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CN107395543A - 用于支持大的延迟扩展部署情况的帧结构 - Google Patents

用于支持大的延迟扩展部署情况的帧结构 Download PDF

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CN107395543A
CN107395543A CN201710151676.4A CN201710151676A CN107395543A CN 107395543 A CN107395543 A CN 107395543A CN 201710151676 A CN201710151676 A CN 201710151676A CN 107395543 A CN107395543 A CN 107395543A
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Abstract

一般地给出支持大延迟扩展部署情况的帧结构(例如在大单元尺寸或低频带中的蜂窝系统操作)。在该方面，介绍一种方法，包括将无线电帧划分成多个相等尺寸(或不相等尺寸)的子帧以简化系统实现。还公开和要求保护其它实施例。

Description

用于支持大的延迟扩展部署情况的帧结构
本申请是PCT国际申请号为PCT/US2010/048971、国际申请日为2010 年9月15日、中国国家申请号为201080050529.4、题为“用于支持大的延 迟扩展部署情况的帧结构”的申请的分案申请。
发明背景
在基于正交频分复用(OFDMA)的蜂窝无线电接口中，诸如2007年 10月12日提交的Sassan Ahmadi和Hujun Yin的专利申请No.11/907,808 中所描述，该申请通过引用整体结合于此，无线电信号在大蜂窝尺寸和/或 较低频带中的传播可导致较大的延迟扩展，因此可导致所接收信号中的码 元间干扰(ISI)效应。在基于OFDM的系统中，通过添加到OFDM码元 开始处的循环前缀来减轻ISI效应。延迟扩展越大，应该使用越长的循环前 缀来缓和ISI效应。
附图简述
被视为本发明的主题在说明书的结论部分被特别指出并清楚要求保 护。然而，既关于操作的组织又关于操作的方法，本发明连同其目的、特 征以及优点可通过在阅读附图时参考以下详细描述被最佳理解，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的无线网络的示意图；
图2是根据本发明的实施例的无线网络中使用的装置的示意图；
图3是根据本发明的实施例的帧结构的示意图；
图4是根据本发明的实施例的超帧结构的示意图；
图5是根据本发明的实施例的超帧结构的示意图；
图6、6A和6B是根据本发明的实施例的超帧结构的示意图；
图7是根据本发明的实施例的具有与遗留前导码(legacy preamble)复用 的新前导码的超帧结构的示意图；
图8是根据本发明的实施例的具有与遗留前导码复用的补充前导码的 超帧结构的示意图，其中新前导码从遗留终端隐藏；
图9是根据本发明的实施例的在时域和/或频域中分割的帧结构的示意 图；
图10是根据本发明的实施例的FDD双工模式中的帧结构的示意图；
图11-13是根据本发明的实施例的帧结构的示意图；
图14是根据本发明的实施例的OFDMA参数的表；以及
图15是根据本发明的实施例的方法的流程图。
将理解为了说明的简单和清楚起见，附图中所示的要素不一定精确地 或按比例绘制。例如，为了清楚，一些要素的尺寸相对于其它要素可被扩 大，或者若干物理组件被包括在一个功能块或要素中。更进一步地，在认 为适当时，附图标记在附图中被重复以指示相应或相似要素。此外，在附 图中描绘的一些块可组合成单个功能。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。 然而，本领域技术人员可理解本发明在没有这些具体细节的情况下也可实 施。在其它实例中，并未对公知方法、程序、组件以及电路进行详细描述 以免模糊本发明。
除非另外指出，如从以下讨论所显而易见的，可以理解，贯穿说明书 讨论中，利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等词指计算 机或计算系统或类似电子计算设备的动作和/或处理，它们将表示为计算设 备的寄存器和/或存储器内的物理量(例如电子物理量)操纵和/或变换成类 似地表示为计算系统的存储器、寄存器或其它这种信息存储、传输或显示 设备内的物理量的其它数据。此外，术语“多个”可在整个说明书中使用 以描述两个或更多组件、设备、元件、参数等等。
尽管以下的详细描述可描述本发明的与利用正交频分复用(OFDM) 调制的无线网络有关的各实施例，但本发明的诸实施例不限于此，例如在 可适当应用的情况下可利用其它调制和/或编码方案来实现。此外，尽管在 本文中关于无线城域网(WMAN)描述示例实施例，但本发明不限于此， 且可被应用到其它类型的无线网络，其中可获得类似的优点。这些网络具 体地包括但不限于无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)和/或无 线广域网(WWAN)。
以下的发明实施例可用于包括无线电系统的发射机和接收机的各种应 用，然而本发明不限于此方面。具体地包含在本发明的范围内的无线电系 统包括但不限于网络接口卡(NIC)、网络适配器、移动站、基站、接入点 (AP)、网关、桥、中枢和蜂窝无线电电话。此外，本发明的范围内的无 线电系统可包括蜂窝无线电电话系统、卫星系统、个人通信系统(PCS)、 双向无线电系统、双向寻呼机、个人计算机以及相关外部设备、个人数字 助理(PDA)、个人计算附件以及本质上相关的可适当地应用本发明实施 例的原理的所有现有及未来出现的系统。
参考图1，示意性示出根据本发明的实施例的无线网络100。无线网络 100可包括供应商网络(PN)120、基站(BS)118以及一个或多个用户或 其他站110、112、114和/或116，该一个或多个用户或其他站110、112、 114和/或116例如可以是移动或固定用户站。在一些实施例中，例如在 WLAN中的基站118可称为接入点(AP)、终端和/或节点，用户站110、 112、114和/或116可称为站(STA)、终端和/或节点。然而，在本说明书 中，术语基站和用户站仅用作示例，且在该方面它们的意义不打算将本发 明的实施例限于任何特定类型的网络或协议。
