CN101247625A - 在分时共享信道结构下的终端接入方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在分时共享信道结构下的终端接入方法及设备。其主要包括：首先，终端进行下行物理子帧同步，获得子帧头，然后解码每个子帧头后的MAC层消息，根据一定时间内的解码情况，选择接入基站，确定接入子帧，并实现终端的接入操作。可以看出，本发明是在分时共享信道的系统中，针对相应的信道特性采用了有效的识别手段，以进行接入小区的选择及各子帧的识别操作，从而使得终端可以方便地执行接入处理，以顺利接入无线网络。

Description

在分时共享信道结构下的终端接入方法及设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种分时共享信道结构下的终端接入的实现方案。

背景技术

在无线通信系统中，随着无线频谱资源应用的日益广泛，提高有限的无线频率资源的利用率成为了业界研究的课题。为了更好的提高无线频谱(尤其是授权频段的频谱)利用率，在无线通信设备之间可以分时共享同一个信道。相应的共享的方式包括：异步的、基于载波侦听、冲突检测进行时分信道共享，或者，基于同步协作方式进行信道共享。下面将对基于同步协作方式进行信道共享的实现方案进行说明。

在IEEE 802.16h中，其采用的便是基于同步协作方式分时共享一个MAC帧资源的无线通信实现方案，在该方案中，具体是将MAC帧的一帧分为公共子帧和主子帧两部分，以实现相应的信道共享，具体为：

(1)公共子帧，用于传输没有干扰的数据，即系统在每帧的公共子帧传输没有收到干扰的数据；

(2)干扰子帧，用于传输存在干扰的数据，干扰子帧周期性的、唯一的分配给某一个系统，并称为所述系统的主子帧，其它系统对应的干扰子帧则称为相应系统的辅子帧；在一个系统的主子帧，该系统可以以最大发射功率进行发射，而在此期间其它系统需要降低自身的发射功率或不发射，以便避免对当前主子帧对应的系统造成干扰。

基于上述两种子帧，以图1所示的系统为例，在图2中给出了一种分时共享信道的子帧分配方式，具体为：

在公共子帧，各系统传送与各自终端相关的数据，例如，系统A传送与终端1和终端2有关的数据，系统B传输与终端4和终端6有关的数据；

在系统A的主子帧，系统A与终端3通信，此时，系统B则需要降低发射功率甚至不发射，以避免对系统A的通信过程产生干扰；

在系统B的主子帧，系统B与终端4通信，此时，系统A则需要降低发射功率甚至不发射，以避免对系统B的通信过程产生干扰。

在图1所示的系统中，基站通过在帧头的信令将系统干扰子帧的位置通知相应的终端。对于处于两个系统共同覆盖区域的终端，例如，系统A中的终端3和系统B中的终端4，由于其将收到邻居系统的干扰，使得其无法正确接收基站发送的公共子帧的帧头(Preamble，即前导码)和信令(MAP，即映射)。为解决这一问题，则还在系统的主子帧和/或辅子帧中下发的信令称为私有信令(Private MAP，即私有映射)。

也就是说，在无线通信系统中，同一基站会在不同的位置(即公共子帧和干扰子帧位置)下发两个Preamble，且所述两个Preamble可能相同或不同。此时，若同一终端同时收到来自不同基站的下行信号，则终端在小区选择、物理层同步和定时等接入处理过程中的实现难度将大大提高。而对于这种情况，目前还没有一种可以采用的终端接入实现方案。

发明内容

本发明的实施例提供了一种在分时共享信道结构下的终端接入方法及设备，从而使得在不同系统分时共享信道情况下，终端可以较为方便地实现接入处理。

本发明实施例提供了一种在分时共享信道结构下的终端接入方法，包括：

在预定的时间内，解码一组子帧，并根据解码获得一组子帧中的各子帧的基站信息确定终端接入的基站；

在确定的终端接入的基站下选择接入的子帧，并从该子帧获得上行接入消息，实现终端的接入操作。

本发明实施例提供了一种终端设备，包括：

子帧解码单元，用于解码一组子帧中，获得各子帧中的基站信息；

基站选择单元，用于根据在预定的时间内，子帧解码单元解码一组子帧获得的解码结果，确定终端接入的基站；

接入处理单元，用于在基站选择单元选择的基站下确定接入子帧，并根据所确定的接入子帧的上行资源分配，实现终端接入操作。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，其在分时共享信道的系统中，针对相应的信道特性采用了有效的识别手段，以进行接入小区的选择及各子帧的识别操作，从而使得终端可以方便地执行接入处理，以顺利接入无线网络。

