CN101489282A - 用于WiMAX演进系统的终端接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于WiMAX演进系统的终端接入方法包括：确定用于WiMAX演进系统的单位帧中的子帧组合方式和各子帧的循环前缀配置方式；基站根据子帧组合方式和各子帧的循环前缀配置方式对帧控制消息中的子帧组合属性指示和循环前缀配置信息进行设置，并通过单位帧将帧控制消息发送至终端；以及终端根据单位帧中的前导码完成同步后，根据子帧组合属性指示获取单位帧中的子帧组成，并根据循环前缀配置信息获取各子帧的循环前缀配置方式，以接入WiMAX演进系统。本发明可以满足IMT－Advanced系统的时延和吞吐量等性能的要求。

Description

用于WiMAX演进系统的终端接入方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种用于WiMAX演进系统的终端接入方法。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)作为一种多载波传输模式，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。基于正交频分复用多址(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access，简称OFDMA)的微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，简称WiMAX)系统就是使用OFDM技术的系统，从频域的角度上看，不同的用户通过占用一定数量的正交子载波资源来实现多址接入的目的。

随着通信技术的飞速发展，基于IEEE 802.16e空口标准的移动WiMAX系统已经不能满足未来人们对宽带移动通信的高传输速率、高吞吐量、快速移动、和低时延的需求。目前，IEEE 802.16工作组的TGm任务组正在致力于制定改进的空中接口规范802.16m，该规范能支持更高的峰值速率，更高的频谱效率和扇区容量。

为了实现16m的高峰值速率和高吞吐量的性能需求，解决原有16e系统帧设计的弊端尤为重要。在16e系统的帧结构定义中，一个时分复用(Time Division duplex，简称TDD)帧只包含一个下行子帧和一个上行子帧，本帧下行子帧发送信息的反馈最快会在下一帧的上行子帧中发送，导致一些需要快速反馈、低延迟的业务和功能在当前的移动WiMAX系统中不能得到有效应用。此外，在当前的移动WiMAX系统中，循环前缀(CP)长度等设置在一帧中是不可变化的，该帧结构不能根据不同的小区覆盖情况进行灵活配置。因此，设计一种低延迟，能快速反馈，并且能根据网络配置的情况灵活配置CP的帧结构十分重要。

发明内容

本发明提供了一种用于WiMAX演进系统的终端接入方法，以满足先进的国际移动通信(International MobileTelecommunications-Advanced，简称IMT-Advanced)对时延和吞吐量等性能的要求。

根据本发明实施例的用于WiMAX演进系统的终端接入方法包括：确定用于WiMAX演进系统的单位帧中的子帧组合方式和各子帧的循环前缀配置方式；基站根据子帧组合方式和各子帧的循环前缀配置方式对帧控制消息中的子帧组合属性指示和循环前缀配置信息进行设置，并通过单位帧将帧控制消息发送至终端；以及终端根据单位帧中的前导码完成同步后，根据子帧组合属性指示获取单位帧中的子帧组成，并根据循环前缀配置信息获取各子帧的循环前缀配置方式，以接入WiMAX演进系统。

其中，确定子帧组合方式和各子帧的循环前缀配置方式的过程包括：确定单位帧能够支持的最大子帧数目和最大上下行切换点数目；根据最大子帧数目、最大上下行切换点数目、以及WiMAX演进系统对延迟的性能要求，确定子帧组合方式和各子帧的循环前缀配置方式。

其中，上述单位帧包括一个或多个下行子帧、以及一个或多个上行子帧。上述单位帧的第一个子帧是所述下行子帧。前导码位于第一个子帧的第一个符号处。基站按照时分方式划分下行子帧和上行子帧。

其中，当存在两种循环前缀配置方式时，确定一种各子帧缺省采用的循环前缀配置方式，并通过位图的方式指示采用第二种循环前缀配置方式的子帧。当存在三种循环前缀配置方式时，确定一种各子帧缺省采用的循环前缀配置方式，通过第一位图的方式指示采用第二种循环前缀配置方式的子帧，并通过第二位图的方式指示采用第三种循环前缀配置方式的子帧。

其中，基站通过循环前缀配置信息的指示位指示帧控制消息是否携带有用于指示各子帧的循环前缀配置方式的位图。基站通过在循环前缀配置信息的指示位指示帧控制消息中没有携带用于指示各子帧的循环前缀配置方式的位图，指示单位帧中的所有子帧采用缺省的循环前缀配置方式。

通过本发明，解决了原有移动WiMAX系统的时延和CP配置问题，可根据实际网络部署，从子帧组合中选择适合网络规划和业务模型的最佳子帧组合，以适应下一代宽带移动通信系统更多种类业务组合以及多样化的应用场景，从而满足IMT-Advanced对系统性能的要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的下一代WiMAX演进系统的帧结构的基本组成示意图；

