CN102870472B - 移动台中的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于订户站在具有与基站关联的主载波和至少一个次载波的多载波无线环境中执行入网的方法。该方法包括在基站服务的区域中感测载波并且确定载波是主载波还是次载波。该方法还包括如果该确定建立感测的载波是主载波并且不是次载波则执行入网。

Description

移动台中的方法和装置

技术领域

本申请大体涉及无线通信技术并且更具体地涉及用于无线系统的多载波操作。

背景技术

对其中经由无线连接来递送数据的服务的需求近年来已经增长并且有望继续增长。包括如下应用，在这些应用中经由蜂窝移动电话或者其他移动电话、个人通信系统(PCS)和数字或者高清晰度电视(HDTV)递送数据。尽管对这些服务的需求在增长，但是可以用来递送数据的信道带宽有限。因此希望以高效以及成本有效方式通过这一有限带宽高速递送数据。

一种用于通过信道递送高速数据的可能方式是通过使用正交频分复用(OFDM)。高速数据信号划分成通过射频(RF)信号内的称为子载波频率(“子载波”)的相应频率并行传输的数十或者数百个较低速度的信号。子载波的频谱重叠，使得最小化它们之间的间距。子载波也相互正交，使得它们在统计上独立并且未产生串扰或者否则相互干扰。因而比在常规举载波传输方案(诸如AM/FM(调幅或者调频))中高效得多地使用信道带宽。

另一种用于提供信道带宽的更高效使用的方式是使用具有多个天线的基站来传输数据，并且然后使用具有多个接收天线的远程站来接收传输的数据，称为多输入多输出(MIMO)。可以传输数据使得有在相应天线传输的信号之间的空间分集，由此通过增加天线数量来增加数据容量。替代地，传输数据使得有在相应天线传输的信号之间的时间分级，由此减少信号衰落。

在无线系统中使用多个载波的想法是已知概念。多个载波赋予最终用户提供丰富服务(诸如语音和高速数据应用)的投资组合(portfolio)的可能性。然而在业内有为这样的无线系统开发具体操作技术和方法以便改进网络性能和效率的需要。

发明内容

如这里具体化并且广义描述的那样，本发明也提供一种用于SS在具有与BS关联的多个主载波和至少一个次载波的多载波无线环境中执行入网的方法。该方法包括在SS接收通过主载波中的一个发送的控制信息、用SS处理控制信息以确定是将通过主载波中的一个还是多个主载波中的不同主载波执行入网并且基于该确定来执行入网。

如这里具体化并且广义描述的那样，本发明也提供一种在具有与BS关联的主载波和至少一个次载波的多载波无线环境中的方法，该方法包括BS通过主载波向SS发送控制信息并且SS响应于控制信息来发起利用次载波的UL测距。

如这里具体化并且广义描述的那样，本发明也在具有与BS关联的主载波和至少一个次载波的多载波无线环境中提供一种用于在次载波上向SS递送系统信息的方法，该方法包括：BS通过主载波向SS发送控制数据，控制数据传送解码信息，并且SS基于解码信息对次载波的广播信道解码。

如这里具体化并且广义描述的那样，本发明在具有与BS关联的多个主载波和至少一个次载波的多载波无线环境中提供一种用于执行BS内切换的方法，该方法包括BS通过多个主载波中的第一主载波向SS发送控制数据并且SS响应于控制数据向多个主载波中的第二主载波转换。

如这里具体化并且广义描述的那样，本发明也提供一种用于执行SS从第一BS向第二BS切换的方法，其中第一BS管理具有至少一个主载波和次载波的第一多载波无线环境；并且第二BS管理具有至少一个主载波和次载波的第二多载波无线环境。该方法包括：第一BS通过第一环境中的主载波向SS发送控制数据，控制数据传送第二无线环境的多载波配置信息；并且SS针对服务基于控制数据向第二BS转换。

如这里具体化并且广义描述的那样，本发明还提供一种用于在BS服务的并且具有主载波和次载波的多载波无线环境中管理SS的睡眠模式的方法。该方法包括SS针对数据业务指示在主载波上监视相继监听窗，在监听窗的任一监听窗中的数据业务指示指示用于SS的数据业务和将通过主载波还是次载波递送数据业务。SS然后针对数据业务监视数据业务指示所指示的载波。

如这里具体化并且广义描述的那样，本发明也提供一种用于在BS服务的无线多载波环境中向BS反馈CQI的方法，其中多载波环境具有主载波和次载波。该方法包括通过主载波和次载波在SS与BS之间建立通信，其中主载波建立UL反馈控制信道。该方法还包括在SS生成与次载波有关的CQI并且通过UL反馈控制信道向BS传输CQI。

如这里具体化并且广义描述的那样，本发明还包括一种用于在BS服务的无线多载波环境中向BS反馈CQI的方法，其中多载波环境具有主载波和次载波。该方法包括通过主载波和次载波在SS与BS之间建立通信，其中次载波建立UL反馈控制信道。该方法还包括在SS生成与次载波有关的CQI并且通过UL反馈控制信道向BS传输CQI。

本申请的方面和特征将在察阅结合附图和附录对公开的具体实施例的下文描述时变得为本领域普通技术人员所清楚。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例来描述本申请的实施例，在附图中：

