CN102684861A - 正交频分多址无线包系统及其基站、移动设备和通信方法 - Google Patents

Abstract

公开了正交频分多址无线包系统及其基站、移动设备和通信方法。一种用于该系统中的移动设备的通信方法包括：接收包含多个帧的时间频率资源区域上的信号，该信号承载利用整数个基本时间频率资源单元的、使用多种调制和编码方案、目的地为多个移动设备的包，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；及利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给本移动设备的标识符，从所述信号中识别目的地为本移动设备的多个包。

Description

正交频分多址无线包系统及其基站、移动设备和通信方法

本申请是申请号为200680009811.1、发明名称为“开销减少的多载波包通信的方法及系统”的发明专利申请的分案申请，该申请号为200680009811.1的发明专利申请的国际申请日为2006年9月28日，国际申请号为PCT/US2006/038149，并要求2005年9月28日提交的美国临时专利申请No.60/721,451的权益。

技术领域

所公开的技术总体而言涉及无线通信，更具体而言，涉及多载波包通信网络。

背景技术

对于无线通信系统来说，带宽效率是最重要的系统性能因素之一。在基于包的数据通信中，由于业务的突发和不规律模式，应用净荷通常具有不同的大小以及不同的服务质量(QoS)需求。为了适应不同的应用，无线通信系统应该能够提供高度的灵活性。但是，为了支持这种灵活性，通常需要额外的开销。例如，在基于IEEE 802.16标准(“WiMAX”)的无线系统中，为了支持不同的应用，对于每个移动台要建立多个包流。在媒体接入控制(MAC)层，每个包流被映射到一个无线连接。MAC调度器为这些连接分配无线空中链路资源。利用特殊的调度消息(DL-MAP和UL-MAP)向移动台广播调度决策。

在由IEEE 802.16定义的MAP调度消息中有重要的控制开销。例如，每个连接用16比特的连接ID(CID)来标识。该CID包含在MAP消息中，用于标识移动台。因此系统能够支持的最大的连接数为65,536。每个移动台具有用于控制和管理消息的至少两个管理连接以及用于应用数据业务的多个业务连接。又如，每个连接包括可与被分配用于通信的任何时间/频率范围相对应的空中链路资源的标识。在时域范围内，利用起始符号偏移(8比特)和符号长度(7比特)来标识资源分配，而在频域范围内，利用起始逻辑子信道偏移(6比特)和分配的子信道数(6比特)来标识资源分配。由于不同的应用有不同的资源需求，因此针对各连接所分配的资源区域是不规则的。又如，每个连接的调制和编码方案以4比特MCS码来标识，被标识为下行链路间隔使用码(DIUC)或上行链路间隔使用码(UIUC)。除了用于功率控制的3比特外，还使用另外2比特来指示编码重复。总的来说，MAP消息的开销为52比特。对于诸如IP承载的语音(VoIP)这样的应用，8Kbps语音编解码器的净荷为每20毫秒20字节。因此仅MAP消息的开销就要占总数据通信的大约32.5％，这样会导致相对低的频谱效率。所以，有益的是减少多载波包通信系统中的开销，以提高系统的频谱效率。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种用于正交频分多址无线包系统中的移动设备的通信方法，所述正交频分多址无线包系统包括多个地理小区中的多个基站和移动设备，每个移动设备具有由所述系统分配的标识符，所述方法包括：接收包含多个帧的时间频率资源区域上的信号，该信号承载利用整数个基本时间频率资源单元的、使用多种调制和编码方案、目的地为多个移动设备的包，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；以及利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给本移动设备的标识符，从所述信号中识别目的地为本移动设备的多个包。

根据本公开的另一实施例，提供了一种用于正交频分多址无线包系统中的基站的通信方法，所述正交频分多址无线包系统包括多个地理小区中的多个基站和移动设备，每个移动设备具有由所述系统分配的标识符，所述方法包括：分配用于承载针对多个移动设备的包的、多个帧中的时间频率资源区域，所述包利用整数个基本时间频率资源单元并使用多种调制和编码方案，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；生成针对所述系统中的移动设备的多个包，并配置所述多个包在所述时间频率资源区域中的传输，使得该移动设备能够利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给该移动设备的标识符来恢复所述多个包；以及向该移动设备发送所述多个包。

根据本公开的另一实施例，提供了一种正交频分多址无线包系统中的移动设备，正交频分多址无线包系统包括多个地理小区中的多个基站，所述移动设备具有由所述系统分配的标识符，并包括：接收包含多个帧的时间频率资源区域上的信号的装置，所述信号承载利用整数个基本时间频率资源单元的、使用多种调制和编码方案、目的地为多个移动设备的包，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；以及利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给本移动设备的标识符、从所述信号中识别目的地为本移动设备的多个包的装置。

