CN101919188B - 移动wimax系统中的系统配置信息的传输 - Google Patents

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Abstract

使用正交频分多址技术的超帧中的特定帧会在超帧报头中包含系统配置信息。这种超帧报头可以位于从帧的初始前导码偏移固定量处。在一些实施例中，系统配置信息可以位于超帧报头的广播信道部分中。在一些实施例中，特定帧可以在时间上并且在OFDMA子信道上与传统OFDMA帧重叠，以使得这两种帧共享一些时间和子信道资源。

Description

移动WIMAX系统中的系统配置信息的传输
背景技术
微波接入移动全球互通(WiMAX)是一种基于电气和电子工程师协会(IEEE)802.16-2004的宽带无线接入技术，其中通过IEEE 802.16e-2005(2006年2月28日发布)(下文中称为“IEEE 802.16e”)对IEEE 802.16-2004进行了修订。移动WiMAX使用可调节的正交频分多址(OFDMA)方案来向移动终端提供无线宽带分组数据服务。在移动WiMAX中，通过使用下行链路信道描述符(DCD)和上行链路信道描述符(UCD)消息，从基站(BS)向用户站(SS)发送系统配置信息。DCD和UCD消息一般包含在时分双工(TDD)帧的下行链路部分中，并且类似地，包含在频分双工(FDD)系统中的下行链路帧中，并由下行链路介质访问协议(MAP)中的信息元素(IE)指明DCD和UCD消息在该部分中的位置。因此，为了捕获这种信息，SS必须在无线帧上同步，接收并解码帧控制报头(FCH)和下行链路(DL)MAP，然后处理并接收下行链路突发(burst)，其中系统配置信息(也称为广播信道(BCH))位于该下行链路突发中。这时，SS才能够对附着到当前BS做出决策。此外，DCD/UCD包含一些可选字段，对于SS的标准操作而言，这些可选字段不是必要的，并且重复和/或更新DCD/UCD中的某些信息的速率随着字段而变化。由于DCD/UCD消息的尺寸很大，所以定期地在大的时间间隔内广播这种信息。在成功捕获系统配置信息或广播信道之前，SS不能继续网络登录/重登录过程。由于初始化时间的增长，扫描时延也会增长，并且在DCD/UCD捕获期间，SS会消耗更多的功率。
附图说明
通过参考下面的描述和附图可以理解本发明的一些实施例，其中使用附图来示出本发明的实施例。在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的无线通信网络。
图2A示出了根据本发明的实施例将超帧分解为帧、子帧和OFDMA符号。
图2B示出了根据本发明的实施例将OFDMA帧分割为传统的和新的下行链路和上行链路区域。
图3示出了根据本发明的实施例的超帧的分解。
图4示出了根据本发明的实施例的包括在超帧报头中的系统配置信息的表。
图5示出了根据本发明的实施例的无线通信设备。
图6A-C示出了根据本发明的实施例用于获得/使用系统配置信息的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，给出了大量的具体细节。然而，应当理解的是，在没有这些具体细节的情况下，也可以实现本发明的实施例。在其它情况下，为了不使对本描述的理解变得模糊，没有详细示出公知的电路、结构和技术。
提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“各种实施例”等，是指如此描述的本发明的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但并不是每一个实施例都必须包括这些特定的特征、结构或特性。此外，一些实施例可以具有针对其它实施例描述的特征中的一些特征、全部特征或不具有这些特征中的任何特征。
在下面的描述和权利要求中，使用术语“耦合”和“连接”及其派生词。应当理解的是，这些术语并不旨在彼此作为同义词。相反，在特定的实施例中，“连接”用于表示两个或多个元件是彼此间直接物理或电接触的。“耦合”用于表示两个或多个元件彼此间协作或交互，但是它们可以也可以不直接物理或电接触。
