CN101390356B - 无线资源分配方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了逐帧用两种或更多分配类型之一分配无线资源的技术。第一种分配类型使用时间和频率上都连续的子载波,第二种分配类型使用不相交并在频率上等间隔的子载波。通过将帧分成两个区域,并且每个区域为不同类型,从而将资源分配类型复用在一帧内。第一和第二区域的分界线由分配消息向移动台隐含指示。根据加载情况,基站选择两种划分策略中的一种并使用一种分配消息向移动台隐含传达该选择。
Description
技术领域
本发明涉及正交频分复用(OFDM)和正交频分多址(OFDMA)通信系统,特别涉及为无线通信系统中的发射分配无线资源的新改进的方法。
背景技术
对宽带无线高速数据业务的要求日益增加。在宽带无线通信系统中,信号会由于多径而经历频选衰落。通过将整个带宽划分成多个子载波,并且每个子载波的带宽都足够窄,以使该子载波携带的数据调制符号能够经历相对平坦的衰落,这样,正交频分复用(OFDM)系统就可用于对抗频选衰落。
正交频分多址(OFDMA)系统使用OFDM调制技术,以便在频率和时间上复用多个移动台(MS)的业务数据。图1A示出了在OFDMA系统中,在一个时间间隔(帧)内业务数据可用的无线资源100在时间和频率上的划分,该无线资源100可以包括或不包括保护带、控制信道、导频或其它开销信道所占用的无线资源。最小的块110为在一个OFDM符号的时间周期上的一个频率子载波。前向共享调度信道(F-SSCH)发射分配消息,该分配消息表明分配哪个块或哪一组块给哪个移动台(MS)以便用于数据发射。为了减少F-SSCH的开销,为移动台分配一个帧周期内的多个子载波用于数据发射,所述多个子载波包括多个时间上的OFDM符号。
在蜂窝通信网络或ad hoc网络中,当发送或接收数据时,一些移动台可以相对基站以很快的速度移动而其它移动台则保持静止。一些移动台经历严重的多径而其它移动台则与基站天线之间具有接近瞄准线的信道。因此,针对基于OFDMA的无线通信系统提出了两种分配策略。
参见图1A的示例,将一帧的总的无线资源100分割给四个不同的移动台,分别用图形115、120、125和130来标识这四个不同的移动台。在图1A中,分配给特定移动台的无线资源在分配的相邻子载波之间具有相同间隔的频率上不相交,在OFDM符号之间具有频偏的时间上不相交。这种类型的分配称为分布式分配。通常,通过分布式分配为用户(移动台)分配的无线资源在时间上,或在频率上或在二者之上不相交。
参见图1B的示例,将总的无线资源150分割给四个不同的移动台,分别用阴影图形160、165、170和175来标识这四个不同的移动台。在图1B中,为特定移动台分配的无线资源在频率和时间上是连续的。这种类型的分配称为本地分配。
为了优化基于OFDMA的宽带无线通信系统中的无线资源的利用,需要提供一种方法,以便使用最小控制开销来复用具有不同信道衰落条件的多个移动台的数据包。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线资源的分配方法和装置,使基站能够使用OFDMA在无线通信系统中灵活地为每个移动台在时间上、在频率上或在二者之上以动态逐帧的方式分割和分配无线资源。
本发明的另一个目的是提供一种方法和装置,使基站在最小化信令开销的同时向移动台可靠地传送分配。
本发明的另一个目的是提供一种方法和装置,使移动台可靠地检测来自基站的分配。
本发明的另一个目的是提供一种减小蜂窝系统中,特别是基于OFDMA的无线通信系统中小区间干扰的新方法和装置。
本发明的另一个目的是提供一种方法和装置,使基站在最小化信令开销的同时向移动台可靠地指明分配。
本发明的另一个目的是提供一种方法和装置,使移动台可靠地检测来自基站的分配。
本发明的另一个目的是提供一种在无线通信系统中自适应发射HARQ重传的方法。
根据本发明的一个方面,第一种分配类型可用于在频率上分配一帧的无线资源。通过将一帧的总的无线资源划分成频率子载波,使每个可能的分配单元都包含在时间上和频率上连续的子载波来提供第一种分配类型。第二种分配类型可用于在时间上或在时间和频率上来分配一帧的无线资源。通过在时间上分割一帧的总的无线资源,使最小分配单元为时间上的一个OFDM符号,并且进一步将该无线源划分成频率子载波,使分配单元为一组不相交的子载波(在频率上或时间上不连续)来提供第二种分配类型。
根据本发明的另一个方面,提出了一种方法,通过将帧划分成第一区域和第二区域从而在同一帧内复用第一种和第二种分配类型。其中,所有的第一种类型的分配分配到第一区域内而所有的第二种类型的分配分配到第二区域内。通过用于单个分配的信令来隐含传达第一区域和第二区域的划分。根据一帧内第一种和第二种分配类型的业务加载情况,基站能够以动态逐帧的方式来选择使用两种划分策略中的一种。在第一种划分策略中,第一区域和第二区域的划分由第二种分配类型的最后分配隐含指出(分布式非连续分配)。在第二种划分策略中,第一区域和第二区域的划分由第一种类型的所有分配隐含指出。由第二种分配类型的最后分配来隐含指出使用哪种划分策略。
根据本发明的另一方面,提出了标识第二种分配类型的最后分配的方法。在一个实施例中,第二种分配类型的最后分配由资源指示表中第二种分配类型的最后分配所分配的资源的位置来标识。在另一个实施例中,如果第二种分配类型的最后分配在帧内,则只用多个前向共享调度信道(F-SSCH)中的第一前向共享调度信道发射该第二种分配类型的最后分配。不是第二种分配类型的最后分配的分配可以用第一F-SSCH来发射,这时必须保证第二种分配类型的最后分配与其不在同一帧内。因此,可以用第一F-SSCH承载的分配中的分配类型(Assignment Type)域来标识第二种分配类型的最后分配。可以使用特殊正交码、扰码、频率子带、分配消息的长域中的子域、时间或单个基站定义的时频块将第一F-SSCH与其它F-SSCH进行区分。通过信令消息该第一F-SSCH与所有移动台进行通信。在前向链路和反向链路共享同一F-SSCH池的系统中,用于前向链路发射的第一F-SSCH与用于反向链路发射的第一F-SSCH可以不同。
在另一个实施例中,通过在承载第二种分配类型的最后分配的F-SSCH上使用第二扰码方法来标识第二种分配类型的最后分配,而第一扰码方法则用于对不承载第二种分配类型的最后分配的任意F-SSCH进行扰码。第一和第二扰码方法可以在伪随机噪声(PN)注册结构或不同的扰码种子上有所不同,例如,在扰码种子中增加一个“扰频类型”域。
根据本发明的另一个方面,提供了一种方法,以确定同一帧内没有第一种分配类型只由第二种分配类型对移动台进行调度。该方法包括在第一F-SSCH上发射第二种分配类型的最后分配消息并用第一扰码方法对其进行扰码(如果同一帧内至少有一个第一种类型的分配)或用第二扰码方法对其进行扰码(如果同一帧内没有第一种类型的分配)。
根据本发明的另一方面,提供了一种方法和装置,用于通过分配的资源的大小来隐含指出分配类型,消除分配消息中对“分配类型”域的需要并最小化信令开销。
根据本发明的另一方面,为了对抗蜂窝系统中小区间的干扰,系统可以使用本发明的方法和装置,包括:频率复用方案、时间复用方案、软时间复用方案、组跳频方案、组跳时方案、子载波跳时方案或以上的组合。本发明提供了一种减小蜂窝系统中,特别是基于OFDMA的无线通信系统中,小区间干扰的新的方法和装置。该方法和装置首先基于一定时间和频率间隔将从基站发往移动台的帧分成多个子载波,然后将多个子载波分成两个区域,将其中一个区域指定为动态无线资源分配。进一步定义时间复用参数、频率复用参数或两者的组合定义,以建立用于将子载波动态加载到指定区域之一的多个方案。这样,可以避免或减小在蜂窝系统中小区间的干扰。因此,根据以上的简要论述,本领域的普通技术人员可以从以下的描述和权利要求并结合附图更好地理解本发明的目标、特点和优点。
根据本发明的另一方面,提出了一种在无线通信系统中表示无线资源分配的方法和装置。该方法包括:将无线资源划分成第一类型分配单元,将无线资源划分成第二类型分配单元;对第一种分配类型使用第一类型分配单元,对第二种分配类型使用第二类型分配单元;在同一帧内复用第一种和第二种分配类型;基站使用第二种分配类型的最后分配消息向每个移动台指示复用方式,基站指示对每个移动台的分配;用第二种分配类型的最后分配消息指示重叠区域,使得在使用第一复用方式时,采用第一种分配类型调度的所有移动台避免使用该重叠区域;使用所有的第一类型分配消息指示重叠区域,使得在使用第二复用方式时,采用第二种分配类型调度的所有移动台避免使用该重叠区域。
根据本发明的另一个方面,提供了一种在无线通信系统中自适应传输HARQ重传的方法。该方法包括:根据接收机的解码结果调度重传;为自适应重传确定频-时资源的大小和位置、分配类型和帧内复用方式,为重传发送所需要的分配消息;用重传的分配消息中的节点索引(NodeID)域以绝对方式或增量方式指示子载波-时间资源的改变;用重传的分配消息中的Assignment Type域指示重传的分配类型的改变;用重传的分配消息中的包格式(PF)域指示该分配消息是针对重传的;用重传的分配消息中的媒体接入控制索引(MACID)域指示重传的目标移动台;发送用于重传的数据包;用接收机的解码结果来确定重传的进一步的需要。本发明还提出了一种用于基站判断是否需要为重传发送分配消息的流程以及一种基站应如何将发射功率放置到承载重传分配消息的信道上的流程。
附图说明
图1A和1B示出了OFDMA系统中的无线资源以及两种现有的资源分配方法;
图2A和2B示出了两种可选的将较小资源分配单元合并成较大资源分配单元的树状结构以及树节点的表示;
图3示出了分配消息传输的示例控制信道的框图;
图4示出了一种示例实施例,通过在两种类型的分配区域间提供分界线以便在同一数据帧内复用两种资源分配类型,每个区域只有一种资源分配类型;
图5示出了示例基站发送分配消息和数据包的流程图;
图6示出了示例移动台检测分配消息和数据包的流程图,其中移动台通过每个被解码的分布式分配消息中的NodeID的位置来标识最后分布式分配;
图7示出了改进的移动台检测分配消息和数据包的流程图,其中移动台只在第一F-SSCH中标识最后分布式分配;
图8示出了在同一数据帧中复用两种资源分配类型的第二划分策略示意图;
图9示出了基站发送分配消息和数据包的流程的优选实施例;
图10示出了移动台检测分配消息和数据包的流程的优选实施例;
图11示出了蜂窝系统中多个小区间的频率复用方案;
图12示出了蜂窝系统中多个小区间的时间复用方案;
图13示出了蜂窝系统中多个相邻小区间的部分频率复用方案;
图14示出了蜂窝系统中多个相邻小区间的软频率复用方案;
图15A、15B和15C示出了本发明一个避免干扰的实施例;
图16A、16B和16C示出了本发明另一个避免干扰的实施例;
图17A、17B和17C示出了本发明另一个避免干扰的实施例;