图2(a)至图2(f)是根据本发明实施例的下一代WiMAX演进系统的各种子帧组合示例图；以及

图3是根据本发明实施例的用于下一代WiMAX演进系统的终端接入方法的实现流程的流程图。

具体实施方式

根据本发明实施例的用于下一代WiMAX演进系统的终端接入方法包括以下步骤：根据WiMAX演进系统的网络规划，设计单位帧中的子帧组合方式和各子帧的CP配置方式；基站根据所确定的子帧组合方式和CP配置方式进行组帧发送，设置帧控制消息中的子帧组合属性指示和CP配置信息；以及终端与前导码获得同步后，根据帧控制消息中的子帧组合属性指示获取WiMAX演进系统的子帧组成，并根据CP配置信息获取各子帧中的CP配置，以接入WiMAX演进系统。

具体地，根据WiMAX演进系统的网络规划，确定下一代WiMAX演进系统的单位帧中支持子帧的最大数量N_MAX-SF和单位帧中的最大上下行切换点的个数N_MAX-SP，并根据所确定的N_MAX-SF、N_MAX-SP、以及WiMAX演进系统对延迟的性能要求来设置不同的子帧组合方式。

其中，上述单位帧由多个下行子帧和上行子帧组成，各上行子帧和下行子帧是按照时分方式划分的。上述单位帧的第一个子帧为下行子帧，前导码位于第一个下行子帧的第一个符号上。上述单位帧的下行子帧和上行子帧有多种组合方式，通过在帧控制消息中的子帧组合属性指示来通知终端单位帧中的具体子帧组合方式。

其中，单位帧中的各子帧中可能有不同的子帧长度选择，通过帧控制消息中的CP配置信息来指示各子帧的CP配置。

其中，在上述单位帧中，存在两种CP配置方式，所有子帧缺省选择某类型的CP配置方式，并采用位图(Bitmap)来指示未采用缺省CP配置的子帧信息。

可选地，在上数单位帧中，存在三种CP配置方式，所有子帧缺省选择某类型的CP配置方式，并采用两个不同的Bitmap来指示其他两种CP配置的子帧信息。

其中，在帧控制消息中，通过CP配置信息指示位来指示帧控制消息是否携带CP配置的Bitmap。如果CP配置信息指示位标识帧控制消息中不携带CP配置Bitmap，则表示所有子帧采用缺省的CP配置信息。

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图1是根据本发明实施例的下一代WiMAX演进系统的TDD帧结构的基本组成示意图。该单位帧帧长10ms，由多个下行子帧和上行子帧组成，单位帧中包含的子帧的个数可配置，各子帧的长度可配置。可从基本子帧单元集中选择不同的子帧，子帧长度可为0.5ms、1ms、或1.5ms。在WiMAX演进系统的TDD帧结构组成中，第一个子帧必须设置为下行子帧；前导码101位于帧结构的第一个下行子帧103的第一个符号上，用于终端与基站系统的同步。帧控制消息102位于帧结构的第一个下行子帧103的第二个符号上，用于指示10ms帧中的子帧组合信息以及CP配置信息。在WiMAX演进系统的TDD帧结构组成中，除第一个子帧外，其他的子帧可根据系统部署需要配置为下行子帧或上行子帧。如图1所示，该示意图共配置了10个子帧，将子帧104和子帧106设置为下行子帧，而将子帧105设置为上行子帧；在下行子帧104和上行子帧106之间，包含下行/上行转换间隔105。下行/上行转换间隔105是在下行子帧104中划分出来的。在上行子帧106和下行子帧108之间，包含上行/下行转换间隔107。上行/下行转换间隔107是在上行子帧106中划分出来的。

图2(a)至图2(f)是根据本发明实施例的用于下一代WiMAX演进系统的各种子帧的组合示例图。根据业务模型的不同，划分出不同的子帧组合。

在图2(a)的子帧组合中，10ms帧由10个等长的上下行子帧组成，下行子帧202和上行子帧203的子帧长度均为1ms，前导码201位于10ms帧的第一个下行子帧的第一个符号，该10ms帧共包含3个上/下行转换点和3个下/上行转换点。

在图2(b)的子帧组合中，10ms帧也由10个等长的上下行子帧组成，下行子帧204和上行子帧205的子帧长度均为1ms，该10ms帧共包含4个上/下行转换点和4个下/上行转换点。

