宽带无线通信系统中减少资源分配信息消息量的装置和方法

摘要

提供了一种用于在宽带无线通信系统中减少资源分配信息消息量的装置和方法，其中调度器确定是否生成上行链路控制区域分配信息，并且生成器根据确定结果来生成所述上行链路控制区域分配信息。

说明书

技术领域

本发明通常涉及一种宽带无线通信系统，更具体地，涉及一种用于在宽带无线通信系统中减少资源分配信息消息量的装置和方法。

背景技术

称作第四代(4G)系统的下一代通信系统正在积极研究，以便以100Mbps或更高速度向用户提供具有不同服务质量(QoS)需求的服务。一个非常积极的研究领域关注提供保证给宽带无线接入(BWA)通信系统的具有机动性和QoS的高速服务，所述宽带无线接入(BWA)通信系统例如为无线局域网(WLAN)和无线城域网络(WMAN)。这样的主要通信系统是电气和电子工程师协会(IEEE)802.16e系统。

IEEE 802.16工作组所研发的主要标准是IEEE 802.16d和IEEE 802.16e，它们被分类为单载波、正交频分复用(OFDM)和正交频分多址(OFDMA)。IEEE 802.16d/e OFDMA标准用时间和频率资源来定义下行链路(DL)和上行链路(UL)帧结构并且定义帧内的基于无线信道状态的资源分配，以便向接收机有效地传送数位信息。

图1图示了传统OFDMA通信系统中的帧结构。

参考图1，OFDMA帧包括DL帧110和UL帧120。

DL帧110包括前导码(preambe)111、帧控制首部(frame control header，FCH)113、DL-MAP115、UL-MAP117和DL数据突发(tata burst)119。

前导码111提供移动站(MS)获取初始同步并且执行小区搜索需要的信息。FCH 113表示DL-MAP 115和UL-MAP 117的编码方案。DL-MAP 115提供用于每个MS的资源分配信息消息，UL-MAP 117提供用于待从MS传送的UL帧120和UL数据突发123的控制区域121的资源分配信息消息。DL数据突发119将用户数据从基站(BS)运送到MS。

UL帧120包括控制区域121和UL数据突发123。控制区域121传递用于从MS通信到BS所需的控制信息，并且UL数据突发123将用户数据从MS运送到BS。

控制区域121包括测距(ranging)信道151、信道质量信息(CQI)信道153、确收(ACK)信道155和测深(sounding)信道157。

MS可以在测距信道151上将数据发送到BS，而不需来自BS的资源分配。测距信道151用于初始网络进入(entry)、移交(handoff)请求或者资源分配请求。CQI信道153将MS的DL信道状态通知给BS。ACK信道155向BS指示MS是否已经成功地接收到DL数据突发。测深信道157是BS从中获取关于MS的信道信息的区域。

在上述的OFDMA帧结构中，MAP信息和数据突发为资源而竞争，因为在同一帧中配置具有资源分配信息消息和用户数据突发的MAP区域。MAP信息和用户突发在资源方面是折衷(trade-off)的关系。这意味着随着MAP信息量的增加，可用于用户突发的资源量减少。尽管帧结构是动态可变的，但是在实际的系统实现中这种情况很少。特别地，UL帧120的控制区域121趋向于在每帧具有相同的配置。每帧中相同资源分配信息消息的传送导致可用于数据突发的资源减少，从而减小了系统的整个数据速率。

发明内容

技术方案

本发明的一方面基本上解决了至少上面的问题和/或缺点并且提供了至少下列优点。因此，本发明的一方面是提供一种用于在宽带无线通信系统中减少资源分配信息消息的开销的装置和方法。

本发明的另一方面是提供一种用于通过与宽带无线通信系统中的预定区域相关联的资源分配信息消息的周期传送来增加用户数据的数据速率的装置和方法。

根据本发明的一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的BS的装置，其中，调度器确定是否生成上行链路控制区域分配信息，并且生成器根据确定结果来生成所述上行链路控制区域分配信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的MS的装置，其中，接收机接收资源分配信息消息，和如果所述资源分配信息消息不包含上行链路控制区域分配信息，则解译器保持所存储的上行链路控制区域分配信息，并且如果所述资源分配信息消息包含上行链路控制区域分配信息，则解译器将所存储的上行链路控制区域分配信息更新为所包含的上行链路控制区域分配信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的BS的操作方法，其中，确定是否生成上行链路控制区域分配信息，所述上行链路控制区域分配信息是关于上行链路控制区域的资源分配信息，并且根据确定结果来生成所述上行链路控制区域分配信息。

