CN101517956A - 在用于ieee802.22wran通信***的物理层中捆绑相邻的电视频带、副载波分配、数据突发定义和扩展ofdma - Google Patents

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Abstract

对于 802．22 WRAN技术规范的物理（PHY）层，本发明提供了一种***（800）、设备（700 600）和方法，用于：信道捆绑；副载波分配，包括对于不同信道捆绑选项的子信道定义和在子信道内的导引与数据载波分配；数据突发定义；以及扩展OFDMA调制。

Description

在用于IEEE802.22WRAN通信***的物理层中捆绑相邻的电视频带、副载波分配、数据突发定义和扩展OFDMA
相关的申请
本发明涉及以下的共同待决的申请，它们的全部内容在此引入以供参考，就如同其在这里被充分地阐述：
由Carlos CORDEIRO等人在2005年9月16日提交的、标题为“Cognitive MAC(CMAC)Proposal for IEEE 802.22 WRAN Systems”的临时申请，代理人案号2904；
由Carlos Cordeiro等人在2005年11月4日提交的“SpectrumManagement in Dynamic Spectrum Access Wireless Systems”，代理人案号2296；以及
Vasanth GADDAM等人的“Physical Layer Superframe，Frame，Preambleand Control Header for IEEE 802.22 WRAN Communication Systems”，代理人案号6330。
本发明涉及用于IEEE 802.22WRAN***的物理层(PHY)。更具体地，本发明提供用来捆绑(bond)相邻的电视频带以用于WRAN***的PHY层。最具体地，本发明提供PHY的某些关键元素，诸如用于WRAN通信***的信道捆绑、副载波分配、数据突发定义和扩展(spread)OFDMA调制。
IEEE 802.22工作组被特许来开发用于基于认知无线电的PHY/MAC/空中接口的标准，以供免执照的(license-exempt)设备在无干扰的基础上在被分配给电视广播服务的频谱上使用。在这方面，该工作组已发布一个征集建议的邀约(call for proposals)(CFP)，请求提交针对用于初始802.22技术规范的技术的选择的建议。可以使用该标准的应用之一是在无线区域网(WRAN)中。这样的服务致力于通过利用在农村和边远地区现存的未使用的电视信道而把宽带接入带到这些人口稀少的地区。
主要的考虑是免执照的设备——也称为用户住宅设备(CPE)——避免干扰既有者(incumbent)的电视广播、无线话筒和公共安全***。因此，对未使用的电视带宽的经济的和有效的使用是用于WRAN的PHY空中接口的主要目的。
WRAN***的运行是基于由基站(BS)提供的固定无线接入，其中该基站(BS)在控制CPE(用户终端)的射频(RF)特性的普遍接受的标准下运行。CPE预期是可从消费者电子商店容易地得到的，不需要是有执照的或已登记的，包括干扰感知，并由用户或专业人员安装。CPE预期是基于低成本UHF电视调谐器的RF设备。CPE的RF特性是在BS的总的控制下，但RF信号感知预期由基站和在BS的控制下的CPE来完成。后者的集中化控制允许BS集中地聚集电视感知信息，并在***级别上采取行动以避免干扰，例如改变频率和更有效地利用未使用的电视频谱，例如，捆绑毗邻的未使用的电视信道。
因此，需要一种能有效地利用可得到的带宽的无线PHY空中接口。
本发明提供用于IEEE 802.22通信***的PHY层的一种***、设备和方法，包括：
1.空的相邻的电视信道的信道捆绑；
2.副载波分配——
a.对于不同的信道捆绑选项的子信道定义，以及
b.在子信道内的导引和数据载波分配；
3.数据突发定义；以及
4.扩展OFDMA调制。
图1A图示按照本发明的副载波分配方案的优选实施例；
图1B图示用于不同数量的捆绑的电视信道的子信道编号方案；
图1C图示各种类型的同期(contemporaneous)信道使用的例子，包括信道捆绑；
图2图示按照本发明的OFDMA码元格式；
图3图示OFDMA信号的频域描述(假设6MHz电视信道)；
图4图示信道编码过程；
图5图示把数据突发划分到数据块中；
图6图示按照本发明修改的CPE的框图；
图7图示按照本发明修改的BS的框图；
图8图示按照本发明的BS和CPE的WRAN***；
图9图示超帧结构；以及
图10图示帧结构。
本领域普通技术人员应理解，以下的描述被提供来用于举例说明的目的而不是用于限制。技术人员懂得，在本发明的精神和所附权利要求的范围内可以有许多变例。已知功能和结构的不必要的细节可以从当前的描述中被省略，以免遮掩本发明。
WRAN***必须能够使空闲的电视频带的利用最大化。达成这一点的一个方法是捆绑尚未被既有者占用的(也就是空闲的)相邻的电视频带。本发明提供了一种***、设备和方法，用来以友好实施的方式捆绑多达3个空闲的和相邻的电视信道。当有三个以上的频带可供用于捆绑时，本发明也适用。
