用于在無線通信系統(tǒng)中通過移動站測距傳輸?shù)姆椒ê脱b置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種測距傳輸方法，包括：移動站從基站接收包括回退窗口信息的消息；和移動站基于回退窗口信息執(zhí)行測距傳輸，其中消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
【專利說明】用于在無線通信系統(tǒng)中通過移動站測距傳輸?shù)姆椒ê脱b置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信，并且更具體地，涉及一種用于在無線通信系統(tǒng)中通過移動站測距傳輸?shù)姆椒ê脱b置。
【背景技術(shù)】
[0002]測距是通過其當(dāng)移動站執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)入和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入的時候，移動站調(diào)整用于與基站進(jìn)行上行鏈路通信的傳輸參數(shù)(頻率偏移、時間偏移和發(fā)射功率)的過程。
[0003]特別地，測距過程用于以下的四個目的:初始測距、切換測距、周期測距和帶寬請求測距。初始測距指的是當(dāng)用戶設(shè)備嘗試初始網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入的時候，上行鏈路時間同步(即，時間和頻率同步)的過程。切換測距指的是當(dāng)用戶設(shè)備從源基站切換到目標(biāo)基站的時候，在用戶設(shè)備和目標(biāo)基站之間建立初始同步的過程。周期測距用于用戶設(shè)備周期地更新上行鏈路同步。帶寬請求測距用于用戶設(shè)備請求上行鏈路資源給基站。
[0004]當(dāng)移動站嘗試進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的時候，該移動站選擇測距信道，選擇測距碼，并且經(jīng)由選擇的測距信道將選擇的測距碼發(fā)射給基站。一旦收到測距碼，基站將表示已經(jīng)成功地接收了該測距碼的消息發(fā)射給移動站。
[0005]進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的移動站的數(shù)目隨著通信技術(shù)發(fā)展增加。當(dāng)處于空閑狀態(tài)之中的很多的移動站嘗試網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入/再進(jìn)入的時候，接入沖突和接入擁塞出現(xiàn)，導(dǎo)致通信性能的惡化。因此，需要用于解決這個問題的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種通過其移動站與基站通信的方法和設(shè)備。
[0008]本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過其基站與移動站通信的方法和設(shè)備。
[0009]本發(fā)明的另一個目的是提供一種與基站通信的移動站。
[0010]本發(fā)明的另一個目的是提供一種與移動站通信的基站。
[0011]問題的解決方案
[0012]在以下的描述中將闡述本發(fā)明的額外的特征和優(yōu)點，并且部分地將從該描述中顯而易見，或者可以通過本發(fā)明的實踐獲悉。通過尤其在著述的說明書及其權(quán)利要求以及所附的附圖中指出的結(jié)構(gòu)，將實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其他的優(yōu)點。
[0013]為了實現(xiàn)這些目的和其他的優(yōu)點，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此處實施和廣泛地描述的，一種測距傳輸方法，包括:移動站從基站接收包括回退窗口信息的消息；和移動站基于回退窗口信息執(zhí)行測距傳輸，其中消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
[0014]為了進(jìn)一步實現(xiàn)這些和其它的優(yōu)點并且根據(jù)本發(fā)明的目的，一種用于從移動站接收測距傳輸?shù)姆椒?，該方法包?基站將包括回退窗口信息的消息發(fā)射到移動站；和基站基于回退窗口信息執(zhí)行與移動站的測距過程，其中該消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
[0015]為了進(jìn)一步實現(xiàn)這些和其它的優(yōu)點并且根據(jù)本發(fā)明的目的，一種移動站，該移動站被配置成在無線通信系統(tǒng)中執(zhí)行到基站的測距傳輸，該移動站包括:接收機；發(fā)射機；以及處理器，其被配置成控制接收機，其中處理器被配置成控制接收機從基站接收包括回退窗口信息的消息，并且基于回退窗口信息控制發(fā)射機以執(zhí)行測距傳輸，其中消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
[0016]為了進(jìn)一步實現(xiàn)這些和其它的優(yōu)點并且根據(jù)本發(fā)明的目的，一種基站，該基站被配置成在無線通信系統(tǒng)中從移動站接收測距傳輸，該基站包括:接收機；發(fā)射機；和處理器，其中該處理器被配置成控制接收機和發(fā)射機，其中該處理器被配置成控制發(fā)射機以將包括回退窗口信息的消息發(fā)射到移動站并且基于回退窗口信息執(zhí)行與移動站的測距過程，其中消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
[0017]優(yōu)選地，當(dāng)測距回退窗口指示符指示增加時用于測距重傳的回退窗口尺寸被增力口，并且當(dāng)測距回退窗口指示符指示減少時用于測距重傳的回退窗口尺寸被減少。
