CN1964219B - 实现中继的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在一个无线通信网络中实现中继的方法，包括：确定一个用于回传本级业务的本级回传窗口已经开始；以及从一个第一频率切换到一个第二频率，以完成本级业务的回传。本发明还公开了一种在一个无线通信网络中实现中继的中继器，包括：确定一个用于回传本级业务的本级回传窗口已经开始的装置；以及从一个第一频率切换到一个第二频率的装置，以完成本级业务的回传。根据本发明，各个中继器具有自己独立的帧，长度与基站的相同，从而本发明适用于高密度大业务量的网络应用。

Description

实现中继的方法和设备
技术领域
本发明涉及通信领域，更具体地，本发明涉及实现中继的方法和设备。
背景技术
为了扩大一个无线通信网络的覆盖范围，一种有效的方法是采用无线网络中继器。中继器一般部署在其所属的基站的边缘，用于扩大该基站的覆盖范围，并且具有基站的基本功能，但覆盖范围较小。可以为一个基站提供一个中继器，也可以为一个基站提供多个中继器，并且也可以为一个中继器提供一个或多个中继器，从而形成中继器级联。通过中继器级联，该无线通信网络的覆盖范围可以进一步的扩大。
已经有人针对微波接入全球互操作性(WiMAX)无线通信网络给出了一种支持时分双工(TDD)同频多跳中继的建议。在该方案中，所有基站和中继器都工作在同一个频率。并且，各个中继器的无线回传也利用该频率。具体地说，在该方案中，基站在其上/下行子帧中分别为其所属的第1级中继器留出上/下行传输时隙。该第1级中继器在其下行时隙中向其所属的用户站发送下行业务，并为其所属的第2级中继器留出下行时隙；在其上行时隙中，该第1级中继器从其所属的用户站接收上行业务，并为其所属的第2级中继器留出上行时隙。以此类推，上述过程可以进一步扩展到更低级的第3级中继器，第4级中继器，...，第N级中继器。在一个中继器的上/下行时隙中，当前中继器只与其所属的用户站和下级中继器通信，而当该当前中继器向其基站或上级中继器回传业务时，将占用其上级的接入时隙。
然而，该方案的一个缺点是由于所有基站和中继器都工作在相同的频率，基站和/或中继器为其所属的中继器留出上/下行时隙。因此，当跳数很多时，会使系统容量急剧下降。从而，该方案不适用于高密度大业务量的网络应用。
因此，需要提供一种实现中继的方法和设备，其能适用于高密度大业务量的网络应用。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种在一个无线通信网络中实现中继的方法，包括步骤：确定一个用于回传本级业务的本级回传窗口已经开始；以及从一个第一频率切换到一个第二频率，以完成本级业务的回传。
根据本发明的第二方面，提供了一种在一个无线通信网络中实现中继的中继器，包括：确定一个用于回传本级业务的本级回传窗口已经开始的装置；以及从一个第一频率切换到一个第二频率的装置，以完成本级业务的回传。
根据本发明的第三方面，提供了一种在一个无线通信网络中实现中继的方法，包括：确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始；以及发送一个正确地进行该下一级业务的回传所需要的信息。
根据本发明的第四方面，提供了一种在一个无线通信网络中实现中继的基站，包括：确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始的装置；以及发送一个正确地进行该下一级业务的回传所需要的信息的装置。
在本发明中，各个中继器具有自己独立的帧，长度与基站的相同，从而本发明适用于高密度大业务量的网络应用。
另外，在本发明中，由于中继器与基站、中继器与中继器之间采用的是无线回传链路，因此部署成本低，运营成本也较低，从而可以实现网络的快速部署。
附图说明
通过以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其它目的和效果将变得更加清楚和易于理解，其中：
图1示出了一个WiMAXTDD物理层帧结构；
图2示出了一个具有回传窗口的WiMAXTDD物理层帧结构；
图3是一个单跳单中继器下的网络结构；
图4示出了一个示例性的单跳单中继器下的回传操作过程；
图5是一个中继器的工作流程图；
图6是一个单跳多中继器下的示例性网络结构；
图7示出了一个示例性的单跳多中继器下的回传操作过程；
图8是一个多跳中继器下的示例性网络结构；
图9示出了一个示例性的多跳中继器下的回传操作过程；
图10是一个中继器的示例性框图；
图11是一个基站的示例性框图。
在所有的上述附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在此用“示例性”一词来表示“用作例子、实例或说明”的意思。在此描述为“示例性”的任何实施方式并不一定要解读为相对于其它实施方式来说是优选的或有利的。
本发明的基本思想是基站和中继器并不是在所有的时间都工作在相同的频率。更具体地说，基站一直工作在一个频率，并且它只有一种模式，即主模式。而中继器则具有主从两种模式，在主模式下，它工作在一个与基站的频率不同的另一个频率，归属于它的用户站设备利用该另一个频率完成接入；而在从模式下，该中继器的工作频率切换到基站的频率，此时它成为该基站的从设备，进行回传操作。并且，中继器可以级联。
换句话说，在正常工作情况下，中继器作为其用户站设备的基站；而在回传工作情况下，则作为其基站或上级中继器(统称为父节点)的用户站设备，此时它是其父节点的子节点。
根据一个基站具有的中继器的数量，以及所述中继器是否还有属于其的中继器，可以分为三种基本情况：1)单跳单中继器，2)单跳多中继器，以及3)多跳中继器，如以下将详细描述的。这些情况可以结合，如构成多跳多中继器。
以下，将针对WiMAX无线通信网络对本发明的实施方式进行详细描述。然而，本领域的技术人员应当理解，本发明的基本思想也适用于其它类型的无线通信网络，例如由IEEE802.11所定义的无线局域网络(WLAN)。
