專利名稱：在公共接入信道中提供多級接入服務的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，特別涉及在公共接入信道中提供接入網絡服務的方法。
背景技術：
在無線通信系統(tǒng)中，將允許在多個用戶站和系統(tǒng)之間進行信息交換。為支持多個用戶站能隨機接入系統(tǒng)，通信系統(tǒng)將提供一個或多個反向(從用戶站到基站)公共接入信道；當某個用戶站試圖接入系統(tǒng)時，將在選取的反向公共接入信道中發(fā)起接入請求；基站通過檢測反向公共接入信道，可以獲取終端的接入請求信息。
在無線通信系統(tǒng)中，由于反向公共接入信道向用戶站提供的是共享介質的接入環(huán)境，需采用適當的隨機接入方法，以減少或避免用戶站的接入請求之間的沖突。按照在發(fā)送分組前是否檢測信道，將隨機接入方法分為兩類，一類是發(fā)送分組前無需檢測信道，典型的如ALOHA和時隙ALOHA等。因為在發(fā)送分組前未能檢測信道中是否有其它用戶站的接入請求，所以ALOHA機制不能避免用戶站的接入請求之間的沖突。在ALOHA機制中，當用戶站判決接入請求遭遇沖突時，將等待一定的回退時間后重新發(fā)起接入請求，回退時間將通過回退算法計算得到。ALOHA機制設計簡單，所需系統(tǒng)控制信息較少，但這種方法不能避免用戶站的接入請求之間的沖突。ALOHA機制一般適用于業(yè)務量較少的系統(tǒng)環(huán)境。另一類是在發(fā)送分組前要求檢測信道，典型的如載波偵聽多重復用協(xié)議族(CSMA)等。相對于ALOHA機制，CSMA協(xié)議族要求在發(fā)送分組前檢測信道，因而CSMA協(xié)議族比ALOHA能更大地避免碰撞，可提供更大的業(yè)務量；但這要求系統(tǒng)提供信道檢測等控制規(guī)程，增加了設計方法的復雜性。
作為通信網絡中一種成熟的隨機接入協(xié)議，ALOHA協(xié)議最初是由夏威夷大學的一些研究員設計用于將多個無線分組終端互連。ALOHA和其演進的協(xié)議，如時隙ALOHA協(xié)議的優(yōu)點是設計簡單，所需系統(tǒng)控制信息較少，適合于業(yè)務量較少的系統(tǒng)環(huán)境。
ALOHA協(xié)議已被廣泛應用于無線通信系統(tǒng)。如工作于2-11GHz頻段的無線寬帶接入系統(tǒng)IEEE802.16a，IEEE802.16a規(guī)范設計的主要目的是支持固定用戶的寬帶接入。在IEEE802.16a規(guī)范中，支持三種工作模式單載波，正交頻分復用(OFDM)和正交頻分多址(OFDMA)等。在單載波和OFDM模式下，用戶站將在反向接入信道中，利用媒質接入(MAC)層接入請求消息發(fā)起接入請求；而在OFDMA工作模式下，用戶站將借助于偽隨機碼信息完成接入請求。
在IEEE802.16a規(guī)范中，當用戶站需要接入網絡時，用戶站將執(zhí)行IEEE802.16a規(guī)范中的網絡登錄規(guī)程。IEEE802.16a規(guī)范中的的網絡登錄規(guī)程需要用戶站和基站之間相互協(xié)作，共同完成。IEEE802.16a規(guī)范中的網絡登錄規(guī)程包括用戶站完成與基站的同步，并從前向(基站到用戶站)控制信道中，獲得有關前向和反向(用戶站到基站)信道分配的有關信息；用戶站和網絡協(xié)作完成初始接入過程；用戶站和網絡協(xié)商服務能力，以得到系統(tǒng)服務能力等信息；用戶站的認證和注冊步驟；建立會話連接和其它操作等。其中在網絡登錄規(guī)程中的初始接入過程中，提供類似ALOHA的機制用于用戶站的隨機接入，當用戶站判決接入請求因發(fā)生沖突未被基站正確接收時，將在相同的回退域中，采用回退算法計算并回退一段時間后重新發(fā)起接入請求。其中，回退域的分配信息將由系統(tǒng)在公共控制信道中定期通告給用戶站。從統(tǒng)計角度，這種回退域的分配和回退算法的設計目標是為了支持所有用戶能公平接入系統(tǒng)。
IEEE802.16e是IEEE802.16a的擴展模式，IEEE802.16e的設計目標是基于IEEE802.16a規(guī)范，在支持用戶的固定接入的基礎上，擴展IEEE802.16a以支持用戶的移動性。在多小區(qū)移動通信系統(tǒng)中，用戶的移動性不可避免地帶來了切換問題，即移動用戶在跨越多小區(qū)時如何維持會話連接的問題，這種問題可利用硬切換方法來完成。在硬切換過程中，移動用戶站(以下稱移動站)會先中斷與原基站的連接，再在一定時間內與選定的新基站建立聯(lián)系，從而接入到網絡系統(tǒng)并得到系統(tǒng)的服務。
在IEEE802.16e中，硬切換過程可以由移動站向選定的新基站發(fā)起接入請求來實現(xiàn)。為與IEEE802.16a兼容，這種網絡接入過程可基于IEEE802.16a的網絡登錄過程來完成通過搜索前向控制信道，移動站完成與基站的同步并獲得有關前向和反向信道分配的信息；移動站和選定的新基站之間協(xié)作完成移動站的接入；執(zhí)行移動站的部分認證和注冊步驟；重新建立會話連接和其它操作等。
