专利名称：无线通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，更具体地讲，涉及其中基站(BS)与多个固定用户站或 移动用户站(SS)进行通信的基于包的系统。
背景技术：
近来，已经为在宽带无线链路上进行数据通信开发了多种标准。IEEE802. 16规范 中发布了一种这样的标准，该标准被公知为WiMAX。这些规范包括IEEE 802. 16-2004，主 要用于具有固定用户站的系统；以及更为先进的规范IEEE 802. 16e-2005，其另外还为移 动用户站提供服务。在后面的描述中，术语用户站(SS)同时适用于固定站和移动站(SS/ MS)。此处用过引用将IEEE Std 802. 16-2004 “用于固定宽带无线接入系统的空中接 口”的全部内容并入。IEEE 802. 16构想了其中用户站与范围内的基站直接通信的单跳系 统，基站的范围限定了 “小区(cell)”。通过在给定地理区域内的合适位置布置多个基站， 可以产生连续的小区组，从而形成广域网。在该规范中，等效地使用术语“网络”和“系统”。在上述类型的系统中，通过在用户站与基站之间交换数据包来进行数据通信，同 时保持用户站与基站之间的连接(也称作“传输连接”)。数据包从用户站到基站的传输方 向被称作上行链路，从基站到用户站的方向被称作下行链路。数据包具有遵循应用到系统 及其构成射频设备的分层协议的限定格式。与数据包本身有关的协议层是所谓的物理层 (PHY)和媒体访问控制层(MAC)。在IEEE 802. 16-2004规范中，如图1中所示，这些协议形 成了协议“栈”。顺便提及，尽管与本发明无关，但是图1还示出了协议之间的服务访问点 (SAP)形式的接口。媒体访问控制层负责处理网络访问、带宽分配，并保持连接。在IEEE802. 16网络 中，根据可用的频率范围和应用，可以实现多种物理层；例如，时分双工(TDD)模式和频分 双工(FDD)模式都是可以的，在TDD模式下，上行链路传输和下行链路传输在时间上分开但 是可以共享同一频率，而在FDD模式下，上行链路传输和下行链路传输可以在同一时间但 不同频率上进行。为基站与用户站之间(更准确地讲，这些设备中的MAC层-所谓的同层 实体之间)的连接分配连接ID (CID)，基站掌控CID以便管理其主动连接。以协议数据单 元(PDU)为单位，在MAC同层实体之间，换言之，在用户站与基站之间进行数据交换，其中， 利用大量时隙在PHY层上传递PDU。在无线通信系统中采用了服务质量(QoS)的概念，以便能够提供宽范围服务。在 与用户站进行通信的过程中，基站根据用户站所请求的业务类型和可用带宽来分配QoS 级别，要记住，基站通常同时与几个用户站进行通信。在用户站加入网络时的网络进入过 程中，首次分配QoS，并且可以随后在保持连接的同时由向基站发出请求的用户站来改变QoS0图2中示出了 QoS与CID/SFID之间的关系。为了便于理解图2，注意“业务流”是 指在具有特定QoS的连接上在给定方向(上行链路或下行链路)上的数据传输。由与连接 ID具有一对一关系的业务流标识符(SFID)来限定连接的QoS。例如，IEEE 802. 16规范提供了如下四种QoS类或级别⑴主动提供服务(UGS)这种服务支持由以周期性间隔发布的固定大小的数据包构成的实时数据流，例如 语音呼叫(VoIP) ο(ii)实时轮询服务(rtPS)这种服务支持由以周期性间隔发布的可变大小的数据包构成的实时数据流，例如 MPEG视频。(iii)非实时轮询服务(nrtPS)一种意在支持容延迟数据流的业务级别，例如，FTP(文件传输协议)，其中，所述 容延迟数据流由需要最小传输速率的可变大小的数据包构成。(iv)尽力而为服务(BE)这种最低业务级别针对的是没有特别业务需求的数据流。在有可用带宽时处理数 据包。然而，由于几个用户站通常同时访问同一基站，在这些用户站的带宽请求之间存 在“冲突”的可能性，因此根据可用频率的使用/再使用来采用有效的通信方案。因此，采 用了基于竞争的方案，其中在所连接的用户站中，利用QoS来分配带宽。如上所述，数据包同时包括PHY和MAC协议层。更具体地讲，图3示出了一种具有 两部分(即PHY头和MAC PDU)的数据包格式。