在本发明中，在非毗邻信道的频谱中间的一组毗邻信道可被指派给每个MAC/PHY堆栈。这些毗邻的信道被“捆绑”在一起，以供***800的CPE600使用。超帧结构900在提供由CPE 600对多个受限制的电视信道的接入方面是有用的，所述电视信道是被BS 700捆绑到一起的。说明性地，无线网800适于通过使用MAC/PHY堆栈指派和超帧而在VHF和/或UHF电视频带上运行。在美国(和某些其它国家)电视信道划分是6MHz，超帧900可被利用来有效地捆绑6MHz(一个信道)、12MHz(两个信道)、和18MHz(三个信道)等等。因此，超帧前同步和SCH的并行通信促进由进入网络800(例如，WRAN小区801)的CPE 600有效地使用捆绑的信道。
当多个电视频带可用时(即，在灵活的带宽情景下)，当前在OFDM/OFDMA***中有两种方法可用来充分利用可用的带宽。在第一方法中，FFT周期(和码元周期)对于不同的带宽选项保持为恒定。在这个第一方法中，FFT尺寸是变化的，以便随可用的带宽而改变。在第二方法中，FFT尺寸对于不同的带宽选项是固定的，以及FFT周期(和码元周期)是变化的，以便随可用的带宽而改变。
本发明的优选实施例利用第一种方法。使FFT周期对变化的带宽保持恒定提供了实现的优点，诸如固定的采样速率、简单的滤波方案等等。固定的FFT周期转换成固定的载波间间隔。在OFDM/OFDMA***中，载波间间隔根据码元速率来确定，码元速率进而又由信道延迟扩展(delayspread)来确定。规定了保护间隔(GI)，以便考虑与传输信道相关联的典型的延迟扩展。
由本发明的优选实施例提供的信道捆绑方案是基于固定的FFT周期和可变的FFT尺寸，且它提供CPE设计的最大灵活性。可以使用较低的采样速率设计(仅仅使用1个频带)，以便减小CPE成本，或可以使用较高的采样速率设计，以便提供在运行期间的配置灵活性。
还定义了副载波分配方案，使得它是随可用的电视频带的数量可缩放的。如果仅仅有一个频带可用，则仅仅分配处在所述一个频带区间内的那些副载波。在优选实施例中，类似的过程被应用于两个和三个频带的情形。这种分配方案使BS 700能在有额外的频带可用时增加子信道的数量并同时把这些子信道的每一个在所有的频带上扩展，从而使能频率分集。CPE600由其BS 700根据它的通信要求而分配以一个子信道或多个子信道。
图1A图示优选的副载波分配方案的例子，其中子信道1到4被在所有的频带上扩展，以便达到频率分集。
图1B图示用于单个信道以及一组2个相邻的捆绑信道和一组3个相邻的捆绑信道的子信道的编号。
图1C图示总的带宽分配策略，其中3个空的信道已被BS 700捆绑，并被指派给MAC/PHY堆栈#1，以及2个空的信道已被BS 700捆绑，并被指派给MAC/PHY堆栈#2。
按照下面在标题为“OFDMA副载波分配”的章节中描述的2部分方案，把副载波分配给每个子信道。
在以下的讨论中，假设PHY包括超帧900、超帧前同步、超帧控制头标(SCH)和多个帧，如图9所示。还假设帧1000、帧前同步1004.1、和帧控制头标(FCH)1004.2如同在图10中所示。每个所述帧1000包括由滑动的(sliding)共存时隙分隔开的下行流子帧DS 1002和上行流子帧US 1003，如图10所示。
如在图9的超帧结构900中所示的，由BS 700进行的超帧传输从超帧前同步400的传输开始，随后是超帧控制头标(SCH)。由于超帧前同步和SCH必须被所有的CPE 600接收和译码，所以该组成字段在所有可用的频带中包括/传送相同的信息。SCH包括关于超帧900的其余部分的结构的信息。在每个PHY超帧900期间，BS 700管理在它的小区801中相对于CPE 600的所有的上行流和下行流传输。
为了提供实现的简便性(特别是对于滤波器)，优选实施例的超帧前同步和SCH都包括处在这些频带的每一个中的频带边缘处的附加保护频带。
自顶向下的PHY帧结构1000如同图10中所示，其中PHY帧1000包括占优势的下行流(DS)子帧1002和上行流(US)子帧1003。在优选实施例中，在这两个子帧之间的边界是自适应的，以便于控制下行流和上行流容量，以及包括滑动的共存时隙。
DS子帧1002包括DS PHY PDU 1004，其具有可能的争用时隙以用于共存目的。在优选实施例中，有单个DS子帧1002。下行流PHY PDU 1004以被用于PHY同步的前同步1004.1开始。前同步1004.1后面是FCH突发1004.2，它规定紧跟在FCH 1004.2后面的一个或几个下行流突发的突发分布图(burst profile)和长度。
US子帧1003包括用于争用时隙的字段，该争用时隙被调度用于初始化、带宽请求、紧急共存情形通知和至少一个US PHY PDU，后者的每个从不同的CPE 600传送。在上行流CPE PHY突发之前，BS 700可以调度多达三个争用窗口：
·初始化窗口-用于测距；
·BW窗口-用于CPE 700从BS 600请求US带宽分配；以及
·UCS通知窗口-用于CPE 700报告和与既有者的紧急共存情形。
OFDMA码元描述
由发送机602702发送的RF信号可以在数学上表示为：
s RF ( t ) = Re { Σ n = 0 N - 1 s n ( t - n T SYM ) exp ( j 2 π f c t ) } 方程1
其中Re(.)代表信号的实部，N是在PPDU中的码元的数量，TSYM是OFDM码元持续时间，fc是载波中心频率，以及sn(t)是第n个码元的复数基带表示。
