CN101904125A

CN101904125A - 用于通信系统的灵活的ofdm/ofdma帧结构

Info

Publication number: CN101904125A
Application number: CN2008801220783A
Authority: CN
Inventors: 蔡思东; 杰里·周; 曲红云; 方惠英
Original assignee: ZTE USA Inc
Current assignee: ZTE USA Inc
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2028-11-07
Also published as: EP2215756A2; KR101632080B1; CN101904125B; JP2014112904A; JP2011504018A; US20110096783A1; EP2456116B1; WO2009062115A3; EP2456116A2; US20090185632A1; US8953615B2; US8204025B2; WO2009062115A2; JP5463297B2; KR20160042156A; KR101720475B1; US20110103406A1; EP2456116A3; JP5731026B2; US9509464B2

Abstract

公开了用于通信系统的灵活的OFDM/OFDMA帧结构。OFDM帧结构技术包括长度可配置的帧，该长度可配置的帧包含可变长度帧结构以有效地使用OFDM带宽。另外，该帧结构有利于多个通信系统之间的频谱共享。

Description

用于通信系统的灵活的OFDM/OFDMA帧结构

相关专利申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于以下临时申请的优先权的利益，即：2007年11月9日递交的名称为“Flexible OFDM/OFDMA FrameStructure For Communication Systems”的第60/986,809号临时申请、于2007年11月13日递交的名称为“Flexible OFDM/OFDMA Frame Structure ForCommunication Systems”的第60/987,747号临时申请、于2008年1月11日递交的名称为“Flexible OFDM/OFDMA Frame Structure ForCommunication Systems”的第61/020,690号临时申请、于2008年1月16日递交的名称为“Flexible OFDM/OFDMA Frame Structure ForCommunication Systems”的第61/021,442号临时申请、于2008年2月26日递交的名称为“Flexible OFDM/OFDMA Frame Structure ForCommunication Systems”的第61/031,658号临时申请以及于2008年3月19日递交的名称为“Flexible OFDM/OFDMA Frame Structure ForCommunication Systems”的第61/038,030号临时申请，所有上述临时申请通过引用全部并入本文中。

发明领域

本发明一般涉及数字通信，且更具体地涉及正交频分复用(OFDM)或正交频分多址(OFDMA)系统。

发明背景

对于移动高速通信系统提供各种服务例如下载音乐文件、TV、互联网和图片共享的需要日益增加。移动高速通信系统必须克服很多困难的操作条件。除很多的条件之外，系统还必须应对干扰、多路信号、改变的信号线直线对传的障碍、Doppler频移、符号间干扰(ISI)以及发送器和接收器之间改变的距离。正交频分复用(OFDM)是为高速通信开发的可以缓和这些不同条件中的很多条件的一种技术。

OFDM将分配的通信信道划分成具有相等带宽的若干正交子信道。每个子信道由唯一的子载波信号组调制，这组子载波信号的频率被相等地并最小地间隔开，以获得最佳的带宽效率。这组子载波信号被选择为正交的，意味着任意两个子载波的内积等于零。反向快速傅里叶变换(IFFT)常用于形成子载波。正交子载波的数量确定要使用的快速傅里叶变换(FFT)大小(N)。

正交频分多址(OFDMA)是OFDM的多用户版本。对于通信设备例如基站(BS)，多址通过将正交子载波的子集分配给与基站通信的各个用户设备例如移动站(MS)来实现。OFDMA可被考虑为频域和时域多址的组合，其中时频空间被分割开且移动站数据沿OFDM符号和子载波来分配。

在电信中，帧是长度固定或可变的数据包，其依照数字传输的通信协议编码。帧结构限定了复用器将通信信道划分成帧以用于传输的方式。OFDM或OFDMA系统的帧结构对系统的性能有主要影响。目前，对高性能OFDM和OFDM帧结构的选择有限。因此，需要为高性能OFDM和OFDMA系统提供灵活变帧结构的系统和方法。

特定地，此处称为“802.16e”或简单地称为“16e”的IEEE802.16标准的修订802.16e，限定了依照无线MAN-OFDMA参考系统的相对严格的帧结构。IEEE802.16标准的新的修订，即此处称为“802.16m”或简单地称为“16m”的802.16m修订被提出。如2007年10月19日的IEEE802.16m-07/002r4的IEEE802.16m系统需求文档(IEEE802.16m SRD)所指定的并通过引用全部并入本文中的802.16m的发展的要求，规定了优于820.16e无线MAN-OFDMA参考系统的性能上的很多改进和很多不同部署环境中的操作。性能上的改进包括减少空中接口的等待时间、增加用户和扇区吞吐量以及减小系统开销。在从静止到350千米/小时及以上的不同水平的移动性的情况下以及在具有完全不同的覆盖范围的扇区和小区中也需要操作，该完全不同的覆盖范围是从覆盖范围在10米到100米的微小区以及甚至毫微微小区到覆盖范围大于5千米的大的乡村宏小区。

目前IEEE802.16e中存在的相对严格的帧结构与OFDMA物理层操作不太可能在这样的不同的部署和操作条件下实现的性能最大化。因此，需要更灵活的帧结构使得在给定的部署和操作条件下更方便地实现最高性能。

对IEEE802.16m的系统设计增加的限制是需要在IEEE802.16m MS的相同射频载波上同时支持遵守的IEEE802.16e无线MAN-OFDMA参考系统的传统的移动站(MS)。在这个混合的操作模式中，传统的MS必须能够如同它们由仅遵守无线MAN-OFDMA参考系统的基站(BS)服务一样来操作。因此，还需要有为IEEE802.16e下的传统MS提供支持的IEEE802.16m帧结构。

发明概要

公开了用于通信系统的灵活的OFDM/OFDMA帧结构。该OFDM帧结构包括长度可配置帧，该长度可配置帧包含可变长度子帧结构以有效地利用OFDM带宽。另外，该帧结构有利于多个无线通信系统之间的频谱共享。

在本发明的一个实施方式中，OFDM/OFDMA帧结构包括连续的固定长度帧的时间序列，每个帧再分为一个或多个可变长度子帧且每个子帧在持续时间上是单位子帧的整数倍。虽然帧的持续时间T_frame和单位子帧的持续时间T_u-sub对于OFDM/OFDMA帧结构的特定例子是固定的，它们可对于OFDM/OFDMA结构的不同例子具有不同的值。示例性的帧持续时间可以是T_frame＝5、10和20毫秒。示例性的单位子帧持续时间可以是T_u-sub＝0.5、0.675、1、1.25、1.5以及2毫秒。帧持续时间和单位子帧持续时间的配置的这种灵活性有利于基于当前和未来的工业标准的当前和未来系统的并存，例如第三代合作伙伴项目长期演进(3GPP LTE)、第三代合作伙伴项目2超移动宽带(3GPP2 UMB)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)、微波接入无线互通(WiMAX)等。

在本发明的另一个实施方式中，OFDM/OFDMA帧的开始可由在帧的第一子帧的开始处的下行传输的帧同步和控制信号的存在识别。帧同步和控制信号具有将帧传输的这个开始和类似传输区分开的属性，上述类似传输例如为，来自这个OFDM/OFDMA系统中的其他源或来自共享相同的传输媒介(例如，相同的无线频率)的其他的基于时分复用(TDM)的传输技术的系统的传输、例如用于微波接入无线互通(WiMAX)。

在本发明的另一个实施方式中，位于OFDM/OFDMA帧的开始处的帧同步和控制信号包含兼容设备可接收和解码以确定帧中的子帧结构的控制信息。这个帧控制信息灵活地支持具有可在帧内也可在帧与帧之间变化的持续时间和方向(即，下行或者上行)的子帧的技术要求。这个灵活性使得OFMD/OFDMA帧结构能够被调节来适应于OFDM/OFDMA空中接口上所承载的数据的动态的服务质量(QoS)和系统控制要求。

在本发明的另一个实施方式中，帧内的一个或多个子帧可被留出以由来自其他源的传输使用，例如相同的OFDM/OFDMA系统中的其他源或来自共享相同传输媒介(例如相同无线频率)的基于其他时分复用(TDM)传输技术的系统，例如微波接入无线互通(WiMAX)。帧和单位子帧持续时间的配置以及帧中的动态子帧持续时间的配置的灵活性使得易于适应其他技术的TDM定时和帧要求。

在本发明的另一个实施方式中，帧中的一个或多个子帧中的时间频率物理传输资源空间的区域可被留出以由来自其他源的传输使用，例如相同OFDM/OFDMA系统中的其他源，或来自其他的基于时分复用(TDM)传输技术的共享相同传输媒介(例如，相同无线频率)的系统，例如微波接入无线互通(WiMAX)。当其他传输源仅占有主源(即，这个OFDM/OFDMA帧结构的帧同步和控制信号的发射器)的传输频率的子集时，这个方法是有利的。

在本发明的又另一个实施方式中，描述了用于限定带有对IEEE802.16e标准(16e)帧要求的传统支持的IEEE802.16m建议标准(16m)帧结构。该方法增加了允许帧分区和定时以适合传统的16e帧要求的灵活性。该方法可以适合于满足16m要求(例如，较短的延迟、较低的控制开销等)的帧设计开始，且然后通过适当的资源保留将传统的16e帧和子帧置于16m帧结构中。

在本发明的另一个实施方式中，帧还划分为帧分区，其中每个帧分区在该分区中的某已知位置包含对该分区的本地控制信息，且其中该分区的开始的位置被在前的分区中的控制信息指定。帧分区中的本地控制信息包含适用于该分区的帧控制信息，其至少包括分区中的子帧的位置、大小和方向，且可包括子帧中的数据传输分配的位置和大小以及用于分区的其他类型的广播控制信息。

在本发明的另一个实施方式中，主载波中的控制信息提供了对辅载波中的传输和资源分配的控制。这个辅载波可与主载波邻接或不邻接，且这些辅载波中的一个或多个的资源连同主载波的资源构成了基站(BS)的可用资源。

在本发明的另一个实施方式中，主载波的所有子帧用于下行方向(从BS到MS)且辅载波的所有子帧用于上行方向(从MS到BS)，其代表了此处所描述的可应用于属于BS的载波的频分双工(FDD)布置的帧结构配置的特殊情况。

在本发明的另一个实施方式中，OFDM/OFDMA通信系统的物理层基于12.5kHz的固定子载波间隔。12.5kHz的子载波间隔适用于所有的信道带宽，例如5/10/20MHz、3.5/7/14MHz以及还有8.75MHz的信道带宽。12.5kHz子载波间隔在802.16m意图要在其中进行操作的所有的无线环境中表现良好，且与现有的和潜在的未来载波带宽高度兼容。

