(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスコミュニケーションシステムにおける、競合型リソースアクセスの先行するフレームにおいて、移動局から、レンジング機会上のレンジングコードを伝送するステップと、
後続のフレームにおいて、基地局から、前記レンジング機会のデコード状態を示す第一確認応答を受信するステップと、
前記基地局により、前記レンジングコードのデコードが成功した後、要求メッセージを前記基地局に伝送するステップと、
前記基地局から、前記要求メッセージのデコード状態を示す第二確認応答を受信するステップと、を備え、
前記第一確認応答は、複数のビットを有し、各前記ビットは、対応する移動局から要求されたレンジング機会が、レンジングコリジョンあるいは検出失敗状態にあるか否かの情報を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
更に、
前記レンジングコードに関連するタイマーをスタートさせるステップと、
前記第一確認応答が前記レンジング機会の検出失敗を示す場合、前記タイマーの期限切れを待つことなく、前記レンジングコードを再伝送するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、
前記要求メッセージに関連するタイマーをスタートさせるステップと、
前記第二確認応答が前記要求メッセージの検出失敗を示す場合、前記タイマーの期限切れを待つことなく、前記要求メッセージを再伝送するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ワイヤレスコミュニケーションシステムにおける、競合型リソースアクセスの先行するフレームにおいて、移動局から、レンジング機会上のバンド幅要求インジケーターを伝送するステップと、
後続のフレームにおいて、基地局から、前記レンジング機会のデコード状態を示す確認応答を受信するステップと、を備え、
前記バンド幅要求インジケーターは、バンド幅要求レンジングコードおよびバンド幅要求メッセージを含み、
前記確認応答は、複数のビットを有し、各前記ビットは、対応するレンジング機会が、レンジングコリジョンあるいは検出失敗状態にあるか否かの情報を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記バンド幅要求レンジングコードと前記バンド幅要求メッセージのデコードが共に成功する場合、前記移動局は、データのアップリンク許可を受信し、前記データのアップリンク許可は、前記確認応答に組み込まれることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
更に、
前記バンド幅要求インジケータに関連するタイマーをスタートさせるステップと、
前記確認応答が前記レンジング機会の検出失敗を示す場合、前記タイマーの期限切れを待つことなく、前記バンド幅要求インジケーターを再伝送するステップと、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記タイマーは、前記バンド幅要求インジケーターのサービスタイプに関連する所定のタイムアウト期間を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
更に、
前記確認応答が、前記バンド幅要求メッセージのデコードが成功していないことを示す場合、前記バンド幅要求メッセージを再伝送するステップと、
前記基地局から、前記バンド幅要求メッセージに応じた第二確認応答を受信するステップと、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記移動局はデータのアップリンク許可を受信し、前記データのアップリンク許可は、前記第二確認応答に組み込まれることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ワイヤレスコミュニケーションシステムにおける、複数のレンジング機会を用いた先行するフレームにおいて、複数の移動局により伝送された複数のレンジングコードを受信するステップと、
後続のフレームで、基地局により、前記先行するフレームにおいて受信したレンジング機会のデコード状態を示す第一確認応答を送信するステップと、
前記基地局により、前記レンジングコードのデコードが成功した後、前記移動局により伝送された要求メッセージを受信するステップと、
前記要求メッセージのデコード状態を示す第二確認応答を、前記移動局にユニキャストするステップと、を備え、
前記第一確認応答は、複数のビットを有し、各前記ビットは、対応するレンジング機会が、レンジングコリジョンあるいは検出失敗状態にあるか否かの情報を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記第一確認応答は、複数のビットを有する検出結果インジケータからなり、前記レンジングコードの受信状態および前記レンジングコードがデコード可能か否かを示すデコード状態が、選択されたレンジング機会に対応する複数のビットの一つにより示されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第一確認応答は、更に、選択されたレンジング機会に対応する前記レンジングコードの情報を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記レンジングコードは、初期レンジングコード、或いは、周期的レンジングコードであり、前記要求メッセージは、レンジング要求メッセージであることを特徴とする請求項１または１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記基地局は、前記移動局にレンジング応答を伝送し、前記レンジング応答は前記第一確認応答に組み込まれることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記レンジングコードは、バンド幅要求レンジングコードで、前記要求メッセージは、バンド幅要求メッセージであることを特徴とする請求項１または１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記基地局は、前記要求メッセージのアップリンク許可を伝送し、前記要求メッセージの前記アップリンク許可は、前記第一確認応答に組み込まれることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記基地局はデータのアップリンク許可を伝送し、前記データのアップリンク許可は、前記第二確認応答に組み込まれることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