根据本发明的再一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的MS的操作方法，其中，接收资源分配信息消息，如果所述资源分配信息消息不包含作为关于上行链路控制区域的资源分配信息的上行链路控制区域分配信息，则保持所存储的上行链路控制区域分配信息，并且如果所述资源分配信息消息包含上行链路控制区域分配信息，则将所存储的上行链路控制区域分配信息更新为该上行链路控制区域分配信息。

根据本发明的又一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的BS的操作方法，其中，生成包括上行链路控制区域信息的广播消息，所述上行链路控制区域信息是关于上行链路控制区域的资源分配信息，并且每预定数目的帧广播所述广播消息。

根据本发明的再一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的MS的操作方法，其中，每预定数目的帧接收广播消息，并且通过解译广播消息来获取上行链路控制区域分配信息。

根据本发明的再一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的BS的装置，其中，生成器生成包括上行链路控制区域分配信息的广播消息，并且发射机每预定数目的帧广播所述广播消息。

根据本发明的再一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的MS的装置，其中，接收机每预定数目的帧接收广播消息，并且解译器通过解译广播消息来获取上行链路控制区域分配信息。

根据本发明的再一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的BS的操作方法，其中，生成包括上行链路控制区域分配信息和关于该上行链路控制区域分配信息的周期性信息的广播消息，并且将所述广播消息广播到MS。

根据本发明的再一方面，提供了一种宽带无线通信系统中的MS的操作方法，其中，接收包括上行链路控制区域分配信息和关于该上行链路控制区域分配信息的周期性信息的广播消息，并且通过解译所述广播消息来获取所述上行链路控制区域分配信息。

附图说明

从结合附图时进行的下列详细描述，本发明的上面和其他方面、特征和优点将变得更加明显，附图中：

图1图示了传统的OFDMA通信系统中的帧结构；

图2是根据本发明的宽带无线通信系统中的发射机的方框图；

图3是根据本发明的宽带无线通信系统中的接收机的方框图；

图4是图示在根据本发明示例性实施例的宽带无线通信系统的BS中用于生成资源分配信息消息的操作的流程图；

图5是图示在根据本发明示例性实施例的宽带无线通信系统的MS中用于检测资源分配信息消息的操作的流程图；

图6是图示在根据本发明另一示例性实施例的宽带无线通信系统的BS中用于生成资源分配信息消息的操作的流程图；

图7是图示在根据本发明另一示例性实施例的宽带无线通信系统的MS中用于检测资源分配信息消息的操作的流程图；和

图8是图示在根据本发明第三示例性实施例的宽带无线通信系统的MS中用于检测资源分配信息消息的操作的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，公知的功能或构造由于会在不必要的细节上模糊本发明，因此不对其进行详细描述。

本发明公开了一种通过减少宽带无线通信系统中的资源分配信息消息的开销来增加系统的数据速率的装置和方法。上下文中将以OFDMA系统作为示例来进行下列描述。

图2是根据本发明的OFDMA通信系统中的BS的发射机的方框图。

参考图2，发射机包括调度器201、MAP生成器203、信道编码器205、调制器207、资源映射器209、OFDM调制器211、数模转换器(DAC)213和射频(RF)发射机215。

调度器201生成用于对DL数据突发区域、UL数据突发区域和UL信息区域的资源分配的调度信息(下文中，“资源分配调度信息”)。UL控制区域包括测距信道、CQI信道、ACK信道和测深信道。CQI信道等效于快速反馈信道。特别地，根据本发明，调度器201确定是否生成关于对UL控制区域的资源分配的信息(下文中，“UL控制区域分配信息)。UL控制区域分配信息可以关于整个UL控制区域或者部分UL控制区域。当是时候生成UL控制区域分配信息时或者当UL控制区域分配信息变化时，调度器201控制生成UL控制区域分配信息。特别是在后一种情况下，调度器201控制在预定数目的连续帧内生成UL区域分配信息。

MAP生成器203基于从调度器201接收到的资源分配调度信息来生成MAP消息、即资源分配信息消息。特别地，MAP生成器203根据调度器201中是否已经生成UL控制区域分配信息来生成MAP消息，也就是，如果生成了UL控制区域分配信息，则MAP生成器203生成包括UL控制区域分配信息的MAP消息。在这种情况下，MAP生成器203在MAP消息中包括与UL控制区域分配信息相关联的有效持续时间信息。另一方面，如果未生成UL控制区域分配信息，则MAP生成器203生成没有UL控制区域分配信息的MAP消息。

