時隙分配到時隙映射的轉換方法、設備和WiMAX系統的製作方法

2023-10-09 13:13:44 1

專利名稱：時隙分配到時隙映射的轉換方法、設備和WiMAX系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信系統中的轉換方法，更具體地，涉及全球微波互聯 接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)系統中 的上行時隙分配到時隙映射的快速轉換方法、設備和WiMAX系統。
背景技術：
隨著通信技術的發展和用戶需求的增加，數據業務量的迅速增長使 得對通信帶寬的需求越來越大。相比於傳統的有線接入方式，無線接入 方式具有靈活、方便、可移動性以及投資低等優勢。
WiMAX是一種基於正EE 802.16標準的寬帶無線接入城域網技術， 具有成本低、數據傳輸速率高、非視距傳輸(NLOS)、傳輸距離遠、部 署靈活、業務廣泛等優點。目前所說的IEEE 802.16標準主要包括正EE 802.16a、 IEEE802.16d、 IEEE 802.16e以及IEEE 802.16m等標準。
在WiMAX 16e系統中，對突發(burst)進行上行帶寬分配時，首先 在一個區域(zone)內按照時域第一優先、頻域第二優先的順序分配各 時隙(slot)所對應的帶寬，而後對已經分配的時隙按照頻域第一優先、 時域第二優先的順序進行順序映射。
從時域第一優先、頻域第二優先的順序到頻域第一優先、時域第二 優先的順序，也即需要實現時隙排序由帶寬分配順序向映射順序的轉換。
在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題。
在現有技術中， 一種常用的排序方法是冒泡法。這種排序方法就是 遍歷整個序列找到最大的元素排在序列的最後，然後在剩餘的序列中再 尋找最大的元素排在該子序列的最後，如此反覆直到排序結束，就形成 了元素由小到大排列的有序序列。由於在每一次排序的過程中總有一個 最大的值被移動到後面，值小的就像水泡一樣浮到水面，因而稱為冒泡
4法。
冒泡法排序算法原理簡單，結構清晰，但是這種排序算法要對整個 序列中的元素進行全訪問，效率較低。而對於有兩個排序條件的序列來 說就需要兩個判斷，其消耗更大。即，假如一個突發有N個時隙，就需
要進行(N-l) XN/2次比較操作。比較操作的次數基本上按平方增長。
按照10M帶寬和WiMAX論壇所定義的，例如，最大上行子幀長度 為21個符號(symbol),時域上共7個時隙，頻域上有35個時隙，突發 的最大長度為N=245，則共需要(245-1)乂245/2 = 29890次比較。假定 每兩層判斷花費6個CPU周期，則需要179340個CPU周期，按照WiMAX 中常見的5 ms —幀計算，僅花在順序轉換上的時間就需要35,868，000周 期/s。排序轉換消耗CPU很大一部分資源，對系統性能造成了很大消耗。

發明內容
本發明的實施方式將提供一種能夠實現時隙分配到時隙映射的快速 轉換的轉換方法，以及應用或實現這種轉換方法的設備和WiMAX系統。.
根據本發明實施方式的一個方面，提供了一種時隙分配到時隙映射 的轉換方法，該轉換方法包括按照第一分配域第一優先、第二分配域 第二優先的順序分配時隙；以所分配的時隙在第一分配域上的位置為第 一索引，並以在該位置處已分配時隙的個數為第二索引，記錄該所分配 的吋隙在第二分配域上的實際位置；參照第一索引和第二索引，按照第 二分配域第一優先、第一分配域第二優先的順序，獲取所記錄的各時隙 在第二分配域上的實際位置，並與該實際位置相關聯地記錄該時隙在第 一分配域上的位置。
本發明實施方式可以實現WiMAX系統中的上行突髮帶寬分配由時 域第一優先、頻域第二優先的分配順序到頻域第一優先、時域第二優先 的映射順序之間的快速轉換。
根據本發明實施方式的另一個方面，提供了一種能夠進行從時隙分 配到時隙映射的轉換的轉換設備，該轉換設備包括分配裝置，用於按 照第一分配域第一優先、第二分配域第二優先的順序分配時隙；記錄裝置，用於以所述分配裝置所分配的時隙在第一分配域上的位置為第一索 弓f，並以在該位置處已分配時隙的個數為第二索引，記錄該所分配的時
