TWI503031B - 在無線通訊系統中傳送與接收上傳頻寬要求資訊的方法及其裝置 - Google Patents

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Description

在無線通訊系統中傳送與接收上傳頻寬要求資訊的方法及其裝置
本發明大體上是有關於一種在正交分頻多重存取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)通訊系統中之頻寬(Bandwidth,BW)要求(Request,REQ)頻道，且更明確而言，是有關於由行動台(Mobile Station,MS)用以向基地台(Base Station,BS)要求上傳BW的BW REQ頻道之傳送、接收與調變方法。
習知OFDMA系統利用多重存取方案，其中BS使用排程器(scheduler)來排程且分配時間/頻率/空間資源至多個MSs。當使用多重存取方案時，BS排程器有必要嚴格地管理資源以便防止OFDMA頻道中的資源之衝突。當MS產生用於傳送至BS的上傳訊務(uplink traffic)時，首先需要MS要求BS分配頻寬資源以用於上傳訊務之傳送。當在需要作出要求時MS尚未分配有上傳資源時，可由每一MS存取之資源通常用以要求上傳頻寬。
IEEE 802.16e系統中的BW REQ傳訊程序之實例說明於圖1中。程序開始於步驟102，其中MS隨機選擇多個BW REQ測距碼(ranging code)中之一者，且使用先前分配至BW REQ頻道之時間/頻率/空間資源或可由每一MS存取之資源而將選定的測距碼傳送至BS。在步驟104中，BS偵測BW REQ測距碼之傳送，且判定傳送之BW REQ測距碼是否為可在BW REQ頻道中傳輸的BW REQ測距碼中之一者。在BW REQ測距碼之肯定判定後，BS基於廣播識別符(identifier,ID)而將預界定之大小的上傳資源分配至MS。根據BW REQ測距碼，預界定BS與MS之間的所分配之上傳資源的大小。
在步驟106中，當BS回應於BW REQ測距碼而分配上傳資源時，MS傳送BW REQ資訊，其包含對應的MS-ID或者連接ID(Connection ID,CID)或站台ID(Station ID,SID)，以及對應於在BW REQ訊息中傳遞上傳訊務所需之頻寬的所要求之上傳資源。根據指明之格式(諸如，BW REQ標頭)傳送BW REQ訊息。因此，在步驟104中分配之上傳資源有必要具有能夠傳遞指明之格式的預界定之大小。
在步驟108中，BS藉由解碼BW REQ標頭來獲取BW REQ訊息，BW REQ訊息包含MS-ID(或CID或SID)以及所要求之上傳資源。BS在上傳排程器中反映BW REQ資訊，且根據由MS在排程器所准許之時間點要求之大小將另一上傳資源准予MS。
在步驟110中，當准予上傳資源時，MS傳送儲存於MS之佇列中的上傳訊務。當需要額外的上傳資源時，MS可將BW REQ訊息背負(piggyback)至所分配之資源，而不必重複來自步驟102的BW REQ傳訊程序。
上文描述之習知BW REQ傳訊程序需要五個在MS與BS之間傳訊之步驟，且通常被稱作五步驟BW REQ傳訊程序。每一傳訊步驟均需要編碼/解碼以及競爭解析度，因此需要一個以上的訊框。因此，五步驟BW REQ傳訊程序難以支援在產生上傳訊務後需要儘可能快的傳送之延遲敏感的即時(Real-Time,RT)服務。
已使本發明解決至少以上問題及/或缺點，且提供至少下文所描述之優點。因此，本發明之態樣提供在OFDMA通訊系統中經由BW REQ頻道以要求及分配上傳BW之方法以及裝置。
根據本發明之一態樣，提供一種用於在正交分頻多重存取(OFDMA)通訊系統中經由BW要求(REQ)頻道以要求上傳頻寬(BW)之方法。將BW REQ指示符與BW REQ訊息一起經由BW REQ頻道而自行動台(MS)傳送至基地台(BS)，以要求用於延遲敏感服務之上傳訊務的上傳資源。根據所傳送之BW REQ指示符以及BW REQ訊息，自BS接收所要求之上傳資源的准予。使用准予之上傳資源將上傳訊務自MS傳送至BS。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於在正交分頻多重存取(OFDMA)通訊系統中經由BW要求(REQ)頻道以分配上傳頻寬(BW)之方法。判定是否經由BW REQ頻道在基地台(BS)處自行動台(MS)接收到BW REQ指示符與BW REQ訊息，作為對用於延遲敏感服務之上傳訊務之上傳資源的要求。根據接收之BW REQ指示符以及BW REQ訊息來分配要求之上傳資源。使用分配之上傳資源在BS處接收來自MS之上傳訊務。
根據本發明之額外態樣，提供一種用於在正交分頻多重存取(OFDMA)通訊系統中經由BW要求(REQ)頻道以要求上傳頻寬(BW)之行動台(MS)。MS包含傳送器，其用於將BW REQ指示符與BW REQ訊息一起經由BW REQ頻道而傳送至基地台(BS)，以要求用於延遲敏感服務之上傳訊務的上傳資源，且用於使用准予之上傳資源而將上傳訊務傳送至BS。MS亦包含接收器，其用於根據BW REQ指示符以及BW REQ訊息接收來自BS的要求之上傳資源之准予。
根據本發明之再一態樣，提供一種用於在正交分頻多重存取(OFDMA)通訊系統中經由BW要求(REQ)頻道以分配上傳頻寬(BW)的基地台(BS)。BS包含接收器，其用於經由BW REQ頻道而自行動台(MS)接收BW REQ指示符及BW REQ訊息，作為對用於延遲敏感服務之上傳訊務之上傳資源的要求，且用於使用分配之上傳資源接收來自MS之上傳訊務。BS亦包含處理器，其用於判定是否自MS適當地接收BW REQ指示符與BW REQ訊息。BS進一步包含分配器，其用於根據BW REQ指示符及BW REQ訊息來分配要求之上傳資源。
自結合隨附圖式進行之以下描述，本發明之以下及其他態樣、特徵及優點將更顯而易見。
