Структура кадра управления доступом к среде передачи в системе беспроводной связи

Структура кадра управления доступом к среде передачи в системе беспроводной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к беспроводной связи, более конкретно к структуре кадра управления доступом к среде передачи в системе беспроводной связи с улучшенной поддержкой времени ожидания.

Предшествующий уровень техники

Важным фактором для усовершенствованных систем беспроводной связи является время ожидания одностороннего пути воздушного интерфейса. Время ожидания воздушного интерфейса, прежде всего, зависит от длительности кадра управления доступом к среде (MAC). В разрабатываемом протоколе IEEE 802.16m, например, предложенное целевое время ожидания меньше, чем приблизительно 10 мс, и некоторые наблюдатели предположили, что намного более низкое время ожидания может потребоваться, чтобы конкурировать с другими разрабатываемыми протоколами, например с 3GPP LTE (Долгосрочное Развитие). Протокол IEEE 802.16m является развитием спецификации WiMAX-OFDMA для протокола IEEE 802.16e. Однако унаследованная структура кадра IEEE 802.16e TDD имеет относительно длинную продолжительность и не способна к достижению целей времени ожидания, установленных для IEEE 802.16m.

Эволюционные системы беспроводной связи должны также поддерживать оборудование унаследованных систем. Например, некоторые IEEE 802.16e и IEEE 802.16m базовые станции и мобильные станции, вероятно, будет сосуществовать в пределах той же самой сети при модернизации до более новой системы. Таким образом, IEEE 802.16e мобильные станции должны быть совместимыми с IEEE 802.16m базовыми станциями, и IEEE 802.16e базовые станции должны поддерживать IEEE 802.16m мобильные станции. Таким образом, структуры кадра для воздушных интерфейсов предлагаются в целях достижения более низкого времени ожидания и в некоторых вариантах осуществления для поддержания обратной совместимости.

Унаследованная система определена как система, совместимая с поднабором функциональных возможностей WirelessMAN-OFDMA, определенных стандартом IEEE 802.16-2004 (спецификация IEEE Std 802.16-2004: Part 16: Standard for Local and metropolitan area networks: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, June 2004) и измененным стандартом IEEE 802.16e-2005 (IEEE Std. 802.16e-2005, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks, Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems, Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands, and IEEE Std. 802.16- 2004/Corl-2005, Corrigendum 1, December 2005) и IEEE 802.16Cor2/D3, где поднабор определен посредством WiMAX Forum Mobile System Profile, Release 1.0 (Revision 1.4.0: 2007-05-02), исключая конкретные частотные диапазоны, специфицированные в секции 4.1.1.2 (Band Class Index).

Различные аспекты, признаки, особенности и преимущества раскрытия станут более понятными для специалистов в данной области техники после тщательного рассмотрения следующего детального описания изобретения с иллюстрирующими чертежами, описанными ниже. Чертежи могут быть упрощены для ясности и не обязательно представлены в масштабе.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - система беспроводной связи.

Фиг.2 - кадр унаследованного протокола, отображенный на подкадр 1:2 следующего поколения.

Фиг.3 - конфигурация структуры кадра, имеющая 75%-ный рабочий цикл.

Фиг.4 - другая конфигурация структуры кадра, имеющая 25%-ный рабочий цикл.

Фиг.5 - конфигурация структуры суперкадра.

Фиг.6 - кадр, имеющий множество подблоков равной длительности.

Фиг.7 - другой кадр, имеющий множество подблоков равной продолжительности.

Фиг.8 - кадр, имеющий множество подблоков равной длительности.

Фиг.9 - суперкадр, включающий в себя множество кадров равной длительности.

Фиг.10 - примерная гибридная структура кадра.

Фиг.11 - кадр, имеющий области ресурсов первого и второго протоколов.

Фиг.12 - другой кадр, имеющий области ресурсов первого и второго протоколов.

Фиг.13 - кадр, имеющий области ресурсов первого и второго протоколов.

Фиг.14 - кадр, имеющий области ресурсов первого и второго протоколов.

Фиг.15 - кадр, имеющий области ресурсов первого и второго протоколов.

Фиг.16 - последовательность радиокадров, имеющих первую и вторую области ресурсов.

Фиг.17 - другая последовательность радиокадров, имеющих первую и вторую области ресурсов.

Фиг.18 - другая последовательность радиокадров, имеющих первую и вторую области ресурсов.

