專利名稱：利用中繼基站進行通信的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種利用中繼基站進行通信的方法和 含有中繼基站的通信系統(tǒng)。條狄當前的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線城域網(wǎng)，如全球移動通信系統(tǒng)(Global System Mobile, GSM)、通用移動通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System, UMTS)和無線城域網(wǎng)絡(luò)(Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)等，是由許多實體、接口組成的復雜的系統(tǒng)。模擬蜂窩系統(tǒng)被稱為第 一代蜂窩通信系統(tǒng)。參見圖1,為現(xiàn)有技術(shù)中典型的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)模型示意圖。終端用戶(如 手機、PDA和筆記本電腦等)通過無線電空口與基站連接，基站通過線纜與連 接服務(wù)網(wǎng)(Connection Service Network, CSN)連接，將數(shù)據(jù)傳送到核心網(wǎng)絡(luò) 中。當前應(yīng)用的凄t字通信系統(tǒng)，如GSM、 個人數(shù)字通信(Personal Digital Communication, PDC )、碼分多址系統(tǒng)cdmaOne (IS-95 )和時分多址系統(tǒng) US-TDMA(IS-136)是第二代通信系統(tǒng)，這些系統(tǒng)將無線語音通信用于主導市 場中。GSM系統(tǒng)支持8個時隙的用戶，每一個是200kHz無線電信道。它在蜂 窩網(wǎng)和個人通信網(wǎng)(Personal Communication System, PCS)中被歐洲、亞洲、 澳大利亞、南美和美國部分地區(qū)的服務(wù)提供商廣泛應(yīng)用。由于第二代通信系統(tǒng)的處理能力受限，需要第三代通信系統(tǒng)來提供高比特 率服務(wù)，用來收發(fā)高質(zhì)量的圖像和視頻，第三代系統(tǒng)要求用于多媒體通信中。UMTS網(wǎng)絡(luò)和WiMAX系統(tǒng)是第三代移動技術(shù)。UMTS網(wǎng)絡(luò)可以用高達2Mbps的速率傳遞數(shù)據(jù)。除了傳遞語音和數(shù)據(jù)，UMTS通過固定、無線和衛(wèi)星 系統(tǒng)，傳遞音頻和視頻到世界任何一個地方的無線設(shè)備上?；贗EEE802.16空口標準的WiMAX技術(shù)在寬帶無線城域網(wǎng)中起重要作 用。2005年11月，IEEE批準了 802.16e對于802.16標準的修正，這個^奮正增 加了對移動特性的支持，因此基于802.16e空口的WiMAX也具有了移動性。 除了定義空口， WiMAX論壇也定義了端到端的移動WiMAX系統(tǒng)的必要網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)。參見圖2，為現(xiàn)有技術(shù)中WiMAX網(wǎng)絡(luò)參考4莫型。WiMAX網(wǎng)絡(luò)由終端、 接入月艮務(wù)網(wǎng)(Access Service Network, ASN )、連接月良務(wù)網(wǎng)(Connectivity Service Network, CSN)，還有一些接口組成。ASN定義了 一個邏輯邊界，用一個比較便利的方式來描述功能模塊的集合 和與接入服務(wù)相對應(yīng)的消息流。例如UMTS網(wǎng)絡(luò)中的基站(NodeB)和無線網(wǎng) 絡(luò)控制器(RNC), GSM網(wǎng)絡(luò)中的基站(BTS)和基站控制器(BSC)。CSN被定義為一組提供IP連接服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)功能。CSN可以由路由器、認 證、授權(quán)和計費(Authentication, Authorization and Accounting, AAA)月良務(wù)器、 用戶數(shù)據(jù)庫和因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)元件組成。從圖1和圖2中可以看出，ASN和用戶終端之間的通信由基站轉(zhuǎn)發(fā)，基站 與ASN之間通過線纜連接，因此，在現(xiàn)有的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線城域網(wǎng)中建 設(shè)基站主要有以下缺點(1) 搭建線纜成本高。由于通信負栽非均勻分布(如城市、郊區(qū)和鄉(xiāng)村 通信負載分布不均勻)，因此需要在負栽較大的地區(qū)設(shè)置較多的基站，每個基 站與ASN通過線纜連接，將會導致建站的線纜成本提高。(2) 容錯(FaultTolerant)服務(wù)很難。為了保證用戶業(yè)務(wù)的正常進行，每 個基站都要進行容錯設(shè)置，如通過冗余設(shè)備、backhaul回程、備份功率實現(xiàn)容 錯，容4^殳備的造價較高。因此，當負載大的地區(qū)需要搭建較多基站時，容錯 成本將十分昂貴。
(3)布網(wǎng)不夠靈活，不能保證用戶業(yè)務(wù)的正常^(吏用。由于基站的安裝受 地理、地勢的影響，導致基站的覆蓋范圍會受到環(huán)境的影響，如建筑物的山谷 地區(qū)、地下鐵路和室內(nèi)環(huán)境等原因造成覆蓋空洞，導致該地區(qū)的用戶無法正常 ^^用無線業(yè)務(wù)。本發(fā)明還涉及到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的OSI模型以及WiMAX OFDMA幀結(jié)構(gòu)，下面 對這兩項技術(shù)進行簡單介紹。參見圖3，為現(xiàn)有蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)和無線城域網(wǎng)的OSI才莫型結(jié)構(gòu)示意圖。為了描述數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳遞過程，定義了現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線城域網(wǎng)絡(luò) 的開放系統(tǒng)互聯(lián)(Open System Interconnect Reference Mode, OSI)模型。OSI 模型結(jié)構(gòu)通常也被稱為協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。OSI模型定義了七層結(jié)構(gòu)，用以描述各種 應(yīng)用是如何在可以互相通信的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上工作的。這七層分別為物理層 (PHY)、媒體接入控制層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)層(Network)、傳輸層(Transport)、 會話層(Session )、描述層(Description)和應(yīng)用層(Application),但是現(xiàn)在 的網(wǎng)絡(luò)中通常將這個模型簡化為如圖3所示的五層模型。層l是物理層，它定義了網(wǎng)絡(luò)的物理和電子特性；層2是MAC層(或數(shù) 據(jù)鏈路層)，它定義了分享物理媒體的接入方式，包括數(shù)據(jù)連接和媒體接入等 方面；層3是網(wǎng)絡(luò)層，它提供通信開放系統(tǒng)以建立、保持和完成網(wǎng)絡(luò)連接的方 式，IP協(xié)議在這一層中，還有一些路由協(xié)議，所有的路由器都在這一層中；層 4是傳輸層，TCP在這層中，這一層替換了會話層來保證數(shù)據(jù)的可靠性和集成 性，這一層只需要軟件操作；最后是應(yīng)用層，在這里有最終的用戶和最終的應(yīng) 用協(xié)議，例如telnet、 ftp和mail。圖3中，將網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層用上層 (UpperLayer)表示。如圖3所示，終端(SS/MS)發(fā)送的數(shù)據(jù)包從應(yīng)用層下來到達物理層，物 理層通過空口 Rl與基站(BS)的物理層連接，通過MAC層進行媒體接入控 制；基站通過線纜將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸SN-GW中；在ASN-GW中，數(shù)據(jù)再由物理 層上升到高層中。