在本发明的另一个实施方式中，基于12.5kHz子载波间隔的三个循环前缀(CP)长度被提供并用于不同的无线情况。需要这三个CP长度以充分地将所需的CP长度和由CP导致的容量的损失相平衡，以便满足802.16m预期的各种无线环境。三个CP长度是2.5微秒、10微秒和15微秒。

本发明的其他特征和优势以及本发明的各种实施方式的结构和操作在以下参考附图被详细描述。

附图简要描述

本发明依照一个或多个不同实施方式参考以下图详细被描述。图示仅用于说明的目的被提供且只描述本发明的示例性实施方式。这些图被提供以促进读者对本发明的理解且不应被考虑作为本发明的广度、范围或适用范围的限制。应注意到为了说明的清晰和简便，这些图示不必按比例绘制。

图1示出了依照本发明的一个实施方式的通用的TDD帧结构。

图2示出了依照本发明的一个实施方式的帧控制的示例性方法。

图3示出了依照本发明的一个实施方式的帧控制的另一个示例性方法。

图4示出了依照本发明的一个实施方式的与其他的基于TDM的传输技术的频谱共享的示例性方法。

图5示出了依照本发明的一个实施方式的与其他的基于TDM的传输技术的频谱共享的另一个示例性方法。

图6示出了依照本发明的一个实施方式的图5中的频谱共享的示例性方法的另一个方面。

图7示出了依照本发明的一个实施方式对主载波的辅载波的帧控制的示例性方法。

图8依照本发明的一个实施方式示出了图7中示出的辅载波控制的示例性方法可如何被应用到FDD操作模式。

图9示出了依照本发明的一个实施方式的支持传统的802.16e的802.16m时分双工帧结构。

图10示出了依照本发明的一个实施方式的建议的802.16m帧的基本格式和主要元素。

图11示出了依照本发明的一个实施方式的可被应用于DL子帧分区的单位子帧格式的一些例子。

图12示出了依照本发明的一个实施方式的通过TDM支持传统802.16e帧的示例性方法。

图13示出了依照本发明的一个实施方式的FDD帧结构。

图14示出了带有传统子载波间隔的相邻载波和覆盖载波部署的示例性操作。

图15示出了带有防护频带的多载波部署的示例性操作。

图16示出了混合系统带宽多载波部署的示例性操作。

图17示出了没有防护频带的混合带宽多载波部署的示例性操作。

图18示出了由于不同栅格导致的载波失调的示例性操作。

图19示出了依照本发明的一个实施方式的具有12.5-kHz子载波间隔的802.16m系统。

示例性实施方式的详细描述

在示例性实施方式的以下描述中，提到了形成本文的一部分的附图，其中其通过指定的实施方式的说明的方式被示出，本发明在所述指定的实施方式中被实践。应理解其他的实施方式可被使用且可作出结构的变化而不偏离本发明的较优的实施方式的范围。

本发明旨在用于通信系统的OFDM/OFDMA帧结构技术的系统和方法。本发明的实施方式在一个实际的应用的环境中，即，在基站和多个移动设备之间的通信中在此处被描述。在这种情况下，示例性的系统可用于提供基站和多个移动设备之间的数据通信。但是本发明不限于这样的基站和移动设备通信应用，且此处所描述的方法还可用于其它应用就像，例如，移动到移动通信、无线本地环路通信、无线中继通信或无线回程通信中。

为了提供最大的灵活性以满足当前和未来系统的需要，依照本发明的实施方式的基帧定义按等级顺序可包括五个元素：帧；帧分区；子帧；子帧分区；以及单位子帧。这些五个帧元素中的每个帧元素将在以下描述。

帧提供了主要外部结构，其管理MS可与帧边界获得同步以及开始与BS通信的快慢。因此，帧主要以长度、同步信号的存在以及与帧有关的控制信息为特征，同步信号典型地是帧的开始处的前导。

因此帧长度被设定作为MS可获得或重获同步的快慢与帧同步的开销和控制信息产生的频率的折中。对于同步延迟的考虑包括开始或重获与BS的通信的时间，例如在初始网络进入或在同步丧失之后的恢复时的时间，或者对BS进行的基本信号测量的时间，例如在邻近扫描以支持交接期间的测量的时间。

帧分区是帧的分片，其为安排相关性提供较短的时间帧。这是指对无线资源结构的决定和对于帧分区的分配在帧分区的开始作出并通常不被改变。这些通过在帧分区的开始出现的帧分区控制信令来传送到MS。

帧分区由一个或多个子帧组成，其中第一子帧应当是DL子帧以便容纳帧分区控制信令。

帧分区的长度通常基于有效的排队的DL业务和未解决的UL数据请求以及帧中的接下来的子帧中的可用的DL和UL无线资源通过帧分区基础动态地设定在帧分区上，尽管如果帧中的帧分区可开始的可用位置是基于帧分区控制信令可被定位的固定位置，帧分区的有效长度还可被相应地限制。在这种方式中，帧分区控制信令的安排水平和频率与业务负载相适应(即，当业务负载增加时变得更长以及不那么频繁)。帧分区的最大长度由紧急信令的最大容忍延迟管理，且如果最大长度短于帧的长度时可相应改变。帧中有一个或多个帧分区。

子帧被限定为具有相同的方向特性——即上行或下行——的帧内的连续数量的时间单元的无线资源。因此，子帧以两个参数为特征：1)方向(上行或下行)以及2)长度或持续时间。这个定义基本上保持了来自无线MAN-OFDMA参考系统的子帧的定义，除了这种情况，即，如果子帧属于不同的帧分区，则可能有两个连续子帧具有相同的方向性(例如，一下行子帧之后是另一个下行子帧)。

子帧的长度可用粒度来设定，粒度由单位子帧管理，因为子帧包含整数倍的单位子帧，最小长度为1单位子帧，最大长度由子帧所属的帧分区的长度管理。

由于子帧的长度管理TDD操作中的链接方向的改变速度，子帧的设置对空中接口传送延迟有直接影响，且因此对QoS和信令响应延迟有直接影响。

子帧由一个或多个子帧分区组成。不同的子帧分区可以可能更适于与一定组的MS通信的不同的物理层设定进行操作。这类似于无线MAN-OFDMA参考系统的排列域的概念，但是具有重要区别，因为可能有可在子帧分区之间与子载波排列不同地设定的其他的参数。子帧分区由相同或相容设置的一个或多个单位子帧组成，且因此，在长度上为整数倍的单位子帧。

子帧分区的数量和长度基于在特定时间所服务的MS和业务的最佳设置而通过子帧基础在子帧上设定。子帧分区以其成分单位子帧的长度和特性为特征。

对于具体的突发传输的无线资源分配可由来自子帧分区的单位子帧中的一组一个或多个可独立寻址的无线资源分配单位组成。突发传输不穿越子帧分区边界发生。

单位子帧被定义为在拥有特定物理层结构的无线载波的整体带宽(即，所有的子载波)的无线资源上的连续时间间隔，所述物理层结构例如为，导频和数据子载波组织、无线资源分配结构、OFDM符号结构，以及空闲时间长度和位置。媒介存取控制(MAC)的无线资源分配被限定在单位子帧的边界内，且因此，单位子帧还代表最大的可独立寻址的无线资源分配单位。单位子帧可被细分为可独立寻址的更小单位的无线资源，但可独立寻址的无线资源分配单位不穿过单位子帧边界。可选地，无线资源分配单位且因此相应地无线资源分配的地址空间可被限定在子帧分区的跨度内。

可被设置在单位子帧基础上的物理层参数设置的属性是进一步研究的课题，且其将被要限定的可能的物理层无线资源设置管理。单位子帧由无线载波的所有子载波上的一个或多个(典型地为几个)连续OFDM符号周期和一个或多个空闲时间组成。

单位子帧是帧结构的最小时间单位构建块。

包括以上所描述的所有五个元素的帧结构提供了最大的灵活性以符合当前和未来系统的需要。但是，在可选的实施方式中，一个或多个帧元素可被除去以降低帧控制开销并改进特定系统的性能。

图1是依照本发明的一个实施方式的在时分双工(TDD)模式中操作的示例性OFDM/OFDMA帧的示图。

OFDM/OFDMA TDD帧定义100包括：帧持续时间(T_frame)100、帧同步和控制信号102、具有不同持续时间的一个或多个下行子帧103和104，以及具有不同持续时间的一个或多个上行子帧105和106。子帧包括整数倍的单位子帧持续时间(T_u-sub)101。相邻子帧可提供相同方向上的通信，例如105和103/104，或可提供相反方向上的通信，例如103/106。第一子帧108是下行子帧且包括帧同步和控制信号102。

帧同步和控制信号102中的帧同步信号一般是具有唯一已知特性的信号，该唯一已知特性使其可容易地与帧中的其他信号区分，并与可使用相同传输媒介(例如，相同无线频率)的其他传输源的帧同步信号区分。对等地，帧同步信号显示出强的自相关特性(即，当信号与和其自身对齐的副本相比较时，其自相关函数的值具有突出的峰值)，并显示出具有与帧中的其他信号或与可使用相同传输媒介的其他传输源的其他帧同步信号的弱的互相关特性。除了唯一性的特性，帧同步信号一般地还拥有有助于接收者适当地解调和解码帧内的其他控制和数据信号的其他的有用属性。图1中所示出的帧同步和控制信号中的帧同步信号位于帧的开始，且一般地被作为帧的前导。

图2是依照本发明的实施方式的控制子帧结构的示例性方法的图示。在这种方法中，帧同步和控制信号200限定了整个帧的子帧结构。这个子帧结构定义至少包括以下的控制信息：1)指向帧内的每个子帧的开始的时间位置的指示符201，2)每个子帧的方向202(即，子帧用于下行还是上行方向)，以及3)每个子帧的持续时间T_SUb203。

子帧指示符201可以若干方式实现。一个实现方式是作为从已知时间参考点起的时间偏差，例如从帧的开始起的时间偏差。还有若干对于表示子帧时间偏差的时间单位的选项，例如用基于时钟的时间单位(例如，微秒或毫秒)表示或用单位子帧的持续时间(T_u-SUb)表示。因为每个子帧被限定为整数倍的单位子帧，用单位子帧的数量表示子帧的持续时间是最有效的，因为这导致了表示子帧持续时间所需的信息位的最小数量。因此，到帧内的每个子帧的开始的时间偏差可被表示为从帧的开始起的单位子帧的整数倍。

作为对这方法的改进，限定每个子帧的开始的更好的方式是通过将其与子帧的持续时间的说明相结合，将持续时间排列为一向量，在该向量中子帧持续时间从帧的开始起按它们的顺序被列出。通过这个改进的方法，从帧的开始起到帧内的子帧的开始的时间偏差是从帧的开始到那个子帧之间所有插入其中的子帧的持续时间的和。关于帧内的子帧的持续时间的向量组织，第n个子帧的时间偏移可被表示为：

