UMTS(通常称为3G)提供相当大的容量以及宽带性能，用于支持大量 语音和数据客户。然而，对于蜂窝运营商而言，最重要的工程目标之一仍旧 是以下问题：利用最不复杂、最节约成本的可用技术来最大程度地利用相对 稀缺的无线电资源。
通常，通过系统的固定硬件进行处理来解决系统最优化的问题。例如， 小区扇区化(sectorisation)和小区分裂是用于提高系统的容量和覆盖范围的 技术的示例。通过使用定向天线将小区划分为多个扇区来实现小区扇区化。 对于给定的区群(cluster)大小，由于提高了天线增益中的前后比以及信号干 扰比，所以小区扇区化减少了同信道干扰。然而，因为信道资源在各个扇区 之间分布地更加稀疏，所以小区扇区化降低了频谱效率(每单位区域上每单 位频率的通信量)。将小区分裂为多个较小的小区不会影响每个小区的信道数 量，然而，该分裂处理使得整个容量与新的较小小区的数量线性地成比例增 长，其缺点在于增加了有线骨干网和基站站点的成本。
在蜂窝通信中，上行链路方向(从用户手机到基站)上的传输限制了小 区的覆盖范围。这基本上是由于在用户手机的传输功率方面受到限制。为了 增加小区覆盖范围，网络运营商通常不得不在基站增强用户信号的接收。然 而，由于背景干扰在UMTS系统中采用的CDMA(码分多址)系统中是一个 非常严重的问题，所以增大来自用户手机的功率以便在基站增强信号的接收 并不是可行的解决方案。实际上，需要对用户的发送功率进行严格的控制以 便尝试最小化背景干扰。随着接入用户进行同时传输的数量的增加，为了实 现覆盖范围增加而进行的功率控制的复杂性也增加。
在无线联网的领域已经提出ad hoc联网，从而在特定地区中的用户之间 建立无基础设施的无线通信。然而，由于任何系统均需要以无缝方式在现有 基础设施旁边工作，所以在UMTS环境之内实现所述ad-hoc网络也存在问题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于通过通用移动电信系统(UMTS) 进行ad hoc联网的方法，其中，在用户设备端的上行链路过程(其中，将消 息从用户设备发送到基站)中，将用户设备配置为不直接将它的消息发送到 基站，而是通过以下处理经由一个或多个中间用户设备将所述消息转发到基 站：(1)将自身与基站同步，以获取时隙和帧同步，所述时隙和帧同步将使 得用户设备能够侦听广播信道并测量所述信道的参考发送功率；(2)执行探 测活动以建立邻近用户设备的列表，并计算出用户设备的邻居相对于基站和 用户设备自身的相对位置；(3)基于相对定位信息进行路由判决以将用户设 备的消息转发到基站；(4)执行资源分配功能，其中，分配传输资源以支持 消息的传输；以及(5)转发所述消息。
在所附的从属权利要求2到48中阐述第一方面的具体优选特征。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第一方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第一方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。
本发明的第二方面提供一种在Ad hoc联网环境之内同步用户设备的方 法，其中，按照两种方式来获取用户设备与基站之间的同步：(i)侦听由基 站发送的承载同步信息的信标信道；以及(ii)如果信标信道不能被特定用户 设备侦听到，则通过对等同步对所述特定用户设备进行同步。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第二方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第二方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。然而，同步方法的某些优选特征在所附的权利要求 2到8中阐述。
根据本发明的第三方面，提供一种在电信网络之内映射用户设备的周围 环境从而有助于在用户设备之间进行ad hoc通信的方法，其中，所述方法包 括：用户设备将信号发送到邻近用户设备，并建立邻居列表，该邻居列表列 出所述邻近用户设备并根据它们相对于用户设备和基站的位置来对所述邻近 用户设备进行划分。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第三方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第三方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。然而，映射/探测方法的某些优选特征在所附的权利 要求9到21中阐述。
根据本发明的第四方面，提供一种用于将资源分配给在ad hoc电信环境 之内操作的用户设备的资源分配的方法，其中，按照分散的方式来分配资源， 其中，消息转发到的节点(称为父节点)被给予将资源分配给发送节点(以 下称为子节点)的优势。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第四方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第四方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。然而，资源分配方法的某些优选特征在所附的权利 要求22到26中阐述。
根据本发明的第五方面，提供一种用于检测ad-hoc联网系统中的拓扑改 变并对拓扑改变作出反应的方法，其中，周期性地执行拓扑检测功能，以检 测关于用户设备和邻近用户设备相对于基站发送器的位置改变。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第五方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第五方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。然而，拓扑检测和反应方法的某些优选特征在所附 的权利要求28到37中阐述。
根据本发明的第六方面，提供一种用于在ad-hoc网络之内进行用户设备 的功率控制的方法，其中，通过基于信号干扰比的功率控制功能来控制每个 发送用户设备的传输功率，从而传输功率不会下降到影响链路的目标质量的 级别以下，也不会不必要地增长。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第六方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第六方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。然而，功率控制方法的某些优选特征在所附的权利 要求39到48中阐述。
根据本发明的第七方面，提供一种适于在Ad hoc联网环境之内操作的用 户设备，其中，所述用户设备包括：发送器，用于将信号发送到基站；接收 器，用于从基站接收信号；存储器，用于存储发来的消息、控制软件和其它 数据；以及处理单元，用于控制用户设备的功能，用户设备的特征在于进一 步将接收器配置为在Ad hoc操作模式下进行以下处理：(1)将自身与基站同 步，以获取时隙和帧同步，所述时隙和帧同步将使得用户设备能够侦听广播 信道并测量所述信道的参考发送功率；(2)执行探测活动以建立邻近用户设 备的列表，并计算出用户设备的邻居相对于基站和用户设备自身的相对位置； (3)基于相对定位信息进行路由判决以将用户设备的消息转发到基站；(4) 执行资源分配功能，其中，分配传输资源以支持消息的传输；以及(5)转发 所述消息。
