用于在无线通信系统中通过移动站测距传输的方法和装置 |
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| 申请号 | CN201280032626.X | 申请日 | 2012-03-23 | 公开(公告)号 | CN103636146B | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | LG电子株式会社; | 发明人 | 崔镇洙; 赵汉奎; 郭真三; 陆昤洙; | ||||
| 摘要 | 公开一种测距传输方法，包括：移动站从基站接收包括回退窗口信息的消息；和移动站基于回退窗口信息执行测距传输，其中消息包括指示用于测距重传的回退窗口尺寸的增加或者减少的测距回退窗口指示符。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种用于在无线通信系统中的移动站处的测距传输的方法，所述方法包括： 从基站接收寻呼消息，其中所述寻呼消息包括回退窗口信息和指示符，所述回退窗口 信息包括第0个回退窗口尺寸κ〇,所述指示符指示所述回退窗口尺寸是否增加或减少； 基于包括第0个回退窗口尺寸κ〇的所述回退窗口信息执行初始测距传输，以及 当用于第Χ-1个测距重传的测距过程失败时，基于第X个回退窗口尺寸κχ执行第X个测距 重传，这里，' X '是正整数并表示测距重传的数目； 其中，如果所述指示符被设置为第一值，则每个测距重传所述第X个回退窗口尺寸Κχ被 增加了 2的指数因子， 其中，如果所述指示符被设置为第二值，则每个测距重传所述第X个回退窗口尺寸被减 少了 2的指数因子，以及 其中，所述第X个回退窗口尺寸Κχ通过使用所述指示符和所述测距重传的数目'X'两者 来确定。 |
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| 说明书全文 | 用于在无线通信系统中通过移动站测距传输的方法和装置技术领域[0001] 本发明设及无线通信，并且更具体地，设及一种用于在无线通信系统中通过移动 站测距传输的方法和装置。 背景技术[0002] 测距是通过其当移动站执行网络再进入和网络进入的时候，移动站调整用于与基 站进行上行链路通信的传输参数(频率偏移、时间偏移和发射功率)的过程。 [0003] 特别地，测距过程用于W下的四个目的：初始测距、切换测距、周期测距和带宽请 求测距。初始测距指的是当用户设备尝试初始网络进入的时候，上行链路时间同步（即，时 间和频率同步）的过程。切换测距指的是当用户设备从源基站切换到目标基站的时候，在用 户设备和目标基站之间建立初始同步的过程。周期测距用于用户设备周期地更新上行链路 同步。带宽请求测距用于用户设备请求上行链路资源给基站。 [0004] 当移动站尝试进入网络的时候，该移动站选择测距信道，选择测距码，并且经由选 择的测距信道将选择的测距码发射给基站。一旦收到测距码，基站将表示已经成功地接收 了该测距码的消息发射给移动站。 [0005] 进入网络的移动站的数目随着通信技术发展增加。当处于空闲状态之中的很多的 移动站尝试网络进入/再进入的时候，接入冲突和接入拥塞出现，导致通信性能的恶化。因 此，需要用于解决运个问题的方法。 发明内容[0006] 技术问题 [0007] 本发明的目的是提供一种通过其移动站与基站通信的方法和设备。[000引本发明的另一个目的是提供一种通过其基站与移动站通信的方法和设备。 [0009] 本发明的另一个目的是提供一种与基站通信的移动站。 [0010] 本发明的另一个目的是提供一种与移动站通信的基站。 [0011] 问题的解决方案 [0012] 在W下的描述中将阐述本发明的额外的特征和优点，并且部分地将从该描述中显 而易见，或者可W通过本发明的实践获悉。通过尤其在著述的说明书及其权利要求W及所 附的附图中指出的结构，将实现和获得本发明的目的和其他的优点。 [0013] 为了实现运些目的和其他的优点，并且根据本发明的目的，如在此处实施和广泛 地描述的，一种测距传输方法，包括:移动站从基站接收包括回退窗口信息的消息；和移动 站基于回退窗口信息执行测距传输，其中消息包括指示用于测距重传的回退窗口尺寸的增 加或者减少的测距回退窗口指示符。 [0014] 为了进一步实现运些和其它的优点并且根据本发明的目的，一种用于从移动站接 收测距传输的方法，该方法包括:基站将包括回退窗口信息的消息发射到移动站;和基站基 于回退窗口信息执行与移动站的测距过程，其中该消息包括指示用于测距重传的回退窗口 尺寸的增加或者减少的测距回退窗口指示符。 [0015] 为了进一步实现运些和其它的优点并且根据本发明的目的，一种移动站，该移动 站被配置成在无线通信系统中执行到基站的测距传输，该移动站包括:接收机;发射机；W 及处理器，其被配置成控制接收机，其中处理器被配置成控制接收机从基站接收包括回退 窗口信息的消息，并且基于回退窗口信息控制发射机W执行测距传输，其中消息包括指示 用于测距重传的回退窗口尺寸的增加或者减少的测距回退窗口指示符。 [0016] 为了进一步实现运些和其它的优点并且根据本发明的目的，一种基站，该基站被 配置成在无线通信系统中从移动站接收测距传输，该基站包括:接收机;发射机;和处理器， 其中该处理器被配置成控制接收机和发射机，其中该处理器被配置成控制发射机W将包括 回退窗口信息的消息发射到移动站并且基于回退窗口信息执行与移动站的测距过程，其中 消息包括指示用于测距重传的回退窗口尺寸的增加或者减少的测距回退窗口指示符。 [0017]优选地，当测距回退窗口指示符指示增加时用于测距重传的回退窗口尺寸被增 加，并且当测距回退窗口指示符指示减少时用于测距重传的回退窗口尺寸被减少。 [0018] 优选地，其中当测距回退窗口指示符指示减少时，回退窗口信息包括指示第0个回 退窗口的尺寸Ko的信息，根据Kx=Ko/(2X)确定第X个回退窗口的尺寸Kx,其中X表示测距再试 计数。 [0019] 优选地，测距回退窗口指示符被包括在测距消息、注册请求消息或者注册响应消 息中。 [0020] 有益效果 [0021] 根据本发明，移动站可W迅速地和有效地执行网络再进入，同时将其对在无线通 信系统中其它的移动站的影响最小化。 [0022] 应该明白，本发明的上文的概述和后面的详细说明两者是示例性和说明性的，并 且意欲对所要求的本发明提供进一步解释。 附图说明[0024] 图1是根据本发明的实施例的移动站和基站的框图； [0025] 图2图示在作为无线通信系统的IE邸802.16m系统中由移动站执行的基于竞争的 网络再进入过程； [0026] 图3是图示常规的宽带随机接入回退方法的流程图； [0027] 图4图示关于常规的随机接入和根据本发明的第一个方法的随机接入的实验结 果； [0028] 图5图示关于常规的随机接入、根据本发明的第一个方法的随机接入，和根据本发 明的第二个方法的随机接入的实验结果； [0029] 图6图示根据本发明的根据用于对准随机接入回退窗口起始点的第=个方法的实 验结果;和 [0030] 图7是图示根据本发明的实施例的随机接入方法的流程图。 具体实施方式[0031] 现在将参考伴随的附图详细介绍本发明的优选实施例。该详细说明将在下面参考 伴随的附图给出，其意欲解释本发明示例性的实施例，而不是示出仅仅可W根据本发明实 现的实施例。例如，虽然W下的详细说明包括特定的细节W便提供对本发明彻底的理解，对 于本领域技术人员来说显而易见，本发明可W被实践而无需上述特定的细节。例如，在使用 3GPP LTE移动通信系统的假设之下给出W下的详细说明。但是，除了 3GPP LTE系统固有的 特定的特征之外，该描述适用于任何其它的移动通信系统。 [0032] 在一些情况下，已知的结构和设备被省略，或者W框图形式示出，聚焦在结构和设 备的重要的特征上，W便不使本发明的概念难W理解。贯穿本说明书将使用相同的附图标 记表示相同的或者类似的部分。 [0033] 在W下的描述中，假设用户设备(UE)指的是移动或者固定的用户终端设备，诸如， 移动站(MS)、高级移动站(AMS)等等，并且假设术语"基站(BS)"指的是网络端的任何节点， 诸如与UE通信的节点B、增强的节点B(eNB或者eNodeB)、接入点（AP)等等。本发明聚焦于 I邸E802.16m。但是，本发明的技术特征适用于其它的通信系统，诸如3GPP LTE、LTE-A等等。 [0034] 在本发明中，M2M(机器对机器)通信指的是在没有用户干预的情况下经由基站在 移动站之间，或者在基站和移动站之间的信息交换。鉴于此，M2M设备指的是能够支持M2M通 信的移动站。用于M2M服务的接入服务网被定义为M2M接入服务网(ASN)，并且与M2M设备通 信的网络实体被称作M2M服务器。M2M服务器执行M2M应用，并且对一个或多个M2M设备提供 M2M特定服务。M2M特征指的是M2M应用的特征，并且对于提供该应用一个或多个特征可W是 必需的。M2M设备组表示共享一个或多个公共特征的一组M2M设备。如上所述，根据M2M方案 执行通信的设备可W称为各种术语，诸如M2M设备、M2M通信设备、机器型通信(MTC)设备等 等。为了解释方便起见，常规的移动站称为人型通信化TC)移动站，或者不同于在W下的描 述中的M2M设备的人对人化2H)设备。 [0035] 由于机器应用类型的数目增加，在特定的网络中M2M设备的数目逐渐地增加。所讨 论的机器应用类型包括：（1)安全，（2)公共安全，（3)跟踪和踪迹，（4)支付，（5)保健，（6)远 程维护和控制，（7)测量，（8)消费者设备，（9)销售点(POS)和在安全相关的应用市场中的队 列管理，（10)自动售货机的M2M通信，（11)机器和设备的远程监控，和用于测量建筑机械设 备的操作时间和自动地测量热量或者电力消耗的智能测量，（12)安全照相机的监视视频通 信等等。但是，机器应用类型不受限于此，并且其它的各种机器应用类型正在讨论中。由于 机器应用类型的数目增加，M2M设备的数目可W随着肥H设备的数目迅速地增加。 [0036] 位于单个基站中的许多的M2M设备可能导致在M2M设备和现有的设备（即，H2H设 备)之中的接入拥塞，和在M2M设备之间的接入冲突。运需要论述有关如何有效地分配有限 的资源给新的M2M设备，同时将对现有的移动站化2H设备）的影响最小化。换句话说，当多个 M2M设备采用从空闲模式再入网络过程的时候(其适用于现有的移动站（即，H2H设备）），由 于M2M设备的特征导致在H2H设备和M2M设备之中的接入拥塞出现，并且因此，网络再进入过 程需要部分地修改。 [0037] 将给出对于在M2M通信适用于IE邸802.16m情形下的本发明实施例的描述。但是， 本发明不限于此，并且本发明的实施例W同样方式适用于其它的系统，诸如3GPP LTE等等。 [0038] 图I是根据本发明的实施例的移动站和基站的框图。 [0039] 参考图1，移动站100和基站150可W分别地包括RF单元110和160、处理器120和 170,并且可选地存储器130和ISOdRF单元110和160可W分别地包括发射机111和161W及接 收机112和162。在移动站100中，发射机111和接收机112可W被配置成将信号发射到基站 150和其它的移动站/从基站150和其它的移动站接收信号，并且处理器120可W与发射机 111和接收机112功能地连接W控制发射机111和接收机112将信号发射到其它的装置/从其 它的装置接收信号。此外，处理器120可W处理要发射的信号，然后将所处理的信号发射给 发射机111，并且处理由接收机112接收的信号。如果需要的话，处理器120可W在存储器130 中存储被包括在所交换的消息中的信息。具有运种配置的移动站100可W执行根据本发明 的实施例的W下的方法。移动站100可W包括根据其应用类型的额外的配置，其没有在图1 中图示。如果移动站100用作智能测量计，移动站100可W包括用于测量功率的额外的配置。 移动站100可W在图1示出的处理器120,或者分离地配置的处理器(未示出）的控制下执行 功率测量操作。 [0040] 虽然图1图示在移动站100和基站150之间的通信，根据本发明的通信方法可W在 移动站之间执行。在运种情况下，移动站的装置可W具有与图1相同的配置，并且执行根据 本发明的实施例的W下的方法。 [0041] 在基站150中，发射机161和接收机162可W被配置成将信号发射到其它的基站、 M2M服务器、移动站/接收来自其它的基站、M2M服务器、移动站的信号，并且处理器170可W 功能地连接到发射机161和接收机162W控制发射机161和接收机162将信号发射到其它的 装置/接收来自其它的装置的信号。此外，处理器170可W处理要发射的信号，然后将所处理 的信号发射给发射机161，并且处理由接收机162接收的信号。如果需要的话，处理器170可 W在存储器180中存储被包括在所交换的消息中的信息。具有运种配置的基站150可W执行 根据本发明的实施例的方法。 [0042] 移动站100和基站150的处理器120和170分别地引导（控制、调整、管理等等)移动 站100和基站150的操作。处理器120和170可W分别地连接到存储程序代码和数据的存储器 130和180。存储器130和180连接到处理器120和170,并且存储操作系统、应用程序和通用文 件。 [0043] 处理器120和170也可W被称作控制器、微控制器、微处理器或者微型计算机。处理 器120和170可W被配置为硬件、固件、软件或者其组合。当本发明的实施例使用硬件实现的 时候，适用于实现本发明的专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器 件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)，或者现场可编程口阵列(FPGA)可W被包括在处理器120 和170中。 [0044] 另一方面，如果本发明的实施例使用固件或者软件实现，则该固件或者软件可W 被配置为包括执行根据本发明的功能或者操作的模块、过程、功能等等。该固件或者软件可 W被包括在处理器120和170中，或者存储在存储器130和180中，和由处理器120和170从存 储器120和170中调用。 [0045] 图2图示在作为无线通信系统的IE邸802.16m系统中的移动站的基于竞争的网络 进入/再进入过程。 [0046] 在IE邸802.16m系统中用于移动站的网络进入/再进入的测距过程中，移动站在 寻呼不可用的间隔中将功率最小化，并且在寻呼监听间隔中接收从基站发射的AAI-PAG- ADV消息。AAI-PAG-ADV消息包括发射该消息的基站所属于的寻呼组的ID，表示需要位置更 新或者网络进入/再进入的移动站的MAC地址哈希化ash)信息，和描述需要由每个移动站执 行的过程的动作码。 [0048] 当从空闲模式执行网络再进入和网络进入的时候，经由其移动站调整用于与基站 进行上行链路通信的传输参数(频率偏移、时间偏移和发射功率)的过程被称作测距。 [0049] 参考图2,移动站获得下行链路同步和上行链路传输参数，并且使用随机回退选择 一个测距信道。当使用随机回退的时候，移动站经由均衡的随机处理选择一个对应于回退 窗口的可用信道。该随机回退使用二进制指数算法W便计算回退窗口。一旦选择测距信道， 移动站经由均衡的随机处理选择测距码。然后，移动站经由选择的测距信道将基于竞争的 巧鹏码发射给基站间10)。当成功地接收到测距码的时候，基站W广播方式将AAI-RNG-ACK 消息发射给移动站（120)dAAI-RNG-ACK消息对应于表示测距码已经成功地经由测距信道接 收和检测的响应。此外，基站利用随机接入标识符(RA-ID)掩蔽CDMA分配A-MAP IE，其对应 于用于移动站去发射AAI-RNG-REQ消息的上行链路资源分配信息，并且发射所掩蔽的CDMA 分配A-MAP IE (S130)。移动站经由分配给其的上行链路资源将AAI-RNG-REQ消息发射给基 站(S140)。基站将通过其AAI-RNG-RSP消息将被发射的下行链路资源分配信息发射给移动 站(S150)。在运里，下行链路资源分配信息可W经由CDMA分配A-MAP IE，或者广播DK基本分 配A-MAP IE(其被利用RA-ID掩蔽)被发射给移动站。随后，移动站可W经由对应于下行链路 资源分配信息的下行链路资源接收AAI-RNG-RSP消息(S160)。 [0050] 图3图示在作为无线通信系统的IE邸803.16m系统中通过其移动站增加回退窗口 尺寸，并且执行基于竞争的网络再进入的过程。[00引]IE邸802.16的MAC层定义测距信道。构成测距信道的子信道W化-MAP消息描述。 移动站被允许在测距信道上相互冲突。在IE邸802.16测距子系统中，多个移动站使用用于 同时接入的码分多址(CDMA)随机接入协议执行测距。当产生要从移动站发射到基站的消息 的时候，码从一组伪噪声(PN)码中选择出来，并且消息使用所选择的PN码被扩展，而且经由 CDM发射。 [0052] 通常，时隙阿罗哈(ALOHA)协议用作移动站的随机接入协议。根据时隙阿罗哈协 议，移动站执行基于时隙的即时接入W便接入基站。因此，当单个移动站尝试经由一个时隙 接入基站的时候，数据被成功地发射，而当两个或更多个移动站尝试经由相同的时隙接入 基站的时候，数据传输由于冲突导致失败。当数据传输失败的时候，在等待预定的时间之 后，移动站尝试接入基站。如果数据传输已经失败的移动站在等待相同的时间之后尝试接 入基站，由于在其间冲突导致数据传输再次失败。为了避免运种连续的冲突，采用二进制指 数回退(在下文中称为"邸B")算法，其是移动站回退算法。邸B算法基于每个移动站的冲突 数目确定用于重传的回退窗口。在BEB算法中的回退窗口（或者冲突窗口）包括最小冲突窗 口和最大冲突窗口。 [0053] 指数回退算法是广泛地使用的冲突解决算法。该指数回退算法尝试接入在用于重 传的冲突窗口内随机地选择的信道。冲突窗口的尺寸根据冲突的数目指数地增加。