CN101047421B - 利用中继站实现移动通信的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用中继站实现移动通信的装置，该装置包括发射机、接收机、双工器及天线；上行数据处理模块，用于处理通过接收机接收到的终端发送给基站的数据，并将处理后的数据发送到发射机；下行数据处理模块，用于处理通过接收机接收到的基站发送给终端的数据，并将处理后的数据发送到发射机，该模块与上行数据处理模块分时共享发射机及接收机；控制处理器，用于完成对发射机、接收机、上行数据处理模块及下行数据处理模块的控制功能。本发明还同时公开了一种利用中继站实现移动通信的方法，通过中继站转发终端与基站之间的数据。采用本发明的装置和方法可以大大拓展基站的覆盖范围，并在组网初期减少基站的数量，提高频谱利用率。

Description

利用中继站实现移动通信的装置及方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别是一种利用中继站实现移动通信的装置及方法。 

背景技术

随着人们对无线通信需求的逐步提高，宽带无线接入(BroadbandWireless Access，BWA)技术正逐渐成为目前通信技术发展的热点之一。正交频分复用多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access，OFDMA)方式由于其特有的优越性被越来越多的宽带无线接入标准所采纳，如基于IEEE 802.16协议的微波接入全球互通(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，WiMAX)系统就采用OFDMA作为其多址接入方法的一种。 

WiMAX系统的空口采用IEEE 802.16标准，该标准中定义的时分双工(Time Division Duplex，TDD)模式下采用OFDMA方式的基站帧和相应的终端帧结构如图1及图2所示，其中，图1是基站帧结构，图2是终端帧结构。基站帧由下行子帧和上行子帧组成，下行子帧用于发送下行数据，上行子帧用于接收上行数据。TTG为基站从发射状态转换为接收状态经过的时间间隔，RTG为从接收状态转换为发射状态的时间间隔。SSRTG为终端从接收状态转换为发射状态的时间间隔，SSTTG为终端从发射状态转换为接收状态经过的时间间隔。逻辑子信道序号表示按逻辑顺序排列的子信道序号，一个子信道由若干子载波构成。业务突发指的是使用相同编码调制方式的业务数据。帧头包含前导和时频资源分配信息等，其中前导用于终端与基站的时频同步；而时频资源分配信息则反映了用户数据在下行子帧和上行子帧中所处的时频资源位置，终端通过该信息即可知道自己该从哪些下行业务突发中接收数据，以及通过哪些上行业务突发发送自己的数据。接入子信道用于终端随机接入网络的过程，基站通过监测接入子信道来获取终端的接入请求。 

但是在WiMAX系统中，由于采用高频传输，电磁波的衰减严重，因此该系统覆盖范围较小，并且在组网初期，由于用户较少，在负载较低的情况下，该系统覆盖范围内的时频资源很可能得不到充分利用。 

 发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用中继站实现移动通信的装置，从而大大提高基站的覆盖范围，并降低系统的布网成本。 

本发明的另一目的在于提供一种利用中继站实现移动通信的方法，使得远离基站的终端可以通过其附近的中继站进行接入。 

为实现上述主要目的，本发明提供了一种利用中继站实现移动通信的装置，包括：发射机、接收机、双工器及天线，双工器与天线相连，发射机及接收机与双工器相连；其特征在于，所述装置启动中继功能后采用中继站帧结构，所述中继站帧结构包括下行终端子帧、下行中继子帧、上行终端子帧以及上行中继子帧，所述中继站帧结构对应于基站帧结构，所述基站帧结构包括基站下行子帧及基站上行子帧，其中所述基站下行子帧包括下行终端子帧以及下行中继子帧，所述基站上行子帧包括上行终端子帧以及上行中继子帧，该装置还包括：上行数据处理模块，用于处理通过接收机收到的终端发送给基站的数据，并将处理后的数据发送到发射机；下行数据处理模块，用于处理通过接收机收到的基站发送给终端的数据，并将处理后的数据发送到发射机，该模块与上行数据处理模块分时共享发射机及接收机；控制处理器，用于完成对所述发射机、接收机、上行数据处理模块及下行数据处理模块的控制；所述接收机，用于通过所述中继站帧结构的下行中继子帧从基站接收数据，和/或通过所述中继站帧结构的上行终端子帧从终端接收数据；所述发射机，用于通过所述中继站帧结构的下行终端子帧将所述下行处理模块处理后的数据发送至终端，和/或，通过 所述中继站帧结构的上行中继子帧将所述上行处理模块处理后的数据发送至基站。所述上行数据处理模块具体包括：上行解码单元，用于在所述控制处理器的控制下，将终端发送给基站的基带信号经解调、解符号映射、解交织和信道解码，得到未编码的原始信息数据；上行数据缓存单元，用于缓存经所述上行解码单元处理过的终端发送的原始信息数据；上行链路质量测量单元，用于在所述控制处理器的控制下，测量经所述上行解码单元处理过的终端发送的原始信息数据的信号质量；上行编码单元，用于在所述控制处理器的控制下，对上行数据缓存单元中的原始信息数据进行信道编码、交织、符号映射和调制。 

