CN101971687B - 增强无线终端的测距过程标识 - Google Patents
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Abstract
一种通信网络(10)，包括基站(28)和通过空中接口(32)与基站(28)通信的无线终端(30)。在测距过程期间，基站(28)对无线终端(30)进行标识或分类。所述标识或分类针对无线终端(30)是否具有增强能力。所述分类是基于无线终端(30)的传输特性来进行的。然后，基站(28)可以以利用无线终端(30)的增强能力的方式来与无线终端(30)通信。
Description
技术领域
本发明涉及通信，具体涉及无线通信中涉及的初始测距过程。
背景技术
在典型的蜂窝无线系统中，无线终端(也称为移动终端、移动台和移动用户设备单元(UE))经由无线接入网(RAN)的基站与一个或多个核心网通信。无线终端(WT)可以是移动台，如移动电话(“蜂窝”电话)和具有移动终端的膝上计算机，因此可以是例如与无线接入网进行语音和/或数据通信的便携式、袖珍式、手持式、包括在计算机中的、或车载的移动设备。基站(例如无线基站(RBS))在一些网络中也称为“NodeB”或“B节点”。基站通过空中接口(例如射频)与在基站范围内的无线终端进行通信。
通用移动通信系统(UMTS)是一种从全球移动通信系统(GSM)演进而来的第三代移动通信系统，预期基于宽带码分多址(WCDMA)接入技术来提供改进的移动通信服务。UTRAN本质上是向用户设备单元(UE)提供宽带码分多址接入的无线接入网。UMTS网络中的无线接入覆盖被划分为小区的地理区域，每个小区由基站提供服务。基站可以连接至UMTS类型网络中的其他元件，如无线网络控制器(RNC)。第三代合作伙伴计划(3GPP或“3G”)已经对前身技术(例如基于GSM和/或第二代(“2G”)无线接入网技术)进行了进一步演进。
针对宽带无线接入标准的IEEE 802.16工作组制定了针对宽带无线城域网的全球部署的正式规范。尽管802.16标准族官方称为无线MAN，但是它已经被称为WiMAX论坛的行业组织称为“WiMAX”(“全球微波接入互操作性”)。
IEEE 802.16e-2005(之前称为IEEE 802.16e)属于该规范族的谱 系，通过实现例如包括对服务质量的更好支持和使用可缩放OFDMA在内的多种增强来处理移动性。一般地，802.16标准本质上标准化了空中接口的两个方面——物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)。
关于物理层，802.16e使用可缩放OFDMA来承载数据，支持1.25MHz至20MHz之间的信道带宽，具有多至2048个子载波。IEEE802.16e支持自适应调制和编码，使得在良好信号条件下，使用高效的64 QAM编码方案，而在信号较差的时使用更加健壮的BPSK编码机制。在中间条件下，也可以采用16QAM和QPSK。其他物理层特征包括对多输入多输出(MIMO)天线的支持，以提供NLOS(非视线)环境中的良好性能，以及混合自动重复请求(HARQ)，以实现良好的纠错性能。
对于媒体接入控制层(MAC)，IEEE 802.16e包含多个汇聚子层，这些子层描述了如何在空中接口上封装有线技术(如以太网、ATM和IP)，以及如何将数据归类等等。它还描述了如何通过在认证期间使用安全密钥交换和在数据传送期间使用加密来传送安全通信。MAC层的其他特征包括功率节约机制(使用休眠模式和空闲模式)以及切换机制。
图1中示出了IEEE标准802.16e的帧结构。在一种示例模式中，IEEE标准802.16e的帧长为5ms，并使用时分双工(TDD)。移动台使用前导来与下行链路(DL)同步，紧接前导之后出现的DL-MAP和UL-MAP消息向移动台提供了关于下行链路和上行链路的分配信息。图1中示出了下行链路和上行链路分配的示例。发送转换间隔(TTG)和接收转换间隔(RTG)是移动台用于从接收转换为发送和从发送转换为接收的间隔。
如上所述，当前，WiMAX利用正交频分多址接入(OFDMA)。与OFDM类似，OFDMA通过将数据流划分到同时传输的多个窄带子载波(例如512、1024或更多，取决于信道的总可用带宽[例如5、10、20MHz])上来发送数据流。将子载波分为子载波组，每组也被称为子信道。形成子信道的子载波不必须相邻。由于并行传输许多比特，每个子载波上的传输速度可以远低于所得到的总数据速率。在实际无线 环境中，为了最小化由于来自不同方向的信号的略微不同的到达时间而造成的多径衰落的影响，这是很重要的。
IEEE 802.16m预期成为IEEE 802.16e的演进，以更高数据速率和更低延迟为目标。在2008年6月12日提交的题为“TELECOMMUNICATIONS FRAME STRUCTUREACCOMMODATING DIFFERING FORMATS”的美国专利申请12/138,000中提供了IEEE标准802.16m的帧结构，其全部内容通过引用并入此处。在IEEE标准802.16m及其前身IEEE标准802.16e之间需要后向兼容。在2008年10月27日提交的题为“BACKWARDSCOMPATIBLE IMPLEMENTATIONS OF SC-FDMA UPLINK INWiMAX”的美国专利申请12/259,068中描述了引入新的调制方案并且同时解决后向兼容问题的标准的增强，其全部内容通过引用并入此处。
