CN101198179A - 后向兼容802.16e系统的接入方法 - Google Patents
后向兼容802.16e系统的接入方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种后向兼容802.16e系统的接入方法，用于在WiMAX系统中后向兼容802.16e系统中的移动台，WiMAX系统通过MAC消息给移动台分配资源，资源按照突发的形式分配；基站根据资源占用状况给WiMAX系统和802.16e系统分配独立的资源块进行数据发送，WiMAX系统具有新的帧结构，在新帧结构中，第一个正交频分复用多址符号用于传输前导码和帧控制报头信息；帧控制报头信息和下行映射信息分开设置。根据本发明，能够解决包括新旧系统兼容和不同带宽的兼容等的系统兼容问题、以及控制信息的边缘覆盖问题，也方便地实现了旧系统的关闭问题，满足了新系统的相关需求。
Description
技术领域
本发明涉及数字通信领域，特别是涉及后向兼容802.16e系统的接入方法。
背景技术
作为一种多载波传输模式，OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用)通过将高速传输的数据流转换为低速并行传输的数据流，使系统对多径衰落信道频率选择性的敏感度大大降低。通过引入循环前缀，OFDM进一步增强了系统抗符号间干扰的能力。除此之外，带宽利用率高、实现简单等特点使OFDM在无线通信领域的应用越来越广。基于OFDMA(OrthogonalFrequency Division Multiple Access，正交频分多址)的WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波接入全球互通)系统就是使用OFDM技术的系统。
无线通信技术的不断进步，导致市场需求也会发生变化，这就要求标准可以通过不断演进的过程来吸收这些新的技术，同时满足新的需求。通过这种演进的过程，标准以及按照此标准实现的系统不但可以通过平滑升级延续其生命力，保护用户已有的投资，而且还可以提供比旧系统更多更好的服务。IS95到CDMA1X的演进，3GPP的LTE演进，WiMAX从16d到16e以及到16m的演进等等都是标准演进的例子。申请人的“一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构及接入方法”专利中，采用现有802.16e系统中的控制信息来描述新的帧结构单元；Intel公司采用子帧概念定义新的帧结构，实现新旧帧结构的兼容；华为公司采用与802.16e系统相同的前导符元，定义新的帧结构控制信息的方式来实现系统的兼容问题。这些方法都不同程度的存在一些缺陷：比如新系统下的移动台需要接收旧系统的控制信息，然后才可以接收自己的控制信息；子帧结构配置不灵活，资源利用率不高；而且上述这些方法只是解决了同带宽的兼容问题，没有考虑新系统的性能提升问题(比如不同带宽的兼容，小区边缘的覆盖)。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种后向兼容802.16e系统的接入方法，使得按照新帧结构所设计的WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)系统可以兼容原有802.16e系统中的移动台。
根据本发明的后向兼容802.16e系统的方法，用于在WiMAX系统中后向兼容802.16e系统中的移动台，WiMAX系统通过MAC(Medium Access Control，媒体接入控制)消息给移动台分配资源，资源按照突发的形式分配；基站根据资源占用状况给WiMAX系统和802.16e系统分配独立的资源块进行数据发送。
在上述的后向兼容802.16e系统的接入方法中，WiMAX系统和802.16e系统有各自的媒体接入控制信息，其中，媒体接入控制信息包括下行映射消息和上行映射消息。
在上述的后向兼容802.16e系统的接入方法中，在WiMAX系统的新帧结构中，第一个正交频分复用多址符号用于传输前导码和帧控制报头信息；帧控制报头信息和下行映射信息分开设置。
在上述的后向兼容802.16e系统的接入方法中，802.16e系统的旧帧结构作为帧结构的一个下行分区，下行分区保持有旧帧结构的下行帧结构。
在上述的后向兼容802.16e系统的接入方法中，前导码占用第一个正交频分复用多址符号的中心1.25MHz/2.5MHz的子载波。
在上述的后向兼容802.16e系统的接入方法中，帧控制报头信息放置在第一个正交频分复用多址符号的最后一个或多个子信道上面，或者紧接着前导码放置。