为了便于理解，首先介绍一下WiMAXTDD物理层帧结构，例如在基站和用户站之间传输的帧的结构。当然，应当注意，本发明也适用于WiMAXFDD(频分双工)模式，为简洁起见，这里主要以TDD模式为主进行阐述。在WiMAX标准中，定义了多种物理层标准(如SC(单载波)、SCa(单载波增强)、OFDM(正交频分复用)、OFDMA(正交频分复用多址)等等)，尽管它们之间的具体格式有所差别，但在结构上基本相同。
图1示出了一个WiMAXTDD物理层帧结构。在该图1所示的帧结构中，一个下行子帧包括一个下行广播域。该下行广播域包括一个前导码，一个帧控制头(FCH)和各种下行广播控制消息等。其中前导码用于用户站设备的物理同步和均衡；FCH包含下行帧前缀，规定了各种下行突发传输的特征和长度；下行广播控制消息用于向用户站设备传输DL-MAP(下行链路映射)、UL-MAP(上行链路映射)、DCD(下行链路信道描述)和UCD(上行链路信道描述)等链路控制消息，它们定义了一个帧中上/下行资源的划分方式以及物理信道的特性。一个基站所属的所有用户站设备必须正确接收到下行广播域，才能进行正确的发送和接收操作。
由于在一个WiMAX帧中的开始部分为下行广播域，所有用户站必须接收到该下行广播域才能完成同步和传输操作，因此每一个基站和中继器都需要利用一个帧的开始部分向其所属从设备发送下行广播域。
并且，中继器的基本工作过程是：它首先进入为用户站方式，此时它与普通用户站设备一样，利用原始的下行广播域完成与所属父节点的同步和传输操作，然后与其父节点协商确定回传窗口的大小和位置，之后它将进入中继器操作模式，通过主/从模式的不断切换完成接入和回传操作。
这就会出现一个问题，即当一个中继器进入中继器操作模式后，它需要从它的父节点接收到下行广播域信息，从而获取回传操作所需要的同步和有关控制信息。
根据本发明的一个实施方式，采用下行广播域映像的方法，向一个中继器提供每个帧的下行广播域。具体地说，一个中继器的父节点将一个帧的下行广播域进行拷贝，插入到该中继器的下行回传窗口中。这样，当该中继器切换到从模式，进行回传操作时，就能够收到其父节点的下行广播域信息。
图2示出了一个具有回传窗口的WiMAXTDD物理层帧结构。如图2所示，该实施方式在WiMAX现有帧结构基础上，定义了一个私有子帧，它嵌在下行业务域和上行业务域中，分别作为中继器的下行回传窗口和上行回传窗口。并且，在下行回传窗口的起始部分添入一个其父节点的下行广播域映像。
根据该实施方式，在将下行广播域映像插入到一个回传窗口时，对该下行广播域映像的前导码进行修改，使其与原下行广播域的前导码不同，从而避免影响该父节点下的普通用户站设备的同步操作，使它们判断不出一个帧的真正起始位置。同时，对其它控制信息，例如FCH、DL-MAP、UL-MAP、DCD和UCD进行简化，仅留下该中继器所需的信息，去掉原下行广播域中针对用户站设备的信息，以节省资源。
这样，中继器的回传窗口对普通用户站设备来说是透明的，只有中继器在进入从设备模式时，才识别下行广播域映像，完成同步和回传操作。
在该实施方式中，对该下行广播域映像的前导码不作具体的限定，只要其与原下行广播域的前导码不同就可以。
以下将按照不同的应用，描述以图2所示的帧结构为基础的中继器无线回传操作。
单跳单中继器
图3是一个单跳单中继器下的网络结构。如图3所示，该示例性网络结构300包括一个核心网络301，一个基站303，一个该基站303的用户站304，一个该基站的中继器305，以及一个该中继器305的用户站306。该中继器305部署在基站303的边缘，具有覆盖范围305a，从而扩大了基站303的覆盖范围303a。基站303与核心网络301之间采用有线回传，而基站303与中继器305之间采用的是无线回传。
具体地说，基站303的工作频率为f1，它始终工作在主模式下，对属于其的用户站设备，例如用户站304进行接入。而中继器305具有主从两种模式。在主模式下，工作频率为f2，归属于它的用户站设备，即用户站306利用该频率完成接入。而在从模式下，中继器305的工作频率切换为f1，此时它成为基站303的从设备，进行回传操作。
图4示出了一个示例性的单跳单中继器下的回传操作过程。在一个帧内，中继器305先是工作于下行主模式，向其用户站设备，例如用户站306，在下行广播域403中广播同步和控制信息，并发送下行业务。根据与基站303的事先约定，当确定其下行回传窗口到来时，中继器305切换成从模式，即从频率f2切换到频率f1，在下行回传窗口接收来自基站303的下行广播域映像405以正确地进行回传，其中该下行广播域映像405是下行广播域401的简化拷贝。然后，中继器305在该下行回传窗口接收下行回传业务，这些业务被暂时地存储起来，等到以后，例如其下一帧中再将这些业务转发给相应的用户站设备。下行回传窗口结束于它的下行子帧上。当中继器305进入上行子帧后，确定它的上行回传窗口已经到来。在其上行回传窗口，中继器305将上行回传业务转发给基站303。由基站303再将上行回传业务转发给核心网络301。当中继器305确定其上行回传窗口结束后，重新回到主模式，即从频率f1切换回频率f2。此时它会接入来自其普通用户站设备，例如用户站306，的各类业务。中继器305通过不断的切换，既完成了所属用户站设备306的接入，又完成了业务的无线回传。
显然基站303和中继器305之间不会产生相互干扰，当它们都工作在主模式时，处于在不同频率，即基站303处于频率f1，而中继器305处于频率f2。而当中继器305进入从模式时，恰好利用基站303的频率资源完成无线业务回传，此时它成为基站303的用户站设备。
并且，当基站303确定中继器305的下行回传窗口到来时，在该下行回传窗口的起始部分加入一个下行广播域映像405。该下行广播域映像405是下行广播域401的简化拷贝，但是其前导码与下行广播域401的前导码完全不同，以防止使普通用户站设备，例如用户站304，判断不出一个帧的真正起始位置。另外，为节省资源，可以对其它控制信息，如FCH、DL-MAP、UL-MAP、DCD和UCD进行简化，去掉原下行广播域401中针对用户站设备304的信息，仅留下中继器305所需的信息。
