專利名稱：基于TD-OFDMA的動態(tài)分層PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其超幀結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，特別是無線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和 幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計，用于民用通信、野戰(zhàn)通信、緊急搜救、臨時會議等所需的常規(guī)或緊急通。
背景技術(shù)：
通信網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)性能，如網(wǎng)絡(luò)容量、吞吐量、時延等密切相關(guān)。傳統(tǒng)的多小 區(qū)PMP系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)中由于有中心節(jié)點，如基站的調(diào)度與控制，在一定程度上 能夠很好的對通信資源做出合理的分配，同時能夠有效地避免各個通信節(jié)點的碰撞問題。然 而，正是因為中心節(jié)點有著極高的控制權(quán)，因此如果基站癱瘓，如軍事打擊或是自然災(zāi)害或 是覆蓋范圍不足或容量過小，則會大大影響整個網(wǎng)絡(luò)的通信性能，網(wǎng)絡(luò)抗毀性很低。此外， 在PMP網(wǎng)絡(luò)中，用戶，即終端或站點必須首先訪問基站才能進行無線連接。因此，即使兩個 用戶實際上互相緊挨著，它們也必須通過基站才能進行通信，從而帶來不必要的網(wǎng)絡(luò)開銷， 降低資源利用率。
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示，它是一種大容量高速率的多點對多點網(wǎng)絡(luò)，是一種新型的 可以解決"最后一公里"瓶頸問題的分布式網(wǎng)絡(luò)。在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，每個終端都具備路 由選擇的功能，而且每個終端只與其相鄰終端進行通信，各節(jié)點都可以充當(dāng)其他節(jié)點的中繼 節(jié)點或協(xié)同通信節(jié)點。Mesh網(wǎng)絡(luò)具有自組織、自管理、自診斷和自恢復(fù)功能，因此有較高的 抗毀性，可廣泛應(yīng)用于軍用通信和應(yīng)急通信領(lǐng)域。Mesh網(wǎng)絡(luò)作為未來寬帶無線移動通信的一 項關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)逐步成為學(xué)術(shù)和企業(yè)界矚目的焦點。目前，基于無線局域網(wǎng)構(gòu)建的Mesh 網(wǎng)絡(luò)巳投入試商用。
但是，由于基于無線局域網(wǎng)的單層扁平結(jié)構(gòu)，使Mesh網(wǎng)絡(luò)并不能充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢， 因此它存在著以下不足
1. 不能顯著提高網(wǎng)絡(luò)容量，不能有效地管理和優(yōu)化整個網(wǎng)絡(luò)資源，
2. 隱藏節(jié)點和入侵節(jié)點問題突出，影響網(wǎng)絡(luò)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的缺點，提出一種基于TD-OFDMA的動態(tài)分層 PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其幀結(jié)構(gòu)，以提高網(wǎng)絡(luò)容量，網(wǎng)絡(luò)抗毀性以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，實 現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)資源的有效地管理和優(yōu)化；并減小隱藏節(jié)點和入侵節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于TD-OFDMA的動態(tài)分層PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括無 線PMP/Mesh接入網(wǎng)和無線Mesh中繼網(wǎng)，該無線PMP/Mesh接入網(wǎng)包括一個基站、多個的 移動終端和，這些移動終端通過PMP/Mesh混合方式連接，并通過超幀傳輸信令與數(shù)據(jù)；該 無線Mesh中繼網(wǎng)，由基站通過無線鏈路構(gòu)成上層通信網(wǎng)，以Mesh或PMP方式進行各個基 站之間的互聯(lián)與互通。
