CN102342063B - WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法及相应装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法，其中WiMAX系统和至少一个WLAN系统在免授权频段上共存，WiMAX用户站能够择一地在WiMAX模式和WLAN模式下工作，该方法包括：WiMAX用户站接入WiMAX基站；WiMAX用户站确定其是否位于至少一个WLAN系统中的某个WLAN系统的覆盖范围内；在WiMAX基站与WiMAX用户站所位于的WLAN系统的接入点设备之间建立连接；WiMAX用户站接入所述接入点设备；以及WiMAX用户站经由接入点设备与WiMAX基站之间传输业务负荷。本方法能够有效地提高免授权频段的频谱效率，并提供数据传输的高安全性。本发明还提供一种WiMAX用户站、WiMAX基站和WLAN系统的接入点设备。

Description

WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法及相应装置

技术领域

本发明涉及WiMAX系统和无线局域网(WLAN)系统在免授权频段上共存的技术，具体而言，涉及在WiMAX系统和WLAN系统在免授权频段上共存的情况下WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法、相应的WiMAX用户站、WiMAX基站、以及WLAN系统的接入点设备。

背景技术

随着移动通信技术和宽带无线技术的发展，WiMAX(全球微波接入互操作性)已成为全球电信运营商和设备制造商的关注热点之一。WiMAX是基于IEEE802.16系列标准的宽带无线接入技术，其具有传输距离远、接入速度高、安全性高的特点。

对于宽带无线接入技术，除了寻求更先进的物理层技术，包括多输入多输出(MIMO)、波束成形、自适应调制编码(AMC)等，近来研究人员越来越关注频谱共享技术。尤其在免授权频段上，频谱共享技术能够允许多个无线系统共存从而改善频谱使用率。因此，考虑到频谱共享技术对于解决当前可用频频短缺问题的巨大潜力，IEEE802.16h正在制定相应的技术规范和机制以确保WiMAX系统和其它无线系统在免授权频段上的共存。

众所周知，由于免授权频段的非独占性，各种具有不同物理层技术的无线系统可同时在相同频段上运行。例如，基于IEEE802.11标准的WLAN系统、蓝牙设备、无绳电话等无线设备皆可无需相关管理机构的许可工作于2.4GHz频段，从而导致了这些设备间的相关干扰。考虑到WLAN设备的广泛使用，研究WiMAX系统和WLAN系统在免授权频段(例如2.4GHz频段、免授权国家信息基础设施(U-NII)频段)上的共存，具有重要的意义。

当前，802.16h提出了一种基于载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)协议(也可称为“先听后说”协议)以确保WiMAX系统和WLAN系统能够在免授权频段上共存。根据该协议，上下行链路子帧在逻辑上可看作具有固定时长的单个分组，其固定时长等于单帧时长。WiMAX系统和WLAN系统的用户站采用载波检测机制来侦听空闲信道。如果侦听到当前信道的信号功率大于预定阈值，则认为该无线信道正被其他设备使用，即处于“忙”状态；否则，认为该无线信道空闲，可以启动自身的传输。在这种情况下，WiMAX系统的用户站和基站与WLAN系统的用户站类似，按照802.11标准所规定的过程接入信道。

然而，由于WiMAX系统的覆盖范围(0-50公里)远远大于WLAN系统的覆盖范围(0-100米)，因此，在一个WiMAX系统的覆盖范围内可以包含多个(甚至上百个)WLAN系统。如果采用上述的CSMA/CA协议，则在WiMAX系统的发送/接收期间，位于该WiMAX系统覆盖范围内的所有WLAN系统都必须暂停其传输。换句话说，一个WiMAX通信链路会使多个WLAN通信链路停止。