參見圖4,為現(xiàn)有技術(shù)中WiMAXOFDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖。 IEEE 802.16標準支持時分雙工(Time division duplex, TDD)、頻分雙工 (Frequency division duplex, FDD )和半頻分雙工(H-FDD )才莫式，在TDD才莫 式下點到多點(Point to Multipoint, PMP )的正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, OFDMA)幀(frame)結(jié)構(gòu):i口圖4所示。在WiMAX OFDMA幀中，每一個幀被分為上行和下行子幀，在每一個幀 中，發(fā)收間隔(TTG)被插入到下行和上行之間，表示基站在發(fā)送和接收狀態(tài) 之間的轉(zhuǎn)換；收發(fā)間隔(RTG)被插在每一個上行子幀之后，下一幀之前，表 示基站在接收和發(fā)送狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，同時用來避免上行和下行中的傳輸沖 突。下行傳輸幀由前導(Preamble)開始，用于終端的初始同步，是幀中的第 一個OFDMA符號；幀控制頭(Frame Control Header, FCH)提供幀的配置信 息，例如下行MAP (DL-MAP)長度、編碼方式和可用子信道等；下行/上行 MAP ( DL/UL-MAP)給出了子信道分配和其它下行/上行子幀的控制信息； 下行子幀中的突發(fā)(burst)用來給用戶發(fā)送數(shù)據(jù)；上行子幀中的burst是由用 戶發(fā)送給基站的數(shù)據(jù)；上行確認(UL ACK)分配給終端用作對混合自動重復 請求(Hybrid Automatic Repeat Request, HARQ)確認的反饋；上行鏈路質(zhì)量 反饋信息信道(UL CQICH)是終端用來反饋信道狀況信息的；測距(Ranging) 子信道分配給終端用來執(zhí)行閉環(huán)時間、頻率、能量，以及帶寬調(diào)節(jié)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種利用中繼基站進行通信的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中無線 通信系統(tǒng)基站建設(shè)成本高、布網(wǎng)不靈活的問題，以及用戶終端和基站間的通信 得不到有效保證得問題。本發(fā)明另提供一種含有中繼基站的通信系統(tǒng)。本發(fā)明方法包括步驟在無線通信網(wǎng)絡(luò)中接入一個或多個級連的中繼基站，與服務(wù)基站和用戶終
端無線連接，服務(wù)基站通過中繼基站與用戶終端通信時，執(zhí)行步驟 服務(wù)基站或用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)到所述中繼基站；所述中繼基站將服務(wù)基站發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶終端，將用戶終端發(fā)送的 數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)基站。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，所述中繼基站從直接與服務(wù)基站連接的中繼基站 開始逐級接入網(wǎng)絡(luò)。所述中繼基站逐級接入網(wǎng)絡(luò)，包括步驟所述中繼基站與其上一級基站建立同步后，向其發(fā)起注冊請求，攜帶自身 標識；其上一級基站收到注冊請求后記錄所述中繼基站的標識，并 若收到注冊請求的基站為服務(wù)基站，則向網(wǎng)絡(luò)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)所述注冊請求，對發(fā)起注冊請求的中繼基站進行注冊；若收到注冊請求的基站為中繼基站，則通過至少一級中繼基站將所述注冊請求轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)基站，并由服務(wù)基站轉(zhuǎn)發(fā)所述注 冊請求到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，對發(fā)起注冊請求的中繼基站進行注冊。所述中繼基站根據(jù)預設(shè)的頻率列表掃描下行信道，與對應(yīng)的服務(wù)基站或其 上一級的中繼基站建立同步。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，服務(wù)基站向用戶終端發(fā)送包含終端標識的下行數(shù)據(jù)時，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到與該終端標識對應(yīng)的用戶終端或中繼基站；所述中繼基站根據(jù)該終端標識，通過至少一級中繼基站將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到 對應(yīng)的用戶終端。上述方法中，所述服務(wù)基站或中繼基站通過查詢其終端標識列表，將下行 數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的中繼基站或用戶終端。服務(wù)基站或中繼基站的終端標識列表的建立過程為所述服務(wù)基站或中繼基站為其所轄的用戶終端分配終端標識并記錄在服 務(wù)基站或中繼基站的終端列表中；或接收其下級中繼基站發(fā)送的終端標識，記錄在其終端列表中，并與發(fā)送該
終端標識的中繼基站的標識相對應(yīng)。當服務(wù)基站、中繼基站或終端標識改變時，更新所述終端標識列表。 根據(jù)本發(fā)明的上述方法，用戶終端通過中繼基站向服務(wù)基站發(fā)送上行數(shù)據(jù)時，管轄所述用戶終端的中繼基站接收該上行數(shù)據(jù)，并通過至少一級中繼基站將該上行數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)基站。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，當所述通信網(wǎng)絡(luò)為蜂窩網(wǎng)絡(luò)，并采用時分雙工與半頻分雙工相結(jié)合的雙工方式發(fā)送上/下4于子幀時，執(zhí)行步驟在服務(wù)基站的幀頭前導，服務(wù)基站發(fā)起和與其直接連接的中繼基站的同 步，并由該中繼基站通過至少一級中繼基站完成各中繼基站與其下一級中繼基 站的同步；服務(wù)基站發(fā)送下行數(shù)據(jù)突發(fā)，并通過至少一級中繼基站將其發(fā)送到對應(yīng)的 用戶終端。上述方法中，服務(wù)基站和中繼基站發(fā)送長度固定的通信幀頭完成與其下一 級中繼基站的同步。上述方法中，在服務(wù)基站發(fā)送下行數(shù)據(jù)突發(fā)前，服務(wù)基站和各中繼基站發(fā) 起與各自所轄的用戶終端的同步。根據(jù)本發(fā)明的上述方法，當所述通信網(wǎng)絡(luò)為蜂窩網(wǎng)絡(luò)，并采用時分雙工與 半頻分雙工相結(jié)合的雙工方式發(fā)送上/下行子幀時，執(zhí)行步驟在服務(wù)基站的幀頭前導，服務(wù)基站發(fā)起和與其直接連接的中繼基站的同 步，并向其發(fā)送下行數(shù)據(jù)突發(fā)；與服務(wù)基站直接連接的中繼基站發(fā)送幀頭給其下一級中繼基站進行同步， 并向其發(fā)送下行數(shù)據(jù)突發(fā)。上述方法中，所述中繼基站根據(jù)接收到的通信幀頭計算與其所轄的用戶終 端進行同步的通信幀頭。本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)，包括用戶終端、接入服務(wù)網(wǎng)和連接服務(wù)網(wǎng)；所述接入服務(wù)網(wǎng)包括服務(wù)基站，還
