專利名稱：支持多跳無線寬帶接入通信的多段幀結(jié)構(gòu)的制作方法
支持多跳無線寬帶接入通信的多段幀結(jié)構(gòu)
本申請要求2006年10月25日提交的、名稱為"Multi-Phase Frame Structure to Support Multi-Hop Wireless Broadband Access Communications" 的美國專利申請60/854,465的優(yōu)先權(quán)，通過參考將其全部公開內(nèi)容并入本 文。
背景技術(shù)：
在多個不同數(shù)字技術(shù)中的發(fā)展已經(jīng)極大地增加了對于從一個設(shè)備通過 網(wǎng)絡(luò)向另一個系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)的需要。技術(shù)的發(fā)展允許將大量的語音、視頻、 圖像和數(shù)字信息進(jìn)行數(shù)字化和壓縮，其可以從膝上型電腦和其它數(shù)字裝置 向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其它設(shè)備進(jìn)行發(fā)送。數(shù)字技術(shù)的這些發(fā)展己經(jīng)刺激了對于向這 些處理單元傳送和供應(yīng)數(shù)據(jù)的需要。
在無線網(wǎng)絡(luò)中使用無線節(jié)點作為中繼點以擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)范圍和/或降低 無線網(wǎng)絡(luò)成本正逐漸變得具有吸引力。多跳中繼(MR)網(wǎng)絡(luò)可以使用固定 站和/或移動站作為中繼點，以優(yōu)化通信和提高傳輸效率。 一個值得注意的 問題是如何在使用新協(xié)議和架構(gòu)來選擇最優(yōu)傳輸路徑和降低與這些網(wǎng)絡(luò)
相關(guān)的成本之間進(jìn)行協(xié)調(diào)。


在本說明書的結(jié)論部分具體地指出并清楚地請求保護(hù)了作為本發(fā)明的 主題。然而，通過參考下面的詳細(xì)描述并同時閱讀附圖可以最好地理解本
發(fā)明的組織和操作方法及其目的、特征和優(yōu)勢，其中
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在示例性無線網(wǎng)絡(luò)中用于顯式 地傳遞多跳鏈路信息的無線節(jié)點的布置的示意圖；以及
圖2是具有多個段的幀結(jié)構(gòu)的實施例，該幀結(jié)構(gòu)被動態(tài)地調(diào)整用于支 持任意跳躍網(wǎng)絡(luò)和部署在系統(tǒng)中的任意數(shù)量的中繼站(RS)。
應(yīng)當(dāng)理解，為了說明的簡化和清楚起見，附圖中示出的元件未必按照
5比例繪出。例如，為了清楚起見， 一些元件的尺寸可能相對于其它元件被 放大。此外，當(dāng)認(rèn)為合適時，附圖之間可能重復(fù)一些參考標(biāo)號以指示對應(yīng) 的或者類似的元件。
具體實施例方式
在下面的詳細(xì)描述中闡明了多個特定細(xì)節(jié)，以提供對本發(fā)明的徹底理 解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解可以在不具有這些特定細(xì)節(jié)的情況 下實施本發(fā)明。在其它實例中，為避免使本發(fā)明不夠清晰，未對公知的方 法、程序、組件和電路進(jìn)行詳細(xì)描述。
無線多跳中繼系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前的多個標(biāo)準(zhǔn)化工作中的焦點。例如，
對于WLAN，電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE) 802.11s網(wǎng)格任務(wù)組(TG) 正在積極地進(jìn)行關(guān)于WLAN網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)解決方案的工作。此夕卜，IEEE 802.16J多跳中繼(MR)任務(wù)組也在對標(biāo)準(zhǔn)化解決方案進(jìn)行評估，所述標(biāo)準(zhǔn) 化解決方案用于推動無線寬帶接入(WBA)網(wǎng)絡(luò)的IEEE 802.16j項目認(rèn)可 請求o