所述下行数据处理模块具体包括： 

下行解码单元，用于在所述控制处理器的控制下，将基站发送给终端的基带信号经解调、解符号映射、解交织和信道解码，得到未编码的原始信息数据； 

下行数据缓存单元，用于缓存所述下行解码单元处理过的基站发送的原始信息数据； 

基站命令提取单元，用于在所述下行解码单元处理过的基站发送的原始信息数据中提取基站的命令，并将所述命令发送到所述控制处理器； 

下行编码单元，用于在所述控制处理器的控制下，对下行数据缓存单元中的原始信息数据进行信道编码、交织、符号映射和调制。 

为实现上述另一目的，本发明还提供了一种利用中继站实现移动通信的方法，在基站与终端之间设置中继站，并设置基站帧结构及中继站帧结构，其中，所述基站帧结构包括基站下行子帧以及基站上行子帧，所述基站下行子帧包括下行终端子帧以及下行中继子帧，所述基站上行子帧包括上行终端子帧以及上行中继子帧；所述中继站帧结构包括下行终端子帧、下行中继子帧、上行终端子帧及上行中继子帧，该方法还包括：中继站接入网络后，启动中继功能；之后，所述中继站根据所述中继站帧结构转发终端与基站之间的数据。 

所述基站上行子帧中的上行终端子帧在时间上位于上行中继子帧之前、或位于上行中继子帧之后。 

所述基站下行子帧中的下行中继子帧的帧头部分包括前导序列，该前导序列用于中继站与基站的同步；或者，所述基站下行子帧中的下行中继子帧的帧头部分不包括前导序列。 

所述下行中继子帧占用全部或部分频段。 

针对不同发送端，所述下行终端子帧中的业务突发在时间上错开。 

在时间上将基站下行子帧划分为两个时段，分别用于向发送帧头的中继站及不发送帧头的中继站发送数据。 

所述中继站与基站正交复用同一时频资源，每个中继站管理一个或一个以上连接，每个连接以连接标识区分。 

同一个连接被一个或一个以上中继站管理，每个中继站维护自身管理的连接的连接标识绑定表，并根据所维护的连接标识绑定表转发自己所管辖的连接对应的数据。 

所述中继站启动中继功能包括：a1、中继站以终端身份接入网络，采用与终端相同的帧结构；a2、所述中继站向基站申请启动中继功能；a3、所述中继站判断所述申请是否得到所述基站的批准，如果是，则向所述基站返回响应，并启动中继功能；否则，返回步骤a1。 

