CN101919181A - 用于ofdma多跳系统的基于cdma码的带宽请求和分配方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种基于正交频分多址(OFDMA)的多跳无线接入通信系统中的资源请求和分配方法，所述系统包括中继站、基站和多个移动终端。多个移动终端从中继站请求资源分配。中继站确定移动终端的数目。中继站提供关于移动终端数目的信息并从所述基站请求给所述多个移动终端的资源分配。基站将资源成群地分配给所述多个移动终端。中继站进而将成群地分配给所述多个移动终端的资源分配给各移动终端。

Description

用于OFDMA多跳系统的基于CDMA码的带宽请求和分配方法
技术领域
本发明总体上涉及在使用多跳中继的基于正交频分多址(OFDMA)的无线接入通信系统中使用码分多址(CDMA)码的资源请求和分配方法，尤其涉及连接到中继站的移动终端使用CDMA码请求资源并被分配资源的方法。
背景技术
在基于OFDMA的无线接入通信系统的媒体访问控制(MAC)层中请求资源的方法包括使用带宽请求报头请求资源的方法，使用捎带确认(piggybacking)请求资源的方法，以及使用CDMA码请求资源的方法。
使用带宽请求报头请求资源的方法是一种移动终端使用上行链路分配时剩余的资源经由带宽请求报头进一步所需资源的方法。关于移动终端的每个连接标识(CID)执行对于资源的请求，其中为移动终端的每个业务请求所需资源。
使用捎带确认请求资源的方法是一种使用授权管理子报头的捎带确认请求子段请求期望资源的方法。
使用CDMA码请求资源的方法是一种移动终端使用特定测距信道通过发送CDMA码来请求所期望的资源的方法。这里，将要使用的CDMA码是从用于请求带宽的码组中任意选择的。期望接收资源的移动终端向基站发送CDMA码。已经接收到该CDMA码的基站使用CDMA分配消息(CDMA分配信息单元(IE))将资源分配给发送相应CDMA码的移动终端。然而，CDMA分配消息不包括移动终端的基本CID信息，但是包括广播CID信息以及与移动终端所使用的CDMA码有关的信息。从而，已经发送各自的CDMA码的所有移动终端中的每一个移动终端接收从基站发送的所有CDMA分配消息(CDMA分配IE)，并且确定包含在任何CDMA分配消息中的CDMA码是否与其发送的CDMA码相同。如果找到相同的CDMA码，则移动终端使用在相应的CDMA分配消息中分配的资源。然而，如果CDMA码已经发送但是资源还没有分配，假设CDMA码之间发生冲突，那么接着在执行二进制指数回退处理之后，发送新的CDMA码。
上述基于OFDMA的单跳无线接入通信系统的问题在于其具有相当小的服务区，因此近期提出了使用多跳技术扩展服务区的技术。
如图1所示，在基于OFDMA的多跳无线接入通信系统的情况下，基站BS与移动终端MS2经由中继站RS通信。
当使用CDMA码请求资源的方法应用到基于OFDMA的多跳无线接入通信系统时，与中继站RS通信的移动终端MS2通过向中继站RS发送CDMA码来请求资源。此后，中继站RS经由测距信息将请求资源的移动终端的CDMA码转发到基站BS。然而，在如上所述地转发CDMA码的情况下，基站BS不能确定CDMA码是直接从可以与该基站BS直接通信的移动终端MS1接收的，还是CDMA码是通过中继站RS接收的。其原因在于CDMA码不包括关于移动终端的信息。因此，产生了基站不能正确地分配资源给已经发送CDMA码的移动终端的问题。
发明内容
因此，在考虑到相关技术中出现的上述问题下作出了本发明，本发明的目的是提供在基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中使用CDMA码的资源请求和分配方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于正交频分多址(OFDMA)的多跳无线接入通信系统中的资源请求和分配方法，所述基于OFDMA的多跳无线接入通信系统包括中继站、基站和多个移动终端，所述资源请求和分配方法包括：第一步骤，所述多个移动终端从所述中继站请求资源分配；第二步骤，所述中继站确定移动终端数目；第三步骤，所述中继站请求关于所述移动终端数目的信息并且从所述基站请求给所述多个移动终端的资源分配；第四步骤，所述基站将资源成群地分配给所述多个移动终端；以及第五步骤，所述中继站进而将成群地分配给所述多个移动终端的资源分配给各移动终端。