图18A和18B示出了本发明的在蜂窝系统中软时间复用的实施例;
图19A、19B、19C和19D示出了本发明一个干扰随机化的实施例;
图20A、20B、20C和20D示出了本发明另一个干扰随机化的实施例;
图21A和21B示出了本发明另一个干扰随机化的实施例;
图22A和22B示出了在一帧中复用两种无线资源分配类型的两种现有模式;
图23示出了本发明基站发送分配消息和数据包的流程的实施例;
图24示出了本发明移动台检测分配消息和数据包的流程的实施例;
图25A示出了本发明前向链路HARQ的时序关系;
图25B示出了本发明反向链路HARQ的时序关系。
具体实施方式
根据本发明一个实施例,表1提供了一种采用本地分配方法(第一种分配类型)分配无线资源的示例。示例系统的总带宽为5MHz并且具有4.9152Msps(每秒百万次抽样)的抽样率。快速傅立叶变换(FFT)的大小为512,这也是子载波的总数(总频率带宽的分割)。这512个子载波被分成最小32个连续的本地分配单元。每个本地分配单元包括16个连续子载波,用来发射帧内的多个连续的OFDM符号。
在承载每帧的分配消息的控制信道,如F-SSCH,与数据信道频分复用(FDM)的系统中,一些本地分配单元被用于控制信道,因此不能用于数据信道。在控制信道与数据信道时分复用(TDM)的系统中,如表1所示,帧内的一些OFDM符号(例如,OFDM符号0)用于控制信道,而OFDM符号1~7用于数据信道。另外,表1中的实心阴影区域用于保护带,因此不用于发射数据。表1给出的例子中的保护带与子载波224~287对应,子载波0为基带信号的直流(DC)音。
表1
如表1所示,本地分配单元(第一种分配类型)表示为Lk N,如果将总的可用资源划分成N个相同大小的本地分配单元,Lk N表示第k个分配单元。如表1所示,两个同样大小并且在索引上有一定关系的较小本地分配单元可以合并成一个较大本地分配单元。
图2A通过示例的树状结构进一步说明,两个同样大小并且在索引上有一定关系的较小本地分配单元如何合并成一个较大本地分配单元。在图2A中,称为树节点的每个圆表示一个本地分配单元。每个树节点也可以用上述定义的N和k的组合来表示。为减小信令开销,树节点的表示可以简化成一个数字,称为节点索引(NodeID),如上述图2A中所示的每个圆。将两个较小本地分配单元合并成一个较大本地分配单元的通用规则如下所示:
Lk N=Lk 2N+Lk+N 2N (1)
根据本发明一个实施例中,表2示出了采用分布式分配(第二种分配类型)为同一个5MHz系统分配无线资源的示例。在表2所示的例子中,一帧包括8个OFDM符号,每个OFDM符号在频率上被分成4个最小分布式分配单元。每个最小分布式分配单元包括128个不相交并且等间距的子载波。在控制信道与数据信道频分复用的系统中,一些子载波被分配给控制信道从而不能用于数据信道。在控制信道与数据信道时分复用的系统中,帧内的一些OFDM符号(例如,OFDM符号0)用于控制信道,如表2中的实心阴影区域所示,而OFDM符号1~7用于数据信道。另外,表2的网格影区域用于表示保护带,因此不用于数据信道。在表2给出的例子中,保护频带与子载波224~287对应,子载波0为基带信号的直流(DC)音。
表2
如表2所示,分布式分配单元表示为Dk N,如果将总的可用资源分成N个相同大小的分布式分配单元,Dk N表示第k个分配单元。在表2中,两个同样大小并且在索引上有一定关系的较小分布式分配单元可以合并成一个较大分布式分配单元。图2A所示的同样的树状结构和树节点表示可以用来说明分布式分配单元的合并。将两个较小分布式分配单元合并成一个较大分布式分配单元的通用规则如下所示:
Dk N=Dk 2N+Dk+N 2N (2)
与图1B所示的传统分布式资源分配方法不同,本发明提出的新改进的分布式资源分配方法具有OFDMA和时分多址(TDMA)的优点。如表2所示,帧内的总的无线资源首先在时间上分成两组连续的OFDM符号。然后,每组OFDM符号在时间上再进一步分成两个更小的连续OFDM符号组。继续划分直到每个划分的分布式分配单元包括一个OFDM符号。然后,每个分布式分配单元进一步在频域上划分成在频率子载波上交织的两个更小的分布式分配单元。然后,继续划分直到达到最小分布式分配单元的大小。因此,上述新改进的分布式分配方法通过在频率上以分布式的方式复用多个小数据包使这些小数据包共享宽带信道,从而从频率分集上探求性能增益。该策略特别有益于VoIP等对时延敏感的低数据速率的应用。当来自不同移动台的数据包大到足够装满一个OFDM符号时,这些数据包就可以被时分复用。这样,如果信道响应为频选,那么每个数据包仍然可以从频率分集得到性能增益。同时,如果信道响应对至少某些移动台相对平坦,在帧内对来自不同移动台的数据包进行时分复用的能力有助于基站调度程序根据这些移动台的信道反馈利用多用户调度增益。
再有,表2中的最小块可以对应一组称为块的连续子载波而不是对应于表2中的一个子载波,这对于每个块都需要独立导频音作信道估计和相干解调的反向链路尤其有用。
可选地,下面的表3可以用本地分配无线资源的不同表示来替代表1,下面的表4可以用分布式分配无线资源的不同表示来替代表2,图2B中的树状结构和树节点的表示也可代替图2A中的树状结构和树节点的表示,其中字母“X”代替“L”或“D”。在可选的表示方案中,将两个同类型的较小分配单元合并成同类型的较大分配单元的通用规则如下所示:
Xk N=X2k 2N+X2k+1 2N (3)
其中,“X”代表“L”或“D”。
表3
表4
图3示出了一种向移动台发送分配消息的前向共享调度信道(F-SSCH)的示例信道结构。分配消息至少包含用于标识指定移动台的媒体接入控制索引(MACID)域、用于标识在时间和频率上已分配的无线资源的节点索引(NodeID)域、用于标识是本地分配还是分布式分配的分配类型域,以及用于标识编码器分组大小、调制级别和数据包编码速率的包格式(PF)域。另外,分配消息可以包含消息类型和多天线模式等域。
简化的方案中,可以通过将本地分配单元限制为具有第一系列尺寸的单元并将分布式分配单元限制为具有第二系列尺寸的单元来取消F-SSCH中的分配类型域,其中第二系列中不存在第一系列的尺寸并且第一系列中不存在第二系列的尺寸。比如,上述5MHz系统中,本地分配单元可以限制为L0 1、Li 2、Lj 4和Lm 8,其中i,j和m为整数且0≤i≤1、0≤j≤3、0≤m≤7。同时,分布式分配单元可以限制为Dx 16和Dy 32,其中x和y为整数且0≤x≤15、0≤y≤31。因此,分配尺寸意味着使用哪种分配类型,F-SSCH中并不需要具有分配类型的显式域。
参见图3,在本发明一个实施例中,首先由循环冗余校验(CRC)单元310为分配消息的信息比特加上循环冗余校验比特。编码器315为循环冗余校验单元310的输出序列加上前向纠错(FEC)编码,然后,速率匹配单元320重复来自编码器315的被编码比特和/或对其进行打孔,从而使F-SSCH上的速率与某个固定速率相匹配。扰频器325用扰频码发生器330生成的扰频码对速率匹配单元320的输出序列进行扰频。扰频码发生器330为伪随机噪声寄存器,该寄存器以F-SSCH的信道标识、当前帧号,可选地,还有扰频类型,为种子。信道交织器335对扰频后的序列进行交织。调制器340对交织后的序列进行调制。信道增益单元345和350对调制器340的同相(I)和正交(Q)输出进行增益控制。最后,信道复用器355使用码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、OFDMA或以上的任意组合将该输出复信号与其它信道的输出复信号进行复用。
参见图4,帧被分成本地分配区域(第一区域)和分布式分配区域(第二区域)。若干连续的OFDM符号用于采用本地分配的移动台,而同一帧内的剩余OFDM符号用于采用分布式分配的移动台。因为采用分布式分配的移动台不能填满它们区域内最左侧的OFDM符号,采用本地分配的移动台可以共享该OFDM符号剩余的子载波。因此,分界线410可以为直线或矩形脉冲形线。
在本发明的一个实施例中,两个分配区域都是时分复用的。当这两个分配区域在频率子载波上不重叠时,在时间上最多共享一个OFDM符号。优选的实施例为在发射同一帧的分布式区域之前发射本地分配区域。在一个可选的实施例中,也可以在发射同一帧的本地区域之前发射分布式分配区域。
为了让采用本地分配的移动台正确地解码自己的数据包,移动台需要准确地知道分界线410的位置。可以用3层信令消息慢速广播该划分信息(由于3层消息具有长等待时间)。然而,缺少动态逐帧改变分界线410的能力为基站调度器增加了一些约束,因而影响了调度器的性能。可以用MAC层控制消息来相对快地广播该划分信息。然而,这需要额外的基站发射功率和子载波,本来这些资源可以用于数据包的发射。
指示本地分配区域和分布式分配区域之间分界线410的本发明优选实施例将在下文进行描述。
图4所示的例子中,在本地分配区域分配了三个用三种不同的阴影图形表示的不同的移动台。为其中每个移动台都分配不同大小的资源。在分布式分配区域分配了四个用其它四种不同的阴影图形表示的不同移动台。为其中每个移动台也分配不同大小的资源。这里将最后分布式分配定义为在时间上距离分布式分配区域的始端最远并在频率位置上处于最后的分布式分配。在表2中,分布式分配区域的始端为数据帧的末端。因此,首先在频率上从上到下,然后在时间上自左至右来分配分布式分配的无线资源单元。以足够的功率发送最后分布式分配的分配消息,使得为最后分布式分配指定的移动台和同一帧内采用本地分配调度的所有移动台都能正确地对最后分布式分配消息进行解码。最后分布式分配消息中的节点索引域指出在时间和频率上哪个无线资源被分配给为最后分布式分配指定的移动台,从而隐含指出整个分布式分配区域的位置。这样,同一帧内采用本地分配调度的每个移动台都将知道分界线410并能够正确地获得自己的数据包的调制符号。
如图5所示,根据本发明的一个方面,在步骤500中,基站(BS)首先选择下一帧中将要调度哪些移动台进行发射,并在步骤510中为每个被调度的移动台选择分配类型。在步骤520中,基站判断是否至少有一个移动台是采用分布式分配进行调度的。如果不是,在步骤530中,基站为采用本地分配的移动台发送分配消息和数据包。然后,基站等待下一帧。如果至少有一个采用分布式分配的移动台,在步骤540中,基站选择一个采用分布式分配的移动台作为为最后分布式分配指定的移动台。例如基站可以在所有采用分布式分配的移动台中选择具有最差信道状况的移动台作为为最后分布式分配指定的移动台。这种选择方法有助于更有效地利用基站的发射功率,显然,对于本领域技术人员来说,其它选择方法也是可用的。接下来,在步骤550中,基站根据信道状况反馈将采用本地分配调度的所有移动台的信道状况进行排序并选择一个最差的信道状况与为最后分布式分配指定的移动台的信道情况进行比较。在步骤560中,基站判断为最后分布式分配指定的移动台的信道状况是否比采用本地分配调度的所有移动台中最差的信道状况还要差。如果是,在步骤570中,基站以足够功率发送带有指定移动台的MACID的最后分布式分配消息,使为最后分布式分配指定的移动台能够正确地解码该最后分布式分配消息。如果不是,在步骤580中,基站以足够功率发送带有指定移动台的MACID的最后分布式分配消息,使得所有采用本地分配调度的移动台中具有最差信道状况的移动台能正确地解码该最后分布式分配消息。在步骤530,基站发送其它分配消息和所有数据包。然后基站等待下一帧。对于本领域技术人员来说,很显然本部分的足够功率可以包括或不包括额外边际功率。
