CN102428720A - 在无线通信网络中提供上行链路结构和改进的信道化方案的方法和系统 - Google Patents

Abstract

在无线通信网络上提供了执行信道化的方法和系统，其中无线通信网络包括至少一个基站，所述基站通信地连接到至少一个移动终端。在基站处将无线通信网络的带宽划分成多个域。在基站处提供资源块以接收在无线通信网络上发射的数据符号。在基站处组合多个资源块以形成物理基础信道单元，所述物理基础信道单元在基站处被分配给多个域中的一个域。对物理基础信道单元执行排列以形成逻辑基础信道单元。提供信道以通信地连接基站和移动终端，从而移动终端可将接入授权信息和用户识别发送给基站以在逻辑基础信道单元中发射数据。

Description

在无线通信网络中提供上行链路结构和改进的信道化方案的方法和系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，且尤其涉及一种用于提供上行链路结构和信道化方案的方法和系统，信道化方案可将资源块或基础信道单元分配给相应的用于在无线通信网络中传输的域。

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运行的移动终端的资源来运作。作为共享处理的一部分，一个或多个控制设备分配与信道、代码、以及其他资源相关的系统资源。某些类型的无线通信网络，例如正交频分复用(“OFDM”)网络，可用于支持如在IEEE 802.16标准下的那些基于蜂窝的高速服务。IEEE 802.16标准通常被称为WiMAX或较少见地被称为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许多可被多个移动终端同时使用的子信道。这些子信道会遭受干扰，这样便会导致数据损失。

对于提供上行链路结构和信道化方案所需的系统和方法，它们具有改进的互联网协议语音技术(VoIP)性能和先进的干扰消除技术，并提供其他优点。以下所披露的系统和方法提供了上行链路结构和信道化方案，所述信道化方案利用资源块和频率域来提供改进的互联网协议语音技术(VoIP)性能和先进的干扰消除技术。

发明内容

本发明有利地提供一种用于提供上行链路结构和信道化方案的方法和系统，所述信道化方案可将资源块或基础信道单元分配给相应的用于在无线通信网络中传输的域。

提供一种用于在无线通信网络中执行信道化的方法，其中所述无线通信网络包括至少一个基站，所述基站通信地连接至至少一个移动终端。在基站处将无线通信网的带宽划分成多个域。在基站处提供资源块以接收在无线通信网络中发射的数据符号。在基站处组合多个资源块以形成物理基础信道单元，在基站处将所述物理基础信道单元分配到多个域中的一个域。对物理基础信道单元执行排列以形成逻辑基础信道单元。提供信道以通信地连接基站和移动终端，从而移动终端将接入授权信息和用户识别发送到基站上以在逻辑基础信道单元中发射数据。

本发明提供了另一种在无线通信网络中执行信道化的方法，所述无线通信网络包括至少一个基站，所述基站通信地连接至至少一个移动终端。在基站处将无线通信网络的带宽划分为多个域。在基站处形成物理资源块以接收在无线通信网络中发射的数据符号。在基站处将所述物理资源块分配给多个域中的一个域并且对物理资源块执行排列以形成逻辑资源块。在基站处组合多个逻辑资源块以形成逻辑基础信道单元。提供信道以通信地连接基站和移动终端，从而移动终端可将接入授权信息和用户识别发送到基站以在逻辑基础信道单元中发射数据。

本发明提供可用于无线通信系统的基站，所述基站通信地连接到至少一个移动终端。所述基站包括控制系统，所述控制系统将无线通信网络的带宽划分成多个域并且形成资源块以接收在无线通信网络上发射的数据符号。所述控制系统组合多个资源块以形成物理基础信道单元，并且所述控制系统在基站处将物理基础信道单元分配给多个域中的一个域。所述控制系统对物理基础信道单元执行排列以形成逻辑基础信道单元。所述基站具有通信地连接基站和移动终端的天线。所述天线可从移动终端接收接入授权信息和用户识别，并且在逻辑基础信道单元中发射数据，其中无线通信系统被配置为发射具有不同的帧大小的数据。

附图说明

对本发明更完整的理解以及伴随的优点与特点，通过参考下文的详细描述并结合附图将变得更容易理解，其中：

图1是根据本发明的原理构建的示例性蜂窝通信系统的框图；

图2是根据本发明的原理构建的示例性基站的框图；

图3是根据本发明原理构建的示例性移动终端的框图；

图4是根据本发明原理构建的示例性中继站的框图；

图5是根据本发明原理构建的示例性OFDM发射机结构发生逻辑表框图；

图6是根据本发明原理构建的示例性OFDM接收机结构发生逻辑表框图；

图7描述了根据本发明原理的用于两个发射器系统的上行链路导频设计的资源块；

图8描述了根据本发明原理的一个信道化方案；

图9描述了根据本发明原理的另一个信道化方案。

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宽带无限标准进行操作的无线网络的情况下进行论述的，本发明并不限制在这一点并可应用到其它宽带网络，包括那些根据基于其他正交频分复用(“OFDM”)的系统进行操作的宽带网络，所述其他OFDM系统包括第三代合作伙伴计划(“3GPP”)和3GPP2演进。类似地，本发明并不只限制于基于OFDM的系统，并可根据其它的系统技术进行实施，例如，CDMA。