所述由中继站转发终端与基站之间的数据包括： 

b11、所述中继站的接收机通过下行中继子帧从基站接收数据，对所接收的数据进行解码，得到原始数据，所得到的原始数据中包括所述基站发送给所述中继站的控制命令，以及所述基站通过所述中继站发送给终端的下行数据； 

b12、所述中继站从所得到的原始数据中提取控制命令，并存储所得到的原始数据中的下行数据； 

b13、所述中继站对步骤b12所述下行数据进行编码，并在下行终端子帧中通过发射机将编码后的下行数据发送到终端。 

所述由中继站转发终端与基站之间的数据包括： 

b21、所述中继站的接收机通过上行终端子帧从终端接收数据，对所接收的数据进行解码，得到原始数据，所得到的原始数据中包括所述终端发送给基站的上行数据； 

b22、所述中继站存储所得到的原始数据中的上行数据； 

b23、所述中继站对步骤b22所述上行数据编码，并在上行中继子帧中通过发射机将编码后的上行数据发送到基站。 

本发明所提供的装置和方法，通过在WiMAX系统中引入中继站，并改变现有协议中基站帧的结构，设计了中继子帧的结构，可以改善基站覆盖范围内终端的通信速率，还可以为基站覆盖范围外的终端提供服务，从而可以大大拓展基站的覆盖范围，可以在组网初期减少基站的数量，提高频谱利用率。另外，对于靠近中继站而远离基站的那些终端而言，通过中继站进行传输可以降低终端的发射和接收功率，从而节省电池的能耗，有效地延长终端的电池使用时间。 

附图说明

图1为本发明背景技术中WiMAX系统采用时分双工OFDMA方式下的基站帧结构图； 

图2为本发明背景技术中WiMAX系统采用时分双工OFDMA方式下的终端帧结构图； 

图3为本发明一种利用中继站实现移动通信的装置中中继站的结构示意图； 

图4为本发明中基站维护的绑定表的结构示意图； 

图5为本发明一种利用中继站实现移动通信的方法中中继站启动中继功能的流程图； 

图6为本发明一种利用中继站实现移动通信的方法中中继站转发基站到终端的数据的流程图； 

图7为本发明一种利用中继站实现移动通信的方法中中继站转发终端到基站的数据的流程图； 

图8为本发明的实施例一中的基站帧结构图； 

图9为本发明的实施例一中的中继站帧结构图； 

图10为本发明的实施例三中的基站帧及中继站帧结构图； 

图11为本发明的实施例五中的基站帧及中继站帧结构图； 

图12为本发明的实施例六中的基站帧及中继站帧结构图； 

图13为本发明的实施例七中的基站帧的结构图； 

图14为本发明的实施例七中的中继站帧的结构图； 

图15为本发明的实施例八中的基站帧的结构图； 

图16为本发明的实施例八中的中继站帧的结构图； 

图17为本发明的实施例九中的基站帧及中继站帧结构图。 

具体实施方式

图3为本发明一种利用中继站实现移动通信的装置中中继站的结构示意图，其中实线表示数据流，虚线表示控制流。该装置包括发射机3、接收机4、双工器2及天线1；双工器2与天线1相连，发射机3及接收机4与双工器2相连，天线1和双工器2均为标准类型，即能通过单天线实现收发功能的普通天线和收发器，接收机4能将射频信号转换为基带数字信号，发射机3则将基带数字信号转换为射频信号。关键是该装置还包括： 

上行数据处理模块5，用于处理通过接收机4接收到的终端发送的数据，并通过发射机3将处理后的数据发送给基站； 

下行数据处理模块6，用于处理通过接收机4接收到的基站发送的数据，并通过发射机3将处理后的数据发送给终端，该模块与上行数据处理模块5分时共享发射机及接收机，由控制处理器7控制上下行数据处理模块的切换； 

控制处理器7，用于控制发射机3、接收机4、上行数据处理模块5及下行数据处理模块6间的数据交互。 

其中，上行数据处理模块5具体包括： 

上行解码单元8，用于在控制处理器7的控制下，将通过接收机4接收到的终端发送给基站的基带信号经过OFDM解调、解符号映射、解交织和 信道解码，得到来编码的原始信息数据； 

上行数据缓存单元9，用于对经过上行解码单元8处理的终端发送给基站的数据进行缓存； 

上行链路质量测量单元10，用于在控制处理器7的控制下，测量经过上行解码单元处理过的用户上行信号的质量，信号质量参数可以是上行信号接收功率、信噪比(SNR)、信干噪比(SINR)、误比特率(BER)和误包率(PER)等，具体测量什么参数由控制处理器进行控制； 

