CN101640938B - 时隙分配到时隙映射的转换方法、设备和WiMAX系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供时隙分配到时隙映射的转换方法、设备和WiMAX系统。本发明的一个目的在于实现通信系统中时隙分配到时隙映射的快速转换。为了实现该目的，一种时隙分配到时隙映射的转换方法包括下列步骤：按照第一分配域第一优先、第二分配域第二优先的顺序分配时隙；以所分配的时隙在第一分配域上的位置为第一索引，并以在该位置处已分配时隙的个数为第二索引，记录该所分配的时隙在第二分配域上的实际位置；以及参照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一优先、第一分配域第二优先的顺序，获取所记录的各时隙在第二分配域上的实际位置，并与该实际位置相关联地记录该时隙在第一分配域上的位置。

Description

时隙分配到时隙映射的转换方法、设备和WiMAX系统

技术领域

本发明涉及通信系统中的转换方法，更具体地，涉及全球微波互联接入(Worldwide Interoperabilty for Microwave Access，WiMAX)系统中的上行时隙分配到时隙映射的快速转换方法、设备和WiMAX系统。

背景技术

随着通信技术的发展和用户需求的增加，数据业务量的迅速增长使得对通信带宽的需求越来越大。相比于传统的有线接入方式，无线接入方式具有灵活、方便、可移动性以及投资低等优势。

WiMAX是一种基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术，具有成本低、数据传输速率高、非视距传输(NLOS)、传输距离远、部署灵活、业务广泛等优点。目前所说的IEEE 802.16标准主要包括IEEE802.16a、IEEE 802.16d、IEEE 802.16e以及IEEE 802.16m等标准。

在WiMAX 16e系统中，对突发(burst)进行上行带宽分配时，首先在一个区域(zone)内按照时域第一优先、频域第二优先的顺序分配各时隙(slot)所对应的带宽，而后对已经分配的时隙按照频域第一优先、时域第二优先的顺序进行顺序映射。

从时域第一优先、频域第二优先的顺序到频域第一优先、时域第二优先的顺序，也即需要实现时隙排序由带宽分配顺序向映射顺序的转换。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题。

在现有技术中，一种常用的排序方法是冒泡法。这种排序方法就是遍历整个序列找到最大的元素排在序列的最后，然后在剩余的序列中再寻找最大的元素排在该子序列的最后，如此反复直到排序结束，就形成了元素由小到大排列的有序序列。由于在每一次排序的过程中总有一个最大的值被移动到后面，值小的就像水泡一样浮到水面，因而称为冒泡法。

冒泡法排序算法原理简单，结构清晰，但是这种排序算法要对整个序列中的元素进行全访问，效率较低。而对于有两个排序条件的序列来说就需要两个判断，其消耗更大。即，假如一个突发有N个时隙，就需要进行(N-1)×N/2次比较操作。比较操作的次数基本上按平方增长。

按照10M带宽和WiMAX论坛所定义的，例如，最大上行子帧长度为21个符号(symbol)，时域上共7个时隙，频域上有35个时隙，突发的最大长度为：N＝245，则共需要(245-1)×245/2＝29890次比较。假定每两层判断花费6个CPU周期，则需要179340个CPU周期，按照WiMAX中常见的5ms一帧计算，仅花在顺序转换上的时间就需要35,868,000周期/s。排序转换消耗CPU很大一部分资源，对系统性能造成了很大消耗。

发明内容

本发明的实施方式将提供一种能够实现时隙分配到时隙映射的快速转换的转换方法，以及应用或实现这种转换方法的设备和WiMAX系统。

根据本发明实施方式的一个方面，提供了一种时隙分配到时隙映射的转换方法，该转换方法包括：按照第一分配域第一优先、第二分配域第二优先的顺序分配时隙；以所分配的时隙在第一分配域上的位置为第一索引，并以在该位置处已分配时隙的个数为第二索引，记录该所分配的时隙在第二分配域上的实际位置；参照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一优先、第一分配域第二优先的顺序，获取所记录的各时隙在第二分配域上的实际位置，并与该实际位置相关联地记录该时隙在第一分配域上的位置。