现在参看附图，在附图中相同的参考标识指代相同的部件，图1根据本发明原理显示了示例性的通信系统10。通信系统10包括可以控制多个蜂窝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。在某些配置中，每个蜂窝还可划分为多个扇区18或域(未显示)。通常，每个基站16都能促使与移动和/或移动终端20之间使用正交频分复用技术(“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内。移动终端20相对基站16的移动会导致信道中的显著波动。如图所示，所述基站16和移动终端20包括多个天线以提供用于通信的空间分集。在某些配置中，中继站22有助于所述基站16和移动终端20间的通信。所述移动终端20可从任意蜂窝14、扇区18、域(未在图中示出)、基站16或中继站22到另一个蜂窝14、扇区18、域(未在图中示出)、基站16或中继站22间进行切换。在某些配置中，基站16可通过回程网络24彼此间通信并与另一个网络(例如，核心网络或因特网，两者未显示)进行通信。在某些配置中不需要基站控制器12。

现在参考图2，图2描述了基站16的一个实例。基站16总体上包括例如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、多个天线34a、34b还有网络接口36。所述接收电路32接收来自由移动终端20(示于图3)和中继站22(示于图4)提供的一个或多个远程发射机的承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用以放大和消除待处理信号中的带外干扰。下变频与数字化电路(未在图中示出)将滤波后的接收到的信号下变频至中频信号或基带频率信号，然后将其数字化成一个或多个数字流。

基带处理器28处理数字化的接收到的信号以提取在接收到的信号中传递的信息或数据比特。所述处理一般包括解调、译码和纠错操作。因此，基带处理器28通常由一个或多个数字信号处理器(“DSP”)和/或专用集成电路(“ASIC”)来实现。所述接收到的信息可经由网络接口36通过无线网络发送或既可以直接也可以通过中继站22协助被发射到由基站16服务的另一移动终端20。

在发射方面，基带处理器28在基站控制系统26的控制下从网络接口36接收数字化的数据并对其进行编码用以传输，所述数字化的数据可能代表音频、数据或控制信息。被编码的数据被输出到发射电路30，且被编码的数据在发射电路30中被一个或多个具有期望发射频率的载波信号调制。功率放大器(未在图中示出)将被调制的载波信号放大到适于传输的级别，并通过匹配网络(未在图中示出)将被调制的载波信号传送到发射天线34b。调制和处理的细节将在下文中更详细地论述。

参看图3，图3描述了移动终端20的一个实例。类似于基站16，移动终端20包括例如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、多个天线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和中继站22的承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用以放大和消除待处理信号中的带外干扰。下变频和数字化电路(未在图中示出)将滤波后的接收到的信号下变频至中频信号或基带频率信号，然后将其数字化成一个或多个数字流。

基带处理器40处理数字化的接收到的信号来提取在接收到的信号中传递的信息或数据比特。所述处理一般包括解调、译码和纠错操作。基带处理器40通常由一个或多个DSP和/或ASIC来实现。

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，并对其进行编码以便用于发射，该数字化数据可能代表音频、视频、数据或控制信息。编码的数据被输出到发射电路42中，并在发射电路中被调制器用来调制一个或多个具有期望发射频率的载波信号。功率放大器(未在图中示出)将被调制的载波信号放大到适于传输的级别，并通过匹配网络(未在图中示出)将被调制的载波信号传送到发射天线46b。本领域技术人员可用的各种调制和处理技术都可应用于在移动终端和基站间直接或经由中继站进行信号传输。

在OFDM调制中，传输频带被划分为多个正交载波。根据待发射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发射，所以在任意给定载波上的数字数据或符号的传输速率低于使用单个载波的情况。

OFDM调制通过对待发射的信息进行快速傅立叶逆变换(“IFFT”)操作来实现。对于解调，则对接收到的信号进行快速傅立叶变换(“FFT”)操作以恢复发射的信息。在实际操作中，IFFT和FFT通过由数字信号处理分别完成离散傅立叶逆变换(“IDFT”)和离散傅立叶变换(“DFT”)来实现。相应地，OFDM调制的特征化特点是：针对传输信道内的多个频带产生正交载波。被调制的信号是数字信号，其具有相对低的传输速率且能够留在各自的频带内。数字信号并不直接调制个别载波。而是对所有载波进行IFFT处理来一次性调制。

在实施中，OFDM至少优选地用于从基站16到移动终端20的下行链路传输。每个基站16装配有“n”个发射天线34b(n＞＝1)，而且每个移动终端20装配有“m”个接收天线46a(m＞＝1)。值得注意的是，各个天线可采用适当的双工器或开关来接收和发射，且如此标记只是为了清楚起见。

当使用中继站22时，OFDM优选地用于从基站16到中继站22和从中继站22到移动终端20的下行链路传输。

参看图4，图4描述了中继站22的一个实例。类似于基站16和移动终端20，中继站22包括例如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、多个天线58a、58b以及中继电路60。中继电路60可使中继站22协助所述基站16和移动终端20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的承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未在图中示出)可配合用以放大和消除待处理信号中的带外干扰。下变频和数字化电路(未在图中示出)将滤波后的接收到的信号下变频至中频信号或基带频率信号，然后将其数字化成一个或多个数字流。

