CN1933390A - 在正交频分多址通信系统中生成帧的方法 - Google Patents

在正交频分多址通信系统中生成帧的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于在正交频分多址通信系统中生成帧的方法。该方法包括：生成包括全局信息带和本地信息带的帧，其中，全局信息带包括需要在所有用户终端中共同接收的信息；以及本地信息带，包括无需在所有用户终端中共同接收的逐用户终端或逐业务流量。

Description

在正交频分多址通信系统中生成帧的方法
                         技术领域
本发明通常涉及一种生成帧的方法，更具体地说，涉及一种在正交频分多址通信系统中生成帧的方法。
                         背景技术
下一代移动通信需要高速和高质量数据传输来支持各种较高质量的多媒体业务。为了用于满足该需要的技术而研究OFDMA方案。
与正交频分多址(OFDMA)的基准对应的正交频分复用(OFDM)方案广泛用于诸如无线局域网(LAN)、数字电视(TV)、下一代移动通信系统等的各种无线通信系统，这是因为OFDM的优点能够在频率选择性衰落信道中以低均衡复杂性实现高速通信。
作为由电子电气工程师协会(IEEE)工作组开发的宽带无线通信标准之一，在固定的点对点宽带无线系统在10～66GHz的频带中运行的条件下，IEEE 802.16标准于2001年12月被批准。在作为于2003年1月批准的IEEE802.16的修正的IEEE 802.16a标准中，指定用于2～11GHz的频带的非视线距离的扩展，从而可按70Mbps的速率在50Km的最大距离中执行传输。
除了IEEE 802.16标准之外，讨论支持基于OFDMA的无线通信系统中的高数据速率的各种方案。所述各种技术大多涉及用于分配子信道或子载波的动态频率和电源的机制。对于资源分配，需要正确的信道信息，并且具体分配信息的指示是强制的。
图1示出IEEE 802.16通信系统的无线帧结构。传统的无线帧包括下行链路和上行链路帧。下行链路帧从用于下行链路传输和同步的前导开始，并由数据字段、用于基于逐用户终端提供资源分配信息的下行链路MAP(DL-MAP)消息、上行链路MAP(UL-MAP)消息的控制信息等来配置下行链路帧。
包含在下行链路帧中的DL-MAP消息包括诸如管理消息类型、PHY同步字段、下行链路信道描述符(DCD)计数以及基站标识符(ID)的共同信息以及关于每一用户终端的下行链路MAP信息元素(DL_MAP_IE)。DL_MAP_IE包括关于用于数据的每一PHY突发的子信道、OFDM码元以及下行链路间隔使用码(DIUC)的信息，并用于定义下行链路传输。
包含在下行链路帧中的UL-MAP消息包括诸如管理消息类型、上行链路信道ID、上行链路信道描述符(UCD)计数、分配开始时间等的共同信息，以及关于每一用户终端的上行链路MAP信息元素(UL_MAP_IE)。UL_MAP_IE包括连接标识符(CID)以及上行链路间隔使用码(UIUC)，其用于定义上行链路传输。
如上所述，配置传统无线帧的DL-MAP消息和UL-MAP消息不仅包括用于数据传输的用户终端标识和连接标识的各种ID，而且还包括每一用户终端所需的信息或突发。然而，DL-MAP消息和UL-MAP消息是广播消息，因此通过DL和UL-MAP消息广播逐用户终端或逐突发信息，产生资源的浪费。
此外，因为DL-MAP-IE的数量与配置数据的突发的数量成比例地增加，UL-MAP-IE的数量与用户的数量成比例地增加，所以逐用户终端或逐突发的信息被广播到所有用户。为此，存在资源浪费的问题。
                         发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于在OFDMA通信系统中生成帧的方法。
根据本发明的一方面，提供一种用于在OFDMA通信系统中生成帧的方法。该方法包括：生成包括全局信息带和本地信息带的帧，其中，所述全局信息带包括需要在所有用户终端中共同接收的信息；以及本地信息带包括无需在所有用户终端中共同接收的逐用户终端或逐业务流量。
