RS；

图12示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的DL子帧的RS操作切换区域；

图13示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的UL子帧的RS操作切换区域；以及

图14示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的另一个定时配置。

具体实施方式

将在下面结合附图来描述本发明的优选实施例。在下述详细的描述中，没有详细描述公知的过程或构造以免模糊本发明的主题。

本发明提供了一种帧构造方法，用于在多跳中继无线通信系统中支持中继服务。

然后，作为示例演示了一种使用TDD方案和正交频分复用接入(OFDMA)方案的无线通信系统。注意，本发明适用于使用其他通信方案的通信系统。

图2示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统。尽管在该实施例中描述了一种2跳无线通信系统，该无线通信系统也可以被构造为多跳。

图2的无线通信系统包括BS 200、RS 210、和MS 220和230。第一MS 220在BS 200的服务覆盖内移动，并且直接与BS 200通信。

第二MS 230在BS 200的服务覆盖之外移动，并且因此通过RS210与BS 200通信。

借助于RS 210，BS 200向在BS 200服务覆盖之外移动的MS、或由于建筑物引起的服务屏蔽效果的阴影区域中遭受较差信道条件的MS提供了更好的无线信道。

在如上构造的无线通信系统中，BS、RS和MS之间使用图3中示出的帧结构和定时互相通信。

假设无线通信系统在帧的第一间隔构造用于BS和MS之间的链路的子帧，并且在帧的第二间隔构造用于BS和RS之间的链路的子帧。

图3示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的定时配置。下面，提供了用于支持图2的2跳无线通信系统的带内帧的详细描述。所述带内帧是一种根据TDD方案构造的物理帧结构，使得BS、RS和MS能够使用一个频率资源进行通信。如果所述无线通信系统为多跳，带内帧表示一种根据TDD方案构造的物理帧结构，使得BS、上游RS、下游RS和MS能够使用单个信号频率资源。

图3中的第i帧300包括使用时间资源划分的下行链路(DL)子帧310和上行链路(UL)子帧320。使用时间资源，分别将DL子帧310和UL子帧320划分为第一间隔311和321以及第二间隔313和323。第一间隔311和321分别表示DL接入区域和UL接入区域。第二间隔313和323分别表示DL中继区域和UL中继区域。

BS帧350的DL子帧310包括：第一间隔311，用于将信号从BS发送到通过直接链路连接的第一MS；以及第二间隔313，用于将信号从BS发送到RS。

BS帧350的UL子帧320包括：第一间隔321，用于接收来自第一MS的UL信号；以及第二间隔323，用于接收来自RS的UL信号。

时间保护区域TTG 331位于BS帧350的DL子帧310和UL子帧320之间。时间保护区域RTG 333位于第i帧330和第(i+1)帧370之间。BS在DL子帧310上发送信号，并继而在TTG 331期间从Tx模式切换为Rx模式，以在UL子帧320上接收信号。BS在UL子帧320上接收信号并继而在RTG 333期间从Rx模式切换为Tx模式，以在第(i+1)帧370的DL子帧上发送信号。

RS帧360的DL子帧310包括第一间隔311，用于向通过中继链路连接的第二MS发送信号；和第二间隔313，用于接收来自BS的信号。用于操作RS的切换操作的时间保护区域中继站发送/接收过渡间隙(RSTTG)335被插入在第一间隔311和第二间隔313之间。根据RSTTG 335的DL开销R发送/接收过渡间隙(R-TTG)343位于第一间隔311和第二间隔313之间。图2中进一步详细示出了RSTTG 335和R-TTG 343。

图12示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的DL子帧的RS操作切换区域。第j个正交频分复用(OFDM)符号表示第一间隔311的最后一个符号，以及第(j+1)个OFDM符号表示第二间隔313的第一个符号。

如图12所示，用于RS操作切换区域的RSTTG 1213位于DL子帧310的第一间隔311和第二间隔313之间。因此，RS可以在RSTTG1213期间从Tx模式切换到Rx模式。

当BS在时间点1201发送DL信号时，由于DL往返延迟(RTD)/21215，RS在时间点1203接收该DL信号。因此，RS需要在时间点1203之前进入Rx模式。

