专利名称：：使用中继站的切换方法
技术领域：
：本发明涉及在包括中继站(RS)的通信系统中的切换控制方法，具体而言，涉及一种允许在移动RS覆盖范围内的移动站的高效切换的方法。
背景技术：
：由于非视距(或非直达波)通信可能会遇到严重的多径衰落，自动重传请求(ARQ)方案通常被提供在媒体访问控制(MAC)层以实现可靠的通信。先进天线系统(AAS)技术也被提供以通过使用多天线的波束形成来增加小区覆盖和系统容量。该系统还可支持动态频率选择(DFS)功能以克服与非授权频带内的其它系统的共存问题。图l示出了网格(Mesh)结构通信网络的一个示例。一般来说，在宽带无线接入中，不仅可使用点对多点(PMP)结构，还可使用如图1所示的Mesh结构来执行通信。Mesh模式允许通过另一个用户端的中继来访问基站，从而有效地应对城市中的因大型建筑物等而存在无线电波遮蔽区的非视距通信环境。图2示出了Mesh模式中的一个帧结构的示例。如图2所示，Mesh模式可以构造控制子帧和数据子帧以代替使用通常的帧。控制子帧提供以下基本功能。由网络控制子帧建立并维护不同系统的联合。而由调度控制子帧执行系统间数据通信的等效调度的功能。除了以定期间隔生成的网络控制子帧之外，其它所有帧都是调度控制帧。图3示出了PMP情况下移动站的网络访问过程的一个示例的流程图。如图3所示，首先，当一个移动站(MS)被开启时，该移动站搜索下行通道，并且获得与基站(BS)的上行/下行同步(S31)。然后MS执行与BS的测距以调整上行传输参数，然后BS给MS分配一个基本管理连接ID(CID)和一个主管理CID(S32)。MS与BS执行基本性能的协商(S33)，并且执行认证过程(S34)。当MS已在BS中注册时，在BS向由IP所管理的MS分配一个次管理CID之后，MS建立IP连接(S35)。然后MS设置当前日期和时间(S36)，并且从服务器下载MS配置文件(S37),然后建立业务连接(S38)。以下是对已在网络中注册的MS执行用于切换的预处理过程的过程描述。用于切换的预处理过程包括网络拓扑广告过程，其中正在服务的BS广播关于相邻BS的信息以把上述信息通知给MS;MS扫描相邻BS的过程，其中基于上述信息来测量相邻BS的信道质量；及关联过程，其中MS选择性地预先执行与相邻BS的测距步骤，从而允许MS调整上行传输功率值、用于同步的时间和频率差值等，并调整与上行传输相关的参数，并预先从BS获得基本管理CID，主管理CID等。通过如上文所述的网络拓扑广告过程，BS以广播BS广告消息(MOB_NBR-ADV)的形式向小区内所有的MS发送关于网络配置的信息。尤其是，正在服务的BS预先发送相邻BS的上行和下行信道参数，从而允许MS在执行向BS的切换时能快速地获得与BS的同步，因此减少了执行切换所需的时间。该频道参数包括上行信道描述符(UCD)和下行频道描述符(DCD)。MS必需执行所需的切换。因此，执行对相邻BS的扫描就是必需的。为了扫描相邻BS，MS发送扫描请求消息(MOB—SCN-REQ)以接收由BS分配的扫描间隔。通过扫描响应消息(MOB_SCN-RSP)，BS分配一个间隔，在其中MS可搜索相邻的BS。BS不需要MS的请求就可传输(未经请求的)扫描响应消息(MOB—SCN-RSP)给MS。这里，BS可逐帧地分配扫描间隔和扫描起始偏移。在关联过程中，MS预先执行如上所述的与相邻BS的测距步骤，从而减少了执行切换所需的时间。测距步骤是MS从BS处取得用于通信的基本信息的过程。MS搜索相邻BS并且基于搜索到的相邻BS的信道质量测量结果来选择关联目标BS。MS执行与BS的测距步骤以执行关联过程。在关联过程中，首先，MS发送测距请求信息(RNG-REQ)或用于测距请求的码分多址(CDMA)码。BS通过测距响应信息(RNG-RSP)来设置MS的功率和定时偏移(timingoffset)。BS还通过测距响应信息给MS分配管理CID。在与特定MS执行完关联过程后，BS存储该MS的关联信息。宽带无线接入系统的物理层分为单载波类型和多载波类型(0FDM/0FDMA)。多载波类型使用正交频分复用(OFDM)，并且还使用正交频分多址接入(OFDMA)，其是以对载波的一部分进行分组的子信道的单位来进行资源分配的接入方式。图4说明了OFDMA物理层中的子信道的概念。将参考图4来描述宽带无线接入系统的OFDMA物理层的特性。在OFDMA物理层中，活动载波被分成组，其被发送到不同接收端。用于发送到接收端的载波组被称为子信道。图4表示包括两个子载波的三个子信道。这里，包括在每个子信道中的载波可彼此相邻或以规则间隔相隔。该方式的允许基于子信道的多址接入具有可以根据功率集中和前向功率控制来有效地执行频率分集增益控制和增益控制的优点。