包括一個或多個級連的中繼基站，與服務(wù)基站和用戶終端無線連接；所述中繼基站接收所述服務(wù)基站發(fā)送的下行數(shù)據(jù)，并發(fā)送到所述用戶終 端；或接收所述用戶終端發(fā)送的上行數(shù)據(jù)，并發(fā)送到所述服務(wù)基站。 上述系統(tǒng)中，所述中繼基站包括一終端標識存儲單元，存儲該中繼基站為 用戶分配的終端標識，或/和與該中繼基站的下一級中繼基站標識對應(yīng)的終端標識；當所述中繼基站接收到其下一級中繼基站發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)接入注冊請求后，在所述終端標識存儲單元存儲該下 一級中繼基站的標識；當所述中繼基站接收到其下一級中繼基站發(fā)送的終端標識后，在所述終端 標識存儲單元存儲該終端標識，并與發(fā)送該終端標識的中繼基站的標識相對應(yīng)；當所述中繼基站接收到包含終端標識的下行數(shù)據(jù)后，通過查詢所述終端標 識存儲單元，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的中繼基站或?qū)?yīng)的用戶終端。所述中繼基站包4舌一終端標識分配單元，根據(jù)用戶終端的請求分配終端標 識并存儲到所述終端標識存儲單元。上述系統(tǒng)中，所述中繼基站包括一頻率掃描單元；當所述中繼基站接入網(wǎng)絡(luò)時，所述頻率掃描單元根據(jù)其中預設(shè)的頻率列表 掃描下行信道，并與相應(yīng)的服務(wù)基站或其上一級中繼基站建立同步。上述系統(tǒng)中，所述服務(wù)基站包括一終端標識存儲單元，存儲該服務(wù)基站為 用戶終端分配的終端標識，或/和與該服務(wù)基站的下一級中繼基站標識對應(yīng)的終 端標識；當服務(wù)基站接收到與其直接連接的中繼基站發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)接入注冊請求后， 在所述終端標識存儲單元存儲該中繼基站的標識；當服務(wù)基站接收到與其直接連接的中繼基站發(fā)送的終端標識后，在所述終 端標識存儲單元存儲該終端標識，并與發(fā)送該終端標識的中繼基站的標識相對 當服務(wù)基站向用戶終端發(fā)送包含終端標識的下行數(shù)據(jù)時，查詢所述終端標 識存儲單元，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的中繼基站或?qū)?yīng)的用戶終端。上述系統(tǒng)中，所述服務(wù)基站和其下一級中繼基站還各包括一資源分配單元；所述服務(wù)基站中的資源分配單元分別為其下一級中繼基站和該服務(wù)基站所轄的用戶終端分配通信資源；所述中繼基站中的資源分配單元分別為其下一級中繼基站和該中繼基站 所管轄的用戶終端分配通信資源。本發(fā)明的有益效果如下(1) 本發(fā)明是在現(xiàn)有通信系統(tǒng)中引入中繼基站，從而降低基站的建設(shè)成 本，并且提高布網(wǎng)的靈活性，有效保證用戶終端和基站間的通信。(2) 本發(fā)明提供的含有中繼基站的通信系統(tǒng)能夠與現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線 城域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相兼容。(3) 本發(fā)明在現(xiàn)有通信系統(tǒng)中引入中繼基站后，由于終端離中繼基站的 距離比普通基站近，比較可能形成直視信號，從而減小傳輸損耗，因此，能夠 減小終端發(fā)射功率，從而延長終端電池壽命。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中典型的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)^^莫型示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中WiMAX網(wǎng)絡(luò)參考模型；圖3為現(xiàn)有蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)和無線城域網(wǎng)的OSI模型結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中WiMAXOFDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明引入中繼基站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明引入中繼基站的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明中繼基站接入網(wǎng)絡(luò)的過程示意圖8為本發(fā)明RBS與ASN-GW數(shù)據(jù)傳輸方式示意圖；圖9為本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的中繼基站結(jié)構(gòu)示意圖；圖IO為本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的服務(wù)基站結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明WiMAX系統(tǒng)引入中繼基站的幀結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖12為本發(fā)明WiMAX系統(tǒng)引入中繼基站的幀結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖13為本發(fā)明小區(qū)中一個服務(wù)基站帶有6個中繼基站的示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明是在現(xiàn)有蜂窩通信系統(tǒng)中引入中繼基站(Relay Base Station, RBS )， 從而降低基站的建設(shè)成本，并且提高布網(wǎng)的靈活性。中繼基站的功能與普通基站(為了與傳統(tǒng)的基站相區(qū)別，在此將傳統(tǒng)的基 站稱為普通基站，以下同)的功能類似，不同之處在于中繼基站通過無線接口 與普通基站連接，并通過普通基站轉(zhuǎn)發(fā)它與ASN-GW之間的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)發(fā)中繼 基站和ASN-GW之間數(shù)據(jù)通信的普通基站稱為服務(wù)基站(Serving Base Station, SBS )。參見圖5，為本發(fā)明引入中繼基站的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5所示 的通信網(wǎng)絡(luò)可以是蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或無線城域網(wǎng)系統(tǒng)，包括用戶終端、接入服務(wù) 網(wǎng)ASN和連接服務(wù)網(wǎng)CSN。其中，ASN包括服務(wù)基站和中繼基站，服務(wù)基站 與ASN-GW通過線纜連接，中繼基站與用戶終端和服務(wù)基站之間無線連接。 系統(tǒng)支持多跳(multi-hop)的基站連接，即服務(wù)基站下連接有一級或級連多級 中繼基站，每級包含一個或多個中繼基站。服務(wù)基站和中繼基站與各自管轄區(qū) 域內(nèi)的用戶終端無線連接。上述系統(tǒng)適用于采用時分雙工、頻分雙工以及半頻分雙工的方式通信。當 采用頻分雙工方式時，服務(wù)基站和與其直接連接的中繼基站間采用一專用的頻 帶(文中所提到的頻帶，也可以是載頻，以下同)進行通信。各基站(包括普 通基站與中繼基站)為終端提供服務(wù)時，可以采用相同的頻帶，也可以采用不