优选地，如果确定用户设备位于来自发送器的信号将能够稳定地直接到 达基站的位置，则消息被直接发送到基站，然而，如果信号不能稳定地到达 基站，则将用户设备配置为在Ad hoc模式下操作，其中，经由形成节点的一 个或多个邻近用户设备将从用户设备将发送到基站的消息路由到基站，其中， 在通过建立与用户设备邻近的节点的列表、根据它们相对于用户设备和基站 的位置来划分所述节点，并将消息路由到邻近节点中的被确定为不仅比用户 设备更靠近基站而且在更靠近基站的节点中最靠近用户设备自身的节点的探 测活动的过程中，进行关于如何将消息从用户设备路由到用户设备与基站之 间的第一所述中间节点的判决。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第七方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第七方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。然而，用户设备的某些优选特征在所附的权利要求 51中阐述。
根据本发明的第八方面，为适于在Ad hoc联网环境之内操作的用户设备 提供一种同步装置，其中，用户设备包括：发送器，用于将信号发送到基站； 接收器，用于从基站接收信号；存储器，用于存储发来的消息、控制软件和 其它数据；以及处理单元，用于控制用户设备的功能，同步装置按照两种方 式使得用户设备能够将自身与基站同步：(i)侦听由承载同步信息的基站发 送的信标信道；以及(ii)如果信标信道不能被侦听到，则通过对等同步对特 定用户设备进行同步以获得时隙和帧同步，所述时隙和帧同步将使得用户设 备能够侦听广播信道并测量所述信道的参考发送功率，其中，同步装置包括 包接收器和相关器，所述包接收器和相关器被配置为使得可在包接收器从邻 近用户设备接收到包括预定内容的消息包，所述预定内容被确保将出现在特 定位置，所述邻近用户设备已经与基站同步，并且在相关器之内执行相关功 能以确定由同步的用户设备发送预定内容的时间。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第八方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第八方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。然而，同步装置的某些优选特征在所附的权利要求 56到61中阐述。
根据本发明的第九方面，为适于在Ad hoc联网环境之内操作的用户设备 提供一种探测装置，该探测装置被配置为在电信网络之内映射用户设备的周 围环境，从而有助于在用户设备之间进行ad hoc通信，其中，该探测装置被 配置为基于用户设备将探测消息信号发送到邻近用户设备并从其接收响应， 以建立邻居列表，该邻居列表列出邻近用户设备并根据它们相对于用户设备 和基站的位置来划分所述邻近用户设备，其中，用户设备包括：发送器，用 于将信号发送到基站；接收器，用于从基站接收信号；存储器，用于存储发 来的消息、控制软件和其它数据；以及处理单元，用于控制用户设备的功能， 所述探测装置包括：探测消息编写器，编写探测消息，所述探测消息用于向 邻近用户设备请求信息并协商涉及将消息转发到基站的处理；探测消息发送 器，用于将探测消息发送到邻近用户设备；探测活动控制器，用于控制探测 活动；探测消息接收器，用于从邻近用户设备接收探测消息，并接收对于先 前由用户设备发送到邻近用户设备的探测消息的响应；探测消息选择器，用 于划分发来的探测消息和响应；探测测试单元；以及探测判决单元。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第九方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第九方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。
根据本发明的第十方面，为适于在Ad hoc联网环境之内操作的用户设备 提供一种资源分配装置，所述资源分配装置被配置为用于向在ad hoc电信消 息传送环境内操作的用户设备分配资源，其中，按照分散的方式来分配资源， 其中，消息转发到的节点(称为父节点)被给予将资源分配给发送节点(以 下称为子节点)的优势。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第十方面的本发明与在其它方面 阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第十方面的本发明与在该申请中 阐述的任何特征相结合。
根据本发明的第十一方面，提供一种用于在ad-hoc联网系统之内检测拓 扑改变并对拓扑改变作出反应的拓扑检测装置，其中，周期性地执行拓扑检 测功能，以检测关于用户设备和邻近用户设备相对于基站发送器的位置改变。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第十一方面的本发明与在其它方 面阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第十一方面的本发明与在该申 请中阐述的任何特征相结合。
根据本发明的第十二方面，提供一种用于在ad-hoc网络之内控制用户设 备的传输功率的功率控制装置，其中，通过基于信号干扰比的功率控制功能 来控制每个发送用户设备的传输功率，从而传输功率不会下降到影响链路的 目标质量的级别以下，也不会不必要地增长。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第十二方面的本发明与在其它方 面阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第十二方面的本发明与在该申 请中阐述的任何特征相结合。
根据本发明的第十三方面，提供一种用于在Ad hoc联网环境中进行带内 通信的帧结构，在所述Ad hoc联网环境中，经由一个或多个中间用户设备将 来自用户设备的消息转发到基站，其中，所述帧结构包括多个子帧并包括用 于以下处理的部分：传递同步信息以实现用户设备与基站的同步；传递探测 活动信息以在Ad Hoc网络之内的用户设备之间实现位置信息的交换；以及传 递资源分配信息，其中，在特定时隙将传输资源分配给特定用户设备以支持 消息的转发。
作为一个整体，可按照任何逻辑结合将第十三方面的本发明与在其它方 面阐述的任何发明/所有发明相结合，并且可将第十三方面的本发明与在该申 请中阐述的任何特征相结合。然而，帧结构的某些优选特征在所附的权利要 求105到115中阐述。
附图说明
为了更好地理解本发明，并示出相同的实施例可如何产生效果，将通过 示例参照附图，其中：
图1示出根据本发明实施例的与ad hoc通信组合的单个小区3G系统；
图2是示出根据本发明实施例的用于实现Ad hoc联网的协议的架构的框 图；
图3是示出根据本发明实施例的用于实现Ad hoc联网的协议的功能映射 的示意框图；
图4(a)示出同步信道的覆盖区域、位于该覆盖区域内的用户设备和位于 该覆盖区域之外自身需要同步的另一用户设备；
图4(b)示出通过检测相关函数内的最大值的同步；
图5示出在ad hoc联网中使用的帧结构；
图6示出基于参考功率级别的测量的相对定位估计；
图7示出探测消息策略；
图8(a)和图8(b)分别示出2跳邻居的识别和拒绝以及AUE的邻居的分 类；
图9是示出邻近AUE从探测AUE接收到探测消息时所执行的测试过程；
图10是示出探测AUE从邻近AUE接收到探测响应时所执行的测试过 程；
图11是全局总结探测过程的功能框图；
图12(a)、图12(b)示出隐藏的节点和暴露的节点情况；
图13示出时隙分配；
图14是示出资源分配策略的流程图；
图15(a)和图15(b)示出可从其获得信号干扰比(SIR)的测量的相关函数和 幅度；