參看隨附圖式詳細描述本發明之實施例。相同或類似的組件可由相同或類似的參考標號表示，但所述組件說明於不同圖式中。可省略此項技術中已知的構造或過程之詳細描述，以避免使本發明之標的物模糊。
在以下描述以及申請專利範圍中使用之術語及詞語不限於其詞典意義，而是僅用以實現對本發明之清晰且一致的理解。因此，熟習此項技術者應明白，僅出於說明之目的而非出於限制本發明之目的，而提供本發明之實施例之以下描述，就像由隨附之申請專利範圍及其等效物所界定者。
應理解，單數形式「一」及「所述」包含多個所指對象，除非上下文另有清晰地規定。因此，舉例而言，對「識別符」之參考包含對此等識別符中之一或多者的參考。
為了適當地支援延遲敏感的即時(RT)服務，需要減少五步驟BW REQ傳訊(signaling)程序之潛時(latency)。可經由減少BW REQ傳訊程序中所涉及的步驟之數目來達成潛時的減少。圖2為說明根據本發明之實施例的三步驟BW REQ傳訊程序之圖。
圖2之程序開始於步驟202，在步驟202，MS使用預界定之格式經由BW REQ頻道而傳送BW REQ資訊之至少一部分，作為BW REQ訊息。BW REQ資訊是關於MS-ID(或CID或SID)、用於傳送的上傳訊務之類型以及要求之關於頻寬大小的上傳資源。
在步驟204中，BS解碼BW REQ訊息。當多個MS之BW REQ訊息之間不出現競爭時，BS使用自BW REQ訊息解碼之資訊來獲取MS-ID(或CID或SID)以及要求之上傳資源之大小。BS在上傳排程器中反映此資訊，且根據由MS在排程器所准許之時間點要求之大小來准予上傳資源。在反映資訊之過程中，BS將自BW REQ訊息解碼之資訊傳送至上傳排程器。因此，上傳排程器將上傳資源准予MS。
在步驟206中，當准予上傳資源時，MS傳送儲存於MS之佇列中的上傳訊務。當需要額外的上傳資源時，MS可將BW REQ資訊背負至所分配之資源，而不必重複來自步驟202的程序。
與習知五步驟BW REQ傳訊程序相比，上文所述之三步驟傳訊程序在支援延遲敏感的RT服務過程中更有效率。然而，當多個MS同時發送BW REQ訊息時，三步驟傳訊程序中之BS無法解碼BW REQ訊息。五步驟傳訊程序能夠在一BW REQ頻道內處理多個MS之所有BW REQ資訊，除非多個MS選擇同一BW REQ測距碼。當結合三步驟傳訊程序使用多個接收天線時，BS能夠使用MIMO頻道技術來解碼多個BW REQ訊息。然而，由於可解碼之訊息的最大數目限於BS的接收天線之數目，因此競爭機率仍保持比五步驟BW REQ傳訊程序大，且相當大地增加了BS中之解碼器複雜性。
現在參看圖3，圖3說明根據本發明之實施例的組合之三步驟與五步驟BW REQ傳訊程序。組合之傳訊程序提供兩個BW REQ傳訊程序的優點。競爭機率因以下事實而降低：MS針對延遲敏感的服務(諸如，RT服務)嘗試三步驟BW REQ傳訊程序，且針對非延遲敏感的服務(諸如，非即時(Non Real-Time,NRT)服務)嘗試五步驟BW REQ傳訊程序。RT服務包含網路電話(Voice over Internet Protocol,VoIP)封包、如串流(streaming)視訊之時間緊急封包以及RT服務中對傳送控制協定之確認(Acknowledgement for Transmission Control Protocol,TCP ACK)。不同於RT服務之服務可被稱為NRT服務，諸如最佳努力(Best Effort，BE)。
圖3之程序開始於步驟302，其中BW REQ頻道被分成用於傳遞BW REQ指示符及BW REQ訊息之兩個區。MS選擇多個BW REQ測距碼中之一者，且將選定的測距碼作為BW REQ指示符傳送。BW REQ指示符可被稱作BW REQ前置項。若MS正要求傳送的上傳訊務之服務為RT服務或預歸類為延遲敏感的服務之服務類型，則按預界定之格式將BW REQ訊息與BW REQ指示符一起傳送。具體言之，關於MS-ID(或連接或站台ID)、用於傳送的上傳訊務之類型以及關於頻寬之大小的要求之上傳資源的資訊之至少一部分經由為BW REQ訊息分配之區一起傳送。若上傳訊務為NRT服務(諸如，BE)，則僅傳送BW REQ指示符。BW REQ訊息可被稱作快速存取訊息。
在步驟304中，BS偵測在BW REQ頻道之BW REQ指示符區中傳送的BW REQ測距碼之接收，且檢驗傳送之測距碼是否為可在BW REQ頻道中傳送的多個測距碼中之一者。當偵測到特定BW REQ測距碼之接收時，BS嘗試解碼對應的BW REQ訊息。當偵測到BW REQ測距碼而未接收到BW REQ訊息時，BS分配且准予預界定之大小的上傳資源，用於承載關於接收之測距碼的BW REQ標頭，且經由廣播ID來承載。當判定接收之BW REQ訊息的信號品質不充分高得足以直接准予經由三步驟BW REQ傳訊程序之上傳訊務時，提供類似的分配。舉例而言，可基於循環冗餘檢查(Cyclic Redundancy Check,CRC)、頻道中之功率量測、對數似然比(Log Likelihood Ratio,LLR)量測以及頻道品質量測來判定信號品質。雖然未在圖3中說明，但BS可傳送告知偵測到哪些指示符的訊息。
若在BS處接收到BW REQ指示符及BW REQ訊息兩者，且判定BW REQ訊息具有充分高的信號品質，則BS直接在上傳排程器中反映BW REQ訊息中的由MS要求之資源，藉此消除分配且准予用於BW REQ標頭之上傳資源的需求，且自圖3中的步驟302直接進行至步驟308。
若在步驟304中根據BW REQ測距碼分配上傳資源，則MS根據預界定之格式傳送具有BW REQ訊息之BW REQ標頭，BW REQ訊息包含諸如MS-ID(或連接或站台ID)以及對應於傳遞上傳訊務所需之頻寬的要求之上傳資源等BW REQ資訊。當BS判定BW REQ訊息之信號品質並不充分地足夠高時，在MS之上傳訊務用於RT服務，且在步驟302中MS傳送BW REQ指示符及BW REQ訊息兩者之情形下，BW REQ標頭亦可由MS產生並傳送。