在WiMAX中执行多种测距模式，例如初始测距、切换、周期性测距和带宽竞争。重要的操作，如功率调整、定时偏移估计和基站与无线终端之间的同步是在WiMAX初始测距模式中完成的，这里也称为初始测距过程。
初始测距过程或具有WiMAX能力的无线终端的初始进入涉及与基站的一系列交易阶段，在图2中总体示意。见例如Kim，Hyung-Joon，IEEE 802.16/WiMAX Security， http://www.ibluemoio.com/contents/IEEE％20802.16％20Security.pdf，以及Boon，Paul et al.，“Strategies for Fast Scanning and Handovers inWiMAX/802.16”，WiMAX OFDMA Ranging，Altera Corporation，Application Note 430，August 2006，version 1.0。
初始测距过程从无线终端扫描来自基站的下行链路信号开始。无线终端通过监听每个可能的频率来进行扫描，直到无线终端帧听到帧前导。找到信道后，无线终端可以使用前导来与基站同步。然后，无线终端可以读取下行链路映射(DL-MAP)，DL-MAP是针对帧所使用的时隙位置的映射。因此，如图2所示，初始测距过程的阶段2-1包括扫描和同步。
一旦无线终端已经与信道同步，然后，作为阶段2-2，无线终端必须扫描(例如监听)基站使用广播周期发送的下行链路和上行链路信道描述符。
作为阶段2-3，无线终端必须等待竞争时隙以执行与基站的初始测距。在初始测距过程中，无线终端向基站发送测距信号。无线终端在发送该测距信号时使用功率和定时的初始估计，这种估计可以从基站在下行链路上发送的信道导出。
在阶段4，基站通过发送具有资源分配并可能具有对功率和定时的调整的消息来响应该测距信号。因此，可以使用初始测距来细化无线终端的发送功率和发送定时(PHY参数)。在该初始响应的过程中，建立或分配基站与无线终端之间的主要连接标识符。
在阶段2-5，响应于上述分配，无线终端向基站发送控制信号，从而建立用于协商如安全算法(例如授权、认证和要使用的密钥管理方法)之类问题的主要管理信道。在阶段2-5，基站从无线终端获得基于公钥的证书，以认证无线终端。在与基站的成功认证之后，无线终端现在被授权给基站，并且在授权期间建立用于安全通信的其他密钥。
阶段2-6包括使用另外的消息交换，其中建立例如辅管理连接和传输连接。
使用码分多址(CDMA)码来进行测距操作。典型地，针对上述测距模式中不同的测距模式来标识这些CDMA码的集合。更具体地，向每个测距模式(例如初始测距、切换、周期性测距和带宽竞争)分配多个CDMA码。在测距信道期间，无线终端可以随机选择并发送这些测距码中的任一个。
因此，在初始测距过程中，新的无线终端(例如新的订户台(SS))随机选择可用于初始测距的码集合中的一个码，并使用所选的码向基站进行发送。SS在阶段2-3发送包括CDMA码在内的初始测距信号。典型地，来自无线终端的初始传输在指定测距信道中随机选择的测距时隙上。基站不知道新无线终端(例如新订户台)的标识及其能力，但是接收CDMA码信号。响应于在初始测距过程期间接收到的CDMA 码信号，作为应答，基站向无线终端发送分配，所述分配包括接收到的CDMA码和基站从无线终端接收到CDMA码信号的时间，如阶段2-4所示。该响应帮助新无线终端标识该分配，使得新无线终端可以通过发送与基站所标识的分配相关的信息来与基站交换其他信息。可以认识到，终端使用的发送信号受到其能力的限制。
WiMAX系统中操作的一些无线终端可以是较旧的终端(例如“传统”终端)，尽管它们与WiMAX的升级或后续版本兼容，但是它们不能利用WiMAX提供的增强能力。例如，考虑到WiMAX IEEE标准802.16m对IEEE标准802.16e的后向兼容性，802.16e版本的无线终端可以在802.16m网络中操作，但是(与802.16e版本或“增强”无线终端不同)不能充分利用802.16m网络的增强能力。随着802.16m的出现，802.16m版本的无线终端预期比传统无线终端具有明显更多的能力。例如，它们可能能够接收更复杂的MIMO信号，能够接收不同的调制，或者能够在时频栅格中传统无线终端不能接收信号的部分中接收下行链路(DL)信号。它们也可能能够在时频栅格中的不同部分中进行发送，并使用更高效的发送信号。如果基站不知道终端具有这些高级能力，则基站必须在仅假定终端具有传统能力的情况下向终端分配资源。
在图3所示的传统实现中，直到初始测距过程完成之前，基站无法发现特定无线终端是传统终端还是增强无线终端。这就是说，基站只能在初始测距过程完成之后的时刻确定与其通信的无线终端是具有增强能力的无线终端，并且仅在此后才可以有利地采用无线终端的增强能力。
在WiMAX系统中，测距也用于带宽请求目的。当无线终端有数据要发送时，它使用从基站分配的CDMA码集合中随机选择的CDMA码来向基站发送宽带请求测距信号，以用于BW请求目的。该信号也是在时频栅格中已经标识用于带宽请求测距目的特定部分中发送的。响应于这种码的接收，基站向终端发送分配信号，仅通过接收到的CDMA码和请求的时频位置来对其进行标识。无线终端可以使用该分配来发送数据或发送具有与其需要发送的数据相关的更多信息的另一 请求。无线终端的传输受其能力所限。如果基站不能检测终端具有高级发送能力，则基站仅能在假定终端具有传统能力的情况下分配资源。
