CN102325121A - 无线中转通信正交频分复用接入系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线中转通信正交频分复用接入系统及方法。本发明所述系统包括BS(基站)、RS(中转站)和用户终端，所述方法主要包括：在BS物理层帧结构的下行子帧和上行子帧中采用时分复用TDM方式分别设置下行中转区和上行中转区，在RS的FDD无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中设置下行中转区，用于定义RS接收BS的下行中转区的中转子信道和OFDMA符号组合，在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中设置上行中转区，用于定义RS接收BS的上行中转区的中转子信道和OFDMA符号组合；在BS、RS与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。利用本发明，可以在通信系统中实现基于单FDD无线收发机的RS的中转通信，可以有效地保证RS和BS、用户终端之间的中转通信，并可以有效地避免可能存在的各种干扰。

Description

无线中转通信正交频分复用接入系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线中转通信正交频分复用接入系统及方法。

背景技术

IEEE 802.16为第一个宽带无线接入标准，该标准主要包括两个版本：一个为802.16标准的宽带固定无线接入版本802.16-2004，另一个为802.16标准的宽带移动无线接入版本802.16e。在802.16-2004标准中仅定义了两种网元，具体为BS(基站)和SS(用户站)；在802.16e标准中同样也仅定义了两种网元，具体为BS和MS(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)的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/MS间的中转通信实体，从而扩大BS的覆盖范围或增加用户站的吞吐量。

另外，目前，在通信系统中，如802.16系统中通常采用OFDM(正交频分复用)或OFDMA(正交频分复用接入)技术进行通信。在OFDM或OFDMA系统的一个信道(Channel)中，其OFDM或OFDMA符号由子载波(Subcarrier)构成，子载波的数目决定了FFT变换的点数。组成一个子信道(Subchannel)的子载波可以相邻，也可以不相邻，图1给出了子载波相邻的示例。

在通信系统中，按传送数据的种类可以将子载波划分为以下几种：

1、数据子载波：用于传数据的子载波；

2、导频子载波：用于传导频的子载波；

3、空子载波：不用于传任何数的子载波，包括保护带(Guard Band)和直流子载波(DC Subcarrier)。

在OFDM或OFDMA系统，不同的用户划分上行链路的FFT(快速傅氏变换)空间，每个用户在一个或多个子信道上传输。子信道的划分是一种FDMA方式，所有的有效子载波被分成若干子载波集，每一个子载波集称为一个子信道(subchannel)。

在划分子信道过程中，主要采用以下三种方法：

第一种是将载波划分成连续的组，这种实现起来最简单，且相邻子信道干扰较小，但是获得到的频率分集的效果较差。

第二种是不同子信道的载波以规则的方式交织，这种频率分集效果较好，但是系统对子信道间干扰较为敏感。

第三种是对第二种的改进，即不同子信道的载波以伪随机的方式交织，通过不同的基站使用不同的序列改变码从而减少了基站间的干扰。

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(用户站)可以是半双工FDD。而对于免授权的频段，双工方式只能是TDD。而对于免授权的频段，双工方式只能是TDD。FDD下的802.16OFDMA(或SOFDMA)帧结构，如图2所示。在802.16OFDMA(或SOFDMA)方式中，OFDMA(或SOFDMA)中的PHY burst(突发)被分配了一组相邻的子信道和一组OFDMA符号。

在物理信道上传输的数据是以帧的格式来传输。每帧包括DL(下行子帧)和UL(上行子帧)。在FDD模式下，下行子帧和上行子帧采用不同频率传输，如图2中，DL采用频率f1，UL采用频率f2。

一个burst在上行可以分配给一个SS/MS(或一组用户)，在下行可以由BS作为一个发送单元发给SS/MS。上行SS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求等都通过Ranging subchannel进行。下行子帧有一个前导码(preamble)开始，用于物理同步；之后是FCH，用来指定紧随在FCH之后的一个或多个下行Burst的profile及其长度。然后是DL-MAP和UL-MAP消息，DL-MAP用于指示下行各个burst的子信道和OFDMA符号位置和使用方法(profile)，UL-MAP用于指示上行各个burst的子信道和OFDMA符号位置和使用方法(profile)。

现有技术的RS和BS、MS/SS的高级中转通信模式结构示意图如图3所示，RS和BS、MS/SS间采用FDD/TDM/OFDM方式通信，BS和RS下行采用频率f2，BS和RS上行采用频率f1；MS/SS通过RS进行无线中转接入BS，RS作为一个MS/SS接入BS。

在图3中，所述的RS需有两套FDD无线收发机，即图3中FDD收发机1和FDD收发机2，具体为：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。

另外，在图3中，DL_BS为BS的物理层帧的下行子帧，由BS到SS/MS_BS或RS，UL_BS为BS的物理层帧的上行子帧，由SS/MS_BS或RS到BS，SS/MS_BS、RS的第二套无线收发机和BS保持收发帧同步；DL_RS为RS的物理层帧的下行子帧，由BS到SS/MS_RS或RS，UL_RS为RS的物理层帧的上行子帧，由SS/MS_RS或RS到BS，SS/MS_RS和RS的第一套无线收发机保持收发帧同步。

上述高级中转通信模式的缺点为：

1、RS需有两套FDD无线收发机，结构复杂，成本高。

2、在FDD通信模式下，网络系统通信可能会存在如图4(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。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线中转通信正交频分复用接入系统及方法，从而可以在通信系统中实现基于单FDD无线收发机的RS的OFDMA中转通信，并可以有效地避免可能存在的各种干扰。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无线中转通信系统，包括基站(BS)、中转站(RS)和用户终端，该RS分别提供有与BS和用户终端通信的接口，且在该RS中包括一个频分双工(FDD)无线收发机，所述RS中的FDD无线收发机上行和BS中的FDD无线收发机下行采用相同的频率，RS中的FDD无线收发机下行和BS中的FDD无线收发机上行采用相同的频率，其中，用户终端中的第一FDD无线收发机包含的FDD无线发射机1物理层单元和FDD无线接收机1物理单元与BS中的FDD无线接收机物理层单元和FDD无线发射机物理层单元对应，用户终端中的第二FDD无线收发机包含的FDD无线发射机2物理层单元和FDD无线接收机2物理单元与RS中的FDD无线接收机物理层单元和FDD无线发射机物理层单元对应；

所述的RS中的FDD无线收发机包括：

FDD无线发射机物理层处理单元：分别与其它RS中的FDD无线接收机物理层处理单元或所述RS中的FDD无线收发机数据链路层处理单元及可与FDD无线发射机物理层处理单元通信的用户终端中FDD无线接收机2的物理层处理单元或BS FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机物理层处理单元：分别与其它RS中的FDD无线发射机物理层处理单元或所述RS中的FDD无线收发机数据链路层处理单元及可与FDD无线接收机物理层处理单元通信的用户终端中FDD无线发射机2的物理层处理单元或BS中的FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信。