图16是示出可如何确定SIR的框图；
图17是示出转发功能的框图；
图18示出拓扑改变情况；
图19示出拓扑检测功能机制；
图20示出用于手机的简化的硬件配置；以及
图21示出用于资源分配的信令策略。

在本公开中，将使用缩写术语ANOUP表示通过UMTS协议的Ad hoc 联网，这也是本发明的主题。
ANOUP在于将ad hoc联网与由所谓的3G系统提供的固定的无线基础设 施组合。该组合的目的地在于提供改进的数据率性能和蜂窝系统的覆盖范围。
ANOUP可被认为是作为将应用于3G基础设施的传输中继协议的3GGP (第三代合作伙伴计划)机会驱动多址接入(ODMA)的扩展构架。设计 ANOUP以在UTRA-TDD环境中提供ad hoc通信。
CDMA系统的特点是干扰限制系统，其方式是网络提供的用户的数量和 服务的质量主要受到由于用户的多样性而引起的背景干扰的影响。因此， CDMA系统中的资源是分配的能量(功率)，而不是分配的频率或时间。
假设通过发射器和接收器之间较短的链路的传输将缓解干扰问题从而将 改进蜂窝覆盖范围，将Ad hoc联网引入UMTS的场景。
Ad hoc联网开发了无线装置的机会聚集(opportunistic gathering)，从而以 图1示出的方式在用户之间建立无基础设施的无线通信配置，以使得不能达 到的位置能够与基站(以下统称为BS)连接。
在图1中，示出基站BS 10、由内环划界的第一区20表示的原始覆盖区 域、由外环划界的扩展覆盖区域30和位于这两个区域内的随机位置的具有ad hoc用户设备(AUE)40的各个用户。
扩展的覆盖区域30是这样的区域(可能扩展到区域20的三倍)，在该区 域中，仍具有良好的下行链路信号(从BS到AUE)，但是由于限制(例如， AUE自身的发送功率)和/或干扰考虑而不具有直接的上行链路。
本发明的方法和系统的一般目的在于扩展远离一般覆盖范围的网络的覆 盖范围。在图1中示出的具体示例中，其目的在于允许覆盖范围20的原始区 域之外的区域30中的用户与BS 10通信。可经由更靠近BS 10的邻近AUE2 40B等将消息从ad hoc用户设备AUE1 40A(即，手机)中继到目的地BS 10 自身来实现上述目的。在第一邻居AUE2 40B实际位于原始BS 10覆盖范围 20的区域内的情况下，从源AUE1 40A到目的地BS 10的行程是一个跳跃行 程。然而，对于更远的源，在消息可被中继到BS 10之前，从源到目的地的 行程可能包括多个跳跃。
在ANOUP中，需要解决诸如同步、路由和更多(将在以后讨论)的网 络、MAC(媒体访问控制)和物理层问题，这是由于每个AUE 40有效地是 自组织实体，这种自组织实体必须在缺少来自基站BS 10的控制下执行多种 不同的功能。
参照图2，图2示出从联网的观点提出的ANOUP协议的架构，ANOUP 是多层问题。物理层负责维持链路级的通信以执行包接收和发送。MAC层执 行一系列与共享无线电资源和避免中继消息的冲突相关的算法和策略。网络 层执行对于确定将无线电包向BS进行路由所需的决定至关重要的计算和近 似。
这里总结了分配给每层的功能：
i.物理层(L1)
-从邻居接收中继的数据。
-将中继的数据发送到主机。
-在重新发送之前缓冲中继的数据。
-时隙构建(根据第三代合作伙伴计划(3GPP)的标准执行信道编码、扩频 和映射)。
-执行对于层2和层3功能必须的测量。
-执行帧和时隙同步。
ii.媒体访问控制层(MAC)层(L2)
-分配资源，即，时隙和扩频码。
-扭曲给定的资源，即，时隙和扩频码。
-为ARACH信道执行扩频码选择，将在以后讨论。
-设置ALBCH信道，将在下面讨论。
-将资源状态报告给L3。
iii.网络层(L3)
a.Ad hoc联网控制(ANC)
-执行连接维持(探测)。
-执行拓扑发现。
-执行ad hoc路由。
b.ad hoc无线电链路控制(ARLC)
-执行信令。
-执行功率控制。
图3示出ANOUP协议的功能映射，所述功能包括：同步和测量、探测 和路由、无线电资源分配、转发、功率控制、拓扑检测和ad-hoc信令。
简要来说，ad hoc用户设备AUE1 40A将自己与BS 10同步以便获得时 隙和帧同步，这将使得AUE能够侦听广播信道(通过ANOUP时间帧中的时 隙1发送)并测量将用于执行不同功能的参考发送功率。一旦获得了同步和 测量，AUE执行探测活动以建立邻居的列表。使用通过探测收集的信息， AUE1可计算其邻居相对于BS 10的相对位置，以做出自己的路由决定。执 行了探测功能之后，以分散的方式分配和控制无线电资源(在时隙和扩频码 中定义)，在所述分散的方式中，接收节点被给予控制用于发送节点的媒体的 优先权。通过提供基于信号干扰比的对发送功率的功率控制以减少干扰，在 协议中也考虑了功率控制。Ad hoc信令和拓扑检测功能用于链路维持，并保 证发送节点(图1中的AUE1 40A)和接收节点(图1中的AUE2 40B)之间 的消息传输。
在更详细地讨论协议的单个元素之前，参照示出通过UTRA-TDD经由 ad hoc网络的ad hoc信令的可能帧结构的图5将是有用的。示出的结构包括 15个时隙(TS)，并总共持续10ms。在帧结构中，示出同步信道(SCH，其承 载同步信息和来自BS 10的信标信道以进行节点之间的同步)、ad hoc随机接 入信道(ARACH，用于承载探测消息和响应以及AUE之间的“随机接入” 信令消息)、ad hoc通信信道(ATCH，用于承载AUE之间的中继数据消息) 和ad hoc本地信标信道(ALBCH，用于承载AUE之间的“带内”信令)的 帧类型。在以下相关的描述部分中，将再次参照这些各种信道。
在以下的页面中，将详细描述图3的协议中展示的每个功能。
同步和测量
a.同步
所有的AUE必须与BS 10在帧和时隙级别上同步，这是因为发送消息的 异步接收可能导致消息丢失和/或在附近的接收端的过量干扰。
以两种方式获得同步：(i)侦听SCH信道，SCH信道是BS 10发送的信 标信道，并承载了同步信息；(ii)如果不能侦听到SCH信道，则可使用下面 称为合作ad-hoc同步方案(CASS)的过程将AUE同步。
CASS通过对等同步扩展了同步。在CASS中，异步操作的AUE可使自 己与同步于BS 10的AUE同步。
图4(a)示出包括基站BS 10、第一AUE 40’、第二AUE 40”的小区，并 且示出基站BS 10发射的同步信号SCH的覆盖区域。在该图中，第二AUE 40” (最初)是位于BS 10发送的SCH信道的范围之外的异步接收器，而第一 AUE 40’位于SCH信道的范围之内并因此直接同步。由于不可以直接同步， 因此异步接收器AUE 40”侦听无线电介质，希望从(与BS)发送同步的AUE (例如，AUE 40’)接收包传输。
为了正确地解释CASS的同步处理，需要理解ANOUP内的包传输。实 质上，具有用于方便ad-hoc通信的三种类型的包传输：数据消息包，用于承 载用户数据；探测消息包，用于承载探测消息(将在以后解释)；以及信令消 息包，用于承载信号消息。所有的包都符合作为三个部分的组合的标准 UTRA-TDD包格式，这三个部分是：由midamble字段分开的两个数据字段， 第二数据字段后面是保护时间段。数据字段承载用户的净荷数据， Midamle(MA)字段包含作为在接收器的数据恢复阶段的一部分的用于估计信 道脉冲响应的训练序列，保护时间段用于允许时间同步的任何不精确和传播 延迟。
当提出合作ad-hoc同步方案时，一旦异步AUE接收器40”接通，该方 案通过开始将其接收的突发(burst)与预定的midamble码在时隙长度上相关来 起到作用。相关函数将具有最大值，该最大值与如图4(b)所示的接收的突发 中的midamble字段的末端相应。一旦知道最大值出现的时间，异步接收器 40”可通过从参考的相关时间Tref减去作为第一数据字段(D1)和midamble(MA) 的持续时间之和的固定时间Tfix来计算同步延迟δsync，即，δsync＝Tref-Tfix。