T_{offset - sub} [n] = Σ_{i - 1}^{n - 1} T_{sub} [i]

子帧方向202可取两个值中的一个值(即，下行或上行)且因此，可由每个子帧1位的控制信息表示。这个子帧方向控制位可与每个子帧的其他属性组合在一起或可被组织为从帧的开始的第一个子帧起按子帧的顺序索引的子帧方向控制位的向量。这些是组织帧内的子帧方向控制信息的方式的例子；其他例子是可能的。为了以帧结构灵活性为代价减小控制信号开销，可应用的帧结构可从一组预先限定的设置中选择，其中帧中的子帧的位置、长度和方向可不需要单独用信号通知。

图3是依照本发明的实施方式的控制子帧结构的另一个示例性方法的图示。在这个方法中，帧中的连续子帧分组到帧分区310中。帧可由一个或多个帧分区组成且帧分区可具有不同的持续时间。帧分区提供了帧内的子帧结构的更加局部化的控制。帧分区的另一个益处是将调度窗缩短到短于帧的持续时间的时间范围的灵活性，其可有利于有严格时间要求的业务的安排。

帧分区310首先包括一下行子帧，该下行子帧包含位于子帧中的已知位置的帧分区控制数据块311(例如，位于如图3中所示的帧分区中的这个第一个下行子帧的频率时间空间的左上角)。在第一下行子帧之后，可有构成帧分区的、不同持续时间和不同方向的0个或多个其他子帧。任何帧分区的最大持续时间受从该帧分区的开始到帧的结束之间留有的单位子帧时间的数量限制。

帧分区控制311限定了帧分区的子帧结构。这个子帧结构定义至少包括以下的控制信息：1)对在帧分区中的第一下行子帧之后的每个子帧的开始的时间位置的指示符313，2)在帧分区中的第一下行子帧之后的每个子帧的方向314(即，子帧用于下行还是上行传输)，3)每个子帧的持续时间T_SUb315，以及4)对帧中的下一个帧分区的开始的指示符312。如果帧的结构从预先定义的设置中选择，则帧分区中的子帧的位置、持续时间和方向由帧中的帧分区的开始的位置隐含，且因此不需要明确地用信号通知。

子帧指示符313可以若干个方式实现。一种实现方式是作为从已知的时间参考点开始的时间偏差，例如从帧分区的开始起的时间偏差。还有对于表示子帧时间偏差的时间单位的若干选项，例如用基于时钟的时间单位(例如，微秒或毫秒)表示或用单位子帧的持续时间(T_u-SUb)表示。因为每个子帧被限定为整数倍的单位子帧，用单位子帧的数量表示子帧的持续时间是最有效的，因为这导致了表示子帧持续时间所需的信息位的最小数量。因此，到帧分区内的每个子帧的开始的时间偏差可被表示为从帧分区的开始起的单位子帧的整数倍。

作为对这方法的改进，限定每个子帧的开始的更好的方式是将其与子帧的持续时间的说明相结合，将持续时间排列为一向量，在该向量中，子帧持续时间从帧分区的开始起按它们的顺序被列出。通过这个改进的方法，从帧分区的开始起到帧分区内的子帧的开始的时间偏差是从帧分区的开始到那个子帧之间所有插入其中的子帧的持续时间的和。关于帧分区内的子帧的持续时间的向量组织，第n个子帧的时间偏移可被表示为：

T_{offset - sub} [n] = Σ_{i - 1}^{n - 1} T_{sub} [i]

子帧方向314可取两个值中的一个值(即，下行或上行)且因此，可由每个子帧1位的控制信息表示。这个子帧方向控制位可与每个子帧的其他属性组合在一起或可被组织为从帧分区的开始的第一个子帧起按子帧的顺序索引的子帧方向控制位的向量。这些是组织帧分区内的子帧方向控制信息的方式的例子；其他例子是可能的。

位于每个帧分区内的帧分区控制信息中以及指定下一个帧分区的开始的时间位置的指示符312可以若干方式实现。一个实现方式是作为从已知的时间参考点开始的时间偏差，例如从帧分区的开始起的时间偏差。如果用来表达该时间偏差的时间单位是以单位子帧的持续时间(T_u-SUb)的形式，则对于下一个帧分区的开始的时间偏差可被表示为从这个帧分区的开始起的单位子帧的整数倍。对于帧中的最后的帧分区，指示符312包含适当的唯一的值指示帧内没有进一步的下一个帧分区。

图3的方法中，包含在帧同步和控制信号300中的帧控制信息包括应用在整个帧基础上的信息。这样的信息可包括帧的持续时间、帧中的帧分区的数量、单位子帧持续时间T_u-SUb，关于OFDM/OFDMA信号中的哪个子载波在该帧内有效的限制，等等。

图4是依照本发明的实施方式的用于支持与基于其他的基于时分复用(TDM)的传输技术的另一个系统的频谱共享的示例性方法的图示。通过单位子帧持续时间T_u-SUb401和帧持续时间400的设置所具有的灵活性，可容易提供时分复用形式的频谱共享，就可适用帧和子帧定时而言，支持其他技术的要求。对其他技术的仅有的要求是其不总是需要其操作频谱被完全使用。

在这个频谱共享的方法中，帧内的一定的子帧持续时间404可为其他系统的使用预留。那些子帧持续时间在当前系统中被管理以使得在那些时间内当前系统没有传输、下行或上行。这意思是这些预留的子帧持续时间需要当前系统中的特殊指定。这个指定可以很多方式来实现。指定这些预留的子帧持续时间的一个示例性方法是以当前系统的子帧被限定的普通的方式限定它们，例如依照以上所描述的方法，并且增强如以上所描述的那样的子帧方向的限定以包括新的状态值，该新的状态值指示方向性不应用到这个子帧且因此指示特定的子帧时间不被当前系统使用。

为其他系统预留的子帧持续时间404按照如当前系统中作用的子帧的持续时间相同的策略使用。具体地，这些持续时间被限定为单位子帧持续时间401的整数倍。

不存在当前系统的子帧与为其他系统预留的子帧持续时间中的传输的物理参数要相同这个限制。可能不同的物理传输参数的例子，包括但不限于，OFDM/OFDMA子载波间隔、符号时间，以及循环前缀持续(CP)时间。

在图4中所示的例子中，其他系统以当前系统的带宽的一半的信道带宽操作。如容易从如4中所见，没有其他系统相对于当前系统所使用的带宽相关的所需带宽的限制；其他系统的带宽可以小于、等于或大于当前系统的带宽。

在图4所示的例子中，其他系统操作的信道的中心与当前系统中所使用的信道的中心频率有偏差。如可从图4中容易看到的，没有关于由其他系统使用的信道带宽的相对中心和由当前系统所使用的频带带宽的中心的限制；由其他系统所使用的信道带宽的中心可在由当前系统使用的信道带宽的中心之上、与其相同、或在其之下。也没有由其他系统所使用的信道带宽完全落入当前系统的信道带宽之内的限制；其他系统的信道带宽的任意部分可落到由当前系统所使用的信道带宽的边界之外。

图4的例子中，其他系统是以交替下行子帧410和412以及上行子帧411和413操作的TDD系统，帧精确地包括跟随有一个上行子帧的一个下行子帧，具有5毫秒帧持续时间。可容易看出，其他系统在预留的子帧持续时间内的传输的方向对当前系统中的预留子帧持续时间的分配要求不重要。其他系统的相关信息包括预留的子帧的最小周期，且如果适用，还包括这个最小时期内的多个预留子帧之间的任何相关计时要求。其他系统所需的预留的子帧的周期根据两个参考预留子帧持续时间之间的间隔来限定，如由图4中的预留子帧持续时间410和412所表示的那样。当前系统的帧时间应被选为其他系统所需的预留子帧持续时间的最小周期的整数倍。以这种方式，当前系统的帧时间内的预留子帧持续时间的相关位置保持固定，因此避免了关于预留子帧持续时间与由当前系统所需的任何周期帧控制信息相冲突的任何问题。考虑到用于相对于其他系统的预留子帧的周期性要求来设定当前系统的帧持续时间的准则，人们可看到如果其他系统的预留子帧持续时间以5毫秒的间隔重复，则图4的例子中的当前系统的10毫秒的帧持续时间的选择是适当的选择；其他系统的下行子帧的预留子帧持续时间保持在当前系统的10毫秒帧内的相同的相对位置，且因此有助于避免其他系统的预留帧持续时间与在当前系统的10毫秒帧的开始处的帧同步和控制信号405之间的任何冲突。如可从图4中所见，在落在参考预留子帧410和412和这些参考预留子帧之间的其他预留子帧411和413之间的相对间隔可有一些变化。

图5是依照本发明的实施方式的用于支持与基于其他的基于时分复用(TDM)的传输技术的另一个系统频谱共享的另一个示例性方法的图示。这个方法最适用于其他系统需要不完全与当前系统的信道带宽重叠的信道带宽的预留的情况，因此不要求当前系统的整个带宽按要求被预留用于其它系统。这个方法仅在当前系统基于OFDMA技术时适用，因为OFDMA技术可在任何时间利用子载波的子集。

首先应注意到图5的方法在很多方面与图4的频谱共享的基本方法类似，并且其已与那个方法的描述相关联地描述。因此，图5的方法仅关于不同于图4的基本方法的那些方面被描述。

如图5中所示，这个方法利用基于二维(二维是时间和频率)OFDMA信号中的矩形区域的物理资源分配的概念。这样的物理资源分配通常被称为OFDMA区域。

本系统的一个方面是在下行和上行子帧两者中在时间和频率的两个维度上分配不同的长度的OFDMA区域的能力。矩形OFDMA区域的边缘被限于落入子帧的频率和时间边界内。

图4的基本频谱共享和图5的更灵活的共享方法之间的一个区别是，在基本方法中，其他系统的预留资源根据子帧持续时间来限定，而在本更灵活的方法中，其他系统的预留资源根据OFDMA区域来限定。因此，在更灵活的方法中，在需要为其他系统预留子载波的时间间隔中，允许当前系统利用OFDMA信号中那些不被该其他系统需要的任何子载波。阐述这个不同的另一个方式是，在基本的方法中，其他系统的预留区域作为当前系统中的独立子帧出现，而更灵活的方法中，预留区域作为当前系统的子帧中的OFDMA区域出现。更灵活的方法的这个后一特征在图5中示出，其中为其他系统预留的OFDMA区域(510、511、512、513)位于当前系统中的子帧504内。