Детальное описание

На фиг.1 система 100 беспроводной связи содержит один или более фиксированных базовых инфраструктурных блоков, формирующих сеть, распределенную по географической области. Базовый блок может также упоминаться как пункт доступа, терминал доступа, Узел-B, eNode-B или определяться другой терминологией, используемой в технике. Один или более базовых блоков 101 и 102 обслуживают некоторое количество удаленных блоков 103 и 110 в пределах обслуживаемой области, например ячейки (соты), или в пределах сектора ячейки. Удаленные блоки могут быть стационарными или являться терминалом. Удаленные блоки могут также упоминаться как абонентские блоки, мобильные станции, пользователи, терминалы, абонентские станции, пользовательское оборудование (UE), терминалы или определяться другой терминологией, используемой в технике.

Вообще, базовые блоки 101 и 102 передают сигналы 104 и 105 связи нисходящей линии к обслуживаемым удаленным блокам на, по меньшей мере, части тех же самых ресурсов (время и/или частота). Удаленные блоки 103 и 110 осуществляют связь с одним или более базовыми блоками 101 и 102 посредством сигналов 106 и 113 связи восходящей линии. Один или более базовых блоков могут содержать один или более передатчиков и один или более приемников, которые обслуживают удаленные блоки. Удаленные блоки могут также содержать один или более передатчиков и один или более приемников.

В одном варианте осуществления система связи использует OFDMA или архитектуру FDMA следующего поколения, основанную на одной несущей (SC) для передач восходящей линии, такую как FDMA с перемежением (IFDMA), локализованный FDMA (LFDMA), OFDM с DFT-расширением (DFT-SOFDM) с IFDMA или LFDMA. В системах, основанных на OFDM, радиоресурсы включают в себя символы OFDM, которые могут быть разделены на сегменты, которые являются группировками поднесущих. Примерным основанным на OFDM протоколом является IEEE 802.16(e).

В принципе, система беспроводной связи может реализовать более чем одну технологию связи, как это типично для систем, модернизированных с более новой технологией, например, согласно развитию GSM для UMTS и будущим версиям UMTS. На фиг.1, например, один или более базовых блоков 101 могут быть базовыми станциями унаследованной технологии, например базовыми станциями протокола IEEE 802.16(e), а другая базовая станция может быть базовой станцией технологии более нового поколения, например базовой станцией протокола IEEE 802.16(m). В этих случаях в общем случае желательно, чтобы новые технологии были обратно совместимыми с унаследованной технологией. Для развития IEEE 802.16(e) ограничение по обратной совместимости подразумевает, что унаследованная структура кадра, например длительность 5 мс кадра 802.16(e), должна поддерживаться базовыми станциями протокола 802.16(m). Дополнительно, чтобы эффективно поддерживать чувствительные к задержке приложения, базовые станции 802.16(m) должны быть в состоянии обслуживать и унаследованные терминалы 802.16(m) в пределах общей структуры кадра.

Относительно структуры кадра, в принципе необходимо проектировать кадры, имеющие относительно короткую длительность, чтобы уменьшить время ожидания. Таким образом, чтобы обеспечить низкое время ожидания в системах 802.16m с обратной совместимостью, необходимо разработать структуру подкадра, основанную на унаследованном кадре 802.16(e). Чтобы учитывать требования по времени ожидания, необходимо проектировать кадры с длительностью короче чем 5 мс. Однако чтобы эффективно обслуживать унаследованный трафик, также необходимо, чтобы системы 802.16(m) имели унаследованные кадры длительностью 5 мс. Таким образом, два широких класса кадров потребовались бы для системы 802.16(m), имеющей сниженное время ожидания и поддержку для унаследованных устройств 802.16(e). Первый класс включает в себя полный кадр (имеющий длительность 5 мс) с одним интервалом DL и одним интервалом UL подобно унаследованным кадрам 802.16(e) TDD. Второй класс кадров включает в себя подкадр. Например, кадр 5 мс имеет N интервалов DL и N интервалов UL. Этот кадр может также содержать N интервалов промежутков перехода передачи/приема (TTG) и промежутков перехода приема передачи (RTG). N может поддерживаться малым, типично N=2, чтобы ограничивать служебные сигналы, связанные с TTG и RTG. Согласно этой примерной схеме, унаследованные кадры 802.16(e) TDD могут быть только полным кадром, а кадры 802.16(m) - предпочтительно подкадрами 1:2, хотя они могли бы также быть полными кадрами. h-кадры могут быть или полным кадром, или подкадром 1:2. Фиг.2 иллюстрирует подкадр 1:2 802.16(m), который является обратно совместимым с унаследованным кадром 802.16(e) TDD, причем первый и третий блоки являются блоками нисходящей линии связи, а второй и четвертый блоки - блоками восходящей линии. В общем случае длина интервалов блоков может быть различной.