ワイヤレスコミュニケーションシステムにおける、複数のレンジング機会を用いた先行するフレームにおいて、複数の移動局により伝送された複数のバンド幅要求インジケーターを受信するステップと、
後続のフレームで、基地局により、前記先行するフレームにおいて受信したレンジング機会のデコード状態を示す確認応答を送信するステップと、を備え、
各前記バンド幅要求インジケーターは、バンド幅要求レンジングコードおよびバンド幅要求メッセージを含み、
前記確認応答は、複数のビットを有し、各前記ビットは、対応するレンジング機会が、レンジングコリジョンあるいは検出失敗状態にあるか否かの情報を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記バンド幅要求レンジングコードと前記バンド幅要求メッセージのデコードが共に成功する場合、前記基地局は、データのアップリンク許可を伝送し、前記データのアップリンク許可は、前記確認応答に組み込まれることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
更に、
前記確認応答が、前に伝送された前記バンド幅要求メッセージのデコードが成功していないことを示す場合、前記バンド幅要求メッセージを受信するステップと、
前記基地局から、前記バンド幅要求メッセージに応じた第二確認応答を伝送するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記基地局は、データのアップリンク許可を伝送し、前記データのアップリンク許可は、前記第二確認応答に組み込まれることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
先行するフレームにおいて、データ許可（data grant）を用いることで、移動局によりデータバースト（data burst）を伝送するステップと、
後続のフレームで、前記データ許可に応じた確認応答を受信するステップと、を備え、
前記データ許可は、ワイヤレスコミュニケーションシステムにおける、競合型リソースアクセスの先行するフレームにおいて、基地局により許可された複数のデータ許可の中から選択され、
前記確認応答は、前記基地局により送信され、前記先行するフレームの複数のデータ許可の受信状態を示すものであり、
前記確認応答は、データ許可に対応する複数のビットを有する検出結果インジケータからなり、前記データ許可の受信状態およびレンジングコードがデコード可能か否かを示すデコード状態が、前記データ許可に対応する複数のビットの一つにより示されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記データ許可は、複数の移動局間で共有される無線リソースブロックからなる競合型リソース許可であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記確認応答は、更に、前記データ許可に対応する前記移動局の情報を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
更に、
前記データ許可の伝送に関連するタイマーをスタートさせるステップと、
前記確認応答が前記データ許可の検出失敗を示す場合、前記タイマーの期限切れを待つことなく、前記データ許可を再伝送するステップと、
を備えることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記確認応答は、前記基地局により伝送されるMAC PDU（Media Access Control Packet Data Unit）において、ピギーバックされることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
先行するフレームにおいて、データ許可（data grant）を用いることで、移動局により伝送されるデータバースト（data burst）を受信するステップと、
後続のフレームで、基地局により確認応答を送信するステップと、を備え、
前記データ許可は、ワイヤレスコミュニケーションシステムにおける、競合型リソースアクセスに対して、基地局により許可された複数のデータ許可の中から選択され、
前記確認応答は、前記先行するフレームの複数のデータ許可の受信状態を示すものであり、
前記確認応答は、データ許可に対応する複数のビットを有する検出結果インジケータからなり、前記データ許可の受信状態およびレンジングコードがデコード可能か否かを示すデコード状態が、前記データ許可に対応する複数のビットの一つにより示されることを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記データ許可は、複数の移動局間で共有される無線リソースブロックからなる競合型リソース許可であることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記確認応答は、複数のビットを有する検出結果インジケータからなり、選択された前記データ許可の受信状態は、選択された前記データ許可に対応する複数のビットの一つにより示されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記確認応答は、更に、選択された前記データ許可に対応する前記移動局の情報を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
更に、