根据本公开的另一实施例，提供了一种正交频分多址无线包系统中的基站，所述正交频分多址无线包系统包括多个地理小区中的多个移动设备，每个移动设备具有由所述系统分配的标识符，所述基站包括：分配用于承载针对多个移动设备的包的、多个帧中的时间频率资源区域的装置，所述包利用整数个基本时间频率资源单元并使用多种调制和编码方案，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；生成针对所述系统中的移动设备的多个包并配置所述多个包在所述时间频率资源区域中的传输使得该移动设备能够利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给该移动设备的标识符来恢复所述多个包的装置；以及向该移动设备发送所述多个包的发射装置。

附图说明

图1示出了包含多个小区的无线通信网络的覆盖。

图2为例如可用于多载波无线通信网络中的接收器和发射器的框图。

图3为图示物理媒体资源中通信容量划分的框图。

图4为采样频率、信道带宽和信道中可用子载波之间关系的图形描述。

图5为频域中多载波信号结构的图形描述。

图6为无线通信网络所使用的时间-频率资源的框图。

图7为用于通过应用、QoS或其它因素对所接收的包进行分类的分类器的框图。

图8A和8B为有代表性的控制消息格式的框图。

图9为具有以时间优先顺序限定的单元序列的特殊资源区域的框图。

图10A-10C为示出了在一个资源区域内资源重新分配的框图。

具体实施方式

公开了一种在使用时间-频率资源的多载波无线通信网络中使控制开销最小化的系统和方法。在某些实施例中，时间-频率资源中的一个或多个区域被指定给特定的应用，如专用于IP承载的语音(VoIP)应用的区域。通过将相似类型的应用一起分组在一个区域中，可以减少用于将包流映射到时间-频率资源的一部分所需的比特数。在某些实施例中，可以选择与包流相关的模块化编码方案，以进一步减少所需的控制信息量。

在某些实施例中，可以根据应用类型、QoS参数以及其它特性对包进行分类以便传输。还可以将应用连接特定的标识符(ACID)分配给包流。在通信系统中，这两种方法都可以减少与管理多个应用流相关联的开销。

在某些实施例中，可以构建改进的控制消息，以利于控制过程并使相关开销最小。控制消息可以包括诸如包目的地、调制和编码方法以及所使用的空中链路资源等信息。为了提供效率，具有相同应用类型或子类型、调制和编码方案或其它参数的控制消息可分组在一起。

虽然在下文的讨论中考虑将所公开的技术应用于正交频分多址(OFDMA)系统，但是本领域的普通技术人员应该理解，该技术还可以应用于其它系统格式，如码分多址(CDMA)、多载波码分多址(MC-CDMA)等等。因此，不失一般性地，OFDMA仅作为一个实例来说明本发明的技术。此外，下文的讨论使用IP承载的语音作为可以应用所公开技术的典型应用。所公开的技术同样可应用于其它应用，包括但不局限于音频和视频。

下文的描述提供了用于完整理解和实现这些实施例的描述的具体细节。本领域的普通技术人员应该理解，在没有这些细节的情况下亦可以实施该技术。在某些示例中，为了避免不必要底混淆对本技术实施例的描述，没有详细阐述或描述公知的结构和功能。以下描述中所使用的术语应以其最宽的合理方式来解释，即使它是结合对本发明的特定具体实施例的详细说明来使用的。尽管下文可能强调了特定术语，但是，试图以任何严格的方式来解释的任何技术术语将在具体实施方式部分明确而具体地限定。

I.无线通信网络

图1示出了服务于一个地理区域的无线通信网络100的示意图。该地理区域被划分为多个小区105，且通过基站(BS)110为每个小区提供了无线覆盖。一个或多个移动设备(未示出)可以固定在或漫游于网络所覆盖的地理区域中。移动设备用作用户与网络之间的接口。通常通过专用链路将每个基站连接到网络骨干。基站还用作焦点，通过无线信号来发送信息到其所服务的小区内的移动设备并从小区内的移动设备接收信息。注意，如果一个小区被分成多个扇区，那么从系统工程的观点来看，每个扇区可看作一个小区。本上下文中，术语“小区”和“扇区”可以互换使用。

