СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОСТУПОМ В БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ
METHOD OF CONTROLLING ACCESS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
В настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по дате подаче временной заявки US 61/223,134, поданной 06 июля 2009 г., полное содержание которой вводится ссылкой в настоящую заявку.
Настоящая заявка является частичным продолжением безусловной заявки (номер подлежит уточнению), полученной в результате преобразования в соответствии с 37 C.F.R. § 1.53(c)(3) временной заявки US 61/223,134, поданной 06 июля 2009 г., в которой испрашивается конвенционный приоритет по временной заявке US 61/078,570, поданной 7 июля 2008 г.
ПРИЛОЖЕНИЕ НА МИКРОФИШАХ
Не применимо.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к технике беспроводной связи.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В проекте документа описания системы по стандарту IEEE 802.16m (IEEE 802.16m-08/003r1), датированного 15.04.2008, указывается: ′′Настоящий стандарт [802.16m] уточняет спецификацию WirelessMAN-OFDMA стандарта IEEE 802.16 для обеспечения улучшенного беспроводного интерфейса для работы в лицензированных диапазонах частот. Он отвечает требованиям сотового уровня следующего поколения сетей мобильной связи усовершенствованных систем IMT. Настоящее уточнение обеспечивает продолжение поддержки устаревшего оборудования WirelessMAN-OFDMA… Целью настоящего стандарта является обеспечение улучшения характеристик работы, необходимого для поддержки будущих усовершенствованных услуг и приложений, таких как, например, описанные союзом ITU в отчете ITU-R М.2072.′′
Кроме того, в документе ′′Требования к системам по стандарту IEEE 802.16m′′ (IEEE 802.16m-07/002r4), указывается: ′′Служебная информация, включая обмен информацией управления, а также служебная информация, относящаяся к передаче данных для всех приложений должна сокращаться, насколько это возможно без ухудшения общих характеристик работы, при обеспечении необходимой поддержки особенностей систем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предлагается способ для выполнения мобильной станцией в сети мобильной связи, включающий: получение из сети первого идентификатора мобильной станции при выполнении операции ranging, в которой участвует мобильная станция; использование первого идентификатора мобильной станции для извлечения содержимого по меньшей мере одного сообщения, полученного из сети при выполнении операции ranging; использование второго идентификатора мобильной станции, отличающегося от первого идентификатора, для извлечения содержимого по меньшей мере одного сообщения, полученного из сети после завершения операции ranging.
В настоящем изобретении также предлагается мобильная станция, содержащая: схемы приемного тракта, предназначенные для приема сообщений из сети, причем по меньшей мере одно сообщение получено при выполнении операции ranging и содержит первый идентификатор мобильной станции; и процессор, предназначенный для извлечения содержимого по меньшей мере одного сообщения, принятого из сети при выполнении операции ranging, в соответствии с первым идентификатором мобильной станции, и для извлечения содержимого по меньшей мере одного сообщения, принятого из сети после завершения операции ranging, в соответствии со вторым идентификатором, отличающимся от первого идентификатора мобильной станции.
В настоящем изобретении предлагается также машиночитаемый носитель информации, содержащий команды, считываемые компьютером, которые при их выполнении вычислительным устройством в мобильной станции, обеспечивают выполнение мобильной станцией: извлечения содержимого по меньшей мере одного сообщения, принятого из сети при выполнении операции ranging, в соответствии с первым идентификатором мобильной станции, и извлечения содержимого по меньшей мере одного сообщения, принятого из сети после завершения операции ranging, в соответствии со вторым идентификатором мобильной станции, отличающимся от первого идентификатора мобильной станции.
В настоящем изобретении также предлагается мобильная станция, содержащая: средство приема сообщений из сети, причем по меньшей мере одно сообщение получено при выполнении операции ranging и содержит первый идентификатор мобильной станции; средство извлечения содержимого по меньшей мере одного сообщения, принятого из сети при выполнении операции ranging, в соответствии с первым идентификатором мобильной станции, и средство извлечения содержимого по меньшей мере одного сообщения, принятого из сети после завершения операции ranging, в соответствии со вторым идентификатором, отличающимся от первого идентификатора мобильной станции.
В настоящем изобретении предлагается способ для выполнения базовой станцией в сети мобильной связи, включающий: передачу первого сообщения, предназначенного для мобильной станции, которое включает первый идентификатор для использования мобильной станцией при выполнении операции ranging; принятие решения о завершении операции ranging; передачу второго сообщения, предназначенного для мобильной станции, которое включает второй идентификатор для использования мобильной станцией при последующем обмене сообщениями с сетью.
В настоящем изобретении также предлагается базовая станция, содержащая: схемы передающего тракта, обеспечивающие передачу сообщений, предназначенных для мобильной станции; и процессор, обеспечивающий принятие решения о завершении операции ranging, в котором участвует мобильная станция, введение в первое сообщение, передаваемое при выполнении операции ranging, первого идентификатора мобильной станции для использования мобильной станцией при выполнении операции ranging и введение во второе сообщение второго идентификатора мобильной станции для использования мобильной станцией после завершения операции ranging.
В настоящем изобретении предлагается также машиночитаемый носитель информации, содержащий команды, считываемые компьютером, которые при их выполнении вычислительным устройством в базовой станции обеспечивают выполнение базовой станцией: введения в первое сообщение, предназначенное для мобильной станции, участвующей в процессе ranging, первого идентификатора мобильной станции для использования мобильной станцией при выполнении операции ranging; и введения во второе сообщение, предназначенное для мобильной станции, второго идентификатора мобильной станции для использования мобильной станцией после завершения операции ranging.
В настоящем изобретении также предлагается базовая станция, содержащая: средство передачи сообщений, предназначенных для мобильной станции; средство, обеспечивающее принятие решения о завершении операции ranging, в котором участвует мобильная станция; средство введения в первое сообщение, передаваемое при выполнении операции ranging, первого идентификатора мобильной станции для использования мобильной станцией при выполнении операции ranging, и средство введения во второе сообщение второго идентификатора мобильной станции для использования мобильной станцией после завершения операции ranging.
В настоящем изобретении также предлагается способ передачи данных, включающий: обращение к запоминающему устройству для получения данных, связанных с сервисным потоком, установленным с получателем, которые должны быть ему переданы; обращение к запоминающему устройству для получения управляющей информации, характеризующей сервисный поток; формирование дейтаграммы путем введения по меньшей мере некоторой части данных в полезную информацию дейтаграммы и введения в заголовок дейтаграммы управляющей информации, характеризующей сервисный поток, причем управляющая информация, характеризующая сервисный поток, занимает в заголовке меньше 16 бит; модуляцию ВЧ-сигнала дейтаграммой и передачу ВЧ-сигнала в среде беспроводной связи.
Другие особенности и признаки настоящего изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники после ознакомления с нижеприведенным описанием конкретных вариантов осуществления изобретения вместе с прилагаемыми фигурами и приложениями.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже описываются варианты осуществления настоящего изобретения, которые являются всего лишь примерами, со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, на которых одинаковые ссылочные номера на разных фигурах используются для указания сходных элементов:
фигура 1 - общая схема системы сотовой связи;
фигура 2 - блок-схема примера базовой станции, которая может быть использована для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 3 - блок-схема примера беспроводного терминала, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 4 - блок-схема примера ретрансляционной станции, которая может быть использована для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 5 - логическая блок-схема примера OFDM-передатчика, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 6 - логическая блок-схема примера OFDM-приемника, который может быть использован для осуществления некоторых вариантов настоящего изобретения;
фигура 7 - пример общей архитектуры сети, фигура 1 документа IEEE 802.16m-08/003r1;
фигура 8 - ретрансляционная станция в общей архитектуре сети, фигура 2 документа IEEE 802.16m-08/003r1;
фигура 9 - базовая модель системы, фигура 3 документа IEEE 802.16m-08/003r1;
фигура 10 - структура протокола стандарта IEEE 802.16m, фигура 4 документа IEEE 802.16m-08/003r1;
фигура 11 - блок-схема обработки потока данных между мобильной станцией (MS) и базовой станцией (BS) для IEEE 802.16m, фигура 5 документа IEEE 802.16m-08/003r1;
фигура 12 - блок-схема обработки управляющей информации между мобильной станцией и базовой станцией для стандарта IEEE 802.16m, фигура 6 документа IEEE 802.16m-08/003r1;
фигура 13 - архитектура общего протокола поддержки системы со многими несущими, фигура 7 документа IEEE 802.16m-08/003r1;
фигура 14 - блок-схема алгоритма обмена сообщениями между базовой станцией и мобильной станцией, участвующими в процессе ranging, для случая начального входа в сеть, в соответствии с одним из неограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 15 - принципиальная схема заголовка блока данных протокола управления доступом к среде (MAC PDU);
фигура 16 - один из вариантов блок-схемы алгоритма фигуры 14;
фигура 17 - другой вариант блок-схемы алгоритма фигуры 14;
фигура 18 - блок-схема алгоритма обмена сообщениями между базовой станцией и мобильной станцией, участвующими в процессе ranging, для случая повторного входа мобильной станции в сеть из состояния ожидания, в соответствии с одним из неограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 19 - блок-схема алгоритма обмена сообщениями между базовой станцией и мобильной станцией, участвующими в процессе ranging, для случая обновления информации местонахождения, в соответствии с одним из неограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 20 - диаграмма состояний мобильной станции, иллюстрирующая возможные состояния, включая состояние инициализации, состояние доступа, состояние соединения и состояние ожидания;
фигура 21 - более подробная схема перехода мобильной станции в состояние инициализации и выхода из него;
фигура 22 - более подробная схема перехода мобильной станции в состояние доступа и выхода из него;
фигура 23 - более подробная схема перехода мобильной станции в состояние соединения и выхода из него;
фигура 24 - более подробная схема перехода мобильной станции в состояние ожидания и выхода из него.
Необходимо четко представлять, что описание и чертежи приведены лишь для целей иллюстрации некоторых вариантов осуществления изобретения и для облегчения понимания сущности изобретения. Они не предназначены для определения объема изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем описании используются ссылки на стандарты IEEE 802.16 и IEEE 802.16m. Термин ′′IEEE 802.16′′, как он используется ниже в описании, охватывает версии стандарта IEEE 802.16, включая (без ограничения) стандарты 802.16-2004 и 802.16-2009, а термин ′′IEEE 802.16m′′ охватывает варианты стандарта IEEE 802.16m-08, включая (без ограничения) 802.16m-08/003r3, 802.16 т-08/003r1 и 802.16m-08/003r9a. Все вышеуказанные документы, содержание которых вводится ссылкой в настоящую заявку, доступны в IEEE по адресу 3 Park Avenue, New York, NY 10016-5997, USA, и они могут быть использованы для получения дополнительной исходной информации относительно среды, в которой могут найти применение определенные варианты настоящего изобретения.
На фигуре 1 показан контроллер (BSC) 10 базовых станций, который управляет беспроводной связью внутри сот 12, обслуживаемых соответствующими базовыми станциями (BS) 14. В некоторых конфигурациях каждая сота дополнительно разделена на секторы 13 или зоны (не показаны). В общем случае каждая базовая станция 14 обеспечивает связь с мобильными станциями (MS) 16, находящимися в пределах соты 12, связанной с соответствующей базовой станцией 14. Мобильные станции 16 могут указываться как мобильные терминалы, станции беспроводной связи, беспроводные терминалы, абонентские станции, абонентские терминалы и т.п.
Перемещения мобильных станций 16 относительно базовых станций 14 приводит к значительным флуктуациям характеристик канала. Как показано на фигуре 1, базовые станции 14 и абонентские станции 16 могут содержать по несколько антенн для обеспечения пространственного разноса сигналов. В некоторых схемах могут использоваться ретрансляционные станции 15, помогающие обеспечивать связь между базовыми станциями 14 и мобильными станциями 16. Мобильная станция 16 может быть передана из любой соты 12, сектора 13, зоны (не показана), от базовой станции 14 или ретрансляционной станции 15 в другую соту 12, сектор 13, зону (не показана), базовую станцию 14 или ретрансляционную станцию 15. В некоторых конфигурациях базовые станции 14 обмениваются информацией между собой и с другой сетью (такой как базовая сеть или сеть Интернет, не показаны) по транзитной сети 11. В некоторых конфигурациях контроллер 10 базовых станций не используется.