所述的用户终端包括：

FDD无线发射机1的物理层处理单元：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与FDD无线发射机1的物理层处理单元通信的BS中的FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线发射机2的物理层处理单元：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与FDD无线发射机2的物理层处理单元通信的RS中的FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机1的物理层处理单元：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与FDD无线接收机1的物理层处理单元通信的BS中的FDD无线发射机的物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机2物理层处理单元：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与其通信的RS中的无线发射机物理层处理单元进行无线通信；

用户终端的FDD无线收发机的数据链路层处理单元：对来自FDD无线接收机1和/或2的物理层处理单元的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给FDD无线发射机1和/或2的物理层处理单元。

所述的RS包括：

FDD无线收发机数据链路层处理单元：对来自RS的FDD无线接收机物理层处理单元的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给RS的FDD无线发射机物理层处理单元；对来自用户的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给RS的FDD无线发射机物理层处理单元。

所述的BS包括：

有线传输处理单元：与上一级设备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；

FDD无线发射机物理层处理单元：分别与BS的FDD无线收发机数据链路层处理单元及可与FDD无线发射机物理层处理单元通信的用户终端中的FDD无线接收机1物理层处理单元或RS中的FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机物理层处理单元：分别与BS的FDD无线收发机数据链路层及可与FDD无线接收机物理层处理单元通信的用户终端中的FDD无线发射机1物理层处理单元或RS中的FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信；

BS的FDD无线收发机数据链路层处理单元：将接收到的来自BS的FDD无线接收机物理层处理单元的数据作FDD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，将接收到的来自有线传输处理单元元的数据作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给BS的FDD无线发射机物理层处理单元。

所述的BS还提供与用户终端通信的接口，当BS与RS覆盖下的用户终端直接通信时，所述BS通过采用和其它发送数据不同的信道编码和调制方式或不同的发射功率将前导码(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，对BS的上行子帧的初始测距竞争时隙和带宽请求竞争时隙，用户终端采用和其它发送数据不同的信道编码和调制方式或不同的发射功率直接由用户终端发送给BS，对BS的测距子信道，用户终端采用和其它发送数据不同的信道编码和调制方式或不同的发射功率直接由用户终端发送给BS，不通过RS进行中转。

一种无线中转通信系统的实现无线中转通信的方法，包括：

A、在基站(BS)物理层帧结构的下行子帧中采用时分复用(TDM)方式设置下行中转区，在基站BS物理层帧结构的上行子帧中采用时分复用TDM方式设置上行中转区，在中转站(RS)的频分双工(FDD)无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中设置下行中转区，用于定义RS接收BS的下行中转区的中转子信道和正交频分复用接入(OFDMA)符号组合，在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中设置上行中转区，用于定义RS接收BS的上行中转区的中转子信道和OFDMA符号组合；

B、在BS、RS与用户终端之间基于所述设置的BS物理层帧结构的上行子帧和下行子帧，RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的上行子帧和下行子帧采用FDD方式进行无线中转通信。

所述的步骤A还包括：

在BS的上行中转区对应的期间内，属于BS的用户终端不安排任何发送子信道和OFDMA符号组合，在BS的下行中转区对应的期间内，属于RS的用户终端不安排任何发送子信道和OFDMA符号组合，所述在BS和RS中设置的上行和下行中转区在每一帧中选择设置。

所述的步骤A还包括：

当存在至少两个RS时，该至少两个RS通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享下行或上行中转区，不同的RS的FDD无线发射机只在上行中转区中相应的子信道和OFDMA符号组合中发送BS的中转数据，在其它子信道和OFDMA符号组合中不安排发送BS的中转数据，不同的RS的FDD无线接收机只在下行中转区中相应的子信道和OFDMA符号组合中接收BS的中转数据，在其它子信道和OFDMA符号组合中不安排接收BS的中转数据。

所述的步骤A还包括：

在BS的物理层帧结构的下行子帧中的下行中转区设置下行中转广播子信道，用于定义由BS广播给RS的下行子信道和OFDMA符号组合；

在RS的FDD无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中的下行中转区设置下行中转广播子信道，用于定义接收BS下行中转广播的RS上行子信道和OFDMA符号组合；

所述在BS和RS中设置的下行中转广播子信道在每一帧中选择设置。

所述的步骤A还包括：

在BS的物理层帧结构的上行子帧的上行中转区中定义中转测距子信道，定义用于RS的初始接入测距、周期性测距、带宽请求的BS中转测距接收子信道和OFDMA符号组合，该中转测距子信道也可作为用户终端的初始接入测距、周期性测距、带宽请求测距子信道用；

在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的上行子帧的下行中转区中设置中转测距子信道，用于定义RS的初始接入测距、周期性测距、带宽请求的RS中转测距发送子信道和OFDMA符号组合；

所述在BS和RS中设置的中转测距子信道的时频关系必须一一对应，严格同步，在每一帧中选择设置。

所述的步骤A还包括：

在BS的物理层帧结构的上行子帧或RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中，在除下行子帧头和上行中转区的对应期间外，BS接收机和不同的RS的FDD无线发射机通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享BS上行子帧的其余部分或RS下行子帧；

在BS的物理层帧结构的下行子帧或RS的FDD无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中，在除下行子帧头、下行子帧头接收和下行中转区的对应期间外，BS发射机和不同的RS的FDD无线接收机通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享RS的FDD无线接收机的上行子帧的其余部分或BS下行子帧。

所述的步骤A还包括：

在BS的物理层帧结构的下行子帧中定义下行子帧头，该下行子帧头为下行子帧的开始，用于定义发送用户同步信息的子信道和OFDMA符号组合和发送指示信息的子信道和OFDMA符号组合，以指示BS物理层帧结构下行子帧和上行子帧的各子信道和OFDMA符号组合的位置和使用方法，该下行子帧头在每帧中都设置。

所述的步骤A还包括：

当BS无法与RS覆盖下的用户终端直接通信时，在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中定义下行子帧头，该下行子帧头为RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧的开始，用于定义发送用户同步信息的子信道和OFDMA符号组合和发送指示信息的子信道和OFDMA符号组合，以指示RS物理层帧结构下行子帧和上行子帧的各子信道和OFDMA符号组合的位置和使用方法，该下行子帧头在每帧中都设置。

所述的步骤A还包括：

当BS无法与RS覆盖下的用户终端直接通信时，所述在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中定义的下行子帧头在时间上滞后于所述在BS的物理层帧结构的下行子帧中定义的下行子帧头，且在RS的FDD无线发射机的下行子帧头期间，BS不能安排任何接收子信道和OFDMA符号组合。

