CN101207535A - 网络接入方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种网络接入方法、系统及设备，使得AAS CPE的带宽请求效率得以提高，从而降低了接入时延。本发明中，基站通过自适应天线形成的针对不同方向的波束，向AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧，AAS CPE在需要请求带宽时，通过该竞争窗口向基站发送带宽请求。如果AAS CPE获得所请求的带宽，则完成网络的接入过程。在AAS CPE中设置定时器，如果定时器超时时，该AAS CPE尚未获得所请求的带宽或获得少于所请求的带宽，则随机回退一定时间后重新通过竞争窗口向基站发送带宽请求，或者，丢弃需发送的信号数据单元。

Description

网络接入方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及网络接入技术。

背景技术

近年来，通信技术得到了迅猛发展。当前甚至出现了一些免许可系统，比如无线区域网络(Wireless Regional Area Network，简称“WRAN”)，国际电气电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，简称“IEEE”)802.16H，无线局域网(Wireless Local Area Network，简称“WLAN”)等系统。其中，WRAN网络是一种新兴的网络技术，为偏远地区、较低密度人口地区提供高带宽大范围的覆盖。IEEE正式为其成立了IEEE802.22工作组，因此，WRAN即为IEEE802.22的别名。

WRAN系统是一种免许可运营(license-exempt operation)的系统，WRAN网络使用认知无线电技术，寻找许可用户(LU)的空闲频带进行通信。比如在无线数字电视(DTV)的VHF/UHF等许可频带中，寻找没有被占用的频段来作为WRAN网络的承载频段。

WRAN系统主要包括基站(BS)和客户端设备(CPE)。这系统的特征是其工作频段是不需要授权的。在工作频段内，这些免许可系统需要和授权系统进行共存，比如WRAN系统需要和授权系统DTV进行共存。免许可系统首先不能对许可系统进行干扰，当一旦发现许可、授权系统适用某个频段时，免许可系统必须无条件的退出该频段，并跳转到其他的频段上继续工作。

由于自适应天线系统(Adaptive Antenna Systems，简称“AAS”)通过使用多于一个天线阵元，调整天线模式以及把发射能量集中到某个CPE上，可以提高其覆盖范围以及系统容量，频谱效率可以随着天线阵元的数量的增加而线形增加。也就是说，通过操作把波束同时对准多个CPE来使得小区之间的频率复用因子为1，小区内的频率复用因子和天线数成正比例。通过相干合并多个信号，一个额外的好处是获得信噪比(Signal Noise ratio，简称“SNR”)增益，并可以把这个增益指定到某个特定CPE。另一个可能的好处是通过调整AAS的零陷到共道干扰方向可以降低干扰。对于上行方向，运用相同的准则可以获得相同的效果。因此，AAS在WRAN系统中被广泛应用。

在WRAN系统中，小区的覆盖区域可以使用AAS进行扩展。使用某个发送功率电平，位于常规覆盖之外的常规的CPE(指不具有AAS的CPE)不能维持和基站的正常通信，但是位于常规覆盖之外的AAS CPE仍然可以通过AAS获得的SNR增益而能够获得基站的服务。在基站附近的AAS CPE和常规的CPE在同步，通知时隙(Alert Window，简称“AW”)以及带宽请求方面的流程相似，但是，位于常规覆盖之外的AAS CPE，即扩展区域内的AAS CPE，如果没有使用正确的波束难以维护和基站的可靠通信。

目前，对于常规覆盖之外的AAS CPE，为了使AAS技术能够在上行应用，在当前的技术规范中使用了轮询机制。这个轮询机制大致描述如下：

(1)AAS下行同步：

当CPE第一次尝试和下行传送同步的时候，由于基站并不知道其存在，因此不会使用自适应天线阵对着它。但是，在超帧和帧的开始处的前导(preamble)采用重复模式，因此CPE可以使用其相干处理过程的增益来和基站进行时间和频率的同步。

