專利名稱：一種時分同步碼分多址與移動自組織網(wǎng)絡融合的組幀方法
技術領域：
本發(fā)明涉及移動通信領域，是一種將TD-SCDMA和Ad hoc相互融合的新方法， 提出了對應的幀結構，以實現(xiàn)這種共存機制。
背景技術：
TD-SCDMA是由中國無線通信標準化組織(CWTS)提出并得到ITU通過的3G 無線通信標準。其與通用地面無線接入時分雙工(UTRA TDD)組成了 3G系統(tǒng)中 的TDD-CDMA工作方式。TD-SCDMA將TDMA和CDMA兩種基本傳輸模式靈活的結合 在一起，，并采用了智能天線、上行同步、軟件無線電、聯(lián)合檢測等先進技術， 從而形成了獨特的空中接口技術。TD-SCDMA由此獲得的技術先進性表現(xiàn)在以下 幾個方面頻譜靈活性和支持蜂窩網(wǎng)的能力、頻譜利用率高、適用性強。另外由 于我國擁有TD-SCDMA系統(tǒng)的自主知識產權，所以其具有設備成本低，系統(tǒng)性能 價格比高的特點。同時在網(wǎng)絡規(guī)劃、系統(tǒng)設計、工程建設以及為國內運營商提供 長期技術支持和技術服務等方面，它也有著不可替代的優(yōu)勢，可大大節(jié)省系統(tǒng)建 設投資和運營成本。雖然TD-CDMA系統(tǒng)具有上述的優(yōu)點，但同樣存在一些固有的不足，主要在 于終端的移動速率和覆蓋范圍。這是由于采用了多時隙不連續(xù)傳輸方式，導致在 高速環(huán)境下抗快衰落和抗多普勒效應能力比連續(xù)傳輸?shù)腇DD方式差。而移動自組 織網(wǎng)絡(即Ad hoc網(wǎng)絡)是一種特殊的對等網(wǎng)絡。其具有無中心、自組織、多 跳路由等特點，無需任何預先鋪設的網(wǎng)絡設施就可實現(xiàn)快速自動組網(wǎng)。因此可以 作為現(xiàn)有的許多通信網(wǎng)絡的擴展和接入手段。將Ad hoc網(wǎng)絡用于蜂窩移動通信 網(wǎng)絡可以有效地擴展蜂窩網(wǎng)絡的覆蓋范圍，提高蜂窩系統(tǒng)的容量，平衡相鄰小區(qū) 業(yè)務，減少基站數(shù)量，降低移動終端的功耗。 發(fā)明內容技術問題本發(fā)明的目的在于提供一種時分同步碼分多址與移動自組織網(wǎng)絡 融合的組幀方法，以在保留TD-SCDMA系統(tǒng)的幀基本不變的基礎上，使TD-SCDMA 系統(tǒng)實現(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡的功能，從而實現(xiàn)兩種網(wǎng)絡融合、共存、自由切換以及時隙 資源的動態(tài)分配等功能。技術方案本發(fā)明的時分同步碼分多址與移動自組織網(wǎng)絡融合的組幀方法將 終端的通信狀態(tài)細分為蜂窩網(wǎng)狀態(tài)、自組織狀態(tài)、兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)、網(wǎng)關狀態(tài)、 蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)五種，設計表示狀態(tài)的標志位，相應的幀結構，并定義 了三種不同的時隙類型，而各種狀態(tài)的切換及組幀流程包括以下步驟并按所述順 序進行1) 開機當終端開機時，首先通過小區(qū)搜索過程來捕獲小區(qū)下行導頻時隙 的下行同步碼，以實現(xiàn)與當前小區(qū)的同步，獲得接入蜂窩網(wǎng)的條件，2) 初始狀態(tài)若接入成功時，終端處于蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，所有業(yè)務時隙都用于 蜂窩網(wǎng)通信，保持傳統(tǒng)的時分同步碼分多址幀結構不變，在此種狀態(tài)下不將峰窩 子幀組成超幀。若接入失敗或不在蜂窩覆蓋下時，終端轉而將10個蜂窩子幀中 對應的TSN時隙組成1個50ms的超幀，其中N=l,…，6，以便于按時分多址的接 入方式實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡通信，并搜索移動自組織網(wǎng)，以在超幀上預約控制/傳輸 時隙，若預約成功，則終端成為移動自組織網(wǎng)的激活節(jié)點，處于自組織狀態(tài)，這 時所有預約成功的業(yè)務時隙都用于移動自組織網(wǎng)通信，3) 移動狀態(tài)由于移動性，蜂窩網(wǎng)狀態(tài)下的終端有可能移出蜂窩覆蓋范圍， 這時終端轉而將10個蜂窩子幀中組成超幀，便于按時分多址的接入方式實現(xiàn)自 組織網(wǎng)絡通信，并搜索移動自組織網(wǎng)，以在超幀上預約控制/傳輸時隙，若預約 成功，則終端成為移動自組織網(wǎng)的激活節(jié)點，處于自組織狀態(tài)；而當自組織節(jié)點 移入蜂窩覆蓋范圍中時，可將50ms的超幀還原回10個蜂窩子幀，接入蜂窩網(wǎng)， 但終端狀態(tài)標志保持不變，仍為自組織狀態(tài)，4) 蜂窩狀態(tài)當空閑的蜂窩終端發(fā)起蜂窩業(yè)務或在尋呼廣播信道上檢測到 針對自己的尋呼消息時，需根據(jù)網(wǎng)絡所采用的動態(tài)信道分配策略以及業(yè)務的類型 來確定所分配的時隙數(shù)量和位置，若發(fā)起自組織業(yè)務或收到自組織網(wǎng)尋呼信令 時，終端將10個蜂窩子幀中組成超幀，并在自組織網(wǎng)中利用子幀上的的空閑時
