相關申請的交叉引用本申請依據35u.s.c.§119要求如下優先權：編號為61/156,574，申請日為2009/3/2，名稱為“methodsforconfiguringmulti-carriertransmissioninofdmmulti-carriersystems”的美國臨時申請；編號為61/172,344，申請日為2009/4/24，名稱為“methodofcapabilitynegotiationtosupportprioritizedcarrierassignmentinofdmamulti-carriersystems”的美國臨時申請，以及編號為61/290,963，申請日為2009/12/30，名稱為“methodofconfiguringmulti-carrierofdmsystemswithlegacysupport”的美國臨時申請以及此案為申請號cn201080001033.8，申請日為2010年3月2日，標題為“通信方法，基站以及移動臺”的分案申請，上述申請的標的在此一起作為參考。本發明實施方式有關于多載波無線通信系統，且特別有關于多載波正交頻分復用系統中的載波配置。
背景技術：
：：當前的無線通信系統中，5mhz～10mhz無線帶寬通常用于高達100mbps的峰值傳輸速率(peaktransmissionrate)。而下一代無線系統需要更高的峰值傳輸速率。舉例來說，國際電信聯盟無線電通信部門(itu-r)要求高級國際移動通信(imt-advanced)系統，例如第四代(“4g”)移動通信系統達到1gbps的峰值傳輸速率。然而，當前的傳輸技術，難以達到100bps/hz的傳輸頻譜效率(spectrumefficiency)。在未來幾年內，可預料的傳輸頻譜效率僅僅可達到15bps/hz。因此，對于下一代無線通信系統來說，需要更寬的無線帶寬(即，至少40mhz)以達到1gbps的峰值傳輸速率。正交頻分復用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，以下簡稱為ofdm)是達到高傳輸速率的一種有效的復用策略，其可在頻率選擇性信道(frequencyselectivechannel)上實現而不受制于載波間干擾(inter-carrierinterference)。有兩種典型結構可被用于ofdm系統以實現更寬的無線帶寬。在傳統的ofdm系統中，單一射頻(radiofrequency，以下簡稱為rf)載波用于載送一個寬帶無線信號；以及在多載波(multi-carrier)ofdm系統中，多個rf載波用于載送具有較窄帶寬的多個無線信號。與傳統的ofdm系統相比較，多載波ofdm系統具有多種優點，例如更簡單的向后兼容性(backwardcompatibility)、更容易重復使用既有單載波結構下的硬件設計(reuseonlegacy)、更佳的移動臺硬件設計彈性(hardwareflexibility)以及用于上行鏈路(uplink)傳輸的更低的功率峰均比(peaktoaveragepowerratio，papr)。因此，多載波ofdm系統已成為ieee802.16m(即wimax2.0系統)和第三代合作伙伴計劃第10版(3gpprelease10，即高級長期演進技術(lte)系統)標準草案的基準(baseline)系統結構(systemarchitecture)，以滿足系統需要。然而，多載波ofdm系統通常具有更復雜的載波配置(carrierconfiguration)。載波配置通常可包括rf載波的數量、每一載波的中心頻率、每一載波的帶寬、每一載波的物理索引、以及相鄰載波的副載波對準(sub-carrieralignment)參數等。因為載波配置的復雜性，對于移動臺(mobilestation，以下簡稱為ms)來說，在整個ofdm網絡上獲悉哪些rf載波被哪些基站(basestation，以下簡稱為bs)支持是困難的。