附图说明

图1为现有技术中无线通信系统结构示意图；

图2为现有技术中分时共享的实现方案示意图；

图3为本发明实施例提供的方法的处理过程示意图；

图4为本发明实施例中接收到的子帧情况示意图一；

图5为本发明实施例中接收到的子帧情况示意图二；

图6为本发明实施例中解析后的接收子帧的情况示意图一；

图7为本发明实施例中解析后的接收子帧的情况示意图二；

图8为本发明实施例中解析后的接收子帧的情况示意图三；

图9为本发明实施例中解析后的接收子帧的情况示意图四；

图10为本发明实施例提供的终端设备的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的子帧类型确定单元的结构示意图一；

图12为本发明实施例提供的子帧类型确定单元的结构示意图二。

具体实施方式

本发明实施例中，在终端初始进入网络时或重新进入网络过程中，相应的接入处理过程包括：终端进行下行信道的扫描和同步，以获得物理层下行子帧同步；之后，在预定的时间段内对选定的信道进行子帧搜索及解码操作，进而根据该信道下发的子帧的特性及预定的时段段内的搜索结果进行小区选择、子帧识别和接入子帧选择操作，以实现后续的终端接入操作。

其中，终端进行的下行信道扫描和同步的过程具体可以为：如果终端中预存有优选接入信道的信息，则终端首先在所述优选接入的下行信道进行扫描和同步，如果扫描和同步过程失败，则连续扫描工作频带内的所有可能的工作信道，直到获得有效的下行信号。

具体一点讲，所述接入处理过程具体包括：

(1)终端首先进行下行子帧同步，如果子帧同步成功，则执行步骤(2)，否则，终端将切换到下一个信道，继续进行下行子帧同步操作，直至子帧同步成功；

其中，终端扫描选择同步信道的过程前面已经描述，在此不再详述；

(2)在选择的信道上，在预定的时间段内进行子帧的搜索和MAC层的数据解码操作，并根据搜索和解码结果选择终端接入的基站，还确定该基站的子帧类型，即确定相应的公共子帧和主子帧的时间位置；

(3)终端确定接入子帧，从系统下发的信息中获得上行参数和上行传输时隙，并利用所述上行参数及上行传输时隙发送上行接入请求；

(4)基站接收终端发送来的上行接入请求，并进行相应的接入处理。

为便于对本发明实施例的理解，下面将针对不同的物理层帧结构，对相应的接放过程的具体实施方式进行说明。

对于WirelessMAN-OFDM(无线城域网-正交频分复用)物理层，其各个基站将下发相同的Preamble(前导码)序列，此时，相应的接入过程如图3所示，具体包括以下处理步骤：

步骤31：终端在选定的信道中搜索下行Preamble，获得Preamble位置和能量，并进行子帧同步处理，并执行步骤32；

在该步骤中，若在当前信道中搜索Preamble头失败，则终端将按照预定的规则切换到下一个信道继续执行相应的搜索操作，直至以一定的检测概率，成功搜索到所述下行Preamble，则获得所述下行Preamble的时间位置和能量信息，并进行子帧同步处理，执行步骤32；

在执行搜索Preamble头过程中，需要考虑的问题是连续两个Preamble头之间的间隔不一定相等；而且，在搜索到Preamble头，获得下行子帧同步后，终端要解析每个子帧头的MAC层消息，若能够正确译码，则记录每个子帧头后面的MAC层消息，包括记录对应的BSID(基站标识)，还记录通过测量广播消息获得的第一个burst(突发)的SNR(信噪比)，以及记录译码成功信息；否则，记录译码失败消息；然后，继续搜索下一子帧头。