                         附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的和方面将会变得更加清楚，其中：
图1示出电子电气工程师协会(IEEE)802.16通信系统的无线帧结构；
图2示出用于根据本发明的用于对包括在下行链路(DL)MAP消息中的信息进行分类以重新配置正交频分多址(OFDMA)通信系统中的无线帧格式的方法；
图3示出配置图2的DL-MAP消息的下行链路MAP信息元素(DL-MAP-IE)格式；
图4示出根据本发明的用于对包括在上行链路(UL)MAP消息中的信息进行分类以重新配置OFDMA通信系统中的无线帧格式的方法；
图5示出用于配置图4的UL-MAP消息的UL-MAP-IE格式；
图6示出根据本发明的OFDMA通信系统的下行链路帧结构；
图7示出根据本发明第一示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构；
图8示出根据本发明第二示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构；
图9示出根据本发明第三示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构；
图10示出根据本发明第四示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构；
图11示出根据本发明第五示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构；以及
图12示出根据本发明第六示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构。
                         具体实施方式
现将参照附图描述本发明的优选实施例。在以下描述中，为了简明和清楚，已经省略合并到此的公知功能和配置的详细描述。
本发明提出一种在正交频分多址(OFDMA)通信系统中生成帧的方法。以下将描述根据帧结构生成帧的方法。下文中，为了便于解释，“用户”和“用户终端”可用作相同的意思。
图2示出用于根据本发明的用于对包括在下行链路(DL)MAP消息中的信息进行分类以重新配置正交频分多址(OFDMA)通信系统中的无线帧格式的方法。
在用于配置图2的DL-MAP消息的参数中，管理消息类型，PHY同步信息、下行链路信道描述符(DCD)计数、以及基站标识符(ID)可被分类到作为将共同发送到所有终端的信息的全局控制信息210。DL-MAP信息元素(IE)可被分类到本地控制信息220，其包括用于每一终端的资源分配信息。
图3示出配置图2的DL-MAP消息的DL-MAP-IE格式。DL-MAP-IE包括用于指示连接ID(CID)的存在的INC_CID、用于指示CID的数量的N_CID、OFDMA码元偏移、子信道编码、OFDMA码元的数量以及子信道的数量。
图4示出根据本发明的用于对包括在上行链路(UL)MAP消息中的信息进行分类以重新配置OFDMA通信系统中的无线帧格式的方法。
在配置相似于DL-MAP消息的图4的UL-MAP消息的参数中，管理消息类型、上行链路信道ID、上行链路信道描述符(UCD)计数以及分配开始时间可被分类到全局控制信息210，作为将共同发送到所有终端的信息。UL-MAP信息元素(IE)可被分类到本地控制信息220，其包括用于每一终端的资源分配信息。
图5示出用于配置图4的UL-MAP消息的UL-MAP-IE格式。在配置UL-MAP-IE的参数中，CID、上行链路间隔使用码(UIUC)、时隙持续时间、重复编码指示等可被分类到将基于逐终端提供的本地控制信息220。OFDMA码元偏移、子信道偏移、OFDMA码元的数量、子信道的数量、测距方法、保留字段、码分多址(CDMA)分配IE(CDMA_Allocation_IE())、扩展UIUC依赖IE等参数可被分类到全局控制信息210，作为能够共同应用于所有终端的信息。
