CN101541018A - 一种宽带无线通信系统控制信息的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带无线通信系统控制信息的传输方法，其包括步骤：A1.在一个小区内，按照各用户与基站之间的距离，将全部用户分为至少两组，设置各组用户的控制信息，所述控制信息包括上下行资源指配信息和反馈信道；A2.设置基础映射消息，其包括所有用户的上下行基本信息、各组用户的控制信息；A3.在下行信道发送所述基础映射消息；A4.各分组用户分别读取其控制信息，得到相应的上下行调度信息，对于初始接入的用户，根据所述基础映射消息得到其上行参数，进行上行初始同步。在保证小区中所有用户接收可靠性的前提下，可采用多天线发射增加系统的覆盖范围；并通过对小区内和小区边缘的用户使用不同方式发射控制信息，降低了系统开销，提高了频谱效率。

Description

一种宽带无线通信系统控制信息的传输方法

技术领域

本发明涉及宽带无线通信领域，尤其涉及的是，一种在OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)系统中控制信息的传输方法。

背景技术

IEEE 802.16是IEEE标准组织制定的宽带无线接入标准，在其子协议802.16d/e协议中，用户的控制消息组成DL-MAP/UL-MAP(下行链路映射/上行链路映射)，以广播信息的形式，在每个下行子帧Preamble(前导)符号之后传输。每个帧可以进一步划分为下行子帧和上行子帧，两者之间用适当的保护时隙分隔。下行子帧与上行子帧之间的保护时隙叫做TTG(传输/接收转换间隔)，上行子帧与下一个帧的下行子帧之间的保护时隙叫做RTG(接收/传输转换间隔)。其中DL-MAP、UL-MAP分别为上、下资源指配等控制信息的集合，协议中规定DL-MAP采用QPSK 1/2编码速率并以单天线的方式进行发送，而UL-MAP作为DL-MAP指示的第一个突发(burst)应具有与DL-MAP相同的配置参数。由于DL-MAP/UL-MAP作为不同用户控制消息的集合进行发送，每个用户控制信息的调制编码方式及使用的天线方式都是一样的。对于下行广播信息的发送，由于要保证一个小区内接收质量最差的用户也能够正确解码以获得相应的控制信息，广播信息的调制编码方式、天线发送方式等由最差的接收用户决定，而由于广播信息的特殊性，所以选择了相对鲁棒(Robust)的传输方案。

如图1所示，为IEEE 802.16e系统目前的帧结构示意图，其中preamble为同步符号，FCH(帧控制头)、DL-MAP、UL-MAP为广播信息，FCH包含的信息描述了DL-MAP的长度、信道编码方式及重复次数，DL-MAP的起始位置固定，包含了下行资源分配等接入信息，UL-MAP紧跟在DL-MAP之后，其起始位置及长度由DL-MAP指示，包含了规定了上行资源分配等接入信息。为了保证小区内所有用户的正确接收，FCH、DL-MAP、UL-MAP均使用QPSK 1/2速率方案，并使用单天线发送。由于DL-MAP、UL-MAP中包括对不同用户的指配信息，根据其在小区内所处位置，接收质量各不相同，对于小区内接收质量较好的用户，仍使用以小区边缘用户能接收作为选择发射方案的标准，势必会增大这部分信息的开销。

因此，采用802.16d/e协议中MAP信息的发送方式，在最大程度上保证了所有用户的可靠接收的同时，也增加了广播信息的开销。

此外，在802.16e协议标准的下一代演进标准802.16m系统需求中，明确指出了新的系统要显著提高覆盖范围，DL-MAP等链路信息与802.16e系统相比性能应有至少3dB的提升。如果仍以最差接收用户作为统一选择广播信息发射方式的规则，为了满足新的系统需求，将会极大地增加系统广播消息的开销。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种宽带无线通信系统控制信息的传输方法，在保证并提高用户接收可靠性的同时，增大覆盖范围，降低系统的开销，并且实现用户快速接收控制信息。

本发明的技术方案如下：

一种宽带无线通信系统控制信息的传输方法，其包括步骤：A1、在一个小区内，按照各用户与基站之间的距离，将全部用户分为至少两组，设置各组用户的控制信息，所述控制信息包括上下行资源指配信息和上行反馈信道分配；A2、设置基础映射消息，其包括发送给所有用户的上下行基本信息、各组用户映射信息的描述信息，并且，在所述基础映射消息之后，还设置各组用户的映射消息，其中包括该组用户的控制信息；A3、在下行信道发送所述基础映射消息和各组用户的映射消息；A4、各组用户分别接收其映射消息，读取其中的控制信息，得到相应的上下行调度信息。

所述的传输方法，其中，步骤A2中，所述设置基础映射消息，还执行以下步骤：A21、在帧控制头中，描述所述基础映射消息；并且设置所述基础映射消息的位置紧跟在所述帧控制头之后。