无线网络100可促进每个用户站110、112、114和/或116与PN 120 之间的无线接入。例如，无线网络100可配置成使用在电气与电子工程师 协会(IEEE)802.11TM标准(“用于无线LAN媒体访问控制(MAC)和 物理层(PHY)的IEEE标准规范.1999版本”，2003年6月12日重申) (诸如IEEE 802.11aTM-1999；IEEE 802.11bTM-1999/Corl-2001；IEEE802.11gTM-2003和/或IEEE 802.11nTM)中规定的一种或多种协议， IEEE802.16TM标准(“用于局域网和城域网的IEEE标准——部分16：用 于固定宽带无线接入系统的空中接口”，2004年10月1日)(诸如IEEE 802.16-2004/Cor1-2005或IEEE Std 802.16-2009，在本文中将其称为“IEEE Std 802.16-2009”或“WiMAX”标准)中规定的一种或多种协议，和/或在 IEEE802.15.1TM标准(“用于局域网和城域网的IEEE标准——具体要求 部分15.1：用于无线个域网(WPANsTM)的无线媒体访问控制(MAC) 和物理层(PHY)规范”，2005年6月14日)中规定的一种或多种协议， 然而本发明不限于该方面且可使用其它标准。在一些实施例中，可根据例 如IEEE 802.16标准(例如，可称为全球微波互联接入(WiMAX))限定 无线网络100的属性、兼容性和/或功能性及其组件。或者或附加地，无线 网络100可使用与第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)蜂窝网 络兼容的设备和/或协议或用于WPAN或WWAN的任何协议。
本发明的实施例可使下一代移动WiMAX系统(例如，基于IEEE 802.16m标准)有效地支持相当高的移动性和低等待时间应用，诸如网际协 议语音(VoIP)、通过空中接口的互动游戏、在较大蜂窝尺寸或较低频带 中的部署和/或“多跳”中继操作，同时允许与基准标准的向后兼容性操作 和集成(例如，基于IEEE标准802.16-2009的遗留移动WiMAX系统)。
在一些实施例中，基站118可管理和/或控制用户站110、112、114和 /或116之间以及用户站110、112、114和/或116与提供商网络120之间的 无线通信。用户站110、112、114和/或116进而可促进其他设备(未示出) 经由私有或公共局域网(LAN)至无线网络100的各种服务连接，尽管实 施例不限于此方面。
参考图2，示意性示出根据本发明的实施例的无线网络中使用的装置 130。例如，装置130可以是无线网络(例如，图1描述的无线网络100) 中与其它终端、装置或节点通信的终端、装置或节点(例如，图1描述的 用户站110、112、114和/或116、基站118和/或提供商网络120中的一个)。 如本发明的一个或多个实施例所述，装置130可包括控制器或处理电路 150，该控制器或处理电路150包括用于确定错误的帧检测率和/或调节帧检 测灵敏度的逻辑(例如，包括硬电路、处理器和软件或其组合)。在一些 实施例中，装置130可包括射频(RF)接口140和/或媒体访问控制器(MAC) /基带处理器电路150。
在一个实施例中，RF接口140可包括适用于发射和/或接收单载波或 多载波调制信号(例如，包括补码键控(CCK)和/或正交频分复用(OFDM) 码元)的组件或组件的组合，尽管本发明的实施例不限于任何特定的空中 (over-the-air)接口或调制方案。RF接口140可包括例如，接收机142、 发射机144和/或频率合成器146。接口140可包括偏压控制、晶体振荡器 和/或一个或多个天线148和/或149。在另一个实施例中，RF接口140可根 据需要使用外部压控振荡器(VCO)、表面声波滤波器、中频(IF)滤波 器和/或RF滤波器。由于各种可能的RF接口设计，省略了其扩展描述。
处理电路150可与RF接口140通信以处理接收和/或发射信号，且可 包括例如用于下变频所接收的信号的模数转换器152、用于上变频信号以供 发射的数模转换器154。此外，处理器电路150可包括基带或物理层(PHY) 处理电路156，用于相应的接收/发射信号的PHY链路层处理。处理电路150 可包括例如处理电路159，用于媒体访问控制(MAC)/数据链路层处理。 处理电路150可包括存储器控制器158，用于例如经由接口155与处理电路 159和/或基站管理实体160通信。
在本发明的一些实施例中，PHY处理电路156可包括与诸如缓冲器存 储器之类的附加电路组合的帧构造和/或检测模块，以构造和/或解构如前面 所述实施例中的超帧。替换地或附加地，MAC处理电路159可针对这些功 能中的某些共享处理或独立于PHY处理电路156执行这些处理。在一些实 施例中，MAC和PHY处理可根据需要集成到单个电路中。
装置130可以是例如适用于实现本发明的方法、协议和或本文所述的 架构的基站、接入点、用户站、设备、端子、节点、混合协调器、无线路 由器、用于计算设备的NIC和/或网络适配器、移动站或其它设备。因此， 根据适当需要，可在装置130的各实施例中包括或省略本文所述的装置130 的功能和/或特定配置。在一些实施例中，装置130可配置成与用于WLAN、 WPAN和/或宽带无线网络的IEEE 802.11、802.15和/或802.16标准中的一 个或多个所关联的协议和频率兼容，尽管本发明的实施例不限于该方面。
装置130的实施例可利用单输入单输出(SISO)架构来实现。然而， 如图2所示，某些实现可包括利用自适应天线技术(用于波束成形或空分 多址(SDMA))和/或利用多输入多输出(MIMO)通信技术来发射和/或 接收的多个天线(例如，天线148和149)。