根据 BEB，感测冲突的移动站W2的幕提高冲突窗口的尺寸。该移动站随机地确定在具有指数地 提高尺寸的冲突窗口内的测距传输时间。例如，在第一次传输尝试期间经历冲突的移动站 的冲突窗口具有8的尺寸，移动站确定在从用于第二次传输尝试的当前信道开始的8个帖内 的测距传输时间。如果选择5,移动站尝试在第五信道处测距传输。在运里，5对应于回退值 或者所选择的测距机会。当再次出现冲突的时候，冲突计数变为2,并且用于重传的回退窗 口（其是冲突窗口）的尺寸变为16。然后，第=传输尝试在从冲突发生时间开始的16个帖内 随机地确定。也就是说，冲突不断地出现，该系统识别负载已经增加，并且通过提高对应于 冲突窗口的回退窗口的尺寸，由于在当时的重传导致降低系统负载，从而解决该冲突。但 是，甚至当其它的移动站没有使用由移动站占据的无线电频带时，不断地经历多个冲突的 移动站指数地提高该冲突窗口尺寸，导致显著的传输等待时间。 [0054]参考图3，要从移动站200发射到基站250的原始数据被很快地从移动站200传送给 基站250(211)。在W上提及的随机接入方案中，消息可W经由相同的时隙使用相同的PN码 发射。在运种情况下，从多个移动站发射的消息相互冲突。已经发射消息的移动站操作定时 器(213)。一旦收到该消息，基站250将测距响应消息发射给移动站。当移动站在预定的时间 内没有接收测距响应消息的时候，移动站认为所发射的消息经历冲突，并且执行B邸算法。 由于冲突出现一次，被在CWminX2喻回退周期（215)中选择任意的整数。运个整数变为回退 时间（215)，其是测距机会。在等待回退时间之后，该移动站重发消息（217)。在运里，CW(竞 争窗口）指的是冲突窗口尺寸，并且可W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。重传 W与初始传输相同的方式执行。该移动站 操作定时器(219)，并且当它们没有在预定的时间内接收测距响应消息的时候，经由B邸算 法确定回退时间。因为冲突出现两次，在CWminX2l的回退周期（221)中选择任意的整数。运个 整数变为回退时间（221)。在等待回退时间之后，该移动站重发消息(223)。[0化5] 数学式1 [0056] CW=CWmin X 2^ [0057] 随着冲突数目增加，回退周期增加(225)。运个回退周期不能超出CWmax,并且因此， 该回退周期对应于min(CWmin*2k-i ,CWmax)。在运里，k表示冲突的数目。I邸E 802.16系统将冲 突的最大数限制为15。在运种情况下，CWmaxST W具有CWmin*2l4的值。当在15次传输尝试内从 基站(227)接收到测距响应消息的时候，数据被成功地发射，并且当第十六次冲突出现的时 候，数据被放弃。当在无线网络中共享相同信道的移动站的数目增加的时候，在移动站之间 的冲突是不可避免的，因为移动站可W同时地发射消息，因为它们不知道何时其它的移动 站开始发射消息。为了降低运个不可避免的冲突，该随机接入协议使用如上所述的BEB算 法。邸B算法根据每个移动站的冲突数目设置回退周期，并且在所设置的回退周期中确定回 退时间。在等待确定的回退时间之后，每个移动站立即发射消息。当冲突再次出现的时候， 前面提到的过程被重复。随着冲突数目增加，回退周期增加。 [0058] 当移动站的数目与无线电信道容量相比小的时候，B邸算法有效地分配移动站。但 是，当移动站的数目增加的时候，单个移动站很少尝试接入无线电信道，并且如果移动站的 数目进一步增加，则所有无线电资源将不能使用。也就是说，当接入一个无线电信道的移动 站的数目增加的时候，BEB算法是不适宜的。目前趋势是在使用M2M设备的增加，导致在接入 一个无线电信道的移动站数目的增加。 [0059] 大多数常规的通信是经由基站使用用户设备的人对人化2H)通信。但是，通信技术 的发展使能够M2M通信。M2M通信指的是在电子设备之间的通信。虽然M2M通信从广义来说指 的是在电子设备之间的有线或者无线通信，其通常表示在电子设备之间的无线通信。 [0060] 虽然M2M通信被认为是远程控制或者电信息通信，并且当M2M通信引进的时候，用 于其的市场在90年代初期非常有限，但是M2M通信在过去几年已经快速地增长W创建了引 入关注的海外W及国内市场。此外，由于M2M设备的应用类型多样化，很多的M2M设备将存在 于相同的基站之中。当处于空闲状态之中的许多的M2M设备尝试网络再进入的时候，许多的 接入冲突和接入拥塞可能出现，并且通信性能可能恶化。但是，仍然要提出处于空闲状态之 中的M2M设备的网络再进入过程，其具有不同于常规的移动站化2H设备)的特征。 [0061] 当移动站的数目增加的时候，尝试接入系统的移动站的数目也增加。但是，如上所 述，很少的移动站使用BEB算法成功地接入该系统。换句话说，该系统变得不稳定。邸B算法 不能快速地恢复不稳定的系统。此外，根据BEB算法，执行初始测距的移动站和经历若干冲 突的移动站在相同的时隙中相互竞争。 [0062] 虽然在移动站执行初始测距之前，经历若干冲突的移动站需要接入该系统，但是 由于回退周期由于二进制指数增加导致快速地增加，导致经历若干冲突的该移动站忍受长 的延迟。运被称作"公平的问题"。 [0063] 已经成功地接入该系统的移动站的冲突数目被初始化为"0"。当尝试接入该系统 的移动站的数目增加的时候，遇到隐藏的冲突问题，其中当成功的移动站重新接入该系统 的时候，冲突概率进一步增加。 [0064] 因此，常规的B邸算法具有当确定回退时间的时候不能考虑无线电信道状态的问 题，当移动站的数目增加的时候，效率被快速地恶化，并且除了公平的问题和隐藏的冲突问 题之外，系统不稳定状态不能快速地恢复。为了解决运些问题，本发明提出当初始测距传输 失败的时候确定用于重传的窗口尺寸的方法。现在将描述设置由本发明提出的适宜的窗口 尺寸的方法。根据本方法，初始回退窗口尺寸可W在没有基站的控制的情况下，考虑到尝试 接入基站的移动站的数目和移动站组确定，而不是由移动站确定，并且基站可W将确定该 回退窗口需要的信息发射到移动站。