以这种方式，位于BS 10发送的信标的范围之外的非同步AUE 40”通过 侦听已经同步的邻居发送的包来尝试使自己与该邻居同步，并且基于已知的 信息随后执行相关函数和同步计算，以进行同步操作。作为正在进行的过程， 还可使用对等同步来完善发送AUE与接收AUE之间的同步。以这种方式， CASS可保证在远离SCH覆盖区域的区域内的同步。
b.测量
在ANOUP中，对于接收节点来说，重要的是总是在地理上位于BS的 方向，从而中继的消息在每个时隙向BS前进一个跳跃，直到消息到达最终 目的地(即，BS)。这将防止消息被路由到更远离BS或者在闭环内被路由。
为了执行探测、拓扑检测和信令功能(将在此描述)，AUE需要测量BS 10的信标信道上的发送功率。
以参考功率发送信标信道而不用波束成形。位于同步时隙(将在以后讨 论的ANOUP无线电帧中的TS1)上的初级共用控制物理信道(P-CCPCH)使用 扩频因子16。应理解，功率测量的准确度将影响AUE的其他功能。
探测
现在将更详细地讨论探测过程。
探测是这样的过程，其中，诸如图1的AUE1 40A的探测Ad hoc用户设 备(P-AUE)向其邻居密语，并侦听其附近的其他设备以建立邻居列表。执行探 测功能的AUE在这里被称为探测Ad hoc用户设备P-AUE。邻居被定义为与 P-AUE距离一个跳跃的AUE。探测的主要目标在于找出在BS 10方向上的最 近的邻居——该邻居被称为最佳邻居BN。BN是每当AUE具有要转发的消 息时所找寻的唯一邻居，并且是对于维持AUE与BS之间的Ad hoc路径中的 连接必须的最低要求。这里还将BN称为“父节点”，找寻BN的AUE称为 “子节点”。
还采用探测以对拓扑改变做出反应并更新用于消息转发的最短的链路。 为了利用现有蜂窝基础设施，ANOUP使用通过监测BS 10的“信标信道”而 获得的基站BS 10的发送功率的测量，并且在探测消息PMsg(来自P-AUE) 和探测响应PRsp(从邻居到P-AUE)中指示该测量。P-AUE使用对信标信 道的参考功率的该测量以估计其邻居对于BS 10的相对位置。根据该估计， AUE能够与其邻居协商探测处理，并且目的在于将其消息转发到在BS 10的 方向上其最近的邻居。以这种方式转发到最近邻居使得在P-AUE的发送功率 (以及因此的电池使用和背景干扰)保持得尽可能低。
如已经提过的，邻居被定义为与源AUE距离一个跳跃的AUE。在整个 探测过程中，AUE(经由探测消息和探测响应)交换信息以获得周围邻居关 系的画面。基于接收的信息，AUE决定可以向哪个邻居转发其消息以及可以 从哪个邻居接收消息。图5的Ad hoc随机接入信道(ARACH)是分配用于承载 探测消息及其响应的物理信道。
在探测中，AUE必须将邻居分类为潜在接收者或者潜在源，其次，AUE 必须从潜在接收者的列表决定潜在接收者中的哪一个是最佳邻居BN。根据定 义，BN是位于BS 10的方向上的最近的邻居，因此，BN必须在地理上位于 BS的方向上并且必须具有PDN中最短的跳跃。相对于BS的地理位置基于参 考功率比较，然而，链路长度估计基于两个参数：在探测消息中指示的邻居 的发送功率，以及将在下面示出的接收的探测消息的SIR估计。对于AUE仅 可以存在一个BN，然而，AUE自己可以是多于一个AUE的最佳邻居——在 优选实施例中每个父节点最多有3个子节点。
为了到达探测的目的，AUOUP使用现有蜂窝基础设施，并提出通过将 AUE从信标信道接收的信号的功率与其邻居接收的功率相比，来将从BS 10 在信标信道上发送的功率用作估计AUE相对于其邻居的相对位置的手段。基 于该比较，AUE将能够决定相对于该AUE自身的位置邻居AUE到基站的距 离是更近还是更远。
图6解释了相对位置的概念。这里，示出了三个AUE A-C和基站BS 10。 在这种情况下，AUE B处的参考功率级别小于AUE A处的参考功率级别，并 大于AUE C处的参考功率级别。这表示AUE A比AUE B更靠近BS 10，AUE C相对于AUE B更远离BS 10。基于该比较，所有AUE都能够协商探测处理。
相对定位估计的准确度取决于每个AUE与BS 10之间的传播条件(慢衰 减)。如果BS 10与每个AUE之间的慢衰减传播条件存在差异，则在相对定 位中可能发生误差。
现在将参照图7考虑在优选实施例中用于决定处理的特定探测消息。探 测过程如下，并以三个步骤实现：
1.P-AUE向ARACH信道上的所有周围邻居广播普通探测消息PMsg， 其中，成功的消息接收的概率受到由其他探测用户引起的背景干扰和消息冲 突的概率影响。使用从16、8或4(分别具有16、8和4的扩频因子(SF))扩 频码的集合中随机选择的扩频码来广播PMsg。
2.根据以可接受的信号干扰比(SIR)接收PMsg的几率，并且在执行用于 探测消息的探测测试(PT_for PMsg)之后，潜在的邻居AUE通过在可用扩频码 中的一个之上发送探测响应PRsp，来在接下来的ARACH上响应发出PMsg 的特定探测AUE。
3.根据接收到PRsp的几率并在已经执行了对于PRsp的探测测试 (PT_for_PRsp)之后，P-AUE在接下来的ARACH上将探测交易(PDel)发送到 发出探测响应PRsp的特定AUE以确认交易。
PT_for_PMsg或PT_for_PRsp包括四部分，即，初始测试(IT)、资格测试 (QT)、分类测试(CT)和最佳邻居测试(BNT)。IT保证探测消息寻找到正确的 目的地。QT被设计为用于保证仅有一跳邻居被加入邻居列表，CT被设计为 用于根据路由策略将将来的邻居分类，而BNT被设计为用于选择BN。
为了更新邻居列表，执行PT_for_PMsg和PT_for_PRsp的IT部分，以保 证考虑中的AUE不只是对其自己的邻居列表中已经存在的邻居做出回复。这 在两个方面是有利的：
1.减少了通过ARACH的干扰量和冲突的概率；以及
2.限制只对访问附近的新的潜在邻居进行响应，因此使得对于其自己和 非指向的AUE两者的要求尽可能低。
如上所述，QT拒绝所有二跳邻居，并将参照图8(a)在这里示出和讨论一 跳邻居与二跳邻居之间的差别。
参照图8(a)，示出了多个节点“a”至“f”，其中，节点“a”是探测AUE。 从该图可以看出，当节点“b”至节点“e”是“a”的单跳邻居时，由于节点 “f”已经在“d”的邻居列表中被列为“d”的邻居，因此节点“f”将被拒绝。 这种方式的拒绝节省了“a”、“f”和“d”的资源，并避免了浪费计算力。
为了正确地执行QT，P-AUE应需要知道自己邻居的唯一身份号码(ID) 以及这些邻居的邻居的ID，每当预期的邻居具有已经保留在P-AUE的邻居 之一的邻居列表中的ID时，随后将该预期的邻居从自己的邻居列表中排除。
一旦执行了QT，进行CT以通过相对定位和SIR估计将P-AUE的邻居 分类为三个类别之一。
参照图8(b)，示出了探测AUE“a”的各个邻居“b”至“e”。这些邻居 都将落入潜在资源邻居(PSN)、潜在目的地邻居(PDN)和最佳邻居(BN)的分类 之一。
PSN是可以将消息转发到P-AUE的邻居(例如，比节点“a”更远离BS 的节点“d”和节点“e”是PSN)。
PDN是有可能成为P-AUE将消息转发到的目标的邻居(例如，比节点 “a”更靠近BS的节点“b”和节点“c”可以是PDN)。
BN(已经讨论过)通常是PDN中在BS的方向上具有最短链路中的一 个，这意味着BN是到P-AUE最近的PDN(在此情况下的节点“b”)。
