CN1531802A

CN1531802A - 通信系统和方法

Info

Publication number: CN1531802A
Application number: CNA028138244A
Authority: CN
Inventors: Լ��˹��D��׵�˹; 约翰·D·波特
Original assignee: Cambridge Broadband Ltd
Current assignee: Cambridge Broadband Ltd
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-09-22
Also published as: AU2002317318A1; WO2003007501A2; ES2265043T3; DE60211706T2; GB2377596A; WO2003007501A3; US20040180679A1; EP1410572B1; EP1410572A2; US7529274B2; DE60211706D1; CN101616480A; GB2377596B; GB0116883D0; ATE327615T1

Abstract

一种无线通信系统，其中接入点(AP)发送下行链路信号给一个或多个用户单元(SU)接收，而用户单元(SU)发送上行链路信号给AP接收。来自接入点(AP)的下行链路信号在预定的时刻携带同步突发(2)，和在所述同步突发之间交织的帧内包含的数据。每个同步突发都包括一个指向后续下行链路帧的开始的偏移指示符(4)。

Description

说明书通信系统和方法

技术领域

本发明涉及通信协议方面，尤其是用于多用户无线通信系统的通信协议方面。

本发明进一步涉及一种使用这些协议的通信系统，一种用于在接入点和多个用户单元之间无线通信的方法，以及一种用于在接入点和用户单元之间传输的无线电信号。

背景技术

在多用户无线系统中，尤其是在固定的无线接入(FWA)系统中，单个接入点(AP)与多个用户单元(SU)进行通信。由于接入点通常比用户单元昂贵得多，且安装费用也较高，因此一个接入点最好应能够与尽可能多的用户单元通信。然而，在无线系统中，带宽通常会受到限制，因此尽可能有效地利用带宽就很重要了。

用户业务通常包括数据和话音业务。由于在无线链路上可以几乎可以任意地对话音信道进行分段以适合系统操作员所使用的通信协议，因此对系统操作员来说处理话音业务相对容易些。处理数据业务相对难是因为其涉及根据不同用户各自的要求在不同的时间段为他们提供变化很大的带宽。

在传统系统里，在将数据有效地打包到系统操作员的通信协议中时将出现问题。例如，在无线网络中使用有固定长度帧的通信协议更佳，因为对无线接收机来说，很容易与这样的结构同步。

国际专利申请No.WO96/38930就是一个实例，其中揭示了一种用于在无线电信系统中建立和维护通信路径的装置和方法。用户终端的接收机把下行链路信号的主码序列的码子和相位与接收机的从属码序列的码子和相位进行比较。接收机调整从属码序列的相位直到它能与主码序列的相位匹配为止。下行链路信号包括带有功率控制信号，码同步信号及帧定位信号的开销信道。中央终端的接收机监视用户终端的发射机所发射的上行链路信号，并提供码同步信号的变化以使发射机与接收机同步。接收机监视下行链路信号以识别帧定位信号，并在识别出两个连续的帧定位信号时建立下行链路通信路径。在下行链路通信路径建立期间的捕获模式中，以高功率级别和低发射率发射下行链路信号。在下行链路通信路径建立后的备用待机模式中，以低功率级别和低发射率发射下行链路信号。在请求无线通信传输时的业务模式中，以高功率级别和高发射率发射下行链路信号。

然而，在用户发送不同类型的业务时，在固定长度的帧内有效使用带宽将会出现问题。

本发明的目的就是克服传统系统的这些和其他限制。

发明内容

本发明提供了在所附独立权利要求中定义的通信协议的各个方面，现在就参考这些方面。在附属权利要求中定义了本发明优选的或更佳特征。

在第一个方面，本发明提供了一种用于无线电系统的通信协议，其中在下行链路，可变长度的帧分散在同步突发的有规律的，周期性的结构周围。每个同步突发都包含一个指示下一帧开始的指示符。用户单元因此就能够与有规律的同步突发同步并使用它们来发现帧结构，而系统能够根据用户需求将数据有效打包到可变长度的帧内。

每一帧以信头开始更佳。这个信头不仅描述AP已经预定的帧的内容，而且描述指示下一个下行链路帧开始的指示符。连续解码下行链路帧的用户单元因此能够在不必参照每个同步突发的情况下保持同步。

在本发明的另一方面，上行链路携带可变长度的帧，其中AP能够有效调度来自各个SU的数据传输。在每个下行链路信头内的上行链路描述中描述这些上行链路帧的内容更佳。如果要求的话，例如如果下行链路帧比其后的上行链路帧要长，那么可以在一个下行链路帧内调度一个或多个额外的上行链路描述。这有利于确保上行链路的有效利用。

当初始化或接通一个SU时，该SU可接收下行链路，但在它能够在上行链路上有效传输之前需要训练获取上行链路信道的详细资料。在本发明的另一方面，AP有规律地广播基本信息，这些基本信息与SU对下行链路的观察结合在一起有利于允许SU发射一个初始训练突发。AP给SU在一个宽的训练时隙内发射这个突发的机会，考虑到AP和SU之间的传输时延这个训练时隙足够宽。每个训练突发都包含发送它的SU的地址，因此在一个宽的时隙内成功接收到训练突发后，AP会发送信息给SU以改进其后续发射。AP能够优选调度另外的窄训练时隙(比宽训练时隙占用较少上行链路带宽)，以允许已经具有用于补偿传输时延的时序信息的SU发射训练突发。这些训练机会允许SU追随上行链路传输信道随时间的变化。