本发明实施方式可以实现WiMAX系统中的上行突发带宽分配由时域第一优先、频域第二优先的分配顺序到频域第一优先、时域第二优先的映射顺序之间的快速转换。

根据本发明实施方式的另一个方面，提供了一种能够进行从时隙分配到时隙映射的转换的转换设备，该转换设备包括：分配装置，用于按照第一分配域第一优先、第二分配域第二优先的顺序分配时隙；记录装置，用于以所述分配装置所分配的时隙在第一分配域上的位置为第一索引，并以在该位置处已分配时隙的个数为第二索引，记录该所分配的时隙在第二分配域上的实际位置；以及映射装置，用于参照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一优先、第一分配域第二优先的顺序，获取所述记录装置所记录的各时隙在第二分配域上的实际位置，并与该实际位置相关联地记录该时隙在第一分配域的位置。

根据本发明实施方式的又一个方面，提供了一种WiMAX系统，该WiMAX系统包括如上所述的转换设备。

根据本发明实施方式的转换方法、转换设备以及WiMAX系统，利用中间数组做中转进行时隙排序的转换，能够大幅度地减少对CPU系统资源的占用，实现快速的转换。

附图说明

附图被包括在本申请中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，附图例示了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图中：

图1例示了根据本发明实施方式在上行区域中，对时隙按照频域第一优先、时域第二优先的顺序的映射；

图2是例示了根据本发明实施方式使用中转数组对上行突发的时隙分配顺序到映射顺序的转换操作的流程图；

图3例示了根据本发明实施方式利用中转数组对多个时隙按照频域第一优先、时域第二优先的顺序的遍历记录；

图4例示了根据本发明实施方式经过图3所示的遍历后二维中转数组的元素值；以及

图5是例示了根据本发明实施方式实现从时隙分配到时隙映射的转换设备的构成示意框图。

具体实施方式

IEEE 802.16协议支持TDD(Time Division Duplex，时分双工)和FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)，同时也支持半双工频分双工(HFDD)。在TDD方式下，一个MAC帧在时域上被分为下行和上行帧。除了上下行帧划分外，TDD和FDD方式下的帧结构基本相同。

在802.16e的WiMAX系统中进行上行突发分配时，首先在一个区内按照时域优先的顺序分配时隙带宽，而后对已经分配的时隙按照频域优先的顺序进行映射。

普遍地，IEEE 802.16系统采用正交频分复用多址(OFDMA)作为物理层技术。在OFDMA系统中，在时域上划分为多个OFDMA符号，而在频域上划分为多个子信道，每个子信道都是一组子载波的集合。通常一个子信道与一个或者几个OFDMA符号交叉构成的时频区域称为时隙(slot)，时隙是OFDMA系统的最小分配单位。一个时隙要由子信道序号和OFDMA符号序号这两个数字来共同定义，也就可以将物理层资源表示为时域-频域划分的二维矩形表格。

如图1中所示，每个格子表示一个时隙，对已经分配的时隙按照频域(纵轴方向)第一优先、时域(横轴方向)第二优先的顺序进行映射。这可以是，例如上行PUSC(部分使用子信道)的情况，一个时隙对应于由三个OFDMA符号组成的一个子信道。

为了实现从时域第一优先、频域第二优先的第一顺序到频域第一优先、时域第二优先的第二顺序的快速转换，本发明实施方式按照第一顺序分配时隙，然后按照第二顺序实现时隙映射。

按照本发明的实施方式，在转换时可以构造两个中间数组做中转。以时域上7个时隙，频域上35个时隙为例，两个中转数组例如可以这样构造：

1)第一数组对应于时域上的时隙个数来构造，

例如，如图3中示出的那样，将其构造为UINT8 Cnt[7]，其用于在每个时域上对时隙个数进行统计，数组的下标0～6分别对应于时域上的时隙序号0～6，元素值Cnt[0]、Cnt[1]、Cnt[2]、……、Cnt[6]分别对应于时域上的时隙，即Slot0、Slot1、Slot2、……、Slot6，并以1为步长递增，以进行个数统计；

