CN101529749B - 用于支持多跳无线宽带接入通信的多相帧结构中的传输的站的编组的算法 - Google Patents

用于支持多跳无线宽带接入通信的多相帧结构中的传输的站的编组的算法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于无线装置的站编组机制，它按照多跳中继基站(MR-BS)和中继站(RS)在树拓扑结构中的位置将它们集中为组，并且向它们分配相位。编组或划分MR-BS和RS并且向该组分配不同的相位防止MR-BS和RS同时进行传送和接收。

Description

用于支持多跳无线宽带接入通信的多相帧结构中的传输的站的编组的算法
多种不同数字技术的发展极大地增加了通过网络将数据从一个装置传递给另一个系统的需求。技术发展准许大量语音、视频、成像和数据信息的数字化和压缩，可将其从膝上型计算机和其它数字设备传送给网络中的其它装置。数字技术的这些发展激发了向这些处理单元输送和提供数据的需求。
使用无线网络中的无线节点作为中继点以便扩展无线网络的范围和/或降低其成本变得越来越有吸引力。多跳中继(MR)网络可使用固定台和/或移动台作为中继点，以便优化通信并且提高传输效率。一个值得注意的问题是如何协调使用新协议和架构的最佳传输路径的选择以及降低与这些网络关联的成本。
附图说明
在本说明书的结束部分具体指出作为本发明的主题并且明确要求其权益。但是，通过结合附图参照以下详细描述，可透彻地了解关于本发明的操作的组织和方法及其目的、特征、优点，附图包括：
图1是示出根据本发明的一个实施例、示例无线网络中用于显式传达例如“偶数”和“奇数”站等的多跳链路信息的无线节点的布置的简图；
图2是具有可动态调整以便支持任何跳网络以及系统中部署的任何数量的中继站(RS)的多个相位的帧结构的一个实施例；
图3-6示出可在帧结构200的各个相位中发生的通信的示例；以及
图7是提供M相帧结构的一个实施例的编组DL站的示例的表。
大家会理解，为了说明的简洁和清楚起见，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，部分元件的尺寸可能相对于其它元件经过放大。另外，在认为适当的情况下，附图中重复参考标号，以便指明对应或相似的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐明大量具体细节，以便提供对本发明的透彻了解。但是，本领域的技术人员会理解，即使没有这些具体细节，也可实施本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免影响对本发明的理解。
无线多跳中继系统已经成为若干当前标准化工作的焦点。例如，对于WLAN，电气和电子工程师协会(IEEE)802.11s网格(Mesh)任务组(TG)正对WLAN网格组网的标准解决方案积极地继续努力。另外，IEEE 802.16j多跳中继(MR)任务组还评估促进无线宽带接入(WBA)网的IEEE 802.16j项目审批请求的标准化的解决方案。
多跳中继系统提供使多媒体业务的范围增加的节省成本方式。中继站通过现有网络来提供扩展覆盖，以及MR系统是容纳许多移动订户、建立宽区域覆盖并且提供较高数据速率的节省成本的解决方案。因此，多跳中继系统增强802.16系统的吞吐量和容量，并且实现快速部署，它降低系统操作的成本。
MR中继站确定为在它们应当与现有802.16e订户台(SS)无缝地配合操作的意义上完全后向兼容。802.16的另一个阶段预计引入设计用于MR网络的增强中继和WBA订户台。虽然本文所述的实施例可涉及802.16无线宽带接入网，但是它们并不局限于此，而是可适用于WLAN、其它类型的网格网络甚至不同网络的组合，其中802.16无线宽带接入网有时称作WiMAX，它是表示全球微波接入互通的首字母缩写词，作为通过IEEE 802.16标准的一致性和互通性测试的产品的认证标志。多跳中继技术可适用于其它新兴标准，例如长期演进(LTE)的第三代合作伙伴项目(3GPP)。
图1是示出根据本发明的一个实施例、示例无线网络中用于传达多跳链路信息的无线节点的布置的简图。多跳中继(MR)网络100可以是具有能够经由至少一些空中(OTA)射频(RF)链路传送和/或接收信息的装置的任何系统。例如，在一个实施例中，MR网络100的拓扑结构可包括MR基站(MR-BS)110，它提供到多个移动台(MS)120和130的直接接入。MR基站110还与图中示为中继站(RS)140和150的多个无线中继节点连接。
中继站(RS)140和150使用与WPAN的各种802无线标准和/或WMAN的标准的一个或多个兼容的无线协议和/或技术在MR网络100中以无线方式传递和转发消息，但是发明性实施例并不局限于这个方面。如图所示，中继站(RS)140和150提供到移动台120和180的接入以及代表其它RS来转发数据。在发明实施例的某些非限制性示例实现中，所示拓扑结构为树形，其中MR-BS在根处而MS在叶处，MR-BS与MS之间具有多个通信路径或链路。接入链路支持MR-BS与MS之间以及还支持RS与MS之间的直接通信。中继链路支持MR-BS与RS之间以及还支持RS之间的直接通信路径。
MR网络100可由若干宏小区组成，其中的每个一般可包括与MR基站110相似的至少一个基站以及与遍布每个宏小区并且与基站结合工作以便向客户台提供完全覆盖范围的RS 140、150相似的多个中继站。MR-BS 110与RS 140、150之间的多跳拓扑结构可看作是点对多点(PMP)链路。此外，RS 140经由PMP链路与RS 160和RS 170连接，其中各PMP链路依靠站来保持时间和频率同步，它经由下行链路(DL)前同步码的广播和接收来执行，而上行链路(UL)同步通过测距过程(randing process)来执行。
