用于多跳无线系统的帧结构.pdf

无线网络包括可直接或通过经由中继站的多跳传输路径服务终端的基站。基站传送包括第一帧控制信息集和第二帧控制信息集的下行链路子帧。第二帧控制信息集相比于第一帧控制信息集在下行链路子帧内占据不同位置。中继站能够向终端或另一中继站传送下行链路子帧，同时仍能够在下行链路子帧期间的不同时间接收帧控制集。本发明在其中基站和中继站的下行链路传输被彼此同步且其中基站和中继站的下行链路传输占据相同频率载体或近似的频率载体的无线网络中尤其有用。

1.  一种在包括基站、至少一个终端和至少一个中继站的无线网络内进行传送的方法，所述方法包括从所述基站传送下行链路子帧，所述下行链路子帧包括：
用于终端的第一帧控制信息集；以及
用于中继站的第二帧控制信息集，其中所述第二帧控制信息集相比于所述第一帧控制信息集在所述下行链路子帧内占据不同的位置。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行链路子帧在频率载体上传送给中继站，并且其中要求所述中继站在与所述基站同步的时间在相同或基本近似的频率载体上传送下行链路子帧。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二帧控制信息集的至少部分具有相比于所述第一帧控制信息集的格式被修改的格式。

4.  如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一帧控制信息集的至少部分使用第一码序列，并且其中所述第二帧控制信息集的至少部分使用相比于所述第一码序列被修改的第二码序列。

5.  如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一帧控制信息集的至少部分使用第一码序列，并且其中所述第二帧控制信息集的至少部分使用从所述第一码序列偏移的码序列。

6.  如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一帧控制信息集的至少部分是用码序列来编码的，而所述第二帧控制信息集的至少部分是用相同码序列与扰码的组合来编码的。

7.  如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二帧控制信息集被分成多个区段，所述多个区段分布在所述下行链路子帧内。

8.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一帧控制信息集位于所述下行链路子帧的开始处，而所述第二帧控制信息集位于所述第一帧控制信息集之后。

9.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行链路子帧具有第一话务携带段和第二话务携带段，并且其中所述第二帧控制信息集位于所述第二话务携带段之前。

10.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括根据所述基站与终端之间的多跳路径中跳越的数目将话务选择性地插入所述话务携带段之一。

11.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一话务携带段是用于在基站与多个中继站之间携带话务，而所述第二话务携带段是用于在中继站与终端之间携带话务。

12.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个帧控制信息集包括用于允许终端或中继站捕获帧同步的数据。

13.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，每个帧控制信息集包括用于指定终端或中继站与用于所述终端或中继站的数据在所述帧内的位置之间的对应性的数据。

14.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括位于所述第一帧控制信息集与所述第二帧控制信息集之间用于允许中继站在发射操作与接收操作之间切换的保护周期。

15.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括位于所述第二帧控制信息集之后用于允许中继站在接收操作与发射操作之间切换的保护周期。

16.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行链路子帧形成时分双工帧的部分，所述时分双工帧还具有占据与所述下行链路子帧相同的频率载体的上行链路子帧。

17.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下行链路子帧形成传输帧的部分，所述传输帧还具有占据与所述下行链路子帧不同的频率承载的上行链路子帧。

18.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一帧控制信息集还用于作为所述基站与终端之间具有奇数个跳跃的多跳路径的部分的中继站。

19.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定所述基站是否需要服务作为所述基站与终端之间具有偶数个跳跃的多跳路径的部分的中继站，以及基于该确定在所述下行链路子帧内传送所述第二帧控制信息集。

20.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定所述基站需要直接服务终端还是服务作为所述基站与终端之间具有奇数个跳跃的多跳路径的部分的中继站，以及基于所述确定传送所述第一帧控制信息集。

21.  一种在包括基站和至少一个终端的无线网络内进行传送的方法，所述方法包括：
从所述基站传送包括第一帧控制信息集的下行链路子帧；
确定所述基站是否需要服务作为所述基站与终端之间具有偶数个跳跃的多跳路径的部分的中继站；以及
基于所述确定在所述下行链路子帧内传送第二帧控制信息集，其中所述第二帧控制信息集相比于所述第一帧控制信息集在所述下行链路子帧内占据不同位置。

22.  如权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括确定所述基站需要直接服务终端还是服务作为所述基站与终端之间具有奇数个跳跃的多跳路径的部分的中继站，以及基于所述确定传送所述第一帧控制信息集。

23.  一种用于操作无线网络内的中继站的方法，所述中继站形成基站与终端之间的多跳路径的部分，所述方法包括：
从所述中继站传送包括第一帧控制信息集的下行链路子帧；以及
在所述下行链路子帧内与所述第一帧控制信息集的时间不同的时间接收第二帧控制信息集。

24.  如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括在所述中继站处接收下行链路子帧，以及缓冲所述收到子帧直至接收到所述第二帧控制信息集；
使用所述第二帧控制信息集来标识所缓冲的子帧内由所述中继站重复的话务；
传送所标识的话务。

25.  如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述下行链路子帧是在与其上接收到所述第二帧控制信息集的频率载体相同或基本相近似的频率载体上传送的。