當前的ieee802.16e規格中，為bs定義了mob_nbr-adv消息(鄰近廣告消息)，以逐載波地廣播鄰近小區的基本帶寬和頻率信息。然而，每一載波的這種重復廣播在空中(overtheair)引入不必要的附加流量(overhead)且導致較低的傳輸效率。因此，有效地將多載波ofdm系統的全域載波配置(globalcarrierconfiguration)自bs傳送至ms仍然具有挑戰性。技術實現要素：在無線多載波正交頻分復用系統中提供一種全域載波配置消息。全域載波配置消息包括用于正交頻分復用網絡中的所有可用射頻載波的全域載波配置信息。在一個實施方式中，全域載波配置消息包括正交頻分復用系統中可用的載波群組的總數量和每一載波群組的信息。每一載波群組包括一個射頻載波或多個相連射頻載波的群組。對于每一載波群組，全域載波配置消息更包括多載波配置索引、頻率分配索引、所述載波群組中被支持的射頻載波的總數量以及用于所述載波群組中每一射頻載波的物理載波索引。在一個實例中，多載波配置索引對應于包括于載波配置查找表的載波配置信息。頻率分配索引對應于包括于頻率分配查找表的全域頻率位置。請注意，在一些實例中，頻率分配查找表更可被預定義的方程式所取代，本發明使用查找表作為實例以簡化描述。載波配置查找表更包括每一載波群組的頻率偏移量信息。頻率偏移量被應用于射頻載波的中心頻率，使得相連射頻載波之間的重疊的副載波對準。在另一個實例中，移動臺執行掃描且檢測基站在射頻載波上發送的無線信號。在網絡登錄程序之后，移動臺接收由基站發送的包括全域載波配置的消息，且獲取整個網絡的全域載波配置信息。基于載波配置信息，移動臺可在其它射頻載波上有效率地執行掃描。移動臺更可自基站發送的后續消息獲取額外信息。后續消息可使用包括于全域載波配置消息的物理載波索引以識別特定射頻載波的帶寬和中心頻率。在另一個實例中，后續消息可明確地包括指示網絡支持的每一載波的中心頻率的參數。在具有混合第三代移動通信/第四代移動通信部署的正交頻分復用網絡中，第三代移動通信區域和第四代移動通信區域均可存在于一些射頻載波中。在一個實施方式中，服務基站發送消息至移動臺，所述消息指示被所述的服務基站支持的其它射頻載波的幀邊界。舉例來說，幀偏移量值用于指示相對于一個射頻載波的幀邊界的另一射頻載波的幀邊界的偏移量，其中服務基站將消息在所述射頻載波上發送至移動臺。接收到所述消息之后，移動臺獲取不同載波的幀邊界且可花費較少的掃描時間。下文的實施方式詳細描述本發明的其它實施方式與優點。本
發明內容并非用于限定本發明的范圍。本發明的范圍由權利要求書來界定。附圖說明附圖用以說明本發明的實施方式，其中相似的標號代表相似的元件。圖1是依據本發明的實施方式的無線多載波ofdm系統的示意圖。圖2是全域載波配置消息的更詳細的示意圖。圖3是包括無線多載波ofdm系統中所有可能的載波群組的載波配置信息的載波配置查找表的一個實施方式的示意圖。圖4是ofdm系統中兩個相連rf載波的概圖。圖5是ofdm系統中的兩個相連rf載波在副載波對準前后的詳細圖示。圖6a和圖6b是具有對準的重疊副載波的兩個相連rf載波的頻率偏移量計算的示意圖。圖7是包括無線多載波ofdm系統中的所有可能的載波群組的載波配置信息的載波配置查找表的另一個實施方式的示意圖。圖8是具有四個不同載波群組的無線多載波ofdm系統的示意圖。圖9是無線多載波ofdm系統中接收全域載波配置消息的ms的示意圖。圖10是無線多載波ofdm網絡中的發送和接收全域載波配置消息的方法的流程圖。圖11是具有依據本發明的實施方式的混合3g/4g部署的多載波ofdm系統的示意圖。圖12是多載波ofdm系統中的指示幀邊界的方法的示意圖。具體實施方式下文將結合附圖，對本發明的實例和實施方式作詳細的說明。圖1是依據本發明的一個實施方式的無線多載波ofdm系統10的示意圖。多載波ofdm系統10包括多個bs，每一bs支持一個或多個rf載波。