发明内容
这里公开的技术的一方面涉及一种对通信网络进行操作的方法，所述通信网络包括基站和通过空中接口与基站通信的无线终端。所述方法包括：在测距过程期间，基站对无线终端进行标识或分类。所述标识或分类针对无线终端是否具有增强能力。所述分类是基于无线终端的传输特性来进行的。然后，基站可以以利用无线终端的增强能力的方式来与无线终端通信。
测距过程可以是初始测距过程、切换过程、周期性测距过程和带宽请求过程中的一项或多项。
这里公开的技术便于早期使用无线终端的增强能力。例如，当在测距过程中检测到无线终端的增强能力时，基站可以利用无线终端的增强能力来在测距过程期间与无线终端进行进一步通信。这种进一步通信可以包括例如：在测距过程期间将参数下载至无线终端。基站也可以考虑无线终端的高级能力来分配无线终端用于传输的资源。
在一种示例模式中，分配在测距过程期间使用的码字集合。传输特性包括：无线终端所利用的码字是所述码字集合的子集的成员，所述子集是预留给具有增强能力的无线终端在测距过程期间使用的。基站可以在广播消息中标识上述子集。
在另一示例模式中，传输特性包括：利用时频栅格中预留给具有增强能力的无线终端在初始测距过程期间使用的指定部分。
在上述示例模式的变型中，基站分配时频栅格中的指定部分作为具有高级能力的无线终端在测距过程期间能够使用的部分。传输特性包括：具有增强能力的无线终端利用时频栅格中的所述指定部分。例如，基站可以广播对于时频栅格中具有增强能力的无线终端能够用于测距过程的指定部分的指示。
在这里公开的技术的另一方面，涉及一种通信网络中的基站，例如基站节点。所述基站包括：收发机，被配置为通过空中接口与无线 终端通信；以及测距单元。所述测距单元被配置为：在测距过程期间对无线终端进行分类。所述分类针对无线终端是否具有增强能力。所述分类是基于无线终端的传输特性来进行的。
在一个示例实施例中，基站包括：资源分配器，被配置为分配在测距过程期间使用的码字集合。传输特性包括：无线终端所利用的码字是所述码字集合的子集的成员。所述子集是资源分配器预留给具有增强能力的无线终端在测距过程期间使用的。
在另一示例实施例中，传输特性包括：利用时频栅格中预留给具有增强能力的无线终端在初始测距过程期间使用的指定部分。
在上述示例实施例的变型中，基站包括：资源分配器，被配置为分配时频栅格中的指定部分作为具有高级能力的无线终端在测距过程期间能够使用的部分。传输特性包括：具有增强能力的无线终端利用时频栅格中的所述指定部分。
在这里公开的技术的另一方面，涉及一种无线终端，包括收发机和终端测距单元。所述收发机被配置为通过空中接口与基站通信。所述终端测距单元被配置为：利用预留给在涉及所述基站的测距过程中使用的传输特性，所预留的传输特性是将被所述基站识别为无线终端具有增强能力的指示的传输资源。
在示例实施例中，增强能力允许具有增强能力的无线终端使用802.16m专用信号和/或过程。
附图说明
通过以下对如附图所示的优选实施例的更具体的描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中，贯穿各个视图，附图标记表示相同的部分。附图不一定按比例绘制，重点在于对本发明原理的示意。
图1是IEEE标准802.16e的帧结构的视图。
图2是初始测距过程的示例阶段的示例序列的视图。
图3是示出了在完成初始测距过程之后基站发现无线终端的增强能力的传统实现的视图。
图4是示出了这里公开的技术方面的视图，其中基站在完成初始测距过程之前发现无线终端的增强能力。
图5是便于在测距过程期间早期标识无线终端的增强能力的示例一般通信网络的视图。
图6是示出了与这里公开的技术的方法结合执行的示例性、表示性、非限制动作或步骤的流程图。
图7是可以结合图6的方法来利用的传输特性的各种示例实现的示例的视图。
图8是被配置用于在测距过程期间早期标识无线终端的增强能力的示例基站的示意视图。
图9是被配置为在测距过程期间被标识为增强能力终端的示例无线终端的示意视图。
图10是示例基站的示意视图，该基站被配置用于通过在测距过程期间检测预留码字的使用来早期标识无线终端的增强能力。
图11是示例无线终端的示意视图，该无线终端被配置为在测距过程期间基于预留码字的使用而被标识为增强能力终端。
图12是示例基站的示意视图，该基站被配置用于通过在测距过程期间检测时频栅格中预留部分的使用来早期标识无线终端的增强能力。
图13是示例无线终端的示意视图，该无线终端被配置为在测距过程期间基于时频栅格中预留部分的使用而被标识为增强能力终端。
图14是示例时频栅格的视图。
图16是增强能力无线终端感知到的、在基站与无线终端之间通信的示例帧的增强帧结构的视图。
具体实施方式
在以下描述中，为了解释而非限制，阐述了具体细节，如特定架构、接口、技术等，以提供对本发明的透彻理解。然而，对本领域技术人员而言显而易见地，可以在不具有这些具体细节的其他实施例中实现本发明。这就是说，本领域技术人员能够设计出各种配置，尽管 未在这里显式描述或示出，但是这些配置实现本发明的原理并包括在本发明的精神和范围内。在一些实例中，省略了公知设备、电路和方法的描述，以免以不必要的细节模糊本发明的描述。这里，引用本发明的原理、方面和实施例的所有表述及其具体示例应包含其结构和功能的等效物。此外，这种等效物应当包括当前已知的等效物以及外来开发的等效物，即开发用于执行相同功能的任何元件，而不论其结构如何。
