CN1602013A - 控制宽带无线接入通信系统中的睡眠间隔的方法 - Google Patents

控制宽带无线接入通信系统中的睡眠间隔的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于设定宽带无线接入通信系统中的睡眠模式的方法。所述用于设定睡眠模式的方法包括：第一步骤，在具有最大窗口值的时间过去之后将用户站置于唤醒模式，确定消息是否表示存在将被从基站发送的数据，当所接收的消息表示不存在将被从基站发送的数据时将用户站置于睡眠模式，并且在最大窗口值之内、将当前睡眠模式的最小窗口值设定为大于先前睡眠模式循环的预定最小窗口值。

Description

控制宽带无线接入通信系统中的睡眠间隔的方法
本申请要求于2003年9月26日向韩国知识产权局提交并且所分配的序列号为2003-67085、标题为“Method For Controlling Sleep Interval In BroadbandWireless Access Communication System”的申请的优先权，在此并入其内容作为参考。
技术领域
本发明涉及宽带无线接入通信系统，尤其涉及一种使用正交频分复用方法来控制宽带无线接入通信系统中的睡眠模式和唤醒模式的方法。
背景技术
为了提供具有不同服务质量(下文称作“QoS”)级别的服务，正在积极地开发第四代(下文称作“4G”)通信系统，即下一代通信系统。4G通信系统的传输率大约为100Mbps。
目前，第三代(下文称作“3G”)通信系统在相对较差的室外信道环境下通常提供大约为384Kbps的传输速度，而在相对较好的室内信道环境下提供大约为2Mbps的传输速度。而且，无线局域网(下文称作“LAN”)系统和无线城域网(下文称作“MAN”)系统通常提供大约20Mbps到50Mbps的传输速度。
在当前的4G通信系统中已经研发了一种新的通信系统，该通信系统是通过增补无线LAN和MAN系统，以便将相对高的传输速度与移动性和QoS相结合而实现的。
无线MAN系统由于具有宽服务覆盖范围并提供高传输速度而适用于高速通信服务。然而，由于无线MAN系统不能补偿用户站SS的移动性，因此在无线MAN系统中不考虑越区切换技术。
下面将参考图1来描述IEEE 802.16a通信系统的结构，IEEE 802.16a通信系统是无线MAN系统的标准规范。图1是图解说明使用正交频分复用/正交频分多址方法的宽带无线接入通信系统的结构的图。具体的，图1图解说明了IEEE 802.16a通信系统的结构。
注意，无线MAN系统是一种能够提供比无线LAN系统更宽的服务覆盖范围和更高的传输速度的宽带无线接入通信系统(BWA)。为了支持宽带传输网络，IEEE 802.16a通信系统将正交频分复用(下文称作OFDM)方法和正交频分多址(下文称作OFDMA)方法应用到无线MAN系统的物理信道。
IEEE 802.16a通信系统利用OFDM/OFDMA方法。由于IEEE 802.16a通信系统将OFDM/OFDMA方法应用到MAN系统，因此IEEE 802.16a通信系统能够通过使用多个副载波来发送物理信道信号以便发送高速数据。
IEEE 802.16e通信系统将用于补偿用户站的移动性的方法增补到上述的IEEE 802.16a通信系统。然而，仍须详细标准化目前的IEEE 802.16e通信系统。
结果，IEEE 802.16a和IEEE 802.16e通信系统都是使用OFDM/OFDMA方法的宽带无线接入通信系统。为了解释基本操作，下面仅将IEEE 802.16a通信系统作为一个示例来进行描述。
由于IEEE 802.16e通信系统增补用户站来补偿用户终端(SS(用户站))、MS(移动站)或MSS(移动用户站)的移动性。