На фигуре 2 представлена схема одного из вариантов базовой станции 14. Базовая станция 14 в общем случае содержит систему 20 управления, процессор 22 основной полосы частот, схемы 24 радиопередающего тракта, схемы 26 радиоприемного тракта, антенны 28 и сетевой интерфейс 30. Схемы 26 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одним или несколькими удаленными передатчиками мобильных станций 16 (см. фигуру 3) и ретрансляционных станций 15 (см. фигуру 4). Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
Процессор 22 основной полосы частот обрабатывает оцифрованный принятый сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 22 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах или на специализированных интегральных схемах. Затем принятая информация передается по беспроводной сети через сетевой интерфейс 30 или передается на другую мобильную станцию 16, обслуживаемую базовой станцией 14, напрямую или через ретранслятор 15.
На передающей стороне процессор 22 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из сетевого интерфейса 30 под управлением системы 20 управления и кодирует данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 24 радиопередающего тракта, где они модулируют один или несколько несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 28 через согласующие схемы (не показаны). Ниже описываются более подробно процессы модуляции и обработки.
На фигуре 3 представлена схема одного из вариантов мобильной станции 16. Так же, как базовая станция 14, мобильная станция 16 содержит систему 32 управления, процессор 34 основной полосы частот, схемы 36 радиопередающего тракта, схемы 38 радиоприемного тракта, антенны 40 и схемы интерфейса 42 пользователя. Схемы 38 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одной или несколькими базовыми станциями 14 и ретрансляционными станциями 15. Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
Процессор 34 основной полосы частот обрабатывает оцифрованный принятый сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 34 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах и на специализированных интегральных схемах.
Для осуществления передачи процессор 34 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из системы 32 управления и кодирует эти данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 36 радиопередающего тракта, где они используются модулятором для модуляции одного или нескольких несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 40 через согласующие схемы (не показаны). Специалистам в данной области техники известны различные технологии модуляции и обработки, которые используются для передачи сигналов между мобильным терминалом и базовой станцией, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию.
При использовании модуляции OFDM полоса частот передачи делится на множество ортогональных несущих частот. Каждая несущая частота модулируется цифровыми данными, которые должны быть переданы. Поскольку при модуляции OFDM осуществляется разбиение полосы передачи на множество несущих частот, то ширина полосы частот для каждой несущей частоты уменьшается, и время модуляции для нее увеличивается. Поскольку все несущие передаются параллельно, то скорость передачи для цифровых данных или символов на некоторой заданной несущей частоте ниже, чем в случае одной несущей.
При модуляции OFDM используется обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ) информации, которая должна быть передана. При демодуляции осуществляется быстрое преобразование Фурье принятого сигнала (БПФ), обеспечивающее извлечение переданной информации. На практике ОБПФ и БПФ осуществляются с использованием цифровой обработки сигнала, при которой выполняется обратное дискретное преобразование Фурье (ОДПФ) и дискретное преобразование Фурье (ДПФ), соответственно. Соответственно, характерной особенностью модуляции OFDM является формирование ортогональных поднесущих частот для множества полос в канале передачи. Модулированные сигналы представляют собой цифровые данные, имеющие сравнительно низкую скорость передачи и способные находиться в пределах своих соответствующих частотных полос. Отдельные несущие частоты не модулируются непосредственно цифровыми сигналами. Вместо этого все несущие частоты модулируются одновременно с использованием ОБПФ.
Множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA) является многопользовательской схемой цифровой модуляции OFDM. Множественный доступ получают в OFDMA путем назначения подгрупп поднесущих отдельным пользователям. В этом случае обеспечивается низкоскоростная передача данных от нескольких пользователей. Так же, как и в случае OFDM, в OFDMA используется множество близко расположенных поднесущих, однако эти поднесущие разделены на группы. Каждая такая группа называется подканалом. Поднесущие, формирующие подканал, необязательно должны располагаться рядом. В линии нисходящей связи подканал может использоваться для разных приемников. В восходящей линии связи передатчику может быть выделено несколько подканалов. Формируемые подканалы могут выделяться мобильным станциям в зависимости от характеристик их каналов и требований, связанных с передачей данных. Используя процесс формирования подканалов, в пределах одного временного слота, базовая станция может назначать повышенную мощность передачи на пользовательские устройства с низким отношением сигнал/шум и пониженную мощность передачи на пользовательские устройства с более высоким отношением сигнал/шум. Формирование подканалов также дает возможность базовой станции назначать более высокую мощность для подканалов, выделенных мобильным станциям, находящимся в помещениях, что улучшает зону покрытия в зданиях. Формирование подканалов в восходящей линии связи может экономить энергию передачи в пользовательских устройствах, поскольку они могут концентрировать мощность только в определенных выделенных им подканалах. Эта возможность экономии энергии особенно важна для пользовательских устройств, работающих на батареях.
Модуляция OFDM может использоваться по меньшей мере в линии нисходящей передачи, от базовых станций 14 на мобильные станции 16. Каждая базовая станция 14 имеет ′′n′′ передающих антенн 28 (n≥1), и каждая мобильная станция 16 имеет "m" приемных антенн 40 (m≥1). Причем следует иметь в виду, что в принципе и передающие, и приемные антенны могут использоваться как для приема, так и для передачи с использованием соответствующих антенных переключателей. Когда используются ретрансляционные станции 15, то OFDM может использоваться для нисходящей передачи от базовых станций 14 на ретрансляторы 15 и далее на мобильные станции 16.
В восходящей линии связи мобильные станции 16 могут использовать схему OFDMA цифровой модуляции. Когда используются ретрансляционные станции 15, то OFDMA может использоваться для нисходящей передачи от базовых станций 14 на ретрансляторы 15 и далее на мобильные станции 16.
Необходимо отметить, что выбор схемы OFDM в линии нисходящей связи и схемы OFDMA в восходящей линии связи ни в коем случае не является ограничением, то есть могут использоваться и другие схемы модуляции.
На фигуре 4 представлена схема одного из вариантов ретрансляционной станции 15. Так же, как базовая станция 14 и мобильная станция 16, ретрансляционная станция 15 содержит систему 132 управления, процессор 134 основной полосы частот, схемы 136 радиопередающего тракта, схемы 138 радиоприемного тракта, антенны 130 и схемы 142 модуля ретрансляции. Схемы 142 модуля ретрансляции обеспечивают ретранслятору 15 возможность осуществления связи между базовой станцией 14 и мобильными станциями 16. Схемы 138 радиоприемного тракта осуществляют прием несущих информацию радиочастотных сигналов, передаваемых одной или несколькими базовыми станциями 14 и мобильными станциями 16. Усилитель с низким уровнем шумов и фильтр (не показаны) могут обеспечивать усиление сигнала и исключение из него широкополосных помех. После этого схемы преобразования сигнала с понижением частоты и оцифровки (не показаны) преобразуют принятый отфильтрованный сигнал в сигнал на промежуточной или основной частоте, который затем преобразуется в цифровую форму с формированием одного или нескольких потоков цифровой информации.
Процессор 134 основной полосы частот обрабатывает принятый оцифрованный сигнал для извлечения информации или бит данных, переносимых принятым сигналом. Эта обработка обычно включает демодуляцию, декодирование и коррекцию ошибок. Процессор 134 основной полосы частот обычно реализуется на одном или нескольких цифровых сигнальных процессорах и на специализированных интегральных схемах.
Для осуществления передачи процессор 134 основной полосы частот принимает оцифрованные данные, которые могут представлять собой голос, данные или информацию управления, из системы 132 управления и кодирует эти данные для передачи. Закодированные данные передаются в схемы 136 радиопередающего тракта, где они используются модулятором для модуляции одного или нескольких несущих сигналов, имеющих необходимую частоту или частоты передачи. Усилитель мощности (не показан) усиливает модулированные сигналы несущей частоты до уровня, подходящего для передачи, и направляет модулированные сигналы несущей частоты в антенны 130 через согласующие схемы (не показаны). Как это уже указывалось, специалистам в данной области техники известны различные технологии модуляции и обработки, которые используются для передачи сигналов между мобильной и базовой станциями, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию.
Ниже со ссылками на фигуру 5 описывается логическая архитектура процесса передачи при использовании схемы OFDM. Сначала контроллер 10 базовых станций передает на базовую станцию 14 данные, которые должны быть переданы на мобильные станции 16, либо напрямую, либо через ретрансляционную станцию 15. Базовая станция 14 может использовать показатели качества канала (CQI), связанного с мобильными терминалами, для планирования данных для передачи, а также для выбора подходящих схем кодирования и модуляции для передачи запланированных данных. Параметры CQI могут быть получены непосредственно от мобильных станций 16 или могут быть определены на базовой станции 14 по получаемой от них информации. В любом случае параметр CQI для каждой мобильной станции 16 определяется степенью изменения амплитуды сигнала в канале (частотной характеристики) в полосе частот OFDM.
Запланированные данные 44, представляющие собой поток бит, скремблируются с использованием логической схемы 46 скремблирования таким образом, чтобы снизить величину отношения пиковой и средней мощностей, связанных с данными. Для скремблированных данных определяется циклический контрольный код (CRC) и добавляется к скремблированным данным с использованием логической схемы 48 добавления кода CRC. После этого выполняется канальное кодирование с использованием логической схемы 50 канального кодирования для эффективного введения избыточности в данные, чтобы обеспечить обнаружение и исправление ошибок на мобильной станции 16. Аналогично, канальное кодирование для определенной мобильной станции 16 определяется параметром CQI. В некоторых вариантах логическая схема 50 канального кодирования использует известный алгоритм турбокодирования. После этого закодированные данные обрабатываются с использованием логической схемы 52 согласования скорости передачи данных для компенсации увеличения объема данных, связанного с кодированием.
Для перемежения бит в закодированных данных используется логическая схема 54 перемежения для минимизации потерь идущих подряд бит данных. Полученная последовательность бит данных упорядоченным образом отображается логической схемой 56 отображения в соответствующие символы, определяемые выбранной модуляцией в полосе частот. Могут использоваться, например, следующие схемы модуляции: квадратурная амплитудная модуляция (QAM) или квадратурная фазовая модуляция (QPSK). Глубина модуляции может быть выбрана в зависимости от параметра CQI, полученного для определенной мобильной станции. Символы могут быть упорядоченным образом перегруппированы с использованием логической схемы 58 перемежения символов для дальнейшего повышения устойчивости передаваемого сигнала к периодическим потерям данных, вызываемым частотно-селективными замираниями (федингом).
На этой стадии группы бит отображены в символы, представляющие точки в диаграмме амплитуд и фаз сигналов (созвездие). Когда необходимо использовать пространственный разнос, блоки символов обрабатываются дополнительно с использованием логической схемы 60 кодирования для получения пространственно-временных блочных кодов, в результате чего передаваемые сигналы становятся более устойчивыми к помехам, и при этом упрощается их декодирование в мобильной станции 16. Логическая схема кодирования ′′n′′ Система 20 управления и/или процессор 22 основной полосы частот, как это было описано со ссылками на фигуру 5, будут обеспечивать сигнал управления отображением для управления процессом STC-кодирования. На этой стадии символы для ′′n′′ выходов представляют данные, которые должны быть переданы и которые могут быть извлечены в мобильной станции 16.
Для рассматриваемого варианта принимается, что базовая станция 14 имеет две антенны 28 (n=2), и логическая схема 60 STC-кодирования обеспечивает два выходных потока символов. Соответственно, каждый из потоков символов, формируемых логической схемой 60 кодирования ОБПФ, показанные отдельно для лучшего понимания. Специалистам в данной области техники будет понятно, что для обеспечения такой цифровой обработки сигналов может использоваться один или несколько процессоров, по отдельности или в сочетании с другими процессорами, рассмотренными в настоящем описании. В одном из примеров процессоры 62 ОБПФ обрабатывают соответствующие символы для осуществления в отношении них обратного преобразования Фурье. На выходе процессоров 62 ОБПФ обеспечиваются символы во временной области. Символы группируются во временной области в кадры, которые связываются с префиксом с помощью логической схемы 64 введения префиксов. Каждый полученный сигнал преобразуется с переносом его на более высокую промежуточную частоту и затем преобразуется в аналоговый сигнал с помощью соответствующей схемы 66 повышения частоты и цифроаналогового преобразования. Затем одновременно осуществляется модуляция полученными аналоговыми сигналами требуемой радиочастоты, усиление и передача через схемы 68 ВЧ-тракта и антенны 28. Следует отметить, что между поднесущими частотами распределяются пилот-сигналы, известные мобильной станции 16, предполагаемому получателю информации. Мобильная станция 16, которая далее будет описана более подробно, может использовать эти пилот-сигналы для оценки качества канала.