所述的步骤A还包括：

当存在至少两个RS时，在RS的FDD无线发射机的下行子帧头期间，其它RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧不安排任何发送子信道和OFDMA符号组合，

或，

当存在至少两个RS时，如果不同RS的FDD无线发射机的下行子帧头在时间上重叠，则必须完全重叠，严格同步，且其下行子帧头内容必须相同。

所述的步骤A还包括：

在RS的FDD无线接收机的物理层帧结构中设置下行子帧头接收，用于定义接收BS的下行子帧头的子信道和OFDMA符号组合，该下行子帧头接收和所述BS的下行子帧头的时频关系必须一一对应，完全同步，该下行子帧头接收子信道在每一帧中选择设置。

所述的步骤A还包括：

在BS的物理层帧结构的上行子帧中定义测距子信道，定义用于用户终端的初始接入测距、周期性测距、带宽请求的BS测距接收子信道和OFDMA符号组合；

当BS无法与RS覆盖下的用户终端直接通信时，在RS的FDD无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中定义测距子信道，定义用于用户终端的初始接入测距、周期性测距、带宽请求的RS测距接收子信道和OFDMA符号组合，

所述在BS和RS中定义的测距子信道在每帧中都设置。

所述的步骤B具体包括：

在BS、RS和用户终端之间基于设置的BS和RS的物理层帧结构的上行子帧、下行子帧中包含的上行中转区、下行中转区、下行中转广播子信道、中转测距子信道、下行子帧头、下行子帧头接收、测距子信道进行消息的交互，实现无线中转通信。

包括：

由BS到用户终端的下行通信过程：

C、RS通过RS的FDD无线接收机接收BS通过下行子帧发送过来的数据；

D、RS通过RS的FDD无线发射机的下行子帧转发所述接收到的数据给用户终端；

由用户终端到BS的上行通信过程：

E、RS接收用户终端在除BS的上行中转区对应期间外的时频区间发送过来的数据；

F、RS通过下行子帧的上行中转区发送上行中转通信数据给BS，该上行中转通信数据由BS在上行子帧中接收。

所述的步骤C具体包括：

C1、RS通过RS的FDD无线接收机的下行子帧头接收子信道接收，BS在下行子帧的下行子帧头中发送过来的前导码，和BS取得同步；

C2、RS通过RS的FDD无线接收机的下行子帧头接收子信道接收BS发送过来的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，获得BS下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息；

C3、RS通过RS的FDD无线接收机的下行中转广播子信道接收，BS利用下行子帧的下行中转区的下行中转广播发送过来的广播消息；RS通过RS的FDD无线接收机的下行中转区接收，BS在下行子帧的下行中转区的下行中转RS中发送过来的下行中转通信数据。

所述的步骤D具体包括：

D1、在RS的FDD无线发射机的下行子帧的下行子帧头中发送前导码，该前导码用于在用户终端接收该前导码后，和RS取得同步；

D2、RS的FDD无线发射机在下行子帧中发送来自BS的FCH、DL-MAP、UL-MAP信息，该FCH、DL-MAP、UL-MAP信息用于在用户终端接收该FCH、DL-MAP、UL-MAP信息后，获得RS下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息；

D3、RS的FDD无线发射机接收BS发送过来的中转通信数据，RS的FDD无线发射机在下行子帧的除下行子帧头、下行中转区外的时频区间发送下行中转通信数据给用户终端，该下行中转通信数据由用户终端从相应时频区间接收；

或

D4、在用户终端接收到BS的下行子帧的下行子帧头中的前导码，与BS取得同步，并且在用户终端接收到BS的下行子帧的下行子帧头中的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，获得BS和RS的下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息后；

D5、RS的FDD无线发射机接收BS发送过来的中转通信数据，RS的FDD无线发射机在下行子帧中，在除下行子帧头、下行中转区外的时频区间发送下行中转通信数据给用户终端，该下行中转通信数据由用户终端从相应时频区间接收。

所述的步骤E具体包括：

E1、在用户终端接收到所述FCH、DL-MAP、UL-MAP信息，获得RS的FDD无线发射机的下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息后，RS的FDD无线接收机从相应时频区间接收，用户终端在RS的FDD无线接收机的上行子帧中，在除BS的上行中转区对应期间外的时频区间发送过来的上行通信数据；

或

E2、在用户终端接收到所述BS的下行子帧的下行子帧头的FCH、DL-MAP、UL-MAP信息后，获得BS和RS的下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合和使用方法信息后，RS的FDD无线接收机从相应时频区间接收，用户终端在RS的FDD无线接收机的上行子帧，在除BS的上行中转区对应期间外的时频区间发送过来的上行通信数据。

所述的步骤F具体包括：

F1、RS的FDD无线接收机接收BS的下行子帧的下行子帧头的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，获得BS下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息；

F2、RS的FDD无线发射机在RS的下行子帧的上行中转区的上行中转RS中发送上行中转通信数据给BS，该中转通信数据由BS在上行子帧的上行中转区的上行中转RS中接收。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过引入FDD、TDM与OFDM(或SC)相结合的机制，定义BS和RS的物理层帧结构，和现有技术相比，具有如下优点：

1、支持OFDMA(或SOFDMA)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；

2、支持OFDMA(或SOFDMA)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的上行其它突发，除MS/SS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求报文外，可以通过RS中转；

3、RS只需一套FDD无线收发机，即可有效地保证RS和BS、MS/SS间在FDD/TDM/TDMA方式的通信，结构简单，成本低；

4、可避免现有技术中“RS到SS/MS_BS”、“BS到SS/MS_RS”、“SS/MS_BS到RS”、“SS/MS_RS到BS”和“RS到RS”的自身干扰；

4、可避免“RS到SS/MS_RS”的干扰；

5、可避免“SS/MS_BS到BS”、“SS/MS_RS到RS”、“SS/MS_RS到SS/MS_BS”、“SS/MS_BS到SS/MS_RS”的干扰。

附图说明

图1为OFDMA符号子载波相邻情况示意图；

图2为基于FDD的通信系统中的802.16OFDMA(或SOFDMA)帧结构示意图；

图3为现有技术的RS和BS、MS/SS的高级中转通信模式结构示意图；

图4为现有技术的基于双FDD的通信系统中可能存在的同频干扰模式示意图；

图5为本发明所述的RS和BS、MS/SS的高级中转通信模式示意图；

图6为本发明所述的RS和BS、MS/SS的简化中转通信模式示意图；

图7为本发明所述基于单FDD的OFDMA通信系统中可能存在的同频干扰模式示意图；

图8为本发明所述的RS和BS、MS/SS的中转通信系统的功能框架示意图；

图9为本发明所述的高级中转通信模式下的BS和RS的物理层帧结构示意图；

图10为本发明所述的简化中转通信模式下的BS和RS的物理层帧结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种无线中转通信正交频分复用接入系统及方法，本发明提供的RS和BS、MS/SS的高级中转通信模式，如图5所示，RS和BS、MS/SS间采用FDD/TDM/OFDMA方式通信，BS下行和RS上行采用频率f1，BS上行和RS下行采用频率f2；RS只需要一套FDD无线收发机，RS作为一个MS/SS接入BS，MS/SS通过RS进行无线中转接入BS。