在步驟308中，藉由解碼BW REQ標頭或解碼BW REQ訊息，BS獲取MS-ID(或CID或SID)以及要求之上傳資源。BS在上傳排程器中反映此資訊，且准予具有由MS在排程器所准許之時間點要求之大小的上傳資源。
在步驟310中，當准予上傳資源時，MS傳送儲存於MS之佇列(queue)中的上傳訊務。當需要額外的上傳資源時，MS可將BW REQ資訊背負至分配之資源，而不必重複來自步驟302的程序。
根據上文描述之程序，當MS嘗試對NRT服務之BW REQ時，執行所有五個步驟，而當MS嘗試對延遲敏感的服務(諸如，RT服務)之BW REQ時，僅使用步驟302、308及310來准予所要求之上傳資源亦為可能的。
與服務類型無關，MS亦可嘗試三步驟BW REQ傳訊程序。在此實施例，在試過三步驟BW REQ傳訊程序後，若BS不能解碼BW REQ訊息，則MS執行五步驟BW REQ傳訊程序作為後饋(fallback)。
對於三步驟BW REQ傳訊程序，需要MS經由BW REQ頻道傳送至少MS-ID以及所要求之上傳資源(或與服務品質(Quality of Service,QoS)有關之資訊)。具體言之，假定12位元站台ID[s0 ,s1 ,s2 ,s3 ,...,s10 ,s11 ]以及3至4個位元(或QoS識別符)的預界定之BW REQ大小[q0 ,q1 ,q2 ,(q3 )]。本文中，預界定之BW REQ大小表示當設定對應的呼叫時，在MS與BS之間協商的指示上傳資源之量的值或索引。本文中，s0 及q0 分別表示站台ID以及預界定之BW REQ大小的第一個最高有效位元(Most Significant Bit，MSB)。基於延遲敏感BW REQ類型(諸如，時間緊急MAC管理訊息、VoIP封包、視訊串流以及TCP ACK)來界定並限制BW REQ大小。
在將12位元站台ID以及預界定之BW REQ大小映射至BW REQ頻道之前，產生15位元(或16位元)之BW REQ資訊。當將BW REQ資訊表達為[b0 ,b1 ,b2 ,...,b13 ,b14 ,(b15 )]時，其可如以下等式(1)中所示而產生。
[b0 ,b1 ,b2 ,...,b13 ,b14 ]=[s0 ,s1 ,s2 ,...,s8 ,s9 ,q0 ,q1 ,q2 ,s10 ,s11 ]　...(1)
當預界定之BW REQ大小由4個位元構成時，如以下等式(2)中所示產生BW REQ資訊。
[b0 ,b1 ,b2 ,...,b13 ,b14 ,b15 ]=[s0 ,s1 ,s2 ,...,s7 ,s8 ,q0 ,q1 ,q2 ,q3 ,s9 ,s10 ,s11 ]　...(2)
當經由站台ID以及預界定之BW REQ大小之記錄來產生BW REQ資訊時，BW REQ指示符部分及BW REQ訊息部分可在BW REQ頻道之傳送中均勻地分割。因此，當具有相同的最低有效位元(Least Significant Bit，LSB)、站台ID或要求之上傳資源的MS在同一時間嘗試BW REQ時，競爭機率減小。
現在參看圖4，圖4說明根據本發明之實施例的支援組合之三步驟與五步驟BW REQ傳訊程序的BW REQ頻道之實體結構。應理解，以下細節僅用於闡釋之目的，且在不脫離本發明之範疇的情況下，可使用其他變化。
BW REQ頻道包含三個BW REQ頻塊(tile)，三個BW REQ頻塊包含每一者六個符號之六個鄰近副載波(subcarrier)。每一BW REQ頻塊經擷取以在頻率分集(diversity)之整個頻帶上均勻地分佈。每一BW REQ頻塊被細分成三個子頻塊，其中之每一者包含六個符號之兩個鄰近副載波。在BW REQ頻塊之每一端處的子頻塊用以承載BW REQ指示符，而每一BW REQ頻塊中之中間子頻塊用以承載BW REQ訊息。因此，字元「M」表示訊息，且字元「Pr」表示前置項(或指示符)。
根據圖4中繪示的BW REQ頻道之實體結構，將BW REQ指示符判定為24個正交序列索引(0至23)中之一者，且BW REQ訊息可使用正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)調變以及1/6碼速率之頻道編碼來承載12位元BW REQ資訊位元。
可利用循環冗餘檢查(CRC)，以便增加BW REQ訊息之可靠性，且減少錯誤訊息偵測，錯誤訊息偵測可造成三步驟程序與五步驟程序之間的混淆。
對於6位元CRC，使用(x^6+x+1)多項式。BW REQ訊息可使用1/4碼速率之頻道編碼來承載18個位元，其包含12位元BW REQ資訊及6位元CRC。
對於5位元CRC，使用(x^5+x^4+x^2+1)多項式。BW REQ訊息可使用1/4碼速率之頻道編碼來承載16個位元，其包含11位元BW REQ資訊及5位元CRC。
對於3位元CRC，使用(x^3+x+1)多項式。BW REQ訊息可使用1/5碼速率之頻道編碼來承載15個位元，其包含12位元BW REQ資訊及3位元CRC。
在本發明之一實施例中，提供用於傳送如圖4中繪示之實體結構中的16位元BW REQ資訊位元[b0 ,b1 ,b2 ,...,b13 ,b14 ,b15 ]的映射方法。[b0 ,b1 ,b2 ,...,b10 ,b11 ]之12個位元由BW REQ訊息承載。最後4個位元[b12 ,b13 ,b14 ,b15 ]被轉換成十進位數，且用以選擇BW REQ指示符之正交序列索引。BS分別偵測且重組BW REQ指示符及BW REQ訊息，且因此重新建構BW REQ資訊位元。
在本發明之上述實施例中，歸因於4位元之限制，嘗試三步驟傳訊程序之MS可僅選擇0與15之間的正交序列索引作為BW REQ指示符。因此，嘗試三步驟傳訊程序之MS之間的競爭機率增加。歸因於以下事實，此受限之正交序列索引選擇亦增加了競爭機率：正交序列索引無法對於嘗試五步驟BW REQ傳訊程序之MS保持恆定，五步驟BW REQ傳訊程序選擇0與23之間的正交序列索引。
