在无线通信系统中通过移动站测距传输的方法和设备的制作方法

在无线通信系统中通过移动站测距传输的方法和设备的制作方法
【专利摘要】公开一种测距传输方法，包括：移动站从基站接收包括退避窗口信息的消息；移动站使用退避窗口信息来确定用于第x（x是非负整数）测距传输的第x退避窗口；移动站在第x退避窗口内执行到基站的第x测距传输；以及移动站基于第x退避窗口的结束点来确定第（x+1）退避窗口的起始点。
【专利说明】在无线通信系统中通过移动站测距传输的方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线通信系统，并且更具体而言，涉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设备。
【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时，移动站调整用于与基站的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]具体地，测距过程用于以下的四个目的:初始测距、移交测距、周期的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时，上行链路时间同步(即，时间和频率同步)的过程。移交测距指的是当用户设备从源基站切换到目标基站时，在用户设备和目标基站之间建立初始同步的过程。周期的测距用于用户设备定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时，该移动站选择测距信道，选择测距码，并且通过选择的测距信道将选择的测距码发送给基站。一旦接收到测距码，基站将表示已经成功地接收了该测距码的消息发送给移动站。
[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/再进入时，出现接入竞争和接入拥塞，导致通信性能的恶化。因此，需要用于解决这个问题的方法。

【发明内容】

[0006]技术问题
[0007]本发明的一个目的是提供一种移动站与基站通信的方法和设备。
[0008]本发明的另一目的是提供一种基站与移动站通信的方法和设备。
[0009]本发明的另一目的是提供一种与基站通信的移动站。
[0010]本发明的另一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]在以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，或者可以通过本发明的实践获悉。通过尤其在书面说明书及其权利要求以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]为了实现这些目的和其他优点并且根据本发明的目的，如在此处具体化和广泛地描述的，一种测距传输方法，包括:移动站从基站接收包括退避窗口信息的消息；移动站使用退避窗口信息来确定用于第X (X是非负整数)测距传输的第X退避窗口 ；移动站在第X退避窗口内执行到基站的第X测距传输；以及移动站基于第X退避窗口的端点来确定第(x+1)退避窗口的起始点。
[0014]为了进一步实现这些和其他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:基站将包括退避窗口的消息发送到移动站；在使用退避窗口信息确定的第X退避窗口内，基站从移动站接收第X测距传输；以及在使用退避窗口信息确定的第(X+1)退避窗口内，基站从移动站接收第(X+1 )测距传输，其中基于第X退避窗口的结束点来确定第(X+1)退避窗口的起始点。
[0015]为了进一步实现这些和其他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；以及处理器，该处理器被配置成控制接收机，其中处理器被配置成控制接收机以从基站接收包括退避窗口信息的消息，使用退避窗口信息来确定用于第X测距传输的第X (X是负整数)退避窗口，控制发射机在第X退避窗口内执行到基站的第X测距传输，以及基于第X退避窗口的结束点来确定第(X+1)退避窗口的起始点。
[0016]为了进一步实现这些和其他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；以及处理器，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以将包括退避窗口信息的消息发送到移动站，控制接收机以在使用退避窗口信息确定的第X退避窗口内从移动站接收第X测距传输，控制接收机以在使用退避窗口信息确定的第(X+1)退避窗口内从移动站接收第(X+1)测距传输，以及基于第X退避窗口的结束点来确定第(X+1 )退避窗口的起始点。