参考图1，IEEE 802.16a通信系统具有单个小区结构，该小区结构包括基站BS 10和由该基站BS 10管理的多个用户站21到23。基站10通过OFDM/OFDMA方法与用户站21到23进行通信。
如前所述，IEEE 802.16a通信系统不补偿用户站的移动性。上面的IEEE802.16a通信系统以用户站和单个小区结构的固定状态为基础。如上所述，IEEE 802.16e通信系统是一种通过将用于补偿用户站的移动性的方法增补到IEEE 802.16a通信系统而实现的系统。因此，IEEE 802.16e通信系统要求考虑多小区环境下的用户站的移动性。为了向这样的多小区环境下的用户站提供移动性，必须变化用户站和基站的操作模式。
由于功率消耗影响整个IEEE 802.16e通信系统操作，用户站的功率消耗变成一个要考虑的主要因素。为了最小化用户站的功率消耗，对于IEEE802.16e通信系统已经提出了在用户站与基站之间执行的睡眠模式和唤醒模式。
将参考图2来描述由IEEE 802.16e通信系统提出的睡眠模式。图2是图解说明由IEEE 802.16e通信系统提出的睡眠模式操作的图。
注意，睡眠模式是为了最小化在不发送分组数据的空闲间隔期间用户站的功率消耗而提出的。用户站和基站同时执行到睡眠模式的模式变化，以这种方式，通过睡眠模式来最小化在不发送分组数据的空闲间隔期间的用户站的功率消耗。
由于分组数据是突然发送的，如果操作模式与发送分组数据的间隔内相同，则在不发送分组数据的间隔期间将浪费功率。为此，提出了睡眠模式。
如果当基站和用户站处于睡眠模式时发送分组数据，则基站和用户站同时将模式变化成唤醒模式来发送/接收分组数据。
除了功率节省特征，睡眠模式操作还被提出用来最小化信道信号之间的干扰。而且，睡眠模式操作必须能够考虑分组数据的业务特性和传输模式特性而灵活的操作，因为分组数据的特性极大地受到业务的影响。
参考图2，附图标记31表示分组数据生成样式。分组数据生成样式包括多个“开(on)”间隔和“关(off)”间隔。“开”间隔是在其中生成分组数据的突发间隔，“关”间隔是在其中不生成分组数据的空闲间隔。
用户站和基站在睡眠模式与唤醒模式之间进行模式变化，以便与分组数据生成样式相一致，从而最小化用户站的功率消耗并且消除信道信号之间的相互干扰。
附图标记33表示基站和用户站的模式变化样式。该模式变化样式包括多个唤醒模式和睡眠模式。在唤醒模式中，生成分组数据。基站和用户站通过处于唤醒模式的分组数据来相互通信。相反，在睡眠模式不生成分组数据。基站和用户站在睡眠模式中不通过分组数据而相互通信。
附图标记35表示用户站的功率级别样式SS POWER LEVEL。如附图标记35所表示的，唤醒模式的SS POWER LEVEL表示为“K”，睡眠模式的SS POWER LEVEL表示为“M”。当将睡眠模式的SS POWER LEVEL“M”与唤醒模式的SS POWER LEVEL“K”进行比较时，“M”的值比“K”的值要小得多。因为在睡眠模式期间不存在分组数据的发送/接收，因此功率消耗处于最小。
将描述由IEEE 802.16e通信系统提出的、用于支持睡眠模式操作的方法。
用户站必须获得基站对于到睡眠模式的模式变化的批准。基站在批准用户站到睡眠模式的模式变化时，需要对将被发送的分组数据执行缓冲操作和丢弃(dropping)操作。
如果在用户站的收听间隔期间存在将要发送的分组数据，则基站需要通知用户站。这时，要求用户站从睡眠模式唤醒并且检查将要从基站发送到用户站的分组数据的存在。下面将详细描述收听间隔。
用户站在收听间隔期间唤醒。作为收听期间的检测结果，如果用户站检测到分组数据将要从基站发送到用户站，则用户站保持处于唤醒模式以便从基站接收分组数据。相反，作为检验结果，如果用户站检测到没有分组数据将从基站发送到用户站，则用户站可以在收听间隔之后返回到睡眠模式或者继续保持唤醒模式。
支持睡眠模式和唤醒模式所需要的参数如下：
(1)睡眠间隔