这样，中继器305在进入从模式时，可以获取其进行回传操作所需要的同步和有关的控制信息。
并且，基站303在该下行回传窗口向中继器305发送下行回传业务。
另外，当基站303确定中继器305的上行回传窗口到来时，在该上行回传窗口接收来自中继器305的上行回传业务。
顺便说一下，在实现中，为简单起见，回传窗口的大小和位置在中继器305启动时通过与其父节点，例如基站303协商被确定下来，之后不需做动态调整。
图5是一个中继器的工作流程图。该中继器例如是图3中的中继器305。
首先，中继器305作为一个普通用户站设备启动(步骤S501)。然后，中继器305利用原始下行广播域中的信息，例如前导码，完成与其所属的基站303的同步(步骤S503)，从而加入到该基站。接下来，该中继器305与基站303协商，以确定中继器305的上下行回传窗口的位置和大小(步骤S505)。这样，中继器305和基站303都可以进入无线回传操作模式。
接下来，中继器305开始第一个帧操作(步骤S509)。其中一个帧操作包括一个下行子帧操作和一个上行子帧操作。中继器305首先进行一个下行子帧操作。在下行子帧操作中，中继器305首先进入主模式，工作在频率f2，向其所属的用户站设备306发送下行信息(步骤S511)。
然后，中继器305确定下行回传窗口是否开始(步骤S513)。当确定下行回传窗口还没有开始时，中继器305等待一段时间(步骤S514)，然后返回到确定步骤S513。
当确定下行回传窗口已经开始时，中继器305进入从模式，从频率f2切换到频率f1，即以基站303的频率工作，并搜索下行广播域映像405，以完成进行回传操作的同步(步骤S515)。
接下来，中继器305从基站303接收下行回传业务，并缓存该接收的下行回传业务，以便在主模式的下行时隙将其转发给该中继器305的用户站设备306(步骤S517)。
此后，中继器305确定下行回传窗口是否结束(步骤S519)。当确定下行回传窗口还没有结束时，中继器305等待一段时间(步骤S520)，然后返回到确定步骤S519。
当确定下行回传窗口已经结束时，中继器305确定下行子帧是否结束(步骤S521)。当下行子帧还没有结束时，中继器305等待一段时间(步骤S522)，然后返回到确定步骤S521。
当确定下行子帧已经结束时，中继器305进行上行子帧操作。
首先，中继器305确定上行回传窗口是否开始(步骤S523)。当确定上行回传窗口还没有开始时，中继器305等待一段时间(步骤S524)，然后返回到确定步骤S523。
当确定上行回传窗口已经开始时，中继器305发送被缓存的来自其所属的用户站设备306的上行回传业务(步骤S525)。
然后，中继器305确定上行回传窗口是否结束(步骤S527)。当确定上行回传窗口还没有结束时，中继器305等待一段时间(步骤S528)，然后返回到确定步骤S527。
当确定上行回传窗口已经结束时，中继器305进入主模式，从频率f1切换到频率f2，即重新以其自己的频率工作，接收来自其用户站设备306的上行业务，并缓存该业务，以在以后的上行回传操作中向其基站303回传该业务。
然后，中继器305确定上行子帧是否结束(步骤S531)。当确定上行子帧还没有结束时，中继器305等待一段时间(步骤S532)，然后返回到确定步骤S531。
当确定上行子帧已经结束时，中继器305返回到下行子帧操作，从而开始类似于步骤S511-S532的下一帧的操作。
应当注意，上述中继器305在进入下行回传操作后，即使当下行回传窗口已经结束，也不重新切换到主模式，而是处于空闲状态，直到完成上行回传操作之后，才重新切换到主模式，接收来自其用户站设备306的上行业务。这简化了主从模式切换操作的实现复杂度。
当然，本领域的技术人员应当理解，本发明不限于此。换句话说，当下行回传窗口已经结束时，中继器305可以切换到主模式，用于属于其的用户站设备的接入。当上行回传窗口开始时，再从主模式切换到从模式，以进行上行业务的回传。
另外，上述中继器305的下行回传窗口和上行回传窗口分别位于一个帧的下行子帧的结尾部分和上行子帧的开始部分。当然，本领域的技术人员应当理解，本发明不限于此，中继器305可以与其父节点，即基站303协商以安排上/下行回传窗口。
单跳多中继器
图6是一个单跳多中继器下的示例性网络结构。如图6所示，该示例性网络结构600包括一个核心网络601，一个基站603，一个该基站603的用户站604，该基站603的中继器605和607，以及中继器605的用户站606和中继器607的用户站608。该中继器605和607部署在基站603边缘的不同位置，分别具有覆盖范围605a和607a，从而扩大了基站603的覆盖范围603a。基站603与核心网络601之间采用有线回传，而基站603与中继器605和607之间采用的是无线回传。
一般地，中继器605和607采用不同的频率，以克服彼此之间的干扰。
具体地说，基站603的工作频率为f1，它始终工作在主模式下，对属于其的用户站设备，例如用户站604进行接入。而中继器605和607具有主从两种模式。在主模式下，中继器605工作频率为f2，归属于它的用户站设备，即用户站606利用该频率完成接入。而在从模式下，中继器605的工作频率切换为f1，此时它成为基站603的从设备，进行回传操作。并且，在主模式下，中继器607工作频率为f3，归属于它的用户站设备，即用户站608利用该频率完成接入。而在从模式下，中继器607的工作频率切换为f1，此时它成为基站603的从设备，进行回传操作。
图7示出了一个示例性的单跳多中继器下的回传操作过程。在一个帧内，中继器605和607先是工作于下行主模式，分别向其用户站设备，例如用户站606和608，在下行广播域703和705中分别广播同步和控制信息，并发送下行业务。