当根据本发明配置无线帧时，通过两个或三个预定的控制信息带发送上述分类的全局控制信息和本地控制信息。为了便于解释，根据将发送的控制信息的特征将控制信息带划分为带A、带B和带C。
带A具有固定时间间隔，并包含将发送的广播控制信道。带A是按超帧为单元基于传输的，并通过指示比特来区分带A。在带A中发送的信息是全局控制信息，以消息字段的形式来发送该信息。
通过可选控制信道设计来确定带B的使用。当以全局控制信息的形式发送本地控制信息的部分时使用带B。例如，当发送诸如盲解码指示符信道或寻呼信道的能够在用户终端之间共享的信道时，可使用带B。带B可具有固定或可变时间间隔，从带A中获得其相关信息。此外，带B是按帧为单元基于传输的，并且以消息字段的形式发送其控制信息。
带C具有根据用于资源分配的预定MAP(PMRA)的信道，并从带A或B中获得其相关信息。在带C中，可发送数据分组、控制分组和控制信道。可覆盖数据分组和控制分组。在此情况下，接收终端需要能够区分数据分组和控制分组。当发送的内容可包括诸如专用流量(多播/广播)和带内信令的数据分组、诸如寻呼信道的控制分组以及控制信道时，由PMRA确定发送单元。
由频域和时域上的统一间隔中规则(或不规则)分段可用资源定义的分段来配置PMRA。由分集或自适应调制编码(AMC)信道来配置用于一个分段(或组块)的子信道。在一个分段中发送流量分组或控制分组。分段可由根据三种类型的流量和带内信号以及控制信道(类型Cb)的流量分组来配置，或可由控制分组(类型Ca)和控制信道(类型Cb)来配置。
例如，频带1至频带n的部分被配置为AMC子信道频带，可由分集子信道来配置其它频带。作为时间轴上的单元，“持续时间”是最小的发送单元。可在单个传输信道中对持续时间1、持续时间2和持续时间3等进行分组，持续时间1、持续时间2和持续时间3等是用于盲解码的控制信道发送的单元。
在本发明中，基于逐用户终端或逐用户群组分配的分段的群组被称为组块。因此，分段是用于资源分配的最小单元。
图6示出根据本发明的OFDMA通信系统的下行链路帧结构。通过包括前导、包含诸如消息类型、PHY同步信息、基站ID等的全局控制信息的固定长度的带A、包括诸如CID的数量和CID列表的共同信息的带B和用于时间流量传输的PMRA以及带C来配置本发明的OFDMA帧的下行链路帧。
前导和带A在时域中分别具有固定长度。当设计信道时，可按固定或可变长度来设置带B。
如图6所示，当由m个持续时间和n个频带配置PMRA时，根据包括在带B中的分段指数将m×n分段分配给用户终端。
在图6中，分段(1，1)被分配为将发送到用户1的数据分组和控制信道。分段(1，2)被分配为将发送到多播用户群组A的数据分组和控制信道。分段(1，3)被分配为将发送到用户21的数据分组和控制信道。分段(1，n)被分配为将发送到用户37的数据分组和控制信道。分段(2，1)被分配为将发送到用户7的数据分组和控制信道。分段(2，2)被分配为将发送到用户11的数据分组和控制信道。分段(m，1)被分配为将发送到用户3的数据分组和控制信道。分段(m，3)被分配为将发送到用户15的数据分组和控制信道。分段(m，n)被分配为将发送到用户25的数据分组和控制信道。此外，可见，分段(2，n)和分段(m，2)被分配为数据分组和控制信道。以分段指数的形式通过带B广播该资源分配信息。用户参考带B的映射表，检测分配至其的分段，并接收流量。在图6中，为每一用户或用户群组分配一个分段。此外，可将一个或多个分段分配给一个用户或用户群组。
另一方面，当激活用户的数量少于处于空闲模式的用户的数量时，本发明可通过使用短的CID来减少由于CID导致的过载。表1示出用于本发明的等级ID特性。
表1
  基本CID   激活CID   传送CID
  大小   16比特   8比特   16比特
  分配时间   初始测距的时间   生成除了VoIP会话的第一会话的时间   每一类中生成第一会话的时间
  基于逐用户分配的CID的数量   1   1   与业务类数量相同
  收集时间   空闲模式、断电   结束所有会话的时间   结束类中的所有会话的时间
  唯一性   在蜂窝中   在蜂窝中   在蜂窝中
  传输位置   带C   带B或C   MAC PDU