因此，例如，本领域技术人员应理解，这里呈现的框图表示了实现技术原理的示意电路图的概念视图。类似地，可以认识到，任何流程图、状态转移图、伪代码等表示了各种过程，所述过程可以被实质上表示在计算机可读介质中，并从而由计算机或处理器执行，而不论是否显式地示出了这样的计算机或处理器。
可以通过使用专用硬件以及能够与合适的软件相关联地执行软件的硬件，来提供包括被标记或描述为“处理器”或“控制器”的功能模块在内的各种元件的功能。在由处理器提供时，可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单处理器(其中一些可以是共享的或分布式的)来提供该功能。此外，显式使用的术语“处理器”或“控制器”不应被解释为是排他性地指能够执行软件的硬件，可以隐含地包括但不限于：数字信号处理器(DSP)硬件、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(“RAM”)、和永久存储器。
在图5中示意性示出的通信系统10的示例而非限制性上下文中有利地示意了这里描述的技术。如以下所述，图5的通信系统10便于在测距过程期间早期标识无线终端的增强能力。测距过程可以是初始测距过程、切换过程、周期性测距过程和带宽竞争过程中的一个或多个。
图5的示例通信系统10示出了可以连接至一个或多个外部(例如核心)网络的无线接入网20。外部网络可以包括例如面向连接的网络(如公共交换电话网(PSTN)和/或综合业务数字网(ISDN))和/或无连接的外部核心网，如(例如)因特网。一个或多个外部网络具有未示出的服务节点，例如移动交换中心(MSC)节点和与网关通用分组无线服务(GPRS)支撑节点(GGSN)结合工作的服务GPRS支撑 节点(SGSN)。
至少在一些实施例中，无线接入网(RAN)20可以包括接入服务网络(ASN)26和一个或多个无线基站节点28。为简明起见，将图5的无线接入网(RAN)20示为包括一个基站节点28。本领域技术人员可以认识到，在本领域中，基站有时也称为无线基站、节点B、eNodeB 28或B-node(所有这些在这里可互换使用)。
无线终端(WT)30可以通过无线或空中接口32与一个或多个小区或一个或多个基站(BS)28通信。在不同实现中，无线终端(WT)30可以有不同的名称，例如移动终端、移动台或MS、用户设备单元(UE)、手机或远程单元。每个无线终端(WT)可以是多种设备或装置中的任一种，如移动电话、移动膝上计算机、寻呼机、个人数字助理或其他可比的移动设备、SIP电话、静止计算机和装配有实时应用(如微软的网络会议、一键通客户端等等)的膝上计算机。
如图5所示，在示例实施例中，基站28包括基站测距单元36和收发机38。出于这里所示的原因，基站测距单元36也被称为对增强能力终端进行早期检测/标识的基站测距单元。收发机38用于通过空中接口与参与与基站进行连接的无线终端通信信息帧(图5中示意为帧F)。收发机38包括用于发送帧的下行链路(DL)部分或突发的发射机以及用于接收帧的上行链路(UL)部分或突发的接收机。如这里所使用的，“收发机”可以包括一个或多个收发机，还包含用于以多子载波或子信道形式(作为非限制性示例，如在OFDMA和SC-FDMA中)(适当时包括多天线)来发送/接收数据流等的无线发送和/或接收设备。
图5还示出了无线终端(WT)30的示例实现，无线终端(WT)30在完成初始测距过程之后参与与基站28的连接。无线终端(WT)30包括无线终端测距单元46和收发机48。收发机48被配置用于通过空中接口与基站28通信帧F，并包括用于从基站28接收帧的下行链路(DL)突发的接收机和用于向基站28发送帧的上行链路(UL)突发的发射机。
在特定时刻，基站28的基站测距单元36和无线台30的终端测距 单元46参与这里称为改进或早期检测测距过程的测距过程。执行早期检测测距过程的时刻可以与传统测距操作的时刻相对应，并因此可以是初始测距过程、切换过程、周期性测距过程或带宽竞争过程。例如，初始测距过程可以在无线台30进入WiMAX无线接入网(RAN)20时(例如无线台30上电)开始。
与基站在完成测距过程之前未发现特定无线终端是传统无线终端还是增强无线终端的先前实现(图3所示)不同，在早期检测测距过程中，基站大致以图4所示的方式在完成测距过程之前发现无线终端的增强能力。为此，在图5中将基站测距单元36示为早期检测测距单元(例如对增强能力终端进行早期检测/标识的测距单元)，并且在图5中将终端测距单元46示为便于进行增强能力的早期检测的终端测距单元。执行早期检测测距过程使基站能够在早期检测测距过程期间(而不是完成之后)发现无线台的增强能力。由于实现了早期检测测距过程，在早期检测测距过程期间或完成之后，基站和增强能力的无线终端有利地能够利用无线终端的增强能力带来的本质上立即得到的益处来参与进一步的通信。这些增强能力可以包括例如：接收更复杂的MIMO信号的能力；接收不同调制的能力；在时频栅格中传统无线终端不能接收信号的部分中接收下行链路(DL)信号的能力；在时频栅格中与传统终端不同的部分进行发送的能力；和/或使用更高效的发送信号的能力。