对非AAS系统，在下行方向同步之后，一个CPE尝试通过译码SCH(超帧控制头)，DS-MAP(下行映射)和DCD(下行信道描述)消息获得下行参数。在一个AAS系统，一个CPE如果接收的广播信道具有足够的能量可以译码SCH，DS-MAP和DCD，它也可以获得下行参数。如果成功，则CPE可以像非AAS系统那样继续进行网络接入，然后基站可以获得机会在搜索过程中把自适应天线对准它。

作为选择，一个AAS CPE必须使用如下规程通知基站其存在性，使得BS能够把其天线阵对准该AAS CPE位置。基站必须周期的在超帧中为这个通知过程预留一个固定的，预定义的初始搜索时隙。竞争时隙的大小由基站定义，它的位置紧跟在SCH之后，如图1所示。这些竞争时隙称为通知时隙。

当一个AAS CPE已经通过超帧前导和下行进行了同步，但是由于不能对SCH，DS-MAP和DCD消息译码还不能获得下行的参数，它必须尝试在AW中进行初始搜索。不象一般的初始搜索，AAS CPE必须使用所有的可用竞争时隙，为了允许基站自适应阵列具有足够的时间和处理增益来完成其波束形成。在完成这个尝试之后，AAS CPE必须等待基站的DS-MAP和DCD消息，并继续象非AAS CPE那样进行网络接入。如果接收DS-MAP和DCD消息失败，则该AAS CPE必须使用一个指数回退算法选择下一个超帧AW上通知基站其存在性。这个算法和非AAS站使用的初始搜索一样。

(2)AAS上行带宽请求：

由于在CPE请求带宽而基站的波束还没有对准它的时候，带宽请求会丢失，因此，AAS CPE可能不能使用一般的竞争机制来请求带宽。为了避免这种情形，一个AAS CPE由基站指示是否使用广播分配来进行带宽请求。基站可以通过RNG-RSP(测距响应)消息中的“AAS broadcast permission field”(AAS广播许可字段)来动态改变其方向。AAS CPE必须使用RNG-REQ(测距请求)消息的“AAS broadcast capability field”(AAS广播能力字段)来知会基站它是否可以接收广播消息。当一个AAS CPE被指示不使用广播CID(标识符)来请求带宽，那么基站就有责任提供一个轮询机制来接收AASCPE的带宽请求。也就是说，一个一个地询问AAS CPE是否有上行带宽的请求，来实现有上行带宽请求的AAS CPE的网络接入过程。

在实际应用中，现有技术存在以下问题：当AAS CPE通过轮询机制请求上行带宽时，将导致较大的接入迟延。

造成这种情况的主要原因在于，由于采用了轮询机制，因此基站需要一个一个地询问CPE是否有上行带宽的请求。也就是说，即使某个CPE不需要请求上行带宽，基站仍需要浪费时间询问该CPE是否有上行带宽的请求，而对于有带宽请求需求的CPE，可能需要很长的时间等待基站去轮询它。因此，对于常规覆盖之外的AAS CPE，即扩展区域内的AAS CPE，带宽请求的轮询策略效率不高，进而将导致接入迟延较大的问题。

发明内容

本发明各实施方式要解决的主要技术问题是提供一种网络接入方法、系统及设备，使得CPE的带宽请求效率得以提高，从而降低了接入时延。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种网络接入方法，包含以下步骤：

基站通过自适应天线形成的不同方向的波束，向具备自适应天线系统的客户端设备AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧；

AAS CPE在需要请求带宽时，通过竞争窗口向基站发送带宽请求，基站通过波束接收带宽请求；

如果AAS CPE获得请求的带宽，则完成网络的接入过程。

本发明的实施方式还提供了一种客户端设备，具备自适应天线系统AAS，包含：

带宽请求模块，用于通过基站发送的帧中携带的用于竞争带宽的竞争窗口，向该基站发送带宽请求；

判断模块，用于判断是否获得请求的带宽；和

执行模块，用于在判断模块判定获得请求的带宽时，完成网络的接入过程。

本发明的实施方式还提供了一种基站，包含：

发送模块，用于通过自适应天线形成的不同方向的波束，向AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧；