Кадры 802.16(m) длительностью 5 мс могут составляться из следующих типов основных областей: е-DL область, используемая для передачи трафика нисходящей линии на 802.16(e) терминал; е-UL: область, выделенная для передачи данных и управляющих сообщений 802.16(e) терминалами; m-DL: область, выделенная для передачи на 802.16(m) терминал; и m-UL: область, выделенная для передачи 802.16(m) терминалами. е-DL и е-UL области могут также использоваться для передач к/от 802.16(m) терминалов. В общем случае кадры 802.16(m) областей (структуры подканала и пилот-сигнала) могут отличаться от таковых для 802.16(e) областей. В зависимости от множества унаследованных терминалов и терминалов более новых поколений может быть необходимо распределять весь кадр длительностью 5 мс для 802.16(e) услуг или 802.16(m) услуг.

Используя эти различные типы областей, могут быть созданы различные типы структур кадра длительностью 5 мс, чтобы удовлетворить требованиям услуг трафика. Ими являются: е-кадры, составленные только из е-DL и е-UL областей, используемые для обслуживания унаследованных 802.16(e) TDD терминалов (802.16(m) терминалы могут также обслуживаться в унаследованном режиме); m-кадры, составленные из m-DL и m-UL областей только для обслуживания 802.16(m) терминалов; h-кадры, содержащие и e-DL/е-UL, и m-DL/m-UL области для обслуживания 802.16(e) и 802.16(m) терминалов. 802.16(m) часть и 802.16(e) часть должны мультиплексироваться с временным разделением, чтобы 802.16(m) канал управления, пилот-сигнал и подканалы могли обеспечивать гибкость.

В зависимости от совокупности типов устройств и структуры трафика может потребоваться обрабатывать m-кадр или h-кадр как унаследованный виртуальный кадр в ячейке/секторе. m-DL и m-UL области в этих кадрах могут иметь различные структуры подканала /пилот-сигнала, чем унаследованные системы; эти области следует рассматривать как "мертвые зоны", которые не должны использовать унаследованные терминалы. Полный кадр, будучи подобным по структуре унаследованному 802.16(e) кадру, может быть легко отображен на унаследованный виртуальный кадр с полным использованием ресурсов кадра. Однако подкадр 1:N, который может также быть отображен на унаследованный 802.16(e) виртуальный кадр, будет содержать "мертвую(ые) зону(ы)", где никакая 802.16(e) (TDD) передача не может быть разрешена, чтобы гарантировать DL/UL синхронизацию.

802.16(m) базовый блок может предоставлять услугу унаследованным 802.16(e) терминалам в полных кадрах. Чтобы предоставлять услугу в подкадре 1:N, 802.16(m), базовый блок может отображать унаследованный виртуальный кадр 5 мс на N смежных подкадров, и последовательность подкадров может быть организована как последовательность унаследованных виртуальных кадров длительностью 5 мс. Имеется N вариантов выбора для положения разделения дуплексного кадра с временным разделением (TDD) в унаследованном виртуальном кадре. Требование синхронизации в масштабе системы для системы TDD налагает дополнительные ограничения на интервалы передачи нисходящей линии и восходящей линии, создавая мертвые зоны, во время которых никакая передача не должна выполняться к унаследованным 802.16(e) терминалам и от них. Однако передачи к 802.16(m) терминалам и от них возможны в этих мертвых зонах. Фиг.3 иллюстрирует первую конфигурацию, в которой унаследованный 802.16(e) TDD терминал получает кадр длительностью 5 мс, имеющий 75%-ый рабочий цикл. Кадр включает в себя унаследованную преамбулу 302, DL-отображение 304 и мертвую зону 306, во время которой отсутствует какое-либо унаследованное распределение нисходящей линии во время 802.16(m) интервала восходящей линии. Фиг.4 иллюстрирует вторую конфигурацию, в которой кадр включает в себя мертвую зону 406, во время которой отсутствует какое-либо унаследованное распределение восходящей линии во время 802.16(m) интервала нисходящей линии.

Типовая структура сообщения и его параметры для указания мертвой зоны показаны в Таблице 1.

Таблица 1Параметр сообщения для указания мертвой зоны
Параметр	Значение
Местоположение	<номер символа>/<время>
Тег выделенного пилот-сигнала	0 или 1

