CN102037769B - 微波无线电通信设备及有关操作方法和网络布置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微波无线电通信用户设备，该设备被布置为与基站通信并且接收和解码用在所述基站的初始测距信令中的MPDU，该设备还被布置为在来自所述基站的下行链路子帧中取回用于区分意在针对不同用户设备的MPDU的数据。
Description
技术领域
本发明涉及微波无线电通信设备及有关操作方法和网络布置。
背景技术
例如WiMAX用户驻地设备(CPE)、WiMAX订户台站(SS)和WiMAX移动台站(MS)之类的微波通信设备是众所周知的WiMAX通信系统的元件。这样的设备被布置为与WiMAX基站通信，并且提供比WiFi系统展现的距离更远距离上的无线微波连接性。
各种信令场景出现在诸如当用户第一次接通WiMAX设备时，或者当此设备从正在服务的基站越区切换(handover)到目标基站时，或者甚至当该设备退出其空闲模式以及在位置更新期间执行网络重新登录时。在这些场景中，测距信令(ranging signaling)发生，在此期间该设备试图获取正确的定时偏移和功率调节值。
在返回其测距响应信号中，基站使用对于所有潜在WiMAX设备公共的初始测距连接标识符(CID)，使得每个设备不得不对每个媒体访问控制(MAC)分组数据单元(MPDU)进行解码，即使这些MPDU中的大多数并非意在针对特定设备或对于特定设备并非是有用的。这导致多方面效率低下，尤其对于操作速度和功率使用而言。
发明内容
本发明试图提供一种微波无线电通信用户设备、有关基站设备、有关操作方法和网络布置，它们比已知的这样的设备、方法和网络布置具有优势。
具体地，本发明试图解决WiMAX系统中在初始测距期间由于对下行链路突发的不必要的解码而出现的效率低下的问题。
根据本发明的一方面，提供一种微波无线电通信设备，该设备被布置为与基站通信并且接收和解码用在所述基站的初始测距信令中的MPDU，该设备还被布置为在来自所述基站的下行链路子帧中取回用于区分意在针对不同用户设备的MPDU的数据。
优选地，该设备可以被布置为从所述子帧的下行链路-映射内的字段中取回所述数据。
所述下行链路子帧可以包括用于指示下行链路突发是否包含测距响应PDU的标志。
在一个实施例中，该设备被布置为取回与普通MAC头相关联的所述数据，其中，例如，所述普通MAC头的预留比特用于区分针对不同通信设备的MPDU。
替代地，或者另外，在所述普通MAC头中的比特的组合可以被采用以指示初始测距子头(sub-header)的存在。
所述比特的组合位于所述普通MAC头的Type(类型)字段内。
另外，所述数据可以被设置在初始测距子头内，并且所述初始测距子头可以被布置为跟随在普通MAC头后。
如果存在，则所述初始测距子头可以被解码以帮助MPDU区分。
该设备可以被布置为基于MAC地址细节，或者基于越区切换标识符，或者在位置更新时区分不同MPDU和设备。
如将会理解的，该设备可以包括WiMAX用户设备、移动台站、用户驻地设备或订户台站之一。
根据本发明的另一方面，提供一种微波无线电通信基站设备，该设备用于与用户设备通信并且被布置为发送用在初始测距信令中的以供所述用户设备接收和解码的MPDU，所述基站还被布置为在下行链路子帧中发送用于区分意在针对不同用户设备的MPDU的数据。
所述数据的提供当然可以像以上与微波无线电通信设备有关地定义的那样。
根据本发明的又一方面，提供一种控制对从基站发送到微波无线电通信设备的信令中的MPDU的选择性解码的方法，包括如下步骤：在下行链 路子帧中取回用于区分意在针对不同用户通信设备的MPDU的数据。
当然，该方法可以包括与上述所述数据的提供有关的步骤。
当然，还应当理解，本发明还可以提供包括如上所定义的通信设备的微波无线电电信系统。
根据本发明的又一方面，提供一种从微波无线电通信设备发送的以供用在初始测距和对MPDU的解码中的下行链路信号，所述信号包括用于区分意在针对不同用户设备的MPDU的数据。
再一次地，所述信号可以按照上面针对通信设备所定义的方式来设置。
本发明因此还包括被布置为采用如上所定义的信号的微波无线电电信系统。
本发明的数据处理和取回功能可以以硬件或软件的方式来提供，所以本发明还可以包括具有计算机程序指令的计算机程序产品，所述计算机程序指令在被加载到处理设备中时被布置为提供如上所定义的操作的方法。
附图说明
仅仅作为示例，下面参考附图来进一步描述本发明，其中，
