专利名称：与正交频分复用一起使用的方法及其基站和无线终端的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及无线通信领域，更具体地，涉及用于包括根据IEEE802. 16(e)标准运行的网络的宽带移动无线城域网方法及执行该方法的基站和无线终端。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)是一种在频域上具有非常精确的间隔的多个载波上分布数据的复用形式。载波的精确间隔提供了多个益处比如高频谱利用率、对无线频率干扰的弹性以及较低的多径失真。由于其在多径衰落无线信道上的有益特性和良好性能，OFDM已经被认为是在高数据速率无线通信中，比如在无线城域网中的领域中一种有用的技术。无线 MAN是通过空中接口来实施的用于固定、便携和移动宽带接入系统的网络。用于OFDM和无线网络开发的标准是IEEE802. 16。在IEEE 802. 16的标准的早期版本中没有对于混合自动重传请求(H-ARQ)操作的可接受方式。可接受的下行链路(DL)和上行链路(UL)分配映射(或MAP)信息单元(IE) 结构没有可在设备之间使能H-ARQ通信的IE格式。而且，在IEEE 802. 16标准的最新版本中，带宽(BW)请求媒体访问控制(MAC)报头被注册的无线终端用来请求UL带宽。然而，对该报头没有附加认证字段。因为不需要对网络的正式注册来从网络请求资源，任何恶意终端可监视由基站发送的UL-MAP消息并确定分配用于发送BW请求码的OFDM区域(在此将OFDMA PHY作为例子)，并随后使用分配给向网络注册的无线终端的CID (连接识别信息)来发送BW请求报头。这种恶意无线终端可大大干扰符合IEEE802. 16标准运行的网络的正常运行。存在一种需要来改善系统和方法来克服这些问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种在基站中用于与无线终端进行混合自动重传请求(H-ARQ)使能的0FDM(正交频分复用)连接的方法，该方法包括基站发送有关在数据帧中要作出的传输资源分配的总数的指示，供无线终端接收；对于每个传输资源分配，基站发送H-ARQ传输位于数据帧中何处的位置信息，供无线终端接收；发送上面正在传输 H-ARQ传输的信道的识别信息；发送H-ARQ传输的识别信息。在一些实施例中，H-ARQ使能连接是基于递增冗余(IR)的H-ARQ使能连接。在一些实施例中，该方法与MIMO使能无线终端一起使用并且用于从基站到无线终端的下行链路(DL)方向上使能H-ARQ传输，该方法还包括对于每个传输资源分配，基站 发送将被用于传输到无线终端的数据流的总数；并且对于每个数据流执行对于每个资源分配发送H-ARQ传输的识别信息以及发送信道的识别信息，其中，发送H-ARQ传输的识别信息包括发送有关包括该H-ARQ传输的新数据包何时被传输的指示，以及发送包括被传输的H-ARQ传输的至少一部分的子数据包的识别信息。在一些实施例中，H-ARQ使能连接是基于Chase的H-ARQ使能连接。在一些实施例中，该方法与MIMO使能无线终端一起使用，并且用于在从基站到无线终端的下行链路(DL)方向上使能H-ARQ传输，该方法还包括对于每个任务，所述基站发送将被用于传输到所述无线终端的数据流的总数；并且对于每个数据流执行对于每个资源分配发送H-ARQ传输的识别信息以及发送信道的识别信息，其中，发送H-ARQ传输的识别信息包括发送有关指示包括当前传输在内的H-ARQ传输已被传输的次数的传输计数的指
7J\ ο在一些实施例中，该方法与MIMO使能无线终端一起使用，并且用于在从无线终端到基站的上行链路(UL)方向上使能H-ARQ传输，该方法还包括对于每个传输资源分配，所述基站发送从无线终端到基站的H-ARQ传输是否使用合作空间复用来执行的指示；如果从无线终端到基站的H-ARQ传输不使用合作空间复用来执行，那么所述基站发送有关包括所述H-ARQ传输的新数据包何时被传输的指示，以及发送包括被传输的H-ARQ传输的至少一部分的子数据包的识别信息；如果从无线终端到基站的H-ARQ传输使用合作空间复用来执行，那么对于在合作空间复用中使用的每个无线终端，所述基站发送有关包括所述H-ARQ 传输的新数据包何时被传输的指示，以及发送包括被传输的H-ARQ传输的至少一部分的子数据包的识别信息。在一些实施例中，该方法与MIMO使能无线终端一起使用，并且用于在从无线终端到基站的上行链路(UL)方向上使能H-ARQ传输，该方法还包括对于每个传输资源分配，所述基站发送从无线终端到基站的H-ARQ传输是否使用合作空间复用来执行的指示；如果从无线终端到基站的H-ARQ传输不使用合作空间复用来执行，那么所述基站发送指示包括当前传输在内的传输信息已经被传输的当前次数的传输计数；如果从无线终端到基站的 H-ARQ传输使用合作空间复用来执行，那么所述基站对于在合作空间复用中使用的每个无线终端，发送有关指示包括当前传输在内的传输信息已被传输的次数的传输计数的指示。在一些实施例中，如果传输不使用合作空间复用，那么基站还发送有关空时传输分集(STTD)或空间复用(SM)是否被用于传输H-ARQ传输的指示。在一些实施例中，为非MIMO使能无线终端发送H-ARQ传输的识别信息包括发送有关包括所述H-ARQ传输的新数据包何时被传输的指示，以及发送包括被传输的H-ARQ传输的至少一部分的子数据包的识别信息。在一些实施例中，为非MIMO使能无线终端发送H-ARQ传输的识别信息包括发送有关指示包括当前传输在内的传输信息已被传输的次数的传输计数的指示。在一些实施例中，发送供无线终端接收的位置信息的步骤包括发送有关数据帧中用于传输资源分配的区域的起始点的指示以及有关数据帧中用于传输资源分配的区域的大小的指示，或者发送数据帧中用于传输资源分配的区域的持续期的指示。