此外，本发明提供了一种基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中的资源请求和分配方法，所述基于OFDMA的多跳无线接入通信系统包括中继站、基站和多个移动终端，该资源请求和分配方法包括：第一步骤，当所述多个移动终端请求资源分配时，确定移动终端数目；第二步骤，请求关于所述移动终端数目的信息以及从所述基站请求给所述多个移动终端的资源分配；以及第三步骤，当所述基站将资源成群地分配给所述多个移动终端时，将成群地分配给所述多个移动终端的资源分配给各移动终端。
此外，本发明提供一种基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中的资源请求和分配方法，所述基于OFDMA的多跳无线接入通信系统包括多个移动终端、中继站和基站，该资源请求和分配方法包括：第一步骤，所述中继站请求关于已经请求所述中继站分配资源的移动终端的数目的信息并且请求给所述多个移动终端的资源分配；第二步骤，确定给所述多个移动终端的资源分配是否可能；以及第三步骤，通过所述中继站将资源成群地分配给所述多个移动终端。
根据本发明，中继站一次收集来自多个移动终端的资源请求，然后使用一个消息从基站请求资源分配，因此本发明的优点在于：可减少资源请求导致的信令开销，基站可以有效地执行资源分配和管理，中继站可以对基站分配的资源进行调整并分配给各移动终端，从而在考虑到移动终端的优先级和服务质量的情况下而适当地执行资源分配。
附图说明
图1是示出了基于OFDMA的多跳无线接入通信系统的视图；
图2是示出了根据本发明的移动终端使用CDMA码请求资源的处理流程图；
图3是示出了根据本发明的基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中使用CDMA码的资源请求和分配处理的信号流图；
图4是示出了根据本发明的基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中的中继站使用CDMA码进行资源请求和分配的操作的流程图；以及
图5是示出了根据本发明的基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中的基站使用CDMA码进行资源请求和分配的操作的流程图。
具体实施方式
根据本发明，中继站从存在于其控制区域中的移动终端收集资源请求，并通知基站请求资源的移动终端的数目，使得接收到资源请求的基站，成群地分配中继站的区域所必需的资源，因此中继站将资源分配给各移动站，从而使系统性能最大化。
下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的在基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中使用CDMA码的资源请求和分配方法。
图1是示出了基于OFDMA的多跳无线接入通信系统的视图。
在基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中，中继站RS位于基站BS和移动站MS2之间以便为位于远离基站BS位置的移动站MS2提供服务，且将从基站BS发送的数据转发到移动站MS2，从而减少了路径损耗。这里，因为从中继站RS接收业务的移动站MS2由于其发射功率有限而不能直接与基站BS通信，所以当移动站MS2向/从基站BS发送/接收数据时就必须通过中继站RS。首先从基站BS接收中继站RS发送给移动终端MS2的所有数据和控制信息，然后将所有数据和控制信息发送给移动终端MS2。也就是说，仅仅基站BS有权利控制在中继站RS登记的一个或更多个移动终端，且中继站RS仅执行转发基站BS的控制信号的功能。
移动站MS2不能区分中继站RS和基站BS。因此，即使移动站MS2在中继站RS登记，移动站MS2还是把中继站RS认作基站BS并执行操作。当中继站RS与在其登记的移动终端通信时，中继站RS充当基站BS，也就是说，中继站RS向/从移动站MS2发送/接收期望的控制信息和数据，并且将期望的控制信息和数据转发给基站BS。这里，控制信息由管理中继站RS的基站BS产生，并通过中继站RS发送到移动站MS2。此外，中继站RS类似地充当移动终端以与基站BS通信，也就是说，中继站RS接收基站BS分配的资源，并且使用分配的资源将与在该中继站RS注册的移动终端有关的信息转发给基站BS。这里，基站BS可以使用例如识别连接标识的方法来区分移动终端和中继站RS。