图5说明了一种在OFDMA中分配资源的方法的示例。如图5所示，分配给每个MS的时隙是由二维空间中的数据区域来定义的，其是一组由突发分配的连续子信道。在图5中，OFDMA中的数据区域被表示为时间和子信道域的二维组合所定义的矩形。数据区域可被分配给特定MS的上行链路，信息可通过数据区域沿下行链路发送给特定MS。为了在二维空间中定义这样的数据区域，需要时间域内的OFDM符号(symbol)编号和频率域内的连续子信道编号，其中连续子信道从与参考点相隔一个偏移(offset)的位置开始。图6说明了在上行/下行帧中的映射子信道的方法的示例。如图6所示，分配的子信道区域表示为二维空间，并且数据从最初的符号的子信道开始被映射到二维子信道区域中。在上行的情况下，分配的子信道的分配区域在一个维度被首先确定。具体来说，确定持续时间并且从之前分配给另一个协议数据单元(PDU)突发的子信道旁的子信道处开始沿符号轴执行子信道分配。当到达特定子信道的最后一个符号时，从下个子信道继续进行分配。图7表示宽带无线接入系统的OFDMA物理层的帧结构的示例。如图7所示，在物理层中下行子帧以用于同步和均衡的前导开始。整个帧结构是通过广播格式的下行映射(DL-MAP)和上行映射(UL-MAP)消息来定义的，下行映射和上行映射定义了分配给下行链路和上行链路的突发的位置和用途。表l示出了下行映射(DL-MAP)消息的一个示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如上所述，DL-MAP消息定义了在突发模式物理层中分配给下行链路间隔的突发的用途，并且UL-MAP消息定义了分配给上行链路间隔的突发的用途。表3示出了组成DL-MAP的信息单元(informationelement)(IE)的一个示例。表3]<table>complextableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>如表3的示例所示，组成DL-MAP的IE包括下行区间使用码(DIUC)，连接ID(CID)，用于为MS识别下行链路间隔的突发位置信息。突发位置信息包括子信道偏移、符号偏移、子信道编号和符号编号。表4表示组成UL-MAP的IE。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表4的示例所示，每个UL-MAP消息的信息单元(IE)通过持续时间域来指定相应间隔的位置，并且通过上行区间使用码(UIUC)为每个连接ID(CID)指定其用途。那就是说，UL-MAP消息的间隔的用途是通过在UL-MAP消息中使用的相应UIUC来定义的。每个UL-MAPIE的间隔从某一位置和某一距离开始，其相应于在UL-MAPIE中所定义的持续时间，即从之前IE的开始。由"UIUC12"所定义的上行间隔被分配为初始测距、切换测距、周期性测距或频带请求，并且其具有基于竞争的特性。以下是关于当MS在单个载波中被初始化时所执行的测距操作和用于宽带无线接入系统的OFDM方法的描述。BS通过UL-MAP消息分配基于竞争的初始测距间隔给MS，并且每个MS使用上行测距间隔来发送包括其MAC地址的测距请求消息。如果BS因为与从另一个MS发送来的另一个测距请求消息冲突而不能解码接收到的测距请求消息，则BS发送测距响应消息，其包括上行传输参数调整值、测距间隔及用于接收测距请求消息的帧号。如果BS可以解码接收到的测距请求消息，BS通过测距响应消息发送MS的上行传输参数调整值。当成功执行了MS的上行传输参数的调整，BS发送包括基本CID和主管理CID的测距响应消息给MS。BS通过UL-MAP消息分配上行频带以允许MS发送测距请求消息。在这里，BS通过MS的基本管理CID分配基于非竞争上行频带。当上行频带已被分配给MS时，MS发送测距请求消息，并且BS发送测距响应消息以响应该测距请求消息。在这里，MS和BS可以执行它们的下行突发编码和调制方式的调整。以下是关于用于宽带无线接入系统的OFDMA方法中初始化MS时所执行的测距操作的描述。在用于宽带无线接入系统的OFDMA方法中，MS可以使用CDMA码来进行测距请求和调整上行传输参数的上行频带请求。BS通过广播格式的UCD消息发送一组用于测距和频带请求的CDMA码给MS。每个MS从UCD消息中获得的CDMA码中选择适于使用的测距码，并且通过分配给测距的上行间隔发送给BS。