當BS在偵測BW REQ資訊之過程中出錯時，或當MS嘗試五步驟BW REQ傳訊程序、僅傳送BW REQ指示符時，三步驟BW REQ傳訊程序中出現問題，且歸因於BW REQ訊息中之假警報偵測錯誤，BS將傳送解釋為三步驟BW REQ傳訊程序。當出現錯誤時，將資源分配至仍未要求上傳資源之MS。因此，由資源之浪費造成的系統容量之減小可能成為問題。在上文提到之本發明之實施例中，當BW REQ指示符或BW REQ訊息觸發假警報偵測時或當出現解碼錯誤時，系統容量可變小。
在解決上文所描述之問題的本發明之另一實施例中，假定BW REQ資訊具有呈[b0 ,b1 ,b2 ,...,b12 ,b13 ,b14 ]之形式的15個位元。BW REQ資訊位元之MSB 12個位元[b0 ,b1 ,b2 ,...,b10 ,b11 ]由BW REQ訊息承載。BW REQ指示符之正交序列索引是根據以下等式(3)自BW REQ資訊位元之LSB 3個位元[b12 ,b13 ,b14 ]及MSB選取。
正交序列索引=dec([b12 b13 b14 ])+8*mod(dec([b12 b13 b14 ])+dec([b0 b1 b2 ]),3)　...(3)
此處，dec([])表示二進位數至十進位數之轉換，且mod(A,B)表示A除以B所得之餘數。當以上等式中之最後項dec([b0 b1 b2 ])被BW REQ訊息所承載之BW REQ資訊位元之任意3個位元代替時，可維持所述等式之效應。
BS分別偵測BW REQ指示符及BW REQ訊息。若BW REQ訊息包含CRC，則BS檢查來自BW REQ資訊位元之CRC是否與接收到之CRC匹配。基於偵測到之BW REQ指示符及BW REQ訊息，BS判定等式(3)之映射關係是否匹配。當CRC或映射關係不匹配時，BS判定BW REQ訊息之解碼不充分地可靠，或嘗試五步驟BW REQ傳訊程序，且完全不傳送BW REQ訊息，且BS繼續進行至圖3之步驟304。當滿足映射關係時，BS根據三步驟BW REQ傳訊程序來重新建構BW REQ資訊位元，且繼續進行至圖3之步驟308。
在本發明之另一實施例中，16位元BW REQ資訊位元呈[bo ,b1 ,b2 ,...,b12 ,b13 ,b14 ,b15 ]之形式。雖然步驟實質上與緊接在前之實施例相同，但可用以下等式(4)來代替等式(3)。
正交序列索引=dec([b12 b13 b14 b15 ])+8*mod(dec([b12 b13 b14 b15 ])+dec([b0 b1 b2 b3 ]),3)　...(4)
當以上等式中之最後項dec([b0 b1 b2 b3 ])由BW REQ訊息所承載之BW REQ資訊位元之任意4個位元代替時，可維持同一效應。
在本發明之再一實施例中，15位元BW REQ資訊位元呈[b0 ,b1 ,b2 ,...,b12 ,b13 ,b14 ]之形式。雖然步驟實質上與兩個緊接在前之實施例相同，但可用以下等式(5)來代替等式(3)。
正交序列索引=dec([b12 b13 b14 ])+8*mod(dec([b12 b13 b14 ])+dec([p0 p1 p2 ]),3)　...(5)
基於以下等式(6)來界定p0 、p1 、p2 。
p0 =mod(b0 +b1 +b2 +b3 ,2)，p1 =mod(b4 +b5 +b6 +b7 ,2)，p2 =mod(b8 +b9 +b10 +b11 ,2)　...(6)
在本發明之又一實施例中，為呈[b0 ,b1 ,b2 ,...,b12 ,b13 ,b14 ]之形式的15位元BW REQ資訊位元提供另一映射規則。雖然步驟實質上與以上實施例相同，但可用以下等式(7)來代替等式(3)。
在等式(7)中，K之範圍為自0至4。當K=0時，等式(7)等於等式(3)。當K=4時，等式(7)等於等式(5)。i為整數。
在本發明之又再一實施例中，為呈[b0 ,b1 ,b2 ,...,bM-1 ]之形式的M位元BW REQ資訊位元提供另一映射規則。雖然步驟實質上與以上實施例相同，但可用以下等式(8)來代替等式(3)。
在等式(8)中，r i 為dec(b 3i b 3i + 1 b 3i + 2 ) ，t 為超訊框索引或訊框索引，且f(t,b 0 ,b 1 ,...,b M-1 ) 為與t 以及b 0 ,b 1 ,...,b M-1 有關之函數。f(t,b 0 ,b 1 ,...,b M - 1 ) 使兩個MS能夠在MS藉由選擇同一正交序列索引而未能存取三步驟傳訊程序及五步驟傳訊程序時，重新選擇不同序列。舉例而言，可將f(t,b 0 ,b 1 ,...,b M-1 ) 表達為t * dec(b 0 b 1 b 2 ...b L-1 )/24 。變數L小於或等於變數M(L <=M )。可以眾多方式來表達f(t,b 0 ,b 1 ,...,b M-1 )， 以允許不同MS在每一訊框或超訊框選擇不同的正交序列索引。
在本發明之另一實施例中，為呈[b0 ,b1 ,b2 ,...,bM-1 ]之形式之M位元BW REQ資訊位元提供另一映射規則。雖然步驟實質上與以上實施例相同，但可用以下等式(9)來代替等式(3)。
在等式(9)中，r i 為dec(b 3i b 3i+1 b 3i+2 ) ，t 為超訊框索引或訊框索引，且f(t,r 0 ,r 1 ,...,r K ) 為與t 以及r 0 ,r 1 ,...,r K 有關之函數。f(t,r 0 ,r 1 ,...,r K ) 為使兩個MS能夠在其因其選擇了同一正交序列索引而未能存取三步驟傳訊程序及五步驟傳訊程序時在下次重新選擇不同序列的函數。舉例而言，可將f(t,r 0 ,r 1 ,...,r K ) 表達為mod{t *(2 3K r 0 +2 3K-3 r 1 +... +2 0 r K ),24} 或mod{t *(r 0 +r 1 +.. +r K ),24} 。可以眾多方式來表達f(t,r 0 ,r 1 ,...,r K )， 以允許不同MS在每一訊框或超訊框選擇不同的正交序列索引。
