CN101282262A

CN101282262A - 一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构及接入方法

Info

Publication number: CN101282262A
Application number: CNA2007100962389A
Authority: CN
Inventors: 李平
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2027-04-03
Also published as: CN101282262B

Abstract

一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构，包括下行子帧和上行子帧，上行子帧和下行子帧中包含一个置换区域，其特征在于，在上行管理消息和下行管理消息中包含多个协议版本移动台对应的管理单元，用于指示移动台处理的突发位置，在所述置换区域中可包含多个协议版本的突发。及提出一种后向兼容的WiMAX系统的接入方法，包括以下步骤：(a)WiMAX基站按照移动台协议版本的要求发射和接收移动台的突发，在发送的下行管理消息和上行管理消息中可写入不同版本移动台对应的管理单元，指示移动台处理的突发位置；(b)移动台根据连接标识字段匹配到的下行管理消息和上行管理消息中的管理单元找到对应的突发，按照自己协议版本的要求来处理。

Description

一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构及接入方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及WiMAX(WorldwideInteroperability for Microwave Access，微波存取全球互通)系统如何后向兼容早期版本移动台的收发信机实现方案。

背景技术

作为一种多载波传输模式，OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，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(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分复用多址)的WiMAX系统就是使用OFDM技术的系统。本发明涉及WiMAX系统。

通信标准组织通常按照当前的技术条件以及预期的市场要求来制定通信标准。无线通信技术在不断进步，同时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。

标准演进过程中，必须考虑如何后向兼容按旧版本协议实现的移动台的问题，即按新版本协议和旧版本协议实现的移动台都可以接入到同一频段并能正常工作。这样才能实现标准以及按照此标准实现的系统的平滑演进，保护用户已有投资的同时给用户提供持续的越来越好的服务。

发明内容

本发明提供一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构及接入方法，使得按照新版本协议实现的WiMAX系统可以兼容旧版本的移动台。

为了解决上述技术问题，本发明

一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构，包括下行子帧和上行子帧，上行子帧和下行子帧中包含一个置换区域，其特征在于，在上行管理消息和下行管理消息中包含多个协议版本移动台对应的管理单元，用于指示移动台处理的突发位置，在所述置换区域中可包含多个协议版本的突发。

所述下行管理消息为下行映射消息DL-MAP，所述上行管理消息为上行映射消息UL-MAP。

一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构，包括下行子帧和上行子帧，其特征在于，所述上行子帧和下行子帧中包含多个置换区域，在下行管理消息中包含空时编码-下行置换区域转换信元STC_DL_ZONE IE，在上行管理消息中包含上行置换区域转换信元UL_ZONE IE，在每一置换区域中包含一个协议版本的突发。

所述STC_DL_ZONE IE，指示到下行子帧中某个对应的置换区域，所述UL_ZONE IE指示到上行子帧中某个对应的置换区域，STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE中的保留比特对应于协议版本号，且对应于新协议版本的STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE下没有移动台对应的管理单元。

每一STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE下有一种协议版本移动台对应的管理单元，用于指示移动台处理的突发位置。

分配给新版本移动台的置换区域包含新版本的管理消息。

所述子帧中的多个置换区域是按时分方式划分的。

本发明提出一种后向兼容的WiMAX系统的接入方法，包括以下步骤：

(a)WiMAX基站按照移动台协议版本的要求发射和接收移动台的突发，在发送的下行管理消息和上行管理消息中可写入不同版本移动台对应的管理单元，指示移动台处理的突发位置；

(b)移动台根据连接标识字段匹配到的下行管理消息和上行管理消息中的管理单元找到对应的突发，按照自己协议版本的要求来处理。

所述下行管理消息为下行映射消息DL-MAP，所述上行管理消息为上行映射消息UL-MAP，所述管理单元指示移动台处理的突发位于上行子帧或下行子帧中的同一置换区域。

一种后向兼容的WiMAX系统的接入方法，包括以下步骤：

(a)WiMAX基站按照移动台协议版本的要求发射和接收移动台的突发，并在发送的下行管理消息中写入空时编码-下行置换区域转换信元STC_DL_ZONE IE，指示到下行子帧中某个对应的置换区域，上行管理消息中写入上行置换区域转换信元UL_ZONE IE，指示到上行子帧中某个对应的置换区域，在所述STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE中按协议版本号写入相应的保留比特，且对应于新协议版本的STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE下没有移动台对应的管理单元，并在上行子帧和下行子帧中的多个置换区域分别发送不同协议版本的突发；