图2是示出了根据本发明的使用CDMA码的移动终端请求资源的处理的流程图，且该处理与相关技术的操作相同。
首先，当在步骤S21移动终端需要上行链路资源时，在步骤S22移动终端使用测距信道发送CDMA码给基站。当在步骤S23从基站接收到CDMA分配消息(CDMA分配IE)时，在步骤S24移动终端确定在所接收的CDMA分配消息中包含的CDMA码是否与其自己的CDMA码匹配。如果确定的结果是所接收的CDMA码被确定为与其自己的CDMA码匹配，则在步骤S25移动终端使用所接收的CDMA分配消息中分配的资源。如果所接收的CDMA码被确定为与其自己的CDMA码不匹配，则在步骤S26移动终端通过执行二进制指数回退处理选择新的CDMA码，且处理返回到步骤S22，使得移动终端发送新的CDMA码。
图3是示出了根据本发明的基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中使用CDMA码的资源请求和分配处理的信号流图。
首先，假设移动站MS1和移动站MS2是通过中继站RS与基站BS通信的移动终端。
在步骤S31，请求上行链路资源的移动站MS1和移动站MS2发送各自的CDMA码给中继站RS。当上行链路资源是必需时，移动站MS1和移动站MS2发送各自的CDMA码给中继站RS或基站BS而无需区分它们。
在步骤S32，从多个移动终端MS1和MS2接收了CDMA码的中继站RS，确定已经发送CDMA码的移动终端的数目。之后，在步骤S33，中继站RS使用测距信道发送其自己的CDMA码给基站BS。当在步骤S34从基站BS接收到CDMA分配消息(CDMA分配IE)时，在步骤S35中继站RS发送带宽请求报头给基站BS。在步骤S36接收到带宽请求报头的基站BS发送上行链路映射图(Uplink Map)给中继站RS，在步骤S37中继站RS使用在步骤S36接收到的上行链路映射图中包含的资源，发送多跳中继码报告消息(MR_Code-REP消息)给基站BS。多跳中继码报告消息包括关于已经发送CDMA码给中继站RS的移动终端的数目的信息。
在步骤S38，接收到多跳中继码报告消息的基站BS发送上行链路映射图给中继站RS。之后，在步骤S39，中继站RS通过将与移动终端MS1和MS2各自的CDMA码有关的信息添加到上行链路映射图中包含的CDMA分配消息中，来完成所要发送给移动终端的CDMA分配消息，且在步骤S40，中继站RS发送CDMA分配消息给各移动终端MS1和MS2。
尽管基站BS知道与已经发送CDMA码的移动终端的数目有关的信息，但是基站BS还是不能区分各移动终端MS1和MS2发送的CDMA码。因此，基站BS通过一次分配与移动终端的数目相对应的资源来创建上行链路映射图，中继站RS将各移动终端的CDMA码信息插入到从基站BS接收的上行链路映射图中，并发送CDMA分配消息给各移动终端MS1和MS2。
图4是示出了根据本发明的基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中使用CDMA码进行资源请求和分配的中继站的操作的流程图。
在步骤S41，从一个或多个移动终端接收CDMA码。如果所接收的CDMA码是用于请求带宽的CDMA码(步骤S42)，在步骤S43，检测已经发送CDMA码的移动终端的数目。之后，在步骤S44，中继站发送其自己的CDMA码给基站，以及在步骤S45，从基站接收CDMA分配消息。在步骤S46，中继站使用在步骤S45接收的CDMA分配消息中描述的资源，发送带宽请求报头给基站，以及在步骤S47，从基站接收上行链路映射图。在中继站接收了上行链路映射图之后，在步骤S48，中继站使用描述的资源发送多跳中继码报告消息(MR_Code-REP消息)给基站。多跳中继码报告消息包括与步骤S43检测到的移动终端的数目有关的信息。在步骤S49，中继站从基站接收上行链路映射图。步骤S49接收的上行链路映射图包括将要发送给已发送CDMA码的移动终端的CDMA分配消息。包括在上行链路映射图中的CDMA分配消息，不包括用于识别各移动终端的CDMA码。因此，在步骤S50，中继站将CDMA码相关字段的值插入到要发送给各移动终端的各自的CDMA分配消息中，并且发送CDMA分配消息给相应的移动终端。