隙在第二分配域上的實際位置；以及映射裝置，用於參照第一索引和第 二索引，按照第二分配域第一優先、第一分配域第二優先的順序，獲取 所述記錄裝置所記錄的各時隙在第二分配域上的實際位置，並與該實際 位置相關聯地記錄該時隙在第一分配域的位置。
根據本發明實施方式的又一個方面，提供了一種WiMAX系統，該 WiMAX系統包括如上所述的轉換設備。
根據本發明實施方式的轉換方法、轉換設備以及WiMAX系統，利 用中間數組做中轉進行時隙排序的轉換，能夠大幅度地減少對CPU系統 資源的佔用，實現快速的轉換。


附圖被包括在本申請中以提供對本發明的進一步理解，並結合到本 申請中且構成本申請的一部分，附圖例示了本發明的實施方式，且與說 明書 一起用於解釋本發明的原理。
附圖中
圖1例示了根據本發明實施方式在上行區域中，對時隙按照頻域第 一優先、時域第二優先的順序的映射；
圖2是例示了根據本發明實施方式使用中轉數組對上行突發的時隙 分配順序到映射順序的轉換操作的流程圖3例示了根據本發明實施方式利用中轉數組對多個時隙按照頻域 第一優先、時域第二優先的順序的遍歷記錄；
圖4例示了根據本發明實施方式經過圖3所示的遍歷後二維中轉數 組的元素值；以及
圖5是例示了根據本發明實施方式實現從時隙分配到時隙映射的轉 換設備的構成示意框圖。
具體實施例方式
6正EE 802.16協議支持TDD (Time Division Duplex,時分雙工)和 FDD (Frequency Division Duplex,頻分雙工)，同時也支持半雙工頻分雙 工(HFDD)。在TDD方式下， 一個MAC幀在時域上被分為下行和上行 幀。除了上下行幀劃分外，TDD和FDD方式下的幀結構基本相同。
在802.16e的WiMAX系統中進行上行突發分配時，首先在一個區內 按照時域優先的順序分配時隙帶寬，而後對已經分配的時隙按照頻域優 先的順序進行映射。
普遍地，IEEE 802.16系統採用正交頻分復用多址(OFDMA)作為 物理層技術。在OFDMA系統中，在時域上劃分為多個OFDMA符號， 而在頻域上劃分為多個子信道，每個子信道都是一組子載波的集合。通 常一個子信道與一個或者幾個OFDMA符號交叉構成的時頻區域稱為時 隙(slot),時隙是OFDMA系統的最小分配單位。 一個時隙要由子信道 序號和OFDMA符號序號這兩個數字來共同定義，也就可以將物理層資 源表示為時域-頻域劃分的二維矩形表格。
如圖1中所示，每個格子表示一個時隙，對己經分配的時隙按照頻 域(縱軸方向)第一優先、時域(橫軸方向)第二優先的順序進行映射。 這可以是，例如上行PUSC (部分使用子信道)的情況， 一個時隙對應於 由三個OFDMA符號組成的一個子信道。
為了實現從時域第一優先、頻域第二優先的第一順序到頻域第一優 先、時域第二優先的第二順序的快速轉換，本發明實施方式按照第一順 序分配時隙，然後按照第二順序實現時隙映射。
按照本發明的實施方式，在轉換時可以構造兩個中間數組做中轉。 以時域上7個時隙，頻域上35個時隙為例，兩個中轉數組例如可以這樣 構造
1)第一數組對應於時域上的時隙個數來構造，
例如，如圖3中示出的那樣，將其構造為UINT8 Cnt[7]，其用於在 每個時域上對時隙個數進行統計，數組的下標0 6分別對應於時域上的 時隙序號0 6，元素值Cnt[O]、 Cnt[l]、 Cnt[2]、 、 Cnt[6]分別對應
於時域上的時隙，即Slot0、 Slotl、 Slot2、、 Slot6，並以l為步長遞增，以進行個數統計；
2)第二數組是二維數組，
例如，如圖3中示出的那樣，將其構造為UINT8Conv[7][35]，其用 於存儲每個時隙的子信道序號，其中，第一維下標對應於第一數組Cnt 的下標，也用於標識時域上的時隙序號，而第二維下標為對應的時隙在 同一個時域位置的時隙列上關於頻域的相對索引，第二數組Conv中的每 一個元素存儲對應時隙的絕對子信道序號。
參見圖2，以WiMAX16e系統為例，使用這兩個中轉數組，上行突 發的時隙分配順序到映射順序的轉換操作可以如下述進行。
首先是初始化步驟(SIO)，即，將第一數組UNIT8 Cnt[7]中的元素 值全部初始化為0;將第二數組UNIT8 Conv [7][35]的元素初始化為無效 值。