基带处理器52处理数字化的接收到的信号来提取在接收到的信号中传递的信息或数据比特。所述处理一般包括解调、译码和纠错操作。基带处理器52通常由一个或多个DSP和/或ASIC来实现。

对于发射方面，基带处理器52接收来自中继控制系统50的数字化的数据，并对其进行编码以用于发射，该数字化的数据可能代表音频、视频、数据或控制信息。被编码的数据被输出到发射电路54，并在发射电路中被调制器用来调制一个或多个具有期望发射频率的载波信号。功率放大器(未在图中示出)将被调制的载波信号放大到适于传输的级别，并通过匹配网络(未在图中示出)将被调制的载波信号传送到发射天线58b。本领域技术人员可用的各种调制和处理技术都可应用于在移动终端20和基站16间，如上所述直接或间接经由中继站22进行信号传输。

参看图5，描述了OFDM发射结构的逻辑表。最初，基站控制器12(图1中示出)将待发送到多个移动终端20的数据直接或通过中继站22的协助发送到基站16。基站16可使用与移动终端20有关的信道质量指示符(“CQI”)来调度用于传输的数据，以及选择用于传输调度数据的合适的编码和调制。CQI可直接由移动终端20提供，或者可在基站16处根据移动终端20提供的信息测定CQI。不论哪种情况，每个移动终端20的CQI是信道幅度(或响应)关于OFDM频带变化程度的函数。

调度数据62是比特流，数据加扰逻辑64以降低与数据相关的峰均功率比的方式对其进行扰码。使用CRC添加逻辑66来确定用于加扰数据的循环冗余校验(“CRC”)并将CRC添加到被加扰数据中。接下来，使用信道编码逻辑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，对特定移动终端20的信道编码是以CQI为基础的。在一个实施例中，信道编码逻辑68使用已知的涡轮编码技术。速率匹配逻辑70对被编码的数据进行处理来补偿与编码相关的数据扩展。

比特交织逻辑72系统地对被编码的数据中的比特位进行重新排序以使连续数据位的损失减到最小。所产生的数据位由映射逻辑74根据所选用的基带调制系统地映射为相应符号。优选使用正交幅度调制(“QAM”)或四相移相键控(“QPSK”)调制。优选基于特定移动终端20的CQI来选择调制的程度。使用符号交织逻辑76可系统地对符号进行重新排序，以进一步增强发射的信号对由频率选择性衰落引起的周期性数据损失的免疫力(immunity)。

此时，多组比特位被映射成代表在幅度和相位星座图中相应位置的符号。当期望空间分集时，空时分组码(“STC”)编码逻辑78对符号块进行处理，该逻辑能够以使发射信号更能抗干扰且更易在移动终端20处被译码的方式来修改符号。STC编码逻辑78对输入符号进行处理且提供“n”个输出，该输出的个数与基站16的发射天线34b的数量一致。相对应以上图2所描述的，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”个输出的符号代表了待发射数据且能够被移动终端20所恢复。

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78提供两个输出符号流。相应地，由STC编码逻辑78输出的每个符号流被发送到相应的IFFT处理器80a、80b(此处一并称为IFFT80)，为方便理解，图中IFFT处理器被分开示出。本领域的技术人员将意识到，一个或多个IFFT处理器可被单独地，或与此处描述的其他处理方法相结合地，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傅立叶逆变换。I FFT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82a，82b(此处一并称为前缀插入82)相关。每个由此产生的信号通过相应的数字上变频(“DUC”)与数模(“D/A”)转换电路84a、84b(此处一并称为DUC+D/A 84)在数字域中被上变频到中间频率并转换成模拟信号。由此产生的(模拟)信号同时以期望的RF频率被调制、放大，并通过RF电路86a、86b(此处一并称为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。移动终端16，下文将详细论述，将使用导频信号进行信道估计。

现在参看图6，图示为移动终端20直接从基站16或通过中继站22的协助接收发射的信号。当发射的信号到达移动终端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，仅详细描述和示出两条接收路径中的一条。模数(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到的信号等级的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94，所述同步逻辑94包括粗同步逻辑96，所述粗同步逻辑对几个OFDM符号进行缓冲并计算两个连续OFDM符号间的自相关性。由此产生的与最大相关结果相对应的时间指数可以确定精细同步搜索窗口，精细同步逻辑98使用该窗口来测定基于报头的精确的帧初始位置。精细同步逻辑电路98的输出有助于帧同步逻辑100进行帧采集。恰当的帧同步很重要，从而随后的FFT处理可提供从时域到频域的精确转换。精细同步算法是以报头携带的接收到的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。一旦帧同步采集出现，OFDM符号的前缀被前缀移除逻辑102移除，且由此产生的样例被发送到频率偏移校正逻辑104，该逻辑可补偿由发射机和接收机中不匹配的本地振荡器引起的系统频率偏移。优选地，同步逻辑电路94包括频率偏移与时钟估计逻辑106，该逻辑基于报头来帮助估计对发射的信号的影响，且将所述估计提供给校正逻辑104以恰当地处理OFDM符号。