表5表示UCD消息的一个示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表6表示包括在UCD消息中的与测距和频带请求相关联的TLV参数的一个示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>BS通过包括在UL-MAP消息中的上行映射IE分配基于竞争的测距间隔给MS。基于竞争的测距间隔在其根据测距用途被划分为初始测距和切换测距间隔，周期性测距和频带请求间隔，且同时被分配。当从MS处接收到测距码时，BS通过测距响应消息(RNG-RSP)来设置并发送测距状态(成功或失败)，调整的时间和频率的值，和与MS上行传输同步所需的调整的传输功率值等。表7表示测距响应消息(RNG-RSP)的一个示例。表7]<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表9表示包括在测距响应消息中的TLV的一个示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>当确定上行传输参数调整已经完成时，BS将测距状态设置为"成功"，并且通过上行IE(CDMA—分配一IE)将上行频带分配给相应的MS，以允许测距请求消息的传输。表10表示在测距成功时，用于为MS分配上行间隔的上行映射IE的一个示例。[表10]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>当一个上行间隔已分配给MS时，MS发送包括其ID(MAC地址)的测距请求(RNG-REQ)消息给BS。当接收到测距请求消息时，BS发送包括基本管理CID和主管理CID的测距响应消息(RNG-RSP)给MS。表11表示测距请求消息的一个示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表12表示包括在测距请求消息中的TLV参数的一个示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>[表13]<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>如上所述，初始测距是这样一个过程，其中MS在执行网络注册时通过基于竞争的上行测距间隔发送测距请求给BS，并且BS提供测距响应给MS。当MS通过基于竞争的上行间隔执行测距时，MS可能因为与执行测距的另一个MS冲突而无法从BS处接收测距响应。如果MS在发送了测距请求消息之后的一个特定时间内还无法从BS处接收测距响应消息，则MS再发送测距请求给BS。BS可以通过分配测距间隔给MS以允许特定MS执行基于非竞争的测距。当MS执行到另一个BS的切换时，而该MS处于正常操作状态，则MS必须执行与BS的测距。在这里，正在服务的BS可通报MS的切换给切换目标BS，并且在MS实际执行切换时，切换目标BS分配允许MS执行测距的基于非竞争的测距间隔。表14表示用于分配基于非竞争的初始测距间隔的上行映射IE的一个示例。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>可通过使用RS来使上述处理执行得到更加有效的执行。也就是说，RS的使用可以增加BS的覆盖面和吞吐量。不过，如果在RS覆盖范围内的MS独立执行切换的话，在包括可移动的BS的通信系统中还是会浪费上行资源。
发明内容本发明的一个目的为通过提供一种使用中继站(RS)的切换控制方法来解决问题，其允许在RS覆盖范围内的MS有效地执行在包括RS的通信系统中的切换。在附图中图1表示Mesh结构通信网络的一个示例。图2表示在Mesh模式中的帧的一个示例。图3表示在PMP情况下移动站的网络接入过程的一个示例的流程图。图4表示在OFDMA物理层中的子信道的概念。图5表示用于在OFDMA中分配资源的方法的一个示例。图6表示用于在上行/下行帧中映射子信道的方法的一个示例。图7表示宽带无线接入系统的OFDMA物理层的帧结构的一个示例。图8表示使用移动中继站(RS)的通信系统的结构的一个实施例。图9表示在移动RS覆盖范围内的MS取得CID和MAC地址的方法的流程图。图IO表示移动RS扫描其相邻BS的方法的一个实施例的流程图。图11表示使用移动RS来执行切换的过程的一个实施例的流程图。最佳实施方式通过附图和下面对本发明的描述，本发明的前述优点、目的和特征将变得清楚。在下文中，将详细参考本发明的优选实施例，在附图中示出了这些优选实施例的示例。图8表示使用中继站(RS)的通信系统的结构的一个实施例。如图8所示，通过在诸如公共汽车等大型运输工具上安装RS可提高系统的服务覆盖范围和吞吐量。以下为RS使用频带的示例方法。