專利名稱：正交頻分多址通信系統(tǒng)中管理安全信道的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種正交頻分多址(OFDMA)通信系統(tǒng)，具體地涉及用于在使用基于時分雙工(TDD)的OFDMA方案的通信系統(tǒng)(以下稱為“TDD-OFDMA通信系統(tǒng)”)中管理安全信道的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在第四代(4G)通信系統(tǒng)中正在進行廣的研究，以向用戶提供具有支持大約100Mbps的數(shù)據(jù)率的各種水平的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的服務(wù)。與第四代通信系統(tǒng)相比較，第三代(3G)通信系統(tǒng)一般在具有較差的信道條件的室外信道環(huán)境中支持大約384Kbps的數(shù)據(jù)率，并且在具有較好信道條件的室內(nèi)信道環(huán)境中支持最大2Mbps的數(shù)據(jù)率。
無線局域網(wǎng)(LAN)系統(tǒng)和無線城域網(wǎng)(MAN)系統(tǒng)一般支持20-50Mbps的數(shù)據(jù)率。在4G通信系統(tǒng)中正在進行廣的研究以開發(fā)一種新系統(tǒng)，其保證無線LAN系統(tǒng)和無線MAN系統(tǒng)中的移動性和服務(wù)質(zhì)量，同時保證較高數(shù)據(jù)率。另外，進行所述通信系統(tǒng)的廣研究以支持4G通信系統(tǒng)中提供的高速服務(wù)。為此，也對正交頻分復(fù)用(OFDM)方案進行廣的研究，OFDM方案作為有益于獲得通過4G通信系統(tǒng)中的有線/無線信道的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨浮Ｋ鯫FDM方案指的是使用多個載波來發(fā)送數(shù)據(jù)的方案，并且是一種多載波調(diào)制(MCM)方案類型，它將串行輸入碼元流并行轉(zhuǎn)換為并行碼元，并且在發(fā)送之前使用多個正交副載波即多個副載波信道來調(diào)制所述并行碼元。
基于OFDM方案的多址訪問方案是OFDMA方案。在OFDMA方案中，在多個用戶即用戶站(subscriber station，SS)之間劃分在一個OFDMA碼元中的副載波。使用OFDMA方案的通信系統(tǒng)包括基于電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)802.16a標(biāo)準(zhǔn)、IEEE 802.16d標(biāo)準(zhǔn)和IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。IEEE802.16d通信系統(tǒng)是應(yīng)用OFDMA方案以支持無線MAN系統(tǒng)的寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)到物理信道的系統(tǒng)。IEEE 802.16d通信系統(tǒng)是使用TDD-OFDMA方案的寬帶無線訪問(BWA)通信系統(tǒng)。因此，IEEE 802.16d通信系統(tǒng)——其中將所述OFDMA方案應(yīng)用到無線MAN系統(tǒng)——使用多個副載波來發(fā)送物理信道信號，由此實現(xiàn)高速、高質(zhì)量數(shù)據(jù)發(fā)送。
參見圖1，現(xiàn)在說明在傳統(tǒng)的TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中使用的幀結(jié)構(gòu)。
圖1是圖解在傳統(tǒng)TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中使用的幀結(jié)構(gòu)的圖。參見圖1，在TDD-OFDMA方案中使用的幀被劃分為下行鏈路(DL)149間隔和上行鏈路(UL)153間隔。在發(fā)生從DL 149到UL 153過渡的間隔中形成發(fā)送/接收過渡間隙(Transmit/receive Transition Gap，TTG)151作為保護時間，并且在發(fā)生從UL 153回到DL 149過渡的間隔中形成接收/發(fā)送過度間隔(Receive/transmit Transition Gap，RTG)155作為保護時間。TDD-OFDMA幀具有包括多個子信道147的垂直軸和包括多個OFDMA碼元145的水平軸。
現(xiàn)描述DL 149，用于同步獲取的前置碼111位于第kOFDMA碼元中，并且SS通常將接收的廣播數(shù)據(jù)信息——諸如幀控制頭部(Frame ControlHeader，F(xiàn)CH)113、DL-MAP 115和UL-MAP 117——位于第(K+1)或第(K+2)OFDMA碼元中。FCH 113包括兩個子信道，并且發(fā)送關(guān)于子信道、測距(raging)和調(diào)制方案的基本信息。DL短脈沖串(burst)121、123、125、127和129位于排除UL-MAP 119外的第(K+2)OFDMA碼元和第(K+8)OFDMA碼元之間?，F(xiàn)描述UL 153，前置碼131、133和135位于第(K+9)OFDMA碼元中，并且UL短脈沖串137、139和141位于第(K+10)OFDMA碼元和第(K+12)OFDMA碼元之間。另外，測距子信道143位于第(K+9)OFDMA碼元和第(K+12)OFDMA碼元之間。