sn(t)＝0  0＞t≥TSYM
sn(t)的精确形式由n和所述码元是DS还是US的部分来确定。
时域描述
时域信号通过进行长度为NFFT矢量的傅里叶逆变换而被生成。该矢量通过取星座映射器输出并***导引与保护音(guard tone)而被形成。在接收机601 701处，时域信号通过使用傅里叶变换而被变换成频域表示。快速傅里叶变换(FFT)算法优选地被使用来实施傅里叶变换及傅里叶逆变换。
令TFFT代表IFFT输出信号的持续时间。OFDMA码元通过***如图2所示的持续时间TGI的保护间隔而被形成，这导致TSYM＝TFFT+TGI的码元持续时间。
在下面公开码元参数的章节中，给出对于TFFT、TGI和TSYM的特定值。BS确定这些参数，然后把信息输送到CPE。
频域描述
在频域中，OFDMA码元根据它的副载波而被定义。副载波被分类为：1)数据副载波，2)导引副载波，3)保护副载波，和4)零位(包括DC)副载波。这种分类是基于副载波的功能性。DS和US可以具有不同的副载波分配。副载波的总数由FFT/IFFT尺寸来确定。图3图示OFDMA码元的频域描述(假设6MHz电视频带)。除了DC副载波以外，所有的剩余的保护/零位副载波被放置在频带边缘。保护副载波不承载任何能量。导引副载波被跨带宽分布。导引和数据副载波的精确位置和它们的子信道分配由所使用的特定的配置来确定。码元的6MHz和12MHz版本通过使得在对应的带宽之外的副载波为零(null out)而被生成。
OFDMA信号的频域描述被图示于图3。应当指出，这是一个有代表性的图。副载波的数量和副载波的相对位置不与表2中提供的码元参数对应。
码元参数
载波间间隔ΔF对于6MHz、12MHz和18MHz的不同带宽选项是固定的。这意味着参数TFFT也是固定的。保护间隔持续时间TGI优选地是以下的得出的值之一：TFFT/32，TFFT/16，TFFT/8和TFFT/4。
载波间间隔ΔF＝3376Hz
T FFT = 1 ΔF = 296.209 μs
对于7MHz和8MHz电视频带的情形，载波间间隔被适当地修改以产生与6MHz电视频带情形相同数量的副载波。
对于不同的保护间隔值的OFDM码元持续时间在表1中给出。
表1：对于不同保护间隔的码元持续时间
表2示出对于三个带宽的不同的参数和它们的值。
表2：对于3种带宽的OFDMA参数
 参数  带宽＝18MHz  带宽＝12MHz 带宽＝6MHz
  载波间间隔，ΔF(Hz)   3376   3376   3376
  FFT周期，TFFT(μs)   296.209   296.209   296.209
  副载波的总数，NFFT   6144   4096   2048
  保护副载波数，NG(L，DC，R)   960(480，1，479)   640(320，1，319)   320(160，1，159)
  被使用的副载波数，NT＝ND+NP   5184   3456   1728
  数据副载波数，ND   4608   3072   1536
  导引副载波数，NP   576   384   192
  信号带宽(MHz)   17.501184   11.667456   5.833728
OFDMA副载波分配
根据在表2中定义的参数，在6MHz模式下，有32个子信道，每个子信道具有54个副载波。对于12MHz和18MHz，子信道的数量分别是64和96。每个子信道具有48个数据副载波和6个导引副载波。
在下行流(DS)中的副载波分配
在下行流中，副载波分配以两个步骤完成。
在第一步骤中，每个子信道按以下准则被分配以54个副载波，它由方程2给出：
1)副载波被跨带宽分布，以及
2)副载波索引代表镜像图像
                                    n＝1，2，...，Nch
SubCarrier(n，k)＝Nch×(k-28)+(n-1)
                                    k＝1，2，...，27
                                                         ，方程式2
                                    n＝1，2，...，Nch，
SubCarrier(n，k)＝Nch×(k-27)+(n-1)
                                    k＝28，29，...，54
其中n和k分别代表子信道索引和副载波索引，以及Nch代表子信道的数量，它对于单个电视频带、2个电视频带和3个电视频带分别等于32、64和96。
在第二步骤中，在每个子信道内标识出6个导引副载波。导引副载波被均匀地分布在OFDMA码元上。在码元中每第9个副载波被指定为导引副载波。表3提供了对于32个子信道的导引副载波索引。表3还提供了在该子信道内被定义为导引的对应的副载波号。
以上定义的副载波分配被使用于DS中除了SCH以外的所有字段。
在上行流(US)中的副载波分配
对于US 1003也使用该2步骤副载波分配。在第一步骤中，方程2被使用来在32个子信道的每个子信道中分配54个副载波。在第二步骤中，在每个子信道内标识出6个导引副载波。
以下的方程定义在给定的子信道的54个副载波内导引副载波的位置：