[0017]优选地，第(x+1)退避窗口的起始点对应于在第0退避窗口到第X退避窗口的大小的总和与通过将预定时间和第X测距传输时间相加获得的值之间的较大值。
[0018]优选地，退避窗口信息包括指示第0退避窗口的大小Ktl的信息，根据Kx=Ktl/ (2X)来确定第X退避窗口的大小Kx，其中X表示测距重试计数。
[0019]本发明的有益效果
[0020]根据本发明，移动站可以迅速地和有效率地执行网络再进入，同时将其对在无线通信系统中其他移动站的影响减到最小。
[0021]应该明白，本发明的上文的概述和后面的详细说明这两者是示范性和说明性的，并且意欲对如要求保护的本发明提供进一步解释。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]该伴随的附图被包括以提供对本发明进一步的理解，并且被结合进和构成本申请的一部分，附图图示本发明的实施例，并且与该说明书一起可以起解释本发明原理的作用。在附图中:
[0023]图1是根据本发明实施例的移动站和基站的框图；
[0024]图2图示在作为无线通信系统的IEEE802.16m系统中由移动站执行的基于竞争的网络再进入过程；
[0025]图3是图示常规的宽带随机接入退避方法的流程图；
[0026]图4图示相对于常规的随机接入和根据本发明的第一方法的随机接入的实验结果;
[0027]图5图示相对于常规的随机接入、根据本发明的第一方法的随机接入和根据本发明的第二方法的随机接入的实验结果；
[0028]图6图示根据本发明的根据用于对准随机接入退避窗口起始点的第三方法的实验结果；以及
[0029]图7是图示根据本发明实施例的随机接入方法的流程图。
【具体实施方式】
[0030]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范的实施例，而不是示出仅仅可以根据本发明实现的实施例。例如，虽然以下的详细说明包括具体的细节以便提供对本发明彻底的理解，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，本发明可以无需上述特定的详细实践。例如，在使用3GPP LTE移动通信系统的假设之下给出以下的详细说明。但是，除了 3GPP LTE系统固有的特定的特点之外，该描述适用于任何其他移动通信系统。
[0031]在有些情况下，已知的结构和设备被省略，或者以框图形式示出，聚焦在结构和设备的重要的特点上，以便不使本发明的概念难以理解。贯穿本说明书将使用相同的附图标记以表示相同的或者类似的部分。
[0032]在以下的描述中，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，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 CeNB或者eNodeB)、接入点(AP)等。本发明聚焦于IEEE802.16m。但是，本发明的技术特征适用于其他通信系统，诸如3GPP LTE、LTE-A等。
[0033]在本发明中，M2M (机器对机器)通信意指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设备意指能够支持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特点指的是M2M应用的特点，并且一个或多个特点可以对于提供该应用是必需的。M2M设备组表示共享一个或多个通用特点的一组M2M设备。如上所述，根据M2M方案执行通信的设备可以称为各种术语，诸如M2M设备、M2M通信设备、机器型通信(MTC)设备等。为了解释方便起见，常规的移动站称为人型通信(HTC)移动站或者人对人(H2H)设备，以区别于在以下的描述中的M2M设备。
[0034]由于机器应用类型的数目增加，所以在特定的网络中M2M设备的数目逐渐地增力口。所讨论的机器应用类型包括:(I)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)度量，(8)消费设备，(9)销售点(POS)和在安全关联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度量热量或者耗电量的智能仪表，(12)安全照相机的监视视频通信等。但是，机器应用类型不受限于此，并且其他各种各样的机器应用类型正在讨论中。由于机器应用类型的数目增加，所以M2M设备的数目可以随着H2H设备的数目迅速地增加。