舉例來說，ofdm網絡10中的四個相連(contiguous)rf載波#1至#4被bs支持，bs12和bs13支持所有四個rf載波#1至#4，bs14支持兩個rf載波#2和#3，以及bs15支持兩個rf載波#3和#4。每一bs包括存儲器21、處理器22、編碼器/解碼器(encoder/decoder)23以及耦接至天線25的rf發送器和接收器(rftransmitterandreceiver)24。相似地，每一ms(即ms11)包括存儲器31、處理器32、編碼器/解碼器33、以及耦接至天線35的rf發送器和接收器34。在一個實施方式中，每一bs將包括全域載波配置的消息廣播至多載波ofdm系統10中的多個ms。ms11接收所述包括全域載波配置的消息，解碼所述消息以及獲取整個多載波ofdm網絡中的全域載波配置。在圖1的實例中，全域載波配置消息20包括ofdm系統10中可用的載波群組的總數量。每一載波群組包括一個rf載波或多個相連rf載波的群組。對于每一載波群組，全域載波配置消息20更包括多載波配置索引(multi-carrierconfigurationindex)、頻率分配索引(frequencyassignmentindex)、所述載波群組中被支持的rf載波的總數量，以及用于所述載波群組中每一rf載波的物理載波索引(physicalcarrierindex)。用于每一載波群組的多載波配置索引可用作至載波配置查找表(lookuptable)17的索引，載波配置查找表17包括對應的載波群組的基本(essential)載波配置。另外，每一載波群組的頻率分配索引可用作至頻率分配查找表18的索引，頻率分配查找表18包括對應的載波群組的參考rf載波的全域頻率位置。載波配置查找表17和頻率分配查找表18均保存在每一bs的存儲器21中，且可自bs更新(update)至ms11的存儲器31。因此，通過廣播全域載波配置消息20，ms11可獲取(learn)整個ofdm網絡的全域載波配置。另外，通過廣播索引而不是實際的(actual)載波配置和頻率信息，可達到更好效率。圖2是全域載波配置消息20的更詳細的示意圖。如圖2所示，全域載波配置消息20包括4比特字段(field)，用于指示可用載波群組的數量。對于每一載波群組，全域載波配置消息20包括用于多載波配置索引的6比特字段、用于頻率分配索引的6比特字段以及用于指示rf載波數量的6比特字段。對于每一rf載波，全域載波配置消息20包括用于物理載波索引的6比特字段，以及用于雙工模式(duplexmode)的1比特字段(即“0”用于時分雙工(tdd)和“1”用于頻分雙工(fdd))。全域載波配置消息20更包括當前rf載波的物理載波索引，所述當前rf載波用于廣播當前配置消息。圖3是載波配置查找表30的一個實施方式的示意圖。載波配置查找表30包括無線多載波ofdm系統的所有可能載波群組的載波配置信息。如圖3所示，此處有7組不同載波群組被以多載波配置索引來索引(更即，整數1至7)。每一多載波配置索引對應于對應的載波配置和頻率偏移量信息。舉例來說，圖1的ofdm網絡10可被配置為包括一個具有多載波配置索引7的載波群組。載波群組#7具有{5,5,5,5}的載波配置，代表四個相連rf載波，每一rf載波具有5mhz的帶寬。另外，載波群組#7更具有{0,-1.5629,-3.1248,-4.6867}khz的頻率偏移量。下文描述的更多細節顯示，頻率偏移量應用于每一載波群組內的相鄰rf載波，以用于副載波對準操作。圖4是ofdm系統10內的兩個相連rf載波#1和#2的概圖。ofdm系統中，在對應rf載波的每一頻率信道上發送的無線信號的中心頻率有時候與ofdm系統中原始(originally)定義的中心頻率并不相同。如圖4所示，rf載波#1載送(carry)無線信號#1且在頻率信道#1上發送，而rf載波#2載送無線信號#2且在頻率信道#2上發送。每一rf載波的原始定義的中心頻率之間的距離為xhz(即，10mhz)，但無線信號#2的中心頻率被移位(shifted)δfhz的偏移量，使得兩個相連的rf載波之間的重疊副載波得以對準。