CN104684096A - 在无线通信网络中提供上行链路控制的方法与系统 - Google Patents

在无线通信网络中提供上行链路控制的方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在无线通信网络中提供上行链路控制的方法与系统。本发明还涉及在无线通信网络中，提供上行链路控制和导频信号的方法与系统，该导频信号具有用于提供信道评估和数据解调的最小信号开销。上行链路控制结构使得移动终端与相应的基站进行通信以执行各种功能，该功能包括获得初始系统接入、提出带宽请求、控制协议服务的继续或提供提议的分配重新配置报头。提供专用随机接入信道以通信地连接基站和移动终端，从而移动终端可选择随机接入信令标识。在基站处接收来自移动终端的资源请求到上行链路资源信息，且接收来自移动终端的初始接入信息请求以配置基站连接。提供具有变化的密度配置的导频信号以包括用于复用的邻接资源块的低密度符号模式和用于单个资源块的高密度符号模式。

Description

在无线通信网络中提供上行链路控制的方法与系统
本申请是国际申请日为2009年4月21日、国家申请号为200980120964.7、发明名称为“在无线通信网络中提供上行链路结构和最小化导频信号开销的方法与系统”的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地涉及在无线通信网络中提供上行链路控制结构和导频信号的方法与系统，所述导频信号可使用最小开销提供信道评估和数据解调。
背景技术
无线通信网络，如蜂窝网络，通过共享在通信网络中操作的移动终端间的资源来进行操作。作为共享进程的一部分，一个或多个控制设备对与信道、代码以及其它资源相关的系统资源进行分配。无线通信网络的特定类型，例如正交频分复用(“OFDM”)网络，被用于支持如那些根据IEEE 802.16标准基于蜂窝的高速服务。IEEE 802.16标准通常被称为WiMAX或有时被称为WirelessMAN或空中接口标准。
OFDM技术使用信道化的方法并将无线通信信道划分为能够被多个移动终端同时使用的多个子信道。这些子信道常遭受干扰，这些干扰会造成数据损失。
这就需要一种用于提供上行链路控制结构和导频信号的方法与系统，所述导频信号使用最小信号开销在从移动终端到基站间的上行链路操作中获得信道信息。现有系统没有使用上行链路控制结构。在一定程度上提供导频符号，该导频符号被设置在为预选定资源块容量而预确定的固定模式中。下文中提出提供上行链路控制结构和有效导频信号的系统与方法，所述导频信号具有自适应密度和分配设计且对不同容量资源块是可扩展的。
发明内容
本发明优选地提供在无线通信网络中用于提供上行链路控制结构和导频信号的方法与系统，该导频信号使用最小开销来提供信道评估和数据解调。
提供在无线通信网络中上行链路控制的方法，其中无线通信网络包括通信地连接到至少一个移动终端的至少一个基站。专用随机接入信道被提供来通信地连接基站和移动终端，从而移动终端能够选择随机接入信令标识。基站处接收到的资源请求上行链接到来自移动终端的资源信息，且接收自移动终端的初始接入信息请求被用于配置基站连接。
本发明还提供一种产生低密度导频符号模式的方法。假设第一资源块具有定义时域的第一坐标轴和定义频域的第二坐标轴，该第一资源块具有预确定的导频符号模式，包括边界导频符号。假设第二资源块具有定义时域的第三坐标轴和定义频域的第四坐标轴，重复从第一资源块到第二资源块的预确定导频符号模式。第一资源块和第二资源块被连接来建立第一资源块和第二资源块之间的第一边界线。边界导频符号被保持在第一资源块的第一区域内，其中所述第一区域沿第一坐标轴位于与第一边界线相对的一端。边界导频符号被保持在第二资源块的第二区域内，其中第二区域沿第四坐标轴位于与第一边界线相对的一端。导频符号在第一资源块和与第一边界线相邻的第二资源块之间的边界处被删除，剩余的导频符号的间距可在第一区域和第二区域之间被调整来提供导频符号的均匀散布。
本发明还提供一种产生高密度导频符号模式的方法。提供连接结构，包括第一资源块、第二资源块和第三资源块，该第一资源块具有定义时域的第一坐标轴和定义频域的第二坐标轴，该第二资源块具有定义时域的第三坐标轴和定义频域的第四坐标轴，该第三资源块具有定义时域的第五坐标轴和定义频域的第六坐标轴，其中，第一边界线在第一资源块和第二资源块之间建立，第二边界线在第二资源块和第三资源块之间建立。预确定的导频符号模式被提供在连接结构中，该预确定的导频符号模式包括提供在第一资源块的第一区域中的第一边界导频符号以及提供在第三资源块的第二区域中的第二边界导频符号，该第一区域沿第一坐标轴位于与第一边界线相对的一端，该第二区域沿第五坐标轴位于与第二边界线相对的一端。第三资源块被删除。第三边界导频符号被提供在第二资源块的第三区域中，该第三区域沿第三坐标轴位于与第一边界线相对的一端，且导频符号的间距可在第一区域和第三区域之间被调整来提供导频符号的均匀散布。
附图说明
参考以下的具体描述并结合附图，本发明的更完整的理解以及随之而来的优点和特点将会更容易理解，其中：
图1是根据本发明的原理构造的典型蜂窝通信系统的简图；
图2是根据本发明的原理构造的典型基站的简图；
图3是根据本发明的原理构造的典型移动终端的简图；
图4是根据本发明的原理构造的典型中继站的简图；
图5是根据本发明的原理构造的典型OFDM发生器结构的逻辑表简图；
图6是根据本发明的原理构造的典型OFDM接收器结构的逻辑表简图；