前記確認応答が、選択された前記データ許可のデコード失敗を示す時、前記移動局により再伝送される前記データバーストを受信するステップを備えることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記確認応答は、前記基地局により伝送されるMAC PDU（Media Access Control Packet Data Unit）において、ピギーバックされることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレスネットワークコミュニケーション（wireless network communications）に関するものであって、特に、競合型（contention-based）のレンジング手順に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１ (公知技術) は、競合型のCDMAレンジング手順（ranging procedure）を示す図である。図１で示されるように、CDMAレンジング手順においては、各加入者局(Subscriber Stations、SS) は、所定のコード群から、ランダムに、CDMAレンジングコードを選択し、限られた数量のレンジングスロットから、ランダムに選択されたレンジングスロットにより、基地局（Base  Station、BS）にレンジングコードを伝送する。限られた数量のレンジングスロットは、BSにより提供された共有レンジングチャネル上に位置する。図１の例中、 SS1は、レンジングスロット１上で、CDMA Code1で示されるCDMAコードシーケンスを伝送し、SS2は、レンジングスロット３上で、CDMA Code2で示されるCDMAコードシーケンスを伝送し、 SS3は、レンジングスロット１１上で、CDMA Code3で示されるCDMAコードシーケンスを伝送する。 
【０００３】
図２(公知技術)は、図１のCDMAレンジング手順に対応する公知のメッセージシーケンスダイアグラムを示す図である。図２で示されるように、レンジングコードの検出成功後、基地局BS1は、レンジングレスポンス (RNG_RSP) と、アップリンク (UL) 割り当て情報 (CDMA Allocation IE)により応答する。しかし、多くのSSが、同時に、レンジング手順を初期化しようと試みると、SSは、競合して、共有レンジングチャネルにアクセスしなければならない。その結果、公知のCDMAレンジングを使用するワイヤレスコミュニケーションシステムでは、レンジングコリジョンが発生する。
【０００４】
図３ (公知技術) は、CDMAレンジングコリジョンの例を示す図である。加入者局SS1、SS2とSS3は、同じレンジングスロット上で、同時に、異なるレンジングコードを伝送する。そして、レンジングコードが衝突し、基地局BS1によりレンジングコードの復号化ができなくなってしまう。その結果、 BS1は、成功したレンジングレスポンスを SSに送り返すことができない。図３の例中、初期レンジングコード伝送後、各SSは、所定のタイマーをスタートさせ、タイマーが期限切れになるまで、レンジングレスポンスを待つ。タイマー期限切れ後、次の競合ラウンドのために、レンジングコードを再伝送する前に、SSは、バックオフ（backoff）ウィンドウを待つ。 よって、レンジングコリジョンにより生じる総時間遅延は、以下の式により計算される: 
Tdelay = Ttimer + Tbackoff ・ Tframe_length
Tdelay は総時間遅延、 Ttimer は タイムアウト値、Tbackoff はバックオフ時間、 及び、 Tframe_length はフレームの長さ、である。 
【０００５】
図４は、CDMAレンジングの失敗の別の具体例を示す図である。加入者局SS1は、初期レンジングコードを基地局BS1に伝送する。レンジングコードは、BS1により、うまく受信、およびデコードされる。しかし、不十分なバンド幅のため、BS1は、アップリンク(UL)リソースを許可できない。UL許可がうまく受信されない状況下で、SS1 は、タイマー期限切れとバックオフウィンドウを待ち、その後、次の競合ラウンド（next round of contention）のために、レンジングコードを再伝送する。総時間遅延は、以下の式により計算される: 
Tdelay = Ttimer + Tbackoff ・ Tframe_length
Tdelay は総時間遅延、 Ttimer は タイムアウト値、Tbackoff はバックオフ時間、 及び、 Tframe_length はフレームの長さ、である。
【０００６】
図５は、第三具体例によるCDMAレンジング手順を示す図である。図５の例中、二個の加入者局SS1とSS2が、同じレンジングスロットで、同じレンジングコードを伝送する。基地局BS1は、レンジングコードをうまくデコードし、レンジングレスポンス (RNG_RSP with ranging status = success) とCDMA割り当てIEにより、SS1とSS2に応答する。SS1とSS2が、BS1から応答を受信する時、各SSは、同時に、後続のレンジング要求メッセージを伝送する。その結果、レンジング要求メッセージが衝突し、タイマーの期限切れまで、SSは、BS1から全く応答を受信しない。総時間遅延は以下の公式で計算される: 
E[Tdelay] = 1.5Ttimer + (Tbackoff + 1) ・ Tframe_length
Tdelay は総時間遅延、 Ttimer は タイムアウト値、Tbackoff はバックオフ時間、 及び、 Tframe_length はフレームの長さ、である。
【０００７】
図６は、少なくとも二人のユーザーが同じコードと同じスロットを選択する確率 (Pcollision) を示す図である。図６の具体例中、ユーザーの総数は３０で、レンジングコードの有効数は６４、レンジングスロットの有効数は３０である。 ユーザー数の増加に伴い、Pcollision も増加する。ユーザー数が３０に接近する時、 Pcollision は１に非常に近くなる。Pcollision は以下の公式により示される: 
【数１】
0005396466.tif 000002
Nuはユーザー総数、Ncはレンジングコードの有効数、Nsはレンジングスロットの有効数である。
【０００８】
