專利名稱：在無線多用戶多跳中繼網(wǎng)絡(luò)中傳送分組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及無線多用戶移動網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及無線移動多用戶 多瑕fe網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)是在許多無線網(wǎng)絡(luò)(例如，根據(jù)IEEE 802.11a/g和正EE802.16/16e標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò))的物理層(PHY)上使用 的一種調(diào)制技術(shù)。OFDMA是基于OFDM的一種多址接入方案。在 OFDMA中，將獨立各組正交音(子信道)和時隙分配給多個收發(fā)機(jī)(用 戶)，以使該收發(fā)機(jī)能夠并發(fā)通信。作為示例，IEEE 802.16/16e標(biāo)準(zhǔn)已采 用OFDMA作為用于在低于11 GHz的頻率下的非視距(non-line-of-sight (NLOS))通信的多信道接入機(jī)制。
圖1A示出了以引用的方式并入本文中的常規(guī)的基于OFDMA的蜂 窩網(wǎng)絡(luò)100，例如根據(jù)IEEE 802.16/16e標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)將操作 限于點對多點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中只存在兩種類型的網(wǎng)絡(luò)實體，即基站(BS) 和移動臺(MS)。 BS管理并且協(xié)調(diào)與連接101-103上的特定小區(qū)中的 MS的所有通信。各MS僅與BS直接通信，并且只有BS與基礎(chǔ)設(shè)施110 或該網(wǎng)絡(luò)的"主干"通信。也就是說，在MS與BS之間只有一跳。MS 之間的所有通信必須經(jīng)過BS。此外，在BS與各MS之間有一個連接。
由于針對某些頻譜，信號強(qiáng)度會沿該連接顯著減少，因此無線服務(wù) 的覆蓋區(qū)域通常為受限的地理大小。另外，阻滯和隨機(jī)衰減常常導(dǎo)致接 收不良的區(qū)域，甚至盲點區(qū)域。以往，這個問題已經(jīng)通過按照較密集的 方式配置BS得以解決。然而，尤其是BS的高成本以及它們之間干擾的 潛在增加，使這種變得方法不那么理想。
如針對另選方法的圖1B所示，可以使用基于中繼的網(wǎng)絡(luò)150。該網(wǎng)絡(luò)括多個移動臺(MS)和/或用戶站(SS)。相對低成本的中繼站RS擴(kuò) 展了該BS的范圍。這些站中的一些(MS1和SS1)利用連接CI和C2 與該BS直接通信。其它站(MS2、 MS3及SS2)利用連接C3、 C4、及 C5與該RS直接通信，并且利用兩跳經(jīng)由對應(yīng)的連接151與該BS間接通 信。顯然，該RS與BS (中繼鏈路)之間的鏈路上的通信可能成為瓶頸。 為有效的改進(jìn)，需要改進(jìn)該中繼站與基站之間的通信方式。

發(fā)明內(nèi)容
一種在中繼網(wǎng)絡(luò)中傳送分組的方法。利用一組連接，在一組移動臺 與中繼站之間傳送多個分組。在各移動臺與所述中繼站之間有一個連接。 所述多個分組聚合于所述中繼站與基站之間的單一連接上。


圖1A是現(xiàn)有技術(shù)無線移動網(wǎng)絡(luò)的示意圖1B是現(xiàn)有技術(shù)無線移動中繼網(wǎng)絡(luò)的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的無線移動中繼網(wǎng)絡(luò)的示意圖3是現(xiàn)有技術(shù)OFDMA幀的框圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的OFDMA幀的框圖5是現(xiàn)有技術(shù)DL_MAP_IE的格式的框圖6-8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的UL—MAPJE的格式的框圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的增強(qiáng)封裝的格式的框圖10是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的具有分片的增強(qiáng)封裝的格式的框圖;
圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的EP-SH消息的定義表。
具體實施方式
定義
為了闡明并描述本發(fā)明，在本文中定義并相應(yīng)地使用如下術(shù)語。 基站(BS)