多跳中繼系統(tǒng)提供了用于使多媒體業(yè)務(wù)擴(kuò)大范圍的高成本效益的方 式。中繼站通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提供擴(kuò)展的覆蓋范圍，以及MR系統(tǒng)是一種能夠 容納很多移動用戶、建立廣域的覆蓋范圍并提供較高數(shù)據(jù)速率的高成本效 益的解決方案。因此，多跳中繼系統(tǒng)增強(qiáng)了 802.16系統(tǒng)的吞吐量和容量， 并且能夠進(jìn)行降低系統(tǒng)運(yùn)行成本的迅速部署。
MR中繼站旨在完全地向后兼容，在這個意義上，其應(yīng)當(dāng)和現(xiàn)有的 802.16e用戶站一起無縫地運(yùn)行。期望在802.16的下一階段中引入設(shè)計為在 MR網(wǎng)絡(luò)中使用的增強(qiáng)的中繼和WBA用戶站。雖然可以將本文討論的實施 例稱為802.16無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，但是這些實施例不限于此，而是可以應(yīng) 用于WLAN、其它類型的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)或者甚至是不同網(wǎng)絡(luò)的組合，其中802.16 無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)有時候稱為WiMAX， WiMAX是代表全球微波接入互操 作性的首字母縮寫，其是通過了 IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的一致性和互操作性測試 的產(chǎn)品認(rèn)證商標(biāo)?？梢詫⒍嗵欣^技術(shù)應(yīng)用于其它新興的標(biāo)準(zhǔn)中，例如第 三代合作伙伴計劃(3GPP)長期演進(jìn)(LTE)。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在示例性 線網(wǎng)絡(luò)中用于傳遞多跳鏈路信息的無線節(jié)點的布置的示意圖。多跳中繼(MR)網(wǎng)絡(luò)100可以 是具有能夠經(jīng)由至少一些空中(OTA)射頻(RF)鏈路來發(fā)送和/或接收信 息的設(shè)備的任何系統(tǒng)。例如，在一個實施例中，MR網(wǎng)絡(luò)100的拓?fù)淇梢园?括MR基站(MR-BS) 110， MR-BS IIO提供向多個移動站(MS) 120和 130的直接接入。MR基站110也連接到多個無線中繼節(jié)點，其在圖中示出 為中繼站(RS) 140和150。
中繼站(RS) 140和150使用無線協(xié)議和/或技術(shù)來在MR網(wǎng)絡(luò)100中 無線地傳送和中繼消息，該無線協(xié)議和/或技術(shù)與用于WPAN的多種802無 線標(biāo)準(zhǔn)和/或用于WMAN的標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多個相兼容，但本發(fā)明實施例 不限于這個方面。如圖所示，中繼站(RS) 140和150提供到移動站120 和180的接入并且代表其它RS中繼數(shù)據(jù)。在本發(fā)明特定的非限制性的示例 性實施例中，所示出的拓?fù)涫菢錉畹模渲?，位于根部的MR-BS和位于葉 子處的MS提供多個通信路徑或鏈路。接入鏈路提供了 MR-BS和MS之間 以及(進(jìn)一步地)RS和MS之間的支持路徑。中繼鏈路提供了 MR-BS和 RS之間的支持路徑。
MR網(wǎng)絡(luò)100可以包括多個宏小區(qū)，每個宏小區(qū)可以一般地包括至少 一個類似于MR基站110的基站；以及類似于RS 140和150的多個中繼站， 其分散在每個宏小區(qū)中，并與基站一起協(xié)作用于提供對客戶站的全范圍覆 蓋?？梢詫R-BS 110與RS 140和150之間的多跳拓?fù)湟暈辄c對多點 (PMP)鏈路。此外，將RS 140經(jīng)由PMP鏈路連接到RS 160和RS 170， 其中，每個PMP鏈路依靠站來維護(hù)時間和頻率的同步，其中經(jīng)由對下行鏈 路(DL)前導(dǎo)碼的廣播和接收來執(zhí)行該同步，而經(jīng)由測距(ranging)處理 來執(zhí)行上行鏈路(UL)同步。