競合アクセスにより、大量の衝突が生じる場合、どのSSも、そのレンジング手順を完成させることが困難になる。これにより、全SSは、レンジング手順を再開するために、過度の時間が必要となり、共有レンジングチャネル上の多くのバンド幅を浪費する。レンジングコリジョンによりもたらされる総遅延は、以下のように示される:  
【数２】
0005396466.tif 000003
Tdelayは各SSの遅延時間 で、Ttimer, Tbackoff, およびTframe_lengthに基づく。IEEE 802.16e システム中、Ttimerの範囲は60ms〜200ms、Tbackoffの範囲は20〜215フレーム、及び、Tframe_lengthは5msである。よって、レンジング手順を完成するのに必要が時間は、おそらく、１秒以上である。
【０００９】
次世代4Gシステム中、周波数内ハンドオーバー（intra-frequency handover）の最大中断時間は30msで、異周波数間ハンドオーバー（inter-frequency handover ）の最大中断時間は100msである。そのため、レンジングコリジョンによりもたらされる遅延を減少させて、4Gシステムの要求を満たすことが必要である。更に効率的で、速いレンジング手順を設計するために、様々な試みが行なわれている。 
【００１０】
LG電子は、競合型のバンド幅要求レンジング手順に用いる分化（differentiated） ランダムアクセススキームを提案した。図７Ａで示されるように、各バンド幅要求 (BR)インジケータの優先度に基づいて、異なるタイムアウト値が設定される。異なる優先度とタイムアウト値を伝送するため、基地局は、全加入者局に、優先度とタイムアウト値のマップを送信する。例えば、リアルタイムサービス（real-time service、rtPS)と拡張型リアルタイムサービス（ertPS）は、共に、50msの短いタイムアウト値を有する高優先度サービスで、非リアルタイムサービス（non real-time service、nrtPS) とベストエフォート型（best effort、BE) は、100msの長いタイムアウト値を有する低優先度サービスである。
【００１１】
図７Ｂは、LG電子により提案された分化バンド幅要求レンジング手順のメッセージシーケンスダイアグラムを示す図である。図７Ｂで示されるように、高優先度サービス、例えば、rtPS は短いタイムアウトを有するので、遅延が短く、低優先度サービス、例えば、nrtPS は長いタイムアウトを有するので、遅延が長い。しかし、このレンジング手順中においては、競合解決が処理されていない時、SS はタイマー期限切れを待つ。更に、このような分化ランダムアクセススキームは、同じ機会のランダムアクセスチャネル、例えば、初期レンジングのレンジングチャネルに適用することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ワイヤレスコミュニケーションシステムにおけるファーストフィードバック競合型レンジング手順を提供し、上述の問題を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
競合型レンジング手順（contention-based ranging procedure）に、ファーストフィードバックメカニズムを提供する。加入者局 (SS) は、選択されたレンジング機会で、レンジングコードを伝送することにより、レンジング手順（ranging procedure）を初期化（initialize）し、前のアップリンクフレームの共有レンジングチャネル上で、基地局（BS）にリソースアクセスする。SS は、また、レンジングコードに関連する計時を開始する。BSは、後続のダウンリンクフレームで、確認応答（acknowledgement、ACK) を送信し、受信された全レンジング機会に応答する。ACKは、レンジング機会のデコード状態を示す受信状態メッセージを含む。 新規のファーストフィードバックメカニズムにより、レンジングコリジョン、或いは、失敗が発生する時、受信状態報告の受信により、SSは、タイムアウト時間全体を待ち続けることなく、次の競合ラウンドに進む。その結果、レンジングコリジョン、或いは、失敗による総遅延が減少する。
【００１４】
一具体例中、初期レンジングコード、或いは、 周期的レンジングコードをBSに伝送することにより、 SSは、初期、或いは、周期的レンジング手順を初期化する。BSは、ACKとレンジング要求メッセージのアップリンク許可を送信し、レンジングコードのデコードが成功する場合、レンジング応答する。一具体例中、レンジングレスポンスとUL許可は、ACK内に組み込まれて、オーバーヘッドを減少させる。SSが後に、レンジング要求メッセージを伝送するとき、レンジング要求メッセージ が破損する場合、BSは、選択的に、否定応答（negative acknowledgement 、NACK) メッセージを伝送する。 
【００１５】
別の具体例中、 SSは、BRレンジングコードをBSに伝送することにより、バンド幅要求(BR)レンジング手順を初期化する。BSは確認応答を送信し、BRレンジングコードのデコードが成功する場合、BRメッセージのアップリンク許可を送信する。一具体例中、UL許可は、ACK内に組み込まれて、オーバーヘッドを減少させる。SSが後に、BRメッセージを伝送するとき、BRメッセージが破損する場合、BSは、選択的に、NACKメッセージを伝送する。そうでなければ、BSは、データのUL許可を伝送し、SSは、スケジュールされたULリソースを用いて、データ伝送を開始する。 
【００１６】
送信されるACKは、ビットマップ、タイプ/長さ/値(TLV)トリプル、或いは、独立型MAC管理メッセージのフォーマットである。 一具体例中、ACK は、複数のビットからなるビットマップフォーマット形式で、各ビットは、 各レンジング機会の受信状態を示す。別の例で、ACKは、例えば、各ンジング機会に対応するデコード可能なンジングコード、レンジングレスポンス、及び/又は、CDMA割り当てIE等、付加情報を含む。 
その他の具体例と長所は以下で詳細に説明する。本発明の内容は、本発明に限定するものではなく、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【発明の効果】