用于提供用戶設(shè)備與基礎(chǔ)設(shè)施或網(wǎng)絡(luò)主干之間的無線通信的設(shè)備。
4用戶站(ss)
用于提供用戶設(shè)備與基站(BS)之間的通信的通用設(shè)備組。 移動臺(MS)
要在移動中或者在不特定位置處使用的無線收發(fā)器。除非另外具體 指明，否則該MS總是用戶站(SS)。 中繼站(RS)
一種無線收發(fā)器，其功能是在其它站之間對數(shù)據(jù)和控制信息進(jìn)行中 繼，以執(zhí)行支持多跳通信的處理。 連接
在物理層，連接從一個站的RF發(fā)送器經(jīng)由一個或更多個發(fā)送天線出 發(fā)，通過無線信道，再經(jīng)由一個或者更多個接收天線到另一個站的RF接 收器。物理上，該連接利用預(yù)定組的子信道和時隙來傳送RF信號。在邏 輯層，連接中所關(guān)注的部分從該發(fā)送器中協(xié)議棧的介質(zhì)訪問層(MAC) 出發(fā)，到達(dá)該接收器的介質(zhì)訪問層。邏輯上，該連接承載該數(shù)據(jù)和控制 信息作為單一比特流。
MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元(MSDU)
在給定層的協(xié)議中規(guī)定的數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集包括該層的協(xié)議控制信 息，并且可能包括該層的用戶數(shù)據(jù)。 MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)
協(xié)議的給定層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，該協(xié)議數(shù)據(jù)單元包括來自更高層的 服務(wù)數(shù)據(jù)單元和該層的協(xié)議控制信息。突發(fā)是屬于同一連接的連續(xù) MPDU的序列。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
如針對本發(fā)明的一個實施方式的圖2所示，網(wǎng)絡(luò)200利用一組連接 (Cl、 C2、 C3)將分組從一組移動臺(MS)傳送到中繼站(RS)。各移 動臺與該中繼站之間有一個連接。該中繼站和基站(BS)使用單一連接 210來傳送分組。該BS也可使用直接連接C4和C5與其它MS和SS進(jìn) 行通信。該BS可與基礎(chǔ)設(shè)施220進(jìn)行通信。
可利用使用了預(yù)定組的頻率和時間周期的OFDMA來傳送分組。時間被劃分為連續(xù)的多個幀。各幀可包括下行鏈路(DL)子幀和上行鏈路 (UP)子幀。資源分配的基本單位是時隙， 一個時隙在時域中包括多個 OFDMA符號，而在頻域中包括一個子信道。
圖3示出了常規(guī)的DL315子幀和UL326子幀。在相關(guān)申請中對這些 幀進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。在以引用的方式并入本文的正EE 802.16e標(biāo)準(zhǔn) 中，再現(xiàn)并且詳細(xì)描述了這些幀。DL子幀以前導(dǎo)碼311開始。前導(dǎo)碼311 用于在MS/SS處的同步和信道估計。在緊隨該前導(dǎo)碼之后的OFDMA符 號中，該BS發(fā)送下行鏈路MAP (DL-MAP) 312、幀控制報頭(FCH) 313、以及上行鏈路MAP (UP-MAP) 314消息，以向MS/SS通知在當(dāng)前 幀中分別在DL和UL中分配(調(diào)度)給MS/SS的對應(yīng)資源?；趶腂S 接收的該調(diào)度，MS/SS能夠確定何時(例如OFDMA符號)、何地(例如 子信道)分別在DL子幀中接收以及在UL子幀中發(fā)送。所使用的連接具 有標(biāo)識CID。
該UL子幀以測距子信道322和信道質(zhì)量指示符(CQICH)321開始。
在兩個連續(xù)的子幀之間插入相應(yīng)的時間間隙，例如TTG 330和RTG 340。該時間間隙使得收發(fā)器能夠在發(fā)送模式與接收模式之間轉(zhuǎn)換。
應(yīng)該理解，分組"遍布"該幀的子載波和時隙。
根據(jù)IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)，為了傳送服務(wù)流比特流(通信量)的目的， BS與MS/SS介質(zhì)訪問控制(MAC)層之間建立并保持有單向映射。即 使用無連接協(xié)議(例如，IP)來實現(xiàn)該服務(wù)流，該連接也能承載全部通
在如圖1A所示的常規(guī)點對多點(PMP)網(wǎng)絡(luò)中，資源分配在每連接 的基礎(chǔ)上由BS執(zhí)行，并且全部MS基本被平等對待。對于適度大小的單 跳PMP網(wǎng)絡(luò)而言這是有意義的。然而，隨著連接的數(shù)量增加，開銷會使 MAC的效率降低多達(dá)50%。發(fā)生劣化的原因主要有兩個。