此时，时域中的OFDM符号已准备好通过使用FFT处理逻辑108转换到频域。其结果是产生被发送到处理逻辑110中的频域符号。处理逻辑110使用分散导频提取逻辑112来提取分散的导频信号，使用信道估计逻辑114来测定基于提取到的导频信号的信道估计，并使用信道重建逻辑116提供所有子载波的信道响应。为了测定每个子载波的信道响应，导频信号本质上是多个导频符号，该导频符号以已知的时间和频率模式分散在遍布于OFDM子载波上的数据符号内。

图7示出资源块(“RB”)70、70a-70n(此后称为“RB 70”)，所述资源块具有上行链路导频设计。将两个或更多个RB 70a-70n结合在一起以形成基础信道单元(BCU)。RB70包括以模式排列的导频符号。所述导频符号模式被用于进行信道估计、数据解调、和探测、以及其他目的。

RB 70包括多个行和列。例如，所述RB 70包括12行和6列。在每行上提供六个符号或音频，例如在其他符号类型中的OFDM符号。本领域的技术人员应当认识到任意数目的行和列都适用。例如，所述RB 70可配置成各种大小，包括12x6、18x6和6x4，等等其他大小。优化所述RB 70以用于信道化和小型分组传输(VoIP)。图7示出的RB 70具有沿列轴的时间轴和沿横轴的频率轴。

图7示出多个RB配置，两个发射机系统的所述RB配置具有不同密度配置的导频符号模式。所述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。第一发射机的导频符号用“1”表示，第二发射机的导频符号用“2”表示。所述RB 70包括导频符号区域和数据信号区域。基于邻接资源的容量和多天线发射和接收模式(MIMO)来选择所述导频符号模式和密度值。

为STC解码器118提供频域符号，所述STC解码器在两个接收的路径上进行STC解码以恢复发射的符号。使用符号解交织逻辑120将被恢复的符号按顺序放回，所述符号解交织逻辑120与基站16发射机的符号交织逻辑76相对应。

随后使用解映射逻辑122将解交织的符号解调或解映射到相应的比特流。之后使用比特解交织逻辑124对比特进行解交织，该比特解交织逻辑124与发射机结构中的比特交织逻辑72相对应。然后解交织的比特被速率解匹配逻辑126处理并被传递给信道译码逻辑128以恢复最初的被加扰数据和CRC校验和。相应地，CRC逻辑130移除CRC校验和，以传统方式校验被加扰数据，并将被加扰数据提供给解加扰逻辑132，解加扰逻辑134使用已知的基站解加扰代码来解加扰以恢复原始发射的数据134。

当恢复数据134时，通过信道变化分析逻辑138来确定CQI 136或至少足以在基站16处产生CQI的信息，并将它们发送到基站16。如上所述，CQI 136可以是载波干扰比(“CIR”)140的函数，也可以是信道响应关于OFDM频带上各种子载波的变化程度的函数。对于该实施例，将OFDM频道上每个用于传输信息的子载波的信道增益与另一个信道增益做比较以确定关于OFDM频带的信道增益的变化程度。

提供OFDM系统的上行链路(“UL”)控制结构可以使得移动终端20能够与基站16进行通信。所述上行链路控制结构包括上行链路确认(UL ACK)信道和专用控制信道，所述专用控制信道可将信息传送回来，例如信道质量指示符(CQI)信息、预编码矩阵指数(PMI)信息和排列信息、和其他信息。移动终端20可采用UL ACK信道以初始接入OFDM系统、请求宽带、触发继续协商服务、建议分配重新配置的报头、以及其他目的。此外，提供下行链路确认(DL ACK)信道以确认UL数据传输。所述DL ACK信道包括在整个频带上扩展的n个音频。对于预期用户，电源控制所述DL ACK信道，其中，通过为每位用户分配信道来提供电源控制。

对固定数目的资源进行分配以控制信道，所述信道包括UL ACK信道、DLACK信道、UL电源控制信道和多情况(multi-case)控制信道。超帧控制可以发送固定数目的资源的信号。一组ACK信道被限定用于所有单播分配，而单独的一组ACK信道可被限定用于组分配。通过分区数和层来确定用于特定分组传输的ACK信道。通过多个ACK分区来发送ACK信号，其中ACK分区被限定为一组连续的音频或子载波。ACK信号的值可通过非相干检测或相干检测来确定。正交扩频码可用于将多个ACK信号多路复用到相同的ACK分区上。

上行链路控制信道结构支持单播分配和组分配的UL ACK信道。如同在多码字MIMO(“MCW-MIMO”)或多用户MIMO(“MU-MIMO”)中一样，所述UL控制信道结构也可以支持不同分组的多个ACK，所述分组在相同资源上传输。UL控制信道同样提供频率选择性调度和预编码的反馈，包括简单的分集分配。

对于MU-MIMO，给每个分配到相同分区的用户提供单独的单播信息。所述单播控制段可能包括MU-MIMO报头或有针对性地分配给较低的几何覆盖区域用户的多播信息。所述报头包括表示在相同资源上多路复用的多层的信息类型。而且，所述报头包括在基于预编码反馈的码本情形下用于传输的PMI。所述PMI是一个矩阵，该矩阵具有与层数相等的列数，其中每一列包括与相应层对应的预编码向量。