可利用分立电路、专用集成电路(ASIC)、逻辑门和/或单芯片架构的 任意组合来实现站130的组件和特征。此外，在适当情况下，可利用微控 制器、可编程逻辑阵列和/或微处理器或上述的任意组合来实现装置130的 特征。注意，在本文中硬件、固件和/或软件元件可合称或单独地称为“逻 辑”或“电路”。
应意识到，在图2的框图中示出的示例装置130可表示很多可能实现 的一个功能描述性示例。因此，在附图中描述的框功能的划分、省略或包 含不能推定用于实现这些功能的硬件组件、电路、软件和/或元件一定要被 划分、省略或包含在本发明的实施例中。
参考图3，示意性示出根据本发明的实施例的帧300结构。帧300(例 如，无线电帧)可以是例如无线网络100中所发射和/或所接收的通信的一 部分。在一些实施例中，帧300可描述较大通信信号或流的周期性重复分 段结构。在一些实施例中，重复帧300可包括例如在基本上每一个分离的 传输期间基本上不同的信息。帧300可根据例如IEEE标准802.16-2009或 移动WiMAX概况来定义，且可包括根据例如IEEE标准802.16-2009或移 动WiMAX概况的宽带无线接入技术。根据移动WiMAX概况，帧300的 持续时间或传输时间间隔(TTI)可以例如约为5ms。可如IEEE标准 802.16-2009规范中规定地使用诸如2、2.5、4、8、10、12和20ms之类的 其它帧或无线电帧尺寸。
在一些实施例中，帧300可例如根据时分双工(TDD)模式或方案来 发射和/或接收。可根据本发明的实施例使用其它时间和/或频率方案(例如， 频分双工(FDD)模式或方案)。
帧300可包括整数个OFDM码元或其它复用码元。例如可根据OFDM 数字学(例如，子载波间隔、循环前缀长度、采样频率等)的选择来确定 每帧的OFDM码元数。在一些实施例中，例如可根据带宽和采样频率(例 如，或根据移动WiMAX概况的过采样因素)来确定、设置或获得OFDM 数字学。在各实施例中，可使用基本上不同的OFDM数字学，这可导致帧 300中基本上不同数量的OFDM码元。
在一些实施例中，帧300可包括空闲码元和/或空闲时隙。在一个实施 例中，帧300可包括一个或多个切换周期302和/或304，例如用于在使用 TDD双工模式或方案时在预先设计的下行链路(DL)传输306和预先设计 的上行链路(UL)传输308之间改变。在其它实施例中，例如，当使用FDD 双工方案时，因为可在基本上相同或重叠的时间(例如，通过不同频率或 网络信道)发送DL传输306和UL传输308，所以帧300可基本上几乎不 包括空闲码元、空闲时隙和/或切换周期302和/或304。
在一些实施例中，帧300的TTI或持续时间可以例如约为5ms。往返 时间(RTT)(例如，至特定无线节点的两个连续的预先安排的DL传输 306之间的时间间隔)可以例如约为10ms。具有快速改变的信道条件和/或 小相干时间(例如，快速移动的移动站或节点，诸如具有超过约120千米/ 小时(km/h)车速的汽车)的无线网络(例如，无线网络100)可使用在改 变的信道条件下支持相当高移动性的机制。例如，本发明的实施例可支持 具有相当小往返时间的无线网络100，以基本上实现诸如移动站之类的用户 站110、112、114和/或116与基站118之间的快速改变的信道条件反馈。 可使用其它持续时间。
当前的IEEE标准802.16-2009规范标准帧结构可包括限制，诸如相当 长的TTI，所述相当长的TTI通常不适合支持相当快的反馈和低接入等待 时间(例如小于10ms)，该相当快的反馈和低接入等待时间可由例如不断 出现的无线电接入技术使用。
本发明的实施例可包括或使用帧300的经修改版本以支持较低等待时 间操作，同时维持例如对IEEE Std 802.16-2009规范帧结构的向后兼容性。 帧300结构可用在例如下一代移动WiMAX系统和设备(例如，包括 IEEE802.16m标准)中。在一些实施例中，帧300结构或其部分可对遗留 终端(例如根据移动WiMAX概况和IEEE Std 802.16-2009操作)透明，且可仅用于均基于IEEE 802.16m标准操作的BS、用户站和/或MS之间的通 信。
根据本发明的实施例，可利用新的帧结构(例如，根据图3-15描述的) 通信的无线网络100及其组件可与基准网络向后兼容，该基准网络可利用 遗留帧结构(例如，根据移动WiMAX概况且基于IEEE Std 802.16-2009描 述的)通信。在一些实施例中，向后兼容性可包括，例如，遗留终端(例 如，可利用遗留和/或基准帧结构通信)可在无线网络中操作，且相对于遗 留网络对终端的性能和操作没有显著影响。在一些实施例中，利用新的(例 如，非遗留)帧结构的新的(例如，非遗留)终端或用户站可在遗留网络 中操作，且相对于无线网络对终端的性能和操作没有显著影响。例如，新 的终端可以是“向后兼容的”。在一些实施例中，例如无线网络100可基 本同时支持遗留的和新的(例如，非遗留)终端(其中新帧和遗留帧的时 分复用在同一帧中重叠)。在一些实施例中，无线网络100可实现遗留终 端和新终端之间的无缝通信、移动性和移交。在本文中使用的“新”、“演 变的”或“更新的”及“下一代”仅是相对于“旧”、“遗留”或“当前” 等。例如，“新”标准可以是提交本申请的日期时使用的标准，且“遗留” 系统可以是提交本申请的日期之前以及提交本申请之后的一段时间中使用 的系统；“新”系统是在“遗留”系统之后实现或开发的系统，通常包括 改进和更新。“新”、“演变的”、“更新的”等系统通常向后兼容，使 得它们可与“旧”、“遗留的”或现有系统或标准一起使用。
根据本发明的实施例，新的帧结构可包括新的同步和广播信道以通过 例如在低信号与干扰+噪声比(SINR)下增强系统获取和/或增强单元选择 来扩展IEEE Std 802.16-2009能力。根据IEEE Std 802.16-2009，广播信道 (例如，DL信道描述符和UL信道描述符)通常不位于帧中的预定位置， 移动站需要解码公共控制信道(例如，MAP)来获取系统配置信息。
根据本发明的实施例，新的帧结构可包括例如超帧，该超帧包括整数 个无线电帧，该无线电帧可包括同步和/或广播信息和/或消息，诸如系统配 置信息，这可简化无线网络100的操作并进一步减少无线网络的开销和获 取等待时间。