(b)旧版本移动台根据连接标识字段匹配到的下行管理消息和上行管理消息中的管理单元找到对应的突发，按照自己协议版本的要求来处理；新版本移动台根据保留比特找到对应的STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE，并找到其指示的置换区域，按照自己协议版本的要求进行处理。

所述WiMAX基站发送的下行管理消息为下行映射消息DL-MAP，所述上行管理消息为上行映射消息UL-MAP。

所述WiMAX基站在分配给新版本移动台的置换区域还发送新版本的管理消息。

所述WiMAX基站按时分方式来发送子帧中不同置换区域的突发。

一种后向兼容的WiMAX系统的接入方法，包括以下步骤：

(a)WiMAX基站按照移动台协议版本的要求发射和接收移动台的突发，并在发送的下行管理消息中写入空时编码-下行置换区域转换信元STC_DL_ZONE IE，在上行管理消息中写入上行置换区域转换信元UL_ZONE IE，在对应于新协议版本的STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE下写入新版本移动台对应的管理单元，这些管理单元指示到该协议版本对应置换区域的突发，在上行子帧和下行子帧中的多个置换区域分别不同协议版本的突发；

(b)新、旧版本的移动台都根据连接标识字段匹配到的下行管理消息和上行管理消息中的管理单元找到对应的突发，按照自己协议版本的要求来处理。

通过使用本发明揭示的方法，解决了WiMAX后向兼容的问题，旧版本的WiMAX移动台可以顺利接入新版WiMAX系统，得到正常的服务。

附图说明

图1是本发明第一实施例使用DL_MAP_IE/UL_MAP_IE实现后向兼容的原理图；

图2是本发明第二实施例使用STC_DL_ZONE_IE/UL_ZONE_IE实现后向兼容的原理图，其中图2(a)是使用保留比特的方式，图2(b)是不使用保留比特的方式。

具体实施方式

本发明提出一种可以用于解决WiMAX系统中后向兼容旧版本移动台的问题的方法。WiMAX系统通过MAC(Medium Access Control，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)消息和UL-MAP(Uplink Map，上行映射)消息就是这样的消息。本文用DL-MAP和UL-MAP作为例子，熟悉本领域的技术人员可以看出，本发明可以使用与DL-MAP和UL-MAP消息功能相似或者相近的其他MAC层管理消息或者这些消息中的某些IE(IE，InformationElement，信元)来实现，比如HARQ MAP(HARQ，Hybrid Automatic RepeatRequest，混合自动重传请求)消息，SUB-DL-UL-MAP(OFDMA Subdownlink/uplink map，OFDMA子下行/上行映射)消息等。以下统称为上行管理消息和下行管理消息。

第一实施例

本发明提出的第一种方法利用DL-MAP消息中的DL-MAP IE和UL-MAP消息中的UL-MAP IE来实现。DL-MAP IE和UL-MAP IE通过CID(Connection Identifier，连接标识)字段或者类似的字段来标识移动台。熟悉本领域的技术人员可以看出，这些字段的实际意义没有本质的区别，本文统称CID字段。

本实施例中的帧结构与现有的WiMAX系统帧基本相同，下行和上行子帧(子帧，subframe)都可以包含置换区域。只是在DL_MAP和UL_MAP中可以有多个版本移动台对应的管理单元，用于指示移动台处理的突发位置。因此，在每一个置换区域中都可以通过这种方式让不同版本的移动台共享无线资源。

本实施例的接入方法包括以下步骤：

步骤一，WiMAX基站按照移动台协议版本的要求发射和接收移动台的突发，在发送的DL-MAP和UL-MAP中可写入不同版本移动台对应的管理单元(DL-MAP IE或者UL-MAP IE)，指示移动台处理的突发位置，管理单元指示移动台处理的突发位于上行子帧或下行子帧中的同一置换区域。

步骤二，移动台根据CID匹配到的DL-MAP IE和UL-MAP IE找到对应的突发，按照自己协议版本的要求来处理。

因此作为本发明的内容之一，新版本协议将要求基站和按照新版本实现的移动台根据移动台的版本对突发进行不同的处理，版本不同，处理细节可以不同。按照这种方法，不同版本的移动台可以共享一个置换区域(Permutation Zone)，并且不会产生没法兼容的问题。