与图4中的基本方法类似，图5中的更灵活的方法也没有其他系统所使用的信道带宽完全落入当前系统的信道带宽内的限制；其他系统的信道带宽的任何部分可落到当前系统所使用的信道带宽的边界之外。在后一种情况下，为其他系统预留的OFDMA区域的大小由其他系统的信道带宽和当前系统的信道带宽的重叠的量确定。

如果其他系统的预留的OFDMA区域落入当前系统的下行子帧中，则需要特殊的安置考虑。这是因为子帧控制信息的可能性出现在该子帧中。如果出现，这个子帧控制信息典型地位于子帧的前部(最早的时间)。如果适用，其他系统的预留OFDMA区域不可位于在当前系统的下行子帧的前部。这个考虑在图5中示出，其他系统的预留OFDMA区域510和512不位于下行子帧中的第一单位子帧时间内。

图6提供了与图5相同的示例情况的帧的图示，但仅从当前系统的角度考虑。图示出了其他系统的预留OFDMA区域在当前系统中作为空区域出现，空区域是其中没有来自当前系统的传输、上行或下行的频率时间区域。

图7示出了如以上所描述的基于帧分区的帧控制的方法可怎样简单地扩展以支持一个或多个辅载波也被分配作为BS的可用资源以用于通过空中接口进行通信的情况。辅载波701可与主载波700邻接或不邻接，且这些辅载波中的一个或多个的资源连同主载波的资源构成了基站(BS)的可用资源。

在图7的支持多载波的扩展方法中，控制信息仅存在于主载波700上。除以上已经描述的主载波700的最小控制信息之外，另外一组控制信息714提供了位于辅载波上的帧分区中的传输的控制和资源分配。最小限度上，辅载波的每组帧分区控制信息714包括辅载波的位置和大小，分别例如关于中心频率和带宽，或可选地由辅载波的标识符概括，其中辅载波的位置和大小信息已预先与这样的标识符相关联，就这些信息而言，对于每个子帧的位置、大小和方向的考虑与以上所讨论的主载波700、下行子帧的数据传输的位置、大小和MS分配以及上行子帧的UL数据传输的资源相同。

在图7的用于多载波支持的扩展的方法中，还引入了参数T_f，offset721，参数T_f，offset721代表在辅载波上的帧分区的开始和相关帧分区主载波之间引入的时间延迟。这样的偏差代表距主载波700的所允许的MS接收和处理辅载波714的帧分区控制信息时间，以及如果适用，代表将发送和接收操作切换到辅载波701的所允许的时间。T_f，offset可被设计作为固定系统参数或作为系统范围内的或每个辅载波基础上的可配置参数。在后一种情况中，参数的值可包括在向由BS服务的MS的系统广播信息中。

图8还示出了BS上的多载波支持如何可被应用到频分复用(FDD)操作中的示例性方法。在BS的多载波操作的这特殊情况下，主载波800和辅载波801上的帧分区控制的方法与如以上描述的一般的多载波操作所描述的方法相同，限制为，主载波800上的所有子帧具有下行链路方向并且辅载波801上的所有子帧具有上行链路方向。

也在图8的FDD支持的示例性方法中，参数T_f，offset821应被设计为在每个辅载波基础上可配置，以使得参数的值可根据是只支持全双工FDDMS还是也需要支持半双工FDD(H-FDD)MS来适当地设置。H-FDD MS不在同一时间发送和接收。在H-FDD的情况下，可由T_f，offset引入足够的延迟，以使得在主载波800和辅载波801之间的相关帧分区之间充分不叠加，以便对H-FDD MS执行足够大小的下行和上行传输。例如，帧分区可被设置成相等的大小，且延迟T_f，offset可被设置成帧分区的大小，以基本上提供对于主载波和辅载波之间的特定帧分区的交替模式。如果在特定BS上只支持全双工FDD MS，T_f，offset的值可被设置得实质上较短，因为MS可同时在主载波800上接收和在辅载波801上发送；在这种情况下，只需要为MS分配接收和处理辅载波的帧分区控制信息814的时间。T_f，offset的较短的值允许BS和MS之间有数据的较快的变化，这尤其与控制信令交换有关——这可改进实质上从快速信令交换获益的某些操作的性能，例如混合自动重复请求(HARQ)操作。

本发明的另一个实施方式描述了定义带有对IEEE802.16e标准(16e)帧结构的传统支持的、建议的IEEE802.16m标准(16m)的新的方式。

建议的IEEE802.16m标准在将来可能是重要的，且16m帧结构需要具有适应性强的、可扩展的基础。但是，传统的16e帧结构施加了限制其适应性的限制。因此，期望设计16m帧结构以在将16m性能的降低最小化的同时在相同的载波上为传统的16e移动站服务。另外，避免两个不同的16m设计是重要的：一个是纯16m基站(BS)另一个是带有16e传统支持的16m BS。

根据本发明的实施方式，16m帧设计的新的方法包括以下：(1)以适合满足16m要求(例如，较短的延迟、较低的控制开销等)的帧设计开始；(2)增加足够的灵活性以允许帧分区和定时以满足传统16e帧的要求；以及(3)通过适当的资源保留来将传统的16e帧和子帧装入16m帧结构(无论16m帧结构是否提供传统的支持，16m帧结构元素和控制都是相同的)。

依照本发明的一个实施方式的在时分双工(TDD)模式中操作的OFDM/OFDMA帧的示例性定义在图1中示出。根据本发明的实施方式，16m帧结构提供了设置子帧参数的较大灵活性。首先，帧持续时间不受子帧的数量和方向的约束。第二，帧持续时间不受满足服务质量(QoS)延迟要求的约束。第三，容量和延迟之间的权衡可通过子帧设置来控制。设置子帧参数中的这个灵活性使得能容易地适应很多不同的情况。例如，交替短子帧可用于双向实时通信。

16m帧结构在帧同步和控制信号中具有16m-特定的前导。帧同步和控制信号至少包含适用于整个帧的控制参数，且可包括对于帧内的子帧的控制信息。对于子帧的控制信息还可分步在子帧中。

灵活性是16m帧设计的重要方面。根据本发明的实施方式，16m帧结构中的参数动态可配置。16m帧结构可具有与传统的16e帧相比较长的帧。但是，有较长的帧不等同于有较长的子帧，且帧持续时间和子帧持续时间尽可能地独立。子帧由方向和一组物理(PHY)级属性来区分。多数PHY属性允许在子帧和子帧之间有不同。

图9示出了依照本发明的16m帧结构中的传统的16e支持。根据本发明的这个实施方式，16m帧结构900保留了图1中描绘的灵活的帧的很多属性。另外，如图9中所示，16m帧中的某些空子帧904被保留以用于传统16e的使用。那些“空”子帧904的持续时间中没有16m传输。这些持续时间被保留以供传统的16e帧的子帧910、911、912和913使用。

16m帧具有其本身的前导，该前导理想地与传统的16e的现有前导正交。传统的16e MS将需要与传统的16e前导帧同步，而支持16m的MS将与新的16m前导同步。

在16m帧的开始和存在于16m帧的持续时间内的传统的16e帧的开始之间有固定的相对偏差。这可通过将16m帧持续时间设置为所嵌入的传统16e帧持续时间的整数倍来实现。

16m子帧中的OFDMA物理层(PHY)的参数可与传统的16e子帧中的那些参数不同。无线资源管理被提供用于确定无线资源的多少比例可用于16m数据传输与传统的16e数据传输。

依照本发明的一个实施方式，16m帧设计没有不必要地受支持传统的16e的限制。在一个实施方式中，新的16m帧结构被限定为满足16m关于帧结构的要求。传统的16e支持被作为嵌入在16m帧内的单独的帧结构，且16m帧控制在有或没有传统的16e共享的操作时是一致的。因此，16m帧结构兼容传统的16e支持而不受其限制约束。

为了最大化802.16m的优势，本发明的另一个实施方式提供了具有满足802.16m要求的最大灵活性的帧结构。然后，传统支持尽可能独立地添加到这个新结构中。以这种方式进行820.16m帧结构设计相对于从传统帧结构开始并增加802.16m支持到传统帧结构中提供了几个优势，包括：

(1)最小化传统帧结构对802.16m帧结构的影响；

(2)最小化在相同载波上服务传统的16e移动站时802.16m性能的降低；

(3)允许802.16m操作无论是否实现了传统支持都是一致的；以及

(4)当由实现了的传统支持或没有实现传统支持的802.16m BS服务时，都允许802.16m MS都以相同的方式操作。在一个实施方式中，802.16m帧结构不紧耦合应被独立控制的参数。这样的参数包括：在相反方向传输的机会的最大时间；帧同步机会之间的最小时间；以及用于安排相关时间帧的参数。

依照本发明的这个实施方式的16m帧结构还提供了可被应用于所有所要求的无线载波操作情况的一致基帧结构和帧结构元素，该所要求的无线载波操作情况包括：TDD、FDD、半双工FDD(H-FDD)以及多载波。

图10示出了依照本发明的一个实施方式的建议的IEEE802.16m帧的基本格式和主要元素。这个格式提供了足够的灵活性以使得这个基帧的定义适应各种操作情况，例如满足不同的最小的业务QoS要求或用于不同的无线载波配置、不同的双工模式或多载波操作。但是，随着设计的成熟，可牺牲某些灵活性作为对减小帧控制开销的合理折中。

参考图10，基帧定义包括按层级顺序的五个元素：帧；帧分区；子帧、子帧分区；以及单位子帧。基帧定义1100包括：帧持续时间(T_frame)1007、帧同步和控制信号1002、不同持续时间的一个或多个下行子帧1003和1004、不同持续时间的一个或多个上行子帧105和106。子帧包括整数个单位子帧持续时间(T_u-sub)1001。邻接的子帧可提供相同方向上的通信，例如1005和1003/1004，或可提供相反方向的通信，例如1003/1006。第一子帧1008是下行帧且包含帧同步和控制信号1002。

图10中还示出，基帧1000中的连续子帧被分组到帧分区1010中。帧可由一个或多个帧分区构成，且帧分区可具有不同持续时间。帧分区提供了对帧内的子帧结构的更加局部化的控制。帧分区的另一个益处是将调度窗缩短到短于帧的持续时间的时间范围的灵活性，这可有利于有严格时间要求的业务的安排。

帧分区1010首先包括一下行子帧，该下行子帧包含位于该子帧中的已知位置的帧分区控制数据块1011(例如，位于图10中示出的帧分区中的这个第一下行子帧的频率时间空间的左上角)。在第一下行子帧之后，可有构成该帧分区的具有不同持续时间和不同方向的0个或更多个其他子帧。任何帧分区的最大持续时间受从该帧分区开始到帧的结束所留有的单位子帧时间的数目的限制。