图7示出根据本发明的原理，具有用于两个发生器系统的上行链路导频设计的资源块；
图8示出根据本发明的原理，具有用于四个发生器系统的上行链路导频设计的资源块；
图9示出根据本发明的原理，移动终端接入和上行链路资源分配的流程图。
具体实施方式
首先，尽管某些实施例是在根据此处参考并入的IEEE 802.16宽带无线标准进行操作的无线网络的情况下进行讨论的，本发明并不限制于这一点，可被应用到其它包括那些根据基于正交频分复用(“OFDM”)的系统进行操作的其它宽带网络中，包括第三代伙伴合作项目(“3GPP”)和3GPP2演进。类似地，本发明并不只限制于基于OFDM的系统，可根据其它系统技术进行实施，例如，CDMA。
现在参考附图，其中类似的参考标识符表示类似的元件，图1中显示了根据本发明原理提供的典型通信系统10。通信系统10包括能够控制多个蜂窝14中无线通信的基站控制器(“BSC”)12，蜂窝由相应的基站(“BS”)16服务。在一些配置中，每个蜂窝进一步被划分为多个扇区18或区域(未在图中示出)。通常，每个基站16都能促进与移动和/或移动终端20之间使用正交频分复用(“OFDM”)进行的通信，所述移动终端位于与相应基站16相关的蜂窝14中。与基站16相关的移动终端20的移动会导致信道环境中的大量波动。如图所示，基站16和移动终端20可能包括多个天线以提供用于通信的空间多样性。在一些配置中，中继站22有助于基站16与移动终端20之间的通信。移动终端20能够从任一蜂窝14、扇区18、区域(未在图中示出)、基站16或中继站22切换到另一蜂窝14、扇区18、区域(未在图中示出)、基站16或中继站22。在一些配置中，基站16通过回程网络24进行相互间通信并与另一网络(如核心网络或因特网，这两者都未在图中示出)进行通信。在一些配置中不需要基站控制器12。
参考图2，图示为基站16的范例。基站16通常包括例如是CPU的基站控制系统26、基带处理器28、发射电路30、接收电路32、多天线34a、34b以及网络接口36。接收电路32通过接收天线34a接收来自一个或多个由移动终端20(图3所示)与中继站22(图4所示)提供的远程发生器的承载信息的无线电频率信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用以放大和移除待处理信号中的宽带干扰。下变频和数字化电路(未在图中示出)使被滤波的接收信号下变频至数字化成一个或多个数字流的中间或基带频率信号。
基带处理器28处理数字化接收信号以提取在接收信号中传输的信息或数据位。所述处理典型地包括解调、译码和纠错操作。因此，基带处理器28本身通常由一个或多个数字信号处理器(“DSPs”)和/或特定用途集成电路(“ASICs”)执行。所述接收信息由网络接口36通过无线网络发送或发射到另一移动终端20，该移动终端或直接或借助于中继站22由基站16服务。
在发射方面，基带处理器28接收在基站控制系统26控制下来自网络接口36的数字化数据，所述数据可能代表音频、数据或控制信息，基带处理器28对所述数据进行编码用以传输。被编码数据被输出到发射电路30，且被编码数据在发射电路30中被具期望发射频率的一个或多个载波信号所调制。功率放大器(未在图中示出)将被调制载波信号放大到适于传输级(level)，且通过匹配网络(未在图中示出)将被调制载波信号传送到发射天线34b。调制和处理的细节在下文将更详细地描述。
参考图3，图示为移动终端20的范例。类似于基站16，移动终端20包括例如是CPU的移动控制系统38、基带处理器40、发射电路42、接收电路44、多天线46a、46b以及用户接口电路48。接收电路44通过接收天线46a接收来自一个或多个基站16与中继站22的承载信息的无线电频率信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用以放大和移除待处理信号的宽带干扰。下变频和数字化电路(未在图中示出)使得被滤波的接收信号下变频至数字化成一个或多个数字流的中间或基带频率信号。
基带处理器40处理数字化的接收信号来提取在接收信号中传输的信息或数据位。所述处理典型地包括解调、译码和纠错操作。基带处理器40通常由一个或多个DSPs和/或ASICs执行。
对于发射方面，基带处理器40接收来自移动控制系统38的数字化数据，该数据可能代表音频、数据或控制信息，基带处理器40对数据进行编码来用于传输。被编码数据被输出到发射电路42，且被编码数据在传输电路中用调制器被调制为位于期望发射频率处的一个或多个载波信号。功率放大器(未在图中示出)将被调制载波信号放大到适于传输级(level)，且通过匹配网络(未在图中示出)将被调制载波信号传送到发射天线46b。本领域的技术人员所知的各种调制和处理技术可被用于进行移动终端和基站之间或直接或通过中继站22的信号传输。
在OFDM调制中，传输带被划分为多个正交的载波。根据待传输数字数据对每个载波进行调制。由于OFDM将传输频带划分为多个载波，所以每个载波的带宽减少且每个载波的调制时间增加。由于多个载波被并行传输，所以在任意已知载波上的数字数据或符号的传输率低于使用单个载波的情况。
OFDM调制对待发射信息执行快速傅立叶逆变换(“IFFT”)操作。对于解调，对接收信号执行快速傅立叶变换(“FFT”)操作就能恢复发射信息。实际操作中，IFFT和FFT相应由数字信号处理来实现离散傅立叶逆变换(“IDFT”)和离散傅立叶变换(“DFT”)。相应地，OFDM调制特征化的特点是：在传输信道内的多个频带产生正交载波。被调制信号是数字信号，具有相对低的传输率且能够位于其各自频带内。个别载波不被数字信号直接调制。相反，所有载波立即被IFFT处理来进行调制。