第一，由于實際數(shù)據(jù)位沒有精確地映射到指派的OFDMA符號和子 信道，所以分配給各連接的資源不能得到充分利用。由于這種映射的效 率低，需要在分組的末尾附加填充位，導(dǎo)致如圖3陰影所示的資源浪費。
第二， 一個DLMAP信息單元(DLMAP正)通常包括只針對一個連接的調(diào)度。更糟糕的是，UL MAP信息單元只能包括針對一個連接的 調(diào)度。隨著連接數(shù)量的增加，這種設(shè)計變得不方便和效率低。當(dāng)對圖1B 的中繼網(wǎng)絡(luò)中的BS和RS之間的連接151 ，或者一對RS之間的連接151 應(yīng)用當(dāng)前的IEEE 802.16e OFDMA協(xié)議時，由于這里存在數(shù)量巨大的連 接，所以加劇了上述問題。
因此，為了在中繼網(wǎng)絡(luò)中提高IEEE 802.16e協(xié)議的效率，我們進(jìn)行 如下改進(jìn)。
第一，如圖2所示我們將MS和RS之間的連接聚合(aggregate)為 RS與BS之間的單一聚合連接(中繼鏈路)210。
第二，如圖4-9所示，我們將MPDU分組級聯(lián)(concatenate)起來。 注意，浪費的資源(陰影)降低。圖4具體示出了該聚合和級聯(lián)。如在 此所定義的，突發(fā)(415和425)是屬于同一連接的連續(xù)MPDU序列。
第三，我們?nèi)鐖D9所示對MSDU分組進(jìn)行封裝。
增強(qiáng)的MPDU級聯(lián)
利用MPDU級聯(lián)，在上行鏈路方向或下行鏈路方向中任一方向上將 多個順序的MPDU級聯(lián)為單個發(fā)送突發(fā)，而不管這些MPDU是否屬于同 一連接。圖5示出了根據(jù)常規(guī)正EE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的DL MAP IE的格式。 字段(field) CID存儲連接標(biāo)識。在上行鏈路中，將對常規(guī)數(shù)據(jù)通信量的 分配規(guī)定為以時隙為單位的時長，而分配的起始點是基于UL-MAP中出 現(xiàn)的在先分配來確定的。
為了在單個信息單元(正)中承載多個連接的標(biāo)識符(CID)，我們
如圖6和圖7所示地修改該ULMAP正。在該標(biāo)準(zhǔn)中描述了這些字段的 詳細(xì)內(nèi)容。可以實現(xiàn)多連接，同時仍保持向后兼容。出于簡潔的目的， 除非另有說明，否則所有下文描述都依據(jù)RS與BS之間發(fā)生的通信。
在適當(dāng)?shù)那闆r下，RS可將來自多個MS并具有相同QoS要求的一組 連接聚合為到BS的單一連接。為了傳遞與該組連接相關(guān)聯(lián)的資源分配信 息，在UL-MAP消息中應(yīng)首先出現(xiàn)圖6所示的UL—MAPJE。 CID字段 包含RS與BS之間的中繼鏈路上建立的相應(yīng)連接的標(biāo)識符，而持續(xù)時間 (Dumtion)字段則覆蓋了分配給屬于該邏輯組的全部連接的總資源。與BS直接通信的任意MS仍然能夠?qū)D6中的UL_MAP_IE進(jìn)行解 碼，從而計算分配給其自身的資源的起始點。
圖6的UL—MAP_IE后面跟著圖7的UL MAP,該圖7的UL MAP 指示出由圖6的在前UL_MAPJE所覆蓋的全部獨立連接的標(biāo)識符。因 為圖7的UL_MAP_IE遵循正EE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的UL MAP擴(kuò)展-2 IE (t/Z M4尸a&"&d-2 /￡)格式，全部常規(guī)MS在接收時簡單地跳過該信息 單元，因此提供了向后兼容。
如果不考慮向后兼容，例如所有MS/SS都理解根據(jù)本發(fā)明的協(xié)議， 則如圖8所示，能夠設(shè)計更有效的UL一MAP一正。這種UL_MAP_IE的設(shè) 計嚴(yán)格遵循IEEE 802.16e所使用的相同方法來擴(kuò)展該DL_MAP_IE。提供 了兩組新的子字段。
被置于圖8的UL—MAP—IE的起始位置處的第一個新的子字段是 N—CID，其指示了由該信息單元(IE)承載的連接標(biāo)識符的數(shù)量。該N—CID 子字段后緊跟的是N_CID數(shù)量個CID，這些CID由該UL一MAP消息對 其分配資源。
如圖6-8所示，結(jié)合圖5的常規(guī)DL_MAP—ffi，根據(jù)本發(fā)明的 UL_MAP—IE可提供必要且足夠的信令支持以容納多個連接。因此， MPDU級聯(lián)能夠在數(shù)據(jù)平面內(nèi)進(jìn)行，以在RS與BS之間的中繼鏈路上實 現(xiàn)更高的效率。如圖4中定性地所示，總管理平面開銷(例如，UL—MAP」E 等)以及由映射效率低引起的開銷得以明顯降低，由此改進(jìn)了MAC協(xié)議 效率。