RS在RSTTG 1213中切换它的操作。因此，在DL子帧310的第一间隔311的末端，在时间段RSTTG-(RTD/2)1211期间，RS不能向服务覆盖内的第MS发送DL信号。在第一间隔311内不发送信号的这个区域(例如，RSTTG-(RTD/2)时间段)被称作DL开销R-TTG1211。

如果RS不能通过划分单个OFDM符号来使用特定间隔发送信号，则RS将R-TTG 1211设置为包括不发送信号区域的最小OFDM符号。例如，为了在RS的第j个OFDM符号内切换操作，RS将第j个OFDM符号间隔设置为R-TTG 1211。R-TTG 1211可以根据等式(1)来计算。R-TTG 1211具有OFDM符号单位值。

(1)

在等式(1)中，RSTTG表示RS的操作切换区域，RTD/2表示DLD。OFDMsymbolunit(x)表示用于将x除以一个OFDM长度的函数。值x和OFDM符号长度呗设置为时间单位。

表示上取整函数。当框中的值是小数时，上取整函数输出一个大于该小数的整数。

如等式(1)表达的，DL子帧开销是包括RS的操作切换区域的最小符号。

当RSTTG 1213小于或等于RTD/21215时，R-TTG 1211被设置为零，这是因为RS可以在RTD/2 1215期间切换它的操作。

回到图3，RS在RS的帧360的DL子帧310的第二间隔313中接收来自BS的DL信号。接下来，RS在UL子帧320的第一间隔321中接收来自第二MS的UL信号。据此，在DL子帧310的第二间隔313和UL子帧320的第一间隔321之间，RS不需要切换操作的时间段。但是，RS子帧360包括位于第二间隔313和第一间隔321之间的中继子帧延迟间隙(RSTG)337，以保持与BS帧350的同步。RSTG337值具有与通过从TTG 331中减去DLD所得到的相同的值。

RS帧360的UL子帧320包括第一间隔321，用于接收来自第二MS的UL信号；以及第二间隔323，用于向BS发送UL信号。作为RS切换操作的时间段的RSRTG 339被插入在第一间隔321和第二间隔323之间。根据RSRTG 339的UL开销R-RTG 345被插入在第一间隔321和第二间隔323之间。图13进一步详细示出了RSRTG 339和R-RTG 345。

图13示出了根据本发明实施例的多跳中继无线通信系统中的UL子帧的RS操作切换区域。第j个OFDM符号表示第一间隔321的最后一个符号，第(j+1)个OFDM符号表示第二间隔323的第一个符号。

如图13所示，用于RS操作切换区域的中继站接收/发送过渡间隙(RSRTG)1313位于UL子帧320的第一间隔321和第二间隔323之间。因此，RS在RSRTG 1313中从Rx模式切换为Tx模式。

通过考虑到UL往返延迟(RTD)/2 1315，RS在时间点1303发送UL信号，以使BS能够在时间点1301接收UL信号。为此，RS需要在时间点1303之前进入Tx模式。

RS在RSRTG 1313期间改变它的操作。结果，在UL子帧320的第一间隔321的末端处的时间段RSRTG+(RTD/2)1311期间，RS不能接收来自第MS的UL信号。在第一间隔321中不接收该信号的这个区域(例如，RSRTG+(RTD/2)时间段)被称作UL开销R-RTG1311。

如果RS不能通过划分一个OFDM符号来仅使用特定区域发送信号，则RS将R-RTG 1311设置为包括该不接收信号区域的最小OFDM符号。例如，当RS在第j个OFDM符号中切换操作时，RS将第j个OFDM符号设置为R-RTG 1311。R-RTG 1311可以根据等式(2)来计算。R-RTG 1311具有OFDM符号单位值。

(2)

在等式(2)中，RSRTG表示RS切换操作区域，RTD/2表示UL延迟(ULD)。OFDMsymbolunit(x)表示将x除以一个OFDM长度的函数。值x和OFDM符号长度设置为时间单位。