PilotSubCarrierInd(n，m)＝5+(m-1)×9，          方程3
其中m∈[1，2，...，6]是在子信道n中的导引号。
任选地，在上行流传输中的导引副载波可以以比数据副载波更高的功率(约3dB)被传送。
其余的索引被指定为数据副载波。
表3：对于DS的在每个子信道中的导引分配
  子信道号   在子信道内的副载波号   副载波索引   子信道号   在子信道内的副载波号   副载波索引   子信道号   在子信道内的副载波号   副载波索引   子信道号   在子信道内的副载波号   副载波索引
  1   1   -864   9   3   -792   17   5   -720   25   7   -648
  1   10   -576   9   12   -504   17   14   -432   25   16   -360
  1   19   -288   9   21   -216   17   23   -144   25   25   -72
  1   36   288   9   34   216   17   32   144   25   30   72
  1   45   576   9   43   504   17   41   432   25   39   360
  1   54   864   9   52   792   17   50   720   25   48   648
  2   8   -639   10   1   -855   18   3   -783   26   5   -711
  2   17   -351   10   10   -567   18   12   -495   26   14   -423
  2   26   -63   10   19   -279   18   21   -207   26   23   -135
  2   29   63   10   36   279   18   34   207   26   32   135
  2   38   351   10   45   567   18   43   495   26   41   423
  2   47   639   10   54   855   18   52   783   26   50   711
  3   6   -702   11   8   -630   19   1   -846   27   3   -774
  3   15   -414   11   17   -342   19   10   -558   27   12   -486
  3   24   -126   11   26   -54   19   19   -270   27   21   -198
  3   31   126   11   29   54   19   36   270   27   34   198
  3   40   414   11   38   342   19   45   558   27   43   486
  3   49   702   11   47   630   19   54   846   27   52   774
  4   4   -765   12   6   -693   20   8   -621   28   1   -837
  4   13   -477   12   15   -405   20   17   -333   28   0   -549
  4   22   -189   12   24   -117   20   26   -45   28   9   -261
  4   33   189   12   31   117   20   29   45   28   36   261
  4   42   477   12   40   405   20   38   333   28   45   549
  4   51   765   12   49   693   20   47   621   28   54   837
  5   2   -828   13   4   -756   21   6   -684   29   8   -612
  5   11   -540   13   13   -468   21   15   -396   29   17   -324
  5   20   -252   13   22   -180   21   24   -108   29   26   -36
  5   35   252   13   33   180   21   31   108   29   29   36
  5   44   540   13   42   468   21   40   396   29   38   324
  5   53   828   13   51   756   21   49   684   29   47   612
  6   9   -603   14   2   -819   22   4   -747   30   6   -675
  6   18   -315   14   11   -531   22   13   -459   30   15   -387