必须由中继站填充的CDMA分配消息的CDMA码相关字段包括重复编码指示字段、测距码字段、测距符号字段和测距子信道字段。
也就是说，在相关技术的基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中，移动终端的实际的资源请求和分配由基站直接处理。然而，本发明中，移动终端的实际的资源请求和分配不是由基站而是由中继站处理。也就是说，基站把资源分配权力委托给中继站，从而可实现灵活的资源分配。如果基站分配的资源量小于所请求的量，则中继站根据请求资源的移动终端的顺序或优先级来把资源分配给移动终端。此外，在移动终端请求资源并且接着由于移动而移出了中继站的控制区的情况下，中继站可将基站分配的资源分配给另一个移动终端，或者可以自己直接使用该资源。
图5是示出了根据本发明的基于OFDMA的多跳无线接入通信系统的使用CDMA码进行资源请求和分配的基站的操作的流程图。
对于可与基站直接通信的移动终端，基站根据相关技术中的相同方法使用CDMA分配消息直接分配资源给相应的移动终端。也就是说，当接收到CDMA码时，基站确定CDMA码是否是用于请求带宽的代码。如果接收的CDMA码是用于请求带宽的代码，则使用CDMA分配消息来分配上行链路资源。相应移动终端的CDMA码被插入到CDMA分配消息中然后被发送。
同时，在步骤S51，基站利用从中继站发送的多跳中继码报告消息，接收关于发送CDMA码给相应中继站的移动终端的数目的信息。之后，在步骤S52，基站确定可分配的上行链路资源是否存在。如果确定的结果是发现可分配的资源存在，则在步骤S53，基站将CDMA分配消息插入到要分配给已经发送CDMA码给中继站的移动终端的上行链路映射图，并且将上行链路映射图发送给相应的中继站。然而，这里，基站发送上行链路映射图而无需填充每个CDMA分配消息的CDMA码相关字段，也就是说，重复编码指示字段、测距码字段、测距符号字段和测距子信道字段。
基站不填充各CDMA分配消息的CDMA码相关字段的原因在于，基站知道移动终端的数目，但是由于基站没有真正从移动终端接收CDMA码，所以基站不知道关于其CDMA码的信息。空字段由中继站填充。
当连接了大量移动终端的中继站使用根据本发明的资源请求和分配方法时，可能会出现请求资源花费延迟时间长的问题。根据本发明，当连接到中继站的移动终端的数目大于阈值(N)时，基站周期性地分配预定数量的资源给中继站，使得当移动终端请求资源时，中继站能够将预先分配的资源任意地分配给相应的移动终端，从而减少请求和分配资源所花费的延迟时间。
尽管上面已经结合附图描述了本发明的技术精神，但是仅仅出于示例目的说明书意在描述本发明的优选实施方式，而并非意在限制本发明。此外，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明的技术精神的范围内，可以作出各种变型和修改。
工业实用性
根据本发明使用中继站的基于OFDMA的多跳无线接入通信系统可用于移动全球微波互联接入(WiMAX)系统、演进系统以及战略军事通信系统。

Claims (22)

1.一种基于正交频分多址OFDMA的多跳无线接入通信系统中的资源请求和分配方法，所述基于正交频分多址OFDMA的多跳无线接入通信系统包括中继站、基站和多个移动终端，所述资源请求和分配方法包括：
第一步骤，所述多个移动终端从所述中继站请求资源分配；
第二步骤，所述中继站确定移动终端数目；
第三步骤，所述中继站请求关于所述移动终端数目的信息并且从所述基站请求给所述多个移动终端的资源分配；
第四步骤，所述基站将资源成群地分配给所述多个移动终端；以及
第五步骤，所述中继站进而将成群地分配给所述多个移动终端的资源分配给各移动终端。
2.根据权利要求1所述的资源请求和分配方法，其中，所述第一步骤包括：所述多个移动终端使用带宽请求码分多址CDMA码请求所述中继站分配资源。
3.根据权利要求1所述的资源请求和分配方法，其中，所述第三步骤包括：所述中继站使用多跳中继码报告消息将关于所述移动终端数目的消息发送给所述基站。