В вышеупомянутом сообщении параметр "местоположение" указывает положение в пределах кадра во времени (которое может быть обозначено числом символов в кадре или абсолютным временем или сдвигом времени от начала кадра или сдвигом от некоторого другого определенного времени); интерпретация параметра "местоположение" зависит от значения параметра "тег выделенного пилот-сигнала". Если "тег выделенного пилот-сигнала" равен 1, то выделены пилотные символы после "местоположения"; если он равен 0, то это указывает, что пилотные символы после "местоположения" не являются выделенными пилот-сигналами. Таким образом, зона с выделенными пилот-сигналами может быть описана двумя случаями этого сообщения: первое сообщение с тегом выделенного пилот-сигнала, равным l, и местоположением, равным "T1", сопровождаемым вторым сообщением с тегом выделенного пилот-сигнала, равным 0, и местоположением, равным "T2", где T2>=T1; унаследованный терминал, которому были распределены ресурсы в пределах этой зоны, должен использовать только пилот-сигналы в пределах своего пакета для оценивания канала. Унаследованный терминал, которому не были распределены ресурсы в пределах этой зоны, будет игнорировать пилот-сигналы в этой зоне, и также ему не нужно будет декодировать любую из передач данных в пределах выделенной зоны пилот-сигнала. Это в комбинации с BS, не выполняющим распределение любому 16e мобильному терминалу в зоне, косвенным образом отключает или изолирует 16e мобильные терминалы от этой зоны. Таким образом, 16e мобильный терминал эффективно игнорирует то, что находится в зоне.

Примерным сообщением, которое может использоваться, чтобы указывать мертвые зоны, является STC_DL_ZONE_IE() спецификации IEEE 802.16e; параметры "сдвиг символа OFDMA" и "выделенные пилот-сигналы" в этом сообщении соответствуют параметрам "местоположение" и "тег выделенного пилот-сигнала" в вышеупомянутом типовом сообщении в Таблице 1.

Другая структура сообщения и ее параметры, которые могут использоваться, чтобы реализовать мертвые зоны, показаны в Таблице 2.

Таблица 2Тип 2 сообщения мертвой зоны
Параметр	Значение
Начальный символ	<номер символа>/<время>
Начальный подканал	<номер поднесущей>/<номер подканала>
Счет символа	<число символов>/<длительность по времени>
Счет подканала	<число поднесущих>/<число подканалов>

Эти четыре параметра описывают прямоугольную мертвую зону частотно-временных ресурсов. В этом сообщении параметр "начальный символ" указывает местоположение в пределах кадра во времени (что может быть обозначено номером символа в пределах кадра или абсолютным временем или сдвигом по времени от начала кадра или сдвигом от некоторого другого определенного времени), где начинается мертвая зона; "счет символа" указывает продолжительность мертвой зоны, начинающейся с "начального символа". Параметр "начальный подканал" указывает местоположение по частоте поднесущей, где начинается мертвая зона; оно указано в блоках поднесущей или подканала, что является группой поднесущих; "счет подканала" указывает длину мертвой зоны в частотном измерении. Примером этого типа сообщения является PAPR_Reduction_and_Safety_Zone_Allocation_IE() (информационный элемент распределения зоны безопасности и снижения PAPR) спецификации IEEE 802.16e. В этом сообщении параметры “сдвиг символа OFDMA", “сдвиг подканала”, “No. символов OFDMA" и "No. подканалов" соответствует параметрам "начальный символ", "начальный подканал", "счет символа" и "счет подканала" типового сообщения мертвой зоны типа 2 соответственно; параметр PAPR_Reduction_Safety_Zone в сообщении PAPR_Reduction_and_Safety_Zone_Allocation_IE() должен быть установлен в "1", чтобы указывать уменьшенную зону помех унаследованному терминалу; это будет эффективно предписывать терминалу не выполнять никакую передачу восходящей линии в этой зоне.

Достижение баланса между эффективной поддержкой унаследованной услуги и 802.16(m) услуги с низким временем ожидания является проблематичным с однородным типом кадра. Полные кадры, обсужденные выше, оказывают эффективную поддержку унаследованной характеристике, жертвуя характеристикой времени ожидания для 802.16(m) терминалов. Подкадры обеспечивают поддержку времени ожидания 802.16(m) терминалов, жертвуя возможностями унаследованных терминалов в форме мертвых зон.

В одном варианте осуществления гетерогенная конфигурация содержит как полные кадры, так и подкадры, причем полные кадры подкадры перемежаются по времени. В пределах соты полные кадры, прежде всего, используются для обслуживания унаследованных терминалов в соте, тогда как подкадры прежде всего используются для обслуживания 802.16(m) терминалов. Однако для обслуживания пакетов с неотложными ограничениями задержки любой тип кадра может использоваться для обслуживания любого типа терминала. Полные кадры и подкадры организованы в повторяющихся комбинациях, называемых суперкадром.