[0018]優(yōu)選地，其中當(dāng)測距回退窗口指示符指示減少時，回退窗口信息包括指示第O個回退窗口的尺寸Ktl的信息，根據(jù)Kx=Ktl/ (2X)確定第X個回退窗口的尺寸Kx，其中X表示測距再試計數(shù)。
[0019]優(yōu)選地，測距回退窗口指示符被包括在測距消息、注冊請求消息或者注冊響應(yīng)消息中。
[0020]有益效果
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明，移動站可以迅速地和有效地執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)入，同時將其對在無線通信系統(tǒng)中其它的移動站的影響最小化。
[0022]應(yīng)該明白，本發(fā)明的上文的概述和后面的詳細(xì)說明兩者是示例性和說明性的，并且意欲對所要求的本發(fā)明提供進(jìn)一步解釋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]該伴隨的附圖被包括以提供對本發(fā)明進(jìn)一步的理解，并且被包含進(jìn)和構(gòu)成本申請的一部分，其圖示本發(fā)明的實施例，并且與該說明書一起可以起解釋本發(fā)明原理的作用。在附圖中.[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動站和基站的框圖；
[0025]圖2圖示在作為無線通信系統(tǒng)的IEEE802.16m系統(tǒng)中由移動站執(zhí)行的基于競爭的網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)入過程；
[0026]圖3是圖示常規(guī)的寬帶隨機接入回退方法的流程圖；
[0027]圖4圖示關(guān)于常規(guī)的隨機接入和根據(jù)本發(fā)明的第一個方法的隨機接入的實驗結(jié)果;
[0028]圖5圖示關(guān)于常規(guī)的隨機接入、根據(jù)本發(fā)明的第一個方法的隨機接入，和根據(jù)本發(fā)明的第二個方法的隨機接入的實驗結(jié)果；
[0029]圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)用于對準(zhǔn)隨機接入回退窗口起始點的第三個方法的實驗結(jié)果；和
[0030]圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的隨機接入方法的流程圖。【具體實施方式】
[0031]現(xiàn)在將參考伴隨的附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例。該詳細(xì)說明將在下面參考伴隨的附圖給出，其意欲解釋本發(fā)明示例性的實施例，而不是示出僅僅可以根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的實施例。例如，雖然以下的詳細(xì)說明包括特定的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明徹底的理解，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見，本發(fā)明可以被實踐而無需上述特定的細(xì)節(jié)。例如，在使用3GPP LTE移動通信系統(tǒng)的假設(shè)之下給出以下的詳細(xì)說明。但是，除了 3GPP LTE系統(tǒng)固有的特定的特征之外，該描述適用于任何其它的移動通信系統(tǒng)。
[0032]在一些情況下，已知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備被省略，或者以框圖形式示出，聚焦在結(jié)構(gòu)和設(shè)備的重要的特征上，以便不使本發(fā)明的概念難以理解。貫穿本說明書將使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的或者類似的部分。
[0033]在以下的描述中，假設(shè)用戶設(shè)備(UE)指的是移動或者固定的用戶終端設(shè)備，諸如，移動站(MS)、高級移動站(AMS)等等，并且假設(shè)術(shù)語“基站(BS) ”指的是網(wǎng)絡(luò)端的任何節(jié)點，諸如與UE通信的節(jié)點B、增強的節(jié)點B(eNB或者eNodeB)、接入點(AP)等等。本發(fā)明聚焦于IEEE802.16m。但是，本發(fā)明的技術(shù)特征適用于其它的通信系統(tǒng)，諸如3GPPLTE、LTE-A
坐坐寸寸ο
[0034]在本發(fā)明中，M2M(機器對機器)通信指的是在沒有用戶干預(yù)的情況下經(jīng)由基站在移動站之間，或者在基站和移動站之間的信息交換。鑒于此，M2M設(shè)備指的是能夠支持M2M通信的移動站。用于M2M服務(wù)的接入服務(wù)網(wǎng)被定義為M2M接入服務(wù)網(wǎng)(ASN)，并且與M2M設(shè)備通信的網(wǎng)絡(luò)實體被稱作M2M服務(wù)器。M2M服務(wù)器執(zhí)行M2M應(yīng)用，并且對一個或多個M2M設(shè)備提供M2M特定服務(wù)。M2M特征指的是M2M應(yīng)用的特征，并且對于提供該應(yīng)用一個或多個特征可以是必需的。M2M設(shè)備組表示共享一個或多個公共特征的一組M2M設(shè)備。如上所述，根據(jù)M2M方案執(zhí)行通信的設(shè)備可以稱為各種術(shù)語，諸如M2M設(shè)備、M2M通信設(shè)備、機器型通信(MTC)設(shè)備等等。為了解釋方便起見，常規(guī)的移動站稱為人型通信(HTC)移動站，或者不同于在以下的描述中的M2M設(shè)備的人對人(H2H)設(shè)備。
[0035]由于機器應(yīng)用類型的數(shù)目增加，在特定的網(wǎng)絡(luò)中M2M設(shè)備的數(shù)目逐漸地增加。所討論的機器應(yīng)用類型包括:(I)安全，(2)公共安全，(3)跟蹤和蹤跡，(4)支付，(5)保健，