上行编码单元11，用于在控制处理器7的控制下，对上行数据缓存单元9中的原始数据信息进行信道编码、交织、符号映射和OFDM调制后，发送到发射机3。 

下行数据处理模块6具体包括： 

下行解码单元12，用于在控制处理器7的控制下，将通过接收机4接收到的基站发送给终端的基带信号经过OFDM解调、解符号映射、解交织和信道解码，得到未编码的原始信息数据； 

下行数据缓存单元14，用于对经过下行解码单元12处理的基站发送给终端的数据进行缓存； 

基站命令提取单元13，用于在经过下行解码单元12处理的数据中提取基站的命令，通过控制处理器7对其它单元进行控制； 

下行编码单元15，用于在控制处理器7的控制下，对下行数据缓存单元14中的原始数据信息进行信道编码、交织、符号映射和OFDM调制后，发送到发射机3。 

本发明中所述的中继站改变了传统中继站仅仅对原始信号放大和转发的功能，本发明中所述的中继站可以对原始信号进行重解码和重编码，能够为基站覆盖范围外的终端提供服务，并显著提高了信噪比，避免正反馈，克服了一般中继站的自激现象。 

本发明中所述中继站的工作原理为：将基站与中继站之间的链路看作是一种虚拟的连接，连接是有方向性的，即上行链路的连接和下行链路的连接 是不同的。每个连接可以采用连接标识(CID)进行区分，不同的连接具有不同的连接标识，连接标识是由基站统一分配的。基站与终端的连接建立过程中，基站会将相应的连接标识告知移动台。基站会在数据帧的帧头中将连接标识与时频资源的对应关系广播给自身覆盖范围内的所有终端，终端从帧头中获知连接标识与时频资源的对应关系后，便可以从基站的下行业务帧中提取属于自己的数据，以及在上行业务帧中发送自己的数据。 

在本发明中，基站会对上下行链路分别维护一个中继站与连接标识的绑定表，用该表的每个表项来反映对应中继站所管辖的连接，该表的结构如图4所示，CID_N为连接标识。其中，一个中继站可以管理多个连接，同一个连接也可能被多个中继站管理。中继站也会维护一个它所管辖的终端的连接标识表，该表与基站的连接标识绑定表中的相应表项是完全一致的。为了节省不必要的开销，每个中继站只维护自己管辖的终端的连接标识，而不会维护其它中继站管辖的连接标识。当基站决定改变某个中继站所管辖的连接时，比如增加或删除连接，会通知该中继站修改其绑定表，得到中继站的确认之后，便更新基站自身的绑定表。利用该绑定表，中继站便知道自己应该从基站接收哪些数据，以及从哪些终端接收数据。在本发明中，连接标识绑定表的每个表项也可以为中继站与其管辖的所有终端的其它标识的对应关系，这里的其它标识可以为任意唯一识别终端的标识，如终端的MAC地址等。 

由于引入了本发明的中继站，基站除了为其覆盖范围内的移动台提供服务，还可以通过中继站为其覆盖范围之外的移动台提供服务。对基站而言，中继站相当于一个终端，而对于终端而言，中继站又相当于一个基站。一个区域内有一个基站和多个中继站，基站和各中继站可以正交复用同一时频资源，也可以非正交复用同一时频资源，只要在允许的干扰范围内。 

图5至图7为本发明一种利用中继站实现移动通信的方法的流程图，具体执行以下步骤： 

步骤101、中继站开机后，以终端的身份接入网络，采用与终端一样的帧结构； 

步骤102、中继站向基站发送申请启动中继功能的请求消息； 

步骤103、所述中继站判断所述申请是否得到所述基站的批准，如果是，则向所述基站返回响应，并启动中继功能；否则执行步骤102； 

中继站启动中继功能后，转发从基站到终端的数据时，执行以下流程： 

步骤104、所述中继站的接收机通过下行中继子帧从基站接收数据，下行解码单元对所接收的数据进行解码，得到原始数据，该原始数据中包括所述基站发送给所述中继站的控制命令，以及所述基站通过所述中继站发送给终端的下行数据； 