2)第二数组是二维数组，

例如，如图3中示出的那样，将其构造为UINT8 Conv[7][35]，其用于存储每个时隙的子信道序号，其中，第一维下标对应于第一数组Cnt的下标，也用于标识时域上的时隙序号，而第二维下标为对应的时隙在同一个时域位置的时隙列上关于频域的相对索引，第二数组Conv中的每一个元素存储对应时隙的绝对子信道序号。

参见图2，以WiMAX 16e系统为例，使用这两个中转数组，上行突发的时隙分配顺序到映射顺序的转换操作可以如下述进行。

首先是初始化步骤(S10)，即，将第一数组UNIT8 Cnt[7]中的元素值全部初始化为0；将第二数组UNIT8 Conv[7][35]的元素初始化为无效值。

然后按照时域第一优先、频域第二优先的分配顺序对当前的突发分配时隙(S20)，对于所分配的时隙，依次将每个时隙的绝对子信道序号记录到数组Conv中的对应元素中。

可以按照图3的方式来进行时隙的分配和记录，其例示了利用两个中转数组UINT8 Cnt[7]和UINT8 Conv[7][35]对30个时隙的信息进行记录的过程。在对数组Conv中对应的元素赋值时，例如以时域上序号为2、频域上序号为1的时隙作为标号为0的第一个时隙时，则要对Conv[2][Cnt[2]]赋值，其中第一维的下标“2”表示该时隙在时域上的序号；第二维的下标“Cnt[2]”表示该时隙在频域上的相对位置，即用来标识时隙在频域上的位置递进。由于初始化时第一数组Cnt已经被清零，也即当前的Cnt[2]＝0。将对应时隙的在频域上的实际子信道序号(“1”)赋值给Conv[2][Cnt[2]]。赋值完成后，对Cnt[2]递增1，这样，对于下一个第二维下标以Cnt[2]表示的第二数组Conv中的元素，第二维下标的值为1，代表这个元素表示的时隙(例如在图3中标号为7的时隙)相比于标号为0的时隙在频域上的位置向前递进了一个子信道。

记录完标号为0的第一个时隙之后，按照图3中箭头指示的方向(横向)，进行到标号为1的第二个时隙Conv[3][Cnt[3]](S30)，其在时域上的序号为“3”，在频域上的相对位置Cnt[3]＝0，在频域上的实际子信道序号也是“1”。同样，在对Cnt[3]进行加1运算之后，操作继续进行到标号为2的第三个时隙Conv[4][Cnt[4]]，直到遍历完实际子信道序号为“1”的所有时隙(S35)。

接下来，在频域上前进一个子信道(S50)，以同样的方式，进行对实际子信道序号为“2”的时隙的遍历。

如此逐个进行记录，就可以按照带宽分配方式对整个上行突发进行遍历(S45)，将时隙信息都存入到中转数组Conv，在此过程中，中转数组Cnt起到统计计数的功能。

在将该突发的时隙序列遍历过以后，中转数组Cnt中的元素值分别为每个时域上的时隙个数，而中转数组Conv的值可参见图4所示。图4例示了对30个时隙进行记录的情况，因而没有将7×35的数组Conv整个用满。

在按照时域第一优先、频域第二优先的顺序分配时隙之后，可以按照所需的频域第一优先、时域第二优先的顺序来获取中转数组Conv中的元素值(S60)。参见图4，逐列进行读取，即先从时域上序号为“0”的第一列开始，按在频域上子信道递增的顺序逐个读取中转数组Conv在这一列的各元素的值。所读取的该时隙列上的元素个数等于数组Cnt中的元素Cnt[0]的值。

然后在时域方向上前进到序号为“1”的第二列(S80)，再逐个读取这一列的各元素的值。如此读取直到遍历完整个突发的时隙(S75)，其中在每个时隙列上读取的元素个数分别由数组Cnt中相对应的元素值来确定。