(6)遠(yuǎn)程維護(hù)和控制，(7)測量，(8)消費者設(shè)備，(9)銷售點(POS)和在安全相關(guān)的應(yīng)用市場中的隊列管理，(10)自動售貨機的M2M通信，(11)機器和設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，和用于測量建筑機械設(shè)備的操作時間和自動地測量熱量或者電力消耗的智能測量，(12)安全照相機的監(jiān)視視頻通信等等。但是，機器應(yīng)用類型不受限于此，并且其它的各種機器應(yīng)用類型正在討論中。由于機器應(yīng)用類型的數(shù)目增加，M2M設(shè)備的數(shù)目可以隨著H2H設(shè)備的數(shù)目迅速地增加。
[0036]位于單個基站中的許多的M2M設(shè)備可能導(dǎo)致在M2M設(shè)備和現(xiàn)有的設(shè)備(即，H2H設(shè)備)之中的接入擁塞，和在M2M設(shè)備之間的接入沖突。這需要論述有關(guān)如何有效地分配有限的資源給新的M2M設(shè)備，同時將對現(xiàn)有的移動站(H2H設(shè)備)的影響最小化。換句話說，當(dāng)多個M2M設(shè)備采用從空閑模式再入網(wǎng)絡(luò)過程的時候(其適用于現(xiàn)有的移動站(S卩，H2H設(shè)備))，由于M2M設(shè)備的特征導(dǎo)致在H2H設(shè)備和M2M設(shè)備之中的接入擁塞出現(xiàn)，并且因此，網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)入過程需要部分地修改。
[0037]將給出對于在M2M通信適用于IEEE802.16m情形下的本發(fā)明實施例的描述。但是，本發(fā)明不限于此，并且本發(fā)明的實施例以同樣方式適用于其它的系統(tǒng)，諸如3GPP LTE等等。
[0038]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動站和基站的框圖。
[0039]參考圖1，移動站100和基站150可以分別地包括RF單元110和160、處理器120和170，并且可選地存儲器130和180。RF單元110和160可以分別地包括發(fā)射機111和161以及接收機112和162。在移動站100中，發(fā)射機111和接收機112可以被配置成將信號發(fā)射到基站150和其它的移動站/從基站150和其它的移動站接收信號，并且處理器120可以與發(fā)射機111和接收機112功能地連接以控制發(fā)射機111和接收機112將信號發(fā)射到其它的裝置/從其它的裝置接收信號。此外，處理器120可以處理要發(fā)射的信號，然后將所處理的信號發(fā)射給發(fā)射機111，并且處理由接收機112接收的信號。如果需要的話，處理器120可以在存儲器130中存儲被包括在所交換的消息中的信息。具有這種配置的移動站100可以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施例的以下的方法。移動站100可以包括根據(jù)其應(yīng)用類型的額外的配置，其沒有在圖1中圖示。如果移動站100用作智能測量計，移動站100可以包括用于測量功率的額外的配置。移動站100可以在圖1示出的處理器120，或者分離地配置的處理器(未示出)的控制下執(zhí)行功率測量操作。
[0040]雖然圖1圖示在移動站100和基站150之間的通信，根據(jù)本發(fā)明的通信方法可以在移動站之間執(zhí)行。在這種情況下，移動站的裝置可以具有與圖1相同的配置，并且執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施例的以下的方法。
[0041]在基站150中，發(fā)射機161和接收機162可以被配置成將信號發(fā)射到其它的基站、M2M服務(wù)器、移動站/接收來自其它的基站、M2M服務(wù)器、移動站的信號，并且處理器170可以功能地連接到發(fā)射機161和接收機162以控制發(fā)射機161和接收機162將信號發(fā)射到其它的裝置/接收來自其它的裝置的信號。此外，處理器170可以處理要發(fā)射的信號，然后將所處理的信號發(fā)射給發(fā)射機161，并且處理由接收機162接收的信號。如果需要的話，處理器170可以在存儲器180中存儲被包括在所交換的消息中的信息。具有這種配置的基站150可以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法。
[0042]移動站100和基站150的處理器120和170分別地引導(dǎo)(控制、調(diào)整、管理等等)移動站100和基站150的操作。處理器120和170可以分別地連接到存儲程序代碼和數(shù)據(jù)的存儲器130和180。存儲器130和180連接到處理器120和170，并且存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和通用文件。
[0043]處理器120和170也可以被稱作控制器、微控制器、微處理器或者微型計算機。處理器120和170可以被配置為硬件、固件、軟件或者其組合。當(dāng)本發(fā)明的實施例使用硬件實現(xiàn)的時候，適用于實現(xiàn)本發(fā)明的專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理器件(DSH))、可編程邏輯器件(PLD)，或者現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)可以被包括在處理器120和170中。
[0044]另一方面，如果本發(fā)明的實施例使用固件或者軟件實現(xiàn)，則該固件或者軟件可以被配置為包括執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的功能或者操作的模塊、過程、功能等等。該固件或者軟件可以被包括在處理器120和170中，或者存儲在存儲器130和180中，和由處理器120和170從存儲器120和170中調(diào)用。