與用戶站初始接入相比，切換發(fā)生時所需的網絡接入過程具有以下不同點切換的目標是完成會話的持續(xù)，一般要求移動站的接入服務能在較短的時間內完成；而用戶站初始接入的目標是使得用戶站初次接入網絡，因此，切換下移動站的可容忍的最大接入時間將遠小于用戶站的初始接入所能容忍的最大接入時間。也即對比一般用戶站的初始接入請求，切換需要更快的網絡接入。而在IEEE802.16a中，從對用戶站接入請求提供的服務來看，其設計目標是支持用戶能公平地接入系統(tǒng)，即提供給所有接入用戶相同的接入性能。因而若在公共接入(子)信道中，利用現(xiàn)有的IEEE802.16a的接入服務方法將造成切換和其他接入類型的接入請求之間大量的沖突，從而增加切換下的接入時間，不易滿足切換所需的快速接入的要求。為了利用IEEE802.16a的網絡登錄規(guī)程，完成包括支持切換所需的快速接入等的多種接入服務需求，一種可行的方案是系統(tǒng)為切換下的接入請求提供專用的接入(子)信道，但這樣將浪費帶寬等網絡資源。
切換發(fā)生時所需的網絡登錄規(guī)程還具有以下不同點切換發(fā)生前，移動站已經建立了與原基站的連接，也就是說移動站已經得到了包括系統(tǒng)時間信息，系統(tǒng)的有關服務能力等系統(tǒng)信息。為了提高切換的效率，切換發(fā)生時所需的網絡登錄規(guī)程中可以忽略或者跳過在IEEE802.16a中定義的網絡登錄規(guī)程。為了便于系統(tǒng)能針對切換簡化某些網絡接入步驟，提供切換所需的快速接入服務，有必要提供便于系統(tǒng)識別出切換發(fā)生時的接入請求信息的方法。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種在利用公共接入(子)信道完成接入請求服務的系統(tǒng)中，支持多級接入服務，以及標識切換下的網絡接入請求的方法。這些方法可以方便地運用于IEEE802.16e規(guī)范中，以提供利用公共接入(子)信道滿足切換所需的快速網絡接入的要求。
為實現(xiàn)上述目的，一種在公共接入信道中提供多級接入服務的方法，包括步驟無線網絡系統(tǒng)中的基站定期或按需在前向公共控制信道中向該基站對應的小區(qū)通告以下信息(a)公共接入(子)信道的分配信息，以及(b)在至少一個公共接入(子)信道的至少兩個回退域的劃分信息；在正確接收到用戶站的接入請求消息，并確認能向該用戶站提供對應的接入服務后，將向用戶站發(fā)送接入請求響應消息，接入請求響應消息將攜帶系統(tǒng)分配給與該次接入請求對應的唯一的連接標識CID；無線網絡系統(tǒng)中的用戶站在正確接收到服務小區(qū)內通告的涉及公共接入(子)信道分配，和在至少一個公共接入(子)信道的至少兩個回退域的劃分信息后，若在選定的公共接入(子)信道發(fā)起接入請求，將(a)按照接入類型選擇對應的回退域，并且(b)在對應的回退域中，利用回退算法計算以確定重新發(fā)起接入請求的時間。
基于ALOHA或時隙ALOHA接入機制，提出了利用公共接入的(子)信道支持多種接入服務的方法，系統(tǒng)定期或按需向用戶通告公共接入(子)信道和對應各個接入(子)信道的多個回退域的分配信息；用戶站為避免接入請求遭遇到沖突，可按照接入類型選擇回退域，并從對應回退域中計算并確定重新發(fā)起接入請求的時間。這種方法可以提供至少兩級接入服務，減少不同接入類型的接入請求的沖突，而且對比向不同接入類型的接入請求提供不同的公共接入(子)信道的方法，可以節(jié)省帶寬等網絡資源。對于利用公共接入(子)信道完成多種接入請求服務的系統(tǒng)，提出了標識切換下的網絡接入請求的方法。當用戶站向基站發(fā)起接入請求消息，切換下的網絡接入請求消息可以利用專用的接入請求消息，或在原有的接入請求消息RNG-REQ中加入標識切換請求類型的字段，或借助于專用的偽隨機碼信息等方式實現(xiàn)。采用這些方法，可在提供用戶站接入服務的同時，便于系統(tǒng)識別硬切換下的網絡接入請求，從而簡化處理切換所需的網絡登錄規(guī)程，提供硬切換所需的快速接入的服務要求。以IEEE802.16e規(guī)范中的OFDMA模式為實施例，進一步說明了利用偽隨機碼標識切換用接入請求的方法IEEE802.16e的OFDMA模式下的搜索碼的生成式將輸出長碼，標識用的偽隨機碼將通過截取該輸出長碼而產生。這種偽隨機碼的生成方式易于與IEEE802.16a規(guī)范兼容，并便于系統(tǒng)設計；提出的標識硬切換的偽隨機碼的分配方法將易于系統(tǒng)識別用戶的硬切換下的接入請求類型。