参考图4，示意性示出根据本发明的实施例的超帧400结构。在一些 实施例中，终端或节点之间的传输可包括例如一个或多个超帧400。超帧 400可包括或被划分成固定和/或预定数量的帧410。在其它实施例中，两个 或更多个超帧400的每一个中的帧410的数量可以不同。超帧400内帧410 的数量M(例如，M可以是整数，其中M＝2，3，4...)可以是设计参数且可 在标准规范中规定，且例如可对于具体的概况和部署为固定的。在一些实 施例中，超帧400内帧410的数量可由一个或多个因素来确定，包括但不 限于例如目标系统获取时间、两个连续前导码(例如，同步信道)之间的 最大允许距离、可在关于前导码检测的系统获取期间平均的前导码的最小 数量和/或两个连续广播信道(例如，系统配置信息或分页信道)之间的最 大允许距离。
在一个实施例中，基本上每个超帧400可被划分成或包括两个或更多 个(例如，四(4)个)帧410。可使用其它数量的划分、分割或帧。每个 帧410的长度可以是例如约5ms，例如用于建立与遵循IEEE Std 802.16-2009 的系统的向后兼容性。可使用其它帧或无线电帧长度。每个帧410可被进 一步划分或细分成两个或更多个(例如，八(8)个)子帧420。可使用其 它数量的分割。子帧420的长度可确定遵循新标准的终端的TTI，并且例如 构成超帧400和/或帧410结构。每个TTI的开始和末端可基本上与例如子 帧边界对齐或同步。每个TTI可包含整数个子帧(例如，典型地为一个或 两个子帧)。每个子帧420可被划分成或包括固定数量的OFDM码元430。 在一个实施例中，每个子帧420可被划分成或包括例如六(6)个OFDM码 元，使得子帧内OFDM码元430的数量(例如子帧420的长度)可与对应 于例如IEEEStd 802.16-2009中规定的各种置换方案的资源块尺寸(例如， 子信道)兼容。
在其它实施例中，可以有其它或供选择的超帧400、帧410、子帧420 和/或OFDM码元430的数量、长度、尺寸和/或变化。仅出于说明目的而 给出本文中使用的数量。在另一实施例中，帧410的长度(例如，约5ms) 和OFDM码元430的数量(例如，六(6))可被设置成用于建立与遵循 IEEE Std 802.16-2009的系统、设备和/或传输的向后兼容性。
例如根据当前标准规范定义的置换方案可包括例如从一至六的数量的 用于发射信号和/或资源块的时隙。资源块的物理边界可例如与子帧边界对 齐。在一些实施例中，每个物理资源块可基本上包含在单个子帧420内。 在其它实施例中，每个物理资源块可基本上包含在两个连续子帧内。
本领域的技术人员将意识到可利用TDD和FDD双工方案或模式来应 用例如包括超帧400结构的本发明的实施例。在FDD双工模式中，DL和 UL传输中的每一个可例如在相应的频率或信道上同时传送。在TDD双工 模式中，DL和UL传输中的每一个可例如在基本相同的频率或信道上以基 本不重叠的间隔传送(例如根据时分复用(TDM)方案)。在TDD双工操 作模式下并且在任何帧410内，子帧420可被配置成例如在每种部署下为 静态的DL和UL传输(例如，DL传输306和UL传输308)。DL和UL 传输可通过空闲时间和/或空闲码元来分离，该空闲时间和/或空闲码元用于 在DL和UL传输之间切换(例如，在切换周期302和/或304期间)。
在本发明的一个实施例中，“遗留区”和“新区”可分别包括例如特 别设计成基本上仅与遗留终端或新终端通信的DL或UL传输的周期、部分 或区。在IEEE Std 802.16-2009的TDD双工模式中，每个DL传输306和 UL传输308可被进一步划分成两个或更多个置换区。在一些实施例中，帧 410中连续的OFDM或其它码元430的数量可被称为例如置换区(例如参照图3描述的置换区310)。置换区例如可包括若干使用基本上相同的置换 (例如，对子载波的分布式分配的部分使用子信道(PUSC)、用于子载波 的局部化分配的自适应调制和编码(AMC)等)的连续OFDM码元(例如 在参照图3描述的DL和UL传输306和308中)。
根据本发明的实施例，帧可包括或可被划分成遗留区和新区(可使用 其它术语)。在一个实施例中，遗留终端和新终端可分别利用遗留区和新 区进行通信。在一些实施例中，新终端可利用遗留区和新区进行通信。遗 留终端通常仅利用遗留区进行通信。在一个实施例中，在帧中，每个DL 传输可被进一步划分成两个或更多个区，例如包括DL传输遗留区和DL传 输新(例如，非遗留)区，并且每个UL传输可被进一步划分成两个或更 多个区，例如包括UL传输遗留区和UL传输新(非遗留)区。
本发明的实施例可提供将帧划分成子帧(例如，其中传输块或区的边 界可与子帧边界同步)。根据IEEE Std 802.16-2009，传输块或区的边界可 在帧边界内的任何OFDM码元处开始和结束。根据本发明的实施例，新区 可使用新的且更有效的资源分配和反馈机制。帧内OFDM码元的总数可根 据OFDM数字学而改变。为了维持与遗产移动WiMAX系统的向后兼容性， 可将相同的帧尺寸和OFDMA数字学(例如，或OFDMA参数)用于IEEE 802.16m系统和遗产移动WiMAX系统。本领域的技术人员可意识到可根据 本发明的实施例使用802.16e-2005标准规定的所有允许数字学和/或帧尺 寸。
本发明的实施例可提供与诸如IEEE Std 802.16-2009和/或其它标准之 类的遗产标准兼容的超帧结构。例如，超帧结构可包括例如移动WiMAX 概况中规定的特征的子集或可与其兼容(例如，可向后与移动WiMAX概 况兼容)。
本发明的实施例可提供超帧结构，该超帧结构可被划分成若干帧，这 些帧包括例如在与每个帧或整数个帧相对应的新区和遗留区中的一个或多 个遗留同步信道(例如，IEEE Std 802.16-2009前导码)、新同步信道(例 如，IEEE 802.16m前导码)、广播信道(BCH)、媒体访问协议(MAP) 或公共控制信道(CCCH)。
参考图5，示意性示出根据本发明的实施例的超帧500结构。在一个 实施例中，超帧500可包括遗留前导码502，其例如可被称为主同步信道 (PSCH)。在一些实施例中，超帧500可包括附加或补充的前导码504， 例如用于改进新终端的系统时序获取和单元选择。补充前导码504例如可 被称为二级同步信道(SSCH)。同步信道可包括可由基站和移动站两者使 用和/或译码的序列，以便获取帧时序和/或调度。