表示上取整函数。当括号中的值是小数，上取整函数输出一个大于该小数的整数。

如等式(2)表达的，UL子帧开销是包括RS操作切换区域的最小符号。

如上所述，RS在不包括R-RTG 345的UL子帧320的第一间隔321期间，接收来自第MS的信号。因此，第MS在RS的控制下，在不包括R-RTG 345的第一间隔321期间向RS发送信号。

回到图3，RS在第i帧300的UL子帧320的第二间隔323期间向BS发送UL信号。接下来，RS在第(i+1)帧370的DL子帧的第一间隔期间向第二MS发送DL信号。据此，RS不需要在UL子帧320的第二间隔323和DL子帧的第一间隔之间用于切换操作的时间段。但是，RS帧360包括在第(i+1)帧370的第二间隔323和第一间隔之间的中继帧时间间隙(RFTG)341以保持与BS帧350的同步。RFTG341具有与RTG 333和ULD的和相同的值。

现在，假设无线通信系统构造了与IEEE802.16系统的帧相同的RS帧的每个间隔。

图4示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的RS帧结构。

图4的RS帧包括通过时间资源划分的DL子帧401和UL子帧403。使用时间资源，DL子帧401和UL子帧403分别被分成第一间隔411和415以及第二间隔413和417。时间保护区域RSTG 425位于DL子帧401和UL子帧403之间，RFTG 427位于下一个帧的UL子帧403和DL子帧之间。

DL子帧401包括第一间隔411，用于将来自RS的DL信号发送到在服务覆盖内移动的MS，以及第二间隔413，用于接收来自BS的信号。时间保护区域R-TTG 421被插入在第一间隔411和第二间隔413之间。

UL子帧403包括第一间隔415，用于接收来自MS的UL信号，以及第二间隔417，用于将UL信号发送给BS。时间保护区域R-RTG423被插入在第一间隔415和第二间隔417之间。

如果无线通信系统被配置成使用多跳，RS需要中继第一RS和第二RS之间的信号以及BS和MS之间的信号。在这种情况下，如同单个超帧那样，RS通过构造第i帧和第(i+1)帧来支持中继服务。

在图5和6中进一步详细描述偶跳RS的帧。

图5示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的偶跳RS的第i帧。

图5的第i帧500包括通过时间资源划分的DL子帧501和UL子帧503。DL子帧501和UL子帧503使用时间资源被分成第一间隔和第二间隔。时间保护区域RSTG 505位于DL子帧501和UL子帧503之间。时间保护区域RFTG 507位于第i帧500和第(i+1)帧540之间。

DL子帧501包括第一间隔511，用于将来自RS的DL信号发送给在服务覆盖内的MS，以及第二间隔513，用于发送DL信号给下一个奇跳RS。

UL子帧503包括第一间隔515，用于接收来自MS的UL信号，以及第二间隔517，用于接收来自下一个奇跳RS的UL信号。

图6示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的偶跳RS的第(i+1)帧。

图6的第(i+1)帧540通过时间资源被划分成DL子帧541和UL子帧543。DL子帧541和UL子帧543使用时间资源被划分成第一间隔和第二间隔。时向保护区域RSTG 545位于DL子帧541和UL子帧543之间。时间保护区域RFTG 507位于第i帧500和第(i+1)帧540之间。

DL子帧541包括第一间隔551，用于发送来自RS的DL信号给在服务覆盖内的MS，以及第二间隔553，用于接收来自前一个奇跳RS的DL信号。RS在第一间隔551上发送信号，并且在第二间隔553上接收信号。为此，时间保护区域R-TTG 561被插入在DL子帧541的第一间隔551和第二间隔553之间，用于BS的操作切换。

UL子帧543包括用于接收来自MS的UL信号的第一间隔555，以及用于发送UL信号给前一个奇跳RS的第二间隔557。RS在第一间隔555上接收信号，并且在第二间隔557上发送信号。为了RS能够如此进行操作，时间保护区域R-RTG 563被插入在UL子帧543的第一间隔555和第二间隔557之间，用于RS的操作切换。