根据本发明第二方面，提供了一种在多天线使能基站中用于与无线终端进行混合自动重传请求(H-ARQ)使能的0FDM(正交频分复用)连接的方法，该方法包括所述基站发送给所述无线终端有关在数据帧中要作出的传输资源分配的数量的指示；对于每个传输资源分配，所述基站发送有关指示包括当前传输在内的H-ARQ传输已经从所述基站被传输到所述无线终端的次数的传输计数的指示，如果这是第一次尝试发送H-ARQ传输，发送有关H-ARQ传输位于所述数据帧中何处的无线终端位置信息；发送其上正在传输所述H-ARQ 传输的信道的识别信息。在一些实施例中，与无线终端的H-ARQ使能连接包括用于从基站到无线终端的下行链路(DL)方向以及从无线终端到基站的上行链路(UL)方向的传输的连接。在一些实施例中，用于发送H-ARQ传输到无线终端的传输矩阵由所述多天线使能基站中的天线数量来确定。在一些实施例中，基站发送信息到无线终端包括基站在数据帧的信息单元(IE) 中发送所述信息，该数据帧被从基站发送到至少一个无线终端。在一些实施例中，基站在IE中发送信息包括基站将IE作为数据帧中的多个字段发送，每个字段包括一个或多个比特。根据本发明的第三方面，提供了一种在无线终端中用于与基站进行混合自动重传请求(H-ARQ)使能的0FDM(正交频分复用)连接的方法，该方法包括无线终端接收有关在数据帧中要作出的传输资源分配的总数的指示；对于每个传输资源分配，所述无线终端 接收H-ARQ传输位于数据帧中何处的无线终端位置信息；接收其上传输H-ARQ传输的信道的识别信息；接收H-ARQ传输的识别信息。在一些实施例中，H-ARQ使能连接是基于递增冗余(IR)的H-ARQ使能连接。根据本发明的第四方面，一种在基站中用于网络中资源的资源管理的方法，该方法包括在帧中传输可由任意无线终端读取来帮助无线终端初始接入网络的至少一个非加密映射消息，所述至少一个非加密映射消息包括关于网络的资源管理的信息；仅由被认证为向网络注册的无线终端可读取的至少一个加密映射消息，所述至少一个加密映射消息包括关于网络的资源管理的信息。在一些实施例中，至少一个非加密映射消息是包括至少一个指向其它非加密映射消息和/或至少一个加密映射消息的指针的下行链路映射消息。在一些实施例中，至少一个非加密映射消息是包括至少一个指针的上行链路映射消息，所述指针指向指定用于安排网络接入的、用于从无线终端到基站的传输的帧中的区域。在一些实施例中，至少一个加密映射消息是包括指针的上行链路映射消息，所述指针指向指定用于向基站请求额外的上行链路资源的、用于从无线终端到基站的传输的帧中的区域。在一些实施例中，该方法还包括在无线终端被认证为向网络注册之后，基站传输加密密钥到经过认证的无线终端，以便能够对基站和无线终端之间的传输进行加密和解密。在一些实施例中，加密密钥是加密密钥对，其包括对于基站或任意无线终端已知的公共密钥以及仅由它被分配到的已注册的无线终端已知的私有密钥。根据本发明第五方面，提供了一种在无线终端中用于向基站请求网络中的传输资源的方法，该方法包括接收由基站传输的数据帧，其提供第一非加密映射消息，该第一非加密映射消息包括指向用于初始接入网络的第二非加密映射消息的指针；在由第二非加密映射消息识别的上行链路子帧的一部分中向基站传输获得网络接入权的请求；如果无线终端被基站认证为向网络注册的无线终端，经认证的无线终端从基站接收加密密钥以解密来自基站的的加密传输；接收加密映射消息，其提供了在资源分配请求可被无线终端发送到基站的数据帧的上行链路子帧中的位置；解密来自基站的加密映射消息；以及在数据帧的上行链路子帧中将资源分配请求传输到基站；并且如果无线终端没有被基站认证为向网络注册，那么无线终端将不从基站接收所述加密密钥，也不接收所述加密映射消息，因此将不能解密来自基站的用于识别在随后的数据帧中无线终端被允许在何处发送资源分配请求的资源分配信号消息的加密传输。根据本发明另一方面，提供了一种适用于实施本发明上述实施例的基站。根据本发明再一方面，提供了一种适用于实施本发明上述实施例的无线终端。本发明的其它方面和特征对于本领域技术人员来说将在阅读本发明结合附图的以下实施例的描述之后变得更加清楚。
本发明的优选实施例将参考以下附图描述，其中图1是蜂窝通信系统的框图；图2是可被用于实施本发明一些实施例的示例基站的框图；图3是可被用于实施本发明一些实施例的示例无线终端的框图；图4是可被用于实施本发明一些实施例的示例OFDM发射机体系结构的逻辑分解的框图；图5是可被用于实施本发明一些实施例的示例OFDM接收机体系结构的逻辑分解的框图；图6是可用于本发明提供的实施例的OFDM帧的示意图；图7是根据本发明一个实施例在基站和无线终端之间通信的信号发送图；图8是根据本发明另一个实施例在基站和无线终端之间通信的信号发送图；图9是根据本发明一个实施例用于下行链路(DL)方向的基于^WH-ARQ传输方案的方法的流程图；图10是根据本发明一个实施例用于另一个DL方向的基于顶的H-ARQ传输方案的方法的流程图；图11是根据本发明一个实施例用于DL方向的基于Chase的H-ARQ传输方案的方法的流程图；图12是根据本发明一个实施例用于另一个DL方向的基于Chase的H-ARQ传输方案的方法的流程图；图13是根据本发明一个实施例用于DL方向的基于STC的H-ARQ传输方案的方法的流程图；图14是根据本发明一个实施例用于上行链路(UL)方向的基于顶的H-ARQ传输方案的方法的流程图15是根据本发明一个实施例用于另一个UL方向的基于顶的H-ARQ传输方案的方法的流程图；图16是根据本发明一个实施例用于UL方向的基于Chase的H-ARQ传输方案的方法的流程图；图17是根据本发明一个实施例用于另一个UL方向的基于Chase的H-ARQ传输方案的方法的流程图；图18是如果是IEEE 802. 16标准时根据IEEE 802. 16 (e) /D5草案版本的资源管