在操作中，OFDM优选地被用于从基站16到移动终端20的至少下行链路传输。每个基站16配备n个发射天线34b(n>＝1)，且每个移动终端20配备m个接收天线46a(m>＝1)。值得注意的是，各个天线能够被用于采用恰当的双工器(delpexer)或开关来接收和发射，且，这样的标记只是为了清楚起见。
当中继站22被使用时，OFDM优选地被用于从基站16到中继站22以及从中继站22到移动终端20的下行链路传输。
参考图4，图示为中继站22的范例。类似于基站16和移动终端20，中继站22包括例如是CPU的中继控制系统50、基带处理器52、发射电路54、接收电路56、多天线58a、58b以及中继电路60。中继电路60使得中继站22有助于基站16和移动终端20之间的通信。接收电路56通过接收天线58a接收来自一个或多个基站16和移动终端20的承载信息的无线电频率信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用于放大和移除待处理信号的宽带干扰。下变频和数字化电路(未在图中示出)使得被滤波的接收信号下变频至数字化成一个或多个数字流的中间或基带频率信号。
基带处理器52处理数字化接收信号来提取在在接收信号中传输的信息或数据位。该处理典型地包括解调、译码和纠错操作。基带处理器52通常由一个或多个DSPs和/或ASICs执行。
对于发射，基带处理器52接收来自中继控制系统50的数字化数据，该数据可能代表音频、数据或控制信息，基带处理器52对数据进行编码用以传输。被编码数据被输出到发射电路54，被编码数据在发射电路54中用调制器被调制为位于期望发射频率处的一个或多个载波信号。功率放大器(未在图中示出)将被调制载波信号放大到适于传输级(level)，且通过匹配网络(未在图中示出)将调制载波信号传送到发射天线58b。本领域的技术人员可得到的各种调制和处理技术用于移动终端20和基站16之间如上述描述的或直接或间接通过中继站22的信号传输。
参考图5，提供了OFDM传输结构的逻辑表。最初，基站控制器12(见图1)将预定传输到各移动终端20的数据，或直接或借助于中继站22，发送到基站16。基站16可能使用与移动终端20有关的信道质量指示(“CQIs”)来对用于传输的数据进行调度，以及选择用于传输调度数据的合适译码和调制。CQIs可直接从移动终端20获得，或者可在使用移动终端20提供信息的基站16处确定CQIs。不论哪种情况，每个移动终端20的CQI是信道振幅(或响应)关于OFDM频带变化程度的函数。
调度数据62，比特流，被数据扰码逻辑电路64用减少与数据相关的峰值平均功率比(peak-to-average power ratio)的方式对其进行扰码。使用CRC加逻辑电路66来确定用于扰码数据的循环冗余校验(“CRC”)并将CRC添加到扰码数据中。使用信道编码器68来实现信道编码，从而有效地将冗余添加到数据中以促进移动终端20处的恢复和纠错。重申，移动终端20的信道编码是以CQI为基础的。在一些实施例中，信道编码逻辑电路68使用已知的涡轮编码技术(Turbo encoding techniques)。速率匹配逻辑电路70对被编码数据进行处理来补偿与编码相关的数据扩展。
比特交织器逻辑电路72系统地对被编码数据中的比特进行重新排序以使连续数据比特的损失最小。映射逻辑电路74将产生的数据比特系统地映射为相应符号，所述相应符号取决于所选用基带调制。优选用正交幅度调制(“QAM”)或正交相移键控(“QPSK”)。优选基于特定移动终端20的CQI来选择调制的程度。用符号交织器逻辑电路76系统地对符号进行重新排序，以进一步增强传输信号对由频率选择衰落引起的周期数据损失的免疫力(immunity)。
此时，多组比特被映射成表示振幅与相位分布中相应位置的符号。当期望空间多元化时，时空块代码(“STC”)编码逻辑电路78对符号块进行处理，该逻辑电路能够使发射信号更易抵抗干扰且更易在移动终端20处以译码方式修改符号。STC编码逻辑电路78对输入符号进行处理且提供n个与基站16的发射天线34b相对应的输出。如上述关于图2所述，基站控制系统26和/或基带处理器28提供映射控制信号来控制STC编码。此时，假设n个输出符号表示待发射数据且能够被移动终端20恢复。
对本实施例，假设基站16具有两个发射天线32b(n＝2)且STC编码逻辑电路78提供两个输出符号流。相应地，由STC编码逻辑电路78输出的每个符号流被发送到相应的IFFT处理器80a、80b(这里一并称为IFFT 80)，为容易理解所以图示为分开的。本领域的技术人员将会认识到一个或多个处理器可被单独或与此处描述的其他处理方法相结合，被用于提供这样的数字信号处理。IFFT处理器80优选地对各符号进行操作以提供逆傅立叶变换。IFFT处理器80的输出提供时域中的符号。时域符号被分组为帧，该帧与循环前缀(prefix-by-prefix)插入逻辑电路82a、82b相关(这里一并称为前缀插入电路82)。每个由此产生的信号在数字域被上被变频到中间频率，且通过相应的数字上变频(“DUC”)和数字-模拟(“D/A”)转换电路84a、84b(这里一并称为DUC+D/A 84)转换成模拟信号。由此产生的(模拟)信号同时以期望RF频率被调制、放大，且通过RF电路86a、86b(这里一并称为RF电路86)和天线34b被发射。值得注意的是，为预期移动终端16所知的导频信号被散布在子载波中。下文详细讨论的移动终端16使用导频信号用于信道评估。