在具有基站和移动设备的无线通信系统中，从基站到移动设备的传输称为下行链路(DL)，而从移动设备到基站的传输称为上行链路(UL)。图2示出了典型的发射器200和接收器205，可以用于基站和移动设备中，以实现无线通信链接。发射器包括信道编码与调制部件210，用于实现对输入数据信号的数据比特随机化、前向纠错(FEC)编码、交织及调制。信道编码与调制部件耦合到子信道及符号构建部件215、快速反傅立叶变换(IFFT)部件220以及无线发射器部件225。本领域的技术人员应该理解，上述这些部件构建并发射包含有输入到发射器200的数据的通信信号。当然，根据通信网络的需求，也可以使用其它形式的发射器。

接收器205包括接收部件230、帧同步部件235、快速傅立叶变换部件240、频率、时序及信道估计部件245、子信道解调部件250以及信道解码部件255。信道解码部件对接收器接收到的信号进行去交织、解码以及去随机。接收器从信号中恢复数据，并输出该数据，供移动设备或基站使用。当然，根据通信网络的需求，也可以使用其它形式的接收器。

图3示出了在物理媒体资源300(如无线电或线缆)中通信容量划分为频域和时域的框图。频率被划分为两个或多个子信道305，在图中表示为子信道1、2、......m；时间被划分成两个或多个时隙310，在图中表示为时隙1、2、......n。通过时间及频率二者对资源的规范划分为资源的多个用户或多个应用或之间的资源共享提供了高度的灵活性及精细的粒度。

图4为表示给定信道的带宽与该信道内可用子载波数量之间的关系框图。在频域中，多载波信号由多个子载波组成。图4中，采样频率用变量f_s表示，信道带宽用变量B_ch表示，而有效带宽用变量B_eff表示(这里有效带宽为信道带宽的一定百分比)。信道内可用子载波的数量由以下等式定义：

$\#\_\mathrm{usable}\_\mathrm{subcarriers}=\frac{B_{\mathrm{eff}}}{f_s}\×N_{\mathrm{fft}}$

其中N_fft为快速傅立叶变换的长度。本领域的技术人员应该理解，对于给定的信道或频带的带宽(B_ch)，可用子载波的数量是有限的及受限的，且根据等式1，可用子载波的数量取决于FFT的尺寸、采样频率(f_s)和有效带宽(B_eff)。

图5是示出了给定信道中所包含的各个子载波和子信道的信号图。有三种类型的子载波：(1)承载信息数据的数据子载波；(2)导频子载波，其相位和幅度是预定的，并为所有接收器所知，并且可用来辅助系统功能，如系统参数的估计；以及(3)静默子载波，其不具有能量，用于保护带并作为DC载波。数据子载波可以被设置成称为子信道的群，以支持可缩放性和多址。形成一个子信道的各子载波可以彼此相邻也可以不相邻。每个移动设备可以使用部分或全部子信道。

在时域中，多载波信号通常由时间帧、时隙和OFDM符号组成。一帧包含多个时隙，且每个时隙包含一个或多个OFDM符号。OFDM时域波形可以通过对在频域中对OFDM符号进行快速反傅立叶变换(IFFT)来产生。将称为循环前缀(CP)的时域波形最后部分的拷贝插入到该波形自身的开始部分中，以形成OFDM符号。

在某些实施例中，映射器(如图2中的子信道及符号构建部件215)被设计成将由上层设施(诸如MAC资源调度器或编码与调制模块)所见的逻辑频率/子载波及OFDM符号索引映射成实际的物理子载波及OFDM符号索引。实际上，映射前连续的时间-频率区域在映射后可以是不连续的，反之亦然。另一方面，在特殊情况下，映射可以是“空过程(nullprocess)”，即在映射前后保持相同的时间和频率指数。对于不同时隙、不同帧或不同小区，所述映射过程可以变化。不失一般性地，这里使用的术语“资源”、“空中链路资源”以及“时间-频率资源”可以指这种映射前的时间-频率资源，也可以指映射后的时间-频率资源。

II.空中链路资源区域

现在描述可与无线通信网络100结合使用以减少与系统资源的使用相关的控制开销量的各种技术。通过减少控制开销，可以获得更高的频谱效率，除了其它优点之外，允许系统最大化可同时支持的通信量。

图6是分配无线通信网络100所使用的时间-频率资源600的图。如上所述，在基于IEEE 802.16标准(“WiMAX”)的典型无线系统中，为了支持不同的应用，为每个移动设备建立多个包流。在媒体接入控制(MAC)层，每个包流被映射到一个无线连接。这样，包流中所承载的各种应用被扩散，遍及到可用的时间-频率资源中。为了克服与维持这种映射相关的无效率，图6示出了一种管理多个包流的替选方法。时间-频率资源600可以划分为一个或多个区域605a、605b、......605n。区域605a、605b、......605n中的每个区域与一种特定类型的应用相关。例如，区域605a可以与语音应用(如VoIP)相关，区域605b可以与视频应用相关等等。如以下更加详细描述的，通过将相似类型的应用分组在一起，减少了MAC头中的控制开销的量。区域可以由系统动态地分配、修改或终结。