因此，每个移动站可W根据每个移动站属于的移动站 组，在由基站发送的初始回退窗口尺寸内执行随机接入。基站可W基于在一个帖中成功地 接入基站的移动站的数目和接入尝试的数目将初始回退窗口尺寸参数发射到移动站。 [0065] 由本发明提出的第一个方法保持回退窗口尺寸。根据第一个方法，基站将要由移 动站使用的回退窗口尺寸提供给移动站。 [0066] 由于测距接入尝试被W大多数的测距接入尝试集中在较早机会上运样的方式分 配，所W其很难确保测距接入的成功。换句话说，考虑到接入负载在回退窗口内集中进在先 前的帖中，必须在特定的窗口尺寸内分配接入负载。如果在一个帖中允许一个随机接入W 使能够测距，则在第一随机接入过程中在接入基站中几乎所有移动站失败。 [0067] 为了解决运些，基站可W将有关特定的窗口尺寸的信息下载到移动站，使得移动 站可W在特定的窗口尺寸内随机地选择测距信道。M2M设备的测距尝试的成功取决于如何 对每个测距尝试设置特定的窗口尺寸。 [0068] 图4图示关于常规的随机接入和根据本发明的第一个方法的随机接入的实验结 果。根据本发明的第一个方法适用于其中由于显著地大量的移动站导致通信负载繁重的情 形。由于诸如智能测量计的M2M设备应用类型是多样化的，所W与常规通信设备的数目相 比，M2M通信设备的数目可W显著地增加。如果很多的M2M设备经由常规的一对一的通信方 案与基站通信，则由于在M2M设备和基站之间的信令发送，导致预期网络过载。M2M设备具有 它们处于长的睡眠模式之中，并且尝试接入网络W在短时间内发射少量的数据的特征。因 此，当处于一组中的诸如智能测量计的30,000个W上的M2M设备同时操作的时候，在常规的 BEB方案中出现冲突。因此，本发明提出增加用于随机接入的初始回退窗口尺寸W便减少冲 突的方法。 [0069] 对于图4的图形，假设一个移动站组包括200个设备，横轴表示对应于一个帖的机 会，并且通过每个帖一个机会测距被成功地执行。图形的纵轴表示测距再试的数目。 [0070] 图4(a)图示关于在初始回退窗口尺寸被设置为2,并且一个移动站组包括200个设 备的条件之下执行的随机接入的实验的结果。 [0071] 当初始回退窗口尺寸被设置为2的时候，可W从图4(a)看到，不进行分配，并且机 会集中在先前的帖中。也就是说，当回退时间被随机地确定的时候，短的回退时间在很多情 况下被设置。因此，初始测距再试的数目到达近似40,并且大多数移动站的测距试验由于冲 突导致失败。图4(b)图示关于在初始回退窗口尺寸和用于重传的回退窗口尺寸两者被设置 为60,并且一个移动站组包括200个设备的条件之下执行的随机接入的实验的结果。在运种 情况下，分配与图4(a)的情形相比实现，并且测距尝试的数目被显著地减少。也就是说，考 虑到大量的M2M设备，有可能通过从2增加适用于W常规的一对一的通信方案操作的移动站 的初始回退窗口尺寸，减少在最初的测距尝试期间出现冲突的数目。因此，初始随机接入尝 试的成功概率可W提高，并且跟随初始随机接入尝试的随机接入再试的数目可W减少，从 而减小延迟。因此，基站可W通过估算接入基站的M2M移动站的数目设置适宜的初始回退窗 口尺寸，W减少随机接入再试的数目和实现均匀分配。从图4可W看到，由于冲突导致的测 距再试的数目被显著地减少，冲突的数目被减小，并且当初始回退窗口尺寸k被从2提高到 60的时候，成功率提高50 %。 [0072] 当移动站(或者属于M2M组的移动站)尝试网络进入/再进入的时候，移动站在回退 窗口尺寸中随机地(或者根据特定的规则)选择特定的测距机会W便避免接入拥塞。此时， 移动站可W划分为一个组，并且预先确定的组可W同时地执行网络进入。基站可W基于尝 试接入的移动站的数目，和属于一个移动站组的移动站设备的数目调整用于重传的窗口尺 寸，并且将初始回退窗口尺寸参数发射到移动站。移动站可W使用从基站接收的初始回退 窗口尺寸参数执行随机接入。 [0073] 在运里，当虽然其最初已经发射测距信号但是移动站不能在预定时间内接收成功 确认信号的时候，移动站可W通过重发测距信号尝试接入。 [0074] 在通过缩放初始回退窗口尺寸2~x(x表示关于再试数目的参数)增加的窗口尺寸 中随机地选择机会的B邸算法已经在上面描述。 [0075] 本发明的第二个方法尝试重传，同时不同于常规的B邸算法，减小由基站发送的回 退窗口尺寸。根据本发明的第二个方法，像在第一个方法中一样，基站将表示大于2的初始 回退窗口尺寸的信息发射到移动站。此外，基站确定一个初始值(称为K)，并且将运个值发 射到移动站。不同于其中初始回退窗口尺寸等于用于重传的回退窗口尺寸的第一个方法， 每当再试的数目增加时，本发明的第二个方法降低回退窗口尺寸。例如，移动站可W计算窗 口尺寸P，其中将根据W下的数学 [0076] 式选择用于再试的机会。 [0077] 数学式2 [007引 P=k/(BX) [0079] 在运里，B是大于1的整数，并且X表示移动站的测距重传计数。例如，当B是2的时 候，P = k/(2i)用于第一重传，并且P = k/(22)用于第二重传。当由用于重传的移动站选择的 机会是Q的时候，Q可W表示如下。 [0080] 数学式3[0081 ] Q = n+random_selection_of_opportunity_between(0 ~P) [0082] 在运里，n表示在先前的传输的事件中的机会（回退时间或者回退值）。 [0083] 优选地，其中将选择用于重传的机会的窗口尺寸具有等于或者大于2的值。 [0084] 当基站没有将窗口尺寸设置为2的指数因子的时候，P可W被设置为W下的=个中 的一个。 [0085] -P = Hoor化/(2~x));该窗口尺寸被对齐，使得其不超出关于重传设置的窗口尺 寸边界。[00 化]-P = ceiKK/(2 -X)) [0087] -P = f化/(2~x))，其中f(y)是输出最大2的指数因子的函数，其不超出y。例如，当K 是300的时候，当X = I的时候，P对应于2~7 = 128,并且当x = 2的时候，对应于2~6 = 64。 [0088] 图5图示关于常规的随机接入、根据本发明的第一个方法的随机接入，和根据本发 明的第二个方法的随机接入的实验结果。 [0089] 图5(a)和图5(b)对应于图4(a)和图4(b)，并且图5(c)图示本发明的第二个方法在 初始回退窗口尺寸和在图5(a)和图5(b)中用于重传的回退窗口尺寸两者被设置为60的条 件之下适用于的实验结果。图5(c)图示关于在初始回退窗口尺寸被设置为256，和用于重传 的回退窗口尺寸被作为反指数回退窗口尺寸W2X的速度逐渐地降低的条件之下执行的随 机接入的实验结果。在本发明的第二个方法中，回退窗口尺寸可W被设置使得在数学式1中 X被表示为非负的整数。当反指数回退窗口尺寸被不同于其中回退窗口尺寸被指数地增加 (图5(a))的情形W2X的速度逐渐地降低的时候，大的增益提高可W被实现，如在图5(c)中 图示。参考图5(c)，重传尝试计数被保持为1，直到帖的数目达到200为止，并且因此，测距可 W经由一次尝试被成功地执行。由于随机接入成功可W在=个随机接入再试内实现，即使 初始回退窗口尺寸被设置为256,该系统可W在512的窗口内实现，因为第二回退窗口尺寸 是128,并且第S回退窗口尺寸是64。运降低了延迟。也就是说，当初始回退窗口尺寸被设置 为256,并且用于重传的回退窗口尺寸被降低的时候，大的增益提高可W实现。 [0090] 因此，如图5的表所示，根据本发明的第二个方法可W对于124个相同的测距尝试 获得102的成功计数，如图5(c)所示。 [0091] 根据本发明的第二个方法基于其中接入负载集中在先前帖中的分配特征增加初 始回退窗口尺寸，并且根据其中在稍后帖中分配的接入负载的数目减小的特征减小用于重 传的回退窗口尺寸。此外，实施例的复杂度可W通过相反地应用用于发射有关初始回退窗 口尺寸的信息去重传的常规方法减小。也就是说，可W采用常规方法，同时使用反指数回退 窗口尺寸而不是指数回退窗口尺寸W便于实施。本发明的第二个方法通过B的指数(B是大 于1的正整数)反向地减小回退窗口尺寸，并且设置大的初始回退窗口尺寸，W便减小用于 测距请求的帖的数目，从而降低随机接入再试计数和延迟。 [0092] 本发明的第一个和第二个方法根据肥B算法将初始回退窗口尺寸设置为特定的窗 口值，优选地，大于2的值。对于最初的测距尝试，当初始回退窗口尺寸像在常规的B邸方案 中一样是2的时候，大多数测距过程经历冲突。因此，由本发明提出的第一个和第二个方法， 基站检测能够接入基站的移动站的数目，调整初始回退窗口尺寸，在寻呼消息中包括所调 整的初始回退窗口尺寸，并且将寻呼方法发射给移动站。当没有接收到测距确认消息的时 候执行的测距尝试的数目与常规的初始回退窗口尺寸相比可W通过增加初始回退窗口尺 寸减小。也就是说，移动站在适宜的初始回退窗口尺寸中尝试测距W在图5(c)的基站中在3 个测距尝试内实现成功接入。 [0093] 表1至9示出用于通过改变寻呼周期W小的延迟提高成功率，和当窗口尺寸被设置 的时候提高接入速率的试验性的示例。在表1、2和3中接入速率是40/s，并且在表1中寻呼周 期是Is,在表2中是2.5s，和在表3中是5s。 [0094] 表 1 [0095] [0100] ~在表4、5和6中接入速率是60/s，并且在表4中寻呼周期是Is,在表5中是2.5s，和在 表6中是5s。 [0101] 表4 [0102][01i [01i [01i [01i 1 在表7、8和9中接入速率是80/s，并且在表7中寻呼周期是Is,在表8中是2.5s，和在 表9中是5s。 [010引表7 「/"H no1 [0114] 如表1至9所示，本发明与常规的B邸方案相比可W实现有效的技术效果。 [0115] 参考表1至9,接入速率被设置为40/s、60/s和80/s的各种值，并且寻呼周期被设置 为ls、2.5s和5s的各种值，W及根据初始回退窗口尺寸的目标成功率被分析。W上提及的 B邸算法对应于A，并且减小回退窗口尺寸和调整回退窗口开始时间的方法对应于B。如表1 至9所示，在减小回退窗口尺寸的方法B中，在接入速率40/s和60/s的情况下，重叠下一个寻 呼间隔的寻呼尝试不出现。重叠寻呼尝试称作溢出。为了防止重叠的寻呼出现，初始回退窗 口尺寸被设置为大的值，并且用于测距重传的寻呼间隔起始点随着回退窗口尺寸逐渐地减 小被发送，W便根据下一个测距重传减小与移动站的冲突。随着接入速率增加，冲突增加。 因此，基站需要基于移动站设备的数目设置适宜的回退窗口尺寸。当在由基站设置的初始 回退窗口尺寸中在2或者3个随机接入尝试内成功地进行随机接入的时候，根据随机接入再 试的延迟可W被减小。参考表1至9,与方案A相比较，方案B可W降低平均延迟，也就是说，需 要的帖的数目，去W相同的接入速率和相同的寻呼周期实现相同的成功率。甚至当初始回 退窗口尺寸在B情况下比在A情况下更大时，在初始回退窗口尺寸被设置之后，请求的帖的 数目被降低，并且因此，方案B可W降低随机接入再试计数和延迟。 [0116] 但是，方案AW60/S提高请求的帖的数目，并且由于重叠寻呼导致产生溢出。将给 出根据本发明用于防止溢出的第=个方法的描述。 [0117] 图6图示根据随机接入回退窗口开始时间调整关于本发明的第=个方法的实验结 果。 [0118] 为了减小如表1至9所示导致重叠的帖溢出，本发明提出用于对齐回退窗口开始时 间的方法。 [0119] 本发明的第=个方法可W优化由本发明提出的第二个方法。第=个方法考虑到第 (i-1)个回退窗口区的结束点确定第i个回退窗口区的起始点。 [0120] 根据前面提到的第一和第二个方法，当在回退窗口尺寸内的特定的机会处传输失 败的时候，在下一个窗口尺寸内的机会被基于传输失败时间选择。在用于重传的窗口开始 时间W在本发明的第二个方法中运样的方式确定，并且在回退窗口的先前机会处传输失败 的情形下，当移动站在用于下一个传输的减小的窗口尺寸内选择机会的时候，在回退窗口 的后面部分在一个机会处该传输与另一个移动站的最初的传输重叠的概率是高。