[0035]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(其是H2H设备)之中的接入拥塞以及在M2M设备之间的接入竞争。这需要论述有关如何将有限的资源有效率地分发给新的M2M设备，同时将对现有的移动站(H2H设备)的影响减到最小。换句话说，当多个M2M设备采用从空闲模式再入网络过程时(其适用于现有的移动站(S卩，H2H设备))，由于M2M设备的特点，在H2H设备和M2M设备之中的接入拥塞出现，并且因此，需要部分地修改网络再进入过程。
[0036]将给出对于M2M通信适用于IEEE802.16m情形的本发明实施例的描述。但是，本发明不受限于此，并且本发明的实施例以同样方式适用于其他系统，诸如3GPP LTE等。
[0037]图1是根据本发明实施例的移动站和基站的框图。
[0038]参考图1，移动站100和基站150可以分别地包括RF单元110和160、处理器120和170，以及可选地包括存储器130和180。RF单元110和160可以分别地包括发射机111和161以及接收机112和162。在移动站100中，发射机111和接收机112可以被配置成向基站150和其他移动站发送信号/从基站150和其他移动站接收信号，并且处理器120可以与发射机111和接收机112功能地连接以控制发射机111和接收机112向其他装置发送信号/从其他装置接收信号。此外，处理器120可以处理要发送的信号，然后将处理的信号发送给发射机111，并且处理由接收机112接收到的信号。如果需要的话，处理器120可以在存储器130中存储包括在交换的消息中的信息。具有这种配置的移动站100可以执行根据本发明的实施例的以下的方法。移动站100可以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用作智能仪表，则移动站100可以包括用于度量功率的额外的配置。移动站100可以在图1示出的处理器120、或者单独配置的处理器(未示出)的控制下执行功率度量操作。
[0039]虽然图1图示在移动站100和基站150之间的通信，但是根据本发明的通信方法可以在移动站之间执行。在这种情况下，移动站的装置可以具有与图1的装置相同的配置，并且执行根据本发明的实施例的以下的方法。
[0040]在基站150中，发射机161和接收机162可以被配置成向其他基站、M2M服务器、移动站发送信号/从其他基站、M2M服务器、移动站接收信号，并且处理器170可以功能地连接到发射机161和接收机162以控制发射机161和接收机162向其他装置发送信号/从其他装置接收信号。此外，处理器170可以处理要发送的信号，然后将处理的信号发送给发射机161，并且处理由接收机162接收到的信号。如果需要的话，处理器170可以在存储器180中存储包括在交换的消息中的信息。具有这种配置的基站150可以执行根据本发明的实施例的方法。
[0041]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)移动站100和基站150的操作。处理器120和170可以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。
[0042]处理器120和170也可以被称作控制器、微控制器、微处理器或者微型计算机。处理器120和170可以被配置为硬件、固件、软件或者其组合。当使用硬件实现本发明的实施例时，适用于实现本发明的专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)，或者现场可编程门阵列(FPGA)可以包括在处理器120和170 中。
[0043]另一方面，如果使用固件或者软件实现本发明的实施例，则该固件或者软件可以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。该固件或者软件可以包括在处理器120和170中，或者存储在存储器130和180中以及由处理器120和170从存储器120和170调用。[0044]图2图示在作为无线通信系统的IEEE802.16m系统中的移动站的基于竞争的网络进入/再进入过程。
[0045]在IEEE802.16m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减到最小，并且在寻呼收听间隔中接收从基站发送的AA1-PAG-ADV消息。AA1-PAG-ADV消息包括发送该消息的基站所属的寻呼组的ID，指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(hash)信息，以及描述需要由每个移动站执行的过程的动作码。
