CN101884184A - 用于减小系统开销的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

通过减小控制分组和数据分组报头的大小来降低系统开销，改进系统吞吐量。连接标识符(CID)被划分成承载在MAP IE上的CID部分1以及承载在一个或多个MAC PDU的通用MAC-PDU报头上的CID部分2。MAP消息中的RCID-IE()的版本可以用来代表CID部分1。通用MAX PDU报头(GMH)可以根据CID部分1的长度而改变，并且PHY突发中的多个GMH可以具有不同的CID部分2。另外，GMH的类型报头字段可以被缩短或移除。可选地，修改的GMH可以具有扩展类型子报头字段。另外，GMH可以使用更短的连接索引或连接索引掩码代替CID。

Description

用于减小系统开销的方法和设备
技术领域
本发明涉及宽带无线接入系统，并且更具体地涉及用于通过经由减小分组报头和/或控制信息的大小来降低系统开销而提高系统吞吐量的方法和设备。
背景技术
IEEE标准802.16定义支持固定、游牧(nomadic)、便携式和移动接入的接入系统的空中接口(WirelessManTM接口)集。为了满足不同类型的接入的要求，已定义了两种版本的空中接口。第一版本是IEEE 802.16-2004并且针对固定、游牧接入进行了优化。第二版本被设计成支持便携性和移动性，并且是基于被称为802.16e-2005的802.16-2004的修改。应当明白，802.16标准的完整解释和理解超出本讨论的范围。关于IEEE标准802.16的更多信息，请参考http://www.ieee802.org/16/。
802.16网络典型地传输不必要的冗余报头和控制信息。因而，需要用于减小系统开销从而提高无线通信系统中的吞吐量的改进方法和设备。
发明内容
本发明的实施例通过经由减小分组报头和/或控制信息的大小来降低系统开销而提高系统吞吐量。例如，本发明的实施例提供具有减小的报头大小和/或减小的控制信息的修改帧。在一个实施例中，连接标识符(CID)被划分成承载在MAP IE上的CID部分1以及承载在一个或多个MAC PDU的通用MAC-PDU报头上的CID部分2。在一个实施例中，MAP消息中的RCID-IE()的版本可以用来代表CID部分1。MAC PDU的通用MAX PDU报头(GMH)可以根据CID部分1的长度而任选地具有不同的MAC报头格式。虽然CID部分1典型地对帧传输中的所有MAC PDU是相同的，但是帧可以可选地具有带两个或更多不同CID部分2的MAC PDU。
在本发明的另一个实施例中，GMH的类型报头字段可以在不必要时被缩短或移除而不是传输具有空6比特类型字段的GMH。可选地，修改的GMH可以具有单个比特而不是专用类型，以发信号通知扩展类型子报头(sub-header)字段的存在。
在本发明的另一个实施例中，MAC PDU可以使用更短的连接索引(connection index)而不是CID。例如，代替CID，更短的连接索引可以用于MAC PDU的GMH。可选地，具有多个修改的MAC PDU的帧可以具有带连接索引掩码(mask)的MAC PDU以及不共享CID或连接索引的后续MAC PDU。
在本发明的另一个实施例中，依据本发明的实施例的移动站和基站实施上述的变化以获得缩短的报头，从而通过降低系统开销来获得通信系统吞吐量中的期望增加并且还有助于减小MAP中的开销。
附图说明
通过结合附图进行的以下详细描述，本发明的某些示例性实施例的上面及其它目标、特征和优点将更加显现出来，其中：
图1A(现有技术)描绘802.16通信系统；
图1B(现有技术)描绘图1A的802.16通信系统的层；
图2(现有技术)描绘802.16TDD帧结构的示意图；
图3(现有技术)描绘802.16TDD下行链路子帧结构的示意图；
图4(现有技术)描绘802.16TDD上行链路子帧结构的示意图；
图5(现有技术)描绘在图3和4的子帧结构中使用的802.16MACPDU格式的示意图；
图6(现有技术)描绘在图5的MAC PDU中使用的通用MAC报头格式的示意图；
图7(现有技术)描绘带宽请求(BR)报头格式的示意图；
图8描绘依据本发明实施例的具有第一和第二连接标识符(CID)部分的修改PHY突发(burst)的示意图。
图9和10描绘依据本发明实施例的修改PHY突发中的用来代表CID部分1的、MAP消息中的RCID-IE()的版本；
图11a和11b描绘依据本发明实施例的根据CID部分1长度的不同MAC报头格式的MAC PDU；
图12描绘依据本发明实施例的具有带不同CID部分2的多个MAC PDU的PHY突发；
图13描绘依据本发明实施例的用于减小通用MAX PDU报头(GMH)的类型报头字段的表；
图14描绘依据本发明实施例的具有扩展类型子报头字段的修改GMH；
图15描绘依据本发明实施例的具有连接索引而不是CID的修改GMH；
图16描绘具有多个修改GMH的PHY突发，每个修改GMH具有依据本发明实施例的连接索引；
图17a和17b描绘具有多个修改GMH的PHY突发，其中依据本发明实施例第一GMH具有连接索引掩码而后续的GMH没有CID或连接索引；
图18a和18b分别描绘依据本发明实施例的移动站和基站；
图19描绘用于形成RCID的过程，以及
图19B描绘示例性RCID。
具体实施方式
现在将参考图1A(现有技术)来描述802.16通信系统100的示例性配置。所描绘的通信系统100具有多个小区100，每个小区均包括至少一个用于管理相关小区110的基站(BS)120。通信系统100还包括也被称作订户站(SS)的移动站(MS)130，每个移动站与一个或多个小区110相关联。应当明白，MS 130到BS 110的特定分配以及通信系统100内的部件的交互取决于各种预定的准则和规则，如下面更详细描述的。