[0045]圖2圖示在作為無線通信系統(tǒng)的IEEE802.16m系統(tǒng)中的移動站的基于競爭的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入/再進(jìn)入過程。[0046]在IEEE802.16m系統(tǒng)中用于移動站的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入/再進(jìn)入的測距過程中，移動站在尋呼不可用的間隔中將功率最小化，并且在尋呼監(jiān)聽間隔中接收從基站發(fā)射的AA1-PAG-ADV消息。AA1-PAG-ADV消息包括發(fā)射該消息的基站所屬于的尋呼組的ID，表示需要位置更新或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入/再進(jìn)入的移動站的MAC地址哈希(hash)信息，和描述需要由每個移動站執(zhí)行的過程的動作碼。
[0047]如果存在指定用于以空閑模式操作的移動站的業(yè)務(wù)，則基站在下一個尋呼監(jiān)聽間隔將AA1-PAG-ADV消息發(fā)射到移動站。一旦收到AA1-PAG-ADV消息，移動站從空閑模式進(jìn)入普通模式。
[0048]當(dāng)從空閑模式執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)入和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入的時候，經(jīng)由其移動站調(diào)整用于與基站進(jìn)行上行鏈路通信的傳輸參數(shù)(頻率偏移、時間偏移和發(fā)射功率)的過程被稱作測距。
[0049]參考圖2，移動站獲得下行鏈路同步和上行鏈路傳輸參數(shù)，并且使用隨機回退選擇一個測距信道。當(dāng)使用隨機回退的時候，移動站經(jīng)由均衡的隨機處理選擇一個對應(yīng)于回退窗口的可用信道。該隨機回退使用二進(jìn)制指數(shù)算法以便計算回退窗口。一旦選擇測距信道，移動站經(jīng)由均衡的隨機處理選擇測距碼。然后，移動站經(jīng)由選擇的測距信道將基于競爭的測距碼發(fā)射給基站(SllO)。當(dāng)成功地接收到測距碼的時候，基站以廣播方式將AA1-RNG-ACK消息發(fā)射給移動站(120)。AA1-RNG-ACK消息對應(yīng)于表示測距碼已經(jīng)成功地經(jīng)由測距信道接收和檢測的響應(yīng)。此外，基站利用隨機接入標(biāo)識符(RA-1D)掩蔽CDMA分配A-MAP IE,其對應(yīng)于用于移動站去發(fā)射AA1-RNG-REQ消息的上行鏈路資源分配信息，并且發(fā)射所掩蔽的CDMA分配A-MAP IE(S130)。移動站經(jīng)由分配給其的上行鏈路資源將AA1-RNG-REQ消息發(fā)射給基站(S140)?；緦⑼ㄟ^其AA1-RNG-RSP消息將被發(fā)射的下行鏈路資源分配信息發(fā)射給移動站(S150)。在這里，下行鏈路資源分配信息可以經(jīng)由CDMA分配A-MAP IE，或者廣播DK基本分配A-MAP IE (其被利用RA-1D掩蔽)被發(fā)射給移動站。隨后，移動站可以經(jīng)由對應(yīng)于下行鏈路資源分配信息的下行鏈路資源接收AA1-RNG-RSP消息(S160)。
[0050]圖3圖示在作為無線通信系統(tǒng)的IEEE803.16m系統(tǒng)中通過其移動站增加回退窗口尺寸，并且執(zhí)行基于競爭的網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)入的過程。
[0051]IEEE802.16的MAC層定義測距信道。構(gòu)成測距信道的子信道以UL-MAP消息描述。移動站被允許在測距信道上相互沖突。在IEEE802.16測距子系統(tǒng)中，多個移動站使用用于同時接入的碼分多址(CDMA)隨機接入?yún)f(xié)議執(zhí)行測距。當(dāng)產(chǎn)生要從移動站發(fā)射到基站的消息的時候，碼從一組偽噪聲(PN)碼中選擇出來，并且消息使用所選擇的PN碼被擴展，而且經(jīng)由CDMA發(fā)射。
[0052]通常，時隙阿羅哈(ALOHA)協(xié)議用作移動站的隨機接入?yún)f(xié)議。根據(jù)時隙阿羅哈協(xié)議，移動站執(zhí)行基于時隙的即時接入以便接入基站。因此，當(dāng)單個移動站嘗試經(jīng)由一個時隙接入基站的時候，數(shù)據(jù)被成功地發(fā)射，而當(dāng)兩個或更多個移動站嘗試經(jīng)由相同的時隙接入基站的時候，數(shù)據(jù)傳輸由于沖突導(dǎo)致失敗。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸失敗的時候，在等待預(yù)定的時間之后，移動站嘗試接入基站。如果數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)失敗的移動站在等待相同的時間之后嘗試接入基站，由于在其間沖突導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸再次失敗。為了避免這種連續(xù)的沖突，采用二進(jìn)制指數(shù)回退(在下文中稱為“BEB”)算法，其是移動站回退算法。BEB算法基于每個移動站的沖突數(shù)目確定用于重傳的回退窗口。在BEB算法中的回退窗口(或者沖突窗口)包括最小沖突窗口和最大沖突窗口。
[0053]指數(shù)回退算法是廣泛地使用的沖突解決算法。該指數(shù)回退算法嘗試接入在用于重傳的沖突窗口內(nèi)隨機地選擇的信道。沖突窗口的尺寸根據(jù)沖突的數(shù)目指數(shù)地增加。根據(jù)BEB，感測沖突的移動站以2的冪提高沖突窗口的尺寸。該移動站隨機地確定在具有指數(shù)地提高尺寸的沖突窗口內(nèi)的測距傳輸時間。例如，在第一次傳輸嘗試期間經(jīng)歷沖突的移動站的沖突窗口具有8的尺寸，移動站確定在從用于第二次傳輸嘗試的當(dāng)前信道開始的8個幀內(nèi)的測距傳輸時間。如果選擇5，移動站嘗試在第五信道處測距傳輸。在這里，5對應(yīng)于回退值或者所選擇的測距機會。當(dāng)再次出現(xiàn)沖突的時候，沖突計數(shù)變?yōu)?，并且用于重傳的回退窗口(其是沖突窗口)的尺寸變?yōu)?6。然后，第三傳輸嘗試在從沖突發(fā)生時間開始的16個幀內(nèi)隨機地確定。也就是說，沖突不斷地出現(xiàn)，該系統(tǒng)識別負(fù)載已經(jīng)增加，并且通過提高對應(yīng)于沖突窗口的回退窗口的尺寸，由于在當(dāng)時的重傳導(dǎo)致降低系統(tǒng)負(fù)載，從而解決該沖突。但是，甚至當(dāng)其它的移動站沒有使用由移動站占據(jù)的無線電頻帶時，不斷地經(jīng)歷多個沖突的移動站指數(shù)地提高該沖突窗口尺寸，導(dǎo)致顯著的傳輸?shù)却龝r間。