圖1是前向和反向信道示意圖；圖2a是TDD模式下的幀控制信息和信道映射示意圖1；圖2b是TDD模式下的幀控制信息和信道映射示意圖2；圖3a是FDD模式下的幀控制信息和信道映射示意圖1；圖3b是FDD模式下的幀控制信息和信道映射示意圖2；圖4.1是提供多個回退域的上行接入信道映射(UL-RACH-MAP)格式1；圖4.2是提供多個回退域的上行接入信道映射(UL-RACH-MAP)格式2；圖5是切換用接入請求消息RNG-REQ-HO的格式；圖6a是包含硬切換發(fā)生時的接入搜索過程；圖6b是OFDMA模式下包含硬切換發(fā)生時的接入搜索過程；圖7是用戶站的接入請求流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出了在利用公共接入(子)信道完成接入請求服務的系統(tǒng)中，支持多級接入服務，以及標識切換下的網絡接入請求的方法。這些方法可以方便地運用于IEEE802.16e規(guī)范中，以提供利用公共接入(子)信道滿足切換所需的快速網絡接入的要求。
1.信道劃分和接入(子)信道中的參數信息1.1前向和反向信道的分配在無線通信系統(tǒng)中，如IEEE802.16a規(guī)范定義的寬帶無線接入系統(tǒng)中，用戶站和基站之間的交互信息將在多個邏輯信道中進行傳輸。從數據信息的傳輸方向來分，這些邏輯信道可分為從基站到用戶站的前向信道和從用戶站到基站的反向信道。如圖1所示，基站11和用戶站12之間的前向信道包括了前向導頻信道(F-PCH)，前向公共控制信道(F-CCH)和前向業(yè)務信道(F-TrCH)等。其中前向導頻信道(F-PCH)用于用戶站12和基站11之間的同步；前向公共控制信道(F-CCH)用于基站11向用戶站12傳遞網絡參數和公共控制信息，公共控制信息可包括反向和前向信道的信道分配信息等；前向業(yè)務信道(F-TrCH)用于基站11向用戶站12傳遞前向業(yè)務信息?；?1和用戶站12之間的反向信道包括了反向接入信道(R-ACH)和反向業(yè)務信道(R-TrCH)等。其中反向接入信道(R-ACH)用于用戶站的接入服務；反向業(yè)務信道(R-TrCH)用于用戶站向基站傳遞反向業(yè)務信息。
在無線環(huán)境下，當用戶站試圖接入系統(tǒng)時，用戶站首先需要完成與基站的下行(從基站到用戶站)同步，這可通過捕獲和追蹤前向導頻信道(F-PCH)的信息來完成。用戶站還需要從前向公共控制信道獲得網絡參數和公共控制信息，公共控制信息包括了反向和前向信道的信道分配以及各個信道的有關參數信息等。利用這些信息，用戶站可在選定的反向接入信道(R-ACH)中發(fā)起接入請求。從時間域上看，前向傳輸信號和反向傳輸信號將以幀的格式進行傳輸。圖2a和圖2b所示為時分雙工(TDD)模式下幀控制信息和信道映射示意圖。在TDD模式下，幀控制信息22由基站11在F-CCH信道中向用戶站12發(fā)送，其中幀控制信息22包括了反向信道的映射信息(UL-MAP)和前向信道(DL-MAP)的映射信息。其中，DL-MAP信息反映了同一幀中的前向子幀24在前向信道的分配情況，如圖2a和圖2b所示。UL-MAP信息將反映反向子幀26在反向信道的分配情況。從基站發(fā)出UL-MAP信息，到用戶站識別反向子幀26在反向信道的分配信息需經歷一段時間，為便于系統(tǒng)處理，這段時間至少應該大于基站和用戶站之間信號的最大傳輸時延的兩倍。在圖2a中，某幀中的UL-MAP信息體現(xiàn)的是下一幀的反向信道的分配情況；而在圖2b中，某幀的UL-MAP信息體現(xiàn)的是同幀中一段時間后的反向信道的分配情況。
圖3a和圖3b所示為頻分雙工(FDD)模式下幀控制信息和信道映射示意圖。與TDD模式類似，在FDD模式下，幀控制信息32也可由基站11在F-CCH信道中向用戶站12發(fā)送，幀控制信息包括了反向信道的映射信息(UL-MAP)和前向信道(DL-MAP)的映射信息。DL-MAP信息將反映下行子幀34在前向信道的分配情況，而UL-MAP信息將反映上行子幀36在反向信道的分配情況。在圖3a中，某幀中的UL-MAP信息將體現(xiàn)下一幀的反向信道的分配情況；而在圖3b中，本幀的UL-MAP信息體現(xiàn)的是同幀中一段時間后的反向信道的分配情況。利用UL-MAP或其他下行廣播信息，基站可向用戶站傳遞指定的用于接入請求的一個或多個(子)信道的有關參數信息。
1.2接入(子)信道中多級回退域的分配本發(fā)明要求系統(tǒng)不僅向用戶站通告公共接入(子)信道劃分，而且需要通告對應于各個接入(子)信道的多級回退域的信息。圖4.1和圖4.2分別為發(fā)明提出的多個接入(子)信道和對應各個接入(子)信道的多回退域的映射格式400(UL-RACH-MAP)的兩種格式。UL-RACH-MAP是在UL-MAP或其他下行廣播信息中描述接入信道有關參數的部分。UL-RACH-MAP格式400示出了N(N≥1)個反向接入(子)信道，以及對應每個反向接入(子)信道，M(M≥1)級回退域的情況。