在图7和8中进一步详细描述了奇跳RS的帧。

图7示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的奇跳RS的第i帧。

图7的第i帧600通过时间资源被划分成DL子帧601和UL子帧603。DL子帧601和UL子帧603使用时间资源被划分成第一间隔和第二间隔。时间保护区域RSTG 605位于DL子帧601和UL子帧603之间。时间保护区域RFTG 607位于第i帧600和第(i+1)帧640之间。

DL子帧601包括第一间隔611，用于将来自RS的DL信号发送给在服务覆盖内的MS，以及第二间隔613，用于接收来自前一个偶跳RS的DL信号。RS在第一间隔611发送信号并在第二间隔613接收信号。为此，时间保护区域R-TTG 621被插入在DL子帧601的第一间隔611和第二间隔613之间，用于RS的操作切换。

UL子帧603包括用于接收来自MS的UL信号的第一间隔615，以及用于发送UL信号给前一个偶跳RS的第二间隔617。RS在第一间隔615上接收信号，并且在第二间隔617上发送信号。为此，时间保护区域R-RTG 623被插入在UL子帧603的第一间隔615和第二间隔617之间，用于RS的操作切换。

图8示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的奇跳RS的第(i+1)帧。

图8的第(i+1)帧使用时间资源被划分成DL子帧641和UL子帧643。DL子帧641和UL子帧643使用时间资源被划分成第一间隔和第二间隔。时间保护区域中继子帧时间间隙(RSTG)645位于DL子帧641和UL子帧643之间。时间保护区域中继帧时间间隙(RFTG)607位于第i帧600和第(i+1)帧640之间。

DL子帧641包括第一间隔651，用于发送来自RS的DL信号给在服务覆盖内的MS，以及第二间隔653，用于发送DL信号给下一个偶跳RS。

UL子帧643包括用于接收来自MS的UL信号的第一间隔655，以及用于接收来自下一个偶跳RS的UL信号的第二间隔657。

下面给出与无线通信系统中RS的Tx/Rx操作切换相关的用于发送区域信息的BS操作方法的详细描述。

图9示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的BS的操作。

在图9中，BS在步骤901检查是否从RS中接收到的初始接入请求消息。

当接收到初始接入请求消息时，BS在步骤903中执行到RS的初始接入。

在步骤905，BS确定是否与RS协商RSTTG和RSRTG。也就是说，在初始接入到RS期间或之后，BS执行与RS的协商功能。为此，BS确定是否与RS协商RSTTG和RSRTG。

当与RS协商RSTTG和RSRTG时，BS在步骤907中与RS协商RSTTG和RSRTG。为此，BS可以为每个RS设置不同的RSTTG和RSRTG。例如，为了协商RSTTG和RSRTG，BS和RS应该知道RSTTG和RSRTG的最大值。RSTTG和RSRTG的最大值可以通过预先设置为系统信息的方式为BS和RS所知，或由BS来决定，然后使用表1所示的广播信息通知RS。例如，BS可以利用下行链路信道标识符(DCD)消息作为广播信息。

                          表1

名称	类型	长度	值(可变长度)
				RSTTG	TBD	1	≥xxx
RSRTG	TBD	1	≥yyy

在表1中，xxx和yyy具有时间值。RSTTG信息和RSRTG信息表示RS执行操作切换的时间。

如上所述，在确认RSTTG和RSRTG的最大值之后，BS检查接收自RS的RSTTG和RSRTG。也就是说，BS检查RS期望的RSTTG和RSRTG。接下来，BS通过考虑到RS期望的RSTTG和RSRTG来确定RS的RSTTG和RSRTG，并且将包括由BS确定的RSTTG和RSRTG的响应消息或肯定应答消息发送给RS。BS将RSTTG和RSRTG设置为小于或等于RSTTG和RSRTG的最大值。

可选择地，BS可以通过发送RS期望的RSTTG和RSRTG的响应信号，来协商RSTTG和RSRTG。

在与RS协商RSTTG和RSRTG之后，BS在步骤911中检查RS的信号延迟时间。具体地，BS检查在到RS初始接入或随机接入的过程中所需的信号延迟时间。

相反，当在步骤905中确定不与RS协商RSTTG和RSRTG时，在步骤909中，BS在初始接入期间或之后确定RSTTG和RSRTG并且将他们发送给RS。BS可以通过表1所示构造的广播信息发送RSTTG和RSRTG给RS。可选择地，BS可以在初始接入之前使用广播信息将RSTTG和RSRTG发送给RS。