26.  一种用于在包括基站、多个中继站和终端的无线网络内操作中继站的方法，所述方法包括：
从作为所述基站与所述终端之间的多跳路径的部分的所述中继站传送下行链路子帧；以及
在所述下行链路子帧内选择性地包括以下之一：
第一帧控制信息集；以及
第二帧控制信息集；
其中所述第一和第二帧控制信息集在所述下行链路子帧内占据不同位置，并且其中所述选择是根据所述中继站在所述多跳路径内的位置来作出的。

27.  如权利要求26所述的方法，其特征在于，如果所述中继站直接服务所述终端，则第一帧控制信息集被包括在所述下行链路子帧内。

28.  如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述下行链路子帧还包括第一话务携带段和第二话务携带段，并且其中所述方法还包括根据所述中继站在所述多跳路径内的位置将用于传输的话务选择性地插入所述下行链路子帧的所述第一话务携带段和所述第二话务携带段。

29.  如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述下行链路子帧还包括第一话务携带段和第二话务携带段，并且其中所述方法还包括在所述中继站处接收在所述第一和第二话务携带段之一中包括用于该中继站的话务的下行链路子帧，以及将用于重传的话务选择性地插入所述第一和第二话务携带段中与接收所述话务的段不同的另一个段。

30.  一种在包括至少一个终端和至少一个中继站的无线网络的基站中使用的收发机装置，所述收发机包括布置成传送下行链路子帧的发射级，所述下行链路子帧包括：
意在用于终端的第一帧控制信息集；以及
意在用于中继站的第二帧控制信息集，其中所述第二帧控制信息集相比于所述第一帧控制信息集在所述下行链路子帧内占据不同的位置。

31.  一种在包括至少一个终端的无线网络的基站中使用的收发机装置，所述收发机包括发射级，所述发射级被布置成用于：
从所述基站传送包括第一帧控制信息集的下行链路子帧；
确定所述基站是否需要服务作为所述基站与终端之间具有偶数个跳跃的多跳路径的部分的中继站；以及
基于所述确定在所述下行链路子帧内传送第二帧控制信息集，其中所述第二帧控制信息集相比于所述第一帧控制信息集在所述下行链路子帧内占据不同位置。

32.  一种在包括基站、中继站和终端的无线网络中用于所述中继站的收发机装置，所述收发机包括：
布置成从所述中继站传送包括第一帧控制信息集的下行链路子帧的发射级；以及
布置成在所述下行链路子帧内与所述第一帧控制信息集的时间不同的时间接收第二帧控制信息集的接收级。

33.  一种在包括基站、多个中继站和终端的无线网络中用于中继站的收发机装置，所述收发机包括：
发射级，布置成从作为所述基站与所述终端之间的多跳路径的部分的所述中继站传送下行链路子帧；以及在所述下行链路子帧内选择性地包括以下之一：
第一帧控制信息集；以及
第二帧控制信息集；
其中所述第一和第二帧控制信息集在所述下行链路子帧内占据不同位置，并且其中所述选择是根据所述中继站在所述多跳路径内的位置来作出的。