在图2(c)的子帧组合中，10ms帧由12个不等长的上下行子帧组成，下行子帧206的子帧长度为0.5ms，下行子帧207的子帧长度为1.5ms，上行子帧208的子帧长度为0.5ms，该10ms帧共包含4个上/下行转换点和4个下/上行转换点。

在图2(d)的子帧组合中，10ms帧也由12个不等长的上下行子帧组成，下行子帧209的子帧长度为0.5ms，下行子帧210的子帧长度为1ms，上行子帧211的子帧长度为1ms，该10ms帧共包含4个上/下行转换点和4个下/上行转换点。

在图2(e)的子帧组合中，10ms帧也由12个不等长的上下行子帧组成，下行子帧212的子帧长度为1.5ms，下行子帧213的子帧长度为0.5ms，下行子帧214的子帧长度为1ms，上行子帧215的子帧长度为1ms，上行子帧215的子帧长度为0.5ms，该10ms帧共包含4个上/下行转换点和4个下/上行转换点。

在图2(f)的子帧组合中，10ms帧由12个不等长的上下行子帧组成，下行子帧217和上行子帧218的子帧长度均为1ms，而下行子帧219和上行子帧220的子帧长度为0.5ms，该10ms帧共包含3个上/下行转换点和3个下/上行转换点。

表一是根据本发明实施例的用于下一代WiMAX演进系统的帧结构的子帧组合列表。

表一

在表一中，通过3比特的子帧组合指示位来表示图2中定义的几种子帧组合。其中，子帧组合指示位000表示帧结构采用图2(a)的子帧组合方式，子帧组合指示位001表示帧结构采用图2(b)的子帧组合方式，子帧组合指示位010表示帧结构采用图2(c)的子帧组合方式，子帧组合指示位011表示帧结构采用图2(d)的子帧组合方式，子帧组合指示位100表示帧结构采用图2(e)的子帧组合方式，子帧组合指示位101表示帧结构采用图2(f)的子帧组合方式。

表二是根据本发明实施例的用于下一代WiMAX演进系统的帧结构的帧控制消息组成。

表二

 

字段	大小	说明
			子帧组合属性指示	3bit	各子帧组合属性指示一种帧中上下行子帧的组成方式以及各子帧的长度
是否包含CP配置信息指示	1bit
			if(CP配置指示＝＝1)		如果没有CP配置指示信息，各子帧缺省采用长CP设置
{
			子帧CP配置的Bitmap序列	16bit	Bitmap中各比特依次对应帧从第一个子帧开始的各子帧中CP的配置情况，子帧对应的BitMAP为‘1’，表示采用短CP设置。
}

在表二中，共定义不超过8种的子帧组合方式，通过帧控制消息中3个比特的子帧组合属性指示位来通知终端系统所采用的子帧组合方式。共定义了两种CP长度配置，分别为短CP配置和长CP配置，各子帧缺省采用长CP配置。在帧控制消息中包含1个比特的CP配置信息指示位。如果CP配置指示位为0，帧控制消息不携带CP配置Bitmap，表示所有子帧均采用长CP配置方式。如果CP配置指示位为1，帧控制消息携带CP配置Bitmap，Bitmap中各比特依次对应从第一个子帧开始的各子帧中CP的配置情况，子帧对应的Bitmap位为‘1’，表示采用短CP配置。

表三是根据本发明实施例的用于下一代WiMAX演进系统的帧结构的帧控制消息组成示例。

表三

 

字段	大小	说明
			子帧组合属性指示	4bit	各子帧组合属性指示一种帧中上下行子帧的组成方式以及各子帧的长度
是否包含CP配置信息指示	2bit
			if(CP配置指示＝＝01)		如果没有CP配置指示信息，各子帧缺省采用普通CP设置
{
			子帧短CP配置的Bitmap序列	16bit	Bitmap中各比特依次对应帧从第一个子帧开始的各子帧中短CP的配置情况，子帧对应

 

		的BitMAP为‘1’，表示采用短CP设置。
			}else if(CP配置指示＝＝10)
{
			子帧长CP配置的Bitmap序列	16bit	Bitmap中各比特依次对应帧从第一个子帧开始的各子帧中长CP的配置情况，子帧对应的BitMAP为‘1’，表示采用长CP设置。
}else if(CP配置指示＝＝11)
			{
子帧短CP配置的Bitmap序列	16bit	Bitmap中各比特依次对应帧从第一个子帧开始的各子帧中短CP的配置情况，子帧对应的BitMAP为‘1’，表示采用短CP设置。
			子帧长CP配置的Bitmap序列	16bit	Bitmap中各比特依次对应帧从第一个子帧开始的各子帧中长CP的配置情况，子帧对应的BitMAP为‘1’，表示采用长CP设置。
}