图1是蜂窝通信系统的框图；

图2是可能用来实施本申请一些实施例的示例基站的框图；

图3是可能用来实施本申请一些实施例的示例无线终端的框图；

图4是可能用来实施本申请一些实施例的示例中继站的框图；

图5是可能用来实施本申请一些实施例的示例OFDM发射器架构的逻辑分解的框图；

图6是可能用来实施本申请一些实施例的示例OFDM接收器架构的逻辑分解的框图；

图7是IEEE802.16m-08/003rl的图1，总体网络架构的示例；

图8是IEEE802.16m-08/003rl的图2，在总体网络架构中的中继站；

图9是IEEE802.16m-08/003rl的图3，系统参考模型；

图10是IEEE802.16m-08/003rl的图4，IEEE802.16m协议结构；

图11是IEEE802.16m-08/003r1的图5，IEEE802.16mMS/BS数据平面处理流程；

图12是IEEE802.16m-08/003rl的图6，IEEE802.16mMS/BS控制平面处理流程；

图13是IEEE802.16m-08/003rl的图7，用于支持多载波系统的通用协议架构；

图14是用于在SS执行入网操作时在主和次载波之间区分的过程的高级框图；

图15是图示了用于在无线多载波系统中执行入网操作的步骤的更详细框图；

图16是图示了用于在无线多载波操作中获得关于次载波的系统信息的方法的框图；

图17是用于在无线多载波系统中执行切换的过程的框图；

图18是用于在无线多载波系统中执行睡眠模式管理的过程的框图；

图19是根据本发明实施的第一示例的用于向BS提供关于信道质量的反馈的过程的框图；

图20是根据本发明实施的第二示例的用于向BS提供关于信道质量的反馈的过程的框图；

图21是根据本发明实施的第三示例的用于向BS提供关于信道质量的反馈的过程的框图。

相似标号在不同图中用来表示相似单元。

具体实施方式

参照附图，图1示出了控制多个小区12内的无线通信的基站控制器（BSC）10，这些小区由对应基站（BS）14服务。在一些配置中，每个小区进一步划分成多个扇区13或者区域（未示出）。一般而言，每个BS14促进使用OFDM来与订户站（SS）16通信，订户站（SS）16可以是能够与基站通信的任何实体并且可以包括移动和/或无线终端或固定终端，它们在与对应BS14关联的小区12内。如果SS16相对于BS14移动，则该移动造成信道条件的明显波动。如图所示，BS14和SS16可以包括用于为通信提供空间分集的多个天线。在一些配置中，中继站15可以辅助在BS14与无线终端16之间的通信。SS16可以从任何小区12、扇区13、区域（未示出）、BS14或者中继15向其他小区12、扇区13、区域（未示出）、BS14或者中继15切换18。在一些配置中，BS14通过回程网络11来与每个通信以及与另一网络（诸如核心网络或者因特网（均未示出））通信。在一些配置中，无需基站控制器10。

参照图2，图示了BS14的示例。BS14一般包括控制系统20、基带处理器22、发射电路24、接收电路26、多个天线28和网络接口30。接收电路26从SS16（图3中所示）和中继站15（图4中所示）提供的一个或者多个远程发射器接收承载信息的射频信号。低噪放大器和滤波器（未示出）可以配合放大信号并且从信号去除宽带干扰以便处理。下变频和数字化电路（未示出）然后将把滤波的接收信号下变频成中间或者基带频率信号，该信号然后被数字化成一个或者多个数字流。

基带处理器22处理数字化的接收信号以提取接收的信号中传送的信息或者数据位。这一处理通常包括解调、解码和纠错操作。这样，基带处理器22一般实施于一个或者多个数字信号处理器（DSP）或者专用集成电路（ASIC）中。然后经由网络接口30跨无线网络发送接收的信息，或者直接或者借助中继15向BS14服务的另一SS16传输该接收的信息。

在传输侧上，基带处理器22在控制系统20的控制之下从网络接口30接收可以代表语音、数据或者控制信息的数字化数据并且对数据编码用于传输。向发射电路24输出编码数据，它在该发射电路由具有一个或者多个所需发射频率的一个或者多个载波信号调制。功率放大器（未示出）将把调制的载波信号放大至适合于传输的电平并且通过匹配网络（未示出）向天线28递送调制的载波信号。下文更详细描述调制和处理细节。

参照图3，图示了订户站（SS）16的示例。SS16例如可以是移动台。与BS14相似，SS16将包括控制系统32、基带处理器34、发射电路36、接收电路38、多个天线40和用户接口电路42。接收电路38从一个或者多个BS14和中继15接收承载信息的射频信号。低噪放大器和滤波器（未示出）可以配合以放大信号并且从信号去除基带干扰用于处理。下变频和数字化电路（未示出）然后将把滤波的接收信号下变频成中间或者基带频率信号，该信号然后被数字化成一个或者多个数字流。

基带处理器34处理数字化的接收信号以提取在接收的信号中传送的信息或者数据位。这一处理通常包括解调、解码和纠错操作。基带处理器34一般实施于一个或者多个数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）中。为了传输，基带处理器34从控制系统32接收可以代表语音、视频、数据或者控制信息的数字化数据，它对该数据编码用于传输。向发射电路36输出编码的数据，该数据由调制器用来调制处于一个或者多个所需发射频率的一个或者多个载波信号。功率放大器（未示出）将把调制的载波信号放大至适合于传输的电平并且通过匹配网络（未示出）向天线40递送调制的载波信号。本领域技术人员可用的各种调制和处理技术用于直接或者经由中继站的在SS与基站之间的信号传输。

在OFDM调制中，传输频带被划分成多个正交子载波。根据待传输的数字数据来调制每个子载波。由于OFDM将传输频带划分成多个子载波，所以每个载波的带宽减少并且每个载波的调制时间增加。由于并行传输多个子载波，所以用于数字数据或者符号（稍后讨论）或者任何给定子载波的传携带速率低于使用单个载波时。

OFDM调制利用对待传输的信息执行快速傅里叶逆变换（IFFT）。为了解调，对接收的信号执行快速傅里叶变换（FFT）恢复传输的信息。在实践中，IFFT和FFT由分别执行离散傅里叶逆变换（IDFT）和离散傅里叶变换（DFT）的数字信号处理提供。因而将OFDM调制的特征表征为针对传输信道内的多个频带生成正交子载波。调制信号是具有相对低的传输速率并且能够保持在它们的相应频带内的数字信号。个别子载波未直接由数字信号调制。代之以通过IFFT处理来一次调制所有子载波。

在操作中，OFDM优选地至少用于从BS14向SS16的下行链路传输。每个BS14配备有“n”个发射天线28（n>=1），而每个SS16配备有“m”个接收天线40（m>=1）。注意相应天线可以用于使用适当双工器或者开关的接收和传输并且这样标注仅为求清楚。

当使用中继站15时，OFDM优选地用于从BS14到中继15和从中继站15到SS16的下行链路传输。

参照图4，图示了中继站15的示例。与BS14和SS16相似，中继站15将包括控制系统132、基带处理器134、发射电路136、接收电路138、多个天线130和中继电路142。中继电路142使中继14能够辅助在基站16与SS16之间的通信。接收电路138从一个或者多个BS14和SS16接收承载信息的射频信号。低噪放大器和滤波器（未示出）可以配合放大信号并且从信号去除宽带干扰用于处理。下变频和数字化电路（未示出）然后将把滤波的接收信号下变频成中间或者基带频率信号，该信号然后被数字化成一个或者多个数字流。