图1是可以采用本发明的WiMAX通信系统的示意性平面图；
图2是示出本发明的各方面的下行链路信号子帧结构的框图；
图3是根据本发明的实施例的移动电话手机形式的WiMAX用户设备的示意性框图；
图4是根据本发明的实施例的WiMAX基站的示意性表示；
图5是示出在诸如图3的WiMAX设备之类的WiMAX设备内的根据本发明的一方面的操作的流程图；
图6是示出在诸如图3的WiMAX设备之类的WiMAX设备内的根据本发明的另一方面的操作的流程图；
图7是示出在诸如图3的WiMAX设备之类的WiMAX设备内的根据本发明的又一方面的操作的流程图；以及
图8和图9是示出在诸如图3的WiMAX设备之类的WiMAX设备内 的根据参考图5-7所示的步骤的组合的操作的流程图。
具体实施方式
在WiMAX设备(例如，WiMAX CPE(用户驻地设备)/SS(订户台站)或WiMAX MS(移动台站))接通时，该设备在可操作频带中扫描下行链路(DL)信道。一旦DL子帧的前导(preamble)被检测到，该设备就试图获取下行链路映射(DL-MAP)和下行链路信道描述符(DCD)消息。在获得上行链路(UL)参数之后，该WiMAX设备在用于获取正确的定时偏移和功率调节的初始测距CID中发送包含其唯一MAC地址的测距请求(RNG-REQ)消息。初始测距CID的值为零(0)。一旦基站(BS)成功地接收到该RNG-REQ，其就通过初始测距CID返回同样包含该设备的MAC地址的测距响应(RNG-RSP)消息。
在另一种场景中，诸如当该设备执行从正服务的BS到目标BS的越区切换时，在从目标BS获得UL机会后，该设备发送包含越区切换标识(identity)(HO_ID)或MAC地址的RNG-REG消息。与前面的场景一样，一旦BS成功地接收到该RNG-REG消息，其就通过初始测距CID返回包含该设备的HO_ID的RNG-RSP消息。
初始测距还可以在当该设备退出其空闲模式以及在位置更新期间的网络重新登录时发生。
如将会理解的，本发明提供了例如WiMAX用户设备内的改进的初始测距。本发明使得能够节省功率，并且还能用于防止在初始测距过程中对DL MPDU的不必要的解码。
更具体地，在初始测距CID上发送RNG-REQ之后，WiMAX设备等待初始测距CID上的RNG-RSP消息。然而，WiMAX用户设备不得不解码在每个下行链路突发中的初始测距CID上发送的每个MPDU，因为此初始测距CID被设计为是对所有设备公共的。这样的解码一直继续，直到该设备最后在MPDU的RNG-RSP中检测到其自己的MAC地址或所分配的HO_ID为止。此不必要的解码不利地影响该设备的效率。
此外，在初始测距期间对DL突发中的MPDU的解码还导致不必要的功率耗费，从而导致功率浪费，并因此对电池寿命造成限制作用。
现在转到图1，图1示出了WiMAX通信系统10，该WiMAX通信系 统10包括用户设备(包括WiMAX MS 12和WiMAX CPE 12′)，这些用户设备被布置为按照要求与WiMAX基站14通信。作为连接过程的部分，如图1所示，设备12，12′中的每一个分别发出测距请求信号16，18，当在基站14处接收到测距请求信号16，18时，开始在DL子帧20中发送测距响应，DL子帧20的结构将参考图2来进一步描述。
图2示出DL子帧20的一般结构，其包括前导部分22、帧控制头24、DL-MAP 26、UL-MAP 28和连串的下行链路突发30。
更详细地并且与本发明具体相关地，DL-MAP 26可以包括针对每个潜在用户设备的MAC地址和/或HO_ID。
另外，每个下行链路突发30包括多个MPDU 32-36，MPDU 32-36中的一个被更详细地示为包括普通MAC头(GMH)38、初始测距子头40，另外还包括RNG RSP部分42和循环冗余校验部分44。
图3和图4分别提供了图1的WiMAX用户设备12和基站14的示意性框图。
首先转到图3，图3示出了移动电话手机12，该移动电话手机12具有标准发送/接收功能12a、处理功能12b和存储布置12c。标准发送/接收功能12a通过天线发送和接收去往和来自基站的信号。处理功能12b包括CPU(中央处理单元)等，并且根据存储在存储布置12c中的各种程序来控制手机12的总体操作。存储布置12c被配置为具有ROM和RAM。用于实现根据将在后面描述的图5-8中所示的可操作过程的实施例的程序被存储在存储布置12c中的程序区域中。根据本发明，该设备还包括标识(identification)数据取回功能12d，该标识数据取回功能12d用于标识从基站14发送的并且明确地意在针对手机12的MPDU。
