部分功能ofdma中繼系統直接消息轉發的實現方法
2023-06-08 20:33:21 1
專利名稱：部分功能ofdma中繼系統直接消息轉發的實現方法
技術領域：
本發明涉及WiMax/WiBro系統，特別涉及部分功能OFDMA中繼系 統直接消息轉發的實現方法。
背景技術：
在WiMax/WiBro系統中，為了節省成本， 一些中繼被設計成只有射 頻模塊和DFT/IDFT模塊，而省略了調製/解調製以及編碼/解編碼模塊， 這種中繼被稱為部分功能中繼(PFRS)。附圖2給出了部分功能中繼和傳統 的全部功能中繼(FFRS)在功能模塊上的對比。由於減少了調製/解調製以 及編碼/解編碼模塊，PFRS不僅成本上比FFRS大大降低，而且消息轉發 的延遲上也得到了提升。基於中繼的WiMax/WiBro系統中，直接消息轉發(DMF)是有效利用頻譜資源提升吞吐量並降低延遲的重要途徑。直接消息轉發的原理如附 圖3所示。附圖3a給出了中繼系統中位於同一個中繼的兩個用戶通信時傳 統消息轉發的途徑，即消息經過用戶1 —中繼1—基站—中繼l+用戶2; 這種傳統的消息轉發存在很大程度上的資源浪費。為了節約資源，提升 系統吞吐量，直接消息轉發中消息將在中繼直接轉發給用戶2，而不通過 基站，即如附圖3b所示。部分功能中繼由於缺少了調製和編碼模塊，因此使用現有的方法無 法完成直接消息轉發，從而無法利用直接消息轉髮帶來的性能提升。 具體來說，目前直接消息轉發的實現方法如下i) 用戶l發出連接請求；ii) 中繼l接收到用戶的連接請求，並判斷連接請求中的目的用戶，即用戶2是否也屬於自己的管轄範圍，如果屬於，則執行iii vii，否 則執行傳統的連接建立流程ix xv;iii) 中繼1向用戶2發出連接指示；iv)用戶2向中繼1發出連接響應； V)中繼l向用戶l發出了連接確認；
vi) 中繼l向基站發出連接通告，報告經過自己建立的連接狀態；
vii) 基站接收到連接通告，並依此進行計費； ix)中繼l向基站轉發連接請求；
X)基站向用戶2所在的中繼，即中繼2發出連接通告； Xi)中繼2向用戶2轉發連接通告； Xii)用戶2向中繼2發出連接響應； Xiii)中繼2向基站轉發連接響應；
xiv) 基站向中繼l發出連接確認；
xv) 中繼l向用戶l轉發連接確認； 部分功能中繼無法解碼連接請求，也就完成目的用戶是否也屬於自
己管轄範圍(步驟ii)，以及向用戶2發出連接指示(步驟iiO等，因此部分 功能中繼無法進行直接消息轉發。
發明內容
本發明的目的是提供一種部分功能OFDMA中繼系統直接消息轉發的 實現方法使得在減少系統成本的前提下，系統性能仍然能夠得到有效保 證。
為實現上述目的， 一種部分功能OFDMA中繼系統直接消息轉發的實 現方法，包括步驟
用戶l通過上行控制信道向部分功能中繼發出連接請求；
部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接請求後，發現該請求發生 在上行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給基站；
基站接收到連接請求後，查詢連接請求所在目的用戶2所在的中繼為 部分功能中繼，基站把連接通告消息通過下行控制信道發送給部分功能 中繼；
部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接通告後，發現該通告發生 在下行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給用戶2;用戶2的連接通告接收模塊接收到連接通告後，通過上行控制信道回 復連接確認；部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接確認後，發現該確認發生在上行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給基站；基站接收到連接確認後，啟用連接確認轉發模塊給部分功能中繼； 部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接確認後，發現該確認發生在下行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給用戶l;用戶l的連接確認接收模塊接收到連接確認後，認為連接已經成功建基站的調度模塊發現用戶1和用戶2同屬於部分功能中繼，因此啟用 直接消息轉發，基站把用戶l安排在部分功能中繼的上行反射數據信道發 送數據，把用戶2安排在部分功能中繼的下行反射數據信道接收數據。本發明固定部分功能中繼的轉發和反射動作，在基站端根據該固定 動作進行相應的調度，從而使得部分功能中繼在實際上具有了直接消息 轉發的功能。
圖1是基站，部分功能中繼和用戶完成直接消息轉發消息流程圖；圖2是部分中能中繼和傳統的全部功能中繼在功能模塊上的對比圖；圖3是傳統消息轉發和直接消息轉發對比圖；圖4是傳統WiMax的幀結構；圖5是部分功能中繼的幀結構。
具體實施方式