  用户的最大数量   65536   256   65536
根据本发明，OFDMA通信系统支持独立于其它流量的互联网协议上的语音(VoIP)。换句话说，以预定的组块MAP定义VoIP。在带A或B中指示6比特的VoIP组块指数。
在本发明的OFDMA通信系统中，资源分配信息示意性地指示带A中的位置，并使用8比特激活CID和6比特组块指数以带B中的MAP的形式示出资源分配信息。当不使用MAP时，使用完全盲检测方案。
图7示出根据本发明的第一示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构。
根据本发明，OFDMA帧包括前导710、包括诸如消息类型、PHY同步信息和基站ID的全局控制信息的带A 720、包括包含CID的数量、CID列表、OFDM码元偏移、子信道偏移、OFDMA码元的数量、子信道的数量和用于广播从用户访问基站所需的控制信息的广播控制信道(BCCH)的MAP-IE的带B 730以及用于下行链路流量传输的带C 740。
带A 720包括诸如消息类型、上行链路信道ID、UCD计数、分配开始时间等的系统信息。带B 730包括用于基于逐用户提供资源分配信息的MAP-IE和BCCH 735。带C 740包括将实际发送的流量组块741～747，以及包括诸如将通过关联的流量组块发送的流量的类型的信息、ACM等的本地MAP751～757。这里，组块是由至少一个分段配置的资源。
当接收前导710和带A时，接收机参照带A，并识别诸如帧大小等的系统信息。此外，接收机参照带B中列出的MAP-IE中的其MAP-IE，并识别带C中的其自身发送的流量组块的位置。当识别流量组块的位置时，接收机参照在关联的流量组块之前发送的本地MAP，并且其后处理流量。流量组块可以是数据流量组块741、742、743、744和747以及语音流量组块745和746。可通过包括在带B中的控制信息检测流量组块的类型。
图8示出根据本发明第二示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构。
根据本发明的第二示例性实施例，下行链路帧包括前导810、带A 820、带B 830和带C 840。
第二示例性实施例与第一示例性实施例不同之处在于BCCH位于带C840而不是带B。在图8中，充当用于发送用户数据的数据流量组块的一些流量组块841至844包括先前本地MAP 851至854。另一方面，为BCCH分配一些流量组块848、849和860。连同先前本地MAP 858、859和870一起发送BCCH组块848、849和860。在此情况下，根据包括在先前本地MAP中的调制编码方案(AMC)来处理BCCH。
接收机通过参照包括在带A中的控制信息来识别基站，并通过参照带B的MAP-IE来标识其自身的发送的流量组块的存在和位置以及BCCH组块的位置。当其自身的发送的流量组块存在于帧中时，接收机接收流量和BCCH组块，并通过参照包括在每一流量组块之前的本地MAP处理流量和BCCH。
图9示出根据本发明第三示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构。
根据本发明第三示例性实施例，下行链路帧包括前导910、带A 920、带B 930和带C 940。
根据第三示例性实施例，BCCH被包括在带B930中，MAP-IE被包括在带C 940的本地MAP 951至957中。带C 940包括数据流量组块941至944、在数据流量组块之前的本地MAP 951至954、语音流量组块945至947，以及在语音流量组块之前的本地MAP 955至957。每一本地MAP包括关联的流量组块的MAP-IE。
接收机通过参照包括在带A 920中的全局控制信息来识别基站，并通过参照带B 930的BCCH获得访问基站所需的信息。在第三示例性实施例中，通过带C 940而不是带B 930发送每一用户的MAP-IE。因此，接收机以盲检测方案接收其自身的发送的本地MAP，标识MAP-IE，参照包括在本地MAP中的AMC信息，并对流量组块数据解调和解码。