如图1A的通信系统100中所描绘的，多个BS 110可以被配置成形成蜂窝无线网络。802.16标准也可以使用定向天线对而被用于点对点(P2P)或网状(mesh)拓扑。
802.16协议层被示意性地描绘在图1B(现有技术)中。在这种分层中，802.16标准基本上标准化空中接口的两个方面，即物理层(PHY)160和介质访问控制层(MAC)170。在802.16中，规范中的PHY部分负责空中成帧(on air framing)、介质访问以及时隙(slot)分配。MAC本身牵涉到执行从MSDU到在空中传输中承载的MAC PDU的映射。这种配置将PHY和MAC之间的分工置于栈中的位置要比普通的略高。
802.16MAC 170控制BS 120和SS 130的接入。该定时基于被划分成时隙的连续帧。帧的大小和帧内的各个时隙的大小可以在BS中的调度器的控制下基于逐帧而改变。这允许空中资源的有效分配以满足具有其准许的QoS性质的活动(active)连接的需求。
802.16MAC给协议栈的上层提供面向连接的服务。在空中PHY时隙中传输介质访问控制分组数据单元(MAC PDU)。在这些MACPDU内，MAC服务数据单元(MSDU)被传输。MSDU是以上层和MAC的顶部之间传递的分组。MAC PDU是在MAC的底部和下面的PHY层之间传递的分组。可以通过MAC PDU来分段MSDU，并且可以在MAC PDU内打包(聚集)MSDU。MSDU的分段可以被打包在单个打包的MAC PDU内。然后可以使用下面描述的自动重传请求(ARQ)来请求重传未分段的MSDU和MSDU的分段。
继续图1B，MAC具有执行MAC PDU的验证、密钥交换和加密的保密(privacy)子层180。
通过使用灵活的PHY调制与编码选项、灵活的帧及时隙分配、灵活的QoS机制、打包、分段以及ARQ，802.16标准可以用来把宽带语音和数据传送到可能具有各种各样性质的小区中。这包括各种各样的人口密度、各种各样的小区半径以及各种各样的传播环境。
在MAC的顶部的汇聚子层190使得能够通过802.16提供以太网、ATM、TDM语音和IP(因特网)服务。
如下面所描述的，802.16是面向连接的技术。换言之，SS 130不能传输数据直到BS 120已分配了信道。这允许802.16e为变化的服务质量(QoS)提供强大的支持。通过将SS 130和BS 120之间的每个连接(在802.16术语学中被称作服务流)分配到QoS等级来支持802.16e中的QoS。
服务流是MAC层的最重要组成部份之一。它被用作用于传送分组的传输服务。一个服务流可以被许多分组使用。它是单向的，它可以被打算为MS 130所用的BS 120或者打算为BS 120所用的MS 130使用。它当前包括被称为服务流标识符(SFID)的32比特标识符。为给分组提供QoS，使用服务流。每个服务流具有定义的QoS参数集。
服务流有三种类型：指派(provisioned)服务流、接纳(admitted)服务流和活动服务流。根据服务流的类型，服务流包含任选的参数。如果它是接纳或活动服务流，则它包含非空的参数连接ID(CID)。每个数据分组具有相关的服务流，这意味着一个分组恰好具有一个SFID作为参数。它可以包含服务等级名称。如果它包含服务等级名称，则服务流的QoS参数集被定义在服务等级中。如果服务流是接纳服务流或是活动服务流，则它具有CID。
当前，每个连接恰好具有一个相关的服务流。它包含16比特连接ID标识符和QoS参数集。类似地，每个服务等级恰好具有一个相关的服务流。它包含作为标识符的服务等级名称(Service Class Name)以及被称作QoS参数集的参数。
BS 120典型地包含作为逻辑功能的授权模块。当如下面更详细所描述的，MS 130向BS 120发送指派服务流、接纳服务流或活动服务流的动态服务变化(DSC)消息时，BS 120负责接受或拒绝DSC。而且，BS 120为活动服务流和接纳服务流提供变化的限制。
802.16物理层160支持两种类型的双工--频分复用(FDD)和时分复用(TDD)。在FDD中，一个频率信道用来从BS 120下行传输到MS 130并且在上行方向上使用第二频率信道。在TDD中，单个频率信道用来在下行方向和上行方向两者上传输信号。空中传输时间被划分成帧。在FDD系统的情况下，存在在单独的上行链路和下行链路信道上被时间对准的上行链路(SS 130到BS 120)和下行链路(BS120到SS 130)子帧。在TDD系统的情况下，每帧被分成下行链路子帧和上行链路子帧。
如上面所介绍的，在物理层160中，一般通过多帧逐帧地传输信息。帧典型地包括系统消息和用户数据。特定的时间段被分配给每个帧传输。现在提供物理层160中的通信的示例。
如图2(现有技术)中所图解的，TDD传输一般包括多个TDD帧200。每个TDD帧200通常两个分部，即下行链路(DL)子帧210和上行链路(UL)子帧230。在每个子帧210、230的末端，典型地存在间隙以允许BS在传输(tx)和接收(rx)模式之间切换。tx-rx过渡间隙(TTG)220接着下行链路传输周期，而rx-tx传输间隙(RTG)240接着上行链路传输周期。下行业务(downstream traffic)(DL子帧210和TTG 220)和上行业务(UL子帧210和RTG 220)之间的比值可以是自适应的或固定的。因而，在TDD模式中，上行链路和下行链路之间的划分点也可以按照帧而变化，从而如果需要的话允许在上行链路和下行链路之间不对称地分配空中时间。