本發明由以下結構構成，在源用戶端的構成為 101:連接請求發送模塊，向基站或中繼發送連接請求；102:連接確認接收模塊，接收來自基站或中繼的連接確認，表明連接已 經成功建立；103:調度表接收模塊，接收來自基站或中繼的調度表；104:數據發送模塊，根據103模塊接收到的調度表，在調度表規定的OFDMA時頻單元格中發送數據。 在目的用戶端的構成為.-201:連接通告接收模塊，接收來自基站或中繼的連接通告，表明源用戶 想要跟它建立連接；202:連接確認發送模塊，向基站或中繼發送連接確認； 203:調度表接收模塊，接收來自基站或中繼的調度表 204:數據接收模塊，根據203模塊接收到的調度表，在調度表規定的 OFDMA時頻單元格中接收數據。 在部分功能中繼端的構成為 301:接收判決模塊，根據接收到來自用戶的消息所處的OFDMA時頻單 元格，決定執行轉發模塊還是反射模塊；如果消息來自BS，則總是執行 轉發模塊；302:轉發模塊，將接收到來自用戶的消息轉發給BS，將接收到來自BS 的消息轉發給用戶；303:反射模塊，將接收到來自用戶的消息轉發給其它用戶；小區基站端的構成為 401:中繼反射轉發表收集配置模塊，用來收集小區內的中繼OFDMA時 頻單元格的轉發/反射狀況，即哪些OFDMA時頻單元格被轉發到基站， 哪些被反射到用戶。402:連接請求接收模塊，接收來自用戶或中繼的連接請求；403:連接通告發送模塊，當連接請求接收模塊402接收到連接請求後，査詢目的用戶所在的中繼，並向該中繼轉發連接通告；404:連接確認接收模塊，接收來自用戶或中繼的連接確認；405:連接確認轉發模塊，當連接確認接收模塊404接收到連接確認後，向該連接確認所對應得連接請求的發送者(用戶或中繼)轉發連接確認;406:調度模塊，根據連接中的源用戶和目的用戶所在的中繼對應的反射轉發表，決定給源用戶和目的用戶分配哪些OFDMA時頻單元格；407:調度表發送模塊，把調度模塊生成的調度表(即源和目的用戶的OFDMA時頻單元格分配狀況)向中繼和用戶發送。 7在上述結構的基礎上，用戶，中繼和基站協作完成直接消息轉發的 流程圖如圖l所示。為了簡明扼要表明系統各模塊的交互過程，其中少部 分模塊並未表現出來。
下面我們使用一個例子說明本發明的實施過程。
該例子的拓撲圖如圖3所示，圖中包括一個基站， 一個部分功能中繼，
想要通信的用戶1和用戶2。其中，傳統的WiMax系統中基站所看到的 OFDMA幀結構如圖4所示。圖4中的水平方向為OFDM符號(即時間)， 豎直方向為子信道(即頻率)，固定OFDM符號和子信道編號則得到一 個OFDMA時頻單元格。基站所看到的OFDMA幀結構可以分為下行部分 (即基站傳輸)和上行部分(用戶傳輸部分)。其中，上下行部分都可 以分別被細分為控制信道和數據信道。
為了使得部分功能中繼能夠完成直接消息轉發的功能，部分功能中 繼所看到的OFDMA幀結構和傳統的略有不同，如圖5所示。部分功能中 繼的OFDMA幀結構數據信道又被詳細劃分為反射數據信道和轉發數據信 道。其中上行反射數據信道的數據將不向基站進行轉發，而是在下行反 射數據信道中進行重新傳輸。
基站的中繼反射轉發表收集配置模塊負責收集部分功能中繼的反射 和轉發數據信道設置，從而得知數據安排在哪些OFDMA時頻單元格時， 會被轉發給自己；安排在另外哪些OFDMA時頻單元格時，會被直接反射 給該中繼的其它用戶。有了該先驗知識後，基站在安排那些通信的兩個 用戶都在同一個部分功能中繼時，就可以把用戶l的數據放在部分功能中 繼的上行反射數據信道，並通知用戶2在對應的下行反射數據信道進行收 聽，從而能夠達到直接消息轉發的目的。
該實施例的詳細流程如下.-步驟l，用戶l通過上行控制信道向部分功能中繼發出連接請求； 步驟2，部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接請求後，發現該請求發 生在上行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給基站；
步驟3，基站接收到連接請求後，查詢連接請求所在目的用戶，即用戶2 所在的中繼為部分功能中繼，基站把連接通告消息通過下行控制信道發 送給部分功能中繼；步驟4，部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接通告後，發現該通告發 生在下行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給用戶2;
步驟5，用戶2的連接通告接收模塊接收到連接通告後，通過上行控制信
道回復連接確認；
步驟6，部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接確認後，發現該確認發 生在上行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給基站；
步驟7，基站接收到連接確認後，啟用連接確認轉發模塊給部分功能中繼;
步驟8，部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接確認後，發現該確認發
生在下行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給用戶l;
步驟9，用戶l的連接確認接收模塊接收到連接確認後，認為連接己經成
功建立；