[0054]參考圖3，要從移動站200發(fā)射到基站250的原始數(shù)據(jù)被很快地從移動站200傳送給基站250(211)。在以上提及的隨機接入方案中，消息可以經(jīng)由相同的時隙使用相同的PN碼發(fā)射。在這種情況下，從多個移動站發(fā)射的消息相互沖突。已經(jīng)發(fā)射消息的移動站操作定時器(213)。一旦收到該消息，基站250將測距響應(yīng)消息發(fā)射給移動站。當(dāng)移動站在預(yù)定的時間內(nèi)沒有接收測距響應(yīng)消息的時候，移動站認(rèn)為所發(fā)射的消息經(jīng)歷沖突，并且執(zhí)行BEB算法。由于沖突出現(xiàn)一次，被在CWminX2°的回退周期(215)中選擇任意的整數(shù)。這個整數(shù)變?yōu)榛赝藭r間(215)，其是測距機會。在等待回退時間之后，該移動站重發(fā)消息(217)。在這里，CW(競爭窗口)指的是沖突窗口尺寸，并且可以指的是回退窗口尺寸。CWmin表示初始回退窗口尺寸，并且CWmax表示可用的最大回退窗口尺寸。重傳以與初始傳輸相同的方式執(zhí)行。該移動站操作定時器(219)，并且當(dāng)它們沒有在預(yù)定的時間內(nèi)接收測距響應(yīng)消息的時候，經(jīng)由BEB算法確定回退時間。因為沖突出現(xiàn)兩次，在CW.X21的回退周期(221)中選擇任意的整數(shù)。這個整數(shù)變?yōu)榛赝藭r 間(221)。在等待回退時間之后，該移動站重發(fā)消息(223)。
[0055]數(shù)學(xué)式I
[0056]Cff=Cffmin X 2X
[0057]隨著沖突數(shù)目增加，回退周期增加(225)。這個回退周期不能超出CWmax,并且因此，該回退周期對應(yīng)于min (Cffmin*2k^, Cffmax)。在這里，k表示沖突的數(shù)目。ffiEE802.16系統(tǒng)將沖突的最大數(shù)限制為15。在這種情況下，CWmax可以具有CWmin*214的值。當(dāng)在15次傳輸嘗試內(nèi)從基站(227)接收到測距響應(yīng)消息的時候，數(shù)據(jù)被成功地發(fā)射，并且當(dāng)?shù)谑螞_突出現(xiàn)的時候，數(shù)據(jù)被放棄。當(dāng)在無線網(wǎng)絡(luò)中共享相同信道的移動站的數(shù)目增加的時候，在移動站之間的沖突是不可避免的，因為移動站可以同時地發(fā)射消息，因為它們不知道何時其它的移動站開始發(fā)射消息。為了降低這個不可避免的沖突，該隨機接入?yún)f(xié)議使用如上所述的BEB算法。BEB算法根據(jù)每個移動站的沖突數(shù)目設(shè)置回退周期，并且在所設(shè)置的回退周期中確定回退時間。在等待確定的回退時間之后，每個移動站立即發(fā)射消息。當(dāng)沖突再次出現(xiàn)的時候，前面提到的過程被重復(fù)。隨著沖突數(shù)目增加，回退周期增加。
[0058]當(dāng)移動站的數(shù)目與無線電信道容量相比小的時候，BEB算法有效地分配移動站。但是，當(dāng)移動站的數(shù)目增加的時候，單個移動站很少嘗試接入無線電信道，并且如果移動站的數(shù)目進(jìn)一步增加，則所有無線電資源將不能使用。也就是說，當(dāng)接入一個無線電信道的移動站的數(shù)目增加的時候，BEB算法是不適宜的。目前趨勢是在使用M2M設(shè)備的增加，導(dǎo)致在接入一個無線電信道的移動站數(shù)目的增加。
[0059]大多數(shù)常規(guī)的通信是經(jīng)由基站使用用戶設(shè)備的人對人(H2H)通信。但是，通信技術(shù)的發(fā)展使能夠M2M通信。M2M通信指的是在電子設(shè)備之間的通信。雖然M2M通信從廣義來說指的是在電子設(shè)備之間的有線或者無線通信，其通常表示在電子設(shè)備之間的無線通信。
[0060]雖然M2M通信被認(rèn)為是遠(yuǎn)程控制或者電信息通信，并且當(dāng)M2M通信引進(jìn)的時候，用于其的市場在90年代初期非常有限，但是M2M通信在過去幾年已經(jīng)快速地增長以創(chuàng)建了引入關(guān)注的海外以及國內(nèi)市場。此外，由于M2M設(shè)備的應(yīng)用類型多樣化，很多的M2M設(shè)備將存在于相同的基站之中。當(dāng)處于空閑狀態(tài)之中的許多的M2M設(shè)備嘗試網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)入的時候，許多的接入沖突和接入擁塞可能出現(xiàn)，并且通信性能可能惡化。但是，仍然要提出處于空閑狀態(tài)之中的M2M設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)再進(jìn)入過程，其具有不同于常規(guī)的移動站(H2H設(shè)備)的特征。
[0061]當(dāng)移動站的數(shù)目增加的時候，嘗試接入系統(tǒng)的移動站的數(shù)目也增加。但是，如上所述，很少的移動站使用BEB算法成功地接入該系統(tǒng)。換句話說，該系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。BEB算法不能快速地恢復(fù)不穩(wěn)定的系統(tǒng)。此外，根據(jù)BEB算法，執(zhí)行初始測距的移動站和經(jīng)歷若干沖突的移動站在相同的時隙中相互競爭。
[0062]雖然在移動站執(zhí)行初始測距之前，經(jīng)歷若干沖突的移動站需要接入該系統(tǒng)，但是由于回退周期由于二進(jìn)制指數(shù)增加導(dǎo)致快速地增加，導(dǎo)致經(jīng)歷若干沖突的該移動站忍受長的延遲。這被稱作“公平的問題”。