现在参考图3(现有技术)，DL子帧300一般包括前导(preamble)310、接着是帧控制报头(FCH)320、第一DL数据突发330以及多个DL数据突发340。DL子帧300往往从用于帧同步和均衡的前导310开始。FCH 320包含接着FCH 320的第一DL突发330的突发简档(profile)和位置。由于802.16提供在单个突发330、340中的若干MAC分组数据单元(PDU)的级联，所以每个突发330、340可以包含附加的MAC PDU。
继续图3，下行链路中的第一DL突发330可以包含下行链路和上行链路图(map)(DL MAP和UL MAP)331和332以及下行链路和上行链路信道描述符(DCD和UCD)333和334。DL-MAP、UL-MAP、UCD、DCD全部都是MAC管理消息。DL-MAP和UL-MAP存在于每帧中，但是UCD和DCD不是存在于每帧中。DL MAP 331是下行链路子帧内的时隙位置的目录(directory)并且用来指示下行链路突发的起始时间和持续时间。UL MAP 332是上行链路子帧内的时隙位置的目录并且指示上行链路突发的起始时间和持续时间。正是通过DL_MAP331和UL_MAP 332帧描述符，BS 120分配对上行链路和下行链路两者的信道的访问。SS 130使用DL_MAP 331来标识帧内的MAC PDU的位置并且依次收听每个MAC PDU，以接收那些匹配以该SS 130为目标的连接ID的MAC PDU。DL突发330还可以包含附加的MAC-PDU 336。
上行链路成帧是更加复杂，原因在于为了尽力而为传送和网络登录，要求基于竞争的多路访问方案以便在同时试图访问BS 120的SS130之间进行调解。基于用于连接的QoS服务，连接可能具有保证的时隙、可能通过来自BS 120的轮询基于每帧而获得保证的时隙，或者它可能必须在多路访问(TDMA)时隙中基于竞争来争夺上行链路访问。
竞争访问发生在为此在上行链路中留出的时隙(用于初始测距时隙的竞争时隙和用于带宽请求的竞争时隙)中。这些时隙中的每个都被划分成小时隙。争夺访问的SS 130可以使用截断二进制指数退避算法(truncated binary exponential backoff algorithm)来选择在哪个小时隙开始其传输。
现在参考图4(现有技术)，上行链路子帧400往往从第一竞争时隙410开始，该第一竞争时隙410给SS 130提供向BS 120发送初始测距和周期性测距消息的机会。初始测距竞争时隙410被用作网络登录算法的一部分。SS 130在初始测距竞争时隙410中传输测距请求(RNG-REQ)分组。RNG-REQ分组具有长前导，以使得BS 120能够更好地识别所接收的RNG-REQ分组的定时。如果RNG-REQ被接收，则BS 120应答RNG-RSP(测距响应)，以向SS 130给出定时和功率调节信息。SS 130然后可以调节定时以说明其传输的路径损耗和转接延迟以使得在基站接收的信号的功率和定时与来自其它SS 130的传输对准。第二竞争时隙420给SS 130提供向BS 120发送带宽请求消息的机会。在这个竞争时隙中带宽请求消息的使用提供一种用于获得IEEE 802.16系统的极其灵活且动态操作的机制，并且在图7和有关正文中进行更详细的描述。带宽请求时隙420由SS 130用来争夺对信道的访问。例如，带宽请求被传输到这个时隙中。一旦带宽请求被接收并准许，SS 130可以使用BS 120所分配的非竞争时隙。BS 120因而规定竞争时隙的长度。
竞争时隙410、420的任一个的最优长度可能基于诸如SS 130的数量、所分配的QoS连接的类型及数量、以及当前活动水平之类的各种参数的任一个而改变。
继续图4(现有技术)，UL子帧400的其余部分典型地从事用户业务即UL突发430的传输，每个UL突发430可以包括UL前导431和UL MAC PDU 432。
如图5(现有技术)中所描绘的，现在将描述用于802.16通信的MAC协议数据单元(PDU)500的格式。MAC PDU 500典型地包括6字节MAC PDU报头字段510、有效载荷字段520和循环冗余校验(CRC)字段530。MAC PDU报头字段510用来传输MAC PDU传输的报头信息。当前，802.16MAC协议允许两种类型的MAC报头，即通用MAC报头(GMH)和带宽请求报头(BRH)，如下面更详细描述的。如在802.16中所描述的，有效载荷字段520用来传输用户数据，而CRC字段530用来传输用于检测MAC PDU 500的传输误差的CRC比特。
通用MAC报头(GMH)600的格式被描绘在图6(现有技术)中。GHM 600典型地包括：报头类型(“HT”)字段605，其指示是否传输通用MAC PDU或带宽请求消息；以及加密(“EC”)字段610，其指示是否加密当前的传输帧。HT比特605典型地被设定为0以便该报头是GMH。EC比特610指示是否加密该帧。
继续图6中的GHM 600，“类型(Type)”字段620指示子报头类型。当前，“类型”字段用6比特代表，以表示表1中所示的子报头类型。子报头用来实施MAC的分段、打包、ARQ和网状特征所需的信令。
表1
 类型比特   值
 #5最高有效位(MSB)   网状子报头1＝存在，0＝不存在
 #4   ARQ反馈有效载荷1＝存在，0＝不存在
 类型比特   值
 #3   扩展类型指示本打包子报头(PSH)或分段子报头(FSH)是否被扩展用于非ARQ使能的连接。1＝扩展，0＝不扩展。对于ARQ使能的连接，这个比特应被设定为1。
 #2   分段子报头(FSH)1＝存在，0＝不存在
 #1   打包子报头(PSH)1＝存在，0＝不存在
 #0最低有效位(LSB)   DL：快速反馈分配子报头(FFSH)U L：准许管理子报头(GM SH)1＝存在，0＝不存在