理消息传输方案；图19是根据本发明一个实施例的资源管理传输方案；图20是根据本发明一个实施例的资源管理保护的方法的流程图。
具体实施例方式为了提供本发明实施例用于通信系统中环境的目的，图1示出了在多个小区12中控制无线通信的基站控制器(BSC) 10，其中小区由对应的基站(BS)14服务。通常，每个基站14使用OFDM与位于与对应的基站14相关的小区12中的移动和/或无线终端16实现通信。移动终端16与基站14相关的活动导致了信道条件的显著波动。如图所示，基站14 和移动终端16可包括多个天线来提供通信的空间分集。在研究优选实施例的结构和功能细节之前，提供了本发明的各个方面可在其上实施的移动终端16和基站14的高度总览。参考图2，示出了基站14。基站14通常包括控制系统20、基带处理器22、发射电路对、接收电路沈、多个天线28和网络接口 30。接收电路 26从移动终端16(图1所示)提供的一个或多个远程发射机接收承载了信息的射频信号。 优选的，低噪声放大器和过滤器(未示出)共同从用于处理的信号中放大和去除宽带干扰。 随后下变频和数字化电路(未示出)将该过滤的接收信号下变频为中频和基频信号，随后其被数字化为一个或多个数字流。基带处理器22处理数字化后的接收信号来提取在接收信号中传送的信息或数据位。该处理典型的包括解调、解码和纠错操作。这样，基带处理器22通常在一个或多个数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)中实施。随后接收信号被通过网络接口 30经无线网络发送或传输到由基站14服务的另一个移动终端16。在发射侧，基带处理器22在控制系统20的控制下从网络接口 30接收数字化数据，其可表示声音、数据或控制信息，并且编码该数据以便传输。编码数据被输出到发射电路M，在其中被具有预期发射频率的载波信号调制。功率放大器(未示出)可放大调制后的载波信号到适于传输的水平，并通过匹配网络(未示出)将调制后的载波信号传递到天线观。本领域中适用的各种调制和处理技术可被用于基站和移动终端之间的信号传输。参考图3，示出了根据本发明一个实施例配置的移动终端16。类似于基站14，该移动终端16可包括控制系统32、基带处理器34、发射电路36、接收电路38、多个天线40和用户接口电路42。接收电路38从一个或多个基站14接收承载了信息的射频信号。优选的， 低噪声放大器和过滤器(未示出)共同来从用于处理的信号中放大和去除宽带干扰。随后下变频和数字化电路(未示出)将该过滤的、接收信号下变频为中频和基带频率信号，随后其被数字化为一个或多个数字流。
基带处理器34处理数字化后的接收信号来提取在接收信号中传送的信息或数据位。该处理典型的包括解调、解码和纠错操作。基带处理器34通常在一个或多个数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)中实施。为了传输，基带处理器34从控制系统32接收数字化数据，其可表示声音、数据或控制信息，并且编码该数据以便传输。编码数据被输出到发射电路36，在其中被调制器用具有预期发射频率的载波信号调制。功率放大器(未示出)可放大调制后的载波信号到适于传输的水平，并通过匹配网络(未示出)将调制后的载波信号传递到天线40。本领域中适用的各种调制和处理技术可被用于基站和移动终端之间的信号传输。在OFDM调制中，传输频带被划分为多个正交的载波。每个载波根据将被传输的数字数据来调制。因为OFDM将传输频带划分为多个载波，每个载波的带宽减小并且每个载波的调制时间增加。因为多个载波是并行传输，在任一给定载波上的数字数据或符号的传输速率低于当使用一个单独载波的速率。OFDM调制对要传输的信息执行反快速傅立叶变换(IFFT)。对于解调，对接收信号执行快速傅立叶变换(FFT)可恢复传输的信息。实际上，IFFT和FFT分别通过执行反离散傅立叶变换(IDFT)和离散傅立叶变换(DFT)的数字信号处理来提供。因此，OFDM调制的特性是在传输信道中为多个频带产生正交载波。调制信号是具有相对低传输速率并能够落在它们各自频带内的数字信号。各个载波并不由数字信号直接调制。相反，利用IFFT处理一次调制所有的载波。在操作中，OFDM优选地至少用于从基站14到移动终端16的下行链路传输。每个基站14配备有“η”个发射天线观，并且每个移动终端16配备有“m”个接收天线40。显然， 可以使用合适的双工器或开关使各个天线用于接收和发射，并且这种方式仅是用于说明清林疋。参考图4，描述了一种逻辑OFDM传输体系结构。开始，基站控制器10将发送要被传输到各个移动终端16的数据到基站14。基站14可使用与移动终端相关的信道质量指示符(CQI)来调度数据进行传输并为调度数据的传输选择合适的编码和调制方式。CQI可直接来自移动终端16或基于移动终端16提供的信息在基站14确定。在任一种情况下，用于每个移动终端16的CQI是信道幅度(或响应)在OFDM频带上变化的程度的函数。使用数据加扰逻辑46以减小与数据相关的功率峰平比的方式来加扰作为比特流的调度数据44。用于加扰数据的循环冗余校验(CRC)被确定并使用CRC附加逻辑48附加到加扰数据上。随后，使用信道编码器逻辑50执行信道编码，以有效地向数据中增加冗余， 从而在移动终端16有利于恢复和纠错。并且，对于特定移动终端16的信道编码是基于CQI 的。在一些实施方式中，信道编码逻辑50使用已知的Turbo编码技术。随后编码数据被速率匹配逻辑52处理来补偿与编码相关的数据扩充。比特交织逻辑M系统地重新排序在编码数据中的数据位，以最小化连续数据位的损失。产生的数据位被映射逻辑56根据选择的基带调制方式系统地映射成相应的符号。 优选地，使用正交幅度调制(QAM)或正交相移键控(QPSK)调制。