基带处理器134处理数字化的接收信号以提取在接收的信号中传送的信息或者数据位。这一处理通常包括解调、解码和纠错操作。基带处理器134一般实施于一个或者多个数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）中。

为了传输，基带处理器134从控制系统132接收可以代表语音、视频、数据或者控制信息的数字化数据，它对该数据编码用于发送。向发射电路136输出编码数据，它在该发射电路由调制器用来调制处于一个或者多个所需发射频率的一个或者多个载波信号。功率放大器（未示出）将把调制的载波信号放大至适合于传输的电平并且通过匹配网络（未示出）向天线130递送调制的载波信号。如上文描述的那样，本领域技术人员可用的各种调制和处理技术用于直接或者经由中继站间接的在SS与基站之间的信号传输。

参照图5，将描述逻辑OFDM传输架构。起初，基站控制器10将直接或者借助中继站15向BS14发送将向各种SS16传输的数据。BS14可以使用关于与SS关联的信道质量的信息来调度数据用于传输以及选择用于传输调度数据的适当编码和调制。如下文更详细地描述的那样，使用控制信号发现信道的质量。然而，一般而言，用于每个SS16的信道质量是信道幅度（或者响应）跨OFDM频带变化的程度的函数。

使用数据加扰逻辑46以减少与调度数据44（该数据为位流）关联的峰均功率比的方式对该数据加扰。可以确定并且使用CRC添加逻辑48向加扰数据附加用于加扰数据的循环冗余校验（CRC）。接着使用信道编码器逻辑50来执行信道编码以向数据有效添加冗余性来促进在SS16处的恢复和纠错。同样，用于特定SS16的信道编码可以基于信道质量。在一些实施方式中，信道编码器逻辑50使用已知的Turbo编码技术。编码数据然后由速率匹配逻辑52处理以补偿与编码关联的数据扩展。

位交织器逻辑54对编码数据中的位系统地重新排序以使连续数据位的损失最小。映射逻辑56根据所选调制方案将所得数据位系统地映射成对应符号。调制方案例如可以是正交调幅（QAM）或者正交相移键控（QPSK）或差分相移键控调制。对于传输数据，可以基于用于特定SS的信道质量来选择调制程度。可以系统地重排序符号以使用符号交织器逻辑58来进一步支持（bolster）传输信号对频率选择性衰落引起的周期数据损失的抗扰性。

在这一点，已经将位组映射成代表幅度和相位星座中的位置的符号。当需要空间分集时，符号块然后由空间-时间块码（STC）编码器逻辑60处理，该逻辑以使传输信号更耐受干扰并且在SS16更容易解码的方式修改符号。STC编码器逻辑60将处理传入符号并且提供与用于BS14的发射天线28的数量对应的“n”个输出。如上文参照图5描述的控制系统20和/或基带处理器22将提供用于控制STC编码的映射控制信号。在这一点，假设用于“n”个输出的符号代表待传输的数据并且能够由SS16恢复。

对于本例，假设BS14具有两个天线28（n=2）并且STC编码器逻辑60提供两个输出符号流。因而向对应IFFT处理器62发送STC编码器逻辑60输出的每个符号流（为了易于理解而单独图示）。本领域技术人员将认识到一个或者多个处理器可以用来独自或者与这里描述的其他处理组合地提供这样的数字信号处理。IFFT处理器62将优选地对相应符号操作以提供傅里叶逆变换。IFFT处理器62的输出提供时域中的符号。将时域符号分组成帧，前缀插入逻辑64将这些帧与前缀关联。每个所得信号经由对应数字上变频（DUC）和数模（D/A）转换电路66在数字域中上变频至中间频率并且转换成模拟信号。然后经由RF电路68和天线28同时在所需RF频率调制、放大和传输所得（模拟）信号。注意既定SS16已知的导频信号分散于子载波之中。SS16可以将导频信号用于信道估计。

现在参照图6以说明SS16直接从BS14或者借助中继15接收传输的信号。在传输信号到达SS16的每个天线40时，相应信号由对应RF电路70解调和放大。为求简洁和清楚，仅详细描述和图示两个接收路径之一。模数（A/D）转换器和下变频电路72数字化和下变频模拟信号用于数字处理。所得数字化信号可以由自动增益控制电路（AGC）74用来基于接收信号电平来控制RF电路70中的放大器的增益。起初向包括粗同步逻辑78的同步逻辑76提供数字化信号，该粗同步逻辑78缓冲若干OFDM符号并且计算在两个相继OFDM符号之间的自相关。与相关性结果的最大值对应的所得时间索引确定精细同步搜索窗，该搜索窗由精细同步逻辑80用来基于报头来确定精确成帧起始位置。精细同步逻辑80的输出促进帧对准逻辑84的帧获取。恰当成帧对准是重要的，使得后续FFT处理提供从时域向频域的准确转换。精细同步算法基于在报头携带的接收导频信号与已知导频数据的本地副本之间的相关性。一旦出现帧对准获取，就用前缀去除逻辑86去除OFDM符号的前缀并且向频率偏移校正逻辑88发送所得采样，该频率偏移校正逻辑88补偿发射器和接收器中的未匹配本地振荡器引起的系统频率偏移。优选地，同步逻辑76包括频率偏移和时钟估计逻辑82，该逻辑82基于报头来帮助估计这样的对传输信号的影响并且向校正逻辑88提供那些估计以恰当处理OFDM符号。

在这一点，时域中的OFDM符号准备好使用FFT处理逻辑90来转换至频域。结果是向处理逻辑92发送的频域符号。处理逻辑92使用分散导频提取逻辑94来提取分散导频信号、使用信道估计逻辑96基于提取的导频信号来确定信道估计并且使用信道重建逻辑98来为所有子载波提供信道响应。为了确定用于每个子载波的信道响应，导频信号实质上是多个导频符号，该多个导频符号在时间和频率两者上以已知图案遍及OFDM子载波内分散于数据符号之中。继续图6，处理逻辑比较接收的导频符号与在某些时间在某些子载波期望的导频符号以针对其中传输导频符号的子载波确定信道响应。对结果插值以针对如果并非所有则为多数如下剩余子载波估计信道响应，未为这些子载波提供导频符号。实际和插值信道响应用来估计总体信道响应，该响应包括用于OFDM信道中的如果并非所有则为多数子载波的信道响应。