На фигуре 6 иллюстрируется прием переданных сигналов мобильной станцией 16, либо напрямую от базовой станции 14, либо через ретранслятор 15. После получения переданных сигналов каждой из антенн 40 мобильной станции 16 эти сигналы демодулируются и усиливаются соответствующими схемами 70 ВЧ-тракта. В интересах точности и ясности изложения на фигуре 6 показан только один из двух приемных трактов. Схемы 72 аналогово-цифрового преобразования и преобразования (понижения) частоты осуществляют оцифровку и преобразование полученного аналогового сигнала для цифровой обработки. Полученный цифровой сигнал может использоваться схемами 74 автоматической регулировки усиления для управления усилением схем 70 ВЧ-тракта в зависимости от уровня принятого сигнала.
Сначала цифровой сигнал подается на вход логической схемы 76 синхронизации, которая содержит схему 78 грубой синхронизации, обеспечивающую буферизацию нескольких символов OFDM и вычисление автокорреляционной функции для двух последовательных символов OFDM. Полученный указатель времени, соответствующий максимуму вычисленной корреляции, задает временное окно для точной синхронизации, которое используется схемой 80 точной синхронизации для определения точного начального положения кадра на основе заголовков. Выходная информация схемы 80 точной синхронизации обеспечивает получение кадра схемой 84 выравнивания кадра. Надлежащее выравнивание кадра важно, чтобы последующая обработка с использованием БПФ обеспечивала точное преобразование из временной области в частотную область. Алгоритм точной синхронизации основан на корреляции между принятыми пилот-сигналами, содержащимися в заголовках, и локальной копией известной информации пилот-сигналов. После выравнивания кадра префикс символа OFDM удаляется схемой 86 удаления префиксов, и полученные совокупности символов направляются в схему 88 коррекции смещения частоты, которая осуществляет компенсацию системного сдвига частоты, связанного с отсутствием синхронизации местных генераторов передатчика и приемника. Логическая схема 76 синхронизации может содержать схему 82 оценки сдвигов частоты и времени, которая использует заголовки для оценки влияния этих сдвигов на переданный сигнал и передает эти оценки в схему 88 коррекции для надлежащей обработки символов OFDM.
На этой стадии символы OFDM во временной области уже готовы для преобразования в частотную область с помощью логической схемы 90, использующей БПФ. В результате преобразования получают символы в частотной области, которые подаются на вход логической схемы 92 обработки. Схема 92 обработки обеспечивает извлечение распределенного пилот-сигнала с помощью схемы 94 извлечения распределенного пилот-сигнала, затем на основе извлеченного пилот-сигнала с помощью схемы 96 осуществляет оценку канала и обеспечивает частотную характеристики канала для всех поднесущих частот с использованием схемы 98 реконструкции канала. Чтобы определить частотную характеристику канала для каждой поднесущей частоты, пилот-сигнал представляет собой множество пилот-символов, рассеянных по символам данных, передаваемым на OFDM-поднесущих, по известной схеме как во временной, так и в частотной областях. В логических схемах 92 обработки осуществляется сравнение принятых пилот-символов с пилот-символами, рассчитанными для определенных поднесущих в определенных временных интервалах, для определения частотной характеристики канала для поднесущих, на которых были переданы эти пилот-символы. При этом осуществляется интерполяция для оценки частотной характеристики канала для большинства, если не для всех, из остающихся поднесущих частот, для которых не обеспечиваются пилот-символы. Действительные и интерполированные частотные характеристики канала используются для оценки общей частотной характеристики канала, которая включает частотные характеристики для большей части, если не для всех, поднесущих в OFDM-канале.
Символы в частотной области и информация реконструкции канала, которые получают из частотных характеристик канала для каждого тракта приема сигнала, подаются на вход STC-декодера 100, который осуществляет STC-декодирование в обоих приемных трактах для восстановления переданных символов. Реконструкция канала обеспечивает схему 100 STC-декодирования информацией для коррекции частотной характеристики, достаточной для устранения искажений, вносимых каналом передачи, при обработке соответствующих символов в частотной области.
Логическая схема 102 обратного перемежения, логика работы которой соответствует логике работы схемы 53 передатчика, осуществляющей перемежение символов, восстанавливает порядок следования извлеченных символов. Затем логическая схема 104 обратного отображения осуществляет демодулирование или обратное отображение полученной последовательности символов. После этого схема 106 обратного перемежения бит, логика работы которой соответствует логике работы схемы 54 передатчика, осуществляющей перемежение бит, восстанавливает исходный порядок следования бит. После этого полученная последовательность бит обрабатывается схемой 108 обратной коррекции скорости передачи данных и подается на вход схемы 110 декодера канала для восстановления скремблированных данных и контрольной суммы CRC. Соответственно, схема 112 удаляет контрольную сумму CRC, обычным образом проверяет скремблированные данные и подает их на логическую схему 114 дескремблирования, которая осуществляет дешифрование с использованием известного кода дескремблирования базовой станции для получения исходных данных 116.
Параллельно с восстановлением данных 116 определяется и передается на базовую станцию 14 параметр CQI или по меньшей мере информация, достаточная для определения на базовой станции 14 параметра CQI. Как уже отмечалось, параметр CQI может определяться отношением мощности сигнала на несущей частоте к помехе (CR), а также степенью изменения частотной характеристики канала для различных поднесущих частот в диапазоне частот OFDM. Во втором случае для определения степени изменения частотной характеристики канала в диапазоне частот OFDM будет использоваться усиление канала для каждой поднесущей частоты для передачи информации, сравниваемой для различных поднесущих частот. Хотя существуют различные способы измерения степени изменения частотной характеристики канала, однако существует только один способ вычисления стандартного отклонения усиления канала для каждой поднесущей частоты в диапазоне частот OFDM, используемом для передачи данных.
В некоторых вариантах ретрансляционная станция может работать в режиме разделения времени с использованием только одного средства радиосвязи, или же могут использоваться несколько таких средств.
На фигуре 7 показана базовая модель сети, которая представляет собой логическую схему сети, поддерживающей беспроводную связь между базовыми станциями 14, мобильными станциями 16 и ретрансляционными станциями 15 в соответствии с неограничивающим вариантом осуществления настоящего изобретения. В базовой модели сети указаны функциональные компоненты и опорные точки, в которых осуществляется взаимодействие между этими функциональными компонентами. В частности, базовая модель сети может содержать мобильную станцию 16, сеть услуг доступа (ASN) и сеть услуг соединений (CSN).
Сеть ASN можно определить как полный набор сетевых функций, необходимых для обеспечения радиосвязи с абонентом (например, с абонентом системы IEEE 802.16е или системы IEEE 802.16m). Сеть ASN может содержать сетевые элементы, такие как базовые станции (BS) 14 и один или несколько шлюзов ASN. Одна сеть ASN может совместно использоваться несколькими сетями CSN. Сеть ASN может обеспечивать следующие функции:
Возможность соединения с мобильной станцией 16 на уровнях 1 и 2;
Передача сообщений AAA (аутентификации, авторизации и учета сеанса) провайдеру услуг домашней сети абонента для аутентификации, авторизации и учета сеанса для сеансов абонента;
Обнаружение сети и выбор предпочтительного провайдера сетевых услуг абонента;
Функции ретранслятора для установления соединения уровня 3 с мобильной станцией 16 (например, назначение IP-адреса);
Управление ресурсами радиосвязи.
Кроме вышеуказанных функций для носимых и мобильных станций, сеть ASN может также поддерживать следующие функции:
- Обеспечение мобильности с привязкой к сети ASN;
- Обеспечение мобильности с привязкой к сети CSN;
- Вызов;
Туннелирование ASN-CSN.
Сеть CSN можно определить как набор сетевых функций, которые обеспечивают абонента услугами соединений по IP-протоколу. Сеть CSN может обеспечивать следующие функции:
- Назначение IP-адреса мобильной станции и параметров оконечного устройства для сеансов пользователя;
- Сервер или прокси-сервер обеспечения аутентификации, авторизации и учета сеанса;
- Управление политикой и доступом в соответствии с абонентскими профилями пользователей;
- Поддержка туннелирования ASN-CSN;
- Биллинг для абонентов и расчеты между операторами;
- Туннелирование между CSN для обеспечения роуминга;
Мобильность между ASN.
Сеть CSN может обеспечивать услуги, связанные с местонахождением, услуги соединений ′′точка-точка′′, регистрацию, авторизацию и/или возможность подключения к мультимедийным сервисам по IP-протоколу. Сеть CSN может также содержать такие сетевые элементы, как маршрутизаторы, прокси/серверы аутентификации, авторизации и учета сеансов, пользовательские базы данных и межсетевые шлюзы. В случае IEEE 802.16m сеть CSN может использоваться как часть провайдера сетевых услуг по стандарту IEEE 802.16m или же как часть провайдера сетевых услуг по стандарту IEEE 802.16е.
Кроме того, для улучшения покрытия и/или пропускной способности могут использоваться ретрансляционные станции 15. Как показано на фигуре 8, базовая станция 14, которая может поддерживать устаревшие ретрансляционные станции, осуществляет связь с такой станцией в ′′зоне устаревшего оборудования′′. Базовой станции 14 нет необходимости в поддержке протокола для работы с устаревшим оборудованием в ′′зоне 16 m′′. Структура протокола ретрансляции может основываться на структуре IEEE 802-16j, хотя и может отличаться от протоколов IEEE 802-16j в ′′зоне устаревшего оборудования′′.
На фигуре 9 представлена схема базовой модели системы, которая применяется как к базовой станции 14, так и к мобильной станции 16 и содержит различные функциональные блоки, включая подуровень общей части (CPS) управления доступом к среде (MAC), подуровень конвергенции, подуровень безопасности и физический уровень (PHY).
Подуровень конвергенции осуществляет отображение данных внешней сети, полученных через SAP подуровня конвергенции, в сервисные блоки данных MAC, получаемые MAC CPS через MAC SAP, классификацию сервисных блоков данных внешней сети и связывание их с MAC SFID и CID, подавление/сжатие заголовков полезной информации (для конечного пользователя).
Подуровень безопасности осуществляет аутентификацию, безопасный обмен ключами и шифрование.
Физический уровень выполняет протокол и функции физического уровня.
Ниже описывается более подробно подуровень общей части MAC. Прежде всего необходимо понимать, что управление доступом к среде (MAC) ориентировано на соединения. То есть для целей отображения услуг на мобильной станции 16 и связывания различных уровней качества услуг передача данных осуществляется с точки зрения ′′соединений′′. В частности, когда мобильная станция 16 установлена в системе, могут обеспечиваться ′′сервисные потоки′′. Вскоре после регистрации мобильной станции 16 соединения связываются с этими сервисными потоками (одно соединение на один сервисный поток) для обеспечения точки отсчета, относительно которой запрашивается полоса пропускания. Далее, могут быть установлены новые соединения, когда услугу пользователя необходимо изменить. Соединение определяет как преобразование процессов конвергенции, принадлежащих одному уровню, которые используют MAC, так и сервисный поток. Сервисный поток определяет QoS-параметры для блоков данных протокола MAC, которыми осуществляется обмен на соединении. Таким образом, сервисные потоки являются неотъемлемой частью процесса выделения полосы пропускания. В частности, мобильная станция 16 запрашивает полосу пропускания для восходящей линии связи в расчете на каждое соединение (неявно определяя сервисный поток). Полоса пропускания может быть назначена базовой станцией мобильной станции в ответ на запросы соединений со стороны мобильной станции.
Как показано на фигуре 10, подуровень общей части MAC (CPS) подразделяется на функции организации и управления ресурсами радиосвязи (RRCM) и функции управления доступом к среде (MAC).
Функции RRCM включают несколько функциональных блоков, которые связаны с функциями ресурсов радиосвязи, такими как:
- Управление ресурсами радиосвязи
- Управление мобильностью
- Управление точками входа в сеть
- Управление определением местонахождения
- Управление режимом ожидания
- Управление безопасностью
- Управление конфигурацией системы
- MBS (услуги широковещательной и групповой передачи)
- Управление сервисными потоками и соединениями
- Функции ретрансляции
- Самоорганизация
- Разделение несущей.
Управление ресурсами радиосвязи
Блок управления ресурсами радиосвязи корректирует параметры сети радиосвязи в зависимости от загрузки сети трафиком и включает также функцию управления нагрузкой (распределение нагрузки), управления установлением соединений и борьбы с помехами.