隙作為其控制/傳輸時隙，從而實現(xiàn)同時接入兩個網(wǎng)絡，進行另一種網(wǎng)絡的通信， 終端轉化成兩網(wǎng)并行狀態(tài)如果收到的是兩網(wǎng)轉發(fā)請求，終端也需同時接入兩個 網(wǎng)絡。此時終端將10個蜂窩子幀中組成超幀，并在自組織網(wǎng)中利用子幀上的的 空閑時隙作為其控制/傳輸時隙，轉化成網(wǎng)關狀態(tài)，5) 自組織狀態(tài)當空閑的自組織節(jié)點發(fā)起自組織業(yè)務或收到自組織網(wǎng)尋呼 信令時，終端優(yōu)先在超幀上已預約的控制/傳輸時隙上傳輸數(shù)據(jù)；如果需進行高 速數(shù)據(jù)傳輸，終端可在超幀上的空閑時隙中臨時預約新的傳輸時隙，傳輸完畢即 釋放；若發(fā)起蜂窩業(yè)務或檢測到針對自己的尋呼消息時，終端根據(jù)所需傳輸速率 和所采用的動態(tài)信道分配策略，決定下一步狀態(tài)的轉移和幀結構的變換，也就是 當傳輸速率在144千比特/秒以下時，終端同時接入兩個網(wǎng)絡，超幀中的子幀結 構由自組織狀態(tài)下的子幀結構變換成兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)下的子幀結構，標志位轉 化成兩網(wǎng)并行狀態(tài)，進行蜂窩網(wǎng)的通信，而當傳輸速率高于144千比特/秒時， 終端退出移動自組織網(wǎng)，50ms的超幀還原回10個蜂窩子幀，子幀結構保持傳統(tǒng) 的時分同步碼分多址子幀結構不變，標志位轉換成蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，專用于蜂窩通信， 如果收到的是兩網(wǎng)轉發(fā)請求，終端也需同時接入兩個網(wǎng)絡，超幀中的子幀結構由 自組織狀態(tài)下的子幀結構變換成網(wǎng)關狀態(tài)下的子幀結構，標志位轉化成網(wǎng)關狀 態(tài)，6) 兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)當兩網(wǎng)并行終端完成通信時，終端節(jié)點變?yōu)閮删W(wǎng)節(jié) 點，仍保持兩網(wǎng)并行狀態(tài)，超幀中的子幀結構不變，以便終端進行轉發(fā)和兩網(wǎng)并 行通信，并在兩種網(wǎng)絡間自由切換，當需完成自組織業(yè)務或144千比特/秒以下 的低速蜂窩業(yè)務時，節(jié)點可利用自己同時接入兩個網(wǎng)絡的優(yōu)勢，直接進行通信， 而當傳輸速率高于144千比特/秒時，終端需退出自組織網(wǎng)專用于蜂窩通信，50ms 的超幀還原回10個蜂窩子幀，子幀結構保持傳統(tǒng)的時分同步碼分多址幀結構不 變，標志位直接轉換成蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，而當需完成兩網(wǎng)轉發(fā)業(yè)務時，終端只需將狀 態(tài)標記成網(wǎng)關狀態(tài)，子幀結構無需變化就可直接進行轉發(fā)，7) 網(wǎng)關狀態(tài)網(wǎng)關節(jié)點在轉發(fā)時，檢測到針對自己的蜂窩尋呼消息，可將 轉發(fā)速率降低，超幀中的子幀結構由自組織狀態(tài)下的子幀結構變換成兩網(wǎng)并行通 信狀態(tài)下的子幀結構，以同時進行蜂窩通信，終端處于蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)， 當蜂窩通信結束時，終端退回網(wǎng)關狀態(tài)，繼續(xù)進行兩網(wǎng)轉發(fā)，若轉發(fā)通信也結束 了，終端直接退回兩網(wǎng)并行狀態(tài)，等待下次的通信的發(fā)起。所定義的五種不同狀態(tài)的相應子幀結構如下1) 蜂窩網(wǎng)狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構保持傳統(tǒng)的時分同步碼分多址幀結構不變2) 自組織狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構中時隙TS0到DwPTS部分仍用于接收蜂窩網(wǎng)的下行導頻和 蜂窩尋呼信號，而時隙TS1到時隙TS6用于自組織網(wǎng)絡通信，而每個自組織網(wǎng)絡 通時隙的突發(fā)由64個碼片的同步序列、144碼片的訓練序列、兩個320碼片的 數(shù)據(jù)序列，16碼片的保護間隔阻成，3) 兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構中吋隙TS1、時隙TS6用于蜂窩通信，時隙TS2到時隙TS5 用于自組織網(wǎng)絡通信，4) 網(wǎng)關狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構中時隙TS3、時隙TS4用于自組織網(wǎng)絡通信，時隙TS1、 時隙TS2、時隙TS5、時隙TS6用于蜂窩通信，轉發(fā)自組織信號，5) 蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構中時隙TS1、時隙TS2、時隙TS5、時隙TS6用于蜂窩通信， 其中時隙TS1、時隙TS6用于網(wǎng)關節(jié)點自身與蜂窩網(wǎng)的通信，時隙TS2、時隙TS5 用于轉發(fā)自組織網(wǎng)絡通信信號，而時隙TS3、時隙TS4專用于自組織網(wǎng)絡通信。