信道编码器205以预定的编码率来编码从MAP生成器203接收到的资源分配信息消息。调制器207以预定的调制方案(例如正交相移键控(QPSK))将从信道编码器205接收到的编码数据调制成码元。

资源映射器209将根据帧结构的码元映射成例如帧的副载波。OFDM调制器211通过逆快速傅立叶变换(IFFT)将映射后的码元例如从频率信号转换为时间信号。

DAC 213将时间信号转换为模拟信号，并且RF发射机215将模拟信号上变频到载频并且通过天线发送该载频信号。

图3是根据本发明的OFDMA通信系统中的MS的接收机的方框图。

参考图3，接收机包括RF接收机301、模数转换器(ADC)303、OFDM解调器305、MAP提取器307、解调器309、信道解码器311和MAP解译器313。

RF接收机301将通过天线接收的RF信号下变频为基带信号，并且ADC303将基带信号转换为数字信号。

OFDM解调器305通过快速傅立叶变换(FFT)将从ADC 303接收的时间信号转换为频率信号。MAP提取器307从频率信号中提取MAP信号。

解调器309以预定的解调方案来解调MAP信号，并且信道解码器311以预定的编码率来解码解调的MAP数据。

MAP解译器313解译从信道解码器311接收的MAP信息并且更新关于可用于MS的资源的信息。特别是，根据本发明，MAP解译器313确定MAP信息是否包括UL控制区域分配信息，并且相应地更新所存储的UL控制区域分配信息。在MAP信息中存在UL控制区域分配信息时，MAP解译器313将所存储UL控制区域分配信息更新为新的UL控制区域分配信息。在MAP信息中不存在UL控制区域分配信息时，MAP解译器313保持所存储的UL控制区域分配信息。在MAP消息包括有效持续时间信息的情况下，如果直到由有效持续时间信息表示的有效持续时间到期也没有接收到新的UL控制区域分配信息，则MAP解译器313删除所存储的UL控制区域分配信息。这里，UL控制区域包括测距信道、CQI信道、ACK信道和测深信道。CQI信道等效于快速反馈信道。

尽管未示出，但是控制信号发射机基于UL控制区域分配信息来执行到BS的UL信令(例如，测距、CQI、ACK等)。

图4是图示在根据本发明示例性实施例的OFDMA通信系统的BS中用于生成资源分配信息消息的操作的流程图。

参考图4，在步骤401，MAP生成器203确定是否是时候生成MAP消息。如果是时候生成MAP消息，则MAP生成器203在步骤403中检查DL和UL资源分配调度。

在步骤405，MAP生成器203通过将资源分配调度中设定的UL控制区域分配信息与最近发送的UL控制区域分配信息进行比较来确定UL控制区域分配信息是否已经变化。如先前所述，UL控制区域包括测距信道、CQI信道、ACK信道和测深信道，并且CQI信道等效于快速反馈信道。

如果UL控制区域分配信息已经变化，则MAP生成器203在步骤407将变量“m”设定为0。变量m表示在UL控制区域分配信息变化之后发送的没有控制区域分配信息的帧的数目。

在步骤409，MAP生成器203生成具有变化后的UL控制区域分配信息的MAP消息。UL控制区域分配信息可以关于全部或部分UL控制区域。

另一方面，如果UL控制区域分配信息仍未变化，则在步骤411，MAP生成器203确定是否是时候生成UL控制区域分配信息。具体地，MAP生成器203在具有UL控制区域分配信息的MAP传送之后对不具有UL控制区域分配信息的连续MAP传送的数目进行计数，并且将所述计数与用于生成UL控制区域分配信息的预定时间段进行比较。所述时间段是取决于系统设置的变量。

在步骤411中，如果是时候生成UL控制区域分配信息，则在步骤409，MAP生成器203生成具有在步骤403中检查的UL控制区域分配信息的MAP消息。

在步骤411中，如果不是生成UL控制区域分配信息的时候，则MAP生成器203在步骤413中使变量m增加1。如果在增加m之后仍不是生成UL控制区域分配信息的时候，则在步骤415，MAP生成器203将m与变量“N”进行比较。N表示具有UL控制区域分配信息以确保修改后的UL控制区域分配信息的接收的连续帧的数目，也就是，变化后的UL控制区域分配信息是在从当UL控制区域分配信息已经变化时的时刻开始计数的N个连续帧内被发送的。N取决于系统设置。