在一些实施例中，新前导码504对于遗留终端可有效地或部分地透明、 不可读或不可检测，而遗留前导码502对于遗留终端和新终端为可检测。 在一些实施例中，超帧500可包括广播信道(BCH)506。广播信道可包含 信息，该信息例如可包括系统配置信息、分页和/或其它广播型信息，并且 可通过基站发送至网络中和/或周围区域中的所有移动站。
如图5所示，补充前导码或新前导码504(例如SSCH)可位于新区或 遗留区中的固定位置上。在本发明的一个实施例中，例如，新前导码504 可按固定偏移定位，该固定偏移例如可被称为“SSCH_OFFSET”。 SSCH_OFFSET可以是例如在每个帧中的新前导码504例如相对于遗留前 导码位置的位置的度量。在一些实施例中，移动WiMAX系统中遗留前导 码可位于每个帧的第一OFDM码元中(如图9所示)。SSCH_OFFSET的 值可作为系统配置信息的一部分被包括和广播。在一些实施例中，当新前 导码504被移动终端检测到时，SSCH_OFFSET可用于定位帧的开始。在 一个实施例中，当SSCH_OFFSET＝0时，可能没有遗留前导码502，这可 指示网络不支持遗留终端。在一些实施例中，新同步信道和广播信道可跨 越最小系统带宽(BW)。在一些实施例中，遗留同步信道通常跨越整个系 统BW，在图9中示出了该示例。为传达新前导码504而预先指定的区(例 如，经由多个子载波)可例如是透明的和/或被遗留终端忽略。用于下行链 路基站或终端传输的调度器通常不在为传达新前导码504而预先指定的区 中分配用户/系统通信量/控制/信令。
在本发明的另一个实施例中，例如，新前导码504可位于例如新帧的 开始，其中新帧可相对于遗留帧以固定偏移定位。在一个实施例中，固定 偏移可被称为例如“FRAME_OFFSET”，且在帧时序内可以是固定的。在 一些实施例中，FRAME_OFFSET的值可由网络操作员或管理员来设置(例 如，而不是广播)。新移动终端可检测新前导码504，该新前导码504可指 示新帧的开始以及例如相对于新帧开始的其它信息信道(例如，如图6所 示)。例如，BCH 506的时序或周期性可基本上与超帧500传输的时序或 周期性对齐。
在各实施例中，超帧500可具有基本上不同的结构，这可例如基于超 帧500中遗留前导码502和/或新前导码504的相对位置和/或帧结构的其它 特征或设计考虑因素(例如，DL扫描等待时间、物理层开销及其它信息) 来区分。本领域的技术人员将意识到，尽管描述了超帧500结构的三个选 项，包括选项I、II和III，然而可根据本发明的实施例使用它的各种其它结 构和/或变化。
以下的描述可包括可单独地或合称为选项I的实施例。选项I及本文中 给出的其它“选项”仅仅是示例而非限制性的。
在一些实施例中，新前导码504和/或BCH 506可基本定位在每个超帧 500的开始处，例如在通信流中的每个超帧500的第一帧中。在这种实施例 中，遗留前导码502和新前导码504可单独定位(例如，沿超帧500的长 度间隔或偏移)。在这种实施例中，新前导码504对遗留终端(例如通常 仅检测遗留前导码502)及其操作(诸如系统获取)的影响或可见性可最小 化。新前导码504可以任何期望的频率(例如，基本上每帧)周期性重复。 BCH 506可包含系统配置信息、分页信道和/或其它广播信息。在一些实施 例中，BCH 506可与超帧500间隔同步，且可每当整数个超帧时出现。在 一些实施例中，新终端可使用新前导码504(例如，排他地或附加地)以改 进系统时序获取和快速单元选择。例如，新前导码504可包括单元标识(ID) 信息或代码，且可由新终端用于帧时序获取。例如，单元ID码可包括级联 的基站组ID码、基站ID码、扇区ID码和/或其它码或信息，例如用于简 化单元ID的检测(例如，执行结构化搜索)。
根据参照选项I描述的本发明的实施例，因为新前导码504可与遗留 前导码502分隔开，所以新前导码504可被遗留终端最少地检测到。在一 些实施例中，为了最小化物理层开销(层1开销)，例如该物理层开销可 通过使用OFDM码元发射新前导码504而增加，新前导码504可例如通过 有限(例如，最小)带宽或时间或通过使用与相同OFDM码元对应的附加子载波调度用户通信量来发射，如图9所示。
以下的描述可包括可单独称为或合称为选项II的实施例。
参考图6，示意性示出根据本发明的实施例的超帧600结构。在用于 TDD双工模式的一些实施例中，超帧600可被划分成例如具有预先指定的 遗留周期、间隔或区以及新的或非遗留周期、间隔或区的四个帧。在一个 实施例中，遗留帧610可被进一步划分成子帧，该子帧包括例如DL传输 遗留区612和UL传输遗留区616。新帧620可相对于遗留帧的开始以固定 偏移(例如，FRAME_OFFSET)开始。FRAME_OFFSET的值可以是整数 个子帧，且可基于DL传输与UL传输的长度或时间比来确定(例如，在 TDD双工模式下)。例如，当FRAME_OFFSET＝T偏移且T子帧指示子帧的长 度且Tf指示帧长度，用于T偏移的最小和最大允许值可如下确定：
T偏移＜áTf
0≤á≤1：分配给DL的帧部分
示例：a＝0.625，对应于DL∶UL＝5∶3
nT子帧≤áTf-T偏移，1≤n＜7
T偏移＝mT子帧，0≤m＜(DL子帧的数目)-n
在一些实施例中，遗留终端可利用遗留帧610来通信，且新终端可利 用新帧620和/或遗留帧610来通信。
根据本发明的实施例，例如在选项III中，新帧620和遗留帧610的开 始可偏移固定值，例如帧偏移622或偏移间隔(例如固定的持续时间和/或 子帧数)。
在图6中描述了例如在TDD双工模式下根据一个实施例的新帧620和 遗留帧610的相对位置。例如，在TDD双工模式下，遗留帧610结构可以 DL传输612开始并以UL传输616结束。例如，新帧610结构可以DL传 输614开始，之后是UL传输618，并且以DL传输614结束。
在一些实施例中，每个新帧610可包括例如在帧610的开头或开始处 的子帧中的新前导码(例如，SSCH)。