步骤105、所述中继站的基站命令提取单元从所述接收数据中提取命令，下行数据缓存单元存储所述下行数据； 

步骤106、所述中继站的下行编码单元对所述下行数据编码，在下行终端子帧中，通过发射机将编码后的下行数据发送到终端； 

中继站转发从终端到基站的数据时，执行以下步骤： 

步骤107、所述中继站的接收机通过上行终端子帧从终端接收数据，上行解码单元对所述数据进行解码，得到原始数据，该原始数据中包括所述终端发送给基站的上行数据； 

步骤108、所述中继站的上行数据缓存单元存储所述上行数据； 

步骤109、所述中继站的上行编码单元对所述上行数据编码，在上行中继子帧中，通过发射机将编码后的上行数据发送到基站。 

其中，步骤101至103是启动中继站的步骤，104至106是中继站转发从基站到终端的数据的步骤，107至109是中继站转发从终端到基站的数据的步骤。 

在本流程中，中继站启动中继功能之后，其采用的帧结构就从普通终端的帧结构切换为图7所示的中继站帧结构，这时候，中继站便可以从中继帧头中获取下行中继子帧和上行中继子帧的时频资源分配情况。在下一帧，中继站便可根据上一个下行中继子帧中从基站接收到的信息构造并发送帧头，以及在上行终端子帧中接收来自终端的数据，包括从接入子信道中接收终端 的接入请求。另外，中继站也可以不发送帧头以降低中继站的复杂度。 

由于本发明引入了中继站，因此需要修改现有基站帧的结构，并定义中继站帧的结构，具体的基站帧结构和中继站帧结构可采用不同的组成形式，下面结合实施例和附图分别详细说明。 

实施例一： 

本发明中基本的基站帧结构如图8所示，中继站帧结构如图9所示，其中，RSTTG表示中继站由发送状态转换为接收状态过程中需要的时间，而RSRTG则表示中继站由接收状态转换为发送状态过程中需要的时间，基站帧包括基站上行子帧和基站下行子帧，基站下行子帧又分为两部分，一部分用于基站对其覆盖范围内的终端提供服务，称为下行终端子帧，另一部分用于为中继站提供服务，称为下行中继子帧；同样的，基站上行子帧也分为两部分，其中一部分用于为基站覆盖范围内的终端提供服务，称为上行终端子帧，另一部分用于为中继站提供服务，称为上行中继子帧。由于帧头的配置信息中不会给任何终端分配下行中继子帧和上行中继子帧的时频资源，终端始终会认为在这两个区间没有属于自己的数据，也就是说，下行中继子帧和上行中继子帧对于终端而言是完全透明的。一般情况下，基站下行子帧和基站上行子帧的帧长是相对固定的，即这两个参数一旦设定，在基站运行时间内就不会改变。在本发明中，在保持基站下行子帧和基站上行子帧帧长不变的情况下，下行终端子帧和下行中继子帧的帧长，上行终端子帧和上行中继子帧的帧长，以及上行中继子帧和下行中继子帧所占用的子信道资源都是可以根据业务的情况进行动态调整的，动态调整使得时频资源能得到更灵活的配置和利用。基站的下行业务突发和上行业务突发，以及中继的下行业务突发和上行业务突发的分配方式与现有技术完全一致。其中，中继的下行业务突发和上行业务突发都是由基站进行分配并通过下行中继突发数据告知中继站的，中继站本身不能自行分配业务突发的时频资源。 

基站帧结构中的下行中继子帧包括中继帧头和下行中继突发数据。中继帧头为上行和下行中继子帧时频资源分配信息，中继站根据该信息接收下行 中继突发数据和发送上行中继突发数据，与普通基站帧的帧头类似。下行中继突发数据可以是基站发给所有中继站的广播信息，也可以是发给某个特定中继站的业务数据。广播信息包括下一帧的帧头信息，中继站能根据该信息重构下一帧的帧头并保证与基站的帧头一致。根据下一帧的帧头信息，中继站便可知道下行终端子帧和上行终端子帧各业务突发的分配情况，于是，中继站便可根据其连接标识绑定表，知道自己应该在下行终端子帧中给哪些终端转发数据，以及在上行终端子帧中从哪些终端接收数据。 