当相似类型的应用被分组在一个区域中时，可以减少用于将包流映射到时间-频率段所需要的比特数。在某些实施例中，与特定包流相关的时间-频率段的标识可以通过相对于区域起始点的起始时间-频率坐标和终止时间-频率坐标来表示。时间坐标中的粒度可以是一个或多个OFDM符号，而频率坐标中的粒度可以是一个或多个子载波。如果时间-频率资源被划分成两个或多个区域，那么映射到相对于区域起始点的某一位置所需的控制信息的量可比映射到整个时间-频率资源中任意起始和终止坐标所需的信息的量要少得多。

在每个区域605a、605b、......605n中，可以根据特定规则对时间-频率资源进行进一步划分，以容纳多个包流V₁、V₂、......V_m。例如，如图6所示，区域605a被划分成多个列，包流按照在每列中从上到下以及跨各列从左到右的顺序来安排。每列的宽度可以是一定数量的子载波。每个包流V₁、V₂、......V_m可以与一个应用相关。例如，V₁是用于第一语音包流的资源段；V₂是用于第二语音包流的资源段等等。虽然对区域605a进行了划分，而且从区域的一个起点开始对包流进行编号，但是应理解，根据特定规则对时间-频率资源的划分也可以开始于该区域内的其它起点位置。每个区域中的段可由系统根据请求来动态分配，并且可以在明确或自动地终止时由系统来释放。

当根据特定规则将区域进一步细分为时间-频率段时，可以利用关于区域起点的一维偏移来实现包流到段的映射，而不是利用上述二维(即相对于区域起始点的起始时间-频率坐标和终止时间-频率坐标)映射方法。计算这种偏移需要了解与特定的包流相关的调制和编码方案。例如，下面的表1示出了各种信道条件下可以用于语音包流的典型的调制与前向纠错(FEC)编码方案(MCS)。

表1

MCSI	调制	编码速率	信息比特	原始符号	单元
						1	16QAM	1/2	160	80	1
2	QPSK	1/2	160	160	2
						3	QPSK	1/4	160	320	4
4	QPSK	1/4	160	640	8

在某些实施例中，可以选择MCS以利用模块化的资源。例如，如表1中所示，利用16QAM调制和1/2编码速率(表中最可用的MCS)来传输160个信息比特需要80个原始调制符号。这种最可用的MCS所使用的资源称作基本资源单元(“Unit”)，在本实例中为80个原始符号。其它MCS所使用的资源简单地为该基本单元的整数倍。例如，利用1/4编码速率的QPSK调制来传输相同数量的信息比特，需要四个单元。MCS索引(MCSI)传送有关调制和编码方案的信息。对于已知的声码器，MCSI还隐含了语音包所需的AMC资源单元的数量。本领域的技术人员应该理解，可以将编码和信号重复组合起来以提供较低的编码速率。例如，通过将1/2编码速率和4次重复级联可以实现1/8编码速率。

用于选择包的合适MCS的决策过程可以根据应用而改变。在某些实施例中，由于语音应用的QoS要求，用于语音包的过程可能比用于一般数据包的过程更加保守。例如，当信号与干扰噪声比(SINR)被用作选择MCS的阈值时，用于语音包的阈值要设置得高于用于一般数据包的阈值。例如，对于语音包，1/2编码速率的QPSK调制的SINR阈值为12dB，而对于一般数据包，该阈值为10dB。

如果从表1中选择一个MCS用于特定区域中所包含的每个包流，那么可以容易地计算出到表示特定包流的段的偏移。例如，索引VZI₁、VZI₂、......VZI_m被显示为在区域605a中所包含的每段的起点。任何所选包流的索引被定义为与该包流之前的每个包流相关的所有基本资源单元的和，其中依赖于时间-频率资源划分的起始位置，可选地对该索引可以进行调整(通常，由于划分是从区域起点开始的，因此不需要调整)。例如，由于第一语音包流开始于区域605a的起点，因此其位置索引为VZI₁＝0。第一包流具有MCS 1，表示使用了一个基本资源单元。这样，第二语音包流的索引为VZI₂＝1，第二语音包流具有MCS 4，表示使用了八个基本资源单元。因此，第三语音包流的索引为VZI₃＝9，这是通过将前面的第一和第二包流所使用的基本资源单元相加而得到的。