在其它实施例中，每个超帧600可包括例如位于超帧600的开头或开 始处的子帧中的超帧头部(SFH)624。例如，SFH 624可包括新的前导码 和广播信道。
例如，K和6-K(K＝1，2，...，6)可分别指示分配给新前导码和广播信道 的OFDM码元的数目。分配给新前导码和遗留前导码的OFDM码元的数量 可少到每信道一个OFDM码元。在一个实施例中，在SFH 624子帧中可用 的剩余OFDM码元可被分配用于例如用户通信量、控制和/或控制和信令信 息，这可使系统层1开销最小化。
SFH 624可包括新前导码序列和广播信息(例如，包括系统配置信息 和分页信道)。在一些实施例中，遗留帧和新帧可具有固定帧偏移622，该 固定帧偏移622可由网络操作员配置。
在本发明的一些实施例中，遗留区和新区可偏移固定数目的子帧。在 实际的部署内，该偏移值可基本上稳定或固定。由于实际中网络通信量的 动态特性，在一些帧中，遗留区可能未被使用，而新区可能被完全加载或 反之亦然。在一些实施例中，IEEE 802.16m公共控制信道中的指针可被设 计和/或用于例如指向或指示遗留区中未被遗留终端使用的子帧。例如，当 遗留区和/或新区划分被固定时，资源(例如，子帧)可逐个帧动态分配， 使得否则可能未被使用的物理资源的使用最大化。
以下的描述可包括可单独称为或合称为选项III的实施例。
参照图7，根据本发明的实施例示意性示出具有与遗留前导码702复 用的新前导码704的超帧700结构。在一些实施例中，例如，每M个帧时， 新前导码704可与遗留前导码702复用(例如，其中M可以是超帧700内 的帧数)。例如，超帧700中第一帧710的第一OFDM码元可包括新前导 码704，且超帧700中的M-1个后续的帧710可包括遗留前导码702。在一 些实施例中，公共控制信道(例如，包括DL和UL MAP)和/或帧控制头 部(FCH)708和BCH 706传输可分别发生在例如超帧700和帧710间隔 处。
遗留前导码702的获取(例如，通过遗留终端)可由于在周期性遗留 前导码702接收中的中断而暂停。因为新前导码704和遗留前导码702可 共享例如物理资源，且可基本同时或沿超帧700的重叠时间或位置发射， 所以通常不需要附加的物理资源来将新前导码包括在超帧700结构中。另 外，在一些实施例中，在周期数量(一个或多个)的帧710中，新前导码 704的位置可以是固定的。
在一些实施例中，当例如在基本相同的OFDM码元中新前导码704和 遗留前导码702码分复用时，对层1开销基本上没有影响。在这些实施例 中，一些遗留前导码702可连续发射，且例如其它遗留前导码702可与新 前导码704重叠(例如，根据本文中讨论的复用方案)。
在一些实施例中，新前导码704可利用例如码分复用(CDM)方案与 遗留前导码702复用。例如，如图7所示，CDM方案可包括例如基本上每 M个帧710对新前导码704和遗留前导码702进行码分复用。
在一个实施例中，新前导码704和遗留前导码702序列可每M个帧时 例如根据以下等式重叠且发射(例如，由新基站或终端)：
yk＝uk+χku′k，其中uk，u′k，χk可指示第k主同步序列、第k新同步序列 以及第k扩展函数。可使用其它(例如，线性)组合。
例如，扩展函数可包括一组稳健扩展函数，其可基本上覆盖新的同步 序列。可使用其它复用方案或其组合。
在一个实施例中，可每当固定数量(例如，M＝1，2，3...)的帧时对遗 留前导码702和新前导码704进行例如码分复用。在这些实施例中，遗留 终端可在每M个帧的遗留前导码的能量上经历或包括小的劣化。新终端可 检测和提取侵占或重叠在遗留前导码702上的新前导码704。如本文中提出 的，新前导码可被称为例如“新前导码”、“新同步信道”、“SSCH”和 “次级同步信道”，新系统、概况和/或标准可被称为例如基准系统标准的 “演变版本”。
参照图8，根据本发明的实施例示意性示出具有与遗留前导码802复 用的新前导码804的超帧800结构，其中遗留前导码802可从遗留终端隐 藏。
在一些实施例中，遗留前导码802上新前导码804的重叠可例如增加 干扰水平或例如热干扰820(IoT)值。目的是找到适当检测遗留前导码所 需的最小信号与干扰+噪声比(SINR)，或遗留终端所容许的最大IoT(这 导致可用于新前导码的最大功率)。
在本发明的一个实施例中，在第s子载波处接收的信号ys可如以下等 式所示地计算。在一个实施例中，与每个新基站或中继站相关联的新前导 码804可基本上不同，例如用于使移动站能够区别、检测和/或选择网络中 的不同基站或中继站。在一些实施例中，因为可确定新前导码804的接收 功率822，或者新前导码804的接收功率822可正比于IoT 820，所以期望 IoT 820在最小SINR级别允许遗留终端正确地检测遗留前导码802的程度 上最大化。在一些实施例中，例如可根据以下等式执行IoT 820值的优化：
IoT＝|Hs，kXku′k|2
其中可如下定义各项：
ys：在第s子载波接收的信号
uk：由第k BS发送的遗留前导码序列
Hs，k：多路径信道脉冲响应
u’k：由第k BS发送的新前导码序列
χk：第k扩展函数
Ws：在第s子载波接收的噪声
可使用用于IoT值优化的其它标准。在一些实施例中，当遗留前导码 702和802是码分复用时，发送新前导码704和804可分别基本上对发送它 们的系统的物理层开销不具有影响或具有最小影响。
在这些实施例中，将新前导码804分别重叠在遗留前导码802上可由 于来自相邻基站或中继站发射新前导码的附加干扰而限制新前导码704的 接收功率822且可潜在地干扰或隐藏遗留终端的遗留前导码802的系统获 取。例如利用对前导码功率的瞬时劣化具有最小敏感度的稳健前导码检测 算法，可使附加干扰的影响最小化。
本领域的技术人员将意识到超帧结构和/或其划分的实施例的三个选 项中的每个(例如包括参考选项I、II和III中的每一个描述的实施例)可 被应用到TDD和FDD双工方案中。新区和遗留区的尺寸和分布以及其相 应DL和UL传输和/或子帧可依赖于例如诸多因素，包括但不限于新终端 和遗留终端的分布、网络负载及新终端和遗留终端的性能优化。