所述的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中接入網(wǎng)中每個終端節(jié)點選用以PMP方式，利用網(wǎng)絡(luò)超幀中 的PMP部分，通過所屬基站訪問核心網(wǎng)或與其他小區(qū)節(jié)點通信。
所述的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中接入網(wǎng)中每個終端節(jié)點選用以Mesh方式，利用網(wǎng)絡(luò)超幀中 的Mesh部分，與小區(qū)內(nèi)其它節(jié)點直接進行數(shù)據(jù)交換或協(xié)同中繼傳輸。
所述的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中接入網(wǎng)的移動終端通過分布式中間節(jié)點的多跳中繼的 PMP/Mesh混合方式，與基站或其他節(jié)點超視距節(jié)點之間的進行通信，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍 的擴展。
所述的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中接入網(wǎng)的每個終端節(jié)點根據(jù)需要都能夠動態(tài)充當(dāng)PMP/Mesh 混合網(wǎng)絡(luò)的臨時基站，以在無需網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支持條件下，提高網(wǎng)絡(luò)抗毀性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于TD-OFDMA的動態(tài)分層PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)的超幀結(jié)構(gòu)， 包括一個網(wǎng)絡(luò)管理幀和多個業(yè)務(wù)傳輸幀構(gòu)成，每個業(yè)務(wù)傳輸幀由PMP上行部分、PMP下行 部分和采用動態(tài)令牌環(huán)協(xié)議的Mesh部分三部分組成，且各個部分的資源依網(wǎng)絡(luò)需求動態(tài)調(diào) 整。
所述的超幀結(jié)構(gòu)，其中網(wǎng)絡(luò)管理幀是由基站在每個超幀中隨機選擇一個時幀承擔(dān)，主 要用于用戶入網(wǎng)注冊、網(wǎng)絡(luò)拓撲管理、移動用戶幀同步更新、載波頻率跳變預(yù)置、用戶功率 控制、PMP上下行業(yè)務(wù)資源分配和調(diào)整，以及Mesh網(wǎng)絡(luò)動態(tài)群首任命的工作。
所述的超幀結(jié)構(gòu)，其中每個業(yè)務(wù)幀的PMP與Mesh長度按需增加或減小，該兩部分的 幀長總和保持不變，以保證空中傳輸業(yè)務(wù)速率峰值不變。
所述的超幀結(jié)構(gòu)，其中網(wǎng)絡(luò)管理幀和多個業(yè)務(wù)傳輸幀均是以TD-OFDMA方式構(gòu)建的時 針；每個時針劃分為多個時隙，1個時隙對應(yīng)于1個OFDMA符號，每個時隙在時域由保護 間隔CP和有效時隙構(gòu)成，在頻域由有效載荷子載波K、信令子載波S和置零子載波構(gòu)成。
本發(fā)明具有如下顯著效果
1)本發(fā)明由于采用分層PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能兼容現(xiàn)有PMP網(wǎng)絡(luò)，擴展Mesh 資源，最大限度提升網(wǎng)絡(luò)容量，并且提高了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，使得一些不在基站覆蓋范圍內(nèi) 的節(jié)點通過Mesh網(wǎng)絡(luò)加入到小區(qū)中；2) 本發(fā)明由于采用動態(tài)PMP/Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以提高網(wǎng)絡(luò)的抗毀性，小區(qū)內(nèi)只要有一 個節(jié)點可以同外界通信，則整個網(wǎng)絡(luò)就可以通過這條路徑與外界聯(lián)系，最大化網(wǎng)路的魯棒性；
3) 利用Mesh網(wǎng)絡(luò)支持集中/分布式和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的特點，每個節(jié)點都可按照需要動態(tài) 充當(dāng)PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)的臨時基站，無需網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支持，自組織和自管理，具有很強 的抗毀性；