在一种方法中，RS使用新的频带来执行服务，而不管基站(BS)所使用的频带。在另一种方法中，给RS指定BS所使用的频带的一部分，并且使用指定的频带来执行服务。在另一种方法中，RS可以使用与BS所使用的频带相同的频带，并且执行放大并发送从BS处接收到的数据或控制信号的服务。以下将参考采用代理RS的示例来进行描述。代理RS与BS所使用的频带相同的频带，且放大并发送从BS处接收到的数据或控制信号。由于代理RS不执行对从BS处接收到的信号的解码和对解码信号的编码的处理，代理RS不会引起帧延迟，其中帧延迟在信号从BS被发送后直到达到移动站(MS)的过程中执行编码和解码处理时发生。因此，BS或MS不需要知道RS的存在。在另一方面，当RS执行切换或反馈处理时，MS和RS需要执行不同的信令过程。以下是RS执行切换的示例。在一个示例中，RS获得处于RS覆盖范围内的MS的基本连接ID(CID)。在另一个示例中，RS扫描其相邻BS。在另一个示例中，RS执行与该RS相邻的BS的切换。在上述示例中，首先，代理RS需要检测在该代理RS覆盖范围内是否存在任何MS。在一种方法中，RS通过网络登陆过程来检测MS的存在。在这里，RS可通过监视BS和MS之间的通信信号来获得MS存在的信息，而代替MS直接在RS中注册。在另一方面，RS拥有MS的基本ID，例如初始测距ID和广播ID。RS本身也可能有其自己的ID。可以通过与MS—样的网络注册过程来获取RS的ID，还可以为每个RS指定一个唯一的ID。图9表示在移动RS覆盖范围内的MS取得CID和MAC地址的方法的流程图。图9的方法是在宽带无线接入系统的物理层是OFDMA物理层的情况下的示例。如图9所述，BS获得与MS的同步，并且发送DCD和DL-MAP消息给MS(S91)。MS发送初始测距的CDMA码给BS以用于上行传输参数调整(S92)。在这个时候，通过基于竞争的初始测距间隔将初始测距的CDMA码发送给BS。如果从CDMA码发送确定不存在冲突，BS发送包括初始测距成功状态和CDMA分配IE的测距响应消息(RNG-RSP)(S93)。由于MS和BS之间的信号交换是通过RS来执行的，RS可以知道通过上行映射IE(CDMA分配IE)分配给MS的上行频带(S94)。MS通过分配的上行频带发送包括MS的MAC地址的测距请求消息(S95)。由于RS不断监控分配给MS的上行频带，RS也可以获取通过测距请求消息发送给BS的MS的MAC地址(S96)。在另一方面，RS可以区分处于RS覆盖范围内的MS和在RS覆盖范围之外的MS。举例来说，移动RS包括定向天线，RS可以检测到与RS覆盖范围外通信的信号强度大于与覆盖范围内通信的信号强度，并且通过分配的IE区域通信的信号是位于覆盖范围内的MS的信号。由于RS获得了用于执行在BS中的初始注册过程的MS的MAC地址，RS可以由从BS处发送来的测距响应消息中获得以TLV格式发送的基本管理CID和主管理CID(S97)。图10表示移动RS扫描其相邻BS的方法的一个实施例的流程图。如图10所示，第一BS是正在服务的BS，其以广播格式发送相邻BS广告消息(NBR-ADV)。因此，MS和RS接收到相邻BS广告消息(NBR-ADV)(SIOI，S102)。MS和RS还执行周期性测距处理(S103，S104)。RS发送包括扫描间隔(或周期)信息的扫描请求消息(SCN-REQ)给第一BS(S105)。在这里，RS可以将扫描请求消息与在RS覆盖范围内的MS的MAC地址一起发送。BS发送包括相应于MAC地址的CID的扫描响应消息(SCN-RSP)给RS(S106)。由于RS正在执行扫描，不需要MS的请求，BS还发送(主动提供的)扫描响应消息给在RS覆盖范围内的MS，以避免不必要的MS扫描(S107)。因此，在扫描响应消息所定义的RS的扫描间隔期间，MS不执行扫描。然而，当信号强度很低时，MS也可发送扫描请求消息(SCN-REQ)给BS。表15示出了扫描响应消息(SCN-RSP)的一个示例。<table>complextableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>如果MS在RS执行扫描时请求周期性测距，RS可以停止扫描，则MS可执行周期性测距。在另一个实施例中，如果在RS执行扫描时创建了将要从BS发送给MS的下行数据，BS可以把将要发送的数据存储到缓存中，并且在扫描结束时发送这些数据。在另一个实施例中，如果MS请求用于上行数据传输的频带分配或传输数据的话，则RS可以停止扫描。图11表示使用移动RS来执行切换的过程的一个实施例的流程图。如图11所示，如果通过扫描确定切换是必须的，则RS发送切换请求消息(MOB-RSHO-REQ)给当前正在服务的BS，即第一BS(Sill)。