現在參看圖5，圖5說明根據本發明之實施例的無線通訊系統中的MS及BS。繪示MS 502及BS 504兩者，其中之每一者包含相應的傳送器506、508、接收器510、512以及處理器514、516。
如上文所陳述，本發明提供用於在OFDMA通訊系統中將BW REQ傳訊程序之潛時自五個步驟減少至三個步驟的方法。根據BW REQ指示符的建議之正交序列索引選擇方法，可減輕BW REQ訊息之解碼錯誤或假警報偵測之錯誤的影響。因此，可增強BW REQ頻道之傳送及接收效能，且可避免由錯誤造成的系統容量之浪費。
在下文中，藉由參看圖式來闡明如上所述的用於要求上傳BW之MS以及用於分配上傳BW之BS的操作及結構。
圖5為說明根據本發明之實施例的寬頻無線通訊系統中的MS之操作過程之圖。
參看圖5，在步驟501中，MS根據三步驟BW REQ傳訊程序或五步驟BW REQ傳訊程序，來判定是否要求上傳BW。三步驟或五步驟選擇可由需要上傳BW的服務之類型決定。舉例而言，對於諸如RT服務等延遲敏感的服務，MS選擇三步驟BW REQ傳訊程序。相反，對於諸如BE服務等非延遲敏感的服務，MS選擇五步驟BW REQ傳訊程序。
當選擇五步驟BW REQ傳訊程序時，在步驟503中，MS判定用於BW REQ指示符之序列索引。為各種目的界定多個正交序列，且其中之一些被分配為用於BW REQ指示符之正交序列。亦即，MS自用於BW REQ指示符之正交序列選擇一序列索引。
在步驟505中，MS傳送選定的索引之正交序列作為BW REQ指示符。經由BW REQ頻道傳送BW REQ指示符。舉例而言，BW REQ頻道繪示於圖4中。當圖4之BW REQ頻道被給定時，MS藉由將BW REQ指示符映射至每一頻塊中之兩個子頻塊來傳送BW REQ指示符。亦即，BW REQ指示符包含經由三個頻塊重疊而傳送之24個音調(tones)。
在步驟507中，MS檢查是否回應於BW REQ指示符而分配用於承載BW REQ標頭之資源。舉例而言，基於使用自BS接收之廣播ID覆蓋之分碼多重存取(Code Division Multiple Access,CDMA)分配資訊元素(Information Element,IE)，MS判定是否分配用於承載BW REQ標頭之資源。
當分配用於承載BW REQ標頭之資源時，在步驟509中，MS傳送BW REQ標頭，其包含MS之ID資訊、流(flow)ID資訊以及所需之資源大小資訊中的至少一者。
在步驟511中，MS檢驗是否分配使用BW REQ標頭要求之資源。經由上傳MAP訊息來分配使用BW REQ標頭要求之資源。因此，MS判定是否藉由解碼每一訊框中接收之MAP訊息來分配資源。
當分配要求之資源時，在步驟513中，MS經由所分配之資源來傳送上傳訊務。如此一來，當需要額外的上傳BW時，MS可包含使用頻寬要求延長之標頭背負至訊務中的BW REQ。更具體言之，MS編碼且調變儲存至佇列之訊務，將訊務映射至所分配之資源，經由反向快速傅立葉變換(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)操作以及循環首碼(Cyclic Prefix，CP)插入來構成OFDM符號，將OFDM符號增頻轉換為射頻(Radio Frequency，RF)信號，且接著傳送RF信號。
當在步驟501中選擇三步驟BW REQ傳訊程序時，在步驟515中，MS產生BW REQ資訊。BW REQ資訊包含MS之ID資訊以及所需之BW資訊。舉例而言，ID資訊可包含MS-ID、CID及SID中之至少一者，且所需之BW資訊可包含預界定之BW REQ大小或關於BW大小之QoS資訊。舉例而言，當ID資訊為12個位元，且所需之BW資訊為4個位元時，BW REQ資訊之大小可為16個位元。
在步驟517中，MS判定用於BW REQ指示符之序列索引。與步驟503不同，MS根據預界定之映射關係，使用BW REQ資訊來判定序列索引。可將使由MS選擇之序列索引之間的衝突減至最小的預界定之映射關係定義為除了使用BW REQ資訊之外亦使用訊框索引及超訊框索引作為其輸入變數的函數。舉例而言，可基於等式(4)、等式(5)、等式(7)、等式(8)及等式(10)來判定序列索引。
在步驟519中，MS使用BW REQ資訊之一些位元來產生BW REQ訊息。亦即，並非傳送整個BW REQ資訊作為訊息，而僅傳送一些位元作為BW REQ訊息，且自BS處之序列索引估計未傳送之其他位元。MS將CRC位元附著至一些位元、對所述位元進行頻道編碼且接著調變所述位元。舉例而言，CRC位元可為5個位元。在此情況下，CRC多項式可為x5+x4+x2+1。頻道編碼可使用咬尾迴旋碼(Tail-Biting Convolutional Codes,TBCC)方案，且該調變可使用QPSK方案。在此情況下，當BW REQ訊息包含13個位元時，在頻道編碼之後，BW REQ訊息變為72個位元，且在調變之後，變為36個符號。
在步驟521中，MS傳送BW REQ指示符及BW REQ訊息。MS經由BW REQ頻道而傳送判定之索引的正交序列作為BW REQ指示符。在編碼且調變BW REQ資訊之一些位元之後，MS經由BW REQ頻道而傳送BW REQ訊息。舉例而言，BW REQ頻道繪示於圖4中。當圖4之BW REQ頻道被給定時，MS藉由將BW REQ指示符映射至每一頻塊之兩個子頻塊來傳送BW REQ指示符。接下來，MS將BW REQ訊息映射且傳送至每一頻塊之一個子頻塊；亦即，傳送至三個子頻塊。
在步驟523中，MS檢查是否分配用於承載BW REQ標頭之資源。舉例而言，基於使用自BS接收之廣播ID覆蓋之CDMA分配IE，MS判定是否分配用於承載BW REQ標頭之資源。當分配用於承載BW REQ標頭之資源時，此暗示BS未能偵測到BW REQ訊息，且因此將MS之BW REQ辨識為五步驟程序。因此，MS繼續進行至步驟509，且遵循五步驟BW REQ傳訊程序。