MR網(wǎng)絡(luò)100利用允許多個中繼鏈路共享信道的幀結(jié)構(gòu)，因此可以在同 一個信道上支持多個PMP鏈路。當(dāng)多個PMP鏈路共享信道時，參與到鏈 路中的站相同步，并且數(shù)據(jù)以使干擾最小化的方式進(jìn)行發(fā)送。幀結(jié)構(gòu)可配 置用于對部署的拓?fù)浜鸵筮M(jìn)行優(yōu)化，并且在利用時分復(fù)用(TDM)和空 間重用的組合的同時允許多個PMP鏈路共享信道。
圖2示出對應(yīng)于TDD操作的用于中繼鏈路的幀結(jié)構(gòu)200。 TDD通過使 用分配給發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的頻率信道來高效地使用頻譜。TDD適合用于非稱業(yè)務(wù)利用在不同時間使用相同頻率fo的上行
鏈路(UL)和下行鏈路(DL)業(yè)務(wù)。實際上，TDD將數(shù)據(jù)流劃分為幀， 并且在每個幀中對前向傳輸和反向傳輸分配不同的時隙。該幀結(jié)構(gòu)允許兩 種傳輸共享同一傳輸介質(zhì)，同時僅使用每種業(yè)務(wù)所需要的帶寬部分。
圖中示出了被劃分為DL子幀202和UL子幀252的TDD幀，其中DL 子幀和UL子幀中的每一個進(jìn)一步被劃分為多個段(phase)。將DL子幀和 UL子幀劃分為時隙，并且在某一時刻處在該幀內(nèi)為每種業(yè)務(wù)(UL業(yè)務(wù)和 DL業(yè)務(wù))分派多個時隙。注意，DL子幀202中的每個DL段具有UL子幀 252中的對應(yīng)UL段，從而DL段的數(shù)量等于UL段的數(shù)量。具體地，DL 子幀202中由DL段204、 206、 、 208所代表的DL段的數(shù)量與UL子
幀252中由UL段254、 256、……、258所代表的UL段的數(shù)量相匹配。另 外，注意，每個DL段的第一個符號是前導(dǎo)碼。
將中繼PMP鏈路(例如，MR-BS IIO與RS 140和150之間的鏈路以 及RS 140與RS 160和170之間的鏈路)中的每一個分配給段。如前所述， MR-BS 110位于PMP鏈路的根部并且是用于該鏈路的DL站。這樣，MR-BS 110成為一個DL站，并且在分配有PMP鏈路的段的DL部分中發(fā)送前導(dǎo)碼、 MAPS和數(shù)據(jù)。此外，如前所述，在該實例中描述為RS 140和RS 150的 PMP鏈路的葉子是UL站，該UL站在段的UL部分中發(fā)送數(shù)據(jù)。可以將一 個以上的PMP鏈路分配給特定的段。
作為頻率設(shè)計和部署過程的一部分，可以對中繼鏈路幀結(jié)構(gòu)中段的數(shù) 量進(jìn)行動態(tài)地選擇。因此，在系統(tǒng)的運(yùn)行期間，中繼鏈路幀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可 以被調(diào)整或者改變。將幀結(jié)構(gòu)200劃分為多個段，以允許多個PMP鏈路以 TDM方式來共享信道，從而防止前導(dǎo)碼傳輸中的過度干擾。幀結(jié)構(gòu)200的 這種結(jié)構(gòu)允許將共享信道的PMP鏈路分割為獨(dú)立的組，其中，將每個組分 配給段。
段中作為DL站的所有RS在該段的DL部分中發(fā)送其前導(dǎo)碼。以同一 符號來發(fā)送段中的所有前導(dǎo)碼，從而，通過將兩個RS分配作為段中的DL 站來使其在同一時間發(fā)送其前導(dǎo)碼。 一般地，如果站不會對段內(nèi)的其它站 產(chǎn)生過多的干擾，則將站分配作為同一段中的DL站。在RS作為DL站的 段內(nèi)，不能調(diào)度RS以在DL上進(jìn)行接收并在UL上進(jìn)行發(fā)送。然而，RS
8可以在多個段中在DL或UL上進(jìn)行接收。
可以將多段幀結(jié)構(gòu)200用于以多種方式來將DL發(fā)射機(jī)分配給段。在僅 包括距離MR-BS —次跳躍的一層RS的2-跳拓?fù)渲?，僅包括一個段以支持 中繼鏈路通信。然而，通過基于站到MR-BS的跳躍距離來將站分配給段， 可以使用兩段結(jié)構(gòu)來支持多跳拓?fù)洹＞嚯xMR-BS偶數(shù)次跳躍的站被分配給 一個段，而距離MR-BS奇數(shù)次跳躍的站被分配給另一個段。