调制度优选地基于用于特定移动终端的CQI来选择。可以使用符号交织逻辑58系统地重新排序符号，以进一步加强传输信号对于频率选择性衰落产生的周期性数据损失的免疫性。此时，比特组已经被映射为表示在幅度和相位星座中的符号。当想要空间分集时，那么符号块被空-时块码(STC)编码逻辑60处理，其以使得传输信号更能抵抗干扰并且更易于在移动终端16中解码的方式来修改。STC编码逻辑60将处理输入符号并将对应于传输天线观的数量的“η”个输出提供到基站14。上述参考图2描述的控制系统20和/或基带处理器22将提供映射控制信号来控制STC编码。在这里，假设对于“η”个输出的符号是表示将被传输的数据并且能够由移动终端16恢复。对于当前例子，假设基站14具有两个天线^(n = 2)并且STC编码逻辑60提供两个输出符号流。因此，由STC编码逻辑60输出的每个符号流被发送到相应的IFFT处理器62，其被单独示出便于理解。本领域技术人员将意识到一个或多个处理器可被用于单独地或与上述其它处理结合起来提供这种数字信号处理。IFFT处理器62将优选地在各个符号上操作来提供反傅立叶变换。IFFT处理器62地输出提供时域中的符号。时域符号被分组为帧，其被前缀插入逻辑64与前缀相关联。每个产生的信号被上变换到数字域中的中间频率并且通过相应的数字上变换(DUC)和数字到模拟(D/A)变换电路66变换为模拟信号。 随后产生的(模拟)信号在想要的RF频率同步调制、放大并通过RF电路68和天线观传输。特别的，目标移动终端16已知的导频信号被在子载波之间分散。上述讨论的移动终端 16将使用导频信号用于信道估计。现参考图5来说明移动终端16对传输信号的接收。在传输信号到达移动终端16 的每个天线40时，各个信号被相应的RF电路70解调并放大。为了简洁和清楚，仅描述和详细说明了两个接收路径之一。模拟到数字(A/D)变换器和下变频电路72数字化和下变频模拟信号用于数字处理。产生的数字化信号可被自动增益控制电路(AGC) 74用来基于接收信号电平控制RF电路70中的放大器的增益。开始，数字化信号被提供到同步逻辑76，其包括粗同步逻辑78，它缓存几个OFDM 符号并计算两个连续的OFDM符号之间的自相关。得到的对应于最大相关结果的时间索引确定细同步搜索窗口，其被细同步逻辑80用来基于报头确定精确的成帧起始位置。细同步逻辑80的输出有利于帧对齐逻辑84的帧采集。正确的成帧对齐是很重要的，使得随后的 FFT处理提供了从时域到频域的准确变换。细同步算法是基于由报头传送的接收导频信号和已知导频数据的本机副本之间的相关。一旦发生了帧对齐采集，OFDM符号的前缀被前缀去除逻辑86去除并且产生的样本被发送到频率偏移校正逻辑88，其补偿由发射机和接收机中的非匹配本振产生的系统频率偏移。优选的，同步逻辑76包括频率偏移和时钟估计逻辑82，其是基于报头的用于帮助估计在传输信号上的这种效果并且提供这些估计到校正逻辑电路88来适当地处理OFDM符号。此时，时域中的OFDM符号将被使用FFT处理逻辑90变换到频域中。结果是频域符号，其被发送到处理逻辑92。处理逻辑92使用离散导频提取逻辑94提取离散导频信号， 基于提取的导频信号使用信道估计逻辑96确定信道估计，并使用信道重建逻辑98为所有子载波提供信道响应。为了为每个子载波确定信道响应，导频信号实际上是以已知模式在时间和频率上分散在OFDM子载波的数据符号之间多个导频符号。导频符号在OFDM环境中的给定时间和频率场上在可用子载波之间分散的例子在2005年3月15日提交的与本发明具有相同申请人的PCT国际申请No. PCT/CA2005/000387中有描述。继续图5，处理逻辑比较接收的导频符号和在某个子载波中某个时期期望的导频符号来确定其中导频符号被传输的子载波的信道响应。结果被内插来为如果不是全部也是大多没有提供导频符号的剩余子载波估计信道响应。实际和内插信道响应被用于估计整个信道响应，其包括对于OFDM信道中即使不是全部也是大多数子载波的信道响应。从用于每个接收路径的信道响应中获得的频域符号和信道重建信息被提供到STC 解码器100，其在两个接收路径上提供STC解码来恢复传输符号。信道重建信息提供当处理各个频域符号时足以去除传输信道效应的均衡信息到STC解码器100。恢复的符号被返回来使用符号解交织逻辑102，其对应于发射机的符号交织逻辑 58。随后解交织符号被使用解映射逻辑104解调或解映射到对应的比特流。随后使用比特解交织逻辑106解交织比特，其对应于发射机体系结构中的比特交织逻辑M。随后解交织的比特被速率解匹配逻辑108处理并提供给信道解码逻辑110来恢复初始加扰数据和CRC 校验和。因此，CRC逻辑112去除CRC校验和，以传统方式检查加扰数据，并将其提供到解扰逻辑114来使用已知的基站解扰码来解扰，以恢复原始传输的数据116。与恢复数据116并行地，CQI或至少足以在基站14建立CQI的信息被确定并传输到基站14。如上所述，CQI可以是载波干扰比(CR)以及信道响应在OFDM频带中的各个子载波上的变化程度的函数。在用于传输信息的OFDM频带中的每个子载波的信道增益相互比较，以确定信道增益在OFDM频带上变化的程度。尽管很多技术可用于测量变化的程度，一种技术是为在用于传输数据的整个OFDM频带上的每个子载波计算信道增益的标准偏差。图1到5每个提供了通信系统或者可被用于实施本发明实施例的通信系统的单元的具体例子。应当理解，本发明的实施例可用具有不同于以上具体例子的体系结构，但是以符合上述实施例的实施方式运行的通信系统来实施。MAC(媒体访问控制)层被用于使能OFDM空中接口框架中的物理层(PHY)中的特征。帧是被用于通过空中接口在基站(BQ和无线终端之间传输数据的格式。从此往后，无线终端是指有OFDM能力的无线设备并且可以在固定位置、游移的或移动的，例如手机、具有无线调制解调器的计算机或PDA。帧还包括提供用于定义下行链路和上行链路传输在帧中位于何处的帧内结构的信息单元(IE)。 图6示出了结合本发明实施例使用的示例帧的框图。对标记为“帧N”的帧做出详细描述，其由205指示，之前是“帧N-1”，之后是“帧N+1”，共同形成行进中的帧序列的一部分。帧具有以行和列表示的二维外观。行由逻辑子信道数1^、1^+1、..丄+15指定，列由