向STC解码器100提供根据用于每个接收路径的信道响应导出的频域符号和信道重建信息，该STC解码器100提供对两个接收路径的STC解码以恢复传输符号。信道重建信息向STC解码器100提供足以在处理相应频域符号时去除传输信道的影响的均衡信息。

使用与发射器的符号交织器逻辑58对应的符号解交织器逻辑102来按顺序放回恢复的符号。然后使用解映射逻辑104将解交织符号解调或者解映射成对应位流。然后使用与发射器架构的位交织器逻辑54对应的位解交织器逻辑106来解交织位。解交织位然后由速率解匹配逻辑108处理并且呈现给信道解码器逻辑110以恢复初始加扰的数据和CRC校验和。因而CRC逻辑112去除CRC校验和、以传统方式校验加扰数据并且将它提供给解扰逻辑114用于使用已知基站解扰码来解扰以恢复原先传输的数据116。

与恢复数据116并行，确定并且向BS14传输包括信道质量的指示的CQI信号或者至少足以在BS14导出信道质量的某些知识的信息。将在下文更详细地描述CQI信号的传输。如上文所言，CQI可以是载干比（CR）以及信道响应跨OFDM频带中的各种子载波变化的程度的函数。例如，用于OFDM频带中的用来传输信息的每个子载波的信道增益可以相互比较以确定信道增益跨OFDM频带变化的程度。虽然诸多技术可用于测量变化程度，但是一种技术是计算用于整个OFDM频带的用来传输数据的每个子载波的信道增益的标准偏差。在一些实施例中，中继站可以仅使用一个无线电或者代之以包括多个无线电以时分方式操作。

图1至图6提供可以用来实施本申请的实施例的通信系统的一个具体示例。将理解可以用具有如下架构的通信系统实施本申请的实施例，这些架构与具体示例不同、但是以与如这里描述的实施例的实施一致的方式操作。

现在参照图7，示出了根据本发明一个非限制实施例的示例网络参考模型，该网络参考模型是支持在前述BS14、SS16和中继站（RS）15之间无线通信的网络的逻辑表示。网络参考模型标识功能实体和通过其在这些功能实体之间实现互操作性的参考点。具体而言，网络参考模型可以包括SS16、访问服务网络（ASN）和连接服务网络（CSN）。

ASN可以被定义为向订户（例如IEEE802.16e/m订户）提供无线电接入而需要的完整网络功能集。ASN可以包括网元（诸如一个或者多个BS14和一个或者多个ASN网关）。ASN可以由不止一个CSN共享。ASN可以提供以下功能：

□与SS16的第1层和第2层连接；

□向订户的归属网络服务提供商（H-NSP）传送AAA消息用于针对订户会话的认证、授权和会话记账；

□订户的优选NSP的网络发现和选择；

□用于与SS16建立第3层（L3）连接的中继功能（例如IP地址分配）；

□无线电资源管理。

除了上述功能之外，对于便携和移动环境，ASN还可以支持以下功能：

□ASN锚定移动性；

□CSN锚定移动性；

□寻呼；

□ASN-CSN隧穿。

CSN对于它的部分而言可以被定义为向订户提供IP连接服务的网络功能集。CSN可以提供以下功能：

□用于用户会话的MSIP地址和端点参数分配；

□AAA代理或者服务器；

□基于用户预订简档的策略和准入控制；

□ASN-CSN隧穿支持；

□订户计费和运营商间结算；

□用于漫游的CSN间隧穿；

□ASN间移动性。

CSN可以提供服务（诸如基于位置的服务、用于对等服务的连接、提供、授权和/或到IP多媒体服务的连接）。CSN还可以包括网元（诸如路由器、AAA代理/服务器、用户数据库和相互作用网关MS）。在IEEE802.16m的背景中，CSN可以被部署为IEEE802.16mNSP的部分或者为现任（incumbent）IEEE802.16eNSP的部分。

此外，RS15可以被部署成提供改进的覆盖和/或容量。参照图8，能够支持旧有RS的BS14与“旧有区域”中的旧有RS通信。无需BS14在“16m区域”中提供旧有协议支持。中继协议设计可以基于IEEE802-16j的设计，尽管它可以不同于在“旧有区域”中使用的IEEE802-16j协议。

现在参照图9，示出了系统参考模型，该模型适用于SS16和BS14并且包括各种功能块，包括介质访问控制（MAC）共同部分子层、汇聚子层、安全子层和物理（PHY）层。

汇聚子层执行将通过CSSAP接收的外部网络数据到MACCPS通过MACSAP接收的MACSDU中的映射、对外部网络SDU分类并且将它们关联到MACSFID和CID、净荷报头抑制/压缩（PHS）。

安全性子层执行认证和安全密钥交换和加密。

物理层执行物理层协议和功能。

现在更详细地描述MAC共同部分子层。首先将理解介质访问控制（MAC）是面向连接的。也就是说，出于映射到SS16上的服务并且关联可变QoS水平的目的，在“连接”背景中执行数据通信。具体而言，可以在SS16安装于系统中时提供“服务流程”。在注册SS16之后不久，连接与这些服务流程关联（每个服务流程一个连接）以提供针对其请求带宽的参考。此外，可以在客户的服务需要改变时建立新连接。连接定义在利用MAC的对等汇聚过程之间的映射以及服务流程两者。服务流程定义用于在连接上交换的MAC协议数据单元（PDU）的QoS参数。因此，服务流程与带宽分配过程集成。具体而言，SS16在每个连接的基础上请求上行链路带宽（隐含地标识服务流程）。可以响应于来自MS的每个连接请求由BS向MS准予带宽作为许可的聚合。