使用基本资源单元作为到包流的位置偏移的粒度可以减少表示该包流与区域605a的位置所需的比特数。例如，为了在一小区中支持最多64路VoIP呼叫，假设利用最效的MCS来传输每个语音包，则可以使用最多64×8＝512个单元。因此，一个9比特的数就足够用来表示一个VZI。实际上，对于不同的语音包可以利用不同的MCS来传输，某些利用MCSI＝1，某些利用MCSI＝4，等等。据统计，为了实用的目的，可以用比最大所需的比特长度短的比特长度来表示VZI，例如8比特。

在某些实施例中，还可以进一步减少将包流映射到资源段所需的控制信息。在MCS与区域中顺序排列的包流一起使用的情况下，从位于目标包之前的包的MCSI可以推出该包的索引。例如，如果第一语音包流使用MCSI₁＝1，即1/2编码的16QAM，而第二语音包流使用MCSI₂＝4，即1/8编码的QPSK，那么所述前两个语音包流占用1+8＝9个单元，而第三语音包流的起始位置为第9单元。可以省略控制消息中的索引，并可以根据需要来计算从区域起点的偏移，而不是在控制信息中对每个包流的索引进行编码。

可以通过多种方式对时间-频率资源600进行分配。在某些实施例中，一个应用区域可以包含一个或多个OFDM符号或者时隙的所有子载波。在某些实施例中，对于各小区105，对应用区域的限定可以不同，例如区域的位置和大小。在某些实施例中，为了避免小区间干扰，具有相似应用的区域被设置在相邻小区中的不同位置。例如，在一个小区中，语音应用可以分配在时间-频率资源的较低的频率范围，而在相邻小区中，则分配在时间-频率资源的较高的频率范围。在某些实施例中，系统为每个语音连接分配固定数量的资源。系统利用AMC，并将AMC与自适应多速率(AMR)语音编码匹配，以改善语音质量。此外，一个应用区域中未使用的资源可以分配给其它应用。

在具有一个或多个应用区域的系统中，未被应用区域使用的剩余资源可以视为特殊资源区域。特殊资源区域的形状可以不规则。例如，图9示出了具有三个限定区域905、910和915的时间-频率资源900。图中画有阴影的剩余资源区域表示特殊资源区域。MAC调度器可以跟踪该特殊区域中的时间-频率资源，并以特殊区域MAP消息来广播资源的分配。在某些实施例中，特殊区域MAP消息例如通过使用资源块的时间和频率坐标来清楚地标识资源区域。移动设备通过对MAP消息进行解码可以识别其自己的资源。

在某些实施例中，基站和移动设备二者共享特殊资源区域的配置信息，并且将所述特殊区域看作连续的资源区域。MAP消息通过使用连接ID(将在下文中说明)、资源标识参数和MCS索引，仅包含特殊资源区域中的资源分配信息。

在某些实施例中，如果特殊资源区域被进一步划分成预定义的资源单元序列，则MAP消息可以被进一步压缩。例如，图9中阴影区被进一步划分成42个资源单元920，首先沿时间轴顺序地编号，然后沿频率轴按列继续编号。如果每个资源单元的大小是预定义的，那么基于资源单元到序列号的映射，可以确定在特殊资源区域中的位置。

III.应用连接ID

当移动设备进入无线网络时，首先为该移动设备在无线连接的每个方向(即下行链路和上行链路)分配基本连接标识(BCID)。BCID可以用于控制消息或普通(未分类的)应用连接。用于下行链路的BCID可以与用于上行链路的BCID相同，也可以不相同。

在某些实施例中，可由系统对包流进行分类。图7示出了用于接收IP包并将接收到的包分类到各种流的系统部件700的框图。系统部件700包括具有相关分类规则710的分类器705。该分类器接收到来的包，每个包具有各种头信息，如以太网头715、IP头720、UDP头725、RTP头730和RTP净荷735。包由分类器705分类，并被输出到不同的应用数据队列740中，OFDMA发射器745按顺序发送应用数据队列740中的包。

分类器705能够基于包的应用类型、服务质量(QoS)要求或其它特性来对包进行分类。例如，语音应用流中的包可基于包的IP头720中的业务类型(ToS)字段中的特殊值来识别。RTP/UDP/IP头与特殊IP ToS字段值的新组合指示新的语音应用流。这样的新流通过在语音会话建立协议消息(如会话起始协议(SIP))中取数来识别。分类器是基于一个或多个分类规则710进行分类的。通过控制过程可以静态或动态地配置分类规则。每个分类规则利用参数来定义，所述参数如应用类型、QoS参数以及可以根据所接收的包来确定的其它特性。