接收模块，用于通过自适应天线形成的不同方向的波束，接收来自AASCPE的带宽请求；

处理模块，用于处理来自AAS CPE的带宽请求。

本发明的实施方式还提供了一种网络接入系统，包含上文所述的客户端设备，和/或上文所述的基站。

本发明各实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

基站通过自适应天线形成的不同方向的波束，向AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧，AAS CPE在需要请求带宽时，通过该竞争窗口向基站发送带宽请求。如果AAS CPE获得所请求的带宽，则完成网络的接入过程。由于需要请求带宽的AAS CPE可以将带宽请求通过该竞争窗口发送给基站，使得基站可以较快地获知哪个AAS CPE有带宽的请求并进行处理，而无需一个一个地询问AAS CPE是否有上行带宽的请求。从而提高了AAS CPE的带宽请求效率，进而降低了接入时延。

由于基站的波束针对不同方向，每一个波束可能对准的不止一个AASCPE，因此在同一时刻，AAS CPE的带宽请求可能会发生冲突，导致不同AAS CPE的带宽请求之间的相互干扰，使得基站无法处理它们的带宽请求。因此，通过在AAS CPE中设置定时器，如果定时器超时时，该AAS CPE尚未获得所请求的带宽或获得少于所请求的带宽，则随机回退一定时间后重新通过竞争窗口向基站发送带宽请求，或者，丢弃需发送的信号数据单元。使得在发生冲突时，各AAS CPE最终仍可获得它们的带宽许可。

由于硬件复杂度和开销的限制，基站能够同时处理的波束数可能会少于自适应天线形成的波束数，也就是该基站具备的波束数。因此，基站需要从形成的波束中选择出够同时处理的波束数，对选择出的波束中收到的带宽请求进行处理。基站可以通过检测每个波束收到的带宽请求的数量，根据各波束收到的带宽请求的数量，从形成的波束中选择出可以同时处理的波束数，使得检测到较多带宽请求数量的波束具有较大的选中概率，进一步提高了AAS CPE的带宽请求效率，从而降低了接入时延。

附图说明

图1是根据现有技术中WRAN系统的帧结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式网络接入方法的基站侧流程图；

图3是根据本发明第一实施方式中基站的多波束形成示意图；

图4是根据本发明第一实施方式中基站的接收结构示意图；

图5是根据本发明第一实施方式网络接入方法的AAS CPE侧流程图；

图6是根据本发明第一实施方式中AAS CPE1和AAS CPE2发生带宽请求冲突示意图；

图7是根据本发明第一实施方式中发生冲突时的AAS CPE与基站间的消息结构示意图；

图8是根据本发明第一实施方式中回退窗口为4时的仿真结果示意图；

图9是根据本发明第一实施方式中回退窗口为8时的仿真结果示意图；

图10是根据本发明第二实施方式的网络接入方法中基站的接收结构示意图；

图11是根据本发明第二实施方式中的基站选择波束的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

在本发明的实施方式中，当位于扩展区域内的AAS CPE需要请求上行带宽时，通过基站发送的携带用于竞争带宽的竞争窗口的帧，向该基站发送带宽请求，也就是说，将带宽请求放在竞争窗口中发送给基站。如果该AASCPE获得了所请求的带宽，则完成网络的接入过程。其中，基站通过自适应天线形成的不同方向的波束向各方向上的AAS CPE发送包含竞争窗口的帧。

下面对本发明的第一实施方式进行详细阐述，本实施方式涉及网络接入方法，在本实施方式中，AAS CPE为基站的扩展区域内的AAS CPE，网络为WRAN。

基站侧的处理流程如图2所示，在步骤210中，基站通过不同方向的波束向各方向上的AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧。具体地说，基站通过控制自适应天线形成的波束，使各波束针对的不同方向，并在各方向上向AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧。比如说，自适应天线形成了4个波束，每个波束的主瓣指向一个特定的方向，每个特定方向上，对准的AAS CPE可能有一个或多个，如图3所示。当然，波束需要被好好设计，使得在同一时刻一个AAS CPE发送的带宽请求没有被冲突的时候，对准该AAS CPE的一个波束能够接收到该带宽请求。由于基站发送的帧中包含了竞争窗口，使得AAS CPE可以在需要请求带宽时通过该竞争窗口发送带宽请求，因此，基站可以较快地获知哪个AAS CPE有带宽的请求并进行处理，而无需一个一个地询问AAS CPE是否有上行带宽的请求。从而提高了AAS CPE的带宽请求效率，进而降低了接入时延。