34.  一种包括携带用于使处理器实现权利要求1所述的方法的机器可读介质的计算机程序产品。

用于多跳无线系统的帧结构
发明领域
本发明涉及可支持多跳传输路径的无线传输系统。
发明背景
已存在各种用于形成无线网络以提供宽带无线接入(BWA)的提议。这些网络可提供针对基于电缆线或数字订户线(DSL)技术的常规有线网络的替代方案，并且还可用于提供对其中不存在有线网络的区域的宽带接入。在IEEE802.16-2004中宣布的微波接入全球互通性(WiMAX)指定了用于“固定”无线城域网——即具有静态终端的网络——的无线MAN空中接口。IEEE802.16e是IEEE 802.16的发展(移动WiMAX，现在被采纳为IEEE802.16-2005)，该IEEE 802.16e提供用于可包括静态和移动终端的宽带网络的公共广域宽带无线电接入技术。移动WiMAX空中接口使用正交频分多址(OFDMA)以便在非视距环境中得到改进的多径性能。可在2006年2月21日代表WiMAX论坛制订的白皮书文献“Mobile WiMAX-Part I：A TechnicalOverview and Performance Evaluation(移动WiMAX-第I部分：技术概要和性能评价)”中找到概要并在http://wimaxforum.org上得到它。
已经明白，导致其中终端不能由去往基站的直接路径充分服务的情形。因此，IEEE 802.16的进一步发展是支持基站与固定或移动终端之间的多跳路径。这被称为IEEE 802.16j或移动多跳中继(MMR)。图1示出了使用多跳传输路径的无线网络10的示例。基站BS服务终端MS1、MS2、MS3。终端MS1经由单跳传输路径2直接由基站BS服务。终端MS2经由中继站RS1由两跳传输路径3、4服务。终端MS3经由中继站RS2和RS3由三跳传输路径5、6、7服务。当单跳传输路径不能提供足够的质量时，可能需要多跳传输路径。这可能是例如由于基站BS与终端之间的视距路径上相当多的物理障碍物，诸如所示的基站BS与终端MS2之间的山岗8。中继站也可被定位在基站的常规覆盖区的边缘处以扩展基站的覆盖区。基站BS是经由有线或无线回程链路11互连至核心网12，该核心网与诸如数据网络、因特网或PSTN的其他网络14互连。
图2示出了由IEEE 802.16e(IEEE 802.16-2005)定义的整体时分全双工(TDD)帧的结构。系统内的基站交替地在下行链路上向终端进行传送以及在上行链路上从终端进行接收。每个帧被分成下行链路部分(DL)和上行链路部分(UL)。时间被示为沿横轴，而频率被示为沿纵轴。IEEE 802.16e使用OFDM调制方案，并且具有一组OFDM副载波(例如，1024)。因此，横向时间轴与OFDM码元相对应，而纵向频率轴与OFDM副载波相对应。当系统服务多个终端时，此方案是正交频分多址(OFDMA)形式的。下行链路部分始于‘前同步码集’31。这包括前同步码、帧控制头部(FCH)、下行链路映射(DL-MAP)和上行链路映射(UL-MAP)。前同步码被用于同步且是该帧的第一个OFDM码元，并且跨所有OFDM子信道扩展。帧控制头部(FCH)跟随在前同步码之后，并且提供诸如MAP消息长度和编码方案以及可用子信道等帧配置信息。DL-MAP携带帧的DL段的控制信息并携带将帧的DL部分内的突发分配给个体站的信息。UL-MAP携带将帧的UL部分内的突发分配给个体站并因此定义终端何时可传送的信息。
关于现有EEE 802.16-2005标准可如何适于支持中继站存在诸多限制。为了确保与现有终端的后向兼容性，中继站应当以与呈现给任何其他基站相同的方式呈现给终端。这规定中继站也必需以与基站相同的方式在下行链路子帧开头传送前同步码集。图3示出了由基站BS传送的下行链路子帧和中继站RS传送的下行链路子帧，并且两个下行链路子帧皆在帧的开头具有前同步码集。基站BS和中继站RS的传输必需被同步。然而，中继站RS还需要接收基站传送的前同步码集31，因为该前同步码集31携带同步信息和关于帧内的哪些突发意在用于中继站的信息。图3中所示的方案可能要求中继站RS在向终端MS传送前同步码集的同时接收来自基站的前同步码集31。这将增加中继站上的装备的复杂度，因为其要求中继站具备可与正在传送数据的中继站同时操作的接收机装备。其还要求接收路径与发射路径之间的高度隔离，这是在许多中继站安装中难以、或不可能实现的。
在无线世界新无线电技术(WINNER)项目下作出的一个提议是在频域分隔中继站和基站传输，且每个传输使用单独的OFDM副载波块。然而，这会浪费资源，且还要求发射路径和接收路径之间高度隔离，这可能是难以实现的。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种在包括基站、至少一个终端和至少一个中继站的无线网络内进行传送的方法，该方法包括从基站传送下行链路子帧，该下行链路子帧包括：
