专利名称：支持多跳无线宽带接入通信的多段帧结构的制作方法
支持多跳无线宽带接入通信的多段帧结构
本申请要求2006年10月25日提交的、名称为"Multi-Phase Frame Structure to Support Multi-Hop Wireless Broadband Access Communications" 的美国专利申请60/854,465的优先权，通过参考将其全部公开内容并入本 文。
背景技术：
在多个不同数字技术中的发展已经极大地增加了对于从一个设备通过 网络向另一个系统传送数据的需要。技术的发展允许将大量的语音、视频、 图像和数字信息进行数字化和压縮，其可以从膝上型电脑和其它数字装置 向网络内的其它设备进行发送。数字技术的这些发展己经刺激了对于向这 些处理单元传送和供应数据的需要。
在无线网络中使用无线节点作为中继点以扩展无线网络范围和/或降低 无线网络成本正逐渐变得具有吸引力。多跳中继(MR)网络可以使用固定 站和/或移动站作为中继点，以优化通信和提高传输效率。 一个值得注意的 问题是如何在使用新协议和架构来选择最优传输路径和降低与这些网络
相关的成本之间进行协调。
在本说明书的结论部分具体地指出并清楚地请求保护了作为本发明的 主题。然而，通过参考下面的详细描述并同时阅读附图可以最好地理解本
发明的组织和操作方法及其目的、特征和优势，其中
图1是示出了根据本发明一个实施例的在示例性无线网络中用于显式 地传递多跳链路信息的无线节点的布置的示意图；以及
图2是具有多个段的帧结构的实施例，该帧结构被动态地调整用于支 持任意跳跃网络和部署在系统中的任意数量的中继站(RS)。
应当理解，为了说明的简化和清楚起见，附图中示出的元件未必按照
5比例绘出。例如，为了清楚起见， 一些元件的尺寸可能相对于其它元件被 放大。此外，当认为合适时，附图之间可能重复一些参考标号以指示对应 的或者类似的元件。
具体实施例方式
在下面的详细描述中阐明了多个特定细节，以提供对本发明的彻底理 解。然而，本领域的技术人员将会理解可以在不具有这些特定细节的情况 下实施本发明。在其它实例中，为避免使本发明不够清晰，未对公知的方 法、程序、组件和电路进行详细描述。
无线多跳中继系统已经成为当前的多个标准化工作中的焦点。例如，
对于WLAN，电气和电子工程师协会(IEEE) 802.11s网格任务组(TG) 正在积极地进行关于WLAN网格网络的标准解决方案的工作。此夕卜，IEEE 802.16J多跳中继(MR)任务组也在对标准化解决方案进行评估，所述标准 化解决方案用于推动无线宽带接入(WBA)网络的IEEE 802.16j项目认可 请求o
多跳中继系统提供了用于使多媒体业务扩大范围的高成本效益的方 式。中继站通过现有网络提供扩展的覆盖范围，以及MR系统是一种能够 容纳很多移动用户、建立广域的覆盖范围并提供较高数据速率的高成本效 益的解决方案。因此，多跳中继系统增强了 802.16系统的吞吐量和容量， 并且能够进行降低系统运行成本的迅速部署。
MR中继站旨在完全地向后兼容，在这个意义上，其应当和现有的 802.16e用户站一起无缝地运行。期望在802.16的下一阶段中引入设计为在 MR网络中使用的增强的中继和WBA用户站。虽然可以将本文讨论的实施 例称为802.16无线宽带接入网络，但是这些实施例不限于此，而是可以应 用于WLAN、其它类型的网格网络或者甚至是不同网络的组合，其中802.16 无线宽带接入网络有时候称为WiMAX， WiMAX是代表全球微波接入互操 作性的首字母縮写，其是通过了 IEEE 802.16标准的一致性和互操作性测试 的产品认证商标。可以将多跳中继技术应用于其它新兴的标准中，例如第 三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)。
图1是示出了根据本发明一个实施例的在示例性 线网络中用于传递多跳链路信息的无线节点的布置的示意图。多跳中继(MR)网络100可以 是具有能够经由至少一些空中(OTA)射频(RF)链路来发送和/或接收信 息的设备的任何系统。例如，在一个实施例中，MR网络100的拓扑可以包 括MR基站(MR-BS) 110， MR-BS IIO提供向多个移动站(MS) 120和 130的直接接入。MR基站110也连接到多个无线中继节点，其在图中示出 为中继站(RS) 140和150。
中继站(RS) 140和150使用无线协议和/或技术来在MR网络100中 无线地传送和中继消息，该无线协议和/或技术与用于WPAN的多种802无 线标准和/或用于WMAN的标准中的一个或多个相兼容，但本发明实施例 不限于这个方面。如图所示，中继站(RS) 140和150提供到移动站120 和180的接入并且代表其它RS中继数据。在本发明特定的非限制性的示例 性实施例中，所示出的拓扑是树状的，其中，位于根部的MR-BS和位于叶 子处的MS提供多个通信路径或链路。接入链路提供了 MR-BS和MS之间 以及(进一步地)RS和MS之间的支持路径。中继链路提供了 MR-BS和 RS之间的支持路径。