超幀中的時隙可按功能分為以下三種1) 控制/傳輸時隙由終端在接入自組織網(wǎng)絡時預約獲得并一直保持，以獲 得自組織網(wǎng)絡通信能力，其擁有發(fā)送控制信令的控制信道和傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)的傳輸 信道，是區(qū)分終端是否是自組織網(wǎng)絡激活節(jié)點的標志，2) 傳輸時隙是由激活節(jié)點臨時預約，只擁有傳輸信道，專用于高速數(shù)據(jù)傳 輸和不對稱分組業(yè)務，3) 公共廣播時隙是由未激活節(jié)點使用，專門用于未激活節(jié)點IP的發(fā)送和自 組織網(wǎng)絡尋呼信令的接收。有益效果本發(fā)明提出的組幀方法對終端通信幀的空閑時隙進行了充分的利 用，增加了新的通信模式以擴展蜂窩網(wǎng)絡的覆蓋范圍，提高蜂窩系統(tǒng)的容量，并 提高了系統(tǒng)的平均通信速率。
本方法在TD-SCDMA通信終端的幀結構上做了一定的修改，用超幀的概念來 在TD-SCDMA終端上實現(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡的通信功能，這樣既保證了終端在TD-SCDMA 通信時幀結構的完全兼容，也實現(xiàn)了各終端在Adhoc網(wǎng)絡中點對點通信的要求， 同時還可實現(xiàn)終端在兩個網(wǎng)絡上同時接入通信或兩網(wǎng)之間的轉發(fā)。本方法只是對終端通信幀的空閑時隙作了新的定義，只要對終端進行少量的 修改，TD-SCDMA系統(tǒng)的其他部分功能和全部的通信信令都不需要做任何的修改， 從而可以以最小的代價實現(xiàn)Ad hoc通信。


圖1為本發(fā)明方法中終端各通信狀態(tài)下的幀結構圖，圖la為蜂窩網(wǎng)狀態(tài)幀結構示意圖，圖lb為Ad hoc狀態(tài)幀結構示意圖，圖lc為兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)幀結構示意圖，圖ld為網(wǎng)關狀態(tài)幀結構示意圖，圖le為蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)幀結構示意圖，圖2為終端的通信狀態(tài)轉移圖，圖3為本發(fā)明方法中各通信狀態(tài)切換的流程圖，圖3a為系統(tǒng)初始化流程， 圖3b為蜂窩網(wǎng)狀態(tài)切換的流程圖，圖3c為Adhoc狀態(tài)切換的流程圖，圖3d為 兩網(wǎng)并行狀態(tài)切換的流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明的時分同步碼分多址與移動自組織網(wǎng)絡融合的組幀方法將終端的通 信狀態(tài)細分為蜂窩網(wǎng)狀態(tài)、自組織狀態(tài)、兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)、網(wǎng)關狀態(tài)、蜂窩網(wǎng) 通信下的網(wǎng)關狀態(tài)五種，設計表示狀態(tài)的標志位，相應的幀結構，并定義了三種 不同的時隙類型，而各種狀態(tài)的切換及組幀流程包括以下步驟并按所述順序進行1) 開機當終端開機時，首先通過小區(qū)搜索過程來捕獲小區(qū)下行導頻時隙 的下行同步碼，以實現(xiàn)與當前小區(qū)的同步，獲得接入蜂窩網(wǎng)的條件，2) 初始狀態(tài)若接入成功時，終端處于蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，所有業(yè)務時隙都用于蜂窩網(wǎng)通信，其幀結構如圖l (a)所示，保持傳統(tǒng)的TD-SCDMA幀結構不變，在 此種狀態(tài)下不將峰窩子幀組成超幀。若接入失敗或不在蜂窩覆蓋下時，終端轉而 將10個蜂窩子幀中對應的TSN (N=l，， 6)時隙組成1個50ms的超幀，超幀中
的每個子幀結構如圖l (b)所示，以便于按TDMA的接入方式實現(xiàn)Ad hoc通信， 并搜索移動自組織網(wǎng)，以在超幀上預約控制/傳輸時隙，若預約成功，則終端成 為移動自組織網(wǎng)的激活節(jié)點，處于自組織狀態(tài)，這時所有預約成功的業(yè)務時 隙都用于移動自組織網(wǎng)通信，3) 移動狀態(tài)由于移動性，蜂窩網(wǎng)狀態(tài)下的終端有可能移出蜂窩覆蓋范圍， 這時終端轉而將10個蜂窩子幀中組成超幀，便于按TDMA的接入方式實現(xiàn)Ad hoc 通信，并搜索移動自組織網(wǎng)，以在超幀上預約控制/傳輸時隙，若預約成功，則 終端成為移動自組織網(wǎng)的激活節(jié)點，處于自組織狀態(tài)；而當自組織節(jié)點移入蜂窩 覆蓋范圍中時，可將50ms的超幀還原回10個蜂窩子幀，接入蜂窩網(wǎng)，但終端狀 態(tài)標志保持不變，仍為自組織狀態(tài)，4) 蜂窩狀態(tài)當空閑的蜂窩終端發(fā)起蜂窩業(yè)務或在尋呼廣播信道上檢測到 針對自己的尋呼消息時，需根據(jù)網(wǎng)絡所采用的動態(tài)信道分配策略以及業(yè)務的類型 來確定所分配的時隙數(shù)量和位置。