在本发明另一方面，AP能够调度争用时隙，其中希望发送数据的SU能够发送争用突发。AP也许不能提前知道是哪个SU正在发送一个特别的争用突发，因此SU预失真它们的争用突发(优选使用在训练过程期间获得的信息)以由AP接收。AP能够不使用均衡器接收争用突发更佳。争用突发识别发送它的SU，因此当成功接收到一个争用突发时，AP能够就SU的带宽要求进入与SU的对话状态，并且最终能够按照要求为SU调度上行链路带宽。

本发明的通信系统采用异步传送模式(ATM)信元在上行和下行链路上传输控制和数据信息更佳。这就允许高效地打包数据到可变长度的帧内。

在无线电通信系统里，信道条件有可能导致接收所发射信息失败。在这些情况下，渴望有一个有效的确认过程，以确保重发任何丢失的数据。本发明的另一方面致力于解决这个问题。当SU接收到来自于AP的预定的ATM信元时，如同传统的ATM传输一样对这些信元按顺序编号。如果成功接收了所有信元，SU就确认它们的接收，但是如果有任何信元的接收失败，SU就会发送包含用以识别第一个失败信元的序号的确认信息。于是AP只需重新调度后续信元的发送。在本发明的另一优选方面，确认信息可包含在一个在信元序列内识别成功接收和失败接收的信元的位图，以使AP只需重新调度接收失败的信元的发送。

附图说明

现在通过参考附图举例来描述本发明的具体实施例，其中；

图1示意了分散在物理层同步突发周围的可变长度的下行链路帧；

图2示意了在同步突发内使用偏移指示符以定位下行链路帧；

图3示意了下行链路帧的信头；

图4示出了下行链路帧之间的偏移指示符的使用；

图5示意了在下行链路帧信头内用以定位上行链路帧结构的偏移指示符的用法；

图6示出了一个额外的上行链路帧描述符；

图7示出了在图6的额外的上行链路帧描述符内的补偿指示符的使用；

图8示意了下行链路帧的结构；

图9示意了在下行链路帧信头内的下行链路事件描述符字段的使用；

图10示出了包含一个额外上行链路帧描述符的下行链路帧的结构；

图11示意了下行链路帧的结构以及额外的上行链路帧描述符的使用；

图12示意了在上行链路帧描述符内包含的上行链路事件描述符字段；

图13示意了上行链路的结构；

图14示意了上行链路上的训练时隙的使用；

图15示意了SU发送的上行训练突发；

图16示意了SU注册协议的初始阶段；

图17示意了SU训练协议；

图18示出了SU争用协议；

图19是示意VCI寻址的使用的AP和SU的的结构框图；

图20示意了使用窄训练时隙的SU的训练协议；

图21示出了通信系统的同步层次；

图22示意了在下行链路上的信元传输和确认；

图23示意了希望在上行链路上发送的SU的争用协议；

图24示意了在上行链路上的信元传输和确认；

图25示意了在上行链路信元传输协议中的恢复模式的等级；

图26示意了在该通信系统中使用的下行链路突发的结构，以及

图27示意了在该通信系统中使用的上行链路突发的结构。

具体实施方式

系统特征

下面描述的本发明的实施例是在多用户固定无线接入(FWA)系统中实现的，在这个系统中，可从一个接入点(AP)为多达1000个用户或使用者提供服务。在扇区化小区的系统中，AP的每个扇区都可为多达1000个用户服务。系统采用频分双工(FDD)扩频发射，如码分多址(CDMA)发射。从AP到用户单元(SU)的下行链路在异步传送模式(ATM)虚拟信道(VC)上在帧结构内传输控制信息和数据，从用户单元到AP的上行链路也是如此。

物理层同步

如图1所示，AP发射的下行链路以精确的10ms间隔传输物理层同步突发(PHY-SYNC)2。图2示出了每个同步突发的结构，每个同步突发都包括一个112符号的相关序列PHY-1，一个16符号相关序列PHY-2，一个12位的帧偏移和4个奇偶校验位。术语符号指的是扩频通信系统中的符号。

每个SU使用相关序列PHY-1和PHY-2来锁定同步突发，并把它们作为同步和训练序列用以设定接收机和调制解调器参数以与传输信道匹配。为达到同步，SU接收机上的软件控制基于从SU调制解调器输出的信号电平首先设置自动增益控制(AGC)电平。SU调制解调器和媒体接入控制(MAC)然后启动有三种不同跟踪模式的自动频率控制(AFC)。首先，例如当初次接通一个SU或SU丢失了信道时，使用捕获模式。在每个同步突发里，相关序列是SU能够已知的预定的伪随机序列。由于SU接收下行链路，因此相关器输出在接收到这些序列时产生最大值。捕获模式使用相关器最大值之间的定时偏移以初始化AFC和由此获得下行链路信道。