除非另外规定，否则，如权利要求中使用的，使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述共同的元件只是表示正在提及相同元件的不同实例，并不是为了暗示如此描述的元件必须符合时间、空间顺序或以任何其它方式给定的顺序。
可以在硬件、固件和软件中的一个或任何组合中实现本发明的各种实施例。也可以将本发明实现为包含在机器可读介质内或包含在机器可读介质上的指令，这些指令可以由一个或多个处理器读取并执行，以使本申请所描述的操作能够实现。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算机)可读形式来存储、发送和/或接收信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括有形的存储介质，例如但不限于：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光盘存储介质；闪存设备等。机器可读介质还可以包括已经被调制以对指令进行编码的传播信号，例如但不限于：电磁、光学或声学载波信号。
术语“无线”及其派生词可以用于描述通过使用经调制的电磁辐射经由非固体介质来传输数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。尽管在一些实施例中这些设备可能不包含电缆，但是该术语并不暗示相关联的设备不包含任何电缆。术语“移动无线设备”用于描述通信时可以移动的无线设备。
本发明的各种实施例可以将OFDMA无线网络(例如，移动WiMAX网络)的配置信息放置在超帧的报头字段中，而不是放置在帧的下行链路数据部分中的常规位置上。将这种信息放置在帧中的较早的固定位置上可以在需要这种信息的用户站中节省处理时间和功率。此外，在可预测的时间间隔(例如，每第n个超帧)处重复该信息可以通过简化系统配置捕获过程来提高获得该信息的效率。
图1示出了根据本发明的实施例的无线通信网络。在网络100中，新基站(N-BS)110可以控制与多个用户站(SS)的通信。“新”是指该基站具有本申请所述的新颖特征中的一些或全部特征。新用户站(N-SS)120也可以具有本申请所述的新颖性特征中的一些或全部特征，并且因此可以利用N-BS 110的新颖能力。由于具有那些能力的基站也应该能够与不能支持那些能力的传统用户站进行通信，所以在该网络中也示出了传统用户站(L-SS)130。在所示的网络中，基站N-BS 110与用户站N-BS 130和L-SS120之间的通信遵循正交频分多址(OFDMA)技术，其中在OFDMA中同时发送/接收多个子信道(每个子信道以不同的频率工作)。OFDMA的基本概念对于相关领域的技术人员来说是公知的，在此就不重复说明了。
图2示出了根据本发明的实施例将超帧分解为帧、子帧和OFDMA符号。超帧由以串行方式聚合在一起的整数倍的无线帧组成，其中每一个帧在前一帧之后立即开始。每一个超帧可以以第一个帧中的超帧报头(SFH)开始，并且SFH可以包含系统配置信息、寻呼或其它广播信息。所示的例子示出了由四个帧组成的超帧。在一些部署场景中，可以以每‘n’个超帧的时间间隔来重复SFH的具体内容(例如网络配置信息的具体类型)，其中n是整数。
每一个帧的内容可以遵循特定的总体模式，在图2B的底部示出了通用的部分。在常规OFDMA TDD(时分双工)帧中，通常将帧的第一部分标记为下行链路部分，并将最后一部分标记为上行链路部分，由称为切换点的空闲时段将这两部分分隔开。因此，通常将所示的部分标记为传统下行链路(L-DL)、新下行链路(N-DL)、传统上行链路(L-UL)和新上行链路(N-UL)区域。在其它实施例中，如果不需要支持旧版本，则可以将整个下行链路或上行链路部分指定为新的。还示出了每一个帧被分割为八个子帧(SF)，然而其它实施例可以包含其它数量的子帧。根据下行链路和上行链路业务的相对量值，那些帧在下行链路和上行链路之间的分配可以逐帧地变化。在图3中更详细地示出了TDD帧的内容。必须注意的是，本发明对于TDD和FDD双工方案均可适用，而不应该将使用TDD帧的例子解释为限制性的。