然后，根据与基站603的事先约定，当确定其下行回传窗口到来时，中继器607切换成从模式，即从频率f3切换到频率f1，在下行回传窗口接收来自基站603的下行广播域映像707以正确地进行回传，其中该下行广播域映像707是下行广播域701的简化拷贝。然后，中继器607在该下行回传窗口接收下行回传业务，这些业务被暂时地存储起来，等到以后，例如其下一帧中再将这些业务转发给相应的用户站设备。
当中继器607的下行回传窗口结束以后，根据与基站603的事先约定，中继器605确定其下行回传窗口已经到来。因此中继器605切换成从模式，即从频率f2切换到频率f1，在下行回传窗口接收来自基站603的下行广播域映像709以正确地进行回传，其中该下行广播域映像709是下行广播域701的简化拷贝。然后，中继器605在该下行回传窗口接收下行回传业务，这些业务被暂时地存储起来，等到以后，例如其下一帧中再将这些业务转发给相应的用户站设备。下行回传窗口结束于下行子帧上。
换句话说，当中继器607的下行回传窗口结束以后，开始中继器605的下行回传窗口。
中继器605的下行回传窗口结束于下行子帧上。当中继器605进入上行子帧后，确定它的上行回传窗口已经到来。在其上行回传窗口，中继器605将上行回传业务转发给基站603。由基站603再将上行回传业务转发给核心网络601。当中继器605确定其上行回传窗口结束时，重新回到主模式，即从频率f1切换回频率f2。此时它会接入来自其普通用户站设备，例如用户站606，的各类业务。
并且，当中继器605的上行回传窗口结束之后，中继器607确定其上行回传窗口已经到来。换句话说，当中继器605的上行回传窗口结束以后，开始中继器607的上行回传窗口。在其上行回传窗口，中继器607将上行回传业务转发给基站603。由基站603再将该上行回传业务转发给核心网络601。在其上行回传窗口结束后，中继器607重新回到主模式，即从频率f1切换回频率f3。此时它会接入来自其普通用户站设备，例如用户站608，的各类业务。
中继器605和607通过不断的切换，既完成了所属用户站设备606和608的接入，又完成了业务的无线回传。
对于基站603，当它确定中继器607的下行回传窗口到来时，在下行回传窗口的起始部分加入一个下行广播域映像707。该下行广播域映像707是下行广播域701的简化拷贝，但是其前导码与下行广播域701的前导码完全不同，以防止使普通用户站设备，例如用户站604，判断不出一个帧的真正起始位置。同样地，为节省资源，对其它控制信息，如FCH、DL-MAP、UL-MAP、DCD和UCD进行简化，去掉原下行广播域701中针对用户站设备604的信息，仅留下中继器607所需的信息。
这样，中继器607在进入从模式时，可以获取其进行回传操作所需要的同步和有关的控制信息。
并且，基站603在该下行回传窗口向中继器607发送下行回传业务。
当基站603确定中继器605的回传窗口到来时，在下行回传窗口的起始部分加入一个下行广播域映像709。该下行广播域映像709是下行广播域701的简化拷贝，但是其前导码与下行广播域701的前导码完全不同，以防止使普通用户站设备，例如用户站604，判断不出一个帧的真正起始位置。同样地，为节省资源，对其它控制信息，如FCH、DL-MAP、UL-MAP、DCD和UCD进行简化，去掉原下行广播域701中针对用户站设备604的信息，仅留下中继器605所需的信息。
这样，中继器605在进入从模式时，可以获取其进行回传操作所需要的同步和有关的控制信息。
并且，基站603在该下行回传窗口向中继器605发送下行回传业务。
另外，当基站603确定中继器605的上行回传窗口到来时，在该上行回传窗口接收来自中继器605的上行回传业务。
当基站603确定中继器607的上行回传窗口到来时，在该上行回传窗口接收来自中继器607的上行回传业务。
从上描述，可以得出中继器605的下行回传窗口被分配在下行子帧的结尾部分，上行回传窗口则分配在上行子帧的开始部分。而中继器607的上/下行回传窗口被分配在中继器605回传窗口的两侧。在中继器605的回传窗口，中继器607可以用于本地接入，也可置于空闲状态。置于空闲状态有利于简化切换操作的实现复杂度。对于中继器605和中继器607的下行回传窗口，都有各自的下行广播域映像709和707，它们的前导码可以相同，而帧控制头不同，分别对应它们各自的控制信息。相同的前导码并不会引起中继器605和607之间操作的混乱，因为在每个中继器加入基站603时，都会与基站603协商确定回传窗口的位置和大小，中继器605和607只有在各自的回传窗口到达时才切换为从模式，寻找前导码并完成同步过程。
另外，需要说明的是，尽管图7中的回传窗口是从帧的中间向两边扩展，但实际应用中并不限于此，中继器可以与其父节点协商并灵活地安排上/下行回传窗口，只要各中继器都能够正常工作就行。
多跳中继器
图8是一个多跳中继器下的示例性网络结构。如图8所示，该示例性网络结构800包括一个核心网络801，一个基站803，一个该基站803的用户站804和一个该基站803的中继器805，一个该中继器805的用户站806和一个该中继器805的中继器807，一个该中继器807的用户站808和一个该中继器807的中继器809，以及一个该中继器809的用户站810。该中继器805部署在基站803的边缘，具有覆盖范围805a，从而扩大了基站803的覆盖范围803a。该中继器807部署在中继器805的边缘，具有覆盖范围807a，从而扩大了中继器805的覆盖范围805a。该中继器809部署在中继器807的边缘，具有覆盖范围809a，从而扩大了中继器807的覆盖范围807a。基站803与核心网络801之间采用有线回传，而基站803与中继器805之间、中继器805和中继器807之间、以及中继器807和中继器809之间采用的是无线回传。
一般地，基站803、中继器805、中继器807以及中继器809采用不同的频率。