图6示出了与这里公开的技术的方法相结合来执行的示例性、表示性、非限制动作或捕捉，具体示出了图4所示的早期检测测距过程的一般版本的特定方面。可以认识到，图6所示的一般早期检测测距动作发生在结合图2先前描述(以非限制示例的方式)和示意的类型的总体测距过程的环境中。尽管图2所描述的测距过程是初始测距过程，但是可以理解，针对其他类型的测距过程(如切换过程、周期性测距过程和/或带宽竞争过程)可以执行可比的动作，并且图6的动作也可以在这些其他测距过程的动作的环境中形成。
动作6-0包括：无线终端选择和使用指示其增强能力的传输特性。如以下所述，“无线终端的传输特性”是指无线终端可以采用其作为无 线终端具有增强能力的预定或预先配置的指示的任何无线资源。合适的传输特性的示例提供如下。
图6的早期检测测距过程的动作6-1包括：基站28在测距过程期间对无线终端进行分类。所述分类针对无线终端30是否具有增强能力。在一般意义上，基站28基于在动作6-0中选择并利用的无线终端的传输特性来进行所述分类。
图6的早期检测初始测距过程的动作6-2包括：基站28以利用无线终端的增强能力的方式来与无线终端通信。动作6-2中利用无线终端的增强能力的通信可以在测距过程本身期间或随后(例如在测距过程完成后或在无线台30与基站28之间建立连接之后)进行。
动作6-2中的通信的示例包括：基站28利用无线终端的增强能力，在测距过程期间与无线终端进行进一步通信。例如，基站可以在时频栅格中只有增强终端能够接收的部分中向无线终端发送分配，和/或基站可以发送只有增强终端能够接收的分配，和/或基站可以发送只有增强终端能够用于发送的分配。
因此，由于实现了早期检测测距过程，在早期检测测距过程期间或完成之后，基站和增强能力的无线终端有利地能够利用无线终端的增强能力带来的本质上立即得到的益处来参与进一步的通信。这些增强能力可以包括例如：接收更复杂的MIMO信号的能力；接收不同调制的能力；在时频栅格中传统无线终端不能接收信号的部分中接收下行链路(DL)信号的能力；在时频栅格中与传统终端不同的部分进行发送的能力；和/或使用更高效的发送信号的能力。
当然，如果动作6-1确定与基站28的测距过程所涉及的特定无线台30不具有增强能力，则在测距过程之后以标称(例如非增强)方式来执行随后的通信，这是由于在早期检测测距过程期间认识到该无线终端是传统终端。
如上所述，动作6-1包括：基站基于无线终端的传输特性来对无线台30进行分类。如上所述，“无线终端的传输特性”是指无线终端可以采用其作为无线终端具有增强能力的预定或预先配置的指示的的任何无线资源。为此，图7是示出了可以结合图6的方法来利用的传 输特性的各种实现的2个非限制示例。
在图7所示的一种示例模式中，分配在测距过程期间使用的码字集合。如这里所使用的，术语“码字”包含在码分多址(CDMA)中利用的类型的扩频码。在该模式中，传输特性包括：无线终端所利用的码字是所述码字集合的子集的成员，所述子集是预留给具有增强能力的无线终端在测距过程期间使用的。作为该模式的一种变型，基站可以广播具有增强能力的无线终端能够用于测距过程的码字子集的指示。关于图10和图11所示的实施例来更详细地描述图7的这一示例模式。
在图7所示的另一示例模式中，传输特性包括：利用时频栅格中预留给具有增强能力的无线终端在初始测距过程期间使用的指定部分。在该示例模式的变型中，基站分配时频栅格中的指定部分作为具有增强能力的无线终端在测距过程中能够使用的部分。例如，基站可以广播对于时频栅格中具有增强能力的无线终端能够用于测距过程的指定部分的指示。此时，传输特性包括：具有增强能力的无线终端利用时频栅格中的所述指定部分。关于图12和图13所示的实施例来更详细地描述图7的该另一示例模式。
图8示出了示例一般基站节点(例如基站28(8))的更多细节。与图5中的情况一样，基站28(8)被配置用于在测距过程期间对无线终端的增强能力进行早期标识。图8示出了基站28(8)包括(除基站测距单元36和收发机38之外)基站帧处理器40和资源分配器45。
基站28(8)的帧处理器40用于处理在基站28(8)与无线终端(如图9的无线台30(8))之间通信的帧F。由于在本技术中，帧具有下行链路(DL)部分或突发以及上行链路(UL)部分或突发，因此基站28(8)的帧处理器40继而包括帧格式化器41(便于在收发器38发送之前准备下行链路(DL)突发)以及帧解格式化器44(便于对收发机38从无线终端(WT)30接收到的上行链路(UL)突发进行处理)。
为了简明起见，图8未示出基站28(8)的其他公知功能和/或单 元，如(作为非限制示例)与无线接入网(RAN)的其他节点的接口；用于采集和组装数据以准备包括在帧格式化器42所配置的下行链路(DL)突发中的队列；用于准备信令信息以包括在帧格式化器42所配置的下行链路(DL)突发中的发生器或处理器；将从上行链路(UL)突发获得的数据在经解格式化器44处理之后存入的队列；基站28(8)中利用上行链路(UL)突发中包括的数据和/或信令的单元；或监控或协调基站28(8)的组成单元或功能的节点处理器等。
图8示出了基站测距单元36包括增强终端检测器60。增强终端检测器60是基站测距单元36的子单元或被配置为识别在早期检测测距过程中来自无线台的传输具有指示或标记该无线台为增强能力无线台的传输特性的其他功能。图8还示出了资源分配器45还包括预留给增强终端在早期检测测距过程期间使用的资源集合(例如预留资源62)，或与所述资源集合结合工作。以下关于图10和图11的实施例来描述预留资源的一个示例；以下关于图12和13的实施例来描述预留资源的另一示例。