需要说明的是，竞争窗口的位置必须对所有的AAS CPE声明，使得需要请求带宽的AAS CPE能够通过该竞争窗口向基站发送带宽请求。竞争窗口可以在帧内的AAS区域，也就是说，该竞争窗口为AAS CPE专用的窗口；也可以在帧内的非AAS区域，使得该竞争窗口为AAS CPE与非AAS CPE共享的窗口。

接着，进入步骤220，基站检测各方向的波束是否收到AAS CPE的带宽请求。具体地说，基站的接收结构如图4所示，在基站中，有N个基带处理器，每个都由一个智能天线(Smart Antenna，简称“SA”)模块控制。SA模块分配一个特定的波束加权到基带处理器，使得每个波束可以通过相应的SA模块和基带处理器的操作，聚焦到一个特定的方向，从而可以检测出该方向上是否收到来自AAS CPE的带宽请求。如果检测出波束有收到AAS CPE的带宽请求，则进入步骤230，否则，结束本流程。

在步骤230中，当基站检测出波束收到AAS CPE的带宽请求后，对该波束中的带宽请求进行处理。比如说，如图2所示，基站检测出波束形成1收到了AAS CPE8和AAS CPE9的带宽请求，波束形成2收到了AAS CPE1和AAS CPE2的带宽请求，因此，该基站对AAS CPE1、AAS CPE2、AAS CPE8和AAS CPE9的带宽请求进行处理，如果允许所请求的带宽，则向相应的AASCPE发送响应消息，通知该AAS CPE已获得所请求的带宽。值得一提的是，在本实施方式中，基站能够同时处理的波束数大于或等于自适应天线形成的波束数，因此，基站可并行处理所有的波束。

以上对基站侧的处理流程进行了说明，下面对AAS CPE侧的处理流程进行说明。

如图5所示，在步骤510中，AAS CPE判断是否需要请求上行带宽，如果是，则进入步骤520，否则结束本流程。

接着，在步骤520中，AAS CPE通过竞争窗口将带宽请求发送给基站，同时启动定时器，其中，包含带宽请求的消息通过该AAS CPE的自适应天线形成的指向基站的波束发送给该基站。具体地说，由于基站已通过自适应天线形成的针对不同方向的波束，向各方向的AAS CPE发送了包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧，因此，AAS CPE可在需要请求上行带宽时，通过该帧中的竞争窗口将带宽请求发送给该基站，包含带宽请求的消息通过指向基站的波束发送给该基站。

但是，在同一方向上的AAS CPE可能不止一个，不同的AAS CPE可能会在同一时刻都向基站发送带宽请求，也就是说，同一方向上的不同AASCPE可能会通过同一帧中的竞争窗口向基站发送带宽请求，从而发生带宽请求的冲突。比如说，基站的针对某一方向的波束对准了AAS CPE1和AASCPE2，AAS CPE1和AAS CPE 2同时决定向基站发送带宽请求，即通过同一帧中的竞争窗口向基站发送带宽请求。由于带宽请求发生了冲突，将使得基站无法检测处理AAS CPE 1和AAS CPE 2的带宽请求，因此，AAS CPE需要在发送带宽请求时启动一个定时器，以便确认是否与其它AAS CPE发生了冲突。

接着，进入步骤530，AAS CPE判断是否获得所请求的带宽，如果已获得所请求的带宽，则直接进入步骤580，完成网络接入过程；如果该AAS CPE判定尚未获得所请求的带宽，或者获得带宽少于所请求的带宽，则进入步骤540。