另外参照图10，将MAC共同部分子层（CPS）分类成无线电资源控制和管理（RRCM）功能以及介质访问控制（MAC）功能。

RRCM功能包括与诸如以下内容的无线电资源功能有关的若干功能块：

□无线电资源管理

□移动性管理

□入网管理

□位置管理

□空闲模式管理

□安全性管理

□系统配置管理

□MBS（多播和广播服务）

□服务流程和连接管理

□中继功能

□自组织

□多载波。

无线电资源管理

无线电资源管理块基于业务负荷调整无线电网络参数并且也包括负荷控制（负荷平衡）、准入控制和干扰控制功能。

移动性管理

移动性管理块支持与RAT内/RAT间切换有关的功能。移动性管理块操纵包括通报和测量的RAT内/RAT间网络拓扑获取、管理候选邻居目标BS/RS并且也判决MS是否执行RAT内/RAT间切换操作。

入网管理

入网管理块负责初始化和访问程序。入网管理块可以生成在接入程序（即测距、基本能力协商、注册等）期间需要的管理消息。

位置管理

位置管理块负责支持基于位置的服务（LBS）。位置管理块可以生成包括LBS信息的消息。

空闲模式管理

空闲模式管理块管理在空闲模式期间的位置更新操作。空闲模式管理块控制空闲模式操作并且基于来自核心网络侧中的寻呼控制器的寻呼消息生成寻呼通报消息。

安全性管理

安全性管理块负责用于安全通信的认证/授权和密钥管理。

系统配置管理

系统配置管理块管理系统配置参数以及用于向MS传输的系统参数和系统配置信息。

MBS（多播和广播服务）

MBS（多播广播服务）块控制与广播和/或多播服务关联的管理消息和数据。

服务流程和连接管理

服务流程和连接管理块在访问/切换/服务流程创建程序期间分配“MS标识符”（或者站标识符-STID）和“流程标识符”（FID）。下文将进一步讨论MS标识符和FID。

中继功能

中继功能块包括用于支持多跳中继机制的功能。这些功能包括用于维持在BS与接入RS之间的中继路径的程序。

自组织

自组织块执行用于支持自配置和自优化机制的功能。功能包括用于向RS/MS请求报告用于自配置和自优化的测量并且从RS/MS接收测量的程序。

多载波支持

多载波（MC）支持块使共同MAC实体能够控制多个频率信道之上的PHY跨越。信道可以有不同带宽（例如5、10和20MHz）、可以在邻接或者非邻接频带上。信道可以是相同或者不同双工模式（例如FDD、TDD或者双向和仅广播载波的混合）。对于邻接频率信道，重叠的防护子载波在频域中对准以便用于数据传输。

介质访问控制（MAC）包括与以下物理层和链路控制有关的功能块，诸如：

□PHY控制

□控制信令

□睡眠模式管理

□QoS

□调度和资源复用

□ARQ

□分割/封装

□MACPDU形成

□多无线电共存

□数据转发

□干扰管理

□BS间协调。

PHY控制

PHY控制块操纵PHY信令（诸如测距、测量/反馈（CQI）和HARQACK/NACK）。基于CQI和HARQACK/NACK，PHY控制块估计如MS所见的信道质量并且经由调整调制和编码方案（MCS）和/或功率电平来执行链路适配。在测距过程中，PHY控制块利用功率调整、频率偏移和时序偏移估计来完成上行链路同步。

控制信令

控制信令块生成资源分配消息。

睡眠模式管理

睡眠模式管理块操纵睡眠模式操作。睡眠模式管理块也可以生成与睡眠操作有关的MAC信令，并且可以与调度和资源复用块通信以便根据睡眠时段恰当操作。

QoS

QoS块基于来自服务流程和连接管理块针对每个连接的QoS参数输入来操纵QoS管理。

调度和资源复用

调度和资源复用块基于连接的性质来调度和复用分组。为了反映连接的性质，调度和资源复用块从QoS块接收用于每个连接的QoS信息。

ARQ

ARQ块操纵MACARQ功能。对于实现ARQ的连接。ARQ块在逻辑上将MACSDU拆分成ARQ块并且对每个逻辑ARQ块编号。ARQ块也可以生成ARQ管理消息（诸如反馈消息（ACK/NACK信息））。

分割/封装

分割/封装块基于来自调度和资源复用块的调度结果来执行分割或者封装MSDU。

MACPDU形成

MACPDU形成块构造MACPDU，使得BS/MS可以向PHY信道中传输用户业务或者管理消息。MACPDU形成块添加MAC报头并且可以添加子报头。

多无线电共存

多无线电共存块执行用于支持对并置于相同移动台上的IEEE802.16m和非IEEE802.16m无线电的并发操作的功能。

数据转发

数据转发块在RS存在于BS与MS之间的路径上时执行转发功能。数据转发块可以与其他块（诸如调度和资源复用块以及MACPDU形成块）配合。

干扰管理

干扰管理块执行用于管理小区/扇区间干扰的功能。操作可以包括：

□MAC层操作

□经由MAC信令发送的干扰测量/评估报告

□通过调度和灵活频率重用的干扰减轻

□PHY层操作

□传输功率控制

□干扰随机化

□干扰消除

□干扰测量

□Tx波束形成/预编码。

BS间协调

BS间协调执行用于通过交换信息（例如干扰管理）来协调多个BS的动作的功能。功能包括用于通过主干信令并且通过MSMAC消息接发在BS之间交换例如用于干扰管理的信息的程序。信息可以包括例如干扰测量结果等干扰特性。

现在参照图11，该图示出了在BS14和SS16的用户业务数据流程和处理。虚线箭头示出了从网络层到物理层以及相反的用户业务数据流程。在传输侧上，网络层分组由汇聚子层、ARQ功能（如果存在）、分割/封装功能和MACPDU形成功能处理以形成将向物理层发送的（一个或多个）MACPDU。在接收侧上，物理层SDU由MACPDU形成功能、分割/封装功能、ARQ功能（如果存在）和汇聚子层功能处理以形成网络层分组。实线箭头示出了在CPS功能之间和在CPS与PHY之间的与用户业务数据的处理有关的控制原语。