具体地说，基站803的工作频率为f1，它始终工作在主模式下，对属于其的用户站设备，例如用户站804进行接入。而中继器805、807以及809具有主从两种模式。在主模式下，中继器805工作频率为f2，归属于它的用户站设备，即用户站806利用该频率完成接入。而在从模式下，中继器805的工作频率切换为f1，此时它成为基站803的从设备，进行回传操作。在主模式下，中继器807工作频率为f3，归属于它的用户站设备，即用户站808利用该频率完成接入。而在从模式下，中继器807的工作频率切换为f2，此时它成为中继器805的从设备，进行回传操作。在主模式下，中继器809工作频率为f4，归属于它的用户站设备，即用户站810利用该频率完成接入。而在从模式下，中继器809的工作频率切换为f3，此时它成为中继器807的从设备，进行回传操作。
换句话说，在图8所示的网络结构中，多个中继器采用级联方式工作，一个中继器不仅负责自己覆盖区域的用户站设备的接入，而且还要负责中继其它中继器的回传业务，此时它扮演父节点的角色，而被中继的节点则是子节点。在回传业务时，子节点会利用父节点的频率资源，而服务于用户站设备时，子节点具有自己的频率资源。
顺便说一下，当两个节点(基站或中继器)之间的距离足够远时，相互之间只要不存在干扰，就可以使用相同的频率，以节省频率资源。如在中继器809与基站803的距离足够远的情况下，中继器809也可以采用频率f1用于它的用户站810的接入，从而节省了频率资源。
图9示出了一个示例性的多跳中继器下的回传操作过程。在一个帧内，中继器805、807以及809先是工作于下行主模式，即分别工作于频率f2、f3和f4，分别向其用户站设备，例如用户站806、808以及810在下行广播域903、905和907中分别广播同步和控制信息，并发送下行业务。
根据与基站803的事先约定，当中继器805确定其本级下行回传窗口到来时，中继器805首先切换成从模式，即从频率f2切换到f1，在该本级下行回传窗口接收来自基站803的下行广播域映像909以正确地进行回传，其中该下行广播域映像909是下行广播域901的简化拷贝。然后，中继器805在该下行回传窗口接收本级下行回传业务，这些业务被暂时地存储起来，等到以后，例如其下一帧中再将这些业务转发给相应的用户站设备。
当中继器805的下行回传窗口结束以后，中继器805切换回主模式，即从频率f1切换回频率f2。
根据与中继器807的事先约定，当中继器805确定下一级的中继器807的下行回传窗口到来时，在中继器807的下行回传窗口的起始部分加入一个下行广播域映像911。该下行广播域映像911是下行广播域903的简化拷贝，但是其前导码与下行广播域903的前导码完全不同，以防止使普通用户站设备，例如用户站806，判断不出一个帧的真正起始位置。同样地，为节省资源，对其它控制信息，如FCH、DL-MAP、UL-MAP、DCD和UCD进行简化，去掉原下行广播域903中针对用户站设备806的信息，仅留下中继器807所需的信息。
根据与中继器805的事先约定，当中继器807确定其本级下行回传窗口到来时，中继器807首先切换成从模式，即从频率f3切换到f2，在其本级下行回传窗口接收来自中继器805的下行广播域映像911以正确地进行回传，其中该下行广播域映像911是下行广播域903的简化拷贝。然后，中继器807在该本级下行回传窗口接收下行回传业务，这些业务被暂时地存储起来，等到以后，例如其下一帧中再将这些业务转发给相应的用户站设备。
当中继器807的下行回传窗口结束以后，中继器807切换回主模式，即从频率f2切换回频率f3。
根据与中继器809的事先约定，当中继器807确定下一级的中继器809的下行回传窗口到来时，在中继器809的下行回传窗口的起始部分加入一个下行广播域映像913。该下行广播域映像913是下行广播域905的简化拷贝，但是其前导码与下行广播域905的前导码完全不同，以防止使普通用户站设备，例如用户站808，判断不出一个帧的真正起始位置。同样地，为节省资源，对其它控制信息，如FCH、DL-MAP、UL-MAP、DCD和UCD进行简化，去掉原下行广播域905中针对用户站设备808的信息，仅留下中继器809所需的信息。
根据与中继器807的事先约定，当中继器809确定其下行回传窗口到来时，中继器809首先切换成从模式，即从频率f4切换到f3，在其下行回传窗口接收来自中继器807的下行广播域映像913以正确地进行回传，其中该下行广播域映像913是下行广播域905的简化拷贝。然后，中继器809在该下行回传窗口接收下行回传业务，这些业务被暂时地存储起来，等到以后，例如其下一帧中再将这些业务转发给相应的用户站设备。
中继器809的下行回传窗口结束于它的下行子帧上。当中继器809进入上行子帧后，确定它的上行回传窗口已经到来。在其上行回传窗口，中继器809将上行回传业务转发给中继器807。当中继器809确定其上行回传窗口结束后，重新回到主模式，即从频率f3切换回频率f4。此时它会接入来自其普通用户站设备，例如用户站810，的各类业务。
当中继器807确定下一级的中继器809的上行回传窗口到来时，它接收来自中继器809的上行回传业务。
然后，中继器807确定它的本级上行回传窗口已经到来。因此，中继器807切换到从模式，即从频率f3切换到频率f2。并且，中继器807以频率f2，在其上行回传窗口，将其上行回传业务转发给中继器805。当中继器807确定其上行回传窗口结束后，重新回到主模式，即从频率f2切换回频率f3，以可以接入来自其普通用户站设备，例如用户站808，的各类业务。
当中继器805确定下一级的中继器807的上行回传窗口到来时，它接收来自中继器807的上行回传业务。
然后，中继器805确定它的本级上行回传窗口已经到来。因此，中继器805切换到从模式，即从频率f2切换到频率f1。并且，中继器805以频率f1，在其上行回传窗口，将其上行回传业务转发给基站803。当中继器805确定其上行回传窗口结束后，重新回到主模式，即从频率f1切换回频率f2，以可以接入来自其普通用户站设备，例如用户站806，的各类业务。