接着，粗调AFC模式映射相关最大值到64个定时(T/4)时隙之一，并调整AFC直到相关器最大值每次都位于正确的时隙为止。

最后，细调模式调整相关器最大值的肩部至平坦。

定位下行链路帧结构

AP的媒体接入控制(MAC)在物理层同步突发之间交插的各帧内发送控制信息和用户数据。图1示出了帧序列3及其在同步突发周围的排列。由于帧的长度是可变的，所以同步突发可能出现在帧之间或帧内的任何位置。

每个SU都能利用上述的同步突发锁定物理层。如图2所示的每个突发2都包含一个12位的帧偏移4，这个帧偏移是指向下一个下行链路帧开始的指示符。以许多扩频符号(一个符号计数)的形式提供偏移并允许每个SU定位下一个下行链路帧的开始。图2示意了在3个连续的同步突发和每个后续帧之间的偏移4。

利用正交相移键控(QPSK)方式调制每一下行链路帧开始处的信头。图3是下行链路帧信头6的结构。它包括下行链路帧描述符8和其后的上行链路描述符10。下行链路帧描述符以与每个同步突发携带的16符号相关序列PHY-2相同的序列开始。这就允许SU上的相关器主动识别帧的开始。在同步序列之后是一个16位的帧偏移12，这是一个到下一下行链路帧开始的符号计数；从而，一旦SU已经锁定帧结构，只要它能够继续解码该帧结构，它就能在不用进一步直接参考同步突发的情况下与每个下行链路帧的开始保持同步。下行链路描述14在偏移12之后，其描述帧的内容。下行链路帧描述符以一个16位的循环冗余校验(CRC)结束。

图4示意了使用下行链路(DL)帧偏移12以指示从一个DL帧(帧#n)的信头到下一个DL帧(帧#n+1)的开始。图4只示出了MAC DL帧，省略了同步突发。

定位上行链路帧结构

上行链路帧不全一样长。而且，上行链路帧不必具有和下行链路帧一样长的长度，也不必同时开始。

如图3所示，每个下行链路帧信头携带的上行链路帧描述符6包含一个16位上行链路帧偏移22，在其后还有一个上行链路描述24和一个16位CRC。图5示意了上行链路帧偏移22，其提供从目前的下行链路帧到下一个上行链路帧26开始的符号计数。图5和图4一样为了简明起见省略了同步突发，只示出了MAC DL和上行链路(UL)帧。

由于传输时延，在下行链路帧信头和下一个上行链路帧开始之间的偏移在每个SU将根据AP和SU之间的距离发生变化。因此，在优选的实施例中，上行链路帧偏移22就是位于AP最远距离处的SU所经历的偏移，且每个SU必须给该偏移加上一个取决于各自距离SU的距离的时延。

如果下行链路帧在任何时候都明显比上行链路帧长，例如由于在下行链路和上行链路上的业务负荷的缘故，那么在每个下行链路帧只提供一个上行链路帧描述符就可导致上行链路的低利用率。因此在这些情况下可插入额外的上行链路帧描述符到下行链路帧，以宣布新的上行链路帧的开始。图6示出了额外上行链路帧描述符28的结构，该结构除了象所有上行链路突发一样以PHY-2相关序列开始来改善在AP的同步外，与图3所示的上行链路帧描述符10一样，组成下行链路帧信头的一部分。图5示出了在下行链路帧信头中使用单个上行链路帧偏移以指示后续上行链路帧26的开始。图7同样示出了一个长得多的下行链路帧(DL帧#n)，该帧在其信头内携带了一个第一上行链路帧偏移22，在其携带的数据中间又有一个额外上行链路帧偏移30。通常用QPSK调制额外上行链路帧描述符，以便即使在下面所描述的更高级调制包围该描述符时也能让所有SU把它解调出来。

下行链路帧结构

在信头之后，每个下行链路帧都携带SU的信息突发，这些突发可包括ATM信元或确认(见下面)。正如上面所提到的那样，用QPSK调制下行链路帧信头。其它的信息突发可能用不同的方式调制，例如用16-QAM或64-QAM，但是在每一帧这些调制必须是以升序排列。从而，在QPSK信头之后，图8的下行链路帧#n包括QPSK确认(ACK)和ATM信元16，16正交幅度调制(QAM)ACK和信元18，然后是64正交幅度调制(QAM)ACK和信元20。不同的SU可能具有不同的调制解调能力。全部SU必须能够解调QPSK调制但SU可能合并具有较强解调16-QAM或64-QAM调制能力的调制解调器。因此，不是所有的SU都能够保证解调整个帧，但所有的SU都能够解调包括下行链路帧描述符8的QPSK信头。

如果一个只能解调QPSK的调制解调器试图解调图8所示携带较高级调制的帧，那么就会由于试图解调较高级别调制产生非常高的符号差错率(SER)阻止判决反馈均衡器(DFE)工作，造成相位锁定和DFE反馈抽头同步丢失。然而，只能解调AP所用的最低级调制的SU可通过使用QPSK同步突发来维持符号同步。

如上参考图3所描述的，每个下行链路帧的信头6所携带的下行链路帧描述符8携带训练序列PHY-2，下行链路帧偏移12，下行链路描述14和16位CRC。

PHY-2用于训练每个SU调制解调器的后端数字锁相环(D-PLL)和装入DFE反馈抽头。不总是需要PHY-2，但如果先前的帧包含造成一些SU丢失DFE/D-PLL同步的较高级别调制的区域，就要求有PHY-2。