图1示出了现有技术中的WiMAX系统和多个WLAN系统共存的情形。如图1所示，在WiMAX系统的覆盖范围内有10个WLAN系统WLAN1-WLAN10。在CSMA/CA协议下，WiMAX系统和WLAN系统分别通过所传输的消息中的相应字段申明其传输时隙(即信道占用时间)为T1和T2。那么，在T1期间，WiMAX基站与其WiMAX用户站之间进行上下行链路子帧的发送/接收，而所有WLAN系统的接入点设备和WLAN用户站将暂停其传输直到T1结束。在T2期间，WiMAX基站及其相应的用户站将停止发送/接收子帧，而所有WLAN系统的接入点设备和WLAN用户站则同时进行分组的发送/接收，并且互不干扰。

由于WLAN链路的数据速率(54Mbps，802.11g/a)大体相当于WiMAX链路的数据速率(典型值为20Mbps)，因此，如果WiMAX系统能够减少其信道占用时间，则所节省的信道时间可由10个WLAN系统同时使用，从而能够显著提高频谱的使用效率。现有的CSMA/CA协议并没有考虑WiMAX系统和WLAN系统的覆盖范围的差异，不能有效地利用信道。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题提出的，其目的在于提供一种WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法，以能够提高频谱效率。此外，本发明还提供了相应的WiMAX用户站、WiMAX基站以及WLAN系统的接入点设备。

根据本发明的第一个方面，提供一种WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法，其中所述WiMAX系统和至少一个WLAN系统在免授权频段上共存，所述WiMAX用户站能够择一地在WiMAX模式和WLAN模式下工作，所述方法包括：所述WiMAX用户站接入WiMAX基站；所述WiMAX用户站确定其是否位于所述至少一个WLAN系统中的某个WLAN系统的覆盖范围内；所述WiMAX基站与所述WiMAX用户站所位于的WLAN系统的接入点设备之间建立连接；所述WiMAX用户站接入所述接入点设备；以及所述WiMAX用户站经由所述接入点设备与所述WiMAX基站之间传输业务负荷。

根据本发明的第二个方面，提供一种WiMAX用户站，其能够择一地在WiMAX模式和WLAN模式下运行，包括：收发信机，用于发送和接收信号；WiMAX接入装置，用于接入WiMAX基站；位置确定装置，用于确定所述WiMAX用户站是否位于某个WLAN系统的覆盖范围内；WLAN接入装置，用于接入所述WLAN系统的接入点设备；以及加解密装置，用于对在所述WiMAX用户站与所述接入点设备或所述WiMAX基站之间传输的业务负荷进行加解密。

根据本发明的第三个方面，提供一种WiMAX基站，包括：收发装置，用于发送和接收信号；管理控制信息广播装置，用于广播管理控制信息报文，以与WiMAX用户站建立下行链路信道的同步；认证装置，用于对所述WiMAX用户站进行认证；密钥交换装置，用于与所述WiMAX用户站交换用于在所述WiMAX系统中加密业务负荷的WiMAX密钥；连接建立装置，用于与WLAN系统的接入点设备之间建立连接；以及加解密装置，用于对在所述WiMAX基站与所述接入点设备或所述WiMAX用户站之间传输的业务负荷进行加解密。

根据本发明的第四个方面，提供一种WLAN系统的接入点设备，包括：收发装置，用于发送和接收信号；认证装置，用于对WiMAX用户站进行认证；密钥交换装置，用于交换用于在所述WLAN系统中加密业务负荷的WLAN密钥；连接建立装置，用于与WiMAX基站之间建立连接；以及加解密装置，用于对在所述接入点设备与所述WiMAX用户站和所述WiMAX基站之间传输的业务负荷进行加解密。

附图说明

图1是现有技术中的WiMAX系统和多个WLAN系统共存的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法的流程图；

图3是图2所示实施例中WiMAX用户站接入WiMAX基站的步骤的流程图；

图4是图2所示实施例中无线WiMAX用户站经由WLAN系统的接入点设备与WiMAX基站之间传输业务负荷的步骤的流程图；

图5是在WiMAX系统和多个WLAN系统共存的情况下使用图2所示的实施例的方法的示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的WiMAX用户站的示意性框图；