在向RS发送RSTTG和RSRTG之后，BS在步骤911中检查信号延迟时间。具体地，BS确认在到RS的初始接入或随机接入的过程中获得的信号延迟时间。

在确认RS的信号延迟时间之后，在步骤913中，BS使用RS的RSTTG和RSRTG信息和信号延迟时间来计算RS的DL开销R-TTG和UL开销R-RTG。也就是说，BS计算RS的DL开销和UL开销，以便与RS同步。BS可以根据等式(1)和等式(2)计算R-TTG和R-RTG。

在计算RS的DL开销和UL开销之后，在步骤915中，BS考虑到RS的DL开销和UL的开销与RS进行通信，之后，该方法结束。

根据本发明，BS与RS协商RSTTG和RSRTG的Tx/Rx的操作切换时间或发送RSTTG和RSRTG给RS。可选择地，BS可以计算RS的DL开销和UL开销并发送给RS。

根据本发明的实施例，BS在初始接入到RS时，与RS协商RSTTG和RSRTG信息或发送RSTTG和SRRTG给RS。BS不仅可以在初始接入到RS时，也可以在连接到RS时，与RS协商RSTTG和RSRTG信息或发送RSTTG和SRRTG给RS。在连接到BS的提供了中继服务的同时，当无线信道改变了信号延迟时间时，BS可以与RS再次协商RSTTG和RSRTG信息，或生成RSTTG和RSRTG并发送给RS。

下面更详细地示出用于通过使用从BS接收到的RSTTG和RSRTG来确认DL开销和UL开销的RS操作。

图10示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的RS的操作。

在图10中，在步骤1001中，RS请求到BS的初始接入。

在请求到BS的初始接入之后，在步骤1003中，RS执行到BS的初始接入。

在步骤1005中，RS决定是否与BS协商RSTTG和RSRTG。具体地，RS在初始接入到BS期间或之后执行与BS的协商功能。其中，RS确定是否与BS协商RSTTG和RSRTG。

如果确定与BS协商RSTTG和RSRTG，在步骤1007中，RS与BS协商RSTTG和RSRTG。例如，RS确定并发送期望的RSTTG和RSRTG给BS以协商RSTTG和RSRTG。接下来，通过考虑到期望的RSTTG和RSRTG，RS从BS接收包括由BS确定的RSTTG和RSRTG的响应消息或肯定应答消息。RS通过考虑RSTTG和RSRTG的最大值来确定期望的RSTTG和RSRTG。RSTTG和RSRTG的最大值可以被设置作为系统信息，或使用表1中的广播信息从BS提供。

在接收到来自BS的响应消息之后，在步骤1011中RS检查BS的信号延迟时间。换句话说，RS确认在到BS的初始接入或随机接入BS的过程中获得的信号延迟时间。

相反，当确定不与BS协商RSTTG和RSRTG时，在步骤1009中，RS在初始接入期间或之后接收BS广播的RSTTG和RSRTG信息。可选择地，RS可以初始接入之前通过广播信息接收来自BS的RSTTG和RSRTG。

在步骤1011中，当接收到来自BS的RSTTG和RSRTG时，RS检查BS的信号延迟时间。RS检查到BS的初始接入或随机接入所需的信号延迟时间。

接下来，在步骤1013中，RS使用BS的RSTTG和RSRTG信息以及信号延迟时间来计算DL开销R-TTG和UL开销R-RTG。RS根据等式(1)和等式(2)计算R-TTG和R-RTG。

在步骤1015中，考虑到DL开销和UL开销，RS与BS进行通信，之后该方法结束。

根据本发明，RS使用接收自BS的RSTTG和RSRTG信息，协商或计算R-TTG和R-RTG信息。可选择地，RS可以确认针对RS计算并从BS接收的R-TTG和R-RTG。