[0063]已經(jīng)成功地接入該系統(tǒng)的移動站的沖突數(shù)目被初始化為“O”。當(dāng)嘗試接入該系統(tǒng)的移動站的數(shù)目增加的時候，遇到隱藏的沖突問題，其中當(dāng)成功的移動站重新接入該系統(tǒng)的時候，沖突概率進(jìn)一步增加。
[0064]因此，常規(guī)的BEB算法具有當(dāng)確定回退時間的時候不能考慮無線電信道狀態(tài)的問題，當(dāng)移動站的數(shù)目增加的時候，效率被快速地惡化，并且除了公平的問題和隱藏的沖突問題之外，系統(tǒng)不穩(wěn)定狀態(tài)不能快速地恢復(fù)。為了解決這些問題，本發(fā)明提出當(dāng)初始測距傳輸失敗的時候確定用于重傳的窗口尺寸的方法?，F(xiàn)在將描述設(shè)置由本發(fā)明提出的適宜的窗口尺寸的方法。根據(jù)本方法，初始回退窗口尺寸可以在沒有基站的控制的情況下，考慮到嘗試接入基站的移動站的數(shù)目和移動站組確定，而不是由移動站確定，并且基站可以將確定該回退窗口需要的信息發(fā)射到移動站。因此，每個移動站可以根據(jù)每個移動站屬于的移動站組，在由基站發(fā)送的初始回退窗口尺寸內(nèi)執(zhí)行隨機接入?；究梢曰谠谝粋€幀中成功地接入基站的移動站的數(shù)目和接入嘗試的數(shù)目將初始回退窗口尺寸參數(shù)發(fā)射到移動站。
[0065]由本發(fā)明提出的第一個方法保持回退窗口尺寸。根據(jù)第一個方法，基站將要由移動站使用的回退窗口尺寸提供給移動站。
[0066]由于測距接入嘗試被以大多數(shù)的測距接入嘗試集中在較早機會上這樣的方式分配，所以其很難確保測距接入的成功。換句話說，考慮到接入負(fù)載在回退窗口內(nèi)集中進(jìn)在先前的幀中，必須在特定的窗口尺寸內(nèi)分配接入負(fù)載。如果在一個幀中允許一個隨機接入以使能夠測距，則在第一隨機接入過程中在接入基站中幾乎所有移動站失敗。
[0067]為了解決這些，基站可以將有關(guān)特定的窗口尺寸的信息下載到移動站，使得移動站可以在特定的窗口尺寸內(nèi)隨機地選擇測距信道。M2M設(shè)備的測距嘗試的成功取決于如何對每個測距嘗試設(shè)置特定的窗口尺寸。
[0068]圖4圖示關(guān)于常規(guī)的隨機接入和根據(jù)本發(fā)明的第一個方法的隨機接入的實驗結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的第一個方法適用于其中由于顯著地大量的移動站導(dǎo)致通信負(fù)載繁重的情形。由于諸如智能測量計的M2M設(shè)備應(yīng)用類型是多樣化的，所以與常規(guī)通信設(shè)備的數(shù)目相比，M2M通信設(shè)備的數(shù)目可以顯著地增加。如果很多的M2M設(shè)備經(jīng)由常規(guī)的一對一的通信方案與基站通信，則由于在M2M設(shè)備和基站之間的信令發(fā)送，導(dǎo)致預(yù)期網(wǎng)絡(luò)過載。M2M設(shè)備具有它們處于長的睡眠模式之中，并且嘗試接入網(wǎng)絡(luò)以在短時間內(nèi)發(fā)射少量的數(shù)據(jù)的特征。因此，當(dāng)處于一組中的諸如智能測量計的30，000個以上的M2M設(shè)備同時操作的時候，在常規(guī)的BEB方案中出現(xiàn)沖突。因此，本發(fā)明提出增加用于隨機接入的初始回退窗口尺寸以便減少沖突的方法。
[0069]對于圖4的圖形，假設(shè)一個移動站組包括200個設(shè)備，橫軸表示對應(yīng)于一個幀的機會，并且通過每個幀一個機會測距被成功地執(zhí)行。圖形的縱軸表示測距再試的數(shù)目。
[0070]圖4(a)圖示關(guān)于在初始回退窗口尺寸被設(shè)置為2，并且一個移動站組包括200個設(shè)備的條件之下執(zhí)行的隨機接入的實驗的結(jié)果。
[0071]當(dāng)初始回退窗口尺寸被設(shè)置為2的時候，可以從圖4(a)看到，不進(jìn)行分配，并且機會集中在先前的幀中。也就是說，當(dāng)回退時間被隨機地確定的時候，短的回退時間在很多情況下被設(shè)置。因此，初始測距再試的數(shù)目到達(dá)近似40，并且大多數(shù)移動站的測距試驗由于沖突導(dǎo)致失敗。圖4(b)圖示關(guān)于在初始回退窗口尺寸和用于重傳的回退窗口尺寸兩者被設(shè)置為60，并且一個移動站組包括200個設(shè)備的條件之下執(zhí)行的隨機接入的實驗的結(jié)果。在這種情況下，分配與圖4(a)的情形相比實現(xiàn)，并且測距嘗試的數(shù)目被顯著地減少。也就是說，考慮到大量的M2M設(shè)備，有可能通過從2增加適用于以常規(guī)的一對一的通信方案操作的移動站的初始回退窗口尺寸，減少在最初的測距嘗試期間出現(xiàn)沖突的數(shù)目。因此，初始隨機接入嘗試的成功概率可以提高，并且跟隨初始隨機接入嘗試的隨機接入再試的數(shù)目可以減少，從而減小延遲。因此，基站可以通過估算接入基站的M2M移動站的數(shù)目設(shè)置適宜的初始回退窗口尺寸，以減少隨機接入再試的數(shù)目和實現(xiàn)均勻分配。從圖4可以看到，由于沖突導(dǎo)致的測距再試的數(shù)目被顯著地減少，沖突的數(shù)目被減小，并且當(dāng)初始回退窗口尺寸k被從2提高到60的時候，成功率提高50%。
[0072]當(dāng)移動站(或者屬于M2M組的移動站)嘗試網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入/再進(jìn)入的時候，移動站在回退窗口尺寸中隨機地(或者根據(jù)特定的規(guī)則)選擇特定的測距機會以便避免接入擁塞。此時，移動站可以劃分為一個組，并且預(yù)先確定的組可以同時地執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入。基站可以基于嘗試接入的移動站的數(shù)目，和屬于一個移動站組的移動站設(shè)備的數(shù)目調(diào)整用于重傳的窗口尺寸，并且將初始回退窗口尺寸參數(shù)發(fā)射到移動站。移動站可以使用從基站接收的初始回退窗口尺寸參數(shù)執(zhí)行隨機接入。