参考图6，图示为移动终端20对发射信号的接收，所述接收或为直接来自基站16或借助于中继站22。当发射信号到达移动终端20的每个天线46a处时，相应的RF电路88对各个信号进行解调和放大。为了简洁明晰，详细描述和图中仅示出两条接收路径中的一条。模拟-数字(A/D)转换器和下变频电路90对用于数字处理的模拟信号进行数字化和下变频。自动增益控制电路(AGC)92可使用由此产生的数字化信号来控制基于接收信号级(level)的RF电路88中的放大器增益。
起初，将数字化信号提供给同步逻辑电路94，所述同步逻辑电路包括对几个OFDM符号进行缓存且计算两连续OFDM符号间自相关性的粗同步逻辑电路96。由此产生的与最大相关结果相对应的时间指数可确定精细同步搜索窗口，精细同步逻辑电路98使用该窗口来确定基于报头的精确的帧初始位置。精细同步逻辑电路98的输出可以促进帧对准逻辑电路100获得帧。恰当的帧对准很重要，从而随后的FFT处理可提供从时域到频域的准确转换。精细同步算法是以报头携带的接收导频信号和已知导频数据的本地副本之间的相关性为基础的。一旦帧对准出现，OFDM符号的前缀被前缀移除逻辑电路102移除，且由此产生的样例被发送到频率偏移校正逻辑电路104，该逻辑电路可补偿由发射器和接收器中不匹配的局部振荡器引起的系统频率偏移。优选地，同步逻辑电路94包括频率偏移和时钟评估逻辑电路106，该逻辑电路基于报头来帮助评估对发射信号的影响，且将所述评估提供给相关逻辑电路104以恰当处理OFDM符号。
此时，时域中的OFDM符号已准备好使用FFT处理逻辑电路110转换到频域。其结果是被发送到处理逻辑电路110中的频域符号。处理逻辑电路110使用散布导频提取逻辑电路112来提取散布导频信号，使用信道评估逻辑电路114来确定基于提取到的导频信号的信道评估，并使用信道重建逻辑电路116来提供所有子载波的信道响应。为了确定每个子载波的信道响应，导频信号本质上是通过OFDM子载波以同时具有时间与频率的已知模式散布在数据符号中的多个导频符号。
图7和图8示出具有上行链路导频设计的资源块(“RBs”)70、70a-70n、80、80a-80n(下文称为“RB 70、80”)。RB 70、80包括以根据本发明实施例模式排列的导频符号。RB被定义为信道化的最小单元且通常用于小分组传输(VoIP)。RB可设置成各种大小，如12x6、18x6和6x4及其他。基本信道单元(BCU)是信道化分配的最小单元。导频符号模式排列在RB 70、80中，包括边界导频模式、自适应密度和分配模式。RB 70、80包括表示时间的横轴和表示频率的纵轴。导频符号模式被用于信道评估、数据解调和探测及其他。邻接资源区域的导频符号模式可能包括散布的导频符号模式和分配在资源区域的边界处的导频符号。
图7和图8分别示出多个具有用于两个发射器和四个发射器的不同密度配置的导频符号模式的RB配置。该导频符号密度和导频符号模式可以用时间和频率来设置以容纳不同的邻接资源容量。第一发射器的导频符号被确定为1，第二发射器的导频符号被确定为2，第三发射器的导频符号被确定为3，第四发射器的导频符号被确定为4。RB 70、80包括导频符号区域和数据信号区域。本发明旨在通过使数据信号的区域(例如，资源)最大化和减少导频符号的区域来减少RB 70、80的开销。另外，多样性区域和局部区域的上行链路导频设计可以基于自适应密度和分配设计导频结构，来进行统一。具有不同密度值的导频符号模式可产生来用于不同数量的邻接RB 70、80。导频符号模式和密度值可基于邻接资源的容量以及多天线发射和接收(MIMO)模式来选择。
根据图7和图8图示实施例，导频符号模式根据多个邻接RB 70、80的不同密度值而产生。具有高密度导频符号模式的独立(stand alone)RB 70、80可与其它的RB 70、80连接在一起以提供低密度导频符号模式。独立RB70、80的导频符号模式可包括分配在边界处以形成最高密度导频符号模式的导频符号。独立RB导频符号模式可扩展为两个提供低密度导频符号模式的RB 70、80的导频模式。两个独立RB 70、80或以频率或以时间的方式连接。为减小导频符号模式密度，冗余导频符号可在两个RB 70、80间边界处被清除。可在频率和/或时间上调整导频符号的间距以提供导频符号的均匀散布。该方法可用于将导频信号模式扩展至多个RB 70、80。当邻接RB70、80的数量增加时，RB 70、80的导频符号密度模式可从高密度模式变为低密度模式。可在频率和时间方向上调整总导频符号间距以保持小于预定最大值。
根据本发明的另一实施例，一些邻接的RB 70、80可假设为一并包括低密度导频符号模式。在这种情况下，邻接的RB 70、80可转换成具有高密度导频符号模式的独立RB 70、80。导频符号可在频率和时间上均匀地分配，具有为N个RBs(通常N>3)提供的最大导频间距。边界导频符号可在频率和时间上分配以使得外插最小化。通过维持具有边界导频符号的导频符号模式，N个RB 70、80可减少到N-1个RB 70、80。导频符号间距可调整为在频率和时间方向上均匀地散布导频符号。在这种情况下，RBs 70、80的导频符号密度可从低密度模式变为高密度模式。该进程可继续直到单个RB 70、80仍保持高导频符号密度。