例如，当 初始回退窗口尺寸被设置为256的时候，随机接入时间可W在测距过程期间在256的窗口内 随机地选择。当在256个帖的第64个帖（其对应于回退窗口的前面部分)处尝试随机接入的 时候，如果由于冲突导致随机接入失败，则再试随机接入。用于W下的随机接入的第二窗口 回退尺寸变为256/(2~1)(即，128)。因此，当在64个帖（其中尝试首次随机接入)之后具有 128个帖的窗口内执行重传随机接入的时候，运个随机接入再试可能与由在256(例如，在第 160个帖处执行的随机接入尝试）的初始回退窗口尺寸内的另一个移动站执行的初始随机 接入尝试重叠 W进一步提高冲突概率。因此，本发明提出确定回退窗口尺寸起始点W便防 止进行其中第二随机接入和第一随机接入的窗口区相互重叠的方法。在W上提及的示例 中，当在第64个帖上随机接入由于冲突导致失败的时候，回退窗口尺寸起始点被设置第256 个帖，使得在256个帖之后的时间上尝试下一个随机接入。 [0121] 因此，第=个方法对于下一个重传应用对应于特定的延迟的时间间隙W便避免重 叠。当由用于重传的移动站选择的机会是Q的时候，Q可W由W下的数学式表示。 [0122] 数学式4 [0123] Q = n+random_selection_of_opportunity_between(0 ~P)+time_ 邑 ap，time-邑 ap =(window_size-n_of_previous_transmission) [0124] 在数学式4中，n表示先前的传输的机会。在运里，考虑到移动站选择用于最初传输 的窗口的最后机会，时间间隙可W被设置如数学式4。 [0125] 换句话说，由用于重传的移动站选择的机会Q可W由在窗口尺寸P中随机地选择的 机会(从0至P中选择出来的值)和先前的传输的窗口尺寸的总和巧.表示。 护山〇[01%]由本发明提出的第=个方法可W将玄巧设置为回退窗口起始点，使得移动站可 .转玲 W在回退窗口起始点上尝试测距。当先前的传输的窗口尺寸增加的时候，随机接入尝试不 与在由另一个移动站执行的先前的传输的窗口尺寸中的随机接入尝试冲突。 [0127] P可W使用前面提到的第二个方法设置，并且Q被每个传输设置。[012引当时间间隙被如上所述设置的时候，第i个重传的化可W表示如下（降低先前的传 输的Qo的总和）。 [0129] 数学式5 [0130] [0131] 在运里Jo表示初始回退窗口尺寸K，并且Pi表示第i个回退窗口尺寸巧;可W被 认为是第i个重传的回退窗口起始点。通过W运样的方式设置回退窗口起始点，有可能根据 在稍后机会处与不同的移动站的第一个传输重叠，防止由于测距再试导致的冲突。基站可 W设置初始回退窗口尺寸，并且将其发送给移动站。移动站可W使用初始回退窗口尺寸计 算用于重传的回退窗口尺寸和回退窗口起始点，并且执行随机接入过程。 [0132] 在运里，可W考虑该系统的特定的处理延迟因素。例如，从发射测距码时到接收到 测距确认（在802.16e系统中AAI-RNG-ACK，或者RNG-SCK)消息时的时间测距是T31 (在 802.16e中T3)。本发明可W考虑到T31如下确定回退窗口开始时间。 [0133] 擲堂古6 [0134] [0135] 由于超出用于第i个重传的回退窗口尺寸的随机接入可W根据接收测距确认消息 花费的时间由于延迟执行，由于消息接收时间延迟导致的冲突可W通过将回退窗口起始点 设置为在第0个至第(i-1)个重传的回退窗口尺寸的总和，SA和第(i-1)个测距机会Qi-I M ， 和T31的总和之间的最大值避免。例如，当第0个至第（i-1)个重传的回退窗口尺寸的总和是 384的时候，第（i-1)个测距机会Qi-I对应于370,并且延迟大于14个帖，用于第（i-1)个重传 的随机接入尝试和用于第i个重传的随机接入尝试可能相互冲突。因此，重叠出现可W通过 将第i个回退窗口起始点设置为在第0个至第（i-1)个重传的回退窗口尺寸的总和， W' :， 和第（i-1)个测距机会Qi-I和T31的总和之间的最大值避免。 [0136] 因此，第i个机会化被设置如下。 [0137] 数学式7 [013 引 [0139] 在数学式7中，Po表示初始回退窗口尺寸K，Pi表示第i个回退窗口尺寸，并且波认为是第i个重传的回退窗口起始点。 [0140] 本发明提出第四个方法，其自适应地支持BEB(其是常规的回退机制）、本发明的第 一个方法、第二个方法和/或第=个方法。当B邸和本发明的第二个方法同时存在的时候，无 线通信系统可W被实现使得提高指数回退窗口尺寸用于测距再试的因素2的方法，和减小 回退窗口尺寸用于测距再试的特定的因素的方法可W根据特定的系统环境同时存在。该基 站可W发射表示适用于每个移动站的系统环境的回退窗口尺寸的信号。该基站可W通过在 寻呼消息、注册请求消息或者注册响应消息中包括测距回退窗口指示符，并且将包括测距 回退窗口指示符的该消息发射给移动站来控制由移动站使用的回退机制。例如，基站可W 通过将具有1位的测距回退窗口指示符设置为化0发送移动站使得移动站使用提高回退窗 口尺寸的提高机制，并且通过将测距回退窗口指示符设置为Obl发送移动站使得移动站使 用减小回退窗口尺寸的降低机制。基站期待移动站将根据W上提及的机制发射测距信号。 因此，基站在根据本发明的实施例的回退窗口内根据本发明的实施例接收由移动站发射的 测距信号。 [0141] 虽然一个回退机制适用于H2H设备，但是存在用于M2M设备的各种应用类型，并且 M2M设备可W W组操作。该测距回退窗口尺寸可W使用用于一组M2M设备，诸如智能测量计 的降低机制被设置，并且常规的B邸机制适用于具有少量设备的M2M设备组W通过增加的回 退窗口尺寸执行随机接入。通过W运样的方式自适应地设置随机接入方案，有可能减少潜 在冲突计数，减小延迟，和提供随机接入回退方法。移动站和基站可W经由AAI-REG-REQ/ RSP协商可适用于M2M设备的测距回退机制W设置回退窗口尺寸。基站可W确定适用于每个 寻呼组的每个M2M设备的测距回退机制。