专利名称：宽带无线接入系统初始测距过程中用户站功率调整的方法
技术领域：
本发明涉及一种宽带无线接入系统初始测距过程中用户站功率调整的方法，尤其涉及一种遵循IEEE 802.16标准的宽带无线接入系 统初始测距过程中用户站功率调整的方法。
背景技术：
接入网是将用户设备连接到核心网，使用户设备可以使用通过核 心网提供的各种业务的网络。以接入介质来区分，包括铜线介质接入 技术、光纤介质接入技术、和无线接入技术。无线接入具有自由度高、 开通快、地理环境适应性强、维护简便、和维护费用低等有线接入无 法替代的优点。无线个域网(WPAN)、无线局域网(WLAN)、无 线城域网(WMAN)、和无线广域网(WWAN)共同组成了宽带无 线接入的网络链架构。宽带无线接入是实现宽带网络接入的一种快捷 部署方式。通过它，运营商可以为用户提供更为灵活的接入业务，满 足多种带宽需求，并实现语音和数据业务集成。IEEE 802, 15是负责制定无线个域网标准的工作组。IEEE 802. 11是负责制定无线局域网标准的工作组。IEEE 802.16是负责制订无 线城域网标准的工作组。IEEE 802.20是负责制订无线广域网标准的 工作組。第2代和第3代蜂窝移动通信系统是目前使用最多的无线广 域网。IEEE 802.16-2004标准对固定宽带无线接入空中接口 PHY (物 理)层和MAC (媒体接入控制)层进行了规定，定义了支持多种业 务类型的固定宽带无线接入系统的MAC层和相对应的多个物理层。 该标准包括三种物理层模式单栽波、OFDM (正交频分复用)、和OFDMA (正交频分多址)。单栽波方式适用于10~66GHz频段的系 统，该频段可用频率资源丰富，但传播特性较差。OFDM和OFDMA 的频谮利用率高，在对抗多径效应上具有明显的优势，3.3GHz/3.5GHz 频段的802.16-2004系统主要采用OFDM和OFDMA物理层方式。 802.16-2004标准的栽波带宽可以在1.25MHz 20MHz之间选择；系统 的双工模式可以是FDD(频分双工)，TDD(时分双工)，或者H-FDD (半频分双工)。标准定义了 BPSK、 QPSK、 16QAM、和64QAM 调制方式，适应不同传输距离和带宽的需要，支持自动编码调制。MAC 层分成三个子层业务特定汇聚子层、公共部分子层、和安全子层。 802.16网络一般采用点到多点(PMP)拓朴结构，MAC层要解决远 端多址接入、QoS (服务质量)、测距、和安全接入等问题。802.16e标准是802.16-2004标准的扩展，802.16e标准规定了可 同时支持固定和移动宽带无线接入的系统，工作在小于6GHz、适宜 于移动性的许可频段。802.16e系统可以用于便携、低速移动、和全移 动场景，同时支持固定场景的应用。802.16-2004 OFDM物理层采用 256个子载波，OFDMA物理层采用2048个子栽波，802.16e对OFDMA 物理层进行了扩展，使其可支持128、 512、 1024、和2048共4种不 同的子载波数，以在移动环境中灵活适应信道带宽的变化。与 802.16-2004 ^支术相比，802.16e技术的MAC层为支持移动性和切换 引入了新的功能。802.16支持两种网络拓朴结构， 一种是双向的点对多点(PMP) 结构， 一种是网状(Mesh)结构。PMP方式，指的是一个基站(BS) 同时服务多个用户站(SS)，如图1所示。BS是提供连接、管理、 和控制SS的设备集合的总称。SS是提供用户设备和基站连接的设备 集合的总称。从基站到用户站的方向的链路称为下行链路，从用户站 到基站的方向的链路称为上行链路。宽带无线接入系统中，帧是用于物理层规范的固定时长的结构化 数据序列。IEEE 802.16标准的一帧可以包含一个上行链路子帧和一 个下行链路子帧。物理时隙(PS)是依赖于物理层规范，用于分配带宽的时间单位。在单栽波物理层中，小型时隙(minislot)是等效于n 个物理时隙的上行链路带宽分配单位，其中n=2m， m是从0至7的 整数范围。用于传输服务流业务目的的BS和SS之间的MAC对端的 单向映射称为连接。连接由连接标识符(fID)识别。所有的业务在 连接上传送。上行链路子帧10的结构如图2所示。上行子帧10由初 始测距竟争时隙IOI，带宽请求竟争时隙102，和来自SS的上行PHY PDU (物理层协议数据单元)103组成。图3是用户站初始化的流程图。用户站初始化流程包括扫描下 行信道(步骤Sl)和建立下行链路同步(步骤S2)，获得上行链路 参数(步骤S3)，测距和自动调整(步骤S4)，协商基本能力(步 骤S5)，用户站鉴权和密钥交换(步骤S6)，向基站注册(步骤S7)， 建立IP连接(步骤S8)，建立时间(步骤S9)，传输操作参数(步 骤SIO)，建立预备连接(步骤Sll)。