在圖4.1中，每個反向接入(子)信道對應的參數至少包括了反向信道標識符UpLink Channel ID，M個回退域的起始和結束值Backoff Value Start和Backoff Value End。其中，標識符為1的上行(反向)接入子信道對應的參數包括上行信道標識符UpLinkChannel ID 1(4102)，以及標示有M個回退域的參數。M個回退域的參數標示如下從標示第一回退域的參數開始，分別為第一回退域的起始值Backoff Value Start 1(4104)和結束值Backoff ValueEnd 1(4106)，直至第M回退域的參數，分別為第M回退域的起始值Backoff Value Start M(4108)和第M回退域的結束值BackoffValue End M(4110)。UL-RACH-MAP格式400還需反映其他N-1個接入(子)信道的參數分配情況。各個接入(子)信道的參數分配方式類似于標識符為1的接入(子)信道的分配方式。例如對于編號為N的接入(子)信道，包括第N個接入(子)信道的標識符(4112)UpLink Channel ID N，和其他有關M個回退域的參數字段4114-4120。
在圖4.2中，每個反向接入(子)信道對應的參數至少包括了反向信道標識符UpLink Channel ID，以及對應各個反向接入信道標識符的第一個回退域的起始值Backoff Value Start 1和所有回退域的結束值Backoff Value End。其中，標識符為1的上行(反向)接入子信道對應的參數包括上行信道標識符UpLink Channel ID 1(4202)，以及標示有M個回退域的參數。M個回退域的參數標示如下從標示第一回退域的參數開始，分別為第一回退域的起始值Backoff Value Start 1(4204)和結束值Backoff Value End 1(4206)；第二回退域的起始值可由第一回退域的結束值得到，因而從第二回退域開始，僅申明回退域的結束值，即從第二回退域的結束值Backoff Value End 2(4208)直至第M回退域的結束值BackoffValue End M(4210)。UL-RACH-MAP格式400中其他N-1個接入(子)信道的參數與標識符為1的接入(子)信道的分配方式類似，例如對于編號為N的接入(子)信道，包括第N個接入(子)信道的標識符(4212)UpLink Channel ID N，和有關M個回退域的參數字段4214-4220。
2.提供多級接入服務的回退算法多級回退算法用于在公共接入(子)信道中提供多級接入服務性能。多級回退算法將與傳統(tǒng)的ALOHA機制中采用的回退算法相結合。也即按照接入類型選擇回退域，并結合傳統(tǒng)ALOHA機制的回退算法，在選擇的回退域中選取回退值。傳統(tǒng)的ALOHA機制中，一般采用了指數型回退算法，如用于IEEE802.16a的接入算法。
以下以回退域為兩級，也即M＝2的情況為例，說明多級回退算法。通過檢測前向公共控制信道(F-CCH)，用戶站12將得到有關反向接入(子)信道(R-ACH)和對應各個接入(子)信道的兩級回退域的分配情況。也即在UL-RACH-MAP格式400中，對應于某一接入(子)信道，定義了M＝2的兩個回退域
和[β+1，γ]，其中，γ(γ＞β)和β均為正整數。該接入(子)信道將提供包括快速接入和普通接入兩種接入請求服務。利用二進制指數型回退算法，可提供
和[2β+1，2γ]兩個選取范圍。當用戶站需要普通接入時，用戶站將在第二回退域[2β+1，2γ]中隨機選取一個數作為回退時間，而當用戶站需要快速接入服務，用戶站將在第一回退域
中隨機選擇一個數作為回退時間。γ值和β值的選取需要考慮到業(yè)務性能和用戶數。其中，β值的選取需滿足快速接入業(yè)務的有關性能要求，如可接受的接入時間和碰撞率等參數。γ值的選取則將考慮到普通接入業(yè)務可接受的接入時間，以及普通接入請求和快速接入請求之間的碰撞率等參數。這樣從統(tǒng)計角度，將保證快速接入業(yè)務比普通接入業(yè)務有更短的接入服務時間。提出的分級回退算法易于擴展到M＞2的情況。對比常規(guī)的指數型回退算法，多級回退算法的優(yōu)點是易于隔離不同接入類型的接入請求，減少不同接入類型的接入請求的沖突，可以在公共接入(子)信道中利用回退域的劃分提供至少兩級接入服務，而且對比向不同接入類型的接入請求提供不同的公共接入(子)信道的方法，采用這種方法，可以節(jié)省帶寬等網絡資源。這種方法可以方便地運用于IEEE802.16e中，以提供利用公共接入(子)信道滿足硬切換所需的快速接入的要求。
3.在公共接入(子)信道中提供多級接入服務和標識切換下的網絡接入請求的方法用戶站通過檢測UL-MAP或其他下行廣播信息，可以得到諸如上行接入(子)信道和對應各個接入信道的多級回退域的有關信息。為了能讓用戶站利用公共接入(子)信道接入通信系統(tǒng)并得到服務，可由用戶站在公共接入(子)信道向選定的基站發(fā)起接入請求。在利用公共接入(子)信道提供多級接入服務的過程中，通信系統(tǒng)和用戶站之間需相互協(xié)作，以便于通信系統(tǒng)能有效地識別用戶站的接入請求并提供相應的服務。以下主要以IEEE802.16e規(guī)范為例，提供在公共接入(子)信道中的多級接入服務的方法。此處多級服務包括了對切換和普通的初始接入請求的處理。相對于普通的初始接入請求，切換下的接入請求可得到簡化的網絡登錄服務。