需要说明的是，在该分时共享方式下，终端接收到的Preamble可能为公共子帧头或干扰子帧帧头，因此，终端实现子帧同步的情况包括以下两种：

(1)一种情况如图4所示，该情况下，终端接收到公共子帧和干扰子帧(包括主子帧和辅子帧)，并实现了公共子帧同步和干扰子帧的同步；

(2)另一种情况如图5所示，在该情况下，终端接收到公共子帧和主子帧，并实现了公共子帧同步和主子帧同步；

步骤32：判断是否到达预定的搜索时间Ts，该Ts为预定数目的帧周期对应的时间值，如果到达，则执行步骤33，否则，继续执行步骤31；

即Ts＝N×Td，Td为帧周期，N为大于1的正整数；

步骤33：终端选择将要接入的基站，确定接入的子帧，包括确定在该基站下接收到的子帧头的类型，即确定是公共子帧头，还是主子帧头；

在经过步骤31执行的Ts时间的搜索后，终端在Ts时间内，可能只正确解码到一个基站的下行信号，或正确解码到多个基站的下行信号。如果仅正确解码到一个基站的下行信号，则选择该基站作为接入基站。如果解码到多个基站的下行信号，则需要首先确定接入基站。如图6、图7、图8和图9给出了四种可能的情况；其中，图7和图9中，由于仅解码到同一基站，故无需进行基站的选择，而图6和图8，则由于解码到多个基站的子帧头，所以首先需要进行基站的选择，之后，再选择接入的子帧。

下面将对该步骤中基站的选择及子帧头类型的确定方式进行说明：

(1)基站的选择所采用方式包括：

在步骤31记录的能够正确译码的MAC层消息中，根据测量获得的各基站的广播消息的SNR(信噪比)和被正确解码的次数中的至少一项信息选择传输效果最佳的基站；例如，选择广播消息SNR最大的基站，或者，选择在Ts时间内被正确解码的次数最多的基站，即相同BSID(基站标识)数最多的基站，或者，综合利用所述SNR及被正确解码的次数，并根据预定的选择策略选择相应的基站；

(2)选择确定终端接入的子帧

在选择接入的子帧过程中具体包括以下两种情况：

(a)一种情况为：如果在Ts时间内，仅有一个子帧头之后的MAC消息中的BSID等于上一步所选择的接入基站的BSID，则选择该子帧作为终端接入的子帧；且在这种情况下，该子帧的子帧头一般为主子帧；

(b)另一种情况为：如果在Ts时间内，有多于一个子帧头后的MAC消息的BSID等于上一步所选择的接入基站的BSID，则终端可以根据实际系统要求，选择其中一个包含上行MAP的子帧作为接入子帧；

在这种情况下，终端可以先确定子帧类型，即确定子帧为公共子帧还是主子帧，其中，

确定公共子帧头的方式包括以下两种：

第一种方式为：根据在DL-MAP(下行链路-映射)中的消息确定，如果在DL-MAP中，定义了CXZone(CoeXistence Zone，共存性区域)，则该DL-MAP所对应的子帧头为公共子帧头；且公共子帧头之间的时间间隔为Td，故在Td时间内；

第二种方式为：判断在Ts时间内，如果间隔Td或Td的整数倍，解码得到了相同的BSID，则对应的子帧头为公共子帧头；

在确定了所述的公共子帧头后，便可以方便地确定主子帧头，相应的确定方式为：在Ts时间内，有且仅有一次的子帧头后的BSID等于所选择的基站的ID，且不是公共子帧，则其为主子帧。

在确定了子帧类型后，终端可以根据实际情况，选择其中一个包含上行MAP的子帧作为接入子帧，具体可以有以下两种选择方式：

方式一，上行接入时隙仅在主子帧接入

在该方式下，仅解调主子帧的MAC层消息，获得上行接入时隙，并选择上行接入请求机会发送上行接入请求；

方式二，上行接入时隙既可以是在主子帧，也可以是在公共子帧(或与公共子帧功能类似的帧)