执行BNT以估计AUE和它的PDN之间的最短链路。AUE可根据该测 试得到的结果决定它的PDN中的哪一个是BN以及它们之间的相对距离。 BNT的输入是在探测消息中指示的每个PDN的发送功率和将按照如下估计 的接收的探测消息的SIR。BNT基于如下表示的简单SIR模型： SIR(dB)＝Pt(dB)-10logrB-PI(dB)，其中，Pt是探测消息的发送功率，r是预 期邻居与AUE之间的距离，B是路径损失的指数(通常B＝4)，PI是其他干 扰AUE引起的接收干扰功率。通过将预期PDN的SIR与邻居列表中的现有 PDN的每个的SIR单独比较来选择BN。举例来说明BNT，如果SIR1和SIR2分 别表示预期PDN和现有PDN的信号干扰比，则 SIR1-SIR2＝ΔSIR(dB)＝ΔPt(dB)+40(Logr2-Logr1)，其中， ΔPt(dB)＝Pt1(dB)-Pt2(dB)，因此：
Logr2-Logr1＝(ΔSIR(dB)-ΔPt(dB))/40      (1)
等式(1)的右边的符号指示r1是否大于(或小于)r2，等式(1)的量级用于 根据PDN到AUE的远近程度来对PDN分类。
CT_for_PMsg与CT_for_PRsp不相同。在预期邻居执行的CT_for_PMsg 目的在于找出从它的角度来看什么提议最适合P-AUE。然而，CT_for_PRsp 从它的角度来看能够接受哪个提议，从而P-AUE能随后完成交易。
更详细地来看，在图9和图10中分别示出了PT_for_PMsg和 PT_for_PRsp。
现在参照图9，图9示出了当每个预期邻居从探测AUE(P-AUE)接收到 探测消息PMsg时执行的过程的流程图。
在第一步骤S9-1，在初始测试(IT)阶段，预期邻居节点检查接收的消息 是否来自于现有邻居(已经在其“邻居列表”上的邻居)。
如果PMsg来自于现有邻居，则在步骤S9-2，节点检查自己是否已经在 PMsg中被具体指定，如果节点没有在PMsg中被具体指定，则停止处理消息， PT_for_PMsg将在步骤S9-3结束。
如果在步骤S9-1确定PMsg不是来自于现有邻居，则在步骤S9-4开始 资格测试(QT)阶段以检查P-AUE的邻居的ID号是否已经存在于“邻居列表” 中，即，该节点是否会变成两跳节点，如果是，则在步骤S9-5停止PT_for_PMsg 的处理。
然而，如果在步骤S9-4，相关ID没有出现在邻居列表中，或者，如果 在步骤S9-2发现PMsg是具体指向该节点，则在步骤S9-6开始分类测试(CT) 阶段，检查P-AUE是否比该节点更靠近BS。
如果在步骤S9-6，发现P-AUE更接近BS，则随后在步骤S9-7通过执行 如上所示的最佳邻居测试来检查P-AUE是否是BN，如果BNT得到回答“是” (P-AUE是BN)，则随后在步骤S9-8发送提议请求P-AUE作为其最佳邻居， 然而，如果BNT的结果得到的回答是“否”，则在步骤S9-9节点提议将P-AUE 添加为PDN。
如果在步骤S9-6发现P-AUE更远离基站，则随后在步骤S9-10，AUE 检查P-AUE是否已经具有最佳邻居。如果P-AUE已经具有BN，则随后在步 骤S9-11，预期邻居提议将P-AUE添加到自己的邻居列表作为潜在源节点。
另一方面，如果在步骤S9-10确定P-AUE不具有BN，则随后在步骤 S9-12，预期邻居进行内部估计以观察是否具有能够被分配用于最佳邻居角色 的足够的可用资源，如果确定具有足够的可用资源，则随后在步骤S9-13该 预期邻居提议成为P-AUE的BN，然而，如果可用资源不足够(例如，其已 经是三个P-AUE的BN)，则随后在步骤S9-14过程停止。
已经在图9中描述了PT_for_PMsg，现在将参照图10讨论PT_for_PRsp (响应于接收PRsp由P-AUE执行PT_for_PRsp)。
在初始测试阶段，P-AUE在步骤S10-1检查接收的PRsp是否指向它， 如果不是，则随后忽略PRsp并且过程在步骤S10-2停止。否则，在步骤S10-3 开始资格测试，进行测试以查看响应的预期邻居的邻居列表的ID号中是否已 经存在于P-AUE的邻居列表之内。如果存在，则表明预期邻居是两跳邻居， 并且过程步骤S10-4停止。
如果在步骤S10-3未找到共同的邻居，则随后通过在步骤S10-5执行测 试进入分类测试阶段，以检查预期邻居是否比P-AUE更靠近BS。如果是， 则随后在步骤S10-6基于如上所示的BNT检查预期邻居是否是BN。如果预 期邻居表现为是BN，则随后在步骤S10-7，只要预期邻居还具有足够的能够 分配的资源，来自预期邻居的成为P-AUE的BN的提议(如果在步骤S9-13 发出)就将被接受。然而，如果BNT的结果是“否”(或者在步骤S9-13未 发出成为BN的提议并且在步骤S9-11为P-AUE提供了PSN的状态)，则随 后在步骤S10-8，P-AUE接受将预期邻居添加为PDN。
在步骤S10-5，如果确定预期邻居比P-AUE更远离BS，则随后在步骤 S10-9，通过确定P-AUE是否从预期邻居接收到使P-AUE成为其BN的提议 (即，请求)在步骤S10-9继续分类测试阶段，如果否，则随后在步骤S10-10， P-AUE将预期邻居添加到自己的列表作为PSN。然而，如果在步骤S10-9， 预期邻居已经请求P-AUE成为其BN，则随后在步骤S10-11，P-AUE进行内 部估计以观察是否具有足够的能够被分配在最佳邻居角色中的可用资源，如 果是，则随后在步骤S10-12接受成为预期邻居的BN。然而，如果没有足够 的可用资源(例如，其已经是三个P-AUE的BN)，则随后在步骤S10-13， 通过否决成为BN的提议，在步骤S10-13停止过程。
从上面很明显，在探测交易协商中的探测消息必须包含以下元素：
○P-AUE的区分ID号。
○信标信道上的接收功率的测量。
○邻居列表上的邻居的ID号。
○PT_for_PMsg或PT_for_PRsp的结果。
○探测消息的发送功率级别(用于SIR估计)。
○P-AUE是否具有BN。
○P-AUE是否设置了ALBCH。
AUE的邻居列表包括如下的最少数量的每个类别的邻居：
○分类为BN的一个邻居。
○分类为PDN的两个邻居。
○分类为PSN的两个邻居。
○一个子节点(子节点是将AUE视为其BN的邻居)。
AUE的探测活动级别受邻居列表中的AUE邻居的数量不足和来自拓扑 检测的命令的影响。不足的程度确定探测活动级别。
ANOUP协议提出了三个探测活动级别：
○高探测级别：每当AUE的邻居列表中没有分类为BN的邻居时，AUE 在高级别探测。在此探测级别下，AUE交替地在每个ARACH信道上发 送和侦听探测消息。
○中探测级别：每当分类为PDN的AUE的邻居少于预定最小数量时， AUE在中级别下探测。在此探测级别下，AUE更频繁地在ARACH信 道上侦听探测消息而较为不频繁地发送探测消息。
○低探测级别：每当分类为PSN的AUE的邻居不足时，AUE在低级别 下探测。在此探测级别下，AUE在ARACH信道上仅侦听探测消息。
图11示出探测功能以及探测功能如何与诸如资源分配“RA”(将在以后 描述)、信令“S”和拓扑探测“TD”的其他功能进行接口连接的框图。
如图11所示，提供了功能块11-1至11-9。
块11-1表示探测消息接收器功能，其中在基带级接收诸如PMsg、PRsp 和PDel(如上所述)的各种消息。块11-2是探测消息选择器，从块11-1接 收消息并随后根据类型将这些消息分类——PDel消息被直接传送到决定单元 块11-5(简短描述)，而PMsg或PRsp将被直接发送到块11-4，该块是用于 分别应用PT_for_PMsg测试或PT_for_PRsp测试的探测测试功能。
决定单元11-5接收探测测试的结果和任何PDel消息，并参照邻居列表 (由功能块11-9表示)做出任何适当的决定，例如，决定如何响应PMsg或 PRsp，通过设置适合的探测活动级别来移除或添加邻居或者对邻居列表中的 不足做出反应。
块11-3表示估计信号干扰比的SIR估计功能，并且当估计邻居的相对位 置和做出路由决定时用于探测测试功能。