图3示出了根据本发明的实施例的OFDMA TDD帧。以图形形式示出了这种新帧，其中该图形形式一般用于OFDMA TDD帧，y轴以多个子信道的形式表示频率，并且x轴以符号的形式表示时间。没有具体标记单个的子信道和单个的符号，这是因为其数量是可以变化的。示出了所示的超帧包含四个帧，其中除了超帧报头(其仅在超帧的第一个帧中示出)以外，每一个帧包含与其它帧相同的基本部分，这些相同的基本部分具有相同的内部定时关系。因为可以将帧设计为对传统SS以及新SS都有效，所以帧以与传统SS兼容的部分开始。帧以传统前导码开始，以允许传统SS在信号上同步。如果需要的话，则可以预期新SS是向后兼容的，从而允许新SS也在传统前导码上同步并正确地解释帧中的其它传统部分，但是这并不是本发明各种实施例的必要条件。传统前导码之后是传统控制信道，其中传统控制信道可以包括未特别示出的下行链路映射(DL-MAP)和上行链路映射(UL-MAP)，其中可以包括用于标识在传统DL区域(符号和子信道)中的何处查找正发送给指定SS的分组的指针。UL-MAP包含用于标识指定SS可以在传统UL区域(符号和子信道)中的何处向BS发送分组的指针。在一些情况下，DL-MAP和/或UL-MAP还可以包含间接指针，其中间接指针用于标识在传统DL区域中的何处查找定位实际数据分组的额外指针。
将新DL区域和新UL区域视为专门用于能够使用本申请所述的新特征的新SS。一般而言，传统SS会简单地忽略这些区域(因为它们不会接收DL-MAP或UL-MAP中的指向这些区域的指针)。为了允许新SS在无线帧上同步并发送/接收下行链路/上行链路业务，在DL帧(即，FDD系统中的DL帧或TDD帧的DL部分)中包括新前导码(NP)。新前导码标记新无线帧的边界的开始。因此，传统帧和新帧可以在时间上重叠(参见图3)，但是传统SS可以忽略掉传统帧中用于新SS的时间段，而新SS可以忽略掉(或者，如果配置为也对传统数据进行处理则参与)新帧中用于传统SS的时间段。如先前提到的，新超帧报头(SFH)可以包含系统配置信息(SCI)并且可以出现在每一个超帧的第一个帧中。在一些实施例中，将超帧中的第一个帧定义为包含SFH的帧。在时域中，SFH可以位于相对于新前导码的固定的位置。在一些实施例中，这种系统配置信息可以在SFH内的广播信道(BCH)中。
新前导码允许新SS与无线帧同步，并且如果当前帧是超帧中的第一个帧，则新前导码指示紧跟随的符号包含SFH。注意，根据SFH携带的信息的数量，SFH可以在时域中占用一个、两个或多个OFDMA符号。这种布置可以也可以不与新DL区域(如图2B中所示)的开始相对应。这种可变性是由于以下事实：在新帧中，超帧前导码可以是固定的，但是根据当前帧中的下行链路或上行链路子帧内所调度的新业务和传统业务的百分比，新DL区域的开始则可以随着帧而变化。通过将SFH(或广播信道)放置在新帧中的预定并且固定的位置处，用于接收的新SS在与新帧同步之后就可以捕获系统配置信息，从而在初始化过程中消除了一些不必要的步骤，这通过降低要处理的数据的数量可以带来功率节省。
在一些实施例中，可以将无线帧设计为只用于新SS，而不供传统SS使用。在这些实施例中，可以去除帧的传统部分，并且超帧前导码可以位于帧的开始。
新前导码和超帧报头可以只使用帧中可用子信道的子集，其中的那些子信道位于中心频率(如图3中所示)。在一些实施例中，用于这种目的的子信道的数目不大于与指定给帧的最小带宽相对应的子信道的数目。(一些SS只能处理较少数目的子信道，从而为了那些SS的利益而规定了最小带宽。)通过将新前导码和超帧报头限制到这种最小带宽，可以保证这些SS能够解码新前导码和广播信道，而不用顾及其的射频带宽能力。BS负责保证其不向这些设备分配这些设备不能处理的子信道。
图4示出了根据本发明的实施例的、包括在超帧报头中的系统配置信息的表。示出的这个表中的内容只是例子，与所示出的字段相比，其它实施例可以包括更多、更少和/或不同的字段。还将所示的字段示出为强制性的系统配置信息(MSCI)或应该包括在该表的每一个实例中的普遍有用的信息。然而，一些表也可以包括一些依赖于配置的系统配置信息(CSCI)或仅对于特定配置或部署场景而言有用的信息。为了处理各种操作，可以具有一组标准化的表以供BS从中进行选择，其中每组具有预定的表尺寸、预定的字段和每个字段的预定的尺寸以及供接收方SS用以识别出现的是哪个表的某种方式。