  6   27   -27   14   20   -243   22   22   -171   30   24   -99
  6   28   27   14   35   243   22   33   171   30   31   99
  6   37   315   14   44   531   22   42   459   30   40   387
  6   46   603   14   53   819   22   51   747   30   49   675
  7   7   -666   15   9   -594   23   2   -810   31   4   -738
 7   16   -378   15   18   -306   23   11   -522   31   13   -450
 7   25   -90   15   27   -18   23   20   -234   31   22   -162
 7   30   90   15   28   18   23   35   234   31   33   162
 7   39   378   15   37   306   23   44   522   31   42   450
 7   48   666   15   46   594   23   53   810   31   51   738
 8   5   -729   16   7   -657   24   9   -585   32   2   -801
 8   14   -441   16   16   -369   24   18   -297   32   11   -513
 8   23   -153   16   25   -81   24   27   -9   32   20   -225
 8   32   153   16   30   81   24   28   9   32   35   225
 8   41   441   16   39   369   24   37   297   32   44   513
 8   50   729   16   48   657   24   46   585   32   53   801
信道编码
信道编码包括数据加扰401、RS编码(任选的)402.1、卷积编码402.2、凿孔402.3、比特交织403和星座映射404。图4图示强制的信道编码处理。信道编码器处理PPDU 1004的控制头标和PSDU部分，见图10。信道编码器不处理PPDU的前同步部分1004.1。
为了信道编码，每个数据突发500.i还被再划分到数据块500.i.j中，如图5所示。被编码数据的每个块被映射和在子信道上被传送。在优选实施例中，分布的副载波分配被使用来定义子信道。在其中使用毗邻的副载波分配的替换实施例中，被编码数据的多个块被映射和在多个子信道上被传送。
星座映射和调制
扩展OFDMA调制
数据调制
现在参照图4，比特交织器403的输出被串行输入到星座映射器404。到映射器404的输入数据首先被划分成NCBPC(2，4或6)比特的组，然后被变换成代表QPSK、16-QAM或64-QAM星座点的复数。所述映射是按照格雷(Gray)编码的星座映射完成的。复数值的数按调制相关的归一化因子(a modulation dependent normalization factor)KMOD来被缩放。表4提供对于在本节中定义的不同调制类型的KMOD值。对于不同的星座类型和编码率组合，每个块的编码比特的数量(NCBPB)和每个块的数据比特的数量在表5中被概述。应当指出，一个块对应于在单个子信道中传送的数据。
表4：调制相关的归一化因子
Figure A20078003573000161
表5：对于不同的星座类型和编码率组合，每个块的编码比特的数量(NCBPB)和每个块的数据比特的数量(NDBPB)
  星座类型   编码率   NCBPB   NDBPB
  QPSK   1/2   96   48
  QPSK   3/4   96   72
  16-QAM   1/2   192   96
  16-QAM   3/4   192   144
  64-QAM   1/2   288   144
  64-QAM   2/3   288   192
  64-QAM   3/4   288   216
  64-QAM   5/6   288   240
扩展OFDMA
16×16矩阵被使用来扩展星座映射器404的输出。为不同配置所使用的矩阵的类型由PHY模式参数来确定。为了扩展，星座映射器404的输出被分组为16个码元的码元块。由于每个数据块优选地产生48个码元，所以一个数据块生成3个这样的码元块。
扩展按照以下的方程被执行：
S＝CX
其中X代表星座映射器输出矢量，并被给出为X＝[x1，x2，...，x16]T，
S代表扩展码元，其被定义为S＝[s1，s2，...，s16]T，以及C代表扩展矩阵。例如，在阿达马(Hadamard)扩展的情形下，C＝H16代表阿达马扩展矩阵，并由以下方程给出：
H 2 n = H 2 n - 1 H 2 n - 1 H 2 n - 1 - H 2 n - 1
其中H1＝[1]，以及 H 2 = 1 1 1 - 1 .