[0046]如果存在目的地是以空闲模式工作的移动站的业务，则基站在下一个寻呼收听间隔将AA1-PAG-ADV消息发送给移动站。一旦接收到AA1-PAG-ADV消息，则移动站从空闲模式进入正常模式。
[0047]当从空闲模式执行网络再进入和网络进入时，移动站由此调整用于与基站的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。
[0048]参考图2，移动站获取下行链路同步和上行链路传输参数，并且使用随机退避选择一个测距信道。当使用随机退避时，移动站通过均衡的随机处理选择与退避窗口相对应的一个可用信道。该随机退避使用二进制指数算法以便计算退避窗口。一旦选择测距信道，移动站通过均衡的随机处理选择测距码。然后，移动站通过选择的测距信道将基于竞争的测距码发送给基站(S110)。当成功地接收到测距码时，基站以广播方式将AA1-RNG-ACK消息发送给移动站(120)。AA1-RNG-ACK消息对应于表示已经成功地通过测距信道接收和检测到测距码的响应。此外，基站以随机接入标识符(RA-1D)掩蔽CDMA分配A-MAP IE,该A-MAP IE对应于用于移动站发送AA1-RNG-REQ消息的上行链路资源分配信息，并且发送掩蔽的CDMA分配A-MAP IE(S130)。移动站通过分配给其的上行链路资源将AA1-RNG-REQ消息发送给基站(S140)。基站将通过其发送AA1-RNG-RSP消息的下行链路资源分配信息发送给移动站(S150)。在这里，下行链路资源分配信息可以通过CDMA分配A-MAP IE,或者广播DK基本分配A-MAP IE (其用RA-1D掩蔽)被发送给移动站。随后，移动站可以经由于下行链路资源分配信息相对应的下行链路资源接收AA1-RNG-RSP消息(S160)。
[0049]图3图示在无线通信系统的IEEE803.16m系统中通过其移动站增加退避窗口大小，并且执行基于竞争的网络再进入的过程。
[0050]IEEE802.16的MAC层定义测距信道。构成测距信道的子信道以UL-MAP消息描述。移动站被允许在测距信道上相互竞争。在IEEE802.16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。当生成要从移动站发送给基站的消息时，从一组伪噪声(PN)码中选择码，并且使用选择的PN码扩展消息，而且通过CDMA发送。
[0051]通常，时隙的阿罗哈(ALOHA)协议用作移动站的随机接入协议。根据时隙的阿罗哈协议，移动站执行基于时隙的即时接入以便接入基站。因此，当单个移动站尝试通过一个时隙接入基站时，数据被成功地发送，而当两个或更多个移动站尝试通过相同的时隙接入基站时，数据传输由于竞争失败。当数据传输失败时，在等待预定时间之后，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，则由于在其间竞争，数据传输再次失败。为了避免这种连续的竞争，采用二进制指数退避(在下文中称为“BEB”)算法，其是移动站退避算法。BEB算法基于每个移动站的竞争数目确定用于重传的退避窗口。在BEB算法中的退避窗口(或者竞争窗口)包括最小竞争窗口和最大竞争窗□。
[0052]指数退避算法是广泛地使用的竞争解决算法。该指数退避算法尝试接入在用于重传的竞争窗口内随机地选择的信道。竞争窗口的大小根据竞争的数目指数地增加。根据BEB，感测竞争的移动站以2的幂提高竞争窗口的大小。该移动站随机地确定在具有指数地提高大小的竞争窗口内的测距传输时间。例如，在第一次传输尝试期间经历竞争的移动站的竞争窗口具有8的大小，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个帧内的测距传输时间。如果选择5，则移动站尝试在第五信道上测距传输。在这里，5对应于退避值或者选择的测距机会。当再次出现竞争时，竞争计数变为2，并且用于重传的退避窗口(其是竞争窗口)的大小变为16。然后，在从竞争发生时间开始的16个帧内随机地确定第三传输尝试。也就是说，竞争不断地出现，该系统识别负载已经增加，并且通过提高与竞争窗口相对应的退避窗口的大小，由于在当时的重传，降低系统负载，从而解决该竞争。但是，甚至当其他移动站没有使用由移动站占据的无线电频带时，不断地经历多个竞争的移动站指数地提高该竞争窗口大小，导致显著的传输等待时间。