OFDM符号数M、M+1.....M+15指定。逻辑子信道是活动子载波的指定集群。活动子载波是
用于数据传输的数据子载波、用于同步的导频子载波、或不涉及直接传输但被用于帧的各部分之间的转变保护的子载波中的任一种。在图6的帧N中，前导210被包括在第一 OFDM 符号M中。第二 OFDM符号M+1和第三OFDM符号M+2包括含有一个或多个信息单元213的下行链路(DL)映射成分212 (更普遍的在IEEE802. 16标准中称为DL MAP消息)以及含有一个或多个信息单元215的上行链路(UL)映射成分214(更普遍的在IEEE 802. 16标准中称为UL MAP消息)。也可包括其它广播消息(未示出)。随后的OFDM符号M+3到M+9包含DL子帧217。DL子帧217包含被分配给将由基站传输到一个或多个无线终端的DL子帧 217的区域216的DL信息。在DL子帧217后是发射/接收/转变保护(TTG) 218，显示在 OFDM符号周期M+10期间。在TTG 218之后是包含分配给将由一个或多个无线终端传输回基站的UL子帧的指定区域224的UL信息的UL子帧219。UL子帧219还包括快速反馈信道222可被用于允许移动终端报告信息到基站。例如快速反馈信道222可被指定为指示基站和移动终端之间的空中接口信道质量的信道。在UL子帧219之后是接收/发射转变保护(RTG) 220。中贞N-I和N+1具有相同的组成。DL子帧217的区域216包含MAC协议数据单元(PDU)。UL子帧219的区域2 还包含MAC PDU0 MAC PDU已知包括以下一些或全部MAC报头、MAC子报头和MAC有效载荷。图6的数据帧是时分双工(TDD)数据帧的例子。应当理解的是本发明的实施例还可应用于频分双工(FDD)操作。所示帧结构是一个具体的例子。前导、映射成分、DL子帧和UL子帧可使用特定数量的OFDM符号来实施，带有特定的保护带。OFDM子信道的数量和定义属于实施方式的细节。各种字段的布局序列也可变化。DL子帧217的每个区域216和/或UL子帧219的每个区域224包含MAC PDU信息的多个数据包。为了便于基站到无线终端的下行链路数据传输，一些反馈信息比如C/I(载波比干扰)测量和/或无线终端指示比如MIMO (多输入多输出)/排列模式被从无线终端发送。自动重传请求(ARQ)方案涉及在两个设备间的通信中，从发射设备接收传输的设备自动发送被接收和解码的消息的确认(ACK)或未被接收或不能被解码的消息的负面确认(NAK)。NAK通常作为对原始发射的传输的重传的请求。在传统的ARQ方案中传输错误通常在接收机由错误检测码来确定。在ARQ的增强方式中，已知为混合自动重传请求(H-ARQ)，ARQ方案的检错与纠错相结合来建立增加成功传输可能性的方案。本发明的上述实施例提供了用于在基站和一个或多个无线终端之间使用已有 IEEE 802. 16标准中的DL MAP结构实施OFDM H-ARQ通信的方法。DL MAP结构如参考图6 具有上述DL映射成分区域和UL映射成分区域。更一般地，应当理解的是该方法除了那些支持IEEE 802. 16标准中的之外还可被应用到其它类型的基于H-ARQ的通信中。用在此描述的方法实施的三种不同类型的H-ARQ使能通信包括基于递增冗余 (IR)的H-ARQ、基于Chase的H-ARQ以及基于STC (空时码结合)的H-ARQ。根据基于顶和 H-ARQ和基于Chase的H-ARQ，在此描述的方法和系统适用于有MIMO能力或无MIMO能力的无线终端。关于基于STC的H-ARQ，提供的方法和系统适用于有MIMO能力的无线终端。在H-ARQ方案中，MAC层PDU被转移到PHY层，PHY层PDU被建立并传输到接收机。 在接收设备，接收的PHY层PDU被转移到其被解码的MAC层。在一些实施例中，使用基于顶的H-ARQ的传输包括，基站在具有特定识别信息 (H-ARQ信道ID)用于H-ARQ的信道上发送编码信息到无线终端。如果无线终端不能适当地接收和解码该编码信息，无线终端发送NAK到基站请求用与原始编码信息相同的ID的 H-ARQ传输信道来重传。随后基站在相同的H-ARQ传输信道上发送附加编码信息到无线终端来帮助无线终端解码原始编码信息。典型地，附加编码信息是选择奇偶位。如果基站从无线终端接收另一个NAK，基站在相同的H-ARQ传输信道上发送另外的附加编码信息到无线终端。另外的附加编码信息可以是不同于奇偶位的第一选择的奇偶位的选择。该过程持续直到无线终端适当地接收并解码原始编码信息或直到预定数量的附加编码信息数据包被发送。编码信息的附加选择典型地不包括第一编码信息的所有相同数据。这允许对于传输带宽的更有效的利用，而不会多次重传整个消息到无线终端，基站随后可发送编码信息的更小选择来帮助原始编码信息的适当解码。例如，编码信息可以是PHY层PDU，其包括MAC PDU,或当在传输之后检测到错误时，包括与被用于帮助编码信息的错误校正的冗余或奇偶位一起的MAC PDU的一部分。在一些实施例中，PHY层PDU被划分为多于一个子数据包。第一子数据包包含MAC PDU的全部或一部分，并且也可包括奇偶位的一部分。剩余的子数据包包括奇偶位的剩余部分。在其它子数据包中的奇偶位每个可包含从组成PHYPDU的奇偶位的顺序排列中的剩余奇偶位的随机选择。子数据包的典型数量可以是四个。然而，子数据包的数量可以根据想要的实施方式大于或小于四个。