Управление мобильностью
Блок управления мобильностью поддерживает функции, связанные с передачей внутри/между RAT. Блок управления мобильностью осуществляет формирование и поддержание сетевой топологии внутри/между RAT, что включает объявления и измерения, управляет возможными соединениями базовой станции и мобильных станций, находящихся поблизости, а также принимает решение о выполнении передачи мобильной станции внутри/между RAT.
Управление точками входа в сеть
Блок управления точками входа в сеть отвечает за процедуры инициализации и доступа. Блок управления точками входа в сеть может формировать управляющие сообщения, которые необходимы в процедурах доступа, а именно при выполнении ranging, при обмене основными параметрами, при регистрации и т.п.
Управление определением местонахождения
Блок управления определением местонахождения отвечает за поддержку услуг, связанных с определением местонахождения (LBS). Блок управления определением местонахождения может формировать сообщения, содержащие информацию LBS.
Управление режимом ожидания
Блок управления режимом ожидания управляет операцией обновления местонахождения в режиме ожидания. Блок управления режимом ожидания управляет режимом ожидания и формирует вызывные сообщения на основе информации контроллера вызовов в базовой сети.
Управление безопасностью
Блок управления безопасностью отвечает за процессы аутентификации/авторизации и обмена ключами для обеспечения безопасности передачи данных.
Управление конфигурацией системы
Блок управления конфигурацией системы организует параметры конфигурации системы, а также системные параметры и информацию конфигурации системы для передачи в мобильную станцию.
MBS (услуги широковещательной и групповой передачи)
Блок MBS (услуги широковещательной и групповой передачи) управляет сообщениями и данными, связанными с услугами широковещательной и/или групповой передачи данных.
Управление сервисными потоками и соединениями
Блок управления сервисными потоками и соединениями назначает ′′идентификаторы мобильных станций′′ (или идентификаторы станций - STID), а также ′′идентификаторы потока′′ (FID) при выполнении процедур доступа, передачи и создания сервисных потоков. Идентификаторы мобильных станций и потоков будут рассмотрены ниже.
Функции ретрансляции
Блок функции ретрансляции обеспечивает поддержку механизмов ретрансляции со многими переприемами. Эти функции включают процедуры поддержания путей ретрансляции между базовой станцией и ретрансляционной станцией доступа.
Самоорганизация
Блок самоорганизации выполняет функции поддержки механизмов системы по ее конфигурированию и оптимизации. Эти функции включают процедуру запроса ретрансляционных и мобильных станций на передачу измерений для конфигурирования и оптимизации системы и приема запрошенных измерений.
Разделение несущей
Блок разделения несущей обеспечивает управление распределением физического уровня по множеству частотных каналов. Каналы могут иметь разные полосы пропускания (например, 5, 10 и 20 МГц), которые могут примыкать друг к другу, или же между ними могут быть разрывы. Каналы могут иметь одинаковые или разные режимы дуплексной связи, например дуплексная связь с частотным разделением (FDD), дуплексная связь с временным разделением (TDD), или же они могут представлять сочетание двунаправленных и только вещательных каналов. Для смежных частотных каналов перекрывающиеся защитные поднесущие выравниваются в частотной области для использования для передачи данных.
Управление доступом к среде (MAC) включает функциональные блоки, которые связаны со средствами управления физическим уровнем и каналами связи, такими как:
- Управление физическим уровнем (PHY)
- Передача управляющих сообщений
- Управление в дежурном режиме
- Качество обслуживания (QoS)
- Планирование и объединение ресурсов
- Автоматический запрос (ARQ)
- Фрагментация/упаковка
- Формирование блоков данных протокола MAC (MAC PDU)
- Одновременная работа по разным стандартам радиосвязи
- Переадресация данных
- Борьба с помехами
- Координация работы базовых станций.
Управление физическим уровнем (PHY)
Блок управления PHY включает функции получения и обработки сигнальной информации PHY, такие как ranging, измерение/обратная связь (CQI) и положительные/отрицательные квитанции на автоматические запросы повторения передачи (HARQ ACK/NACK). На основе информации CQI и HARQ ACK/NACK блок управления PHY определяет качество канала, как оно оценивается мобильной станцией, и осуществляет адаптацию канала путем коррекции схем модуляции и кодирования (MCS) и/или мощности передачи. При выполнении операции ranging блок управления PHY осуществляет синхронизацию в восходящей линии связи с корректировкой мощности, оценками сдвига частоты и времени.
Передача управляющих сообщений
Блок передачи управляющих сообщений формирует сообщения выделения ресурсов.
Управление в дежурном режиме
Блок управления в дежурном режиме обеспечивает выполнение процедуры дежурного режима. Блок управления в дежурном режиме может также формировать сигнальную информацию MAC, относящуюся к дежурному режиму, и может обмениваться информацией с блоком планирования и объединения ресурсов для обеспечения надлежащей работы в дежурном режиме.
Качество обслуживания (QoS)
Блок QoS осуществляет управление QoS, используя параметры QoS, поступающие из блока управления сервисными потоками и соединениями для каждого соединения.
Планирование и объединение ресурсов
Блок планирования и объединения ресурсов планирует и объединяет пакеты в соответствии с характеристиками соединений. Для учета характеристик соединений блок планирования и объединения ресурсов получает для каждого соединения информацию QoS из блока QoS.
Автоматический запрос (ARQ)
Блок ARQ выполняет функцию ARQ уровня MAC. Для соединений с ARQ блок ARQ разбивает логически сервисные блоки данных MAC на блоки ARQ и нумерует каждый логический блок ARQ. Блок ARQ может также формировать управляющие сообщения ARQ, такие как сообщение обратной связи (информация ACK/NACK).
Фрагментация/упаковка
Блок фрагментации/упаковки выполняет фрагментацию или упаковку блоков данных мобильных станций в соответствии с результатами работы блока планирования и объединения ресурсов.
Формирование блоков данных протокола MAC (MAC PDU)
Блок формирования MAC PDU формирует их таким образом, что базовая станция и мобильная станция могут передавать трафик пользователя или управляющие сообщения в канал PHY. Блок формирования MAC PDU вставляет заголовок MAC и может добавлять подзаголовки.
Одновременная работа по разным стандартам радиосвязи
Блок одновременной работы по разным стандартам радиосвязи выполняет функции поддержки одновременной работы радиоустройств стандарта IEEE 802.16m и других стандартов, находящихся на одной и той же мобильной станции.
Переадресация данных
Блок переадресации данных выполняет функции переадресации, когда в линии между базовой станцией и мобильной станцией имеются ретрансляционные станции. Блок переадресации данных может взаимодействовать с другими блоками, такими как блок планирования и объединения ресурсов и блок формирования MAC PDU.
Борьба с помехами
Блок борьбы с помехами выполняет функции управления помехами между сотами/секторами. Эти функции могут включать:
- Использование возможностей уровня MAC
- Передачу информации измерений и оценок помех в составе сигнальной информации MAC
- Ослабление помех за счет планирования и гибкого многократного использования частот
- Использование возможностей уровня PHY
- Регулирование мощности передачи
- Придание помехам случайного характера
- Подавление помех
- Измерение помех
- Предварительное кодирование и формирование диаграммы направленности передатчика.
Координация работы базовых станций
Блок координации работы базовых станций координирует действия нескольких базовых станций путем обмена информацией, например информацией об управлении помехами. Функции этого блока включают обеспечение обмена информацией, например, об управлении помехами, между базовыми станциями, в составе сигнальной информации базовой сети и сообщений мобильных станций на уровне MAC. Такая информация может содержать характеристики помех, например результаты измерений помех и т.п.
На фигуре 11 показан поток данных трафика пользователя и его обработка на базовой станции 14 и мобильной станции 16. Пунктирные стрелки указывают поток данных трафика пользователя от сетевого уровня на физический уровень и в обратную сторону. На передающей стороне пакет сетевого уровня обрабатывается подуровнем конвергенции, функцией ARQ (если используется), функцией фрагментации/упаковки и функцией формирования блоков MAC PDU, которые передаются на физический уровень. На принимающей стороне блок SDU физического уровня обрабатывается функцией формирования блоков MAC PDU, функцией фрагментации/упаковки, функцией ARQ (если используется) и функцией подуровня конвергенции для формирования пакетов сетевого уровня. Сплошные стрелки показывают базовые компоненты управления между функциями CPS и между CPS и PHY, которые связаны с обработкой данных трафика пользователя.
На фигуре 12 показан поток сигнальной информации плоскости управления CPS и обработка на базовой станции 14 и мобильной станции 16. На передающей стороне пунктирные стрелки указывают поток сигнальной информации плоскости управления от функций плоскости управления к функциям плоскости данных и обработку сигнальной информации плоскости управления функциями плоскости данных для формирования соответствующей сигнальной информации MAC (например, управляющих сообщений MAC, заголовков/подзаголовков MAC) для передачи по линии беспроводной связи. На принимающей стороне пунктирные стрелки указывают обработку принятой по радиоканалу сигнальной информации MAC функциями плоскости данных и прием соответствующей сигнальной информации плоскости управления функциями плоскости управления. Сплошные стрелки показывают базовые элементы управления между функциями CPS и между CPS и PHY, которые связаны с обработкой сигнальной информации плоскости управления. Сплошные стрелки между функциональными блоками M_SAP/C_SAP и MAC указывают базовые компоненты управления и организации в направлении системы управления и организации сети (NCMS) и в обратном направлении. Базовые компоненты в направлении M_SAP/C_SAP и в обратном направлении определяют задействованные функциональные возможности сети, такие как борьба с взаимными помехами между базовыми станциями, управление мобильностью внутри/между RAT и т.п. и функциональные возможности, относящиеся к управлению, такие как управление определением местонахождения, конфигурирование системы и т.д.
Неограничивающие примеры управляющих сообщений MAC включают DL-MAP, UL-MAP, DCD и UCD. Хотя перечень обозначений из IEEE 802.16 и/или 802.16m был принят, необходимо понимать, что строгое соблюдение любого из стандартов не является обязательным, и специалисты осознают, что использование общепринятых обозначений помогает понять сущность изобретения и никоим образом не ограничивает его объем.
Обозначения DL-MAP и UL-MAP могут использоваться для определения доступа к информации линий нисходящей и восходящей линии связи, соответственно. DL-MAP является управляющим сообщением MAC, которое определяет начальные времена кластеров в линии нисходящей связи. Аналогично, UL-MAP является массивом информации, которая определяет полный доступ (восходящая линия) для всех мобильных станций в интервале планирования ресурсов. По существу DL-MAP и UL-MAP могут рассматриваться как указатели кадров для линий нисходящей и восходящей линии связи, широковещательно передаваемые базовой станцией.
Сообщение DCD (дескриптор канала нисходящей связи) является широковещательным управляющим сообщением MAC, передаваемым периодически базовой станцией для обеспечения профайлов кластеров (наборы физических параметров), которые могут использоваться физическим каналом нисходящей связи, в дополнение к другим используемым параметрам линии нисходящей связи. Сообщение UCD (дескриптор канала восходящей линии связи) является широковещательным управляющим сообщением MAC, передаваемым периодически базовой станцией для обеспечения профайлов кластеров (наборы физических параметров), которые могут использоваться физическим каналом восходящей линии связи, в дополнение к другим используемым параметрам восходящей линии связи.
На фигуре 13 представлена архитектура базового протокола, определяющего поддержку системы со многими несущими частотами. Общая часть уровня MAC может управлять распределением физического уровня PHY по множеству частотных каналов. Некоторые сообщения MAC, переданные на одной несущей, могут накладываться также и на другие несущие. Каналы могут иметь разные полосы пропускания (например, 5, 10 и 20 МГц), которые могут примыкать друг к другу, или же между ними могут быть разрывы. Каналы могут иметь одинаковые или разные режимы дуплексной связи, например FDD, TDD, или же они могут представлять собой сочетание двунаправленных и только вещательных каналов.
Общая часть MAC может поддерживать одновременную работу мобильных станций 16 с разными возможностями, такими как работа только по одному каналу в один момент времени или работа на нескольких каналах, которые могут примыкать друг к другу, или же между ними могут быть разрывы.
На фигуре 20 представлена схема переходов между возможными состояниями мобильной станции 16. На схеме фигуры 20, являющейся неограничивающим примером, показаны четыре состояния: состояние инициализации, состояние доступа, состояние соединения и состояние ожидания.