在图5中，DL_BS为BS的物理层帧的下行子帧，由BS到SS/MS_BS或RS，UL_BS为BS的物理层帧的上行子帧，由SS/MS_BS或RS到BS，SS/MS_BS和BS保持收发帧同步；DL_RS为RS的物理层帧的下行子帧，由BS到SS/MS_RS或RS，UL_RS为RS的物理层帧的上行子帧，由SS/MS_RS或RS到BS，SS/MS_RS和RS保持收发帧同步。

本发明提供的RS和BS、MS/SS的简化中转通信模式，如图6所示。BS下行和RS上行采用频率f1，BS上行和RS下行采用频率f2，RS只需有一套FDD无线收发机。DL_BS为BS的物理层帧的下行子帧，由BS到SS/MS_BS或RS，UL_BS为BS的物理层帧的上行子帧，由SS/MS_BS或RS到BS；SS/MS_BS或SS/MS_RS和BS保持收发帧同步。DL_RS为RS的物理层帧的下行子帧，由BS到SS/MS_RS或RS，UL_RS为RS的物理层帧的上行子帧，由SS/MS_RS或RS到BS。

DL_BS的Broadcast Burst(下行广播突发)，如Preamble、FCH、DL-MAP、UL-MAP，直接由BS发给MS/SS，不通过RS中转；MS/SS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求通过UL_BS的测距子信道Ranging Subchannel，直接由MS/SS发给BS，不通过RS中转；对于DL_BS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/SS，必须通过RS中转；UL_BS的上行其它突发，如除MS/SS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求报文外，不能直接由MS/SS发给BS，必须通过RS中转。

在FDD模式下，上述高级和简化中转通信模式存在如图7(a)-(d)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。

本发明提供的无线中转通信正交频分复用接入系统的功能框架如图7所示，该无线中转通信正交频分复用接入系统包括BS、RS和SS/MS的。

其中BS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；

FDD无线收发机：用于同RS或SS/MS以FDD方式进行无线通信，由FDD无线发射机物理层处理单元、FDD无线接收机物理层处理单元和FDD无线收发机数据链路层处理单元组成。

其中，FDD无线发射机物理层处理单元(频率为f1)：分别与FDD无线收发机数据链路层及可与其通信的SS/MS中的FDD无线接收机1物理层处理单元或RS中的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DL_BS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。

其中，FDD无线接收机物理层处理单元(频率为f2)：分别与FDD无线收发机数据链路层及可与其通信的SS/MS中的FDD无线发射机1物理层处理单元或RS中的FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信。

其中，FDD无线收发机数据链路层处理单元：将接收到的来自FDD无线接收机物理层处理单元的数据作FDD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。将接收到的来自有线传输处理单元元的数据作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给FDD无线发射机物理层处理单元。

SS/MS包括：

FDD无线收发机：用于同BS或RS以FDD方式进行无线通信，由FDD无线发射机1和2的物理层处理单元、FDD无线接收机1和2的物理层处理单元和FDD无线收发机的数据链路层处理单元组成。

其中，FDD无线发射机1的物理层处理单元(频率为f2)：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与其通信的BS中的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UL_BS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UL_BS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。

FDD无线发射机2的物理层处理单元(频率为f1)：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与其通信的RS中的FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信。

FDD无线接收机1的物理层处理单元(频率为f1)：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与其通信的BS中的FDD无线发射机的物理层处理单元进行无线通信。

FDD无线接收机2物理层处理单元(频率为f2)：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与其通信的RS中的无线发射机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线收发机的数据链路层处理单元：对来自FDD无线接收机1和/或2的物理层处理单元的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给FDD无线发射机1和/或2的物理层处理单元。

RS包括：

FDD无线收发机：用于同SS/MS或BS以FDD方式进行无线通信，由FDD无线发射机物理层处理单元、FDD无线接收机物理层处理单元和FDD无线收发机数据链路层处理单元组成。

FDD无线发射机物理层处理单元：分别与RS中的FDD无线接收机物理层处理单元或RS中的FDD无线收发机数据链路层及可与其通信的SS/MS中FDD无线接收机2的物理层处理单元或BS FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机物理层处理单元：分别与RS中的FDD无线发射机物理层处理单元或RS中的FDD无线收发机数据链路层及可与其通信的SS/MS中FDD无线发射机2的物理层处理单元或BS中的FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线收发机数据链路层处理单元：对来自FDD无线接收机物理层处理单元的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给用户。对来自用户的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给FDD无线发射机物理层处理单元。

本发明为实现上述无线中转通信正交频分复用接入系统，需要设置合理的BS和RS的物理层帧结构，从而保证中转通信过程能够可靠地实现，同时，还可以有效地避免图7中可能存在的各种干扰。

在BS和RS的物理层帧结构的实现方案1中需要进行如下的设置：

1、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行子帧DL_BS中采用TDM技术，增加DL Relay Zone(下行中转区)，用于定义由BS传给RS的BS下行中转子信道和OFDMA符号组合；对于多RS的情况，多RS通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享DL Relay Zone；

2、在RS的频率为f1的RX(FDD无线接收机)的物理层帧结构的上行子帧UL_RS中采用TDM技术，开辟“DL Relay Zone(下行中转区)”，用于定义RS接收BS的DL Relay Zone的中转子信道和OFDMA符号组合；对于多RS的情况，多RS通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享DL Relay Zone，不同的RS的RX只在DL Relay Zone中相应的子信道和OFDMA符号组合中接收BS的中转数据，其它子信道和OFDMA符号组合不安排接收BS的中转数据；

3、在BS的物理层帧结构的频率为f2的上行子帧UL_BS中采用TDM技术，增加UL Relay Zone(上行中转区)，用于定义由RS传给BS的BS上行中转子信道和OFDMA符号组合；对于多RS的情况，多RS通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享UL Relay Zone；

4、在RS的频率为f2的TX(FDD无线发射机)的物理层帧结构的下行子帧DL_BS中采用TDM技术，开辟UL Relay Zone(上行中转区)，用于定义RS接收BS的UL Relay Zone的中转子信道和OFDMA符号组合；对于多RS的情况，多RS通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享UL Relay Zone，不同的RS的TX只在UL Relay Zone中相应的子信道和OFDMA符号组合中发送BS的中转数据，其它子信道和OFDMA符号组合不能安排发送；