然後按照時域第一優先、頻域第二優先的分配順序對當前的突發分 配時隙(S20)，對於所分配的時隙，依次將每個時隙的絕對子信道序號 記錄到數組Conv中的對應元素中。
可以按照圖3的方式來進行時隙的分配和記錄，其例示了利用兩個 中轉數組UINT8 Cnt[7]和UINT8 Conv [7][35]對30個時隙的信息進行記 錄的過程。在對數組Conv中對應的元素賦值時，例如以時域上序號為2、 頻域上序號為1的時隙作為標號為0的第一個時隙時，則要對 Conv[2][Cnt[2]]賦值，其中第一維的下標"2"表示該時隙在時域上的序 號；第二維的下標"Cnt[2]"表示該時隙在頻域上的相對位置，即用來標 識時隙在頻域上的位置遞進。由於初始化時第一數組Cnt已經被清零， 也即當前的Cnt[2]-0。將對應時隙的在頻域上的實際子信道序號("1") 賦值給Conv[2][Cnt[2]]。賦值完成後，對Cnt[2]遞增l，這樣，對於下一 個第二維下標以Cnt[2]表示的第二數組Conv中的元素，第二維下標的值 為1，代表這個元素表示的時隙(例如在圖3中標號為7的時隙)相比於 標號為0的時隙在頻域上的位置向前遞進了一個子信道。
記錄完標號為0的第一個時隙之後，按照圖3中箭頭指示的方向(橫 向)，進行到標號為1的第二個時隙Conv[3][Cnt[3]] (S30)，其在時域上
8的序號為"3"，在頻域上的相對位置Cnt[3]二0，在頻域上的實際子信道 序號也是"l"。同樣，在對Cnt[3]進行加l運算之後，操作繼續進行到標 號為2的第三個時隙Qmv[4][Cnt[4]]，直到遍歷完實際子信道序號為"1" 的所有時隙(S35)。
接下來，在頻域上前進一個子信道(S50)，以同樣的方式，進行對 實際子信道序號為"2"的時隙的遍歷。
如此逐個進行記錄，就可以按照帶寬分配方式對整個上行突發進行 遍歷(S45)，將時隙信息都存入到中轉數組Conv，在此過程中，中轉數 組Cnt起到統計計數的功能。
在將該突發的時隙序列遍歷過以後，中轉數組Cnt中的元素值分別 為每個時域上的時隙個數，而中轉數組Conv的值可參見圖4所示。圖4 例示了對30個時隙進行記錄的情況，因而沒有將7X35的數組Conv整 個用滿。
在按照時域第一優先、頻域第二優先的順序分配時隙之後，可以按 照所需的頻域第一優先、時域第二優先的順序來獲取中轉數組Conv中 的元素值(S60)。參見圖4,逐列進行讀取，即先從時域上序號為"0" 的第一列開始，按在頻域上子信道遞增的順序逐個讀取中轉數組Conv在 這一列的各元素的值。所讀取的該時隙列上的元素個數等於數組Cnt中 的元素Cnt
的值。
然後在時域方向上前進到序號為"1"的第二列(S80)，再逐個讀取 這一列的各元素的值。如此讀取直到遍歷完整個突發的時隙(S75)，其 中在每個時隙列上讀取的元素個數分別由數組Cnt中相對應的元素值來 確定。
這樣就得到了各個時域時隙列上的每個時隙在頻域上的實際子信道 值，並記錄對應的時域時隙位置(S70)，從而可以完成轉換(S90)，得 到經過排序轉換的序列。
根據上述實施方式，先按照時域第一優先、頻域第二優先的分配方 式分配時隙，接著以所分配的時隙在時域上的位置為第一索引，並以在 該位置處已分配時隙的個數為第二索引，利用二維中轉數組來記錄所分
9配的時隙在頻域上的實際位置，再參照第一索引和第二索引，按照頻域 第一優先、時域第二優先的映射方式訪問所述二維中轉數組以獲得轉換 後的時隙序列，從而實現從時隙分配序列到時隙映射序列的快速轉換。
不同於冒泡排序法等現有技術的方法，按照上述實施方式的轉換方 法，由於只需要改變沿時域方向與沿頻域方向的優先順序來讀取二維中 轉數組中的記錄，而不需要進行那麼多次的比較運算，從而能夠方便快
速地實現轉換，極大地節省對CPU系統資源的佔用。
根據本發明實施方式的時隙分配可以是WiMAX系統中的上行突發 時隙分配。當需要對WiMAX系統中的上行突髮帶寬進行分配到映射的 轉換時，本發明的實施方式可以實現快速轉換。