与基站帧结构对应，中继站帧结构中的下行终端子帧用于转发基站到终端的下行数据，为基站覆盖范围之外的终端提供服务，这部分数据是中继站从其下行数据缓存中取出的。其中，中继站帧头发送的信息与基站帧头发送的信息完全一样，其目的是为了使小区内的所有终端能正确地进行同步，且能接收到相同的时频资源分配信息，因为终端是通过帧头来进行初始同步，以及获取时频资源分配信息的。如果基站帧和中继站帧的帧头不一致，必然会对同时位于基站和中继站覆盖范围内的小区造成干扰。另外，中继下行子帧中使用的时频资源与基站的相应部分是正交的。终端根据从帧头获取的信息接收属于自己的数据，完全意识不到中继站的存在。 

中继站在下行中继子帧中从基站接收数据，接收的数据包括基站发给中继站的控制命令，以及基站希望中继站转发给终端的下行数据。中继站的基站命令提取单元从接收数据中提取命令，而下行数据缓存单元则将需要转发给终端的数据存储在下行数据缓存中。中继站在上行中继子帧中将其接收到的来自终端的所有数据转发给基站，这部分数据是从中继站的上行数据缓存中取出的；另外，中继站发送给基站的一些控制信息也在上行中继子帧中发送。 

在实际发送的物理帧上，每个突发均应发送导频用于接收端的信道估计。对于下行终端信道，由于数据可能从基站发出，也可能由中继站发出，因此，导频的发送应该限制在每个业务突发内。比如图8中，用于估计下行业务突发1时频资源对应信道的导频只能由基站发送，不能由中继站发送； 类似的，用于估计中继下行业务突发1时频资源对应信道的导频只能由中继站发送，而不能由基站发送。类似的情况出现在上行中继子帧中，各上行中继突发可能是由不同的中继站发出的，假设上行中继突发1由中继站1发出，则用于估计该突发时频资源对应信道的导频只能由中继站1发送，不能由其它中继站发送。 

实施例二： 

图8中基站上行子帧中的上行终端子帧和上行中继子帧的时间顺序可以互换，互换之后在一帧过程中，中继站需要进行四次收发状态切换，而图8中的方案只需要进行两次收发状态切换即可。 

实施例三： 

接入子信道除了采用图8及图9中给出的方式外，还可以采用图10所示的方式，图10中(a)为基站帧，(b)为中继站帧。类似的，接入子信道也可以位于其它位置。 

实施例四： 

图8所示的基站帧中，中继帧头也可以包括训练序列，该训练序列专门用于中继站与基站进行同步，使得中继站可以与基站进行更好的同步。 

实施例五： 

下行中继子帧的帧头也可以不占用整个OFDMA符号，而只占用其中的一部分，如图11所示，其中(a)为基站帧，(b)为中继站帧。 

实施例六： 

下行终端子帧中各业务突发也可以按图12所示的方式排列，其中(a)为基站帧，(b)为中继站帧。即对于某个发送端而言，其时频资源是按时间进行分配的。比如基站只能在基站区域内发送，中继站1只能在中继站1区域内发送。图11中给出了只有一个中继站的情况，对于有多个中继站的情况是类似的。这里只给出了下行终端子帧的情况，对于上行终端子帧的情况类似，这里就不赘述。 

实施例七： 

除了图8及图9中给出的帧结构方案外，也可以采用图13及图14所示的方案，图13是基站帧，图14是中继站帧。在本实施例中，基站发送给中继站的下行数据只占用基站下行子帧时频资源的一块。此时，将基站或中继站发送给终端的下行链路使用的时频资源称为下行终端区，而不是下行终端子帧，将基站发送给中继站的下行链路所用时频资源称为下行中继区；将终端发送给中继站或基站的上行链路使用的时频资源称为上行终端区，将中继站发送给基站的上行链路使用的时频资源称为上行中继区。下行终端区中没有类似于图8中的中继帧头，该区中各业务突发的时频资源分配情况由整个帧的帧头统一给出。上行中继区各业务突发的时频资源分配情况也由整个帧的帧头统一给出。 