在步骤540中，AAS CPE判断定时器是否超时，如果尚未超时，则回到步骤530，继续判断是否获得所请求的带宽；如果定时器已超时，则说明上一次的带宽请求可能与其它AAS CPE的带宽请求发生冲突，进入步骤550。

在步骤550中，AAS CPE决定是否继续尝试接入，也就是继续请求带宽。如果AAS CPE在未能请求到上行带宽后，决定放弃网络接入，则进入步骤560，直接丢弃要发送的信号数据单元，之后结束本流程。如果AAS CPE在未能请求到上行带宽后，决定继续尝试接入，也就是继续请求带宽，则进入步骤570。

在步骤570中，AAS CPE随机回退一定时间，并回到步骤520，通过竞争窗口将带宽请求发送给基站，同时启动定时器。也就是说，如果AAS CPE为获得所请求的带宽，并决定继续尝试接入过程，则可以随机回退一定时间后重新通过竞争窗口发送带宽请求。

下面以AAS CPE 1和AAS CPE 2发生带宽请求的冲突为例进行说明。

如图6所示，在第一帧时，AAS CPE 1和AAS CPE 2同时通过竞争窗口向基站发送带宽请求。由于发生了带宽请求的冲突，使得基站无法处理AASCPE 1和AAS CPE 2的带宽请求，因此，在AAS CPE 1的定时器超时时，仍未获得所请求的带宽；同样，在AAS CPE 2的定时器超时时，也将无法获得所请求的带宽。然后，AAS CPE 1和AAS CPE 2将根据各自的回退算法，重新通过竞争窗口向基站发送带宽请求。比如说，AAS CPE 1在第二帧的竞争窗口内重发它的带宽请求消息，AAS CPE 2在第三帧的竞争窗口内重发它的带宽请求消息。由于这次没有冲突，所以两个AAS CPE都可成功获得它们的带宽许可。

由此可见，通过在AAS CPE中设置定时器，如果定时器超时时，该AASCPE尚未获得所请求的带宽或获得少于所请求的带宽，则随机回退一定时间后重新通过竞争窗口向基站发送带宽请求，或者，丢弃需发送的信号数据单元。可使得在发生带宽请求的冲突时，各AAS CPE最终仍可获得它们的带宽许可。发生冲突时的AAS CPE与基站间的消息结构如图7所示。

假定基站有4个天线，即有4个波束，基站可以同时处理这些波束，AASCPE和基站之间的距离在33km和50km之间等概率分布。AAS CPE相对基站位置的方位角也在0到360度之间等概率分布。当发生冲突时，回退窗口为4，则本实施方式的仿真结果如图8所示。其中，实曲线为不考虑其他AASCPE的干扰以及冲突时，轮询机制下AAS CPE产生带宽请求的概率与平均的接入时延的关系；虚曲线为考虑其他AAS CPE的干扰以及冲突时，采用本实施方式下AAS CPE产生带宽请求的概率与平均的接入时延的关系。X轴是一个AAS CPE产生带宽请求的概率；Y轴为平均的接入时延，定义为AAS CPE从产生带宽请求和最后被基站检测到的平均时间。如果回退窗口为8，则本实施方式的仿真结果如图9所示。

由此可见，通过采用本实施方式中的方法，即使对于较大的业务负荷也可以获得更好的平均接入时延。

本发明的第二实施方式涉及网络接入方法，本实施方式与第一实施方式大致相同，其区别仅在于，在第一实施方式中，基站能够同时处理的波束数大于或等于自适应天线形成的波束数，因此，基站可并行处理所有的波束。而在本实施方式中，基站能够同时处理的波束数少于自适应天线形成的波束数，因此，该基站需从形成的波束中选择出够同时处理的波束数，对选择出的波束中收到的带宽请求进行处理。

比如说，自适应天线形成的波束数有M个，但由于硬件复杂度和开销的限制，基站只有N个(N＜M，N和M均为正整数)基带处理器和SA模块，每个基带处理器均对应一个SA模块。也就是说，基站能够同时处理的波束数少于自适应天线形成的波束数，即基站无法同时处理所有的波束。因此，需要一个SA控制器从M个波束中选择N个进行处理，如图10所示。