MR网络100可以包括多个宏小区，每个宏小区可以一般地包括至少 一个类似于MR基站110的基站；以及类似于RS 140和150的多个中继站， 其分散在每个宏小区中，并与基站一起协作用于提供对客户站的全范围覆 盖。可以将MR-BS 110与RS 140和150之间的多跳拓扑视为点对多点 (PMP)链路。此外，将RS 140经由PMP链路连接到RS 160和RS 170， 其中，每个PMP链路依靠站来维护时间和频率的同步，其中经由对下行链 路(DL)前导码的广播和接收来执行该同步，而经由测距(ranging)处理 来执行上行链路(UL)同步。
MR网络100利用允许多个中继链路共享信道的帧结构，因此可以在同 一个信道上支持多个PMP链路。当多个PMP链路共享信道时，参与到链 路中的站相同步，并且数据以使干扰最小化的方式进行发送。帧结构可配 置用于对部署的拓扑和要求进行优化，并且在利用时分复用(TDM)和空 间重用的组合的同时允许多个PMP链路共享信道。
图2示出对应于TDD操作的用于中继链路的帧结构200。 TDD通过使 用分配给发射机和接收机的频率信道来高效地使用频谱。TDD适合用于非称业务利用在不同时间使用相同频率fo的上行
链路(UL)和下行链路(DL)业务。实际上，TDD将数据流划分为帧， 并且在每个帧中对前向传输和反向传输分配不同的时隙。该帧结构允许两 种传输共享同一传输介质，同时仅使用每种业务所需要的带宽部分。
图中示出了被划分为DL子帧202和UL子帧252的TDD帧，其中DL 子帧和UL子帧中的每一个进一步被划分为多个段(phase)。将DL子帧和 UL子帧划分为时隙，并且在某一时刻处在该帧内为每种业务(UL业务和 DL业务)分派多个时隙。注意，DL子帧202中的每个DL段具有UL子帧 252中的对应UL段，从而DL段的数量等于UL段的数量。具体地，DL 子帧202中由DL段204、 206、 、 208所代表的DL段的数量与UL子
帧252中由UL段254、 256、……、258所代表的UL段的数量相匹配。另 外，注意，每个DL段的第一个符号是前导码。
将中继PMP链路(例如，MR-BS IIO与RS 140和150之间的链路以 及RS 140与RS 160和170之间的链路)中的每一个分配给段。如前所述， MR-BS 110位于PMP链路的根部并且是用于该链路的DL站。这样，MR-BS 110成为一个DL站，并且在分配有PMP链路的段的DL部分中发送前导码、 MAPS和数据。此外，如前所述，在该实例中描述为RS 140和RS 150的 PMP链路的叶子是UL站，该UL站在段的UL部分中发送数据。可以将一 个以上的PMP链路分配给特定的段。
作为频率设计和部署过程的一部分，可以对中继链路帧结构中段的数 量进行动态地选择。因此，在系统的运行期间，中继链路帧结构的结构可 以被调整或者改变。将帧结构200划分为多个段，以允许多个PMP链路以 TDM方式来共享信道，从而防止前导码传输中的过度干扰。帧结构200的 这种结构允许将共享信道的PMP链路分割为独立的组，其中，将每个组分 配给段。
段中作为DL站的所有RS在该段的DL部分中发送其前导码。以同一 符号来发送段中的所有前导码，从而，通过将两个RS分配作为段中的DL 站来使其在同一时间发送其前导码。 一般地，如果站不会对段内的其它站 产生过多的干扰，则将站分配作为同一段中的DL站。在RS作为DL站的 段内，不能调度RS以在DL上进行接收并在UL上进行发送。然而，RS
8可以在多个段中在DL或UL上进行接收。
可以将多段帧结构200用于以多种方式来将DL发射机分配给段。在仅 包括距离MR-BS —次跳跃的一层RS的2-跳拓扑中，仅包括一个段以支持 中继链路通信。然而，通过基于站到MR-BS的跳跃距离来将站分配给段， 可以使用两段结构来支持多跳拓扑。距离MR-BS偶数次跳跃的站被分配给 一个段，而距离MR-BS奇数次跳跃的站被分配给另一个段。
可选地，可以使用多段帧结构200来将RS分配到两个以上的段，以便 通过将多个RS置于不同的段中来避免多个RS之间的干扰，同时能够在被 置于同一段中的RS之间进行空间重用。帧结构200的特性允许网络供应商 基于MR小区的特定拓扑和要求来选择段的数量，并动态地配置帧结构200 以基于"每一次部署"在开销和性能之间进行折衷。可以将更多个段添加 到帧结构200中，从而以更大的开销为代价来降低共道干扰，而如果RS间 的干扰是可容忍的，则使用较少的段。可以使用帧结构200来支持单个信 道上的多跳通信。也可以将帧结构200用于对存在干扰的RS的广播传输进 行分离，同时仍然允许这些传输共享一个信道的资源。可以将多个RS分配 给同一段，以便于在期望相互之间没有干扰的RS间进行空间重用。