Состояние инициализации
В состоянии инициализации (см. фигуру 21) мобильная станция 16 осуществляет выбор соты путем поиска, синхронизации и получения информации о конфигурации системы перед переходом в состояние доступа. Если мобильная станция 16 не может надлежащим образом выполнить декодирование информации о конфигурации системы и выбор соты, то она возвращается к выполнению поиска и синхронизации в линии нисходящей связи. Если мобильная станция 16 успешно декодирует указанную информацию и выбирает для связи базовую станцию 14, то она переходит в состояние доступа.
Состояние доступа
В состоянии доступа (см. фигуру 22) мобильная станция осуществляет вход в сеть через базовую станцию 14. Вход в сеть представляет собой многоступенчатый процесс, состоящий из ranging, согласования параметров (до аутентификации), аутентификации и авторизации, обмена параметрами и регистрации.
Последовательность стадий процедуры входа в систему от поиска в линии нисходящей связи и синхронизации до установления соединения может быть следующей (неограничивающий пример):
Поиск и синхронизация в линии нисходящей связи, получение сообщения предоставления (grant) восходящей линии связи и получение описания канала нисходящей связи и канала восходящей линии связи:
- Начальный ranging (Initial ranging)
- Согласование параметров
- Авторизация и аутентификация/обмен ключами
- Регистрация на базовой станции 14
- Установление соединения.
В случае неудачной попытки входа в сеть мобильная станция 16 может перейти в состояние инициализации.
Состояние соединения
При нахождении в состоянии соединения мобильная станция 16 может работать в одном из трех режимах (см. фигуру 23): дежурный режим, активный режим и режим сканирования (поиска). В состоянии соединения мобильная станция 16 может поддерживать одно или несколько основных соединений, установленных в состоянии доступа. Кроме того, мобильная станция 16 и базовая станция 14 могут устанавливать дополнительные транспортные соединения. Мобильная станция может оставаться в состоянии соединения в процессе передачи обслуживания (хендовера). Мобильная станция 16 может перейти из состояния соединения в состояние ожидания по команде базовой станции 14. Нарушение установленных основных соединений может вызывать указание мобильной станции 16 на переход в состояние инициализации.
Когда мобильная станция 16 находится в состоянии соединения в активном режиме, базовая станция 14 может планировать для мобильной станции 16 передачу и прием при самой первой возможности в соответствии с реализуемым протоколом, то есть предполагается, что мобильная станция 16 доступна для базовой станции 14. Мобильная станция 16 может запросить переход из активного режима в дежурный режим или в режим поиска. Переход в дежурный режим или в режим поиска может происходить по команде базовой станции 14. Мобильная станция 16 может переходить в состояние ожидания из активного режима в состоянии соединения.
Когда мобильная станция 16 находится в дежурном режиме, она согласует с базовой станцией разделение ресурсов во времени на окна ′′сна′′ и окна прослушивания. Базовая станция 14 учитывает, что мобильная станция 16 может принимать передачи только в окнах прослушивания, и любой обмен по протоколу должен инициироваться в этом временном интервале. Переход мобильной станции 16 в активный режим осуществляется по принятому ею запросу базовой станции 14, содержащемуся в управляющих сообщениях. Мобильная станция 16 может переходить в состояние ожидания из дежурного режима в состоянии соединения во временных интервалах окон прослушивания.
Когда мобильная станция находится в режиме поиска, она выполняет измерения в соответствии с командами базовой станции 14. Когда мобильная станция 16 находится в режиме поиска, она недоступна для базовой станции 14. Мобильная станция 16 возвращается в активный режим по истечении интервала времени, согласованного с базовой станцией 14, которое отведено для поиска.
Режим ожидания
Состояние ожидания (см. фигуру 24) может включать, например, два независимых режима, а именно режим доступности для вызова и режим недоступности для вызова, в зависимости от использования мобильной станции 16 и от формирования МАС-сообщений. В состоянии ожидания мобильная станция 16 может экономить энергию путем переключения между режимом доступности для вызова и режимом недоступности для вызова.
В режиме ожидания мобильная станция 16 может входить в одну из групп вызова. Когда мобильная станция 16 находится в режиме ожидания, она может вводиться в состав групп вызова, имеющих различные размеры и формы, в зависимости от степени мобильности станции. Мобильная станция 16 принимает вызывное сообщение во время интервала прослушивания вызывных сообщений. Начало интервала прослушивания мобильной станцией вызывных сообщений определяется циклом вызывного процесса и его сдвигом. Сдвиг и цикл вызывного процесса могут быть заданы количеством суперкадров.
Таким образом, базовая станция 14 может вызывать мобильную станцию 16, используя специальное вызывное сообщение, когда она находится в режиме доступности для вызова. Если вызывное сообщения содержит указание мобильной станции 16 вернуться в состояние соединения, то она переходит в состояние доступа для повторного входа в сеть.
Мобильная станция 16 может также в состоянии ожидания выполнить процедуру обновления местонахождения.
В режиме недоступности для вызова мобильной станции 16 нет необходимости в контроле нисходящего канала для снижения потребления энергии.
Мобильная станция 16 имеет глобальный адрес (или глобальный идентификатор) и логические адреса (или логические идентификаторы), которые идентифицируют ее в процессе работы. В частности, глобальным адресом может быть действующий глобально уникальный 48-битовый расширенный уникальный идентификатор IEEE (EUI-48™), сформированный на основе величины организационно уникального 24-битового идентификатора (OUI), который находится в ведении регистрационного органа IEEE. Однако указанная идентификация не должна рассматриваться как ограничение объема изобретения.
Что касается логических идентификаторов, то они могут включать один или несколько ′′идентификаторов потока′′ и один или несколько ′′идентификаторов мобильной станции′′. Идентификаторы потока могут однозначно идентифицировать управляющие и транспортные соединения, которые мобильная станция 16 устанавливает с сетью. Некоторые специальные идентификаторы потока могут быть назначены заранее. Со своей стороны, идентификаторы мобильной станции однозначно идентифицируют мобильную станцию 16 в зоне действия базовой станции 14. Могут использоваться различные идентификаторы станции.
Идентификатор доступа: временный идентификатор, присваиваемый мобильной станции 16 при выполнении операции ranging (а именно, при входе в сеть из состояния доступа, или после повторного входа, или при обновлении местонахождения в состоянии ожидания). Этот идентификатор может быть присвоен мобильной станции 16 базовой станцией 14, когда базовая станция 14 обнаруживает передачу кода ranging от мобильной станции 16.
Идентификатор мобильной станции: идентификатор, присваиваемый мобильной станции 16 для использования в состоянии соединения. Идентификатор мобильной станции заменяет идентификатор доступа и может быть передан на мобильную станцию 16 в процессе выполнения операции ranging. Адресат управляющей информации в линии нисходящей связи, предназначенной для определенной мобильной станции (например, назначение кластера/ресурса PHY для линии нисходящей связи), может задаваться идентификатором мобильной станции. Этот идентификатор может иметь такую же длину, что и идентификатор доступа (хотя это и необязательно).
Идентификатор состояния ожидания - идентификатор, присваиваемый мобильной станции для использования в состоянии ожидания. Для снижения потерь на передачи сигнальной информации и обеспечения конфиденциальности местонахождения, для однозначной идентификации тех мобильных станций, находящихся в состоянии ожидания, которые входят в состав определенной группы вызова, может быть назначен идентификатор состояния ожидания. Идентификатор состояния ожидания действует для мобильной станции 16 до тех пор, пока она остается в этой группе вызова. Идентификатор состояния ожидания может быть назначен при входе в состояние ожидания или в процессе обновления местонахождения, связанном с изменением группы вызова. Идентификатор состояния ожидания может быть включен в сообщение, передаваемое мобильной станцией 16 в состоянии ожидания для целей ответа на вызов или для обновления местонахождения.
Вышеуказанные идентификаторы мобильной станции могут иметь длину, например, 8 бит, 10 бит или 12 бит, хотя без выхода за пределы объема изобретения могут использоваться более длинные или более короткие идентификаторы. Разные идентификаторы мобильной станции могут иметь разную длину. Например, идентификатор доступа может иметь одинаковую длину с идентификатором мобильной станции, и эти идентификаторы могут быть короче идентификатора состояния ожидания. Однако это всего лишь пример, который не должен рассматриваться как ограничение. Могут вводиться и другие идентификаторы мобильной станции, которые резервируются, например, для услуг широковещательных или групповых передач.
Как это будет понятно специалистам в данной области техники, блок MAC PDU представляет собой пакет данных (группа битов данных, или дейтаграмма), который содержит заголовок, адрес соединения и информацию протокола данных, которая используется для управления и передачи информации через среду некоторого типа (например, по радиоканалу). Как показано на фигуре 15, блок MAC PDU, сформированный в связи с некоторым соединением, содержит заголовок, который включает соответствующий идентификатор потока вместе с управляющей информацией (например, длина поля, которая указывает длину полезных данных в блоке MAC PDU и бит расширенного заголовка (ЕН), значение которого, равное 1, указывает на присутствие дополнительной информации в расширенной части (не показана) заголовка). Блок MAC PDU содержит также после заголовка полезные данные пользователя и биты проверки на ошибки (CRC). Секция полезных данных может использоваться для передачи управляющих сообщений и данных, связанных с различными соединениями трафика.
Каждый идентификатор потока является локальным для мобильной станции, и его длина меньше длины 16-битового идентификатора CID, определяемого в стандарте IEEE 802.16-2004 или IEEE 802.16-2009. В одном из неограничивающих примеров длина идентификатора потока может быть равна 4 битам. В другом неограничивающем примере длина идентификатора потока может быть равна 3 битам. В рамках объема настоящего изобретения могут использоваться и другие возможности. Использование идентификатора потока в заголовке блока MAC PDU также приводит к сокращению длины заголовка по сравнению с предложенными в стандартах IEEE 802.16-2004 или IEEE 802.16-2009, где используется 16-битовый идентификатор CID.
Ниже описывается процесс ranging, который может выполняться мобильной станцией 16 и базовой станцией 14 для определения возможности установления соединения. Процесс ranging выполняется соответствующими функциональными блоками, которые уже были описаны, в частности функциональными блоками, относящимися к подуровню общей части (CPS) управления доступом к среде (MAC). Эти функциональные блоки могут включать, например, блок управления входом в сеть и блок управления режимом ожидания (часть функций по управлению и организации радиоресурсов, RRCM), а также блок управления PHY (часть функций управления доступом к среде, MAC), описанный ранее в связи с фигурой 10.
Ниже описываются три неограничивающих варианта сценариев операции ranging, а именно сценарий А, в котором мобильная станция 16 пытается в первый раз установить возможность соединения с сетью (то есть включается питание мобильной станции 16, она проходит через состояние инициализации и затем выполняет операцию ranging из состояния доступа), сценарий В, в котором мобильная станция 16 выполняет операцию ranging после повторного входа в сеть (например, после нахождения в состоянии ожидания, после выхода из сети для использования другой сети с последующим возвращением (роуминг) и т.п.), и сценарий С, в котором мобильная станция 16 после нахождения в состоянии ожидания выполняет операцию ranging в связи с обновлением местонахождения.
Сценарий А
В сценарии А мобильная станция 16 пытается в первый раз определить возможность соединения с сетью. Сначала мобильную станцию 16 включают, и она переходит в состояние инициализации. В состоянии инициализации мобильная станция 16 выполняет процессы сканирования (поиска) и синхронизации. Иными словами, когда мобильная станция 16 хочет войти в сеть, она сначала сканирует частоты линии нисходящей связи для поиска подходящего канала. Поиск заканчивается, как только будет обнаружен кадр нисходящей связи. На следующей стадии устанавливается синхронизация с базовой станцией 14. Как только мобильная станция принимает сообщения DL-MAP и DCD, синхронизация в линии нисходящей связи завершается, и мобильная станция 16 будет оставаться синхронизированной, пока она продолжает принимать сообщения DL-MAP и DCD. После установления синхронизации мобильная станция 16 ожидает сообщение UCD для получения параметров канала восходящей линии связи.
Теперь выполняется процесс ranging при нахождении мобильной станции 16 в состоянии доступа. Как показано на фигуре 14, базовая станция 14 передает сообщение 1410 предоставления восходящей линии связи (например, сообщение UL-MAP), которое определяет начальный интервал ranging, который должен использоваться мобильной станцией 16 в кадре восходящей линии связи. Содержание сообщения предоставления восходящей линии связи может быть сформировано планировщиком восходящей линии связи в базовой станции 14. Планировщик восходящей линии связи организует полосу частот восходящей линии связи и составляет список мобильных станций, которым будут выделены ресурсы восходящей линии связи в соответствии с требованиями QoS их сервисных потоков и запросов на полосы частот. Предоставление ресурсов восходящей линии связи, сделанное планировщиком, направляется в зарезервированный идентификатор потока (например, широковещательная передача) и может использовать схему устойчивой связи, такую как, например, модуляция BPSK 1/2/FEC. После передачи сообщения 1410 предоставления базовая станция 14 продолжает работать в нормальном режиме (стадия 1412). Этот режим включает периодическую передачу других сообщений предоставления, таких как сообщение 1422 предоставления.
