CN101286798A - 可灵活配置的移动通信方法 - Google Patents
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Abstract
可灵活配置的移动通信方法属于移动通信技术领域，其特征在于，为基于各种技术标准的无线通信网络设立一个可灵活配置的帧结构，其中包括帧头，标志段：表示是广播帧还是数据帧，网络标识码，可配置部分：用于数据帧时由通信标准或协议决定，用于广播帧时为格式广播信息。又在各基站建立该网络标识码及一帧中各部分的安排即“格式”之间的映射关系，以及信号处理模块代码；当移动台进入某网络覆盖范围内时，便可在设定时间内收到基站通过下行广播发送的该网络的格式信息以及信号处理模块代码，移动台下载该信号处理模块后，在随后的数据帧中，便可进行与基站之间的通信。本发明具有通过“软件无线电”技术使移动台适用于多种不同网络的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种灵活的通信体制，该体制基于一种可重新配置的可变通信帧结构，属无线通信领域。
背景技术
目前基于各种技术标准的无线通信网络，例如GSM、CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiFi、WiMAX等，都有基本的通信帧结构，决定了基站(或接入点)与移动台之间信息传输的时间顺序和方式。某种网络的帧结构往往是固定的，或者基本固定。一帧往往由帧头、一段或若干段下行广播信息、若干上行或下行数据块、时间间隔等组成。帧头主要用于频偏调整和定时同步，一帧内的有效传输数据通过编码和调制后通过上行或下行数据块传输，各数据块之间可能插入一定的时间间隔，而下行广播信息中则规定了一帧中各数据块的分配以及编码调制方式，以便接收端能正确解调并解码。
一个终端设备若要接入某无线通信网络，需要知道该网络帧结构的一些基本特征，也就是一帧中各部分的安排(可能包含的信息包括但不限于：下行广播的格式、各信道的分配、各信道所采用的编码和调制方式、插入导频或空闲的位置等)，我们不妨定义这些基本特征为一种无线通信网络的“格式”。“格式”的不同是当前各种无线通信网络不能兼容的一个重要原因——因为终端设备往往只针对特定网络所开发，因此只知道该网络的“格式”。
另一方面，随着“软件无线电”技术的发展，越来越多的无线通信终端软硬件平台支持利用软件代码对信号处理模块进行重新加载，从而使得无线通信终端设备利用“软件无线电”技术适应多种不同网络成为可能。
发明内容
本发明的目的是解决各种无线通信网络由于采用不同的帧结构而不能兼容的问题。
本发明的特征在于，所述方法依次按以下步骤实现：
步骤(1)，初始化
在基于各种技术标准的无线通信网络中，建立一个可灵活配置的可变帧结构，其中包括：帧头、标志段、网络标识码、以及可配置部分或者格式广播信息，其中：
帧头，是固定的用于完成频偏调整和定时同步，以使移动台能够和所在网络的基站同步；
标志段，是由基站向移动台广播发送的一个标志符号，告知该帧是数据帧还是广播帧，以及若是广播帧，其内容仅是“格式”信息还是针对其“格式”的信号处理模块代码，所述“格式”是指：下行广播的格式，信道分配，信道编码，调制方式，插入导频或空闲的位置，或者上述这些内容的组合；
网络标识码，所述网络事先为自己申请的一个包括全球在内设定域内的唯一的标示码，由基站向所有移动台发送；
可配置部分，用于数据帧，完全由各种具体通信标准或协议所规定的格式决定；
格式广播信息，用于广播帧；
每个基站拥有自己所属网络的网络标示码，“格式”信息，以及对应于该“格式”信息的信号处理模块代码；
各移动台与所属基站通过帧头取得同步，准备好接收广播帧；