图7是根据本发明的一个实施例的WiMAX基站的示意性框图；

图8是根据本发明的一个实施例的WLAN系统的接入点设备的示意性框图。

具体实施方式

相信通过以下结合附图对本发明的具体实施例的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加明显。

图2是根据本发明的一个实施例的WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法的流程图。下面结合附图，对本实施例进行详细描述。

在本实施例中，WiMAX系统和多个WLAN系统在免授权频段上共存。由于WiMAX系统和WLAN系统采用相似的物理层技术，即基于正交频分复用(OFDM)的空口技术，因此，WiMAX系统的WiMAX用户站通过简单的修改，能够择一地在WiMAX模式和WLAN模式下工作。

如图2所示，在步骤S201，WiMAX用户站接入WiMAX基站。在该步骤中，WiMAX用户站直接通过WiMAX无线接口与WiMAX基站进行通信，此时WiMAX用户站工作在WiMAX模式下。在本实施例中，该过程与现有的WiMAX用户站的网络接入与初始化阶段的过程相似。

图3示出了WiMAX用户站接入WiMAX基站的流程。如图3所示，在步骤S301，WiMAX用户站扫描下行链路信道，并与WiMAX基站建立下行链路信道的同步。接着，在步骤S305，WiMAX用户站获取上下行链路信道的参数。

然后，在步骤310，WiMAX用户站和WiMAX基站进行初始测距。该步骤可通过发送/接收测距请求/应答(RNG-REQ/RNG-RSP)消息来完成。通过初始测距操作，WiMAX用户站可调整频率偏移、时间偏移和功率偏移。

在步骤S315，WiMAX用户站与WiMAX基站协商该WiMAX用户站的基本能力，以确定WiMAX用户站在以后的通信过程中应该使用的参数。该步骤可通过发送/接收基本能力请求/应答(SBC-REQ/SBC-RSP)消息来完成。

在步骤S320，进行WiMAX用户站的认证并交换WiMAX密钥。首先，WiMAX基站及接入网关对WiMAX用户站进行认证，然后在通过认证的情况下，WiMAX用户站向WiMAX基站发送密钥管理请求(PKM-REQ)消息，WiMAX基站响应该请求消息，向WiMAX用户站发送WiMAX密钥。

然后，在步骤S325，WiMAX用户站向WiMAX基站进行注册，这可通过发送/接收注册请求/应答(REG-REQ/REG-RSP)消息来完成。

在WiMAX用户站接入WiMAX基站的过程中，WiMAX基站会增加其对信道的占用时间，以满足与WiMAX用户站之间的传输。

返回图2，在步骤S205，WiMAX用户站确定其是否位于多个WLAN系统中的某个WLAN系统的覆盖范围内。

在本实施例中，WiMAX用户站对免授权频段中的信道进行扫描和侦听，并判断在所侦听的信道上是否存在某个WLAN系统的接入点设备所发送的信号且该信号的功率是否超过预定功率阈值。如果来自某个WLAN系统的信号的功率超过预定功率阈值，则WiMAX用户站确定自己位于该WLAN系统的覆盖范围内。否则，WiMAX用户站将继续在下一个所扫描的信道上侦听。如果WiMAX用户站在所有信道中都没有侦听到超过预定功率阈值的WLAN信号，则确定自己没有位于任何WLAN系统的覆盖范围内。WiMAX用户站在确定自己所位于的WLAN系统后，通知WiMAX基站自己能够接入该WLAN系统以通过WLAN无线接口传输业务负荷，以及该WLAN系统的信息，例如IP地址等。

接着，在步骤S210，WiMAX基站根据从WiMAX用户站接收的该WiMAX用户站所位于的WLAN系统的信息，例如IP地址，与该WLAN系统的接入点设备建立IP连接。WiMAX基站在建立了与接入点设备的IP连接后，将降低其对信道的占用时间。

然后，在步骤S215，WiMAX用户站接入其所位于的WLAN系统的接入点设备。在该步骤中，WiMAX用户站采用CSMA/CA方式接入信道，然后，接入点设备对WiMAX用户站进行认证，并在通过认证的情况下，WLAN接入点设备与WiMAX用户站交换用于在该WLAN系统中加密业务负荷的WLAN密钥。