MACPDU依次包括MAC头、可选的有效荷载以 及可选的纠错码(循环冗余码或CRC)。图4示出了包括16位CID的如IEEE 802. 16-2004 中所规定的一般MAC头格式。在IEEE 802. 16所构想的单跳系统中，每个用户站(SS)都将直接从基站(BS)请 求带宽，从而共享对公共基站的访问。如果SS没有得到任何带宽，则在网络进入和初始化 阶段中，它将使用CDMA测距码(ranging code)来请求带宽。BS根据上述竞争来处理这些 请求。一旦SS获得了一些初始带宽，它随后就可以使用单机带宽请求MAC(媒体访问控制) 头或捎带(Piggyback)请求来进一步请求带宽。捎带带宽请求应该一直增加。单机请求可 以是增量或累计量(aggregate)。SS与BS之间的业务流可以在网络进入程序期间或通过动态业务流程序来产生并 激活。将为每个存在的业务流分配业务流ID(SFID)，并且每个业务流还与特定的QoS需求 相关联。业务流至少具有SFID和相关联的方向。传输连接的连接ID(CID)仅在允许或激 活业务流时才存在。SFID与传输CID之间的关系是唯一的，这意味着SFID不会与一个以上 的传输CID相关联，并且传输CID也不会与一个以上的SFID相关联。CID将包含在带宽请求中，所以BS会知道哪个SS请求了带宽以及与之相关联的 QoS需求。近来，人们正在努力将IEEE 802. 16扩展至多跳结构，在多跳结构中，BS与SS之间 的流量是经由一个或更多个中继站(RS)来路由的，而不是直接传输。图5示出了具有两个标记为RS1#和RS2#的中继站的这种结构的示例。如果将网络变为在功能上支持图5中示 出的中继，则通常来讲，中继站(RS)将在其覆盖的范围内将所有SS或RS的带宽请求(BR) 中继到BS。这种带宽请求协议的问题在于BS将面对许多带宽请求消息，这意味着BS和RS1# 之间大量的带宽，并且这些带宽请求之间可能需要连接。尤其是，当跳数大于2时，BS和与 其最近的RS(例如，图5中的RS1#)之间将堆积大量的带宽请求，因此更多的带宽将用于信 令开销。由于通常上行链路带宽比下行链路带宽更受限制，所以这是一个特殊的问题。另 外，当CDMA测距码用于带宽请求时，BS接收到的数量增加的带宽请求将增大传输所广播的 CDMA码的冲突概率。另一方面，在不透明或者分布式中继系统中，RS会自己处理突发大小、带宽分配和 包调度。这些操作也与其小区内的无线电设备的带宽分配有关。因此，可以将RS包含在带 宽请求程序中。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种无线通信方法，在该无线通信方法中，用户站均可 与基站进行通信，通过在多个用户站当中分配可用容量，所述基站能够同时与这些用户站 进行通信，为了获得和/或保持与所述基站的连接，所述用户站需要发出容量请求，并且通 过至少一个中继站部分地或全部地执行所述用户站与所述基站之间的通信，所述方法包括 以下步骤在所述中继站中，检测从所述多个用户站发出的容量请求，利用检测到的请求来 形成至少一个组合容量请求，并将该组合容量请求发送至所述基站；在所述基站中，通过为所述多个用户站预留容量来响应所述组合容量请求；以及在所述中继站或所述基站中，在所述多个用户站当中分配所预留的容量。本发明的其他方面提供了如独立权利要求中所述的一种无线通信系统、中继站、 基站和计算机程序。
仅通过示例的方式来说明附图，图中图1示出了根据IEEE 802. 16的协议分层；图2示出了 IEEE 802. 16网络中CID、SPID和QoS之间的关系；图3示出了能够用在IEEE 802. 16网络中的数据包格式；图4示出了如IEEE 802. 16规范中提到的一般数据包MAC头；图5示出了多跳无线通信系统中的简单带宽请求协议；图6示出了本发明中采用的带宽请求(BR)协议；图7是在RS中处理初始带宽请求的流程图；图8是在RS中进一步处理带宽请求的流程图；图9示出了根据本发明的组合紧迫BR的第一消息格式；图10示出了根据本发明的组合紧迫BR的第二消息格式。