При этом, как показано на стадии 1412, мобильная станция 16 ожидает получения сообщения предоставления, и предполагается, что она, в конце концов, получит такое сообщение (стадия 1410). После получения сообщения 1410 о предоставлении ресурсов мобильная станция 16 формирует сообщение 1416 ranging, характеризующееся группой ресурсов ranging. Например, мобильная станция 16 может выбирать случайным образом код из набора псевдошумовых кодов ranging, модулировать им частоту в подканале ranging и передавать код в слоте, случайно выбранном из имеющихся слотов ranging в кадре восходящей линии связи. Мобильная станция 16 может использовать случайный выбор или случайную задержку для выбора слота ranging. При использовании случайного выбора мобильная станция 16 может выбрать один слот ranging из всех имеющихся слотов в одном кадре с использованием случайного процесса с равномерным распределением, хотя возможны и другие варианты. При использовании случайной задержки мобильная станция 16 может выбрать один слот ranging из всех имеющихся слотов в соответствующем задержанном окне с использованием случайного процесса с равномерным распределением, хотя возможны и другие варианты.
Если базовая станция 14 надлежащим образом определяет наличие кода ranging в слоте сообщения 1416 ranging, то она передает на мобильную станцию 16 ответное сообщение ranging. Например, ответное сообщение ranging может иметь форму, подобную форме сообщения RNG-RSP, определенной в стандарте IEEE 802.16 или IEEE 802.16m. Мобильная станция 16 на стадии 1426 определяет, получено или нет от базовой станции 14 сообщение RNG-RSP. Если прошло определенное время, и сообщение RNG-RSP не было получено, это означает, что базовая станция 14 не обнаружила должным образом наличия кода ranging в слоте сообщения 1416 ranging. Это может происходить по разным причинам, в том числе из-за недостаточной мощности, взаимных помех и т.п. При этом мобильная станция 16 также контролирует получение дополнительных сообщений о предоставлении ресурсов (стадия 1420). Если, действительно, такое сообщение 1422 о предоставлении ресурсов принимается от базовой станции 14, а сообщение RNG-RSP от базовой станции 14 не было получено, то мобильной станции 16 будет предоставлен новый интервал ranging в кадре восходящей линии связи.
В ответ, как это уже было описано, мобильная станция 16 формирует сообщение 1424 ranging, характеризующееся группой ресурсов ranging. В частности, мобильная станция 16 может выбирать случайным образом код из набора псевдошумовых кодов ranging, модулировать им частоту в подканале ranging и передавать код в слоте, случайно выбранном из имеющихся слотов ranging в кадре восходящей линии связи, и возвращается на стадию 1426. Если базовая станция 14 надлежащим образом определяет наличие кода ranging в слоте сообщения 1424 ranging, она передает на мобильную станцию 16 ответное сообщение ranging. Мобильная станция 16 на стадии 1426 определяет, получено или нет от базовой станции 14 ответное сообщение ranging. Если прошло определенное время, и ответное сообщение ranging не было получено, мобильная станция 16 на стадии 1420 все-таки примет другое сообщение предоставления и т.д. Однако, если базовая станция 14 надлежащим образом обнаруживает наличие кода ranging в слоте сообщения 1424 ranging, то она определяет (стадия 1428), является ли операция ranging успешной (стадия 1430). Иначе говоря, то, что базовая станция 14 может ′′слышать′′ мобильную станцию 16, еще не означает, что мобильная станция 16 использует подходящую мощность, подходящие параметры синхронизации и частоты.
Таким образом, результатом выполнения стадии 1430 может быть принятие базовой станцией 14 решения об успешности выполнения операции ranging, и в этом случае базовая станция 14 переходит к передаче ответного сообщения 1450 ranging, указывающего на такой результат. С другой стороны, результатом выполнения стадии 1430 может быть решение базовой станцией 14 о неудачном выполнении операции ranging. В этом случае базовая станция 14 переходит на стадию 1432, на которой вычисляются корректировки параметров. Такая корректировка может относиться к частоте, синхронизации и/или мощности, которые характеризуют передачу сигнала мобильной станцией 16. Для определения корректировок характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи могут использоваться различные алгоритмы. Кроме того, на стадии 1432 базовая станция 14 вычисляет новый код ranging и/или новый слот ranging, которые должны использоваться мобильной станцией 16. Кроме того, на стадии 1432 базовая станция 14 определяет для мобильной станции 16 идентификатор доступа. Идентификатор доступа еще неизвестен мобильной станции 16. Идентификатор доступа может использоваться базовой станцией 14 в качестве адреса, ключа шифрования или кода скремблирования для содержания, предназначенного для мобильной станции 16 при выполнении операции ranging.
Затем базовая станция 14 переходит к формированию ответного сообщения 1434 ranging, которое передается на мобильную станцию 16. Ответное сообщение 1434 ranging указывает на то, что процесс ranging должен продолжаться, и обеспечивает необходимые корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи. Кроме того, в ответном сообщении 1434 ranging указывается код ranging и/или слот ranging, которые использовались мобильной станцией 16 для передачи сообщения 1424 ranging. Это позволяет мобильной станции 16 определить, что ответное сообщение 1434 ranging, действительно, предназначается ей. Ответное сообщение 1434 ranging также идентифицирует назначенный код ranging и/или назначенный слот ranging, которые должны использоваться мобильной станцией в следующий раз. Кроме того, ответное сообщение 1434 ranging содержит вышеупомянутый идентификатор доступа.
Ответное сообщение 1434 ranging принимается мобильной станцией 16. Мобильная станция 16 на стадии 1426 определяет, что ответное сообщение 1434 ranging, действительно, является предназначенным для нее ответным сообщением ranging. В частности, это может быть определено по тому, что ответное сообщение 1434 ranging содержит код ranging и/или слот ranging, которые мобильная станция 16 использовала в предыдущей передаче. Поэтому на стадии 1426 мобильной станцией 16 принимается решение ′′Да′′. Мобильная станция 16 сохраняет в памяти полученный идентификатор доступа для последующего использования. Мобильная станция 16 выполняет необходимые корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты ее сигнала в восходящей линии связи. Затем мобильная станция 16 переходит к формированию другого сообщения 1436 ranging, характеризующегося группой характеристик ресурсов ranging (а также откорректированных величин времени, частоты и мощности). На этот раз мобильная станция 16 использует назначенный код ranging и назначенный слот ranging, полученные от базовой станции 14 в составе ответного сообщения 1434 ranging.
Базовая станция 14 принимает сообщение 1436 ranging и определяет, успешно или нет выполнена операция ranging (стадия 1438). Результатом выполнения стадии 1438 может быть принятие базовой станцией 14 решения об успешности выполнения операции ranging, и в этом случае базовая станция 14 переходит к передаче ответного сообщения 1448 ranging, указывающего на такой результат. Однако может оказаться на этой стадии, что предыдущие корректировки характеристик мощности, времени и/или частоты были недостаточными. Поэтому результатом выполнения стадии 1438 может быть решение базовой станции 14 о неудачном выполнении операции ranging. В этом случае базовая станция 14 переходит на стадию 1440, на которой вычисляются дополнительные корректировки параметров. Такая корректировка снова может относиться к частоте, синхронизации и/или мощности, которые характеризуют передачу сигнала мобильной станцией 16. Для определения корректировок характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи могут использоваться различные алгоритмы. Кроме того, на стадии 1440 базовая станция может вычислить (действие необязательно) новый код ranging и/или новый слот ranging, которые должны использоваться мобильной станцией 16.
Затем базовая станция 14 переходит к формированию ответного сообщения 1442 ranging, которое передается на мобильную станцию 16. Ответное сообщение 1442 ranging указывает на то, что процесс ranging должен продолжаться, а также обеспечивает любые необходимые дополнительные корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи. Кроме того, в ответном сообщении 1442 ranging указывается идентификатор доступа, который ранее был послан на мобильную станцию 16 в составе ответного сообщения 1434 ranging. Идентификатор доступа позволяет мобильной станции 16 определить, что ответное сообщение 1442 ranging предназначается ей. Поэтому нет необходимости в ответном сообщении 1442 ranging указывать код ranging и/или слот ranging, которые использовались мобильной станцией 16 для передачи сообщения 1436 ranging. Кроме того, ответное сообщение 1442 ranging идентифицирует назначенный код ranging и/или назначенный слот ranging (если они вычислялись на стадии 1440), которые впоследствии должны использоваться мобильной станцией.
Мобильная станция 16 на стадии 1444 выполняет необходимые корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты, которые она использует в восходящей линии связи. Затем мобильная станция 16 переходит к формированию другого сообщения 1446 ranging, характеризующегося группой характеристик ресурсов ranging (а также откорректированных величин времени, частоты и мощности). Мобильная станция 16 использует код ranging и слот ranging, которые она использовала ранее, или она использует назначенный код ranging и/или назначенный слот ranging, указанные базовой станцией 14 в ответном сообщении 1442 ranging. Базовая станция 14 принимает сообщение 1446 ranging от мобильной станции 16 и определяет успешность выполнения операции ranging (стадия 1438). Если на стадии 1438 базовая станция 14 приняла решение о том, что операция ranging оказалась неудачной, то станция 14 возвращается на стадию 1440. Однако в какой-то момент операция ranging будет признана успешной, и базовая станция 14 переходит к передаче ответного сообщения 1448 ranging, указывающего на такой результат. Ответное сообщение 1448 ranging также содержит идентификатор доступа, идентифицирующий мобильную станцию 16. Однако в этом случае нет необходимости в использовании длинного МАС-адреса.
Затем базовая станция 14 передает сообщение 1452 предоставления, в котором указывается план передачи мобильной станцией 16 по восходящей линии связи. В этом случае следующая передача по восходящей линии связи мобильной станцией 16 представляет собой запросное сообщение 1454 ranging, содержащее глобальный адрес мобильной станции 16 (например, 48-битовый МАС-адрес). Например, запросное сообщение 1454 ranging может иметь форму, аналогичную форме сообщения RNG-REQ, определенной в стандарте IEEE 802.16 или IEEE 802.16m. Глобальный адрес, полученный базовой станцией 14, позволяет ей правильно осуществить идентификацию мобильной станции 16, с которой успешно завершен процесс ranging. Таким образом, на стадии 1456 базовая станция 14 определяет идентификатор мобильной станции ID по ее глобальному адресу.
Это осуществляется путем поиска по глобальному адресу в таблице, записанной в памяти. В другом варианте может быть назначен из пула адресов или идентификаторов и записан в связке с глобальным адресом.
Затем базовая станция 14 передает на мобильную станцию 16 ответное сообщение 1458 ranging, содержащее идентификатор мобильной станции, а также идентификатор доступа, идентифицирующий мобильную станцию. Мобильная станция 16 получает ответное сообщение 1458 ranging и определяет, что она является адресатом этого сообщения (по идентификатору доступа). Мобильная станция 16 извлекает MS ID и записывает его в свою память. Теперь, после завершения операции ranging, мобильная станция 16 переходит в состояние соединения. Мобильная станция 16 использует MS ID в последующем обмене информацией с сетью в состоянии соединения. Последующий обмен информацией может включать передачу и/или прием данных в связи с соединениями управления и соединениями трафика.
Необходимо понимать, что поскольку идентификатор доступа предназначен только для использования при выполнении операции ranging, и поскольку лишь ограниченное число мобильных станций будет выполнять одновременно такую операцию, то идентификатор доступа может содержать ограниченное число бит, например меньше 16 бит. Например, длина идентификатора доступа может находиться в интервале 8-10 бит. Кроме того, то обстоятельство, что один и тот же идентификатор доступа может повторно использоваться разными мобильными станциями, выполняющими операцию ranging в различных, неперекрывающихся, интервалах времени, приводит к тому, что идентификатор доступа не будет отображаться один к одному на заданный глобальный адрес мобильной станции. Это обеспечивает соблюдение анонимности и повышает безопасность.