在上述的后向兼容802.16e系统的接入方法中，从第二个正交频分复用多址符号的起始位置开始直接放置下行映射信息。
在上述的后向兼容802.16e系统的接入方法中，前导码采用BPSK调制。
在上述的后向兼容802.16e系统的接入方法中，下行分区由下行映射信息定义或者直接固定在具有后向兼容802.16e系统的帧结构的新系统的下行正交频分复用多址符号的偏移处。
根据本发明的后向兼容802.16e系统的接入方法，能够解决新旧系统兼容、不同带宽的兼容等的系统兼容问题。而且，能够解决控制信息的边缘覆盖问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一个实施例的接入方法的流程图；
图2描述了本发明新的帧结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明一个实施例的接入方法的流程图。根据本发明，可以解决WiMAX系统中后向兼容802.16e系统中的移动台的问题。包括以下步骤：步骤S110，WiMAX系统通过MAC(Medium AccessControl，媒体接入控制)管理消息给移动台分配资源，资源按照突发的形式分配，DL-MAP(Downlink Map，下行映射)信息和UL-MAP(Uplink Map，上行映射)信息就是这样的信息。新系统和原有的旧系统有各自的MAC控制信息，比如DL-MAP消息和UL-MAP消息；以及步骤S120，基站根据资源占用状况给新旧系统分配独立的资源块进行数据发送，新系统只需定义旧系统的资源块，而旧系统则不需要接收新系统的任何MAP控制消息就可以接入到新系统。
图2描述了本发明新的帧结构示意图。如图2所示，新的帧结构主要从下面几个方面来设计：1.新的前导码(Preamble)设计，用于实现多带宽兼容；2.新的帧控制报头(FCH)设计，增加控制信息发送方式的比特指示信息，以便实现控制信息的多天线发送模式，提高控制信息在小区边缘的接收性能；3.原有802.16e系统的资源区域的设计，实现新旧系统的兼容。
首先描述新的前导码(Preamble)设计，新系统的工作带宽从5MHz到20MHz，同时考虑其他系统的工作带宽。为了实现多带宽系统的兼容问题，本发明采用码分的方式来区分不同带宽的系统，且不同带宽的系统采用相同长度的前导码码组，统一占用前导符元中心1.25MHz/2.5MHz的带宽，前导码采用BPSK调制方式。
在新的帧结构中，第一个OFDMA符号用于传输前导码和FCH信息，这与802.16e系统有所不同。802.16e系统中的前导码(802.16e中称之为Preamble)占满整个OFDMA符号，利用不同长度的Preamble序列组来区分系统的工作带宽，比如5M系统的Preamble长度为142个比特，10M系统的Preamble长度为284个比特，这样移动台就需要存储大量的不同长度的伪随机序列，和接收的信号进行逐一匹配，最终得到系统带宽信息。新的帧结构中，所有不同系统带宽的前导码统一占用第一个OFDMA符号的中心1.25MHz的带宽，前导码的长度统一，假设长度为M个比特，对应着1.25MHz带宽的M个子载波，前导码采用BPSK调制，每一个系统带宽有N个前导码，用于区分所在小区(CellID)和在该小区所处的扇区(Segment)，这样，就可以根据伪随机序列发生器来生成一个长码，取该长码的M个比特的截短码做为新系统的前导码。假设有3个不同的系统工作带宽：5MHz、10MHz、20MHz，则每一个系统带宽对应N个M长度的截短码，伪随机序列发生器至少需要生成3*M*N个比特，前导码也可以采用遍历搜索的方法来生成，但是利用伪随机序列发生器可以避免移动台存储大量的前导码序列。相同长度的前导码调制在1.25MHz的中心频带上，不管是多大的工作带宽(最小工作带宽是1.25MHz)，移动台只需利用滤波器对中心的1.25M信号进行滤波，然后用1.25MHz的采样频率进行采样，就可以得到前导码信号，然后进行前导码匹配，得到系统带宽信息，确定下行同步信息。当然，新的帧结构中，所有不同系统带宽的前导码也可以统一占用第一个OFDMA符号的中心2.5MHz的带宽。
接下来描述新的帧控制报头(FCH)的设计。如下表所示，下表描述了新的FCH对控制信息的调制编码方式和多天线发射模式的定义。
| Syntax | Size | Notes |
| DL_FCH_format(){ | ---- | ---- |
| Used subchannel bitamp | 6 bits | Bit#0：Subchannel group 0Bit#1：Subchannel group 1Bit#2：Subchannel group 2Bit#3：Subchannel group 3Bit#4：Subchannel group 4Bit#5：Subchannel group 5 |