同的頻帶，由運營商根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃確定。如果終端位于普通基站的覆蓋范圍內(nèi)，則它與普通基站直接通信；如果終 端在中繼基站覆蓋范圍內(nèi)，它與中繼基站和普通基站的通信方式完全相同，只 不過中繼基站需要再與服務(wù)基站進行無線通信，通過服務(wù)基站與ASN-GW進 行通信。由于系統(tǒng)引入中繼基站，需要對原有協(xié)議棧結(jié)構(gòu)進行修改。參見圖6，為本發(fā)明引入中繼基站的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)示意圖。此系統(tǒng)中將延用 原正EE 802.16協(xié)議中的終端，終端與基站或者中繼基站之間的接口保持一致。 服務(wù)基站與中繼基站通過空口連接，并通過MAC層進行接入控制。服務(wù)基站 和中繼基站都包含了物理層和RBS-MAC層。服務(wù)基站和ASN-GW之間的接 口和協(xié)議棧結(jié)構(gòu)保持不變。終端與中繼基站的通信協(xié)議與現(xiàn)有協(xié)議相同。當用戶終端與中繼基站通信 時，中繼基站將數(shù)據(jù)通過空口傳給服務(wù)基站，服務(wù)基站將中繼基站和該服務(wù)基 站自身的數(shù)據(jù)通過線纜傳輸給ASN-GW,再到核心網(wǎng)中進行下一步處理。中繼基站是新引入的設(shè)備，它通過無線鏈路經(jīng)服務(wù)基站接入網(wǎng)絡(luò)，其接入 網(wǎng)絡(luò)的過程如圖7所示。參見圖7，為本發(fā)明中繼基站接入網(wǎng)絡(luò)的過程示意圖，具體步驟包括a、 中繼基站按照預先定義好的頻率列表掃描下行信道，與相應(yīng)的服務(wù)基 站建立同步。中繼基站通常應(yīng)用 一個或幾個配置好的普通基站作為其服務(wù)基站，并將這 些普通基站的無線電頻率以頻率列表形式保存。這些普通基站中預先給定一組 操作參數(shù)，用于與中繼基站建立連接。當中繼基站按照頻率列表掃描下行信道 時，中繼基站根據(jù)信道情況，選擇一個基站作為其服務(wù)基站。b、 中繼基站找到下行信道，并且在物理級上同步后，中繼基站的MAC 層尋找下行信道描述符(DL Channel Descriptor, DCD)和上行信道描述符(UL Channel Descriptor, UCD )，用以獲得調(diào)制參數(shù)和其它上下行參數(shù)，其中，F(xiàn)C
中分配的子信道是專門分配給該中繼基站，用作該中繼基站和服務(wù)基站之間的 通信。c、 中繼基站與服務(wù)基站的下行信道同步，并且獲得一幀的DL/UL-MAP 后，該中繼基站開始進行初始Ranging。初始Ranging的過程與普通終端的初始Ranging過程類似，需要說明的是， 此過程中對中繼基站調(diào)節(jié)的傳輸功率、時間糾正等參數(shù)只用于它與服務(wù)基站之 間在特定頻帶上的連接，而不是用于它與終端之間的連接。d、 當成功完成初始Ranging后，中繼基站與服務(wù)基站進行基本能力協(xié)商。 中繼基站發(fā)送能力請求消息描述它所能支持的調(diào)制級別、編碼方式/速率、和雙 工方式等，服務(wù)基站是否接受這個中繼基站取決于中繼基站的能力。e、 中繼基站獲得授權(quán)和密鑰交換，中繼基站被要求進行周期性的鑒權(quán)和 密鑰交換。f、 在成功完成鑒權(quán)后，中繼基站在網(wǎng)絡(luò)中注冊。中繼基站發(fā)送注冊請求消息給服務(wù)基站，并在消息中說明其為中繼基站。 在中繼基站發(fā)送給服務(wù)基站的注冊請求消息中，需要加入如下內(nèi)容，如下表l 所示表1:字段字段長度(bit)字段含義RBSID48中繼基站標識服務(wù)基站記錄中繼基站的標識，以便創(chuàng)建和更新中繼基站標識與終端標識ID的列表，然后，服務(wù)基站發(fā)送注冊響應(yīng)消息。中繼基站標識是在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初 期分配給中繼基站的。注冊交換還包括中繼基站所支持的IP版本、自動重傳 請求(Automatic Repeat Request, ARQ)參數(shù)、循環(huán)冗余校驗CRC支持和流 控制等。同時ASN-GW也記錄中繼基站的標識，用于控制基站之間的切換等。 每一個ASN-GW可以管理多個基站(普通基站、服務(wù)基站和中繼基站)。ASN-GW保留各基站的無線電頻率，處理基站之間、基站與中繼基站之間和中 繼基站之間的切換，4丸行對終端的尋呼、功率控制和擁塞控制等。g、 中繼基站啟用動態(tài)主機配置協(xié)議(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)獲得IP地址和其它參數(shù)來建立IP連接，獲取時間和傳輸操作參數(shù)；h、 中繼基站與服務(wù)基站產(chǎn)生連接；i、 中繼基站進行周期Ranging,此過程類似于終端與普通基站之間的周期 Ranging,用來調(diào)節(jié)中繼基站和服務(wù)基站之間通信的參數(shù)。上述流程描述了與服務(wù)基站連接的中繼基站的網(wǎng)絡(luò)接入過程，當中繼基站 為多跳連接時，這些多跳連接的中繼基站從與服務(wù)基站距離最近的一跳開始， 逐級接入到網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)接入過程與上述流程類似，區(qū)別在于，中繼基站根據(jù) 預設(shè)的掃描頻率列表中掃描下行信道，與其上一跳中繼基站同步，并向其發(fā)起 注冊請求；該中繼基站收到注冊請求后，記錄發(fā)起注冊請求的中繼基站的標識， 并將注冊請求轉(zhuǎn)發(fā)到其上一跳的中繼基站，經(jīng)過多跳轉(zhuǎn)發(fā)后，將注冊請求轉(zhuǎn)發(fā) 到服務(wù)基站，由服務(wù)基站將該注冊請求發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，對發(fā)起注冊請求的中繼 基站進行鑒權(quán)注冊處理。中繼基站接入網(wǎng)絡(luò)后，與服務(wù)基站直接連接的中繼基站和服務(wù)基站之間的 連接與數(shù)據(jù)傳輸由服務(wù)基站管理。多跳級連的中繼基站中，上一跳的中繼基站 管理其下一跳中繼基站的連接和數(shù)據(jù)傳輸。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃初期，系統(tǒng)為中繼基站 分配與其所轄終端之間的數(shù)據(jù)傳輸頻帶，并可在之后的通信過程中根據(jù)負載需 要靈活動態(tài)分配。中繼基站與服務(wù)基站之間在不同時間使用不同頻帶進行通信 (TDD時分雙工模式)，也可以在相同時間用不同頻帶通信(FDD頻分雙工模 式)。中繼基站在對終端傳輸下行/上行數(shù)據(jù)過程中，可以單獨進行資源管理，對 終端進行連接控制，而無需服務(wù)基站為中繼基站覆蓋范圍內(nèi)的終端提供網(wǎng) 入。參見圖8，為本發(fā)明中繼基站與ASN-GW數(shù)據(jù)傳輸方式示意圖。服務(wù)基 站中存儲并維護一個其管轄的所有中繼基站(即下一跳的中繼基站)的列表， 列表中包含中繼基站標識，并且列出每個中繼基站標識所對應(yīng)的終端標識，如業(yè)務(wù)流標識(SFID)或連接標識(CID)。業(yè)務(wù)流是在一個連接上的由媒體接 入控制業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元(Service Data Unit, SDU)組成的一個單向的流，并且提 供了特殊的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS )，如延遲、抖動等。業(yè)務(wù)流標 識唯一地標識了對一個終端和其所屬基站的業(yè)務(wù)流， 一個業(yè)務(wù)流至少有一個業(yè) 務(wù)流標識。終端在空口建立連接時，也會收到基站或中繼基站發(fā)給它的連接標 識。因此每一個終端都會對應(yīng)若干SFID和CID，因此，可以用SFID和CID 唯一標識用戶終端。當連接或者業(yè)務(wù)變化時，這些標識可能跟著變化。數(shù)據(jù)傳 輸過程中將用這些標識來查找對應(yīng)的終端。若中繼基站還級連有下一跳中繼基 站，則該中繼基站存儲并維護其所管轄的下一跳中繼基站的標識以及每個中繼 基站標識所對應(yīng)的終端標識列表。服務(wù)基站和各中繼基站中還保存該基站所轄 的用戶終端的終端標識。服務(wù)基站和中繼基站依靠其各自存儲并維護的終端標 識列表，形成路由路徑。上述終端列表中的中繼基站標識，是在中繼基站接入網(wǎng)絡(luò)過程中記錄的， 列表中的終端標識則在用戶終端建立連接或請求業(yè)務(wù)時，由管轄其的基站分配 的。中繼基站為終端請求的每條業(yè)務(wù)分配終端標識(ID)，并逐級上報到服務(wù) 基站。在服務(wù)基站和經(jīng)過的每個中繼基站，都要記錄該ID,并與其保存的發(fā)送 該業(yè)務(wù)請求的中繼基站的標識相對應(yīng)，由此建立路由關(guān)系，其具體過程包括步 驟1、 某中繼基站所轄的用戶終端發(fā)起業(yè)務(wù)請求；2、 中繼基站收到該業(yè)務(wù)請求，為用戶請求的每條業(yè)務(wù)分別分配ID,并創(chuàng) 建ID列表，并將分配的ID記錄在列表中；3、 該中繼基站向其上一跳基站轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)請求，攜帶分配的ID;4、 所述上一跳的基站收到轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)請求后，在其保存的中繼基站標識 中找到轉(zhuǎn)發(fā)該業(yè)務(wù)請求的中繼基站的標識，并在該標識下記錄業(yè)務(wù)請求中攜帶