当选择非扩展模式时，扩展矩阵是C＝I16×16，一个单位矩阵。
导引调制
导引是通过使用QPSK星座映射而被映射的。在导引上不使用扩展。
导引被定义为：
Figure A20078003573000173
以及
Figure A20078003573000174
PREF在下面定义。
PREF优选地通过如下方式生成，即通过使用两个长度8191的伪随机序列生成器，和通过把这些序列的头5184比特分别映射到I和Q分量而形成QPSK码元。优选的伪随机序列生成器的生成多项式被给出为：
X13+X11+X10+X9+X5+X3+1以及
X13+X11+X10+1
伪随机生成器用0 1000 0000 0000的值被初始化。由第一生成器生成的(并被映射到I分量上的)头32个输出比特是0000 0000 0001 0110 00111001 1101 0100，以及对应的参考前同步码元被给出为：
PREF(-2592:2561)＝{-1-j，-1-j，-1-j，-1-j，-1-j，-1+j，-1-j，-1-j，-1+j，-1-j，-1-j，+1+j，-1-j，+1+j，+1-j，-1-j，-1+j，-1-j，+1+j，+1+j，+1+j，-1+j，-1-j，+1-j，+1-j，+1-j，-1-j，+1+j，-1+j，+1-j，-1+j，-1+j}.
现在参照图7，图上图示了BS 700的优选实施例，其中BS 700通过把请求包括在由发送机模块702传送到在BS 700的RF范围内的所有CPE600的超帧900中，而请求测量被占用的频谱。BS 700接收来自CPE 600的应答，这些应答被接收机模块701处理，并被存储在被占用电视频谱存储器704中。BS根据这些存储的测量值来确定多达3个空闲的和相邻的电视信道的电视信道捆绑，把捆绑结果存储在电视信道捆绑存储器705中，并且根据所确定的电视信道捆绑来发送用于电视信道使用的指令到RF范围内的CPE。对于测量的请求、电视信道捆绑的确定以及用于电视信道捆绑的指令由BS 700在规则的周期性的基础上执行，以及为了避免干扰既有者，关于在BS 700的RF范围内所有CPE的电视信道捆绑的重新指令有可能同样地在规则的周期性的基础上执行。
现在参照图6，在CPE 600的优选实施例中，接收机601包括处理模块601.1，它组合来自子信道的对应的码元，并译码FCH 1004.2数据，以便确定在帧500.i中的随后字段的长度。CPE 600还从BS 700接收对于由频谱感知器处理模块603处理的被占用电视频谱测量的请求，应答由发送机处理模块602.1格式化，并由发送机602在超帧900中传送。CPE 600经由接收机601从BS 700接收在超帧900中的关于要使用哪些电视信道的指令，并把这些指令存储在电视信道捆绑存储器604中。此后，CPE 600使用所捆绑的电视信道进行传送和接收，直至由BS 700另外地指示为止。
图8图示按照本发明修改的WRAN 800部署配置，即，多个重叠的WRAN小区801，每个WRAN小区包括按照本发明修改/定义的WRAN BS700和按照本发明修改/定义的至少一个WRAN CPE 600。
虽然已图示和描述了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将会明白，这里所描述的本发明的实施例是说明性的，并且在不背离本发明的实际范围的情况下，可以做出各种改变和修改，以及可以用等价物来替换其元素。另外，在不背离本发明的主要范围的情况下，可以做出许多修改，以使得本发明的教导适配于具体的情形。所以，不打算让本发明限于这些作为被构想来实行本发明的最好模式而公开的具体实施例，而是本发明包括属于所附权利要求的范围内的所有实施例以及所有的实现技术。

Claims (25)

1.一种基于超帧(900)的WRAN通信***(800)，包括：
至少一个WRAN小区(801)，包括：
-基站(BS)(700)，用来管理WRAN小区(801)，以及