若發(fā)起自組織業(yè)務或收到自組織網(wǎng)尋呼信令 時，終端將IO個蜂窩子幀中組成超幀，超幀中的每個子幀結構如圖1 (c)所示， 并在自組織網(wǎng)中利用子幀上的的空閑時隙作為其控制/傳輸時隙，從而實現(xiàn)同時 接入兩個網(wǎng)絡，進行另一種網(wǎng)絡的通信，終端轉化成兩網(wǎng)并行狀態(tài)。如果收到的 是兩網(wǎng)轉發(fā)請求，終端也需同時接入兩個網(wǎng)絡。此時終端將10個蜂窩子幀中組 成超幀，超幀中的每個子幀結構如圖1 (d)所示，并在自組織網(wǎng)中利用子幀上 的的空閑時隙作為其控制/傳輸時隙，轉化成網(wǎng)關狀態(tài)，5) 自組織狀態(tài)當空閑的自組織節(jié)點發(fā)起自組織業(yè)務或收到自組織網(wǎng)尋呼信令時，終端優(yōu)先在超幀上已預約的控制/傳輸時隙上傳輸數(shù)據(jù)；如果需進行高速數(shù)據(jù)傳輸，終端可在超幀上的空閑時隙中臨時預約新的傳輸時隙，傳輸完畢即釋放；若發(fā)起蜂窩業(yè)務或檢測到針對自己的尋呼消息時，終端根據(jù)所需傳輸速率 和所采用的動態(tài)信道分配策略，決定下一步狀態(tài)的轉移和幀結構的變換，也就是 當傳輸速率在144kbits/s以下時，終端同時接入兩個網(wǎng)絡，超幀中的圖l (b) 所示的子幀結構變換為圖l (c)所示的子幀結構，標志位轉化成兩網(wǎng)并行狀態(tài)， 進行蜂窩網(wǎng)的通信，而當傳輸速率高于144kbits/s時，終端退出移動自組織網(wǎng)， 50ms的超幀還原回IO個蜂窩子幀，子幀結構如圖1 (a)所示，標志位轉換成蜂 窩網(wǎng)狀態(tài)，專用于蜂窩通信，如果收到的是兩網(wǎng)轉發(fā)請求，終端也需同時接入兩 個網(wǎng)絡，超幀中的圖1 (b)所示的子幀結構變換為圖1 (d)所示的子幀結構， 標志位轉化成網(wǎng)關狀態(tài)，6) 兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)當兩網(wǎng)并行終端完成通信時，終端節(jié)點變?yōu)閮删W(wǎng)節(jié) 點，仍保持兩網(wǎng)并行狀態(tài)，超幀中的子幀結構不變，以便終端進行轉發(fā)和兩網(wǎng)并行通信，并在兩種網(wǎng)絡間自由切換，當需完成自組織業(yè)務或144kbits/s以下的低速蜂窩業(yè)務時，節(jié)點可利用自己同時接入兩個網(wǎng)絡的優(yōu)勢，直接進行通信，而當傳輸速率高于144kbits/s時，終端需退出自組織網(wǎng)專用于蜂窩通信，50ms的 超幀還原回10個蜂窩子幀，子幀結構如圖l (a)所示，標志位直接轉換成蜂窩 網(wǎng)狀態(tài)。而當需完成兩網(wǎng)轉發(fā)業(yè)務時，終端只需將狀態(tài)標記成網(wǎng)關狀態(tài)，子幀結 構無需變化就可直接進行轉發(fā)，7) 網(wǎng)關狀態(tài)網(wǎng)關節(jié)點在轉發(fā)時，檢測到針對自己的蜂窩尋呼消息，可將轉發(fā)速率降低，超幀中的圖1 (b)所示的子幀結構變換為圖1 (c)所示的子幀結構，以同時進行蜂窩通信，終端處于蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)，當蜂窩通信結束時，終端退回網(wǎng)關狀態(tài)，繼續(xù)進行兩網(wǎng)轉發(fā)，若轉發(fā)通信也結束了，終端直接退回兩網(wǎng)并行狀態(tài)，等待下次的通信的發(fā)起。 所定義的五種不同狀態(tài)的相應子幀結構如下1) 蜂窩網(wǎng)狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構如圖l (a)所示，保持傳統(tǒng)的TD-SCDMA幀結構不變。2) Ad hoc狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構如圖1 (b)所示，其中TSO到DwPTS部分仍用于接收蜂窩 網(wǎng)的下行導頻和蜂窩尋呼信號，而時隙TS1到TS6用于Ad hoc通信。而每個Ad hoc時隙的突發(fā)由64chips的同步序列、144chips的訓練序列、兩個320chips 的數(shù)據(jù)序列，16chips的保護間隔阻成。3) 兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構如圖l (c)所示，時隙TS1、 TS6用于TD-SCDMA通信，時 隙TS2到TS5用于Ad hoc通信。4) 網(wǎng)關狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構如圖l (d)所示，時隙TS3、 TS4用于Adhoc通信。時隙 TS1、 TS2、 TS5、 TS6用于蜂窩通信，轉發(fā)Ad hoc信號。5) 蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構如圖l (e)所示，時隙TS1、 TS2、 TS5、 TS6用于蜂窩通 信。其中TS1、TS6用于網(wǎng)關節(jié)點自身與蜂窩網(wǎng)的通信，TS2、TS5用于轉發(fā)Adhoc 信號。而時隙TS3、 TS4專用于Ad hoc通信。超幀中的時隙可按功能分為以下三種1) 控制/傳輸時隙由終端在接入Ad hoc時預約獲得并一直保持，以獲得 Ad hoc通信能力。