所述的传输方法，其中，描述所述基础映射消息，包括描述所述基础映射消息的长度、信道编码方式及重复次数。

所述的传输方法，其中，步骤A21之前还执行步骤：A20、设置多个子帧；并且，步骤A21中，仅在第一个下行子帧设置所述帧控制头和所述基础映射消息；并且，步骤A2还执行步骤：在各下行子帧中，分别设置各组用户的映射消息，其中包括该组用户的控制信息。

所述的传输方法，其中，所述各组用户映射消息的描述信息包括该组用户的映射信息所处资源块的时频位置、调制编码方式及天线方式。

所述的传输方法，其中，步骤A4具体包括以下步骤：A41、各组用户分别读取所述基础映射消息；A42、按顺序读取各组用户的映射消息，并判断其中是否有与该用户相匹配的信息；是则执行A43，否则认为该帧中没有相匹配的控制信息，继续处理下一帧；A43、是则从该组用户的映射消息中，得到相应的上下行调度信息。

所述的传输方法，其中，步骤A41中，还执行步骤：对于初始接入的用户，根据所述基础映射消息得到其上行参数，进行上行初始同步。

所述的传输方法，其中，步骤A1之前还执行步骤：A0、根据基站的传输能力，预设置用于分组的标准距离；并且，步骤A1中，还根据所述标准距离，将各用户分为至少两组。

所述的传输方法，其中，步骤A4之后还执行步骤：A5、用户向所述基站反馈信息，所述基站根据该用户的反馈信息，判断其所处位置，调整该用户分组情况及控制信息分组情况。

所述的传输方法，其中，步骤A5之后还执行步骤：调整控制信息的调制编码方式及多天线方式，以获得最佳的频谱效率。

采用上述方案，本发明通过将用户的控制信息分组进行发射，在保证小区中所有用户接收可靠性的前提下，采用多天线发射增加了系统的覆盖范围；并通过对小区内和小区边缘的用户使用不同方式发射控制信息，降低了系统开销，提高了频谱效率。

附图说明

图1是现有技术的IEEE 802.16e帧结构中控制信息示意图；

图2是本发明的控制信息示意图；

图3是本发明的用户初始接入流程示意图；

图4是本发明的用户读取控制信息流程示意图；

图5是本发明的用于减小系统传输时延的一种发射方法示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明的目的在于通过设计一种新的控制信息传输方法，在保证并提高用户接收可靠性的同时，增大覆盖范围，降低系统的开销，并且实现用户快速接收控制信息。

如图2和图3所示，本发明提供了一种宽带无线通信系统控制信息的传输方法，其包括以下步骤。

A1、在一个小区内，按照各用户与基站之间的距离，将全部用户分为至少两组，设置各组用户的控制信息，所述控制信息包括上下行资源指配信息和上行反馈信道分配。

其中，在步骤A1之前还可以执行步骤：A0、根据基站的传输能力，预设置用于分组的标准距离；并且，在步骤A1中，还根据所述标准距离，将各用户分为至少两组。

基站根据小区内每个用户的信息将用户按照其距离基站的远近分为小区内用户和小区边缘用户两组，对同一组用户的下行控制信息采用相同的调制编码及多天线发送方案。该方案在保证小区内所有用户能够正确接收基站下发的控制信息的前提下，对控制信息进行分组，选择不同的调制编码方式及天线发送方案；如，小区内用户采用较高阶调制方式、重复方式、较快编码速率及单天线发射，小区边缘用户采用较低阶调制方式、重复方式、较低编码速率及多天线发射。例如，对于小区内用户的控制信息，采用16QAM、3/4CC编码、单天线发射；对于小区边缘用户的控制信息，采用QPSK、重复4次编码、1/2CC编码、两天线发射分集发射。

例如，对于控制信息的发送方案，可进行如下几个参数的组合选择：

调制方式：QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控调制)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)、64QAM；

编码速率：1/2、2/3、3/4、5/6；

编码方式：卷积码(CC)、卷积Turbo码(CTC)和低密度校验码(LDPC)；

天线方式：单天线，双天线；

对QPSK 1/2而言，重复方式可为：2，4，6。

这样，对不同分组的用户信息采用不同的发送方案，能够有效降低控制信息的开销，提高系统频谱效率，同时由于采用了多天线的发射方式，也可以有效增大基站的覆盖范围。

A2、设置基础映射消息(basic MAP)，其包括发送给所有用户的上下行基本信息、各组用户映射信息的描述信息，并且，在所述基础映射消息之后，还设置各组用户的映射消息，其中包括该组用户的控制信息；实际应用中，可以采用不同的实现方式来设置所述基础映射消息。