【００１７】
レンジングコリジョン、或いは、失敗による総遅延が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】公知の競合型のCDMAレンジング手順を示す図である。
【図２】公知の競合型のCDMAレンジング手順を示す図である。
【図３】公知の競合型のCDMAレンジング手順の例を示す図である。
【図４】公知の競合型のCDMAレンジング手順の例を示す図である。
【図５】公知の競合型のCDMAレンジング手順の例を示す図である。
【図６】レンジング時において、少なくとも二人のユーザーが同じコードと同じスロットを選択する確率 (Pcollision) を示す図である。
【図７Ａ】公知の異なるタイムアウト時間を有する分化ランダムアクセススキームを示す図である。
【図７Ｂ】公知の分化バンド幅要求レンジング手順を示す図である。
【図８】新規のファーストフィードバック競合型CDMAレンジングのハイレベル図である。
【図９】新規のファーストフィードバック競合型CDMAレンジング手順の方法のフローチャートである。
【図１０】新規の、初期、或いは、周期的レンジング手順のメッセージシーケンスチャートである。
【図１１】本発明によるレンジングコードの失敗検出に用いるファーストフィードバックメカニズムを示す図である。
【図１２】本発明の具体例によるレンジング要求メッセージのコリジョン検出に用いるファーストフィードバックメカニズムを示す図である。
【図１３】本発明の具体例による検出結果インジケーター中にレンジングレスポンスをピギーバッキングする更に効果的なファーストフィードバックメカニズムを示す図である。
【図１４】一新規態様によるファーストフィードバックを有するバンド幅要求レンジング手順のメッセージシーケンスチャートである。
【図１５】本発明の具体例によるバンド幅要求レンジングコード検出失敗に用いるファーストフィードバックメカニズムを示す図である。
【図１６】本発明の具体例による検出結果インジケーターメッセージ中にULリソース許可をピギーバッキングする更に効果的なファーストフィードバックメカニズムを示す図である。
【図１７】本発明の好ましい具体例によるファーストフィードバックを有するクイックアクセスバンド幅要求レンジング手順を示す図である。
【図１８】本発明の好ましい具体例による更に効果的なクイックアクセスバンド幅要求レンジング手順を示す図である。
【図１９】本発明の好ましい具体例によるBW_REQメッセージがデコードできない時に、ファーストフィードバックを有するクイックアクセスバンド幅要求レンジング手順を示す図である。
【図２０】本発明の好ましい具体例による分化タイマーを有するファーストフィードバックバンド幅要求レンジング手順を示す図である。
【図２１】本発明の好ましい具体例によるビットマップ形式の検出結果インジケーターを示す図である。
【図２２】本発明の好ましい具体例による検出結果インジケーター中にピギーバックされるレンジング応答とCDMA割り当てIEを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図８は、新規のファーストフィードバックを採用する競合型CDMA（Code Division Multiple Access）レンジングのハイレベル図である。競合型CDMAレンジングは、IEEE 802.16ワイヤレスコミュニケーションシステム(即ち、ワイヤレスコミュニケーションシステム１１)に用いられ、加入者局(SS)は、共有レンジングチャネル上で、レンジングコードを基地局(BS)に伝送し、様々な目的に用いる。図８の例中、各SS(SS1〜SS6)は、前のアップリンクフレーム(UL i)中のランダムに選択されたレンジング機会で、ランダムに選択されたレンジングコードを伝送することによりレンジング手順を初期化（initialize）し、BSは、後続のダウンリンクフレーム (DL i+1)中、ACK（Acknowledgement：確認応答）、或いは、受信状態報告を伝送し、前のアップリンクフレーム(UL i)で受信される全レンジング機会に応答する。レンジング機会は、一つ、或いは、複数のレンジングスロットからなる。
【００２０】
レンジングコードが、BSによりうまくデコードされる場合、BSは、レンジングレスポンス(RNG-RSP)、及び/又は、アップリンク(UL)許可により応答する。BSは、どのSSがCDMAレンジングコードを伝送するか分からないので、BSは、RNG-RSP、及び/又は、BSが受信したレンジングコード属性を含むUL許可を送信（broadcast）する。RNG_RSP、及び/又は、UL許可のターゲットは、コード属性により識別され、コード属性は、レンジングコード索引とレンジングコードの伝送に用いられるレンジング機会の位置を含み、レンジング機会の位置は、フレーム番号、時間符号参照、及び、サブチャネル参照を含む。
【００２１】
多くのSSが、同時に、レンジング手順の初期化を試みる時、SSは、競合して、共有レンジングチャネルにアクセスしなければならない。幾つかの状況下で、レンジングコリジョン、或いは、失敗が発生する。図８で示されるように、一具体例中、二人のユーザーが、同じレンジングスロット (即ち、スロット#3上のSS1-SS2)で、同じレンジングコードを伝送するとき、レンジングコードはデコード可能であるが、ユーザーは区別できない。これは、キャプチャー効果と称される。別の例で、より多くのレンジングコードが単一のレンジングスロット (即ち、スロット#4上のSS3-SS6)に伝送される時、マルチキャリア環境中のノイズ拡散、或いは、周波数選択性フェージングにより生じる低SNRのために、レンジングコードはデコード不能となる。 通常、SSは、次の競合のためのレンジングコードを伝送しなければならないので、このようなレンジングコリジョン、或いは、失敗は、遅延を生じる。 しかし、このような遅延は、新規のファーストフィードバックスキーム、すなわち、レンジングコリジョン、或いは、失敗が検出された場合に、BSが各SSにACK、或いは、受信状態報告を直ちに送信（broadcast）するような新規のファーストフィードバックスキームを用いることにより減少させることができる。
【００２２】