的ID，形成中繼基站標識與對應(yīng)ID的列表；若接收該業(yè)務(wù)請求的基站為服務(wù)基站，則服務(wù)基站還要將業(yè)務(wù)請求發(fā)送到 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)，進4亍相關(guān)處理(處理過程不在本發(fā)明保護范圍內(nèi))；若接收該業(yè)務(wù)請求的基站為中繼基站，則中繼基站還要將業(yè)務(wù)請求繼續(xù)向 其上一跳基站轉(zhuǎn)發(fā)，其上一跳基站在其對應(yīng)的中繼基站標識中記錄該業(yè)務(wù)請求 所攜帶的ID,直到將業(yè)務(wù)請求轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)基站，由服務(wù)基站將業(yè)務(wù)請求發(fā)送到 網(wǎng)絡(luò)側(cè)，執(zhí)行相關(guān)處理。當服務(wù)基站、中繼基站或業(yè)務(wù)流、連接改變時，服務(wù)基站和所涉及到的各 中繼基站中的ID列表進行更新。ASN-GW根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)請求，向用戶終端發(fā)送包含終端標識的下行數(shù)據(jù) 時，將依據(jù)上述終端標識分配流程中所創(chuàng)建的路由路徑，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到對 應(yīng)的用戶終端，其下行數(shù)據(jù)的傳輸過程包括步驟1、 服務(wù)基站從ASN-GW接收到包含終端標識的下行數(shù)據(jù)后，根據(jù)下行數(shù) 據(jù)的所包含的終端標識查詢其保存的終端標識列表，從列表中查詢到與該終端 標識對應(yīng)的中繼基站標識，確定下一跳的中繼基站，并向該中繼基站發(fā)送該下 行數(shù)據(jù)。若列表中的該終端標識未與任何中繼基站標識對應(yīng)，則表明該終端標識對 應(yīng)于服務(wù)基站所轄的用戶，此時，服務(wù)基站將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的用戶終端。2、 中繼基站收到下行數(shù)據(jù)后，查詢其終端標識列表，若該終端標識沒有 與其對應(yīng)的中繼基站的標識，表明該下行數(shù)據(jù)屬于該中繼基站所轄的用戶，則 該中繼基站向該終端標識對應(yīng)的用戶終端發(fā)送該下行數(shù)據(jù)；若查詢到該終端標識對應(yīng)的下一跳中繼基站的標識，則向其發(fā)送該下行數(shù) 據(jù)，并由該中繼基站根據(jù)終端標識，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到其下一跳的中繼基站， 如此經(jīng)過多跳轉(zhuǎn)發(fā)后，將該下行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的用戶終端。例如，在如圖8所示的數(shù)據(jù)傳輸過程中，ASN-GW要發(fā)送數(shù)據(jù)到ID6的終 端上，服務(wù)基站SBS1收到包含ID6的數(shù)據(jù)后，查詢其ID列表，發(fā)現(xiàn)ID6與
其下一跳的中繼基站標識RBSID2對應(yīng)，則傳送數(shù)據(jù)到中繼基站RBS2; RBS2 查詢其ID列表，發(fā)現(xiàn)ID6與RBSID4對應(yīng)，則將數(shù)據(jù)發(fā)到中繼基站RBS4; RBS4收到數(shù)據(jù)后，查詢其ID列表，發(fā)現(xiàn)ID6不與任何中繼基站標識對應(yīng)，則 根據(jù)ID6將數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的用戶終端MS5。在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中，當用戶終端向服務(wù)基站發(fā)送上行數(shù)據(jù)時，其上行 數(shù)據(jù)的傳輸流程具體步驟包括1、 某中繼基站覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶終端發(fā)送上行數(shù)據(jù)；2、 該中繼基站接收到上行數(shù)據(jù)后，向其上一跳基站(可能是服務(wù)基站， 也可能是中繼基站)發(fā)送上行數(shù)據(jù)。該中繼基站將收到的上行數(shù)據(jù)和該中繼基站自身的數(shù)據(jù)一起發(fā)送到其上 一跳的基站。由于每個中繼基站唯一與一個上級基站連接，并且已分配與其上 級基站通信的頻帶，該中繼基站在分配的頻帶上與其上一級基站進行通信。3、 若接收到上行數(shù)據(jù)的基站為中繼基站，則該中繼基站繼續(xù)向其上一跳 基站轉(zhuǎn)發(fā)該上行數(shù)據(jù)，直到轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)基站；若接收到上行數(shù)據(jù)的基站為服務(wù)基站，則該服務(wù)基站通過線纜將上行數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)發(fā)到ASN-GW,并繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)到核心網(wǎng)進行處理。本發(fā)明的通信系統(tǒng)中，由于引入中繼基站，其下行/上行數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)需要重 新定義。下面以在WiMAX系統(tǒng)中，采用時分雙工TDD與半頻分雙工H-FDD 相結(jié)合的雙工方式，點到多點PMP的OFDM幀結(jié)構(gòu)為例，對下行/上行數(shù)據(jù)幀 結(jié)構(gòu)進行描述。參見圖9,為本發(fā)明WiMAX系統(tǒng)引入中繼基站的幀結(jié)構(gòu)示意圖，具體為 服務(wù)基站和與其直接通信的中繼基站之間的連接為第一跳，如SBS1和 RBS1， SBS1和RBS2之間的連接。在第一跳內(nèi)的服務(wù)基站的幀頭前導所對應(yīng) 的時刻，服務(wù)基站在頻帶fD內(nèi)發(fā)送幀頭Ox給其所轄中繼基站(RBS1，RBS2)。 每次幀同步時，服務(wù)基站發(fā)送的通信幀頭Ox的長度固定。該幀頭0x包括前導 (Preamble)、 FCH、 DL-MAP和UL-MAP，其中前導用于服務(wù)基站與它所帶