图10示出根据本发明第四示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构。
根据第四示例性实施例，下行链路帧包括前导1010、带A 1020和带C1040。
在第四示例性实施例中，MAP-IE被包括在配置带C 1040的流量组块1041至1047的本地MAP 1051至1057中，连同映射到BCCH流量组块1048、1049和1060的本地MAP 1058、1059和1070一起发送BCCH。因此，接收机在通过参照带A识别基站之后通过盲检测方案接收其自身的发送的数据组块和充当广播信号的BCCH组块。此外，接收机参照在每一组块之前的本地MAP信息，其后处理数据和BCCH组块。
图11示出根据本发明第五示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构。
根据本发明第五示例性实施例，下行链路帧包括前导1110、带A 1120、带B 1130和带C 1100。
带C1100包括盲检测带1140和1150以及BCCH区1160。关于带C中的盲检测带1140和1150以及BCCH区1160的位置信息通过带B被广播。
如图11所示，由下行链路组块1141至1144以及用于下行链路组块的链路适配(LA)信息元素141至144来配置第一盲检测带1140。由下行链路组块1151至1154以及用于下行链路组块的链路适配(LA)信息元素151至154来配置第二盲检测带1150。另一方面，BCCH区1160包括下行链路组块1161、1162和1163以及用于下行链路组块的LA信息元素161、162和163。优选的是，根据业务类或用户ID配置盲检测带。
在该情况下，接收机参照关于盲检测带的逐业务类或逐用户信息，并从映射到其自身业务类或用户ID的盲检测带检测其自身发送的下行链路组块。此外，接收机参照关于包括在带B 1130中的BCCH区1160的位置信息，接收BCCH下行链路组块1161、1162和1163。当接收其自身的发送的下行链路组块时，每一接收机基于在每一下行链路组块之前的本地MAP的LA信息处理下行链路组块。
图12示出根据本发明第六示例性实施例的OFDMA通信系统的下行链路帧结构。
根据本发明第六示例性实施例，下行链路帧包括前导1210、带A 1220、带B 1230和带C 1240。
带C1240包括下行链路组块1241至1247。在上述实施例中，在下行链路组块之前的本地MAP 241至247按与安排下行链路组块相同的顺序被安排在带C的头部分。
因此，接收机通过参照带B的控制信息标识其自身发送的本地MAP以及下行链路组块的位置，并通过参照包括在本地MAP中的LA信息处理关联的下行链路组块。
在本发明的上述OFDMA帧结构中，发送将广播到用户的控制信息，并将该控制信息分类到将在所有用户或激活用户之间共享的全局控制信息以及为每一用户指定的本地控制信息。可减少由于本地控制信息的重复发送而导致的过载。
在本发明的OFDMA帧结构中，以由统一频带和统一持续时间定义的分段单元生成基于用户的数量和业务类型的资源MAP。以资源MAP指数的形式将资源分配信息发送到用户，从而可减少下行链路流量过载。
虽然为了示例性目的已经公开了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种修改、添加和替换。因此，本发明不限于上述实施例，而是由所附权利要求及其等同物的全部范围来限定。

Claims (32)

1、一种用于在正交频分多址(OFDMA)通信系统中生成帧的方法，包括：
生成包括全局信息带和本地信息带的帧，
其中，所述全局信息带包括需要在所有用户终端中共同接收的信息；以及
本地信息带包括无需在所有用户终端中共同接收的逐用户终端或逐业务流量。
2、如权利要求1所述的方法，其中，所述全局信息带包括：
前导，用于训练；
系统信息带，包括基站信息；以及
共同信息带，包括资源分配信息和广播控制信息。
3、如权利要求2所述的方法，其中，所述系统信息带包括管理信息类型、PHY同步信息、信道信息和基站标识符(ID)。
4、如权利要求2所述的方法，其中，所述共同信息带包括用于本地信息带的逐用户终端/逐业务流量的MAP信息元素。