当基站803确定下一级的中继器805的上行回传窗口到来时，它接收来自中继器805的上行回传业务。然后，基站803将该上行回传业务发到核心网络801。
对于基站803，当它确定中继器805的下行回传窗口到来时，在该下行回传窗口的起始部分加入一个下行广播域映像909。该下行广播域映像909是下行广播域901的简化拷贝，但是其前导码与下行广播域901的前导码完全不同，以防止使普通用户站设备，例如用户站804，判断不出一个帧的真正起始位置。同样地，为节省资源，对其它控制信息，如FCH、DL-MAP、UL-MAP、DCD和UCD进行简化，去掉原下行广播域901中针对用户站设备804的信息，仅留下中继器805所需的信息。
这样，中继器805在进入从模式时，即从频率f2切换到频率f1时，可以获取其进行回传操作所需要的同步和有关的控制信息。
并且，基站803在该下行回传窗口向中继器805发送下行回传业务。
在图9所示的多跳中继器下的网络中，一般是越靠近核心网络801的中继器，其回传窗口越大。另外在该情况下，在有些节点的帧中(如图9中的基站803和中继器805)，它们的子节点的上/下行回传窗口不是靠在一起的，具有较大的间隔。在这段时间间隔上，可以用于本地用户站设备的接入，以提高资源利用率。
另外，基站803以及所有的中继器805、807和809最好都保持同步工作，以减少无线干扰，提高频率资源重用效率，使移动中的用户站设备可以在它们之间实现有效地切换。
中继器
图10是一个中继器的示例性框图。如图10所示，中继器1000包括一个收发装置1010、一个协商装置1020、一个存储装置1030、以及一个调度装置1040。其中该收发装置1010包括一个切换装置1012。
该协商装置1020利用一个前导码与一个中继器1000的父节点同步，并利用事先约定的消息与该父节点协商，以确定用于回传本级业务的回传窗口的位置和大小，并把协商结果通知给该调度装置1040。
该协商装置1020还利用另一个前导码与一个中继器1000的子节点同步，并利用事先约定的消息与该子节点协商，以确定用于回传下一级业务的回传窗口的位置和大小，并把协商结果通知给该调度装置1040。
当调度装置1040确定一个用于回传本级业务的本级回传窗口已经开始时，通知切换装置1012从一个第一频率切换到一个第二频率，以完成本级业务的回传。
然后，收发装置1010接收一个本级回传业务，并将其缓存到存储装置1030。
当调度装置1040确定上述本级回传窗口已经结束时，通知切换装置1012从该第二频率切换回该第一频率，以进行本级业务的接入。
上述本级回传窗口可以是一个下行回传窗口，并且其中上述本级业务是下行业务。
上述本级回传窗口可以是一个上行回传窗口，并且其中上述本级业务是上行业务。
在进行本级业务的回传之前，收发装置1010还可以接收一个正确地进行本级业务的回传所需要的信息。该正确地进行本级业务的回传所需要的信息包括以下所列中的至少一个：前导码；帧控制头；下行链路映射；上行链路映射；下行链路信道描述；以及上行链路信道描述。
并且，在该正确地进行本级业务的回传所需要的信息中包括的该前导码与中继器1000的父节点的前导码不相同。
特别地，当上述本级回传窗口是一个下行回传窗口，上述本级业务是一个下行业务，并且该调度装置1040确定该本级下行回传窗口已经结束，以及一个本级上行回传窗口已经开始时，通知收发装置1010进行本级上行业务的回传。以及当调度装置1040确定该本级上行回传窗口已经结束时，通知该切换装置1012从该第二频率切换回该第一频率，以进行本级业务的接入。
并且，当该调度装置1040确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始时，通知该收发装置1010以该第一频率，发送一个正确地进行该下一级业务的回传所需要的信息。
该正确地进行下一级业务的回传所需要的信息包括以下所列中的至少一个：前导码；帧控制头；下行链路映射；上行链路映射；下行链路信道描述；以及上行链路信道描述。
并且，在该正确地进行下一级业务的回传所需要的信息中包括的该前导码与其本身的前导码不相同。
然后，该收发装置1010发送一个下一级的回传业务。
特别地，当上述下一级回传窗口是一个下行窗口，上述下一级业务是下行业务，并且调度装置1040确定该下一级下行回传窗口已经结束，确定一个下一级上行回传窗口已经开始时，通知该收发装置1010接收一个下一级上行回传业务。当调度装置1040确定一个本级上行回传窗口已经开始时，通知该切换装置1012从该第一频率切换到该第二频率，以完成本级上行业务的回传。然后收发装置1010进行本级上行业务的回传。当调度装置1040确定该本级上行回传窗口已经结束时，通知切换装置1012从该第二频率切换回该第一频率，以进行本级业务的接入。
基站
图11是一个基站的示例性框图。如图11所示，基站1100包括一个收发装置1110、一个协商装置1120和一个调度装置1140。
协商装置1120利用一个前导码与其中继器1000同步，并利用事先约定的消息与该中继器协商，以确定用于回传其业务的回传窗口的位置和大小，并把协商结果通知给该调度装置1140。
当调度装置1140确定一个用于回传中继器1000的业务的回传窗口已经开始时，通知收发装置1110发送一个正确地进行该业务的回传所需要的信息。
该正确地进行该业务的回传所需要的信息包括：前导码；帧控制头；下行链路映射；上行链路映射；下行链路信道描述；以及上行链路信道描述。
并且，在该正确地进行业务的回传所需要的信息中包括的该前导码与上述利用其与中继器1000协商，以确定用于回传业务的回传窗口的位置和大小一个前导码不相同。
然后，收发装置1110发送一个回传业务。
特别地，当该回传窗口是一个下行回传窗口，该业务是下行业务，并且该调度装置1140确定所述下行回传窗口已经结束，确定一个上行回传窗口已经开始时，通知该收发装置1110接收一个上行回传业务。