-由BS(700)管理的至少一个用户住宅设备CPE(600)；以及
基于所述超帧(900)的PHY层，其包括由所述基站(700)进行的信道捆绑，以动态地捆绑多达三个相邻的空的电视信道，以使得FFT周期保持为恒定的，而对应的FFT尺寸随捆绑的信道的数量而变化，
其中所述BS(700)根据其既有者的瞬时信道占用，动态地调节所述信道捆绑和重新分配所述副载波，以及在所述超帧(900)中把所述调节和重新分配传达给所述至少一个CPE(600)，该超帧(900)被同时跨所述动态捆绑的电视信道的所有频带地传送。
2.权利要求1的***(800)，其中PHY层还包括可缩放的和动态的副载波分配，它包括：
对于所述捆绑的信道的子信道定义；以及
在子信道内的导引和数据载波分配，
其中副载波分配跨所述捆绑的信道的所有频带分布，以便达到频率分集。
3.权利要求2的***(800)，其中PHY层还包括数据突发定义，其使每个数据突发(500.i)被再划分到数据块中(500.i，j)，以及被编码数据的每个块被映射并在单个子信道中被传送。
4.权利要求3的***(800)，其中PHY层还包括扩展OFDMA调制，以使得码元块包括16个码元且通过16x16矩阵被扩展，以及数据块包括3个所述码元块。
5.权利要求4的***(800)，其中所述至少一个CPE(600)由BS(700)根据该至少一个CPE(600)的通信要求而被分配以至少一个子信道。
6.权利要求5的***(800)，其中通过使用QPSK星座映射来映射导引，以及在导引上不使用扩展。
7.权利要求6的***(800)，其中扩展矩阵是阿达马扩展矩阵。
8.权利要求7的***(800)，其中对于第一模式，每个信道具有32个子信道，以及对于第二模式和第三模式，子信道的数量分别为64和96，每个子信道具有48个数据副载波和6个导引副载波。
9.一种在基于超帧(900)的WRAN通信***(800)中提供PHY层的方法，包括以下步骤：
提供至少一个WRAN小区(801)，其包括用来管理WRAN小区(801)的基站(BS)(700)，和由BS(700)管理的至少一个用户住宅设备(CPE)(600)；以及
由所述BS(700)执行以下步骤而提供基于所述超帧(900)的PHY层：
由BS(700)根据CPE(600)的通信要求而分配以至少一个子信道，动态地捆绑数量多达三个相邻的空的电视信道，以使得FFT周期保持为恒定，而对应的FFT尺寸随捆绑的信道的数量而变化；
通过执行以下步骤，以可缩放的和动态的方式分配每个所述捆绑的信道的副载波，以使得分配的副载波跨所述捆绑的信道的所有频带分布，以便达到频率分集：
-跨所述捆绑的信道来定义子信道，
-在所述定义的子信道内分配导引和数据载波，
根据其既有者的瞬时信道占用，动态地调节所述数量的捆绑的信道和重新分配所述副载波；以及
在跨所述动态调节的和捆绑的电视信道的所有频带而同时传送的所述超帧(900)中，把所述调节的数量的捆绑的信道和重新分配的副载波传达给所述至少一个CPE(600)。
10.权利要求9的方法，其中所提供的PHY层还包括可缩放的和动态的副载波分配，它包括：
对于所述捆绑的信道的子信道定义；以及
在子信道内的导引和数据载波分配，
其中副载波分配被跨所述捆绑的信道的所有频带分布，以便达到频率分集。
11.权利要求10的方法，其中所提供的PHY层还包括数据突发定义，其中每个数据突发(500.i)被再划分到数据块中(500.i，j)，以及被编码数据的每个块被映射并在单个子信道中被传送。
12.权利要求11的方法，其中所提供的PHY层还包括扩展OFDMA调制，以使得码元块包括16个码元且通过16x16矩阵被扩展，以及数据块包括3个所述码元块。
13.权利要求12的方法，还包括以下步骤：BS(700)根据至少一个CPE(600)的通信要求而分配至少一个子信道给该至少一个CPE(600)。
14.权利要求13的方法，还包括以下步骤：通过使用QPSK星座映射来映射导引，以使得在导引上不使用扩展。
15.权利要求14的方法，其中扩展矩阵是阿达马扩展矩阵。