的中繼基站之間的同步；FCH包含服務(wù)基站使用的在fO頻帶內(nèi)的子信道信息， 指明服務(wù)基站對中繼基站突發(fā)的模式和下行突發(fā)的長度，以及DL-MAP的參 數(shù)等信息，如，DL-MAP、 UL-MAP、下行信道描述符DCD、上行信道描述符 UCD和其它的廣播消息用來描述幀中的內(nèi)容；DL-MAP給出服務(wù)基站與中繼 基站(RBS1， RBS2 )之間下行突發(fā)的參數(shù)以及包含的用戶數(shù)據(jù)標識(用戶數(shù)據(jù) 標識中還包含終端標識)等，中繼基站根據(jù)該信息判斷相應(yīng)突發(fā)中是否有屬于 自己的數(shù)據(jù)；UL-MAP給出中繼基站到服務(wù)基站的上行突發(fā)參數(shù)，以及給它們 分配的時頻資源信息；第一跳的下行子幀的剩余部分由給中繼基站的數(shù)據(jù)突發(fā) 組成，每一個數(shù)據(jù)突發(fā)由整數(shù)個OFDMA符號組成，并且規(guī)定了在這個突發(fā)中 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的編碼算法、碼率和調(diào)制級；第一跳的上行子幀包含給初始Ranging 的基于竟爭的區(qū)間和帶寬分配，還有從不同中繼基站收到的物理協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PDUs )。第一跳的中繼基站和其它在它覆蓋范圍內(nèi)的中繼基站之間的連接，稱為第 二跳。如圖9所示，在第二跳內(nèi)，中繼基站RBS2發(fā)送數(shù)據(jù)給RBS3。 RBS2接 收到SBSl發(fā)送的通信幀頭Ox后，在頻帶f2內(nèi)發(fā)送幀頭2x給RBS3，同樣包 含前導、FCH、 DL-MAP和UL-MAP; FCH包含RBS2使用的在f2頻帶內(nèi)的 子信道信息，指明RBS2對RBS3突發(fā)的模式和下行突發(fā)的長度，以及DL-MAP 的參數(shù)等信息；DL-MAP給出RBS2與RBS3之間下行突發(fā)的參數(shù)以及包含的 用戶數(shù)據(jù)標識等，RBS3根據(jù)該信息判斷相應(yīng)突發(fā)中是否有屬于自己的數(shù)據(jù)； UL-MAP給出RBS3到RBS2的上行突發(fā)參數(shù)，以及給它分配的時頻資源信息。 第二跳的下行子幀的剩余部分由RBS2給RBS3的數(shù)據(jù)突發(fā)組成；第二跳的上 行子幀包含從中繼基站RBS3收到的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDUs)。圖9中所標出的區(qū)間A，為服務(wù)基站和中繼基站，以及中繼基站之間的同 步過程，這段區(qū)間又被分為接收和發(fā)送兩部分。對于系統(tǒng)中的中繼基站連接大 于兩跳的多跳情況，中繼基站與其上一跳基站的通信過程與圖中第一跳和第二 跳過程類似，不同之處在于，該中繼基站要根據(jù)其上一跳的基站在幀頭部分的
收發(fā)情況來確定自己的收發(fā)狀態(tài)，即，如果上一跳基站是先收后發(fā)的順序，那 么該中繼基站就是先發(fā)后收的順序，以保證能夠收到上一跳基站發(fā)給它的幀 頭。之后，SBS1和RBS1， RBS2, RBS3同時發(fā)送幀頭0~3給它們各自的終端， 用于終端和各個基站之間的同步，基站與終端通信所使用的子信道信息和上/ 下行參數(shù)等。服務(wù)基站和中繼基站在他們各自的頻帶(fl-fo)內(nèi)向各自所轄的 終端發(fā)送通信幀頭(幀頭0-n),包括前導、FCH、 DL-MAP和UL-MAP,其中 前導用于各個基站與它覆蓋范圍內(nèi)的終端之間的同步，從而使得整個網(wǎng)絡(luò)同 步；FCH包含各個基站(服務(wù)基站、中繼基站和普通基站)使用的在fl fo 頻帶內(nèi)的子信道信息，指明基站對終端突發(fā)的模式和下行突發(fā)的長度，以及 DL-MAP的參數(shù)等信息；DL-MAP給出基站與終端之間下行突發(fā)的參數(shù)以及包 含的用戶數(shù)據(jù)標識等，終端根據(jù)該消息判斷相應(yīng)突發(fā)中是否有屬于自己的數(shù) 據(jù)；UL-MAP給出終端到基站的上行突發(fā)參數(shù)，以及給終端分配的時頻資源信 息。各個基站到終端的下行子幀的剩余部分由基站給終端的數(shù)據(jù)突發(fā)組成；終 端到基站的上行子幀包含從終端收到的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDUs )。中繼基站向用戶終端發(fā)送的幀頭是由中繼基站根據(jù)其與其它基站之間通 信的幀頭(~x)計算出來的，除了中繼基站和服務(wù)基站之間的通信，其它時間 都用作終端與中繼基站之間的通信。中繼基站和終端之間的通信是在中繼基站 接入網(wǎng)絡(luò)時由系統(tǒng)分配給它的頻帶(fl-fn)上進行的，中繼基站根據(jù)分配的頻 帶自行產(chǎn)生發(fā)送給它覆蓋區(qū)域內(nèi)終端的管理信息(包含在幀頭中)。服務(wù)基站與中繼基站之間的數(shù)據(jù)通信將在服務(wù)基站的一部分頻帶(fD)上 進行。該頻帶為服務(wù)基站與其所管轄的中繼基站之間通信的專用頻帶，在這個 頻帶內(nèi)，中繼基站作為服務(wù)基站的終端來與服務(wù)基站進行上行和下行的通信。 服務(wù)基站分配給每一個中繼基站的fD頻帶內(nèi)的子信道是每一個幀頭0x中，由 服務(wù)基站分配給中繼基站的，以用于上行和下行的數(shù)據(jù)傳輸，這種方式下，信 道帶寬是可以根據(jù)特定中繼基站的需求而變化的，比較靈活，可以有效利用頻由于各個中繼基站采用HFDD雙工模式，不能同時用不同的頻率收發(fā)信 息，因此，收發(fā)數(shù)據(jù)將在不同時間的不同頻率上切換；終端將在不同頻段上與 不同的中繼基站或普通基站連接進行通信。另一種在WiMAX系統(tǒng)引入中繼基站，采用時分雙工TDD與半頻分雙工 H-FDD相結(jié)合的雙工方式，點到多點PMP的OFDM的幀結(jié)構(gòu)如圖IO所示。參見圖10，為本發(fā)明WiMAX系統(tǒng)引入中繼基站的幀結(jié)構(gòu)示意圖，在這種 幀結(jié)構(gòu)中，服務(wù)基站和各中繼基站同時向各自所轄的用戶終端發(fā)送通信幀頭， 實現(xiàn)服務(wù)基站和其所轄用戶終端間的同步和資源指配，以及各中繼基站與其所 轄用戶終端間的同步和資源指配。之后，在服務(wù)基站的幀頭前導所對應(yīng)的時刻 以及其后的一 固定接收和發(fā)送區(qū)間內(nèi)，服務(wù)基站向直接與其連接的中繼基站發(fā) 送基站間通信幀頭和下行突發(fā)。在該固定接收和發(fā)送區(qū)間外(即服務(wù)基站的幀 頭及下行數(shù)據(jù)突發(fā)后)，與服務(wù)基站直接連接的中繼基站將幀頭和下行突發(fā)發(fā) 送到其下一跳中繼基，并經(jīng)過如此多跳發(fā)送后，最終將下行突發(fā)發(fā)送到對應(yīng)的 用戶終端。這種將下行的幀頭放在下行突發(fā)的前面的幀結(jié)構(gòu)，可以避免服務(wù)基 站不斷地在不同頻帶之間的轉(zhuǎn)換(這樣服務(wù)基站只需要在兩個頻帶中作一次轉(zhuǎn) 換)。采用這種幀結(jié)構(gòu)，每次基站間進行同步和資源指配所發(fā)送的的幀頭 x長度 是可變的，從而更有效的利用資源來進行數(shù)據(jù)傳輸。如果對某一個中繼基站傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)多，則分配較多的時頻資源，反之則分配較少的時頻資源，不必固定 中繼基站與服務(wù)基站傳輸?shù)纳闲泻拖滦械膮^(qū)域。中繼基站在基站的上/下行子幀 中的發(fā)送和接收順序可調(diào)換，可根據(jù)幀頭中分配的時頻資源，進行數(shù)據(jù)的發(fā)送 或接收。但是，由于固定了中繼基站的接收和發(fā)送區(qū)間，當中繼基站沒有接收 或發(fā)送信息時，它也不得不在這種狀態(tài)下嘗試接收幀頭，如果沒有發(fā)送給它的 幀頭，它就與終端進行通信，同時等待下一個區(qū)間的到來，這樣不但對系統(tǒng)造 成延時，而且浪費系統(tǒng)資源。如果系統(tǒng)為單跳的，這種幀結(jié)構(gòu)與圖9所示的幀結(jié)構(gòu)沒有很大區(qū)別，只不 過改變了中繼基站和服務(wù)基站通信的幀頭位置；如果系統(tǒng)的跳數(shù)比較多，那么 上行和下行將會被分成更多區(qū)域，降低每一跳傳輸?shù)男?。如果中繼基站在收 發(fā)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換不是非常靈活，或者它可能在同一幀中接收很多發(fā)自基站的突 發(fā)時，建議使用這種方法。本發(fā)明還提供了一種基于中繼基站的無線通信系統(tǒng)，如圖5所示。在本發(fā) 明的系統(tǒng)中，需要對普通基站進行修改，增加其對中繼基站的支持和對多個中 繼基站的集成。本發(fā)明的系統(tǒng)與現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)或無線城域網(wǎng)相兼容。由于中 繼基站在為其覆蓋范圍內(nèi)的終端提供服務(wù)的過程與普通基站是完全一致的，因 此，對現(xiàn)有終端無需作任何改變。