参考图10，示意性示出根据本发明的实施例的FDD双工模式下的帧 1000结构。帧1000可包括子帧1030。在一些实施例中，超帧1000可包括 遗留前导码1002、新前导码1004及BCH 1006，它们可每当整数个超帧传 输时发射。在一个实施例中，遗留前导码1002、新前导码1004和/或BCH 1006可定位在帧1000的开始处。根据本发明的实施例，在FDD双工模式中，DL传输1016和UL传输1018可基本上同时例如以不同频率(例如分 别是DL频率F1 1024和UL频率F2 1026)发生。
参照图11-13，示意性示出根据本发明实施例的帧结构1100、1120、 1200、1220、1300和1320及其相应子帧1110、1130、1210、1230、1310 和1330。在图11中，TDD帧1100示为具有DL/UL比4∶3，且对于5、10 或20MHz信道带宽的FDD帧1120具有有用OFDM码元长度的1/4的循环 前缀。TDD帧1100可由七个子帧1110构成，每个子帧1110由六个OFDM 码元构成，且FDD帧1120可具有与TDD帧相同的配置以使共同性最大化 或可由六个子帧1110和一个子帧1130构成，每个子帧1110由六个OFDM 码元构成，子帧1130由七个OFDM码元构成。作为一个示例，对于OFDM 码元持续时间114.386微秒(Tb)和1/4Tb的CP长度，六码元子帧110和七 码元子帧1130的长度分别为0.6857ms和0.80ms。在这种情况下，发射- 接收传输间隙(TTG)和接收-发射传输间隙(RTG)分别是139.988微秒 和60微秒。
在图12中，TDD帧1200示为具有DL/UL比3∶2，且对于7MHz信道 带宽FDD帧1120具有1/4Tb的CP。TDD帧1200可由五个六码元子帧1210 构成，且FDD帧1220可具有与TDD帧相同的结构以使共同性最大化，或 可由四个六码元子帧1210和一个七码元子帧1230构成。假设，对于OFDM 码元持续时间160微秒和1/4Tb的CP长度，六码元子帧1210和七码元子帧 1230的长度分别为0.960ms和1.120ms。TTG和RTG分别是140微秒和 60微秒。
在图13中，TDD帧1300示为具有DL/UL比4∶2，且对于8.75MHz 信道带宽FDD帧1320具有1/4Tb的CP。TDD帧1300具有四个六码元子 帧1310和两个七码元子帧1330，且FDD帧1320具有三个六码元子帧1310 和三个七码元子帧1330。假设，对于OFDM码元持续时间128微秒和1/4Tb 的CP长度，六码元子帧1310和七码元子帧1330的长度分别为0.768ms 和0.896ms。子帧中的OFDM码元数可与例如每个OFDM码元和/或循环 前缀值的长度有关。然而，为了简化系统的实现，期望帧内的所有子帧具 有相同尺寸且由相同数量的OFDM码元构成。可使用具有任何适当OFDMA 数字学的本发明的实施例。本领域的技术人员将意识到尽管可根据本文所 述的实施例使用各种参数(例如，双工模式、循环前缀值、OFDMA数字 学等)，然而可使用适当的变化，如图11-13的变化中描述的。
参考图14，图14是根据本发明的实施例的OFDMA参数表。图14列 出对于1/4CP的参数。四分之一的CP长度等于22.85微秒(对于5、10或 20MHz的带宽)，对应于约5km的单元尺寸。因此，可减少高达22.85微 秒的延迟扩展。
参照图15，图15是根据本发明的实施例的方法的流程图。
在操作1500，终端中的处理器将每个帧划分成两个或更多个子帧。该 帧(例如参照图4描述的帧410或其它帧)可与基准系统概况向后兼容， 且例如根据基准标准系统(例如，IEEE Std 802.16-2009或移动WiMAX概 况)定义。因此，与划分出子帧的帧相比，子帧(例如参照图4描述的子 帧420)可较短，因此以较小的周期较快地处理和发射/接收。根据子帧结 构的发射可提供空中通信，具有若干子帧尺度的周期性，而不是若干帧的 相对较长的周期性。
在操作1505，发射机可在预先指定的下行链路传输(例如，参照图3 描述的预先指定的DL传输306)期间发射一个或多个子帧。
在操作1510，发射机可在预先指定的上行链路传输(例如，参照图3 描述的预先指定的UL传输308)期间发射一个或多个子帧。
在操作1515，发射机可在预先指定的遗留传输周期或区(例如，参照 图6描述的遗留区612和/或616)期间发射包括用于与例如根据基准系统 概况工作的遗留终端通信的遗留前导码的多个子帧之一。
在操作1520，发射机可在预先指定的新(例如非遗留)传输周期或区 (例如，参照图6描述的新区614和/或618)期间发射包括用于与例如根 据基准系统标准(诸如IEEE802.16m标准)的演变或较新版本工作的新(例 如非遗留)终端通信的新前导码的多个子帧之一。
在各实施例中，第一和第二信号可在TDD双工模式或FDD双工模式 下发射。在一些实施例中，当在TDD双工模式下发射时，可在基本上不同 的时间间隔或帧位置上执行操作1505和1510，使得可单独发射第一和第二 信号。在其它实施例中，当信号在FDD双工模式下发射时，操作1505和 1510可在基本重叠的时间周期中执行，使得第一和第二信号可在基本不同 的频率和/或信道上发射。
在一些实施例中，子帧可被进一步划分成两个或更多个(例如，六) 信息承载、复用和/或OFDM码元。
在一些实施例中，第一和第二信号可包括用于与根据基准系统概况工 作的遗留终端通信的遗留前导码和用于与根据第二系统标准和/或基准系统 的演变版本工作的新(例如非遗留)终端通信的新前导码。在一个实施例 中，第一和第二子帧中的每一个可被预先指定成与遗留和非遗留终端两者、 遗留终端或非遗留终端中的一个通信。例如，在操作1510中，两个或更多个 子帧之一可被预先指定成与遗留和非遗留终端两者通信。
在一些实施例中，被预先指定成用于与遗留终端和非遗留终端通信的 帧的开始可偏移例如固定数量的子帧。
在一些实施例中，可定义超帧。例如，超帧可包括可连续发射的两个 或更多个帧(例如，在操作1500中描述的帧)。在一个实施例中，新前导 码可在每个超帧传输期间基本上发射一次。在一个实施例中，新前导码可 每个帧基本上发射一次。
根据实施例，诸如本文中描述的选项I，例如可沿帧的长度以基本上固 定的间隔距离单独发射遗留前导码和新前导码。