[0073]在這里，當(dāng)雖然其最初已經(jīng)發(fā)射測距信號但是移動站不能在預(yù)定時間內(nèi)接收成功確認(rèn)信號的時候，移動站可以通過重發(fā)測距信號嘗試接入。
[0074]在通過縮放初始回退窗口尺寸2~x (X表示關(guān)于再試數(shù)目的參數(shù))增加的窗口尺寸中隨機地選擇機會的BEB算法已經(jīng)在上面描述。
[0075]本發(fā)明的第二個方法嘗試重傳，同時不同于常規(guī)的BEB算法，減小由基站發(fā)送的回退窗口尺寸。根據(jù)本發(fā)明的第二個方法，像在第一個方法中一樣，基站將表不大于2的初始回退窗口尺寸的信息發(fā)射到移動站。此外，基站確定一個初始值(稱為K)，并且將這個值發(fā)射到移動站。不同于其中初始回退窗口尺寸等于用于重傳的回退窗口尺寸的第一個方法，每當(dāng)再試的數(shù)目增加時，本發(fā)明的第二個方法降低回退窗口尺寸。例如，移動站可以計算窗口尺寸P，其中將根據(jù)以下的數(shù)學(xué)
[0076]式選擇用于再試的機會。
[0077]數(shù)學(xué)式2
[0078]P=k/ (Bx)
[0079]在這里，B是大于I的整數(shù)，并且X表示移動站的測距重傳計數(shù)。例如，當(dāng)B是2的時候，P=VO1)用于第一重傳，并且P=k/(22)用于第二重傳。當(dāng)由用于重傳的移動站選擇的機會是Q的時候，Q可以表示如下。
[0080]數(shù)學(xué)式3
[0081]Q=n+random_selection_of_opportunity_between(O ?P)
[0082]在這里，η表示在先前的傳輸?shù)氖录械臋C會(回退時間或者回退值)。
[0083]優(yōu)選地，其中將選擇用于重傳的機會的窗口尺寸具有等于或者大于2的值。
[0084]當(dāng)基站沒有將窗口尺寸設(shè)置為2的指數(shù)因子的時候，P可以被設(shè)置為以下的三個中的一個。
[0085]-P=floor(K/(2~x));該窗口尺寸被對齊，使得其不超出關(guān)于重傳設(shè)置的窗口尺寸邊界。
[0086]-P=ceil (K/ (2'x))
[0087]4=€(1(/(2、))，其中€(7)是輸出最大2的指數(shù)因子的函數(shù)，其不超出y。例如，當(dāng)K是300的時候，當(dāng)x=l的時候，P對應(yīng)于2~7=128，并且當(dāng)x=2的時候，對應(yīng)于2~6=64。
[0088]圖5圖示關(guān)于常規(guī)的隨機接入、根據(jù)本發(fā)明的第一個方法的隨機接入，和根據(jù)本發(fā)明的第二個方法的隨機接入的實驗結(jié)果。
[0089]圖5 (a)和圖5(b)對應(yīng)于圖4(a)和圖4 (b),并且圖5 (C)圖不本發(fā)明的第二個方法在初始回退窗口尺寸和在圖5 (a)和圖5 (b)中用于重傳的回退窗口尺寸兩者被設(shè)置為60的條件之下適用于的實驗結(jié)果。圖5(c)圖示關(guān)于在初始回退窗口尺寸被設(shè)置為256，和用于重傳的回退窗口尺寸被作為反指數(shù)回退窗口尺寸以2X的速度逐漸地降低的條件之下執(zhí)行的隨機接入的實驗結(jié)果。在本發(fā)明的第二個方法中，回退窗口尺寸可以被設(shè)置使得在數(shù)學(xué)式I中X被表示為非負(fù)的整數(shù)。當(dāng)反指數(shù)回退窗口尺寸被不同于其中回退窗口尺寸被指數(shù)地增加(圖5(a))的情形以2X的速度逐漸地降低的時候，大的增益提高可以被實現(xiàn)，如在圖5(c)中圖示。參考圖5(c)，重傳嘗試計數(shù)被保持為1，直到幀的數(shù)目達(dá)到200為止，并且因此，測距可以經(jīng)由一次嘗試被成功地執(zhí)行。由于隨機接入成功可以在三個隨機接入再試內(nèi)實現(xiàn)，即使初始回退窗口尺寸被設(shè)置為256，該系統(tǒng)可以在512的窗口內(nèi)實現(xiàn)，因為第二回退窗口尺寸是128，并且第三回退窗口尺寸是64。這降低了延遲。也就是說，當(dāng)初始回退窗口尺寸被設(shè)置為256，并且用于重傳的回退窗口尺寸被降低的時候，大的增益提高可以實現(xiàn)。
[0090]因此，如圖5的表所示，根據(jù)本發(fā)明的第二個方法可以對于124個相同的測距嘗試獲得102的成功計數(shù)，如圖5(c)所示。
[0091]根據(jù)本發(fā)明的第二個方法基于其中接入負(fù)載集中在先前幀中的分配特征增加初始回退窗口尺寸，并且根據(jù)其中在稍后幀中分配的接入負(fù)載的數(shù)目減小的特征減小用于重傳的回退窗口尺寸。此外，實施例的復(fù)雜度可以通過相反地應(yīng)用用于發(fā)射有關(guān)初始回退窗口尺寸的信息去重傳的常規(guī)方法減小。也就是說，可以采用常規(guī)方法，同時使用反指數(shù)回退窗口尺寸而不是指數(shù)回退窗口尺寸以便于實施。本發(fā)明的第二個方法通過B的指數(shù)(B是大于I的正整數(shù))反向地減小回退窗口尺寸，并且設(shè)置大的初始回退窗口尺寸，以便減小用于測距請求的幀的數(shù)目，從而降低隨機接入再試計數(shù)和延遲。
[0092]本發(fā)明的第一個和第二個方法根據(jù)BEB算法將初始回退窗口尺寸設(shè)置為特定的窗口值，優(yōu)選地，大于2的值。對于最初的測距嘗試，當(dāng)初始回退窗口尺寸像在常規(guī)的BEB方案中一樣是2的時候，大多數(shù)測距過程經(jīng)歷沖突。因此，由本發(fā)明提出的第一個和第二個方法，基站檢測能夠接入基站的移動站的數(shù)目，調(diào)整初始回退窗口尺寸，在尋呼消息中包括所調(diào)整的初始回退窗口尺寸，并且將尋呼方法發(fā)射給移動站。當(dāng)沒有接收到測距確認(rèn)消息的時候執(zhí)行的測距嘗試的數(shù)目與常規(guī)的初始回退窗口尺寸相比可以通過增加初始回退窗口尺寸減小。也就是說，移動站在適宜的初始回退窗口尺寸中嘗試測距以在圖5(c)的基站中在3個測距嘗試內(nèi)實現(xiàn)成功接入。