在该方式下，如果终端可以同时正确解调公共子帧和主子帧的MAC层消息，则选择在公共子帧发送上行接入请求；如果终端仅能够正确解调主子帧的MAC层消息，则在主子帧发送上行接入请求。

步骤34：终端通过下行信号选择了驻留的小区(即选择了相应的基站)，并完成了相应的同步操作后，则等待所选择的接入子帧，并在所选择的接入子帧接收系统下发的上行传输参数，获得相应的上行接入时隙，以实现终端的上行接入；

需要说明的是，为了避免同一终端的接入请求被多个基站响应，终端可以在所发送的上行接入请求机会中，包含所要接入的基站ID的信息。基站在正确接收到终端的上行接入请求后，如果检测到接入请求中所包含的基站ID为自己的ID，则响应，否则忽略。

对于WirelessMAN-OFDMA(无线局域网-正交频分复用接入)系统的终端接入过程与上述WirelessMAN-OFDM系统的终端接入过程类似，区别在于，在该WirelessMAN-OFDMA系统中，基站将下发不同的Preamble，因此，不同Preamble序列相关峰能量的大小，可以作为基站选择的方式之一。

另外，在定义在公共子帧和干扰子帧发送不同的Preamble序列的系统中，终端还可以利用这一特性，确定相应的子帧类型。

本发明实施例还提供了一种终端设备，其具体实现结构如图10所示，具体包括以下处理单元：

(1)子帧解码单元

该单元用于在预定的时间内解码一组子帧，获得各子帧的基站信息，例如，可以获得各子帧中基站被正确解码的次数；

(2)测量单元

该单元用于根据针对广播消息的测量获得接收信号的信噪比和/或，用于确定接收信号的峰能量信息；

(3)基站选择单元

该单元用于根据子帧解码单元针对一组子帧的解码结果，选择终端接入的基站；所述的基站选择单元具体可以包括：获取根据子帧解码单元的解码结果确定各个基站被正确解码的次数和/或根据测量单元获得的接收信号的信噪比信息和/或接收信号的峰能量信息，并根据该基站被正确解码的次数和/或接收信号的信噪比信息和/或接收信号的峰能量信息进行终端接入基站的选择；例如，可以选择被正确解码的次数最多的基站，或者，也可以根据信噪比选择信号接收效果最佳的基站，或者，综合考虑被正确解码的次数及信噪比信息进行基站的选择，等等；

(4)子帧类型确定单元

该单元用于根据基站选择单元的选择结果及子帧解码单元的解码结果，识别所述基站下发信号中的公共子帧和主子帧；即根据子帧解码单元的解码结果，在基站选择单元选择的基站中识别子帧类型，确定公共子帧和主子帧的时间位置，并将确定结果提供给接入处理单元；

且所述的子帧类型确定单元如图11和图12所示，具体可以包括第一公共子帧识别单元和主子帧识别单元，或者，也可以包括第二公共子帧识别单元和主子帧识别单元；下面将对各个单元的功能作用进行说明：

所述的第一公共子帧识别单元，用于根据接收到的子帧头中承载的信息识别出公共子帧；

所述的第二公共子帧识别单元，用于在预定的时间内，根据帧周期及正确解码的基站标识信息识别出公共子帧；

所述的主子帧识别单元，用于在预定的时间内，根据正确解码的基站标识信息识别出主子帧。

(5)接入处理单元

该单元用于根据基站选择单元及子帧类型确定单元的处理结果，选择接入子帧，并接收接入子帧对应的MAC层消息，获得终端上行接入参数和接入时隙，实现终端接入操作。

所述的终端设备中，还可选地包括判断处理单元，其具体用于在判断确定收到多个基站的子帧后，触发所述基站选择单元，否则直接触发所述子帧类型确定单元；也就是说，若终端仅接收到一个基站发来的子帧，则无需进行基站的选择操作，而直接确定相应的公共子帧和主子帧的时间位置即可。

所述的终端设备中还可选地包括信道选择单元，用于根据预定的信道选择策略进行信道选择及同步，并在同步成功后触发所述的子帧解码单元，具体的信道选择方式前面已经有描述，在此不再详述。