参见图6,步骤600中,移动台首先检测所有F-SSCH中的所有分配消息。然后,在步骤610中,移动台判断是否在这些分配消息中的任一个里发现了自身的MACID。如果没有,移动台等待下一帧。如果有,移动台在步骤620中判断其分配类型是否为本地分配。如果不是,移动台在步骤630中根据自己的分配消息中的节点索引解码数据包并等待下一帧。如果是,在步骤640中,移动台判断是否在任一F-SSCH上检测到其它移动台的分布式分配消息。如果没有,移动台在步骤630中根据自己分配消息中的节点索引解码数据包并等待下一帧。如果有,在步骤650中,移动台将从分布式分配消息中正确解码的所有节点索引映射到基站正在使用的分布式资源指示表,比如表2,并将同一OFDM符号中所有分布式分配中在时间上距离分布式分配的始端最远的并且在表2中的频率位置处于最后的分布式分配标识为最后分布式分配。在步骤660中,移动台使用最后分布式分配消息中的节点索引来划分两个分配区域并为自己获取调制符号。移动台在步骤630中解码数据包并等待下一帧。
在图6所示和如上所述的移动台处理中,采用本地分配调度的移动台可能会错过检测真正的最后分布式分配消息,因此错过两分配区域的真正划分,从而造成解码数据包失败。
为了增强使用最后分布式分配消息指示两个分配区域划分方案的鲁棒性,下面将说明区分最后分布式分配消息与其它分布式分配消息的新方法。
在一个实施例中,如果帧中至少有一个分布式分配,最后分布式分配消息总是由第一F-SSCH承载。可以使用特殊正交码、扰频码、频率子带、分配消息中长域的子域、时间,或单一基站定义、各基站之间不同的且通过信令消息通知到所有移动台的时频块,并且可以通过信令消息将第一F-SSCH通知给所有移动台。如果帧内没有分布式分配,第一F-SSCH可用于承载本地分配消息。这样,由于所有采用本地分配调度的移动台都需要正确地检测第一F-SSCH正在承载本地分配消息,所以应该以足够的功率发送第一F-SSCH,以使所有采用本地分配调度的移动台都能正确地检测它。进一步,在所有采用本地分配调度的移动台中选择具有最差信道状况的移动台有助于更有效地利用基站的发射功率。
参见图7,在步骤700中,移动台首先检测所有F-SSCH中的所有分配消息。然后,在步骤710中,移动台判断是否在这些分配消息中的任一个里发现了自身的MACID。如果没有,移动台等待下一帧。如果有,移动台在步骤720中判断其分配类型是否为本地分配。如果不是,移动台在步骤730中根据自己的分配消息中的节点索引解码数据包并等待下一帧。如果是,在步骤740中,移动台进一步判断是否在第一F-SSCH上检测到分布式分配消息。如果没有,移动台在步骤730中根据自己的分配消息中的节点索引解码数据包并等待下一帧。如果有,在步骤750中,移动台将第一F-SSCH上的分布式分配消息作为最后分布式分配消息。在步骤760中,移动台使用最后分布式分配消息中的节点索引划分两个分配区域并为自己获取调制符号。移动台在步骤730中解码数据包并等待下一帧。
在一个可选的实施例中,图3所示的扰频器325采用第二种扰频方法对承载最后分布式分配消息的F-SSCH进行扰频,而采用第一种扰频方法对承载其它分布式分配消息或本地分配消息的F-SSCH进行扰频。第一种和第二种扰频方法在伪随机噪声(PN)注册器的结构上或扰码种子上有所不同,例如,在扰码种子中增加一个扰频类型(Scrambling Type)域。本实施例的另一方面是,当帧内至少有一个本地分配且没有分布式分配时,可用第二种扰频方法对至少一个承载本地分配消息的F-SSCH进行扰频以表明当前帧内没有分布式分配,并且应该以足够的功率发送该F-SSCH以保证帧内所有采用本地分配调度的移动台能够正确地对分配消息进行解码。由于可以采用两种方式对F-SSCH进行扰频,在步骤600中,移动台在判断其承载什么消息前需要用两种解扰频的方法来检测每个F-SSCH。这样,很可能降低对每个F-SSCH的检测性能。因此,通过将两种扰频方法只限制在承载最后分布式分配消息的第一F-SSCH上来使本实施例的改进更加可行。但是,本领域技术人员应该清楚,可能还有其它的实现方案。下面将说明怎样使用该优选方案来更加灵活地复用不同类型的分配。
如果有大量采用分布式分配调度的移动台并使用上述图4所示的划分策略,则分布式分配区域将明显地减少为同一帧内采用本地分配调度的移动台分配的无线资源,因此分配效率变得很低。如果同一帧内只有少数采用本地分配调度的移动台,基站可以根据本发明的另一个方面换成图8所示例子中的第二种划分策略。
参见图8,最后分布式分配的无线资源800到达潜在分布式分配区域的末端,这也是数据帧的始端以及本地分配区域的始端。在第二种划分策略中,根据本地分配消息中的NodeID和表1等本地资源指示表,两个分配区域之间的分界线810成为本地分配的频率边界,同时本地分配区域从数据帧的始端延伸到末端。于是,这两个分配区域成为频分复用(FDM),与图4所示的第一种划分策略的TDM相对。在第二种划分策略中,分界线的信令为所有本地分配消息中的NodeID,与第一种划分策略的最后分布式分配消息中的NodeID相对。
图8中所示例子中这两种划分策略转换的通信基于最后分布式分配的无线资源800是否到达潜在分布式分配区域的末端。在一个使用表2的特定例子中,考虑到OFDM符号0用于F-SSCH,数据帧从OFDM符号1到符号7,携带有与D0 1、D1 2、D3 4、D3 8、D11 16或D27 32相对应的NodeID的最后分布式分配消息表明在当前帧中使用第二种划分策略并且所有被调度的移动台应该相应地解码它们的数据包。为了让所有被调度的移动台都知道正在使用第二种划分策略,应该以足够的功率发送承载最后分布式分配消息的F-SSCH从而保证所有被调度的移动台能正确地解码。如前所述,采用分布式分配调度的所有移动台中信道状况最差的移动台使用最后分布式分配消息有助于更加有效地利用基站的发射功率,但这不是必须的。另外,为了让所有采用分布式分配调度的移动台知道使用第二种划分策略的分界线800的位置,应该以足够的功率发送本地分配消息以保证所有采用分布式分配调度的移动台能正确地解码本地分配消息。
再有,使用潜在分布式分配区域的末端作为两种划分策略之间转换的基准太有局限性。例如,即使上述特定例子中最后分布式分配消息具有D3 16的NodeID,也没有足够的无线资源来做任何有意义的本地分配。在这种情况下,基站可以在最后分布式分配消息中使用D11 16而不是D3 16的NodeID,从而当不使用D3 16的无线资源时也可以达到该限制基准。或者,可以使用一个更宽松的基准,使得当分配给最后分布式分配的无线资源达到某一部分潜在分布式分配区域时,使用第二种划分策略。否则,使用第一种划分策略。应该通过默认或信令消息让所有移动台都知道准确的基准。本领域技术人员应该清楚可以使用多种策略来确定在什么时间转换到第二种划分策略。
另外,当使用第二种划分策略并且同一帧内没有调度本地分配,采用分布式分配调度的移动台不能告知是否其错过检测本地分配消息或是否没有本地分配。
根据本发明的另一个方面,如果帧内至少有一个分布式分配和至少一个本地分配,用第一F-SSCH发送最后分布式分配消息并用第一种扰频方法对最后分布式分配消息进行扰频。如果至少有一个分布式分配但没有本地分配,用第一F-SSCH发送最后分布式分配消息并用第二种扰频方法对最后分布式分配消息进行扰频。
当第一F-SSCH承载最后分布式分配消息时,可以使用第三种扰频方法对其进行扰频并且在帧内使用第二种划分策略。在这种表明划分策略转换的可选方法中,划分策略转换的信令不再基于最后分布式分配中的NodeID是否达到基准,而是基于是否在第一F-SSCH上使用第三种扰频方法。然而,当第一F-SSCH上不增加检测数目时,前一种方法更加有效,不会降低第一F-SSCH上的检测性能。
如图9所示,根据本发明的优选实施例,在步骤900中,基站(BS)首先选择下一帧中将要调度哪些移动台进行发射,并在步骤905中为每个被调度的移动台选择分配类型。在步骤910中,基站判断是否至少有一个移动台是采用分布式分配调度的。如果没有采用分布式分配调度的移动台,基站在步骤915中判断是否至少有一个采用本地分配调度的移动台。如果没有,基站等待下一帧。如果有,在步骤920中,基站采用第一种扰频方法并以足够的功率在第一F-SSCH上发送本地分配消息,以使所有被调度的移动台能够正确解码。然后,基站在步骤925中发送其它分配消息和所有数据包。之后,基站等待下一帧。如果在步骤910中基站确定至少有一个采用分布式分配调度的移动台,在步骤930中,基站选择采用分布式分配调度的移动台作为为最后分布式分配指定的移动台。例如,基站可以在所有采用分布式分配调度的移动台中选择具有最差信道状况的移动台作为为最后分布式分配指定的移动台。这种选择方法有助于更有效地利用基站的发射功率,但这不是必须的。接下来,在步骤935中,基站判断是否至少有一个采用本地分配调度的移动台。如果没有采用本地分配调度的移动台,基站在步骤940中采用第二种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频。然后,基站在步骤945中以足够的功率在第一F-SSCH上发送最后分布式分配消息,以使所有被调度的移动台能够正确解码。然后,基站在步骤925中发送其它分配消息和所有数据包。之后,基站等待下一帧。如果基站在步骤935中确定至少有一个采用本地分配调度的移动台,则基站在步骤950中采用第一种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频。然后,在步骤955中,基站判断要在帧内使用哪种划分策略。如果要使用第一种划分策略,基站在步骤960中保证最后分布式分配消息中的NodeID不满足基准。如果要使用第二种划分策略,基站在步骤970中保证最后分布式分配消息中的NodeID满足基准。然后,在步骤945中,基站以足够的功率在第一F-SSCH上发送最后分布式分配消息,以使所有被调度的移动台能够正确解码。基站在步骤925中发送其它分配消息和所有数据包。之后,基站等待下一帧。