在以上例示的WiMAX系統中，時域上有7個時隙，頻域上有35個 時隙。但是顯然，時域和頻域上的時隙數不限於以上所例示的。對於 WiMAX系統，優選地，上行時域可以有1到7、 ll個時隙，頻域可以有 1到70個時隙。相應地，所構造的中轉數組就可以是Cnt[n]和Conv [n][m]， 其中n的取值為1到7、 11, m的取值為1到70。
很明顯，依照本發明的技術構思，這樣的轉換方法並不僅僅適用於 從時域第一優先、頻域第二優先排序到頻域第一優先、時域第二優先排 序的轉換，或是應用於WiMAX系統中的上行突發時隙分配順序到映射 順序的排序轉換，而是可以應用到其它任何系統的排序條件優先級互換 的轉換排序。例如，可以對該轉換方法進行修改，以實現從頻域第一優 先、時域第二優先的時隙分配序列到時域第一優先、頻域第二優先的時 隙映射序列的轉換。這可以簡單地通過將上面描述中的時域、頻域的位 置互換來實現，這裡不再贅述。
根據本發明的實施方式，還提供了一種實現了上述轉換方法的轉換 設備。如圖5所示，該轉換設備500可以包括分配裝置510，用於按照 時域第一優先、頻域第二優先的順序分配時隙；記錄裝置520，用於以分 配裝置510所分配的時隙在時域上的位置為第一索引，並以在該位置處 已分配時隙的個數為第二索引，記錄該所分配的時隙在頻域上的實際位 置；以及映射裝置530，用於參照第一索引和第二索引，按照頻域第一優先、時域第二優先的順序獲取所述記錄裝置所記錄的各時隙在頻域上的 實際位置，並與該實際位置相關聯地記錄該時隙在時域上的位置。該轉 換設備的具體操作過程如前面參照圖2的流程圖所述，這裡不再贅述。
通過將上面對轉換設備的描述中的時域、頻域的位置互換，即可以 得到用於實現從頻域第一優先、時域第二優先的時隙分配序列到時域第 一優先、頻域第二優先的時隙映射序列的轉換的轉換設備。
根據本發明的實施方式，還提供了一種包括如上所述的轉換設備的
WiMAX系統。
根據本發明實施方式的轉換設備或N^iMAX系統，優選地，時域上 可以有1到7、 11個時隙，頻域上可以有1到70個時隙。WiMAX系統 中的時隙分配可以是上行突發時隙分配。
根據本發明實施方式的轉換設備或WiMAX系統，優選地，遵循IEEE 802.16e協議。
此外，本發明也適用於其他各種二維排序的轉換，以及更多維的排 序轉換。對於N維排序的轉換，只需要類似的構造N個中轉數組，進行 有標記順序的記錄，然後再按照所需的下標優先順序來讀取，即可獲得 排序轉換之後的結果。也即，依照本發明實施方式的排序算法，可以在 各種系統中實現對兩個或更多個排序條件優先級互換的各種所需的轉換 排序。
本領域技術人員可以理解，實現上述各實施方式中的轉換方法的全 部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬體來完成。即，根據另一實施 方式，可以將本發明實施為或部分實施為用於存儲針對計算機或者任何 指令執行系統、裝置或設備的程序代碼的計算機可用或計算機可讀介質。 該計算機可用或計算機可讀介質可以是能夠包含、存儲、傳達、傳播或 傳送用於計算機或者指令執行系統、裝置或設備的程序的任何裝置。
當通過與該計算機可用或計算機可讀介質相連接而加載了所述程序 時，所述計算機或者指令執行系統、裝置或設備能夠執行所述程序，以 進行以下操作按照第一分配域第一優先、第二分配域第二優先的順序 分配時隙；以所分配的時隙在第一分配域上的位置為第一索引，並以在
ii該位置處已分配時隙的個數為第二索引，記錄該所分配的時隙在第二分
配域上的實際位置；以及參照第一索引和第二索引，按照第二分配域第 一優先、第一分配域第二優先的順序，獲取所記錄的各時隙在第二分配 域上的實際位置，並與該實際位置相關聯地記錄該時隙在第一分配域上 的位置。其中，第一分配域可以是時域，而第二分配域是頻域；或者， 第一分配域可以是頻域，而第二分配域是時域。
上述計算機可用或計算機可讀介質可以是電子的、磁的、光的、電 磁的、紅外的或半導體器件等，例如可以是半導體或固態存儲器、磁帶、 可移除計算機磁碟、隨機存儲存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬 盤或光碟。
應當理解的是，執行以上各個步驟的邏輯代碼、程序、模塊、流程 不限於任何特殊的程式語言。
根據本發明實施方式的轉換方法，利用若干個中間數組做中轉，而 後按照一定順序從中轉數組獲取數據得到排序結果，能夠以少量的系統 資源佔用來實現高效率的序列轉換。