SA控制器可以根据在每个波束中检测到的带宽请求的数量，从形成的波束中选择出够同时处理的波束数。具体地说，如图11所示，在步骤1110中，基站为每个波束分配一个初始值相等的系数。比如说，基站共有M个波束，则分配的系数为C1 C2... CM。在开始的时候，这些系数的值是相等的。

接着，进入步骤1120，基站在需要选择波束时，计算各波束的系数值。具体地说，基站通过公式Ci＝a×log(Ci)+b*Di，计算每个波束的系数的值。其中，Ci为该波束的系数的值，Di为在该波束中检测出的收到带宽请求的数量，a和b是常量。

接着，进入步骤1130，基站判断各波束的系数的值是否相等，如果相等，则进入步骤1140，随机选择出能够同时处理的波束数，也就是说，从M个波束中随机选择出N个波束进行处理，之后，回到步骤1120。如果各波束的系数的值是否不相等，则进入步骤1150。

在步骤1150中，基站根据各波束的系数值，从大到小选择出能够同时处理的波束数，也就是说，从M个波束中随机选择出N个具有最大系数的波束进行处理。

接着，进入步骤1160，基站更新波束的系数值。具体地说，基站对于没有被选择的波束，维持他们的系数保持不变；对于选择处理的波束，将它们的系数更新为计算后的值。之后，回到步骤1120。

由此可见，在最初进行选择时，由于为每个波束分配的系数的值相等，因此基站是随机选择的，但当系统运行一段时间后，基站将更新这些系数，根据系数的大小选择并行处理的波束，使得检测到较多带宽请求数量的波束具有较大的选中概率，进一步提高了AAS CPE的带宽请求效率，从而降低了接入时延。

本发明的第三实施方式涉及网络接入系统，包含AAS CPE和基站。

在AAS CPE中，包含：带宽请求模块，用于通过基站发送的帧中携带的用于竞争带宽的竞争窗口，向该基站发送带宽请求，该包含带宽请求的消息通过自适应天线形成的指向基站的波束发送给该基站；定时器，用于在该带宽请求模块发送带宽请求时启动；判断模块，用于判断是否获得所请求的带宽；和执行模块，用于在该判断模块判定获得所请求的带宽时，完成网络的接入过程。其中，争窗口的位置必须对所有的AAS CPE声明，使得需要请求带宽的AAS CPE能够通过该竞争窗口向基站发送带宽请求。竞争窗口可以在帧内的AAS区域，也就是说，该竞争窗口为AAS CPE专用的窗口；也可以在帧内的非AAS区域，使得该竞争窗口为AAS CPE与非AAS CPE共享的窗口。

由于AAS CPE可以在需要请求带宽时通过竞争窗口发送带宽请求，因此，基站可以较快地获知哪个AAS CPE有带宽的请求并进行处理，而无需一个一个地询问AAS CPE是否有上行带宽的请求。从而提高了AAS CPE的带宽请求效率，进而降低了接入时延。

如果在定时器超时时判断模块判定尚未获得所请求的带宽或获得少于所请求的带宽，则带宽请求模块随机回退一定时间后重新通过竞争窗口，向基站发送带宽请求，或者，丢弃需发送的信号数据单元。这是因为，基站的一个波束可能对准的不止一个AAS CPE，因此在同一时刻，AAS CPE的带宽请求可能会发生冲突，导致不同AAS CPE的带宽请求之间的相互干扰，使得基站无法处理它们的带宽请求。因此，通过在AAS CPE中设置定时器，可使得在发生带宽请求的冲突时，各AAS CPE最终仍可获得它们的带宽许可。

在基站中包含发送模块，用于通过自适应天线形成的不同方向的波束，向AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧；接收模块，用于通过自适应天线形成的不同方向的波束，接收来自AAS CPE的带宽请求；处理模块，用于处理来自AAS CPE的带宽请求；检测模块，用于检测针对不同方向的波束是否收到带宽请求，处理模块对收到的带宽请求进行处理；和用于选择波束的选择模块。如果处理模块能够同时处理的波束数少于自适应天线形成的波束数，则选择模块从形成的波束中选择出够同时处理的波束数，处理模块对选择出的波束中收到的带宽请求进行处理。