用户站请求睡眠间隔。睡眠间隔是由基站根据来自用户站的请求而分配的。而且，睡眠间隔表示用户站执行到睡眠模式的模式变化和再执行到唤醒模式的模式变化所需的时间间隔。也就是，睡眠间隔被定义为用户站的睡眠模式操作时间。用户站在睡眠间隔之后可以继续保持睡眠模式。睡眠间隔是通过执行使用预定最小窗口MIN-WINDOW值和预定最大窗口MAX-WINDOW值的指数增长的算法来更新的。
最小窗口值表示睡眠间隔的最小值，最大窗口值表示睡眠间隔的最大值。而且，用许多帧表示的最小值和最大值是通过基站分配的。下面将更详细地描述最小窗口值和最大窗口值。
(2)收听间隔
收听间隔是用户站请求的。收听间隔可以由基站根据用户站的请求来分配。收听间隔表示用户站在从睡眠模式唤醒之后从基站接收下行链路消息(例如业务指示符TRF-IND消息)所需要的时间间隔。
TRF-IND消息是被发送到用户站的业务消息(例如表示分组数据存在的消息)。下面将更详细地描述TRF-IND消息。用户站根据TRF-IND消息的值来确定是维持唤醒模式还是再次执行到睡眠模式的模式变化。
(3)睡眠间隔更新算法
当用户站执行到睡眠模式的模式变化时，用户站将预定的最小窗口值当作最小睡眠模式周期以便确定睡眠间隔。在该睡眠间隔过去之后，用户站从睡眠模式唤醒并且检查确定是否存在将要从基站发送的分组数据。
在用户站确认不存在将要发送的数据之后，用户站将睡眠间隔设定为先前睡眠间隔的两倍。用户站在所设定的睡眠间隔期间维持睡眠模式，并且在所设定的睡眠间隔之后从睡眠模式唤醒。
例如，如果最小窗口值为“2”，则用户站设定初始睡眠间隔为两帧，并且在两帧的睡眠间隔期间维持睡眠模式。在两帧的睡眠间隔过去之后，用户站从睡眠模式唤醒并且随后确定是否接收到业务指示符消息。作为确定结果，如果没有接收到业务指示符消息(也就是，用户站确认不存在将要从基站发送的分组数据)，则用户站设定睡眠间隔为四帧，该四帧是在先前初始睡眠间隔中设定的先前的两帧的两倍。
用户站重复执行睡眠模式和唤醒模式，同时在最大窗口时间间隔内将睡眠间隔从最小窗口值增加到最大窗口值。每当用户站进入睡眠模式就增加睡眠间隔的操作称作“睡眠间隔更新算法”。
下面是在IEEE 802.16e通信系统中定义的、用以支持上述睡眠模式操作和唤醒模式操作的消息。
(1)睡眠请求消息
睡眠请求消息被从基站发送到用户站，以请求用户站改变到睡眠模式。
睡眠请求消息包括多个参数，这些参数是用户站在睡眠模式中进行操作所需要的信息元素(Ies)。在下表1中说明了睡眠请求消息的格式。
表1
语法 大小 注释
SLP-REQ_MESSAGE_FORMAT(){
MANAGEMENT MESSAGE TYPE＝45  8位
MIN-WINDOW  6位
MAX-WINDOW  10位
LISTENING INTERVAL  8位
}
睡眠请求消息是基于用户站的连接识别CID发送的专用消息。在下文中，将描述表1中所示的睡眠请求消息的每个IE。
管理消息类型MANAGEMENT MESSAGE TYPE说明了当前正在发送的消息的类型。例如，管理消息类型“45”(MANAGEMENT MESSAGE TYPE＝45)对应于SLP-REQ消息。
最小窗口值表示睡眠间隔所请求的开始值(按帧测量)。最大窗口MAX-WINDOW表示睡眠间隔所请求的停止值(按帧测量)。如在睡眠间隔更新算法中所述，睡眠间隔可被更新为一个在最小窗口值与最大窗口值之间的值。通常，最小窗口值设定为2ms和最大窗口值设定为5ms。
收听间隔LISTING INTERVAL表示所请求的收听间隔LISTENINGINTERVAL(按帧测量)。收听间隔也用帧来表示。
(2)SLP RSP：睡眠响应消息
睡眠响应消息是对于睡眠请求消息的响应消息。睡眠响应消息可被用来表示基站是批准还是拒绝向由用户站请求的睡眠模式的模式变化。而且，睡眠响应消息可被用来表示未经请求的指示。