以上结合附图对本发明的示例性实施方式进行了描述。根据从上描述，可以得出在本发明中，各个中继器具有自己独立的帧，长度与基站的相同，从而本发明适用于高密度大业务量的网络应用。
另外，在本发明中，由于中继器与基站、中继器与中继器之间采用的是无线回传链路，因此部署成本低，运营成本也较低，从而可以实现网络的快速部署。
而且，本发明对回传窗口的安排非常灵活，可以实现较小的回传延时，从而有利于延时敏感业务的回传。
本发明还具有很强的可扩展性。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其它改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (38)

1.一种在一个无线通信网络中实现中继的方法，包括：
与一个上一级的设备协商，以确定用于回传本级业务的本级回传窗口的位置和大小；
确定一个用于回传本级业务的本级回传窗口已经开始；
从一个第一频率切换到一个第二频率；以及
以所述第二频率，接收正确地进行所述本级业务的回传所需要的控制信息，以完成本级业务的回传；其中所述控制信息是所述上一级的设备在所述本级回传窗口开始之前发送的下行广播域的简化拷贝。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：
确定所述本级回传窗口已经结束；以及
从所述第二频率切换回所述第一频率，以进行本级业务的接入。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括步骤：
确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始；以及
以所述第一频率，发送正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：
确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始；以及
以所述第一频率，发送一个正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息。
5.根据权利要求3或4所述的方法，还包括步骤：
发送一个下一级的回传业务。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息包括以下所列中的至少一个：
前导码；
帧控制头；
下行链路映射；
上行链路映射；
下行链路信道描述；以及
上行链路信道描述。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括步骤：
利用另一个前导码，与一个下一级的设备协商，以确定所述用于回传下一级业务的下一级回传窗口的大小和位置，
其中在所述正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息中包括的所述前导码与所述另一个前导码不相同。
8.根据权利要求3所述的方法，其中所述下一级回传窗口是一个下行回传窗口，所述下一级业务是下行业务，
其中所述方法还包括：
确定所述下一级下行回传窗口已经结束；
确定一个下一级上行回传窗口已经开始；
接收一个下一级上行回传业务；
确定一个本级上行回传窗口已经开始；
从所述第一频率切换到所述第二频率，以完成本级上行业务的回传；
进行本级上行业务的回传；
确定所述本级上行回传窗口已经结束；以及
从所述第二频率切换回所述第一频率，以进行本级业务的接入。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述本级回传窗口是一个下行回传窗口，并且其中所述本级业务是下行业务。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述本级回传窗口是一个上行回传窗口，并且其中所述本级业务是上行业务。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：
接收一个本级回传业务；以及
缓存所述本级回传业务。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述正确地进行所述本级业务的回传所需要的控制信息包括以下所列中的至少一个：
前导码；
帧控制头；
下行链路映射；
上行链路映射；
下行链路信道描述；以及
上行链路信道描述。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括步骤：
利用另一个前导码，与一个上一级的设备协商，以确定所述用于回传本级业务的本级回传窗口的位置和大小，
其中在所述正确地进行所述本级业务的回传所需要的控制信息中包括的所述前导码与所述另一个前导码不相同。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述本级回传窗口是一个下行回传窗口，所述本级业务是一个下行业务，
其中所述方法还包括：
确定所述本级下行回传窗口已经结束；
确定一个本级上行回传窗口已经开始；
进行本级上行业务回传；
确定所述本级上行回传窗口已经结束；以及
从所述第二频率切换回所述第一频率，以进行本级业务的接入。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线通信网络是一个WiMAX无线通信网络。
16.一种在一个无线通信网络中实现中继的中继器，包括：
与一个上一级的设备协商的装置，以确定用于回传本级业务的本级回传窗口的位置和大小；
确定一个用于回传本级业务的本级回传窗口已经开始的装置；
从一个第一频率切换到一个第二频率的装置；以及
以第二频率，接收正确地进行所述本级业务的回传所需要的控制信息的装置，以完成本级业务的回传；其中所述控制信息是所述上一级的设备在所述本级回传窗口开始之前发送的下行广播域的简化拷贝。
17.根据权利要求16所述的中继器，还包括：