用于终端的第一帧控制信息集；以及用于中继站的第二帧控制信息集，其中第二帧控制信息集相比于第一帧控制信息集在下行链路子帧内占据不同的位置。
在下行链路子帧内的不同位置处设置第二帧控制信息集具有这样的优点：由基站服务的中继站无需在其传送帧控制信息的同时接收帧控制信息。中继站能够传送下行链路子帧，其在与传送自基站的帧控制信息集相同的位置——通常在下行链路子帧的开始处——包括帧控制信息集。这使得中继站以与基站相同的方式呈现给终端。中继站在下行链路子帧期间的分开的时间接收来自基站的第二帧控制信息集。本发明在其中基站和中继站的下行链路传输被彼此同步且其中基站和中继站的下行链路传输占据相同频率载体或紧密隔开的频率载体的无线网络中尤其有用。
本发明的第二方面提供了一种在无线网络内进行传送的方法，中继站形成基站与终端之间的多跳路径的部分，该方法包括：从基站传送包括第一帧控制信息集的下行链路子帧；
确定基站是否需要服务作为基站与终端之间具有偶数个跳跃的多跳路径的部分的中继站；以及
基于该确定在下行链路子帧内传送第二帧控制信息集，其中第二帧控制信息集相比于第一帧控制信息集占据下行链路子帧内的不同位置。
较佳地，该方法还还包括确定基站需要直接服务终端还是服务作为基站与终端之间具有奇数个跳跃的多跳路径的部分的中继站，以及基于该确定传送第一帧控制信息集。
已认识到，存在其中并非总是需要基站传送第一和第二帧控制信息集两者的情形，并且在这些情形中基站可适应下行链路子帧的内容。在其中网络不具有形成具有偶数个跳跃的多跳路径的部分的任何中继站的情形中，基站无需传送第二帧控制信息集。在其中网络中的所有终端是经由形成具有偶数个跳跃的多跳路径的部分的任何中继站服务的情形中，基站无需传送第一帧控制信息集。基站可或者将下行链路子帧内被第一帧控制信息集占据的空间重新分配给其他下行链路话务，或者其可以仅仅在下行链路子帧的该部分内不进行传送，这具有降低网络内的干扰的优点。
本发明的又一方面提供了一种在包括基站、多个中继站和终端的无线网络内操作中继站的方法，该方法包括：从中继站传送包括第一帧控制信息集的下行链路子帧；以及在下行链路子帧内与第一帧控制信息集的时间不同的时间接收第二帧控制信息集。
本发明的再一方面提供了一种在包括基站、多个中继站和终端的无线网络内操作中继站的方法，该方法包括：从作为基站与终端之间的多跳路径的部分的中继站传送下行链路子帧；以及在下行链路子帧内选择性地包括以下之一：第一帧控制信息集；以及第二帧控制信息集；其中第一和第二帧控制信息集在下行链路子帧内占据不同位置，并且其中该选择是根据中继站在多跳路径内的位置来作出的。
这样，可在仅需要在下行链路子帧内为帧控制信息预留两个位置时就可实现三或更多跳跃的多跳。通常，帧控制信息在下行链路子帧内的位置将在第一和第二位置之间交替。
在以上各方面的每一个中，第二帧控制信息集具有相比于第一帧控制信息集的格式被修改的格式是较佳的。这有助于防止终端参照错误的帧控制信息进行同步。此经修改格式的第二帧控制信息集可包括使用不同伪噪声(PN)码进行编码或在PN码内有偏移的情况下进行编码。经修改的格式可包括将第二帧控制信息集被分成多个区段，该多个区段分布在下行链路子帧内。区段集可另外用不同PN码或在PN码中有偏移地进行编码。
终端可以是移动无线站或固定无线站。中继站可以是专用中继站或包括充当中继站的功能的终端。
本发明可应用于其中传输是时分双工(即，下行链路子帧和上行链路子帧以时间分割为基础共享相同频率载体)——诸如IEEE 802.16的TDD变体——的系统。本发明还可被应用于其中下行链路子帧和上行链路子帧在不同频率载体上传送的频分双工(FDD)方案。下行链路和上行链路子帧可在不同时间出现在不同频率载体上，或者在它们之间可部分或完全交迭。在以上变体的每一种中，去往/来自多个终端的下行链路话务和上行链路话务可以时分复用为基础(TDMA)共享公共下行链路和/或上行链路子帧。作为替换或补充，频率载体可被实现为一组频率子信道，诸如OFDM子信道，并且可以频率和/或时间分割为基础(例如，OFDMA)在多个终端之间共享下行链路和/或上行链路子帧资源。本发明可被应用于高速OFDM分组接入(HSOPA)/长期演进(LTE)和无线世界新无线电技术(WINNER)项目。
本发明的其他方面提供了用于基站的收发机装置和用于中继站的收发机装置，这些装置被布置成实现以上方法以及这些方法的任何优选特征。
在此描述的功能可以软件、硬件或其组合来实现。本发明可借助包括若干分立元件的硬件或借助适当编程的计算机来实现。另外，本发明的另一方面提供了用于实现本发明的诸方面的软件。
软件可被存储在电子存储器设备、硬盘、光盘或其他机器可读存储介质上。软件可作为机器可读载体上的计算机程序产品来传递，或者其可经由网络连接下载到基站或中继站。