4) 本發(fā)明由于基于TD-OFDMA的PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)超幀結(jié)構(gòu)的PMP與Mesh部分能 夠相互調(diào)劑使用，使得網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求，動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)資源，提高資源利用率；
5) 本發(fā)明由于在Mesh組網(wǎng)部分采用無線動態(tài)令牌環(huán)多指接入?yún)f(xié)議，因此有效解決了 Mesh子網(wǎng)內(nèi)部傳輸碰撞問題以及隱藏節(jié)點和入侵節(jié)點問題；并且該協(xié)議能夠適應(yīng)Mesh子網(wǎng) 拓撲結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，具有更好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性。


圖1為現(xiàn)有PMP通信網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖2為現(xiàn)有Mesh通信網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明的分層PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明中的各種通信模式的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖； 圖5為本發(fā)明的超幀結(jié)構(gòu)圖； 圖6為本發(fā)明超幀中的管理幀結(jié)構(gòu)圖； 圖7為本發(fā)明的超幀運行流程圖
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細描述。 一、PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)及其通信模式
參照圖3，本發(fā)明是一個多層網(wǎng)絡(luò)，包括無線PMP/Mesh接入網(wǎng)和無線Mesh中繼網(wǎng)。 該無線中繼網(wǎng)是由各個基站，按照Mesh結(jié)構(gòu)進行互聯(lián)互通，每個基站都與它相鄰的基站相 互連接，最后整個中繼網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)基站與其他網(wǎng)絡(luò)連通，如Internet或2G/3G移動通信網(wǎng)或 固定電話網(wǎng)等。中繼網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部為對等網(wǎng)絡(luò)，各個基站均是按照分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通 信。該無線接入網(wǎng)是由一個基站和眾多的移動終端構(gòu)成的，是本系統(tǒng)的核心部分。它以PMP， Mesh并存的模式進行組網(wǎng)，該混合網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，是在現(xiàn)有的PMP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，擴展Mesh 網(wǎng)絡(luò)，而且擴展的Mesh功能與原有的PMP網(wǎng)絡(luò)兼容。若終端在基站的視距范圍內(nèi)，則基 站與終端存在直達鏈路，這是終端與基站構(gòu)成PMP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；若終端與其鄰近終端，以及 鄰近終端與它的其他鄰近終端存在通信鏈路，這時這些終端組成一個全連通的網(wǎng)狀子網(wǎng)，
6即Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)部的終端節(jié)點在無需基站參與的條件 下，與其子網(wǎng)內(nèi)部的其它終端進行通信；同時，那些沒有與基站之間存在直達鏈路的節(jié)點， 以及存在的直達鏈路信道條件差的節(jié)點，可以利用這些Mesh子網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點進行中繼傳輸， 實現(xiàn)其與基站的相互連通。
參照圖4， PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信拓撲結(jié)構(gòu)在某一具體時刻會形成如下不同類 型的網(wǎng)絡(luò)連接方式
當(dāng)終端通過基站與其他終端通信時，終端與基站構(gòu)成PMP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖4a所示，終 端節(jié)點用戶A通過基站與小區(qū)內(nèi)部終端用戶B或小區(qū)外部通信。