図９は、新規のファーストフィードバック競合型CDMAレンジング手順の方法のフローチャートである。ステップ101で、加入者局(SS)は、レンジング機会のための要求を基地局（BS）に伝送することにより、レンジング手順を初期化する。ステップ102で、SSは、所定のタイマーを開始し、その後、BSからの応答を待ち始める。ステップ103中、SSは、BSから、要求されたレンジング機会の受信状態報告を受信する。ステップ104で、SSは、受信された状態報告に従って、その要求のデコードが成功したか決定する。要求のデコードが成功していない場合、SSは、ステップ108を継続し、次の競合ラウンド（next round of contention）に進む。そうでない場合、ステップ107に進み、アップリンク(UL)許可を待つ。ステップ105で、SSは、BSからUL許可を受信し、その後、ステップ109で、UL伝送を実行する。所定のタイマーが期限切れになるまで、SSは、BSからいかなる応答も得ない場合(ステップ106)、ステップ108を実行し、次の競合ラウンドに進む。 
【００２３】
一新規様態で、ファーストフィードバックメカニズムが提供され、可能なレンジングコリジョン、或いは、失敗により生じる遅延を減少させる。通常、レンジング手順の初期化後、各SSは所定のタイマーを開始し、タイマーの期限切れまで、BSからの応答、或いは、UL許可を待つ。しかし、新規のファーストフィードバックメカニズムにより、レンジングコリジョン、或いは、失敗が発生する時、ステップ103中のACK 、或いは、受信状態報告を受信することにより、SSは、ステップ108を実行して、次の競合ラウンドに進み、全タイムアウト時間を待ち続ける必要がない。その結果、レンジングコリジョン、或いは、失敗による総遅延が減少する。
【００２４】
レンジング手順は、初期レンジング、周期的レンジング、及び、バンド幅要求レンジングに分類される。図１０は、新規の、初期、或いは、周期的レンジング手順のメッセージシーケンスチャートである。図１０の例においては、３人の競合ユーザー(SS1、SS2、及び、SS3) と１つの基地局BS1がある。各SSは、まず、前のULフレームで、ランダムに選択されたレンジングスロットを用いて、ランダムに選択された初期、或いは、周期的レンジングコードをBS1に伝送する。SS1は、レンジングスロットl上で、レンジングコードiを伝送し、SS2は、レンジングスロットm上で、レンジングコードjを伝送し、SS3は、レンジングスロットn上で、レンジングコードkを伝送する。全レンジングコードを受信後、BS1は、後続のDLフレームで、ACKを全SSに送信する。ACKは、受信した全レンジングスロットのデコード状態を含む。レンジングコードのデコードが成功し、物理層パラメータの更新が不要な場合、その後、アップリンクチャネルが同期化され、SSが、後続のMAC管理メッセージを伝送することができることを示すレンジングレスポンス(RNG_RSP)が、対応するSSに送り返される。そうでない場合、SSがBS1からRNG_RSPを受信するまで、SSは、レンジングコードを再伝送する。RNG_RSP伝送後、BS1は、また、各SSに、レンジング要求(RNG_REQ)メッセージのUL許可を伝送する。各SSはUL許可を受信し、RNG_REQメッセージを伝送して、残りのシステムパラメータ(即ち、セキュリティコンテキスト)を更新する。RNG_REQメッセージが破損する場合、BS1は、任意で、NACKをSSに戻す。そうでない場合、BS1は、RNG_RSPに応答して、RNG_REQメッセージに応答し、初期、或いは、周期的レンジング手順が完成される。
【００２５】
図１１は、本発明によるレンジングコードの失敗検出に用いるファーストフィードバックメカニズムを示す図である。図１１の例中、SS1はレンジングコードをBS1に伝送し、レンジングコードに関連するタイマーを開始するが、レンジングコリジョンのせいで、BS1はレンジングコードの検出を失敗する。一新規態様においては、検出結果インジケーターを送信することにより、前のレンジング機会のファーストフィードバック状態報告が、BS1からSS1に提供される。検出結果インジケーターの受信後、前のレンジングが失敗と報告される場合、SS1は即時にそのタイマーを停止し、次の競合に入る(即ち、レンジングコードを再伝送する) 。その結果、タイマー期限切れ前に、SS1はレンジング失敗が通知される。SS1が、全タイムアウト時間を待つのを回避し、競合の総遅延を減少させる。
【００２６】
図１２は、本発明の具体例によるレンジング要求(RNG_REQ)メッセージのコリジョン検出に用いるファーストフィードバックメカニズムを示す図である。図１２の例中、SS1とSS2は、同時に、レンジングコードf(x)とg(x)を、それぞれ、BS1に伝送する。偶然にも、コードf(x)はg(x)と同じである。受信したレンジングコードの検出が成功後、BS1は、レンジングレスポンス(RNG_RSP)とCDMA割り当てIEをSS1とSS2に送信する。その後、SS1とSS2は、RNG_REQメッセージを同時にBS1に伝送し、それらのタイマーを開始する。しかし、コリジョンのせいで、BS1は、受信されたRNG_REQメッセージのデコードを失敗する。一新規態様で、RNG_REQメッセージコリジョンを報告するレンジング状態報告を送信することにより、ファーストフィードバック状態が、BS1から、SS1とSS2に提供される。レンジング状態報告の受信後、 SS1とSS2はそれらのタイマーを即時に停止し、次の競合ラウンドに進む。 その結果、タイマー期限切れの前に、SS1とSS2は、レンジング失敗が通知される。SS1とSS2が、全タイムアウト時間を待つのを回避し、競合の総遅延を減少させる。
【００２７】
上述のファーストフィードバックメカニズムは、BSからSSへ、追加のACK/状態メッセージの送信を要求する。このため、提案されたファーストフィードバックメカニズムにより、追加のオーバーヘッドが生じる。更に、追加の状態メッセージは、最新のSSと、ファーストフィードバック機能をサポートしないレガシーSSとの不適合性を生じる。BSからSSへの後続のダウンリンクブロードキャストメッセージ中に、状態メッセージをピギーバッキングすることにより、これらの二問題が効果的に回避される。
【００２８】