參見圖11,為本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的中繼基站結(jié)構(gòu)示意圖。中繼基站通過 無線接口 1與其上一跳基站(中繼基站或服務(wù)基站)連接，通過無線接口 2與 其下一跳中繼基站連接，通過無線接口3與用戶終端連接。中繼基站中包括普 通基站的常規(guī)功能模塊，用以完成用戶終端的網(wǎng)絡(luò)接入和控制等功能；還包括 頻率掃描單元、終端標識分配單元、終端標識存儲單元和資源分配單元。頻率掃描單元中預設(shè)掃描頻率表，表中存儲有其上級的中繼基站的掃描頻率或服務(wù)基站的掃描頻率，當該中繼基站接入網(wǎng)絡(luò)時，該中繼基站的頻率掃描 單元根據(jù)其中的頻率列表掃描下行信道，與對應(yīng)的上一跳中繼基站或服務(wù)基站 建立同步。終端標識分配單元與終端標識存儲單元連接，根據(jù)中繼基站所轄的用戶終 端的請求，分配終端標識并存儲到終端標識存儲單元。終端標識存儲單元中還存儲有該中繼基站的下一跳中繼基站的標識和該 標識對應(yīng)的終端標識。其中，下一跳中繼基站的標識是在該下一跳中繼基站接 入網(wǎng)絡(luò)過程中記錄在其終端標識存儲單元中的；終端標識是在用戶請求業(yè)務(wù)或 接入系統(tǒng)過程中，由中繼基站分配的，并記錄在其終端標識存儲單元中。當中 繼基站接收到下行數(shù)據(jù)時，查詢其終端標識存儲單元，向?qū)?yīng)的用戶終端發(fā)送 下行數(shù)據(jù)；或向?qū)?yīng)的中繼基站發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)。中繼基站的資源分配單元分別為其下一跳中繼基站和該中繼基站所管轄的用戶終端分配通信資源。參見圖12，為本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的服務(wù)基站結(jié)構(gòu)示意圖。服務(wù)基站中包 括基站的常規(guī)功能模塊，用以完成用戶終端的網(wǎng)絡(luò)接入和控制等功能；還包括 一個終端標識存儲單元和資源分配單元。服務(wù)基站的終端標識存儲單元存儲有其下一跳中繼基站的標識和對應(yīng)的 終端標識，還存儲有該服務(wù)基站為所轄的用戶終端分配的終端標識。當服務(wù)基 站接收到與其直接連接的中繼基站發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)接入注冊請求時，在其終端標識 存儲單元存儲該中繼基站的標識；當服務(wù)基站接收到與其直接連接的中繼基站 發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)請求或接入請求時，在其終端存儲單元存儲請求中攜帶的終 端標識，并與發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)請求的中繼基站的標識相對應(yīng)；當服務(wù)基站向用戶終 端發(fā)送包含終端標識的下行數(shù)據(jù)時，查詢其終端標識存儲單元，并將下行數(shù)據(jù) 發(fā)送到對應(yīng)的用戶終端或?qū)?yīng)的中繼基站。服務(wù)基站中的所述資源分配單元分別為其下一跳中繼基站和該服務(wù)基站 所轄的用戶終端分配通信資源。服務(wù)基站中的資源分配單元為其所轄的用戶終端分配的頻帶與中繼基站 中的資源分配單元為其所轄的用戶終端分配的頻帶可以相同，也可以不同。本發(fā)明中，由于中繼基站在為其轄終端提供服務(wù)的過程與普通基站是完全 一致的，即終端將中繼基站當作普通基站進行通信，因此，對現(xiàn)有終端無需作 任何改變即可接入本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以^f莫塊化，并且可以靈活的應(yīng)用于很多的可選的鋪設(shè)方式 中，例如可以用于從小型到大型的網(wǎng)絡(luò)(稀疏到密集的無線電覆蓋范圍和容 量)；城市、郊區(qū)和鄉(xiāng)村無線傳輸環(huán)境；可用于授權(quán)和非授權(quán)的頻帶；可以用 于層次化的、平坦的和Mesh結(jié)構(gòu)中。中繼基站可以是固定、游牧或移動的；中繼基站可以在不同的服務(wù)基站之 間進行切換，類似于正EE802.16中終端在不同基站之間的切換；中繼基站的參數(shù)(如功率、速率和信干噪比等)可以根據(jù)環(huán)境和信道情況進行調(diào)節(jié)；中繼 基站的覆蓋范圍可以根據(jù)負載情況進行調(diào)節(jié)；系統(tǒng)可以根據(jù)需要分配一定的帶 寬給每一個中繼基站；對于每一個服務(wù)基站可以攜帶的中繼基站個數(shù)，取決于 小區(qū)的頻語利用情況和負載的大??；如果中繼基站的處理速度夠快，它可以才艮 據(jù)從服務(wù)基站(或者上一跳基站)收到的幀頭，來管理它在這一幀中的數(shù)據(jù)傳 輸，這樣通信在一個幀里被管理，縮短多跳延遲。中繼基站可以用于代替原有低速率、不可靠的連接，放置的位置比較靈活 (不受地理、地勢的影響)，例如對建筑物陰影區(qū)和非覆蓋地區(qū)的覆蓋、室內(nèi) 環(huán)境的通信，如放置在小區(qū)邊緣，可以增強對低信噪比地區(qū)的覆蓋；由于無需 線纜，中繼基站的建設(shè)成本比普通基站低；基站和中繼基站采用不同頻段進行 非集中管理，系統(tǒng)更加靈活，提高頻譜效率(由于小區(qū)邊緣終端與基站距離拉 近，終端可以使用高階調(diào)制)；增加系統(tǒng)吞吐量和系統(tǒng)容量；減小終端發(fā)射功 率，延長終端電池使用壽命。下面以 一個實例說明通信系統(tǒng)引入中繼基站后，如何改善原有通信系統(tǒng)的 性能。參見圖13,為本發(fā)明小區(qū)中一個服務(wù)基站帶有6個中繼基站的示意圖。 每個中繼基站所用的頻帶(fl-傷)是不同的，服務(wù)基站可以和每一個中繼 基站在頻帶f0上直接通信，從而使得中繼基站可以和有線網(wǎng)絡(luò)相連接。每一 個中繼基站的覆蓋范圍是相同的，加入中繼基站后，服務(wù)基站和中繼基站所覆 蓋范圍是一個服務(wù)基站的V^倍。由于中繼基站和終端的距離比服務(wù)基站到終端 的距離更近，終端可以采用高階調(diào)制方式，增加了頻語效率。明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種利用中繼基站進行通信的方法，其特征在于，在無線通信網(wǎng)絡(luò)中接入一個或多個級連的中繼基站，與服務(wù)基站和用戶終端無線連接，服務(wù)基站通過中繼基站與用戶終端通信時，執(zhí)行步驟服務(wù)基站或用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)到所述中繼基站；所述中繼基站將服務(wù)基站發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶終端，將用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)基站。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述中繼基站從直接與服務(wù) 基站連接的中繼基站開始逐級接入網(wǎng)絡(luò)。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述中繼基站逐級接入網(wǎng)絡(luò)， 包括步驟所述中繼基站與其上一級基站建立同步后，向其發(fā)起注冊請求，攜帶自身 標識；其上一級基站收到注冊請求后記錄所述中繼基站的標識，并 若收到注冊請求的基站為服務(wù)基站，則向網(wǎng)絡(luò)側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)所述注冊請求，對發(fā) 起注冊請求的中繼基站進行注冊；若收到注冊請求的基站為中繼基站，則通過 至少一級中繼基站將所述注冊請求轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)基站，并由服務(wù)基站轉(zhuǎn)發(fā)所述注 冊請求到網(wǎng)絡(luò)側(cè)，對發(fā)起注冊請求的中繼基站進行注冊。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述中繼基站根據(jù)預設(shè)的頻 率列表掃描下行信道，與對應(yīng)的服務(wù)基站或其上一級的中繼基站建立同步。