参见图10,在步骤1000中,移动台首先检测所有F-SSCH中的所有分配消息。然后,在步骤1005中,移动台判断是否在这些分配消息中发现了自身的MACID。如果没有,移动台等待下一帧。如果有,移动台在步骤1010中判断第一F-SSCH上是否有分布式分配消息。如果没有,移动台在步骤1015中进一步判断其分配是否为本地分配。如果不是,则如果第一F-SSCH上的分配不是分布式分配那么该移动台的分配也不可能是分布式分配,从而出现了检测错误,移动台等待下一帧。如果移动台在步骤1015中确定其分配为本地分配,则移动台在步骤1020中使用其分配消息中的NodeID获取其数据包的调制符号并解码数据包。之后,移动台等待下一帧。如果移动台在步骤1010中确定第一F-SSCH上有分布式分配消息,则该分布式分配消息为最后分布式分配消息。然后,移动台在步骤1025中判断是否采用第一种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频,如果不是,在步骤1030中,移动台判断其分配是否为本地分配。如果是,则如果移动台在步骤1025中确定采用第二种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频那么帧内没有本地分配,从而出现了检测错误,移动台等待下一帧。如果移动台在步骤1030中断定其分配为本地分配,移动台在步骤1020中使用其分配消息中的NodeID获取其数据包的调制符号并解码数据包。之后,移动台等待下一帧。如果移动台在步骤1025中确定采用第一种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频,则移动台在步骤1035中判断是否在帧内使用第一种划分策略。如果是,移动台在步骤1040中判断其分配是否为本地分配,如果不是,移动台在步骤1020中使用其分配消息中的NodeID获取其数据包的调制符号并解码数据包。之后,移动台等待下一帧。如果是,移动台在步骤1045中首先使用最后分布式分配消息中的NodeID得到两种分配区域之间的分界线,然后在步骤1020中使用自己分配消息中的NodeID和分界线获取其数据包的调制符号并解码数据包。之后,移动台等待下一帧。如果在步骤1035中移动台确定帧内使用第二种划分策略,则移动台在步骤1050中判断其分配是否为本地分配,如果是,移动台在步骤1020中使用其分配消息中的NodeID获取其数据包的调制符号并解码数据包。之后,移动台等待下一帧。如果不是,移动台在步骤1055中首先使用所有本地分配消息中的NodeID得到两种分配区域之间的分界线,然后在步骤1020中使用自己的分配消息中的NodeID和分界线获取其数据包的调制符号并解码数据包,之后,移动台等待下一帧。
为描述方便,本发明所述的实施例主要应用于前向链路(即从基站到移动台)。同一新改进的方法和装置也可以应用到反向链路上(即从移动台到基站)。前向链路和反向链路的不同在于,对于反向链路,由于每个块都需要单独的导频音来做反向链路上的信道估计和相干解调,所以表2或表4所示的每个分布式分配单元包括多个不相交的块,并且每个块包括多个连续子载波。在反向链路上,不是为了解码基站发送的数据包,而是为了选择基站调度的正确的无线资源来发送数据包,从而使基站能够正确地解码分界线,移动台根据以上各种实施例对分界线进行解密。
当前向链路和反向链路的分配消息共享同一F-SSCH池时,如果帧内存在前向链路的最后分布式分配消息,则该最后分布式分配消息只在第一F-SSCH上发送,如果同一帧内存在反向链路的最后分布式分配消息,则该最后分布式分配消息只在第二F-SSCH上发送。将第二F-SSCH和其它F-SSCH进行区分所使用的方法与将第一F-SSCH与其它F-SSCH进行区分所使用的方法类似(例如,使用特殊正交码、扰频码、频率子带、分配消息中长域的子域、时间,或单一基站定义的、各基站之间不同的且通过信令消息通知到所有移动台的时频块)。
表5示出了根据前向链路和反向链路上的分布式分配(DA)和本地分配(LA)的数目在各种情况下向第一F-SSCH和第二F-SSCH分配消息的规则。表5示出了当前向链路上没有分布式分配,则反向链路上除了最后分布式分配(LDA)消息(如果存在)外任何链路上的任何剩余分配都可以在第一F-SSCH上发送,从而前向链路上采用本地分配调度的任何移动台都能确认前向链路上没有分布式分配,因而可以恰当地解释划分策略和分界线。当反向链路上没有分布式分配,则前向链路上除了最后分布式分配(LDA)消息(如果存在)外任何链路上的任何剩余分配都可以在第二F-SSCH上发送。
表6示出了表5中所示的同样情况下向第一F-SSCH和第二F-SSCH分配消息的替代规则。表6的不同在于,当一个链路上没有分布式分配消息时,基站给予同一链路上的本地分配消息比与该链路反向的链路上的剩余分配消息更高的优先级。表6的方法有很多优点。但是,如前所述,从基站功率效率的角度看,在第一F-SSCH或第二F-SSCH上选择具有最差信道状况的合适移动台会更好。表5的方法在一个链路上没有分布式分配的情况下增加了合适移动台池以便从中选择最差信道状况,因而,该方法对于对控制信道功率有很高要求的系统将更为合适。
表5
表6
本发明提出了允许基站在同一数据帧内复用不同类型无线分配的新改进的方法和装置。这种方法具有很多优点:基站在时间和频率资源上有更多的自由来复用来自不同用户的数据包;采用上述方法能够更有效地利用控制信道F-SSCH上的基站发射功率;移动台对分配消息的检测有更好的鲁棒性。
本发明的另一个优点是在本地分配区域不需要通用的导频音。取而代之的是在本地分配区域使用具有更好功率效率的专用导频音。
本发明的另一个优点是采用本地分配调度的移动台只需要知道分界线的位置而无需知道每个分布式分配发生的位置,然而,在现有技术中,采用本地分配调度的移动台需要确切知道每个分布式分配发生的位置。因此,本发明简化了移动台接收机的硬件和软件实现。
由通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或能够运行本文所述功能的以上的任意组合来实现或运行本文中实施例所描述的各种示例逻辑部件、模块和电路。
本文实施例所述的方法或算法步骤可以直接在硬件、处理器运行的软件模块或二者的结合上实现或运行。软件模块可位于随机存储器(RAM)、快速存储器(flash)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程序只读存储器(EEPROM)、寄存器或现有的任何其它形式的存储介质上。
本发明的目的是将采用分布式分配分配的移动台所经历的对移动台不利的小区间干扰最小化,从而利用帧内的时间复用或时间和频率复用的组合来避免干扰以增加小区覆盖。
本发明的另一个目的是用两种模式实现以上目标:1)静态模式;2)动态模式。
本发明的另一个目的是用可靠的最小的信令开销实现以上目标。
本发明的另一个目的是支持宏分集,其中两个以上的基站发射天线使用相同频率-时间资源向移动台发射相同的信号波形。
本发明的另一个目的是在分布式分配区域支持软时间复用。
本发明的另一个目的是在分布式分配区域使小区干扰随机化。
如前所述,提出了通过将帧划分成两个区域在同一帧内复用两种分配类型的方法,其中所有第一种类型的分配分配到第一区域而所有第二种类型的分配分配到第二区域。两区域之间的分界通过单独分配的信令以动态逐帧的方式隐含指出。
如前所述,存在两种复用和划分两种分配类型的策略。根据图4所示的第一种划分策略的示例,基站用始于数据帧的最后一个OFDM符号的分布式分配从上到下填满资源空间,直到所有分布式分配安排完或填满数据帧的最后一个OFDM符号,然后基站开始将分布式分配填到下一个OFDM符号的左侧。基站继续以这种方式进行上述处理,直到所有分布式分配安排完,那是分布式分配区域的终端。数据帧的剩余区域为本地分配区域。本地分配区域始于数据帧的始端终于两个区域之间的分界线。分布式分配区域始于数据帧的末端终于分界线。当这两个分配区域不共享相同的频率子载波时,可以最多共享一个OFDM符号。因此,分界线410可以为直线或矩形脉冲形线。基站通过向所有被调度的移动台发送最后分布式分配消息隐含发送该分界线。这里将最后分布式分配定义为同一OFDM符号内所有分布式分配中在时间上距离分布式分配区域的始端最远并且处于最后频率位置的分布式分配,比如表2所示的例子。本实施例中,总是由第一前向共享调度信道(F-SSCH)来发送最后分布式分配消息以消除任何不确定性,因而提高了信令的可靠性。
另一方面,在图8所示的示例中,分布式分配区域控制帧的占用。因此,根据前述第一种复用和划分策略分配本地分配的效率很低。这样,根据复用和划分两种分配类型的第二种策略,分界线变成采用本地分配分配的所有资源的边界。因此,分界线的信令为所有本地分配。
如前所述,使用哪种复用和划分策略的信令是分布式分配区域的占用是否超过一定的门限,该门限可以由移动台从最后分布式分配消息中得到。
本发明提供了在OFDMA通信系统中减小干扰的独特方法。如图4和图8所述,允许系统使用频率复用,例如通过分配本地分配,不同基站可以使用不同的频率子带。另外,本发明还提供了采用分布式分配区域的新信令的独特动态时分复用(TDM)。基于此,本发明还公开了在蜂窝通信系统中减小干扰的方法和装置的两种策略,即“干扰避免”和“干扰随机化”。下面详细说明每个策略。
(1)干扰避免
参见图15A、15B和15C,提出了本发明干扰避免的实施例。如图15A、15B和15C所示,基站A,基站B和基站C在帧内使用不同的时偏作为分布式分配区域的始端。基站A全负载,基站B轻负载,基站C具有更多分布式分配,并且基站C的分布式分配区域环绕着数据帧。因此,基站A,基站B和基站C的分布式分配区域分别受益于来自其它两个基站的较少的干扰。
在一个实施例中,可用超帧前置码中的信令消息指示分布式分配区域始端的时偏,这在每个数据帧上只发生一次。在另一个实施例中,可以在逐帧的基础上用第一分布式分配指示分布式分配区域始端的时偏。第一分布式分配定义为占用分布式分配区域始端的分布式分配,因此第一分布式分配的分配消息意味着分布式分配区域始于哪里。例如,如图15B所示,分布式分配区域始于帧内第六个OFDM符号,也就是上述表2中指定的OFDM符号5。第一分布式分配消息的节点索引可以为D2 4,D2 8,D2 16或D2 32。再有,如果帧内存在第一分布式分配,为了减少检测第一分布式分配的不确定性,本实施例总是在第二F-SSCH上发送第一分布式分配,除了帧内只有一个分布式分配的情况,第二F-SSCH不同于承载最后分布式分配的第一F-SSCH。当帧内只有一个分布式分配时,第一分布式分配也可以叫做最后分布式分配并在第一F-SSCH上发送。同时,如果帧内至少存在一个本地分配时,第二F-SSCH以足够的功率承载本地分配消息,使得所有被调度的移动台能够正确地解码第二F-SSCH。当帧内只有一个分布式分配存在时,移动台认为第二F-SSCH上没有分布式分配消息。如图15A、15B和15C所示,本地分配区域始于分布式分配区开始之后并且直到分界线。如果本地分配区域在达到图15B所示的分界线之前就到达数据帧末端,则本地分配区域环绕数据帧并继续从数据帧的始端直到分界线。