图9示出了被配置为在测距过程期间被标识为增强能力终端的示例一般无线终端(具体为无线台30(9))的更多细节。例如，图9示出了终端测距单元46还包括预留给测距过程的资源49，例如预留以指示无线终端的增强能力的测距资源。以下关于图10和图11的实施例来描述预留资源的一个示例；以下关于图12和13的实施例来描述预留资源的另一示例。
除了终端测距单元46和收发机48之外，无线台30(9)包括无线终端帧处理器50。如上所述，在本技术中，帧具有下行链路(DL)部分或突发以及上行链路(UL)部分或突发。因此，无线台30(9)的帧处理器50包括帧解格式化器52(便于对收发机48从基站28接收到的下行链路(DL)突发进行处理)和帧格式化器54(便于在收发机48向基站发送之前准备上行链路(UL)突发)。
无线台30(9)的其他示例组件或功能单元包括用户接口70和一组可执行应用72。用户接口70包括一个或多个输入/输出设备，如键区/键盘、显示设备、以及已知通常为无线终端提供的其他这种设备。 应用72可以包括利用例如这里引用的WiMAX技术的服务。再次，为简明起见，图9未示出无线终端30(9)的其他公知功能和/或单元。
预留测距资源49可以是存储或包含可以用于指示无线终端具有增强能力的一个或多个资源的存储器或逻辑。这些预留资源与非增强或传统终端利用的测距资源不同。为此，至少在一些示例实施例中，图9的无线终端的终端测距单元46还包括测距资源选择器76。测距资源选择器76包括：使(认识到或知道其具有增强能力)无线终端能够使用预留测距资源之一而不是例如传统终端在测距操作中利用的普通资源的逻辑。
可以通过一个或多个处理器或控制器(如这些术语在这里扩展性地解释的)来实现关于基站节点或无线终端的任何实施例来描述的元件、单元或功能，包括但不限于基站测距单元36和终端测距单元46。这些“单元”中的任一个都不限于单个组件，也不限于可以分布在多个组件、芯片、处理器、结构等等之间的功能。
图10和图11分别示出了基站28(10)和无线台30(11)的实施例，其中分配了用于测距过程期间的码字集合。在图10的示例实施例中，资源分配器45监控例如在基站28(10)与无线终端之间的通信中利用的码字集合。在该示例实施例中，预留资源62(10)包括码字的子集，所述子集被预留给具有增强能力的无线终端在早期检测测距过程中使用。在图10的示例实施例中，增强终端检测器60(10)被配置为检测参与测距过程的无线终端何时利用属于预留集合62的码字之一。类似地，无线台30(11)的终端测距单元46能够访问预留给增强能力无线终端在早期检测测距过程期间使用的码字的子集59(11)。无线台30(11)维护的预留码字的子集59(11)可以与基站28(10)维护的预留码字的子集62(10)的子集共存或包括基站28(10)维护的预留码字的子集62(10)的子集。可以在相应节点的合适存储器(例如非易失性存储器)中维护子集59(11)和62(10)。典型地，要使用的子集59(11)可以由基站在无线终端接收的广播消息中标识，然后存储在合适的存储器中。
图12示出了示例基站节点28(12)，基站节点28(12)被配置为 通过检测测距过程期间时频栅格中预留部分的使用来对无线终端(如无线终端30(13))的增强能力进行早期标识。图13示出了示例无线终端30(13)，无线终端30(13)被配置为基于在测距过程期间对时频栅格中的预留部分的使用而被标识为增强能力终端。
图14示出了可以与WiMAX类型的网络一起利用的示例时频栅格。如图14所示，该栅格具有沿其水平轴布置的时间(时隙)和沿其垂直轴布置的载频。在图12和图13的实施例中，传输特性包括：利用时频栅格中预留给具有增强能力的无线终端在测距过程期间使用的指定部分。在图12的实施例中，资源分配器45监控例如包括时频栅格在内的载波和时隙的集合。在该示例实施例中，预留资源62(12)(在图12和图14中示出)包括栅格中的载频和时隙位置的子集，所述子集被预留给具有增强能力的无线终端在早期检测测距过程中使用。类似地，无线台30(13)的终端测距单元46能够访问相同栅格中的载频和时隙位置的子集59(13)，所述子集被预留给增强能力无线终端使用。无线台30(13)维护的预留栅格位置的子集59(11)可以与基站28(13)维护的预留栅格位置的子集62(12)的子集共存或包括基站28(13)维护的预留栅格位置的子集62(12)的子集。可以在相应节点的合适存储器(例如非易失性存储器)中维护包括子集59(13)和62(12)在内的栅格位置或部分的存储位置。
因此，在图15所示的该示例模式的一种变型中，在动作15-0，基站分配(经由预留资源62(12))时频栅格中具有增强能力的无线终端能够使用的预留部分，并通过空中接口广播时频栅格中具有增强能力的无线终端能够用于测距过程的预留部分的指示。对时频栅格中具有增强能力的无线终端能够用于测距过程的预留部分的指示的广播可以在现有消息(如UCD消息)的新信息元素(IE)中出现，或者可以包括在新的消息中。具有增强能力的无线终端将检测到广播并知道将时频栅格的指定预留部分用于其测距过程传输。图15的方法的其余动作具有与图5的动作类似的后缀编号，并可以相应进行理解。例如，对于动作15-1，基站基于栅格中无线终端用于在测距过程期间进行传输的部分来进行分类(无线终端是或不是增强能力无线终端)。如 果无线终端在测距过程期间将指定预留部分用于传输，则基站立即(例如在测距过程期间)认识到该无线终端是增强能力无线终端。如果在测距过程期间无线终端的传输未使用栅格的指定预留部分，则基站立即将该无线终端识别为传统终端。