在一些实施例中，多个H-ARQ信道被用于PHY层PDU的传输，因为由于基站和接收机之间的信息的传输的时间特性，单个PHY层PDU的传输发生在多于一个的传输帧上。例如在基于顶的H-ARQ方案中，如果第一子数据包没有被成功接收那么接收机必须发送NAK 回随后帧。在NAK被基站接收后，另一个帧被用于发送第二子数据包。该过程可对传输到一个或多个接收机的多个不同PHY层PDU发生，多个H-ARQ信道的使用是有益的。作为例子，第一编码PHY层PDU子数据包从基站传输到无线终端，其包括MAC PDU 或其一部分以及选择奇偶位。编码PHY层PDU子数据包和对应的NAK通过基站和一个或多个无线终端之间建立的连接在为H-ARQ识别的信道上传输。如果基站从无线终端接收NAK， 那么基站将第二 PHY层PDU子数据包发送到包括不同于第一 PHY层PDU子数据包发送的奇偶位的选择奇偶位的无线终端。如果基站从无线终端接收另一个NAK，那么基站将第三PHY 层PDU子数据包发送到还没有被发送的其它选择奇偶位的无线终端。该过程一直持续直到无线终端适当地接收并解码MAC PDU或其一部分或者当子数据包的最大数量中的所有奇偶位被最终发送。现将根据图7描述基于^WH-ARQ的例子。图7是在基站710和无线终端720 之间的信号发送图，其中多个H-ARQ信道被用于在帧的多个DL区域中的DL方向上传输 H-ARQ传输。在725，具有子数据包识别信息(SPID)等于1的第一 PHY层PDU子数据包被基站710在第一 H-ARQ传输信道(ACID = 1)上发送到无线终端720。在730，具有SPID等于1的第一 PHY层PDU子数据包基站710在第二 H-ARQ信道(ACID = 2)上发送到无线终端720。在735，具有SPID等于1的第一 PHY层PDU子数据包被基站710在第三H-ARQ信道(ACID = 3)上发送到无线终端720。在740，NAK被在ACID = 1上从无线终端720发送到基站710。响应于在ACID = 1上接收的NAK，在745具有SPID等于2的第二 PHY层PDU 子数据包在ACIS = 1上从基站710传输到无线终端720。在750，NAK被在ACID = 3上从无线终端720发送到基站710。在755，具有SPID等于1的第一 PHY层PDU子数据包被基站710在第四H-ARQ信道(ACID = 4)上发送到无线终端720。响应于在ACID = 3上接收的NAK，在760具有SPID等于2的第二 PHY层PDU子数据包在ACIS = 3上从基站710传输到无线终端720。在765，具有SPID等于1的第一 PHY层PDU子数据包被基站710在ACID =2上发送到无线终端720。该过程一直持续直到基站710发送的所有PHY层PDU子数据包被无线终端720接收。该例子是针对在DL方向上的数据或消息的传输，但是类似的过程也在UL方向上发生。在一些实施例中，使用基于Chase的H-ARQ的传输包括，基站在用于H-ARQ传输具有H-ARQ信道ID的信道上发送编码信息，并且随后在每次从无线终端接收NAK指示无线终端不能适当地接收和/或解码第一编码信息时重新发送整个编码信息。基于Chase的H-ARQ 被认为没有基于顶的H-ARQ有效，因为基于Chase的H-ARQ在每次接收NAK时重新发送整个编码信息，而基于顶的H-ARQ当接收到NAK时在第一传输时发送编码信息和一些奇偶位并且仅在随后传输中仅发送选择奇偶位。现将根据图8描述基于Chase的H-ARQ的例子。图8是在基站810和无线终端820 之间的信号发送图。在825，第一 PHY层PDU数据包被基站810在第一 H-ARQ信道(ACID =1)上第一次(TX_Coimt = 1)发送到无线终端820。在830，第一 PHY层PDU数据包被基站810在第二 H-ARQ信道(ACID = 2)上第一次(TX_Count = 1)发送到无线终端820。在 835，NAK被在ACID = 2上从无线终端820发送到基站810。在840，第一 PHY层PDU数据包在第三H-ARQ信道(ACIS = 3)上第一次(TX_Coimt = 1)从基站810传输到无线终端 820。响应于在ACID = 2上接收的NAK，在845第一 PHY层PDU数据包在ACIS = 2从基站 810重传(Tx_Count = 2)到无线终端820。在850，新的第一 PHY层PDU数据包在ACIS = 1第一次(TX_Coimt = 1)从基站810传输到无线终端820。该过程一直持续直到基站810 发送的所有PHY层PDU数据包被无线终端820接收。如同以上基于顶的H-ARQ的例子，该例子是针对在DL方向上的数据或消息的传输，但是类似的过程也在UL方向上发生。应当理解的是以上例子在多个传输帧比如NAK或重传仅可在原始传输的H-ARQ传输的随后帧中发送的过程中发生。还应当理解的是为传输到一个移动终端的基站示出的相同原理可被应用于在帧的不同区域中向一个以上的无线终端传输的基站。使用基于STC的H-ARQ的传输类似于基于Chase的H-ARQ，因为基于STC的H-ARQ 包括，基站在每次从无线终端接收NAK时发送整个第一编码信息。使用MIMO模式，有可能开发空间分集来增强编码信息通过特定传输配置的H-ARQ性能。在一些实施例中，对于基于STC的H-ARQ，基站指示传输计数来为接收设备提供编码信息已经被传输了多少次的指示。在本发明的一些实施例中，传输设备将为数据帧的DL子帧中的区域的任务或者仅用于第一编码信息的数据帧的UL子帧的时隙发送接收设备位置信息。编码信息的随后传输在相同的分配区域或时隙中传输，使得接收设备得知将随后的传输放置在何处。在MIMO模式传输中，如果接收的包括编码信息的第一数据包有错误，那么就请求重传并且发射机可使用与原始发送来重新发送数据包相同的STC格式。