尽管由RS发送的切换请求消息(MOB-RSHO-REQ)与由MS发送的相同，由RS发送的切换请求消息(MOB-RSHO-REQ)的特征在于其携带了在RS覆盖范围内所有的MS的CID。在另一方面，如果己经通过扫描请求消息发送了在RS覆盖范围内所有的MS的MAC地址，则不需要发送MS的CID。第一BS发送包括性能参数、希望的服务质量(QoS)等级、请求的频带、以及每个MS的CID的切换通知消息(HO-pre-notification)给切换目标BS，即第二BS(S112)。然后第二BS发送包括由第二BS提供的QoS等级信息的切换通知响应消息(HO-pre-notification-response)给第一BS(S113)。第一BS从多个BS中选择发送了切换通知消息(HO-pre-notification)的第二BS。然后第一BS发送包括所选择的BS信息的切换响应消息(RS-HO-RSP)给RS(S114)。RS决定是否执行切换并且通过切换指令消息(MOB一RSHO-IND)发送该决定(S115)。当决定执行切换时，第一BS通过切换确认消息(HO-confirm)发送指示RS将执行切换的信息给第二BS(S116)，并且随后释放与RS所建立的无线资源(S117)。第二BS通过快速测距信息单元(Fast-rangingIE)分配基于非竞争的上行测距间隔给在RS覆盖范围内的MS(S118)。每个MS发送包括测距目标参数和之前服务的BS(第一BS)的ID的测距请求消息(RNG-REQ)给第二BS(S119)。第二BS发送包括关于处理的切换处理最优化参数的响应消息给第一BS(S120),当MS基于MS从第一BS处接收到的信息来执行网络注册时，其可被忽略。对于本领域技术人员来说，在不脱离于本发明精髓和保护范围的基础上对本发明做出多种替代、修改和变换都是显而易见的。因此，上述实施例和附图不应被视为对发明的限制。工业实用性本发明具有以下优势，其允许在包括RS的通信系统中更有效地执行中继站(RS)覆盖范围内的移动站的切换。权利要求1.一种使用中继站(RS)的切换控制方法，所述中继站的覆盖范围包括至少一个移动站，所述方法包括RS监控分配给移动站的上行频带，并且获得所述移动站的连接ID(CID)和媒体访问控制(MAC)地址；发送包含所述移动站的所述MAC地址的扫描请求消息给第一基站；从所述第一基站接收包含扫描时间点和扫描间隔信息的扫描响应消息；使用所述扫描响应消息中所包含的信息对相邻基站进行扫描。2.根据权利要求l所述的方法，进一步包括如果通过所述扫描确定需要执行切换，则发送包含所述CID和MAC地址的切换请求消息给所述第一基站；和从所述基站接收切换响应消息，所述切换响应消息包含被推荐为切换目标基站的第二基站的信息。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括使用所获得的CID和MAC地址来执行覆盖范围内的所述移动站的周期性测距。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括从所述第一基站接收包含相邻基站信息的相邻基站广告消息。5.根据权利要求4所述的方法，其中，当在所述扫描期间从所述覆盖范围内的所述移动站接收到周期性测距请求时，所述RS停止所述扫描并且中继所述移动站的周期性测距。6.根据权利要求4所述的方法，其中，当在所述覆盖范围内的所述移动站已发送用于上行数据传输的频带分配请求时，所述RS停止所述扫描并且中继所述移动站的上行数据传输。7.根据权利要求l所述的方法，其中，获得所述移动站的所述CID和MAC地址包括使用所述移动站的初始测距过程中所中继的CDMA分配信息单元来确定分配给所述移动站的上行频带；使用通过所述上行频带发送的测距请求消息来获得所述移动站的MAC地址；和使用相应于所述测距请求消息的测距响应消息来获得所述移动站的CID。全文摘要提供一种使用中继站(RS)的切换控制方法，该中继站覆盖范围包括至少一个移动站。在该方法中，RS监控分配给移动站的上行频带，并获取移动站的连接ID(CID)和媒体访问控制(MAC)地址。RS发送包括移动站MAC地址的扫描请求消息到基站。然后RS从该基站接收包括扫描时间点和扫描间隔信息的扫描响应消息，并使用包含在扫描响应消息中的信息来扫描相邻基站。该方法可更有效地执行RS覆盖范围内的移动站的切换。文档编号H04L1/00GK101375539SQ200780001846公开日2009年2月25日申请日期2007年1月2日优先权日2006年1月2日发明者陈庸硕申请人:Lg电子株式会社