帧分区控制1011定义了帧分区的子帧结构。这个子帧结构定义至少包括以下的控制信息：1)对帧分区中第一下行子帧之后的每个子帧的开始的时间位置的指示符，2)在帧分区中第一下行子帧之后的每个子帧的方向(即，子帧是用于下行传输还是上行传输)，3)每个子帧的持续时间T_sub，4)对帧内的下一个帧分区的开始的指示符。

子帧包括一个或多个子帧分区(图10中未示出)。如以上所述，子帧分区包括具有相同或相容的配置的一个或多个单位子帧，且因此，子帧分区在长度上是单位子帧的整数倍。子帧分区的数量和长度基于对于MS的最好的配置以及在特定的时间所提供的业务由子帧基础在子帧上设置。子帧分区以其成分单位子帧的长度和属性为特征。

单位子帧可包含所有子载波上的一个或多个(通常为若干个)OFDMA符号周期和一个或多个空闲时间。图11提供了可应用于DL子帧分区的单位子帧格式的一些说明性例子。图11中的例子(a)示出了最大限度填充有OFDM符号周期1111、1112，…111n(即，理想地，没有空闲时间)的单位子帧1101。这种类型的子帧可通常用于除了以下情况之外的所有情况：对于时分复用(TDD)操作的情况的DL子帧中的最后子帧分区的最后单位子帧的情况，或帧的第一子帧内的第一DL子帧分区中的第一单位子帧的情况。图11中的例子(b)示出了包含用于在单位子帧的结尾进行方向转换的足够的空闲时间1199的单位子帧1102，该单位子帧用作TDD模式中的DL子帧的最后子帧分区中的最后单位子帧。图11中的例子(c)示出了在单位子帧的开始包含同步符号1131的单位子帧1103。单位子帧1103可以是在子帧分区中需要同步信号的地方所应用的单位子帧。

根据本发明的另一个实施方式，如图11中所示出的类似一组的单位子帧结构可应用于UL子帧分区。单位子帧格式的精确设置将依赖于OFDMA符号参数和单位子帧长度的限定，其确定了单位子帧内的符号周期的适合度。

图10中示出的基帧结构直接适用于TDD操作。TDD操作的主要的额外的考虑是帧和子帧边界和子帧方向在临近的BS之间应一致以便最小化干扰问题。

IEEE802.16m BS对遵守无线MAN-OFDMA参考系统的MS的支持由对820.16m帧的子帧分区和传统16e OFDMA帧的DL和UL子帧部分的时分复用(TDM)提供。图12示出了依照本发明的实施方式的通过TDM来支持传统16e帧的示例性方法。

带有传统支持的TDM操作的一些方面在以下示出。首先，IEEE802.16m帧1200包含用于IEEE 802.16m操作的单独的前导1202，其与传统的无线MAN-OFDMA前导1212正交，以实现IEEE802.16m模式中的MS操作与依照无线MAN-OFDMA参考系统的那些操作之间几乎透明的操作。新的前导的详细定义将被确定。

第二，IEEE802.16m帧1200的长度被设置为5毫秒的传统的无线MAN-OFDMA帧长度的整数倍。这使得在IEEE802.16m帧的开始和一个或多个在IEEE802.16m帧内重叠的传统的无线MAN-OFDMA帧的开始之间保留有固定的偏差。

第三，IEEE802.16m帧1200使用帧内的空子帧分区1204保留帧的部分以用于传统的无线MAN-OFDMA帧1210。空子帧分区被限定为其中没有IEEE802.16m传输被BS或MS产生的子帧分区。例如，空子帧分区1204的持续时间被保留以由传统的16e帧1210的部分1213和1214使用。

第四，IEEE802.16m帧使用由传统的无线MAN-OFDMA参考系统提供的现有机制告知传统无线MAN-OFDMA MS在DL和UL子帧中被保留用于传统使用的间隙。这样的间隙可位于DL和UL子帧中的任何符号偏移处，包括被插入到DL或UL子帧的中间以减小对IEEE802.16m操作的延迟影响。这个的例子在图12中示出，其中第二传统无线MAN-OFDMA帧的DL子帧1215通过在传统DL子帧时间范围内插入一对IEEES02.16m子帧1205而被分为两部分。

根据本发明的实施方式，图10的对于BS上的多个同时的载波的操作的基帧结构的扩展提供了作为具体的子案例的FDD帧结构。带有具体的FDD应用的这个扩展的多载波帧结构在图13中示出。

FDD帧结构与TDD帧结构共用了相同的帧结构元素，在被认为是主控制载波的DL载波1300中出现相同元素和控制。除了在DL载波本身中提供帧结构和无线资源分配控制，作为主控制载波，其还对于UL载波1301提供帧结构和无线资源分配控制，UL载波1301被认为是与主控制载波绑定的辅载波。

由主控制DL载波提供的关于辅UL载波的控制信息的类型可被分为两类：1)半静态和2)动态。半静态控制信息可以是可配置的且通常对于扩展的时间段保持不变(通常直到某个系统配置改变为止)且还可作为系统广播信息被传送。动态控制信息通常根据与控制信息相关的元素的一种情况到另一种情况的变化而变化。

半静态信息可包括以下的FDD帧控制数据：辅UL载波1301的位置和大小、载波到载波标识符的映射；从主控制DL载波的帧的开始到辅UL载波的相同帧的开始的时间偏移，T_f，offset1321。时间偏差T_f，offset1321在MS需要接收和处理辅UL载波上的控制信息之前，为MS提供了接收和处理主载波上的控制信息的一些宽限量。为了支持半双工FDD(H-FDD)操作，这个偏差13121还可包括用于供信道从主控制DL载波切换到辅UL载波的宽限量，以及确保在主控制DL载波的帧分区和辅UL载波的相同帧分区之间的有足够的非重叠时间。对于每个辅载波有单独的T_f，offset。

动态控制信息主要与每个帧分区相关联且因此支持FDD(以及通常地支持多载波)操作，辅UL载波的相关帧分区的新的一组的控制数据包括在主控制DL载波1300发送的用于每个帧分区1320的帧分区控制信号1311中。

辅UL载波1301的帧分区控制信号1311包括帧分区中的子帧配置。对于多载波操作的FDD子案例，主控制载波上的所有的子帧是下行的，且辅载波上的所有子帧是上行的。因此，通常不需要每个帧分区有多于一个的子帧，因为子帧的主要特征是其方向性。

帧分区控制信号1311还包括帧分区中的每个子帧内的子帧分区配置、每个子帧分区中的数据分配的配置和安排，以及指定了主控制DL载波上的帧分区到辅UL载波上的相关帧分区的偏差的时间偏差T_fp，offset。每个帧分区具有单独的时间偏差允许辅载波上的帧分区长度与主控制DL载波上的相关帧分区的长度不同。

期望802.16m的设计使得802.16是低成本高效的、全局的并且可与将来的技术良好兼容的。满足这些要求需要在802.16m将如何受限于支持传统MS的要求的限制和同时又满足作为全局IMT-Advanced技术的需要之间获得某个平衡。802.16m技术的基础之一是作为802.16m的基础物理层多址和传输技术的OFDMA技术的配置。为了使802.16m成为这样低成本高效的、兼容、全局的技术，依照本发明的一个实施方式的OFDMA配置的新的方法被采用，其中子载波间隔被固定为与16m要在其中操作的无线环境良好适应的、且与现有的和潜在的将来的载波带宽高度兼容的值。根据本发明的一个实施方式，16m的物理层基于12.5kHz的固定的子载波间隔。这个方法的原理和这个特定间隔的选择以及保持当前OFDMA参数的问题在以下被详细描述。

IEEE802.16m系统需求文档(SRD)要求IEEE802.16m应满足IMT-Advanced要求。另外，作为一部分包括在IEEE802.16m中的所有的改进应有利于继续改进的思想，使得当技术超出802.16m时，IEEE802.16保持具有竞争力的性能。

在另一方面，IEEE802.16m SRD还要求IEEE802.16m应为无线MAN-OFDMA参考系统提供继续的支持和互操作性，无线MAN-OFDMA参考系统被限定为与由WiMAX Forum Mobile System Profile Release 1.0指定的功能集合相兼容的系统。例如，基于向后兼容的要求，802.16m BS支持在相同的RF载波上操作的802.16m MS和传统的MS。

但是有很多问题存在于目前的传统系统设计中。一些问题对系统实现、网络部署和设备成本有不利影响。因此应防止在设计802.16m系统时继承传统系统的缺陷。

OFDMA数字设置(numerology)是OFDM技术的基础且直接影响帧结构设计，其是物理层的一个基本元素。以下的部分描述了由传统系统使用的OFDMA数字设置导致的一些问题和其对目前传统系统的影响。

第1个问题是传统数字设置不能缓解传统支持的难度。具有5/10/20MHz、3.5/7MHz和8.75MHz带宽的传统系统具有基于不同系列带宽获得的不同的子载波间隔值，且因此具有不同组的采样频率。这样的不相容的采样频率组对设备施加了不必要的复杂性来支持不同的带宽。基于传统支持要求，802.16m BS支持都在相同的RF载波上操作的802.16m和传统的MS。但是，16e(或WiMAX)部署中有三组传统的数字设置，即5/10、7/14、和8.75。期望全部支持它们以保证与普通的装置和设备的全球漫游的兼容性。但是，这些传统系统不仅具有不同的数字设置参数例如子载波间隔，它们还通常位于不同的频带。16m设计中对于支持传统系统具有巨大的挑战。

传统的观点是16m系统可采用现有的传统数字设置，且可没有很多难度地支持16m系统。但是，这个方法将损害16m的性能。假设16m OFDMA设计基于已存在于802.16e中的数字设置，则这个方法下有两个选择。

选择1：采用原有的不同组数字设置。即使在绿色现场部署(在此处传统支持关闭)中，16m MS将支持所有的传统采样率和子载波间隔。这意味着对于全球漫游支持不同的带宽和不同的数字设置组。这个选择可能是实现传统支持的最简单的方式。但是，现有的长期演进(LTE)和超移动宽带(UMB)设计的每个都已采用单个组的数字设置，但是16m设计趋于保留对于5/7/8.75Mhz系统带宽的3组的数字设置。由于需要支持16m设备全球漫游，减小带有多组数字设置的16m的成本可能是困难的。另外，目前的16e数字设置(以下详细阐述)具有很多问题。例如，不明确16m将如何处理被限定在700MHz和其他频带中的6-MHz和12-MHz系统带宽。为它们创建第四组数字设置不是好的选择。预测哪些其他带宽将分配给IMT-Advanced是困难的。继续增加新的组的数字设置将继续使得将来的16m需要有更高的成本和复杂的设计。其他的竞争技术使用单个组的数字设置和设计以支持不同的频带中的不同的系统带宽以实现全球漫游，且16m可能没有很多竞争优势。因此，选择1前景不是很好。