由控制特定小區(qū)的基站(BS)通過DL-MAP 115和UL-MAP 117向位于小區(qū)中的SS提供關(guān)于UL短脈沖串137、139和141和DL短脈沖串121、123、125、127和129的位置和分配的信息，因此，SS是每幀通過所述信息可變分配的子信道，其中每個具有頻率和碼元的組合，并且SS使用所分配的子信道來執(zhí)行通信。即，SS可以每幀使用不同的子信道，而不是固定的子信道。在使用頻率再用(reuse)系數(shù)“1”的TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中，相鄰的小區(qū)也使用相同的頻帶，即相同的子信道，例如，假定屬于小區(qū)A的SS位于小區(qū)A的邊界內(nèi)并且使用第s子信道，并且屬于與小區(qū)A相鄰的小區(qū)B的SS位于小區(qū)B的邊界內(nèi)，并且也使用第s子信道。在這種情況下，因為小區(qū)A的SS和小區(qū)B的SS使用相同的子信道，因此所述子信道在所述小區(qū)邊界彼此有顯著干擾。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，因為在小區(qū)邊界內(nèi)的SS使用相同的子信道與BS通信，因此所述子信道可以引起對于彼此的顯著干擾。因此，有必要提出一種新的信道，用于最小化在具有上述的幀結(jié)構(gòu)的OFDMA通信系統(tǒng)中的來自相鄰小區(qū)的SS的干擾和保證在小區(qū)邊界內(nèi)的服務(wù)質(zhì)量。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，用于最小化在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中在小區(qū)邊界內(nèi)的SS之間的干擾。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，用于保證在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中的小區(qū)邊界內(nèi)的SS的服務(wù)質(zhì)量。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于在無線通信系統(tǒng)中分配安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括多個子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道包括未在相鄰的基站中被使用的、被分配到特定用戶站(SS)的安全子信道。所述方法包括下述步驟當(dāng)被分配到SS的子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定的參考信道質(zhì)量時，由SS向基站(BS)發(fā)送其信道質(zhì)量信息；并且，基于接收到指示該子信道的信道質(zhì)量小于參考信道質(zhì)量的信道質(zhì)量信息，由BS向SS分配安全子信道。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種無線通信系統(tǒng)中由基站(BS)分配安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括多個子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道包括被分配到特定用戶站(SS)的安全子信道。所述方法包括步驟從所述SS接收信道質(zhì)量信息；基于所述信道質(zhì)量信息來確定當(dāng)前從SS接收的子信道的信道質(zhì)量；并且根據(jù)確定所述子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定參考信道質(zhì)量，選擇在相鄰BS中未使用的頻帶中的安全信道，并且向所述SS分配所選擇的安全信道。。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種無線通信系統(tǒng)中由用戶站(SS)接收所分配的安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括多個子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道包括在相鄰的基站中未被使用的、被分配到被定位的特定SS的安全子信道。所述方法包括步驟當(dāng)被分配到SS的子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定參考信道質(zhì)量時向所述基站(BS)發(fā)送其信道質(zhì)量信息；并且，使用從BS成功地分配的安全信道來與所述BS通信。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種無線通信系統(tǒng)中在BS和SS使用安全信道來彼此通信的狀態(tài)下由基站(BS)分配安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括多個子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道包括在相鄰的基站中未被使用的、被分配到特定SS的安全子信道。所述方法包括步驟向所述SS發(fā)送對于來自SS的關(guān)于安全信道質(zhì)量信息的報告的請求消息；在接收到來自SS的響應(yīng)于所述請求的信道質(zhì)量信息時基于所接收的信道質(zhì)量信息來確定由SS發(fā)送的子信道的信道質(zhì)量；以及，如果確定所述子信道的信道質(zhì)量大于預(yù)定的參考信道質(zhì)量，則釋放被分配到所述SS的安全信道。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種無線通信系統(tǒng)中在BS和SS使用安全信道來彼此通信的狀態(tài)下由用戶站(SS)接收所分配的安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括多個子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道包括被分配到在相鄰的基站中未被使用的、被定位的特定SS的安全子信道。