Кроме того, поскольку в состоянии соединения мобильная станция 16 может быть идентифицирована скорее идентификатором MS ID, нежели ее глобальным адресом, и поскольку MS ID является локальным идентификатором в зоне действия базовой станции, то, аналогичным образом, может использоваться меньшее число бит, в частности меньше 16 бит. Как и в предыдущем случае, для длины MS ID может использоваться диапазон 8-10 бит. Однако это не означает, что идентификатор доступа и MS ID должны иметь одинаковую длину.
Также будет понятно, что сравнительно небольшая длина идентификаторов доступа и MS ID приводит к сокращению сообщения предоставления (например, UL-MAP), ответного сообщения ranging (например, RNG-RSP) и запросного сообщения ranging (например, RNG-REQ). Аналогично, сообщения DL-MAP, DCD и UCD будут также иметь сокращенную длину.
Ниже описывается первый альтернативный вариант со ссылками на блок-схему алгоритма, приведенную на фигуре 16. В частности, допустим, что результатом выполнения стадии 1438 является решение базовой станции 14 о неудачном выполнении операции ranging. В этом случае базовая станция 14 переходит на стадию 1640, на которой вычисляются дополнительные корректировки параметров. Такая корректировка снова может относиться к частоте, синхронизации и/или мощности, которые характеризуют передачу сигнала мобильной станцией 16. Для определения корректировок характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи могут использоваться различные алгоритмы. Кроме того, на стадии 1640 базовая станция 14 вычисляет новый код ranging и/или новый слот ranging, которые должны использоваться мобильной станцией 16. Поскольку операция ranging продолжается, то назначенные ресурсы ranging соответствуют каналам ranging с постепенно уменьшающимися временными сдвигами. Например, попытки начального ranging могут быть переданы в зону ranging, занимающую 6 символов, которая обеспечивает размещение большего количества временных сдвигов. По мере развития операции ranging базовая станция может назначать ресурсы ranging мобильной станции 16, которые постепенно занимают меньше времени, например три символа, а затем и два символа. Окончательно назначенный ресурс ranging может вмещать только синхронизацию в пределах длины циклического префикса OFDM. Окончательно назначенный ресурс ranging может также сохраняться мобильной станцией 16 для периодического ranging (Periodic ranging).
Затем базовая станция 14 переходит к формированию ответного сообщения 1642 ranging, которое передается на мобильную станцию 16. Ответное сообщение 1642 ranging указывает на то, что процесс ranging должен продолжаться, а также обеспечивает любые необходимые дополнительные корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи. Кроме того, ответное сообщение 1642 ranging идентифицирует назначенный код ranging и/или назначенный слот ranging, которые впоследствии должны использоваться мобильной станцией 16. Мобильная станция 16 на стадии 1444 выполняет необходимые корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты, используемые ею в восходящей линии связи. Затем мобильная станция 16 переходит к формированию другого сообщения 1642 ranging, характеризующегося группой характеристик ресурсов ranging (а также откорректированных величин времени, частоты и мощности). Мобильная станция 16 использует назначенный код ranging и назначенный слот ranging, указанные базовой станцией 14 в составе ответного сообщения 1642 ranging.
Ниже описывается второй альтернативный вариант со ссылками на блок-схему алгоритма, приведенную на фигуре 17. В частности, в этом варианте при получении базовой станцией кода ranging и слота ranging, используемых в сообщении ranging, мобильная станция 16 продолжает использовать этот же код и этот же слот, пока базовая станция не передаст ответное сообщение ranging, указывающее на успешное выполнение операции ranging.
Вместо этого или в дополнение к этому мобильная станция 16 и базовая станция 14 используют последовательности (или ′′коды скремблирования′′) для скремблирования сообщений между этими двумя станциями. Первая такая последовательность является ′′последовательностью начального ranging′′, а вторая такая последовательность является ′′последовательностью продолжения операции ranging′′. Как показано на фигуре 17, последовательность начального ranging используется мобильной станцией 16 для скремблирования сообщений ranging, которые она передает, прежде чем получит первое ответное сообщение ranging от базовой станции 14. Как показано на фигуре 17, последовательность начального ranging также используется базовой станцией 14 для скремблирования сообщений, передаваемых на мобильную станцию 16, прежде чем мобильная станция 16 получит идентификатор доступа. Кроме того, как показано на фигуре 17, последовательность продолжения операции ranging (или, дополнительно, последовательность начального ranging) может использоваться мобильной станцией 16 для скремблирования сообщений ranging, которые она передает между получением первого ответного сообщения ranging от базовой станции 14 и идентификатора MS ID. Таким образом, предполагается, что последовательность начального ranging (и последовательность начального ranging, если используется) известны базовой станции 14 и мобильной станции 16. Кроме того, как показано на фигуре 17, после того как мобильная станция 16 получила идентификатор доступа, базовая станция 14 скремблирует сообщения, предназначенные для мобильной станции 16, используя идентификатор доступа. Понятно, что получатель должен осуществлять соответствующее дескремблирование, и поэтому ему необходимо знать соответствующий код скремблирования. По этой причине предназначенные для мобильной станции 16 сообщения могут скремблироваться с использованием идентификатора доступа только после того, как она получит идентификатор доступа.
Сценарий В
В сценарии В мобильная станция 16 осуществляет операцию ranging при повторном входе в сеть (например, после нахождения в состоянии ожидания, после выхода из сети для работы в другой сети с последующим возвращением в первую сеть (роуминг) и т.п.). Таким образом, в рассматриваемом сценарии предполагается, что синхронизация поддерживается. Нижеприведенное описание относится к блок-схеме фигуры 18, на которой показаны действия базовой станции 14 и мобильной станции 16, когда последняя находится в состоянии доступа. Необходимо понимать, что операция ranging может осуществляться автономно (то есть по инициативе мобильной станции) или в ответ на вызывное сообщение 1809 от базовой станции, когда мобильная станция 16 находится в режиме доступности для вызова в состоянии ожидания. В случае получения вызывного сообщения 1809 оно может определять группу выделенных ресурсов ranging, таких как выделенный код ranging и выделенный слот ranging, которые должны использоваться мобильной станцией.
Базовая станция 14 передает сообщение 1810 предоставления восходящей линии связи (например, сообщение UL-MAP), определяющее интервал начального ranging, который должен использоваться мобильной станцией 16 в кадре восходящей линии связи. Содержание сообщения предоставления восходящей линии связи может быть сформировано планировщиком восходящей линии связи в базовой станции 14. Планировщик восходящей линии связи организует полосу частот восходящей линии связи и составляет список мобильных станций, которым будут назначены каналы восходящей линии связи в соответствии с требованиями QoS их сервисных потоков и запросов на полосы частот. Предоставление канала восходящей линии связи, назначенного планировщиком, направляется в зарезервированный идентификатор потока (например, широковещательная передача) и может использовать схему устойчивой связи, такую как, например, модуляция BPSK 1/2/FEC. После передачи сообщения 1810 предоставления базовая станция 14 продолжает работать в нормальном режиме (стадия 1812). Этот режим включает периодическую передачу других сообщений предоставления, таких как сообщение 1822.
При этом, как показано на стадии 1812, мобильная станция 16 ожидает получения сообщения предоставления канала, и предполагается, что она, в конце концов, получит такое сообщение 1810. После получения сообщения 1810 о предоставлении ресурсов мобильная станция 16 формирует сообщение 1816 ranging, характеризующееся группой выделенных ресурсов ranging, указанных в вызывном сообщении 1809. Они включают выделенный код ranging и/или выделенный слот ranging.
Если базовая станция 14 надлежащим образом определяет наличие выделенного кода ranging в выделенном слоте ranging сообщения 1816 ranging, то она передает на мобильную станцию 16 ответное сообщение ranging. Например, ответное сообщение ranging может иметь форму, подобную форме сообщения RNG-RSP, определенной в стандарте IEEE 802.16 или IEEE 802.16m. Мобильная станция 16 на стадии 1826 определяет, получено или нет от базовой станции 14 сообщение RNG-RSP. Если прошло определенное время, и сообщение RNG-RSP не было получено, это означает, что базовая станция 14 не обнаружила должным образом наличия выделенного кода ranging в выделенном слоте ranging сообщения 1816 ranging. Это может происходить по разным причинам, в том числе из-за недостаточной мощности, взаимных помех и т.п. При этом мобильная станция 16 также контролирует получение дополнительных сообщений о предоставлении ресурсов (стадия 1820). Если, действительно, такое сообщение 1822 о предоставлении ресурсов принимается от базовой станции 14, а сообщение RNG-RSP от базовой станции 14 не было получено, то мобильной станции 16 будет предоставлен новый интервал ranging в кадре восходящей линии связи.
В ответ, как это уже было получено, мобильная станция 16 формирует сообщение 1824 ranging, характеризующееся группой выделенных ресурсов ranging. Если базовая станция 14 надлежащим образом определяет наличие выделенного кода ranging в выделенном слоте ranging сообщения 1824 ranging, то она передает на мобильную станцию 16 ответное сообщение ranging. Мобильная станция 16 на стадии 1826 определяет, получено или нет от базовой станции 14 ответное сообщение ranging. Если прошло определенное время, и ответное сообщение ranging не было получено, то мобильная станция 16 на стадии 1820 все-таки примет другое сообщение предоставления и т.д. Однако если базовая станция 14 надлежащим образом обнаруживает на стадии 1828 наличие выделенного кода ranging в выделенном слоте сообщения 1824 ranging, то она определяет, является ли операция ranging успешной (стадия 1830). Иначе говоря, то что базовая станция 14 может ′′слышать′′ мобильную станцию 16, еще не означает, что мобильная станция 16 использует подходящую мощность, подходящие параметры синхронизации и частоты.
Таким образом, результатом выполнения стадии 1830 может быть принятие базовой станцией 14 решения об успешности выполнения операции ranging, и в этом случае базовая станция 14 переходит к передаче ответного сообщения 1850 ranging, указывающего на такой результат. С другой стороны, результатом выполнения стадии 1830 может быть принятие базовой станцией 14 решения о неудачном выполнении операции ranging. В этом случае базовая станция 14 переходит на стадию 1832, на которой вычисляются корректировки параметров. Такая корректировка может относиться к частоте, синхронизации или мощности, которые характеризуют передачу сигнала мобильной станцией 16. Для определения корректировок характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи могут использоваться различные алгоритмы. На стадии 1832 базовая станция 14 дополнительно вычисляет новый код ranging и/или новый слот ranging, которые должны использоваться мобильной станцией 16. Кроме того, на стадии 1832 базовая станция 14 определяет для мобильной станции 16 идентификатор доступа. Идентификатор доступа пока еще неизвестен мобильной станции 16. Идентификатор доступа может использоваться базовой станцией 14 в качестве адреса, ключа шифрования или кода скремблирования для содержания, предназначенного для мобильной станции 16 при выполнении операции ranging.
Затем базовая станция 14 переходит к формированию ответного сообщения 1834 ranging, которое передается на мобильную станцию 16. Ответное сообщение 1434 ranging указывает на то, что процесс ranging должен продолжаться, и обеспечивает необходимые корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи. Кроме того, в ответном сообщении 1834 ranging указывается код ranging и/или слот ranging, которые использовались мобильной станцией 16 для передачи сообщения 1824 ranging. Это позволяет мобильной станции 16 определить, что ответное сообщение 1834 ranging, действительно, предназначается ей. Также в ответном сообщении 1834 ranging дополнительно указывается новый код ranging и/или новый слот ranging, которые определены на стадии 1832. Кроме того, ответное сообщение 1834 ranging содержит вышеупомянутый идентификатор доступа.
Затем ответное сообщение 1834 ranging принимается мобильной станцией 16. Мобильная станция 16 на стадии 1826 определяет, что ответное сообщение 1834 ranging, действительно, является предназначенным для нее ответным сообщением ranging. В частности, это может быть определено по тому, что ответное сообщение 1834 ranging содержит код ranging и/или слот ranging, которые мобильная станция 16 использовала в предыдущей передаче. Поэтому на стадии 1826 мобильной станцией 16 принимается решение ′′Да′′. Кроме того, мобильная станция 16 сохраняет в памяти полученный идентификатор доступа для последующего использования. Мобильная станция 16 выполняет необходимые корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты ее сигнала, передаваемого ею в восходящей линии связи. Затем мобильная станция 16 переходит к формированию другого сообщения 1836 ranging, характеризующегося группой характеристик ресурсов ranging (а также откорректированных величин времени, частоты и мощности). Мобильная станция 16 использует либо выделенный код ranging и выделенный слот ranging, либо новый код ranging и новый слот ranging, полученные от базовой станции в ответном сообщении 1834 ranging.