如上所述，下行链路偏移是到下一个下行链路描述符的开始，即到下一个下行链路帧的开始的符号计数。

下行链路描述14包含21个8位字节，并为下行链路帧内预定的下行链路事件提供7个24位描述符字段。图9示意了4种可预定的下行链路事件，标号为类型0到类型3。在每个描述符字段的头部的2个比特32携带类型号。如果帧包含的预定事件少于7个，用类型0来填充下行链路描述，其中只包含0。类型1描述确认(ACK)事件，描述符为该事件携带一个2位的调制类型标志QAM和一个12位的ATM虚拟信道标志(VCI)。下行链路事件类型2是ATM信元的传输。在这种情况下描述符用2位识别调制类型(QAM)，12位识别ATM VCI，4位识别信元的长度。类型3描述额外上行链路帧描述符；所有的类型3具有相同的结构，因此在下行链路事件描述符字段内不要求有信息，用0填充。在下行链路描述内的7个描述符字段的顺序与帧内的下行链路事件的顺序匹配。

总共有3种类型下行链路事件，信元(类型2)，确认(类型1)和额外上行链路帧描述符(类型3)。上行链路和下行链路帧描述符必须总是处于AP所支持的最低级调制，如QPSK。因此，出现在帧后一部分的额外上行链路帧描述符明显破坏了调制必须处于升序的规则。SU应该仍然能够通过识别位于开端的额外上行链路帧描述符的相关序列PHY-2来识别额外上行链路帧描述符。

图10示意了下行链路帧包含信头6，其后是以调制的递增顺序排列的确认和信元，以及下行链路帧在更高级调制之间另外包含一个额外的上行链路帧描述符28。

图11详细示意了在下行链路帧信头内的上行链路帧偏移，扩展了如图8的下行链路帧(DL帧#n)和下行链路帧信头的内容，并示出了上行链路帧偏移22提供给下一个上行链路帧(UL帧#n+1)的开始的链路。

每个下行链路帧可使用不同的调制方法为SU携带突发。因此任何给出的SU只能保证解调QPSK DL帧描述符。每个上行链路帧描述符都包含一个指向下一个UL帧开始的指示符，所以即使在SU不能解调较高级调制时也可定位上行链路帧描述符。

如上所述，下行链路帧信头包括一个上行链路帧描述符。这是隐含的，不必在下行链路事件描述符字段对其做一描述。

上行链路帧结构

没有标准的上行链路帧结构，但一般说来每个上行链路帧包括争用时隙，上行链路请求，上行确认和上行信元。也可提供宽的和窄的训练时隙以及轮询信号。下面将描述这些帧元素或事件的功能。

如上所述，在下行链路上或者在下行链路帧信头内，或者作为额外上行链路帧描述符携带上行链路帧描述符。图12示意了上行链路帧描述符尤其是上行链路描述36的结构。上行链路描述包括21个8位字节，为预定的上行链路事件提供可变数量的描述符字段。上行链路事件共有6种类型。

共有7种类型的描述符，包括如果要求的话，用以填充上行链路描述的0000类型。0000类型包含4位类型号码和其后的另外4个0。用0010类型描述符指示轮询事件；该描述符携带4位的类型号码0010和一个12位的ATM VCI。争用事件(时隙)描述符包括4位的类型号码0011并指示SU为接入宽带可能竞争的争用时隙；该描述符字段包含类型号码0011及其后面的4个0。0100类型指示宽训练时隙，SU能够在这个时隙里传输训练序列；该描述符字段只包含4位的类型号码。0101类型为SU指示用以传输训练序列的窄训练时隙；该描述符字段包含4位的类型号码0101和一个12位的ATMVCI。类型11是确认事件；其描述符字段包含2位的类型号码，2位的调制级标识符和一个12位的ATM VCI。类型10指示SU的信元传输；该描述符字段包含2位的类型号码10，一个2位的调制级指示符，一个12位ATM VCI和一个4位的信元长度指示，最后面是4个0。

上行链路描述内的这些字段规定了下一个上行链路帧的内容和在上行链路描述之前的上行链路帧偏移所指示的该帧的开始。图13示出了上行链路帧的一部分。上行链路信元以突发的形式从希望发送的SU送出。在上行链路描述中已经用信元描述符调度了突发(见图12)。图13示出了来自SU#1和#2的突发38和40。用保护时间把各个突发分离开来以避免发生冲突。除已经在信元描述符中传送VCI而不需要再携带VCI的信元外，其它信元都是传统的ATM信元。每个突发都以一个隐含的上行链路请求42开始，紧随请求之后的是大量信元44。上行链路请求以训练序列PHY-2开始，以允许AP去解决相位抖动并训练其DFE反馈抽头，在PHY-2后是一个用以指示要传输的信元号码的4位字段(NUM)，一个12位VCI和一个16位CRC。实际上VCI和NUM字段都是多余的并且可以省略掉，如下面所述，AP已经为正在发送的SU分配了一个ATM VCI和大量信元并能识别后面的信元的VCI和从上行链路帧内信元的位置识别SU的身份。然而，传输全部上行链路请求可改善在AP上的同步并有利于增加上行链路的可靠性。