附图简述
将参照附图描述仅作为示例的本发明的实施例，其中：
图1示出了支持中继站的无线通信系统；
图2示出了IEEE 802.16e(IEEE 802.16-2005)中定义的无线传输的帧格式；
图3示出了基站和中继站的下行链路传输的要求；
图4示出了根据本发明的一实施例的由基站传送的下行链路子帧的格式。
图5示出了根据本发明的一实施例的由服务终端的中继站传送的下行链路子帧的格式；
图6根据本发明的一实施例比较基站和终端之间的三跳路径中使用的下行链路子帧的格式；
图7根据本发明的一实施例比较基站和终端之间的四跳路径中使用的下行链路子帧的格式；
图8示出了根据本发明的第二实施例的由基站传送的下行链路子帧的格式；
图9示出了根据本发明的第三实施例的由基站传送的下行链路子帧的格式，其中第二前同步码集被分段；
图10示出了基站处的收发机装置；以及
图11示出了中继站处的收发机装置。
优选实施例的描述
将参照图1中所示类型的无线系统10来描述本发明的实施例，其中基站BS经由直接传输路径且经由使用中继站RS1-RS3的多跳传输路径服务一组终端MS1-MS3。图4示出了由基站BS传送的时分复用传输帧的第一实施例，该帧被分成下行链路子帧20和上行链路子帧25。如以上所描述的，基站BS、中继站RS1-RS3和终端MS1-MS3皆被同步到时分双工传输帧。
在此实施例中，由基站传送的下行链路子帧20被分成两个部分30、40。第一部分30始于第一前同步码集31。此第一前同步码集31携带意在用于终端(例如，移动站或固定无线终端)的控制信息。如先前结合图2描述的，第一前同步码集31包括前同步码、帧控制头部(FCH)、下行链路映射(DL-MAP)和上行链路映射(UL-MAP)。下行链路子帧20的部分30的其余部分携带下行链路话务。此被分成两个区划：第一区划36，用来携带BS-RS话务(即，将被中继的话务，如在图1中终端MS1和MS3的话务的情形中)；以及另一区划37，用来携带BS-MS话务(即，将被直接递送给终端的话务，如在图1中终端MS1的话务的情形中)。下行链路子帧20的第二部分40始于第二前同步码集41。在此实施例中，第二前同步码集41具有与第一前同步码集相同的格式，且包括前同步码、帧控制头部(FCH)、下行链路映射(DL-MAP)和上行链路映射(UL-MAP)。第二前同步码集41内包含的信息意在用于系统内直接由基站服务的中继站，诸如图1中的站RS1。下行链路子帧20的部分40的其余部分携带其他下行链路话务。此被分成两个区划：第一区划46，用来携带RS-MS话务(即，将由诸如图1中所示的路径4的中继重传的话务)；以及另一区划47，用来携带BS-MS话务(即，将由基站直接递送给终端的话务)。可看出，通过将BS的话务传输(段36、37、47)和RS的话务传输(段46)置于下行链路子帧的不同部分(按照时间和频率)来使它们正交。这有助于避免基站BS与中继站RS的传输之间的任何干扰。尽管上行链路的细节并非本发明的重点，但是终端和中继站被分别地分配突发，在该突发处它们可在上行链路帧25内传送数据，且类似地，这将防止来自中继站的上行链路话务与来自终端的上行链路话务之间的干扰。
图4中所示的下行链路子帧20将被中继站RS和终端MS接收到。在第一前同步码集内携带的下行链路映射(DL-MAP)指令终端在DL子帧内何处寻找意在用于该终端的数据。例如，其可指令终端在段37、47内的特定突发(隙)内寻找数据。在第二前同步码集内携带的下行链路映射(DL-MAP)仅被中继站接收，且指令中继站在下行链路子帧20内何处寻找数据。例如，其可指令中继站RS1在段36内寻找突发#3。对于到终端MS的最终跳，中继站生成用于第一前同步码集31的数据。这导致中继站表现为基站，由此允许与现有终端的后向兼容性。
下行链路子帧20包括若干保护区间，这些保护区间允许系统内的无线电收发机有足够的时间来在传送数据与接收数据之间(或者相反)切换。帧开头的接收/传送过渡间隙(RTG)22允许基站在于上行链路上接收数据与于下行链路上传送数据之间切换。传送/接收过渡间隙(RTG)23允许基站在于下行链路上传送数据与于上行链路上接收数据之间切换，且类似地允许任何终端或中继站在于下行链路上接收数据与于上行链路上传送数据之间切换。间隙22、23还防止上行链路与下行链路话务之间的冲突。RTG 22和TTG 23是IEEE802.16e TDD帧的常规部分。两个附加保护区间被添加到图4中所示的帧中。首先，TTG_R 35允许中继站在于下行链路上向终端(或其他中继站)传送第一前同步码集31与于下行链路上从基站(或其他中继站)接收数据之间切换。第二，RTG_R 45允许中继站在于下行链路上从终端(或其他中继站)接收第二前同步码集41与于下行链路上向终端或其他中继站传送数据之间切换。添加TTG_R和RTG_R是为了中继站的利益，且无需在所有副载波上扩展。因此，帧的部分37、47无需包括这些区间。典型地，间隙35、45是整数个码元。
每个中继站RS的传输较佳地被限于OFDM子信道的窄范围，并使用最长时间，以便最优地利用RS功率。
图5示出了中继站RS向终端MS传送的下行链路子帧120。第一前同步码集131是由中继站在下行链路子帧开头传送的。第一前同步码集具有与基站所传送的第一前同步码集(图4的31)相同的格式，以确保其可被现有(传统)终端正确接收和解码。第一前同步码集的内容可对比基站所传送的第一前同步码集的内容来修改。具体而言，由中继站传送的第一前同步码集131的DL-MAP部分可仅包括在下行链路子帧内为由中继站RS服务的那些终端MS指定的数据突发的位置。在此示例中，此中继站在帧的段146内为RS-MS话务预留的突发150内传送数据。由于中继站RS的传输与基站BS以及其他中继站RS的传输相正交，因此图5中所示的下行链路帧除已预留给RS-MS话务的突发150之外不包括任何其他话务。