所述方法包括步驟響應(yīng)于來自BS的信道質(zhì)量信息請求而由SS向BS發(fā)送信道質(zhì)量信息；并且在從所述BS接收到用于指示安全信道的釋放的信息時，釋放通過所述安全信道的通信。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種無線通信系統(tǒng)中在BS和SS使用安全信道來彼此通信的狀態(tài)下分配安全信道的系統(tǒng)，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括多個子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道被劃分為分集信道，用于獲得頻率分集增益；自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)子信道，用于高速、高容量的數(shù)據(jù)傳輸；以及，安全子信道，它被分配到特定用戶站(SS)，并且在相鄰的基站中未被使用。所述系統(tǒng)包括SS，用于如果SS的當(dāng)前子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定的參考信道質(zhì)量，則向BS發(fā)送其信道質(zhì)量信息；BS，用于在接收到指示子信道的信道質(zhì)量小于參考信道質(zhì)量信道的質(zhì)量信息時，向所述SS分配安全信道。
按照本發(fā)明的另一個方面，通過了一種在無線通信系統(tǒng)中在BS和SS使用安全信道來彼此通信的狀態(tài)下分配安全信道的系統(tǒng)，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括多個子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道被劃分為分集信道，用于獲得頻率分集增益；自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)子信道，用于高速、高容量的數(shù)據(jù)傳輸；以及，安全子信道，它被分配到特定用戶站(SS)，并且在相鄰的基站中未使用。所述系統(tǒng)包括SS，用于響應(yīng)于來自BS的信道質(zhì)量信息請求而向BS發(fā)送其信道質(zhì)量信息；BS，用于在接收到信道質(zhì)量信息時，釋放被分配到SS的安全信道，所述信道質(zhì)量信息用于指示由SS發(fā)送的子信道的信道質(zhì)量大于預(yù)定參考信道質(zhì)量。


由下面的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更清楚，其中圖1是圖解在傳統(tǒng)TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中使用的幀結(jié)構(gòu)的圖；圖2是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中使用的幀結(jié)構(gòu)的圖；圖3是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中由BS響應(yīng)于來自SS的安全信道分配請求而執(zhí)行的操作的流程圖；圖4是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中由SS請求分配安全信道的操作的流程圖；圖5是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中由BS對于使用的安全信道的操作的流程圖；圖6是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中由SS對于使用的安全信道的操作的流程圖；圖7是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中釋放所分配的安全信道的處理的信號傳輸圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參見附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下面的說明中，為了簡潔，省略在此并入的公知功能和配置的詳細(xì)說明。
本發(fā)明提出了在使用時分雙工(TDD)方案的正交頻分多址(OFDMA)通信系統(tǒng)中(以下稱為“TDD-OFDMA通信系統(tǒng)”)的新TDD-OFDMA幀結(jié)構(gòu)。具體地，本發(fā)明提出了一種安全信道及其相關(guān)聯(lián)的消息，用于在具有多個小區(qū)的TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中最小化在小區(qū)邊界內(nèi)的相鄰小區(qū)之間的干擾，由此提高小區(qū)容量。
在提供本發(fā)明的說明之前，應(yīng)當(dāng)注意，在具有多小區(qū)配置——其中所有的小區(qū)使用全頻帶(頻率再用系數(shù)是1)——的TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中，位于小區(qū)邊界內(nèi)的用戶站(SS)從使用同一頻帶即同一子信道的相鄰小區(qū)中的其他SS接收干擾信號。因此，有必要向位于所述小區(qū)邊界內(nèi)的所述SS分配在相鄰小區(qū)中未使用的頻帶之中的、在基站(BS)中的可用頻帶，由此最小化干擾信號。
參見圖2，現(xiàn)在說明按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中使用的新幀結(jié)構(gòu)。