将固定数目的资源分配给UL专用控制信道。资源被划分成UL控制分区，其中分配给用户的分区数目取决于反馈所要求的数目。分配给用户的分区在频带上扩展以获得频率分集。CRC保护UL控制信息并且通过用户ID来对UL控制信息进行加扰。信息内容可以改变每个反馈实例以调节事件驱动控制信息，例如，带宽请求。

提供UL随机接入(“RA”)信道可使用户能够通过多个物理控制结构之一初步获得对系统的接入。根据某一实施例，所述UL随机接入信道是指定的资源。UL随机接入是多个移动终端20请求接入/带宽时对信道的争夺。将指定的资源分配给这些接入请求。所述接入请求可在资源上扩展或重复，所述资源可专门用于随机接入和带宽请求。如果存在多种可能性，那么移动终端20可从一个序列和位置中进行随机选择。

根据某一实施例，移动终端20可随机从L序列之一中进行选择，该序列横跨N个RB 70。或者，序列长度L可被选择来将完整的序列限制在一个RB 70内。通过将扩频序列限制为一个RB 70，由于RB 70具有与RB所包含的物理上连续的音频实质上保持一致的频率，因此这些扩频序列可保持如RB 70那样的正交性。所述扩频序列在每个RB 70中重复以获得分集。

如果将众多资源分配来用于上行链路控制，那么资源将被划分为M块用于随机接入的时域-频域块。在这种情况下，每个子帧的不同代码/资源的数目是LM，其中M的值可通过基站16动态地指定。在某些实施例中，超帧(否则该超帧被指定为具有F帧)内的子帧也是随机选择的，其中，每个超帧的不同代码/资源/子帧的数目被限定为LMF。

另一个物理控制结构包括将随机接入请求与UL控制信号重叠。所述接入请求可在资源上扩展或重复以用于上行链路控制，例如，CQI，以及其他的上行链路控制。如果存在多种可能性，那么移动终端20可从一个序列和位置中进行随机选择。例如，所述移动终端20可随机地从L序列之一中进行选择，其中L小于或等于RB的大小。通过将扩频序列限制为一个RB 70，由于RB 70具有与RB所包含的物理上连续的音频或子载波实质上保持一致的频率，因此这些扩频序列可保持如RB 70那样的正交性。长度为L的序列完全在N个RB 70中的每个RB 70上重复。每个序列重复的相关组合可在基站16处提高检测能力。

尽管RA请求与UL信号重叠，但是如果将众多资源分配来用于上行链路控制，则资源会被划分成M块用于随机接入的时域-频域块。每个子帧的不同代码/资源的数目是LM。其中N和M的值可通过基站16动态地指定。在某些实施例中，超帧(否则该超帧被指定为具有F帧)内的子帧也是随机选择的。在某些实施例中，序列横跨N个RB 70。在这种情况下序列的长度是LN，并且每个子帧的不同代码/资源的数目是LNM。

在某些实施例中，L序列是一系列正交的扩频序列，其中L序列可被划分成两种表示类型。第一类型包括不具有先前分配的移动终端ID的系统接入请求，并且第二类型包括具有分配的移动终端ID的系统接入请求。假如移动终端20被授权来接入系统，那么通过序列/资源块ID来对下行链路(DL)控制段接入授权进行加扰。所述接入授权信息包括对接入发起请求的移动终端20的用户识别。在UL控制段上提供接入授权信息。通过序列来对接入授权信息进行加扰，所述序列被移动终端20应用于UL随机接入信道上。所述UL控制段包括MCCS，该MCCS具有组合索引和/或排列索引以及RAB，并且如果连续的资源已被分配，那么RAB包括用于个别分配的单播分配信息和用于组分配的组分配信息。利用连续分配信息分配连续资源，连续分配信息对于UL和DL分配是不同的。每个信息包括基础信道单元(BCU)的资源识别和多个所分配的资源。此外，提供位图来表示所分配的资源。对于位图，其长度可以是连续域的长度。可以在超帧控制中发送长度的信号。UL连续分配信息包括在UL控制段中。另外，UL连续分配信息包括在单独的分区中。UL/DL连续分配信息通过目标用户的用户识别来进行加扰。基站16试图消除干扰以便从UL控制中移除RA信道。

另一个物理控制结构包括将RA信道重叠在宽带UL资源上。请求在UL信道上扩展或重复，而且可能是在整个带宽上扩展或重复。如果存在多种可能性，那么把用户的随机接入操作分配给一个长度为L的序列和一个位置。

为随机接入信道分配一个长度为L的序列以供所有的用户使用。全部的资源NT被划分成M块用于随机接入的时域-频域块。通过扩展和重复的接入序列可横跨NT/M＝N个RB(例如，N＝3)。所述移动终端20可随机选择M中的其中之一，其中，每个子帧的不同资源的数目是M。用于请求的子帧也是随机选择的。

随机接入序列是一系列正交的扩频序列。两个序列被限定成两种表示类型。第一类型包括不具有先前指定的移动终端ID的系统接入请求，并且第二类型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被授权来接入系统，那么通过序列/资源块ID来对下行链路(DL)控制段接入授权进行加扰。基站16试图消除干扰以从UL控制中移除RA信道。在假设RA被发送的情况下或RA没有被发送的情况下，所述基站16试图对UL控制和业务传输进行解码。