步骤(2)，移动台按以下方法进行可灵活配置的移动通信
步骤(2.1)，所述基站每隔设定的时间T，对所有移动台发送一个含有“格式广播信息”的下行广播帧，把该网络标识码所对应的“格式”信息，以及针对所述“格式”信息的信号处理模块代码广播给各移动台；
步骤(2.2)，当移动台移动到步骤(2.1)所述网络的覆盖范围内时，在不超过T的时间段内，通过步骤(2.1)所述广播帧获得所需的“格式”信息，建立所属网络标识码和网络“格式”之间的映射关系，并把对应于该“格式”的信号处理模块加载到自己的软硬件中，从而在随后到来的数据帧中与所述基站通信。
附图说明
图1是无线通信系统中传统的帧结构示意图。
图2是本发明提出的“数据帧”结构。
图3是本发明提出的“广播帧”结构。
图4是移动台在已知标识码的情况下通信建立的过程。
图5是移动台在未知标识码的情况下通信建立的过程。
图6是基站发送“广播帧”和“数据帧”的时间顺序。
图7是移动台在进入基于此体制的无线通信网络时，所执行的操作流程。
图1-图3中，D-由某种通信标准(或协议)所确定的数据传输部分(具体的时序安排和编码调制方式可以固定，或者可由之前的下行广播确定)，K-用以区别“数据帧”和“广播帧”的标志段。
具体实施方式
本发明提出一种灵活的通信体制，其核心是提出一种可重新配置的可变帧结构。对该帧结构的描述如下：一帧时间被分为帧头、标志段、网络标识码、以及可配置部分(对于普通的“数据帧”)或格式广播信息(对于“广播帧”)。其中，帧头用于完成基本的频偏调整和定时同步，从而使移动台能够和所在网络的基站取得同步，该部分是固定的。标志段是由基站向移动台广播发送的一个标志符号，通知所有移动台该帧是普通的“数据帧”还是特殊的下行“广播帧”，以及如果是“广播帧”，广播的内容仅是“格式”信息还是针对某“格式”的信号处理代码。在网络标识码部分，由基站向所有移动台发送一个标识码，用以区分不同网络。每个异质网络事先为自己申请一个全球(或一定地理范围之内)唯一的标识码，因此每个标识码就唯一对应一个无线通信网络及其“格式”。“数据帧”中的可配置部分完全由各种具体通信标准(或协议)规定的“格式”所决定，可以是一切可能的内容，例如经过编码调制的上行或下行数据、广播、寻呼、一段导频甚至空白间隔，或者这些内容的组合。移动台如果已经获得了该标识码和网络“格式”的映射关系，并且具有该“格式”所对应的信号处理模块，即可在“数据帧”的可配置部分与网络基站顺利进行通信，传输数据信息。
采用这种可配置的帧结构，只要移动台收到一个标识码并知道该标识码所对应的“格式”，并拥有针对该“格式”的信号处理模块，即可与网络基站进行通信。这样，一个支持信号处理模块重新加载的移动台只要获得了标识码与“格式”的映射关系，以及此“格式”所对应的信号处理模块代码，即可适应不同的网络，从而兼容不同的无线通信网络。
移动台能够兼容多种不同网络的前提是知道这些网络的标识码与“格式”的映射关系，并且拥有针对这些“格式”的信号处理模块。移动台本身可以存储一些常用的映射关系及“格式”信息，并拥有相应的信号处理模块。同时，在所提出的新体制下，网络基站每隔一段时间T(例如1小时)，将对所有移动台发送一个下行“广播帧”。“广播帧”不传输用户数据，因此在“广播帧”中没有“数据帧”中的可配置部分，取而代之的是一段下行广播(称为“格式广播信息”)，它负责将该网络标识码所对应的“格式”信息广播给各移动台，同时，可以把针对该“格式”的信号处理模块代码也广播给各移动台。移动台收到该“广播帧”后，即获得了该网络标识码与“格式”的映射关系，也获得了“数据帧”中可配置部分的“格式”信息及其相应的信号处理模块。这样，当一个移动台移动到某网络的覆盖范围时，即使该移动台从未获得过该网络的“格式”信息，在不超过T的一段时间之内，也可通过“广播帧”获得所需的“格式”信息，并把相应的信号处理模块代码加载到自己的软硬件中，从而在随后的“数据帧”中与该网络基站进行通信。