步驟IO，基站的調度模塊發現用戶1和用戶2同屬於部分功能中繼，因此 啟用直接消息轉發。基站通過中繼反射轉發表配置收集模塊了解到中繼 的上下行反射數據信道位置和映射後，安排調度表為用戶l在部分功能 中繼的上行數據反射區域內發送數據，用戶2在對應的下行數據反射區域 內接收數據。
步驟ll，基站的調度表發送模塊把調度模塊產生的調度表在下行控制信 道發給部分功能中繼；
步驟12，部分功能中繼接收到調度表後，發現該調度表發生在下行控制 信道，因此啟用轉發模塊轉發給用戶1和用戶2; 步驟13，用戶l接收到調度表後，查詢到自己對應的調度條目； 步驟14，用戶2接收到調度表後，查詢到自己對應的調度條目； 步驟15，用戶l根據調度條目在上行反射數據信道中發送數據； 步驟16，部分功能中繼的接收判決模塊接收到數據後，發現數據來自上 行反射數據信道，因此啟用反射模塊在下行反射數據信道發送數據； 步驟17，用戶2根據接收到調度表在下行反射數據信道聆聽，恰好接收到 部分功能中繼發來的數據，從而完成整個通信過程。
權利要求
1.一種部分功能OFDMA中繼系統直接消息轉發的實現方法，包括步驟用戶1通過上行控制信道向部分功能中繼發出連接請求；部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接請求後，發現該請求發生在上行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給基站；基站接收到連接請求後，查詢連接請求所在目的用戶2所在的中繼為部分功能中繼，基站把連接通告消息通過下行控制信道發送給部分功能中繼；部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接通告後，發現該通告發生在下行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給用戶2；用戶2的連接通告接收模塊接收到連接通告後，通過上行控制信道回復連接確認；部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接確認後，發現該確認發生在上行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給基站；基站接收到連接確認後，啟用連接確認轉發模塊給部分功能中繼；部分功能中繼的接收判決模塊接收到連接確認後，發現該確認發生在下行控制信道，因此啟用轉發模塊轉發給用戶1；用戶1的連接確認接收模塊接收到連接確認後，認為連接已經成功建立；基站的調度模塊發現用戶1和用戶2同屬於部分功能中繼，因此啟用直接消息轉發，基站把用戶1安排在部分功能中繼的上行反射數據信道發送數據，把用戶2安排在部分功能中繼的下行反射數據信道接收數據。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於基站通過中繼反射轉發 表配置收集模塊了解到中繼的上下行反射數據信道位置和映射後安排調 度表。
3. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於還包括 基站的調度表發送模塊把調度模塊產生的調度表在下行控制信道發給部分功能中繼。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於還包括部分功能中繼接收到調度表後，發現該調度表發生在下行控制信道， 因此啟用轉發模塊轉發給用戶l和用戶2。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於還包括-用戶l接收到調度表後，查詢到自己對應的調度條目； 用戶2接收到調度表後，查詢到自己對應的調度條目； 用戶l根據調度條目在上行反射數據信道中發送數據； 部分功能中繼的接收判決模塊接收到數據後，發現數據來自上行反射數據信道，因此啟用反射模塊在下行反射數據信道發送數據；用戶2根據接收到調度表在下行反射數據信道聆聽，恰好接收到部分 功能中繼發來的數據。
6. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於部分功能中繼通過接收到 的數據所處的OFDMA時頻單元格決定反射還是轉發。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於部分功能中繼的每個 OFDMA時頻單元格是反射還是轉發已經預先確定，在通信過程中不進行 更改。
8. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於基站根據己知的部分功能 中繼的反射轉發表來決定直接消息轉發中用戶的調度表。
全文摘要
一種部分功能OFDMA中繼系統直接消息轉發的實現方法。本發明固定部分功能中繼的轉發和反射動作，在基站端根據該固定動作進行相應的調度，從而使得部分功能中繼在實際上具有了直接消息轉發的功能。
文檔編號H04L12/58GK101296020SQ20071009758
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月27日 優先權日2007年4月27日
發明者起 吳, 周盤宇, 林亨奎, 林恩澤, 梁宗闖 申請人:北京三星通信技術研究有限公司;三星電子株式會社