这样就得到了各个时域时隙列上的每个时隙在频域上的实际子信道值，并记录对应的时域时隙位置(S70)，从而可以完成转换(S90)，得到经过排序转换的序列。

根据上述实施方式，先按照时域第一优先、频域第二优先的分配方式分配时隙，接着以所分配的时隙在时域上的位置为第一索引，并以在该位置处已分配时隙的个数为第二索引，利用二维中转数组来记录所分配的时隙在频域上的实际位置，再参照第一索引和第二索引，按照频域第一优先、时域第二优先的映射方式访问所述二维中转数组以获得转换后的时隙序列，从而实现从时隙分配序列到时隙映射序列的快速转换。

不同于冒泡排序法等现有技术的方法，按照上述实施方式的转换方法，由于只需要改变沿时域方向与沿频域方向的优先顺序来读取二维中转数组中的记录，而不需要进行那么多次的比较运算，从而能够方便快速地实现转换，极大地节省对CPU系统资源的占用。

根据本发明实施方式的时隙分配可以是WiMAX系统中的上行突发时隙分配。当需要对WiMAX系统中的上行突发带宽进行分配到映射的转换时，本发明的实施方式可以实现快速转换。

在以上例示的WiMAX系统中，时域上有7个时隙，频域上有35个时隙。但是显然，时域和频域上的时隙数不限于以上所例示的。对于WiMAX系统，优选地，上行时域可以有1到7、11个时隙，频域可以有1到70个时隙。相应地，所构造的中转数组就可以是Cnt[n]和Conv[n][m]，其中n的取值为1到7、11，m的取值为1到70。

很明显，依照本发明的技术构思，这样的转换方法并不仅仅适用于从时域第一优先、频域第二优先排序到频域第一优先、时域第二优先排序的转换，或是应用于WiMAX系统中的上行突发时隙分配顺序到映射顺序的排序转换，而是可以应用到其它任何系统的排序条件优先级互换的转换排序。例如，可以对该转换方法进行修改，以实现从频域第一优先、时域第二优先的时隙分配序列到时域第一优先、频域第二优先的时隙映射序列的转换。这可以简单地通过将上面描述中的时域、频域的位置互换来实现，这里不再赘述。

根据本发明的实施方式，还提供了一种实现了上述转换方法的转换设备。如图5所示，该转换设备500可以包括：分配装置510，用于按照时域第一优先、频域第二优先的顺序分配时隙；记录装置520，用于以分配装置510所分配的时隙在时域上的位置为第一索引，并以在该位置处已分配时隙的个数为第二索引，记录该所分配的时隙在频域上的实际位置；以及映射装置530，用于参照第一索引和第二索引，按照频域第一优先、时域第二优先的顺序获取所述记录装置所记录的各时隙在频域上的实际位置，并与该实际位置相关联地记录该时隙在时域上的位置。该转换设备的具体操作过程如前面参照图2的流程图所述，这里不再赘述。

通过将上面对转换设备的描述中的时域、频域的位置互换，即可以得到用于实现从频域第一优先、时域第二优先的时隙分配序列到时域第一优先、频域第二优先的时隙映射序列的转换的转换设备。

根据本发明的实施方式，还提供了一种包括如上所述的转换设备的WiMAX系统。

根据本发明实施方式的转换设备或WiMAX系统，优选地，时域上可以有1到7、11个时隙，频域上可以有1到70个时隙。WiMAX系统中的时隙分配可以是上行突发时隙分配。

根据本发明实施方式的转换设备或WiMAX系统，优选地，遵循IEEE802.16e协议。

此外，本发明也适用于其他各种二维排序的转换，以及更多维的排序转换。对于N维排序的转换，只需要类似的构造N个中转数组，进行有标记顺序的记录，然后再按照所需的下标优先顺序来读取，即可获得排序转换之后的结果。也即，依照本发明实施方式的排序算法，可以在各种系统中实现对两个或更多个排序条件优先级互换的各种所需的转换排序。

本领域技术人员可以理解，实现上述各实施方式中的转换方法的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。即，根据另一实施方式，可以将本发明实施为或部分实施为用于存储针对计算机或者任何指令执行系统、装置或设备的程序代码的计算机可用或计算机可读介质。该计算机可用或计算机可读介质可以是能够包含、存储、传达、传播或传送用于计算机或者指令执行系统、装置或设备的程序的任何装置。