其擁有發(fā)送控制信令的控制信道和傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)的傳輸信道， 是區(qū)分終端是否是Ad hoc激活節(jié)點的標志。2) 傳輸時隙是由激活節(jié)點臨時預約，只擁有傳輸信道，專用于高速數(shù)據(jù)傳 輸和不對稱分組業(yè)務。3) 公共廣播時隙是由未激活節(jié)點使用，專門用于未激活節(jié)點IP的發(fā)送和 Ad hoc尋呼信令的接收。本發(fā)明的主要原理是利用蜂窩通信中的空閑時隙同時進行Ad hoc通信，以 實現(xiàn)兩網(wǎng)共存。由于本發(fā)明的出發(fā)點在于將Ad hoc網(wǎng)絡與TD-SCDMA網(wǎng)絡結合起 來，以實現(xiàn)擴展蜂窩網(wǎng)絡的覆蓋范圍，提高蜂窩系統(tǒng)的容量，所以蜂窩網(wǎng)通信應 在兩網(wǎng)通信中具有優(yōu)先性。此外，本發(fā)明將終端的通信狀態(tài)分為蜂窩網(wǎng)狀態(tài)、Ad hoc狀態(tài)、兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)、網(wǎng)關狀態(tài)、蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)。下面分別 介紹這5種狀態(tài)和相應的幀結構(1) 蜂窩網(wǎng)狀態(tài)指終端僅在TDiSCDMA網(wǎng)絡中進行通信，實現(xiàn)的是普通TD-SCDMA終端功能。 其幀結構如圖l (a)所示，保持傳統(tǒng)的TD-SCDMA幀結構不變。(2) Ad hoc狀態(tài)指終端僅在Ad hoc網(wǎng)絡中進行通信，但應保持隨時接入蜂窩網(wǎng)的能力(當 移入蜂窩網(wǎng)覆蓋范圍時)，實現(xiàn)的是普通Adhoc網(wǎng)絡終端功能。其幀結構如圖l (b)所示，其中TSO到DwPTS部分仍用于接收蜂窩網(wǎng)的下行導頻和蜂窩尋呼信 號，而時隙TSl到TS6用于Ad hoc通信。而每個Ad hoc時隙的突發(fā)由64chips 的同步序列、144chips的訓練序列、兩個320chips的數(shù)據(jù)序列，16chips的保 護間隔阻成。(3) 兩網(wǎng)并行通信狀態(tài) 指在發(fā)起另一網(wǎng)絡業(yè)務或檢測到另一網(wǎng)絡的尋呼消息時，處于蜂窩網(wǎng)或Ad hoc狀態(tài)的終端同時接入兩個網(wǎng)絡，進行通信。其實現(xiàn)的是兩網(wǎng)同時通信但不轉 發(fā)的功能。其幀結構如圖1 (c)所示，時隙TS1、 TS6用于TD-SCDMA通信，時 隙TS2到TS5用于Ad hoc通信。(4) 網(wǎng)關狀態(tài)指終端在Ad hoc網(wǎng)絡和TD-SCDMA網(wǎng)絡之間進行轉發(fā)，實現(xiàn)的是終端進行兩 網(wǎng)轉發(fā)的功能，是兩網(wǎng)融合的標志性狀態(tài)。其幀結構如圖1 (d)所示，時隙TS3、 TS4用于Ad hoc通信。時隙TS1、 TS2、 TS5、 TS6用于蜂窩通信，轉發(fā)Ad hoc 信號。(5) 蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)指處于網(wǎng)關狀態(tài)的終端收到TD-SCDMA尋呼信令，進行蜂窩網(wǎng)通信，同時保 持基本的、低速的轉發(fā)，實現(xiàn)的是基本蜂窩網(wǎng)通信下的兩網(wǎng)轉發(fā)的功能。其幀結 構如圖1 (e)所示，時隙TS1、 TS2、 TS5、 TS6用于蜂窩通信。其中TS1、 TS6 用于網(wǎng)關節(jié)點自身與蜂窩網(wǎng)的通信，TS2、 TS5用于轉發(fā)Ad hoc信號。而時隙 TS3、 TS4專用于Ad hoc通信。為了保證幀結構的統(tǒng)一，本發(fā)明中的Ad hoc網(wǎng)絡通信方式仍利用TD-SCDMA 幀的總體結構，在業(yè)務時隙TS1到TS6中的空閑部分進行通信。同時為了滿足 ITU關于語音通信單向傳輸時延不超過200ms的要求，本發(fā)明將10個子幀中對 應的TSN (N=l，"'，6)時隙組成l個超幀，周期為50ms，以TDMA的接入方式實 現(xiàn)Ad hoc通信。這樣方便處于各種不同的通信狀態(tài)的終端，按自己的時隙利用 情況，找到可用的空閑時隙集合，預約時隙進行Ad hoc通信。終端在Ad hoc網(wǎng)絡中預約的時隙可按功能分為以下3種(1) 控制/傳輸時隙由終端在接入Ad hoc時預約獲得并一直保持，以獲得Ad hoc通信能力。其 擁有發(fā)送控制信令的控制信道和傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)的傳輸信道，是區(qū)分終端是否是 Ad hoc激活節(jié)點的標志。為了實現(xiàn)在各個通信狀態(tài)之間的自由切換，超幀Ts3、 Ts4專門用于各終端節(jié)點預約控制/傳輸時隙。(2) 傳輸時隙是由激活節(jié)點臨時預約，只擁有傳輸信道，專用于高速數(shù)據(jù)傳輸和不對稱分 組業(yè)務。本發(fā)明中將除超幀Ts3、 Ts4外的其他四個超幀，專門用于傳輸時隙的 預約申請。(3)公共廣播時隙是由未激活節(jié)點使用，專門用于未激活節(jié)點IP的發(fā)送和Ad hoc尋呼信令的 接收。它由Ts3、 Ts4超幀的第一個時隙組成，即每個超幀有兩個公共廣播時隙。