测距(ranging)是获取正确的定时偏置功率调整的过程，在单 载波物理层中，使得SS的发射对齐到标识minislot边界起点的符号； 在OFDM和OFDMA物理层中，使得SS的发射对齐到BS的接收帧， 并且使得信号在合适的接收门限内被基站接收。在初始测距中，首先， SS进行下行链路同步，并且通过UCD MAC管理消息，获得上行信 道的特征。UCD(上行信道描述符uplink channel descriptor)用于 描述上行链路的物理层特征。此时，SS扫描UL-MAP消息寻找初始 测距间隔。UL-MAP (上行链路映射)消息是用于调度间隔的定义整 个接入的信息集合。BS分配由一个或者多个传输机会组成的初始测距 间隔。对于单载波和OFDM物理层，每个传输机会由UCDTLV (类 型/长度/值)测距请求机会尺寸指定。对于单载波和OFDM物理层，SS在一个初始测距间隔内发送 RNG-REQ (测距请求 ranging request)消息。CID域置为未初始 化SS值(0 )。对于OFDMA物理层，初始测距过程是从在上行链路 发送分配的专用于初始测距的CDMA (码分多址)码开始的，代替在 竟争时隙上发送RNG-REQ消息。当初始测距机会来临时，SS发送RNG-REQ消息(或者在 OFDMA物理层是CDMA码)。SS计算用于初始测距的最大发射强度，PTx ir max Ptx—ir—max = EIRxPiR,咖x + BS一EIRP - RSS其中，EIRxP恥max和BS—EIRP从DCD获得，DCD (下行信道 描述符downlink channel descriptor)是描述下行信道物理层特性 的MAC消息。RSS (接收信号强度)是SS测量的RSSI (接收信号 强度指示)。在SS天线接收和发射增益不同的情况下，SS使用等式Ptx—ir_max = EIRxPir，國+ BS一EIRP - RSS + (Grx—ss - Gtx_ss)其;，GR、ss是SS接收天线增益，GTl—ss是SS^射天线^益。在不知道EIRxPIR，max和/或BS_EIRP的情况下，SS从BS定义的 最小发射功率开始。EIRxP恥，是最大等效等方位接收功率，是对单天线接收机计算 RSSIR，max-GANT_BS_Rx，其中RSSm，x是在天线输出的接收信号强 度，GANT一BS一Rx是接收天线增益。BS—EIRP是BS的等效等方位发 射功率，是对单天线发射机计算PTx + GANT—BS—Tx，其中P^是发 射功率，GANT一BS一Tx是发射天线增益。BS可以将FDD模式中下行链路和上行链路路损的不同和BS使 用不同的发射和接收天线的天线增益的不同考虑在EIRxPIR，max中。对于单载波和OFDM物理层，SS以在天线连接器低于P Tx ir max 的功率发送RNG-REQ。如果SS没有收到响应，SS在下个合适的初 始测距传输机会以更高的功率发射。如果SS收到响应，并且响应消 息中包含有RNG-REQ发送的帧号，SS认为发射试探失败，在合适的 退避时延之后，按照RNG-RSP (测距响应)指定的校正，再发射 RNG-REQ消息。如果SS接收到包含有它的MAC地址的响应，SS 认为RNG-RSP接收成功。本领域普通技术人员知道，对于OFDMA物理层，存在类似的处 理过程，不再详细描述。现有技术的ss在初始测距过程中存在发射功耗较高、对系统的 干扰较大的问题。因此有必要对ss初始测距的发射功率进行优化。发明内容为了优化初始接入过程，本发明提供了一种用户站中控制初始测距过程中测距试探发射功率的方法，包括步骤向基站发送请求进行 测距的消息；尝试接收来自基站的响应；和如果没有接收到来自基站 的响应，则再次执行所述发送请求和接收响应的步骤， 其中对于第i次测距试探，以如下功率Pi = EIRxPIRmin + BS一EIRP - RSSi + (GRx ss - GTx ss) + (i-l)x(EIRxPIR,max - EIRxPIR，min) / (N一l)向基站发射所述请求，其中i为1到N， EIRxPm，^表示在初始 测距的过程中，基站解调解码用户站发射的测距试探所需的最小等效 等方位接收功率，N表示最大允许的测距试探次数，RS&表示在发射 第i次测距试探前用户站测量的接收信号强度，EIRxPm，咖x是最大等 效等方位接收功率，BS一EIRP是基站的等效等方位发射功率，GRx ss是用户站接收天线增益，GTx一ss是用户站发射天线增益。
图1是802.16 PMP拓朴结构。图2是OFDM物理层上行子帧结构。图3是SS初始化流程。图4是在初始测距过程中，SS发射测距试探序列的示意图。