具体实施例方式下面将参照图6 10以IEEE 802. 16网络为例来描述本发明的实施方式。本发明中提出了这样一种算法，通过该算法，可以对中继站进行分类，对来自其小 区内的用户站(或者任意其他中继站)的带宽请求进行组合，并将组合后的带宽请求提交 给基站，从而减少了带宽请求消息的开销和冲突。图6对此进行了示意性地表示，在图6中， 用户站是以MS表示的移动站。图6中的粗箭头表示在RS中形成的并替换了图5中的RS所 中继的多个并行BR的组合BR。如上所述，带宽请求(BR)分为两类，初始BR和进一步BR， 它们在本实施例中将被不同对待。1.初始带宽请求在网络进入和初始化阶段，RS范围内的每个SS都将使用基于竞争的CDMA测距来 请求初始带宽。当检测到这些CDMA码时，RS可以向BS发送不同的CDMA码，从而为这些SS 请求带宽，而不是简单地将两个检测到的CDMA码中继至BS，从而节省了带宽并降低了 BS周 围的CDMA码传输的冲突概率。另选的是，RS可以使用单机带宽请求MAC头来为这些SS请 求带宽。图7的流程图中示出了该程序。2.进一步带宽请求如上所述，一旦获得了一些初始带宽，SS随后就可以使用单机带宽请求MAC (媒体 访问控制)头或者捎带请求来进一步请求带宽。在这个阶段，RS将接收到的单机或捎带BR 分类成“紧迫BR”(IBR)和“非紧迫BR”(NIBR)。RS对IBR进行组合，并尽快发送至BS。RS 对NIBR进行组合，并通过周期性累计BR进行发送。图8中示出了中继站中用于处理这种进一步BR的程序。第一阶段是RS接收BR。接着，RS将确定与和相应带宽请求的业务流相关的QoS 参数。例如，RS可以检索包含在BR中的连接ID(CID)，以寻找QoS需求。为了使RS得知业 务流的QoS需求，在业务连接请求时段内，BS必须将批准业务流的信息告知RS。另选的是， RS可以“听到”在业务连接请求时段内交换的信息，以获得与CID相关联的QoS以及业务流 与CID之间的关系。根据QoS需求，RS将接收到的BR分为两类，IBR和NIBR。例如，与主动提供服务 (UGS)和实时轮询服务(rtPS)有关的BR可以被识别为IBR。针对尽力而为服务(BE)和非 实时轮询服务(nrtPS)的BR可以被分类为NIBR。如果接收到的IBR的数量为1，则RS记录由该IBR请求的带宽的量，并且简单地将 该IBR尽快发送至BS。该IBR可以是增加的或累计的。RS将保持该IBR的原始CID。如果在当前帧中接收到的IBR的数量大于1，则RS将这些IBR组合为一个BR，称 作组合IBR，并尽快将该组合IBR发送至BS。在这种情况下，RS还将记录所有IBR的请求 带宽的累计。该组合IBR可以是增加的或累计的。图9中示出了组合IBR的第一种可能的消息格式(格式A)。下面在表1中列出了 这种控制消息格式的细节。表1 组合IBR的带宽请求控制消息格式A
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权利要求
一种无线通信方法，其中多个用户站均可与基站进行通信，通过在多个用户站当中分配可用带宽，所述基站能够与这些用户站进行通信，为了获得和/或保持与所述基站的连接，所述用户站需要发出带宽请求，用户站与所述基站之间的每个连接都具有连接标识符，并且通过至少一个中继站部分地或全部地执行所述多个用户站与所述基站之间的通信，所述方法包括以下步骤在所述中继站中，检测来自所述多个用户站的包括连接标识符的带宽请求，并利用单个连接标识符将通过组合所接收的带宽请求而获得的组合带宽请求发送至所述基站；在所述基站中，通过为所述多个用户站预留带宽来响应所述组合带宽请求；以及在所述中继站中，在所述多个用户站当中分配所预留的带宽。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组合带宽请求表示了所述用户站请求的每 个带宽的总和。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，用户站与所述基站之间的每个连接都被分配了 多个服务质量QoS等级中的一个，所述QoS等级与所述连接标识符相关联，并且所述总和是 针对所接收的带宽请求当中的每个QoS等级而计算出的。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述组合带宽请求中的所述单个连接标识 符是所述中继站与所述基站之间的连接的连接标识符。