本發(fā)明方法利用GPS (Global Position System)授時以實現(xiàn)Ad hoc全網(wǎng)粗 同步，即明確每個節(jié)點和每個超幀的收發(fā)時間邊界。同時將時隙突發(fā)結構的前 64bit由數(shù)據(jù)序列改成SYNC序列，以提供解擴所需的精確同步。網(wǎng)關節(jié)點進行 兩網(wǎng)轉發(fā)時，需要使兩個網(wǎng)絡的流量匹配一致，才能實現(xiàn)穩(wěn)定的轉發(fā)。為了降低 Ad hoc接入機制的復雜度，我們規(guī)定Ad hoc模式的一個時隙的傳輸容量相當于 蜂窩模式下的10倍。兩網(wǎng)轉發(fā)流量匹配公式為其中〃M、 l分別是Ad hoc和TD-SCDMA網(wǎng)絡的傳輸碼道數(shù)，,Ad和A為是Ad hoc 和TD-SCDMA網(wǎng)絡的擴頻處理因子。本發(fā)明在此給出一種具體的實施例，以介紹終端節(jié)點是如何切換各種狀態(tài)的。(1) 當終端開機時，首先搜索小區(qū)下行導頻時隙DwPTS的下行同步碼 SYNC-DL，以實現(xiàn)與當前小區(qū)的同步，獲得接入蜂窩網(wǎng)的條件。(2) 若成功搜索到小區(qū)的下行同步碼SYNC-DL，終端進入小區(qū)搜索過程， 選擇合適小區(qū)，完成小區(qū)駐留。這時終端處于蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，業(yè)務時隙TS1到TS6 全部用于蜂窩通信。(3) 若搜索不到下行同步碼SYNCH)L或接入過程失敗時，終端轉而搜索Ad hoc網(wǎng)絡。通過對Ad hoc網(wǎng)絡持續(xù)一個周期的監(jiān)聽，終端可通過本地域中每個 鄰居節(jié)點的控制信道，了解其時隙利用狀態(tài)、信道狀態(tài)、節(jié)點地址等信息，并由 此找到無干擾可用時隙集合P。終端在P上預約控制/傳輸時隙，成為Adhoc的 激活節(jié)點。此時終端處于Ad hoc狀態(tài)。這時業(yè)務時隙TSl到TS6都用于Ad hoc 通信。(4) Adhoc節(jié)點一直保持對小區(qū)下行同步碼SYNC-DL的搜索，以便在移入 蜂窩覆蓋范圍中時，可即時接入蜂窩網(wǎng)。Ad hoc節(jié)點接入蜂窩網(wǎng)后，只要還沒 有蜂窩業(yè)務需要實現(xiàn)，狀態(tài)就仍為Ad hoc狀態(tài)。業(yè)務時隙TS1到TS6也都用于 Ad hoc通信。(5) 當空閑的蜂窩終端發(fā)起蜂窩業(yè)務或檢測到針對自己的尋呼消息時，需 根據(jù)網(wǎng)絡所采用的動態(tài)信道分配策略以及業(yè)務的類型，來確定所分配的時隙數(shù)量 和位置。若發(fā)起Ad hoc業(yè)務或收到Ad hoc尋呼信令時，終端在Ad hoc網(wǎng)絡中， 利用自己的空閑時隙作為其控制/傳輸時隙。從而同時接入兩個網(wǎng)絡，進行另一 種網(wǎng)絡的通信。終端轉化成兩網(wǎng)并行狀態(tài)。如果收到的是兩網(wǎng)轉發(fā)請求，終端也 需同時接入兩個網(wǎng)絡，轉化成網(wǎng)關狀態(tài)。(6) 當空閑的Ad hoc節(jié)點發(fā)起Ad hoc業(yè)務或收到Ad hoc尋呼信令時，終 端優(yōu)先在已預約的控制/傳輸時隙上傳輸數(shù)據(jù)。如果需進行高速數(shù)據(jù)傳輸，終端 可臨時預約新的傳輸時隙，傳輸完畢即釋放。若發(fā)起蜂窩業(yè)務或檢測到針對自己 的尋呼消息時，終端根據(jù)所需傳輸速率和所采用的動態(tài)信道分配策略，決定下一 步狀態(tài)的轉移。也就是當傳輸速率在144kbits/s以下時，終端同時接入兩個網(wǎng) 絡，轉化成兩網(wǎng)并行狀態(tài)，進行蜂窩網(wǎng)的通信。而當傳輸速率高于144kbits/s 時，終端退出Ad hoc網(wǎng)絡轉換成蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，專用于蜂窩通信。如果收到的是 兩網(wǎng)轉發(fā)請求，終端也需同時接入兩個網(wǎng)絡，轉化成網(wǎng)關狀態(tài)。(7) 當兩網(wǎng)并行終端完成通信時，終端節(jié)點變?yōu)閮删W(wǎng)節(jié)點，仍保持兩網(wǎng)并 行狀態(tài)。只有這種節(jié)點才可能進行轉發(fā)和兩網(wǎng)并行通信，并在兩種網(wǎng)絡間自由切 換。當需完成Adhoc業(yè)務或144kbits/s以下的低速蜂窩業(yè)務時，節(jié)點可利用自 己同時接入兩個網(wǎng)絡的優(yōu)勢，直接進行通信。而當傳輸速率高于144kbits/s時， 終端可退出Ad hoc網(wǎng)絡專用于蜂窩通信。其直接轉換成蜂窩網(wǎng)狀態(tài)。當需完成 兩網(wǎng)轉發(fā)業(yè)務時，終端只需將狀態(tài)標記成網(wǎng)關狀態(tài)，就可直接進行轉發(fā)。(8) 網(wǎng)關節(jié)點在轉發(fā)時，檢測到針對自己的尋呼消息?？蓪⑥D發(fā)速率降低， 并同時進行蜂窩通信。終端處于蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)。當蜂窩通信結束時， 終端退回網(wǎng)關狀態(tài)，繼續(xù)進行兩網(wǎng)轉發(fā)。若轉發(fā)通信也結束了，終端直接退回兩 網(wǎng)并行狀態(tài)，等待下次的通信的發(fā)起。