图7和图8示出几个导频符号密度模式。多于一个邻接的BCU、多于三个邻接的RBs或多于一个子帧均可实现低密度导频符号模式(对于一个发射器，3.1％<密度<5.3％)。一个BCU或三个邻接的RBs可实现中密度导频符号模式(对于一个发射器，密度-5.6％)。少于三个RBs可实现高密度导频符号模式(6.3％<密度<8.3％)。高密度导频符号模式可用于，例如，VoIP传输。本发明使得导频符号模式可以基于邻接RBs 70、80容量在时间和频率上进行调整。
再参考图6，处理逻辑电路110在特定时刻将接收到的导频符号与特定子载波中期望的导频符号进行比较来确定子载波的信号响应，导频符号在该子载波中被发射。其结果可能被插入以评估剩余的未提供导频符号的子载波的信道响应。实际和插入的信道响应可被用于评估总信道响应，该信道响应包括OFDM信道中的子载波的信道响应。
从每个接收路径的信道响应获得的频域符号和信道重建信息可提供给STC译码器118，该译码器对两种接收路径均提供STC译码以恢复发射符号。当对各个相应频域符号进行处理时，信道重建信息将均衡信息提供给STC译码器118以充分移除传输信道的影响。
使用符号解交织器逻辑电路120将被恢复符号按顺序放回，所述符号解交织器逻辑电路120与基站16发射器的符号交织器逻辑电路76相对应。使用解映射逻辑电路122将解交织器符号解调或解映射到相应的比特流。使用比特解交织器逻辑电路124对比特进行解交织，该比特解交织器逻辑电路124与基站16传输器结构的比特交织器逻辑电路72相对应。解交织比特被速率解匹配逻辑电路126处理且被传递给信道译码逻辑电路128以恢复最初的扰码数据和CRC校验和。相应地，CRC逻辑电路130将CRC校验和移除，以传统的方式校验扰码数据，且将扰码数据提供给解扰码逻辑电路132用于使用已知基站解扰码代码来解扰码，以恢复原始发射数据134。
当恢复数据134时，CQI 136或至少在基站16处充分产生CQI的信息被信道变化分析逻辑电路138确定且被发射到基站16。如上注明的，CQI134可以是载波干扰比(“CIR”)140的函数，还可以是通过OFDM频率带中的各种子载波时信道响应变化程度的函数。对于该实施例，用于发射信息的OFDM频率带中的每个子载波的信道增益，相对于另一个进行比较，从而确定穿过OFDM频率带时信道增益变化的程度。尽管有很多技术可用于测得变化的程度，但是用于发射信息的OFDM频率带中的每个子载波只用一个技术来计算信道增益的偏离标准。
根据一个实施例，本发明提供使移动终端20能够与基站16进行通信的OFDM系统的上行链路控制结构。控制结构包括上行链路应答(UL ACK)信道和专用控制信道，用以反馈信息，所述信息如信道质量指示(CQI)信息、预编码矩阵指数(PMI)信息、排列信息以及其他信息。根据一个实施例，移动终端20可使用UL ACK信道用于初始接入OFDM系统，用于带宽请求以引起协议服务的持续；用于重新配置报头的建议分配以及其他用途。
固定数量的资源可被分配来用于UL ACK信道。一组ACK信道被定义来用于所有的单分配，单独一组ACK信道被定义来用于组分配。用于给定分组传输的ACK信道由分区数(partition number)及层确定。ACK信号通过几个ACK分区(tiles)传输，ACK分区被定义为一组邻接的音频或子载波。ACK信号值可由非相干探测或相干检测确定。正交散布代码可被用于在同一ACK分区上复用多个ACK信号。
上行链路(“UL”)控制信道结构支持同时用于单分配和组分配的UL ACK信道。UL控制信道结构还支持用于在同一资源上发射不同分组的多个ACKs，如在多代码字MIMO(“MCW-MIMO”)或多用户MIMO(“MU-MIMO”)中。UL控制信道还为频率选择调度和预编码，包括为简单多样化分配来提供反馈。
固定数量的资源可分配来用于UL专用控制信道。资源可划分为UL控制分区，其中分配给用户的分区数量取决于被请求的反馈量。分配的分区可通过被散布于频带中以获得频率多样化。UL控制信息是被用户ID进行CRC保护和扰码的。该信息的内容能够改变每个反馈实例来容纳如宽带请求这类驱动控制信息。
UL随机接入(“RA”)信道可提供使用户通过几个物理控制结构中的一个最初得以接入系统。根据一个实施例，UL随机接入信道是指定的资源。UL随机接入信道可以是多个移动终端20请求接入/带宽的基于争用的信道。指定的资源可被分配于这些接入请求。接入请求可通过专门地用于随机接入和带宽请求的资源来被传播或重复。如果可获得多个可能性，则移动站20可随机地从一序列和位置中选择。
根据一个实施例，移动终端20可随机地从L个序列中选择一个，所述L个序列中的一个跨越N个RBs 70、80。可选择地，序列长度L可被选择为将完整的序列限制在RB 70、80内。通过将传播序列限制在一个RB 70、80中，那当RB 70、80实际上是频率平坦的如RB包含物理上邻接的音频时，该传播序列保持正交状态。传播序列可在每个RB 70、80中被重复以获得多样性。
如果许多资源被分配用于上行链路控制，资源可被划分为用于随机接入的M个时间-频率块。在这种情况下，每个子帧的独立代码/资源的数量是LM，其中，M的值可动态地被基站16确定。在一些实施例中，超帧内的子帧(或者确定为F帧组)也是随机选择的，其中，每超帧的独立的代码/资源/子帧的数量被定义为LMF。