如以上所述的，由中继站RS传送的DL-MAP的内容可与由基站BS传送的不同。通常，由BS传送的第一前同步码集内的DL-MAP无需包括中继站RS所服务的终端的数据。类似地，由BS传送的第二前同步码集内的DL-MAP通常无需包括由基站BS直接服务的终端的数据。
现在将参照图4和5描述中继站的操作。在时间t0与t1之间，中继站RS传送下行链路子帧的第一前同步码集131。在相同的时间区间，基站传送第一前同步码集31。中继站忽略基站传送的第一前同步码集31。在时间t1，中继站切换至接收，并开始接收，并且缓冲从基站接收的所有下行链路话务36。在此示例中，仅帧的部分36被用来传送基站BS与中继站RS之间的话务，因此中继站仅需接收并缓冲来自帧的部分36的话务。此时，中继站不知晓哪个所缓冲的话务是意在用于其自身的。在时间t3，中继站开始从基站接收第二前同步码集41。前同步码被用来捕获同步。应用时间偏移量以确定帧的开头。第二前同步码集41内的DL-MAP指令中继站其应中继哪个话务。DL-MAP还可指定中继站应将话务重传给哪个终端，或者来自DL-MAP的分隔机制可被用来推导出此信息，诸如从路由算法推导出的转发表。在时间t4，中继站进行切换以准备传送。在此示例中，中继站在时间t5在突发/隙150中传送。
系统内的终端MS通常将接收来自基站BS或来自中继站RS的下行链路帧。如果终端从图4中所示类型的基站BS直接接收帧，则其将接收第一前同步码集31，使用该第一前同步码集31内的前同步码捕获帧同步，并且将使用下行链路映射DL-MAP来确定其应当在何时接收下行链路子帧内的话务。如果终端从图5中所示类型的中继站RS直接接收帧，则其将接收第一前同步码集131，使用该第一前同步码集131内的前同步码捕获帧同步，并且将使用下行链路映射DL-MAP来确定其应当在何时接收下行链路子帧内的话务。由于下行链路子帧在帧的开头具有与基站传送的第一前同步码集相同格式的第一前同步码集，因此终端不会因使用中继站而受到影响，且无需为了经由中继站接收传输而修改终端。
终端MS可接收来自基站BS和一个或多个中继站BS的下行链路帧，但是在大多数环境中，一个传输将比另一个更强地被接收到。帧的正交划分防止了基站BS与中继站RS的话务传输之间的干扰。
以上所描述的操作假定基站BS与终端MS之间经由单个中继站RS的两跳传输路径。可将本发明应用于三跳或多跳的路径。首先，将考虑其中使用两个中间中继站(图1中的RS2、RS3)的三跳路径。对于三跳路径，其他前同步码集将被插入下行链路子帧以供其他中继站使用，但是这将减少可用于携带话务的资源量。更佳地，使用图6中所示方式的第一和第二前同步码集。多跳路径中的最终中继站RS3必须在帧的开头——在其中终端MS希望寻找前同步码集之处——传送第一前同步码集。这控制在多跳路径的其余处发生什么。由于中继站RS3必须在下行链路子帧的开头传送第一前同步码集，因此路径上的前一中继站RS2必须在下行链路子帧的中间传送第二前同步码集。
当中继站RS2传送第二前同步码集时，其必须在下行链路子帧的开头从基站BS接收第一前同步码集。可见，这种布置在高效利用下行链路子帧中为前同步码集预留的空间的同时避免了任何中继站必须同时传送和接收的需要。在此示例中，可见基站BS传送的第一前同步码集被由基站BS和中继站RS2直接服务的终端MS接收。第二前同步码集可由诸如图1中的RS1的其他中继站接收。在图6中，可看到，每一跳上的话务在下行链路子帧的第一话务携带部分36与第二话务携带部分46之间交替。这避免了中继站的每一个同时传送和接收话务的需要。
此方案可被用于多于三跳的传输路径。图7示出了基站BS与终端MS之间的四跳路径。出于清晰起见，基站BS与终端MS之间的三个中继站被标记为RS1-RS3。这些标签与用于图1中所示的中继站的那些不相对应。在逆向工作时，中继站RS3向终端MS传送第一前同步码集，并从中继站RS2接收第二前同步码集。中继站RS2向中继站RS3传送第二前同步码集并从中继站RS1接收第一前同步码集。中继站RS1向中继站RS2传送第一前同步码集并从基站BS接收第二前同步码集。基站BS传送第一前同步码集和第二前同步码集两者。每一跳上的话务在下行链路子帧的第一话务携带部分36与第二话务携带部分46之间交替。使用图4-7中所示的帧格式，中继站在传送第二前同步码集的情况下需要在下行链路子帧的话务携带部分36中传送话务，并且中继站在传送第一前同步码集的情况下需要在下行链路子帧的话务携带部分46传送话务。这是因为下行链路子帧在话务携带部分36与第二前同步码集的开头之间不包括间隙。然而，本领域技术人员应当领会，在遵从在毗邻跳上交替使用下行链路子帧的第一话务携带部分36和第二话务携带部分46的一般原理的同时改变下行链路子帧的特定结构将允许其他组合。
每个传送中继站RS应当知晓在其自身与终端MS之间有几跳。紧邻终端MS之前的中继站RS应当在帧的开头传送前同步码集。倒数第二中继站RS应当在帧的中间传送前同步码集。由路径中较早的中继站传送的前同步码集的位置将是交替的，并且在朝向MS的路径中的下一RS是在帧的中间传送的情况下在帧的开头传送，或者在朝向MS的路径中的下一RS是在帧的开头传送的情况下在帧的中间传送。通常，对于具有偶数个跳越(2，4，6...)的多跳路径中，来自基站BS的第一跳将要求第一中继站RS接收第二前同步码集41。对于具有奇数个跳越(3，5...)的多跳路径，来自基站BS的第一跳将要求第一中继站RS接收第一前同步码集31。关于基站与终端之间跳数的知识以及关于整个多跳路径内特定中继站的位置的知识可由每个中继站(分布式路由方案)获得或由基站获得并在随后传播给中继站(集中式路由方案)。