下面，提供了一种RS的结构的详细说明，所述RS在无线通信系统中使用从BS接收的RSTTG和RSRTG信息来支持中继服务。如图11所示来构造RS。由于BS、偶跳RS、奇跳RS的构造实质上相同，只描述RS的结构。

图11示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的RS。

图11中的RS包括：发送机1101、接收机1103、定时控制器1105、射频(RF)开关1107。

发送机1101包括帧生成器1109、资源映射器1111、调制器1113、数模转换器(DAC)1115。

帧生成器1109根据来自定时控制器1105的控制信号，生成如图3所示的帧。例如，RS在帧的第一间隔生成用于RS-MS链路的子帧，并且在第二间隔生成用于RS-BS链路的子帧。

资源映射器1111将从帧生成器1109提供的子帧映射到对应链路的突发(burst)。

根据相应的调制和编码方案(MCS)级，调制器1113调制映射到链路突发的子帧，从资源映射器1111提供所述子帧。

DAC 1115将从调制器1113提供的数字信号转换为模拟信号，并将该模拟信号输出给RF开关1107。

接收机1103包括模数转换器(ADC)1117、解调器1119、资源解映射器1121、以及帧提取器1123。

ADC 1117将通过RF开关1107接收的模拟信号转换为数字信号。解调器1119根据相应的调制标准(例如，MCS标准)解调从ADC 1117提供的数字信号。

资源解映射器1121提取映射到链路的突发的实际子帧，从解调器1119提供所述子帧。

帧提取器1123从资源解映射器1121提供的子帧中提取与RS相对应的子帧。

RF开关1107在定时控制器1105的控制下，将发送到和接收自BS、MS或其他RS的信号转发给发送机1101和接收机1103。

定时控制器1105发出控制信号以生成图3的帧，并且根据帧结构发送和接收信号。此时，定时控制器1105发出控制信号指导发送机1101和接收机1103使用接收自BS的RSTTG和RSRTG信息来改变模式。定时控制器1105使用RSTTG信息，在DL帧的第一间隔和第二间隔之间设置R-TTG区域。定时控制器1105使用RSRTG信息，在UL帧的第一间隔和第二间隔之间设置R-RTG区域。

当无线通信系统被构造为多跳时，BS和RS可以使用图14的帧结构彼此进行通信。

图14示出了根据本发明的实施例的多跳中继无线通信系统中的另一个定时配置。之后，作为示例来解释DL子帧。

图14的DL子帧1400使用时间资源被划分成第一间隔1401、第二间隔1403、和第三间隔1405。

BS帧1410的DL子帧1400包括：用于将来自BS的信号发送给通过直接链路连接的第一MS的第一间隔1401和第二间隔1403，以及用于将来自BS的信号发送给1跳RS的第三间隔1405。这里，第二间隔1403可以为空。

一跳RS帧1420的DL子帧1400包括：用于将信号发送给通过中继链路连接的第二MS的第一间隔1401，用于将信号发送给2跳RS的第二间隔1403，以及用于从BS接收信号的第三间隔1405。DL开销R-TTG 1425被插入在第二间隔1403和第三间隔1405之间。可以通过将从BS接收的RSTTG 1421和BS的信号延迟时间RTD/2 1423代入等式(1)，来计算R-TTG1425的大小。

2跳RS帧1430的DL子帧1400包括：用于发送信号给通过中继链路连接的第三MS的第一间隔1401，用于接收来自1跳RS的信号的第二间隔1403，以及用于发送信号给3跳RS的第三间隔1405。DL开销R-TTG 1435被插入在第一间隔1401和第二间隔1403之间。DL开销R-RTG1441被插入在第二间隔1403和第三间隔1405之间。可以通过将从1跳RS接收的RSTTG 1431和1跳RS的信号延迟时间RTD/21433代入等式(1)，来计算R-TTG 1435的大小。可以通过将从1跳RS接收的RSRTG 1439和RS的信号延迟时间RTD/2 1437代入等式(2)，来计算R-RTG 1441的大小。