选择2：使用传统组的数字设置中的一组(例如，最普遍的5/10MHz)。MS将仍需要支持不同组的数字设置以用于传统的支持——即7/14MHz和8.75MHz。在16m和16e设计之间共用仅一组数字设置将不再能实现。至少我们不能用一组数字设置用于全球漫游的16m设计。因为无论以何种方式16m MS设计都将需要支持多采样基础频率以用于传统支持，例如使用利用一个晶体或通过不同的晶体的速度变化过滤器提供对于16m(2.5GHz、10.9375kHz)和16e(3.5GHz、7.8125kHz)两者的支持，那么，无论16m使用的子载波间隔是多少(10.9375hHz或其他子载波间隔例如12.5kHz)，在设计复杂度上都没有不同。但是，如以下所讨论，使用10.9375kHz子载波间隔存在很多问题。

第2个问题是，由于未使用的防护子载波，传统的数字设置具有低的频谱效率。基于常用的传统16e设计的数字设置可见IEEE802.15e 2005的表310a。在914个落进10MHz带宽的子载波中，只有840个子载波可用于传输信息——8.8％的带宽被浪费。另外，被914个子载波占用的带宽未填满10-Mhz载波带宽。以下是如何计算最大频率效率的公式：

n_{Efficiency} = \frac{R_{Modulation} \times n_{UsedSubcarriers}}{T_{symobol} \times {BW}_{System}}

(公式2-1)

其中R_Modulation是调制速率(例如，对于16QAM为4)，n_{UsedSubcarriers}是额定的(nominal)系统带宽内使用的子载波的数量，T_symobol是符号周期，且BW_System是额定的系统带宽。

让我们设置循环前缀(CP)＝0以计算系统的最大n_Efficiency。

T_{symobol} = \frac{1}{f_{Δ}}

(公式2-2)

其中f_Δ是子载波间隔。

BW_System≥n_{MaximumSubcarriers}×f_Δ (公式2-3)

其中n_{MaximumSubcarriers}是额定的系统带宽可具有的子载波的最大数量。

让我们将公式2-2和公式2-3带入公式2-1中，我们可得出如下结论：

n_{Efficiency} \leq \frac{R_{Modulation} \times n_{UsedSubcarriers}}{n_{MaximumSubcarriers}}

(公式2-4)

频率效率与系统带宽内的子载波的最大数量中的被使用的子载波数的数量成比例。我们可以看到，如果我们能使用73个防护子载波(n_{MaximumSubcarriers}-n_{UsedSubcarriers}＝914-841＝73)和1个DC子载波发送数据并将其除以子载波的最大数量914，那么新的16m系统的可立即多出8.8％的效率。本发明的一个实施方式中描述的建议的16m数字设置允许所有的子载波用于数据传输而没有防护子载波，因为相邻邻接的子载波间隔是对齐的。这使得所建议的16m数字设置的操作效率在设计上比使用现有的16e数字设置的PUSC操作多出8.8％。当运营带宽在载波周围具有足够的防护频带时，那么该8.8％将不被浪费掉。

第3个问题是由于邻接载波中的非对齐子载波，传统数字设置在多载波部署中发生容量损失。对于目前的无线MAN-OFDMA参考系统，载波的中心频率位于从频段边缘开始的250-kHz栅格处。250-kHz栅格是常用的，因为将全部的载波带宽(其通常被设置为0.5或1MHz的倍数)平均划分，且划分得足够精细以使得频带内的频段或块内的载波的位置的微调具有灵活性，但是也划分稍微粗糙，以减小潜在的中心频率位置的数量(且因此限制MS对操作载波的搜索次数)。因为250-kHz栅格可平均划分现今的并且常用的载波带宽，邻接的载波可彼此相邻地设置且因此最大限度地利用可用频谱。这种类型的RP部署的例子在图14中示出，其中两个邻接的5-Mhz载波使用传统的子载波间隔部署。

在图14中还示出了在这种情况下对于5-MHz和10-MHz带宽使用10.9375kHz的传统子载波间隔的问题——因为从载波中心频率到载波边缘没有整数个子载波，子载波在邻接载波之间不对齐。OFDM操作的特点应为子载波上的传输在从该传输子载波开始的整数子载波间隔的点处不引入干扰功率，但在这些点之间导致干扰功率。因此，子载波在邻接载波之间不对齐意味着，如果没有正确处理的话，来自一个载波的边缘附近的传输的干扰就导致对邻接载波的边缘附近的子载波的额外的干扰。在传统的无线OFDMA-MAN参考系统的设计中，这个问题通过两种方法的结合来解决：1)在载波边缘保留若干子载波作为未使用的防护子载波，以使得通过传输的信号功率随着增加的频率分离而自然衰减来实现干扰的减小，以及2)使用发射过滤器来将对邻接载波的干扰功率进一步减小到可接受的水平。这两种方法导致开销：1)由于防护子载波导致的由5％到多于8％之间的容量的损失，以及2)因为发射过滤器的要求而导致的实现成本/复杂度。传统系统的这两种开销可通过将邻接载波之间的子载波简单地对齐而消除。

第4个问题是传统的数字设置缺少对于多载波部署的多载波可扩缩性。服务提供者通常更喜欢可扩缩的部署计划，其中当业务增长时开始利用多个载波。在载波为相同的系统带宽或者是不同系统带宽的混合时，不相容的子载波间隔不必要地限制1.25MHz系列(5，8.75，10，20MHz)和3.5MHz系列(3.5，7，14MHz)的效率和灵活性以在多载波模式中工作。图15示出了带有防护频带的多载波部署的示例性操作。图16示出了混合系统带宽多载波部署的示例性操作。如果载波作为如图15和图16中示出的邻接载波操作，由于不相容的子载波间隔导致的载波间干扰使得如以上所讨论的防护子载波的存在成为必要。另外，多载波不能操作作为若干多带宽到共用聚合带宽(共用FFT)上的叠加以便在相同时间支持具有不同带宽能力的设备——这个特征对于在公共空中接口下支持具有大不相同的成本、复杂度和吞吐量要求的设备是重要的(例如，从低速、低成本远程数据采集/监控设备到高端多媒体设备)。这个多载波模式在图17中示出，其示出了没有防护频带的混合带宽多载波部署的示例性操作。

在本发明的一个实施方式中，16m使用12.5kHz作为子载波间隔，且符合不同频带中的不同栅格，且邻接载波之间的子载波间隔对齐。因此，这个子载波间隔使得相同系统或不同系统的混合系统的多载波部署易于被支持。这个功能为16m提供了与UMB和LTE相比的相对优势，如图17中所示的，在相邻载波之间的没有防护子载波时，UMB和LTE不能支持多载波部署。其说明了多载波部署中的巨大优势和实现不同16m设备的全球漫游的最容易的方式。

第5个问题是改变栅格以解决第3个问题导致了其他问题。实现邻接载波之间的子载波的对齐的足够的要求是将栅格限定为整数个的子载波间隔并将邻接载波的中心频率分开整数个的栅格间隔。有两个设计方法可被采用来满足这个要求：(a)保留传统的无线OFDMA-MAN参考系统中的子载波间隔并基于其限定新的栅格；以及(b)保留现有的250-kHz栅格并限定802.16m的新的子载波间隔。

上述的方法(a)存在问题。因为802.16m的载波中心与无线OFDMA-MAN参考系统的载波中心不同，传统的支持受到不利影响。载波的这种失调在图18中示出。在图18中要注意到的重要的特征是，两组载波之间的偏差不是恒定的，其使对传统支持的设计和工程实现严重地复杂化。由不同的栅格导致的中心频率中的偏差导致了传统区域和新的16m区域之间在其占用叠加的频率空间时的操作载波带宽的失调和子载波的失调——图18中示出的例子。由于不同的栅格而导致的对802.16m具有单独一组载波中心频率还对802.16m MS搜索可用的16m或传统的服务所需的时间有不利影响，这是因为需要搜索双倍数量的可能的中心频率。

尤其对于应用到5/10/20-MHz带宽操作上的10.9375-kHz子载波间隔，栅格不能被限定为由也平均划分5、10或20MHz带宽的子载波间隔的整数倍构成。对于这种情况，在与250kHz相同的栅格值范围内只存在一个能够以kHz的单位来限定(其他的可以更精细的单位限定例如Hz或Hz的几分之一)的175kHz的栅格值；且可容易看到175kHz不平均划分5、10或20Mhz。考虑到这种情况，只有两种方法使得邻接载波的中心频率可与从频段边缘算起的多个栅格对齐：1)引入图15和图16中示出的邻接载波之间的间隙，以及2)如图17中示出，通过截断载波的有效带宽来消除对于邻接载波之间的间隙的需要。在这两种情况下，一些频谱的浪费是一定的。

实现受到了影响，因为不能限定频段或频带内的块内的相同相对位置中的载波或一组邻接载波的一致的中心——这可影响设计中的低成本通用部分的可获得性。

以上提到的方法(a)的问题对于方法(b)不存在，因为对于方法(b)，按照定义，在250-kHz栅格中将有整数个子载波间隔，且如之前提到的，250-kHz均匀地分布在802.16目前存在的所有载波带宽中。使用均分250-kHz栅格的子载波间隔提供了另外的益处：能够适应其他可能的未来带宽，这点应被考虑到，以便最大化被分配的频谱的使用而不发生与方法(a)有关的任何问题。后者的一个例子将是支持基于6-MHz的载波带宽，因为在美国，宽带无线服务的很多频谱分配是6或12-Mhz范围。

方法(b)的潜在缺陷可能是需要802.16m BS在实现了传统支持时能够在两个子载波间隔之间动态地转换。这产生的另外的实现方式复杂度应是易控制的，因为这种类型的动态转换可通过简单的设计来处理，且如果BS被设计为支持5/10-MHz、3.5/7-MHz和8.75-MHz操作，则目前在无线MAN-OFDMA参考系统中存在使用相同硬件支持多载波间隔的需要。另外，由于区域之间的载波带宽和子载波间隔的失调，方法(a)还引入传统区域和802.16m区域之间的不同的操作。解决方法(a)的这个问题的复杂度可能大于简单地解决方法(b)中的这些区域之间的两个子载波间隔的复杂度。