當(dāng)終端節(jié)點需要與其Mesh子網(wǎng)內(nèi)部節(jié)點通信時，此時的網(wǎng)絡(luò)為Mesh結(jié)構(gòu)，如圖4b所 示，終端利用Mesh網(wǎng)絡(luò)模式與子網(wǎng)內(nèi)部終端直接通信，而不需要申請PMP資源，不需要 基站的轉(zhuǎn)發(fā)。該圖4b中，由于用戶A與用戶B相鄰，則用戶A可與用戶B進行之間互聯(lián) 通信，另外，用戶A與用戶D雖然不相鄰，但同屬于一個Mesh子網(wǎng)，因此，他們利用子 網(wǎng)內(nèi)部的節(jié)點用戶進行中繼，從而實現(xiàn)Mesh子網(wǎng)內(nèi)部通信；同時在此模式下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中基 站因故障不能繼續(xù)工作時，網(wǎng)絡(luò)中其他終端節(jié)點可申請成為網(wǎng)絡(luò)群首節(jié)點，擔(dān)當(dāng)臨時基站 的作用，繼續(xù)維持網(wǎng)絡(luò)工作。
當(dāng)終端與基站的直接鏈路通信環(huán)境惡化時，甚至終端已不在基站覆蓋范圍內(nèi)，它可利用 Mesh網(wǎng)絡(luò)中其他信道環(huán)境較好的終端進行中繼或協(xié)同通信，以多跳方式尋找到一條有效地 通信鏈路實現(xiàn)與基站通信，在此情況下有兩中多跳通信模式 一種為如圖4c所示的中繼模 式，另一種為如圖4d所示的協(xié)同模式。其中在圖4c所示的中繼模式中，終端A不能直接 與基站通信，但終端B、 C與A構(gòu)成一個較小的Mesh網(wǎng)絡(luò)，且C可以和基站通信，則終 端B， C就可以充當(dāng)A的中繼節(jié)點，將A的數(shù)據(jù)通過B和C進行多跳轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)終端 用戶A與基站的通信，通過此模式，基站能夠?qū)崿F(xiàn)與不在其視距范圍內(nèi)的節(jié)點進行通信， 從而擴大了基站的通信范圍；在圖4d所示的協(xié)同模式中，終端A與基站之間可以通信，但 是信道環(huán)境不理想，而終端B與基站有著較好的信道環(huán)境，且B有剩余的資源，則終端B 可以幫助A分擔(dān)一部分傳輸業(yè)務(wù)，達到協(xié)同傳輸?shù)哪康?，有效提高終端A的通信能力。 二、 PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的超幀結(jié)構(gòu) 參照圖5，本發(fā)明在時序上將PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)的運行時間劃分成周期性的超幀。 超幀是一個邏輯概念，并非一個數(shù)據(jù)幀，即它是一個長時幀，包括1個網(wǎng)絡(luò)管理時幀和 多個業(yè)務(wù)傳輸時幀。網(wǎng)絡(luò)管理幀和業(yè)務(wù)傳輸幀又進一步劃分為多個時隙。在超幀結(jié)構(gòu)中， 時隙是最小的時間單位。業(yè)務(wù)傳輸幀分為PMP幀和Mesh幀。基站覆蓋小區(qū)內(nèi)的大多數(shù)用戶要與基站通信， 個別用戶之間有時需要直接互連，需要與基站通信的用戶共享PMP幀。PMP幀分為上行 部分和下行部分，每一部分都含有相應(yīng)的信道估計時隙。另外，在上行信道估計前，考 慮到小區(qū)范圍比較大，為了保障同步性能的要求，額外加入了一個同步調(diào)整階段。需要 直接互連的用戶，在獲得令牌后，即在Mesh幀中廣播發(fā)送，其它用戶接收，該Mesh幀 中也包含有同步時隙。另外，在業(yè)務(wù)傳輸幀中，設(shè)定特殊的子信道頻段為信令信道，用 來傳輸信令信號。
正常情況下，為了保證PMP/Mesh混合網(wǎng)的傳輸效益，將一個傳輸幀分為三部分:PMP 部分的下行LD、上行LU和Mesh部分的LM幀。這三部分時隙資源可調(diào)劑使用，但空 中業(yè)務(wù)速率峰值不變，也就是說每個業(yè)務(wù)幀的總長度保持不變。因此，當(dāng)LM-0時，Mesh 資源為PMP征用，瞬時變?yōu)榧働MP網(wǎng)絡(luò)，兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)；LD和LU部分也可以全部為 Mesh用戶征用，此時瞬間變?yōu)榧僊esh網(wǎng)絡(luò)。例如，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主要是小區(qū)內(nèi)用戶之間 的通信，基站通過檢測發(fā)現(xiàn)Mesh幀的資源利用率很高甚至出現(xiàn)資源不夠時，可以判斷出， 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)以Mesh業(yè)務(wù)為主，則基站可將后續(xù)業(yè)務(wù)幀的PMP資源減少，同時增加Mesh 資源；反之，則減少Mesh資源。還有，當(dāng)基站統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)下行請求大于上行資源請求時， 則增加下行資源，減少上行資源；反之則減少下行資源，增加上行資源。