如果m小于N，则在步骤409，MAP生成器203生成具有UL控制区域分配信息的MAP消息。

如果m大于或等于N，则在步骤417，MAP生成器203生成没有UL控制区域分配信息的MAP消息。

图5是图示在根据本发明示例性实施例的OFDMA通信系统的MS中用于检测资源分配信息消息的操作的流程图。

参考图5，在步骤501，MAP解译器313监视MAP消息的接收。

一旦接收到MAP消息，则在步骤503，MAP解译器313确定MAP消息是否包括UL控制区域分配信息。UL控制区域包括测距信道、CQI信道、ACK信道和测深信道，并且CQI信道等效于快速反馈信道。

在存在UL控制区域分配信息时，在步骤505，MAP解译器313将所存储的UL控制区域分配信息更新为接收到的UL控制区域分配信息。

在不存在UL控制区域分配信息时，在步骤507，MAP解译器313保持所存储的UL控制区域分配信息。

MAP解译器313在步骤509中检查数据突发区域信息，并且随后结束本发明的算法。

图6是图示在根据本发明另一示例性实施例的OFDMA通信系统的BS中用于生成资源分配信息消息的操作的流程图。

参考图6，在步骤601，MAP生成器203确定是否是时候生成MAP消息。如果是时候生成MAP消息，则在步骤603，MAP生成器203检查DL和UL资源分配调度。

在步骤605，MAP生成器203通过将资源分配调度中设定的UL控制区域分配信息与最近传送的UL控制区域分配信息进行比较，来确定UL控制区域分配信息是否已经变化。如先前所述，UL控制区域包括测距信道、CQI信道、ACK信道和测深信道，并且CQI信道等效于快速反馈信道。

如果UL控制区域分配信息已经变化，则在步骤607，MAP生成器203生成用于UL控制区域分配信息的有效持续时间信息。因为所传送的UL控制区域分配信息在一时间段的持续时间逝去之后不再有效，因此在定期传送UL控制区域分配信息的情况下，MAP生成器203生成有效持续时间信息以便向MS通知该时间段。

在步骤609，MAP生成器203生成具有变化后的UL控制区域分配信息和有效持续时间信息的MAP消息。UL控制区域分配信息可以包括关于一些或全部UL控制区域的信息。

另一方面，如果在步骤605UL控制区域分配信息仍未变化，则在步骤611，MAP生成器203确定是否是时候生成UL控制区域分配信息。具体地，MAP生成器203在具有UL控制区域分配信息的MAP传送之后对不具有UL控制区域分配信息的连续MAP传送的数目进行计数，并且将该计数与所述时间段进行比较。所述时间段是取决于系统设置的变量。

在步骤611，如果不是生成UL控制区域分配信息的时候，则在步骤613，MAP生成器203生成不具有UL控制区域分配信息的MAP消息。

图7是图示在根据本发明另一示例性实施例的OFDMA通信系统的MS中用于检测资源分配信息消息的操作的流程图。

参考图7，在步骤701，MAP解译器313监视MAP消息的接收。

一旦接收到MAP消息，在步骤703，MAP解译器313确定MAP消息是否包括UL控制区域分配信息。UL控制区域包括测距信道、CQI信道、ACK信道和测深信道，并且CQI信道等效于快速反馈信道。

在存在UL控制区域分配信息时，在步骤705，MAP解译器313将所存储的UL控制区域分配信息更新为接收到的UL控制区域分配信息。

在不存在UL控制区域分配信息时，在步骤707，MAP解译器313确定是否已经存储了先前的UL控制区域分配信息。

如果已经存储了先前的UL控制区域分配信息，则在步骤709，MAP生成器313检查所存储的UL控制区域分配信息的有效持续时间。

如果UL控制区域分配信息仍旧有效，则在步骤711，MAP解译器313保持所存储的UL控制区域分配信息。

相反，如果在步骤709确定UL控制区域分配信息是无效的，则在步骤713，MAP解译器313删除所存储的UL控制区域分配信息。由于其有效持续时间已经逝去的UL控制区域分配信息不是可靠的，因此通过删除该UL控制区域分配信息来防止使用由该UL控制区域分配信息表示的区域。除了删除以外，可以在MS中设定一个标志以便指示UL控制区域分配信息是否有效，或者MS可以一直检查UL控制区域分配信息的有效持续时间。

在步骤715，MAP解译器313检测数据突发区域信息。

在本发明的上述实施例中，UL控制区域分配信息被周期性地生成并且被包含在MAP消息中。这里，UL控制区域分配信息可以描述对整个UL控制区域或者诸如测距区域的特定控制区域的资源分配。