确定所述本级回传窗口已经结束的装置；以及
从所述第二频率切换回所述第一频率的装置，以进行本级业务的接入。
18.根据权利要求17所述的中继器，还包括：
确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始的装置；以及
以所述第一频率，发送正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息的装置。
19.根据权利要求16所述的中继器，还包括：
确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始的装置；以及
以所述第一频率，发送正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息的装置。
20.根据权利要求18或19所述的中继器，还包括：
发送一个下一级的回传业务的装置。
21.根据权利要求18或19所述的中继器，其中所述正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息包括以下所列中的至少一个：
前导码；
帧控制头；
下行链路映射；
上行链路映射；
下行链路信道描述；以及
上行链路信道描述。
22.根据权利要求21所述的中继器，还包括：
利用另一个前导码，与一个下一级的设备协商的装置，以确定所述用于回传下一级业务的下一级回传窗口的大小和位置，
其中在所述正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息中包括的所述前导码与所述另一个前导码不相同。
23.根据权利要求18所述的中继器，其中所述下一级回传窗口是一个下行回传窗口，所述下一级业务是下行业务，
其中所述中继器还包括：
确定所述下一级下行回传窗口已经结束的装置；
确定一个下一级上行回传窗口已经开始的装置；
接收一个下一级上行回传业务的装置；
确定一个本级上行回传窗口已经开始的装置；
从所述第一频率切换到所述第二频率的装置，以完成本级上行业务的回传；
进行本级上行业务的回传的装置；
确定所述本级上行回传窗口已经结束的装置；以及
从所述第二频率切换回所述第一频率的装置，以进行本级业务的接入。
24.根据权利要求16所述的中继器，其中所述本级回传窗口是一个下行回传窗口，并且其中所述本级业务是下行业务。
25.根据权利要求16所述的中继器，其中所述本级回传窗口是一个上行回传窗口，并且其中所述本级业务是上行业务。
26.根据权利要求16所述的中继器，还包括：
接收一个本级回传业务的装置；以及
缓存所述本级回传业务的装置。
27.根据权利要求16所述的中继器，其中所述正确地进行所述本级业务的回传所需要的控制信息包括以下所列中的至少一个：
前导码；
帧控制头；
下行链路映射；
上行链路映射；
下行链路信道描述；以及
上行链路信道描述。
28.根据权利要求27所述的中继器，还包括：
利用另一个前导码，与一个上一级的设备协商的装置，以确定所述用于回传本级业务的本级回传窗口的位置和大小，
其中在所述正确地进行所述本级业务的回传所需要的控制信息中包括的所述前导码与所述另一个前导码不相同。
29.根据权利要求16所述的中继器，其中所述本级回传窗口是一个下行回传窗口，所述本级业务是一个下行业务，
其中所述中继器还包括：
确定所述本级下行回传窗口已经结束的装置；
确定一个本级上行回传窗口已经开始的装置；
进行本级上行业务回传的装置；
确定所述本级上行回传窗口已经结束的装置；以及
从所述第二频率切换回所述第一频率的装置，以进行本级业务的接入。
30.根据权利要求16所述的中继器，其中所述无线通信网络是一个WiMAX无线通信网络。
31.一种在一个无线通信网络中实现中继的方法，包括：
与一个下一级的设备协商，以确定用于回传下一级业务的下一级回传窗口的大小和位置；
确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始；以及
发送正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息；其中所述控制信息是在所述下一级回传窗口开始之前发送的下行广播域的简化拷贝。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括步骤：
发送一个下一级的回传业务。
33.根据权利要求31所述的方法，还包括步骤：
确定所述用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经结束。
34.根据权利要求31所述的方法，其中所述下一级回传窗口是一个下行回传窗口，所述下一级业务是下行业务，
其中所述方法还包括：
确定所述下一级下行回传窗口已经结束；
确定一个下一级上行回传窗口已经开始；以及
接收一个下一级上行回传业务。
35.一种在一个无线通信网络中实现中继的基站，包括：
与一个下一级的设备协商的装置，以确定用于回传下一级业务的下一级回传窗口的大小和位置；
确定一个用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经开始的装置；以及
发送正确地进行所述下一级业务的回传所需要的控制信息的装置；其中所述控制信息是所述基站在所述下一级回传窗口开始之前发送的下行广播域的简化拷贝。
36.根据权利要求35所述的基站，还包括：
发送一个下一级的回传业务的装置。
37.根据权利要求35所述的基站，还包括：
确定所述用于回传下一级业务的下一级回传窗口已经结束的装置。
38.根据权利要求35所述的基站，其中所述下一级回传窗口是一个下行回传窗口，所述下一级业务是下行业务，
其中所述基站还包括：
确定所述下一级下行回传窗口已经结束的装置；
确定一个下一级上行回传窗口已经开始的装置；以及
接收一个下一级上行回传业务的装置。
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