相反，當不分配用於承載BW REQ標頭之資源時，在步驟525中，MS檢驗是否分配使用BW REQ資訊要求之資源。經由上傳MAP訊息來分配使用BW REQ標頭要求之資源。因此，MS判定是否藉由解碼每一訊框中接收之MAP訊息來分配資源。當分配所要求之資源時，在步驟513中，MS經由所分配之資源來傳送上傳訊務。如此一來，當需要額外的上傳BW時，MS可包含使用頻寬要求延長之標頭而背負至訊務中的BW REQ。
圖6為說明根據本發明之實施例的寬頻無線通訊系統中的BS之操作之圖。
現在參看圖6，在步驟601中，BS檢查是否在BW REQ頻道中偵測到BW REQ指示符。更詳細而言，BS可藉由使經由BW REQ頻道接收之信號序列與針對BW REQ指示符而界定之正交序列相關，來偵測由特定正交序列構成之BW REQ指示符。舉例而言，BW REQ頻道繪示於圖4中。當圖4之BW REQ頻道被給定時，藉由映射至每一頻塊中之兩個子頻塊來接收BW REQ指示符。換言之，BW REQ指示符包含24個音調，且經由三個頻塊重疊地接收。
在偵測到BW REQ指示符後，在步驟603中，BS嘗試偵測對應於所偵測到之指示符的BW REQ訊息。BW REQ頻道被分割成用於傳遞BW REQ指示符之第一區，以及用於傳遞BW REQ訊息之第二區。因此，依據在第二區中接收之信號，BS嘗試偵測對應於第一區域中偵測到之BW REQ指示符的BW REQ訊息。亦即，BS自偵測到之BW REQ指示符獲得傳送BW REQ指示符的MS之頻道資訊，且嘗試使用頻道資訊來偵測BW REQ訊息。
在步驟605中，BS判定關於第二區之信號品質是否比臨限值高。亦即，BS判定是否傳送BW REQ訊息，以及是否可成功地解碼所傳送之BW REQ訊息。舉例而言，可基於CRC、頻道中之功率量測、LLR量測以及頻道品質量測來判定信號品質。
當信號品質低於臨限值時，BS判定傳送所偵測到之BW REQ指示符的MS遵循五步驟程序，且在步驟607中分配用於承載BW REQ標頭之資源。如此一來，BS使用被產生為可由所有MS解碼之訊息。舉例而言，BS經由使用廣播ID來覆蓋之CDMA分配(allocation)IE來分配用於傳遞BW REQ標頭之資源。
在步驟609中，BS檢查是否接收到BW REQ標頭。本文中，BW REQ標頭包含MS之ID資料、流ID資訊以及所需之資源大小資訊中的至少一者。在接收到BW REQ標頭後，在步驟615中，BS分配使用BW REQ標頭來要求之上傳資源。
當在步驟605中信號品質比臨限值高時，BS判定傳送所偵測到之BW REQ指示符的MS遵循三步驟程序，且在步驟611中，判定偵測到之BW REQ指示符是否對應於偵測到之BW REQ訊息。自BW REQ資訊產生構成BW REQ指示符之序列索引以及BW REQ訊息，BW REQ訊息為BW資訊之一些位元，且基於預界定之映射關係，自BW REQ資訊產生序列索引。因此，使用預界定之映射關係，BS可判定序列索引及BW REQ訊息是否自同一BW REQ資訊產生；亦即，偵測到之BW REQ指示符是否對應於偵測到之BW REQ訊息。舉例而言，用於判定序列索引的預界定之映射關係可由等式4、等式5、等式7、等式8及等式10給出。當偵測到之BW REQ指示符與偵測到之BW REQ訊息不對應時，BS繼續進行至步驟607。
相反，當偵測到之BW REQ指示符與偵測到之BW REQ訊息對應時，在步驟613中，BS藉由組合BW REQ指示符之序列索引與BW REQ訊息之位元串來建構BW REQ資訊。舉例而言，BS將BW REQ訊息之位元串判定為BW REQ資訊之一些位元，且使用一些位元及序列索引來判定其他位元。因此，BS確認包含於BW REQ資訊中的MS之ID資訊以及所需之BW資訊。舉例而言，ID資訊可包含MS-ID、CID及SID中之至少一者。BW資訊可為預界定之BW REQ大小或關於BW大小之QoS資訊。舉例而言，當ID資訊為12個位元且BW資訊包含4個位元時，BW REQ資訊之大小可為16個位元。
在步驟615中，BS分配對應於自BW REQ資訊確認之所需之BW的上傳資源。使用上傳MAP訊息來分配上傳資源。
圖7為說明根據本發明之實施例的寬頻無線通訊系統中的MS及BS之方塊圖。
如圖7中所示，MS 702包含收發器706及處理器714，且BS 704包含收發器708及處理器716。
MS 702之收發器706經由天線傳送自處理器714提供之位元串，將經由天線接收之信號轉換為位元串，且將位元串輸出至處理器714。更具體言之，在傳送中，收發器706藉由編碼及調變所傳送的位元串而產生複數(complex)符號，將複數符號映射至副載波，經由IFFT及CP插入而構成OFDM符號，將基頻信號(baseband signal)增頻而轉換為RF信號，且接著經由天線而傳送RF信號。在接收中，收發器706將經由天線接收之RF信號降頻而轉換為基頻信號，將基頻信號分割成OFDM符號，使用FFT使映射至副載波之信號恢復，且接著藉由解調變及解碼所述信號來恢復接收的位元串。詳言之，收發器706將自處理器714提供之BW REQ指示符及BW REQ訊息中的至少一者分別映射且傳送至BW REQ頻道之第一區及第二區。舉例而言，BW REQ頻道之結構繪示於圖4。
處理器714控制MS 702之功能。處理器714控制用於經由BW REQ頻道要求上傳BW之功能。更詳細而言，處理器714基於需要上傳BW的服務之類型，判定使用三步驟BW REQ傳訊程序及五步驟BW REQ傳訊程序中之哪一者來要求上傳BW。
當選擇五步驟BW REQ來傳訊程序時，處理器714 選擇正交序列之一序列索引以用於BW REQ指示符，且經由收發器706傳送選定的索引之正交序列作為BW REQ指示符。接下來，當分配用於傳遞BW REQ標頭之資源時，處理器714產生包含MS之ID資訊、流ID資訊以及所需之資源大小資訊中的至少一者的BW REQ標頭，且接著經由收發器706來傳送所產生之BW REQ標頭。