然后，在步骤S220，WiMAX用户站经由其所位于的WLAN系统的接入点设备与WiMAX基站之间传输业务负荷。

图4示出了步骤S220的流程图，其中图4(a)是上行链路业务负荷的传输，图4(b)是下行链路业务负荷的传输。如图4(a)所示，由WiMAX用户站发送的上行链路业务负荷将通过WLAN无线接口以及接入点设备与基站之间的IP连接传输到WiMAX基站。具体地，在步骤S401，WiMAX用户站使用WiMAX密钥和WLAN密钥顺序地对将要发送的上行链路业务负荷进行加密，并在步骤S405，通过WLAN无线接口将所加密的上行链路业务负荷发送到WLAN系统的接入点设备。接着，在步骤S410，接入点设备在接收到所加密的上行链路业务负荷后，使用WLAN密钥对所接收的上行链路业务负荷进行解密，并在步骤S415，将解密后的上行链路业务负荷通过IP连接转发到WiMAX基站。然后，在步骤S420，WiMAX基站使用WiMAX密钥对来自接入点设备的上行链路业务负荷进行解密。可以看出，通过WLAN无线接口传输的上行链路业务负荷经过双重加密，而通过IP连接传输的上行链路业务负荷只经过一次加密。

另外，由WiMAX基站发送的下行链路业务负荷将通过该基站与WLAN接入点设备之间的IP连接和WLAN无线接口传输到WiMAX用户站。具体地，如图4(b)所示，在步骤S430，WiMAX基站使用WiMAX密钥对将要发送的下行链路业务负荷进行加密，并在步骤S435，将所加密的下行链路业务负荷通过IP连接发送到WLAN系统的接入点设备。接着，在步骤S440，接入点设备使用WLAN密钥对所接收的下行链路业务负荷进行加密，并在步骤S445，将所加密的下行链路业务负荷通过WLAN无线接口发送到WiMAX用户站。然后，在步骤S450，WiMAX用户站使用WLAN密钥和WiMAX密钥顺序地对所接收的下行链路业务负荷进行解密。可以看出，与上行链路业务负荷相似的，通过IP连接传输的下行链路业务负荷只经过一次加密，而通过WLAN无线接口传输的下行链路业务负荷经过双重加密。

通过以上描述可以看出，本实施例的WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法能够克服现有技术中由于WiMAX系统和WLAN系统的覆盖范围不同而造成的频谱效率低下的问题，从而有效地提高免授权频段的频谱效率。当WiMAX用户站位于某个WLAN系统的覆盖范围内时，WiMAX用户站与WiMAX基站之间的业务负荷可以通过该WLAN系统的无线接口以及该WLAN系统的接入点设备与WiMAX基站之间的IP连接进行传输，因此，通过WiMAX无线接口传输的业务负荷将大大减少，导致WiMAX传输所需的信道占用时间也显著减少，所节约的无线资源可由多个WLAN系统同时使用，从而提高频谱效率。另外，由于WiMAX用户站通过WiMAX无线接口进行认证/密钥交换/注册，并且WiMAX用户站的上下行链路业务负荷通过WiMAX密钥加密，因此，与传统的WLAN接入方式相比，WiMAX用户站具有更高的安全性

当WiMAX用户站确定其没有位于某个WLAN系统的覆盖范围内时，该WiMAX用户站直接通过WiMAX无线接口与WiMAX基站之间传输业务负荷。在这种情况下，上下行链路业务负荷都只经过一次加密，即，使用WiMAX密钥进行加密。

图5是在WiMAX系统和多个WLAN系统共存的情况下使用图2所示的实施例的方法的示意图。下面结合附图进行详细描述。

如图5所示，在一个WiMAX系统的覆盖范围内有4个WLAN系统WLAN1-WLAN4，并且这4个WLAN系统彼此不重叠，WiMAX用户站SS1-SS5能够择一地在WiMAX模式和WLAN模式下工作。