继续图6中的GHM 600，扩展子报头(“ESF”)字段625用来指示是否存在扩展子报头。循环冗余检验(CRC)指示符(“CI”)字段630指示MAC PDU是否在MAC PDU的末端使用任选的CRC，加密密钥序列(“EKS”)字段635指示在MC PDU中使用的加密密钥的种类。保密子层180允许重叠密钥以便可以在不中断数据流的情况下更新密钥。而且，EKS字段635在更新期间区分旧的密钥和新的密钥。保留(“RSV”)字段640是为将来使用而保留的。
继续图6中的GHM 600，长度(“LEN”)字段650指示MAC PDU的有效载荷的长度。LEN字段的11比特指示包括报头和CRC的MACPDU中的字节数量。这个比特大小将帧长度限制为总数2047字节。
继续图6中的GHM 600，连接标识符(“CID”)字段660指示MAC PDU正在服务哪个连接。下面更详细地描述CID字段660的功能。报头检验和(“HCS”)字段670用来检测通用MAC PDU报头字段中的误差。HCS典型地是GMH 600的前5个字节的8字节CRC。
802.16定义多个类型的CID，包括管理CID和数据传输CID。基本CID和主管理(primary management)CID是管理CID，而传输CID是数据传输CID。在登记(registration)期间不用复杂的服务协商或要求而从BS 120把管理CID分配给MS 130，原因在于这些管理CID基本上被分配给MS 130以向BS 120登记而不管MS请求或使用的服务。另一方面，每当MS 130需要新的连接时，从BS 120把传输CID分配给MS 130。当通过MS 130和BS 120之间的协商而满足特定的服务等级要求时发生传输CID分配。
基本CID对登记MS 130是特定的。只要在BS 120和MS 130之间维持连接，就可以使用基本CID代替MS的MAC地址。MS 130和BS 120然后可以使用基本CID来交换控制消息。类似地，可以在网络登录期间使用主管理CID。例如，BS 120可以在网络登录过程期间通过主管理CID来识别MS 130，并且使用主管理CID来发送/接收有效的控制消息。传输CID一般用于实际的服务数据传输/接收。只要服务继续，服务的连接由传输CID识别。与主管理CID和基本CID不同，如上所述，每当MS 130请求服务时，基于服务来分配传输CID。因此，在MS 130同时请求多个服务的情况下，BS 120可以给MS 130分配多个传输CID。另一方面，BS 120基于一对一地分配主管理CID并且基本CID被分配给MS 130，其中与BS 120相关联的小区110上的每个MS 130接收唯一的主管理CID和基本CID。
对于BS启动的服务流建立，诸如动态服务添加(DSA)过程，BS 130发送DSA请求消息的内容并且给要为这个服务流建立的传输连接分配CID并且创建这个SFID和这个CID之间的绑定。MS 130然后用DSA响应消息做出响应。在这个BS接收这个响应消息后，BS创建SFID和所分配的CID之间的绑定。
802.16规范还定义了减小的CID或RCID，其可以代替基本CID或多播CID用来减小混合自动重传请求(HARQ)MAP消息的大小。
HARQ是自动重传请求(ARQ)误差控制方法的变型。ARQ是数据传输的误差控制方法，其使用确认和超时来获得可靠的数据传输。确认(ACK)是由接收器向发射器发送的指示它正确接收了数据帧的消息。超时是发送者发送数据帧后的合理时间点；如果发送者在超时之前没有接收到确认，则它往往重传该帧直到它接收到确认或者超过预定数量的重传。
在HARQ的一个版本中，通过在传输前用纠错码来编码数据块外加误差检测信息(诸如CRC)，来组合前向纠错(FER)和ARQ。当编码的数据块被接收时，接收器首先解码纠错码。如果信道质量足够号，则所有传输误差都应当是可纠正的，并且接收器可以获得正确的数据块。如果信道质量差并且不是所有传输误差都可以被纠正，则接收器将使用误差检测码来检测这种情形，然后丢弃所接收的编码数据块并且由接收器通过否认(NAK)信号请求重传。
HARQ可以用于停止-等待模式或者用于选择性重复模式。停止-等待比较简单，但是等待接收器的确认使效率减小。因而，多个停止-等待HARQ过程通常在实际中是并行完成的，其中当一个HARQ过程在等待确认时，另一个过程可以使用该信道来发送更多一些数据。下面描述这些HARQ配置的含意。
回头参考图3，在802.16d/e系统中，CID总是存在于DL事务(transaction)期间的每个MAC PDU 335、336的相关GMH 600中。另外，CID也可以被包括在DL-MAP 331中。802.16规范把DL-MAP331中的CID定义为任选单元。然而，如果BS 120的实施方式不把CID包括在DL-MAP 331中，则接收DL-MAP 331的每个MS 130需要解码相关的PHY突发330、检验MAC PDU 335中的GMH、然后判定MAC PDU是否属于该MS 130。这导致在MS 130处的显著处理开销，即使该突发不是打算去往该MS 130。因此，在实际中CID也被包括在每个DL突发330的DL MAP 331中。因而，完整的CID被包括在DL MAP 331和每个MAC PDU 335、336中并且这样的复制信息增大系统开销并减小系统的吞吐量。
现在参考图8，介绍修改的DL突发800。为了优化GMH以减小开销，在一个实施例中，修改的DL突发800被配置成传输被分割成两部分(CID部分1801和CID部分2802)的CID。CID部分1801一般被包括在用于资源分配的DL-MAP 810中。UL_Map 820类似于上面介绍的图3中的对应单元。CID部分2802被包括在使用资源分配的MAC PDU 850的GMH中。以此方式，在接收具有CID部分1的DL-MAP之后，仅有少量的MS 130(其CID匹配被包括在DL-MAP中的CID部分1801)。然后仅这些匹配的MS 130将需要解码PHY突发800的其余部分并且校验MAC PDU 850中的CID部分2802。在最好的情况下，仅目标MS 130需要检验MAC PDU 850，因为目标MS 130的CID部分1801不与任何其它MS 130的CID部分1801重合或冲突。当多个MS 130共享与包含在DL MAP 810中的相同的CID部分1801时，这些初始匹配的MS 130将访问MAC PDU 850中的CID部分2802、组合CID部分1801与在MAC PDU的GMH中被接收的CID部分2801、然后评价完整的CID。