在所示的是示例中，可以在超帧报头中包括传统帧(即，包含传统前导码的OFDMA符号)的开始和新帧(即，包含新前导码的OFDMA符号)的开始之间的固定偏移量。或者，可以由行业标准或网络运营商规定该固定偏移量，在这种情况下，就不必在超帧报头中规定该固定偏移量了。
图5示出了根据本发明的实施例的无线通信设备。设备500可以表示基站或用户站，并且具有本申请所描述的一些或全部新颖性特征。设备500可以包括：至少一个介质访问控制(MAC)和物理层(PHY)处理器520，统称为基带处理器，处理器520耦合到包含指令的存储器530，其中当执行这些指令时，并结合该设备的其它部分，能够使该设备执行本申请所述的操作。无线模块510可以耦合到基带处理器520和天线540。一些实施例可以包含多个天线(例如天线540、541以及可能未示出的额外天线)以实现像多输入多输出(MIMO)和/或空分多址(SDMA)这种的多天线通信技术。
图6A-C示出了根据本发明的实施例的获得/使用系统配置信息的方法的流程图。这种方法可以由从基站(BS)接收所指示的帧的用户站(SS)来执行。在流程图600中，图6A示出了一种根据本申请所描述的技术从正在发送帧的基站获得系统配置信息(SCI)的方法。可以参考图3来理解图6A中提到的帧的各个部分。在610处，SS可以在已接收帧的新前导码上进行同步，以确定新帧的开始在何处。
成功检测到新前导码之后，在612处接收SFH。(在一些情况下，第一个已接收前导码可能不属于超帧的第一个帧，所以SS应该针对随后的前导码重复610，直到其在新前导码之后立即检测到SFH为止)。SFH包含SCI。在一些实施例中，SCI可以位于SFH的广播信道部分中。在614处，从报头获得系统配置信息，并在616处对系统配置信息进行处理以获得必要的参数。随后，可以以各种方式使用这种信息。图6B和图6C示出了可以在其中使用这种信息的两种可能方式，然而各种实施例可以以其它方式使用这种信息。图6B和图6C各自示出了进入图6A的进入点A和离开图6A的出口点B。
图6B示出了一种使用SCI以协助查找适合的另外的网络以使得SS可以切换至不同网络的方法。可以因为各种原因进行这种切换，例如但不限于：1)当前网络太拥塞，2)SS移出当前网络的覆盖区域，3)当前网络不具备某些期望的特征，4)及其它。在630处，SS侦听来自其当前基站以外的基站的传输，以确定该基站是否正在控制适合的网络。
当从BS接收到超帧报头时，SS可以通过遵循图6A中的过程来检查帧并从该帧中提取相关的SCI。在635处，SS可以根据该SCI来确定这个另外的网络是否适合于加入。如果不适合于加入，则在655处，SS可以返回至其当前基站，并通过在630处重新开始来尝试一个不同的另外的BS(如果在范围内存在的话)。然而，如果在635处，SCI指示这个新网络是适合的(也可以有其它的理由来确定另外的网络是否适合，但是该确定操作不在本申请公开内容的范畴之内)，那么在640处，SS可以尝试加入这个新网络，并且在650处，在这个新网络中运行。如果尝试加入失败了(如在645处确定的)，则在655处，SS可以再返回至旧的BS，或者可以尝试查找另一个另外的网络以加入。在一些情况中，如果多个网络在范围之内，则SS可以通过重复630-635-655处的循环来确定那些网络中的多个网络是否适合于加入，然后在640处确定选择那些网络中的哪个网络来尝试加入。
图6C示出了一种使用SCI以协助查找适合的网络来进行加入(例如，当目前没有与任何网络相关联时)或重新加入(例如，退出睡眠模式之后)的方法。SS可以监测信道直到其找到BS(如果重新加入，则其可以是当前BS)为止，并在660处侦听该BS。然后可以使用图6A的过程来从该BS提取SCI。如果SCI指示这个网络不是适合于加入的网络(如665处指示的)，则在685处，SS可以继续搜索其它的BS以进行监测，并且在找到候选BS时再次开始该过程。然而，如果SCI指示这个网络是适合的，则在670处SS可以尝试加入/重新加入。如果尝试加入成功了，则随后在680处SS可以开始在这个网络中运行。如果尝试未成功(如675处所确定的)，则在685处SS可以再次搜索另一个BS。这个过程可以根据需要重复很多次，直到加入到适合的网络为止。