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述中继站基于每个带宽请求所属的QoS等级将 检测到的带宽请求分类为紧迫请求和非紧迫请求。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，分别利用所述紧迫请求和所述非紧迫请求来形 成单独的组合带宽请求。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，发送所述组合带宽请求的所述步骤包括立即发 送利用紧迫请求形成的组合带宽请求，而延迟发送利用非紧迫请求形成的组合带宽请求。
8.一种无线通信系统，其中多个用户站均可与基站进行通信，通过在多个用户站当中 分配可用带宽，所述基站能够与这些用户站进行通信，为了获得和/或保持与所述基站的 连接，所述用户站需要发出带宽请求，用户站与所述基站之间的每个连接都具有连接标识 符，并且通过至少一个中继站部分地或全部地执行所述多个用户站与所述基站之间的通 信，其中所述中继站包括用于检测来自所述多个用户站的包括连接标识符的带宽请求，并利用 单个连接标识符将通过组合所接收的带宽请求而获得的组合带宽请求发送至所述基站的 装置；所述基站包括用于通过为所述多个用户站预留带宽来响应所述组合带宽请求的装置；并且所述中继站包括用于在所述多个用户站当中分配所预留的带宽的装置。
9.一种用在无线通信系统的中继站，在所述无线通信系统中，多个用户站均可与基站 进行通信，通过在多个用户站当中分配可用带宽，所述基站能够与这些用户站进行通信，为 了获得和/或保持与所述基站的连接，所述用户站需要发出带宽请求，用户站与所述基站 之间的每个连接都具有连接标识符，并且通过至少一个中继站部分地或全部地执行所述多 个用户站与所述基站之间的通信，其中，所述中继站包括检测装置，其检测来自所述多个用户站的包括连接标识符的带宽请求；组合装置，其利用单个连接标识符将通过组合所接收的带宽请求而获得的组合带宽请 求发送至所述基站；以及分配装置，其响应于所述基站的预留了带宽的通知，在所述多个用户站当中分配所预 留的带宽。
10.根据权利要求9所述的中继站，其中，所述组合带宽请求表示了所述用户站请求的 每个带宽的总和。
11.根据权利要求10所述的中继站，其中，用户站与所述基站之间的每个连接都被分 配了多个服务质量QoS等级中的一个，所述QoS等级与所述连接标识符相关联，并且所述总 和是针对所接收的带宽请求当中的每个QoS等级而计算出的。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的中继站，其中，所述组合装置可基于每个带 宽请求所属的QoS等级将检测到的带宽请求分类为紧迫请求和非紧迫请求。
13.根据权利要求12所述的中继站，其中，所述组合装置被构造成分别利用所述紧迫 请求和所述非紧迫请求来形成单独的组合带宽请求。
14.根据权利要求13所述的中继站，其中，所述组合装置被构造成立即发送利用紧迫 请求形成的组合带宽请求，而延迟发送利用非紧迫请求形成的组合带宽请求。
15.一种计算机程序，当其被无线通信系统的中继站执行时，提供根据权利要求9至14 中任意一项所述的中继站。
全文摘要
本发明提供了一种无线通信系统。本发明公开了一种无线通信方法，其中多个用户站或移动站(MS)与基站(BS)进行通信，通过在多个所连接的用户站当中分配可用容量，基站能够同时与它们进行通信。为了获得和/或保持与基站的连接，用户站需要发出容量请求，并且通过至少一个中继站(RS1、RS2#)部分地或者全部地执行用户站与基站之间的通信。该方法包括以下步骤在中继站中，检测从多个用户站发出的容量请求；利用检测到的请求来形成至少一个组合容量请求；以及将组合容量请求发送至基站。基站通过为所述多个用户站预留容量来对该组合容量请求进行响应，并且中继站或基站在所述多个用户站当中分配所预留的容量。
文档编号H04W72/04GK101951600SQ201010507980
公开日2011年1月19日 申请日期2007年9月14日 优先权日2006年10月13日
发明者周跃峰, 苏尼尔·凯沙基·瓦达加玛, 迈克尔·约翰·比默斯·哈特 申请人:富士通株式会社