本發(fā)明采用的幀結(jié)構(gòu)是由基于TD-OFDMA方式構(gòu)成的時幀組成，每一個時幀包含多 個時隙，l個時隙對應(yīng)l個OFDMA符號，每個時隙在時域有保護間隔CP和有效數(shù)據(jù)構(gòu) 成，在頻域由有效載荷子載波K，信令子載波S和置零子載波構(gòu)成。子載波用于傳輸數(shù) 據(jù)內(nèi)容，信令信道用于傳輸信令信號。在每個時隙，根據(jù)用戶傳輸容量，將K個有效子 載波被動態(tài)分配給每個用戶。S個信令子載波完成用戶接續(xù)、資源分配、時頻同步調(diào)整控 制、Mesh令牌發(fā)放等工作。按照網(wǎng)絡(luò)容量、信令控制以及射頻帶寬要求設(shè)計K和S的值， 以實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)性能需求。例如，當(dāng)設(shè)置較大的K值時，每個用戶的傳輸帶寬可以提 高，但是系統(tǒng)所容納的總用戶數(shù)就相應(yīng)減少。
參照圖6，在每個超幀中，基站隨機選擇l個時幀作為網(wǎng)絡(luò)管理幀，各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的 管理信息和網(wǎng)絡(luò)配置信息，例如用戶入網(wǎng)同步和注冊、網(wǎng)絡(luò)拓撲管理、移動用戶幀同步 更新、載波頻率跳變預(yù)置、用戶功率控制、上下行劃分調(diào)整以及Mesh網(wǎng)絡(luò)動態(tài)群首任命 的工作，均在該網(wǎng)絡(luò)管理幀中進行發(fā)送。各個終端節(jié)點收到該網(wǎng)絡(luò)管理幀后，按照其發(fā) 送的管理、配置要求，調(diào)整自己的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)。
在該網(wǎng)絡(luò)管理幀中，其結(jié)構(gòu)由下行同步信道估計期，上行同步信道調(diào)整期，上行同步信道估計期以及入網(wǎng)同步期構(gòu)成。
三、PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)超幀的具體運行過程
參照圖7，本發(fā)明的超幀的運行過程如下 第一步，網(wǎng)絡(luò)管理幀的運行。
每個超幀開始時，基站根據(jù)前一超幀的資源使用情況，先預(yù)測本幀PMP與Mesh資 源利用度；再由基站進行常規(guī)的通信環(huán)境檢測、用戶入網(wǎng)同步、幀同步、載波頻率跳變、 功率控制等；然后將這些信息作為網(wǎng)絡(luò)管理信息組成一個網(wǎng)絡(luò)管理幀，配置整個網(wǎng)絡(luò)資 源，并按PMP的下行期、PMP的上行期與入網(wǎng)同步期進行
1. 網(wǎng)絡(luò)管理幀的PMP下行期
1.1基站在前兩個時隙的時間內(nèi)發(fā)送下行信道的同步以及信道估計信息，此時新到達 的用戶檢測基站在網(wǎng)絡(luò)管理幀的下行期廣播網(wǎng)絡(luò)信息，確定網(wǎng)絡(luò)管理幀同步申請期的位置。
1.2在其后的下行業(yè)務(wù)期中，對每個申請入網(wǎng)的用戶發(fā)送入網(wǎng)同步應(yīng)答幀，或是對申 請業(yè)務(wù)資源的用戶發(fā)送業(yè)務(wù)許可幀，同時發(fā)送功率控制指令；
1.3基站廣播本超幀采用的工作頻率以及Mesh資源的動態(tài)群首任命，以及本超幀內(nèi) 業(yè)務(wù)采用的上下行資源分配方案。；
2. 網(wǎng)絡(luò)管理幀的PMP上行期
2.1進行若干時隙的同步調(diào)整，協(xié)調(diào)由于各個用戶距離不同而帶來的不同步； 2.2已獲得資源分配的各用戶根據(jù)各自的同步誤差，調(diào)整發(fā)送時刻與發(fā)送功率，發(fā)送 各自的用戶獨特丑碼，用于基站完成上行鏈路信道估計。
3. 網(wǎng)絡(luò)管理幀的入網(wǎng)同步期
3.1用戶在同一個業(yè)務(wù)傳輸幀的上行鏈路同步調(diào)整期的起始時刻，發(fā)送網(wǎng)絡(luò)同步丑碼， 基站根據(jù)接收的網(wǎng)絡(luò)同步丑碼，計算用戶的網(wǎng)絡(luò)同步誤差，并在下一個業(yè)務(wù)傳輸幀下行 期的信令信道通知該用戶；
3.2基站收回網(wǎng)絡(luò)同步丑碼，用于其他用戶的網(wǎng)同步，該用戶根據(jù)基站廣播的信息， 繼續(xù)維持網(wǎng)絡(luò)同步；