MR网络100利用允许多个中继链路共享信道的帧结构，因而在同一个信道上可支持多个PMP链路。当多个PMP链路共享信道时，参与链路的站进行同步，并且数据被传送以便使干扰为最小。帧结构可配置成优化部署的拓扑结构和要求，并且允许多个PMP链路共享信道，同时利用时分复用(TDM)和空间再使用的组合。
根据本发明，MR网络100的实施例采用一种拓扑结构来支持802.16j标准，在该拓扑结构中，MR-BS 110与MS之间的路径的长度可多于两跳。在TDD系统中，RS不是同时进行传送和接收，以便防止发射信号淹没接收信号。MR网络100支持一种帧结构，它将多个RS编组为相位，以便防止RS在任意跳大小的拓扑结构下同时进行传送和接收。
如上所述，MR网络100具有树拓扑结构的基本结构，以便支持经由共享信道的多跳通信，它确保站不能在信道上同时进行接收和传送。根据本发明，根据MR-BS和各个RS离MR-BS是偶数还是奇数跳，将它们分配到单独组。在图中，MR-BS 110和RS 160、RS 170指定为“偶数”站，而RS 140和RS 150分类为“奇数”站。奇数站没有从其它奇数站接收数据，并且偶数站没有从其它偶数站接收数据。因此，奇数站可在帧的相同部分进行传送，而没有违反关于站没有同时进行传送和接收的限制。类似地，偶数站可在帧的相同部分进行传送，而没有违反关于站没有同时进行传送和接收的限制。通过将站适当编组到帧的不同相位，可通过共享信道来实现多跳通信。
图2示出支持通过共享信道的多跳通信的二相帧结构200。注意，为了说明的简洁起见而提供二相，本发明并不局限于二相。帧结构200适合于有效地使用分配给发射器和接收器的频率信道的TDD操作。TDD适于使用相同频率f0但在不同时间传输异步业务，它利用上行链路(UL)和下行链路(DL)业务。实际上，TDD将数据流分为帧，以及在各帧内将不同时隙分配给正向和反向传输。附图示出分为DL子帧202和UL子帧212的TDD帧，其中DL和UL子帧的每个还分为多个相位。
站可指定为离MR-BS(包括MR-BS本身)的偶数跳，以及在“偶数”下行链路DL相位中进行传送，而在“偶数”上行链路相位中进行接收(MR-BS没有在UL中进行传送)。另一方面，指定为离MR-BS的奇数跳的站可在“奇数”DL相位中进行传送，而在“奇数”UL相位中进行接收。例如，RS 160和RS 170指定为具有离MR-BS 110的偶数跳，并且在“偶数”下行链路DL相位204(参照图2)中进行传送。RS 160和RS 170可在“偶数”上行链路UL相位214中进行接收。又例如，RS 140和RS 150可指定为具有奇数跳，并且在“奇数”下行链路DL相位206中进行传送。RS 140和RS 150可在“奇数”上行链路UL相位216中进行接收。
图3-6提供可在帧结构200的各个相位期间发生的通信的示例。图3示出“偶数”DL相位204(参见图2)中的通信，其中MR-BS 110和RS 160以及RS 170指定为离MR-BS的偶数跳。在DL相位204中，MR-BS 110在离开MR-BS的DL方向进行传送，如图中的箭头所示。RS 140和RS 150指定为离MR-BS 110的奇数跳，并且在这个DL相位204中进行接收。图4示出“奇数”DL相位中的通信。在这个相位中，作为离MR-BS 110的奇数跳的RS在DL方向上进行传送，而作为离MR-BS的偶数跳的RS进行接收。图5示出“奇数”UL相位中的通信。作为离MR-BS 110的偶数跳的RS在UL方向上进行传送，而作为离MR-BS的奇数跳的RS进行接收。图6示出“偶数”UL相位中的通信。在这个相位中，作为离MR-BS 110的奇数跳的RS在UL方向上进行传送，而作为离MR-BS的偶数跳的MR-BS和RS进行接收。
图7示出提供根据本发明的算法的M相帧结构的实施例的编组DL站的示例的表。N跳的最大RS链的一般M相编组算法说明，每相的RS之间的干扰通过将RS散布于多个相位来减小。
D定义为：D＝ceil(N/M)，其中M是相位数量，以及N是跳数。
在相位k中，作为离开MR-BS(M*d+k)跳的MR-BS/RS在DL中进行传送，其中d具有值0、1、2、...、D-1；k具有值0、1、...、M-1；以及忽略大于N的所有RS跳计数。例如，对于M＝5且N＝8的情况，该表示出其中站可在DL中进行传送的相位。
现在应当清楚地知道，提供了站编组机制，它按照MR-BS和RS在树拓扑结构中的位置将它们集中为组，并且为它们分配相位。通过编组或划分MR-BS和RS并且向该组分配不同的相位，防止MR-BS和RS同时进行传送和接收。因此，提供了通过共享信道的多跳通信的方法，它随拓扑结构中的跳数以及随小区中的RS的数量而缩放。
虽然本文说明和描述了本发明的某些特征，但是本领域的技术人员现在会想到多种修改、替换、变更以及等效方案。因此要理解，所附权利要求书意在涵盖落入本发明的真实精神之内的所有这类修改和变更。

Claims (3)

1.一种通信方法，包括：
按照多跳中继基站MR-BS和中继站RS在树拓扑结构中的位置将它们分配到组，
其中，根据MR-BS和各个RS离MR-BS是偶数跳还是奇数跳，将它们分配到分开的组中，并且每个分开的组被编组到帧的不同相位，以便通过共享信道来实现多跳通信。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：向每个分开的组分配不同相位，以便防止所述MR-BS和所述RS同时进行传送和接收。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：在多跳通信中共享信道，它根据所述树拓扑结构动态调整帧中的相位数量。
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