在某些实施例中，除了BCID或取代BCID，还可以为到来的包分配应用连接特定的标识符(ACID)。每个ACID可以分配给对应的包流。例如，ACID可以分配给一起构成语音应用的多个语音包。当ACID被分配给语音应用时，该ACID也可以称作语音连接ID(VCID)。又如，ACID可以分配给有特定QoS要求的包流。此外，基于应用的特定特性，该应用的包流可以被进一步分类成不同的子类。例如，基于语音源编码(声码器)方法(如G.711和G.729A)，语音应用可以被进一步分类成不同的子类。当进一步以该方式进行分类时，可以为每个子类分配其自己的ACID。对于特定的多播应用，多个基站或移动设备还可以共享一个ACID。

一旦建立，包括BCID和ACID的连接ID通过例如广播消息被传播给对应的基站和移动设备，以便进行适当的包发射和接收。如前所述，媒体接入控制(MAC)调度器可以为特定类型的包流分配空中链路资源的特定区域。

一旦无线系统确定不需要继续连接时，连接ID将被释放。例如，一旦系统检测到语音流的去激活，该语音连接及其VCID将被释放。在某些实施例中，如果通过监听SIP信令而检测到语音会话的断连，则该语音连接被去激活。在某些实施例中，如果一定时间段内在连接上没有语音包活动，则该语音连接被释放。

在某些实施例中，相同的比特长度被用于不同类型的连接ID，包括BCID和ACID。在某些实施例中，不同类型的连接ID可以具有不同的比特长度。例如，在典型的语音应用的实施中，BCID可以为16比特，以容纳大数量的移动设备和未被分类的应用，而VCID为6比特，以容纳一个小区中多至64路的同时语音连接。长度较短的ACID利于减少控制开销，尤其是当应用使用许多小的数据包如VoIP包时。

在某些实施例中，为了标识应用连接，ACID可以通过所使用的空中资源的其它特性(如时间或频率指数)来进一步增强。这可用来进一步减小ACID的比特长度，或在给定特定ACID比特长度的情况下增加所容纳的应用连接的最大数量。例如，语音编解码器周期性地产生语音应用数据。分配周期通常是空中链路帧持续时间的倍数。在这种情况下，可以将空中链路帧号与VCID组合起来标识语音连接。例如，G.723.1的语音编解码器每30毫秒产生一个语音帧。MAC调度器每30ms为这样的语音连接分配一次空中链路资源。在使用5ms持续时间的帧的无线蜂窝系统中，单个VCID可以被6个语音流共享，每个与一个不同的帧号关联，以唯一地标识语音连接。

IV.控制消

当系统使用空中资源区域或应用特定的ID时，可以构建通常称为信息元素(IE)的各种改进的控制消息，以利于控制过程并最小化控制开销。这里将描述各种控制消息的改进。

在某些实施例中，IE在发射应用包之前发送，以指示与该包相关的信息，如包目的地、调制和编码方法以及所使用的空中链路资源。例如，语音包的IE可以包括VCID(表示包目的地)、MCSI(编码方案)和VZI(空中链路资源中包流的位置索引)。在某些实施例中，VCID为6比特，MCS为2比特，而VZI为8比特，从而导致每个语音包有一个2字节的IE开销。替选地，语音包的IE可以仅包括VCID和MCSI，其中VZI通过上述空中链路资源中先前的包流的MCSI来推断。在仅使用VCID和MCSI的情况下，每个语音包的IE开销减少到只有1字节。使用另外的比特字段可以将额外的控制信息如功率控制信息添加到IE中。控制比特的减少提高了无线通信网络的整体带宽效率。

在某些实施例中，基站在发送下行链路包之前先发送IE，以通知移动设备正确地接收包；而基站在发送上行链路包之前先发送IE，来通知移动设备正确地发射包。下行链路包和上行链路包的IE可以分别被分组在一起。IE可以被广播或多播到对应的目的地。

在某些实施例中，同一应用类型或子类型的IE可以被分组在一起。特定应用类型的特殊字段(称作应用MAP(AMAP)子头)可以添加到IE。该子头可以指示IE组的应用类型和长度。图8A是在该情况下用于语音应用的带有AMAP子头805的典型IE 800的框图。AMAP子头805包括类型变量和长度变量。如图8A所示，类型＝01表示应用类型为语音。长度＝3表示该子头后面跟有三个语音IE。IE的剩余部分包含三个语音IE 810a、810b和810c。例如，如果AMAP子头与图6所示的区域605a中的流相关，那么语音IE 810a将属于包流V₁，语音IE 810b将属于包流V₂，而语音IE 810c将属于包流V₃。本领域的技术人员应理解，虽然图8A中文本用于说明IE的内容，但是在实际实施中可以用合适的编码信息来替代该文本。