具体地说，检测模块检测每个波束收到的带宽请求的数量；选择模块根据各波束收到的带宽请求的数量，从形成的波束中选择出够同时处理的波束数。其中，选择模块通过以下方式选择波束：

为每个波束分配一个系数，各系数的值在初始分配时相等。在需要选择波束时，通过公式计算每个波束的系数的值：Ci＝a×log(Ci)+b*Di，根据计算的系数的值从大到小选择出够同时处理的波束数，并更新选择出的波束的系数，其中，Ci为该波束的系数的值，Di为该波束收到的带宽请求的数量，a和b是常量。如果在需要选择波束时各波束的系数的值相等，则随机选择出够同时处理的波束数。

由此可见，根据各波束的系数选择并行处理的波束，可使得检测到较多带宽请求数量的波束具有较大的选中概率，进一步提高了AAS CPE的带宽请求效率，从而降低了接入时延。本实施方式中的网络可为WRAN网络，AAS CPE为基站的扩展区域内的AAS CPE。

综上所述，在本发明的各实施方式中，基站通过自适应天线形成的针对不同方向的波束，向AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧，AASCPE在需要请求带宽时，通过该竞争窗口向基站发送带宽请求。如果AASCPE获得所请求的带宽，则完成网络的接入过程。由于需要请求带宽的AASCPE可以将带宽请求通过该竞争窗口发送给基站，使得基站可以较快地获知哪个AAS CPE有带宽的请求并进行处理，而无需一个一个地询问AAS CPE是否有上行带宽的请求。从而提高了AAS CPE的带宽请求效率，进而降低了接入时延。

由于基站的波束针对不同方向，每一个波束可能对准的不止一个AASCPE，因此在同一时刻，AAS CPE的带宽请求可能会发生冲突，导致不同AAS CPE的带宽请求之间的相互干扰，使得基站无法处理它们的带宽请求。因此，通过在AAS CPE中设置定时器，如果定时器超时时，该AAS CPE尚未获得所请求的带宽或获得少于所请求的带宽，则随机回退一定时间后重新通过竞争窗口向基站发送带宽请求，或者，丢弃需发送的信号数据单元。使得在发生冲突时，各AAS CPE最终仍可获得它们的带宽许可。

由于硬件复杂度和开销的限制，基站能够同时处理的波束数可能会少于自适应天线形成的波束数，也就是该基站具备的波束数。因此，基站需要从形成的波束中选择出够同时处理的波束数，对选择出的波束中收到的带宽请求进行处理。基站可以通过检测每个波束收到的带宽请求的数量，根据各波束收到的带宽请求的数量，从形成的波束中选择出够同时处理的波束数，使得检测到较多带宽请求数量的波束具有较大的选中概率，进一步提高了AASCPE的带宽请求效率，从而降低了接入时延。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种网络接入方法，其特征在于，包含以下步骤：

基站通过自适应天线形成的不同方向的波束，向具备自适应天线系统的客户端设备AAS CPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧；

所述AAS CPE在需要请求带宽时，通过所述竞争窗口向基站发送带宽请求，所述基站通过所述波束接收所述带宽请求；

如果所述AAS CPE获得所述请求的带宽，则完成所述网络的接入过程。

2.根据权利要求1所述的网络接入方法，其特征在于，所述AAS CPE在发送所述带宽请求时启动定时器，如果在该定时器超时时尚未获得所述请求的带宽或获得少于所述请求的带宽，则随机回退一定时间后重新通过所述竞争窗口，向所述基站发送带宽请求，或者，丢弃需发送的信号数据单元。

3.根据权利要求1所述的网络接入方法，其特征在于，所述基站检测所述波束是否收到所述带宽请求，并对收到的所述带宽请求进行处理。

4.根据权利要求3所述的网络接入方法，其特征在于，如果所述基站能够同时处理的波束数少于所述自适应天线形成的波束数，则该基站从形成的波束中选择出够同时处理的波束数，对选择出的波束中收到的所述带宽请求进行处理。