图4-7示出了分成两个大致相等的部分30、40的下行链路子帧20，且第二前同步码集位于下行链路子帧20的中间。然而，这仅被示为下行链路子帧的可能格式的一个示例。下行链路子帧的划分无需均等。而且，划分可根据不同的话务类别(BS-RS话务、RS-MS话务、RS-RS话务、BS-MS话务)之间的比特按需逐帧变化。特定帧的帧格式可在前同步码集中发信号通知。作为图4-7中所示那些的替换，第二前同步码集41可位于下行链路子帧20内除第一前同步码集31所占据的位置之外的任何位置。图8示出了其中第二前同步码集341紧随第一前同步码集31之后的下行链路子帧的格式的另一示例。由于第二前同步码集应始于跨所有频率副载波的前同步码是较佳的，因此第一前同步码集31的末尾与第二前同步码集341的开头之间的间隙337被用来携带诸如BS-MS话务之类的话务。如果第二前同步码集341位于下行链路子帧20内，以使得第一与第二前同步码集之间有BS-RS话务(如图4-7中所示的)，则RS将需要缓冲收到的帧直至接收到第二前同步码集之时。中继站RS需要第二前同步码集中的信息(特别是DL-MAP)以确定RS应当提取或中继什么数据。因此，在下行链路子帧的BS-RS段336期间接收到的所有话务应由RS缓冲。一旦已接收到第二前同步码集内的DL-MAP，RS就可确定缓冲器内的哪些数据需要中继。如果第二前同步码集341紧随在第一前同步码集31之后，如图8中所示的，则不需要出于这个目的而进行缓冲(尽管可能因其他原因而需要)。在IEEE 802.16中，第一前同步码集31必须始终在帧的开头，因为其是MS期望找到它之处。
无线系统内的终端寻找收到信号内的第一前同步码集并使用该前同步码来捕获帧同步。在IEEE 802.16的情形中，前同步码包括由一组OFDM副载波携带的伪噪声(PN)码序列，并且每个副载波被调制到特定星座值。将第二前同步码集添加到下行链路子帧的结果之一是终端因存在两个前同步码集而变得混淆，并且锁定到错误的前同步码。现在将描述避免这个问题的四种可能的方式。
首先，第二前同步码集内的前同步码可携带与第一前同步码集内的前同步码相比不同的伪噪声(PN)码序列。终端中的同步捕获电路包括尝试将本地存储的码序列与收到信号中的码序列相关的相关器。如果第二前同步码将不同码用于终端处本地存储的码序列，则终端不会错误地同步到第二前同步码。
第二，第二前同步码集内的前同步码可使用与用于第一前同步码集中的前同步码的PN码序列相比有偏移的PN码序列。这样，终端将忽略第二前同步码。在WiMAX系统中，PN码被应用于频域中，因此副载波0与码的码元0异或(XOR)、副载波1与码元1异或并依次类推。所得的经编码的副载波随后通过诸如快速傅里叶逆变换(IFFT)的频域-时域变换。可通过简单地异或副载波0与码的码元10、副载波1与码元11等等来将偏移量应用于码。这仅是示例。可使用其他偏移量值。偏移码关于原始码具有良好互相关特性，即，在接收机将偏移码与原始码互相关的情况下获得较小的结果。如果可用码的数目有限且不足以向每个基站和每个中继提供不同码，则这会是有益的。例如在密集城市部署中可能会出现这种情形。
第三，第二前同步码集可被分成多个区段，这些区段分布在下行链路子帧内。图9示出了其中第二前同步码集以这种方式分布的下行链路子帧的示例。前同步码被分成四个区段401-404。下行链路映射DL-MAP被分成三个区段406-408，而上行链路映射UL-MAP被分成两个区段409、410。向中继站提供关于诸区段位于帧内何处的知识。应当理解，图8中所示的方案仅是如何达成分段的一个示例。第二前同步码集的每个部分(前同步码、FCH、DL-MAP、UL-MAP)可被分成不同数目个区段，且这些区段在帧内的位置可与所示的不同。第二前同步码集的分段可以是固定的，即，第二前同步码集总是被分成相同数目个区段，这些区段在下行链路子帧中采用相同的相对/绝对位置。在此情形中，关于在何处寻找第二前同步码集的区段的知识可被编程(硬连线)到每个中继站。或者，第二前同步码集的分段可随基站的不同使用不同分段方案以时间为基础或以区域为基础地改变。在此情形中，关于第二前同步码集的分段的知识可发信号通知中继站。终端不具有关于第二前同步码集的知识并且将简单地忽略区段。较佳地，也可如上所述地与第一前同步码集的前同步码不同地编码分布式第二前同步码集的前同步码。前同步码集内的前同步码向终端指示帧的开头，因此是前同步码集中尤其需要对终端隐藏的部分。
第四，第二前同步码中的同步序列可与诸如加扰序列等被设计成破坏相关特性的随机序列相组合。这可在频域或时域中进行。作为一个示例，前同步码首先在时域中与扰码相乘(通常相异或)。这样，没有终端会混淆加扰序列与真实同步序列。中继站RS在搜索隐藏码元时将首先与随机序列相乘(异或)以将样本解扰，并在随后对真实序列执行相关。在中继站RS中同步寻找相关器通过这种解扰乘法器得以加强。
在迄今所描述的方案中，假定了基站直接服务混合在一起的终端和中继站，因此传送包含第一前同步码集和第二前同步码集的下行链路子帧。这是常规情形。存在其中诸前同步码集中仅一个要被传送的状况。考虑网络中什么站使用各个前同步码集，可看到：
(i)在基站直接服务终端的情形中以及在网络中的终端经由形成具有奇数个跳越的多跳路径的部分的中继站被服务的情形中需要第一前同步码集。
(ii)在网络中的终端是经由形成具有偶数个跳越的多跳路径的部分的中继站被服务的情形中需要第二前同步码集。