第二实施例

本实施例在下行和上行子帧(子帧，subframe)都可以包含多个置换区域，为不同版本的移动台分配不同的置换区域，不同版本的移动台的资源分配集中在各自的置换区域中，这些置换区域可以是时分的。通过使用不同的置换区域，让新旧版本的移动台按照时分的方式使用无线资源。文中的“新”“旧”版本的提法只是说明上的便利，熟悉本领域的技术人员可以看出，本发明的方法可以用于多个协议版本的情形。

本实施例通过帧结构中的STC_DL_ZONE IE(Space-Time Coding/DLZone switch IE，空时编码-下行置换区域转换信元)来实现下行置换区域的切换，通过UL_ZONE IE(UL Zone switch IE，上行置换区域转换信元)来实现上行置换区域的切换。通过这两个IE引导不同版本移动台正确找到系统资源分配的位置，按照协议版本的要求处理自己的突发。

每一个置换区域都可以通过这种方式分配给某个版本的移动台使用。这种方法又有两种可能的实现方式：

第一种方式，新版本协议使用STC_DL_ZONE IE或者UL_ZONE IE中的保留比特来表示协议版本号。具体来说，新版本的标准可以使用STC_DL_ZONE IE的四个保留比特(bit)以及UL_ZONE IE中的五个保留比特来标识移动台的协议版本号。按照目前版本的协议，这些保留比特应该全是零，旧版本移动台不应该解析和使用这些保留比特。

新版本协议(或者说后续版本的协议)文本中需要增加版本号和这几个比特之间的对应表，基站和移动台根据这张表来解析和使用这几个比特表示的协议版本号。要求新版本协议在前面提到的对应表中，全零的情况表示老版本协议的版本号，或者说全零的情况表示目前协议的版本号。新版本协议要求按新版本协议实现的移动台必须解析和使用这些保留比特。

随着标准的演进，可能会有多个版本的协议。如果考虑使用四个保留比特的话，可以表示多达16个协议版本，完全能够满足协议演进的要求。新版本的移动台通过解析STC_DL_ZONE IE或UL_ZONE IE中的版本号信息知道下一个置换区域是不是给此版本的移动台分配的。分配给新版本移动台的置换区域可以包含新版本的管理消息(比如类似DL-MAP或者UL-MAP这样的MAC层管理消息)来帮助移动台找到需要自己处理的突发位置和获得相关参数。

对于分配给新版本移动台使用的置换区域，STC_DL_ZONE IE或者UL_ZONE IE之后不需要发送类似DL_MAP IE或者UL_MAP IE这样的IE，所以旧版本的移动台会认为这个置换区域中没有任何突发，因此不会处理这个置换区域。新版本的移动台通过解析STC_DL_ZONE IE或UL_ZONE IE中的版本号信息知道这个置换区域是分配给新版本移动台的，因此按照新版本协议的要求处理这个转换区域。

对于分配给旧版本移动台使用的置换区域，STC_DL_ZONE IE或者UL_ZONE IE之后使用DL_MAP IE或者UL_MAP_IE分配资源。旧版本移动台可以通过CID匹配的方式找到它们需要处理的突发并按照旧版本协议的要求处理这些突发。因为从STC_DL_ZONE IE或者UL_ZONE IE得到的版本号表示一个老版本号，因此新版本移动台不会处理这个属于老版本移动台的置换区域。

因此按照前面阐述的第一种方式，新旧版本的移动台都可以正常接入新版本系统，新版本的移动台也可以正常接入新版本系统。前面“新”“旧”版本的提法只是说明上的便利，熟悉本领域的技术人员可以看出，本发明的方法可以用于多个协议版本的情形。多协议版本的情况下，新版本移动台通过版本号匹配找到需要自己处理的置换区域。

第二种实现方式，新版本协议不使用STC_DL_ZONE IE或者UL_ZONEIE中的保留比特来表示协议版本号，因此这些保留比特在新版本协议中还是保留比特或者用作它途。基站使用STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE划分出若干置换区域，每个置换区域分配给某个协议版本的移动台使用，不允许不同协议版本的移动台使用相同的置换区域，但是同一个版本的移动台可以使用多个置换区域。

置换区域中的每一个突发所在的置换区域对应的STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE后面的都有对应的DL_MAP IE或者UL_MAP IE。移动台通过CID匹配的方式可以知道自己是否需要处理这个置换区域。新版本协议可以不要求新版本的移动台处理DL_MAP IE或者UL_MAP IE中CID之外的字段，新版本移动台在通过上述CID匹配过程得知自己需要处理这个置换区域之后，移动台根据移动台的版本对置换区域进行相应的处理，版本不同，处理细节可以不同。