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，服務(wù)基站向用戶終端發(fā)送包 含終端標識的下行數(shù)據(jù)時，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到與該終端標識對應(yīng)的用戶終端或 中繼基站；所述中繼基站根據(jù)該終端標識，通過至少一級中繼基站將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到 對應(yīng)的用戶終端。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述月l務(wù)基站或中繼基站通 過查詢其終端標識列表，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的中繼基站或用戶終端。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，服務(wù)基站或中繼基站的終端 標識列表的建立過程為所述服務(wù)基站或中繼基站為其所轄的用戶終端分配終端標識并記錄在服 務(wù)基站或中繼基站的終端列表中；或接收其下級中繼基站發(fā)送的終端標識，記錄在其終端列表中，并與發(fā)送該 終端標識的中繼基站的標識相對應(yīng)。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當服務(wù)基站、中繼基站或終 端標識改變時，更新所述終端標識列表。
9、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用戶終端通過中繼基站向服 務(wù)基站發(fā)送上行數(shù)據(jù)時，管轄所述用戶終端的中繼基站接收該上行數(shù)據(jù)，并通 過至少 一級中繼基站將該上行數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)基站。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當所述通信網(wǎng)絡(luò)為蜂窩網(wǎng)絡(luò)，驟在服務(wù)基站的幀頭前導，服務(wù)基站發(fā)起和與其直接連接的中繼基站的同 步，并由該中繼基站通過至少一級中繼基站完成各中繼基站與其下一級中繼基 站的同步；服務(wù)基站發(fā)送下行數(shù)據(jù)突發(fā)，并通過至少一級中繼基站將其發(fā)送到對應(yīng)的 用戶終端。
11、 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，服務(wù)基站和中繼基站發(fā)送 長度固定的通信幀頭完成與其下一級中繼基站的同步。
12、 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在服務(wù)基站發(fā)送下行數(shù)據(jù) 突發(fā)前，服務(wù)基站和各中繼基站發(fā)起與各自所轄的用戶終端的同步。
13、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當所述通信網(wǎng)絡(luò)為蜂窩網(wǎng)絡(luò)，驟在服務(wù)基站的幀頭前導，服務(wù)基站發(fā)起和與其直接連接的中繼基站的同 步，并向其發(fā)送下行數(shù)據(jù)突發(fā)；與服務(wù)基站直接連接的中繼基站發(fā)送幀頭給其下一級中繼基站進行同步， 并向其發(fā)送下行數(shù)據(jù)突發(fā)。
14、 如權(quán)利要求10或13所述的方法，其特征在于，所述中繼基站根據(jù)接 收到的通信幀頭計算與其所轄的用戶終端進行同步的通信幀頭。
15、 一種含有中繼基站的通信系統(tǒng)，包括用戶終端、接入服務(wù)網(wǎng)和連接服 務(wù)網(wǎng)，所述接入服務(wù)網(wǎng)包括服務(wù)基站，其特征在于，還包括一個或多個級連的 中繼基站，與服務(wù)基站和用戶終端無線連接；所述中繼基站接收所述服務(wù)基站發(fā)送的下行數(shù)據(jù)，并發(fā)送到所述用戶終 端；或接收所述用戶終端發(fā)送的上行數(shù)據(jù)，并發(fā)送到所述服務(wù)基站。
16、 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼基站包括一終端 標識存儲單元，存儲該中繼基站為用戶分配的終端標識，或/和與該中繼基站的 下一級中繼基站標識對應(yīng)的終端標識；當所述中繼基站接收到其下一級中繼基站發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)接入注冊請求后，在 所述終端標識存儲單元存儲該下一級中繼基站的標識；當所述中繼基站接收到其下一級中繼基站發(fā)送的終端標識后，在所迷終端 標識存儲單元存儲該終端標識，并與發(fā)送該終端標識的中繼基站的標識相對應(yīng)；當所述中繼基站接收到包含終端標識的下行數(shù)據(jù)后，通過查詢所述終端標 識存儲單元，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的中繼基站或?qū)?yīng)的用戶終端。
17、 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼基站包括一終端 標識分配單元，才艮據(jù)用戶終端的請求分配終端標識并存儲到所述終端標識存儲 單元。
18、 如權(quán)利要求15所迷的系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼基站包括一頻率 掃描單元；當所述中繼基站接入網(wǎng)絡(luò)時，所述頻率掃描單元根據(jù)其中預設(shè)的頻率列表 掃描下行信道，并與相應(yīng)的服務(wù)基站或其上一級中繼基站建立同步。
19、 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)基站包括一終端 標識存儲單元，存儲該服務(wù)基站為用戶終端分配的終端標識，或/和與該服務(wù)基 站的下一級中繼基站標識對應(yīng)的終端標識；當服務(wù)基站接收到與其直接連接的中繼基站發(fā)起的網(wǎng)M入注冊請求后， 在所述終端標識存儲單元存儲該中繼基站的標識；當服務(wù)基站接收到與其直接連接的中繼基站發(fā)送的終端標識后，在所述終 端標識存儲單元存儲該終端標識，并與發(fā)送該終端標識的中繼基站的標識相對 應(yīng)；當服務(wù)基站向用戶終端發(fā)送包含終端標識的下行數(shù)據(jù)時，查詢所述終端標 識存儲單元，將下行數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的中繼基站或?qū)?yīng)的用戶終端。
20、 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)基站和其下一級 中繼基站還各包括一資源分配單元；所述服務(wù)基站中的資源分配單元分別為其下一級中繼基站和該服務(wù)基站 所轄的用戶終端分配通信資源；所迷中繼基站中的資源分配單元分別為其下一級中繼基站和該中繼基站 所管轄的用戶終端分配通信資源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用中繼基站進行通信的方法，其特征在于，在無線通信網(wǎng)絡(luò)中接入一個或多個級連的中繼基站，與服務(wù)基站無線連接，當服務(wù)基站通過中繼基站與用戶終端通信時，執(zhí)行步驟服務(wù)基站或用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)到所述中繼基站；所述中繼基站將服務(wù)基站發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶終端，將用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)基站。采用本發(fā)明方法，可降低基站的建設(shè)成本，并且提高無線通信系統(tǒng)布網(wǎng)的靈活性。
文檔編號H04W52/46GK101111047SQ20061009943
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者政 尚, 張愛民, 江 李, 王媛媛 申請人:華為技術(shù)有限公司