3.3如果用戶沒有收到入網(wǎng)同步應(yīng)答幀，表明申請失敗，該用戶需要重新競爭信道， 發(fā)送入網(wǎng)同步申請幀。
第二步，業(yè)務(wù)傳輸幀的運行。
網(wǎng)絡(luò)管理幀結(jié)束后，開始多個業(yè)務(wù)幀的傳輸，每個業(yè)務(wù)傳輸幀按照PMP下行期、PMP
9上行期與Mesh期進行傳輸。在上述三個時期中，每個時期中的所有時隙在頻域上均包含 業(yè)務(wù)信道與信令信道，他們在時間上是同時并行發(fā)送的。
A. 業(yè)務(wù)傳輸幀的PMP下行期
在本時期的業(yè)務(wù)信道中首先，基站在前兩個時隙內(nèi)發(fā)送下行信道的同步與估計信息;
然后，基站根據(jù)預(yù)先分配指定好的時隙和子載波內(nèi)發(fā)送各個用戶的下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，每個
時隙由一個OFDMA符號構(gòu)成。
在本時期的信令信道中對于已入網(wǎng)用戶，首先由基站發(fā)送資源申請允許幀，通知用
戶申請資源；然后，告知其上一幀的資源請求允許狀態(tài)以及同步誤差供用戶節(jié)點進行同 步調(diào)整。對于新申請入網(wǎng)的用戶，則發(fā)送入網(wǎng)同步應(yīng)答，表示接受該用戶的入網(wǎng)同步申 請。
B. 業(yè)務(wù)傳輸幀的PMP上行期
在本時期的業(yè)務(wù)信道中首先，進行信道的同步調(diào)整，以消除用戶距離不同產(chǎn)生的同 步誤差；然后，進行上行信道估計，根據(jù)上行鏈路同步調(diào)整的結(jié)果，確定各自的發(fā)送時 刻，發(fā)送各自的業(yè)務(wù)丑碼，用于基站完成上行鏈路同步和信道估計；最后，用戶開始發(fā) 送上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
在本時期的信令信道中，用戶發(fā)送資源申請，請求增加或減少自己占用的資源。
C. 業(yè)務(wù)傳輸幀的Mesh期
在本時期的業(yè)務(wù)信道中首先，由獲得令牌的用戶成為Mesh子網(wǎng)內(nèi)部的臨時基站， 完成它與之要通信的用戶之間的信道估計；然后，由獲得令牌的用戶判斷是否有業(yè)務(wù)進 行發(fā)送，如果有，則發(fā)送相應(yīng)的業(yè)務(wù)，如果沒有，則處理新的Mesh用戶加入請求；最后， 令牌傳遞給下一個用戶，該用戶若判定剩余資源足夠進行其業(yè)務(wù)傳輸，則發(fā)起新的傳輸 過程；否則，持有該令牌，等待下一個Mesh資源的到來。
在本時期的信令信道中，持有令牌用戶發(fā)送傳輸功率控制信息，然后廣播通知令牌隊 列中下一個節(jié)點準備接收令牌。
以上是本發(fā)明的一個具體實例，對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本發(fā)明內(nèi)容和 原理后，都可能在不背離本發(fā)明方法、原理的情況下，進行形式和細節(jié)上的各種修正和 改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于TD-OFDMA的動態(tài)分層PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于它包括無線PMP/Mesh接入網(wǎng)和無線Mesh中繼網(wǎng)，該無線PMP/Mesh接入網(wǎng)包括一個基站和多個的移動終端，這些移動終端通過PMP/Mesh混合方式連接，并通過超幀傳輸信令與數(shù)據(jù)；該無線Mesh中繼網(wǎng)，由基站通過無線鏈路構(gòu)成上層通信網(wǎng)，以Mesh或PMP方式進行各個基站之間的互聯(lián)與互通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在接入網(wǎng)中每個終端節(jié)點選 用以PMP方式，利用網(wǎng)絡(luò)超幀中的PMP部分，通過所屬基站訪問核心網(wǎng)或與其他 小區(qū)節(jié)點通信。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于接入網(wǎng)中每個終端節(jié)點 選用以Mesh方式，利用網(wǎng)絡(luò)超幀中的Mesh部分，與小區(qū)內(nèi)其它節(jié)點直接進行數(shù)據(jù) 交換或協(xié)同中繼傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于接入網(wǎng)的移動終端通過 分布式中間節(jié)點的多跳中繼的PMP/Mesh混合方式，與基站或其他節(jié)點超視距節(jié)點 之間的進行通信，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴展。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于接入網(wǎng)的每個終端節(jié)點 根據(jù)需要都能夠動態(tài)充當(dāng)PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)的臨時基站，以在無需網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施 支持條件下，提高網(wǎng)絡(luò)抗毀性。