5、在BS的UL Relay Zone对应的期间，SS/MS_BS不安排任何发送子信道和OFDMA符号组合，避免“SS/MS_BS到BS”的干扰；在BS的DL Relay Zone对应的期间，SS/MS_RS不安排任何发送发送子信道和OFDMA符号组合，避免“SS/MS_RS到RS”的干扰；

6、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行子帧DL_BS的DL Relay Zone中开辟“DL Relay Broadcast Subchannel(下行中转广播子信道)，用于定义由BS广播给RS的下行子信道和OFDMA符号组合，广播802.16标准定义的DCD、UCD、FPC、CLK_CMP广播报文；

7、在RS的频率为f1的RX的物理层帧结构的DL Relay Zone中开辟DLRelay Broadcast Subchannel(下行中转广播子信道)，用于定义接收BS下行中转广播的RS上行子信道和OFDMA符号组合，接收802.16标准定义的DCD、UCD、FPC、CLK_CMP广播报文；

8、在BS的物理层帧结构的频率为f 2的上行子帧UL_BS的UL Relay Zone中定义Relay Ranging Subchannel(中转测距子信道，简写为RRS)，定义用于RS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求的BS中转测距接收子信道和OFDMA符号组合；该RRS也可作为SS/MS_BS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求测距子信道用；

9、在RS的频率为f2的TX的物理层帧结构的DL Relay Zone中开辟RelayRanging TX Subchannel(中转测距子信道，简写为RRS TX)，用于定义RS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求的RS中转测距发送子信道和OFDMA符号组合；

10、BS的Relay Ranging Subchannel和RS的TX的Relay Ranging TXSubchannel的时频关系必须一一对应，严格同步；

11、在BS物理层帧结构的上行子帧或RS的TX物理层帧结构的下行子帧中，除DL Header、UL Relay Zone和BS在RX的TX的DL Header的对应期间外，BS接收机和不同的RS的TX通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享RS下行子帧或BS上行子帧的其余部分，避免“SS/MS_BS到SS/MS_RS”的干扰；

12、在BS物理层帧结构的下行子帧或RS的RX的物理层帧结构的上行子帧中，除DL Header、DL Header RX和DL Relay Zone外，BS发射机和不同的RS的RX通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享BS下行子帧或RS的RX上行子帧的其余部分，避免“SS/MS_RS到SS/MS_BS”的干扰；

13、在BS的物理层帧结构的频率为f1的下行子帧DL_BS中定义DL Header(下行子帧头)，该DL Header为下行子帧的开始，用于定义发送用户同步信息的子信道和OFDMA符号组合和发送指示信息的子信道和OFDMA符号组合，以指示BS物理层帧结构下行子帧和上行子帧的各子信道和OFDMA符号组合的位置和使用方法profile。该DL Header包含原802.16OFDMA(或SOFDMA)帧中的preamble、FCH、DL-MAP、UL-MAP，SS/MSBS、RS和BS保持收发帧同步；

14、在所述高级中转通信模式中，在RS的频率为f2的TX的物理层帧结构的下行子帧DL_RS中定义DL Header(下行子帧头)，该DL Header为下行子帧的开始，用于定义发送用户同步信息的子信道和OFDMA符号组合和发送指示信息的子信道和OFDMA符号组合，以指示RS物理层帧结构下行子帧和上行子帧的各子信道和OFDMA符号组合的位置和使用方法profile。该DL Header包含原802.16OFDMA(或SOFDMA)帧中的preamble、FCH、DL-MAP、UL-MAP，SS/MSRS和RS保持收发帧同步；

15、在所述高级中转通信模式中，RS的TX的DL Header在时间上滞后于BS的DL Header；在RS的TX的DL Header期间，BS接收机不能安排任何接收子信道和OFDMA符号组合；

16、在所述高级中转通信模式中，在RS的TX的DL Header期间，其它RSTX的物理层帧结构的DL_RS不能安排任何发送子信道和OFDMA符号组合，避免“RS到SS/MS_RS”的干扰；特殊情况下，如果不同RS的TX的DL Header在时间上重叠，则必须完全重叠，严格同步，且其内容必须相同，避免“RS到SS/MS_RS”的干扰；

17、在RS的频率为f1的FDD无线接收机RX的物理层帧结构中开辟DLHeader RX(下行子帧头接收)，用于定义接收BS的DL Header的子信道和OFDMA符号组合；

18、BS的DL Header和RS的RX的DL Header RX的时频关系必须一一对应、严格同步；

19、在BS的物理层帧结构的频率为f2的上行子帧UL_BS中定义RangingSubchannel(测距子信道)，定义用于SS/MS_BS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求的BS测距接收子信道和OFDMA符号组合；

20、在所述高级中转通信模式中，在RS的频率为f1的FDD无线接收机RX的物理层帧结构的上行子帧UL_RS中定义Ranging Subchannel(测距子信道)，定义用于SS/MS_RS的初始接入测距Ranging、周期性测距Ranging、带宽请求的RS测距接收子信道和OFDMA符号组合；

21、上述定义的DL Header、Ranging Subchannel在每帧中都设置，上述定义的其它子信道和OFDMA符号组合或Zone在每帧中选择设置。

根据上述提供的物理层帧结构，本发明还提供了一种BS和RS的物理层帧结构的具体实施方式，如图9和图10所示，其中，图9为高级中转通信模式下的BS和RS的物理层帧结构示意图，图10为简化中转模式下的BS和RS的物理层帧结构示意图。图9和图10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，其中“NULL”或空白部分为不安排任何接收或发送的部分。

下面将对图9和图10中的具体帧结构进行描述：

BS的下行子帧DL_BS中的“白色竖条形区域”，其中包括DL_BS的preamble、FCH、DL-MAP和UL-MAP为DL Header；RS的RX上行子帧UL_RS中的“白色竖条形区域”，其中包括UL_RS的sync with BS、Get  MAP info为DL Header RX。

BS的DL Relay Zone(即DL Relay broadcast，DL Relay R#1、#2...部分)安排在BS的下行子帧DL_BS的DL Header之后，BS的UL Relay Zone(即ULRelay R#1、#2...和RRS的TX部分)安排在BS的下行子帧DL_BS的开始部分。在BS的UL Relay Zone对应的期间，SS/MS_BS不安排任何发送子信道和OFDMA符号组合；在BS的DL Relay Zone对应的期间，SS/MS_RS不安排任何发送发送子信道和OFDMA符号组合。