其中，所述各组用户映射消息的描述信息包括该组用户的映射信息所处资源块的时频位置、调制编码方式及天线发送方式，如上述的单天线。

例如，在步骤A2中，所述设置基础映射消息，还执行以下步骤：A21、在帧控制头中，描述所述基础映射消息；并且设置所述基础映射消息的位置紧跟在所述帧控制头之后。例如，描述所述基础映射消息，包括描述所述基础映射消息的长度、信道编码方式及重复次数。

更好的是，在步骤A21之前还执行步骤：A20、设置多个子帧；并且，步骤A21中，仅在第一个下行子帧设置所述帧控制头和所述基础映射消息；并且，步骤A2还执行步骤：在各下行子帧中，分别设置各组用户的映射消息，其中包括该组用户的控制信息。

即，一个frame由多个subframe组成，每个subframe由基站或网络配置决定其为上行传输还是下行传输。对一个frame内的下行subframe及相应的上行subframe，在该下行subframe内，其资源指配信息根据用户所处位置分为MAP1，MAP2，MAP1包含小区边缘用户的上、下行资源指配信息，MAP2包含小区内用户的上、下行资源指配信息。MAP1和MAP2的描述信息由该frame中的第一个下行subframe中的basic MAP进行描述。这样，可以有效地降低系统传输时延。

具体地说，如图2所示，为本发明提出的新的控制信息的发射方法，其中FCH描述basic MAP的长度、信道编码方式及重复次数；basic MAP的起始位置固定，内容包括发送给所有用户的上下行基本信息，可以包括上下行单天线与多天线区域划分，上行测距信道，上行同步信道、反馈信道等；basic MAP还可以包括对MAP1和MAP2的描述信息，如包括时域的起始位置描述、长度，频域的起始位置描述、长度，采用的调制编码方式，多天线方式等；MAP1包含小区边缘用户的上、下行资源指配信息；MAP2包含小区内用户的上、下行资源指配信息。需要指出的是，图2中MAP1和MAP2的位置只是示意图，MAP1也可跟在basic MAP之后，采用与其相同的传输方案，MAP1和MAP2的具体传输位置由基站根据实际的应用场景灵活配置，为了减小时延，一般将MAP1和MAP2的位置设置在其指配的数据区域之前。

A3、在下行信道发送所述基础映射消息和各组用户的映射消息；例如，在步骤A3中，可以采用具有最佳鲁棒性的方式，在下行信道发送所述基础映射消息。这样，可以确保小区用户都能收到所述基础映射消息。

A4、各组用户分别接收其映射消息，读取其中的控制信息，得到相应的上下行调度信息。对于初始接入用户解完所述基础映射消息后，得到其上行参数后，再进行上行初始同步。

如图4所示，一个例子是，步骤A4具体可以包括以下步骤：

A41、各组用户分别读取所述基础映射消息；

A42、按顺序读取各组用户的映射消息，并判断其中是否有与该用户相匹配的信息；是则执行A43，否则认为该帧中没有相应的控制信息，继续处理下一帧；

A43、是则从该组用户的映射消息中，得到相应的上下行调度信息。

例如，步骤A41中，还执行步骤：对于初始接入的用户，根据所述基础映射消息得到其上行参数，进行上行初始同步。

例如，在步骤A4之后还可以执行以下步骤：A5、用户向所述基站反馈信息，所述基站根据该用户的反馈信息，判断其所处位置，调整该用户分组情况及控制信息分组情况。例如，所述基站通过用户测距过程，判断用户所处位置。

更好的是，步骤A5之后还执行步骤：调整控制信息的调制编码方式及多天线方式，以获得最佳的频谱效率。

一个完整的例子如图2和图3所示，利用本发明的控制信息的发送方法包括以下步骤。

步骤A.由Basic MAP发送所有用户需要接收的信息，其中包括指示发送给小区内用户和小区边缘用户的信息所处资源块的时频位置、调制编码方式及多天线方式，其中，时频位置信息在实际中可动态变化，包括符号偏移、子信道偏移、及信息长度描述；Basic MAP信息的调制编码方式需要保证小区中的所有用户都能收到，因此选取最鲁棒的方式，对于用户默认为已知。

步骤B.对于小区内用户，在相应控制信息发射信息组中读取各自的控制信息，包括上、下行资源指配、反馈信道等；对于小区边缘用户，在相应控制信息发射信息组中读取各自的控制信息，包括上、下行资源指配、反馈信息等。

步骤C.基站根据每个用户的信息，判断用户所处位置，动态调整用户分组情况及控制信息分组情况，同时也可调整控制信息的调制编码方式及多天线方式，从而获得最佳的频谱效率。上述判断用户所处位置的信息，通过用户的ranging(测距)过程得到，可以通过测距进行功率、时延和频偏的调整。