在某些实施例中，利用相同的调制和编码方案(MCS)传输的所有包的IE被分组在一起，以便提高效率。图8B是通过MCS分组的IE的块850的框图。帧控制头(FCH)或其它控制消息在块850之前被发送，以指示该块的每一段所使用的MCS和长度。在某些实施例中，利用自适应调制编码(AMC)来传输IE。可以使用基站和移动设备都知道的特殊规则，以基于其对应包的MCS来确定IE MCS，以便正确地接收IE。在某些实施例中，IE的MCS保持与其对应的应用包的MCS相同。在某些实施例中，IE的MCS比其对应包的MCS保守一个等级。例如，如果包的MCSI为2(1/2编码速率的QPSK)，那么其IE的MCSI为3(1/4编码速率的QPSK)。

V.语音活动检测

典型的语音会话包含大约50％的静默时间。为了利用大约一半时间的数据不需要以与用户讲话时的数据速率相同的速率来传输这样的事实，系统可以依赖于对静默期的检测并降低该静默期期间的有效数据传输速率。声码器利用如语音活动检测(VAD)这样的技术来检测会话过程中的静默期。只有在检测到语音活动时才会产生语音包。在静默期，语音包的数据速率被大大降低。

在静默期，除了降低语音包的数据速率外，也可以减少对该语音连接的带宽分配。基站的MAC调度器可以利用语音活动的指示来调整对该语音连接的带宽分配。在上行链路方向，当接收到来自其声码器的VAD指示时，移动设备发送特殊的MAC消息。该MAC消息向基站指示语音数据速率被临时降低了。当MAC调度器接收到这样的指示后，可以减少分配给该语音连接的空中链路资源。类似地，如果VAD指示有新的语音活动，则移动设备利用MAC消息通知基站，且原始的资源资源被重新应用于该语音连接。

在下行链路方向，如果语音连接上没有要发送的语音包，MAC调度器将资源分配给其它语音连接。这样，特定区域中的先前为该连接分配的资源块将变为空。存在几种方法可以用来处理该区域中的这种碎片。

在某些实施例中，为了使对其它语音连接(如其自适应调制和编码过程)的影响最小化，基站的MAC调度器重新分配资源。

在某些实施例中，MAC调度器保持给其它语音连接的资源分配，而将静默语音连接空出的资源分配给新的语音连接或其它应用包。

在某些实施例中，MAC调度器将所有的后续分配上移以填充资源间隙。如图10A所示，一旦VCID 2标识的语音连接进入静默期，MAC调度器移动其它语音连接，来占据VCID 2空出的资源。

在某些实施例中，MAC调度器用同一区域中最后的语音时间-频率资源来填充静默语音连接的资源间隙。图10B示出了这样的情况，即MAC调度器移动最后的语音连接VCID 12来占据语音连接VCID 2空出的资源分配间隙。

在某些实施例中，MAC调度器利用包含在同一区域中的使用同一编码调制方案的最后的语音时间-频率资源来填充资源间隙。然后由被移动的语音时间-频率资源后面的语音时间-频率资源来填充由于这种替换而引起的资源间隙。如图10C所示，语音连接VCID 6使用与语音连接VCID2相同的编码与调制方案，并且是该区域中具有这种方案的最后连接。当语音连接VCID 2进入静默期时，MAC调度器将语音连接VCID 2的资源分配给语音连接VCID 6。然后，MAC调度器移动语音连接VCID 6后面的资源，在图10C中具体为VCID 7，以占据由于移动语音连接VCID 6所产生的资源分配间隙。

上述对系统实施例的详细描述并不是穷尽性的，也并非意欲将系统局限在以上所公开的精确形式中。虽然出于说明的目的对系统的具体实施例和实例进行了描述，但是本领域的技术人员应该认识到，在该系统范围内各种等同修改是可能的。例如，虽然各过程是以给定的顺序示出的，但是替选的实施例可以执行包括不同顺序的步骤的例程，而且某些过程可以删除、移动、增加、细分、合并和/或修改，以便提供可替换的方法和再结合。可以以多种不同的方式来实施这些过程中的每一个。而且，这里所示出的任何具体数字仅为示例性的，即替选的实施方式可以使用不同的值或范围。