如果基站无需传送第二前同步码集，则基站可或者将下行链路子帧内第二前同步码集所占用的空间重新分配给其他下行链路话务，或者其可简单地在下行链路子帧的该部分内不进行传送。如果基站无需传送第一前同步码集，则基站可或者将下行链路子帧内第一前同步码集所占用的空间重新分配给其他下行链路话务，或者其可简单地在下行链路子帧的该部分内不进行传送。选择不进行传送可具有降低网络内的干扰的优点，因为终端现在将接收中继站所传送的第一前同步码集而对来自基站的第一前同步码传输没有任何干扰。如果基站不直接服务任何终端，则下行链路子帧的话务携带部分37、47可被重新分配来携带中继站-终端(RS-MS)或中继站-中继站(RS-RS)话务。如果完全没有中继站，则下行链路子帧的部分36、46可被重新分配来携带基站-终端话务。
基站可根据在建立与每个基站的连接时获得的信息来确定其服务哪类站(中继站、终端)以及每条路径内的跳跃的数目，并且可基于此信息来改变下行链路子帧的内容。
图10示出了用于实现本发明的基站BS的时分双工收发机装置。收发机包括连接到Tx/Rx(发射/接收)开关228的天线229。开关228交替地将发射链220连接到天线30以输送高功率信号进行发射，或者将天线229连接到接收链210以输送相对较低功率的收到信号。循环器可被用来替代Tx/Rx开关228。接收链210包括放大器211、将收到的RF信号变换至中频(IF)或直接变换至基带的下变频器212、以及在经下变频的信号上操作的模数转换级213。数字化信号被施加到解调和解码级214，在那里解调数字化信号，从上行链路帧提取数据，并解码所提取的数据。级214馈送MAC层处理级215。
发射链220接收用于发射的数据。MAC层处理级221执行诸功能，诸如根据预期目的地并基于所请求的服务质量调度数据进行传输。级221包括将数据组装成具有先前所描述的结构的帧的组帧单元222。用于传输的数据被转发给编码和调制级223，后者准备用于在物理层上传送的数据。数据被编码以例如添加纠错编码。组帧单元223生成第一和第二前同步码集并在恰适的位置上将这些插入帧。如先前所描述的，帧的格式可根据诸如下行话务与上行话务之比之类的因子以帧为基础地改变。每个前同步码集内携带的数据使得终端和中继站能够正确地捕获帧同步以及能够处理帧。数据的每个帧是使用OFDM调制方案调制的，该方案的细节是众所周知的。总言之，在OFDM调制方案中，数据是由频率上隔开的并行副载波集携带的。要传送的数据被映射至在每个副载波上的星座值，且所得调制副载波集诸如通过快速傅里叶逆变换(IFFT)操作变换至时域。经编码和调制的帧被转发给数模转换器224以及随后上变频器225，后者将经调制信号转变至RF。经上变频的信号被施加到功率放大器226以及Tx/Rx开关228和天线229上以供发射。控制器230控制收发机的操作。控制器收集关于网络的拓扑的信息(例如，存在什么连接，每个连接中跳越的数目)并基于此信息指令组帧单元223在下行链路子帧内包括第一和/或第二前同步码集。信息还可被转发给网络内的中继站以使得它们能够确定其在多跳路径中的位置。
图11示出了用于在实现本发明的中继站RS上使用的时分双工收发机装置。收发机具有接收链310和发射链320，其包括与刚描述的基站的接收和发射链相同的诸级。MAC处理级315包括解帧单元316，其接收来自基站的帧并从信号提取第二前同步码集或第一前同步码集，这取决于中继站在多跳路径内的位置。使用前同步码集的DL-MAP和UL-MAP字段内的数据，级315提取中继站需要中继的话务。取决于第二前同步码集在帧内的位置，收到数据可被存储在缓冲器332中直至级315能够确定什么话务需要被中继。需要被中继的数据由MAC处理级315内的组帧单元322来组装。取决于多跳路径内中继的位置，组帧单元322生成用以包括在帧内是第一或第二前同步码集。如果中继站正服务终端，则生成第一前同步码集。如果中继站正服务其他中继站，则生成第一或第二前同步码集。组帧单元322生成DL-MAP的数据，该数据允许终端或下游中继站在下行链路子帧中找到被中继的数据。控制器330控制收发机的操作。接收链从接收自基站BS的第一前同步码集内的前同步码提取定时信息并将此信息馈送给同步单元331。同步单元331可使用任何众所周知的方法来根据时频偏移量捕获同步。同步单元331可例如使用自相关技术来捕获关于收到信号的频率偏移量的信息，并且可通过将前同步码集的前同步码内携带的码序列与本地存储的码序列相关的互相关技术来在时间方面捕获同步。由同步单元331推导出的定时信息由发射和接收链所用，并被用来控制Tx/Rx开关328。开关328可在上行链路与下行链路子帧之间的保护周期22、23期间以及附加保护周期35、45期间操作。
控制器330可接收来自基站的信息，或者可自身确定信息，这些信息是关于中继站在多跳路径内的位置的。基于此信息，中继站可确定其是否需要接收第二前同步码集并传送第一前同步码集，或者接收第一前同步码集并传送第二前同步码集。
中继站(i)对基站进行接收和传送以及(ii)对终端或下游中继基站进行传送和接收。收发机可使用单个天线或者天线阵列来进行(i)和(ii)，或者其可使用不同天线进行(i)和(ii)，其中例如设置天线面向基站BS，而具有更宽辐射方向图的天线面向终端所处的区域。
图10和11中所示的天线可采用提供分集传输和/或分集接收的天线阵列形式。天线可具有全向辐射方向图或更佳地具有定向辐射方向图。天线可以是根据基站服务的中继或终端的位置适应辐射方向图的智能天线。
本发明不限于本文所描述的实施例，这些实施例可被修改或改变而不背离本发明的范围。