例如，在一种实施方式中，两字节CDI被划分成一字节CID部分1801和一字节CID部分2802。以此方式，在DL_MAP 810的每个CID字段中和转到(going to)相同CID的MAC PDU 850的报头中节省一个字节或8比特。可选地，16比特CID可以被划分成4个最高有效位(MSB)和12个最低有效位(LSB)，其中4比特CID部分1801和12比特CID部分2802。以此方式，在DL_MAP中节省12比特而在转到相同CID的MAC PDU 850的每个报头中节省4比特。同样，16比特CID可以被划分成12比特CID部分1801和4比特CID部分2802。以此方式，在DL_MAP中节省4比特而在转到相同CID的MACPDU 850的每个报头中节省12比特。
应当明白，CID部分1801和部分2802的大小可以例如根据系统100的大小、通信的性质等等而动态地变化。如从上面讨论中可以明白的，增大CID部分1801的大小就减小了具有与目标MS 130的CID部分1801对应的CID的MS 130的潜在数量，从而减小在MS 130处的处理开销。因而，在一个优选的实施方式中，CID部分1的大小可以基于逐帧或逐个DL_MAP-IE例如基于冲突可能性而改变。
在另一个实施例中，CID部分1801可以被形成为RCID，其中CID部分2802被定义为原始CID的剩余部分。如上面所描述的，BS120可以使用RCID代替基本CID或多播CID来减小HARQ MAP消息的大小。RCID类型由BS 120考虑与BS 120连接的MS 130的基本CID的范围来确定并且由格式配置IE(Format Configuration IE)的RCID_Type字段指定。不同类型的RCID包括RCID 11、RCID 7和RCID 3。关于RCID的更多信息，请参考802.16规范第6.3.2.3.43.3章节，其主题由此全部并入以供参考。例如，图19A描绘了用于形成RCID的过程1900，并且图19B描绘了示例性RCID 1920。
例如，参考图9，标准例程RCID_IE()900可以在MAP消息中用来代表CID部分1并且可以相应地导出CID部分2的长度。CID部分1或CID部分2可以是空的并且因此任一部分可以代表整个CID。如果CID部分1的大小＝16，则没有CID需要被包括在MAC PDU 500的GMH 600中。BS 120判定CID部分1和2的大小，并且使用DL MAPIE中的指示、或者使用RCID_IE或使用CID分割指示IE(SplitIndication IE)来指示后续DL MAP IE的变化从而通知MS。
图10，SCID_IE()1000可以在MAP消息中用来代表CID部分1并且因此可以相应地导出CID部分2的长度。在修改的例程SCID_IE()1000中，分割CID(SCID)类型指定CID分割的类型。例如，如果SCID_Type是“0”，则16比特CID用于MAP，无CID用于GMH；如果SCID_Type是“1”，则CID的12个LSB用于MAP而CID的4个MSB用于GMH；如果SCID_Type是2，则CID的8个MSB用于MAP而CID的8个MSB用于GMH；并且如果RCID_Type是3，则CID的4个LSB用于MAP而CID的12个MSB用于GMH。
而且，由于CID部分1和CID部分2的长度是可变的，其可能对MAC报头格式有影响。因此，不同的MAC报头格式可以被定义，如发明的另一个实施例中所图解的。如图11a和11b中所描绘的，MAP中的CID部分1的长度可以用来指示用于所传输突发中的GMH的MAC报头格式的类型。参考图10a的示例性修改的MAC PDU 1100a，如果RCID 12用于MAP，则MAC报头类型1110a将是类型1(T1)，这指示4个MSB的CID 1120a将被包含在MAC报头中。可选地，参考图10b的示例性修改的MAC PDU 1100b，如果RCID 8用于MAP，则MAC报头类型1110b将是类型(T2)，这指示8个MSB的CID 1120B将被包括在MAC报头中。
在一个实施例中，当如所描述的那样使能HARQ时，BS 120优选地调节CID部分1和2(分别为801和802)的大小，以便目标MS 130的CID部分1801不与其它MS 130的该CID部分1801冲突。如上面所描述的，HARQ一般使用误差检测与纠正来使传输的多块成为必需以获得更可靠的从BS 120到期望MS 130的高速数据下行链路。如果(如由HARQ-DL-MAP-IE定义的)HARQ控制信号中的CID部分1与多个MS 130的CID部分1801冲突，则所有那些不预期(unintended)的MS 130将接收PHY突发。不预期的MS 130将不能正确地接收并解码突发，但是不预期的MS 130不知道HARQ突发是否真是想去往它们，因为不能恢复第二CID部分2802。不预期的MS 130因此将发送否认字符(NAK)，即作为否定响应被发送到BS120的传输控制字符以指示在先前接收的块中检测到误差并且MS 130准备接受从MS 130重传该块。然而，这个突发真实预期去往的MS 130一般能够接收并解码编码的通信，并且预期的MS 130将发送确认字符(ACK)，该确认字符可能与来自其它MS 130的NAK冲突。BS 120可能被冲突的消息弄糊涂。因此，CID部分1801优选地在HARQ控制信号(HARQ-Map-IE)中是唯一的以便避免上述的ACK/NAK冲突。