在上述模式的变型中，基站可以广播(例如经由广播消息)增强无线终端要利用的传输资源子集的指示，并因此提供无线终端作为增强能力终端的早期标识。基站标识具有增强能力的终端可以用以指示其能力的传输资源子集。例如，在100个码字的集合中，基站可以指示传统终端使用码字1-10来进行初始测距，具有增强能力的终端使用码字10-20来进行初始测距。类似地，基站可以标识用于其他测距目的的可用码字的其他子集。在另一示例中，基站可以指示传统终端使用由帧编号标识的特定帧中的特定子信道来进行初始测距，而具有增强能力的终端使用不同帧中的特定子信道来进行初始测距，从而标识时频栅格中具有增强能力的终端要使用的部分。
上述实施例示意了基站可以在早期检测测距过程期间有利地知道无线终端的增强能力(例如802.16m能力)，使得基站可以使用这些高级能力，甚至用于初始分配和在基站不知道无线终端的身份时使用。
如上所述，一方面针对传统无线终端，另一方面针对新的无线终端或新的订户台(SS)，使用不同的传输资源集合(例如测距码或时频栅格位置资源)。对用于增强能力无线终端的资源的描述或预留有助于基站标识无线终端是否具有增强能力(例如802.16m能力)。传输资源/特性可以是如码字之类的传输资源(具有用于增强能力无线终端的预留码字)，或者备选地，针对新的或增强无线终端或订户台用于发送测距信号而进行的时间和频率栅格的新分配。以传统无线终端不能理解的方式来设计该分配。备选地，该预留分配处于传统MS不能进行发送的位置。此时，接收到的测距信号的定位有助于基站标识无线终端的802.16能力。
在图10和图11所示的第一非限制示例实施例中，向新订户台(SS)或无线终端分配与分配给传统无线终端的不同的CDMA码集合，用于初始测距、周期性测距和带宽请求。在从无线终端接收到 CDMA码时，BS可以立即确定无线终端的能力(是否具有增强能力)，并且可以相应地使用DL传输机制来向无线终端分配资源。
在图12和图13所示的第二非限制示例实施例中，基站28标识时频栅格中新订户台(SS)发送初始测距、周期性测距和带宽请求消息的不同部分。在图15所示的方法中，使用新的信息元素(IE)来发送该分配，使得传统移动台(MS)不能理解该分配。当在该区域中接收到CDMA码时，基站可以立即标识MS的能力。
上述增强帧的示例在图16中示意，并在2008年6月12日提交的题为“TELECOMMUNICATIONS FRAME STRUCTUREACCOMMODATING DIFFERING FORMARTS”的美国专利申请12/138,000中进行了描述，其全部内容通过引用并入此处。在图16所示的示例中，与IEEE标准802.16m一致并尤其但不仅适用于IEEE标准802.16m，作为示例，图16的5ms帧被划分为2个2.5ms子帧。每个子帧具有下行链路(DL)部分和上行链路(UL)部分，例如子帧1中的下行链路(DL)突发1和上行链路(UL)突发1以及子帧2中的下行链路(DL)突发2和上行链路(UL)突发2。然而，两个子帧不必相等。子帧的长度可以被配置为使得一个子帧长于另一个，而两个子帧的长度以及所添加的发送和接收转换间隔之和为5ms。增强帧F的突发由间隔来分离，以允许收发机从发送转换至接收。例如，图4示意了子帧1的下行链路(DL)突发1与子帧1的上行链路(UL)突发1之间的第一发送转换间隔(TTG1)；子帧1的上行链路(UL)突发1与子帧2的下行链路(DL)突发2之间的第一接收转换间隔(RTG1)；子帧2的下行链路(DL)突发2与子帧2的上行链路(UL)突发2之间的第二发送转换间隔(TTG2)以及子帧2的上行链路(UL)突发2与下一帧的第一子帧的下行链路(DL)突发1之间的第二接收转换间隔(RTG2)。TTG的存在有助于防止来自远程基站的下行链路(DL)传输的上行链路(UL)干扰。在示例实施例中，基站28可以在上行链路(UL)子帧1上标识用于新无线终端的测距资源，而在(UL)子帧2上分配用于传统WT的测距资源。
尽管以上描述包含许多具体内容，但是这些不应解释为限制本发 明的范围，而是仅提供本发明的一些当前优选实施例的示意。因此，可以认识到，本发明的范围完全包含对本领域技术人员显而易见的其他实施例，并且相应地对本发明的范围的范围进行限制。在所附权利要求中，以单数形式引用元素不意味着“一个并且只有一个”(除非明确这样声明)，而是“一个或多个”。本领域技术人员已知的上述优选实施例的元素的所有结构、化学属性和功能等效物通过引用明确并入此处，并预期涵盖与其中。此外，设备和方法不必须解决本发明所要解决的每个和所有问题。此外，本公开中的元素、组件或方法步骤不应献给公众，无论是否在权利要求中明确引用了该元素、组件或方法步骤。
Claims (21)
1.一种对通信网络(10)进行操作的方法，所述通信网络包括基站(28)和通过空中接口(32)与基站(28)通信的无线终端(30)，所述方法的特征在于：
在测距过程期间，基站(28)对无线终端(30)进行分类，所述分类针对无线终端(30)是否具有增强能力，所述分类是基于无线终端(30)的传输特性来进行的；