3.1用戶站檢測下行廣播信息為在公共接入(子)信道中提供多級接入服務，基站將定期或按需向與之對應的小區(qū)廣播信道分配的有關信息，這可包括反向信道的分配信息(UL-MAP)，和對應接入(子)信道的多回退域的映射信息(UL-RACH-MAP)。當用戶站完成與基站的下行(從基站到用戶站)同步后，可通過檢測UL-MAP或其他下行廣播信息，得到上行接入(子)信道的有關參數信息。
3.2用戶站發(fā)起接入請求用戶站可在選定的上行接入(子)信道向選定的基站發(fā)起接入請求。為了讓系統(tǒng)能在公共接入(子)信道中提供包括初始接入和切換等不同類型的接入服務，并易于與IEEE802.16a兼容，用戶站將利用以上提及的多級回退算法，在選定的回退域中，計算并確定各自的回退時間。采用這種方法易于減少不同類型的接入請求的沖突，并提供至少兩級接入服務。
為了便于系統(tǒng)在公共接入(子)信道中識別用戶站切換下的接入請求信息，從而便于為不同類型的接入請求提供不同的接入服務，以IEEE802.16e規(guī)范為例，原有的用戶站的初始接入可繼續(xù)利用IEEE802.16a的接入請求消息RNG-REQ；而切換下的接入請求類型的消息可以是包含有標識切換請求類型的字段的接入請求消息，或在已有的接入請求消息RNG-REQ中加入標識切換請求類型的字段，也可以利用專用的偽隨機碼信息等方式實現(xiàn)。
3.3接入請求信息格式3.3.1 MAC層的接入請求消息切換下的接入請求類型的消息可以是包含有標識切換請求類型的字段的接入請求消息，或在已有的接入請求消息RNG-REQ中加入標識切換請求類型的字段。針對IEEE802.16e的單載波或OFDM模式，切換下的接入請求可利用專用的接入請求消息。如圖5所示的是專用的切換下接入請求消息(RNG-REQ-HO)500的格式，在切換下的接入請求消息(RNG-REQ-HO)500的格式中，至少包括了采用的上行接入(子)信道i的標識符502和標識切換用接入類型(HO_Access_Type)504等字段。切換下的接入請求消息中也可通過在原有的接入請求消息RNG-REQ中，加入標識切換用接入類型(HO_Access_Type)504等字段來實現(xiàn)。
3.3.2基于偽隨機碼的切換用接入請求在公共接入(子)信道中，用戶站還可利用偽隨機碼發(fā)起切換用的網絡接入請求消息。
(1)偽隨機碼的生成在IEEE802.16a規(guī)范的OFDMA模式，已經定義了三種用于用戶站請求網絡服務的使用偽隨機碼的類型，分別用于初始搜索，周期搜索和帶寬請求。這三類偽隨機碼均來自于同一生成多項式1+X1+X4+X7+X15，該生成式的輸出構成了一個長碼。以上三種使用這些偽隨機碼的類型，如初始搜索，周期搜索和帶寬請求等，采用的偽隨機碼都是從該長碼中截取得到的，但生成時鐘各不相同。缺省情況下，每個偽隨機碼的長度是106比特。
為了在IEEE802.16e規(guī)范的OFDMA模式下，便于系統(tǒng)識別硬切換下的網絡接入請求，從而簡化系統(tǒng)處理硬切換所需的網絡登錄規(guī)程，可采用偽隨機碼的方式標識硬切換下的接入請求信息。為兼容IEEE802.16a，并便于系統(tǒng)設計，對于切換下的接入請求所需的H個偽隨機碼，其生成方式仍是通過對該長碼進行截取而產生的，但時鐘選擇可與上述三種偽隨機碼的時鐘有所不同。一種產生切換下接入請求所需的H個偽隨機碼的實施例表述如下對應于該生成式的輸出構成的長碼，并對該長碼進行截取。其中前N個碼用于初始搜索，時鐘選擇為0到106*N-1；其后M個碼用于周期搜索，時鐘選擇為106*N到106*(N+M)-1；隨后的L個碼用于帶寬請求，時鐘選擇為106*(N+M)到106*(N+M+L)-1；其后的H個碼用于硬切換的接入請求類型，時鐘選擇為106*(N+M+L)到106*(N+M+L+H)-1。上述實施例中的四個子集的用途也可以對調。比如，前N個碼用于硬切換的接入請求類型，其后M個碼用于初始搜索，隨后的L個碼用于周期搜索，后H個碼用于帶寬請求。依此類推，可以有多種排列方式。
(2)偽隨機碼的分配為使得系統(tǒng)能識別硬切換發(fā)生時的接入請求，可由系統(tǒng)將生成的H個偽隨機碼固定分配給各個小區(qū)，這H個偽隨機碼的生成方式見上。在各個小區(qū)中，當某個移動站發(fā)生硬切換時，它將隨機使用分配給選定的新基站所在的小區(qū)的偽隨機碼用于快速接入服務。這種分配方法簡單，系統(tǒng)和用戶站之間的交互信息少；但靈活性差，不適合用戶分配不均勻的情況。