很显然,对于本领域的普通技术人员来说,为了便于具有分布式分配的宏分集发射,共处部分可以使用同一分布式分配区域的始端。另外,如果多数基站在分布式分配区域支持组播或广播业务,这些基站中至少一部分分布式分配区在时间上是对准的。
参见图16A、16B和16C,提出了本发明另一个干扰避免的实施例。如图16A、16B和16C所示,当基站A,基站B和基站C三个基站都是轻负载,并且通过返程三个基站间具有某种协调,则不是始于数据帧末端的分布式分配区中的所有OFDM符号都将被来自每个基站的分布式分配所使用。因此可以通过时间复用避免小区间干扰。再有,由于实际增大的分布式分配区域明显穿过了本地分配区,所以可以在本地分配穿过分布式分配的地方使用第二种划分策略。图16A和16B所示的例子中,基站A和基站B发送占用分布式分配区域末端的虚最后分布式分配来表明使用第二种划分策略。用虚MAC索引在第一F-SSCH上发送虚最后分布式分配,该虚MAC索引用来标识不存在的移动台。参见图16C,基站C发送的最后分布式分配为虚的或实的。
参见图17A、17B和17C,提出了本发明另一个干扰避免的实施例。如图17A,17B和17C所示,分布式分配区域默认始于数据帧的始端,这有益于宏分集发射。在分布式分配区域的第一个OFDM符号即数据帧的最后一个OFDM符号之后,分布式分配区域的第二个OFDM不必是紧邻分布式分配区域的第一个OFDM符号的OFDM符号。分布式分配区域的第二个OFDM符号跳到不同基站的不同OFDM符号。分布式分配区域的第三个OFDM符号也是这样,依次类推。这样,如图17A,17B和17C所示,分布式分配区域所占用的OFDM符号序列在基站之间是随机的。图17A,17B和17C中的箭头说明分布式分配区域中OFDM符号的跳变序列。本实施例中,本地分配区域始于分布式分配区域未完全占用的帧内第一个OFDM符号,并跳过分布式分配区域完全占用的所有OFDM符号直到数据帧末端。
很显然,对于本领域普通技术人员来说,为了便于具有分布式分配的宏分集发射,共处部分可以使用分布式分配区域扩展用的同一OFDM符号跳变序列。再有,如果多数基站在分布式分配区域支持组播或广播业务,这些基站中至少一部分分布式分配区域在时间上是对准的。
以上所述干扰避免方案对轻负载的系统很有益。当系统变成重负载时,即当帧内所有OFDM符号都被相邻基站间的业务数据占用时,小区间干扰仍然存在。在这种情况下,就可以在上述每个干扰避免方案中使用一种叫做软时间复用的技术。软时间复用技术非常类似于软频率复用技术。图18未本发明在蜂窝系统中软时间复用的实施例。如图18所示,每个基站能够在干扰基站间互为唯一的一些OFDM符号上以全功率发射。另外,每个基站在帧内剩余OFDM符号上以有限功率发射。干扰基站之间需要一定的返回信息协调。
对于以上描述的复用方案,复用参数可以是固定的或动态可调的。如果复用参数是固定的,由于复用参数不能根据改变的信道状况或业务负载情况进行自适应,频谱效率会很低。如果复用参数可以动态改变,需要信令机制来动态并有效地表示复用参数。
(2)干扰随机化
当来自两个相邻基站的分布式分配在时间和频率上互相重叠时,恒定的干扰会导致突发发射错误,而且很难通过纠错编码来纠正。根据本发明的另一方面,将在下面说明在分布式分配区域中使小区间干扰随机化的实施例,这有助于避免突发发射错误。
图19A和19B示出了本发明干扰随机化的实施例。如图19A所示,一个特定的最小分布式分配单元的子载波是等间距的。一个OFDM符号内按字母顺序A、B、C和D索引的四个连续子载波组成一组。沿着频率轴从零到顶进一步依次用数字索引组。来自一个最小分布式分配单元的分布式分配区域的第一个OFDM符号中编号为A的所有子载波都可以被表示,例如表示为表2中的D0 32。来自另一个最小分布式分配单元的分布式分配区域的第一个OFDM符号中编号为B的所有子载波都可以被表示,例如表示为表2中的D8 32。来自另一个最小分布式分配单元的分布式分配区域的第一个OFDM符号中编号为C的所有子载波都可以被表示,例如表示为表2中的D16 32。分布式分配区域的第一个OFDM符号中编号为A和C的所有子载波可以组成一个较大分布式分配单元,并且可以被表示,例如表示为表2中的D0 32。分界线1110为规则的脉冲形线。
根据本发明的一个方面,如图19B所示,每组内四个子载波的置换至少随机化为组索引、OFDM符号索引、基站索引和当前帧号的函数。每组四个子载波置换的随机化称为组跳频。因此,一个分布式分配单元的子载波-时间块不总是与相邻基站的同一分布式分配单元的子载波-时间块相重叠。分界线1120变为不规则的脉冲形线。由于组跳频,四个可能资源间的干扰被随机化而且可以避免突发发射错误。在组跳频应用于分布式分配之前,基站基于分布式分配资源的位置定义最后分布式分配。移动台首先基于最后分布式分配判断使用哪种划分策略,即如果最后分布式分配占用的资源达到帧的某个基准,使用第二种划分策略,否则,使用第一种划分策略。如果使用第二种划分策略并且采用本地分配调度移动台,移动台解释分界线以表示基于自身的本地分配为移动台分配的资源。如果使用第二种划分策略并且采用分布式分配调度移动台,移动台利用正确解码的所有本地分配消息解释分界线。然后,移动台基于自己的分布式分配消息查找分配给自己的子载波-时间块,这些子载波-时间块中不包括本地分配区域占用的并且没有应用组跳频的子载波-时间块。然后,移动台将组跳频应用到查找到的子载波-时间块,以确定分配给自己的所有子载波-时间块的最终位置。如果使用第一种划分策略并且采用分布式分配调度移动台,移动台首先基于自己的未应用组跳频的分布式分配消息查找分配给自己的子载波-时间块。然后,移动台将组跳频应用到查找到的子载波-时间块,以确定分配给自己的所有子载波-时间块的最终位置。如果使用第一种划分策略并且采用本地分配调度移动台,移动台首先基于未应用组跳频的最后分布式分配消息解释初始分界线。如果分界线为直线,移动台基于自己的本地分配消息在本地分配区域中查找分配给自己的子载波-时间块。如果分界线不是直线,移动台基于自己的未使用组跳频的本地分配消息在本地分配区域中查找分配给自己的子载波-时间块。然后,移动台将组跳频应用到分配给自己并在分布式分配区域共享的同一OFDM符号的子载波-时间块,以确定分配给自己并在分布式分配区域共享的同一OFDM符号的子载波-时间块的最终位置。
参见图20A、20B和20C,提出了本发明另一个干扰随机化的实施例。本实施例公开了用组跳时随机化小区间干扰的方法。参见图20A,一个OFDM符号内每四个连续子载波组成一组。每组有两个索引。沿着频率轴从零到顶依次用数字进一步索引每个组。这种索引称为组频率索引。沿着时间轴,根据组所在的OFDM符号的OFDM符号索引进一步索引每个组,例如用图20A所示的每个块内的数字。这种索引称为组时间索引。由于图20A所示的例子中没有应用组跳时,所以每个子载波-时间块中的组时间索引与子载波-时间块所在OFDM符号的OFDM符号索引一致。
图20B示出了一个应用组跳时方法的例子,其中每个组与具有相同组频率索引的另一个组可以在时间上交互位置。因此,跳变只沿着时间轴发生。
图20C示出了另一个例子,在这个例子中,由于OFDM符号的分割,分布式分配区域和本地分配区域共享的OFDM符号中的组不参与组跳时。具有相同组频率索引的每个组的置换模式至少为组频率索引、组时间索引、基站索引、帧号和沿着时间轴的分布式分配区域长度的函数。由于组跳时,多个可能资源间的干扰被随机化而且可以避免突发发射错误。在组跳时应用于分布式分配之前,基站基于分布式分配资源的位置定义最后分布式分配。移动台首先基于前述最后分布式分配判断使用哪种划分策略。如果使用第二种划分策略并且采用本地分配调度移动台,移动台解释分界线以表示基于自身本地分配为移动台分配的资源。如果使用第二种划分策略并且采用分布式分配调度移动台,移动台通过正确解码的所有本地分配消息解释分界线。然后,移动台基于自己的分布式分配消息查找分配给自己的子载波-时间块,这些子载波-时间块不包括本地分配区域占用的且没有应用组跳时的子载波-时间块。然后,移动台将组跳时应用到查找到的子载波-时间块,以确定分配给自己的所有子载波-时间块的最终位置。
组跳时规则不仅包括跳变函数还包括两个区域共享的OFDM符号中的组是否参与组跳时。如果使用第一种划分策略并且采用分布式分配调度移动台,移动台首先基于自己的未应用组跳时的分布式分配消息查找分配给自己的子载波-时间块。然后,移动台将组跳时应用到查找到的子载波-时间块,以确定分配给自己所有子载波-时间块的最终位置。如果使用第一种划分策略并且采用本地分配调度移动台,由于组跳时不改变采用本地分配调度的移动台的分界线,移动台基于未应用组跳时的最后分布式分配消息确定分界线。
图20D示出了一种修改后的跳时方案,称为子载波跳时,其中,基站沿着时间轴对单个子载波而不是对每个子载波组进行跳时。这样,分布式分配区域中的子载波和两区域共享的OFDM符号中的子载波都参与了跳时。现在在时间轴上有两个分布式分配区域长度。基站根据计算跳时模式的函数中的每个子载波来应用分布式分配区域长度。
当每个分布式分配单元遍布在分布式分配区域内的多个OFDM符号时,上述组跳时和子载波跳时提供了时间分集。再有,可以合并这些跳变方案来进一步随机化小区间干扰。图21A和21B示出了本发明干扰随机化的另一个实施例。图21A为图19B所述组跳频和图20B所述组跳时的组合方案。图21B为图19B所述组跳频和图20D所述子载波跳时的组合方案。
根据前述组跳频和组,或子载波跳时,每个分布式分配分配的子载波-时间块随机遍布在分布式分配区域内的时间和频率上,这可以用分界线清楚地与本地分配区域分开。例如图21A中的1320和图21B中的1330。采用本地分配调度的移动台只需要知道分界线在哪儿而不需要知道每个分布式分配占用哪里。在传统的分布式分配中,每个分布式分配的子载波-时间块随机地遍布整个数据帧,采用本地分配调度的移动台需要确切知道每个分布式分配占用哪里。因此,本发明简化了移动台接收机的硬件和软件实现。
很显然,对于本领域的普通技术人员来说,为了便于具有分布式分配的宏分集发射,共处部分可以使用相同的组跳频模式和相同的组跳时模式。另外,如果多数基站在分布式分配区域支持组播或广播业务,这些基站中至少一部分分布式分配区域会使用相同的组跳频模式和相同的组跳时模式。
本发明所述任意干扰避免方案或其组合方案都可以与前述任意干扰随机化方案或其组合方案进一步组合。
任意干扰避免方案、任意干扰随机化方案或其组合方案都可用于前向链路(即从基站到移动台)或反向链路(即从移动台到基站)。