[0053]参考图3，要从移动站200发送给基站250的原始数据很快地从移动站200被递送给基站250 (211)。在以上提及的随机接入方案中，可以通过相同的时隙使用相同的PN码发送消息。在这种情况下，从多个移动站发送的消息相互竞争。已经发送消息的移动站操作定时器(213)。一旦接收到该消息，基站250将测距响应消息发送给移动站。当移动站在预定时间内没有接收到测距响应消息时，移动站考虑发送的消息经历竞争，并且执行BEB算法。由于竞争出现一次，所以在CWminX2°的退避周期(215)中选择任意的整数。这个整数变为退避时间(215)，即，测距机会。在等待退避时间之后，该移动站重传消息(217)。在这里，CW(竞争窗口 )意指竞争窗口大小，并且可以指的是退避窗口大小。CWmin表示初始退避窗口大小，并且CWmax表示可用的最大退 避窗口大小。重传以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时间内接收到测距响应消息时，通过BEB算法确定退避时间。因为竞争出现两次，所以在CWmJ^1的退避周期(221)中选择任意的整数。这个整数变为退避时间(221)。在等待退避时间之后，该移动站重传消息(223)。
[0054]数学式I
[0055][数学式I]
[0056]Cff=Cffmin X 2X
[0057]随着竞争数目增加，退避周期增加(225)。这个退避周期不能超出CW_，并且因此，该退避周期对应于min (CWmil^kACWmaxX在这里，k表示竞争的数目。IEEE802.16系统将竞争的最大数限制为15。在这种情况下，CWmax可以具有CWmin*214的值。当在15次传输尝试内从基站(227)接收到测距响应消息时，数据被成功地发送，并且当第十六次竞争出现时，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时，在移动站之间的竞争是不可避免的，因为移动站可以同时地发送消息，因为它们不知道其他移动站何时开始发送消息。为了降低这个不可避免的竞争，该随机接入协议使用如上所述的BEB算法。BEB算法根据每个移动站的竞争数目设置退避周期，并且在设置的退避周期中确定退避时间。在等待确定的退避时间之后，每个移动站立即发送消息。当竞争再次出现时，前面提到的过程被重复。随着竞争数目增加，退避周期增加。
[0058]当移动站的数目与无线电信道容量相比很小时，BEB算法有效率地分发移动站。但是，当移动站的数目增加时，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，则不是所有无线电资源能使用。也就是说，当接入一个无线电信道的移动站的数目增加时，BEB算法是不适宜的。目前趋势是在使用M2M设备方面增加，造成在接入一个无线电信道的移动站数目方面增加。
[0059]大多数常规的通信是经由基站使用用户设备的人对人(H2H)通信。但是，通信技术的发展实现了 M2M通信。M2M通信意指在电子设备之间的通信。虽然M2M通信从广义来说意指在电子设备之间的有线或者无线通信，但是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，并且在当引入M2M通信时的90年代初期其市场非常有限，但是M2M通信在过去几年已经快速地增长，引起描绘海外市场和国内地的关注。此外，由于M2M设备的应用类型多样化，所以很多的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时，许多的接入竞争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，其具有与常规的移动站(H2H设备)不同的特点。
[0061]当移动站的数目增加时，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。BEB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竞争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，经历若干竞争的移动站需要接入该系统，但是由于退避周期因二进制指数增加快速地增加，所以经历若干竞争的该移动站经历长的等待时间。这被称作“公平的问题”。
[0063]已经成功地接入该系统的移动站的竞争数目被初始化为“O”。当尝试接入该系统的移动站的数目增加时，遇到隐藏的竞争问题，其中当成功的移动站重新接入该系统时，竞争概率进一步增加。