通过这种方式，移动台便可以适应具有不同“格式”的网络，而且由于“格式”信息和相应的信号处理模块代码每隔一段时间就可通过“广播帧”重新加载配置，移动台对各种网络是自适应的。此外，一个无线通信网络如需更新其“格式”或信号处理算法，只需要在“广播帧”的格式广播信息中下行广播升级后的新“格式”信息或信号处理模块代码即可，而移动台不需要停止工作进行软硬件手动升级，从而用户也就基本感觉不到升级过程中的服务中断。
下面着重说明应用此发明的一个具体实例。
本发明提出了一种基于可变帧结构的灵活通信体制。其与传统体制的最大区别在于在帧结构中增加了一个体现“格式”特征的标识码，对应于不同的通信标准(或协议)，并且引入一种特殊的“广播帧”，使移动台可以快速获得“格式”信息和对应的信号处理模块代码，从而使得移动台可以适配多种不同的无线通信网络。
图1是传统的帧结构示意图，对于各种不同的无线通信网络，下行广播信息及其之后的数据传输部分具有不同的定义方式，即不同的“格式”。图2和图3是本发明提出的新型可变帧结构，其中图2表示用于通常数据传输的“数据帧”，图3表示用于广播“格式”信息的“广播帧”。
无论是“数据帧”还是“广播帧”，在帧头之后都有一个标志段和一个标识码。标志段表明该帧是“数据帧”还是“广播帧”。标识码对应不同“格式”，用以区别不同网络。
对于“数据帧”，标识码之后的可配置部分所采用的“格式”由标识码确定。对于“广播帧”，标识码之后的格式广播信息则是关于该网络“数据帧”中可配置部分的“格式”描述以及相应的信号处理模块代码。
一个标识码所对应的“格式”信息具体包括哪些内容，取决于该标识码对应网络所采用标准(或协议)的规定。例如，在此体制下，某WiMAX网络的服务商若申请了一个标识码“A”表示自己的网络，则该网络基站在“广播帧”中向移动台发出的“格式”信息就是WiMAX帧结构的相关信息。“数据帧”中的可配置部分就要遵循此“格式”信息进行信息传输。那么，按照WiMAX标准的规定，可配置部分中仍然需要一段特殊的导频和一段下行广播(下行广播告诉移动台具体的上下行数据块分配以及各数据块的编码调制方式)。这样，WiMAX网络固有的特点及灵活性仍然得以保留。再如，若某数据网络固定了一帧中上下行数据块分配、编码调制方式、保护间隔等所有参数，并申请了一个标识码“B”，则标识码为“B”的“广播帧”中就将包含所有这些参数信息，一旦进入该网络的移动台通过“广播帧”获得了这些信息(或者移动台原本就存储有标识码“B”对应的“格式”信息)，就将按照规定好的参数在“数据帧”的可配置部分与基站进行数据通信，此时的可配置部分可以仅是数据块。可见，这种灵活的帧结构在兼容各种不同无线通信网络的同时，亦可保留各网络自身的灵活性或高效性等特点。
下面以一个移动台接入某支持该体制的无线通信网络的过程为例，介绍该体制的运行过程，见图4、图5、图6和图7。图4和图5分别以时间顺序画出了移动台在已知或未知标识码对应“格式”信息的情况下建立通信的过程。图6画出了基站对标志段的控制过程。图7是移动台在此过程中软硬件所执行的操作。
该网络的基站每隔一段时间(一帧的长度)向小区范围内的所有移动台发送帧头，用于定时同步及频偏调整，以保证移动台能成功解调出标志段、标识码以及“广播帧”中的格式广播信息。当一个新进入该网络的移动台通过帧头部分获得与基站的同步之后，紧接着收到一个标志段和一个标识码。
如果标志段表明该帧为“广播帧”，移动台将基站发出的标识码和随后的格式广播信息接收下来并储存，并且建立起该标识码和“格式”的映射关系。如果“格式广播信息”中还包含相应的信号处理模块代码，则移动台将此代码加载到自己的软硬件平台中，从而可针对该“格式”进行相应的信号处理(定时同步、调制解调、编码解码等)。此后，移动台就将根据此“格式”信息，在随后的各“数据帧”内与基站进行通信。