现在参照图12，该图示出了在BS16和MS14的CPS控制平面信令流程和处理。在传输侧上，虚线箭头示出了从控制平面功能到数据平面功能的控制平面信令和数据平面功能为了形成将通过空中传输的对应MAC信令（例如MAC管理消息、MAC报头/子报头）而对控制平面信令的处理的流程。在接收侧上，虚线箭头示出了数据平面功能对接收的空中MAC信令的处理和控制平面功能对对应控制平面信令的接收。实线箭头示出了在CPS功能之间和在CPS与PHY之间的与控制平面信令的处理有关的控制原语。在M_SAP/C_SAP与MAC功能块之间的实线箭头示出了去往/来自网络控制和管理系统（NCMS）的控制和管理原语。去往/来自M_SAP/C_SAP的原语定义诸如BS间干扰管理、RAT间/内移动性管理等涉及到网络的功能和诸如位置管理、系统配置等与管理有关的功能。

现在参照图13，该图示出了用于支持多载波系统的通用协议架构。共同MAC实体可以控制多个频率信道之上的PHY跨越。在一个载波上发送的一些MAC消息也可以适用于其他载波。信道可以有不同带宽（例如5、10和20MHz）、在邻接或者非邻接频带上。信道可以有不同双工模式（例如FDD、TDD或者双向和仅广播载波的混合）。

共同MAC实体可以支持具有不同能力的MS16的同时存在（诸如一次仅在一个信道之上操作或者跨邻接或者非邻接信道的聚集）。

使用特定调制方案（根据该调制方案将数据转换成符号）在BS14与SS16之间通过无线介质如同其他数据一样传输控制信号。符号是一次传输的最小量的信息。符号可以根据使用的调制方案而代表任何数量的位，但是通常代表在1与64位之间，并且在一些常用调制方案中，每个符号代表2位。无论使用的调制方案如何，单个调制符号通过单个载波来发送并且一般代表可以通过空中接口发送的最小量的信息。

更早描述的类型的无线通信系统可以被设计成作为多载波系统来操作。多载波系统将频谱划分成提供不同功能的若干载波。可以定义两个类型的载波、即：

1．主载波：这是通常携带同步信道（或者前导）、所有系统信息、邻居BS信息、寻呼信息和资源分配/控制信息的载波。控制信息的示例包括：

a．用于对DLPHY帧/子帧解码的基本静态的系统范围的PHY信息，诸如除其他之外的带宽配置、CP大小、多载波配置、系统时间、TDD比和防护音；

b．用于对DLPPHY帧/子帧解码的基本伪动态的扇区侧PHY信息。示例包括信道化（分集区域、局部区域、导频结构等的分区）、旧有/16m资源分区、子帧控制配置等。也可以包含用于SS完成快速初始访问程序的初始测距区域/代码信息；

c．非PHY系统信息，诸如除其他之外的BSID、运营商ID和子网ID；

d．PHY/MAC系统配置信息，诸如除其他之外的切换参数、功率控制参数、快速反馈区域和测距区域；

e．邻居BS信息（关于邻近BS的c和d信息）；

f．寻呼信息，诸如快速寻呼和规律寻呼信息；

g．与业务脉冲分配有关的动态DL和UL资源分配和控制信息，诸如除其他之外的与脉冲分配有关的信息（MCS、MIMO模式资源位置、用户ID、UL业务的ACK/NAK和UL功率控制）。

2．次载波；这是如下载波，该载波携带涉及该载波上的超帧配置的系统信息的子集（诸如上述类型b的信息）以及载波内的每个子帧的资源分配/控制信息（诸如上述类型g的信息）。次载波也可以传送同步信道（或者前导）。

一般而言，可以指明频谱内的一个或者多个载波为主载波。类似地，可以指明频谱内的一个或者多个载波为次载波。取决于其能力，SS与载波不同地交互。向主载波分配窄带SS（换而言之，具有一次仅在一个载波上传输/接收的带宽能力的SS）。然而宽带SS（换而言之，具有一次在多个载波上传输/接收的带宽能力的SS）被分配给一个或者多个主载波并且也可以与一个或者多个次载波交互。

在实施的具体示例中，使用Walsh码来码分复用主载波。在主载波上传输如CDMA200中定义的导频、寻呼和同步信道。这些信道出于向后兼容的原因而将具有与1XRTT开销信道相同的配置。主载波可以遍布于（overlay）现有的IS95、IS95A&B和1XRTT载波。主载波用来向用户提供语音和其他实时服务。主载波也可以用向SS传输MAC信息。

（一个或多个）次载波用来在前向链路上向用户提供各种类型的数据服务。可以时分复用或者码分复用次载波。次载波上的时间隙或者码空间的分配由主载波上的MAC信道传输。

当可以是移动或者固定站的SS执行入网时，它用BS的主载波这样做。为此，SS将试着在其他进入BS覆盖区域时确定哪个载波为主载波并且哪个载波为次载波。为了允许SS在主载波和次载波之间区分，向SS提供如下逻辑，该逻辑将标识载波的某些特性以使SS能够做出区分。就这一点而言存在若干可能性：

1．次载波无前导或者同步信道。以这一方式，SS将不能够执行与次载波的同步。由于仅主载波具有前导或者同步信道，所以SS将能够执行与主载波的同步并且经由主载波执行入网程序。

2．次载波具有前导或者同步信道。然而广播信道之一（诸如主广播信道）不存在。当SS执行与次载波的同步时，它将搜索被认为存在的广播信道，并且如果一个或者多个广播信道遗漏，则SS将确定这是次载波。另一方面，如果标识所有预计广播信道，则SS确定它已经执行与主载波的同步并且可以继续入网。

3．次载波包含前导/同步信道和所有预计广播信道（诸如主和次广播信道两者）。在这一实例中，主和次广播信道中的一个或者两个携带用于指示载波是主还是次的控制信息。在这一示例中，SS将执行与次载波的同步并且将读取主/次广播信道中的控制信息。如果信息声明载波为次载波，则MS将不尝试入网；实际上，它将继续搜索主载波。

4．次载波包含用如下信息编码的前导或者同步信道，该信息用于向SS指示载波为次载波。这样的编码的示例是提供唯一前导序列从而允许SS在主载波和次载波之间区分。

图14主要地图示了用于执行入网程序的由SS/BS实施的过程。

在第一步骤1400，SS执行频谱的“扫描”以标识与BS关联的主载波。在这样做时，SS可以先发现次载波，但是通过使用任何更早讨论的选项来丢弃该载波。一旦标识了主载波，SS就将扫描主载波的广播信道以便提取控制信息，该控制信息帮助SS确定哪个主载波应当用于入网程序。在步骤1402图示了这一点。由于若干主载波可用，所以那些主载波中的一些主载波可以比其他主载波更好地相配。例如主载波之一可以比另一主载波更多负荷，并且出于负荷平衡的原因，其使得SS在具有较轻负荷的主载波上执行入网程序更有意义。