根據本發明實施方式的設備或者WiMAX系統，利用上述轉換方法 實現從時隙分配到時隙映射的轉換，或者其他所需的轉換，能夠大幅度 地減少對系統資源的佔用，同時提高轉換的速度。
上述實施方式和優點僅僅是示例性的，而不應解釋為對本發明的限 制。當前的教導能夠容易地應用於其它類型的設備。這裡的描述僅是說 明性的，並非構成對所要求保護的範圍的限制。在不脫離本發明的實質 精神的情況下，本領域技術人員可以實現許多其他的替換、變型和變動。 可以以各種方式將本文描述的示例性實施方式的特徵、結構、方法和其 它特性進行組合以獲得附加的和域替代的示例性實施方式。
由於在不脫離其特性的情況下可以以多種形式實現本發明，所以還 應該明白，除非另有說明，否則上述實施方式不會受到上述描述的任何 細節的限制，而應該寬泛地解釋為在所附權利要求限定的範圍內，由此 落入權利要求的邊界和界限或者這些邊界和界限的等同物內的所有改變 和變型都被包括在所附的權利要求限定的範圍內。
1權利要求
1、一種時隙分配到時隙映射的轉換方法，該轉換方法包括按照第一分配域第一優先、第二分配域第二優先的順序分配時隙；以所分配的時隙在第一分配域上的位置為第一索引，並以在該位置處已分配時隙的個數為第二索引，記錄該所分配的時隙在第二分配域上的實際位置；以及參照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一優先、第一分配域第二優先的順序，獲取所記錄的各時隙在第二分配域上的實際位置，並與該實際位置相關聯地記錄該時隙在第一分配域上的位置。
2、 根據權利要求1所述的轉換方法，其中 所述第一分配域是時域，所述第二分配域是頻域。
3、 根據權利要求1所述的轉換方法，其中 所述第一分配域是頻域，所述第二分配域是時域。
4、 根據權利要求2或3所述的轉換方法，其中 時域上的時隙個數為1到7或11個，頻域上的時隙個數為1到70個。
5、 根據權利要求1所述的轉換方法，其中 所述時隙分配是WiMAX系統中的上行突發時隙分配。
6、 一種時隙分配到時隙映射的轉換設備，該轉換設備包括 分配裝置，用於按照第一分配域第一優先、第二分配域第二優先的順序分配時隙；記錄裝置，用於以所述分配裝置所分配的時隙在第一分配域上的位 置為第一索引，並以在該位置處已分配時隙的個數為第二索引，記錄該 所分配的時隙在第二分配域上的實際位置；以及映射裝置，用於參照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一優 先、第一分配域第二優先的順序，獲取所述記錄裝置所記錄的各時隙在 第二分配域上的實際位置，並與該實際位置相關聯地記錄該時隙在第一 分配域上的位置。
7、 根據權利要求6所述的轉換設備，其中 所述第一分配域是時域，所述第二分配域是頻域。
8、 根據權利要求7所述的轉換設備，其中時域上的時隙個數為1到7或11個，頻域上的時隙個數為1到70個。
9、 根據權利要求6所述的轉換設備，其中 所述時隙分配是WiMAX系統中的上行突發時隙分配。
10、 一種WiMAX系統，該系統包括如權利要求6到9中的任一項 所述的轉換設備。
全文摘要
本發明提供時隙分配到時隙映射的轉換方法、設備和WiMAX系統。本發明的一個目的在於實現通信系統中時隙分配到時隙映射的快速轉換。為了實現該目的，一種時隙分配到時隙映射的轉換方法包括下列步驟按照第一分配域第一優先、第二分配域第二優先的順序分配時隙；以所分配的時隙在第一分配域上的位置為第一索引，並以在該位置處已分配時隙的個數為第二索引，記錄該所分配的時隙在第二分配域上的實際位置；以及參照第一索引和第二索引，按照第二分配域第一優先、第一分配域第二優先的順序，獲取所記錄的各時隙在第二分配域上的實際位置，並與該實際位置相關聯地記錄該時隙在第一分配域上的位置。
文檔編號H04W72/10GK101640938SQ20091016722
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月21日 優先權日2009年8月21日
發明者劉雪紅, 周佳琪, 張鵬程, 靚 易, 程聯營 申請人:華為技術有限公司