可選地，可以使用多段幀結(jié)構(gòu)200來將RS分配到兩個以上的段，以便 通過將多個RS置于不同的段中來避免多個RS之間的干擾，同時能夠在被 置于同一段中的RS之間進(jìn)行空間重用。幀結(jié)構(gòu)200的特性允許網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商 基于MR小區(qū)的特定拓?fù)浜鸵髞磉x擇段的數(shù)量，并動態(tài)地配置幀結(jié)構(gòu)200 以基于"每一次部署"在開銷和性能之間進(jìn)行折衷?？梢詫⒏鄠€段添加 到幀結(jié)構(gòu)200中，從而以更大的開銷為代價來降低共道干擾，而如果RS間 的干擾是可容忍的，則使用較少的段?？梢允褂脦Y(jié)構(gòu)200來支持單個信 道上的多跳通信。也可以將幀結(jié)構(gòu)200用于對存在干擾的RS的廣播傳輸進(jìn) 行分離，同時仍然允許這些傳輸共享一個信道的資源?？梢詫⒍鄠€RS分配 給同一段，以便于在期望相互之間沒有干擾的RS間進(jìn)行空間重用。
在用于中繼鏈路的幀結(jié)構(gòu)的FDD版本中，DL子幀占用了專用于DL 方向的信道中的整個幀，以及UL子幀占用了專用于UL方向的信道中的整 個幀。
現(xiàn)有技術(shù)方案采取2-跳拓?fù)浠蛘卟扇∶看翁S對應(yīng)一個分段(段)的 硬編碼TDM分段，然而，本發(fā)明對具有多個段的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置，該幀結(jié) 構(gòu)可以支持任意跳躍網(wǎng)絡(luò)以及部署在系統(tǒng)中的任意數(shù)量的RS，而不會隨著 部署在系統(tǒng)中的RS數(shù)量而成比例地增加開銷。此時，應(yīng)當(dāng)清楚，可以將已 描述的幀結(jié)構(gòu)動態(tài)地配置用于WiMAX多跳無線中繼部署。
雖然本文已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明的特定特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員 此時可以獲知很多更改、替換、改變和等價物。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán) 利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明的真實精神之內(nèi)的所有更改和改變。
權(quán)利要求
1、一種用于提供多跳無線中繼部署的方法，包括對具有多個段的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)地配置，以支持具有部署在系統(tǒng)中的多個中繼站(RS)的多跳網(wǎng)絡(luò)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括作為頻率設(shè)計和部署過程的一部分，對中繼鏈路幀結(jié)構(gòu)中的段的數(shù)量 以及所述段的大小進(jìn)行選擇。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括在所述系統(tǒng)的運(yùn)行期間，動態(tài)地調(diào)整所述幀結(jié)構(gòu)，以包括多跳無線網(wǎng) 絡(luò)中的附加RS。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括 將一個以上的點對多點(PMP)鏈路分配給段。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括將RS分配到兩個以上的段中，以便通過將多個RS置于不同的段中來 避免所述多個RS之間的干擾，同時能夠在被置于同一段中的RS之間進(jìn)行 空間復(fù)用。
6、 一種WiMAX多跳無線中繼部署系統(tǒng)，包括 多跳中繼基站(MR-BS);以及多個中繼站(RS)，所述多個中繼站部署在所述系統(tǒng)中以便使用多段幀 結(jié)構(gòu)進(jìn)行通信，所述多段幀結(jié)構(gòu)用于基于下行鏈路發(fā)射機(jī)到所述MR-BS的 跳躍距離來將所述下行鏈路發(fā)射機(jī)分配給段，其中，將距離所述MR-BS偶 數(shù)次跳躍的RS分配給一個段，而將距離所述MR-BS奇數(shù)次跳躍的RS分 配給另一個段。