也可以由系統(tǒng)按照各小區(qū)的需求將這H個偽隨機碼動態(tài)劃分給各個小區(qū)，各個小區(qū)可定時或者按需在前向公共控制信道中，發(fā)送分配到本小區(qū)的偽隨機碼的標識符或其它標識信息，移動站通過檢測公共控制信道，可以得到分配給選定的新基站所在的小區(qū)的偽隨機碼信息。這種分配方法的優(yōu)點是可以適合于用戶分配不均勻的情況，如系統(tǒng)可以向某個切換業(yè)務量大的小區(qū)多分配些偽隨機碼，以滿足該小區(qū)的切換服務需求；缺點是需要系統(tǒng)定期或按需發(fā)送有關偽隨機碼的分配信息。
3.4 MAC層接入請求響應消息當正確接收到用戶站的接入請求后，基站將為該接入請求分配唯一的連接標識CID?；緦⑼ㄟ^握手方式完成用戶站的接入處理。也即當正確接收到用戶站的接入請求消息RNG-REQ或RNG-REQ-HO后，且當基站確定系統(tǒng)可以對該用戶站發(fā)起的接入請求提供后續(xù)服務時，基站將向該用戶站發(fā)出接入請求響應消息RNG-RSP，在RNG-RSP消息，將包括為此次接入請求分配的唯一的連接標識CID信息。
實施例在IEEE802.16e中，當硬切換發(fā)生時，可由移動站發(fā)起請求以接入選定的新基站。為了兼容IEEE802.16a，移動站的接入過程可基于IEEE802.16a的網絡登錄過程來完成。與IEEE802.16a的網絡登錄過程相比，移動站在硬切換時的網絡接入過程可簡化包括時間信息，系統(tǒng)的有關服務能力等信息交互過程。移動站的接入過程將包括搜索前向控制信道，移動站取得與基站的同步并獲得有關前向和反向信道分配的有關信息；移動站和選定的新基站之間協(xié)作完成移動站的接入；執(zhí)行移動站的部分認證和注冊步驟；重新建立會話連接和其它操作等。
1.包含切換發(fā)生時的搜索和接入過程圖6a示出了本發(fā)明提出的在IEEE802.16e中，支持包含硬切換發(fā)生時的接入搜索過程，這一過程易于兼容IEEE802.16a的初始搜索和接入過程。在t0時刻基站11將利用公共控制信道在本小區(qū)內定期或按需廣播UL-MAP信息，。在t1時刻，小區(qū)內的某個用戶站接收到UL-MAP信息，UL-MAP信息中包含了描述接入信道UL-RACH-MAP的有關參數，如圖4所示，在當前實施例中，M＝2。該用戶站將選擇接入(子)信道，在t2時刻向基站在選定的接入(子)信道發(fā)起接入請求RNG-REQ或RNG-REQ-HO；假定基站在t3時刻應該收到了某用戶站的接入請求消息，但由于此時來自多個用戶站的接入請求信息的沖突而導致該用戶站接入請求信息的丟失；該用戶站在等待一段時間后若未正確接收到來自基站的針對此次接入請求的接入請求響應信號，則判決此次接入請求失敗，該用戶站將根據接入業(yè)務選擇對應的回退域，如發(fā)生切換的用戶站可選擇第一回退域，普通接入請求的用戶站則選擇第二回退域，各用戶站將通過多級回退算法計算回退時間為t4-t2。假定用戶站在t4時刻再次發(fā)起了接入請求消息RNG-REQ或RNG-REQ-HO；在t5時刻，基站正確接收到了此用戶站的接入請求消息RNG-REQ或RNG-REQ-HO，基站將會為此次接入請求分配標識符，并在t6時刻發(fā)起接入響應消息(RNG-RSP)，該響應消息包含了對應該用戶站的一些識別信息，包括發(fā)起響應的一些標識等；當該用戶站正確接收到了基站的響應消息RNG-RSP，它將在t7時刻再次發(fā)送接入請求消息RNG-REQ或RNG-REQ-HO，這個接入請求消息將攜帶由基站分配的對應于該接入請求的標識符，以令基站確認該用戶站已正確接收了基站發(fā)送的有關信息；當t9時刻基站接收到了用戶站發(fā)來的接入請求消息RNG-REQ或RNG-REQ-HO，基站將確定用戶站已經正確接收，系統(tǒng)將繼續(xù)完成其后的步驟。
圖6b示出了特指在IEEE802.16 OFDMA模式下，本發(fā)明提出的支持包含硬切換發(fā)生時的接入過程。與圖6a相比，圖6b主要的區(qū)別在于借助了搜索用偽隨機碼完成接入請求。為了在公共接入(子)信道，便于系統(tǒng)識別硬切換類型的接入請求，從而簡化硬切換發(fā)生時的網絡登錄規(guī)程，當切換發(fā)生時，移動站將選用專用的偽隨機碼在公共接入(子)信道完成接入請求，這些偽隨機碼的生成方式和在各小區(qū)的分配方式如前所述。
2.接入搜索過程中用戶站實施的流程圖接入過程中用戶站實施的流程圖如圖7所示。用戶站通過檢測公共控制信道得到基站按一定周期發(fā)來的廣播消息(步驟702)，若在T1時間內用戶站未收到這些廣播消息(步驟704)，則表示出錯，將重新開始(步驟706)。其中T1表示為接收該廣播消息所需的最大時間。若在T1時間內正確接收到基站廣播消息并得到了UL-RACH-MAP信息(步驟708)，用戶站可利用UL-RACH-MAP信息得到分配的接入信道組的信息，用戶站從接入信道組中隨機選取接入(子)信道(步驟710)，并在選取的接入(子)信道中發(fā)送接入請求消息RNG-REQ或RNG-REQ-HO，其中RNG-REQ-HO的格式如圖5所示(步驟712)，發(fā)送后用戶站將等待基站發(fā)來的響應消息RNG-RSP(步驟714)。