図１３は、本発明の具体例による検出結果インジケーターIE中にレンジングレスポンス/CDMA割り当てパラメータをピギーバッキングする更に効果的なファーストフィードバックメカニズムを示す図である。図１３で示されるように、SS1は、ランダムに選択されたレンジング機会m上で、レンジングコード#iをBS1に伝送し、SS2は、ランダムに選択されたレンジング機会n上で、同時に、レンジングコード#jをBS1に伝送する。BS1は、レンジング機会mで、レンジングコード#iを検出するが、レンジング機会n中で、レンジングコード#jを検出しない。その後、BS1は、後続のフレームで、検出結果インジケーターIEを送信し、レンジング機会mの検出成功とレンジングコード#iのコード索引に応答する。その間に、SS1のRNG_RSP/CDMA割り当てパラメータは、IEでピギーバックされる。検出結果インジケーターは、レンジング機会nの失敗を報告するので、SS2は、全タイムアウト時間を待つ必要がなく、レンジングコード#jを再伝送する。ピギーバッキングメカニズムにより、初期レンジング手順において、追加のメッセージは必要とされない。
【００２９】
図１４は、一新規態様によるバンド幅(BW)要求レンジング手順のメッセージシーケンスチャートである。図１４で示されるように、IEEE 802.16準拠のワイヤレスシステムは５段階の通常のBW要求レンジング手順を用いる。BW要求レンジング手順を開始するため、各SSは、前のULフレームで、ランダムに選択されたレンジングスロットを用いて、ランダムに選択されたBWレンジングコードをBS1に伝送する(ステップ1)。図１４の例で、SS1は、レンジングスロットl上で、レンジングコードiを伝送し、SS2は、レンジングスロットm上で、レンジングコードjを伝送し、SS3は、レンジングスロットn上で、レンジングコードkを伝送する。全レンジングコード受信後、BS1は、後続のDLフレームで、ACKを全SSに送信する。ACKは、受信された全レンジングスロットのデコード状態を含む。BW要求レンジングコードのデコードが成功する場合、BW要求メッセージのUL許可が対応するSSに伝送される(ステップ2)。BW要求メッセージのUL許可受信後、各SSはBW要求メッセージをBS1に伝送する(ステップ3)。BW要求メッセージが破損する場合、BS1は、選択的に、NACKをSSに伝送する。そうでない場合、BS1は、データのUL許可をSSに伝送する(ステップ4)。BW要求レンジングが完成し、各SSが、ULデータの伝送を開始する(ステップ5)。
【００３０】
図１５は、本発明の具体例によるBW要求レンジングコード検出失敗に用いるファーストフィードバックメカニズムを示す図である。図１５で示されるように、SS1は、まず、BW要求レンジングコードをBS1に伝送し、タイマーを開始する。しかし、BS1は、SS1から伝送されるBW要求レンジングコードの検出を失敗する。一新規態様で、このような失敗検出を示す検出結果インジケーターを送信することにより、ファーストフィードバックメカニズムが提供される。検出結果インジケーターの受信後、前のBW要求レンジングコードが失敗であると報告される場合、SS1は、そのタイマーを即時に停止し、次の競合ラウンドに進む (即ち、BW要求レンジングコードを再伝送) 。よって、タイマー期限切れ前に、SS1は、BW要求失敗が通知される。SS1が、全タイムアウト時間を待つのを回避し、競合プロセスの総遅延を減少させる。
【００３１】
図１６は、本発明の具体例による検出結果インジケーターメッセージ中にULリソース許可をピギーバッキングする更に効果的なファーストフィードバックメカニズムを示す図である。図１６で示されるように、SS1は、ランダムに選択されたレンジング機会m上で、BW要求レンジングコード#iをBS1に伝送し、同時に、SS2は、ランダムに選択されたレンジング機会nで、BW要求レンジングコード#jをBS1に伝送する。BS1は、BW_REQレンジングコード#iの検出を成功するが、BW_REQレンジングコード#jの検出は失敗する。その後、BS1は、後続のフレームで、レンジング機会mのデコード状態とデコードされたコードの索引(レンジングコード#i)を示す検出結果インジケーターメッセージを送信し、また、該メッセージは、BW_REQレンジングコード#iの検出成功に応答して、SS1に対して、UL許可を伝える。BW_REQ #jは検出が成功しないので、検出結果インジケーターは、レンジング機会nの検出失敗状態を報告する。その後、SS2は、全タイムアウト時間を待つことなく、BW_REQレンジングコード#jを再伝送する。後続のUL許可を、検出結果インジケーターメッセージにピギーバッキングすることにより、BW要求レンジング手順で、余分なメッセージが必要とされない。
【００３２】
図１７は、本発明の好ましい具体例によるファーストフィードバックを有するクイックアクセスBW要求レンジング手順を示す図である。図１７で示されるように、IEEE 802.16m準拠のワイヤレスシステムも三ステップのクイックアクセスBW要求レンジング手順を採用する。クイックアクセスBW要求(BR)レンジング手順を開始するため、各SSは、ランダムに選択されたBR（BW request）機会を用いて、ランダムに選択されたBW要求(BR)インジケーターをBS1に伝送する(ステップ1)。BRインジケーターは、BWレンジングコードとBW要求メッセージを含む。図１７の例中、SS1は、BR機会lで、BRインジケーター#iを伝送し、SS2は、BR機会mで、BRインジケーター#jを伝送し、 SS3は、BR機会nで、BRインジケーター#kを伝送する。全BRインジケーター受信後、BS1は、ACKを全SSに送信する。ACKは、前のフレームで受信した全レンジング機会のデコード状態を含む。BWレンジングコードとBW要求メッセージのデコードが成功する場合、データのUL許可が対応するSSに伝送される(ステップ2)。 データのUL許可受信後、BW要求レンジングが完成し、各SSがULデータの伝送を開始する(ステップ3)。 
【００３３】