圖2是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中使用的幀結(jié)構(gòu)的圖。參見圖2，在所述幀結(jié)構(gòu)中，將全副載波頻帶(full subcarrierband)劃分為多個頻帶，諸如在圖2中的Band#0到Band#23，每個頻帶包括多個倉(bin)或片(tile)。所述倉或片包括多個副載波。在此，所述倉包括在一個OFDM碼元中的9個連續(xù)副載波，并且在所述倉中有1個導(dǎo)頻音(pilot tone)和8個數(shù)據(jù)音。所述片包括3-6個連續(xù)副載波，在所述片中有2個導(dǎo)頻音和16個數(shù)據(jù)音。
在所述幀中，前三個OFDM碼元分別用于測距信道、混合自動重復(fù)請求(Hybrid Automatic Repeat Request，H-ARQ)信道和信道質(zhì)量信息(ChannelQuality Information，CQI)信道。其他的OFDM碼元被分配到頻帶自適應(yīng)調(diào)制和編碼(Adaptive Modulation and Coding，AMC)信道、分集(diversity)信道和安全信道。在每個頻帶的基礎(chǔ)上分配幀前部的頻帶AMC信道，并且該幀前部的頻帶AMC信道包括6個倉，在子信道基礎(chǔ)上分配幀后部的分集信道，并且該幀后部的分集信道包括在全副載波頻帶上擴展的三個片。因為就所分配的面積而言頻帶AMC信道大于分集信道，所以當(dāng)接收質(zhì)量高時，頻帶AMC信道可以用于通過應(yīng)用具有高編碼效率的調(diào)制方案來高速發(fā)送/接收大量數(shù)據(jù)。對于安全信道，其部分被覆蓋在所有OFDM碼元，并且分配了一個倉。向安全信道分配一個倉中的所有碼元。為SS分配關(guān)于BS中可用頻帶即未分配的頻帶的相鄰小區(qū)中未使用的安全信道中的一個安全信道。
為了根據(jù)SS的狀態(tài)來分配適當(dāng)?shù)男诺?，BS應(yīng)當(dāng)始終認(rèn)清SS的狀態(tài)。如果來自SS的數(shù)據(jù)的質(zhì)量逐漸地降低，則BS應(yīng)當(dāng)向SS發(fā)送請求關(guān)于信道狀態(tài)的報告的消息，以便檢測在信道狀態(tài)中的改變。本發(fā)明提出了一種從BS向SS發(fā)送的新的信道狀態(tài)請求(CH_STA_REQ)消息和一種SS通過其向BS報告其信道狀態(tài)的新的信道狀態(tài)響應(yīng)(CH_STA_RSP)消息。在此，應(yīng)當(dāng)注意，SS可以在沒有接收到CH_STA_REQ消息的情況下出于自身判斷而向BS報告其信道狀態(tài)，以請求分配另一個信道。在表1中圖解了CH_STA_REQ消息的格式。
表1

如在表1中所示，CH_STA_REQ消息包括下面的信息元素(以下它稱為“IE”)。所請求的信道類型(以下它稱為“Requested Channel Type”)字段指示BS期望從SS接收C/I(載波干擾比)的字段類型，并且信道類型字段按照在這個字段中記錄的值而具有下面的含義00＝分集信道01＝頻帶AMC信道10＝安全信道11＝保留因此，當(dāng)在信道類型字段中所記錄的值是00時，SS測量分集信道的C/I，并且將其報告給BS。而且，當(dāng)在信道類型字段中所記錄的值是01時，SS測量頻帶AMC信道的C/I，并且將其報告給BS。另外，當(dāng)在信道類型字段中所記錄的值是10時，SS測量安全信道的C/I，并且將其報告給BS。
基于從BS接收到CH_STA_REQ消息或當(dāng)滿足由BS發(fā)送的廣播信息所指定的特定條件時，SS向BS發(fā)送CH_STA_RSP消息向BS報告所接收的信道的質(zhì)量。根據(jù)SS當(dāng)前與BS一起使用的信道的類型來確定通過CH_STA_RSP消息所發(fā)送的信道狀態(tài)信息的類型，例如，當(dāng)SS在使用頻帶AMC信道通信時，SS發(fā)送每個頻帶AMC信道的CQI，并且當(dāng)SS使用安全信道通信時，SS發(fā)送每個安全信道的CQI。在表2中圖解了CH_STA_RSP消息的格式。
表2


如在表2中所示，在CH_STA_RSP消息的IE之間，所報告的信道類型(Reported Channel Type)使用與對于CH_STA_REQ消息定義的值相同的值，并且根據(jù)由SS使用中的信道的狀態(tài)來使用所述值中的一個。即，在所報告的信道類型(Reported Channel Type)中所記錄的值表示與其中測量了C/I并由SS報告的信道對應(yīng)的信道類型。并且，在所報告的信道類型字段中記錄的值具有與在CH_STA_REQ消息的Reported Channel Type中記錄的相同的含義，如下00＝分集信道01＝頻帶AMC信道10＝安全信道11＝保留即，如果SS報告分集信道的C/I，則在所提交的所請求的信道類型字段中記錄“00”。并且，如果SS報告頻帶AMX信道的C/I，則在所請求的信道類型中記錄“01”。另外，如果SS報告所述安全信道的C/I，則在所請求的信道類型中記錄“10”。
Downlink Channel(下行鏈路信道)ID是用于指示每個分集子信道的OFDM碼元，Band Index(頻帶索引)是用于區(qū)別用于頻帶AMC的每個頻帶的OFDM碼元編號，Bin Index(倉索引)是用于指示安全信道的位置的OFDM碼元編號。根據(jù)由SS報告的每個頻帶、每個倉或全頻帶的C/I，BS分配分集信道、頻帶AMC信道和安全信道。即，如果當(dāng)SS進入小區(qū)邊界時C/I低，則BS可以分配安全信道。并且如果C/I大于預(yù)定參考C/I，則BS可以正常地分配分集信道。BS可以分配頻帶AMC信道，以便保證高服務(wù)質(zhì)量或高速發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。