另一物理控制结构包括用UL控制信号覆盖随机接入请求。除其它的上行链路控制外，接入请求可通过用于如CQI这类上行链路控制的资源来被传播和重复。如果可以获得多个可能性时，移动终端20可随机地从一个序列和位置中选择。例如，移动终端20可随机从L个序列中的一个选择，其中L小于或等于RB的容量。通过将传播序列限制到一个RB 70、80中，当RB70、80实际上是频率平坦如RB包含物理邻接的音频时，该传播序列保持正交状态。长度L的序列在N个RBs 70、80中的每个上完全地重复。每个序列重复的相干组合可提高基站16处的探测。
当覆盖RA请求和UL信号时，如果许多资源被分配给上行链路控制，则该资源可划分为M个用于随机接入的时间-频率块。每子帧的独立的代码/资源的数量是LM。数值N和M可动态地被基站16确定。在一些实施例中，超帧内的子帧(或者确定为F帧组)也是随机选择的。在一些实施例中，序列跨越N个RBs 70、80。这些情况下的序列长度是LN，且每子帧的独立的代码或资源的数量是LNM。
在一些实施例中，L个序列是正交的传播序列组，其中L-序列可划分为两类指示。第一类包括不具有事先指定的移动终端ID的系统接入请求，第二类包括具有指定的移动终端ID的系统接入请求。如果移动终端20被提供接入到系统，下行链路(DL)控制部分接入准许可被序列/资源块ID扰码。基站16可尝试干扰消除来从UL控制中移除RA信道。
另一物理控制结构包括将RA信道覆盖在宽带UL资源上。请求通过UL信道被传播或重复，可能通过整个宽带。如果可获得多个可能性，则用户的随机接入操作可分配给一个长度为L的序列和一个位置。
随机接入信道可被所有用户指定一个用于使用长度为L的序列。总资源NT可划分为M个用于随机接入的时间-频率块。接入序列，通过传播和重复，可跨越NT/M＝N个RB’s(例如N＝3)。移动终端20随机地选择M个中的一个，其中每子帧的独立资源的数量是M。请求的子帧还是被随机地选择。
随机接入的序列可能是正交的传播序列组。两个序列可定义为两类指示。第一类包括不具有事先指定的移动终端ID的系统接入请求，第二类包括不具有指定的移动终端ID的系统接入请求。如果移动终端20被提供接入到系统，下行链路(DL)控制部分接入准许可被序列/资源块ID扰码。基站16可试图干扰消除来从UL控制中移除RA信道。在假设RA被发射或没有被发射时，基站16均可尝试对UL控制和通信量传输进行译码。
一旦移动终端20接入系统，移动终端20可请求UL上的资源以发射信息到基站16。本发明为移动终端20提供几个执行UL资源请求的选择。第一传输的参数可被宽带请求所确定，该参数可被设定为基于协商性能的缺省，该参数可设定为基于更新之前的配置，或者该参数通过其它方式被设定。移动终端20可改变分配参数，包括与开始下一分组传输时有效的数据一起进行编码的附加的重新配置信息。这利用了控制信息的HARQ的优点。
根据一个实施例，信息组(field)可在编码之前附加到数据分组中。当数据分组在基站16处被译码后，报头被定位来确定是否附加的重新配置信息已被添加到具有重新配置信息的分组中。报头操作可包括2位比特报头信息组，该信息组表示重新配置信息的存在和服务类型。例如，’00’可表示无配置改变和无重新配置信息；’01’可表示无配置改变、无重新配置信息以及为另一分组提供服务；’10’可表示附加了类型1的重新配置信息；且’11’可表示附加了类型2的重新配置信息。
除其它的传输参数外，重新配置信息可包括现存分配或将来分配的改变，还包括移动功率报头空间、功能更新、请求不同的MIMO模式、请求移动数据储备大小的不同的MCS指示、继续分配UL资源直到数据储备为空时的指示、资源容量说明、延迟请求、质量服务(“QoS”)以及附加的服务/资源的请求。
移动终端20可随机地选择RA信令ID。信令ID可能是特定的传播序列、时间-频率位置、时隙、交叉存储(interlace)或其它的信令ID。信令ID选项组为用户所知并且还是与每个信令ID选项有关的指数。
响应随机接入信道信号时，基站16还可将一个或更多用户ID分配给用户，移动终端用于提供信息的初始UL资源，用户设备性能，来自移动终端和附加细节的DL资源分配请求信息，如组分配、基站程序和其它参数等。所述分配信息可能带有用户ID信息。
从基站16发送给移动终端20的信号可使用用户为RA选择的随机选择的信令ID选项来识别基站16。例如，如果在响应RA时控制信道通常以某一方式被用户扰码，则基站16将发送被随机选择的信令ID的指数扰码的控制信息，如序列指数、序列位置等。
在另一个实施例中，一些信令IDs可预留给已分配用户IDs的用户。例如，用户可进行切换操作且可能访问新的服务扇区。如果未提供分配的用户ID，则用户可从随机接入信令IDs组中选择。或者，如果用户具有用户ID，则用户可从不同的信令选择子组中选择。响应时，如果移动终端20已发送指示未提供用户ID的信令选择，则基站16可发送被RA信号指数扰码的控制信息且包括用户ID。或者，如果移动终端已发送指示具有用户ID的信令选择，则基站16可发送被RA信号指数扰码的控制信息且不具有用户ID。移动终端20可在用于用户设备性能等的下一UL传输中指示用户ID。
根据一个实施例，报头和可选地信息体被加至第一分组传输。或者，报头和可选地信息体被加至第一分组传输和后来的每个第N个分组，其中N可从1到无穷。基站16可为移动终端20提供分组传输的ACK/NAK以指示重新配置信息已被正确地接收。