4.根据权利要求1所述的资源请求和分配方法，其中，所述第四步骤包括：所述基站发送CDMA码相关字段为空的CDMA分配消息给所述中继站；并且所述第五步骤包括：所述中继站填充所述CDMA分配消息的所述CDMA码相关字段，然后将所述CDMA分配消息发送给所述基站。
5.根据权利要求4所述的资源请求和分配方法，其中，所述CDMA码相关字段包括重复编码指示字段、测距码字段、测距符号字段和测距子信道字段。
6.根据权利要求1所述的资源请求和分配方法，其中，所述第五步骤包括：所述中继站基于资源分配请求顺序和优先级分配资源给所述多个移动终端。
7.根据权利要求1所述的资源请求和分配方法，其中，所述第五步骤包括：如果已经请求资源分配的移动终端移出所述中继站的控制区，则所述中继站不将成群地分配的所述资源分配给移出所述控制区的所述移动终端。
8.根据权利要求1所述的资源请求和分配方法，其中，即使所述中继站未请求资源分配，所述基站周期性地分配预定量的资源给所述中继站。
9.根据权利要求8所述的资源请求和分配方法，其中，仅当所述中继站控制下的移动终端的数目大于预定数目时，执行所述周期性的资源分配。
10.一种基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中的资源请求和分配方法，所述基于OFDMA的多跳无线接入通信系统包括中继站、基站和多个移动终端，该资源请求和分配方法包括：
第一步骤，当所述多个移动终端请求资源分配时，确定移动终端数目；
第二步骤，请求关于所述移动终端数目的信息以及从所述基站请求给所述多个移动终端的资源分配；以及
第三步骤，当所述基站将资源成群地分配给所述多个移动终端时，将成群地分配给所述多个移动终端的资源分配给各移动终端。
11.根据权利要求10所述的资源请求和分配方法，其中，所述第一步骤包括：所述多个移动终端使用带宽请求CDMA码请求所述中继站分配资源。
12.根据权利要求10所述的资源请求和分配方法，其中，所述第二步骤包括：所述中继站使用多跳中继码报告消息发送关于所述移动终端数目的信息给所述基站。
13.根据权利要求10所述的资源请求和分配方法，其中，所述第三步骤包括：如果从所述基站发送了CDMA码相关字段为空的CDMA分配消息，则填充所述CDMA分配消息的所述CDMA码相关字段，然后发送所述CDMA分配消息给所述基站。
14.根据权利要求13所述的资源请求和分配方法，其中，所述CDMA码相关字段包括重复编码指示字段、测距码字段、测距符号字段和测距子信道字段。
15.根据权利要求10所述的资源请求和分配方法，其中，所述第三步骤包括：所述中继站基于资源分配请求顺序和优先级分配资源给所述多个移动终端。
16.根据权利要求10所述的资源请求和分配方法，其中，所述第三步骤包括：如果已经请求所述资源分配的移动终端移出所述中继站的控制区，则所述中继站不将成群地分配的所述资源分配给移出所述控制区的所述移动终端。
17.一种基于OFDMA的多跳无线接入通信系统中的资源请求和分配方法，所述基于OFDMA的多跳无线接入通信系统包括中继站、基站和多个移动终端，该资源请求和分配方法包括：
第一步骤，所述中继站请求关于已经请求所述中继站分配资源的移动终端的数目的信息并且请求给所述多个移动终端的资源分配；
第二步骤，确定给所述多个移动终端的资源分配是否可能；以及
第三步骤，通过所述中继站将资源成群地分配给所述多个移动终端。
18.根据权利要求17所述的资源请求和分配方法，其中，所述第一步骤包括：所述基站使用多跳中继码报告消息从所述中继站接收关于移动终端的所述数目的信息。
19.根据权利要求17所述的资源请求和分配方法，其中，所述第三步骤包括：所述基站发送CDMA码相关字段为空的CDMA分配消息给所述中继站。
20.根据权利要求19所述的资源请求和分配方法，其中，所述CDMA码相关字段包括重复编码指示字段、测距码字段、测距符号字段和测距子信道字段。
21.根据权利要求17所述的资源请求和分配方法，其中，即使所述中继站未请求资源分配，所述基站周期性地分配预定量的资源给所述中继站。
22.根据权利要求21所述的资源请求和分配方法，其中，仅当所述中继站控制下的移动终端的数目大于预定数目时，执行所述周期性的资源分配。
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