与现有技术相比较，本发明将用户的控制信息分组进行发射，在保证小区中所有用户接收可靠性的前提下，通过采用多天线发射增加了系统的覆盖范围；通过对小区内和小区边缘的用户使用不同方式发射控制信息，降低了系统开销，提高了频谱效率。

下面再结合附图，对本发明的应用作出完整的说明，对于初始接入的用户，其接收广播控制信息流程如图3所示。由该图可看出，采用本发明提出的控制信息的发送方法，对于用户而言只需要读完basic MAP即可获得上行参数信息，而不用像在802.16e系统中那样需要读完所有DL-MAP及UL-MAP才可获得上行参数信息，使用新的控制信息发送方法能够极大的提高用户的接入速度。

完成初始接入的用户，基站在其初始接入流程中已经获得其所处位置信息，在发送资源分配消息时会跟据该用户处于小区边缘还是小区内决定将其资源分配信息放在MAP1或是MAP2中发送，用户接收控制信息的流程如图4所示。例如，用户先读取basic MAP获取小区基本广播信息，及读取MAP1和MAP2的描述信息；然后，读取MAP1的信息，判断其中是否有与自己匹配的信息，可由CID(Connection Identifier，连接标识符)判断；是则从MAP1获取相应的资源指配信息，否则读取MAP2的信息，判断其中是否有与自己匹配的信息，是则从MAP2获取相应的资源指配信息，否则认为该帧中没有分配给该用户的资源。

基站可根据小区内用户和小区边缘用户的实际情况灵活选择MAP1和MAP2的发送方案，二者的发送方案可以不同，至少调制方式、编码速率、编码方式、天线方式、重复方式之一有所区别，当然，在特殊情况也可能相同；对于在小区中移动的用户也可实时根据其具体位置动态的调整相应的控制信息发射方案。

本发明中，将用户分为小区内用户和小区边缘两组，两组用户的资源指配信息发射方案互相独立，对小区内用户由于其接收质量较高可选择效率较高的控制信息传输方案，对于小区边缘用户则可选择较为鲁棒的传输方案以保证其可靠接收控制信息，从而降低控制信息的总体开销，提高系统频谱利用效率。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种宽带无线通信系统控制信息的传输方法，其包括步骤：

A1、在一个小区内，按照各用户与基站之间的距离，将全部用户分为至少两组，设置各组用户的控制信息，所述控制信息包括上下行资源指配信息和上行反馈信道分配；

A2、设置基础映射消息，其包括发送给所有用户的上下行基本信息、各组用户映射信息的描述信息，并且，在所述基础映射消息之后，还设置各组用户的映射消息，其中包括该组用户的控制信息；

A3、在下行信道发送所述基础映射消息和各组用户的映射消息；

A4、各组用户分别接收其映射消息，读取其中的控制信息，得到相应的上下行调度信息。

2、根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，步骤A2中，所述设置基础映射消息，还执行以下步骤：A21、在帧控制头中，描述所述基础映射消息；并且设置所述基础映射消息的位置紧跟在所述帧控制头之后。

3、根据权利要求2所述的传输方法，其特征在于，描述所述基础映射消息，包括描述所述基础映射消息的长度、信道编码方式及重复次数。

4、根据权利要求2所述的传输方法，其特征在于，步骤A21之前还执行步骤：A20、设置多个子帧；

并且，步骤A21中，仅在第一个下行子帧设置所述帧控制头和所述基础映射消息；

并且，步骤A2还执行步骤：在各下行子帧中，分别设置各组用户的映射消息，其中包括该组用户的控制信息。

5、根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述各组用户映射消息的描述信息包括该组用户的映射信息所处资源块的时频位置、调制编码方式及天线方式。

6、根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，步骤A4具体包括以下步骤：

A41、各组用户分别读取所述基础映射消息；

A42、按顺序读取各组用户的映射消息，并判断其中是否有与该用户相匹配的信息；是则执行A43，否则认为该帧中没有相匹配的控制信息，继续处理下一帧；

A43、是则从该组用户的映射消息中，得到相应的上下行调度信息。

7、根据权利要求6所述的传输方法，其特征在于，步骤A41中，还执行步骤：对于初始接入的用户，根据所述基础映射消息得到其上行参数，进行上行初始同步。

8、根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，步骤A1之前还执行步骤：A0、根据基站的传输能力，预设置用于分组的标准距离；

并且，步骤A1中，还根据所述标准距离，将各用户分为至少两组。

9、根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，步骤A4之后还执行步骤：A5、用户向所述基站反馈信息，所述基站根据该用户的反馈信息，判断其所处位置，调整该用户分组情况及控制信息分组情况。

10、根据权利要求9所述的传输方法，其特征在于，步骤A5之后还执行步骤：调整控制信息的调制编码方式及多天线方式，以获得最佳的频谱效率。

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