如前所述,对于基于OFDMA的无线通信系统提出了两种分配方法。一种分配方法称为本地资源信道(LRCH)分配,将在时间和频率上都连续的子载波分配给一个移动台。另一种分配方法称为分布式资源信道(DRCH)分配,将在时间和频率上都离散的子载波分配给一个移动台。
图22A和22B示出了在一帧中复用两种分配类型的两种方式的例子。在图22A所述的第一种复用方式中,用户,也可以叫做移动台A、B、C和D,采用LRCH分配。用户E和F采用DRCH分配。分配给用户E和F的子载波-时间块与分配给用户A、B、C和D的一些但不是全部子载波-时间块重叠。在第一种复用方式中,用户A、B、C和D不使用那些重叠的子载波-时间块。在图22B所述的第二种复用方式中,只有用户C使用LRCH分配。其它用户,包括用户A和B,使用DRCH分配。分配给使用DRCH的用户的子载-时间块与分配给用户C的子载波-时间块不重叠。这是通过对分配给使用DRCH的用户的子载波-时间块的散射方式进行重新安排来实现的。
现在,基站需要信令机制来通知所有移动台当前帧中使用哪种复用方式。另外,当使用第一种复用方式时,基站也需要通知所有采用LRCH分配调度的移动台哪些子载波-时间块分配给DRCH分配,使得所有采用LRCH分配调度的移动台避免使用那些子载波-时间块。再有,当使用第二种复用方式时,基站也需要通知所有采用DRCH分配调度的移动台哪些子载波-时间块分配给LRCH分配,使得所有采用DRCH分配调度的移动台重新安排散射模式并避免使用那些子载波-时间块。本发明提出,称为前向主数据控制信道(F-PDCCH)的通用信令信道运行以上功能。
另外,基站需要信令机制通知每个被调度的移动台关于分配给移动台什么频率-时间资源和采用LRCH还是DRCH分配类型。本发明提出,称为前向第二数据控制信道(F-SDCCH)的专用信令信道运行以上功能。
表3示出了本发明一个实施例中采用LRCH分配的无线资源的示例表示。示例系统的总带宽为5MHz并且其抽样速率为4.9152Msps(每秒百万抽样)。快速傅立叶变换(FFT)的大小为512,这也是频率子载波的总数。该512个子载波在频率上被分成32个连续的最小本地分配单元。每个最小本地分配单元包括帧内在时间上的多个连续OFDM符号上的16个连续子载波。在承载每帧分配消息的F-SSCH等控制信道与数据信道频分复用(FDM)的系统中,一些最小LRCH分配单元被用于控制信道而不能用于数据信道。在如表3所示的控制信道与数据信道时分复用(TDM)的系统中,帧内的一些OFDM符号,例如OFDM符号0,用于控制信道而OFDM符号1~7用于数据信道。另外,表3的实心阴影区用于保护带也不能用于数据信道。表3中给出例子的保护带与子载波224~287相对应,子载波0为基带信号的直流(DC)音。
如表3所示,LRCH分配单元表示为Lk N,表示如果将可用总资源分成N个等大小的LRCH分配单元,其表示第k个分配单元。如表3所示,两个同样大小并且在索引上有一定关系的较小LRCH分配单元可以合并成一个较大LRCH分配单元。
图2B以示例的树状结构进一步说明,两个同样大小并且在索引上有一定关系的较小LRCH分配单元如何合并成一个较大LRCH分配单元。在图2B中用L代替X,每个圆(树节点)代表LRCH分配单元。每个树节点也可以用上述定义的N和k的组合来表示。为减小信令开销,树节点的表示可以简化成一个称为节点索引(NodeID)的数字,如上述图2B所示的每个圆。将两个较小LRCH分配单元合并成一个较大LRCH分配单元的通用规则如下述等式所述:
Lk N=L2k 2N+L2k+1 2N (3)
表7为根据本发明一个实施例中,同一5MHz系统中使用DRCH分配的无线资源的示例表示。对于数据帧中的第一个OFDM符号,始于子载波0(直流音),每32个连续子载波组成一组,第一个OFDM符号中每组内的子载波用表7中的第一列以重复的模式来表示。对于数据帧中的第二个OFDM符号,始于子载波0,每32个连续子载波组成一组,第二个OFDM符号中16个组的每一组内的子载波用表7中的第二列来表示,第二列是第一列带有一定偏移量的循环版本,例如4个子载波的偏移量。数据帧中第三个OFDM符号的子载波用同样的循环方式表示,第四个OFDM符号也是如此,依次类推。如果将可用总资源划分成N个等大小的DRCH分配单元,用Dk N中相同的N和k表示的子载波可以表示第k个分配单元。
表7
如表7所示,两个同样大小并且在索引上有一定关系的较小DRCH分配单元可以合并成一个较大DRCH分配单元。用D代替X,则图2B所示的同样的树状结构和树节点的表示可以用来说明DRCH分配单元的合并。将两个较小DRCH分配单元合并成一个较大DRCH分配单元的通用规则如下述等式所述:
Dk N=D2k 2N+D2k+1 2N (4)
在表7所述的例子中,表示包括32个子载波的子载波组的循环的增量偏移为恒定的和规则的。本领域普通技术人员会明白,任何非规则的偏移模式也可以在OFDM符号之间使用。
在此例子中,由于一组的子载波表示在一个OFDM符号中要重复16次,同一DRCH分配单元内的子载波在频率上等间距,在时间上是散射的。在另一个实施例中,每个OFDM符号的16个组被进一步索引为0~15,循环偏移的不只是OFDM符号索引、基站索引和当前帧号的函数,而且还是组索引的函数。在本实施例中,同一DRCH分配单元中的子载波在频率上不再等间距,达到进一步的干扰随机化。
在本发明的另一个实施例中,一个包括32个子载波的子载波组的表示不是一个简单的循环版本,而是作为OFDM符号索引,基站索引和当前帧号的函数的第一OFDM符号中子载波组的随机置换版本。置换模式对于OFDM符号的16个组重复16次。这样,同一DRCH分配单元中的子载波在频率上等间距并在时间上是发散的。在本发明另一个实施例中,每个OFDM符号的16个组被进一步索引为0~15,置换模式为OFDM符号索引、基站索引、当前帧号和组索引的函数。在本实施例中,同一DRCH分配单元中的子载波在频率上不再等间距,达到进一步的干扰随机化。
图3示出了本发明向移动台发送分配消息的前向共享调度信道(F-SSCH)的示例信道结构。分配消息至少包含用于标识指定移动台的媒体接入控制索引(MACID)域、在时间和频率上标识已分配的无线资源的节点索引(NodeID)域、标识是LRCH分配还是DRCH分配的分配类型域以及标识编码器分组大小、调制级别和数据包码率的包格式(PF)域。本领域普通技术人员会明白,分配消息可以包括其它域,这些域包括但不限于消息类型域和多天线方式域,或当信息为隐含发送或移动台已知时,不包括某些域。
简化的方案中,可以通过限制本地分配单元具有第一系列尺寸并限制分布式分配单元具有第二系列尺寸来取消F-SSCH中的Assignment Type域,其中第二系列中不存在第一系列的尺寸并且第一系列中不存在第二系列的尺寸。例如,在上述5MHz系统中,本地分配单元可以限制为L0 1、Li 2、Lj 4和Lm 8,分布式分配单元可以限制为Dx 16和Dy 32,其中i、j、m、x和y为整数,且0≤i≤1、0≤j≤3、0≤m≤7、0≤x≤15、0≤y≤31。因此,分配尺寸意味着使用哪种分配类型,F-SSCH中并不需要具有分配类型的显式域。
参见图3,首先由循环冗余码校验单元310为分配消息的信息比特加上循环冗余码校验(CRC)比特。前向纠错单元315为循环冗余码校验单元310的输出序列加上前向纠错编码(FEC),然后,速率匹配单元320将来自编码器的编码比特重复和/或打孔从而使F-SSCH上的速率与固定的速率匹配。扰频器325用扰频码发生器330生成的扰频码对速率匹配单元320的输出序列进行扰频。扰频码发生器330为伪随机噪声寄存器,该寄存器以F-SSCH的信道标识、当前帧号以及扰频类型为种子。信道交织器335对扰频后的序列进行交织。调制器340调制交织后的序列。信道增益单元345和350对调制器340的同相(I)和正交(Q)输出进行增益控制。最后,信道复用器355使用码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、OFDMA或以上的组合将该输出复信号与其它信道的输出复信号进行复用。
根据本发明的一个方面,同一帧中可以复用至少一个DRCH分配和至少一个LRCH分配,不同的DRCH分配具有不同的分配尺寸,并且不同的LRCH分配具有不同的分配尺寸。
根据本发明的另一个方面,基站根据DRCH分配覆盖的最小DRCH分配单元序列来进行DRCH分配。例如,在表7所述的5MHz系统中,在分配的资源中以下三个DRCH分配D0 8、D2 16和D6 32没有留下空白子载波。但是以下三个DRCH分配D0 8、D4 16和D10 32会在分配的资源上留下一些空白子载波。
根据本发明的另一个方面,最后DRCh分配被定义为覆盖最小DRCH分配单元的DRCH分配,例如Dk 32具有所有DRCH分配中最大的索引k。因此,最后DRCH分配消息中的NodeID域隐含指示分配给采用DRCH分配调度的移动台的所有DRCH分配单元。信道增益单元345和350以足够的功率在第一F-SSCH上发送最后DRCH分配的分配消息,使得所有被调度的移动台能正确解码最后DRCH分配消息。因此,在第一种复用方式中,由于每个移动台知道作为最后DRCH分配消息的结果的前述的组偏移量或组置换模式,同一帧中采用LRCH分配调度的每个移动台识别分配给移动台并与DRCH分配重叠的子载波-时间块。在第一种复用方式中,采用LRCH分配调度的移动台在获取每个相应数据包的调制符号时不使用那些重叠的子载波-时间块。
通过使用特殊的正交码、扰频码、频率子带、分配消息的长域中的子域、时间,或单一基站定义的,各基站之间不同的并通过信令消息通知给所有基站的时频块将第一F-SSCH与其它F-SSCH区分开。如果帧内没有DRCH分配,第一F-SSCH可用于承载LRCH分配消息。这样,由于所有采用LRCH分配调度的移动台需要正确地检测第一F-SSCH承载LRCH分配消息,信道增益单元345和350应该以足够的功率发送第一F-SSCH,以使所有采用LRCH分配调度的移动台能正确地检测它。进一步地,在采用LRCH分配调度的移动台中选择具有最差信道状况的移动台有助于更有效地利用基站的发射功率,但这不是必须的。在第一种复用方式中,除了最后DRCH分配消息以外的所有DRCH分配消息和所有LRCH分配消息可以以专用的方式发送,即,由信道增益单元345和350以足够的功率发送,以保证目标移动台能够正确地解码该分配消息,例如基于来自目标移动台的信道质量反馈。