综上所述，本发明实施例中，由于在分时共享信道的系统中，针对相应的信道特性采用了有效的识别手段，以进行接入小区的选择及接入子帧选择操作，从而使得终端可以方便地执行接入处理，以顺利接入无线网络。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1. 一种在分时共享信道结构下的终端接入方法，其特征在于，包括：

在预定的时间内，解码一组子帧，并根据解码获得一组子帧中的各子帧的基站信息确定终端接入的基站；

在确定的终端接入的基站下选择接入的子帧，并从该子帧获得上行接入消息，实现终端的接入操作。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的确定终端接入的基站的步骤具体包括：

若确定收到多个基站的信号，则在多个基站中选择终端接入的基站；若确定收到单个基站的信号，则直接该单个基站作为终端接入的基站。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

根据预定的信道选择策略进行信道选择及同步，同步成功后，在该选择的信道下解码一组子帧中的媒体接入控制MAC层消息。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的选择终端接入的基站的步骤具体包括：

根据针对一组子帧的解码结果确定各个基站被正确解码的次数和/或通过测量广播消息确定的接收信号的信噪比信息和/或确定接收信号的峰能量，并根据该基站被正确解码的次数和/或接收信号的信噪比信息和/或接收信号的峰能量进行终端接入基站的选择。

5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的选择接入子帧的具体方法包括：

如果能够同时正确解码主子帧和公共子帧后的MAC层消息，则可以选择公共子帧和/或主子帧作为接入子帧；

如果只能正确解码主子帧的MAC层消息，则选择主子帧作为接入子帧。

6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括确定公共子帧和主子帧的过程，且该过程具体包括：

根据接收到的子帧头中承载的信息识别出公共子帧，或者，在预定的时间内，根据帧周期及正确解码的基站标识信息识别出公共子帧；之后，在预定的时间内，根据正确解码的基站标识信息识别出主子帧；

或者，

根据子帧头的前导码Preamble序列确定子帧类型为公共子帧或主子帧。

7. 一种终端设备，其特征在于，包括：

子帧解码单元，用于解码一组子帧中，获得各子帧中的基站信息；

基站选择单元，用于根据在预定的时间内，子帧解码单元解码一组子帧获得的解码结果，确定终端接入的基站；

接入处理单元，用于在基站选择单元选择的基站下确定接入子帧，并根据所确定的接入子帧的上行资源分配，实现终端接入操作。

8. 根据权利要求7所述的终端设备，其特征在于，还包括判断处理单元，用于在判断确定收到多个基站的子帧后，触发所述基站选择单元，否则直接触发所述子帧类型确定单元。

9. 根据权利要求7所述的终端设备，其特征在于，还包括信道选择单元，用于根据预定的信道选择策略进行信道选择及同步，并在同步成功后触发所述的子帧解码单元。

10. 根据权利要求7所述的终端设备，其特征在于，还包括测量单元，用于根据针对广播消息的测量获得接收信号的信噪比信息，和/或，用于确定接收信号的峰能量信息，且，

所述的基站选择单元包括：获取根据子帧解码单元的解码结果确定各个基站被正确解码的次数和/或接收信号的信噪比信息和/或确定的接收信号的峰能量，并根据该基站被正确解码的次数和/或接收信号的信噪比信息和/或接收信号的峰能量进行终端接入基站的选择。

11. 根据权利要求7、8、9或10所述的终端设备，其特征在于，还包括子帧类型确定单元，用于根据子帧解码单元的解码结果，在基站选择单元选择的基站中识别子帧类型，确定公共子帧和主子帧的时间位置，并将确定结果提供给接入处理单元。

12. 根据权利要求11所述的终端设备，其特征在于，所述的子帧类型确定单元具体包括第一公共子帧识别单元或第二公共子帧识别单元，以及主子帧识别单元，其中，

第一公共子帧识别单元，用于根据接收到的子帧头中承载的信息识别出公共子帧；

第二公共子帧识别单元，用于在预定的时间内，根据帧周期及正确解码的基站标识信息识别出公共子帧；

主子帧识别单元，用于在预定的时间内，根据正确解码的基站标识信息识别出主子帧。

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