WiMAX用户站SS1-SS5通过WiMAX无线接口与WiMAX基站进行通信，以执行下行链路信道的同步、上下行链路信道参数的获取、初始测距、基本能力协商、认证、密钥交换和注册等网络接入与初始化操作。然后，通过扫描免授权频段的信道，WiMAX用户站SS1、SS2和SS4确定各自分别位于WLAN1、WLAN2和WLAN3的覆盖范围内，并通知WiMAX基站。而WiMAX用户站SS3和SS5没有位于任何一个WLAN系统的覆盖范围内。

接着，WiMAX基站分别与WLAN1、WLAN2和WLAN3的接入点(AP)设备建立IP连接。WiMAX用户站SS1、SS2和SS4切换到WLAN模式，分别接入各自所位于的WLAN系统的AP设备，获取WLAN密钥。

对于将要发送的上行链路业务负荷，WiMAX用户站SS1、SS2和SS4顺序地使用先前获得的WiMAX密钥和WLAN密钥进行加密，然后通过WLAN无线接口分别发送到WLAN1、WLAN2和WLAN3的AP设备。各个AP设备在接收到上行链路业务负荷后，使用WLAN密钥进行解密，并通过IP连接转发到WiMAX基站。WiMAX基站对于所接收的上行链路业务负荷，使用WiMAX密钥进行解密。

而对于将要发送的下行链路业务负荷，例如，发送到WiMAX用户站SS1的下行链路业务负荷，WiMAX基站使用WiMAX密钥进行加密，并通过IP连接转发到WLAN1的AP设备。该AP设备在接收到下行链路业务负荷后，使用WLAN密钥进行加密，并通过WLAN无线接口发送到WiMAX用户站SS1。然后，WiMAX用户站SS1顺序地使用WLAN密钥和WiMAX密钥对所接收的下行链路业务负荷进行解密。

另外，WiMAX用户站SS3和SS5则使用WiMAX密钥对将要发送的上行链路业务负荷进行加密，并直接通过WiMAX无线接口发送到WiMAX基站，然后WiMAX基站使用WiMAX密钥进行解密。同样，WiMAX基站使用WiMAX密钥对下行链路业务负荷进行加密，并通过WiMAX无线接口发送到WiMAX用户站SS3和SS5，然后WiMAX用户站SS3和SS5使用WiMAX密钥进行解密。

在上面的例子中，4个WLAN系统彼此不重叠。如果多个WLAN系统存在重叠，则本实施例的方法同样适用，其中WiMAX用户站在确定其所位于的WLAN系统时，可以选择信号质量最好的WLAN系统。

在同一个发明构思下，图6是根据本发明的一个实施例的WiMAX用户站的示意性框图。下面结合附图对本实施例进行详细描述，其中对于与前面实施例相同的部分，适当省略其说明。

如图6所示，根据本实施例的WiMAX用户站600包括：收发信机601，用于发送和接收无线信号；WiMAX接入装置602，用于接入WiMAX基站；位置确定装置603，用于确定该WiMAX用户站是否位于某个WLAN系统内；WLAN接入装置604，用于接入WLAN系统的接入点设备；以及加解密装置605，用于对在该WiMAX用户站与WLAN系统的接入点设备或WiMAX基站之间传输的业务负荷进行加解密。

当WiMAX用户站600要接入WiMAX系统时，首先通过WiMAX接入装置602接入WiMAX基站。具体地，在WiMAX接入装置602中，下行同步单元6021通过信道搜索，建立下行链路信道的同步。接着，上下行参数获取单元6022获取上下行链路信道的参数。然后，测距单元6023通过向WiMAX基站发送测距请求(RNG-REQ)消息并接收测距应答(RNG-RSP)消息来进行初始测距，基本能力协商单元6024通过发送/接收基本能力请求/应答(SBC-REQ/SBC-RSP)消息来与WiMAX基站进行基本能力的协商。接着，认证和密钥交换单元6025与WiMAX基站进行该WiMAX用户站600的认证，并获取WiMAX密钥。经过认证的WiMAX用户站600通过注册单元6026向基站进行注册。这样，WiMAX用户站600实现对WiMAX基站的接入。