本发明提供了一种用于子帧的改进的信道化和控制信道设计，如WiMAX子帧。WiMAX基本帧结构包括超帧、帧、子帧和符号。每个超帧的跨度为20ms并且其可以被划分为4个大小相同的5ms的无线帧。根据一个实施例，每个5ms的无线帧包括8个子帧。子帧可被分配用于DL或UL传输。存在三种类型的子帧：具有6个OFDM符号的子帧；具有5个OFDM符号的子帧；具有7个OFDM符号的子帧。

在每个子帧内提供用于控制和业务的信道化，并且用于控制和业务的信道化可以横跨相应子帧内的符号。本发明使用单独的域以支持UL和DL的扩展的子帧。所述扩展的子帧被限定来连接多个子帧上的子信道资源以降低控制总开销(overhead)资源和提高UL的覆盖。

带宽被划分成多个域，多个域包括分集域、局部域和扩展帧域。所述域包括一些一维排列的资源，这些资源以基础信道单元(“BCU”)为单位。换句话说就是，分集域、局部域和扩展帧域间资源的划分是利用BCU来实现的。运用所述分集域来支持分集分配。运用所述局部域来支持局部分配，或频率选择性调度，以优化基于特定用户的相对信号强度的连接质量。为了获得频谱效率的最小衰减，所述域可采用分数频率复用(“FFR”)来控制共信道干扰和支持通用频率复用。通过FFR，位于基站附近的移动终端20可在所有子信道可用的域上运行。而且，通过FFR，位于蜂窝边缘附近的移动终端20(即，远离基站16)可在并非所有子信道都可用的域上运行。

根据一个实施例，BCU包括三个资源块。所述资源块包括12个子载波和6个OFDM符号。为了包括三个RB而限定BCU的大小可以提供许多优点。对于VoIP分配，三个RB提供了足够的间隔尺寸和灵活性，而对于非VoIP分配，资源单元不受间隔尺寸的约束。换句话说，具有三个RB的BCU提供了信道估计性能和导频开销(overhead)资源间的权衡。对于组分配，诸如VoIP，所述组被分配在BCU的单元中。与此相反，个别的VoIP用户在RB单元中接收资源。而且，三个RB对应于394kHz，这样就提供了可接受的频率选择性调度性能。

图8示出了一个信道化程序，其中频带802被划分为多个资源块804a-804n，所述资源块具有可通过子载波A、B、C和D来识别的连续的音频。将三个连续的RB组合在一起以形成物理BCU 806a-806n。将所述物理BCU 806a-806n分配给分集域1(808)、分基域2(810)、分集域3(812)和局部域(814)中的一个。在域808、810、812和814中的所述物理BCU 806a-806n均匀分布在频带802上。在820、822和824处利用扇区特定的BCU排列对每个域内的物理BCU 806a-806n进行排列以便形成逻辑BCU。

图9示出了另一个信道化程序，其中频带902被划分为多个资源块(“RB”)904a-904n，所述资源块具有可通过子载波A、B、C和D来识别的连续的音频。把每个物理资源块904a-904n分配给分集域1(908)、分基域2(910)、分集域3(912)和局部域(914)中的一个。在域908、910、912和914中的所述物理RB 904a-904n均匀分布在频带902上。在920、922和924处利用扇区特定的BCU排列对每个域内的物理RB 904a-904n进行排列以便形成逻辑RB。三个RB组合在一起形成逻辑BCU。

扩展帧域中的基础信道单元(“BCU”)与在非扩展帧域中的基础信道单元一样采用相同的信道化。根据一个实施例，扩展帧域的控制信道可产生K-帧，并且扩展帧域中的分配被限定为K-帧。所述控制信道支持多播和单播控制。单播控制信息包含在第一子帧中的相关分区内。根据一个实施例，使用扩展子帧的传输可与使用非扩展子帧的传输共存。因此，只有使用扩展域的移动终端20受到增加延迟的影响。

一旦移动终端20接入系统，移动终端20可以请求UL上的资源以将信息传输至基站16。可为移动终端20提供几个选项用于执行UL资源请求。第一传输的参数可通过带宽请求来指定，该参数可基于能力协商而设置为默认值，，该参数也可基于更新而设置为预设配置，或者该参数可以其他方式设置。移动终端20可以通过包含以数据编码的附加再配置信息来变更指派参数，所述数据在下一个分组传输开始时生效(take effect)。这一切采用了控制信息的HARQ的优势。

移动终端20能够随机选择RA信号ID。信号ID可以是特定的扩频序列、时域-频域定位、时隙、交织、或其他信号ID。信号ID选项的设置为用户所知，并且与每个信号ID选项相关联的索引也为用户所知。

响应随机接入信道信号时，基站16可以将一个或多个用户ID、移动终端提供信息需要使用的初始UL资源、用户设备能力、来自移动终端的DL资源分配请求信息、以及附加细节(例如，组分配，基站程序，以及其他参数)分配给用户。这些分配信息可以携载用户ID信息。