根据本发明的另一个方面,最后DRCH分配消息也作为帧内使用哪种复用方式的指示器。特别地,当每个包含32个子载波的子载波组中的DRCH分配的子载波数目超过方式转换门限时,则使用增强的第二种复用方式。否则,使用第一种复用方式。在增强的第二种复用方式中,重叠的子载波-时间块分配给采用LRCH分配调度的移动台,采用DRCH分配调度的移动台不能使用那些重叠的子载波-时间块。为了让所有被调度的移动台都知道正在使用第二种复用方式,信道增益单元345和350应该以足够的功率发送承载最后DRCH分配消息的第一F-SSCH,从而保证所有被调度的移动台能正确地解码最后DRCH分配消息。如前所述,所有采用DRCH分配调度的移动台中信道状况最差的移动台的最后DRCH分配消息有助于更加有效地利用基站发射功率,但这不是必须的。另外,在增强的第二种复用方式中,为了让所有采用DRCH分配调度的移动台能知道哪些子载波-时间块分配给LRCH分配,信道增益单元345和350应该以足够的功率发送任意LRCH分配消息,以保证所有采用DRCH分配调度的移动台能够正确解码LRCH分配消息。在第二种复用方式中,除了最后DRCH分配消息以外的所有DRCH分配消息可以以专用的方式发送,即,由信道增益单元345和350以足够的功率发送以保证目标移动台能够正确地解码该分配消息,例如基于来自目标移动台的信道质量反馈。
另外,使用增强的第二种复用方式并且同一帧内没有LRCH分配被调度时,采用DRCH分配调度的移动台不能识别是否其错过检测LRCH分配消息或是否真的没有LRCH分配。
根据本发明的另一个方面,如果帧内至少有一个DRCH分配和一个LRCH分配,用第一F-SSCH发送最后DRCH分配消息并用第一种扰频方法对其进行扰频。如果至少有一个DRCH分配但没有LRCH分配,用第一F-SSCH发送最后DRCH分配消息并用第二种扰频方法对其进行扰频。
图23示出了本发明中基站发送分配消息和数据包的一个实施例。如图23所示,在步骤400中,基站首先选择下一帧中将要调度哪些移动台用于发射并在步骤405中为每个被调度的移动台选择分配类型。在步骤410中,基站判断是否至少有一个移动台是采用DRCH分配调度的。如果没有采用DRCH分配调度的移动台,基站在步骤415中判断是否至少有一个采用LRCH分配调度的移动台。如果没有,基站等待下一帧。如果有,在步骤420中,基站用第一种扰频方法并以足够的功率在第一F-SSCH上发送LRCH分配消息,以使所有被调度的移动台能够正确解码。然后,基站在步骤425中用前述专用方式发送其它分配消息和所有数据包,并等待下一帧。如果在步骤410中基站确定至少有一个采用DRCH分配调度的移动台,在步骤430中,基站选择采用DRCH分配调度的移动台为为最后DRCH分配指定的移动台。例如基站选择具有最差信道状况的采用DRCH分配调度的移动台作为为最后DRCH分配指定的移动台。这种选择方法有助于更有效地利用基站发射功率,但这不是必须的。接下来,在步骤435中,基站判断是否至少有一个采用LRCH分配调度的移动台。如果没有采用LRCH分配调度的移动台,基站在步骤440中时用第二种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频。然后,基站在步骤445中以足够的功率在第一F-SSCH上发送最后DRCH分配消息,以使所有被调度移动台能够正确解码。然后基站在步骤425中用专用方式发送其它分配消息和所有数据包,并等待下一帧。如果基站在步骤435中确定至少有一个采用LRCH分配调度的移动台,则基站在步骤450中用第一种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频。然后,在步骤455中,基站进一步判断要在帧中使用哪种复用方式。如果使用第一种复用方式,基站在步骤460中保证最后DRCH分配消息中的NodeID不超过方式转换门限。如果使用第二种复用方式,基站在步骤470中保证最后DRCH分配消息中的NodeID超过方式转换门限。然后,在步骤445中,基站以足够的功率在第一F-SSCH上发送最后DRCH分配消息,以使所有被调度的移动台能够正确解码。基站在步骤425中发送其它分配消息和所有数据包,并等待下一帧。
图24示出了本发明中移动台检测分配消息和数据包的一个实施例。参见图24,在步骤500中,移动台首先检测所有F-SSCH上的所有分配消息。然后,在步骤505中,移动台判断是否在任一分配消息中发现了自身的MACID。如果没有,移动台等待下一帧。如果有,移动台在步骤510中判断第一F-SSCH上是否有DRCH分配消息。如果没有,移动台在步骤515中进一步判断其分配是否为LRCH分配。如果不是,则如果第一F-SSCH上的分配不是DRCH分配那么该移动台的分配也不可能是DRCH分配,从而出现了检测错误,移动台等待下一帧。如果移动台在步骤515中确定其分配为LRCH分配,那么移动台在步骤520中使用其分配消息中的NodeID来获取其数据包的调制符号并解码数据包。然后,移动台等待下一帧。如果移动台在步骤510确定第一F-SSCH上有DRCH分配消息,则该DRCH分配消息为最后DRCH分配消息。然后,移动台在步骤525中进一步判断是否用第一种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频,如果不是,在步骤530中移动台判断其分配是否为LRCH分配。如果是,则如果移动台在步骤525中确定用第二种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频,那么帧内没有LRCH分配,所以出现了检测错误,移动台等待下一帧。如果移动台在步骤530中确定其分配为LRCH分配,移动台在步骤520中使用其分配消息中的NodeID来获取其数据包的调制符号并解码数据包。然后,移动台等待下一帧。如果在步骤525中移动台确定用第一种扰频方法对第一F-SSCH进行扰频,则移动台在步骤535中判断是否在帧内使用第一种复用方式。如果是,移动台在步骤540中判断其分配是否为LRCH分配,如果不是,移动台在步骤520中使用其分配消息中的NodeID获取其数据包的调制符号并解码数据包。然后,移动台等待下一帧。如果是,移动台在步骤545中首先使用最后DRCH分配消息中的NodeID确定重叠的子载波-时间块,然后在步骤520中使用自己的分配消息中除了重叠的子载波-时间块以外的NodeID获取其数据包的调制符号并解码数据包。然后,移动台等待下一帧。如果在步骤535中移动台确定在帧内使用第二种复用方式,移动台在步骤550中判断其分配是否为LRCH分配,如果是,移动台在步骤520中使用其分配消息中的NodeID获取其数据包的调制符号并解码数据包。然后,移动台等待下一帧。如果不是,移动台在步骤555中首先使用所有LRCH分配消息中的NodeID确定重叠的子载波-时间块,然后在步骤520中使用自己分配消息中除了重叠的子载波-时间块以外的NodeID获取其数据包的调制符号并解码数据包。然后,移动台等待下一帧。
本文中实施例所述的各种示例逻辑部件、模块和电路可以实现或运行通过但不限于通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件,或设计运行本文所述功能的以上的任意组合。
本文实施例所述的方法或算法步骤可以直接在处理器运行的硬件、软件模块或二者的结合上实现或运行。软件模块可以位于,但不限于随机存储器(RAM)、快速存储器(flash)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程序只读存储器(EEPROM)、寄存器或现有任何其它形式的存储介质。
本发明提供了一种基于OFDMA的通信系统中自适应混合ARQ的特有的方法和系统。然而,可以理解的是,下面提供了许多实现本发明不同特征的实施例或例子。下面说明组件、信号、消息、协议和安排的具体例子以简化本发明的方案。当然,这些仅作为例子并不用于限制本发明所要求保护的范围。为了不让不必要的细节影响本发明,并没有对众所周知的元件进行具体说明。在本文大部分描述中,省略了对于全面理解本发明不必要的细节,因为这些细节是本领域普通技术人员的常识。这里也省略控制电路的细节,因为控制电路也是本领域普通技术人员公知的技术。
本发明的一个目的是提供自适应支持HARQ重传的方法和装置,从而能够在重传过程中适应帧内两种分配类型的多种复用方式。
本发明的另一个目的是支持基站在最小信令开销的前提下实现以上方法。
本发明的另一个目的是提供一种方法,用于基站判断什么时间需要为重传发送分配消息。
根据本发明的一个方面,图25A和25B分别示出了前向链路(FL)和反向链路(RL)上HARQ的处理步骤和时序关系。参见图25A,对于前向HARQ操作,在步骤1A中,基站在帧中的第一个OFDM符号使用共享调度信道(SSCH)向被调度的移动台发射分配消息,移动台解码所有分配消息并判断是否检测到该移动台的分配消息。在步骤2A中,基站使用剩余数据帧的数据信道(DCH)根据分配消息发射被调度的移动台的数据包。如果有多入多出(MIMO)发射,当在步骤1A中用共享调度信道发射第一层分配消息时,在步骤2A中基站也可以将MIMO发射的其它层的分配消息作为第一层发射的数据包的前置包含在DCH中。如果移动台在步骤1A中确定检测到该移动台的分配消息,则在步骤3A中,移动台解码该移动台的数据包。如果移动台在步骤3A中正确解码数据包,则移动台在步骤4A中发送ACK,否则在步骤4A中发送NACK。在步骤5A中,基站解码来自所有先前被调度的移动台的ACK/NACK信号,检测来自所有移动台的前向链路状况反馈,并调度包括下一帧HARQ重传的数据发射。如果在步骤5A中检测到来自移动台的NACK,基站根据本文下面描述的过程在步骤6A中向该移动台发送用于重传的分配消息。然后,在步骤7A中,基站根据增量冗余或跟踪合并重传先前失败的数据包。
参见图25B,对于反向HARQ操作,在步骤1B中,基站在帧中的第一个OFDM符号使用共享调度信道(SSCH)向被调度的移动台初次发射分配消息,移动台解码所有分配消息并判断是否检测到该移动台的分配消息。如果移动台在步骤1B中确定检测到该移动台的分配消息,则在步骤2B中,移动台使用剩余数据帧的数据信道(DCH)根据分配消息发射数据包。在步骤3B中,基站解码所有被调度的移动台的数据包。如果基站在步骤3B中正确地解码移动台的数据包,基站在步骤5B中向该移动台发送ACK。否则,基站在步骤5B中向移动台发送NACK。在步骤4B中,基站检测所有移动台的反向链路信道状况,并调度包括下一帧HARQ重传的反向链路上的数据传输,该调度根据但不限于每个移动台先前传输的反向链路信道状况和ACK/NACK情况。如果在步骤5B中基站向移动台发送NACK,基站也可以根据本文下面描述的过程在步骤5B中向该移动台发送用于重传的分配消息。然后,在步骤6B中,移动台根据增量冗余或跟踪合并重传先前失败的数据包。
在图25A和25B所示的实施例中,HARQ的隔行扫描周期为5帧。本领域普通技术人员应该清楚,也可用其它的隔行扫描周期。
根据本发明的另一个方面,基站天线上发射的前向链路帧和接收的反向链路帧的帧边界可以是对齐的或偏移整数个OFDM符号以支持部署时可能遇到的多种小区尺寸的HARQ定时。当小区尺寸很大并且信号的往返传播延时大于一定门限时,偏移是必须的,以便让移动台有足够的时间去解码ACK/NACK和/或来自基站的分配消息并在步骤2B中发射波形之前在步骤1B中有足够的时间组装调制符号和波形。