然后，WiMAX用户站600通过位置确定装置603确定自己是否位于某个WLAN内。在位置确定装置603中，首先由信道扫描和侦听单元进行信道扫描和侦听，然后，功率判断单元判断在所侦听的信道上是否存在某个WLAN系统的接入点设备所发送的信号且该信号的功率是否超过预定功率阈值。当功率判断单元判断来自某个WLAN系统的接入点设备的信号的功率超过预定功率阈值时，位置确定单元确定WiMAX用户站600位于该WLAN系统的覆盖范围内。然后，由通知单元通知WiMAX基站该WiMAX用户站600能够接入该WLAN系统以及该WLAN系统的信息。如果在所扫描的信道上来自接入点设备的信号的功率都小于预定功率阈值，则位置确定单元确定该WiMAX用户站600没有位于任何WLAN系统的覆盖范围内。

在位置确定装置603确定WiMAX用户站600位于某个WLAN系统内之后，WiMAX用户站600通过WLAN接入装置604接入该WLAN系统的接入点设备。在WLAN接入装置604中，信道扫描单元6041使用CSMA/CA机制检测信道是否空闲，并接入空闲信道。接着，WLAN认证单元6042与接入点设备对WiMAX用户站600进行认证，再由WLAN密钥交换单元6043与接入点设备交换WLAN密钥。

然后，WiMAX用户站600通过加解密装置605对所传输的业务负荷进行加解密，并通过收发信机601与接入点设备或WiMAX基站进行业务负荷的传输。

当WiMAX用户站600被确定为位于某个WLAN系统的覆盖范围内时，在加解密装置605中，加密单元6051使用WiMAX密钥和WLAN密钥顺序地对将要发送的上行链路业务负荷进行双重加密，然后由收发信机601向该WLAN系统的接入点设备发送经双重加密的上行链路业务负荷；对于收发信机601所接收的来自接入点设备的下行链路业务负荷，解密单元6052使用WLAN密钥和WiMAX密钥顺序地对其进行解密。

当WiMAX用户站600被确定为没有位于任何WLAN系统内时，在加解密装置605中，加密单元6051仅使用WiMAX密钥对将要发送的上行链路业务负荷进行单次加密，然后由收发信机601将经单次加密的上行链路业务负荷发送到WiMAX基站；对于来自WiMAX基站的下行链路业务负荷，解密单元6052仅使用WiMAX密钥进行解密。

在同一个发明构思下，图7是根据本发明的一个实施例的WiMAX基站的示意性框图。下面结合附图对本实施例进行详细描述，其中对于与前面实施例相同的部分，适当省略其说明。

如图7所示，根据本实施例的WiMAX基站700包括：收发装置701，用于发送和接收信号；管理控制信息广播装置702，用于通过发送下行链路分配映射表(Downlink MAP，简称DLMAP)、下行链路信道描述符(Downlink Channel Descriptor，简称DCD)等管理控制信息报文，以与WiMAX用户站建立下行链路信道的同步；认证和密钥交换装置703，用于对WiMAX用户站进行认证，并交换用于加密业务负荷的WiMAX密钥；连接建立装置704，用于与WLAN系统的接入点设备建立连接；以及加解密装置705，用于对在WiMAX基站与接入点设备或WiMAX用户站之间传输的业务负荷进行加解密。

在本实施例中，基站700通过管理控制信息广播装置702、认证和密钥交换装置703控制管理WiMAX用户站的接入，并根据来自WiMAX用户站的关于该WiMAX用户站能够接入其所位于的WLAN系统以及该WLAN系统的信息的通知，通过连接建立装置704与该WLAN系统的接入点设备建立IP连接。然后，通过加解密装置705对所传输的业务负荷进行加解密。