根据以上的详细说明，可以对本发明进行这些或其它改变。虽然以上说明描述了该技术的某些实施例，并且描述了所考虑的最佳模式，但是无论上述说明在文字上多么详细，本发明仍然可以通过许多方式来实施。对于该系统的实施细节可以进行相当多的改变而仍然包含在这里所公开的技术范围内。如上所述，描述该系统某些特征和方面时所使用的特定术语不应被视为该术语在这里被重限定而被限制于与术语关联的技术的任何特定的特性、特征或方面。总之，权利要求中使用的术语不是用来将本发明限制在本说明书所公开的具体实施例，除非上述具体实施例部分清楚地定义了这样的术语。因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求基础上实施或实现本发明的所有等同方式。

Claims (16)

1.一种用于正交频分多址无线包系统中的移动设备的通信方法，所述正交频分多址无线包系统包括多个地理小区中的多个基站和移动设备，每个移动设备具有由所述系统分配的标识符，所述方法包括：

接收包含多个帧的时间频率资源区域上的信号，该信号承载利用整数个基本时间频率资源单元的、使用多种调制和编码方案、目的地为多个移动设备的包，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；以及

利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给本移动设备的标识符，从所述信号中识别目的地为本移动设备的多个包。

2.根据权利要求1所述的通信方法，其中，所述整数个基本时间频率资源单元为1个、2个、4个或8个基本时间频率资源单元。

3.根据权利要求1所述的通信方法，其中，所述时间频率资源区域对应于帧。

4.根据权利要求3所述的通信方法，其中，所述时间频率资源区域的时间索引对应于帧号。

5.根据权利要求1所述的通信方法，其中，分配给通信设备的标识符包含16比特。

6.根据权利要求1所述的通信方法，其中，时间频率资源的物理子载波和正交频分复用符号索引被映射到逻辑索引，使得所述逻辑索引能够为移动设备中的上层设施使用。

7.根据权利要求1所述的通信方法，其中，目的地为本移动设备的多个包中的一个为承载针对本移动设备的控制消息的控制包。

8.根据权利要求7所述的通信方法，其中，所述控制消息包含有关调制和编码方案或资源分配的信息。

9.根据权利要求7所述的通信方法，其中，所述控制包使用与目的地为本移动设备的其他数据包的调制和编码方案相同或者比目的地为本移动设备的其他数据包的调制和编码方案低一级的调制和编码方案。

10.一种用于正交频分多址无线包系统中的基站的通信方法，所述正交频分多址无线包系统包括多个地理小区中的多个基站和移动设备，每个移动设备具有由所述系统分配的标识符，所述方法包括：

分配用于承载针对多个移动设备的包的、多个帧中的时间频率资源区域，所述包利用整数个基本时间频率资源单元并使用多种调制和编码方案，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；

生成针对所述系统中的移动设备的多个包，并配置所述多个包在所述时间频率资源区域中的传输，使得该移动设备能够利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给该移动设备的标识符来恢复所述多个包；以及

向该移动设备发送所述多个包。

11.根据权利要求10所述的通信方法，其中，所述整数个基本时间频率资源单元为1个、2个、4个或8个基本时间频率资源单元。

12.根据权利要求10所述的通信方法，其中，所述时间频率资源区域对应于帧。

13.根据权利要求12所述的通信方法，其中，所述时间频率资源区域的时间索引对应于帧号。

14.根据权利要求10所述的通信方法，还包括：在发送所述多个包之前，将时间频率资源的能为该移动设备中的上层设施所见的逻辑索引映射为物理子载波和正交频分复用符号索引。

15.一种正交频分多址无线包系统中的移动设备，正交频分多址无线包系统包括多个地理小区中的多个基站，所述移动设备具有由所述系统分配的标识符，并包括：

接收包含多个帧的时间频率资源区域上的信号的装置，所述信号承载利用整数个基本时间频率资源单元的、使用多种调制和编码方案、目的地为多个移动设备的包，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；以及

利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给本移动设备的标识符、从所述信号中识别目的地为本移动设备的多个包的装置。

16.一种正交频分多址无线包系统中的基站，所述正交频分多址无线包系统包括多个地理小区中的多个移动设备，每个移动设备具有由所述系统分配的标识符，所述基站包括：

分配用于承载针对多个移动设备的包的、多个帧中的时间频率资源区域的装置，所述包利用整数个基本时间频率资源单元并使用多种调制和编码方案，其中，每一帧被划分为多个时隙，每一时隙包含多个正交频分复用符号，每一正交频分复用符号包含多个频率子载波，并且所述基本时间频率资源单元包含多个正交频分复用符号中的多个子载波；

生成针对所述系统中的移动设备的多个包并配置所述多个包在所述时间频率资源区域中的传输使得该移动设备能够利用所述时间频率资源区域的时间索引或频率索引、结合被分配给该移动设备的标识符来恢复所述多个包的装置；以及

向该移动设备发送所述多个包的发射装置。

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