若用戶站等待基站響應消息RNG-RSP的時間超過了T2(步驟716)，其中T2時間表示最大的等待響應時間，用戶站將繼續(xù)判決重傳次數是否大于設定值(步驟718)，若重傳超過了設定值，則表示出錯，執(zhí)行錯誤處理(步驟720)；若步驟718判決重傳次數沒有大于設定值，則判決是否超過所能容忍的接入處理時間(步驟722)，若超過了所能容忍的接入處理時間，則執(zhí)行錯誤處理(步驟720)。若在步驟722中判決沒有超過業(yè)務所能容忍的處理時間，則按業(yè)務優(yōu)先級別選取回退域(步驟724)，即選擇對應的回退的起始和終止值，例如發(fā)生硬切換，移動站可按硬切換相應的接入優(yōu)先級選擇回退域。執(zhí)行完步驟724，用戶站將從選取的回退域中按照多級回退算法選取回退值(步驟726)，并等待計算得到的回退時間(步驟728)；當等待的回退時間結束，用戶站在指定的接入(子)信道再次發(fā)起RNG-REQ或RNG-REQ-HO(步驟730)，并跳轉到步驟714，等待響應消息RNG-RSP。
若用戶站在T2時間內收到了基站響應消息RNG-RSP，用戶站將根據RNG-RSP消息調整本地參數(步驟732)，并判決用戶站是否正確調整了本地參數(步驟734)；若未能正確調整，則進行錯誤處理(步驟740)；若步驟734判決用戶站已經正確調整了本地參數，則用戶站將在選取的接入(子)信道中再次發(fā)送接入請求RNG-REQ或RNG-REQ-HO(步驟736)，RNG-REQ或RNG-REQ-HO將攜帶由基站分配的對應于該接入請求的標識符，該信息將向基站表明用戶站已經成功接收了基站發(fā)送的有關信息，此后進入下一階段(738)。
權利要求
1.一種在公共接入信道中提供多級接入服務的方法，包括步驟無線網絡系統(tǒng)中的基站定期或按需在前向公共控制信道中向該基站對應的小區(qū)通告以下信息(a)公共接入(子)信道的分配信息，以及(b)在至少一個公共接入(子)信道的至少兩個回退域的劃分信息；在正確接收到用戶站的接入請求消息，并確認能向該用戶站提供對應的接入服務后，將向用戶站發(fā)送接入請求響應消息，接入請求響應消息將攜帶系統(tǒng)分配給與該次接入請求對應的唯一的連接標識CID；無線網絡系統(tǒng)中的用戶站在正確接收到服務小區(qū)內通告的涉及公共接入(子)信道分配，和在至少一個公共接入(子)信道的至少兩個回退域的劃分信息后，若在選定的公共接入(子)信道發(fā)起接入請求，將(a)按照接入類型選擇對應的回退域，并且(b)在對應的回退域中，利用回退算法計算以確定重新發(fā)起接入請求的時間。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，無線網絡系統(tǒng)中的基站在前向公共控制信道中定期或按需通告各接入(子)信道分配信息。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，無線網絡系統(tǒng)中的基站在前向公共控制信道中定期或按需通告對應其中至少一個公共接入(子)信道的至少兩個回退域的劃分信息。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，無線網絡系統(tǒng)中的用戶站在正確接收到服務小區(qū)內通告的涉及公共接入(子)信道分配，和在至少一個公共接入(子)信道的至少兩個回退域的劃分信息后，若發(fā)起接入請求，在對應的回退域中利用回退算法隨機選擇一個回退值，以確定在選定的公共接入(子)信道重新發(fā)起接入請求的時間。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，標識切換下的網絡接入請求包括步驟用戶站在切換過程中向基站發(fā)起接入請求消息，切換下的網絡接入請求消息是包含有標識切換請求類型的字段的接入請求消息；基站在正確接收到用戶站的接入請求消息，并確認能向該用戶站提供對應的接入服務后，將向用戶站發(fā)送接入請求響應消息，接入請求響應消息將攜帶系統(tǒng)分配給與該次接入請求對應的唯一的連接標識CID。
6.按照權利要求5所述的方法，其特征在于，所述切換下的網絡接入請求消息是在原有的接入請求消息中加入標識切換請求類型的字段。
7.按照權利要求5所述的方法，其特征在于，所述切換下的網絡接入請求消息是利用專用的偽隨機碼信息。
8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，用戶站向基站發(fā)起接入請求消息，切換下的網絡接入請求消息利用專用的接入請求消息RNG-REQ-HO。RNG-REQ-H0至少包括了標識采用的上行接入(子)信道和標識切換用接入類型等字段。
9.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，用戶站向基站發(fā)起接入請求消息，切換下的網絡接入請求消息是通過在原有的接入請求消息RNG-REQ中，至少加入了標識采用的上行接入(子)信道和標識切換請求類型等字段。