В суперкадре по фиг.5 шаблон перемежения состоит из двух подкадров 1:2 с последующим одним полным кадром. Этот шаблон в принципе один и тот же по всему сектору/ячейкам. Первый суперкадр содержит конфигурацию 802.16(e) TDD виртуального кадра с 75%-ным рабочим циклом, и второй суперкадр содержит конфигурацию 802.16(e) TDD виртуального кадра с 25%-ным рабочим циклом. Вообще, для тех же самых 802.16(e) TDD виртуальных кадров опции конфигурации могут быть различными для различных базовых станций. Одна базовая станция может использовать 802.16(e) виртуальные кадры для осуществления связи с унаследованным терминалом, в то время как другая соседняя базовая станция может использовать 1:2 структуру 16m подкадра для осуществления связи с 16m базовой станцией без любых нежелательных помех между передачами нисходящей линии и восходящей линии. Пропорция различных типов кадров и их шаблон перемежения в суперкадре в общем случае определяется пропорцией 802.16(e) и 802.16(m) терминалов в системе. Конфигурации могут быть реализованы на системной основе, чтобы гарантировать отсутствие конфликта между передачей базового блока и приемом в смежных ячейках (например, отсутствие конфликта в TDD Tx/Rx границах среди смежных ячеек).

Таким образом, объект инфраструктуры беспроводной связи следующего поколения, например, 802.16(m) базовый блок по фиг.1, должен был бы передавать суперкадр, включающий в себя множество кадров, причем каждый кадр включает в себя, по меньшей мере, две области. Области, в принципе, являются некоторого рода ресурсом, который может быть назначен терминалам для связи по восходящей линии или нисходящей линии в случае системы TDD. Суперкадры обычно передаются в последовательности. Эта структура суперкадра должна передаваться ко всем базовым станциям в системе TDD, чтобы поддерживать синхронизацию всех секторов и ячейки, чтобы гарантировать отсутствие конфликта между передачей базового блока и приемом в смежных ячейках. Эта структура может быть сообщена в управляющем сообщении, определяющем характеристику конфигурации областей в пределах каждого кадра суперкадра. Управляющее сообщение может быть передано к другим базовым станциям по сети наземных линий связи или другими средствами, такими как линии радиосвязи между базовыми станциями. Это управляющее сообщение может также быть передано на терминалы, по меньшей мере, в одном кадре суперкадра. Сообщение может определять характеристику конфигурации областей в пределах каждого кадра того же самого суперкадра, в котором возникает сообщение, или в кадрах другого суперкадра, например последующего суперкадра. В одном варианте осуществления характеристика конфигурации областей в пределах каждого кадра суперкадра определена в МАР управляющего сообщения или другими средствами. В любом случае в некоторых вариантах осуществления управляющее сообщение может содержать ссылочный номер, определяющий карту, применимую для суперкадра, таким образом позволяя терминалам различать среди версий управляющего сообщения, содержащего характеристику конфигурации.

В одном варианте осуществления характеристика конфигурации областей выбрана из группы, содержащей области числа; размер области; тип области (например, восходящей линии или нисходящей линии для системы TDD) и порядок областей. Множество характеристик могут также быть определены. В одном варианте осуществления для системы TDD управляющее сообщение определяет, являются ли области кадра областями восходящей линии или областями нисходящей линии. Таким образом, области выбираются из группы областей, содержащих область восходящей линии и область нисходящей линии. Управляющее сообщение может также определить число областей восходящей линии или областей нисходящей линии в пределах каждого кадра суперкадра. В некоторых вариантах осуществления управляющее сообщение определяет размер областей восходящей линии или областей нисходящей линии в пределах каждого кадра суперкадра. На фиг.5 кадры в общем случае имеют различные числа блоков ресурса (блок ресурса - это интервал передачи нисходящей линии или восходящей линии). Например, первый и второй подкадры длительностью 5 мс имеют четыре блока ресурса, а третий подкадр длительностью 5 мс имеет два блока.

Есть различные способы конфигурирования кадров, которые обеспечивают обратную совместимость и уменьшают время ожидания на основе предложенной структуры. Другим фактором, который должен учитываться при проектировании структуры кадра нового протокола, является поддержка как TDD, так и FDD. Предпочтительно, подобные структуры кадров и подкадров могут быть применены как для TDD, так и для FDD.

В одном варианте осуществления кадр разделен на множество блоков равного размера, причем блоки могут поддерживать один или более протоколов, например IEEE 802.16(e) и/или 802.16(m). Такой кадр позволил бы объекту 802.16(m) инфраструктуры беспроводной связи назначать радиоресурсы как 802.16(e), так и 802.16(m) беспроводным терминалам. В принципе, радиокадр включает в себя множество блоков, включая первый блок и последний блок, причем каждый блок включает в себя множество символов. В одном варианте осуществления каждый блок включает в себя существенно то же самое число символов. Первый блок включает в себя преамбулу первого протокола, например преамбулу унаследованного протокола, такого как 802.16(e). Остальные блоки в кадре лишены преамбулы первого протокола.