发明的另一个实施例被图解于图12中。在图12中，示例性突发1200包括具有各种不同CID的多个MAC PDU 1210、1220和1230。例如，多个MAC PDU 1210、1220和1230可以针对相同MS 130的不同服务流或管理流并且被打包成单个PHY突发1200。在这种情况下，BS 120可以以这些CID共享相同CID部分1的方式为MS 130分配三个不同的CID。利用这种类型的分配，CID部分1801被MS 130的多个连接所共享并且被包括在MAP中，而不同CID部分21240、1250和1260被包括在PHY突发1200中的相关MAC PDU 1210、1220和1230中。
回头参考图6，可以看出GMH 600一般包括类型字段620。MACPDU的GMH 600中的6比特类型字段620表示如上面在表1中定义的子报头类型，并且这些子报头用来实施MAC的分段、打包、ARQ和网状特征所需的信令。然而，大多数时间，大量的传输可能不要求那些子报头的存在，因此它在GMH 600中产生进一步不必要的开销，原因在于一般不使用6比特类型字段620中的多个比特。
响应于这个及其它问题，发明的另一些实施例包括当不需要时最小化类型字段620的长度。例如，如图13的表1300中所图解的，GMH类型字段620中的MSB比特1310典型地是当前网状子报头比特，可以用来指示在GMH 600中是否存在任何子报头。如果这个MSB比特1310等于1，从而指示在GMH 600后存在子报头，则GMH类型字段620可以使用在802.16e/d中为5个LSB 1320定义的类型编码来指示存在任何类型的子报头。如果MSB 1310等于0，从而指示在GMH 600后不存在子报头，则类型字段620中的5个其它比特1320可以用于超出本描述范围的其它目的，诸如为其它应用承载数据或自由报头容量。
现在参考图14中的修改GHM 1400，可选地，来自类型字段620或另一个字段的MSB 1310可以用来指示在GMH 600后存在扩展类型子报头1420。在这种实施方式中，当这个扩展类型子报头1420指示在MAC PDU中存在其它子报头时。例如，8比特扩展类型字段1420可以用来识别如上面在表1中描述的附加子报头类型。在这种实施方式中，6比特类型字段620或者类型字段620的剩余5比特可以被释放用于其它目的，诸如为其它应用承载数据或提供附加报头容量。
如上面在图3和4以及相关正文中所描述的，对于在802.16系统中给MS 130的每个上行链路分配，MS 130的基本CID被包括在UL-MAP 332中，并且用于被传输服务流的传输CID被包括在MACPDU 500中的GMH 600中。同样，对于在802.16系统中给MS 130的每个下行链路分配，MS 130的基本CID或传输CID可以被包括在DL-MAP 331中，并且用于被传输服务流的传输CID被包括在MACPDU 500中的GMH 600中。传输所述CID的这种配置也应用于其中MS 130的多个MAC PDU 335、336被打包成单个PHY突发330的情形。在这种情况下，GMH 600附着到包括在PHY突发中的每个MACPDU 335、336。具体而言，802.16系统当前使用CID空间的平坦(flat)结构来管理连接，这再次产生不必要的系统开销。例如，对于单个传输，要求至少32比特的至少两个CID(基本和传输)用于给定的MS130，即使基本和传输CID可以被表示在更少的空间中。
为解决当前802.16系统中的这个及其它问题，根据另一个实施例，802.16d/e中的现有平坦连接管理方案通过引入连接索引而被改进为层次连接管理方案。为每个MS分配基本CID。对于为基本/主/次连接或服务流建立的每个其它连接，作为代替分配连接索引。基本/主/次连接可以被自动地分配预定的连接索引值。考虑到单个MS 130所支持的连接数量显著小于BS 120所支持的连接总数，连接索引的数量可以显著小于正常CID。因此，连接索引的数量可以用较少数量的比特例如仅用4比特而不是用于CID的16比特来代表。
利用这种办法，在连接建立过程诸如动态服务添加(DSA)过程期间，给与服务流参数相关联的新连接分配连接索引。如图15中所描绘的，如下改变MAC PDU 500的GMH 1500。对于每个分配，指定该分配的UL_MAP应包括MS 130的基本CID。在MAC PDU的示例性修改GMH 1500中，代替16比特CID 660，包括用于服务流或基本/主/次连接的4比特连接索引1510。然而应当明白，连接索引1510的大小可以根据需要被调整以代表在BS 120处的可用连接的数量。CID字段660和连接索引1510的大小之间的差异(在这种情况下为12比特)可以被释放以执行其它功能，诸如承载数据或执行其它报头功能。
如图16中所描绘的，利用这种办法，当单个MS 130或BS 120的多个MAC PDU 1630被打包在单个PHY突发1600内时，带宽节省更加显著，因为仅一个CID 1620被包括在MAP 1610中并且PHY突发1600中的所有MAC PDU 1630由具有更小长度的连接索引1640标识。
现在参考图17a和17b，在到单个用户的PHY突发中的MAC PDU的数量如下面定义的那样为大的情况下，例如当CID索引的大小为四时四个以上的MAC PDU 4，CID索引掩码1710可以被包括在第一MAC PDU 1700中，如图17a所示，并且CID索引和CID都没有被包括在任何其它后续的MAC PDU 1720中，如图17b所示。CID索引掩码1710的大小是单个MS 130支持的最大连接数量，诸如16比特。然后，CID索引掩码1710中的第n比特的值指示存在具有值n的CID索引的MAC PDU。突发中的MAC PDU 1700、1720应当基于增大的CID索引值进行排序。