5.根据权利要求4所述的网络接入方法，其特征在于，所述基站检测每个波束收到的所述带宽请求的数量，根据各波束收到的带宽请求的数量，从形成的波束中选择出够同时处理的波束数。

6.根据权利要求5所述的网络接入方法，其特征在于，所述基站通过以下方式选择所述波束：

为每个波束分配一个系数，各系数的值在初始分配时相等；

在需要选择波束时，通过公式计算每个波束的所述系数的值：Ci＝a×log(Ci)+b*Di，根据计算的系数的值从大到小选择出够同时处理的波束数，并更新选择出的波束的所述系数，其中，Ci为该波束的系数的值，Di为该波束收到的所述带宽请求的数量，a和b是常量。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的网络接入方法，其特征在于，所述AAS CPE通过自适应天线形成的指向所述基站的波束发送包含所述带宽请求的消息。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的网络接入方法，其特征在于，所述AAS CPE为所述基站的扩展区域内的AAS CPE。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的网络接入方法，其特征在于，所述竞争窗口为AAS CPE专用的窗口，或为AAS CPE与非AAS CPE共享的窗口。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的网络接入方法，其特征在于，所述网络为无线区域网络。

11.一种客户端设备，具备自适应天线系统AAS，其特征在于，包含：

带宽请求模块，用于通过基站发送的帧中携带的用于竞争带宽的竞争窗口，向该基站发送带宽请求；

判断模块，用于判断是否获得所述请求的带宽；和

执行模块，用于在所述判断模块判定获得所述请求的带宽时，完成网络的接入过程。

12.根据权利要求11所述的客户端设备，其特征在于，所述AAS CPE还包含定时器，用于在所述带宽请求模块发送所述带宽请求时启动；

如果在所述定时器超时时所述判断模块判定尚未获得所述请求的带宽或获得少于所述请求的带宽，则所述带宽请求模块随机回退一定时间后重新通过所述竞争窗口，向所述基站发送带宽请求，或者，丢弃需发送的信号数据单元。

13.根据权利要求11所述的客户端设备，其特征在于，所述带宽请求模块通过自适应天线形成的指向所述基站的波束发送包含所述带宽请求的消息。

14.一种基站，其特征在于，包含：

发送模块，用于通过自适应天线形成的针对不同方向的波束，向AASCPE发送包含用于竞争带宽的竞争窗口的帧；

接收模块，用于通过所述波束接收来自AAS CPE的带宽请求；

处理模块，用于处理所述来自AAS CPE的带宽请求。

15.根据权利要求14所述的基站，其特征在于，所述基站还包含检测模块，用于检测所述波束是否收到所述带宽请求，所述处理模块对收到的所述带宽请求进行处理。

16.根据权利要求15所述的基站，其特征在于，所述基站还包含用于选择波束的选择模块；

如果所述处理模块能够同时处理的波束数少于所述自适应天线形成的波束数，则所述选择模块从形成的波束中选择出够同时处理的波束数，所述处理模块对选择出的波束中收到的所述带宽请求进行处理。

17.根据权利要求16所述的基站，其特征在于，所述检测模块检测每个波束收到的所述带宽请求的数量；

所述选择模块根据各波束收到的带宽请求的数量，从形成的波束中选择出够同时处理的波束数。

18.根据权利要求17所述的基站，其特征在于，所述选择模块通过以下方式选择所述波束：

为每个波束分配一个系数，各系数的值在初始分配时相等；

在需要选择波束时，通过公式计算每个波束的所述系数的值：Ci＝a×log(Ci)+b*Di，根据计算的系数的值从大到小选择出够同时处理的波束数，并更新选择出的波束的所述系数，其中，Ci为该波束的系数的值，Di为该波束收到的所述带宽请求的数量，a和b是常量

19.一种网络接入系统，其特征在于，包含权利要求11至13中任一项所述的客户端设备，和/或权利要求14至18中任一项所述的基站。

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