上行链路训练—机制

当一个SU首次接入或首次注册到AP上时，它也许不知道自己和AP之间的距离。它能够接收和锁定下行链路信号，但因它离AP有距离所产生的传输时延影响了下行链路和上行链路信号之间的偏移。把用以解决此传输时延的初始定时补偿称做预延迟补偿。

在上行链路帧内相对少的调度预补偿时隙或如图12提到的宽训练时隙。这是因为它们需要的长度是AP和任意SU之间的最大传输时延的两倍加上SU将要传输的训练突发的长度，因此要占用大量带宽。图14示意了包含宽训练时隙46的上行连路帧，并详细示出了宽训练时隙。图15示出了上行训练突发48的结构。

为了允许预延迟补偿，AP MAC利用上行链路帧描述符调度一个宽训练时隙，并且任何要求时延补偿的SU在宽训练时隙发送一个上行训练突发。当这样做时，SU假设传播时延为零。因此AP在宽训练时隙的开始等于AP和SU之间传播时延的两倍时接收每个SU的训练时隙(由于时延对下行链路和上行链路都有影响)。如图15所示，每个上行训练突发都包括发送它的SU的身份(SUID)50，由此AP就能通知SU它的传播时延。

当SU发射上行训练突发时，它可能预先没有从AP处接收到任何为了补偿信道而校准它的功率或均衡的反馈。为了努力确保AP能够解码上行训练突发，SU因此就使用估计的发射功率并按照如下方式预失真训练突发。

SU能接收到下行链路信号，并因此产生一个接收信号强度指示符(RSSI)。为了估计它的初始发射功率，SU也有必要知道AP的发射功率。AP会如下面所描述的定期广播它的发射功率。为了预失真上行训练突发，SU评估下行链路信号并假设上行链路和下行链路信道具有相同的特性。可使用如在美国专利号US 6031866或国际专利申请号PCT/GB00/00589内描述的预失真技术。

如图15所示，每个上行链路训练突发都以有112个符号的PHY-1和有16个符号的PHY-2相关序列开始，随后是16位的SUID。由于AP知道这些相关序列，因此即使在对SU的功率和预失真评估不准确的情况下，AP也能相对容易的解码出相关序列。

经过初始时延补偿训练之后，SU应不需要使用宽上行链路训练时隙。于是可使用窄训练时隙47在常规的上行链路结构内对时延补偿后的SU调度定期上行链路再训练。预补偿后的SU可在窄训练时隙内发送一个上行训练突发供AP使用，以使AP反馈信息给SU，从而改善SU的发射功率控制和均衡。

上行链路训练-协议

图16示意了携带SU请求注册的信息的AP的广播发射，如果要求的话，后面调度有使用上行链路帧描述符的宽训练时隙。广播信息包括AP或服务提供商的身份，最大时延(信元范围)，AP的发射功率，CNR衰落界限以及SUID空间。可能会定位一个SU，使这个SU能从不止一个AP或在不止一个AP扇区接收信号，但它只能注册与其中一个通信。当它锁定到一个下行链路信号时，接收到AP或服务商的身份就会阻止它试图进行不正确的注册。

图17示意了使用宽训练时隙的同步协议。当如图16所示调度了一个这样的时隙时，如果SU希望训练就发送一个上行训练突发到宽时隙。AP试图通过软件解码该突发。如果解码失败或在训练时隙上的来自两个或多个SU的上行训练突发之间存在冲突，于是就使用AAL5广播VCI通知SU。广播信息在指定号码的帧上通知所有失败训练的SU。一接到这样的广播，SU就知道训练失败并于一个随机补偿周期之后在后一宽训练时隙上再发送一个训练突发。

如果AP成功解码上行链路训练突发，它就发送包含SU的SUID、功率控制纠正以及延时补偿信息的广播信息。这就给了SU正确的发送功率、时序和有效的SUID。AP于是在新的SUID缺省管理VCI(SU-VCI＝0)上发送64个相关结果。这就给SU分配了上行链路信道。

在训练过程期间，AP分配SUID给SU。最初包括在SU的训练序列里的SUID是一个随机号码。在成功地解码上行训练突发后，AP就分配SUID给SU用以进一步通信。

均衡策略

在本实施例中，一个SU只需与一个AP通信而一个AP可能需要管理多达1024个SU。希望借助在上行链路上发送的短突发和争用实现有效的媒体接入控制。不利的是，实时均衡策略将在每个上行链路突发的开始要求太多的训练符号。因此本实施例使用离线均衡和定期再训练并使复杂性分散到SU中。因此使用宽训练时隙的初始训练阶段允许SU和AP分解上行链路和下行链路信道。一接到上行链路训练突发，AP就为每个SU预加载正确的后光标(post-cursor)抽头。于是每个SU就使其调度的后续预定传输预失真，以减少前光标(pre-cursor)失真并降低噪声。如下所述，为了争用上行链路(没有为单个SU调度)，每个SU都使其争用突发完全预失真以使AP不需要均衡器或对发送特殊争用突发的SU有任何固有的了解。