Базовая станция 14 принимает сообщение 1836 ranging и определяет успешность выполнения операции ranging (стадия 1838). Результатом выполнения стадии 1838 может быть принятие базовой станцией 14 решения об успешности выполнения операции ranging, и в этом случае базовая станция 14 переходит к передаче ответного сообщения 1848 ranging, указывающего на такой результат. Однако может оказаться на этой стадии, что предыдущие корректировки характеристик мощности, времени и/или частоты были недостаточными. Поэтому результатом выполнения стадии 1838 может быть решение базовой станции 14 о неудачном выполнении операции ranging. В этом случае базовая станция 14 переходит на стадию 1840, на которой вычисляются дополнительные корректировки параметров. Такая корректировка снова может относиться к частоте, синхронизации или мощности, которые характеризуют передачу сигнала мобильной станцией 16. Для определения корректировок характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи могут использоваться различные алгоритмы. Кроме того, на стадии 1840 базовая станция может вычислить (действие необязательно) другой новый (′′более новый′′) код ranging и/или другой новый (′′более новый′′) слот ranging, которые должны использоваться мобильной станцией 16.
Затем базовая станция 14 переходит к формированию ответного сообщения 1842 ranging, которое передается на мобильную станцию 16. Ответное сообщение 1842 ranging указывает на то, что процесс ranging должен продолжаться, а также обеспечивает любые необходимые дополнительные корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала в восходящей линии связи. Кроме того, в ответном сообщении 1842 ranging указывается идентификатор доступа, который ранее был послан на мобильную станцию 16 в составе ответного сообщения 1834 ranging. Идентификатор доступа позволяет мобильной станции 16 определить, что ответное сообщение 1842 ranging предназначается ей. Поэтому нет необходимости в ответном сообщении 1842 ranging указывать код ranging и/или слот ranging, которые использовались мобильной станцией 16 для передачи сообщения 1836 ranging. Кроме того, ответное сообщение 1842 ranging идентифицирует более новый код ranging и/или более новый слот ranging (если они вычислялись на стадии 1840), которые впоследствии должны использоваться мобильной станцией.
Мобильная станция 16 на стадии 1844 выполняет необходимые корректировки характеристик мощности, синхронизации и/или частоты сигнала, передаваемого ею в восходящей линии связи. Затем мобильная станция 16 переходит к формированию другого сообщения 1846 ranging, характеризующегося группой характеристик ресурсов ranging (а также откорректированных величин времени, частоты и мощности). Мобильная станция 16 использует либо выделенный код ranging и выделенный слот ranging, либо новый код ranging и новый слот ranging, которые она использовала в последний раз, либо более новый код ranging и более новый слот ranging, указанные базовой станцией 14 в ответном сообщении 1842 ranging. Базовая станция 14 принимает сообщение 1846 ranging от мобильной станции 16 и определяет успешность выполнения операции ranging (стадия 1838). Если на стадии 1838 базовая станция 14 приняла решение о том, что операция ranging оказалась неудачной, то станция возвращается на стадию 1840. Однако в какой-то момент операция ranging будет признана успешной, и базовая станция 14 переходит к передаче ответного сообщения 1848 ranging, указывающего на такой результат. Ответное сообщение 1848 ranging также содержит идентификатор доступа, идентифицирующий мобильную станцию 16. Однако в этом случае нет необходимости в использовании длинного МАС-адреса.
Затем базовая станция 14 передает сообщение 1852 предоставления, в котором указывается план передачи мобильной станцией 16 по восходящей линии связи. В этом случае следующая передача по восходящей линии связи мобильной станцией 16 представляет собой запросное сообщение 1454 ranging, содержащее идентификатор состояния ожидания мобильной станции 16. Например, запросное сообщение 1854 ranging может иметь форму, подобную форме сообщения RNG-REQ, определенной в стандарте IEЕЕ 802.16 или IEEE 802.16m. Идентификатор состояния ожидания, полученный базовой станцией 14, позволяет ей правильно осуществлять идентификацию мобильной станции 16, с которой успешно завершен процесс ranging. Это возможно, поскольку идентификатор состояния ожидания однозначным образом отображается на мобильную станцию 16. На стадии 1856 базовая станция по идентификатору состояния ожидания определяет идентификатор доступа. Это может осуществляться путем поиска идентификатора мобильной станции ID по идентификатору состояния ожидания в таблице, записанной в памяти, причем в этом случае может выполняться промежуточная стадия определения глобального адреса (стадия необязательна). В другом варианте идентификатор может быть назначен из пула адресов или идентификаторов и записан в связке с идентификатором состояния ожидания.
Затем базовая станция 14 передает на мобильную станцию 16 ответное сообщение 1858 ranging, содержащее, а также идентификатор доступа, идентифицирующий мобильную станцию. Мобильная станция 16 получает ответное сообщение 1858 ranging и определяет, что она является адресатом этого сообщения (по идентификатору доступа). Мобильная станция 16 извлекает MS ID и записывает его в памяти. Теперь, после завершения операции ranging, мобильная станция 16 переходит в состояние соединения. Мобильная станция 16 использует MS ID в последующих обменах информацией с сетью в состоянии соединения. Последующий обмен информацией может включать передачу и/или прием данных в связи с соединениями управления и соединениями трафика.
Первый альтернативный вариант может содержать изменения блок-схемы фигуры 18, аналогичные изменениям, которые обеспечивали модификацию блок-схемы, представленную на фигуре 16.
Второй альтернативный вариант может содержать изменения блок-схемы фигуры 18, аналогичные изменениям, которые обеспечивали модификацию блок-схемы, представленную на фигуре 17.
Сценарий С
В сценарии С мобильная станция 16 участвует в операции ranging для выполнения обновления местонахождения, когда она находится в состоянии ожидания. Процедура обновления местонахождения может осуществляться автономно (то есть, по инициативе мобильной станции) или в ответ на вызывное сообщение от базовой станции 14, когда мобильная станция 16 находится в режиме доступности для вызова в состоянии ожидания. В частности, мобильная станция, находясь в состоянии ожидания, может выполнять процедуру обновления местонахождения, если соблюдается одно из следующих условий запуска обновления местонахождения:
- Обновление местонахождения для группы вызова: мобильная станция 16 выполняет процедуру обновления местонахождения, когда мобильная станция 16 определяет изменение в группе вызова. Мобильная станция 16 обнаруживает изменение группы вызова путем контроля идентификаторов группы вызова, которые передаются базовой станцией 14;
- Обновление местонахождения по таймеру: мобильная станция 16 периодически выполняет процедуру обновления местонахождения до истечения времени режима ожидания;
- Обновление местонахождения при выключении питания: мобильная станция 14 пытается завершить обновление местонахождения в качестве части процедуры нормального выключения питания;
- Обновление местонахождения для широковещательных/групповых передач (MBS): при получении данных MBS в состоянии ожидания, в случае перехода в другую зону MBS, мобильная станция 16 может выполнять процедуру обновления местонахождения для получения информации о зоне MBS, чтобы обеспечивалось непрерывное получение данных MBS.
Нижеприведенное описание относится к блок-схеме фигуры 19, на которой показаны действия базовой станции 14 и мобильной станции 16, когда последняя находится в состоянии ожидания. Описание блок-схемы, начиная от блока, указанного ссылочным номером 1809, и заканчивая точкой, в которой мобильная станция 16 передает запросное сообщение 1854 ranging, содержащее ее идентификатор состояния ожидания, аналогично вышеприведенному описанию блок-схемы фигуры 18. Запросное сообщение 1854 ranging может быть также сформировано для указания, что это обновление местонахождения, и оно выполняется не в рамках входа в сеть. На стадии 1956 базовая станция 14, принявшая запросное сообщение 1854 ranging, подтверждает обновление местонахождения. Это может быть сделано передачей в мобильную станцию 16 ответного сообщения 1958 ranging, которое содержит подтверждение обновления местонахождения, а также идентификатор доступа, идентифицирующий мобильную станцию. Мобильная станция 16 получает ответное сообщение 1958 ranging и определяет, что она является адресатом этого сообщения (по идентификатору доступа). Поскольку операция ranging завершена, то мобильная станция 16 возвращается в состояние ожидания, пока не потребуется следующее обновление местонахождения, или не будет получена команда на переход в состояние соединения. Мобильная станция 16 использует идентификатор состояния ожидания в последующих обменах информацией с сетью в состоянии ожидания.
Первый альтернативный вариант может содержать изменения блок-схемы фигуры 19, аналогичные изменениям, которые обеспечивали модификацию блок-схемы, представленную на фигуре 16.
Второй альтернативный вариант может содержать изменения блок-схемы фигуры 19, аналогичные изменениям, которые обеспечивали модификацию блок-схемы, представленную на фигуре 17.
Необходимо понимать, что возможны различные модификации рассмотренных в описании вариантов. В частности, сообщения могут скремблироваться, кодироваться и шифроваться любым подходящим способом. Например, технология скремблирования, описанная со ссылками на фигуру 17, может быть применена к любым другим сообщениям, указанным на блок-схемах, для повышения безопасности, снижения пиковой мощности или по другим причинам.
Кроме того, хотя вышеуказанные сообщения описаны со ссылками на стандарты IEEE 802.16 и IEEE 820.16m мобильной связи, однако следует понимать, что настоящее изобретение имеет более широкое применение и может использоваться в других системах связи, включая системы, внедренные или разработанные в соответствии с другими стандартами мобильной связи, такими как стандарт долгосрочной эволюции (LTE), вводимый в действие в рамках Проекта партнерства третьего поколения (3GPP).
Кроме того, хотя основное внимание в вышеприведенном описании сосредоточено на начальном ranging с использованием идентификаторов доступа и MS ID, однако следует понимать, что мобильная станция 16 может осуществлять периодический ranging с использованием одного или обоих указанных идентификаторов.
Кроме того, хотя основное внимание в описании сосредоточено на схеме ′′точка-многоточка′′, использующей уровень PHY многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением, следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения могут применяться и к другим схемам и к уровням PHY, которые включают сеточные реализации, а также PHY с одной несущей (SC), PHY с доступом на одной несущей (SCa) и PHY с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением (OFDM). Например, на разных уровнях PHY (SC, SCa и OFDM) вместо передачи кода ranging мобильная станция может передавать запросное сообщение RNG-REQ через интервал начального ranging. Также используемый протокол MAC может поддерживать дуплексный режим с временным разделением и/или дуплексный режим с частотным разделением.
Кроме того, следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены к ретрансляционным станциям. Более конкретно, ретрансляционная станция может работать таким образом, чтобы мобильная станция взаимодействовала с ней как с базовой станцией, и чтобы базовая станция взаимодействовала с ней как с мобильной станцией. При этом в ретрансляционной станции могут быть реализованы вышеуказанные особенности в отношении начального ranging.
На прилагаемых фигурах и в описании представлен один конкретный пример системы связи, которая может использоваться для реализации в ней вариантов настоящего изобретения. Следует понимать, что варианты настоящего изобретения могут быть реализованы в системах связи, архитектура которых отличается от архитектуры этого конкретного примера, но при этом они работают в соответствии с реализацией вариантов, как это указывается в настоящем описании.
Специалистам в данной области техники будет ясно, что в некоторых вариантах мобильная станция 16 и/или базовая станция 14 могут содержать одно или несколько вычислительных устройств, которые имеют доступ к запоминающему устройству (не показано), в котором хранятся программные коды (команды), считываемые компьютером для обеспечения работы одного или нескольких вычислительных устройств, в результате чего возможно выполнение одной или нескольких вышеописанных функций. Считываемые компьютером программные коды могут быть записаны на физическом носителе (например, дискета, ПЗУ на компакт-диске, ПЗУ, жесткий диск, флэш-память), с которого они могут быть считаны непосредственно одним или несколькими вычислительными устройствами, или же эти программные коды могут быть записаны на удаленном носителе с возможностью передачи на одно или несколько вычислительных устройств через модем или другое устройство сопряжения (например, адаптер связи), подсоединенное к сети (включая, например, сеть Интернет) через среду передачи, которая может быть средой проводной связи (например, оптические или аналоговые линии связи) или беспроводной связи (например, радио-, ИК- или другие каналы связи) или их сочетанием. В других вариантах мобильная станция 16 и/или базовая станция 14 могут включать запрограммированные аппаратные средства или программно-аппаратные средства (например, специализированные интегральные схемы, программируемые ПЗУ с электрическим стиранием, флэш-память и др.) или другие соответствующие элементы, которые обеспечивают выполнение одной или нескольких вышеописанных функций.