10.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在IEEE802.16e規(guī)范中用于系統(tǒng)識別切換下的網絡接入請求的偽隨機碼的生成和分配的方法，包括以下步驟利用IEEE802.16a的OFDMA模式下的搜索碼的生成式輸出的長碼，用于系統(tǒng)識別硬切換下的網絡接入請求的偽隨機碼是通過截取該長碼而產生的，最終所截取的偽隨機碼與其他用途的偽隨機碼有所不同，以便系統(tǒng)識別；用于系統(tǒng)識別硬切換下的網絡接入請求的偽隨機碼(a)可由系統(tǒng)固定分配給各個小區(qū)；或者(b)也可以由系統(tǒng)按照各小區(qū)的需求動態(tài)劃分給各個小區(qū)。
11.按照權利要求10所述的方法，其特征在于，利用IEEE802.16a的OFDMA模式下的搜索碼的生成式1+X1+X4+X7+X15輸出的長碼，用于系統(tǒng)識別硬切換下的網絡接入請求的偽隨機碼是通過截取該長碼而產生的。
12.按照權利要求10所述的方法，其特征在于，生成用于系統(tǒng)識別切換下的網絡接入請求的偽隨機碼，IEEE802.16a的OFDMA模式下的搜索碼的生成式1+X1+X4+X7+X15將輸出長碼，標識用的偽隨機碼將通過截取該長碼而產生，截取此偽隨機碼的時鐘與在長碼中截取其他用途的偽隨機碼的時鐘有所不同，從而使最終所截取的偽隨機碼有所不同，以便系統(tǒng)識別。
13.按照權利要求10所述的方法，其特征在于，所述產生切換下的接入請求所需的H個偽隨機碼包括步驟H個偽隨機碼通過截取由OFDMA模式下的搜索碼的生成式1+X1+X4+X7+X15輸出的長碼而產生的，由這H個偽隨機碼的生成時鐘所構成的集合與其他用途的偽隨機碼的生成時鐘所構成的集合沒有交集。
14.按照權利要求13所述的方法，其特征在于，對長碼截取后得到以下集合截取的前N個碼為集合A，后M個碼為集合B，后L個碼為集合C，后H個碼為集合D，用于初始搜索，周期搜索，帶寬請求，和硬切換的接入請求功能的偽隨機碼將分別選取一個集合作為各自偽隨機碼的集合。
15.按照權利要求14所述的方法，其特征在于，對長碼截取的前N個碼(對應集合A)用于初始搜索，對應于該生成式的輸出，時鐘選擇為0到106*(N)-1；其后M個碼(對應集合B)用于周期搜索，時鐘選擇為106*N到106*(N+M)-1；隨后的L個碼(對應集合C)用于帶寬請求，時鐘選擇為106*(N+M)到106*(N+M+L)-1；其后的H個碼(對應集合D)用于硬切換的接入請求類型，時鐘選擇為106*(N+M+L)到106*(N+M+L+H)-1。
16.按照權利要求10所述的方法，其特征在于，用于系統(tǒng)識別切換下的網絡接入請求的偽隨機碼可由系統(tǒng)固定分配給各個小區(qū)。
17.按照權利要求10所述的方法，其特征在于還包括步驟(a) 各個小區(qū)可定時或者按需在前向公共控制信道中向本小區(qū)，發(fā)送分配到向本小區(qū)的偽隨機碼的標識符或其它標識信息；(b) 移動站通過檢測公共控制信道，得到分配給選定的新基站所在的小區(qū)的偽隨機碼信息。
18.按照權利要求17所述的的方法，其特征在于，用于系統(tǒng)識別切換下的網絡接入請求的偽隨機碼由系統(tǒng)按照各小區(qū)的需求動態(tài)劃分給各個小區(qū)，各個小區(qū)可定時或者按需在前向公共控制信道中，發(fā)送分配到本小區(qū)的偽隨機碼的標識符或其它標識信息。
19.按照權利要求17所述的方法，其特征在于，用戶站通過檢測公共控制信道，得到分配給選定的新基站所在的小區(qū)的偽隨機碼信息。
全文摘要
無線網絡系統(tǒng)中的基站定期或按需在前向公共控制信道中向基站對應的小區(qū)通告信息公共接入(子)信道的分配信息，至少一個公共接入(子)信道的至少兩個回退域的劃分信息；正確接收到用戶站的接入請求消息，確認能向用戶站提供對應的接入服務后，將向用戶站發(fā)送接入請求響應消息，接入請求響應消息將攜帶系統(tǒng)分配給與該次接入請求對應的唯一的連接標識CID；無線網絡系統(tǒng)中的用戶站在正確接收到服務小區(qū)內通告的公共接入(子)信道分配和至少一個公共接入(子)信道的至少兩個回退域的劃分信息后，若在選定的公共接入(子)信道發(fā)起接入請求，將按照接入類型選擇對應的回退域，在對應的回退域中，利用回退算法計算以確定重新發(fā)起接入請求的時間。
文檔編號H04L12/28GK1549610SQ0312361
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月9日 優(yōu)先權日2003年5月9日
發(fā)明者廖敬一, 王海, 具昌會, 崔虎圭, 樸東植 申請人:北京三星通信技術研究有限公司, 三星電子株式會社