3跳RS帧1450的DL子帧1400包括：用于向通过中继链路连接的第四MS发送信号的第一间隔1401，用于向4跳RS发送信号的第二间隔1403，以及用于接收来自2跳RS的信号的第三间隔1405。DL开销R-TTG 1455被插入在第二间隔1403和第三间隔1405之间。可以通过将从2跳RS接收的RSTTG 1451和2跳RS的信号延迟时间RTD/2 1453代入等式(1)来计算R-TTG1455的大小。

如上所述，当无线通信系统被构造为多跳时，DL子帧的开销不仅可以包括R-TTG，还可以包括R-TTG和R-RTG。换句话说，DL子帧的开销可以根据在无线通信系统中的帧结构而变化。

与DL子帧的开销类似，UL子帧的开销也可以根据帧结构变化。

如上所述，由于多跳中继无线通信系统提供从BS到RS的时间保护区域信息，RS能够与BS精确同步地进行通信。

尽管已经结合上述优选实施例演示和描述了本发明，本领域技术人员可以理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围和前提下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (23)

1.一种在使用中继方案的无线通信系统中的上游节点操作方法，该方法包括步骤：

确认下游中继站RS的发送Tx和接收Rx操作切换信息；以及

发送Tx/Rx的操作切换的控制消息到下游RS。

2.如权利要求1的上游节点操作方法，其中，上游节点是基站BS或上游RS。

3.如权利要求1的上游节点操作方法，其中，Tx/Rx操作切换信息包括当下游RS从Tx模式改变为Rx模式时所需的时间信息以及当下游RS从Rx模式改变为Tx模式时所需的时间信息中的至少一个。

4.如权利要求1的上游节点操作方法，其中，使用以下方法中的至少一个来确认下游RS的Tx/Rx操作切换信息：在与下游RS的能力协商过程中接收下游RS所需的Tx/Rx的切换信息的方法；以及通过考虑到下游RS的Tx/Rx操作切换时间的最大值来确定下游RS的Tx/Rx操作切换信息的方法。

5.如权利要求4的上游节点操作方法，其中，通过系统信息或在上游节点处确定下游RS的Tx/Rx操作切换时间的最大值。

6.如权利要求1的上游节点操作方法，其中，控制消息包括以下消息中的至少一个：下游RS请求的用于Tx/Rx操作切换信息的确认消息；考虑到下游RS请求的Tx/Rx操作切换信息所确定的值；以及依照下游RS的Tx/Rx操作切换信息的开销。

7.如权利要求6的上游节点操作方法，其中，由下游RS请求的Tx/Rx操作切换信息的确认消息包括以下信息中的至少一个：与下游RS请求的Tx/Rx操作切换信息相同的信息；以及对于下游RS请求的Tx/Rx操作切换信息的肯定应答消息。

8.如权利要求6的上游节点操作方法，其中，基于下式来计算用于根据下游RS的Tx/Rx操作切换将开销从Tx模式改变为Rx模式的开销：

R-TTG＝[OFDMsymbolunit(RSTTG-RTD/2)]，

其中R-TTG表示根据在子帧中RS的操作切换的开销，RSTTG表示RS的Tx/Rx操作切换区域，RTD/2表示信号的下行链路延迟DLD时间，以及OFDMsymbolunit(x)表示用于将x除以一个正交频分复用OFDM符号长度的函数。

9.如权利要求6的上游节点操作方法，其中，基于下式来计算用于根据下游RS的Tx/Rx操作切换将开销从Rx模式改变为Tx模式的开销：

R-RTG＝[OFDMsymbolunit(RSRTG+RTD/2)]，

其中R-RTG表示根据在子帧中RS的操作切换的开销，RSRTG表示RS的Tx/Rx操作切换区域，RTD/2表示信号的上行链路延迟ULD时间，以及OFDM symbolunit(x)表示用于将x除以一个正交频分复用OFDM符号长度的函数。