В принципе, радиокадр включает в себя, по меньшей мере, один блок первого протокола и/или, по меньшей мере, один блок второго протокола, например 802.16(e) и/или 802.16(m) блоки. В некотором варианте осуществления кадр включает в себя блок как первого, так и второго протокола. В другом варианте осуществления кадр включает в себя только блоки второго протокола, например 802.16(m) блоки. Радиокадр включает в себя сообщение управления распределением для распределения ресурсов в пределах блока протокола. В кадрах, которые включают в себя блоки первого и второго протокола, радиокадр включает в себя сообщение управления распределением первого протокола для распределения ресурсов в блоке первого протокола, и сообщение управления распределением второго протокола для распределения ресурсов в блоке второго протокола. В одном варианте осуществления сообщение управления распределением является сообщением управления распределением первого протокола для распределения ресурсов в пределах блока первого протокола радиокадра, например последующего кадра, который отличен от радиокадра, в пределах которого расположено сообщение управления распределением первого протокола. В одном варианте осуществления первое сообщение управления распределением расположено в первом блоке. Первый блок может быть блоком первого или второго протокола, например 802.16(e) или 802.16(m) блоком.

Подблоки могут быть описаны на основе их положения в кадре и характеристиках подблока. Например, кадр длительностью 5 мс, поддерживающий как 802.16(e), так и 802.16(m) протокол, может характеризоваться как один из типов областей, обсужденных выше. Имеется пять типов 802.16(m) подблоков. Каждый подблок имеет уникальную характеристику, предназначенную для достижения целей обратной совместимости и эффективных 802.16(m) рабочих показателей. 802.16(m) DL ведущий подблок содержит унаследованную 802.16(e) преамбулу в первом символе. Остальные символы кадра могут быть распределены для 802.16(m). Этот подблок может передаваться только в первом подкадре. 802.16(m) DL ведущий совместимый подблок также содержит 802.16(e) FCH и 802.16e DL-МАР в дополнение к 16e преамбуле для обратной совместимости с унаследованными терминалами. Остальные символы распределены для 802.016(m). Ведущий совместимый подблок может быть передан только в первом подкадре. 802.16(m) подблок синхронизации содержит широковещательное управление, которое может использоваться, чтобы синхронизировать 802.16(m) терминал и описывать более широкие аспекты 802.16(m) кадра. Этот подблок занимает уникальное положение в кадре длительностью 5 мс в качестве опоры для синхронизации. Второй подкадр является соответствующим, но не необходимым положением для этого подблока синхронизации. 802.16(m) DL подблок является родовым 16m подблоком, который содержит 802.16(m) данные нисходящей линии и 802.16(m) управление. Это может занимать 2-й, 3-й или 4-й подкадр. 802.16(m) UL подблок является родовым 802.16(m) подблоком, содержащим 802.16(m) данные нисходящей линии и 802.16(m) управление. Этот блок может занимать 2-й, 3-й или 4-й подкадр.

Имеется пять типов 802.16(e) подблоков, которые могут быть распределены в 802.16(m) структуре кадра. Эти подблоки соответствуют унаследованной спецификации 802.16(e) кадров и не могут различаться от унаследованных 802.16(e) кадров унаследованным мобильным терминалом. Унаследованный DL ведущий подблок идентичен унаследованным кадрам, содержащим 802.16(e) преамбулу, 802.16(e) FCH, 802.16(e) DL-МАР. Этот подблок будет содержать 802.16(e) данные нисходящей линии и типично содержал бы UL МАР. Унаследованный DL вторичный подблок идентичен унаследованной 802.16(e) нумерологии и содержит 802.16(e) DL данные. Унаследованный DL вторичный подблок может только следовать за унаследованным DL ведущим подблоком. Унаследованный DL третичный подблок идентичен унаследованной 802.16(e) нумерологии и содержит 802.16(e) DL данные. Унаследованный DL третичный подблок может только следовать за унаследованным DL вторичным подблоком. Унаследованный UL третичный подблок содержит унаследованные данные восходящей линии и может также содержать унаследованное управление восходящей линии. Унаследованный UL хвостовой подблок содержит унаследованные данные восходящей линии и может также содержать унаследованное управление восходящей линии.