下面描述将睡眠请求消息用作未经请求的指示的情况。睡眠响应消息包括用户站在睡眠模式中进行操作所需要的信息。在下表2中说明了睡眠响应消息的格式。
表2
语法 大小 注释
SLP-REQ_MESSAGE_FORMAT(){
MANAGEMENT MESSAGE TYPE＝46  8位
SLEEP-APPROVED  1位 0：拒绝睡眠模式请求1：批准睡眠模式请求
IF(SLEEP-APPROVED)＝＝0
RESERVED  7位
}ELSE{
START-TIME  7位
MIN-WINDOW  6位
MAX-WINDOW  10位
LISTENING INTERVAL  8位
}
}
睡眠响应消息也是一种基于用户站的连接识别发送的专用消息。在下文中，将描述表2中所示的睡眠响应消息的每个IE。
管理消息类型MANAGEMENT MESSAGE TYPE说明了当前正在发送的消息的类型。例如，管理消息类型“46”(MANAGEMENT MESSAGE TYPE＝46)对应于SLP-RSP消息。
睡眠批准SLEEP-APPROVED值是1位。睡眠批准值“0”表示拒绝了向睡眠模式的模式变化。睡眠批准值“1”表示批准了向睡眠模式的模式变化。如果，睡眠批准值是“0”，则睡眠响应消息包含具有7位的保留字段。如果睡眠批准值是“1”，则睡眠响应消息包含开始时间值、最小窗口值、最大窗口值、以及收听间隔。
开始时间START-TIME值是用户站进入第一睡眠间隔(第一SLEEPINTERVAL)之前的帧的数目，并且在所述帧中不包含接收睡眠响应消息的帧。也就是，用户站在预定数目的帧过去之后执行到睡眠模式的模式变化，其中所述预定数目的帧从早于接收睡眠响应消息的帧的一个帧延长到对应于开始时间的一个帧。
最小窗口MIN-WINDOW值表示SLEEP INTERVAL的开始值(按帧测量)。最大窗口MAX-WINDOW值表示SLEEP INTERVAL的停止值(按帧测量)。收听间隔LISTENING INTERVAL表示收听间隔的值(按帧测量)。
(3)业务指示消息
业务指示消息在收听间隔期间被基站发送到用户站，并且表示存在将被基站发送到用户站的分组数据。在下表3中说明了业务指示消息的格式。
表3
语法 大小 注释
TRF-IND_MESSAGE_FORMAT(){
MANAGEMENT MESSAGE TYPE＝47  8位
POSITIVE_INDICATION_LIST(){ 业务已被定址到SS
NUM-POSITIVE  8位
For(I＝0；I＜NUM-POSITIVE；I++){
CID  16位 SS的基本CID
}
}
}  128
以广播方法来发送业务指示消息，该广播方法不同于对于睡眠请求消息和睡眠响应消息的发送方法。业务指示消息表示是否存在将被基站发送到预定用户站的分组数据。用户站解码已广播的业务指示消息，并且确定是将模式变化到唤醒模式还是维持睡眠模式。用户站对于上述处理是唤醒的。
如果用户站执行到唤醒模式的模式变化，则用户站执行帧同步。如果被发送到用户站的分组数据的帧序号与用户站所期望的帧序号不一致，则用户站可以请求重新发送该分组数据。相反，如果用户站在收听间隔期间没有接收到业务指示消息，则用户站返回到睡眠模式。尽管用户站接收到业务指示消息，如果用户指示消息不包含肯定指示POSITIVE INDICATION(即包括否定指示NEGATIVE INDICATION)，则用户站也返回到睡眠模式。
下面将描述表3中所示的业务指示消息的每个IE。管理消息类别MANAGEMENT MESSAGE TYPE表示当前将被发送的消息的类型。例如，管理消息类型“47”(MANAGEMENT MESSAGE TYPE＝47)代表业务指示消息。肯定指示列表POSITIVE_INDICATION_LIST包括肯定用户的数目NUM_POSITIVE和每个肯定用户的连接标识。肯定指示列表代表将向其发送分组数据的用户站的数目和用户站的连接标识。