[0064]因此，常规的BEB算法具有当确定退避时间时不能考虑无线电信道状态的问题，当移动站的数目增加时，效率被快速地恶化，并且除了公平的问题和隐藏的竞争问题之外，系统不稳定状态不能快速地恢复。为了解决这些问题，本发明提出当初始测距传输失败时确定用于重传的窗口大小的方法。现在将描述设置由本发明提出的适宜的窗口大小的方法。根据给出的方法，可以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初始退避窗口大小，而不是由移动站确定，并且基站可以将确定该退避窗口需要的信息发送给移动站。因此，每个移动站可以根据每个移动站所属的移动站组，在由基站不意的初始退避窗口大小内执行随机接入。基站可以基于成功地接入基站的移动站的数目和接入尝试的数目在一个帧中将初始退避窗口大小参数发送给移动站。
[0065]由本发明提出的第一方法保持退避窗口大小。根据第一方法，基站将要由移动站使用的退避窗口大小提供给移动站。
[0066]由于以大多数的测距接入尝试集中在较早机会上这样的方式分发测距接入尝试，所以难以确保测距接入的成功。换句话说，考虑到接入负载在退避窗口内级联到在先的帧中，必须在特定的窗口大小内分发接入负载。如果在一个帧中允许一个随机接入以实现测距，则在第一随机接入过程中在接入基站时几乎所有移动站失败。
[0067]为了解决这些，基站可以将有关特定的窗口大小的信息下载给移动站，使得移动站可以在特定的窗口大小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大小。
[0068]图4图示相对于常规的随机接入和根据本发明的第一方法的随机接入的实验结果。根据本发明的第一方法适用于由于显著地大量的移动站而造成的通信负载繁重的情形。由于诸如智能仪表的M2M设备应用类型是多样化的，所以与一般通信设备的数目相比，M2M通信设备的数目可以显著地增加。如果很多的M2M设备通过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，预期网络过载。M2M设备具有它们处于长的睡眠模式之中，并且尝试接入网络以在短时间内发送少量的数据的特征。因此，当处于一组中的30，000个以上的诸如智能仪表的M2M设备同时地操作时，在常规的BEB方案中出现竞争。因此，本发明提出增加用于随机接入的初始退避窗口大小以便减少竞争的方法。
[0069]对于图4的图形，假设一个移动站组包括200个设备，横轴表示与一个帧相对应的机会，并且按照每个帧一个机会成功地执行测距。图形的纵轴表示测距重试的数目。
[0070]图4 (a)图示相对于在初始退避窗口大小被设置为2，并且一个移动站组包括200个设备的条件下执行的随机接入的实验的结果。
[0071]当初始退避窗口大小被设置为2时，可以从图4 Ca)看到，不进行分发，并且机会集中在先前的帧中。也就是说，当退避时间被随机地确定时，在很多情况下设置短的退避时间。因此，初始测距重试的数目到达近似40，并且大多数移动站的测距试验由于竞争而失败。图4 (b)图示相对于在初始退避窗口大小和用于重传的退避窗口大小两者被设置为60，并且一个移动站组包括200个设备的条件下执行的随机接入的实验的结果。在这种情况下，与图4 (a)的情形相比实现分发，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，通过从2增加适用于以常规的一对一的通信方案操作的移动站的初始退避窗口大小，可以减少在最初的测距尝试期间出现竞争的数目。因此，可以提高初始随机接入尝试的成功概率，并且可以减少跟随初始随机接入尝试的随机接入重试的数目，从而减小等待时间。因此，基站可以通过估算接入基站的M2M移动站的数目设置适宜的初始退避窗口大小，以减少随机接入重试的数目和实现均匀分配。从图4可以看到，测距重试的数目由于竞争被显著地减少，竞争的数目被减小，并且当初始退避窗口大小k被从2提高到60时，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/再进入时，移动站在退避窗口大小中随机地(或者根据特定的规则)选择特定的测距机会以便避免接入拥塞。此时，移动站可以分类为一个组，并且预定的组可以同时地执行网络进入。基站可以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来调整用于重传的窗口大小，并且将初始退避窗口大小参数发送给移动站。移动站可以使用从基站接收到的初始退避窗口大小参数执行随机接入。
[0073]在这里，当虽然其最初已经发送测距信号，但是移动站不能在预定时间内接收到成功确认信号时，移动站可以通过重传测距信号尝试接入。
[0074]在上面已经描述了在通过缩放初始退避窗口大小2~x (x表示关于重试数目的参数)增加的窗口大小中随机地选择机会的BEB算法。