5、如权利要求4所述的方法，其中，所述共同信息带包括用于从用户终端访问基站所需的广播控制信息的广播控制信道(BCCH)。
6、如权利要求1所述的方法，其中，根据包括在全局信息带中的控制信息由基于逐用户终端或逐业务分配的流量组块来配置所述本地信息带。
7、如权利要求6所述的方法，其中，每一流量组块包括：
用户数据字段；以及
本地MAP，用于指定将通过用户数据字段发送的数据的特性。
8、如权利要求7所述的方法，其中，本地MAP包括用于数据的链路适配(LA)信息。
9、如权利要求4所述的方法，其中，本地信息带包括：
根据包括在全局信息带中的控制信息基于逐用户终端或逐业务分配的流量组块；以及
用于从用户终端访问基站所需的广播控制信息的至少一个广播控制信道(BCCH)流量组块。
10、如权利要求9所述的方法，其中，每一流量组块包括：
用户数据字段；以及
本地MAP，用于指定将通过用户数据字段发送的数据的特性。
11、如权利要求10所述的方法，其中，本地MAP包括用于数据的链路适配(LA)信息。
12、如权利要求2所述的方法，其中，所述共同信息带包括用于从用户终端访问基站所需的广播控制信息的广播控制信道(BCCH)。
13、如权利要求12所述的方法，其中，根据包括在全局信息带中的控制信息由基于逐用户终端或逐业务分配的流量组块来配置所述本地信息带。
14、如权利要求13所述的方法，其中，每一流量组块包括：
用户数据字段；以及
本地MAP，用于指定将通过用户数据字段发送的数据的特性。
15、如权利要求14所述的方法，其中，本地MAP包括：
MAP信息元素(IE)，用于定义流量数据字段；以及
用于数据的链路适配(LA)信息。
16、如权利要求15所述的方法，其中，共同信息带包括关于用于接收本地信息带的方案的信息。
17、如权利要求16所述的方法，其中，用于接收本地信息带的方案是盲检测方案。
18，如权利要求1所述的方法，其中，全局信息带包括：
前导，用于训练；以及
系统信息带，包括在前导之后的基站信息。
19、如权利要求18所述的方法，其中，系统信息带包括管理信息类型、PHY同步信息、信道信息和基站标识符(ID)。
20、如权利要求19所述的方法，其中，本地信息带包括：
根据包括在全局信息带中的控制信息基于逐用户终端或逐业务分配的流量组块；以及
用于从用户终端访问基站所需的广播控制信息的至少一个广播控制信道(BCCH)流量组块。
21、如权利要求20所述的方法，其中，每一流量组块包括：
用户数据字段；以及
本地MAP，用于指定将通过用户数据字段发送的数据的特性。
22、如权利要求21所述的方法，其中，本地MAP包括用于数据的链路适配(LA)信息。
23、如权利要求22所述的方法，其中，全局信息带包括关于用于接收本地信息带的方案的信息。
24、如权利要求23所述的方法，其中，用于接收本地信息带的方案是盲检测方案。
25、如权利要求3所述的方法，其中，本地信息带包括至少一个盲检测带。
26、如权利要求25所述的方法，其中，根据包括在全局信息带中的控制信息由基于逐用户终端或逐业务分配的流量组块配置所述至少一个盲检测带。
27、如权利要求26所述的方法，其中，每一流量组块包括：
用户数据字段；以及
本地MAP，用于指定将通过用户数据字段发送的数据的特性。
28、如权利要求27所述的方法，其中，本地MAP包括：用于数据的链路适配(LA)信息。
29、如权利要求28所述的方法，其中，共同信息带包括：
所述至少一个盲检测带；以及
关于配置所述至少一个盲检测带的流量组块的MAP信息。
30、如权利要求3所述的方法，其中，本地信息带包括：
根据包括在共同信息带中的控制信息基于逐用户终端或逐业务分配的流量组块；以及
用于指定流量组块的数据特性的本地MAP。
31、如权利要求30所述的方法，其中，按与安排流量组块相同的形式将映射到流量组块的本地MAP放置在本地信息带的头部分。
32、如权利要求31所述的方法，其中，映射为每一本地MAP的流量组块包括链路适配(LA)信息。
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