16.权利要求15的方法，其中对于第一模式，每个信道具有32个子信道，以及对于第二模式和第三模式，子信道的数量分别为64和96，每个子信道具有48个数据副载波和6个导引副载波。
17.一种用于基于超帧(900)的WRAN通信***(800)的、由基站(BS)(700)管理的用户住宅设备(CPE)(600)，包括：
基于所述超帧(900)的PHY层，其包括动态信道捆绑机制、可缩放的和动态的副载波分配方案、数据突发定义和扩展OFDMA调制；
接收机(601)，包括处理模块(601.1)，用来从所述基站(700)接收跨所述动态捆绑的电视信道的所有频带而同时传送的所述超帧(900)，并把所述超帧(900)存储在捆绑存储器604中——
-多达三个相邻的空的电视信道的动态信道捆绑，以使得FFT周期保持为恒定，而对应的FFT尺寸随捆绑的信道的数量而变化，以及
-可缩放的和动态的副载波分配，包括——
a.对于所述捆绑的信道的子信道定义，以及
b.在子信道内的导引和数据载波分配，
以使得副载波分配跨所述动态信道捆绑的所有频带分布，以便达到频率分集；
发送机(602)，包括处理模块(602.1)，其使用PHY层，把数据突发(500.i)再划分到数据块中(500.i.j)，以使得被编码数据的每个块被映射并在单个子信道中被传送，
其中由所述发送机(601)和所述接收机(602)所利用的扩展OFDMA调制使用码元块定义，其包括通过16x16矩阵被扩展的16个码元，以及一个数据块包括3个所述码元块。
18.权利要求17的CPE(600)，其中CPE(600)由BS(700)根据该CPE(600)的通信要求而被分配以至少一个子信道。
19.权利要求18的CPE(600)，其中通过使用QPSK星座映射来映射导引，以及在导引上不使用扩展。
20.权利要求19的CPE(600)，其中扩展矩阵是阿达马扩展矩阵。
21.权利要求20的CPE(600)，其中对于第一模式，每个信道具有32个子信道，以及对于第二模式和第三模式，子信道的数量分别为64和96，每个子信道具有48个数据副载波和6个导引副载波。
22.一种用于基于超帧(900)的WRAN通信***(800)的基站(BS)(700)，用来管理包括至少一个用户住宅设备(CPE)(600)的WRAN小区(801)，其包括：
基于所述超帧(900)的PHY层，其包括动态信道捆绑机制、可缩放的和动态的副载波分配方案、数据突发定义和扩展OFDMA调制；
发送机模块(702)，用来格式化所述超帧(900)和跨所述动态捆绑的电视信道的所有频带而同时传送所述超帧(900)，包括
-多达三个相邻的空的电视信道的动态信道捆绑，以使得FFT周期保持为恒定，而对应的FFT尺寸随捆绑的信道的数量而变化，以及
-可缩放的和动态的副载波分配，包括——
a.对于所述捆绑的信道的子信道定义，以及
b.在子信道内的导引和数据载波分配，
以使得副载波分配跨所述动态信道捆绑的所有频带分布，以便达到频率分集，
其中所述至少一个CPE(700)由BS(700)根据该至少一个CPE(600)的通信要求而被分配以至少一个子信道；以及
接收机模块(701)，其使用PHY层来接收包括所述至少一个CPE(700)的通信要求的超帧(900)，
其中由所述发送机(601)和所述接收机(602)所利用的扩展OFDMA调制使用码元块定义，其包括通过16x16矩阵被扩展的16个码元，以及一个数据块包括3个所述码元块。
23.权利要求22的BS(700)，其中通过使用QPSK星座映射来映射导引，以及在导引上不使用扩展。
24.权利要求23的BS(700)，其中所述16x16矩阵是阿达马扩展矩阵。
25.权利要求24的BS(700)，其中对于第一模式，每个信道具有32个子信道，以及对于第二模式和第三模式，子信道的数量分别为64和96，每个子信道具有48个数据副载波和6个导引副载波。
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