第6个问题是10.9375的单个子载波间隔需要为每个系统带宽限定被使用的子载波。每个带宽的被使用的子载波数量需要带有第4个问题中所需的修改的限定。对于每个新的系统带宽都需要新的系统简要特性。使用12.5kHz子载波间隔，频段类中的所有现有的带宽分配可被均匀划分。不需要为每个新的系统带宽限定被使用的子载波。目前，我们知道700MHz和其他频段内分配了6MHz和12MHz。对于我们来说难以预测哪些其他带宽将分配用于IMT-Advanced频带。通过12.5kHz子载波间隔，我们确切地知道这些带宽的被使用的子载波是哪些，且16m设计将可前向兼容。当需要另外的防护子载波时，边缘上的资源块可被放弃以满足带外发射要求。

传统数字设置的第7个问题是其具有不同数量的被使用的子载波。对于一个给定FFT大小的传统系统，由于不同的排列模式，被使用的子载波的数量的值是不同的，即使对于同样信道带宽也是如此。例如，在其中FFT大小是1024且信道带宽是10MHz的传统系统中，在具有不同的带宽效率时，被使用的子载波的数量在841到865范围内。这个问题可以通过适当的802.16m帧结构设计来避免。通过共用的12.5kHz子载波间隔，被使用的子载波数量可被很好地确定而没有混乱。

在一方面，如移动WiMAX系统简介所说明的，只有一种类型的循环前缀(CP)存在于当前传统系统中，其是有用的符号时间的1/8。

第8个问题是传统的数字设置使用单个的循环前缀(CP)用于系统部署中。当前的传统系统不支持网络中的不同BS的不同CP长度，但只有一个有效CP值用于所有BS。实际上没有机制允许BS改变或配置当前传统系统中的CP持续时间。但是，对不同的部署环境只使用一种类型的CP长度是不适合的。例如，在严重的多径效应(即，较大的延迟扩展)的情况下，较长的CP应被用于消除ISI和ICI。但是，具有较少多径效应的较简单的情况只需要短的CP以便减小开销和传输功率。

另一方面，由当前传统系统限定的CP长度是有用的符号时间的一部分。但是CP持续时间不应依赖于有用的符号时间，尤其是在当前传统系统中，有用的符号时间在不同的采样频率组之间变化。这导致了在多数部署情况下有不必要的开销，并导致频率效率的不必要的减小。

第9个问题是基于传统数字设置的新的16m帧在时间上不与LTE帧结构向后兼容。由于多组的现有传统数字设置导致不相等的符号持续时间，基于子结构边界的、与传统数字设置符号对齐的16m帧结构是不适合的。因此16m单位子帧设计(或等效词语“时隙”)不能与当前的LTE设计相匹配。其不能在时间上与LTE超帧向后兼容。

由于16m已被指定采用作为IMT-Advanced技术，其不可避免地将与相同的IMT-Advanced和IMT-2000频带并列地共同存在。如果在LTE系统在相同频带内被部署之后16m不能被部署，将是个很大的缺陷。最可能的是LTE设备在接下来的几年内先于16m部署，且16m的潜能可能受到不必要的限制。

通过将16m改变以采用12.5kHz子载波间隔，16m设计将更有利于时间对齐的子帧设计。子帧可被设计为与当前的LET多0.5m时隙超帧结构时间上对齐。对于16m，与LTE和TD-SCDMA帧结构共存是重要的。其可设计为使用PHY优化用于跨RAT切换设计，且在技术上优于现有的LTE。此处所描述的16m设计可成为LTE未来演进的备选技术，并形成IMT-Advanced融合的基线技术。

根据本发明的实施方式，IEEE802.16m系统具有以下的OFDMA数字设置：(1)12.5kHz的子载波间隔，(2)对于与LTE向后兼容的新的帧结构的支持，(3)多个CP选择，以及(4)与LTE时间对齐的帧结构设计。

图19示出了具有12.5Khz的子载波间隔的16m系统。如图19中所示，12.5kHz的子载波间隔被应用于所有的信道带宽，例如5/10/20MHz、3.5/7/14MHz的信道带宽以及还有8.75MHz的信道带宽。12.5kHz子载波间隔具有良好的平衡移动性和CP开销的频率效率的特性，且均匀划分250-kHz信道栅格。不同的信道带宽的采样频率将基于这个子载波间隔和适当的FFT大小。其意味着所有的信道带宽将具有相同的基础采样频率。当使用相同的OFDMA参数设置时，移动站可漫游到不同频段中的不同载波带宽——这个特征对于简化的连贯的4G标准和开发健康的生态系统是至关重要的。

16m数字设置支持与LTE向后兼容的新的帧结构。现有的16e数字设计使得不可能设计与LTE向后兼容的帧结构。带有16e数字设置的16m将不能够设计与LTE时隙时间对齐的子帧或时隙。因为16m将在IMT-Advanced中，其能够与LTE在相同的频段内并行部署是有意义的。

16m数字设置支持多个CP选择。表1是依照本发明的一个实施方式的子载波间隔为12.5KHz的基本OFDM参数的示例性表格。依照本发明的一个实施方式，基于12.5-kHz子载波间隔的三个CP长度被提供，并用于不同的无线环境。这三个CP长度被需要用于充分地平衡所需的CP长度与由CP导致的容量损失，以便满足802.16m所预期的各种无线环境。这三种类型的CP是：具有2.5微秒的持续时间的短CP，其通常用于很小的小区部署例如户内；普通CP，具有10微秒的持续时间，通常用于城市户外和郊区环境；以及长CP，具有15微秒持续时间，需要用于可能遇到大的延迟扩展的广大的乡村的小区。

表1 12.5kHz子载波间隔的数字设置

根据本发明的一个实施方式，被使用的子载波数量不依赖于排列模式。对于所有类型的排列模式，在带宽相同时，被使用的子载波的数量是相同的。根据本发明的另一个实施方式，TDM模式用于传统系统支持的下行(DL)和上行(UL)数据传输。

16m数字设置支持与LTE时间对齐的帧结构设计。表2是依照本发明的一个实施方式的与LTE时隙向后兼容的基本的单位子帧参数的示例性表格。

表2 与LTE时隙向后兼容的单位子帧

在本发明的另一个实施方式中，16m的物理层基于25kHz的固定子载波间隔。表3是依照本发明的实施方式的移动模式的25系列(25KHz子载波间隔)的基本的OFDM参数的示例性表格。

表3 25Khz子载波间隔的数字设置

虽然以上描述了本发明的各种实施方式，应理解它们只是以举例的方式呈现的，且不是限制性的。同样地，各种图可描述本发明的示例性结构或其他配置，其目的是帮助理解本发明中所包括的特征和功能。本发明不限于所示出的示例性结构或配置，而是可使用各种可替代的结构和配置来实现。另外，尽管本发明根据各种示例性实施方式和实现方式来描述，应理解在独立的实施方式中的一个或多个实施方式中所描述的各种特征和功能不限于它们在其所描述的特定实施方式中的应用，而是可被单独地或以某种组合的方式应用于本发明的其他实施方式中的一个或多个中，无论这些实施方式是否被描述且无论这样的特征是否呈现作为所描述的实施方式的一部分。因此本发明的宽度和范围不应被上述的示例性实施方式中的任何实施方式限制。

Claims

1.一种提供用于通信系统中的数据通信的帧的方法，包括：

生成包括一个或多个子帧的帧，每个子帧包括一个或多个单位子帧，每个单位子帧包括固定长度持续时间T_u-sub，以及

生成帧同步信号和用于控制所述帧中的所述子帧的帧控制信号。

2.如权利要求1所述的方法，还包括生成针对所述帧中的每个子帧的方向信息。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述方向信息指示所述子帧是用于下行传输还是用于上行传输。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述方向信息包括方向控制位。

5.如权利要求2所述的方法，其中所述方向信息指示所述子帧是用于下行传输、上行传输还是被预留。

6.如权利要求2所述的方法，其中所述方向信息指示所述子帧内的信道带宽是用于下行传输、上行传输还是被预留。

7.如权利要求2所述的方法，其中所述帧同步信号和所述帧控制信号位于处于所述帧的开始处的下行子帧中。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述帧同步信号易于与所述帧中的其他信号、与来自于使用相同的传输媒介的其他传输源的帧同步信号区分开。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述帧同步信号显示出强的自相关特性以及与所述帧中的其他信号、与来自于使用相同的传输媒介的其他传输源的帧同步信号之间的弱的互相关特性。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述帧控制信号包括所述帧中的每个子帧的方向信息、开始时间位置以及持续时间T_sub。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述帧内的子帧的开始时间位置由所述帧的开始起的时间偏差指定。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述子帧的所述时间偏差被表示为整数倍的T_u-sub。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述子帧的所述时间偏差被表示为所述帧中的所有在前的子帧的持续时间的和。

14.如权利要求10所述的方法，其中所述帧中的每个子帧的所述方向信息、所述开始时间位置以及所述持续时间T_sub从一组预定的设置中选出，且不被单独用信号通知。

15.如权利要求14所述的方法，还包括通过所述帧控制信号将所述选定的一组预定设置传输到移动站。

16.如权利要求2所述的方法，还包括：

在所述帧中生成一个或多个帧分区，每个帧分区包括一个或多个子帧，以及

对于每个帧分区生成帧分区控制信号，用于控制该帧分区中的子帧。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述帧控制信号包括所述帧中的帧分区的数量。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述帧分区控制信号位于处于所述帧分区的开始处的下行子帧中，且包括针对所述帧分区中的每个子帧的方向信息、开始时间位置以及持续时间T_sub。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述帧分区中的子帧的开始时间位置由从该帧分区的开始起的时间偏差来指定。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述子帧的所述时间偏差被表示为整数倍的T_u-sub。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述子帧的所述时间偏差被表示为所述帧分区中的在前子帧的持续时间的和。

22.如权利要求19所述的方法，其中所述时间偏差由所述帧内的子帧的预定的位置和持续时间、并由所述帧内的帧分区的位置和持续时间确定。

23.如权利要求18所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括所述帧内的随后的帧分区的开始时间位置。

24.如权利要求1所述的方法，其中每个子帧包括一个或多个子帧分区，每个子帧分区包括一个或多个单位子帧。

25.如权利要求24所述的方法，其中所述子帧包括子帧分区控制信号，所述子帧分区控制信号包括针对所述子帧中的每个子帧分区的开始时间位置和持续时间T_sub。

26.如权利要求24所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括针对所述子帧中的每个子帧分区的开始时间位置和持续时间。