В одной реализации распределенный тип подблока зависит от положения кадра. Следующие подблоки могут быть распределены для первого положения подкадра: 802.16(m) ведущий подблок; 802.16(m) DL совместимый ведущий подблок; и унаследованный DL ведущий подблок. Следующие подблоки могут быть распределены для второго положения подкадра: 802.16(m) подблок синхронизации; 802.16(m) DL подблок; 802.16(m) UL подблок, и унаследованный DL вторичный подблок. Следующие подблоки могут быть распределены для третьего положения подкадра: 802.16(m) DL подблок; 802.16(m) UL подблок; унаследованный DL третичный подблок и унаследованный UL третичный подблок. Следующие подблоки могут быть распределены для четвертого положения подкадров: 802.16(m) DL подблок; 802.16(m) UL подблок и унаследованный UL хвостовой подблок.

Используя эти различные типы областей, различные типы структур кадра могут быть созданы, чтобы удовлетворять требованиям услуг трафика, также обсужденным выше. В общем случае первый блок в кадре является DL областью с первым символом, распределенным для преамбулы. Последний символ или последние 2 или 3 символа для ячеек с относительно большими радиусами DL блока, если следующий блок является UL блоком, будут распределены для TTG. Если последний блок является UL блоком, то последняя часть кадра длительностью 5 мс распределена для RTG. Для дополнительного DL/UL разделения первый символ DL блока (после UL блока) распределен для RTG.

На фиг.6 показан примерный 802.16(m) кадр 600, имеющий подблоки одинакового размера. Кадр содержит преамбулу 602 и RTG 604. Все четыре блока 606, 608, 610 и 612 содержат m-DL или m-UL область и не содержат никакой унаследованной 802.16(e) структуры. Первый блок (подкадр) в m-кадре содержит 802.16(m)-DL область. Есть несколько возможных разделений TDD: 75%, 50%, 25% или 100% (полный DL или полный UL кадр). Могут быть сформированы форматы как полного кадра, так подкадра 1:2 m-кадров. Так как m-кадр не поддерживает 802.16(e) данные, служебная нагрузка управления этого кадра может быть малой в зависимости от схемы 802.16(m) канала управления. Всего 3 бита могут потребоваться для сигнализации структуры 802.16(m) кадра. Кадр является кадром длительностью 5 мс с 12 символами на кадр. В других вариантах осуществления, однако, кадр может иметь большую или меньшую длительность, и каждый блок может содержать некоторое другое число символов.

На фиг.7 показан гибридный кадр 700, также называемый НЕМ-I кадром, имеющим подблоки равного размера, предназначенные для обслуживания как 802.16(e), так и 802.16(m) данных трафика в том же самом интервале длительностью 5 мс. Кадр содержит преамбулу 702 и RTG 704. Первый блок является 802.16(e) DL областью, начинающейся с 1-символьной преамбулы с последующими 802.16(e) МАР 706 и 802.16(e) областью 708 ресурсов DL трафика. Другие 3 блока являются комбинацией 802.16(e) и 802.16(m) областей (DL или UL). Для 802.16(e) терминалов 802.16(m) подкадры находятся в отдельной зоне с выделенными пилот-сигналами. Как полный кадр, так и подкадр 1:2 могут быть сформированы с этим типом кадра. В этой структуре есть несколько ограничений: 2-й блок не может быть е-UL, потому что он не будет удовлетворять TTD разделениям, разрешенным в унаследованных 802.16(e) системах. Для формирования подкадров 1:2 2-й блок должен быть m-UL. Это требует, чтобы 802.16(m) элемент МАР располагался в 1-ом блоке или в предыдущем интервале кадра длительностью 5 мс. Кадр 700 включает в себя служебную нагрузку 16e МАР полного размера, чтобы поддерживать 802.16(e) трафик. Однако так как часть кадра распределена для 802.16(m) трафика, число 802.16(e) пользователей в этом кадре меньше, чем для унаследованного 802.16(e) кадра. Служебная нагрузка канала управления кадра 700 является средней. Всего 5 битов могут потребоваться для сигнализации структуры 802.16(m) кадра.

На фиг.8 показан кадр 800, также называемый HEM-II кадром, имеющим подблоки равного размера, который поддерживает только 802.16(m) трафик данных. Кадр содержит преамбулу 802 и RTG 804. За символом следует 802.16(e) базовый МАР 806. 802.16(e) базовый МАР гарантирует обратную совместимость и включает в себя только существенные IE (информационные элементы) базового МАР, такие как обязательные элементы, содержащиеся в IEEE 802.16e сжатой карты. IEEE 802.16e сжатая карта содержит следующие существенные элементы: указатель сжатой карты, присоединенный UL-МАР, зарезервированный бит, длина Мар-сообщения, PHY поле синхронизации, DCD отсчет, ID оператора, ID сектора, символы отсутствия OFDMA и DL IE отсчет.