同样地转到图4，图4提供了诸如在图1中所示的WiMAX基站14的示意图，根据本发明，该WiMAX基站14包括发送/接收功能14a、处理功能14b和存储布置14c，以及标识数据控制器14d。发送/接收功能14a通过天线发送和接收去往和来自手机12或CEP 12′的信号。处理功能14b包括CPU等，并且根据存储在存储布置14c中的各种程序来控制WiMAX基站14的总体操作。存储布置14c具有程序区域和数据区域。程序区域存储用于管理手机12或CEP 12′的管理程序。数据区域例如存储使每个设备12，12′的电话号码、电子邮件地址、位置信息和有关设备12，12′可以注册 到的目标BS的知识相关联的表格。数据控制器14d用于在被发送到手机12或CEP 12′的DL子帧20中建立标识数据。
根据本发明的一方面，RNG-RSP消息附加到适用于区分不同MPDU的GMH 38。
通过下面的表格来示出适合的GMH 38的结构。
虽然预留(RSV)比特一般是不使用的，但是本发明的此方面提出使用该比特来标识例如在附加的RNG-RSP消息中的MAC地址或HO_ID是奇数还是偶数。
规则被设定为使得如果MAC地址或HO_ID是偶数，则RSV比特＝0，并且如果MAC地址或HO_ID为奇数，则RSV比特＝1。
如前面所述，对于RNG-RSP，CID的值将为零(0)，并且因此当WiMAX设备检测到CID的零值时，其核查RSV比特。响应于RSV比特的值，WiMAX用户设备可以检测RNG-RSP是意在针对MAC地址或HO_ID为奇数还是偶数的设备。如果RSV比特与特定设备12，12′的MAC地址或HO_ID的奇数/偶数指示相匹配，则该设备将对MPDU的RNG-RSP PDU进行解码。能够通过使用RSV比特来区分具有奇数/偶数MAC地址或HO_ID的设备的RNG-RSP PDU。因此，对于本发明的此方面，可以将对RNG-RSP PDU的不必要解码的可能性减半。
现在转到图5，图5提供了对如上所述本发明的第一实施例的进一步说明的流程图。
用户设备12被布置为响应于其发出其RNG-REQ信号16而接收DL子帧20，并且作为第一步，在步骤46处读取DL-MAP 26，并且在步骤48处确定是否存在所需下行链路内部使用码(DIUC)的另外的DL-MAP标识。如果没有，则如在步骤50处所指示，该设备移动到所接收的下一DL子帧。然而，如步骤48处所指示，如果需要另外的DL-MAP标识符，则 如在步骤52处所指示，该设备移动到对DL突发进行解码。如果在步骤54中确定有另外的要解码的MPDU，则过程继续到步骤56，在步骤56处，GMH被解码。如果没有，则过程返回步骤48以确定是否需要另外的DL-MAP标识符。
在步骤56对GMH解码之后，首先在步骤58中确定连接标识符(CID)是否为零，以指示RNG-RSP信号的存在。然后，RSV比特的值被确定，以标识是偶数还是奇数MAC地址或HO_ID将与此特定的RNG-RSP信号有关。如果CID的值为零，并且设备的具体地址或标识按需为奇数或者偶数，则在步骤60中RNG-RSP信号被解码，并且随后在步骤62中确定RNG-RSP信号内的MAC或HO_ID是否与实际设备的相匹配。适当地，仅仅偶数地址将被解码或仅仅奇数地址将被解码，以将不必要的信令开销或功率耗费减少50％(步骤64)。
如果出现所述匹配，则该设备和基站之间的通信可以适当地继续，以进行解码和随后的信令处理。
根据另一实施例，RNG-RSP消息可以按照下面所示的方式附加到GMH。
在Type字段中，比特#1具有1＝“存在”，0＝“不存在”的指定，并且表示封装(packing)子头是否存在。比特#2具有1＝“存在”，0＝“不存在”的指定，并且表示分段(Fragmentation)子头是否存在。封装和分段子头二者彼此排斥并且不会存在于同一MPDU内。
除了采用由Type比特#1和#2的存在来表示的数据，如下面讨论的，本实施例还包括新的“初始测距子头”，其被布置为紧跟在GMH后并且当比特#1和#2都被设定为1时存在。初始测距子头的格式可以如下：
如上，对于RNG-RSP消息，CID的值将为0(零)。一旦WiMAX用户设备在GMH中检测到CID的零值，则其核查Type字段中的比特#1和#2值。如果这两个比特都被设定为1，则该设备将解码“初始测距子头”。只有MAC地址或HO_ID与设备的MAC地址或所分配的HO_ID相匹配，该设备才对RNG-RSP PDU解码。