实施例八： 

对于本发明中的中继站，除了上述帧结构方案之外，还可以使用图15及16所示的帧结构方案，图15是基站帧，图16是中继站帧。在这种方案中，基站采用较大的功率发送帧头和广播信息，中继站不发送。对于需要转发给终端的下行数据，基站首先在下行中继子帧中发送给中继站，同时在帧头中通知终端在下行终端子帧中为其分配了时频资源，中继站在紧接着的下行终端子帧的相应时频资源中将数据转发给终端。对于上行信号的转发也是类似的。这种帧结构的好处之一是避免了基站在每一帧都给中继站发送下一帧的广播信息，从而节省了空口的开销；好处之二是基站在进行资源分配时，不必提前一帧进行，可以利用较新的信道信息进行资源分配，从而能适应更快速变化的信道。 

实施例九： 

本实施例给出了一种统一的帧结构，如图17所示。其中，(a)为基站帧，(b)为I型中继站帧，(c)为II型中继站帧。 

基站下行子帧按时间分为两部分(时段1，时段2)，可以支持两种类型的中继站。类型I中继站不发送帧头，类型II中继站发送帧头。时段1和时段2的分界线是可以是固定的，也可以是随时间动态变化的，但在每次发 生变化之前，基站需要告知类型II中继站即将发生变化，否则类型II中继站无法知道从何处接收发给自身的中继帧头。 

基站给类型I中继站的中继帧头(图17中的中继帧头1)和数据在下行子帧的时段1发送，给类型II中继站的中继帧头(图17中的中继帧头2)和数据在下行子帧的时段2发送。其中，中继帧头1规定了基站给类型I中继站分配的时频资源，中继帧头2规定了基站给类型II中继站分配的时频资源信息。类型I中继站在时段2给其管辖的终端发送下行数据，类型II中继站在时段1给其管辖的终端发送下行数据。 

图17中没有明确画出基站和中继站的下行业务突发的时频资源分配关系，但不管是类型I还是类型II的中继站，它们发送给终端发送下行业务突发时，都需要保证时频资源的正交性，如果时频资源不正交，则需要保证基站和中继站发送的数据之间的干扰在允许的范围之内。 

Claims (14)

1.一种利用中继站实现移动通信的装置，包括：发射机、接收机、双工器及天线，双工器与天线相连，发射机及接收机与双工器相连，其特征在于，所述装置启动中继功能后采用中继站帧结构，所述中继站帧结构包括下行终端子帧、下行中继子帧、上行终端子帧以及上行中继子帧，所述中继站帧结构对应于基站帧结构，所述基站帧结构包括基站下行子帧及基站上行子帧，其中所述基站下行子帧包括下行终端子帧以及下行中继子帧，所述基站上行子帧包括上行终端子帧以及上行中继子帧，该装置还包括：

上行数据处理模块，用于处理通过接收机收到的终端发送给基站的数据，并将处理后的数据发送到发射机；

下行数据处理模块，用于处理通过所述接收机收到的基站发送给终端的数据，并将处理后的数据发送到所述发射机，该模块与上行数据处理模块分时共享所述发射机及所述接收机；

控制处理器，用于完成对所述发射机、接收机、上行数据处理模块及下行数据处理模块的控制；

所述接收机，用于通过所述中继站帧结构的下行中继子帧从基站接收数据，和/或通过所述中继站帧结构的上行终端子帧从终端接收数据；

所述发射机，用于通过所述中继站帧结构的下行终端子帧将所述下行处理模块处理后的数据发送至终端，和/或，通过所述中继站帧结构的上行中继子帧将所述上行处理模块处理后的数据发送至基站。