块11-6表示根据决定单元11-5做出的任何决定来组成消息的探测消息 组成器的功能，这些消息其后被映射和准备用于在ARACH上通过探测消息 发送器11-7发送。探测消息发送器11-7还连接到探测活动控制功能块11-8， 块11-8控制AUE在ARACH信道上的探测活动，并对来自拓扑检测功能和 来自决定单元11-5的探测活动的请求做出反应。
邻居列表11-9包含具体AUE的邻居的细节，所述邻居根据其参考功率 测量和SIR级别分类为如PSN、PDN、BN等的各种类别。此功能块支持协 议的核心功能。决定单元11-5可将邻居添加到列表或者将邻居从列表移除， 同时拓扑检测功能块和信令块仅能够移除邻居。拓扑检测功能可在检测的拓 扑改变事件中重置邻居列表。
路由
在每个节点通过探测从拓扑的观点建立其周围环境的画面的情况下，路 由是通过其决定中继的消息的下一跳跃的机制。
路由决定完全取决于探测过程的结果。由于节点发送功率的限制和 CDMA无线接口的特性，AUE仅将其消息转发到其自己的最佳邻居，并且在 失去BN的情况下，消息被重新路由到在邻居列表的PDN部分中给出的根据 参考功率和SIR测量定义的下一个最佳邻居。
资源分配
现在将详细讨论资源分配过程。
在无线系统中分配CDMA无线电资源要求对产生的干扰在频率、时间和 代码域上进行频繁的监测。监测、报告或反应的任何丢失导致性能降低。在 ad hoc联网的情况下，由于隐藏和暴露的节点而引起的包冲突使该问题扩大。
当两个节点同时尝试将其消息转发给相同的接收节点时，它们被互相隐 藏(在图12(a)中示出)。在父节点具有多个互相隐藏的子节点的情况下，父 节点通过为其子节点分配不同的时隙来避免潜在的冲突的问题，从而防止冲 突。
暴露的节点问题在图12(b)中示出，并且是ad hoc联网中的冲突的另一起 源。每当如图12(b)中示出的节点B的节点忙于侦听邻居到第三方节点的发送 而不是侦听实际已经指向它的邻居时，该节点暴露——这里，B正在侦听C， 而C发送到D，意思是A不能发送到B。通过引入空闲模式(即，节点既没 有发送也没有接收的情况)来在AUOUP中减轻此问题，从而每当父节点发 送时，暴露的节点被迫变为空闲。因此，父节点不仅将通知子节点它们可以 在什么时隙上发送，还通知在什么时隙上它们必须切换到空闲模式。
随机代码分配导致包冲突，并且降低程度随着发送节点数量增加而更加 恶化。然而，这导致信令开销增加并且需要应用严格的功率控制体制以解决 “远近”效应。通过接收节点承担将代码分配给发送节点的责任来在ANOUP 系统中缓和该问题。
在AUE的有限的设备系统和系统的机会特性让人将资源分配的问题考 虑成时隙分配和扩频码分配之一。
ANOUP中的资源分配是分散的，在缺少基站BS 10的授权的情况下由 AUE自己分配UTRA-TDD网络的资源。
必须以在接收AUE处防止发送消息的冲突的方式分配扩频码和时隙。
ANOUP协议使得所有扩频码对发送器可用，一次仅指向一个接收器。 由于所有代码通过相同的传播信道，可使用单个用户检测器来代替更复杂的 多用户检测器，所以增加了发送器的发送容量并减少了接收器的复杂度。
参照图5示出的帧结构，介绍了Ad hoc随机接入信道(ARACH)和Ad hoc 通信信道(ATCH)——ARACH用于AUE之间的探测消息和信令，而ATCH用 于中继AUE的消息。在AUE具有多个子节点的情况下，父节点随后建立Ad hoc本地信标信道(ALBCH)，从而父节点可将每个子节点单独指向特定帧(注 意，只有一个子帧、三个时隙可用于分配给子节点，并且在具有多个子节点 的情况下，随后在它们当中划分子帧)，以传递其关于资源分配等的指令，同 时迫使非指向子节点处于空闲。
在ANOUP中，时隙由接收节点AUE2 40B(父节点)分配给发送节点 AUE1 40A(子节点)。这样，如果AUE1想要将其消息转发给AUE2，则AUE2 分配用于AUE1进行发送的ATCH时隙。该分配方案保证AUE将不同时执 行发送和接收。
图13解释了在A是B的父节点，B是C的父节点，C是D、E和F的 父节点的情况下的时隙分配。一旦节点B的父节点通知节点B可以在哪个时 隙上进行发送以及在哪个时隙上必须切换到空闲，节点B通过无线电帧上的 剩余时隙将时隙分配给它的子节点C。依次地，一旦父节点B已经通知节点 C可以在哪个时隙上进行发送以及在哪个时隙期间必须切换到空闲，则随后 节点C能够将时隙分配给其子节点D、E和F。
每当C处于发送模式时，所有的子节点将切换到空闲，图13中示出的 时隙分配保证节点D、E和F的发送不会在C冲突。为了保持此体制可应用， 父节点每帧可授予子节点的时隙的最大数量被限制为三。根据3GPP标准， 384kb/s的负载可映射到128kb/s每帧的三个时隙单元。
参照示出资源分配的信令策略的图21，通过分配的ATCH时隙承载的带 内信号消息的形式如下：
○带宽请求消息(BW_Req_Msg)，由子节点发起，从而每当子节点请求 时，父节点可通过即将到来的时间帧调度子节点的发送。
○跟踪消息(Trk_Msg)，在父节点处用于拓扑检测。该消息还用于在父节 点处应用功率控制。
父节点通过发送包含子节点的发送时间表的带宽授予消息 (BW_Grant_Msg)来响应BW_Req_Msg。通过ARACH在信令消息中对发送时 间表进行发送。
父节点还通过发送确认消息(Ack_Msg)ARACH信令消息来为子节点确 认其信号已经以可接受的SIR级别被接收。如果没有以可接受的SIR接收信 号，则发出重新发送消息的请求(PReq_Msg)。
在父节点具有多个子节点的情况下，父节点建立Ad hoc本地信标信道 (ALBCH)。ALBCH位于无线电帧上的TS#15上。在探测过程期间，父节点 将得知其何时能够建立ALBCH，并指示其子节点侦听关于该信道的信息。该 信息将包括：
○广播到所有子节点的发送时间表。
○用于作为功率控制的一部分的SIR调节和拓扑检测的跟踪消息。
○根据探测更新释放分配给“不想要的”子节点的带宽的信令消息。
发送时间表包含子帧编号和允许子节点在其上进行发送、接收或切换到 空闲的TS的数量。
在具有多个子节点的情况下，发送时间表将包含TS编号，通过该编号， 每个子节点将在分配的子帧上进行发送。
在AUE期望在其缓冲器中具有中继消息的同时发出自己的数据包的情 况下，AUE在转发其自己的消息之前将优先权给予中继功能。
资源分配策略在图14中被示出，并将在下文中被描述。
在步骤S14-1，从子节点接收BW_Req_Msg，并且随后在步骤S14-2确 定该子节点是否是邻居列表中的唯一一个。在仅有一个子节点的情况下，随 后在步骤S14-3，父节点自由地将可用子帧中的所有ATCH时隙分配给该子 节点。
然而，如果在步骤S14-2确定该父节点具有多个子节点，则随后在步骤 S14-4确定是否有多个子节点(每个父节点最多有3个子节点)已经申请带宽 (即，希望发送)。如果多个子节点已经申请带宽，则随后在步骤S14-5将子 帧中的空闲ATCH时隙分配给各个子节点以定义每个子节点可进行发送的特 定时间段。另一方面，如果在步骤S14-4发现仅有一个子节点已经申请带宽， 则随后在步骤S14-6指示其他子节点切换到空闲，然后在步骤S14-7，将ATCH 子帧中的所有时隙分配给请求带宽的单个子节点以进行发送。
在步骤S14-3、S14-5或S14-7之后，资源分配过程出现并向探测功能做 出报告。
根据以上过程，如果存在多个子节点，则发送时间表被设置为包含TS 编号，通过该编号每个子节点将通过分配的子帧进行发送。
在AUE期望在其缓冲器中具有中继消息的同时发出自己的数据包的情 况下，AUE随后在开始转发其自己的消息之前将优先权给予对缓冲的数据首 先执行中继。
功率控制
现在将讨论功率控制。
在ad hoc模式中，每个AUE(ad hoc用户设备)像小蜂窝，使用基站 BS 10的覆盖区域中的蜂窝资源。为了更好地重新使用ANOUP中的资源，必 须控制发送AUE(例如，图1的40A)的发送功率，以使得其既不会降低到 影响链路的目标质量的级别以下，也不会不必要地增加(由于干扰，这会降 低其他链路的质量)。在这里采用的基于SIR的功率控制中，在接收端(40B) 可使用关于路径损失的信息，并且该信息被反馈到发送器(40A)，从而发送 AUE可决定必须增加还是可以减少发送功率级别。