上述描述旨在是说明性的而非限制性的。本领域技术人员会想到各种变体。旨在将那些变体包括在本发明的各种实施例中，其中这些实施例仅由以下的权利要求的精神和范围来限定。

Claims (19)

1.一种用于在无线通信网络中通信的装置，包括：
通信设备，其包括处理器、耦合到所述处理器的存储器和耦合到所述处理器的无线模块，所述无线模块用于在正交频分多址无线网络中在多个子信道上进行无线通信，所述设备用于：
处理用于所述无线通信网络中的通信的、包含多个连续帧的超帧；
其中，所述多个连续帧中的起始帧在该起始帧中的预定位置处包含所述无线通信网络的系统配置信息，
其中，所述预定位置是从传统帧的前导码的开始偏移预定数目个符号，所述预定位置在超帧报头的广播信道部分中，并且所述超帧报头只包含在帧的指定最小要求带宽内的子信道中。
2.如权利要求1所述的装置，包括：耦合到所述无线模块的多个天线。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述系统配置信息的特定项只包含在每第n个超帧中，其中n是整数。
4.一种用于在无线通信网络中通信的方法，包括：
在网络设备中，处理用于所述无线通信网络中的通信的、包含多个连续帧的超帧，其中所述无线通信网络使用正交频分多址OFDMA技术；
其中，所述多个连续帧中的特定帧在初始帧中的预定位置处包含所述网络的系统配置信息，
其中，所述预定位置在超帧报头的广播信道部分中，并且所述超帧报头只包含在帧的指定最小要求带宽内的子信道中。
5.如权利要求4所述的方法，其中：
所述特定帧在时间上并且在OFDMA子信道上与传统帧重叠，所述特定帧具有与传统帧的前导码在时间上分开的前导码；以及
所述特定帧的前导码从所述传统帧的前导码偏移预定数目个OFDMA符号。
6.如权利要求4所述的方法，其中，特定的系统配置信息包含在每第n个超帧的时间间隔内，但是不包含在每一个第n个超帧之间的居间超帧中，其中n是整数值。
7.如权利要求4所述的方法，其中，所述处理步骤包括：处理将从基站发送的所述超帧。
8.如权利要求4所述的方法，其中，所述处理步骤包括：在用户站中处理已接收的超帧。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述处理步骤是针对目标基站来检查所述系统配置信息的操作的一部分。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述处理步骤是针对网络重新进入来检查所述系统配置信息的操作的一部分。
11.如权利要求8所述的方法，其中，只针对所述超帧中包含超帧报头的特定帧执行所述处理步骤。
12.一种用于在无线通信网络中通信的装置，包括：
用于在网络设备中，处理用于所述无线通信网络中的通信的、包含多个连续帧的超帧的模块，其中所述无线通信网络使用正交频分多址OFDMA技术，
其中，所述多个连续帧中的特定帧在初始帧中的预定位置处包含所述网络的系统配置信息，
其中，所述预定位置在超帧报头的广播信道部分中，并且所述超帧报头只包含在帧的指定最小要求带宽内的子信道中。
13.如权利要求12所述的装置，其中：
所述特定帧在时间上并且在OFDMA子信道上与传统帧重叠，所述特定帧具有与传统帧的前导码在时间上分开的前导码；以及
所述特定帧的前导码从所述传统帧的前导码偏移预定数目个OFDMA符号。
14.如权利要求12所述的装置，其中，特定的系统配置信息包含在每第n个超帧的时间间隔内，但是不包含在每一个第n个超帧之间的居间超帧中，其中n是整数值。
15.如权利要求12所述的装置，其中，所述用于处理的模块包括：用于处理将从基站发送的所述超帧的模块。
16.如权利要求12所述的装置，其中，所述用于处理的模块包括：用于在用户站中处理已接收的超帧的模块。
17.如权利要求16所述的装置，其中，所述处理是针对目标基站来检查所述系统配置信息的操作的一部分。
18.如权利要求16所述的装置，其中，所述处理是针对网络重新进入来检查所述系统配置信息的操作的一部分。
19.如权利要求16所述的装置，其中，只针对所述超帧中包含超帧报头的特定帧执行所述处理。
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