从基站16发送至移动终端20的信息可通过使用随机选择的信号ID选项来识别基站16，该信号ID选项是由RA的用户选择的。例如，如果通过用户ID以某种方式来对控制信道进行加扰以响应RA，基站16将发送通过随机选择的信号ID的索引来加扰的控制信息，例如序列索引，序列定位等。

在另一个实施例中，某些信号ID可以为分配到用户ID的用户保留。例如，用户可能进行切换操作和接入新的服务扇区。如果没有提供分配的用户ID，用户可以从一系列随机接入信号ID中选择。或者，如果用户具有用户ID，那么用户可以从不同子集的信号选项中选择。如果移动终端20已经发送表示还未提供用户ID的信号选项时，作为应答，基站16可以发送通过RA信号索引来加扰并且包括用户ID的控制信息。而且，如果移动终端20已经发送表示其获得用户ID的信号选项时，基站16会发送通过RA信号索引来加扰并且不包括用户ID的控制信息。移动终端20可以在下一个用于用户设备能力等的UL传输中指出用户ID。

根据一个实施例，报头和可选的信息体可被添加到第一分组传输中。或者，报头和可选的信息体可被添加到第一分组传输中并且随后添加到每一个第N个分组中，其中N可以是1到无穷大。基站16可以为移动终端20提供分组传输的ACK/NAK以表示再配置信息已被正确接收。

在移动终端20的分配期间，用户可在提供配置或再配置细节的分组传输中嵌入报头。移动终端20可以在UL控制分区中的专有资源上请求UL资源。这些资源大小可能按照预定形式因不同帧而异。所述大小可被移动终端20及基站16知悉，从而配置之后不必进行信号发送。

根据一个实施例，资源请求可占用为另一信息(CQI、ACK/NAK、预编码索引等)保留的区域。请求的出现可由UL控制信息类型指定。移动终端20可以将所述类型设置至信息配置中，信息配置包括用于资源分配的空间。其结果是，信息的大小不同于为子帧指定的信息的大小。请求区域的出现是动态的，但不影响用户的UL控制的预定大小。资源请求可通过其他UL控制数据进行编码，从而资源请求被可靠地接收。

用于给定系统的请求具有多种形式。在第一实施例中，资源请求是单一的“开/关”指示。分配的细节可在再配置信息中给出，或从预设或默认配置中获得。可选择地，资源请求可以是信息，其中分配细节在该信息中被指明，例如延迟限制、QoS、分组堆积、资源大小，以及其它分配细节。分配细节可在再配置信息中获得或者从预设或默认配置中获知。例如，资源可被第二传输信道指定，UL资源可在分布的RB数据块上进行分配，带宽请求可以是4-10比特，表示QoS和第一传输谱效率或移动终端20的缓存大小，带宽请求可占用一区域否则该区域被分配用于另一目的，如DL CQI反馈，或UL资源请求可通过用户的其他UL控制数据进行编码以使带宽请求被可靠地接收。

根据可选实施例，接入系统后，可将随机接入信号ID之一(例如，信道序列或位置)分配给用户。资源请求可使用相同的序列或信道配置。与RA信道一样，也可以将资源请求机会(opportunities)的特定子帧分配给用户。所分配的信号可能是用户资源请求的唯一识别符。在第一个实施例中，一组信号ID可以被保留用于资源请求并且不可用于RA请求。分配的序列或位置是用户资源请求的唯一识别符。可为用户分配信号ID以识别带宽请求或资源请求。或者，可从完整的一组RA信号ID中将信号ID分配给用户。通过资源请求ID来加扰该序列以识别为BW请求或资源请求。分配的序列、位置、或加扰是用户的资源请求的唯一识别符。对于不同配置服务，例如，VoIP和http流量资源请求，和其他配置服务，可为用户分配多个信号ID。如果用户具有另一个获取资源请求且资源请求的机会频繁的机制，那么就不会以这种方式来为用户分配发送资源请求的信号。

再根据另一个实施例，UL带宽或资源要求可使用连续指定的资源。可以分配一个或更多个RB和多个RB来提供分集。UL带宽或资源可在如业务信号或控制信号的相同资源处与其它业务重叠。如果用户具有另一个用于资源请求且请求机会频繁的机制，那么就不会以这种方式来为用户分配发送资源请求的信号。由于初始信息具有有限的领域，例如，QoS和第一传输频谱效率或包括CRC的移动终端缓冲区大小，所以移动终端20的UL带宽和资源请求包括4-10字节。由于在基站16上使用干扰消除，所以移动终端20的UL带宽请求和资源请求旨在进行可靠的分集信号发送。通过RB、子帧、和分配的序列的位置来将用户分开。关于序列，可为每个用户分配用于使用的序列块。在其他实施例中，可为用户分配相同组的序列以有助于基站16处的检测。另外，可使用例如Zadoff-Chu或Walsh序列的正交序列。所述序列的长度可以小于RB的长度。如果为每个资源请求信道分配N个RB，那么该序列将在所有的RB上重复。或者，该序列在所有的N个RB上进行扩展。

移动终端20可发送服务信号的请求。该信息的大小可能很小，因为它表明更新或继续配置服务。根据第一选项，所述移动终端在接收给定类型服务的UL分配之后通过单独的信息来更新服务。该信息可能是简单的开/关触发器，从而使用预设或现有参数来更新服务。在连续分配的UL控制资源空间中发送信息，并且所述信息类型表明正在用信号发送更新的服务。可为所述移动终端20分配多个信息以切换多种服务，第一传输的更新参数可设置为默认值，并且第一传输的重新配置信号提供了参数变化。