Размер 802.16(e) базового МАР находится приблизительно между 2 и 4 символами OFDM. Остальная часть первого блока содержит 802.16(m)-DL область 808. Последний блок содержит 802.16(m) UL область и другие 2 блока содержат 802.16(m) DL или 802.16(m) UL области. Как полный кадр, так и подкадр 1:2 могут быть сформированы, используя эту конфигурацию. Служебная нагрузка управления для кадра 800 мала, так как он не поддерживает 802.16(e) трафик данных. Всего 2 бита могут потребоваться для сигнализации структуры кадра 800. Даже если кадр 700 по фиг.7 и кадр 800 по фиг.8 могут быть объединены в один тип кадра, имеется экономия в сигнализации управления при их разделении.

Фиг.9 иллюстрирует общую структуру суперкадра 900, содержащего множество кадров длительностью 5 мс, имеющих подблоки фиксированной длительности, причем кадры поддерживают 802.16(e) или 802.16(m) терминалы или их комбинацию.

В одном варианте осуществления 802.16(m) структура кадра основана на суперкадре длительностью 20 мс. Чтобы уменьшить служебную нагрузку управления и упростить сигнализацию и обнаружение для 802.16(m) мобильных терминалов (избежать слепого обнаружения) первый кадр 902 суперкадра имеет тип, проиллюстрированный на фиг.8, или m-кадр, проиллюстрированный на фиг.6. 802.16(m) широковещательный канал (m-BCH) 904 расположен в конце 1-го блока первого кадра и может использоваться, чтобы определить 2 мс фазу, когда терминал инициализируется. 802.16(m) структура кадра должна быть прозрачной для унаследованных 802.16(e) терминалов. Таким образом, 802.16(e) терминалам не нужно обнаруживать какой-либо новый управляющий сигнал. В гибридном кадре для 802.16(m) области выделена отдельная зона с выделенными пилот-сигналами. Управляющий сигнал в сигнализации 802.16(m) терминалов о структуре суперкадра, кадра и подкадра основан на иерархической структуре. Этот сигнал является частью m-BCH и передается каждые 20 мс. Кодированный BCH может быть отображен на число x (например, x=2) суперкадров в пределах интервала длительностью 40 мс (если x-2). Размер сигнала должен быть уменьшен и сделан надежным, так как он широковещательно передается. Примерный управляющий сигнал структуры суперкадра проиллюстрирован в Таблице 3.

Таблица 4 иллюстрирует управляющий сигнал структуры подкадра m-кадра.

Таблица 5 иллюстрирует управляющий сигнал структуры HEM-II подкадра.

Поле	Размер сигнала
1-й подкадр:DL-16m
2-й подкадрDL-16m: 0UL-16m: 1	1 бит
3-й подкадрDL-16m: 0UL-16m: 1	1 бит
4-й подкадр:UL-16m
Всего	2 бита
Таблица 5Управляющий сигнал структуры HEM-II подкадра

Таблица 6 иллюстрирует примерный управляющий сигнал структуры HEM-I подкадра

Поле	Размер сигнала
1-й подкадр:DL-16m
2-й подкадрDL-16m: 00UL-16m: 01DL-16е: 10UL-16е: 11	2 бита
3-й подкадрDL-16m: 00UL-16m: 01DL-16е: 10UL-16е: 11	2 бита
4-й подкадрUL-16m: 0UL-16е: 1	1 бит
Всего	5 бита
Таблица 6Управляющий сигнал структуры HEM-I подкадра

На фиг.9 примерная структура кадра, приведенная выше, описана для системы TDD 16m. Однако в альтернативном варианте осуществления подобную структуру кадра/подкадра можно применить для FDD 802.16(m). Кроме того, даже есть только четыре подкадра в пределах одного кадра длительностью 5 мс, в пределах одного суперкадра имеется 16 подкадров. Так как управляющий сигнал в Таблицах 1-4 может выделить DL/UL и e/m для каждого подкадра, гранулярность разделения между DL/UL и e/m равна 1/16 или 6,25%.

Фиг.10 иллюстрирует примерную гибридную структуру кадра, которая поддерживает 802.16(e) и 802.16(m). Как обсуждено, кадр длительностью 5 мс начинается с 802.16(e) преамбулы. 802.16(e) терминалы определяют 802.16(e) и 802.16(m) распределения из 802.16(e) МАР, где 802.16(m) область выделена как отдельная зона. 802.16(m) область составлены из одного или более m подкадров, которые имеют фиксированный размер и расположены между областями 802.16(e) DL и 802.16(e) UL. Эта схема подобна HEM-I за исключением того, что размеры подкадров различны, DL/UL разделено, а e/m фиксировано. Фиг.10 иллюстрирует примерную структуру. Длительность m подкадра может быть выбрана из множителей 48 символов; в этом случае 16 символов. Число и размер m подкадр