在加解密装置705中，加密单元7051使用WiMAX密钥对将要发送的下行链路业务负荷进行加密，收发装置701将所加密的下行链路业务负荷通过IP连接(如果存在)发送到接入点设备，或者直接发送到WiMAX用户站(如果不存在上述IP连接)；解密单元7052则使用WiMAX密钥对由收发装置701所接收的来自接入点设备或WiMAX用户站的上行链路业务负荷进行解密。

在同一个发明构思下，图8是根据本发明的一个实施例的WLAN系统的接入点设备的示意性框图。下面结合附图对本实施例进行详细描述，其中对于与前面实施例相同的部分，适当省略其说明。

如图8所示，根据本实施例的接入点设备800包括：收发装置801，用于发送和接收无线信号；认证装置802，用于对WiMAX用户站采用WLAN认证机制进行认证；密钥交换装置803，用于交换用于在WLAN系统中加密业务负荷的WLAN密钥；连接建立装置804，用于与WiMAX基站建立连接；以及加解密装置805，用于对在接入点设备与WiMAX用户站和WiMAX基站之间传输的业务负荷进行加解密。

在本实施例中，接入点设备800通过连接建立装置804与WiMAX基站建立IP连接。当WiMAX用户站想要接入该WLAN系统的接入点设备800时，接入点设备800通过认证装置802和密钥交换装置803完成WiMAX用户站的接入。然后，接入点设备800通过加解密装置805对所传输的业务负荷进行加解密。在加解密装置805中，对于收发装置801从基站接收的下行链路业务负荷，加密单元8051使用WLAN密钥进行加密，并由收发装置801将所加密的下行链路业务负荷发送到WiMAX用户站；对于从WiMAX用户站接收的上行链路业务负荷，解密单元8052使用WLAN密钥进行解密，并将所解密的上行链路业务负荷发送到WiMAX基站。

应当指出，上述实施例的WiMAX用户站、WiMAX基站、WLAN系统的接入点设备及其各个组成部分可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合实现。

以上虽然通过一些示例性的实施例详细描述了本发明的WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法、WiMAX用户站、WiMAX基站以及WLAN系统的接入点设备，但是以上这些实施例并不是穷举的，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内实现各种变化和修改。因此，本发明并不限于这些实施例，本发明的范围仅由所附的权利要求限定。

Claims (10)

1.一种WiMAX用户站接入WiMAX系统的方法，其中所述WiMAX系统和至少一个WLAN系统在免授权频段上共存，所述WiMAX用户站能够择一地在WiMAX模式和WLAN模式下工作，所述方法包括：

所述WiMAX用户站接入WiMAX基站；

所述WiMAX用户站确定其位于所述至少一个WLAN系统中的某个WLAN系统的覆盖范围内；

在所述WiMAX基站与所述WiMAX用户站所位于的WLAN系统的接入点设备之间建立IP连接；

所述WiMAX用户站接入所述接入点设备；以及

所述WiMAX用户站经由所述接入点设备与所述WiMAX基站进行业务负荷的传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述WiMAX用户站接入WiMAX基站的步骤包括：

所述WiMAX用户站扫描下行链路信道，并与所述WiMAX基站建立下行链路信道的同步；

所述WiMAX用户站获取上下行链路信道的参数；

所述WiMAX用户站进行初始测距；

与所述WiMAX基站协商所述WiMAX用户站的基本能力；

与所述WiMAX基站进行认证，并交换用于在所述WiMAX系统中加密业务负荷的WiMAX密钥；以及

向所述WiMAX基站进行注册。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述WiMAX用户站确定其位于所述至少一个WLAN系统中的某个WLAN系统的覆盖范围内的步骤包括：

扫描和侦听所述免授权频段中的信道；

判断所侦听的信道上是否存在某个WLAN系统的接入点设备所发送的信号且该信号的功率是否超过预定功率阈值；

如果来自某个WLAN系统的接入点设备的所述信号的功率超过所述预定功率阈值，则确定所述WiMAX用户站位于该WLAN系统内；以及

通知所述WiMAX基站所述WiMAX用户站对该WLAN系统的可接入性以及该WLAN系统的信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述WiMAX用户站接入所述接入点设备的步骤包括：