参考图3，将描述用户站根据用户站请求的请求而执行到睡眠模式的模式变化的操作。图3是图解说明由IEEE 802.16e通信系统提出的、用户站向睡眠模式的模式变化过程的框图。
如果用户站40确定需要向睡眠模式的模式变化，则用户站40将睡眠请求消息发送到基站50(S31)。睡眠请求消息包括表1中所述的信息元素。从用户站40接收到睡眠请求消息的基站50确定用户站40和基站50的操作条件，并且确定是否批准用户站40模式变化到睡眠模式。作为确定结果，基站50将睡眠响应消息发送至用户站40(S33)。
基站50确定是否存在将被发送至用户站40的分组数据，并且确定是否批准用户站40模式变化到睡眠模式。如表2所示，如果基站50批准模式变化到睡眠模式，则SLEEP-APPROVED值被设定为“1”。相反，如果基站50拒绝模式变化到睡眠模式，则SLEEP-APPROVED值被设定为“0”。在睡眠响应消息中包含的其他信息元素与表2中所描述的相同。
从基站50接收到睡眠响应消息的用户站40检测SLEEP-APPROVED值，并且当向睡眠模式的模式变化被批准时，用户站40执行向睡眠模式的模式变化(S35)。当在睡眠响应消息中包含的SLEEP-APPROVED值表示向睡眠模式的模式变化被拒绝时，用户站40保持当前模式，也就是唤醒模式。
用户站40从睡眠响应消息读取相应的信息元素，并且在执行向睡眠模式的模式变化的同时执行睡眠模式操作。
接着，将参考图4来描述在基站的控制下用户站向睡眠模式的模式变化操作。图4是图解说明对于基于IEEE 802.16e通信系统而提出的、用户站在基站的控制下向睡眠模式的模式变化过程的框图。
注意，IEEE 802.16e通信系统已经提出了用作表示未经请求的指示的消息的当前睡眠响应消息。未经请求的指示意思是指用户站根据基站的指示操作，也就是，即使未从用户站发送附加请求也在基站的控制下进行操作。图4是图解说明用户站根据未经请求的指示而执行到睡眠模式的模式变化的情况的框图。
基站50将睡眠响应消息发送至用户站40(S41)。睡眠响应消息包括与表2中所描述的相同的信息元素。从基站50接收到睡眠消息的用户站40检测睡眠响应消息中包含的SLEEP-APPROVED值，并且当到睡眠模式的模式变化被批准时，执行到睡眠模式的模式变化(S43)，
由于图4中将睡眠响应消息用作未经请求的指示，因此SLEEP-APPROVED值仅用“1”来表示。而且，用户站40从睡眠响应消息读取相应的信息元素，并且在执行到睡眠模式的模式变化的同时执行睡眠模式操作。
将参考图5来描述在基站的控制下用户站向唤醒模式的模式变化操作。图5是图解说明提出在基于IEEE 802.16e的通信系统中使用的、用户站在基站的控制下向唤醒模式的模式变化过程的图。
如果存在将被发送至用户站的业务，即分组数据，则基站50将业务指示消息发送至用户站40(S51)。
业务指示消息包括与表3中所述相同的信息元素。从基站50接收到业务指示消息的用户站40检查在业务指示消息中是否存在肯定指示。如果存在肯定指示，则用户站40确定在业务指示消息中包含连接识别。
作为检查结果，如果在业务指示符消息中包含用户站40的连接识别，则用户站40执行从当前模式，即睡眠模式，到唤醒模式的模式变化(S53)。
图6是图解说明对于IEEE 802.16e通信系统提出的上述睡眠模式操作的图。
用户站SS 60向基站BS 70发送请求睡眠模式的消息。用于睡眠请求的参数包括由用户站60设定的最小窗口值、最大窗口值、以及收听间隔。
已接收到睡眠请求消息的基站70设定对应于睡眠请求消息的睡眠响应消息SLEEP-RESPONSE，并且将该睡眠响应消息发送至用户站60。这时，睡眠响应消息包括由基站70分配给用户站60的最小窗口值、最大窗口值、收听间隔、和睡眠模式开始时间。每一个值是以帧和秒(sec)来表示的。