7、 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，在所述系統(tǒng)的運(yùn)行期間，動態(tài)地 配置所述系統(tǒng)以調(diào)整所述多段幀結(jié)構(gòu)，以便包括多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的附加數(shù) 量的RS。
8、 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)對具有多個段的所述多 段幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置，以支持部署在所述系統(tǒng)中的任意數(shù)量的RS，而不會隨 著部署在所述系統(tǒng)中的RS的數(shù)量而成比例地增加開銷。
9、 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)將所述多段幀結(jié)構(gòu)配置 為具有兩個以上的段，以便通過將多個RS置于不同的段中來避免所述多個 RS之間的干擾。 、 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述多段幀結(jié)構(gòu)具有下行鏈路子 幀和上行鏈路子幀。
10、 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述下行鏈路子幀包括第一前 導(dǎo)碼，在所述第一前導(dǎo)碼后跟隨有用于站的發(fā)送的第一段下行鏈路以及用 于站的接收的上行鏈路。
11、 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述下線鏈路子幀包括第二前 導(dǎo)碼，在所述第二前導(dǎo)碼后跟隨有用于站的發(fā)送的第二段下行鏈路以及用 于站的接收的上行鏈路。
12、 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述上行鏈路子幀包括用于站 的發(fā)送的第一段上行鏈路和用于站的接收的下行鏈路。
13、 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述上行鏈路子幀包括用于站 的發(fā)送的第二段上行鏈路和用于站的接收的下行鏈路。
14、 一種WiMAX多跳無線中繼部署系統(tǒng)，包括多跳中繼基站(MR-BS);以及多個中繼站(RS)，所述多個中繼站部署在所述系統(tǒng)中以使用多段幀結(jié) 構(gòu)進(jìn)行通信，所述多段幀結(jié)構(gòu)用于將RS分配到兩個以上的段中以便避免多 個RS之間的干擾，同時能夠在被置于同一段中的RS之間進(jìn)行空間重用。
15、 如權(quán)利要求14所述的WiMAX多跳無線中繼部署系統(tǒng)，其中，網(wǎng) 絡(luò)供應(yīng)商基于多跳中繼小區(qū)的特定拓?fù)浜鸵髞磉x擇段的數(shù)量。
16、 如權(quán)利要求14所述的WiMAX多跳無線中繼部署系統(tǒng)，其中，網(wǎng) 絡(luò)供應(yīng)商動態(tài)地配置所述多段幀結(jié)構(gòu)，以基于部署來在開銷和性能之間進(jìn) 行折衷。
17、 如權(quán)利要求14所述的WiMAX多跳無線中繼部署系統(tǒng)，其中，網(wǎng) 絡(luò)供應(yīng)商動態(tài)地增加更多的段，以便以更大的開銷為代價來降低共道干擾。
全文摘要
提供了一種無線設(shè)備，其對具有多個段的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置，以支持任意跳躍網(wǎng)絡(luò)和所部署的任意數(shù)量的中繼站(RS)，而不會隨著部署在系統(tǒng)中的RS的數(shù)量而成比例地增加開銷。
文檔編號H04L12/28GK101606358SQ200780039769
公開日2009年12月16日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者H·(H)·李, J·J·西迪爾, K·約翰松, W·C·翁 申請人:英特爾公司