在ANOUP中，探测、信令和转发功能都是功率控制的。
在功率控制方法中，发送器基于接收的信号的信号干扰比(SIR)级别根据 来自接收器的反馈命令调整其发送功率级别。
在ANOUP中，SIR估计是非常重要的方面，并用于执行协议的多个功 能。
ANOUP中的SIR估计的优点在于其简单性。该SIR估计与基于计算接 收数据中的误码率(BER)并随后得出在每个BER值的等效SIR级别的数字通 信中的传统SIR估计不同。
然而，在ANOUP中，由于中继的数据消息没有被解码，因此没有计算 BER，所以通过在码片级别使接收数据和与所有发送包一起被发送的预定的 midamble(MA)码相关来计算SIR。相关的输出将具有最大值，该最大值与接 收信号的SIR级别成比例地变化。
具体地，以两个阶段来实现SIR估计：
○第一阶段，使用与无线电包一起发送的公共MA码来(在码片级别上) 使接收的包相关。
○第二阶段，通过将在匹配滤波器的输出的相关的最大幅度与相应的 SIR匹配来估计SIR。为了实现上述的过程，每个AUE必须具有根据经 验获得的SIR对相关函数最大幅度的表。
图15(a)示出相关的输出，图15(b)示出根据经验获得的SIR对相关函数 最大幅度的表(使用Matlab通信工具箱获得该表)。
图16示出功率控制功能的框图。在该图中，示出了接收器16-1，相关 器16-2，最大值查找器16-3和查找表16-4。下表解释了各个块的功能：
  接收器16-1   接收码片级别上的数据消息，即，不需要应用信道代码，   仅需要解调和解扩频。   相关16-2   使用Midamble码使接收的信号相关。   最大值查找器16-3   查找匹配滤波器输出的最大值。   查找表16-4   使用保存的根据经验获得的表将相关函数的最大幅度   与其相应的SIR值匹配。
在ANOUP中，在AUE交换探测消息的同时，在探测过程中最初实现基 于功率控制的SIR，这可按以下方式总结：
1.AUE节点将探测消息(PMsg)发送到随后将会作为其父节点(BN)的 AUE。
2.父节点接收PMsg并得出接收的PMsg的SIR级别。
3.父节点用探测回复(PRsp)将功率控制命令发送到其子节点。
此外，以这样的方式在中继阶段期间实现功率控制：父节点通过中继的 包估计其子节点的SIR，并在确认消息内反馈功率控制命令，这可以以下方 式总结：
1.父节点从其子节点接收中继的包。
2.父节点估计接收的中继包的SIR级别。
3.父节点用确认消息将功率控制命令发送到其子节点。
信令
在ARACH上和ATCH上承载信令消息。信令消息包括功率控制消息、 保证消息和用于处理链接失败情况的消息。
信令消息分为两种类型：在ARACH信道上承载的随机接入(RA)信令消 息和在ARACH信道上承载的带内信令消息。
信令消息是功率控制的。
在本公开中的各部分已经讨论了一些信令消息，其他各种ANOUP信令 消息总结在下表中：
 消息名称   描述   发起功能   RA或带内  带宽请求消息  (BW_Req_Msg)   由子节点使用以为即将到来的   发送申请时隙   资源分配   RA  带宽授予消息  (BW_Grant_Msg)   使用发送时间表回复   BW_Req_Msg   资源分配   RA  确认消息  (Ack_Msg)   确认子节点的数据包的接收   资源分配   RA  重发请求消息  (PReq_Msg)   由于子节点的数据包接收不佳   指示子节点重发   资源分配   RA  带宽释放消息  (BW_Rel_Msg)   由子节点发送到父节点，通知其   已经释放了占有的BW   资源分配   RA  ALBCH设置消息  (ALBCH_set_Msg)   由父节点发送到其子节点，通知   它们侦听ALBCH   资源分配   RA
  跟踪消息   (Trk_Msg)   由子节点发送，用于拓扑检测和   功率控制   拓扑检测   和功率控   制   带内
转发
转发功能负责接收中继的数据消息并将其发送到父节点。
除了与信令功能相关的其他功能之外，转发功能还包括数据缓冲和时隙 构建。
在分配的时隙上，根据3G规范来映射中继的数据。AUE可总共使用16 个不同的信道化(扩频)码(每个具有16个扩频因子)来映射16个数据包。
在图17中示出转发功能的框图。在该图中，示出了与拓扑检测TD、信 令S和资源分配RA模块合作的接收器模块17-1、发送控制模块17-2、SIR 估计和精细同步模块17-3、数据缓冲器17-4、时隙构建器17-5和发送器17-6。 各块的功能在下表中给出：
  接收器17-1   接收在码片级别上的数据消息，即，不需要应用信道码，仅   需要解调和解扩频。   发送控制17-2   根据从资源分配功能更新的每个时间帧指示发送器和接收   器在将要到来的无线电帧上接通/切断。   SIR估计和精   细同步17-3   -估计接收信号的SIR比率，该估计用于功率控制(在功率   控制功能中的更多信息)。   -估计同步裂痕(rift)。该信息被反馈到发送器并用于对等的精   细同步。   数据缓冲器   17-4   缓冲(保存)中继的数据持续直到其能够被发送的时间。每   当子节点从其父节点接收Ack_Msg时通过信令功能重置缓   存。每当检测到拓扑改变时还可以通过拓扑检测功能重置缓   冲器。   时隙构建器   17-5   根据3G规范来映射缓冲的数据。   发送器17-6   -根据功率控制功能设置发送级别。   -根据来自发送控制的指令调制和发送包。
拓扑检测
拓扑检测功能负责每当在地区内重定位邻居节点时进行检测，还负责每 当节点移动到新地区时进行检测。
在邻居列表已经被每个类别的最小数量的邻居填满之后发起拓扑检测功 能。
在图18中示出了拓扑改变的最差情况，可总结如下：
1.情况1：每当子节点丢失时。
2.情况2：每当子节点被重定位并且不再处于作为子节点的位置时。
3.情况3：每当AUE离开其地区时。
当检测到拓扑改变时，下列测量发生以对这些改变做出反应。
通过使用参考功率测量和跟踪消息得出周围邻居的相对位置来实现拓扑 检测。
由于子节点便于与其父节点进行带内信令，所以子节点在拓扑检测中扮 演重要的角色。
要求子节点通过最初分配的ATCH时隙发送跟踪消息(Trk_Msg)。 Trk_Msg包含参考功率的测量的更新，并且在功率控制功能中也被父节点使 用。
父节点还提供在具有多个邻居的情况下通过ALBCH被发送的Trk_Msg。
图19中总结了ANOUP拓扑检测功能机制。
在图19的流程图中，拓扑检测功能执行第一步骤S19-1，即，测量AUE 参考功率Pref。接下来，在步骤S19-2，检查接收的Pref值是否大于在其最 远的PDN接收的Pref或者小于其最远的PSN的Pref。如果回答为“是”，则 指示地区情况的改变，AUE不再位于其原来的位置而已经移动到新的地区， 从而在步骤S19-3，重置邻居列表并将探测活动设置为高。如果在步骤S19-2， Pref测试的回答为“否”，则在S19-4，AUE检查Trk_Msg是否仍被其子节点 发出。如果没有侦听到期望的Trk_Msg，则在步骤S19-5指示丢失子节点的 情况——在该情况下，先前已经被分配给该子节点的带宽被释放，并且指向 的PMsg被发送到分类为潜在源节点(PSN)的最近的下一邻居，以询问该PSN 是否愿意成为新的子节点。在步骤S19-6，检查指向的PSN是否接受子节点 状态的提议。在步骤S19-7，如果PSN已经接受子状态，则在父节点的探测 活动被设置为低，然而如果PSN不接受子节点状态，则在步骤S19-8探测活 动被设置为高.