在用于中继链路的帧结构的FDD版本中，DL子帧占用了专用于DL 方向的信道中的整个帧，以及UL子帧占用了专用于UL方向的信道中的整 个帧。
现有技术方案采取2-跳拓扑或者采取每次跳跃对应一个分段(段)的 硬编码TDM分段，然而，本发明对具有多个段的帧结构进行配置，该帧结 构可以支持任意跳跃网络以及部署在系统中的任意数量的RS，而不会随着 部署在系统中的RS数量而成比例地增加开销。此时，应当清楚，可以将已 描述的帧结构动态地配置用于WiMAX多跳无线中继部署。
虽然本文已经说明和描述了本发明的特定特征，但本领域的技术人员 此时可以获知很多更改、替换、改变和等价物。因此，应当理解，所附权 利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神之内的所有更改和改变。
权利要求
1、一种用于提供多跳无线中继部署的方法，包括对具有多个段的帧结构进行动态地配置，以支持具有部署在系统中的多个中继站(RS)的多跳网络。
2、 如权利要求l所述的方法，还包括作为频率设计和部署过程的一部分，对中继链路帧结构中的段的数量 以及所述段的大小进行选择。
3、 如权利要求l所述的方法，还包括在所述系统的运行期间，动态地调整所述帧结构，以包括多跳无线网 络中的附加RS。
4、 如权利要求l所述的方法，还包括 将一个以上的点对多点(PMP)链路分配给段。
5、 如权利要求l所述的方法，还包括将RS分配到两个以上的段中，以便通过将多个RS置于不同的段中来 避免所述多个RS之间的干扰，同时能够在被置于同一段中的RS之间进行 空间复用。
6、 一种WiMAX多跳无线中继部署系统，包括 多跳中继基站(MR-BS);以及多个中继站(RS)，所述多个中继站部署在所述系统中以便使用多段帧 结构进行通信，所述多段帧结构用于基于下行链路发射机到所述MR-BS的 跳跃距离来将所述下行链路发射机分配给段，其中，将距离所述MR-BS偶 数次跳跃的RS分配给一个段，而将距离所述MR-BS奇数次跳跃的RS分 配给另一个段。
7、 如权利要求6所述的系统，其中，在所述系统的运行期间，动态地 配置所述系统以调整所述多段帧结构，以便包括多跳无线网络中的附加数 量的RS。
8、 如权利要求6所述的系统，其中，所述系统对具有多个段的所述多 段帧结构进行配置，以支持部署在所述系统中的任意数量的RS，而不会随 着部署在所述系统中的RS的数量而成比例地增加开销。
9、 如权利要求6所述的系统，其中，所述系统将所述多段帧结构配置 为具有两个以上的段，以便通过将多个RS置于不同的段中来避免所述多个 RS之间的干扰。 、 如权利要求6所述的系统，其中，所述多段帧结构具有下行链路子 帧和上行链路子帧。
10、 如权利要求9所述的系统，其中，所述下行链路子帧包括第一前 导码，在所述第一前导码后跟随有用于站的发送的第一段下行链路以及用 于站的接收的上行链路。
11、 如权利要求10所述的系统，其中，所述下线链路子帧包括第二前 导码，在所述第二前导码后跟随有用于站的发送的第二段下行链路以及用 于站的接收的上行链路。
12、 如权利要求9所述的系统，其中，所述上行链路子帧包括用于站 的发送的第一段上行链路和用于站的接收的下行链路。
13、 如权利要求12所述的系统，其中，所述上行链路子帧包括用于站 的发送的第二段上行链路和用于站的接收的下行链路。
14、 一种WiMAX多跳无线中继部署系统，包括多跳中继基站(MR-BS);以及多个中继站(RS)，所述多个中继站部署在所述系统中以使用多段帧结 构进行通信，所述多段帧结构用于将RS分配到两个以上的段中以便避免多 个RS之间的干扰，同时能够在被置于同一段中的RS之间进行空间重用。
15、 如权利要求14所述的WiMAX多跳无线中继部署系统，其中，网 络供应商基于多跳中继小区的特定拓扑和要求来选择段的数量。
16、 如权利要求14所述的WiMAX多跳无线中继部署系统，其中，网 络供应商动态地配置所述多段帧结构，以基于部署来在开销和性能之间进 行折衷。
17、 如权利要求14所述的WiMAX多跳无线中继部署系统，其中，网 络供应商动态地增加更多的段，以便以更大的开销为代价来降低共道干扰。
全文摘要
提供了一种无线设备，其对具有多个段的帧结构进行配置，以支持任意跳跃网络和所部署的任意数量的中继站(RS)，而不会随着部署在系统中的RS的数量而成比例地增加开销。
文档编号H04L12/28GK101606358SQ200780039769
公开日2009年12月16日 申请日期2007年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者H·(H)·李, J·J·西迪尔, K·约翰松, W·C·翁 申请人:英特尔公司