圖5是ofdm系統10中的兩個相連rf載波#1和#2在副載波對準前后的詳細圖示。如圖5所示，因為副載波間距(sub-carrierspacing)(例如，10.9375khz或15khz)無法整除每一rf載波的原始定義的中心頻率之間的距離(即，xmhz＝10mhz)，載波#1和載波#2之間的重疊副載波未對準。在副載波對準后，δfhz的偏移量應用于載波#2的中心頻率，使得重疊副載波對準。副載波對準是多載波ofdm系統的基本需要。這是因為副載波對準允許多載波bs使用具有較多快速傅立葉變換(fastfouriertransform，以下簡稱為fft)數量(例如，4096fft)的寬帶(例如，40mhz)收發器(transceiver)在不同rf載波上產生多個更窄頻帶的無線信號(例如，10mhz的波型)。所述多載波bs可靈活地用作單載波和具有不同被支持載波數量的多載波ms。另外，副載波對準允許數據在保護(guard)副載波上發送以提高總體系統通量(throughput)和峰值傳輸速率。因為副載波對準操作會影響相鄰的相連rf載波的中心頻率，因此，希望能包括相關頻率偏移量信息作為載波配置信息的一部分。請再次參考圖3，載波配置查找表30包括用于每一載波群組的載波配置信息和頻率偏移量信息。通過結合上述信息，載波群組y中的rf載波x的精確的中心頻率位置可被算出。舉例來說，載波群組#7具有{5,5,5,5}mhz的載波配置和{0,-1.5629,-3.1248,-4.6867}khz的頻率偏移量。首先，參考載波#1的全域頻率位置(例如，xxxmhz)可通過與載波群組#7相關的“頻率分配索引”來識別。接著，副載波對準前的載波#3的中心頻率可被導出為(yyy＝(xxx+(5+5)/2+(5+5)/2)mhz)。第一個“(5+5)/2”為載波#1和載波#2的標稱(nominal)帶寬，即副載波對準前的載波#1和載波#2的中心頻率之間的距離。沿同一條線的第二個“(5+5)/2”為載波#2和載波#3的標稱帶寬。最后，副載波對準后的載波#3的精確的中心頻率可通過再相加一個值為-3.1248khz的相關頻率偏移量來算出(例如，yyymhz-3.1248khz)。應注意，使用副載波對準，每一載波群組的rf載波不僅相連，而且具有對準的重疊副載波。若兩個相鄰的相連rf載波不具有對準的副載波，則這兩個相鄰的相連rf載波被分類(categorize)在不同的載波群組之內。圖6a和圖6b是具有對準的重疊副載波的兩個相連rf載波的頻率偏移量計算的示意圖。為計算所述頻率偏移量，做出以下兩個假設。第一，副載波間距等于10.3975khz。第二，rf載波的中心頻率向著頻譜區段(spectrumsegment)的內側方向移位以避免副載波對準操作后的rf頻譜遮蔽(mask)的干擾(disturbance)。圖6a的實例中，每一rf載波具有5mhz帶寬，且rf載波#2是參考載波。根據圖6a中描述的計算，rf載波#1的中心頻率被移位δf＝9.3745khz以達到副載波對準。相似地，圖6b的實例中，每一相連rf載波分別具有5mhz、10mhz和5mhz帶寬，且rf載波#1是參考載波。根據圖6b中描述的計算，rf載波#2的中心頻率被移位δf＝-7.8217khz，以及rf載波#3的中心頻率被移位δf＝-9.3745khz，以達到副載波對準。因此，對副載波對準的頻率偏移量計算可基于應用于每一ofdm系統的載波配置和副載波間距被提前(inadvance)算出。因此，將此信息包括于載波配置查找表是有利的。圖7是載波配置查找表70的另一個實施方式的示意圖。載波配置查找表70包括無線多載波ofdm系統中所有可能的載波群組的載波配置信息。圖7的實例中，定義27個載波群組。每一載波群組被多載波配置索引(即，整數1至27)來索引。對于每一載波群組，載波配置查找表70包括載波群組帶寬、載波配置信息、參考載波索引以及頻率偏移量信息。