现在参考图7(现有技术)，示出带宽请求(BR)报头700的内容。为请求对连接的准许特性的改变，传输6字节带宽请求报头取代通用MAC报头。具体而言，BR报头700一般包括BR字段710，其指示被请求的宽度的上行链路字节的数量。
继续图7，带宽请求报头700中的其余字段一般类似于上述GMH600。具体而言，HT和加密控制(EC)比特720和730一般分别被设定为1和0。6比特类型字段740可以取值0以指示递增带宽请求或者取1的值以指示聚集请求。CID字段750指示对其进行带宽请求的连接。HCS字段760一般是带宽请求报头700的前5个字节的8比特CRC。
如上面所描述的，由于带宽请求是针对个别连接，带宽请求应当识别MS 130和连接两者。
在一个实施例中，带宽请求包括MS的基本CID(用以识别MS)和该连接的连接索引(用以识别个别连接)两者。
可选地，在连接建立过程诸如DSA过程期间，除了连接索引之外，还分配传输CID。诸如从MS/SS发送的带宽请求之类的消息使用如图7中所描绘的CID字段750中的传输CID，而MAC PDU的GMH 1500使用连接索引1510。
在另一个可能的解决方案中，CID的N个最高有效位可以与连接索引组合。例如，在使用CID的12个最高有效位的情况下，基本CID的前12个最高有效位和4比特连接索引可以被组合在一起以形成连接的传输CID。应当明白，可以根据网络和通信的需要而选择任何数量N。参考图7，用这种过程形成的16比特传输CID可以用于CID字段750。用这种过程形成的传输CID应当在BS 120内是唯一的并且应当不与任何其它CID冲突。
虽然诸如从MS 130发送的带宽请求之类的消息使用传输CID，但MAC PDU的GMH 1500可以使用连接索引1510，如上面在图15中所描述的。然后，基本CID或基本CID的仅N个最高有效位可以被包括在MAP IE 1610中，如图16中所描绘的。如上面所描述的，BS 120应当校验CID的记录以核实MS 130的基本CID的N个最高有效位不与另一个MS 130的冲突。例如，基本CID的12个最高有效位可以被包括在MAP IE 1610中，并且BS 120可以校验CID的记录以核实期望MS 130的基本CID的12个最高有效位不与另一个MS 130的冲突。
以此方式，可以看出，本发明的实施例可以被单独或组合地使用以与常规802.16系统相比提供报头开销的显著减小。
现在参考图18A，本发明的一个实施例提供基站(BS)1800和移动站(MS)1850以在BS 1800和MS 1850之间的下行链路传输中如上面一般描述的那样通过减小分组报头和/或控制信息的大小来降低系统开销。BS 1800一般包括MAP标识符生成器1810，该MAP标识符生成器1810使用CID数据1801来向MAP生成器1820提供MAP标识符1802，该MAP生成器1820生成UL-MAP和DL-MAP的控制信息。
如上面所描述的，MAP标识符1802可以是CID部分1。例如，MAP标识符生成器1810可以使用本文描述的RCID IE/SCID IE例程之一来缩短CID 1801。可选地，CID 1801可以根据连接的性质而被缩短成连接索引或CID索引掩码(视情况而定)。当形成CID部分1时，MAP标识符生成器1810可以用其它存储的CID执行校验以最小化冲突。
BS 1800还包括PDU标识符生成器1830，该PDU标识符生成器1830使用CID数据1801和MAP标识符1802来给PDU生成器1840形成PDU标识符1803。例如，PDU标识符生成器1830可以接收CID部分1和CID并且使用这个信息来形成适当的CID部分2。可选地，CID 1801可以根据MAP标识符1802而被缩短成连接索引或CID索引掩码(视情况而定)。PDU生成器1840然后使用CID部分2来形成DL数据中的MAC PDU。
类型字段生成器1835还给PDU生成器1840提供类型字段指令1804。如上面所描述的，类型字段生成器1835可以指示类型字段是否是必要的。根据这个信息，PDU生成器可以选择填充该类型字段、移除/缩短类型字段/或添加具有类型数据的子报头字段。
业务信道生成器1845然后组合来自MAP生成器1820和PDU生成器1840的输出并且将这个结果转发到MS 1850。
现在参考图18B，本发明的另一个实施例提供用于在从MS 1850到BS 1800的上行链路传输中如上面一般描述的那样降低系统开销的MS 1850。MS 1850一般包括存储从BS 1800接收的图标识符1802的MAP标识符存储器1860。如上面所描述的，该MAP标识符1802可以是CID部分1。
MS 1850还包括PDU标识符生成器1880，该PDU标识符生成器1880使用CID数据1851和存储的MAP标识符1802来给PDU生成器1890形成PDU标识符1853，PDU生成器1890形成UL数据。例如，PDU标识符生成器1880可以接收存储的CID部分11802和CID数据1851并且使用这个信息来形成适当的CID部分21853。可选地，CID 1851可以根据MAP标识符1802而被缩短成连接索引或CID索引掩码(视情况而定)。
业务信道生成器1895然后组合来自PDU生成器1890的输出并且将这个结果转发到BS 1800。
如果MS 1850正在向BS 1800发送BR请求，则PDU标识符生成器1890可以包括MS的基本CID和连接索引两者。可选地，如果BS 1800还分配传输CID，则PDU标识符生成器1890在BR消息中使用该传输CID并且在后面的MAC PDU中使用连接索引。在另一个可能的解决方案中，CID的若干有效位可以与连接索引组合。