在選擇三步驟BW REQ傳訊程序後，處理器714產生包含MS之ID資訊以及所需之BW資訊的BW REQ資訊，且自BW REQ資訊產生用於BW REQ指示符之序列索引以及BW REQ訊息。BW REQ訊息為BW REQ資訊之一些位元，且根據預界定之映射關係，使用BW REQ資訊來產生序列索引。可將使MS所選擇之序列索引之間的衝突減至最小的預界定之映射關係定義為除了使用BW REQ資訊外亦使用訊框索引及超訊框索引作為其輸入變數的函數。舉例而言，可基於等式4、等式5、等式7、等式8及等式10來判定序列索引。處理器714經由收發器706來傳送BW REQ指示符及BW REQ訊息。由於BW REQ指示符及BW REQ訊息的傳送，則對應於所需之BW的資源或用於傳遞BW REQ標頭的資源可由BS分配。當分配對應於所需之BW的資源(其暗示三步驟BW REQ傳訊程序之成功)時，處理器714傳送上傳訊務。相反，當分配用於傳遞BW REQ標頭的資源(其暗示三步驟BW REQ傳訊程序之失敗)時，處理器714使用BW REQ標頭來重新要求BW。
BS 704之收發器708經由天線而傳送自處理器716提供之位元串，將經由天線接收之信號轉換為位元串，且將位元串輸出至處理器716。更具體言之，在傳送中，收發器708藉由編碼及調變傳送的位元串來產生複數符號，將複數符號映射至副載波，經由IFFT及CP插入來構成OFDM符號，將基頻信號增頻而轉換為RF信號，且接著經由天線來傳送RF信號。在接收中，收發器708將經由天線接收之RF信號降頻而轉換為基頻信號，將基頻信號分割成OFDM符號，使用FFT恢復映射至副載波之信號，且接著藉由解調變及解碼信號來恢復接收的位元串。詳言之，收發器708向處理器716提供經由BW REQ頻道接收的BW REQ指示符及BW REQ訊息中之至少一者。舉例而言，BW REQ頻道之結構繪示於圖4。
處理器716控制BS 704之功能。處理器716使用BW REQ頻道中接收之BW REQ指示符及BW REQ訊息來辨識且處理MS之BW REQ。更詳細而言，處理器716嘗試偵測BW REQ頻道之第一區中的BW REQ指示符’且偵測對應於在BW REQ頻道之第二區中偵測到之BW REQ指示符的BW REQ訊息。當第二區之信號品質比臨限值低時，處理器716根據五步驟BW REQ傳訊程序來處理MS之BW REQ。當第二區之信號品質比臨限值高時，處理器716根據三步驟BW REQ傳訊程序來處理MS之BW REQ。根據五步驟BW REQ傳訊程序，處理器716分配用於傳遞BW REQ標頭之資源，且在接收到BW REQ標頭 後，分配就像由BW REQ標頭要求的對應於BW之上傳資源。根據三步驟BW REQ傳訊程序，處理器716使用偵測到之BW REQ指示符之序列索引以及偵測到之BW REQ訊息之位元串來構成BW REQ資訊，且分配對應於BW REQ資訊中所含有之所需之BW的上傳資源。
雖然已參考本發明之某些實施例繪示並描述了本發明，但熟習此項技術者將理解，可在不脫離如由所附之申請專利範圍及其均等物界定之本發明之精神和範疇的情況下，對本發明作出各種形式及細節上的改變。
702‧‧‧行動台
704‧‧‧基地台
706‧‧‧收發器
708‧‧‧收發器
714‧‧‧處理器
716‧‧‧處理器
圖1為說明IEEE 802.16e系統中的五步驟BW REQ傳訊程序之圖。
圖2為說明根據本發明之實施例的三步驟BW REQ傳訊程序之圖。
圖3為說明根據本發明之實施例的組合之三步驟與五步驟BW REQ傳訊程序之圖。
圖4為說明根據本發明之實施例的支援組合之三步驟與五步驟BW REQ傳訊程序的BW REQ頻道之實體結構之圖。
圖5為說明根據本發明之實施例的在寬頻無線通訊系統中的MS之操作過程之圖。
圖6為說明根據本發明之實施例的在寬頻無線通訊系統中的BS之操作之圖。
圖7為說明根據本發明之實施例的在寬頻無線通訊系 統中的MS及BS之方塊圖。
702．．．行動台
704．．．基地台
706．．．收發器
708．．．收發器
714．．．處理器
716．．．處理器

Claims (18)

  1. 一種用於在正交分頻多重存取(OFDMA)通訊系統中經由BW要求(REQ)頻道以要求上傳頻寬(BW)的方法，所述方法包括：產生BW REQ資訊，所述BW REQ資訊包括行動台識別符(MS-ID)及所要求之上傳資源資訊；依據訊框數字與所述BW REQ資訊之間的映射關係以判定BW REQ指示符之序列索引，其中所述BW REQ資訊之至少一位元藉由使用所述序列索引而被乘載；產生BW REQ訊息，其中所述BW REQ訊息包括所述BW REQ資訊的剩餘位元；以及經由所述BW REQ頻道之第一區而傳遞所述BW REQ指示符且經由所述BW REQ頻道之第二區而傳遞所述BW REQ訊息至基地台(BS)。
  2. 一種用於在正交分頻多重存取(OFDMA)通訊系統中經由BW要求(REQ)頻道以分配上傳頻寬(BW)的方法，所述方法包括：自行動台(MS)經由所述BW REQ頻道之第一區以接收BW REQ指示符以及自所述MS經由所述BW REQ頻道之第二區以接收對應於所述BW REQ指示符的BW REQ指示符；依據訊框數字與所述BW REQ資訊之間的映射關係以藉由使用所述BW REQ指示符而產生包括行動台識別符(MS-ID)及所要求之上傳資源資訊的BW REQ資訊， 其中所述BW REQ資訊之至少一位元藉由使用索引而被乘載，並且所述BW REQ訊息包括所述BW REQ資訊的剩餘位元。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中所述所要求之上傳資源資訊包括預界定之BW REQ大小以及服務品質(QoS)識別符中之一者。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中所述BW REQ指示符是選自多個BW測距碼中之一者，且其中所述BW REQ訊息包括BW REQ資訊之全部或一部分。