[0093]表1至9示出用于通過改變尋呼周期以小的延遲提高成功率，和當(dāng)窗口尺寸被設(shè)置的時候提高接入速率的試驗性的示例。在表1、2和3中接入速率是40/s，并且在表1中尋呼周期是ls，在表2中是2.5s，和在表3中是5s。
[0094]表1
[0095]
【權(quán)利要求】
1.一種測距傳輸方法,包括: 移動站從基站接收包括回退窗口信息的消息；和 所述移動站基于所述回退窗口信息執(zhí)行測距傳輸， 其中，所述消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測距傳輸方法，其中，當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示增加時用于測距重傳的所述回退窗口尺寸被增加，并且當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示減少時用于測距重傳的所述回退窗口尺寸被減少。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測距傳輸方法，其中，當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示減少時，所述回退窗口信息包括指示第O個回退窗口的尺寸Ktl的信息，根據(jù)Kx=Ktl/ (2X)確定第X個回退窗口的尺寸Kx，其中X表示測距重試計數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測距傳輸方法，其中，所述測距回退窗口指示符被包括在測距消息、注冊請求消息或者注冊響應(yīng)消息中。
5.一種用于從移動站接收測距傳輸?shù)姆椒?，所述方法包? 基站將包括回退窗口信息的消息發(fā)射到所述移動站；和 所述基站基于所述回退窗口信息執(zhí)行與所述移動站的測距過程， 其中，所述消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示增加時用于測距重傳的所述回退窗口尺寸被增加，并且當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示減少時用于測距重傳的所述回退窗口尺寸被減少。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示減少時，所述回退窗口信息包括指示第O個回退窗口的尺寸Ktl的信息，根據(jù)Kx=Ktl/ (2X)確定第X個回退窗口的尺寸Kx，其中X表示測距重試計數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述測距回退窗口指示符被包括在測距消息、注冊請求消息或者注冊響應(yīng)消息中。
9.一種移動站，所述移動站被配置成在無線通信系統(tǒng)中執(zhí)行到基站的測距傳輸，所述移動站包括: 接收機； 發(fā)射機；以及 處理器，所述處理器被配置成控制所述接收機； 其中，所述處理器被配置成控制所述接收機以從所述基站接收包括回退窗口信息的消息，并且控制所述發(fā)射機執(zhí)行基于所述回退窗口信息的測距傳輸， 其中，所述消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動站，其中，當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示增加時所述處理器增加用于測距重傳的所述回退窗口尺寸，并且當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示減少時減少用于測距重傳的所述回退窗口尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動站，其中，當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示減少時，所述回退窗口信息包括指示第O個回退窗口的尺寸Ktl的信息，根據(jù)Kx=KcZOx)確定第X個回退窗口的尺寸Kx，其中X表示測距重試計數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動站，其中，所述測距回退窗口指示符被包括在測距消息、注冊請求消息或者注冊響應(yīng)消息中。
13.—種基站，所述基站被配置成在無線通信系統(tǒng)中從移動站接收測距傳輸，所述基站包括: 接收機； 發(fā)射機；以及 處理器，所述處理器被配置成控制所述接收機和所述發(fā)射機； 其中，所述處理器被配置成控制所述發(fā)射機以將包括回退窗口信息的尋呼消息發(fā)射到所述移動站，并且基于所述回退窗口信息執(zhí)行與所述移動站的測距過程， 其中，所述消息包括指示用于測距重傳的回退窗口尺寸的增加或者減少的測距回退窗口指示符。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基站，其中，當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示增加時用于測距重傳的所述回退窗口尺寸被增加，并且當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示減少時用于測距重傳的所述回退窗口尺寸被減少。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基站，其中，當(dāng)所述測距回退窗口指示符指示減少時，所述回退窗口信息包括指示第O個回退窗口的尺寸Ktl的信息，根據(jù)Kx=KcZ(Z)確定第X個回退窗口的尺寸Kx，其中X表示測距重試計數(shù)。`
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基站，其中，所述測距回退窗口指示符被包括在測距消息、注冊請求消息或者注冊響應(yīng)消息中。
【文檔編號】H04B7/26GK103636146SQ201280032626
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】崔鎮(zhèn)洙, 趙漢奎, 郭真三, 陸昤洙 申請人:Lg電子株式會社