在一个实施例中，过程可执行操作1500、1505和1510，而不需执行 操作1515和1520。在另一个实施例中，过程可执行操作1500、1515和1520， 而不需执行操作1505和1510。在另一个实施例中，过程可执行操作1500、 1505、1510、1515和1520。过程可执行本文所述操作的其它序列、顺序和 /或置换。
尽管已经参考有限数量的实施例描述了本发明，然而应意识到可对本 发明作出很多变化、修改和其它应用。本发明的实施例可包括用于执行本 文操作的其它装置。这种装置可集成所讨论的元素，或可包括实施相同目 的的可选组件。本领域的技术人员将理解，所附权利要求旨在涵盖落入本 发明的真实精神内的所有这些修改和改变。

Claims (20)

1.一种用于根据正交频分复用(OFDMA)技术的基站(eNB)至中继站(RN)(eNB-RN)传输的方法，所述方法包括：
根据针对eNB至RN传输的上行链路-下行链路配置和子帧配置来配置子帧，每个子帧包括用于在资源块内传送信号的时隙，其中具有预定长度的循环前缀(CP)被追加到所述子帧的每个码元；以及
传送所述子帧的码元，所述子帧是基于所述上行链路-下行链路配置和所述子帧配置来预先指定的，
其中所述上行链路-下行链路配置和所述子帧配置定义帧结构，所述帧结构指示帧中哪些子帧是预先指定用于eNB-RN传输的下行链路子帧以及哪些子帧是预先指定用于RN-eNB传输的上行链路子帧。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据时隙配置来配置所述子帧，所述时隙配置用于将传输限制到时隙中的码元子集。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述时隙配置针对资源块的定义时隙和第二时隙中的至少一个指示开始码元索引和结束码元索引。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述时隙配置，每个时隙中的所述码元子集被限于六个或七个码元，并且
其中所述方法还包括基于子帧边界关于RN是否时间对齐来确定所述时隙配置。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括从用于所述eNB至RN传输的多个上行链路-下行链路配置和多个子帧配置确定所述上行链路-下行链路配置和所述子帧配置。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行链路-下行链路配置和所述子帧配置还指示所述帧的子帧不被预先指定用于RN操作。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括从RN接收所述子帧内的码元，所述子帧是基于所述上行链路-下行链路配置和所述子帧配置而被预先指定用于上行链路传输的。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述循环前缀的长度是基于所述信道的延迟扩展来选择的。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用时分双工模式来传送子帧。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用频分双工模式来传送子帧。
11.一种配置成根据正交频分复用(OFDMA)技术进行中继站(RN)(RN)传输的基站，所述基站包括：
处理电路，用于根据针对RN传输的上行链路-下行链路配置和子帧配置来配置子帧，每个子帧包括用于在资源块内传送信号的时隙，其中具有预定长度的循环前缀(CP)被追加到所述子帧的每个码元；以及
物理层电路，用于传送所述子帧的码元，所述子帧是基于所述上行链路-下行链路配置和所述子帧配置来预先指定的，
其中所述上行链路-下行链路配置和所述子帧配置定义帧结构，所述帧结构指示帧中哪些子帧是预先指定用于eNB-RN传输的下行链路子帧以及哪些子帧是预先指定用于RN-eNB传输的上行链路子帧。
12.如权利要求11所述的基站，其特征在于，所述处理电路进一步根据时隙配置来配置所述子帧，所述时隙配置用于将传输限制到时隙中的码元子集。
13.如权利要求12所述的基站，其特征在于，所述时隙配置针对资源块的定义时隙和第二时隙中的至少一个指示开始码元索引和结束码元索引。
14.如权利要求13所述的基站，其特征在于，基于所述时隙配置，每个时隙中的所述码元子集被限于六个或七个码元，并且
其中所述处理电路用于基于子帧边界关于RN是否时间对齐来确定所述时隙配置。
15.如权利要求14所述的基站，其特征在于，所述第一时隙和所述第二时隙被配置成根据第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)标准进行传输。
16.用于根据正交频分复用(OFDMA)技术配置用于基站(eNB)至中继站(RN)(eNB-RN)传输的子帧的处理电路，所述处理电路包括：
用于根据针对eNB至RN传输的时隙配置来配置子帧的电路，所述时隙配置用于将传输限制到时隙中的码元子集，
用于至少根据所述时隙配置来配置所述子帧的码元来进行传输的电路；
其中所述时隙配置针对资源块的定义时隙和第二时隙中的至少一个指示开始码元索引和结束码元索引。
17.如权利要求16所述的处理电路，其特征在于，基于所述时隙配置，每个时隙中的所述码元子集被限于六个或七个码元。
18.如权利要求17所述的处理电路，其特征在于，其中所述处理电路进一步被配置成基于子帧边界关于RN是否时间对齐来确定所述时隙配置。
19.如权利要求18所述的处理电路，其特征在于，所述处理电路进一步被配置成：
根据用于所述eNB至RN传输的上行链路-下行链路配置和子帧配置来配置所述子帧，每个子帧包括用于在资源块内传送信号的时隙。
20.如权利要求19所述的处理电路，其特征在于，其中所述上行链路-下行链路配置和所述子帧配置定义帧结构，所述帧结构指示帧中哪些子帧是预先指定用于eNB-RN传输的下行链路子帧，哪些子帧是预先指定用于RN-eNB传输的上行链路子帧，以及哪些子帧不被预先指定用于RN操作。
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