PHYburst(突发)被分配了一组相邻的子信道和一组OFDMA符号(symbo1)。在BS上行子帧或RS的TX下行子帧中，除DL Header、UL RelayZone和BS在RX的TX的DL Header的对应期间外，BS接收机和不同的RS的TX通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享RS下行子帧或BS上行子帧的其余部分；在BS下行子帧或RS的RX上行子帧中，除DL Header、DL Header RX和DL RelayZone外，BS发射机和不同的RS的RX通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享BS下行子帧或RS RX上行子帧的其余部分。

本发明还提供了具体的基于上述设置的BS和RS的物理层帧结构的所述无线中转通信正交频分复用接入系统的处理流程，相应的处理流程包括由BS到用户终端的下行中转通信处理流程，以及由用户终端到BS的上行中转通信处理流程。

下面首先对下行中转Downlink relay通信处理流程进行说明，该下行流程包括两个处理阶段，第一阶段为由BS至RS的通信过程，第二阶段则为由RS至用户终端的处理过程，具体为：

(一)第一阶段(BS-＞RS)：

在该阶段中，高级中转通信模式和简化中转模式下均采用相同的处理；

1、BS在频率为f1的下行子帧DL_BS的DL Header中发送前导码preamble。

2、RS#1通过RS的RX的频率为f1的DL Header RX接收BS的下行子帧DL_BS的DL Header中的前导码preamble，和BS取得同步。

3、BS在频率为f1的下行子帧DL_BS的DL Header中发送了preamble之后，发送FCH，DL-MAP，以及UL-MAP信息。

4、RS#1通过RS的RX的频率为f1的DL Header RX接收下行子帧DLBS的DLHeader的FCH，DL-MAP，及UL-MAP信息，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。

5、BS利用频率为f1的下行子帧DL_BS的DL Relay Zone的DL Relaybroadcast发送广播消息message；

6、BS在频率为f1的下行子帧DL_BS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的RX频率为f1的DL RB接收BS下行子帧DL_BS的DL RelayZone的DL Relay broadcast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的RX频率为f1的DL Relay Zone接收BS下行子帧DL_BS的DLRelay Zone的DL Relay RS#1中下行中转通信数据traffic data。

(二)第二阶段(RS-＞MS/SS)：

对于高级中转通信模式，该阶段的处理包括：

1、RS#1的TX在下行子帧DL_RS的频率为f2的DL Header中发送前导码preamble。

2、MS/SS接收RS#1的TX下行子帧DL_RS的DL Header中的前导码preamble，和RS#1取得同步。

3、RS#1的TX在下行子帧DL_RS频率为f2的DL Header中发送了preamble之后，发送FCH，DL-MAP，UL-MAP；其中，RS#1的FCH，DL-MAP，UL-MAP可以在第一阶段的步骤6中由BS发送给RS#1。

4、MS/SS接收RS#1的TX下行子帧DL_RS的DL Header的FCH，DL-MAP，以及UL-MAP信息，获得RS#1的下行和上行各个burst的子信道和OFDMA符号位置和使用方法(profile)信息。

5、RS#1的TX在下行子帧DL_RS中，在除DL Header、DL Relay Zone外的时频区间，以频率f2发送下行中转通信数据traffic data给MS/SS，所述的中转通信数据在步骤6中已由BS发送给RS#1的TX。

6、MS/SS从相应时频区间接收RS#1的TX下行子帧DL_RS中的下行中转通信数据traffic data。

对于简化中转通信模式，该阶段的处理过程具体包括：

1、MS/SS接收BS的下行子帧DL_BS的DL Header中的前导码preamble，从而与BS取得同步。

2、MS/SS接收BS的下行子帧DL_BS的DL Header的FCH，DL-MAP，以及UL-MAP信息，获得BS和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。

3、RS#1的TX在下行子帧DL_RS中，在除DL Header、DL Relay Zone外的时频区间，以频率f2发送下行中转通信数据traffic data给MS/SS，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的TX。

4、MS/SS从相应时频区间接收RS#1的TX下行子帧DL_RS中的下行中转通信数据traffic data。

下面再对上行中转Uplink relay通信处理流程进行说明，该上行流程同样包括两个处理阶段，第一阶段为由用户终端至RS的通信过程，第二阶段则为由RS至BS的处理过程，具体为：

(一)第一阶段(MS/SS-＞RS)：

该阶段中，对于高级中转通信模式，则相应的处理过程包括：

1、MS/SS接收RS#1的TX的下行子帧DL_RS频率为f2的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，获得RS#1的第一套无线发射机下行和上行各个burst的子信道和OFDMA符号位置和使用方法(profile)信息。

2、MS/SS在RS#1的RX上行子帧UL_RS中，在除BS的UL Relay Zone对应期间外的时频区间，以频率f1发送上行通信数据traffic data给RS#1。

3、RS#1的RX以频率f1从相应时频区间接收MS/SS上行子帧UL_RS中的上行通信数据traffic data。

该阶段中，对于简化中转通信模式，则相应的处理过程包括：

1、MS/SS接收BS的下行子帧DL_BS频率为f1的DL Header的FCH，DL-MAP，UL-MAP，获得BS和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。

2、MS/SS在RS#1的RX上行子帧UL_RS中，在除BS的UL Relay Zone对应期间外的时频区间，以频率f1发送上行通信数据traffic data给RS#1。

3、RS#1的RX以频率f1从相应时频区间接收MS/SS上行子帧UL_RS中的上行通信数据traffic data。

(二)第二阶段(RS-＞BS)：

在该阶段中，高级中转通信模式和简化中转通信模式采用相同的处理方式；

1、RS#1的RX接收BS的下行子帧DL_BS中频率为f1的“DL Header”的FCH、DL-MAP和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的TX以频率f2在RS的下行子帧DL_RS的UL Relay Zone的UL RelayRS#1中发送上行中转通信数据traffic data给BS，所述的中转通信数据在第一阶段的步骤2中已经由BS发送给RS#1。

3、BS在频率为f2的上行子帧UL_BS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。

综上所述，本发明通过引入FDD、TDM与OFDMA相结合的机制，定义在FDD/OFDMA/TDM高级中转通信模式和简化中转通信模式下的BS和RS物理帧结构，实现了RS只需有一套FDD无线收发机的BS、RS和SS/MS无线中转通信正交频分复用接入系统。

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。

Claims (23)

1.一种无线中转通信系统，其特征在于，包括基站(BS)、中转站(RS)和用户终端，该RS分别提供有与BS和用户终端通信的接口，且在该RS中包括一个频分双工(FDD)无线收发机，所述RS中的FDD无线收发机上行和BS中的FDD无线收发机下行采用相同的频率，RS中的FDD无线收发机下行和BS中的FDD无线收发机上行采用相同的频率，其中，用户终端中的第一FDD无线收发机包含的FDD无线发射机1物理层单元和FDD无线接收机1物理单元与BS中的FDD无线接收机物理层单元和FDD无线发射机物理层单元对应，用户终端中的第二FDD无线收发机包含的FDD无线发射机2物理层单元和FDD无线接收机2物理单元与RS中的FDD无线接收机物理层单元和FDD无线发射机物理层单元对应；