可以在主载波的广播信道中携带的控制信息的示例除其他之外包括关于载波的负荷条件的信息和在载波上赋予的服务或者QoS。SS包括以在SS的CUP上执行的软件实施的逻辑，该逻辑基于这一控制信息确定是应当在这一主载波上还是在另一主载波上执行入网程序。逻辑可以用不同方式工作并且将不同标准用于做出选择。一个选项是比较控制信息与代表可接受的最低质量连接的某些（例如QoS的）目标值。如果未满足目标值，则SS将丢弃这一主载波并且将继续搜索更适合的主载波。

另一可能性是通过主载波广播关于与BS关联的所有其他主载波的控制信息，使得SS可以比较它们并且确定哪一个对于入网和后续通信服务而言最好。

一旦已经标识适当主载波，SS就执行入网程序。在图15的流程图更详细地图示了入网程序。注意可以在标识待使用的主载波期间部分或者完全地执行一些步骤。

入网程序始于DL同步步骤1500，在该步骤期间SS将确定待使用的恰当同步码，使得它可以接收数据。在步骤1502，SS将提取BS传输的系统信息。如后文将更详细讨论的那样，可以传输的系统信息的一个具体示例是分配具体次载波。在步骤1504执行UL测距/同步。这要求SS发送BS处理的一个或者多个测距请求分组以标识该请求的时序。BS用测距响应分组向SS做出响应，该分组除其他之外给出时间和功率调整信息。

在步骤1506建立认证和安全关联。这一过程涉及到数据交换从而允许BS使SS生效以及建立安全通信链路。在步骤1508，SS向BS发送关于它的相应能力的信息，使得BS了解关于可以变得可用于SS的服务/通信协议和特征类型。入网终止于步骤1510，其中现在建立与网络的连接。

回顾图14，具体到步骤1404，其中BS向SS分配一个或者多个次载波。经过通过主载波向SS发送标识待使用的一个或者多个次载波的控制信息来完成分配。在一个具体示例中，SS将与用于主载波的那些相同的时序、频率和功率调整用于次载波。在这一情况下，将无需SS执行出于对次载波的时间、频率同步和功率调整目的而执行UL测距。然而注意SS可以配备有用于精细调谐次载波上的时序/频率同步/功率设置的逻辑。在步骤1406图示了这一精细调谐操作。目的在于略微调整那些参数以改进链路的数据通信参数。在两个步骤中完成精细调谐。在第一步骤期间，MS将对次载波的前导和/或导频执行测量。在第二步骤期间，处理那些测量以导出实施的校正参数。然后可以做出进一步测量以进一步精细调谐时序/频率同步/功率。可以如希望的那么多次地迭代重复该过程。

注意可以静态或者动态完成次载波的分配。静态分配是其中次载波被分配一次的分配，并且该分配不随时间改变。动态分配过程定期重新评估次载波以确定所需改变。动态分配过程将由BS发起，该BS向SS发送控制信息以向SS通知次载波的改变。实质上，重复在步骤1404描述的过程，包括对次载波的精细调整。

待考虑的又一可能性是BS发送控制信息以迫使SS用一个或者多个次载波执行UL测距。在步骤1408示出了这一点。UL测距过程响应于BS通过主载波发送的控制信息由SS触发。可以基于预定时间表按间隔完成对一个或者多个次载波的UL测距。替代地，可以仅在向SS分配次载波时执行UL测距。

注意次载波的分配过程依赖于SS的能力。对于多无线电SS或者宽带SS（其中SS可以同时对多个载波解码），SS可以对次载波或者其他主载波的广播信道解码。在这一实例中，BS在主载波上发送控制信息，该控制信息向SS指示对具体次载波集的广播信道解码。

对于单个无线电SS或者非邻接频谱（其中SS不能同时对多个载波解码），BS也通过主载波传送关于待使用的次载波的系统信息。SS然后可以对（一个或多个）次载波的广播信道解码，但是可以一次对一个载波操作（主或者次）。

在图16图示了这一过程。在步骤1600，在BS已经确定向某个SS分配哪些次载波之后，BS将生成通过主载波向SS发送的控制信息。该控制信息在步骤1602由SS处理。在步骤1604，SS将开始对接收的控制信息指示的次载波的具体广播信道解码。

通过考虑主载波和次载波来执行在无线多载波系统的背景中的切换操作。在BS内切换（其中SS将从一个主载波向与相同BS关联的另一主载波转换）的情况下，如在图17所示过程始于在主载波中插入将触发切换过程的控制信息。这在步骤1700示出。可以例如出于负荷平衡的目的而完成BS内切换。BS监视每个主载波上的负荷，并且如果主载波之一在负荷容量附近，则BS指示与该主载波关联的一个或者多个SS向另一主载波转换。为了实现转换，BS将向主载波中插入将指示向哪个其他主载波转换的控制信息以及指定应当进行转换的确切时刻的时序信息。

如在步骤1702所示，SS将接收控制信息并且处理它。在确切动作时间，如在步骤1704所示，SS将开始对目标主载波的广播信道解码以使转换有效。

在BS内切换期间，SS可以保持原有次载波分配或者可以改变它。如果将SS与新的次载波集关联有一些操作益处（诸如更好的QoS、原有次载波超负荷等），则可以完成改变。如果无需改次载波，则从一个主载波向另一主载波的转换不影响与SSS关联的次载波。另一方面，如果希望改变次载波，则两个选项是可能的。一个选项是通过原有主载波发送控制信息，该控制信息除了目标主载波之外还指示将由SS使用的新次载波。控制信息也指定SS应当开始对新的次载波的广播信道解码的时间。以这一方式，在确切动作时间，SS开始对目标主载波的广播信道和次载波的广播信道解码。

另一可能性是在两个步骤中实现次载波转换：先转换主载波，并且一旦SS开始通过目标主载波接收控制信息，然后就执行次载波转换。更具体而言，通过新获取的主载波发送控制信息，该控制信息指示哪些是待使用的次载波。注意次载波转换可以包括转换所有次载波（当SS与多个次载波关联时）或者改变仅一个辅助载波而另一次载波保持不变。