图4和8示出了在一帧中复用两种分配类型的两种方式的例子。本发明还提出了用两种可能的方式复用两种分配类型的替代实施例。在这两种实施例中,基站根据一定序列分配分布式分配单元,使得最后分布式分配隐含指出分布式分配共同使用哪些资源单元。
根据本发明的另一个方面,基站可以使用与先前失败的发射不同的分配类型发射先前失败的数据包。例如,如果基站使用分布式分配进行初次发射并且初次发射失败了,那么基站可以在重传时使用本地分配。当基站改变重传的分配类型时,基站会发送分配消息通知该移动台。
根据本发明的另一个方面,基站可以使用与先前失败的发射不同的复用方式在新帧中发射先前失败的数据包。例如,如果基站在初次发射的帧中使用第一种复用方式,并且初次发射失败了,不论初次发射中使用什么分配类型,基站可以在重传的帧中使用第二种复用方式。当基站在重传的帧中改变复用方式时,基站需要根据下面描述的表8来发送分配消息通知该移动台。
如前所述,每个分配消息至少包含标识分配消息的指定移动台的媒体接入控制索引(MACID)域、标识在时间和频率上已分配的无线资源的节点索引(NodeID)域、标识分配是本地资源信道(LRCH)分配还是分布式资源信道(DRCH)分配的分配类型域以及标识编码器分组大小、调制级别和数据包码率的包格式(PF)域。本领域普通技术人员可以理解,分配消息可以包括其它域,包括但不限于消息类型域和多天线方式域。如前所述,在简化的方案中,可以通过限制本地分配单元为第一系列尺寸并限制分布式分配单元为第二系列尺寸以取消F-SSCH中Assignment Type域,其中第二系列不存在第一系列的尺寸并且第一系列不存在第二系列的尺寸。比如,在上述5MHz系统中,本地分配单元可以限制为L0 1、Li 2、Lj 4和Lm 8,同时分布式分配单元可以限制为Dx 16和Dy 32,其中i、j、m、x和y为整数,且0≤i≤1、0≤j≤3、0≤m≤7、0≤x≤15、0≤y≤31。因此,分配尺寸意味着使用哪种分配类型,F-SSCH中并不需要具有分配类型的显式域。
根据本发明的另一个方面,基站可以使用与初始发射不同的子载波-时间块将失败的数据包重新发射到该移动台。如果基站认为前次发射接近成功并且重传只需要更少数目的冗余调制符号,则基站会减少子载波-时间块的数目。如果基站要发射更多冗余调制符号,基站会增加子载波-时间块的数目,使得在HAEQ重传能够在达到HAEQ重传的目标数目或最大数目之前成功完成。基站可以改变重传的子载波-时间块的位置。在上述所有情况下,基站都会向移动台发送分配消息通知移动台发生的变化。
在HAEQ重传的一个实施例中,基站用新的NodeID发送分配消息来指示前述重传子载波-时间块的变化。在本实施例中,新的NodeID会指示分配给重传的子载波-时间块总数。该新的NodeID可以只指示子载波-时间块的位置变化,而不改变子载波-时间块的总数。在另一个实施例中,移动台会将新的NodeID解释为增量变化(即增加到现有分配的资源)或减量变化(即从现有分配的资源中减去)。除NodeID之外,基站会指示移动台其应该如何解释新的NodeID。
根据本发明的另一个方面,当基站发送HARQ重传的分配消息时,该分配消息中的PF域会是一个特别的组合,例如“111111”,以表示数据包要重传,而PF域所有其它组合表示包格式的有效值。在另一个实施例中,PF域中的第一种特殊组合,比如“111111”用来表示数据包将要重传并且DCH上的调制级别保持不变,PF域中的第二种特殊组合,比如“111110”用来表示数据包将要重传并且DCH上的调制级别比前次的调制级别降低一级,而PF域所有其它组合表示包格式的有效值。DCH上的调制级别按调制级别的升序可以是:二进制相移键控(BPSK)、四相移键控(QPSK)、八相移键控(8PSK)、十六相正交幅度调制(16QAM)、三十二相正交幅度调制(32QAM)或六十四相正交幅度调制(64QAM)。在另一个实施例中,除了前面所述的PF域中两种特殊组合外,PF域中的第三种特殊组合,比如“111101”用来表示数据包将要重传并且DCH上的调制级别比前次的调制级别增加一级,而PF域所有其它组合表示包格式的有效值。
除了前述判断基站是否需要发送重传分配消息的规则和过程之外,在基站不改变调制级别、子载波-时间块数目、子载波-时间块位置或重传的分配类型的情况下,基站仍然需要发送带有前次发射的NodeID和分配类型的分配消息以便通知同一帧中为了发射而被调度的移动台关于重新发射包要使用哪些子载波-时间块的重传数据包。下述表8示出了即使重传中不改变调制级别、子载波-时间块数目和重传的分配类型,基站需要或不需要用SSCH发送重传的分配消息的多种情况。表8还解释了为什么需要用于重传的分配消息。因此,表8可以用作在重传中不改变调制级别、子载波-时间块数目和重传的分配类型情况下,基站如何判断是否需要用SSCH发送重传的分配消息的过程,以及基站应该如何将发射功率配置在承载重传分配消息的SSCH上的过程。
表8
本文中实施例所述的各种示例逻辑部件、模块和电路可以实现或运行通过但不限于通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或设计运行本文所述功能的以上的任意组合。
本文实施例所述的方法或算法步骤可以直接在处理器运行的硬件、软件模块或二者结合上实现或运行。软件模块位于,但不限于随机存储器(RAM)、快速存储器(flash)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程序只读存储器(EEPROM)、寄存器或现有任何其它形式的存储介质。
为了使本领域技术人员能够理解或应用本发明,以上给出了本发明所公开实施例的详细说明。本领域技术人员很容易对这些实施例做出多种改变,这里所述的一般原理适用于包含在本发明所述的精神和保护范围之内的其它实施例。因此,本发明的保护范围并不仅仅局限于所述实施例,而是包括所有符合本发明所述原理和新特征在内的最宽的保护范围。
Claims (18)
1.一种在基于正交频分多址OFDMA的无线通信系统中为复数个移动台中的每个移动台分配无线资源的方法,其特征在于,该方法包括:
在一帧内将所述无线资源分成复数个分配单元,用第一种分配类型或第二种分配类型建立每个分配单元,其中
所述第一种分配类型建立的分配单元包括复数个在时间和频率上连续的子载波,和
所述第二种分配类型建立的分配单元包括复数个不相交并且在频率上等间隔的子载波;
基站向复数个移动台中的每个移动台传达分配;
在所述帧内复用所述分配单元,使所述第一种分配类型建立的分配单元分配到所述帧的第一区域中并且所述第二种分配类型建立的分配单元分配到所述帧的第二区域中;和
所述基站向所述复数个移动台中的每个移动台传达第一区域和第二区域之间的划分位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基站根据正在发射的应用信息选择分配类型。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一种分配类型分配的的移动台进行数据发射而所述第二种分配类型分配的移动台运行VoIP协议。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基站根据所述移动台的速度选择分配类型。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述划分位置通过所述每个第一种分配类型传达给所述每个移动台。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基站通过上层信令消息将所述划分位置传达给所述每个移动台。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基站通过通用物理层信道将所述划分位置传达给所述每个移动台。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述划分位置通过所述第二种分配类型的最后分配传达给所述每个移动台。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二种分配类型的最后分配通过指示表中的位置来标识。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第二种分配类型的最后分配通过第一前向共享调度信道F-SSCH来标识。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述第一F-SSCH通过特殊正交码来标识。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述第一F-SSCH通过复数个扰频方法中采用哪种扰频方法对F-SSCH进行扰频来标识。
13.一种在基于正交频分多址OFDMA的无线通信系统中为复数个移动台中的每个移动台分配无线资源的系统,其特征在于,该系统包括:
在一帧内将所述无线资源分成复数个分配单元的设备,用第一种分配类型或第二种分配类型建立每个分配单元,其中,
所述第一种分配类型建立的分配单元包括复数个在时间和频率上连续的子载波,和
所述第二种分配类型建立的分配单元包括复数个不相交并且在频率上等间隔的子载波;
基站向复数个移动台中的每个移动台的传达分配的设备;
在所述帧内复用所述分配单元的设备,使所述第一种分配类型建立的分配单元分配到所述帧的第一区域中并且所述第二种分配类型建立的分配单元分配到所述帧的第二区域中;和
所述基站向所述复数个移动台中的每个移动台传达第一区域和第二区域之间的划分位置的设备。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述基站根据正在发射的应用信息选择分配类型。
15.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述基站根据所述移动台的速度选择分配类型。
16.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述划分位置通过所述每个第一种分配类型传达给所述每个移动台。
17.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,所述划分位置通过所述第二种分配类型的最后分配传达给所述每个移动台。
18.根据权利要求17所述的系统,其特征在于,所述第二种分配类型的最后分配通过第一前向共享调度信道F-SSCH来标识。
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