所述的RS中的FDD无线收发机包括：

FDD无线发射机物理层处理单元：分别与其它RS中的FDD无线接收机物理层处理单元或所述RS中的FDD无线收发机数据链路层处理单元及可与FDD无线发射机物理层处理单元通信的用户终端中FDD无线接收机2的物理层处理单元或BS FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机物理层处理单元：分别与其它RS中的FDD无线发射机物理层处理单元或所述RS中的FDD无线收发机数据链路层处理单元及可与FDD无线接收机物理层处理单元通信的用户终端中FDD无线发射机2的物理层处理单元或BS中的FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信。

2.根据权利要求1所述的无线中转通信系统，其特征在于；

所述的用户终端包括：

FDD无线发射机1的物理层处理单元：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与FDD无线发射机1的物理层处理单元通信的BS中的FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线发射机2的物理层处理单元：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与FDD无线发射机2的物理层处理单元通信的RS中的FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机1的物理层处理单元：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与FDD无线接收机1的物理层处理单元通信的BS中的FDD无线发射机的物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机2物理层处理单元：分别与FDD无线收发机的数据链路层处理单元及可与其通信的RS中的无线发射机物理层处理单元进行无线通信；

用户终端的FDD无线收发机的数据链路层处理单元：对来自FDD无线接收机1和/或2的物理层处理单元的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给FDD无线发射机1和/或2的物理层处理单元。

3.根据权利要求1所述的无线中转通信系统，其特征在于，所述的RS包括：

FDD无线收发机数据链路层处理单元：对来自RS的FDD无线接收机物理层处理单元的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给RS的FDD无线发射机物理层处理单元；对来自用户的数据，作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给RS的FDD无线发射机物理层处理单元。

4.根据权利要求1所述的无线中转通信系统，其特征在于，所述的BS包括：

有线传输处理单元：与上一级设备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；

FDD无线发射机物理层处理单元：分别与BS的FDD无线收发机数据链路层处理单元及可与FDD无线发射机物理层处理单元通信的用户终端中的FDD无线接收机1物理层处理单元或RS中的FDD无线接收机物理层处理单元进行无线通信；

FDD无线接收机物理层处理单元：分别与BS的FDD无线收发机数据链路层及可与FDD无线接收机物理层处理单元通信的用户终端中的FDD无线发射机1物理层处理单元或RS中的FDD无线发射机物理层处理单元进行无线通信；

BS的FDD无线收发机数据链路层处理单元：将接收到的来自BS的FDD无线接收机物理层处理单元的数据作FDD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，将接收到的来自有线传输处理单元元的数据作FDD无线收发机数据链路层的数据处理后，转发给BS的FDD无线发射机物理层处理单元。

5.根据权利要求1、2、3或4所述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，当BS与RS覆盖下的用户终端直接通信时，所述BS通过采用和其它发送数据不同的信道编码和调制方式或不同的发射功率将前导码(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，对BS的上行子帧的初始测距竞争时隙和带宽请求竞争时隙，用户终端采用和其它发送数据不同的信道编码和调制方式或不同的发射功率直接由用户终端发送给BS，对BS的测距子信道，用户终端采用和其它发送数据不同的信道编码和调制方式或不同的发射功率直接由用户终端发送给BS，不通过RS进行中转。

6.一种基于权利要求1至4任一项所述的无线中转通信系统的实现无线中转通信的方法，其特征在于，包括：

A、在基站(BS)物理层帧结构的下行子帧中采用时分复用(TDM)方式设置下行中转区，在基站BS物理层帧结构的上行子帧中采用时分复用TDM方式设置上行中转区，在中转站(RS)的频分双工(FDD)无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中设置下行中转区，用于定义RS接收BS的下行中转区的中转子信道和正交频分复用接入(OFDMA)符号组合，在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中设置上行中转区，用于定义RS接收BS的上行中转区的中转子信道和OFDMA符号组合；

B、在BS、RS与用户终端之间基于所述设置的BS物理层帧结构的上行子帧和下行子帧，RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的上行子帧和下行子帧采用FDD方式进行无线中转通信。

7.根据权利要求6所述的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BS的上行中转区对应的期间内，属于BS的用户终端不安排任何发送子信道和OFDMA符号组合，在BS的下行中转区对应的期间内，属于RS的用户终端不安排任何发送子信道和OFDMA符号组合，所述在BS和RS中设置的上行和下行中转区在每一帧中选择设置。

8.根据权利要求6所述的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：

当存在至少两个RS时，该至少两个RS通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享下行或上行中转区，不同的RS的FDD无线发射机只在上行中转区中相应的子信道和OFDMA符号组合中发送BS的中转数据，在其它子信道和OFDMA符号组合中不安排发送BS的中转数据，不同的RS的FDD无线接收机只在下行中转区中相应的子信道和OFDMA符号组合中接收BS的中转数据，在其它子信道和OFDMA符号组合中不安排接收BS的中转数据。

9.根据权利要求6所述的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BS的物理层帧结构的下行子帧中的下行中转区设置下行中转广播子信道，用于定义由BS广播给RS的下行子信道和OFDMA符号组合；

在RS的FDD无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中的下行中转区设置下行中转广播子信道，用于定义接收BS下行中转广播的RS上行子信道和OFDMA符号组合；

所述在BS和RS中设置的下行中转广播子信道在每一帧中选择设置。

10.根据权利要求6所述的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BS的物理层帧结构的上行子帧的上行中转区中定义中转测距子信道，定义用于RS的初始接入测距、周期性测距、带宽请求的BS中转测距接收子信道和OFDMA符号组合，该中转测距子信道也可作为用户终端的初始接入测距、周期性测距、带宽请求测距子信道用；

在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的上行子帧的下行中转区中设置中转测距子信道，用于定义RS的初始接入测距、周期性测距、带宽请求的RS中转测距发送子信道和OFDMA符号组合；

所述在BS和RS中设置的中转测距子信道的时频关系必须一一对应，严格同步，在每一帧中选择设置。

11.根据权利要求6所述的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BS的物理层帧结构的上行子帧或RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中，在除下行子帧头和上行中转区的对应期间外，BS接收机和不同的RS的FDD无线发射机通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享BS上行子帧的其余部分或RS下行子帧；