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其中所述BW REQ頻道被分割成用於所述BW REQ指示符之第一區，以及用於所述BW REQ訊息之第二區，其中所述BW REQ頻道包括三(3)個BW REQ頻塊，其中每一頻塊包括三(3)個子頻塊，且每一子頻塊包括每一者具有六(6)個符號之兩(2)個鄰近副載波，且其中每一頻塊之末端子頻塊界定所述BW REQ指示符，且每一頻塊之中間子頻塊界定所述BW REQ訊息。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中所述BW REQ資訊的位元之一部分由所述BW REQ訊息承載，且根據由所述BW REQ資訊的至少其餘位元所界定之映射關係來選擇所述BW REQ指示符之正交序列索引。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述BW REQ訊息與所述BW REQ指示符之間的所述映射關係被 定義為使用超訊框索引、訊框索引以及所述BW REQ資訊之位元中之至少一者作為輸入參數的函數。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述映射關係被定義為： 其中正交序列索引為用於所述BW REQ指示符之正交序列索引，dec( )為將二進位數轉換成十進位數之函數，b k 為BW REQ資訊之第k 個位元，mod(A,B)為模數運算子，r i 為dec(b 3i b 3i +1 b 3i +2 ) ，t 為超訊框索引或訊框索引，且f(t,b 0 ,b 1 , ...,b M-1 ) 為與t 以及b 0 ,b 1 ,...,b M-1 有關之函數，K為作為自0至4中之一整數的常數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中將f(t,b 0 ,b 1 , ...,b M-1 ) 定義為： 其中t為超訊框索引或訊框索引，b k 為BW REQ資訊之第k 個位元，L小於或等於變數M(LM)。
  10. 一種用於在正交分頻多重存取(OFDMA)通訊系統中經由BW要求(REQ)頻道以要求上傳頻寬(BW)的裝置，所述裝置包括：處理器，用於產生包括行動台識別符(MS-ID)及所要求之上傳資源資訊的BW REQ資訊，用於依據訊框數字與所述BW REQ資訊之間的映射關係以判定BW REQ指示符之序列索引，其中所述BW REQ資訊之至少一位元藉 由使用所述序列索引而被乘載，並且用於產生BW REQ訊息，其中所述BW REQ訊息包括所述BW REQ資訊的剩餘位元；以及收發器，用於經由所述BW REQ頻道之第一區而傳遞所述BW REQ指示符且經由所述BW REQ頻道之第二區而傳遞所述BW REQ訊息至基地台(BS)。
  11. 一種用於在正交分頻多重存取(OFDMA)通訊系統中經由BW要求(REQ)頻道以分配上傳頻寬(BW)的裝置，所述裝置包括：接收器，用於自行動台(MS)經由所述BW REQ頻道之第一區以接收BW REQ指示符以及經由所述BW REQ頻道之第二區以接收BW REQ指示符；以及處理器，用於依據訊框數字與所述BW REQ資訊之間的映射關係以藉由使用所述BW REQ指示符而產生包括行動台識別符(MS-ID)及所要求之上傳資源資訊的BW REQ資訊，其中所述BW REQ資訊之至少一位元藉由使用索引而被乘載，並且所述BW REQ訊息包括所述BW REQ資訊的剩餘位元。
  12. 如申請專利範圍第10項或第11項所述之裝置，其中所述所要求之上傳資源資訊包括預界定之BW REQ大小以及服務品質(QoS)識別符中之一者。
  13. 如申請專利範圍第10項或第11項所述之裝置，其中所述BW REQ指示符是選自多個BW測距碼中之一者，且 其中所述BW REQ訊息包括BW REQ資訊之全部或一部分。
  14. 如申請專利範圍第10項或第11項所述之裝置，其中所述BW REQ頻道被分割成用於所述BW REQ指示符之第一區，以及用於所述BW REQ訊息之第二區，其中所述BW REQ頻道包括三(3)個BW REQ頻塊，其中每一頻塊包括三(3)個子頻塊，且每一子頻塊包括每一者具有六(6)個符號之兩(2)個鄰近副載波，且其中每一頻塊之末端子頻塊界定所述BW REQ指示符，且每一頻塊之中間子頻塊界定所述BW REQ訊息。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中所述BW REQ資訊的位元之一部分由所述BW REQ訊息承載，且根據由所述BW REQ資訊的至少其餘位元所界定之映射關係來選擇所述BW REQ指示符之正交序列索引。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中所述BW REQ訊息與所述BW REQ指示符之間的所述映射關係被定義為使用超訊框索引、訊框索引以及所述BW REQ資訊之位元中之至少一者作為輸入參數的函數。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中所述映射關係被定義為： 其中正交序列索引為用於所述BW REQ指示符之正交序列索引，dec( )為將二進位數轉換成十進位數之函數， b k 為BW REQ資訊之第k 個位元，mod(A,B)為模數運算子，r i 為dec(b 3i b 3i +1 b 3i +2 ) ，t 為超訊框索引或訊框索引，且f(t,b 0 ,b 1 , ...,b M-1 ) 為與t 以及b 0 ,b 1 , ...,b M-1 有關之函數，K為作為自0至4中之一整數的常數。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中將f(t,b 0 ,b 1 , ...,b M-1 ) 定義為： 其中t為超訊框索引或訊框索引，b k 為BW REQ資訊之第k 個位元，L小於或等於變數M(LM)。
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