在移动终端20的分配期间，用户可在提供详细配置或重新配置的数据分组传输上嵌入报头。用于UL资源的移动终端20的请求可在UL控制分区内的专用资源上产生。根据预确定的模式，这些资源容量对不同的帧可以是不同的。该容量在移动终端20和基站16处是已知的，则信令在之配置后是不需要的。
根据一个实施例，资源请求可占用预留给另一信息(CQI、ACK/NAK、预编码器指数等)的信息组。请求的存在可由UL控制信息类型确定。移动终端20可将这种类型设定为包括用于资源分配空间的信息配置。因此，该信息的容量不可从子帧的确定容量中改变。请求信息组的存在可以是动态的，但并不影响用户的UL控制的预确定的容量。资源请求可与其它的UL控制数据一起进行编码，从而资源请求可以备可靠地接收。
对于给定系统，请求可能具有多种形式。在第一实施例中，资源请求可以是单个“开/关”指示。分配的细节可在重新配置信息中给出，或可从先前的或缺省配置中得知。或者，除其它的分配外，资源请求还可以是信息，其中分配的细节被表明，如延迟限制、QoS、分组储备以及资源大小。分配的细节可在可在重建信息中给出，或可从先前的或缺省配置中得知。例如，资源可由次级传播信道确定，UL资源可通过分布的RB块进行分配，带宽请求可以是指示QoS和第一传输频谱效率或移动终端20缓存大小的4-10比特，宽带请求可占用为另一目进行分配的信息组，如DL CQI反馈，或者UL资源可与用户的其它UL控制数据一起被进行编码，从而资源请求可以被可靠地接收。
根据另一实施例，在接入系统后用户可分配随机接入信令IDs中的一个(例如，信道序列或位置)。资源请求可使用同样的序列或信道配置。当具有RA信道时，用户还可分配用于资源请求条件的特定的子帧。分配的信令可以是用户的资源请求的唯一标识符。在第一个例子中，信令IDs组可为资源请求预留且不可用于RA请求。分配的序列或位置可以是用户的资源请求的唯一标识符。可为用户分配信令IDs以识别带宽请求或资源请求。或者，可从RA信令IDs的完整组中为用户分配信令IDs。序列可被资源请求ID扰码以识别BW或资源请求。分配的序列、位置或扰码可以是用户的资源请求的唯一标识符。除其它的配置的资源外，可为用户分配用于不同配置的服务的多个信令IDs，如VoIP和http通信量资源请求。如果用户具有另一获得资源请求的机制且资源请求的条件是频繁的，则用户可能不分配以这种方式传输资源请求的信令。
根据另一实施例，UL带宽或资源请求可使用不断被确定的资源。一个或更多RBs和多个RBs可分配来提供多样性。UL带宽或资源可与其它的通信量一起覆盖在如通信量信号或控制信号一样的资源上。如果用户具有另一资源请求的机制且请求的条件是频繁的，用户可能不分配以这种方式传输资源请求的信令。用于移动终端20的UL带宽和资源请求可包括4-10比特，具有包括限定的信息组的初始信息，如QoS和第一传输频谱效率或包括CRC的移动终端缓存大小。用于移动终端20的UL带宽请求和资源请求是具有多样性的可靠的信令，具有使用在基站16处的干扰消除。用户可被RBs、子帧或分配的序列的位置分隔开。关于序列，可为每个用户分配待使用的序列块。在其它的实施例中，可为用户分配同样的序列组以促进在基站16处的探测。或者，可使用如Zadoff-Chu或Walsh序列这类正交序列。这些序列的长度可能小于RB的长度。如果N个RBs可分配给每个资源请求信道，则这可通过所有的RBs被重复。或者，序列可通过所有的N个RBs传播。
移动终端20可发送服务信号的请求。当指示配置服务的重建或继续时，信息容量可以是最小的。根据第一选择，在移动终端接收已知类型服务的UL分配后，该服务可通过单个信息被重建。该信息可以是重建具有先前的或存在的参数的服务的简单开/关触发器(toggle)。该信息可在不断地分配的UL控制资源空间发送，且该信息类型可指示服务重建将被信号化。可为移动终端20分配多个信息以切换(toggle)多个服务，用于第一传输的重建参数可设置成缺省且第一传输中的重新配置信号可提供参数变化。
或者，扰码的ID可提供给用于UL重建请求的移动终端20。在移动终端20接收已知类型服务的UL分配后，该服务可通过单个信息重建。该信息可以是重建具有先前的或存在的参数的简单开/关触发器(toggle)。可在随机接入空间使用资源请求重建服务来将该信息发送到最后的配置参数。可为移动终端20分配多个信息以切换(toggle)多个服务。用于第一传输的重建参数可设置成缺省值。
图9示出移动终端20和基站16之间的接入和上行链路资源分配流程图。使用随机地选择序列，移动终端20开始接入请求到基站16(步骤S90)。基站16为移动终端20提供接入准许和初始分配(步骤S92)。移动终端20接收具有用户ID和资源分配(UL和/或DL)的初始UL分配(步骤S94)。移动终端20向基站16提出UL宽带请求(步骤S95)。基站16提供UL资源分配(步骤S96)。移动终端20执行UL数据传输，包括服务的重新配置和服务的继续(步骤S97)。如果移动终端20被移动到不同的蜂窝，则UL服务重建请求可发送到基站(步骤S98)。
本发明可在硬件、软件或硬件与软件组合中实现。适于执行此处所描述方法的任何类型的计算系统或其它的设备，均适于执行此处描述的功能。
硬件与软件的典型组合可以是具有一个或多个处理部件和存储在存储器媒介中的计算机程序的计算机系统，该存储器媒介当被下载和执行时可以控制计算机系统以致可以执行这里描述的方法。本发明还可以嵌入到计算机程序产物中。该计算机程序产物包括所有能够实现这里描述的方法的特点，并且，当装到计算机系统中时所述计算机程序产物能够执行这些方法。存储器媒介涉及任何易失或不易失的存储器设备。