另一方面，如果在步骤S19-4指示接收到了来自子节点的Trk_Msg，则 在步骤S19-7，将在步骤S19-1计算的Pref值与子节点发送的Pref值进行比 较。接下来，在步骤S19-10检查来自子节点的Pref是否大于AUE的Pref。 如果子节点Pref不大于父节点AUE Pref，则指示子节点仍然是可用子节点， 并且在步骤S19-11不做出任何操作。另一方面，如果子节点Pref大于父节点 AUE Pref，则意味着子节点现在已经移动到父节点和BS 10的中间的位置， 因此重定位到不再是可用子节点的位置——在这种情况下，在步骤S19-12， 分配给该子节点的带宽被释放，并且探测活动被设置为高。
手机和基站实现
在前面的每个部分中，已经描述了在通用移动通信系统中实现Ad hoc 联网的各种功能。
技术人员应理解描述的ANOUP方法是被特别设计为在现有3G网络内 使用的，不需要对现有标准做出必要的修改——而是，该ANOUP方法应要 求作为添加特征的应用，即，附加到现有标准的附加标准。
技术人员还应认识到，除了保证手机具有足够的处理功率和附加功能的 存储器之外，在启动了Ad hoc特征的各个手机处需要能够实现ANOUP的软 件，但是不需要进行硬件改变。例如，诸如存储邻居列表和用于实现构成协 议的各种子例行程序(探测，信令、拓扑检测、路由等)的项可能需要处理 器/存储器升级。另一方面，如果适当，具体实现方式可能够要求提供用于实 现ANOUP方法的特定部分的专用的硬件特性，因此，例如可提供附加的专 用处理器和专用的存储器件，并将其链接到常规处理器/存储器件的地址总线 和数据总线。
图20提供了用于实现ANOUP的移动手机的简化示图，包括：天线20-1、 ANOUP开关20-2、接收器和滤波模块20-3，发送器和放大器20-4、UTRA 功能处理器20-5和ANOUP功能处理器20-6。
在该图中，天线20-1根据发送/接收状态有选择性地可连接到接收器和 滤波模块20-3，或者连接到发送器和放大器20-4。处理器20-5在UTRA模 式下控制所有普通信令和计算功能，从接收器和滤波模块20-3接收输入，并 将准备的消息和信令提供给发送器放大器20-4。需要被存储的用于控制处理 器20-5的操作的控制软件和数据、消息、地址簿细节等都保存在适当的存储 器(未示出)中。然而，当在Ad hoc模式下操作时，ANOUP功能处理器20-6 接管发送/接收功能的控制，从接收器和滤波模块20-3接收输入，并将准备的 消息和信令提供给发送器放大器20-4。再一次，需要被存储的用于控制 ANOUP功能处理器20-6的控制软件和数据、消息、地址簿细节等都被保存 在适当的存储器(未示出)中。
开关20-2进行操作以有选择地将UTRA功能处理器20-5或者ANOUP 功能处理器连接到发送器模块20-4/接收器模块20-3，并且其自身由是否进入 Ad hoc模式的决定进行控制。基于信标信道测量做出该决定——如果信标信 道的接收功率大于阈值，则根据UTRA传统方法进行操作，而如果信标信道 的接收功率小于阈值，则采用ANOUP操作。这里，阈值可被设置为用户设 备从基站接收的最小功率级别，这意味着，从用户设备发送到基站的消息很 可能只是能刚好(可靠地)被接收。
结合上述讨论，因此应理解虽然在图20中示出的布置显示了用于 ANOUP功能的专用处理器和用于在ANOUP和UTRA之间改变功能的物理 开关，但是该示意框图可找到软件(而不是硬件)的实现方式。在这种情况 下，可保持用户设备(移动手机)的通常物理构造，如果处理器和存储模块 不足够，则可升级用于实现传统UTRA和ANOUP功能的单个处理器或者这 模块以处理附加的功能。
到目前为止，对于基站BS 10来说，不需要上述的UMTS必需的硬件之 外的特定附加硬件以使用ANOUP。然而，下面相关的几点需要注意。
如果以扩展小区覆盖范围为目的使用ANOUP，则BS将需要成比例地将 信标信道的覆盖范围增加到期望的覆盖范围扩展。
如果要求ANOUP支持位于小区边界的用户在密集网络中的上行链路方 向上的高数据率，则不需要信标信道的特定改变——然而，用户设备决定是 否以ad hoc模式操作的接收功率的阈值可以改变。
如果基站基于UTRA-FDD，则不需要改变无线电资源分配策略来防止相 互干扰——在FDD频谱上执行通过原始小区覆盖区域的上行链路传输，而在 TDD频谱上执行通过扩展的小区覆盖区域的传输，这表示期望在原始区域中 的一跳传输和扩展区域中的ad hoc传输之间没有相互干扰。
如果基站基于UTRA-TDD，则BS的资源分配策略是在与分配给扩展区 域中的ad hoc传输的时隙不同的时隙上执行原始覆盖区域内的一跳传输。这 不成为问题，因为在UTRA-TDD中对于上行链路和下行链路时隙分配是不对 称的，并且由网络运营商灵活管理。也有可能将传输分离，从而通过加扰来 减少两个覆盖区域上的相互干扰(即，增加代码域的间隔，其中，使用与在 原始覆盖区域中使用的扰码不同的代码对扩展的覆盖区域上的扩频数据加 扰)。
随着容量提升，普通上行链路方向传输不受ANOUP使用的限制。然而， 在ANOUP用于支持密集小区内的小区边界处的数据率增加的特定情况下， BS容量可受到影响，并且可能需要寻找增加BS容量的策略。在非密集小区 中，上行链路/下行链路方向上的BS容量不成为问题。
来自任何基站的最终下行链路容量具有限制，当覆盖范围被扩展并且需 求增加时，可能会达到这样的限制。如果该限制可能成为问题，则小区边界 的固定下行链路转发器可以是好的解决方案。
从以上描述可以看到蜂窝环境中的短程ad-hoc联网使得远程终端能够通 信，并具有很多优点：
1.尽管对用户的手机的发送功率有限制，但是短程ad-hoc通信提供了源 和目的地之间的连接。
2.可将无线电资源本地化以仅覆盖小传输区域，并且不再需要的无线电 资源可在其他地方被重新部署。
3.与单跳(手机直接到基站)通信相比产生的干扰减少。
4.提出的系统是向后可兼容的，从而现有的(非ANOUP启用的)手机 可像在以前的网络中一样继续操作。
5.在手机具有足够的处理功率和存储空间的情况下，可为现有手机提供 软件升级以启用ANOUP特征。
6.在运行ANOUP的网络中，需要较少的基站来覆盖给定的区域。
尽管已经讨论了实现本发明的各种过程、协议和帧结构，技术人员应意 识到本发明不限于描述的特定示例，而仅由权利要求限定。此外，在不脱离 本发明的范围的情况下，无论想到软件布置为何种情况，这些软件布置都可 由硬件等同物代替，反之亦然。
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