在BS间切换的情况下，整个载波集（即主载波和次载波）转换成新BS的新主载波和次载波。为了促进这一过程。当前服务BS向SS广播/多播/单播邻近BS多载波配置信息。SS将处理信息、存储它并且在发起切换时使用该信息来与新BS的主和次载波连接。

在图18图示了多载波环境中的睡眠模式操作管理。当SS在睡眠模式中时，它遵循预定睡眠模式参数集，这些参数先定义睡眠窗（在该睡眠窗期间SS不监听）和监听窗（在该窗中SS监听业务指示）。如在步骤1800所示，BS将通过在监听窗中放置肯定业务指示向SS通知它具有为它调度的业务。通过主载波实施监听窗。SS监视监听窗并且在睡眠窗期间变成睡眠。

在判决步骤1802，对监听窗的内容进行处理的逻辑确定它是否包含用于SS的肯定业务指示。在否定时，该过程返回到步骤1800以监视下一监听窗的内容。

如果标识肯定业务指示，则SS处理数据以确定预计通过哪个载波出现数据业务。在步骤1804示出了这一点。数据业务指示可以指示数据业务将通过主载波或者通过次载波出现。移动设备然后将监视指明的载波以提取数据业务。在步骤1806示出了这一点。

空闲模式操作对于单载波和多载波环境而言是相同的。BS针对SS导出包括寻呼监听窗配置和寻呼不可用窗配置的空闲模式参数。在寻呼监听窗期间，SS监视主载波上的寻呼指示和消息。SS在被寻呼时在主载波上执行网络重新进入过程。

图19、20和21图示了多载波环境中的信道质量反馈程序的不同示例。图19图示了第一示例，其中SS报告次载波的信道质量信息（CQI）。在这一情况下，未向次载波分配UL反馈控制信道，因而通过除了监视的载波之外的载波报告CQI。SS如在步骤1900所示那样确定与感兴趣的次载波有关的CQI并且经过主载波通过UL反馈控制信道传输CQI。在步骤1902图示了这一点。CQI传输包括用于正在针对其完成报告的次载波的标识，使得BS可以在接收CQI信息时充分标识载波。

图20图示了实施的另一示例。在这一示例中，BS在步骤2000向与SS关联的次载波分配UL反馈控制信道。在步骤2002，SS确定与该次载波关联的CQI并且如在步骤2004所示那样通过UL反馈控制信道向BS传输它。注意当向SS分配若干次载波时，可以结合每个次载波重复相同过程，即向每个次载波分配UL反馈控制信道并且通过相应UL反馈控制信道向BS转发每个次载波的CQI。

图21图示了信道质量反馈的又一示例。在这一实例中，BS分配与次载波子集有关的UL反馈控制信道。换而言之，向一个UL反馈控制信道分配如下任务，该任务携带涉及若干次载波的CQI。在步骤2100示出了这一点。在步骤2102，SS将为将在其上提供反馈的每个次载波生成CQI值。封装并且如在步骤2104中所示通过分配的UL反馈控制信道通过BS发送CQI值的集合。封装涉及到将每个CQI值与标签或者任何其他标识符关联，该标签或者任何其他标识符将允许BS将特定CQI值与恰当次载波关联。

可以在主载波上或者在次载波上实施UL反馈控制信道。替代地，可以提供不止一个UL反馈控制信道。

本申请的上述实施例旨在于仅为举例。本领域技术人员可以实现对特定实施例的变更、修改和变化而不脱离本申请的范围。

Claims (14)

1.一种移动台中的方法，所述方法包括：

使用主载波在多载波无线通信系统中建立通信；

经由所述主载波接收第一下行链路控制信令，所述第一下行链路控制信令分配至少一个次载波，所述次载波不同于所述主载波；

利用上行链路控制信道经由所述主载波发送信道质量指示，所述信道质量指示对应于所述次载波；

执行睡眠模式操作，所述睡眠模式具有睡眠窗和监听窗，在所述睡眠窗期间所述移动台不监听业务指示，在所述监听窗期间所述移动台监听业务指示；

在所述监听窗期间经由主载波接收业务指示；

确定所述业务指示对应于次载波；

接收与所述主载波相对应的时间信息；以及

经由所述次载波发送上行链路数据，上行链路传输的时间基于与所述主载波相对应的时间信息。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述主载波对应于用于入网的载波。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述主载波包含同步信道。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：经由所述主载波接收第二控制信令，所述第二控制信令改变所述主载波。

5.如权利要求4所述的方法，其中载波与同一个基站相关联。

6.如权利要求1所述的方法，还包括接收分配控制信道的消息。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述多载波无线通信系统采用正交频分复用。

8.一种移动台中的装置，所述装置包括：

用于使用主载波在多载波无线通信系统中建立通信的单元；

用于经由所述主载波接收第一下行链路控制信令的单元，所述第一下行链路控制信令分配至少一个次载波，所述次载波不同于所述主载波；

用于利用上行链路控制信道经由所述主载波发送信道质量指示的单元，所述信道质量指示对应于所述次载波；

用于执行睡眠模式操作的单元，所述睡眠模式具有睡眠窗和监听窗，在所述睡眠窗期间所述移动台不监听业务指示，在所述监听窗期间所述移动台监听业务指示；

用于在所述监听窗期间经由主载波接收业务指示的单元；

用于确定所述业务指示对应于次载波的单元；

用于接收与所述主载波相对应的时间信息的单元；以及

用于经由所述次载波发送上行链路数据的单元，上行链路传输的时间基于与所述主载波相对应的时间信息。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述主载波对应于用于入网的载波。

10.如权利要求8所述的装置，其中所述主载波包含同步信道。

11.如权利要求8所述的装置，所述装置还包括：用于经由所述主载波接收第二控制信令的单元，所述第二控制信令改变所述主载波。

12.如权利要求11所述的装置，其中载波与同一个基站相关联。

13.如权利要求8所述的装置，所述装置还包括：用于接收分配控制信道的消息的单元。

14.如权利要求8所述的装置，其中所述多载波无线通信系统采用正交频分复用。