基站(28)以利用无线终端(30)的增强能力的方式来与无线终端(30)通信；以及
其中，所述传输特性包括：利用时频栅格中预留给具有增强能力的无线终端(30)在测距过程期间使用的指定部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，基站(28)利用无线终端(30)的增强能力，来在测距过程期间与无线终端(30)进行进一步通信。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，基站(28)利用无线终端(30)的增强能力，来在测距过程期间将参数下载至无线终端(30)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，分配在测距过程期间使用的码字集合，所述传输特性包括：无线终端(30)所利用的码字是所述码字集合的子集的成员，所述子集是预留给具有增强能力的无线终端在测距过程期间使用的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，基站(28)向无线终端(30)分配具有增强能力的无线终端在测距过程期间使用的码字集合，并广播对于所述码字集合的指示。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，基站(28)分配时频栅格中的指定部分作为具有增强能力的无线终端能够用于测距过程的部分，所述传输特性包括：具有增强能力的无线终端(30)利用时频栅格中的所述指定部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，基站(28)广播对于时频栅格中具有增强能力的无线终端(30)能够用于测距过程的指定部分的指示。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增强能力允许具有增强能力的无线终端(30)使用802.16m专用信号和/或过程。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测距过程是初始测距过程、切换过程、周期性测距过程和带宽竞争过程之一。
10.一种基站(28)，包括：
收发机(38)，被配置为通过空中接口(32)与无线终端(30)通信；以及
测距单元；
其特征在于，所述测距单元(36)被配置为在测距过程期间对无线终端(30)进行分类，所述分类针对无线终端(30)是否具有增强能力，所述分类是基于无线终端(30)的传输特性来进行的，以及
其中，所述传输特性包括：利用时频栅格中预留给具有增强能力的无线终端(30)在测距过程期间使用的指定部分。
11.根据权利要求10所述的基站，其中，所述测距单元(36)被配置为：利用无线终端(30)的增强能力，来在测距过程期间与无线终端(30)进行进一步通信。
12.根据权利要求11所述的基站，其中，所述测距单元(36)被配置为：利用无线终端(30)的增强能力，来在测距过程期间将参数下载至无线终端(30)。
13.根据权利要求10所述的基站，还包括：资源分配器，被配置为分配在测距过程期间使用的码字集合，所述传输特性包括：无线终端(30)所利用的码字是所述码字集合的子集的成员，所述子集是预留给具有增强能力的无线终端在测距过程期间使用的。
14.根据权利要求10所述的基站，其中，基站(28)被配置为：分配时频栅格中的指定部分作为具有高级能力的无线终端(30)能够使用的部分，所述传输特性包括：具有增强能力的无线终端(30)利用时频栅格中的所述指定部分。
15.根据权利要求14所述的基站，其中，基站(28)被配置为：广播对于时频栅格中具有增强能力的无线终端(30)能够用于测距过程的指定部分的指示。
16.根据权利要求10所述的基站，其中，所述增强能力允许具有增强能力的无线终端(30)使用802.16m专用信号和/或过程。
17.根据权利要求10所述的基站，其中，所述测距过程是初始测距过程、切换过程、周期性测距过程和带宽竞争过程之一。
18.一种无线终端(30)，包括：
收发机(48)，被配置为通过空中接口(32)与基站(28)通信；以及
终端测距单元(46)，被配置为在测距过程中使用传输特性来发送信号，所述传输特性用于指示所述无线终端(30)具有增强能力，以及
其中，所述传输特性包括：利用时频栅格中预留给具有增强能力的无线终端(30)在测距过程期间使用的指定部分。
19.根据权利要求18所述的终端，其中，所述传输特性包括：无线终端(30)所利用的码字是码字集合的子集的成员，所述子集是预留给具有增强能力的无线终端在测距过程期间使用的。
20.根据权利要求18所述的终端，其中，所述增强能力允许具有增强能力的无线终端(30)使用802.16m专用信号和/或过程。
21.一种对无线终端(30)进行操作的方法，所述方法的特征在于：
在基站(28)与无线终端(30)之间进行的测距过程中，使用指示所述无线终端(30)具有增强能力的传输特性来发送信号；以及
在执行所述测距过程的其余部分时，使用所述无线终端(30)的增强能力，以及
其中，所述传输特性包括：利用时频栅格中预留给具有增强能力的无线终端(30)在测距过程期间使用的指定部分。
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