權利要求
1、 一種時分同步碼分多址與移動自組織網(wǎng)絡融合的組幀方法，其特征在于 將終端的通信狀態(tài)細分為蜂窩網(wǎng)狀態(tài)、自組織狀態(tài)、兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)、網(wǎng)關狀 態(tài)、蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)五種，設計表示狀態(tài)的標志位，相應的幀結構，并 定義了三種不同的時隙類型，而各種狀態(tài)的切換及組幀流程包括以下步驟并按所 述順序進行1) 開機當終端開機時，首先通過小區(qū)搜索過程來捕獲小區(qū)下行導頻時隙 的下行同步碼，以實現(xiàn)與當前小區(qū)的同步，獲得接入蜂窩網(wǎng)的條件，2) 初始狀態(tài)若接入成功時，終端處于蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，所有業(yè)務時隙都用于 蜂窩網(wǎng)通信，保持傳統(tǒng)的時分同步碼分多址幀結構不變，在此種狀態(tài)下不將峰窩 子幀組成超幀。若接入失敗或不在蜂窩覆蓋下時，終端轉而將10個蜂窩子幀中對應的TSN時隙組成1個50ras的超幀，其中N=l，…，6，以便于按時分多址的接 入方式實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡通信，并搜索移動自組織網(wǎng)，以在超幀上預約控制/傳輸 時隙，若預約成功，則終端成為移動自組織網(wǎng)的激活節(jié)點，處于自組織狀態(tài)，這 時所有預約成功的業(yè)務時隙都用于移動自組織網(wǎng)通信，3) 移動狀態(tài)由于移動性，蜂窩網(wǎng)狀態(tài)下的終端有可能移出蜂窩覆蓋范圍， 這時終端轉而將10個蜂窩子幀中組成超幀，便于按時分多址的接入方式實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡通信，并搜索移動自組織網(wǎng)，以在超幀上預約控制/傳輸時隙，若預約成功，則終端成為移動自組織網(wǎng)的激活節(jié)點，處于自組織狀態(tài)；而當自組織節(jié)點 移入蜂窩覆蓋范圍中時，可將50ms的超幀還原回10個蜂窩子幀，接入蜂窩網(wǎng)， 但終端狀態(tài)標志保持不變，仍為自組織狀態(tài)，4) 蜂窩狀態(tài)當空閑的蜂窩終端發(fā)起蜂窩業(yè)務或在尋呼廣播信道上檢測到針對自己的尋呼消息時，需根據(jù)網(wǎng)絡所采用的動態(tài)信道分配策略以及業(yè)務的類型 來確定所分配的時隙數(shù)量和位置，若發(fā)起自組織業(yè)務或收到自組織網(wǎng)尋呼信令時，終端將io個蜂窩子幀中組成超幀，并在自組織網(wǎng)中利用子幀上的的空閑時隙作為其控制/傳輸時隙，從而實現(xiàn)同時接入兩個網(wǎng)絡，進行另一種網(wǎng)絡的通信，終端轉化成兩網(wǎng)并行狀態(tài)；如果收到的是兩網(wǎng)轉發(fā)請求，終端也需同時接入兩個網(wǎng)絡。此時終端將io個蜂窩子幀中組成超幀，并在自組織網(wǎng)中利用子幀上的的 2空閑時隙作為其控制/傳輸時隙，轉化成網(wǎng)關狀態(tài)，5) 自組織狀態(tài)當空閑的自組織節(jié)點發(fā)起自組織業(yè)務或收到自組織網(wǎng)尋呼 信令時，終端優(yōu)先在超幀上已預約的控制/傳輸時隙上傳輸數(shù)據(jù)；如果需進行高 速數(shù)據(jù)傳輸，終端可在超幀上的空閑時隙中臨時預約新的傳輸時隙，傳輸完畢即 釋放；若發(fā)起蜂窩業(yè)務或檢測到針對自己的尋呼消息時，終端根據(jù)所需傳輸速率 和所采用的動態(tài)信道分配策略，決定下一步狀態(tài)的轉移和幀結構的變換，也就是 當傳輸速率在144千比特/秒以下時，終端同時接入兩個網(wǎng)絡，超幀中的子幀結 構由自組織狀態(tài)下的子幀結構變換成兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)下的子幀結構，標志位轉 化成兩網(wǎng)并行狀態(tài)，進行蜂窩網(wǎng)的通信，而當傳輸速率高于144千比特/秒時， 終端退出移動自組織網(wǎng)，50ms的超幀還原回10個蜂窩子幀，子幀結構保持傳統(tǒng) 的時分同步碼分多址子幀結構不變，標志位轉換成蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，專用于蜂窩通信， 如果收到的是兩網(wǎng)轉發(fā)請求，終端也需同時接入兩個網(wǎng)絡，超幀中的子幀結構由 自組織狀態(tài)下的子幀結構變換成網(wǎng)關狀態(tài)下的子幀結構，標志位轉化成網(wǎng)關狀 態(tài)，6) 兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)當兩網(wǎng)并行終端完成通信時，終端節(jié)點變?yōu)閮删W(wǎng)節(jié) 點，仍保持兩網(wǎng)并行狀態(tài)，超幀中的子幀結構不變，以便終端進行轉發(fā)和兩網(wǎng)并 行通信，并在兩種網(wǎng)絡間自由切換，當需完成自組織業(yè)務或144千比特/秒以下 