本领域的技术人员应当认识到，本发明并不限于在上文中特别图示以及描述的内容。另外，值得注意的是，如果没有相反描述，所有附图并不是按比例的。根据上述说明各种修改和变化是可能的且不背离本发明的范围和精神，本发明的范围和精神只由下面的权利要求所限制。

Claims (20)

1.一种在无线通信网络中提供上行链路控制的方法，所述方法包括：
由移动终端：
通过正交频分复用(OFDM)无线网络从基站接收通信，其中该通信调用移动终端对预留的随机接入信令标识的选择；
响应于所述接收选择预留的随机接入信令标识；
向基站发送至少部分地基于所选择的预留的随机接入信令标识确定的资源请求；
向基站发送用于配置基站连接的初始接入信息请求；
向基站发送用于发送上行链路资源信息的资源请求；以及
当移动终端移动到不同的小区时，使用预留的随机接入信令标识向基站发送服务重建请求。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择预留的随机接入信令标识包括在从移动终端到基站传送的分组传输上嵌入报头。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，分组传输上的所述报头从单个资源块中选择序列长度。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，分组传输上的所述报头从多个资源块中选择序列长度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，上行链路资源信息包括信道质量指示、预编码矩阵指数和排列中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，初始接入信息请求包括带宽请求、服务请求的继续和重新配置的报头的分配中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用于发送上行链路资源信息的资源请求利用其他上行链路控制数据编码。
8.一种用于在无线通信网络中提供上行链路控制的系统，所述系统包括：
移动终端，包括：
处理元件；
存储介质，耦接到该处理元件；和
至少一个天线，耦接到该处理元件；
其中该存储介质存储可由处理元件执行的程序指令以：
响应于通过正交频分复用(OFDM)无线网络从基站接收通信，选择预留的随机接入信令标识；
向基站发送至少部分地基于所选择的预留的随机接入信令标识确定的资源请求；
向基站发送用于配置基站连接的初始接入信息请求；
向基站发送用于发送上行链路资源信息的资源请求；以及
当移动终端移动到不同的小区时，向基站发送服务重建请求。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，为了选择预留的随机接入信令标识，所述程序指令可由处理元件执行以在从移动终端到基站传送的分组传输上嵌入报头。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，分组传输上的所述报头从单个资源块中选择序列长度。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，分组传输上的所述报头从多个资源块中选择序列长度。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，上行链路资源信息包括信道质量指示、预编码矩阵指数和排列中的至少一个。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，初始接入信息请求包括带宽请求、服务请求的继续和重新配置的报头的分配中的至少一个。
14.根据权利要求8所述的系统，其中，所述用于发送上行链路资源信息的资源请求利用其他上行链路控制数据编码。
15.一种存储程序指令的非瞬时的计算机可读存储介质，所述程序指令可由移动终端的处理元件执行以执行：
响应于通过正交频分复用(OFDM)无线网络从基站接收通信，选择预留的随机接入信令标识；
向基站发送至少部分地基于所选择的预留的随机接入信令标识确定的资源请求；
向基站发送用于配置基站连接的初始接入信息请求；
向基站发送用于发送上行链路资源信息的资源请求；
从移动终端接收到基站的用于配置基站连接的初始接入信息请求；以及
当移动终端移动到不同的小区时，向基站发送服务重建请求。
16.根据权利要求15所述的非瞬时的计算机可读存储介质，其中，所述选择预留的随机接入信令标识包括在从移动终端到基站传送的分组传输上嵌入报头，以及其中分组传输上的所述报头从单个资源块中选择序列长度。
17.根据权利要求15所述的非瞬时的计算机可读存储介质，其中，所述选择预留的随机接入信令标识包括在从移动终端到基站传送的分组传输上嵌入报头，以及其中分组传输上的所述报头从多个资源块中选择序列长度。
18.根据权利要求15所述的非瞬时的计算机可读存储介质，其中，上行链路资源信息包括信道质量指示、预编码矩阵指数和排列中的至少一个。
19.根据权利要求15所述的非瞬时的计算机可读存储介质，其中，初始接入信息请求包括带宽请求、服务请求的继续和重新配置的报头的分配中的至少一个。
20.根据权利要求15所述的非瞬时的计算机可读存储介质，其中，所述资源请求利用其他上行链路控制数据编码。
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