27.如权利要求24所述的方法，其中用于传输的可分配的以及可单独或整体地识别的无线资源的单元被限定在可用于在子帧分区中的传输的总的无线资源中。

28.如权利要求24所述的方法，其中用于传输的可分配的以及可单独或整体地识别的无线资源的单元被限定在可用于在单位子帧中的传输的总的无线资源中。

29.如权利要求1所述的方法，其中每个单位子帧包括一个或多个OFDM符号。

30.如权利要求29所述的方法，其中所述单位子帧在该单位子帧的结尾处包括空闲时间。

31.如权利要求29所述的方法，其中所述单位子帧在该单位子帧的开始处包括同步信号。

32.如权利要求1所述的方法，其中T_u-sub等于0.5、0.675、1、1.25、1.5或2毫秒。

33.如权利要求1所述的方法，其中所述帧包括固定长度的持续时间T_frame，且T_frame等于5、10或20毫秒。

34.一种在第一通信系统和第二通信系统之间频谱共享的方法，所述方法包括：

由所述第一通信系统发送第一帧，所述第一帧包括一个或多个子帧，每个子帧包括一个或多个单位子帧，每个单位子帧包括固定长度的持续时间T_u-sub，其中所述第一帧包括对于每个子帧的方向信息，该方向信息指示该子帧是用于下行传输、上行传输还是被预留，

由所述第二通信系统发送第二帧，所述第二帧包括一个或多个子帧，其中所述第二帧占据所述第一帧内的被预留的子帧的持续时间。

35.如权利要求33所述的方法，其中所述第一帧包括位于所述第一帧的开始处的下行子帧中的帧同步信号和帧控制信号。

36.如权利要求35所述的方法，其中所述帧控制信号包括针对所述帧中的每个子帧的所述方向信息、开始时间位置以及持续时间T_sub。

37.如权利要求34所述的方法，其中所述第二通信系统不需要始终完全使用其操作频谱。

38.如权利要求34所述的方法，其中所述第一通信系统和所述第二通信系统具有不同的子载波间隔。

39.如权利要求34所述的方法，其中所述第一通信系统和所述第二通信系统具有不同的符号时间。

40.如权利要求34所述的方法，其中所述第一通信系统和所述第二通信系统具有不同的OFDM/OFDMA循环前缀持续时间。

41.如权利要求34所述的方法，其中所述第一通信系统和所述第二通信系统具有不同的信道带宽。

42.如权利要求34所述的方法，其中所述第一通信系统和所述第二通信系统具有不同的中心频率。

43.如权利要求34所述的方法，其中所述被预留的子帧在所述第一帧中周期性地发生，且所述第一帧包括等于所述被预留的子帧的最小周期的整数倍的持续时间。

44.如权利要求43所述的方法，其中所述第二帧包括等于所述被预留的子帧的所述最小周期的持续时间。

45.如权利要求34所述的方法，其中所述被预留的子帧在所述第一帧中定位成使得所述第二帧满足所述第二通信系统的计时要求。

46.如权利要求34所述的方法，其中所述第一通信系统具有12.5kHz的子载波间隔。

47.如权利要求46所述的方法，其中所述第一载波支持三个循环前缀长度：2.5、10以及15微秒。

48.如权利要求34所述的方法，其中所述第一通信系统具有25kHz的子载波间隔。

49.如权利要求34所述的方法，其中所述被预留的子帧不被所述第一OFDMA通信系统用于数据传输。

50.如权利要求49所述的方法，其中所述第一通信系统符合IEEE802.16m，且所述第二通信符合IEEE802.16e。

51.如权利要求34所述的方法，其中所述第一通信和所述第二通信在相同的载波上操作。

52.如权利要求34所述的方法，其中所述第一帧包括第一前导，所述第二帧包括第二前导，且所述第一前导与所述第二前导正交。

53.如权利要求34所述的方法，其中所述第一帧的持续时间是所述第二帧的整数倍。

54.如权利要求53所述的方法，其中所述第二帧的持续时间是5毫秒。

55.如权利要求34所述的方法，其中所述第一帧包括一个或多个帧分区，每个帧分区包括一个或多个子帧。

56.如权利要求55所述的方法，其中每个帧分区包括用于控制该帧分区中的子帧的帧分区控制信号，所述帧分区控制信号包括所述帧中的每个子帧的所述方向信息、开始时间位置以及持续时间T_sub。

57.如权利要求55所述的方法，其中每个子帧包括一个或多个子帧分区，每个子帧分区包括一个或多个单位子帧。

58.如权利要求57所述的方法，其中每个子帧包括用于控制该子帧中的子帧分区的子帧分区控制信号，所述子帧分区控制信号包括该子帧中的每个子帧分区的开始时间位置以及持续时间T_sub。

59.如权利要求58所述的方法，其中所述子帧分区控制信号包括针对每个子帧分区的方向信息，该方向信息指示该子帧分区是用于下行传输、上行传输还是被预留。

60.如权利要求59所述的方法，还包括由所述第二通信系统在所述第一帧的所述被预留的子帧分区的持续时间期间发送所述第二帧。

61.如权利要求34所述的方法，其中所述第一帧中的每个被预留的子帧的所述方向信息指示所述被预留的子帧的信道带宽是用于下行传输、上行传输还是被预留，且被预留的子帧的被预留的信道带宽不被所述第一通信系统使用来发送该被预留的子帧。

62.如权利要求61所述的方法，还包括所述第一通信在未被预留的信道带宽上发送所述第一帧中的被预留的子帧。

63.如权利要求62所述的方法，其中所述第一通信系统是OFDMA通信系统。

64.如权利要求61所述的方法，其中所述第二通信系统的信道带宽不完全与所述第一通信系统的信道带宽重叠。

65.如权利要求64所述的方法，还包括所述第二通信在所述被预留的信道带宽上发送所述第二帧。

66.一种在第一通信系统和第二通信系统之间频谱共享的方法，所述方法包括：

由所述第一通信系统发送第一帧，所述第一帧包括一个或多个子帧，每个子帧包括一个或多个单位子帧，每个单位子帧包括固定长度的持续时间T_u-sub，其中所述第一帧包括针对每个子帧的方向信息，该方向信息指示该子帧的频率时间资源的区域是用于下行传输、上行传输还是被预留；

由所述第二通信系统发送第二帧，所述第二帧包括一个或多个子帧，其中所述第二帧占据所述第一帧内的所述子帧的频率时间资源的被预留的区域。

67.一种在通信系统中的帧控制的方法，所述方法包括：

在第一载波上发送第一帧，所述第一帧包括一个或多个帧分区，每个帧分区包括一个或多个子帧，每个子帧包括一个或多个单位子帧，每个单位子帧包括固定长度的持续时间T_u-sub，

在第二载波上发送第二帧，所述第二帧包括一个或多个帧分区，每个帧分区包括一个或多个子帧，

其中所述第一帧内的每个帧分区在所述第二帧内具有相对应的帧分区。

68.如权利要求67所述的方法，其中所述第一帧包括位于所述第一帧的开始处的下行子帧中的帧同步信号和帧控制信号。

69.如权利要求67所述的方法，其中所述第一帧内的每个帧分区在位于该帧分区的开始处的下行子帧中包括帧分区控制信号，该帧分区控制信号用于控制该帧分区中的子帧以及所述第二帧中的相对应的帧分区中的子帧。

70.如权利要求69所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括针对所述帧分区中的每个子帧以及所述第二帧中的相对应的帧分区中的每个子帧的方向信息、开始时间位置以及持续时间T_sub。

71.如权利要求70所述的方法，其中所述方向信息指示所述子帧是用于下行传输还是上行传输。

72.如权利要求70所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括所述第一帧中的随后的帧分区的开始时间位置以及所述第二帧中的相对应的随后的帧分区的开始时间位置。

73.如权利要求70所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括所述第二载波的中心频率和带宽。

74.如权利要求70所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括所述第二载波的标识符。

75.如权利要求70所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括关于所述第二载波上的移动站分配的信息。

76.如权利要求70所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括关于所述第二载波上用于上行数据传输的资源的信息。

77.如权利要求70所述的方法，其中所述帧分区控制信号包括关于所述第二载波上用于下行数据传输的资源的信息。

78.如权利要求67所述的方法，其中在所述第一帧中的帧分区和所述第二帧中的相对应的帧分区之间存在时间延迟T_f，offset。

79.如权利要求78所述的方法，其中T_f，offset可基于所述第二载波配置。

80.如权利要求78所述的方法，其中T_f，offset允许移动站在接收和处理所述第一载波上的所述帧分区控制信号之后转换到所述第二载波以接收或发送所述第二帧中的相对应的帧分区。

81.如权利要求67所述的方法，其中所述第一帧中的帧分区和所述第二帧中的相对应的帧分区具有相同的持续时间。

82.如权利要求67所述的方法，其中所述第一帧中的帧分区和所述第二帧中的相对应的帧分区具有不同的持续时间。

83.如权利要求67所述的方法，其中所述第一载波具有12.5kHz的子载波间隔。

84.如权利要求83所述的方法，其中所述第一载波支持三个循环前缀长度：2.5、10以及15微秒。

85.如权利要求67所述的方法，其中所述第一载波具有25kHz的子载波间隔。

86.如权利要求67所述的方法，其中所述第一帧中的帧分区中的每个子帧具有在所述第二帧中的相对应的帧分区中的相对应的子帧，且所述第一帧中的每个子帧的开始时间位置和持续时间T_sub等于所述第二帧中的相对应的子帧的开始时间位置和持续时间。

87.如权利要求86所述的方法，其中所述第一帧中的所有子帧用于下行传输，且所述第二帧中的所有子帧用于上行传输。

88.如权利要求87所述的方法，还包括基站同时传输所述第一帧中的子帧和所述第二帧中的子帧。

89.如权利要求87所述的方法，还包括移动站同时传输所述第一帧中的子帧和所述第二帧中的子帧。

90一种配置正交频分复用(OFDM)或正交频分多址(OFDMA)通信系统中的载波的方法，所述方法包括：

设立具有第一中心频率和第一信道带宽的第一载波；

设立具有第二中心频率和第二信道带宽的第二载波，其中所述第一载波和所述第二载波具有相同的载波间隔，所述第一信道带宽邻接于所述第二信道带宽，所述第一中心频率和所述第二中心频率被整数倍的频率阶跃分开，且所述频率阶跃是所述子载波间隔的整数倍。

91.如权利要求90所述的方法，还包括在所述第一载波的子载波上传输信号而不导致对所述第二载波的子载波的实质干扰。

92.如权利要求91所述的方法，其中所述子载波间隔是12.5kHz。

93.如权利要求90所述的方法，还包括基站在所述第一载波上与第一移动站、在所述第二载波上与第二移动站同时通信，其中所述第一载波和所述第二载波被所述基站作为单个聚合的OFDM/OFDMA载波处理。

94.如权利要求93所述的方法，还包括在所述聚合的OFDM/OFDMA载波的子载波上传输信号而不导致所述第一载波的子载波和所述第二载波的子载波之间的实质干扰。

95.如权利要求93所述的方法，其中所述子载波间隔是12.5kHz。