作为本发明的内容之一，新版本协议可以在新版本移动台使用的置换区域中增加类似DL-MAP或者UL-MAP这样的管理消息或者说控制消息，这样可以更多的控制新版本移动台在其所属置换区域的发射或者接收。

下面通过一个示例进一步详细说明本发明。

为了说明上的方便，在下面的文字中，旧协议版本假设是IEEE802.16d/IEEE 802.16e，新协议版本假设是IEEE 802.16m，带宽是10MHZ。在图1和图2中，假设使用所有子载波。下面的文字中，“16e移动台”指遵循IEEE 802.16d/IEEE 802.16e协议的移动台，“16m移动台”指遵循IEEE802.16m协议的移动台。

图1描述了本发明使用DL_MAP IE/UL_MAP IE实现后向兼容的原理。为了说明上的方便，假设下行子帧(子帧，subframe)和上行子帧(子帧，subframe)都只包含一个置换区域。16e移动台和16m移动台共享这个置换区域。“16e DL_MAP_IE 1”是一个DL_MAP IE，其中CID字段对应的移动台支持16e版本的协议。移动台接收到这个IE之后，确定是自己处理的突发，移动台按照此IE的指示找到对应的突发位置，也就是图1中的“下行16e突发1”，并且按照16e的要求接收数据。“16m DL_MAP_IE 1”是另外一个DL_MAP IE，其中CID字段对应的移动台支持16m版本的协议。16m移动台接收到这个IE之后，确定是自己处理的突发，移动台按照此IE的指示找到对应的突发位置，也就是图1中的“下行16e突发1”，并且按照16m的要求接收数据。“16e UL_MAP_IE 1”和“16m UL_MAP_IE 1”的情况类似，但是用于上行方向，移动台按照自己的协议版本的要求发射数据。

图2(a)是使用STC_DL_ZONE IE/UL_ZONE IE中保留比特的方式实现后向兼容的例子。图中只描述了下行的情况，上行使用同样的方法。WiMAX基站利用STC_DL_ZONE IE保留比特中的四个比特来表示协议版本号。作为例子，这四个比特和协议版本号的对应关系可以依照下表定义。

比特信息	协议版本号
比特信息	协议版本号	‘0000’	IEEE 802.16d/IEEE 802.16e
‘0001’	IEEE 802.16m	‘0000’	IEEE 802.16d/IEEE 802.16e
‘0001’	IEEE 802.16m	‘0010’～‘1111’	预留给IEEE 802.16m之后的协议版本使用

对于16m移动台使用的置换区域，STC_DL_ZONE IE中的这四个比特就是‘0001’。16e移动台把这几个比特视为保留比特，不解析也不使用这几个比特。按照前面的说明，由于在16m移动台使用的置换区域，对应的STC_DL_ZONE IE后面没有任何DL_MAP IE，因此16e移动台理解为在这个置换区域中基站没有分配任何突发，因此16e移动台不会处理这个置换区域。对16m移动台而言，由于STC_DL_ZONE IE中的四个比特表示的协议版本与自己的版本号匹配，因此16m移动台会处理这个置换区域。前面已经说过，新版本移动台使用的置换区域可以包含新版本的管理消息或者说控制消息，图中以“16m控制消息”表示。移动台可以根据“16m控制消息”找到自己突发的位置和参数。图2(a)中的“下行16m突发1”此类突发的一个例子。

对于16e移动台使用的置换区域，这些保留比特就是‘0000’。16e移动台把它们视为保留比特，不解析也不实用这几个比特。按照前面的说明，对旧版本移动台使用的置换区域，STC_DL_ZONE IE后面会有若干DL_MAPIE来定义突发。16e移动台根据DL_MAP IE进行CID匹配。如果CID匹配成功的话，移动台就处理这个DL_MAP IE对应的突发，否则不处理。对于16m移动台而言，因为自己的协议版本号对应‘0001’，16m移动台发现版本号不匹配，16m移动台不会处理这个置换区域，更不会处理STC_DL_ZONEIE后面的DL_MAP IE。