增強(qiáng)的MSDU封裝
在常規(guī)IEEE 802.16/16e標(biāo)準(zhǔn)中定義的封裝機(jī)制本質(zhì)上是MSDU封 裝。然而，該封裝將其范圍限定于僅來自相同連接的MSDU。這尤其對 根據(jù)上述連接聚合的RS與BS之間的中繼鏈路上的單一連接210設(shè)置了 高限制性的約束。
為了放寬由常規(guī)封裝機(jī)制所施加的限制并且擴(kuò)展在MSDU級進(jìn)行封 裝的適應(yīng)性，我們對在中繼鏈路上的通信提供了一種新的移動多跳中繼 (MMR)封裝。如圖9所示，已封裝MSDU 910以通用MAC報頭(GMH)
8920開始，接著是各種增強(qiáng)封裝子報頭(EPSH，參見圖l)、常規(guī)子報頭 (xSH) 930、以及各個MSDU950。該EP (即MMRMSDU封裝)子字 段指示了出當(dāng)前MPDU包括利用增強(qiáng)封裝機(jī)制而封裝的MSDU以及相應(yīng) 的增強(qiáng)封裝子報頭(EP-SH)。
很明顯，該EP-SH與常規(guī)的報頭相當(dāng)類似。確實，該EP-SH僅能從 常規(guī)MAC報頭中去除的子字段是報頭校驗和(HCS) 965以及循環(huán)冗余 校驗(CRC) 960。其它所有子字段都被保留，而許多配置(例如，安全 保護(hù)、加密密鑰、MCDU長度以及CID970)能夠以每MSDU為基礎(chǔ)而 變化。
常規(guī)封裝處理的輸出(即已封裝MSDU)也能加入該增強(qiáng)的MSDU 封裝。在這種情況下，將一個增強(qiáng)封裝子報頭(EP-SH)直接設(shè)置在已封 裝MSDU的常規(guī)封裝的第一子報頭(PSH)的前面。結(jié)果，該MPDU可 包括封裝子報頭(PSH)和增強(qiáng)封裝子報頭(EP-SH)兩者。
增強(qiáng)的MSDU封裝處理也可與分片(fragmentation)處理共存。如 圖10所示，EP-SH針對將要被分片的MSDU只出現(xiàn)一次，并且應(yīng)被插 入第一片段的分片子報頭(FSH)之前。上述EP-SH與FSH之間的關(guān)系 也適用于能夠進(jìn)行ARQ的連接，只要這種連接被管理成似乎能夠進(jìn)行分 片即可，而不管實際上是否真的能夠進(jìn)行分片。
或者，我們可以在常規(guī)的普通MAC報頭(GMH)中使用類型(Type) 字段的最高有效位(most significant bit)(例如，位#5)來指示是否存在 增強(qiáng)封裝子報頭(EP-SH)。表明存在EP-SH的另一個選擇是使用長度為 六位的類型字段的組合值。
此外，由于該增強(qiáng)封裝子報頭(EP-SH)包括綜合的信息集合，因 此能夠支持豐富的附加功能集，例如以每MSDU為基礎(chǔ)附加CRC等。
EP-SH的詳細(xì)定義如圖11所示。
雖然通過優(yōu)選實施方式的示例而描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解，在本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可進(jìn)行各種其它調(diào)整和修改。因此，所附權(quán)利要求的 目的在于覆蓋落入本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)的全部這些變型和修改。
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權(quán)利要求
1. 一種用于在中繼網(wǎng)絡(luò)中傳送分組的方法，所述方法包括以下步驟利用一組連接在一組移動臺與一個中繼站之間傳送多個分組，在各移動臺與所述中繼站之間有一個連接；將所述多個分組聚合起來；以及利用單一連接在所述中繼站與基站之間傳送聚合后的多個分組。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個分組包括MPDU分 組和MSDU分組，并且所述方法進(jìn)一步包括以下步驟將該組連接的所述MDPU分組級聯(lián)為所述單一連接上的單一突發(fā)；并且將該組連接的所述MSDU分組封裝為所述單一連接上的一個MPDU分組。
全文摘要
一種在中繼網(wǎng)絡(luò)中傳送分組的方法。利用一組連接在一組移動臺與中繼站之間傳送多個分組。各移動臺與所述中繼站之間有一個連接。所述多個分組被聚合于所述中繼站與基站之間的單一連接上。
文檔編號H04L12/56GK101536433SQ20078004133
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月6日
發(fā)明者久世俊之, 張坤好, 張錦云, 陶志峰 申請人:三菱電機(jī)株式會社