為了使用安全信道。SS和BS需要下面3個處理1.安全信道分配2.使用中的安全信道的信道狀態(tài)報告
3.安全信道釋放現(xiàn)在詳細(xì)說明下面的步驟。
1.安全信道分配參見圖3和4，將說明用于安全信道分配的BS操作和用于安全信道分配請求的SS操作。
圖3是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的、在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中響應(yīng)于來自SS的安全信道分配請求而由SS執(zhí)行的操作的流程圖。參見圖3，在步驟301，BS沒有使用安全信道用于SS。在步驟303，BS接收由SS發(fā)送的CH_STA_RSP消息。在步驟305，BS確定在由SS發(fā)送的CH_STA_RSP消息中所包括的C/I值是否滿足請求安全信道分配的條件，即，是否C/I值小于預(yù)定參考C/I值(指示低劣信道質(zhì)量)。如果滿足了請求安全信道分配的條件，則BS在考慮到CH_STA_RSP消息中所包括的信道質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的信息和服務(wù)的BS和相鄰BS資源狀況的情況下而確定是否它可以分配安全信道。
如果確定BS可以向SS分配安全信道，則BS進行到步驟307，否則，BS返回步驟303。在步驟307，BS向SS分配在包括該SS的相鄰小區(qū)的空安全信道的頻帶中的安全信道。在向SS分配了可用的安全信道后，BS在步驟309使用所分配的安全信道來與SS通信。
通過參考圖3，說明了按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中由BS響應(yīng)于來自SS的安全信道分配請求而執(zhí)行的操作。參見圖4，將說明按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中由SS請求分配安全信道的操作。
圖4是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中由SS請求分配安全信道的操作的流程圖。參見圖4，在步驟401中，SS沒有使用安全信道。在步驟403中，SS測量C/I以確定信道質(zhì)量。如果確定信道質(zhì)量低劣，即小于閾值，則意識到對安全信道分配的需要從而SS在步驟405發(fā)送CH_STA_RSP消息。SS響應(yīng)于安全信道分配請求而發(fā)送CH_STA_RSP?；蛘?，SS可以通過CH_STA_RSP消息來自行判斷向BS報告其信道狀態(tài)。因此，在向BS發(fā)送CH_STA_RSP消息后，SS在步驟407確定是否已經(jīng)成功地從BS分配了安全信道。如果已經(jīng)成功地從BS分配了安全信道，則SS在步驟409使用所分配的安全信道來與BS通信。但是，如果在步驟407確定還沒有從BS分配安全信道，則SS在過去預(yù)定時間之后向BS重發(fā)CH_STA_RSP消息。
2.使用中的安全信道的信道狀態(tài)報告參見圖5和6，現(xiàn)在說明針對使用中的安全信道的信道狀態(tài)報告的BS和SS操作。
圖5是按照本發(fā)明的實施例的TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中針對使用中的安全信道的BS操作的流程圖。參見圖5，在步驟501，BS向SS分配安全信道。在步驟502，BS確定是否它需要從SS接收信道狀態(tài)信息或它已經(jīng)從SS接收到CH_STA_RSP消息，在狀態(tài)確定后，BS進行到步驟503或步驟507。例如，如果BS需要從SS接收信道狀態(tài)信息，則BS進行到步驟503，并且如果BS已經(jīng)從SS接收到CH_STA_RSP消息，則BS進行到步驟507。如果BS在步驟503確定它需要從SS接收信道狀態(tài)信息，則BS在步驟505向SS發(fā)送CH_STA_REQ消息以請求關(guān)于信道狀態(tài)的報告。但是，如果BS在步驟507已經(jīng)從SS接收到CH_STA_RSP消息，則BS分析包括在CH_STA_RSP消息中的信息，以確定是否它將釋放所述安全信道。如果BS確定不釋放所述安全信道，其返回到步驟502。但是，如果BS確定釋放安全信道，則它在步驟511釋放被分配到SS的安全信道。在步驟513，BS使用分集信道來與SS通信。結(jié)果，使用安全信道與SS通信的BS由于安全信道的釋放而使用分集信道來與SS通信。
通過參見圖5，已經(jīng)說明了按照本發(fā)明的實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中針對使用中的安全信道的BS操作。接著，參見圖6，將說明按照本發(fā)明的實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中針對使用中的安全信道的SS操作。
圖6是圖解按照本發(fā)明的實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中針對使用中的安全信道的SS操作的流程圖。參見圖6，在步驟601中，SS使用安全信道。在步驟602中，SS確定是否它已經(jīng)從BS接收到CH_STA_REQ消息，是否它已經(jīng)從BS接收到安全信道釋放請求，或它需要發(fā)送CH_STA_RSP消息。在所述狀態(tài)確定后，SS進行到步驟603、607或611。如果SS已經(jīng)在步驟603從BS接收到CH_STA_REQ消息，則SS在步驟605響應(yīng)于所述CH_STA_REQ消息而向BS發(fā)送CH_STA_RSP消息。CH_STA_RSP消息包括由SS確定的所報告的信道類型值和按照所確定的所報告的信道類型值而測量的C/I信息。