图18详细示意了均衡策略，它展示AP只需充分均衡相对稀少的训练突发。如图18所示，AP广播下行链路信号而SU为下行链路信道离线训练。如上所述，SU使用DFE并估计初始发射功率，预失真在宽训练时隙内发送的第一训练突发。AP离线解码训练突发并使用训练突发中的SUID返送上行链路信道的细节给SU。这就使SU能了解上行链路的特点并改进其它传输的预失真。如下所述，当SU接下来发送争用突发时，在争用突发到来之前AP不知道是哪个SU在发送。因此SU使用完全预失真发送争用突发，以使AP不需要使用均衡器。如下所述当SU接着发送一个预定的上行链路突发时，AP知道是那一个SU发送突发并因此能够使用预加载单个SU的反馈抽头的DFE解码该突发。SU因此使用线性预失真发送预定的上行链路突发(拆除前光标)。

SUID/VCI的关系

每个AP和SU都包含一个ATM信元开关/复用器，用以从接收端口携带ATM信元到MAC，到控制模块(RAMP)，或者离开接线方的发送端口。这些选项在图19的AP和SU的框图中的编号分别为3，2和1。

对每个SU的RAMP控制使用默认的VCI。只在接线端口承认这个VCI并且在功率升高对每个单元有同样的默认值，一旦SU在接入点集中器(APC)或用户驻地网(CPE)的本地控制下，就可能重新分配该默认值。用一个16位VCI掩码(V)为AP或在多区域系统中AP的一个区域选择VCI空间。空中VCI是一个12位VCI子集。如同图19的示意，下面的例子示意使用VCI掩码为系统的不同部分产生VCI地址。

例：

VCI 1011 0011 1001 0110 在AP接线端口的VCI

掩码(f) 1111 0000 0000 0000 系统掩码(可配置)

掩码(v) 1011 0000 0000 0000 区域掩码值，即这个AP及其SU的VCI

VCI&f 1011 0000 0000 0000 VCI&f

VCI&v 1011 0000 0000 0000 VCI&f＝VCI&V，因此该VCI用于这个区域

NOT f 0000 1111 1111 1111

VCI&NOT f 0000 0011 1001 0110 得出“空中VCI”＝a+b，其中

a 0011 SUID(对这个区域而言a的宽为4位)

b 1001 0110 SU-VCI

v+b 1001 0000 1001 0110 在SU的接线端口的VCI(独立的NB SUID)

广播

当一个SU首先锁定一个AP的发射时，它不能判断这个AP是否在它自己所在的网络里，并且不了解物理层参数如AP的发射功率或最大信元半径，这些对初始上行链路功率控制和延时补偿来说是必须的。广播VCI用于允许未注册的SU了解网络和物理层。下行链路在预定的广播VCI上每隔一段距离包含AAL5信元。因此，如图16所示，AP在VCI 0000 0000 0000(AAL5 VCI)上发送广播信息。该信息包括AP到SU的最大时延(AP的信元范围)、用于该信元的SUID空间、AP MAC地址和/或通过AP操作的服务提供商的地址、AP的发射功率以及载噪比的衰落界限(dB)。

周期性的上行链路再训练

由于本实施例的系统采用离线均衡，SU可能跟踪不到信道的变化。因此渴望有定期再训练。这可通过AP为再训练调度一个特殊的SU或由SU在一个宽上行链路训练时隙自动再训练来发起。图20示意了预定的再训练过程。

如果AP判定SU的上行链路性能在降低或已经超过预定时间没有从SU接收到上行链路通信，则通过发送用以识别SU的类型0101(窄训练时隙)的上行链路帧描述符来调度一个上行链路训练事件。于是SU就在窄上行链路训练时隙发送一个上行链路训练突发。AP试图通过移开信道用软件解码该突发。如果解码成功，AP就用AAL5管理VCI广播校正的功率控制信息和相关样值给SU。现在SU就有了正确的发射功率和上行链路信道参数。如果AP不能解码上行训练突发，则通知SU，SU将重新发起或努力恢复通信。

恢复同步

每个SU试图通过在下行链路寻找相关序列和帧偏移来维持同步。每个包含偏移指示符的下行链路突发也有一个用以检错的CRC。假如CRC检错失败，则SU将不能用偏移指示符找到下一个帧。那样SU就必须如图21所示回复到原先的帧等级水平以实现再同步。因此，如果CRC或奇偶校验在解码下行链路同步突发时失败，SU就回复到寻找同步序列产生的下一个相关峰值。如果CRC检测解码下行链路帧描述符8失败，则SU回复到寻找下行链路同步突发的偏移。如果CRC在检测上行链路帧描述符10失败，则SU回复到寻找下一个下行链路帧描述符。

调度下行链路业务

当要发送ATM信元给SU时，例如携带地址为SU的数据或发自AP的控制信息，AP就如图22所示调度信元到下行链路。在信元将要发送到的帧的下行链路描述14上，AP插入类型2的信元描述符52(见图9)。信元描述符包含该信元使用的调制级别，这个级别取决于SU的调制能力，一个12位的VCI地址和将要发送的消息的长度(信元的数目)。VCI包含信元将要发送到的SU的SUID，因此在接收到信元描述符后，SU希望随后在该帧内能接收到信元。AP于是就按照预定在下行链路帧上发送信元54。除已经在信元描述符上传送了VCI而不需要再携带VCI外，这些信元都是传统的ATM信元。SU接收信元并在上行链路上发送上行确认56。