具体实施方式
下面以单栽波和OFDM物理层为例，说明本发明的实施方式。 定义两个新的参数，EIRxP!r，^和N。 EIRxP恥n^表示在初始测距的 过程中，BS解调解码SS发射的测距试探所需的最小等效等方位接收 功率。N表示最大允许的测距试探次数。如图4所示，对于第一次测距试探，ss以功率Pi = EIRxPiR，min + BS_EIRP - RSSi + (Grx—ss - Gtx一ss) 发射测距试探。式中RSSt是在发射第1次测距试探前SS测量的 接收信号强度。对于第二次测距试探，SS以功率P2 = EIRxPIRmin + BS一EIRP - RSS2 + (GRx ss - GTx ss) + (EIRxP恥咖x - EIRxPIR，min) / (N-l)发射测距试探。式中RSS2是在发射第2次测距试探前SS测量的 接收信号强度。对于第i次测距试探，SS以功率Pi = EIRxPIRmin + BS一EIRP — RS& + (GRx ss — GTx ss) + (i—l)x(EIRxPIRmax - EIRxPm，min) / (N誦l)发射测距试探。式中RSSj是在发射第i次测距试探前SS测量的 接收信号强度。对于第N次测距试探，SS以功率Pn = EIRxPir，隨+ BS一EIRP - RSSn + (Grx_ss - Gtx_ss) 发射测距试探。式中RSSjy是在发射第N次测距试探前SS测量的接收信号强度。此外，对于第i次测距试探，如果接收到的响应中包含请求消息的帧号，则在经过合适的退避时延之后，按照响应指定的校正，再次启动上述测距试探过程。此外，如果响应包含有所述用户站的MAC地址，则表明测距试探成功。
权利要求
1.一种用户站中控制初始测距过程中测距试探发射功率的方法，包括步骤向基站发送请求进行测距的消息；尝试接收来自基站的响应；和如果没有接收到来自基站的响应，则再次执行所述发送请求和接收响应的步骤，其中对于第i次测距试探，以如下功率Pi＝EIRxPIR，min+BS_EIRP-RSSi+(GRx_SS-GTx_SS)+(i-1)×(EIRxPIR，max-EIRxPIR，min)/(N-1)向基站发射所述请求，其中i为1到N，EIRxPIR，min表示在初始测距的过程中，基站解调解码用户站发射的测距试探所需的最小等效等方位接收功率，N表示最大允许的测距试探次数，RSSi表示在发射第i次测距试探前用户站测量的接收信号强度，EIRxPIR，max是最大等效等方位接收功率，BS_EIRP是基站的等效等方位发射功率，GRx_SS是用户站接收天线增益，GTx_SS是用户站发射天线增益。
2. 根据权利要求1的方法，其中所述发送基于的物理层为单载 波物理层、OFDM物理层和OFDMA物理层之一。
3. 根据权利要求l的方法，还包括步骤如果所述接收到的响应中包含有该响应所针对的请求消息的帧 号，则在经过合适的退避时延之后，按照所述响应指定的校正，再次 启动所述测距试探过程。
4. 根据权利要求l的方法，还包括步骤如果所述接收到的响应包含有所述用户站的MAC地址，则停止 所述测距试探过程。
全文摘要
公开了一种控制测距试探发射功率的方法，包括向基站发送请求进行测距的消息；尝试接收来自基站的响应；和如果没有接收到来自基站的响应，则再次执行所述发送请求和接收响应的步骤，其中对于第i次测距试探，以如下功率P<sub>i</sub>＝EIRxP<sub>IR，min</sub>+BS_EIRP-RSS<sub>i</sub>+(G<sub>Rx_SS</sub>-G<sub>Tx_SS</sub>)+(i-1)×(EIRxP<sub>IR，max</sub>-EIRxP<sub>IR，min</sub>)/(N-1)向基站发射所述请求，其中i为1到N，EIRxP<sub>IR.min</sub>表示初始测距过程中基站解调解码测距试探所需的最小等效等方位接收功率，N表示最大允许测距试探次数，RSS<sub>i</sub>表示发射第i次测距试探前用户站测量的接收信号强度，EIRxP<sub>IR，max</sub>是最大等效等方位接收功率，BS_EIRP是基站的等效等方位发射功率，G<sub>Rx_SS</sub>是用户站接收天线增益，G<sub>Tx_SS</sub>是用户站发射天线增益。
文档编号H04Q7/34GK101325779SQ20071011116
公开日2008年12月17日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者嘉 乔, 晶 张 申请人:Ut斯达康通讯有限公司