图2(b)是使用STC_DL_ZONE IE/UL_ZONE IE，但是不使用这两个IE中的保留比特来实现后向兼容的例子。图2(b)中只描述了下行的情况，上行使用同样的方法。WiMAX基站利用STC_DL_ZONE IE通知移动台有一个置换区域开始，后面的所有DL_MAP IE中的CID对应的移动台的协议版本都是相同的。比如图2(b)中“STC_DL_ZONE_IE”后面的“16mDL_MAP_IE 1”和“16m DL_MAP_IE 2”中的CID对应的移动台都是16m移动台。这样，16m移动台根据自己的CID知道这个置换区域是一个16m移动台使用的区域，从而按照16m的要求来处理这个区域。按照这种实现方式，移动台按照不同的协议版本集中在不同的置换区域中，移动台对比STC_DL_ZONE IE后面的所有DL_MAP_IE中的CID和网络分配给自己的CID。如果找到自己的CID，那么移动台可以知道这个置换区域是自己的协议版本对应的移动台使用的区域，从而按照自己的协议版本的要求来处理这个置换区域。同图2(a)类似，在16m移动台使用的置换区域中可以定义类似DL_MAP或者UL_MAP这样的控制消息，图中以“16m控制消息”表示，帮助16m移动台找到自己的突发位置并且得到处理突发必须的参数。

图1和图2(b)描述的方法中，移动台都通过CID匹配来寻找自己的突发。不同之处是，在图1的方法中，不同版本的移动台可以分享同一个置换区域的无线资源，但是在图2(b)的方法中，不同版本的移动台不能分享同一个置换区域的无线资源。

图，上行下行一致。

Claims

1. 一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构，包括下行子帧和上行子帧，上行子帧和下行子帧中包含一个置换区域，其特征在于，在上行管理消息和下行管理消息中包含多个协议版本移动台对应的管理单元，用于指示移动台处理的突发位置，在所述置换区域中可包含多个协议版本的突发。

2. 如权利要求1所述的帧结构，其特征在于，所述下行管理消息为下行映射消息DL-MAP，所述上行管理消息为上行映射消息UL-MAP。

3. 一种后向兼容的WiMAX系统的帧结构，包括下行子帧和上行子帧，其特征在于，所述上行子帧和下行子帧中包含多个置换区域，在下行管理消息中包含空时编码-下行置换区域转换信元STC_DL_ZONE IE，在上行管理消息中包含上行置换区域转换信元UL_ZONE IE，在每一置换区域中包含一个协议版本的突发。

4. 如权利要求3所述的帧结构，其特征在于，所述STC_DL_ZONE IE，指示到下行子帧中某个对应的置换区域，所述UL_ZONE IE指示到上行子帧中某个对应的置换区域，STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE中的保留比特对应于协议版本号，且对应于新协议版本的STC_DL_ZONE IE和UL_ZONEIE下没有移动台对应的管理单元。

5. 如权利要求3所述的帧结构，其特征在于，每一STC_DL_ZONE IE和UL_ZONE IE下有一种协议版本移动台对应的管理单元，用于指示移动台处理的突发位置。

6. 如权利要求3、4或5所述的帧结构，其特征在于，所述下行管理消息为下行映射消息DL-MAP，所述上行管理消息为上行映射消息UL-MAP。

7. 如权利要求3、4或5所述的帧结构，其特征在于，分配给新版本移动台的置换区域包含新版本的管理消息。

8. 如权利要求3、4或5所述的帧结构，其特征在于，所述子帧中的多个置换区域是按时分方式划分的。

9. 一种后向兼容的WiMAX系统的接入方法，包括以下步骤：

10. 如权利要求9所述的帧结构，其特征在于，所述下行管理消息为下行映射消息DL-MAP，所述上行管理消息为上行映射消息UL-MAP，所述管理单元指示移动台处理的突发位于上行子帧或下行子帧中的同一置换区域。

11. 一种后向兼容的WiMAX系统的接入方法，包括以下步骤：

12. 如权利要求11所述的帧结构，其特征在于，所述WiMAX基站发送的下行管理消息为下行映射消息DL-MAP，所述上行管理消息为上行映射消息UL-MAP。

13. 如权利要求11所述的帧结构，其特征在于，所述WiMAX基站在分配给新版本移动台的置换区域还发送新版本的管理消息。

14. 如权利要求11所述的帧结构，其特征在于，所述WiMAX基站按时分方式来发送子帧中不同置换区域的突发。

15. 一种后向兼容的WiMAX系统的接入方法，包括以下步骤：

16. 如权利要求15所述的帧结构，其特征在于，所述WiMAX基站发送的下行管理消息为下行映射消息DL-MAP，所述上行管理消息为上行映射消息UL-MAP。

17. 如权利要求15所述的帧结构，其特征在于，所述WiMAX基站在分配给新版本移动台的置换区域还发送新版本的管理消息。

18. 如权利要求15所述的帧结构，其特征在于，所述WiMAX基站按时分方式来发送子帧中不同置换区域的突发。