10.一种在使用中继方案的无线通信系统中的中继站RS操作方法，该方法包括步骤：

确认上游节点的信号延迟时间；

与上游节点交换发送Tx和Rx操作切换时间信息；

使用Tx/Rx操作切换时间信息和信号延迟时间，根据Tx/Rx操作切换计算开销；以及

根据开销进行通信。

11.如权利要求10的RS操作方法，其中，在初始接入或随机接入到上游节点的过程中获取信号延迟时间。

12.如权利要求10的RS操作方法，其中，交换Tx/Rx操作切换时间信息包括：

确定Tx/Rx操作切换时间；以及

在与上游节点能力协商的过程中，发送确定的Tx/Rx操作切换时间到上游节点。

13.如权利要求12的RS操作方法，其中，交换Tx/Rx操作切换时间信息进一步包括：

在向上游节点发送所确定的Tx/Rx操作切换时间之后，接收来自上游节点的对于所发送的Tx/Rx操作切换时间的肯定应答消息息、或在上游节点处确定的Tx/Rx操作切换时间信息。

14.如权利要求12的RS操作方法，其中，所确定的Tx/Rx操作切换时间小于或等于Tx/Rx操作切换时间的最大值。

15.如权利要求14的RS操作方法，其中，Tx/Rx操作切换时间的最大值是由系统公共信息设置或由上游节点提供的。

16.如权利要求10的RS操作方法，其中，基于下式来计算用于根据Tx/Rx操作切换将开销从Tx模式改变为Rx模式的开销：

R-TTG＝[OFDMsymbolunit(RSTTG-RTD/2)]，

其中R-TTG表示根据在子帧中RS的操作切换的开销，RSTTG表示RS的Tx/Rx操作切换区域，RTD/2表示信号的下行链路延迟DLD时间，以及OFDMsymbolunit(x)表示用于将x除以一个正交频分复用OFDM符号长度的函数。

17.如权利要求10的RS操作方法，其中，基于下式来计算用于根据Tx/Rx操作切换将开销从Rx模式改变为Tx模式的开销：

R-RTG＝[OFDMsymbolunit(RSRTG+RTD/2)]，

其中R-RTG表示根据在子帧中RS的操作切换的开销，RSRTG表示RS的Tx/Rx操作切换区域，RTD/2表示信号的上行链路延迟ULD时间，以及OFDMsymbolunit(x)表示将x除以一个正交频分复用OFDM符号长度的函数。

18.如权利要求10的RS操作方法，其中，上游节点是基站BS或上游RS。

19.一种在使用中继方案的无线通信系统中的中继站RS，所述RS包括：

定时控制器，发出发送Tx和接收Rx操作切换的定时信号；

发送机，根据帧结构生成帧，并且当RS进入Tx模式时，根据定时信号通过天线发送该帧；以及

接收机，根据定时信号，当RS进入Rx模式时，检测并确认来自天线接收的帧的相应子帧。

20.如权利要求19的RS，其中，定时控制器计算在与上游节点的能力协商过程中确定并发送到上游节点的Tx/Rx操作切换时间的开销，或计算通过与上游节点协商所确定的Tx/Rx操作切换时间，以及根据所述开销发出定时信号。

21.如权利要求20的RS，其中，定时控制器基于下式计算用于Tx/Rx操作切换时间的将开销从Tx模式改变为Rx模式的开销：

R-TTG＝[OFDMsymbolunit(RSTTG-RTD/2)]，

其中R-TTG表示根据在子帧中RS的操作切换的开销，RSTTG表示RS的Tx/Rx操作切换区域，RTD/2表示信号的下行链路延迟DLD时间，以及OFDMsymbolunit(x)表示用于将x除以一个正交频分复用OFDM符号长度的函数。

22.如权利要求20的RS，其中，定时控制器根据下式计算用于Tx/Rx操作切换的将开销从Rx模式改变为Tx模式的开销：

R-RTG＝[OFDMsymbolunit(RSRTG+RTD/2)]，

其中R-RTG表示根据在子帧中的RS的操作切换的开销，RSRTG表示RS的Tx/Rx操作切换区域，RTD/2表示信号的上行链路延迟ULD时间，以及OFDMsymbolunit(x)表示用于将x除以一个正交频分复用OFDM符号长度的函数。

23.如权利要求19的RS，其中，上游节点为基站BS或上游RS。

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