如果标志段表明该帧为普通的“数据帧”，移动台同样会收到一个特定的标识码。如果移动台之前存储有该标识码所对应的“格式”信息，则可直接在随后的可配置部分按此“格式”与基站进行通信；否则，移动台需要等待一段时间(不超过T)，直到收到基站发出的“广播帧”从而获得该网络的“格式”信息，并加载相应的信号处理模块，方可在之后的“数据帧”中与网络基站进行正常的通信。
基站每隔时间T(不一定固定)，向小区内的所有移动台发送一帧“广播帧”，使新进入网络的移动台可以获得该网络采用的“格式”信息以及信号处理模块代码，或者使所有移动台的“格式”信息或信号处理单元代码得到更新(用于网络升级或变更“格式”的情况)。该过程可参考图6。
可见，即使移动台之前不了解某网络的“格式”信息，也可通过这种方式适应该网络，前提是该网络支持这种基于可变帧结构的灵活通信体制，并且移动台所采用的软硬件平台支持重新加载信号处理模块。
以上仅以一例说明实现本发明的一个具体方式。本发明并未限制每帧长度，也没有规定帧头部分采用的具体定时同步和频偏调整技术；本发明也没有限定标志段和标识码的相互前后顺序、具体实现方式及长度，只要“数据帧”和“广播帧”具有不同的标志段，各网络具有不同的标识码，能够区别开来即可。此外，如果移动台本身具有一定数量的信号处理模块，“广播帧”中的格式广播信息内容可以仅是“格式”信息，而不必再包含相应的信号处理模块代码。格式广播信息中是否包含信号处理模块代码，可以通过在标志段中设置一个专用的标志位得以区分。
Claims (2)
1、可灵活配置的移动通信方法，其特征在于，所述方法依次按以下步骤实现：
步骤(1)，初始化
在基于各种技术标准的无线通信网络中，建立一个可灵活配置的可变帧结构，其中包括：帧头、标志段、网络标识码、以及可配置部分或者格式广播信息，其中：
帧头，是固定的用于完成频偏调整和定时同步，以使移动台能够和所在网络的基站同步，
标志段，是由基站向移动台广播发送的一个标志符号，告知该帧是数据帧还是广播帧，以及若是广播帧，其内容仅是“格式”信息还是针对其“格式”的信号处理模块代码，所述“格式”是指：下行广播的格式，信道分配，信道编码，调制方式，插入导频或空闲的位置，或者上述这些内容的组合，
网络标识码，所述网络事先为自己申请的一个包括全球在内设定域内的唯一的标示码，由基站向所有移动台发送，
可配置部分，用于数据帧，完全由各种具体通信标准或协议所规定的格式决定，格式广播信息，用于广播帧；
每个基站拥有自己所属网络的网络标示码，“格式”信息，以及对应于该“格式”信息的信号处理模块代码；
各移动台与所属基站通过帧头取得同步，准备好接收广播帧；
步骤(2)，移动台按以下方法进行可灵活配置的移动通信
步骤(2.1)，所述基站每隔设定的时间T，对所有移动台发送一个含有“格式广播信息”的下行广播帧，把该网络标识码所对应的“格式”信息，以及针对所述“格式”信息的信号处理模块代码广播给各移动台；
步骤(2.2)，当移动台移动到步骤(2.1)所述网络的覆盖范围内时，在不超过T的时间段内，通过步骤(2.1)所述广播帧获得所需的“格式”信息，建立所属网络标识码和网络“格式”之间的映射关系，并把对应于该“格式”的信号处理模块加载到自己的软硬件中，从而在随后到来的数据帧中与所述基站通信。
2、根据权利要求1所述的灵活配置的移动通信方法，其特征在于，所述无线通信网络需要更新其“格式”或信号处理模块时，要在广播帧的格式广播信息中下行广播升级后的新“格式”信息或信号处理模块代码。
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