的低速蜂窩業(yè)務時，節(jié)點可利用自己同時接入兩個網(wǎng)絡的優(yōu)勢，直接進行通信， 而當傳輸速率高于144千比特/秒時，終端需退出自組織網(wǎng)專用于蜂窩通信，50ms 的超幀還原回10個蜂窩子幀，子幀結構保持傳統(tǒng)的時分同步碼分多址幀結構不 變，標志位直接轉換成蜂窩網(wǎng)狀態(tài)，而當需完成兩網(wǎng)轉發(fā)業(yè)務時，終端只需將狀 態(tài)標記成網(wǎng)關狀態(tài)，子幀結構無需變化就可直接進行轉發(fā)，7)網(wǎng)關狀態(tài)網(wǎng)關節(jié)點在轉發(fā)時，檢測到針對自己的蜂窩尋呼消息，可將轉發(fā)速率降低，超幀中的子幀結構由自組織狀態(tài)下的子幀結構變換成兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)下的子幀結構，以同時進行蜂窩通信，終端處于蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)，當蜂窩通信結束時，終端退回網(wǎng)關狀態(tài)，繼續(xù)進行兩網(wǎng)轉發(fā)，若轉發(fā)通信也結束了，終端直接退回兩網(wǎng)并行狀態(tài)，等待下次的通信的發(fā)起。
2、根據(jù)權利要求1所述的時分-同步碼分多址與移動自組織網(wǎng)絡融合的組幀方法，其特征在于所定義的五種不同狀態(tài)的相應子幀結構如下-1)蜂窩網(wǎng)狀態(tài)下的子幀結構 指終端的子幀結構保持傳統(tǒng)的時分同步碼分多址幀結構不變，2) 自組織狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構中時隙TS0到DwPTS部分仍用于接收蜂窩網(wǎng)的下行導頻和 蜂窩尋呼信號，而時隙TS1到時隙TS6用于自組織網(wǎng)絡通信，而每個自組織網(wǎng)絡 通時隙的突發(fā)由64個碼片的同步序列、144碼片的訓練序列、兩個320碼片的 數(shù)據(jù)序列，16碼片的保護間隔阻成，3) 兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構中時隙TS1、時隙TS6用于蜂窩通信，時隙TS2到時隙TS5 用于自組織網(wǎng)絡通信，4) 網(wǎng)關狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構中時隙TS3、時隙TS4用于自組織網(wǎng)絡通信，時隙TS1、 時隙TS2、時隙TS5、時隙TS6用于蜂窩通信，轉發(fā)自組織信號，5) 蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)下的子幀結構指終端的子幀結構中時隙TS1、時隙TS2、時隙TS5、時隙TS6用于蜂窩通信， 其中時隙TS1、時隙TS6用于網(wǎng)關節(jié)點自身與蜂窩網(wǎng)的通信，時隙TS2、時隙TS5 用于轉發(fā)自組織網(wǎng)絡通信信號，而時隙TS3、時隙TS4專用于自組織網(wǎng)絡通信。
3、根據(jù)權利要求1所述的時分-同步碼分多址與移動自組織網(wǎng)絡融合的組幀 方法，其特征在于超幀中的時隙可按功能分為以下三種1) 控制/傳輸時隙由終端在接入自組織網(wǎng)絡時預約獲得并一直保持，以獲 得自組織網(wǎng)絡通信能力，其擁有發(fā)送控制信令的控制信道和傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)的傳輸 信道，是區(qū)分終端是否是自組織網(wǎng)絡激活節(jié)點的標志，2) 傳輸時隙是由激活節(jié)點臨時預約，只擁有傳輸信道，專用于高速數(shù)據(jù)傳 輸和不對稱分組業(yè)務，3) 公共廣播時隙是由未激活節(jié)點使用，專門用于未激活節(jié)點IP的發(fā)送和自 組織網(wǎng)絡尋呼信令的接收。
全文摘要
一種時分同步碼分多址與移動自組織網(wǎng)絡融合的組幀方法將終端的通信狀態(tài)細分為蜂窩網(wǎng)狀態(tài)、自組織狀態(tài)、兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)、網(wǎng)關狀態(tài)、蜂窩網(wǎng)通信下的網(wǎng)關狀態(tài)五種，設計表示狀態(tài)的標志位，相應的幀結構，并定義了三種不同的時隙類型，而各種狀態(tài)的切換及組幀流程包括以下步驟并按所述順序進行1)開機2)初始狀態(tài)3)移動狀態(tài)4)蜂窩狀態(tài)5)自組織狀態(tài)6)兩網(wǎng)并行通信狀態(tài)7)網(wǎng)關狀態(tài)本發(fā)明利用低速TD-SCDMA通信中存在的空閑時隙進行Ad Hoc通信，設計了終端在兩個網(wǎng)絡中通信的五種狀態(tài)、對應的幀結構以及通信流程，實現(xiàn)了兩網(wǎng)的融合、共存、自由切換、以及時隙資源的動態(tài)分配等功能?？梢杂行У財U展蜂窩網(wǎng)絡的覆蓋范圍。
文檔編號H04B7/26GK101145832SQ20071013322
公開日2008年3月19日 申請日期2007年10月9日 優(yōu)先權日2007年10月9日
發(fā)明者名 吳, 夏瑋瑋, 宋鐵成, 沈連豐, 靜 胡, 波 許 申請人:東南大學