[0075]本发明的第二方法尝试重传，同时区别于常规的BEB算法，减小由基站示意的退避窗口大小。根据本发明的第二方法，像在第一方法中一样，基站将表不大于2的初始退避窗口大小的信息发送给移动站。此外，基站确定一个初始值(称为K)，并且将这个值发送给移动站。区别于初始退避窗口大小等于用于重传的退避窗口大小的第一个方法，每当重试的数目增加时，本发明的第二方法就降低退避窗口大小。例如，移动站可以计算窗口大小P，其中将根据以下的数学式选择用于重试的机会。
[0076]数学式2
[0077][数学式2]
[0078]P=k/ (Bx)
[0079]在这里，B是大于I的整数，并且X表示移动站的测距重传计数。例如，当B是2时，P=k/ (21)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时，Q可以表不如下。
[0080]数学式3
[0081][数学式3]
[0082]Q=n+ (0?P)之间的_机会_的_随机_选择
[0083]在这里，n在先前的传输的事件中表示机会(退避时间或者退避值)。
[0084]优选地，将选择用于重传的机会的窗口大小具有等于或者大于2的值。
[0085]当基站没有将窗口大小设置为2的指数因子时，P可以被设置为以下的三个的一个。
[0086]-P=floor (K/ (2~x));该窗口大小被对准，使得其不超出相对于重传设置的窗口大小边界。
[0087]-P=ceil (K/ (2'x))
[0088]-P=f (K/ (2~x))，这里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时，当x=l时，P对应于2~7=128，并且当x=2时，P对应于2~6=64。
[0089]图5图示相对于常规的随机接入、根据本发明的第一方法的随机接入，和根据本发明的第二方法的随机接入的实验结果。
[0090]图5 (a)和图5 (b)对应于图4 (a)和图4 (b)，并且图5 (C)图示本发明的第二方法在初始退避窗口大小和在图5 (a)和图5 (b)中用于重传的退避窗口大小两者被设置为60的条件下适用的实验结果。图5(c)图不相对于在初始退避窗口大小被设置为256以及用于重传的退避窗口大小被作为反指数退避窗口大小以2X的速度逐渐地降低的条件下执行的随机接入的实验结果。在本发明的第二方法中，退避窗口大小可以被设置使得在数学式I中X被表示为非负的整数。区别于退避窗口大小被指数地增加(图5(a))的情形，当反指数退避窗口大小以2X的速度逐渐地降低时，如在图5 (c)中图示可以实现有效的增益提高。参考图5 (C)，重传尝试计数被保持为1，直到帧的数目达到200为止，并且因此，测距可以通过一次尝试成功地执行。由于随机呼叫成功可以在三个随机接入重试内实现，所以即使初始退避窗口大小被设置为256，该系统也可以在512的窗口内实现，因为第二退避窗口大小是128，并且第三退避窗口大小是64。这降低等待时间。也就是说，当初始退避窗口大小被设置为256，并且用于重传的退避窗口大小被降低时，可以实现重大的增益提高。
[0091]因此，如图5的表所示，根据本发明的第二方法对于124个相同的测距尝试可以获得102的成功计数,如图5 (c)所示。
[0092]根据本发明的第二方法基于接入负载集中在先前帧中的分发特征增加初始退避窗口大小，并且根据在稍后帧中分配的接入负载的数目减小的特征减小用于重传的退避窗口大小。此外，可以通过适用用于发送有关初始退避窗口大小的信息来重传的常规方法减小实施例的复杂度。也就是说，可以采用常规方法，同时使用反指数退避窗口大小而不是指数退避窗口大小以便于实施。本发明的第二方法通过B的指数(B是大于I的正整数)反向地减小退避窗口大小，并且设置大的初始退避窗口大小，以便减小用于测距请求的帧的数目，从而降低随机接入重试计数和等待时间。
[0093]本发明的第一和第二方法根据BEB算法将初始退避窗口大小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，当初始退避窗口大小像在常规的BEB方案中一样是2时，大多数测距过程经历竞争。因此，由本发明提出的第一和第二方法，基站检测能够接入基站的移动站的数目，调整初始退避窗口大小，在寻呼消息中包括调整的初始退避窗口大小，并且将寻呼方法发送给移动站。与常规的初始退避窗口大小相比，可以通过增加初始退避窗口大小来减小当没有接收到测距确认消息时执行的测距尝试的数目。也就是说，移动站在适宜的初始退避窗口大小中尝试测距以在图5 (c)的基站中在3个测距尝试内实现成功接入。