図１８は、本発明の好ましい具体例によるファーストフィードバックを有する更に効果的なクイックアクセスバンド幅要求レンジング手順を示す図である。図１８で示されるように、UL許可は、全BRインジケーターの後続のACKメッセージでピギーバックされる。更に、各SSがスケジュールされたULデータを伝送する時、追加のBW_REQメッセージが、更なるバンド幅要求に対するULデータにおいて、選択的に、ピギーバックされる。
【００３４】
図１９は、本発明の好ましい具体例によるBW_REQメッセージがデコードできない時に、通常の５ステップのBW要求レンジング手順に回復するクイックアクセスBW要求レンジング手順を示す図である。図１９で示されるように、前のフレームで、BRレンジングコードとBRメッセージからなるBRインジケーターは、BS1に伝送される(ステップ1)。しかし、BS1は、BW_REQメッセージをデコードすることができない。その結果、BS1は、前のフレームで受信される全BRインジケーターにACKを応答して、SS1に対するUL許可がピギーバックされる (ステップ2)。その後、ACKにより報告されるデコード失敗状態を理由に、SS1はBW_REQメッセージを伝送する(ステップ3)。好ましい具体例中、BSは、デコードが成功しないBRインジケーターに、選択的に、ACKを応答する。 BS1は、前のフレームで受信される全BW_REQに、ACKを応答し、データに対するUL許可がピギーバックされる (ステップ4)。最後に、SS1は、選択的にピギーバックされたBW_REQメッセージとともに、スケジュールされたULトラフィックを伝送する(ステップ5)。
【００３５】
図２０は、本発明の好ましい具体例による分化タイマーを有するファーストフィードバックバンド幅要求レンジング手順を示す図である。上記のファーストフィードバックメカニズムは、異なるサービスをサポートするワイヤレスシステムに適用することもできる。図２０の例中、SS2は、リアルタイムサービスを予約する好ましい加入者で、SS1は非リアルタイムサービス加入者である。SS1とSS2のレンジングタイマーのタイムアウト値が、それぞれ、100msと30msに設定される。まず、SS1は、BS1に、非リアルタイムポーリングサービス(nrtPS)を有するBRインジケーターを伝送し、SS2は、BS1に、リアルタイムポーリングサービス (rtPS)を有するBRインジケーターを伝送して、クイックアクセスする。次に、BS1は、検出結果インジケーターを送信して、前のフレームで受信される全BRインジケーターに応答する。検出結果インジケーターは、SS1のBRインジケーターのデコードが成功し、SS2のBRインジケーターが失敗したことを示す。SS1のBRインジケーターはnrtPSなので、長いタイムアウト値100msと関連付けられる。一方、SS2のBRインジケーターはrtPSなので、短いタイムアウト値30msと関連付けられる。検出結果インジケーター受信後、SS2は即時にタイマーを停止し、バックオフ期間後、BRインジケーターをBS1に再伝送する。更に、BS1は、上述した関連付けられたタイムアウト値を最大値とする遅れ時間で、SS1とSS2に、UL許可を伝送する。その結果、SS2は、高いサービス優先度により、SS1の前に、UL許可を受信する。
【００３６】
図２１は、本発明の好ましい具体例によるビットマップ形式の検出結果インジケーターを示す図である。図２１で示されるように、前のアップリンクフレーム(UL i)中、８個のレンジングスロット(1-8)がSSにより用いられて、レンジング手順を実行し、後続のダウンリンクフレーム (DL i+1)中、BSは、ACK、或いは、検出状態インジケーターで応答する。検出状態インジケーターは、８ビットを有するビットマップ形式である。各ビットは、対応するレンジングスロットの検出状態を示すのに用いられる。図２１の例中、レンジングスロット#4と#7上のレンジングコードは衝突し、デコード不能で、その他の６個のレンジングスロット上のレンジングコードは、全て、デコードが成功する。このような検出結果を示すために、検出結果インジケーターの４番目と７番目のビットは、デジタル１と表記され、検出結果インジケーターの他のビットは、デジタル０と表記される。
【００３７】
図２２は、本発明の好ましい具体例による検出結果インジケーターの別のフォーマットを示す図である。図２２で示されるように、前のアップリンクフレーム(UL i)で、４個のレンジングスロット(1-4) がSSにより用いられて、レンジング手順を実行し、後続のダウンリンクフレーム(DL i+1)で、BSは、ACK、或いは、検出状態インジケーターで応答する。前のフレームで受信されたレンジングコードに基づいて、検出結果インジケーターは、各レンジングスロットのレンジング結果を通知する。スロット1に対し、メッセージは３個のレンジングコードIDを含み、これらのコードのデコードが成功したことを示す。スロット2に対し、メッセージは１個のレンジングコードIDを含み、レンジングコードのデコードが成功しただけでなく、レンジングレスポンスとCDMA割り当てIE等の追加情報を含むことを通知する。スロット3に対し、どのレンジングコードもデコードが成功しない。スロット4に対し、メッセージは、追加レンジングレスポンス情報と結合する二個のレンジングコードを含む。
【００３８】
本発明は、特定の具体例により説明されるが、これに限定されない。CDMAレンジングは、競合型のアクセスプロトコルの一例として用いられる。 本発明は、あるメディアアクセスプロトコルと衝突防止（collision avoidance）/衝突検出プロトコル等の競合型のプロトコの別の具体例に拡張することができる。 加入者局 (SS)は、移動局(MS)、モバイル端末(MT)、先端的移動局（advanced mobile station、AMS)を含む。基地局(BS)は、先端的基地局(ABS)を含む。 更に、具体例は、初期レンジングとバンド幅要求レンジングを例として説明しているが、ハンドオーバーレンジングと周期的レンジング等、競合型のワイヤレスアクセス中の別のタイプのレンジング手順をカバーすることを目的としている。よって、各種変形、修正と実施例の各種特徴の組み合わせは、本発明が主張する範囲に属し、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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