因此，包括于載波配置查找表的特定載波群組的載波配置信息可被以多載波配置索引的簡單整數來指稱。圖8是具有四個不同載波群組的無線多載波ofdm系統80的示意圖。因為有更多數量的rf載波被支持，ofdm系統80具有相對復雜的載波配置，每一rf載波的帶寬不同，且每一rf載波的位置被分散(distributed)。在一個實施方式中，ofdm系統80被配置為具有四個不同載波群組，以及每一載波群組與多載波配置索引相關，多載波配置索引是指圖7的載波配置查找表70。舉例來說，第一載波群組#1具有值為12的多載波配置索引，值為12的多載波配置索引對應于具有20mhz帶寬的單個rf載波，第二載波群組#2具有值為9的多載波配置索引，值為9的多載波配置索引對應于具有{5,5,5}的載波配置和{0,-1.5629,-3.1248}的頻率偏移量的三個相連rf載波，第三載波群組#3具有值為18的多載波配置索引，值為18的多載波配置索引對應于具有{5,10,5}的載波配置和{0,-1.8127,-9.3745}的頻率偏移量的三個相連rf載波，以及第四載波群組#4具有值為24的多載波配置索引，值為24的多載波配置索引對應于具有{5,5,5,5}的載波配置和{0,-1.5629,-3.1248,-4.6867}的頻率偏移量的四個相連rf載波。另外，每一載波群組更與頻率分配索引(有時候也被稱為起始頻率索引(startfrequencyindex))相關，頻率分配索引用于每一載波群組的精確頻率位置。舉例來說，第一載波群組被定位在700mhz頻帶級(bandclass)，而第三載波群組被定位在2.5ghz頻帶級。因此，雖然ofdm系統80具有相對復雜的載波配置，但是整個網絡的所有的基本載波配置信息可經由簡單消息(simplemessage)被傳送至ms，該簡單消息包括由任何bs廣播的全域載波配置。實際載波配置和頻率位置可自保存在ms的存儲器的查找表擷取，且所述查找表的內容可通過從任何bs發送其它消息來動態(dynamically)更新。未使用本發明的全域載波配置消息的傳統ofdm網絡中，bs需要明確地(explicitly)廣播鄰近小區信息，而ms需要獲取自一個小區至另一個小區的載波配置。對具有重復的中心頻率和帶寬信息的每一小區來說，需要花費大量附加流量來廣播每一載波的載波配置，而對于包括毫微微小區(femtocell)在內的所有小區來說，廣播這些信息也是困難的。以ms的觀點來看(perspective)，因為ms并不知道哪一載波可能載有bs發送的信號，ms需要掃描各種可能性，因此ms需要花費更多掃描時間。應可看出，上述所有的傳統的ofdm網絡的問題，均可由本發明的全域載波配置消息的廣播方案來解決。圖9是無線多載波ofdm系統90中用于接收全域載波配置消息的ms的示意圖。ofdm系統90包括ms91和bs92。ms91具有5mhz的接收器帶寬，而bs92支持四個相連rf載波，且每一所述rf載波具有5mhz的帶寬。如圖9所示，ms91執行初始掃描且檢測由bs92在rf載波#1上發送的無線信號。網絡登錄程序之后，ms91接收由bs92發送的全域載波配置消息93且獲取整個網絡的載波配置信息。基于載波配置信息，ms91可在其它rf載波上有效地執行掃描。ms91更可自bs92發送的后續消息獲取額外信息。所述后續消息可使用包括于全域載波配置消息93中的物理載波索引以識別特定rf載波的帶寬和中心頻率。圖10是多載波ofdm系統90中發送和接收全域載波配置消息的方法的流程圖。步驟101中，ms91執行初始掃描以搜索(search)由ofdm網絡90中任何bs發送的無線信號。在另一個實例中，ms91執行切換(handover)掃描。一旦ms91檢測到bs92的第一rf載波(即，載波#1)，ms91執行網絡登錄且設定與bs92的通信(步驟102)。網絡登錄程序之后，bs92將全域載波配置消息93發送至ms91(步驟103)。