在BS的物理层帧结构的下行子帧或RS的FDD无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中，在除下行子帧头、下行子帧头接收和下行中转区的对应期间外，BS发射机和不同的RS的FDD无线接收机通过不同的子信道和OFDMA符号组合共享RS的FDD无线接收机的上行子帧的其余部分或BS下行子帧。

12.根据权利要求6所述的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BS的物理层帧结构的下行子帧中定义下行子帧头，该下行子帧头为下行子帧的开始，用于定义发送用户同步信息的子信道和OFDMA符号组合和发送指示信息的子信道和OFDMA符号组合，以指示BS物理层帧结构下行子帧和上行子帧的各子信道和OFDMA符号组合的位置和使用方法，该下行子帧头在每帧中都设置。

13.根据权利要求12所述的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覆盖下的用户终端直接通信时，在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中定义下行子帧头，该下行子帧头为RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧的开始，用于定义发送用户同步信息的子信道和OFDMA符号组合和发送指示信息的子信道和OFDMA符号组合，以指示RS物理层帧结构下行子帧和上行子帧的各子信道和OFDMA符号组合的位置和使用方法，该下行子帧头在每帧中都设置。

14.根据权利要求13所述的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覆盖下的用户终端直接通信时，所述在RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧中定义的下行子帧头在时间上滞后于所述在BS的物理层帧结构的下行子帧中定义的下行子帧头，且在RS的FDD无线发射机的下行子帧头期间，BS不能安排任何接收子信道和OFDMA符号组合。

15.根据权利要求13所述的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：

当存在至少两个RS时，在RS的FDD无线发射机的下行子帧头期间，其它RS的FDD无线发射机的物理层帧结构的下行子帧不安排任何发送子信道和OFDMA符号组合，

或，

当存在至少两个RS时，如果不同RS的FDD无线发射机的下行子帧头在时间上重叠，则必须完全重叠，严格同步，且其下行子帧头内容必须相同。

16.根据权利要求13所述的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的FDD无线接收机的物理层帧结构中设置下行子帧头接收，用于定义接收BS的下行子帧头的子信道和OFDMA符号组合，该下行子帧头接收和所述BS的下行子帧头的时频关系必须一一对应，完全同步，该下行子帧头接收子信道在每一帧中选择设置。

17.根据权利要求6所述的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BS的物理层帧结构的上行子帧中定义测距子信道，定义用于用户终端的初始接入测距、周期性测距、带宽请求的BS测距接收子信道和OFDMA符号组合；

当BS无法与RS覆盖下的用户终端直接通信时，在RS的FDD无线接收机的物理层帧结构的上行子帧中定义测距子信道，定义用于用户终端的初始接入测距、周期性测距、带宽请求的RS测距接收子信道和OFDMA符号组合，

所述在BS和RS中定义的测距子信道在每帧中都设置。

18.根据权利要求6所述的实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

在BS、RS和用户终端之间基于设置的BS和RS的物理层帧结构的上行子帧、下行子帧中包含的上行中转区、下行中转区、下行中转广播子信道、中转测距子信道、下行子帧头、下行子帧头接收、测距子信道进行消息的交互，实现无线中转通信。

19.根据权利要求18所述的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、RS通过RS的FDD无线接收机接收BS通过下行子帧发送过来的数据；

D、RS通过RS的FDD无线发射机的下行子帧转发所述接收到的数据给用户终端；

由用户终端到BS的上行通信过程：

E、RS接收用户终端在除BS的上行中转区对应期间外的时频区间发送过来的数据；

F、RS通过下行子帧的上行中转区发送上行中转通信数据给BS，该上行中转通信数据由BS在上行子帧中接收。

20.根据权利要求19所述的实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤C具体包括：

C1、RS通过RS的FDD无线接收机的下行子帧头接收子信道接收，BS在下行子帧的下行子帧头中发送过来的前导码，和BS取得同步；

C2、RS通过RS的FDD无线接收机的下行子帧头接收子信道接收BS发送过来的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，获得BS下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息；

C3、RS通过RS的FDD无线接收机的下行中转广播子信道接收，BS利用下行子帧的下行中转区的下行中转广播发送过来的广播消息；RS通过RS的FDD无线接收机的下行中转区接收，BS在下行子帧的下行中转区的下行中转RS中发送过来的下行中转通信数据。

21.根据权利要求20所述的实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤D具体包括：

D1、在RS的FDD无线发射机的下行子帧的下行子帧头中发送前导码，该前导码用于在用户终端接收该前导码后，和RS取得同步；

D2、RS的FDD无线发射机在下行子帧中发送来自BS的FCH、DL-MAP、UL-MAP信息，该FCH、DL-MAP、UL-MAP信息用于在用户终端接收该FCH、DL-MAP、UL-MAP信息后，获得RS下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息；

D3、RS的FDD无线发射机接收BS发送过来的中转通信数据，RS的FDD无线发射机在下行子帧的除下行子帧头、下行中转区外的时频区间发送下行中转通信数据给用户终端，该下行中转通信数据由用户终端从相应时频区间接收；

或

D4、在用户终端接收到BS的下行子帧的下行子帧头中的前导码，与BS取得同步，并且在用户终端接收到BS的下行子帧的下行子帧头中的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，获得BS和RS的下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息后；

D5、RS的FDD无线发射机接收BS发送过来的中转通信数据，RS的FDD无线发射机在下行子帧中，在除下行子帧头、下行中转区外的时频区间发送下行中转通信数据给用户终端，该下行中转通信数据由用户终端从相应时频区间接收。

22.根据权利要求20所述的实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤E具体包括：

E1、在用户终端接收到所述FCH、DL-MAP、UL-MAP信息，获得RS的FDD无线发射机的下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息后，RS的FDD无线接收机从相应时频区间接收，用户终端在RS的FDD无线接收机的上行子帧中，在除BS的上行中转区对应期间外的时频区间发送过来的上行通信数据；

或

E2、在用户终端接收到所述BS的下行子帧的下行子帧头的FCH、DL-MAP、UL-MAP信息后，获得BS和RS的下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合和使用方法信息后，RS的FDD无线接收机从相应时频区间接收，用户终端在RS的FDD无线接收机的上行子帧，在除BS的上行中转区对应期间外的时频区间发送过来的上行通信数据。

23.根据权利要求22所述的实现无线中转通信的方法，其特征在于，所述的步骤F具体包括：

F1、RS的FDD无线接收机接收BS的下行子帧的下行子帧头的FCH、DL-MAP和UL-MAP信息，获得BS下行和上行各个突发的子信道和OFDMA符号组合位置和使用方法信息；

F2、RS的FDD无线发射机在RS的下行子帧的上行中转区的上行中转RS中发送上行中转通信数据给BS，该中转通信数据由BS在上行子帧的上行中转区的上行中转RS中接收。

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