所述WiMAX用户站检测所述免授权频段中的信道是否空闲并接入空闲信道；

对所述WiMAX用户站进行认证；以及交换用于在所述WLAN系统中加密业务负荷的WLAN密钥。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述WiMAX用户站经由所述接入点设备与所述WiMAX基站进行业务负荷的传输的步骤包括：

对于上行链路业务负荷，

所述WiMAX用户站使用所述WiMAX密钥和所述WLAN密钥顺序地对所述上行链路业务负荷进行加密，并向所述接入点设备发送所加密的上行链路业务负荷；

所述接入点设备使用所述WLAN密钥对所接收的上行链路业务负荷进行解密，并将解密后的上行链路业务负荷转发到所述WiMAX基站；以及

所述WiMAX基站使用所述WiMAX密钥对所接收的上行链路业务负荷进行解密；

对于下行链路业务负荷，

所述WiMAX基站使用所述WiMAX密钥对所述下行链路业务负荷进行加密，并将所加密的下行链路业务负荷发送到所述接入点设备；

所述接入点设备使用所述WLAN密钥对所接收的下行链路业务负荷进行加密，并将所加密的下行链路业务负荷发送到所述WiMAX用户站；以及

所述WiMAX用户站使用所述WLAN密钥和所述WiMAX密钥顺序地对所接收的下行链路业务负荷进行解密。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

所述WiMAX用户站确定其没有位于所述至少一个WLAN系统中的某个WLAN系统内；以及

所述WiMAX用户站直接与所述WiMAX基站进行业务负荷的传输。

7.一种WiMAX基站，包括：

收发装置，用于发送和接收信号；

管理控制信息广播装置，用于广播管理控制信息报文，以与WiMAX用户站建立下行链路信道的同步；

认证和密钥交换装置，用于对所述WiMAX用户站进行认证，并与所述WiMAX用户站交换用于在WiMAX系统中加密业务负荷的WiMAX密钥；

连接建立装置，用于在所述WiMAX用户站位于WLAN系统的覆盖范围内时，与所述WLAN系统的接入点设备建立IP连接；以及

加解密装置，用于使用所述WiMAX密钥对所述WiMAX基站与所述WiMAX用户站之间通过所述接入点设备传输的业务负荷进行加解密。

8.根据权利要求7所述的基站，其中，所述加解密装置包括：

加密单元，用于使用所述WiMAX密钥对将要发送的下行链路业务负荷进行加密；以及

解密单元，用于使用所述WiMAX密钥对所接收的上行链路业务负荷进行解密；

其中，所述收发装置向所述接入点设备或所述WiMAX用户站发送所加密的下行链路业务负荷，并从所述接入点设备或所述WiMAX用户站接收上行链路业务负荷。

9.一种WLAN系统的接入点设备，包括：

收发装置，用于发送和接收信号；

认证装置，用于在位于所述WLAN系统的覆盖范围内的WiMAX用户站接入所述接入点设备时对所述WiMAX用户站进行认证；

密钥交换装置，用于与所述WiMAX用户站交换用于在所述WLAN系统中加密业务负荷的WLAN密钥；

连接建立装置，用于与所述WiMAX用户站所接入的WiMAX基站建立IP连接；以及

加解密装置，用于使用所述WLAN密钥对所述WiMAX用户站与所述WiMAX基站之间通过所述接入点设备传输的业务负荷进行加解密。

10.根据权利要求9所述的接入点设备，其中，所述加解密装置包括：

加密单元，用于使用所述WLAN密钥对来自所述WiMAX基站的下行链路业务负荷进行加密；以及

解密单元，用于使用所述WLAN密钥对来自所述WiMAX用户站的上行链路业务负荷进行解密；

其中，所述收发装置从所述WiMAX用户站接收上行链路业务负荷，并向所述WiMAX基站发送所解密的上行链路业务负荷；从所述WiMAX基站接收下行链路业务负荷，并向所述WiMAX用户站发送所加密的下行链路业务负荷。