如将会理解的，本发明的第二实施例用于区分不同设备的MPDU的RNG-RSP PDU，并且因此节省了对不是意在针对特定用户设备的不必要RNG-RSP PDU的解码。
现在转到图6，图6提供了示出根据本发明的此第二实施例的用户设备内的操作的流程图。
如前，用户设备12被布置为响应于其发出其RNG-REQ信号16而接收下行链路子帧20，并且作为第一步，在步骤46处读取DL-MAP 26，并且在步骤48处确定是否存在所需DIUC的另外的DL-MAP标识。如果没有，则如在步骤50处所指示，该设备移动到所接收的下一DL子帧。然而，如步骤48处所指示，如果需要另外的DL-MAP标识符，则如在步骤52处所指示，该设备移动到对下行链路突发进行解码。如果在步骤54处确定有另外的要解码的MPDU，则过程继续到步骤56，在步骤56处，GMH被解码。如果没有，则过程返回步骤48以确定是否需要另外的DL-MAP标识符。
如果在步骤56处对GMH解码期间，在步骤66处确定CID的值为0并且比特#1和#2都被设定为1，则如步骤68处所示的对初始测距子头的解码发生，并且在步骤70处确定初始测距子头内的MAC或越区切换标识符是否与实际设备的相匹配。如果匹配，则如步骤72处所示，对测距信号的解码继续，并且如前，过程移动到下一步骤，并且在步骤74处根据用户设备的所需的进一步操作而被解码。然而，如果在步骤66或70中确定Type字段的比特#1和#2中的至少一个或多个没有设定为1，或者在MAC地址和HO_ID与设备的MAC地址和HO_ID之间不相匹配，则过程返回到步骤54，在步骤54处，确定是否有另外的要解码的MPDU。如果发现所述匹配，则设备和基站之间的通信可以适当地继续。
本发明的又一个实施例基于诸如WiMAX之类的通信方案支持时分双工(TDD)的特征，在时分双工中，帧被划分成两部分：DL子帧和UL子帧。在DL子帧中，DL-MAP由基站广播，并且其以DL_MAP-IE()来表示每个DL突发在DL子帧中的位置。
然而，根据本实施例，提出了对于DL_MAP-IE()的改变，以使得用户设备可以确定下行链路突发中的RNG-RSP MPDU是否意在针对该用户设备。
根据本发明的此实施例，在DL_MAP-IE()中，除了已经存在的字段以外，下面的其他字段也可以被包括。
RNG_RSP_FLAG用于指示下行链路突发是否包含在初始测距CID上的任何(一个或多个)RNG-RSP PDU。如果RNG_RSP_FLAG等于1，则HO_MACADD_lnformation被包括在DL_MAP-IE()中。HO_MACADD_lnformation指示其RNG-RSP PDU被包括在下行链路突发中的设备的(一个或多个)MAC地址或(一个或多个)HO_ID。
如将会理解的，本发明的此实施例用于区分针对不同设备的MPDU的RNG-RSP PDU，并且因此有利地避免了对包含不是意在针对该特定用户设备的RNG-RSP PDU的下行链路突发的解码。
现在转到图7，提供了示出根据本发明的又一实施例的用户设备内的操作的流程图。
同样，用户设备12被布置为响应于其发出其RNG-REQ信号16而接收DL子帧20，并且作为第一步，在步骤46处读取DL-MAP 26，并且在 步骤48处确定是否存在所需的DIUC的另外的DL-MAP标识。如果有，则设备移动到步骤76以及然后的步骤78，在此处，确定RNG-RSP标志是否被设定为指示RNG-RSP PDU存在。如果是，则在步骤80处确定DL-MAP标识符内的越区切换标识符或MAC地址是否与该用户设备的相匹配。如果出现匹配，则在步骤82处下行链路被解码，并且随后在步骤84处，RNG-RSP信号被解码，之后如步骤86处所示，用户设备的操作按需移动到下一阶段。
然而，如果在步骤78或80中确定RNG-RSP标志没有被设定，或者相关标识值不匹配，则如所指示的，处理转到步骤48。
本发明的另一布置可以包括上述三方面的组合。WiMAX设备首先核查DL_MAP-IE()中的RNG_RSP_FLAG信息。如果下行链路突发包含(一个或多个)RNG-RSP PDU，则该设备将核查HO_MACADD信息是否包含其MAC地址或HO_ID。如果包含，则设备将对突发进行解码。在对下行链路突发进行解码之后，一旦当RNG-RSP PDU的GMH的RSV比特与用户的MAC地址或HO_ID的奇数/偶数指示相匹配时CID＝0，则该设备查看Type字段，否则该设备将解码突发中的其他MPDU。如果需要，设备将基于Type字段解码初始测距子头。