如果SS已經(jīng)在步驟607接收到CH_STA_REQ消息，其包括用于指示由于其信道狀態(tài)的提高而來自BS的釋放安全信道的請求的參數(shù)信息，則SS在釋放到BS的安全信道后在步驟609使用分集信道來與BS執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。
在步驟611，如果SS在等待定期或根據(jù)信道狀態(tài)而發(fā)送CH_STA_RSP消息的同時期望觸發(fā)或發(fā)送CH_STA_RSP消息，則SS進行到步驟613，其中它重復(fù)地發(fā)送CH_STA_RSP消息以向BS報告其信道狀態(tài)。
3.安全信道釋放BS當(dāng)沒有更多的數(shù)據(jù)要與SS交換時可以釋放使用中的安全信道。另外，BS可以根據(jù)在從SS接收的CH_STA_RSP消息中包括的信道狀態(tài)信息和BS的資源狀態(tài)來停止使用安全信道。如果釋放了使用中的安全信道，則SS過渡回到其中它使用分集子信道的狀態(tài)。
參見圖7，現(xiàn)在說明按照本發(fā)明的實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中釋放所分配的安全信道的信號傳輸過程。
圖7是圖解按照本發(fā)明的實施例的在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中用于釋放所分配的安全信道的處理的信號傳輸圖。參見圖7，SS 701和BS 703使用分集信道來彼此交換數(shù)據(jù)(步驟705)?；跈z測到其信道狀態(tài)的變差，SS 701向BS 703發(fā)送CH_STA_RSP消息，以請求分配安全信道(步驟707)。如果存在對于相鄰小區(qū)的SS未分配的倉，則BS 703向SS 701分配安全信道(步驟709)。其后，SS 701和BS 703通過所分配的安全信道來彼此交換數(shù)據(jù)(步驟711)。在所述數(shù)據(jù)交換期間，如果BS 703要求與SS 701的信道狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的信息，則BS向SS 701發(fā)送CH_STA_REQ消息(步驟713)?；诮邮盏紺H_STA_REQ消息，SS 701向BS 703發(fā)送CH_STA_RSP消息(步驟715)。或者，SS 701自行決定向BS 703發(fā)送CH_STA_RSP消息(步驟715)。即使在使用所分配的安全信道時，SS 701也周期性地測量物理信道的C/I，并且向BS 703發(fā)送所測量的C/I(步驟717)。SS 701通過從BS 703分配的安全信道來與BS 703交換數(shù)據(jù)(步驟719)。BS 703接收關(guān)于SS 701的信道的CH_STA_RSP消息，其C/I大于預(yù)定的參考C/I(步驟721)。在這種情況下，BS 703向SS 701發(fā)送安全信道釋放請求(步驟723)。以這種方式，如果CQI大于參考C/I，則BS 703釋放所述信道。響應(yīng)于安全信道釋放請求，SS 701釋放所述安全信道，并且通過分集信道來與BS 703交換數(shù)據(jù)(步驟725)。
如上所述，本發(fā)明提出了在TDD-OFDMA通信系統(tǒng)中針對安全信道的一種新幀結(jié)構(gòu)及其管理方案，用于使得位于小區(qū)邊界內(nèi)的SS能夠最小化來自相鄰小區(qū)的SS的干擾，由此保證其QoS(服務(wù)質(zhì)量)，并且最小化對于在小區(qū)邊界內(nèi)的SS的干擾，并且有益于提高小區(qū)容量。
雖然已經(jīng)參見本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例而示出和說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以明白，在不脫離所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線通信系統(tǒng)中分配安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，子信道包括在相鄰基站中未被使用的、被分配到特定用戶站(SS)的安全子信道，所述方法包括步驟當(dāng)被分配到SS的子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定的參考信道質(zhì)量時，由SS向基站(BS)發(fā)送其信道質(zhì)量信息；以及，基于接收到指示該子信道的信道質(zhì)量小于參考信道質(zhì)量的信道質(zhì)量信息，由BS向SS分配安全子信道。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中，所述安全信道包括至少一個倉，所述倉包括多個副載波。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中，所述多個副載波彼此相鄰。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中，所述信道質(zhì)量信息包括載波干擾比。
5.按照權(quán)利要求1的方法，還包括下述步驟使用參考信道質(zhì)量根據(jù)被分配到SS的子信道的信道質(zhì)量來確定使用中的子信道是否保留。
6.按照權(quán)利要求1的方法，還包括下述步驟由SS向BS以預(yù)定的周期發(fā)送包括信道質(zhì)量信息的消息。
7.一種無線通信系統(tǒng)中由基站(BS)分配安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，子信道包括被分配到特定用戶站(SS)的安全子信道，所述方法包括步驟從所述SS接收信道質(zhì)量信息；基于所述信道質(zhì)量信息確定當(dāng)前從SS接收的子信道的信道質(zhì)量；以及根據(jù)確定所述子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定參考信道質(zhì)量，選擇在相鄰BS中未使用的頻帶中的安全信道，并且向所述SS分配所選擇的安全信道。