提出了本发明的第三实施例，在该第三实施例中，BS在生成MAP信息期间对于每个UL控制区域设定有效持续时间指示符。例如，UL-MAP信息元素(UL-MAP_IE)中包含的连接标识符(CID)可被用作针对在UL-MAP_IE中包含的分配信息的有效持续时间指示符。对于提供初始测距区域信息的UL-MAP_IE，在UL-MAP_IE中包含的CID中BS设定“0000”可以表示初始测距区域信息有效，直到传送新的初始测距区域信息。BS将CID设定为“ffff”可以表示初始测距区域信息仅在运送UL-MAP_IE的帧内有效，也就是，UL-MAP_IE的CID可被用来表示本发明的第二实施例中使用的有效持续时间，即，如果CID是“0000”，则该有效持续时间持续到接收到运送新的初始测距区域信息的帧。如果CID是“ffff”，则有效持续时间被限制为一帧。

可以预测本发明的第四实施例，其中UL控制区域分配信息在广播消息中被发送。该广播消息不是每一帧被广播的。例如，可以使用下面表1中图示的具有附加类型-长度-值(TLV)的上行链路信道描述符(UCD)消息。

表1

[表1]

 

名称类型   (1字节)长度值测距区域                    212                  5/10/15/20                                                            TLV的值由多达4个链接部分组成   (每个测距方法一个部分)，每个链   接部分具有下列结构：           位#0-31：包含与在表287中的用于 UIUC＝12的部分中相同的字段     位#32-34：定义在2^d个帧内的周期性的参数d                      位#35-39：按帧表达的分配阶段   快速反馈区域    210         5   位#0-31：包含与在表295a中的快速   反馈分配IE中相同的字段            位#32-34：定义在2^d个帧内的周期性的参数d                         位#35-39：按帧表达的分配阶段      HARQACK 区域    211         4   位#0-23：包含与在表302t中的HARQ   ACKCH区域分配IE中相同的字段       位#24-26：定义在2^d个帧内的周期性的参数d                         位#27-31：按帧表达的分配阶段      测深区域                213               5     每个测深区域5个字节               位#0-31：包含与在表289中的PAPR    减少/安全区/测深区分配IE中相同    的下列字段                        位#32-34：定义在2^d个帧内的周期性的参数d                         位#35-39：按帧表达的分配阶段      

广播消息可以包括关于表1中列出的多条信息当中的至少一个UL控制区域的分配信息，也就是，广播消息可以包括关于下列区域的分配信息：测距区域(初始测距区域、切换测距区域、周期测距区域、带宽测距区域等)、其中CQI被馈回的快速反馈区域、其中HARQ响应信号被馈回的HARQ ACK区域和运送测深信号的测深区域。关于每个UL控制区域的分配信息可以包括分配信息元素(IE)、表示UL控制区域的周期的周期性和表示周期性的开始点的分配阶段。周期性是定义2^d个帧内的周期性的参数“d”，并且分配阶段在表1中按帧来表达。

图8是图示在根据本发明第三示例性实施例的宽带无线通信系统的MS中用于检测资源分配信息消息的操作的流程图。

参考图8，在步骤801，MAP解译器313确定所接收的帧是否具有MAP消息。

当存在所述MAP消息时，在步骤803，MAP解译器313通过对该MAP消息的循环冗余码校验(CRC)校验来确定该MAP接收是否正常。

如果该MAP消息不正常，则在步骤805，MAP解译器313控制MS在该帧期间不起作用(inoperative)。

如果该MAP消息正常，则在步骤807，MAP解译器313确定UL控制区域分配信息是否存在于MAP消息中。

在存在UL控制区域分配信息时，在步骤809，MAP解译器313用接收到的UL控制区域分配信息来更新当前UL控制区域分配信息，并且在步骤811存储更新后的UL控制区域分配信息，也就是，MAP解译器313将所存储的先前UL控制区域分配信息更新为新的UL控制区域分配信息。

在步骤807中，在不存在UL控制区域分配信息时，在步骤813，MAP解译器313确定UCD是否包括UL控制区域分配信息。

在UCD中存在UL控制区域分配信息时，在步骤811，MAP解译器313存储该UL控制区域分配信息，也就是，MAP解译器313将现有的UL控制区域分配信息更新为新的UL控制区域分配信息。

在存储该UL控制区域分配信息之后，在步骤815，MAP解译器313获取用于MS的MAP IE。

从上面的描述明显的是，本发明通过周期性地传送在宽带无线通信系统中从BS导向MS的资源分配信息消息当中的、与特定区域相关联的资源分配信息消息来减少资源分配信息消息量，有利地增加了用户数据的数据速率。

尽管已经参考本发明的优选实施例示出并描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将会理解，其中可以进行形式和细节上的各种变化，而不背离由所附权利要求定义的本发明的精神和范畴。