当通过与该计算机可用或计算机可读介质相连接而加载了所述程序时，所述计算机或者指令执行系统、装置或设备能够执行所述程序，以进行以下操作：按照第一分配域第一优先、第二分配域第二优先的顺序分配时隙；以所分配的时隙在第一分配域上的位置为第一索引，并以在该位置处已分配时隙的个数为第二索引，记录该所分配的时隙在第二分配域上的实际位置；以及参照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一优先、第一分配域第二优先的顺序，获取所记录的各时隙在第二分配域上的实际位置，并与该实际位置相关联地记录该时隙在第一分配域上的位置。其中，第一分配域可以是时域，而第二分配域是频域；或者，第一分配域可以是频域，而第二分配域是时域。

上述计算机可用或计算机可读介质可以是电子的、磁的、光的、电磁的、红外的或半导体器件等，例如可以是半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机磁盘、随机存储存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或光盘。

应当理解的是，执行以上各个步骤的逻辑代码、程序、模块、流程不限于任何特殊的编程语言。

根据本发明实施方式的转换方法，利用若干个中间数组做中转，而后按照一定顺序从中转数组获取数据得到排序结果，能够以少量的系统资源占用来实现高效率的序列转换。

根据本发明实施方式的设备或者WiMAX系统，利用上述转换方法实现从时隙分配到时隙映射的转换，或者其他所需的转换，能够大幅度地减少对系统资源的占用，同时提高转换的速度。

上述实施方式和优点仅仅是示例性的，而不应解释为对本发明的限制。当前的教导能够容易地应用于其它类型的设备。这里的描述仅是说明性的，并非构成对所要求保护的范围的限制。在不脱离本发明的实质精神的情况下，本领域技术人员可以实现许多其他的替换、变型和变动。可以以各种方式将本文描述的示例性实施方式的特征、结构、方法和其它特性进行组合以获得附加的和/或替代的示例性实施方式。

由于在不脱离其特性的情况下可以以多种形式实现本发明，所以还应该明白，除非另有说明，否则上述实施方式不会受到上述描述的任何细节的限制，而应该宽泛地解释为在所附权利要求限定的范围内，由此落入权利要求的边界和界限或者这些边界和界限的等同物内的所有改变和变型都被包括在所附的权利要求限定的范围内。

Claims (7)

1.一种时隙分配到时隙映射的转换方法，该转换方法包括：

按照第一分配域第一优先、第二分配域第二优先的顺序分配时隙；

以所分配的时隙在第一分配域上的位置为第一索引，并以在该位置处已分配时隙的个数为第二索引，记录该所分配的时隙在第二分配域上的实际位置；以及

参照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一优先、第一分配域第二优先的顺序，获取所记录的各时隙在第二分配域上的实际位置，并与该实际位置相关联地记录该时隙在第一分配域上的位置；

所述第一分配域是时域，所述第二分配域是频域；

或者

所述第一分配域是频域，所述第二分配域是时域。

2.根据权利要求1所述的转换方法，其中

时域上的时隙个数为1到7或11个，频域上的时隙个数为1到70个。

3.根据权利要求1所述的转换方法，其中

所述时隙分配是WiMAX系统中的上行突发时隙分配。

4.一种时隙分配到时隙映射的转换设备，该转换设备包括：

分配装置，用于按照第一分配域第一优先、第二分配域第二优先的顺序分配时隙；

记录装置，用于以所述分配装置所分配的时隙在第一分配域上的位置为第一索引，并以在该位置处已分配时隙的个数为第二索引，记录该所分配的时隙在第二分配域上的实际位置；以及

映射装置，用于参照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一优先、第一分配域第二优先的顺序，获取所述记录装置所记录的各时隙在第二分配域上的实际位置，并与该实际位置相关联地记录该时隙在第一分配域上的位置；

所述第一分配域是时域，所述第二分配域是频域。

5.根据权利要求4所述的转换设备，其中

时域上的时隙个数为1到7或11个，频域上的时隙个数为1到70个。

6.根据权利要求4所述的转换设备，其中

所述时隙分配是WiMAX系统中的上行突发时隙分配。

7.一种WiMAX系统，该系统包括如权利要求4到6中的任一项所述的转换设备。

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