8.按照權(quán)利要求7的方法，還包括步驟向SS發(fā)送對于關(guān)于安全信道信息的報告的請求消息。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中，所述請求消息包括信道類型字段，用于表示信道的類型信息，BS期望從SS接收關(guān)于該信道的狀態(tài)的報告。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其中，所述信道類型信息包括關(guān)于當(dāng)BS與SS通信時所使用的信道的信息；其中，所述信道類型信息表示分集信道、頻帶AMC信道和安全信道。
11.按照權(quán)利要求7的方法，其中，從SS接收的信道質(zhì)量信息包括信道類型字段，其表示由SS使用中的信道類型，即分集信道、頻帶AMC信道和安全信道之一。
12.按照權(quán)利要求7的方法，其中，所述安全信道包括至少一個倉，所述倉包括多個副載波。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其中，所述多個副載波彼此相鄰。
14.按照權(quán)利要求7的方法，其中，所述信道質(zhì)量信息包括載波干擾比。
15.按照權(quán)利要求7的方法，還包括步驟如果被分配到SS的子信道的信道質(zhì)量大于參考信道質(zhì)量，則保留使用中的子信道。
16.一種無線通信系統(tǒng)中由用戶站(SS)接收所分配的安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，子信道包括在相鄰的基站中未被使用的、被分配到所定位的特定SS的安全子信道，所述方法包括步驟當(dāng)被分配到所述SS的子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定參考信道質(zhì)量時向基站(BS)發(fā)送其信道質(zhì)量信息；并且，使用從BS成功地分配的安全信道來與所述BS通信。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其中，所述安全信道包括至少一個倉，所述倉包括多個副載波。
18.按照權(quán)利要求17的方法，其中，所述多個副載波彼此相鄰。
19.按照權(quán)利要求16的方法，其中，所述信道質(zhì)量信息包括載波干擾比。
20.按照權(quán)利要求16的方法，還包括步驟以預(yù)定的周期來向BS發(fā)送包括信道質(zhì)量信息的消息。
21.一種無線通信系統(tǒng)中在基站(BS)和用戶站(SS)使用安全信道來彼此通信的狀態(tài)下由基站分配安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道包括在相鄰的基站中未被使用的、被分配到特定用戶站(SS)的安全子信道，所述方法包括步驟向所述SS發(fā)送對于來自SS的關(guān)于安全信道質(zhì)量信息的報告的請求消息；在接收到來自SS的響應(yīng)于所述請求的信道質(zhì)量信息時基于所接收的信道質(zhì)量信息來確定由SS發(fā)送的子信道的信道質(zhì)量；以及，如果確定所述子信道的信道質(zhì)量大于預(yù)定的參考信道質(zhì)量，則釋放被分配到所述SS的安全信道。
22.按照權(quán)利要求21的方法，其中，所述請求消息包括信道類型字段，用于表示信道的類型信息，BS期望從SS接收關(guān)于該信道的狀態(tài)的報告。
23.按照權(quán)利要求22的方法，其中，所述信道類型信息包括關(guān)于當(dāng)BS與SS通信時所使用的信道的信息；其中，所述信道類型信息表示分集信道、頻帶AMC信道和安全信道。
24.按照權(quán)利要求21的方法，其中，所述安全信道包括至少一個倉，所述倉包括多個副載波。
25.按照權(quán)利要求24的方法，其中，所述多個副載波彼此相鄰。
26.按照權(quán)利要求21的方法，其中，所述信道質(zhì)量信息包括載波干擾比。
27.按照權(quán)利要求21的方法，還包括步驟如果沒有更多的數(shù)據(jù)要發(fā)送，則請求SS釋放使用中的安全子信道。
28.按照權(quán)利要求21的方法，還包括步驟如果釋放了所分配的安全信道，則使用分集子信道來與SS通信。
29.按照權(quán)利要求21的方法，還包括步驟如果由SS發(fā)送的子信道的信道質(zhì)量小于參考信道質(zhì)量，則保留使用中的安全信道。
30.一種無線通信系統(tǒng)中在基站(BS)和用戶站(SS)使用安全信道彼此通信的狀態(tài)下由用戶站(SS)接收所分配的安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道包括在相鄰的基站中未被使用的、被分配到所定位的特定SS的安全子信道，所述方法包括步驟響應(yīng)于來自BS的信道質(zhì)量信息請求而由SS向BS發(fā)送信道質(zhì)量信息；以及在從所述BS接收到指示安全信道的釋放的信息時，釋放通過所述安全信道的通信。
31.按照權(quán)利要求30的方法，其中，向BS發(fā)送的該信道質(zhì)量信息包括信道類型字段，其表示由SS使用中的信道類型，即分集信道、頻帶AMC信道和安全信道之一。
32.按照權(quán)利要求30的方法，其中，所述安全信道包括至少一個倉，所述倉包括多個副載波。
33.按照權(quán)利要求32的方法，其中，所述多個副載波彼此相鄰。
34.按照權(quán)利要求30的方法，其中，所述信道質(zhì)量信息包括載波干擾比。
35.按照權(quán)利要求30的方法，還包括下述步驟以預(yù)定的周期發(fā)送信道質(zhì)量信息。