可W根据移动站(或者M2M设备）的特征作为测距回 退机制采用提高机制和降低机制两者。根据本发明，基站可W在寻呼消息中包括测距回退 窗口指示符，其表示可适用于移动站环境的测距回退机制，并且将该寻呼消息发射给移动 站。此外，移动站和基站可W经由包括测距回退窗口指示符的注册请求消息或者注册响应 消息协商是否移动站可W支持测距回退降低机制。 [0142] 当移动站的数目少的时候，当请求为了不同的目的使用测距的时候，移动站必须 使用常规的肥財几制。也就是说，每个移动站可W根据B邸对准回退窗口尺寸，并且当产生要 从移动站发射给基站的业务的时候，在用于请求上行链路频带的带宽请求测距过程期间使 用该系统。因此，有可能实现适用于该系统的随机接入方案。 [0143] 该基站可W在信道上发射测距回退窗口指示符，其发送初始回退窗口尺寸，或者 在寻呼消息（在802.6m系统中AAI-PAG-ADV消息）中包括测距回退窗日指示符，并且发射包 括测距回退窗口指示符的寻呼消息。 [0144] 测距回退窗口指示字段可W在一个系统中自适应地适用，并且通过操作者期望的 方法实现。 [0145] 图7是图示根据本发明的实施例的随机接入回退方法的流程图。基站将包括初始 回退窗口尺寸的寻呼消息发射给移动站(S701)。移动站基于初始回退窗口尺寸执行测距过 程(S702)。当移动站没有成功地从基站接收测距确认消息的时候，移动站基于第二回退窗 口尺寸重发测距请求消息给基站(S703)。当移动站未能再次从基站接收测距确认消息的时 候，移动站基于第=回退窗口尺寸重发测距请求消息给基站(S704)。当成功地发射根据随 机接入的测距请求消息的时候，基站将测距响应消息发射给移动站(S705)。 [0146] 本发明的实施例可W适用于在图1中图示的移动站100和基站150。图1的移动站 100可W是H2H设备或者M2M设备。参考图1，移动站100的处理器120控制接收机112W从基站 150接收包括回退窗口信息的消息。移动站100的处理器120被配置成基于回退窗口信息执 行测距过程。该回退窗口信息包括表示第0个回退窗口尺寸Ko的信息。该处理器120被配置 成根据Kx = K〇/(2x)确定第X个回退窗口尺寸Kx,其中X表示测距再试计数。该处理器120可W 控制发射机111当移动站100没有接收到测距响应消息的时候基于回退窗口信息重发测距 请求消息。此外，处理器120可W控制接收机110响应于对基站150的测距请求消息接收测距 响应消息，并且基于测距响应消息对基站150执行网络进入过程。第X个回退窗口尺寸可W 具有大于2的值。该消息可W包括测距回退窗口指示符，其表示用于测距重传的回退窗口尺 寸的增加或者减小。当测距回退窗口指示符表示回退窗口尺寸增加的时候，该处理器120可 W增加用于测距重传的回退窗口尺寸，并且当测距回退窗口指示符表示回退窗口尺寸减小 的时候，减小用于测距重传的回退窗口尺寸。此外，处理器120可W控制接收机112从基站 150接收包括回退窗口信息的消息。处理器120被配置成使用该回退窗口信息确定用于第X (X是非负的整数)个测距传输的第X个回退窗口。另外，处理器120控制发射机111将第X个测 距信号在第X个回退窗口内发射给基站150,并且被配置成考虑到第X个回退窗口结束点确 定第(X+1)个回退窗口起始点。 [0147] 替代地，处理器120可W被配置成将第(X+1)个回退窗口起始点设置为比第0个回 退窗口尺寸到第X个回退窗口尺寸的总和，和第X个测距传输时间和预定时间的总和更大的 值。 [0148] 基站150的处理器170可W控制基站150的发射机161将包括回退窗口信息的寻呼 消息发射给移动站100,并且被配置成基于该回退窗口信息执行测距过程。基站150的处理 器170可W控制接收机162从移动站100接收测距请求消息。此外，处理器170可W控制发射 机161响应于测距请求消息将测距响应消息发射给移动站100。 [0149] 处理器170可W控制接收机162在使用回退窗口信息确定的第X个回退窗口内从移 动站100接收第X个测距传输，并且控制接收机162使用回退窗口信息确定的第(X+1)个回退 窗口内从移动站100接收第(X+1)个测距传输。此外，处理器170可W被配置成考虑到第X个 回退窗口的结束点确定第(X+1)个回退窗口的起始点。 [0150] 在此处W下描述的本发明的实施例是本发明的要素和特征的组合。除非另作说 明，要素或者特征可W被选择性的考虑。每个要素或者特征可W在没有与其他的要素或者 特征结合的情况下实践。此外，本发明的实施例可W通过合成要素和/或特征的部分构成。 在本发明的实施例中描述的操作顺序可W被重新安排。任何一个实施例的某些结构可W被 包括在另一个实施例中，并且可W W另一个实施例的相应的结构替换。对于本领域技术人 员来说显而易见，在所附的权利要求书中未明确地相互引用的权利要求可W W与本发明的 实施例组合呈现，或者在本申请提交之后，通过W后的修改作为新的权利要求被包括。 [0151] 本领域技术人员应该理解，除了在此处阐述的那些之外，在不脱离本发明的精神 和基本特征的情况下，本发明可W W其他特定的方式执行。W上所述的实施例因此在所有 方面被解释为示例性的和非限制性的。本发明的范围将由所附的权利要求及其合法的等同 物而不由W上的描述确定，并且落在所附的权利要求的含义和等效范围内的所有改变被意 欲包含在其中。 [0152] 工业实用性 [0153] 虽然已经在此处参考其优选实施例描述和示出了本发明，对于本领域技术人员来 说显而易见，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可W在其中进行各种修改和变化。因 此，意欲的是本发明覆盖落在所附的权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变 化。 |
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