6. —種基于TD-OFDMA的動態(tài)分層PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)的超幀結(jié)構(gòu)，其特征 在于它包括一個網(wǎng)絡(luò)管理幀和多個業(yè)務(wù)傳輸幀，每個業(yè)務(wù)傳輸幀由PMP上行部 分、PMP下行部分和采用動態(tài)令牌環(huán)協(xié)議的Mesh部分三部分組成，且各個部分的 資源依網(wǎng)絡(luò)需求動態(tài)調(diào)整。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的超幀結(jié)構(gòu)，其特征在于網(wǎng)絡(luò)管理幀是由基站在每個超 幀中隨機選擇一個時幀承擔(dān)，主要用于用戶入網(wǎng)注冊、網(wǎng)絡(luò)拓撲管理、移動用戶幀 同步更新、載波頻率跳變預(yù)置、用戶功率控制、PMP上下行業(yè)務(wù)資源分配和調(diào)整， 以及Mesh網(wǎng)絡(luò)動態(tài)群首任命的工作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的超幀結(jié)構(gòu)，其特征在于每個業(yè)務(wù)幀的PMP與Mesh 長度按需增加或減小，該兩部分的幀長總和保持不變，以保證空中傳輸業(yè)務(wù)速率峰 值不變。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的超幀結(jié)構(gòu)，其特征在于網(wǎng)絡(luò)管理幀和多個業(yè)務(wù)傳輸幀 均是以TD-OFDMA方式構(gòu)建的時針；每個時針劃分為多個時隙，l個時隙對應(yīng)于l個OFDMA符號，每個時隙在時域由保護間隔CP和有效數(shù)據(jù)構(gòu)成，在頻域由有效 載荷子載波K、信令子載波S和置零子載波構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超幀結(jié)構(gòu)，其特征在于有效載荷子載波K和信令子 載波S按照網(wǎng)絡(luò)容量、信令控制以及射頻帶寬要求設(shè)計，以實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)性能需求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于TD-OFDMA的動態(tài)分層PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其超幀結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)包括無線PMP/Mesh接入網(wǎng)和無線Mesh中繼網(wǎng)，其中無線PMP/Mesh接入網(wǎng)包括一個基站和多個的移動終端，這些移動終端通過PMP/Mesh混合方式連接，并通過超幀傳輸信令與數(shù)據(jù)；該無線Mesh中繼網(wǎng)，由基站通過無線鏈路構(gòu)成上層通信網(wǎng)，以Mesh或PMP方式進行各基站之間的互聯(lián)與互通。該超幀結(jié)構(gòu)由一個網(wǎng)絡(luò)管理幀和多個業(yè)務(wù)傳輸幀構(gòu)成，每個業(yè)務(wù)傳輸幀由PMP上、下行部分和Mesh部分組成，且各部分的資源依網(wǎng)絡(luò)需求動態(tài)調(diào)整。本發(fā)明利用PMP網(wǎng)絡(luò)和Mesh網(wǎng)絡(luò)各自的優(yōu)點，實現(xiàn)PMP/Mesh混合網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，提高了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性，其超幀結(jié)構(gòu)能最大限度符合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化所帶來的資源需求變化，可用于民用、野戰(zhàn)、緊急搜救和臨時會議等通信。
文檔編號H04W84/18GK101610594SQ200910023419
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者新 張, 張海林, 趙力強 申請人:西安電子科技大學(xué)