36.按照權(quán)利要求30的方法，還包括下述步驟如果使用中的安全信道被BS釋放，則使用分集子信道與BS通信。
37.一種無線通信系統(tǒng)中用于在BS和SS未使用安全信道來彼此通信的狀態(tài)下分配安全信道的系統(tǒng)，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道被劃分為分集信道，用于獲得頻率分集增益；自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)子信道，用于高速、高容量的數(shù)據(jù)傳輸；以及，安全子信道，它被分配到特定用戶站(SS)，并且在相鄰的基站中未被使用，所述系統(tǒng)包括SS，用于如果SS的當(dāng)前子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定的參考信道質(zhì)量，則向BS發(fā)送其信道質(zhì)量信息；以及BS，用于在接收到指示該子信道的信道質(zhì)量小于參考信道質(zhì)量的信道質(zhì)量信息時，向所述SS分配安全信道。
38.按照權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中，所述安全信道包括至少一個倉，所述倉包括多個副載波。
39.按照權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中，所述多個副載波彼此相鄰。
40.按照權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中，所述信道質(zhì)量信息包括載波干擾比。
41.按照權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中，如果被分配到SS的子信道的信道質(zhì)量大于參考信道質(zhì)量，則BS保留使用中的子信道。
42.按照權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中，SS以預(yù)定的周期向BS發(fā)送包括信道質(zhì)量信息的消息。
43.按照權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其中，由BS分配到SS的安全信道是在與在相鄰BS中當(dāng)前未使用的安全信道的頻帶相同的頻帶中的安全信道。
44.一種無線通信系統(tǒng)中用于在BS和SS使用安全信道來彼此通信的狀態(tài)下分配安全信道的系統(tǒng)，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道被劃分為分集信道，用于獲得頻率分集增益；自適應(yīng)調(diào)制和編碼(AMC)子信道，用于高速、高容量的數(shù)據(jù)傳輸；以及，安全子信道，它被分配到特定用戶站(SS)，并且在相鄰的基站中未被使用，所述系統(tǒng)包括SS，用于響應(yīng)于來自BS的信道質(zhì)量信息請求而向BS發(fā)送其信道質(zhì)量信息；以及BS，用于在接收到指示由SS發(fā)送的子信道的信道質(zhì)量大于預(yù)定參考信道質(zhì)量的信道質(zhì)量信息時，釋放被分配到SS的安全信道。
45.按照權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，所述安全信道包括至少一個倉，所述倉包括多個副載波。
46.按照權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中，所述多個副載波彼此相鄰。
47.按照權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，所述信道質(zhì)量信息包括載波干擾比。
48.按照權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，如果沒有更多的數(shù)據(jù)要發(fā)送，則BS請求SS釋放所述安全信道。
49.按照權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，如果釋放了所分配的安全信道，則BS和SS使用分集信道來彼此通信。
50.按照權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，如果被SS發(fā)送的子信道的信道質(zhì)量小于參考信道質(zhì)量，則BS保留使用中的安全子信道。
51.按照權(quán)利要求44的系統(tǒng)，其中，SS以預(yù)定的周期向BS發(fā)送包括信道質(zhì)量信息的消息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線通信系統(tǒng)中分配安全信道的方法，所述無線通信系統(tǒng)將全頻帶劃分為多個副載波頻帶，并且包括多個子信道，每個子信道是一組預(yù)定的子頻帶，每個子頻帶是一組預(yù)定數(shù)量的連續(xù)副載波，其中，所述子信道包括在相鄰的基站中被使用的、被分配到特定用戶站(SS)的安全子信道。所述方法包括步驟當(dāng)被分配到SS的子信道的信道質(zhì)量小于預(yù)定的參考信道質(zhì)量時，通過SS來向基站(BS)發(fā)送其信道質(zhì)量信息；并且，基于接收到的指示所述子信道的信道質(zhì)量小于參考信道質(zhì)量的信道質(zhì)量信息由BS向所述SS分配安全子信道。
文檔編號H04L5/02GK1930800SQ200580007267
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者金昭賢, 洪升, 姜炫求, 張洪成, 具昌會, 沈哉廷, 林根輝, 金正元, 姜賢貞, 李成真, 孫泳文, 孫仲濟, 樸重信, 林亨奎 申請人:三星電子株式會社