[0094]表1至9示出用于通过改变寻呼周期以小的延迟提高成功率，和当窗口大小被设置时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ls，在表2中是2.5s，以及在表3中是5s。
[0095]表1
[0096][表 1]
[0097]
【权利要求】
1.一种测距传输方法,包括: 移动站从基站接收包括退避窗口信息的消息； 所述移动站使用所述退避窗口信息来确定用于第X (X是非负整数)测距传输的第X退避窗口 ； 所述移动站在所述第X退避窗口内执行到所述基站的第X测距传输；以及 所述移动站基于所述第X退避窗口的端点来确定第(X+1 )退避窗口的起始点。
2.根据权利要求1所述的测距传输方法，其中，所述第(x+1)退避窗口的起始点对应于在第O退避窗口到所述第X退避窗口的大小的总和与通过将预定时间和所述第X测距传输时间相加获得的值之间的较大值。
3.根据权利要求1或2所述的测距传输方法，其中，所述退避窗口信息包括指示所述第O退避窗口的大小Ktl的信息，根据Kx=Ktl/ (2X)来确定所述第X退避窗口的大小Kx，其中X表示测距重试计数。
4.一种用于从移动站接收测距传输的方法，所述方法包括: 基站将包括退避窗口的消息发送到所述移动站； 在使用所述退避窗口信息确定的第X退避窗口内，所述基站从所述移动站接收第X测距传输；以及 在使用所述退避窗口信息确定的第(x+1)退避窗口内，所述基站从所述移动站接收第(x+1)测距传输， 其中，基于所述第X退避窗口的结束点来确定所述第(x+1)退避窗口的起始点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第(x+1)退避窗口的起始点对应于在第O退避窗口到所述第X退避窗口的大小的总和与通过将预定时间和所述第X测距传输时间相加获得的值之间的较大值。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述退避窗口信息包括指示所述第O退避窗口的大小Ktl的信息，根据Kx=Ktl/ (2X)来确定所述第X退避窗口的大小Kx，其中X表示测距重试计数。
7.一种移动站，所述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，所述移动站包括: 接收机； 发射机；以及 处理器，所述处理器被配置成控制所述接收机， 其中，所述处理器被配置成控制所述接收机以从所述基站接收包括退避窗口信息的消息；使用所述退避窗口信息来确定用于第X测距传输的第X (X是非负整数)退避窗口 ；控制所述发射机以在所述第X退避窗口内执行到所述基站的第X测距传输；以及基于所述第X退避窗口的结束点来确定第(X+1)退避窗口的起始点。
8.根据权利要求7所述的移动站，其中，所述处理器被配置成将所述第(x+1)退避窗口的起始点确定为在第O退避窗口到所述第X退避窗口的大小的总和与通过将预定时间和所述第X测距传输时间相加获得的值之间的较大值。
9.根据权利要求7或8所述的移动站，其中，所述退避窗口信息包括指示所述第O退避窗口的大小Ktl的信息，其中，所述处理器被配置成根据Kx=Ktl/ (2X)来确定所述第X退避窗口的大小Kx，其中X表示测距重试计数。
10.一种基站，所述基站被配置成在无线通信系统中从移动站接收测距传输，所述基站包括: 接收机； 发射机；以及 处理器，所述处理器被配置成控制所述接收机和所述发射机， 其中，所述处理器被配置成控制所述发射机以将包括退避窗口信息的消息发送到所述移动站；控制所述接收机以在使用所述退避窗口信息确定的第X退避窗口内从移动站接收第X测距传输；控制所述接收机以在使用所述退避窗口信息确定的第(X+1)退避窗口内从所述移动站接收第(X+1)测距传输；以及基于所述第X退避窗口的结束点来确定所述第(x+1)退避窗口的起始点。
11.根据权利要求10所述的基站，其中，所述处理器被配置成将所述第(X+1)退避窗口的起始点确定为在第0退避窗口到所述第X退避窗口的大小的总和与通过将预定时间和所述第X测距传输时间相加获得的值之间的较大值。
12.根据权利要求10或11所述的基站，其中，所述退避窗口信息包括指示所述第0退避窗口的大小Ktl的信息，根据Kx=Ktl/ (2X)来确定所述第X退避窗口的大小Kx，其中X表示测距重试计数。
【文档编号】H04W74/08GK103636277SQ201280030554
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】崔镇洙, 陆昤洙, 赵汉奎, 郭真三, 柳麒善 申请人:Lg电子株式会社