| Reserved | 1 bits | Shall be set to zero |
| Repetition_Coding_Indication | 2 bits | 0b00：No repetition coding onDL-MAP0b01：Repetition coding of 2 used onDL-MAP0b10：Repetition coding of 4 used onDL-MAP0b11：Repetition coding of 6 used on DL-MAP |
| Modulation_FEC Coding_Type | 4 bits | 0b0000：QPSK(CC)1/2 used on DL-MAP0b0001：QPSK(CC)3/4 used on DL-MAP0b0010：QPSK(CTC)1/2 used on DL-MAP0b0011：QPSK(CTC)3/4 used on DL-MAP0b0100：QPSK(CC)1/2 with optionalinterleaver used on DL-MAP0b0101：QPSK(LDPC)1/2 encoding used onDL-MAP0b0110：QPSK(LDPC)5/6 encoding used onDL-MAP0b0111 to 0b1111-Reserved |
| Transmission_Mode | 2 bits | 0b00：Single antenna0b01：2-antenna STC matrix A0b10：4-antenna STC matrix A0b11-Reserved |
| DL_MAP Length | 8 bits | ---- |
| Reserved | 1 bits | Shall be set zero |
| } |
原有802.16e系统中由于终端初始接入时不知道天线配置信息，且FCH和DL_MAP信息在同一个OFDMA符号上(或称之为同一个zone里面)，因此控制信息不能采用多天线方式来发送。在新的帧结构设计中，将FCH信息和DL_MAP控制信息分开放置。由于新的前导码只是占用了第一个OFDMA符号的中心1.25/2.5MHz的子载波，因此新的帧结构中将描述DL_MAP信息的FCH放置在第一个OFDMA符号的最后若干个子信道上面，或者紧随着新的前导码放置，FCH采用较为鲁棒的调制编码方式，可以与802.16e系统一致，也可以不同，从第二个OFDMA符号的起始位置开始直接放置DL_MAP信息。由于FCH和DL_MAP控制信息分开，因此可以在FCH中定义DL_MAP控制信息的调制方式和多天线发送模式，移动台通过前导码获取同步，随后读取FCH信息，利用多天线技术获得控制信息的接收增益，提高小区边缘控制信息的接收性能。同时，由于FCH信息本身也属于控制信息的一部分，因此，FCH和DL MAP在小区边缘应该有近似的接收性能，这一问题可以通过功率增强(boosting)来解决。前导码和FCH所在的OFDMA符号采用单天线发送，一般对前导码进行boosting处理，新的帧结构设计把前导码和FCH放在同一个OFDMA符号上，可以按照一定的比例分别对前导码和FCH进行boosting处理，提高FCH在小区边缘的接收性能。由于FCH和前导码处在不同的频带内，因此boosting后的FCH通过滤波器滤波后不会对前导码的检测产生影响。
如上表所示，在新的帧结构设计中，将FCH信息调制在第一个OFDMA符号的最后若干个子载波上，如果FCH的大小固定，则占用子载波的个数随之确定。假设FCH强制采用QPSK 1/2，重复编码4次，则最终FCH的数据大小为96比特，假设一个子信道由28个子载波组成，则每24个FCH调制数据里面填充4个导频符号，每隔6个数据符号插入一个导频，因此FCH需要占用第一个OFDMA符号的最后4个子信道。在FCH中定义了DL_MAP控制消息的调制编码方式和多天线发送模式。移动台通过前导码实现下行同步之后，紧接着读取该符号的最后4个子信道上的数据，解码后获取FCH信息，之后获取DL_MAP等控制信息。