或者，对于UL的更新请求，可为移动终端20提供加扰的ID。在所述移动终端20接收给定类型服务的UL分配后，通过单独的信息来更新服务。该信息可能是简单的开/关触发器，从而使用预设或现存参数来更新服务。在随机存储空间利用资源要求发送该信息便可更新最后配置参数的服务。可为所述移动终端20分配多个信息以切换多种服务。第一传输的更新参数可设定成默认值。

本发明可以用硬件、软件或软件硬件结合的方式来实现。适于执行此处所描述方法的任何类型的计算机系统或其它的设备，都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。本发明也可以嵌入在计算机程序产品中，这样的计算机软件产品包括了所有能够实现这里描述的方法的特点，并能在加载进计算机系统后该计算机程序产品能够执行这些方法。存储介质可以是易失性存储器也可以是非易失性存储器。

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示出的和描述的内容。另外，值得注意的是，除非上文有相反的提及，所有附图并不是按比例绘制的。根据上述说明各种修改和变化是可能的且不偏移本发明的范围和精神的，本发明的范围和精神只由下面的权利要求限制。

Claims (20)

1.一种在无线通信网络中执行信道化的方法，所述无线通信网络包括至少一个基站，所述基站通信地连接到至少一个移动终端，所述方法包括：

在基站处将无线通信网络的带宽划分成多个域；

在基站处形成资源块以接收在无线通信网络上发射的数据符号；

在基站处组合多个资源块以形成物理基础信道单元；

在基站处将所述物理基础信道单元分配给多个域中的一个域；

对物理基础信道单元执行排列以形成逻辑基础信道单元；

提供信道以通信地连接基站和移动终端；以及

使移动终端开始将接入授权信息和用户识别发送给基站，从而在逻辑基础信道单元中发射数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中带宽被划分成分集域和局部域中的至少一个域。

3.根据权1利要求所述的方法，其中组合三个资源块以形成物理基础信道单元。

4.根据权1利要求所述的方法，其中对物理基础信道单元执行的排列是指扇区特定的排列。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述域包括分数频率复用，从而基于基站和移动终端间的距离来调节移动终端可用的资源。

6.根据权利要求5所述的方法，其中分数频率复用将所有资源授权给靠近基站的移动终端，并将有限的资源授权给远离基站的移动终端。

7.根据权1利要求所述的方法，其中数据符号包括音频。

8.一种在无线通信网络中执行信道化的方法，所述无线通信网络包括至少一个基站，所述基站通信地连接到至少一个移动终端，所述方法包括：

在基站处将无线通信网络的带宽划分成多个域；

在基站处形成物理资源块以接收在无线通信网络上发射的数据符号；

在基站处将物理资源块分配给多个域中的一个域；

对物理资源块执行排列以形成逻辑资源块；

在基站处组合多个逻辑资源块以形成逻辑基础信道单元；

提供信道以通信地连接基站和移动终端；以及

使移动终端开始将接入授权信息和用户识别发送给基站，从而在逻辑基础信道单元中发射数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其中带宽被划分成分集域和局部域中的至少一个域。

10.根据权利要求8所述的方法，其中组合三个逻辑资源块以形成逻辑基础信道单元。

11.根据权利要求8所述的方法，其中对物理资源块执行的排列是指扇区特定的排列。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述域包括分数频率复用，从而基于基站和移动终端间的距离来调节移动终端可用的资源。

13.根据权利要求12所述的方法，其中分数频率复用将所有资源授权给靠近基站的移动终端，并将有限的资源授权给远离基站的移动终端。

14.根据权利要求8所述的方法，其中数据符号包括音频。

15.一种可用于无线通信网络中的基站，所述基站通信地连接到至少一个移动终端，所述基站包括：

控制系统，所述控制系统被配置为：

将无线通信网络的带宽划分成多个域；

形成资源块以接收在无线通信网络上发射的数据符号；

组合多个资源块以形成物理基础信道单元；

在基站处将物理基础信道单元分配给多个域中的一个域；以及

对物理基础信道单元执行排列以形成逻辑基础信道单元；以及

天线，所述天线通信地连接基站和移动终端，所述天线从移动终端接收接入授权信息和用户识别并在逻辑基础信道单元上发射数据，

其中无线通信系统被配置为发射具有不同的帧大小的数据。

16.根据权利要求15所述的基站，其中控制系统将带宽划分成分集域、局部域和扩展帧域中的至少一个域。

17.根据权利要求15所述的基站，其中所述控制组合三个资源块以形成物理基础信道单元。

18.根据权利要求15所述的基站，其中所述控制系统对物理基础信道单元执行扇区特定的排列。

19.根据权利要求15所述的基站，其中所述控制系统对多个域执行分数频率复用以基于基站和移动终端间的距离来调节移动终端可用的资源。

20.根据权利要求19所述的基站，其中所述控制系统使用分数频率复用以将所有资源授权给靠近基站的移动终端，并将有限的资源授权给远离基站的移动终端。

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