为了说明和描述的目的已介绍了发明的优选实施例的前面描述。其不旨在是穷举性的或者把发明限制为所公开的精确形式。按照上面的教导，许多修改和变化是可能的。发明的范围旨在不受本详细描述限制相反而受所附权利要求的限制。具体而言，应当注意，尽管上面描述具体参考802.16标准和通信系统，但是应当明白这里包含的教导也可应用于基于分组的通信的类型。上面说明书、示例和数据提供制造的完整描述以及发明组成的使用。由于在不偏离发明的精神和范围的情况下可以做出发明的许多实施例，发明在于所附的权利要求。

Claims (25)

1.一种帧，包括：
图，该图包括从第一连接标识符(CID)导出的第一地址信息；以及
包括第一报头的第一介质访问控制分组数据单元(MAC PDU)，其中所述第一报头包括从第一CID和所述第一地址信息导出的第二地址信息。
2.权利要求1的帧，还包括：
包括第二报头的第二MAC PDU，其中所述第二报头包括从第二CID和所述第一地址信息导出的第三地址信息。
3.权利要求1的帧，其中所述第一地址信息通过减小的(RCID)变换来导出。
4.权利要求1的帧，其中所述第一地址信息被选择成避免与第二CID的冲突。
5.权利要求1的帧，其中所述第一MAC PDU的所述第一报头根据所述第二地址信息的大小进行配置。
6.权利要求1的帧，其中所述图包括混合自动重传请求(HARQ)消息，且其中所述第一地址信息唯一地标识预期的移动站。
7.一种移动站，包括：
分组数据单元(PDU)标识符生成器，被配置成产生PDU地址数据，该PDU地址数据包括连接索引或CID索引掩码而没有传输连接标识符(CID)；
PDU生成器，被配置成接收所述PDU标识符数据并且产生包括第一报头的第一介质访问控制分组数据单元(MAC PDU)，所述第一报头包括所述PDU标识符数据；以及
业务生成器，被配置成在突发中传输所述第一MAC PDU。
8.权利要求7的移动站，其中PDU标识符数据还包括来自移动站的CID的至少一个最高有效位中的一个或多个。
9.权利要求7的移动站，其中所述PDU生成器还被配置成产生第二MAC PDU，其中该业务生成器在该突发中传输第二MAC PDU，且其中所述第二MAC PDU包括不带地址信息的第二报头。
10.权利要求7的移动站，其中PDU标识符生成器被配置成在连接建立过程期间从基站接收连接索引。
11.权利要求10的移动站，其中PDU标识符生成器还被配置成在连接建立过程期间从基站接收传输CID。
12.一种基站，包括：
图标识符生成器，被配置成接收连接标识符(CID)数据并且产生图标识符数据；
图生成器，被配置成接收所述图标识符数据并产生图；
分组数据单元(PDU)标识符生成器，被配置成接收CID数据和图标识符数据以产生PDU标识符数据；
PDU生成器，被配置成接收所述PDU标识符数据并且产生介质访问控制(MAC)PDU；以及
业务生成器，被配置成将所述图和所述MAC PDU组合成突发。
13.权利要求12的基站，其中所述图生成器包括被配置成减小所述CID数据的减小的CID(RCID)变换器。
14.权利要求12的基站，其中CID数据是第一CID数据，PDU第一标识符数据是第一PDU第一标识符数据，MAC PDU包括第一MAC PDU，且其中：
图标识符生成器还被配置成接收第二CID数据；
PDU标识符生成器还被配置成接收第二CID数据和图标识符数据以产生第二PDU标识符数据；
PDU生成器还被配置成接收所述第二PDU标识符数据并且产生第二MAC PDU；以及
业务生成器还被配置成将包括所述图标识符的数据的所述图、包括所述第一PDU标识符数据的所述第一MAC PDU、以及包括所述第二PDU标识符数据的第二MAC PDU组合成突发。
15.权利要求12的基站，还包括被配置成产生类型数据的类型生成器，其中PDU还包括类型字段，其中所述类型字段包括类型比特，其中所述类型比特指示在类型数据报头比特或类型子报头字段中存在类型数据。
16.权利要求12的基站，其中所述第一MAC PDU包括根据所述PDU地址信息的大小进行配置的报头。
17.权利要求12的基站，其中所述图包括混合自动重传请求(HARQ)消息，且其中所述第一地址信息唯一地标识预期的移动站。
18.一种包括报头的介质访问控制分组数据单元(MAC PDU)，其中与所述MAC PDU一起传输的UL MAP包括移动站的基本连接标识符(CID)，其中所述报头包括比基本CID更短的连接索引，其中所述连接索引的可能值唯一地标识所述移动站和基站之间的每个可能连接。
19.权利要求18的MAC PDU，其中所述报头包括CID索引掩码。
20.权利要求18的MAC PDU，其中CID索引掩码的第n比特的值被配置成指示具有值n的CID索引的第二MAC PDU的存在。
21.权利要求18的MAC PDU，其中所述MAC PDU是第一MACPDU，其中第二MAC PDU与所述第一MAC PDU一起传输，且其中所述第二MAC PDU包括不带地址信息的第二报头。
22.权利要求18的MAC PDU，其中MAC PDU包括来自移动站的带宽请求，且其中所述报头包括移动站的基本CID和连接索引。
23.权利要求18的MAC PDU，其中MAC PDU包括来自移动站的带宽请求，且其中所述报头还包括传输CID。
24.权利要求18的MAC PDU，其中MAC PDU包括来自移动站的带宽请求，且其中所述报头还包括来自移动站的CID的至少一个最高有效位。
25.MAC PDU中的报头，所述报头包括类型比特以及仅在该类型比特指示存在类型数据时使用的类型数据比特或类型子报头字段。
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