在该情况下，数据包可使用相同的FEC编码信息重传或使用不同的FEC冗余重传，重传的数据包和错误的第一数据包可以软符号形式结合或用重传数据包和错误第一数据包作为编码结合来解码。在一些实施例中，利用H-ARQ信道ID来识别的、上述用于H-ARQ传输的H-ARQ方案中的H-ARQ信道是利用基站和无线终端之间的连接标识(CID)来识别的、分配给特定连接的H-ARQ传输的很多信道之一。在一些实施例中，H-ARQ方案包括在DL和UL方向上的传输，其中传输设备即基站和/或无线终端保持将被通过上述种类的连续数据帧发送到接收设备的传输队列。基站提供指示到基站本身和其中H-ARQ传输被传输的帧的DL和UL子帧中的传输资源位置的一个或多个无线终端。随后基站和一个或多个无线终端根据队列中传输的顺序传输在分配资源中的传输。当传输设备从接收设备接收NAK时，随后传输设备在队列中的合适位置调度未接收传输的重传，使得传输的连续流在所有H-ARQ信道上发生并且没有一个H-ARQ信道的传输落在传输序列之后。当在序列之外到达的编码信息的传输由于其编码信息的每个传输的特定识别信息变得不是一个困难的问题时，如果一些数据包变得超出序列的管理就会成为问题。以下用于DL和UL方向H-ARQ传输的方法包括基站怎样基于不同H-ARQ方案的调度需求从基站分配传输资源到无线终端以及其相反的过程。在下行链路方向的H-ARQ传输现基于图9描述本发明针对非MIMO的基于顶的H-ARQ的方案的一些实施例。在步骤1510基站将有关任务或要分配的特定资源分配的总数量的指示发送到当前在基站的范围内的所有无线终端。随后在步骤1520对于每个任务，基站指示在帧中使用基于顶的 H-ARQ方案的编码信息在帧中被传输的位置。这可包括这样的位置信息比如在帧中距起始点的OFDM偏移和子信道偏移，以及指示特定分配任务比如H-ARQ传输占用的OFDM符号数量和子信道数量的大小。基站还可为每个任务发送其它信息到无线终端，例如关于传输的信号功率的信息。在步骤1530基站还发送指示到无线终端来识别基站发送的H-ARQ传输是否被重复编码。例如，为了保证更鲁棒的传输，传输信息可首先被编码多次用于单独传输。 在一些实施例中，重复编码指示包括基站发送预编码数据或消息被重复编码的次数的数字或数量的指示。该指示可以是预编码数据被重复编码2、4或6次或可能没有重复并且信息仅被编码一次。在步骤1540基站将用于特定任务的编码信息被在上面传输的H-ARQ信道的识别信息发送到无线终端。如上所述基站和一个或多个无线终端之间的每个连接可具有大于一个H-ARQ信道。在步骤1550基站还可发送数据包传输序列中的编码信息的新数据包何时为特定任务发送的指示。在示例的一些实施例中，该指示可简单的体现为在每次有新数据包传输时在0和1之间交替的单个比特。对于每个任务，在步骤1560基站还发送基站发送的特定子数据包的识别信息，例如如上大体描述的第一、第二或第三子数据包。在一些实施例中对于每个任务，在步骤1570基站还以下行链路间隔利用码(DIUC)和连接识别信息(CID)的形式发送PHY简档到无线终端。在基站到无线终端的传输中还可有附加填充比特来在基站传输中提供整数个字节。H-ARQ信道ID、新数据包何时被传输的指示以及子数据包ID的结合使用是数据包的传输和重传被怎么识别的一个例子。应当理解的是具有更少或更多变化的用于将被传输数据包的适当识别的等同识别方法。例如，第一子数据包的指示足够作为新数据包何时被传输的指示并且因此不用使用新数据包合适被传输的特定指示。以上是对于基于顶的H-ARQ方案的例子。其应当被认为落在本发明的范围内，即基站不是发送所有特定指示和识别信息。在一些实施例中，不是所有被描述的指示或识别信息都被发送，或者在一些实施例中，可由基站发送附加信息来增强基于顶的H-ARQ。也可对这里描述的H-ARQ方案的所有DL和UL方向进行相同应用。现基于图10描述本发明针对MIMO基于^WH-ARQ方案的一些实施例。使用 MIMO基于顶的H-ARQ包括在非MIMO基于顶的H-ARQ中使用的很多方面，另外还有在步骤 1640基站为每个任务识别用于在合适MIMO格式传输H-ARQ传输的特定矩阵格式。在步骤 1650基站发送发射机根据所选MIMO矩阵格式传输H-ARQ传输所使用的编码流或层的总数量的指示到无线终端。对于每个编码流或层基站以DIUC和CID的形式发送PHY简档(步骤 1695)、层索引指示(步骤1660)、H-ARQ信道标识的指示(步骤1670)、数据包序列号(步骤1680)、以及子数据包ID的指示(步骤1690)到无线终端。在传输中还可有附加的填充比特来在基站传输中提供整数字节。现基于图11描述本发明针对非MIMO基于Chase的H-ARQ方案的一些实施例。当使用非MIMO基于Chase的H-ARQ时，在步骤1710基站发送有关将被执行的任务的数量指示到无线终端，然后在步骤1720对于每个任务，基站指示无线终端H-ARQ传输将被在帧中何处传输的帧中的位置。就像基于顶的H-ARQ方案其可包括这样的位置信息比如在帧中距起始点的OFDM偏移和子信道偏移，以及指示特定分配任务比如OFDM符号数量和子信道数量的大小。基站还可为每个任务发送其它信息到无线终端，比如信号功率的信息。在步骤 1730基站还发送上述种类的重复编码指示。在步骤1740基站为特定任务发送用于H-ARQ 传输的信道的识别信息到无线终端。如上所述基站和一个或多个无线终端之间的每个连接可具有大于一个H-ARQ信道。在步骤1750基站还发送传输已经被发送多少次的指示到无线终端，其也被已知为传输计数，例如其是整个数据包的第一、第二、第三或附加传输。在一些实施例中，对于每个任务，在步骤1760基站还以DIUC和CID的形式发送PHY简档到无线终端。还可有附加填充比特来在基站传输中提供整数个字节。