现在转到图8和图9，提供了示出包括前面提到的三个实施例的组合的前述又一本发明的实施例的流程图。从与图5-7的标号的各个设置相对应的图8和图9的流程图中所采用的标号，将会理解，图7的实施例的细节在图5的细节前面，图5的细节又在图6的细节前面，从而按顺序地采用图7的RNG-RSP标志、图5的RSV比特和图6的Type字段的比特#1和#2，从而到步骤72的解码，如所指示的。
在不脱离本发明的宽的精神和范围的情况下可以想到各种实施例和改变。上面描述的实施例意在说明本发明，而不是限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求示出，并非由实施例示出。在本发明的权利要求的等同物含义范围内以及在权利要求的范围内作出的各种修改被认为是落入本发明的范围内。
此外，本申请要求基于2008年5月23日提交的UK专利申请No.0809402.1的优先权，该专利申请的全部内容通过引用被结合于此。
工业适用性
本发明例如可应用于通信设备和系统。
Claims (15)
1.一种控制对从基站发送到微波无线电通信设备的信令中的媒体访问控制分组数据单元MPDU的选择性解码的方法，包括如下步骤：在下行链路子帧中取回用于区分意在针对不同用户通信设备的MPDU的数据，
其中，所取回的数据是指示MAC地址或越区切换标识符是奇数还是偶数的比特值，并且
所述微波无线电通信设备确定初始测距连接标识符是否为零以指示测距-响应信号的存在与否，并且判断用于所述设备的MAC地址或越区切换标识符是奇数还是偶数；并且当初始测距连接标识符为被确定为零并且判断结果与所述比特值指示的奇数/偶数匹配时解码所述MPDU，而当初始测距连接标识符被确定为不为零或判断结果不与所述比特值指示的奇数/偶数匹配时不解码所述MPDU。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据是从所述下行链路子帧的下行链路-映射(DL-MAP)内的字段中取回的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述下行链路子帧包括用于指示下行链路突发是否包含测距响应PDU的标志。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述标志被设置在所述下行链路子帧的DL-MAP部分内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据与普通MAC头相关联。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述普通MAC头的预留比特用于区分针对不同通信设备的MPDU。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述普通MAC头中的比特的组合被布置以指示初始测距子头的存在。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述比特的组合位于所述普通MAC头的Type字段内。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据被设置在初始测距子头内。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述初始测距子头被布置为跟随在普通MAC头后。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述初始测距子头被解码以用于MPDU区分。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，不同MPDU和设备基于MAC地址细节来区分。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，不同MPDU和设备基于越区切换标识符来区分。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，不同MPDU和设备在以初始测距连接标识符CID测距时被区分。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微波无线电通信设备包括移动台站、用户驻地设备或订户台站、或者任何WiMAX使能设备中的一个。
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