如图22所示，上行确认以一个16符号的相关序列PHY-2开始。它然后携带一个8位的序列号码(SEQ)58和一个16位的位图(MAP)60，这个位图为AP指示是否丢失或不正确的接收在下行链路上发送的信元。用SEQ字段对在下行链路上发送的ATM信元按顺序编号。上行确认中的SEQ字段58携带没有被正确接收的序列中的第一个信元的SEQ号码。因此，假如发送了8个信元并且第四、第五和第七个信元没有被正确接收，那么上行确认的SEQ字段携带的SEQ值为4。位图60于是携带该序列中的后续信元的位图，值1指示成功接收到一个信元，值0指示没有正确接收到一个信元。因此在上面所给的例子中，位图字段将携带位图0101，表明没有接收到第五和第七个信元。(在一个可供选择的实施例中，位图可以以没有被正确接收到的最后一个信元结束，它暗示后续信元被成功接收到。前一例子的位图将读为010。在第二个可供选择的实施例中，从该位图同样省略了最后一个没有被正确接收到的信元，在本例中给出较短的位图01)。一接收到上行确认，AP就调度重新发送那些在上行确认中确定没有被接收到的信元。如果没有接收到确认，则AP调度重新发送所有的信元。如果接到已经接收到所有信元的确认，AP就不采取进一步行动。

系统能从下行链路信元处理的错误中恢复是很重要的。在下行链路接入状态机的每个阶段(发送下行链路日程调度，发送信元，接收确认)都有丢失或破坏突发的可能性。由于AP将重新调度和重新发送信元直到它接收到满意的确认为止，所以允许恢复确认过程。

上行链路接入请求

SU可通过两种方式接入上行链路；争用和轮询。轮询只用于实时业务。因为争用只转达了SUID而没有转达带宽具体细节，所以这两种方法都使AP为分配带宽轮询SU。

图23示意了争用过程。如上所述，如果一个SU希望在上行链路上发送信元，它首先在一个窄训练/争用时隙上以(接近)正确的时序和发射功率发送一个被完全预失真的上行链路争用突发。争用突发包含一个相关序列PHY-2、SU的SUID 64和6个奇偶校验位。AP

试图用软件解码争用突发。如果解码失败，或在同一个训练时隙的两个或多个SU发送的突发之间有冲突，AP不采取进一步行动。如果SU没有接收到AP的响应，它就假设它的争用失败并在一个随机补偿计时后重试争用。

如果AP成功解码了上行链路争用突发，则借助后续帧的上行链路帧描述符10中的轮询(POLL)66确认SU的请求。这个描述符是图12所示的0010类型的事件描述符。POLL 66携带一个12位的VCI，SU用这个VCI发送其上行链路接入需求。这个上行链路请求68包含SU要求的信元70的数目和由AP提供的VCI。

调度和确认上行链路信元

一旦AP知道SU的接入上行链路的申请，它就在上行链路为SU调度一个用以发送信元的时隙。图24示意了这个过程。AP用上行链路帧描述的信元描述符字段(图12的类型10)为SU调度发送SU信元的上行链路时隙。于是SU在另一个上行链路请求72之后以线性预失真方式发送信元。这个上行链路请求和SU在争用和轮询期间发送的上行链路请求相同，但在这个例子中，它只被AP用于同步的目的。

接收到信元之后，AP发送下行确认74(在下行链路描述14的类型1描述符字段之后，见图9)。下行确认与上述的上行确认56相似，只是省略了在下行链路上不要求的初始相关序列。因此，下行确认包含序号SEQ和CRC位。如果下行确认指出所有的信元被安全接收到，就不要求采取进一步行动。然而，如果下行确认标明了没有安全接收到的信元，该确认就告知SU哪些信元需要重发。AP因此用上行链路帧描述符的类型10描述符字段76为重发那些信元再一次分配带宽。SU就又一次以线性预失真方式重发失败了的信元。于是就按照要求重复下行确认过程。

如果SU已经请求接入并发送超出单个帧中所能调度数目的信元，则AP在接到用类型10上行链路描述符字段通知的信号后，按照要求将调度进一步分配。

从上行链路信元处理过程中的错误恢复

在上行链路接入状态机的每个阶段都有可能丢失或破坏突发。如图25所示，假如有突发失败系统应该通过重新调度来恢复。即使在有个别传输的突发被丢失或破坏的情况下，也能确保健壮的通信。

下行链路和上行链路突发结构

这些结构在上面已有描述，但仍在图26和27列出以供参考。

Claims

1.一种无线通信系统，在所述无线通信系统中，接入点(AP)发送下行链路信号给用户单元(SU)用以接收，SU发送上行链路信号给所述AP用以接收，所述下行链路信号在预定的时刻携带同步突发以及在所述同步突发之间交织的帧内包含的数据，每个同步突发都包括一个指向后续下行链路帧的开始的偏移指示符。

2.根据权利要求1的通信系统，其中为了与所述下行链路信号实现同步，每个同步突发都包括一个可由所述SU检测到的预定相关序列。

3.根据权利要求1或2的通信系统，其中每个下行链路帧都包括一个携带指向下一个下行链路帧开始的指示符的信头。

4.根据权利要求1、2或3的通信系统，其中每个下行链路帧都包括一个携带指向下一个上行链路帧开始的指示符的信头。

5.根据权利要求4的通信系统，其中下行链路帧还包括一个额外的指向第二上行链路帧的开始的指示符。

6.根据权利要求3的通信系统，其中每个下行链路帧的信头包括一个下行链路描述，用以描述所述下行链路帧的数据部分的内容。

7.根据权利要求4的通信系统，其中每个下行链路帧的信头包括一个上行链路描述，用以描述下一个上行链路帧的数据部分的内容。

8.根据前述任何一项权利要求的通信系统，其中所述AP能够在上行链路上调度一个宽训练时隙，使所述SU能够在上行链路上发送训练突发，所述AP通过反馈功率控制和时序信息给SU来响应所述训练突发。