在一個實例中，接收全域載波配置消息93后，ms91的解碼器解碼所述消息且獲取每一載波群組的多個多載波配置索引與頻率分配索引。ms91更獲取每一載波群組內的每一rf載波的物理載波索引。接著，ms91可得出ofdm網絡90中所有rf載波的基本載波配置信息和頻率信息。步驟104中，ms94基于載波配置信息在其它rf載波上執行掃描。然后，ms91和bs92繼續交換其它消息，所述其它消息包括用于特定rf載波的額外信息(步驟105)。后續的消息可使用物理載波索引來識別所述特定rf載波，且其不需要包括詳細的載波參數(例如帶寬和中心頻率)。在一個實施方式中，bs92將后續的鄰近小區的廣告消息(即，aai_nbr-adv)發送至ms91。鄰近小區的廣告消息包括額外信息，例如鄰近bs的每一rf載波的媒體接入控制(mac)協議版本。因為ms91已自全域載波配置消息93獲取載波配置和物理載波索引，因此不再需要aai_nbr-adv來載送帶寬和中心頻率，而僅需要其載送物理載波索引以識別每一rf載波。隨著下一代的4g系統的繼續發展，網絡部署(deployment)需要經歷演化的過程(evolutionpath)，而不是革新的過程(revolutionone)。因此，可以預見，混合3g/4g區域(mixed3g/4gzone)可共存(coexist)在某些載波中。因為不同載波上的幀邊界(frameboundaries)在時域上可能未對準，故對于ms來說，透過多個載波的混合部署會導致掃描困難。ms需要花費更多的掃描工作量以獲取不同載波的幀邊界。圖11是依據本發明的一個實施方式的具有混合3g/4g部署的多載波ofdm系統110的示意圖。ofdm系統110支持三個rf載波#1、#2和#3。rf載波#1和#2運作在4g區域，而rf載波#3運作在3g與4g區域。如圖11所示，3g區域的幀邊界與4g區域的幀邊界在時域上未對準。在本發明的一個實施方式中，當ms在一個rf載波上連接(connect)至服務bs時，服務bs發送消息至ms，用于指示所述服務bs支持的其它rf載波的幀邊界。圖11的實例中，對于rf載波#1來說，服務bs通知ms，載波#2的4g區域幀邊界的偏移量為0個子幀(sub-frame)以及載波#2的幀邊界的偏移量為3個子幀。對于rf載波#2來說，服務bs通知ms，載波#1的4g區域幀邊界的偏移量為0個子幀以及載波#3的幀邊界的偏移量為3個子幀。對于rf載波#3來說，服務bs通知ms，載波#1的4g區域幀邊界的偏移量為5個子幀以及載波#2的幀邊界的偏移量為5個子幀。圖12是多載波ofdm系統中指示幀邊界的方法的示意圖。假設ms在rf載波#1上耦接至其服務bs。服務bs在rf載波#1上將多載波控制消息(即，aai_mc-adv)發送至ms。圖12的實例中，多載波控制消息由圖12的表格120來定義。多載波控制消息包括服務bs的每一rf載波的超幀(superframe以下簡稱為sfh)子分組(subpacket，以下簡稱為sub-pkt)信息。sfhsub-pkt依序定義在圖12的表格121中。sfhsub-pkt包括對應rf載波的幀配置索引。幀配置索引是指圖12的表格122，表格122包括指示對應rf載波的幀邊界的下行鏈路(downlink，dl)幀偏移量。上述描述的廣播技術可被實施為硬件、軟件或其結合。舉例來說，廣播技術可實施為執行程序或函數的模塊(例如，程序、函數等)。固件或軟件代碼可被存儲于存儲器單元(即，圖1的存儲器21)中，且由處理器(即，圖1的處理器22)執行。雖然上文是以特定實施方式來描述本發明的目的，本發明并不僅限于此。舉例來說，包括全域載波配置的消息的格式可不包括對應載波群組的多載波配置索引。可選地，其可包括傳送相似載波配置信息的其它類型的格式。舉例來說，全域載波配置的消息可明確地包括被網絡支持的載波的中心頻率。因此，在不脫離本發明的精神的前提下，對上述描述的本發明的實施方式做出的各種均等潤色、修飾與組合，均應涵蓋在本案權利要求書的范圍之內。當前第1頁12當前第1頁12