2.根据权利要求1所述的利用中继站实现移动通信的装置，其特征在于，所述上行数据处理模块具体包括：

上行解码单元，用于在所述控制处理器的控制下，将终端发送给基站的基带信号经解调、解符号映射、解交织和信道解码，得到未编码的原始信息数据；

上行数据缓存单元，用于缓存经所述上行解码单元处理过的终端发送的原始信息数据；

上行链路质量测量单元，用于在所述控制处理器的控制下，测量经所述上行解码单元处理过的终端发送的原始信息数据的信号质量；

上行编码单元，用于在所述控制处理器的控制下，对上行数据缓存单元中的原始信息数据进行信道编码、交织、符号映射和调制。

3.根据权利要求1或2所述的利用中继站实现移动通信的装置，其特征在于，所述下行数据处理模块具体包括：

下行解码单元，用于在所述控制处理器的控制下，将基站发送给终端的基带信号经解调、解符号映射、解交织和信道解码，得到未编码的原始信息数据；

下行数据缓存单元，用于缓存所述下行解码单元处理过的基站发送的原始信息数据；

基站命令提取单元，用于在所述下行解码单元处理过的基站发送的原始信息数据中提取基站的命令，并将所述命令发送到所述控制处理器；

下行编码单元，用于在所述控制处理器的控制下，对下行数据缓存单元中的原始信息数据进行信道编码、交织、符号映射和调制。

4.一种利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，在基站与终端之间设置中继站，并设置基站帧结构及中继站帧结构，其中，所述基站帧结构包括基站下行子帧以及基站上行子帧，所述基站下行子帧包括下行终端子帧以及下行中继子帧，所述基站上行子帧包括上行终端子帧以及上行中继子帧；所述中继站帧结构包括下行终端子帧、下行中继子帧、上行终端子帧及上行中继子帧，该方法还包括：

中继站接入网络后，启动中继功能；之后，所述中继站根据所述中继站帧结构转发终端与基站之间的数据。

5.根据权利要求4所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，所述基站上行子帧中的上行终端子帧在时间上位于上行中继子帧之前、或位于上行中继子帧之后。

6.根据权利要求4所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，所述基站下行子帧中的下行中继子帧的帧头部分包括前导序列，该前导序列用于中继站与基站的同步；或者，所述基站下行子帧中的下行中继子帧的帧头部分不包括前导序列。

7.根据权利要求4所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，所述下行中继子帧占用全部或部分频段。

8.根据权利要求4所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，针对不同发送端，所述下行终端子帧中的业务突发在时间上错开。

9.根据权利要求4所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，在时间上将基站下行子帧划分为两个时段，分别用于向发送帧头的中继站及不发送帧头的中继站发送数据。

10.根据权利要求4所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，所述中继站与基站正交复用同一时频资源，每个中继站管理一个或一个以上连接，每个连接以连接标识区分。

11.根据权利要求10所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，同一个连接被一个或一个以上中继站管理，每个中继站维护自身管理的连接的连接标识绑定表，并根据所维护的连接标识绑定表转发自己所管辖的连接对应的数据。

12.根据权利要求4、10或11所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，所述中继站启动中继功能包括：

a1、中继站以终端身份接入网络，采用与终端相同的帧结构；

a2、所述中继站向基站申请启动中继功能；

a3、所述中继站判断所述申请是否得到所述基站的批准，如果是，则向所述基站返回响应，并启动中继功能；否则，返回步骤a1。

13.根据权利要求4、10或11所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，所述由中继站转发终端与基站之间的数据包括：

b11、所述中继站的接收机通过下行中继子帧从基站接收数据，对所接收的数据进行解码，得到原始数据，所得到的原始数据中包括所述基站发送给所述中继站的控制命令，以及所述基站通过所述中继站发送给终端的下行数据；

b12、所述中继站从所得到的原始数据中提取控制命令，并存储所得到的原始数据中的下行数据；

b13、所述中继站对步骤b12所述下行数据进行编码，并在下行终端子帧中通过发射机将编码后的下行数据发送到终端。

14.根据权利要求4、5、10或11所述的利用中继站实现移动通信的方法，其特征在于，所述由中继站转发终端与基站之间的数据包括：

b21、所述中继站的接收机通过上行终端子帧从终端接收数据，对所接收的数据进行解码，得到原始数据，所得到的原始数据中包括所述终端发送给基站的上行数据；

b22、所述中继站存储所得到的原始数据中的上行数据；

b23、所述中继站对步骤b22所述上行数据编码，并在上行中继子帧中通过发射机将编码后的上行数据发送到基站。

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