9.根据权利要求8的通信系统，其中所述SU评估所述下行链路信道，并且假设所述上行链路信道和所述下行链路相同，以便实现功率控制和预失真所述训练突发以由所述AP接收。

10.根据权利要求8或9的通信系统，其中所述AP在下行链路上广播关于所述系统的信息，以允许所述SU实现功率控制和预失真所述训练突发以由AP接收。

11.根据前述任何一项权利要求的通信系统，其中所述AP能够在上行链路上调度一个窄训练时隙，使所述SU能够在上行链路上发送训练突发，所述AP通过反馈信道信息给SU来响应所述训练突发。

12.根据前述任何一项权利要求的通信系统，其中所述AP可在上行链路上调度一个争用时隙，使所述SU能够在上行链路上发送一个包含其SU标识符(SUID)的争用突发，所述AP通过请求所述SU发送一个上行链路带宽需求请求来响应所述争用突发。

13.根据权利要求12的通信系统，其中所述SU通过离线计算预失真后的争用字，并将其存储在存储器中以在所述争用时隙上传输，来预失真所述争用字以由AP接收。

14.根据前述任何一项权利要求的通信系统，其中所述SU预失真上行链路传输以由所述AP接收。

15.根据前述任何一项权利要求的通信系统，其中所述AP发送下行链路给多个SU用以接收，而所述多个SU能够发送上行链路信号给所述AP用以接收。

16.根据权利要求15的通信系统，其中每个SU完全预失真在没有明确调度给它的上行链路时隙上的上行链路传输。

17.根据权利要求16的通信系统，其中所述AP不需要均衡器来解码所述经过完全预失真的上行链路传输。

18.根据权利要求15-17任何一项的通信系统，其中所有SU都能解码最低级的调制，而一个或多个SU能够解码较高级的调制，其中以最低级的调制方法调制每个帧信头，而且利用不同级别的调制方法来调制下行链路帧的内容的不同元素，所述元素在所述帧内按照调制级递增的顺序排列。

19.根据前述任何一项权利要求的通信系统，其中数据在下行链路和上行链路上，在异步传送模式(ATM)信元中传输。

20.根据权利要求19的通信系统，其中在上行链路或下行链路上收到ATM消息后发送确认(ACK)，每一条消息包括一个或多个按顺序编号的ATM信元，而且在信元接收失败的消息之后的每个ACK都标识在所述消息中第一个接收失败的信元的号码，以便能够重发失败的信元。

21.根据权利要求19的通信系统，其中在上行链路或下行链路上收到ATM消息后发送确认(ACK)，每一条消息包括一个或多个按顺序编号的ATM信元，而且在信元接收失败的消息之后的每个ACK都包括一个用以识别所述消息中的失败信元的位图，以便能够重发失败的信元。

22.一种通信系统，在该通信系统中，下行链路信号以预定时间携带同步突发以及包含在所述同步突发之间交织的帧内的数据，每个同步突发都包括一个指向后续下行链路帧的开始的偏移指示符。

23.一种如前述任何一项权利要求定义的用于通信系统的接入点。

24.一种如前述权利要求1-22任何一项定义的用于通信系统的用户单元。

25.一种用于在AP和SU之间传输的无线电信号，所述无线电信号被编码，以按照预定的时刻携带同步突发和包含在所述同步突发之间交织的帧内的数据，每个同步突发都包括一个指向后续下行链路帧的开始的偏移指示符。

26.一种用于在一个AP和多个SU之间进行无线通信的方法，包括步骤：

从所述AP发送下行链路信号，所述下行链路信号以预定时间携带同步突发以及包含在所述同步突发之间交织的帧内的数据，每个同步突发都包括一个指向后续下行链路帧的开始的偏移指示符；以及

在每个所述SU接收所述下行链路信号并利用所述同步突发与之同步，并利用至少一个所述偏移指示符定位后续下行链路帧的开始。

27.根据权利要求26的方法，包括步骤：

在每个下行链路帧的开始发送一个包含指示所述下一个下行链路帧开始的指示符、以及描述所述帧携带的事件的下行链路描述的信头；以及

在每个SU读出每个下行链路帧的开始处的信头，以正确地解码所述帧内的事件，并定位所述下一个下行链路帧的开始。

28.根据权利要求26的方法，包括步骤：

从所述SU发送在帧内携带数据的上行链路，在所述上行链路帧内的事件由所述AP调度；

在每个下行链路帧的开始发送一个包含上行链路偏移指示符和上行链路描述的信头，二者分别描述指示所述下一个上行链路帧开始的偏移和所述帧所携带的事件；以及

在每个SU利用所述偏移指示符定位所述下一个上行链路帧的开始，并在为所述SU调度的上行链路上发送事件。