现基于图12描述本发明针对MIMO基于Chase的H-ARQ方案的一些实施例。使用 MIMO基于Chase的H-ARQ包括在非MIMO基于Chase的H-ARQ中使用的很多方面，另外还有在步骤1840基站为每个任务识别用于在合适MIMO格式传输H-ARQ传输的特定矩阵格式。 在步骤1850基站发送发射机根据所选MIMO矩阵格式传输H-ARQ传输所使用的码流或层的总数量的指示到无线终端。对于每个码流或层基站以DIUC和CID的形式发送PHY简档(步骤1890)、层索引指示(步骤1860)、H-ARQ信道识别信息的指示(步骤1870)以及传输计数的指示(步骤1880)到无线终端。在传输中还可有附件填充比特来在基站传输中提供整数字节。现基于图13描述本发明针对基于STC的H-ARQ方案的一些实施例。基于STC的 H-ARQ通信被用于使用STC模式的MIMO使能通信系统。当使用基于STC的H-ARQ时，基站发送在基站的数据帧的一部分中，比如图6的数据帧的下行链路映射成分212中执行的任务的总数量的指示到无线终端。在MIMO或非MIMO的基于顶的H-ARQ和/或MIMO或非 MIMO的基于Chase的H-ARQ中，基站还可发送基站所发送IE的类型的指示，即MIMO或非 MIMO的基于顶的H-ARQ和/或MIMO或非MIMO的基于Chase的H-ARQ和/或基于STC的 H-ARQ。该IE种类指示可以是扩展DIUC的形式。以下表1-5是这种IE的格式的特定例子。IR_H-ARQ MAP IE以下是可被用于比如图6的212的下行链路映射成分中的下行链路IE的格式的例子。IE被基站传输到运行H-ARQ使能连接和使用顶模式的一个或多个无线终端。表1IR_H-ARQ MAP IE
权利要求
1.一种在基站中用于网络中资源的资源管理的方法，该方法包括在帧中传输可由任意无线终端读取来帮助无线终端初始接入网络的至少一个非加密映射消息，所述至少一个非加密映射消息包括关于网络的资源管理的信息；仅由被认证为向网络注册的无线终端可读取的至少一个加密映射消息，所述至少一个加密映射消息包括关于网络的资源管理的信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个非加密映射消息是包括至少一个指向其它非加密映射消息和/或至少一个加密映射消息的指针的下行链路映射消息。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个非加密映射消息是包括至少一个指针的上行链路映射消息，所述指针指向指定用于安排网络接入的、用于从无线终端到基站的传输的帧中的区域。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个加密映射消息是包括指针的上行链路映射消息，所述指针指向指定用于向基站请求额外的上行链路资源的、用于从无线终端到基站的传输的帧中的区域。
5.如权利要求1所述的方法，还包括在无线终端被认证为向网络注册之后，基站传输加密密钥到经过认证的无线终端，以便能够对基站和无线终端之间的传输进行加密和解密。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述加密密钥是对于基站和任何被认证为向网络注册的无线终端已知的公共访问加密密钥。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述公共访问密钥是定期更新的。
8.一种在无线终端中用于向基站请求网络中的传输资源的方法，该方法包括接收由基站传输的数据帧，其提供第一非加密映射消息，该第一非加密映射消息包括指向用于初始接入网络的第二非加密映射消息的指针；在由第二非加密映射消息识别的上行链路子帧的一部分中向基站传输获得网络接入权的请求；如果无线终端被基站认证为向网络注册的无线终端，经认证的无线终端 从基站接收加密密钥以解密来自基站的资源分配消息的加密传输； 接收加密映射消息，其提供了在资源分配请求可被无线终端发送到基站的数据帧的上行链路子帧中的位置；解密来自基站的所述加密映射消息；以及在所述数据帧的上行链路子帧中将资源分配请求传输到基站；并且如果无线终端没有被基站认证为向网络注册，那么无线终端将不从基站接收所述加密密钥，也不接收所述加密映射消息，因此将不能解密来自基站的用于识别在随后的数据帧中无线终端被允许在何处发送资源分配请求的资源分配信号消息的加密传输。
9.一种被配置为执行权利要求1-7之一的方法的基站，所述基站包括接收电路，被配置为从一个或多个移动终端提供的一个或多个远程发射机接收信号； 基带处理器，被配置为提取在由所述接收电路接收到的信号中传送的信息；并且编码数据以便传输；以及发射电路，被配置为发射已经通过所述基带处理器编码的数据。
10. 一种被配置为执行权利要求8的方法的无线终端，所述无线终端包括 用户接口电路；接收电路，被配置为从一个或多个基站接收信号； 基带处理器，被配置为处理所接收的信号来提取在所接收的信号中传送的信息；并且编码数据以便传输；以及发射电路，被配置为发射已经通过所述基带处理器编码的数据。
全文摘要
本发明涉及与正交频分复用一起使用的方法及其基站和无线终端。提供了一种在基站中用于网络中资源的资源管理的方法，该方法包括在帧中传输可由任意无线终端读取来帮助无线终端初始接入网络的至少一个非加密映射消息，所述至少一个非加密映射消息包括关于网络的资源管理的信息；仅由被认证为向网络注册的无线终端可读取的至少一个加密映射消息，所述至少一个加密映射消息包括关于网络的资源管理的信息。
文档编号H04L27/26GK102572820SQ20111039878
公开日2012年7月11日 申请日期2005年10月13日 优先权日2004年11月2日
发明者张航, 房慕娴, 朱佩英, 童文 申请人:北电网络有限公司