在表三中，共定义不超过8种的子帧组合方式，通过帧控制消息中3个比特的子帧组合属性指示位来通知移动台系统所采用的子帧组合方式。共定义了三种CP长度配置，分别为短CP配置、普通CP配置和长CP配置，各子帧缺省采用普通CP配置。在帧控制消息中包含2个比特的CP配置信息指示位。如果CP配置指示位为00，帧控制消息不携带CP配置Bitmap，表示所有子帧均采用普通CP配置方式。如果CP配置指示位为01，帧控制消息携带短CP配置Bitmap，Bitmap中各比特依次对应从第一个子帧开始的各子帧中短CP的配置情况，子帧对应的Bitmap位为‘1’，表示采用短CP配置。如果CP配置指示位为10，帧控制消息携带长CP配置Bitmap，Bitmap中各比特依次对应从第一个子帧开始的各子帧中长CP的配置情况，子帧对应的Bitmap位为‘1’，表示采用长CP配置。如果CP配置指示位为11，帧控制消息同时携带短CP配置Bitmap和长CP配置Bitmap来标识帧中各子帧的长短CP配置情况。

图3是根据本发明实施例的用于下一代WiMAX演进系统的终端接入方法的实现流程的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：

S302，设计子帧组合方式集合，将子帧组合方式集合中的各子帧组合方式和子帧组合属性值一一对应。

S304，网络部署时根据系统业务模型以及性能要求，从子帧组合方式中选定最佳的子帧组合方式，并通知各基站。

S306，基站设置帧控制消息中的子帧组合属性指示位，并根据小区的覆盖特点设置各子帧CP配置信息。

S308，终端台与前导码获得同步后，根据帧控制消息中的子帧组合属性指示，来获知子帧组合信息，并根据CP配置信息获得各子帧中的CP配置。

本发明可以根据业务模型选择合适的子帧组合，并根据网络部署配置子帧中的CP长度。另外，该帧结构也能后向兼容现有的WiMAX系统。

以上所述仅为本发明的实施例而已，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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于WiMAX演进系统的终端接入方法，其特征在于，包括：

确定用于WiMAX演进系统的单位帧中的子帧组合方式和各子帧的循环前缀配置方式；

基站根据所述子帧组合方式和所述各子帧的循环前缀配置方式对帧控制消息中的子帧组合属性指示和循环前缀配置信息进行设置，并通过所述单位帧将所述帧控制消息发送至终端；以及

所述终端根据所述单位帧中的前导码完成同步后，根据所述子帧组合属性指示获取所述单位帧中的子帧组成，并根据所述循环前缀配置信息获取所述各子帧的循环前缀配置方式，以接入所述WiMAX演进系统。

2.根据权利要求1所述的终端接入方法，其特征在于，确定所述子帧组合方式和所述各子帧的循环前缀配置方式的过程包括：

确定所述单位帧能够支持的最大子帧数目和最大上下行切换点数目；

根据所述最大子帧数目、所述最大上下行切换点数目、以及所述WiMAX演进系统对延迟的性能要求，确定所述子帧组合方式和所述各子帧的循环前缀配置方式。

3.根据权利要求1或2所述的终端接入方法，其特征在于，所述单位帧包括一个或多个下行子帧、以及一个或多个上行子帧。

4.根据权利要求3所述的终端接入方法，其特征在于，所述单位帧的第一个子帧是所述下行子帧。

5.根据权利要求4所述的终端接入方法，其特征在于，所述前导码位于所述第一个子帧的第一个符号处。

6.根据权利要求5所述的终端接入方法，其特征在于，所述基站按照时分方式划分所述下行子帧和所述上行子帧。

7.根据权利要求6所述的终端接入方法，其特征在于，当存在两种循环前缀配置方式时，确定一种各子帧缺省采用的循环前缀配置方式，所述基站通过位图的方式指示采用非缺省循环前缀配置方式的子帧。

8.根据权利要求6所述的终端接入方法，其特征在于，当存在三种循环前缀配置方式时，确定一种各子帧缺省采用的循环前缀配置方式，通过第一位图的方式指示采用第二种循环前缀配置方式的子帧，并通过第二位图的方式指示采用第三种循环前缀配置方式的子帧。

9.根据权利要求7或8所述的终端接入方法，其特征在于，所述基站通过所述循环前缀配置信息的指示位指示所述帧控制消息是否携带有用于指示所述各子帧的循环前缀配置方式的位图。

10.根据权利要求9所述的终端接入方法，其特征在于，所述基站通过在所述循环前缀配置信息的指示位指示所述帧控制消息中没有携带用于指示所述各子帧的循环前缀配置方式的位图，指示所述单位帧中的所有子帧采用缺省的循环前缀配置方式。

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