最后描述新的帧结构对原有802.16e系统的兼容问题。新的帧结构同样分为上行和下行来设计，下行依然采用分区(zone)结构的概念。在新的帧结构设计中，把原有802.16e系统的帧结构视为新的帧结构中的一个zone来设计，该zone保持了原有系统下行帧结构的所有特征。新的帧结构控制信息和原有系统的控制信息完全分开，相互没有影响。在新的帧结构的控制信息中可以定义802.16ezone的起始位置和大小，也可以不做定义，直接固定在某个zone的位置上面。由于新旧系统的控制信息完全独立，因此新的帧结构可以定义自己的帧结构特征，例如新的导频模式，新的子载波排列方式等。基站可以根据资源占用情况，在新帧结构的上行控制信息和原有系统的上行控制信息中，分别对其上行资源进行定义，保证新旧系统的上行资源不发生冲突，保持时间上的连续性。这样，不管是新系统下的移动台，还是旧系统下的移动台，都可以通过搜索各自的前导码来接入各自的系统，然后读取各自的控制信息，实现数据的接收与发送。这种设计也便于实现原有802.16e系统的关闭，只要将新系统中关于定义802.16e帧结构的控制信息部分屏蔽就可以很方便的实现旧系统的关闭。
在与旧系统的兼容问题上，本发明将原有系统的帧结构当作新系统的一个下行zone来设计。该zone由新系统的DL_MAP信息来定义，而原有旧系统中的移动台并不需要获取新系统的DL_MAP，因为该zone里面的结构和原有系统一样，旧系统下的移动台仍然按照802.16e的接入方式接入就可以了，之所以在新系统的DL_MAP中定义该zone，是为了让新系统不在该zone发送数据。同样的，也可以不在新系统的DL_MAP中定义该zone，而直接将该zone固定在下行某个符号偏移处。由于新旧系统的控制信息完全独立，因此新的帧结构可以定义自己的帧结构特征，例如新的导频模式，新的子载波排列方式等。基站可以根据资源占用情况，在新帧结构的上行控制信息和原有系统的上行控制信息中，分别对其上行资源进行定义，保证新旧系统的上行资源不发生冲突，保持时间上的连续性。这样，不管是新系统下的移动台，还是旧系统下的移动台，都可以通过搜索各自的前导码来接入各自的系统，然后读取各自的控制信息，实现数据的接收与发送。这种设计也便于实现原有802.16e系统的关闭，只要将新系统中关于定义802.16e帧结构的控制信息部分屏蔽就可以很方便的实现旧系统的关闭。
综上所述，本发明提出的新的帧结构能够解决系统兼容问题(新旧系统兼容，不同带宽的兼容)和控制信息的边缘覆盖问题，也方便的实现了旧系统的关闭问题，满足了新系统的相关需求。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种后向兼容802.16e系统的接入方法，用于在WiMAX系统中后向兼容802.16e系统中的移动台，其特征在于：
所述WiMAX系统通过媒体接入控制消息给所述移动台分配资源，所述资源按照突发的形式分配；
基站根据所述资源占用状况给所述WiMAX系统和所述802.16e系统分配独立的资源块进行数据发送。
2.根据权利要求1所述的后向兼容802.16e系统的接入方法，其特征在于：所述WiMAX系统和所述802.16e系统有各自的所述媒体接入控制信息，其中，所述媒体接入控制信息包括下行映射消息和上行映射消息。
3.根据权利要求2所述的后向兼容802.16e系统的接入方法，其特征在于：在所述WiMAX系统的新帧结构中，第一个正交频分复用多址符号用于传输前导码和帧控制报头信息；帧控制报头信息和所述下行映射信息分开设置。
4.根据权利要求3所述的后向兼容802.16e系统的接入方法，其特征在于：所述802.16e系统的旧帧结构作为所述新帧结构的一个下行分区，所述下行分区保持有所述旧帧结构的下行帧结构。
5.根据权利要求3所述的后向兼容802.16e系统的接入方法，其特征在于：所述前导码占用所述第一个正交频分复用多址符号的中心1.25MHz/2.5MHz的子载波。
6.根据权利要求3所述的后向兼容802.16e系统的接入方法，其特征在于：所述帧控制报头信息放置在所述第一个正交频分复用多址符号的最后一个或多个子信道上面，或者紧接着所述前导码放置。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的后向兼容802.16e系统的接入方法，其特征在于：从第二个正交频分复用多址符号的起始位置开始直接放置所述下行映射信息。
8.根据权利要求3至6中任一项所述的后向兼容802.16e系统的接入方法，其特征在于：在所述帧控制报头信息中增加控制信息发送方式的比特指示信息，以便实现控制信息的多天线发送模式。
9.根据权利要求3至6中任一项所述的后向兼容802.16e系统的帧结构，其特征在于：所述前导码采用二相移相键控调制。
10.根据权利要求4所述的后向兼容802.16e系统的帧结构，其特征在于：所述下行分区由所述下行映射信息定义或者直接固定在具有所述后向兼容802.16e系统的帧结构的新系统的下行正交频分复用多址符号的偏移处。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20101110 Termination date: 20171221 |