在接收到睡眠响应消息的用户站60在以睡眠模式开始时间开始的设定时间期间以睡眠模式进行操作之后，用户站60在被指定为收听间隔的时间期间唤醒。如果处于唤醒模式的用户站60从基站70接收具有否定指示的业务指示消息，则用户站60在收听间隔过去之后重新进入睡眠模式一段预定的时间，该预定时间是先前的睡眠间隔的两倍。如果在已经完成了睡眠模式之后在收听间隔期间维持唤醒模式的用户站60接收具有肯定指示的业务指示消息，则用户站60不管什么时候都维持唤醒模式，并且接收从基站70发送的数据，该基站70设定为模式变化到睡眠模式。
上面已经解释了对于IEEE 802.16e通信系统提出的睡眠模式操作。在下文，将描述上述的睡眠模式操作的问题。
如上所述，处于睡眠模式的用户站从最小窗口值开始设定睡眠间隔，并且在睡眠间隔过去之后的收听间隔期间，通过使用从基站发送的业务指示消息检查是否存在将被发送到用户站的分组数据。
如果用户站在检测业务指示消息之后确定不存在将被发送到用户站的分组数据，则用户站将睡眠间隔增加先前睡眠间隔的两倍的间隔，并且在对应于收听间隔过去之后的增加的睡眠间隔的时间期间维持睡眠模式。当连续地重复增加睡眠间隔的上述操作时，如果不存在将被发送到用户站的分组数据，则睡眠间隔达到最大窗口值。
如上所述，当睡眠间隔达到最大窗口值时，仍不能确定用户站所需要的操作。因此，如上所述，在用户站的睡眠间隔达到最大窗口值的情况下，用户站和基站必须考虑分组传输条件来有效地处理这种情况。
图7是图解说明传统睡眠模式的图。假设最小窗口值为2ms，最大窗口值为5ms，收听间隔为2ms。
如图7所示，用户站在2ms的第一阶段维持睡眠模式。在该第一阶段过去之后，用户站在通电下一个2ms的同时维持收听间隔。用户站在2ms的收听间隔之后维持第二睡眠模式。第二睡眠模式的睡眠间隔是4ms(＝2ms*2)。在4ms的睡眠间隔之后，用户站在通电下一个2ms的同时维持收听间隔。
在2ms的收听间隔之后，用户站维持第三睡眠模式。这时，第三睡眠模式的睡眠间隔是8ms(＝4ms*2)。在8ms的睡眠间隔之后，用户站在通电下一个2ms的同时维持收听间隔。
根据上述过程，用户站的最后睡眠模式是第12个睡眠间隔。这时，对于睡眠模式的睡眠间隔是4.096s，它是2ms的整数倍。
同时，将最小窗口值和最大窗口值分配给用户站。最小窗口值和最大值总是维持所分配的值。因此，目前的技术状况存在的问题是即使不必在用户站与基站之间执行数据传输，也要求用户站在所分配的时间期间维持唤醒模式。而且，目前的技术状况存在的问题是，不能有效地实现功率的节省，这是睡眠模式的最终目标，因为即使不必在用户站与基站之间执行数据传输，也要求用户站在所分配的时间期间维持为唤醒模式。
发明内容
因此，提出本发明用以解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的第一目的是提供一种用于设定宽带无线接入通信系统中的睡眠间隔的方法，其能够根据基站与用户站之间的数据传输的通信业务条件来设定睡眠间隔。
本发明的第二目的是提供一种设定睡眠间隔的方法，其能够在对于睡眠模式的睡眠间隔从最小窗口值达到最大窗口值之后，通过重复睡眠模式直到最大窗口值，通过考虑基站与用户站之间的数据传输的通信业务条件，来重新设定睡眠间隔。
本发明的第三目的是提供一种设定睡眠间隔的方法，其能够在执行睡眠模式循环时有效地节省系统功率。
为了实现上面和其他目的，提供一种用于设定宽带无线接入通信系统中的睡眠模式的睡眠间隔的方法，所述方法包括步骤：当预定时间的最大窗口值过去时将用户站置于唤醒模式，并且通过用户站确定是否从基站接收到表示没有将要发送的数据的第一消息；和当用户站接收第一消息时将用户站置于睡眠模式，并且在最大窗口值之内、将对于当前睡眠模式的最小窗口值设定为大于先前睡眠模式循环的预定最小窗口值，其中所述先前睡眠模式循环执行从预定最小窗口值到最大窗口值的睡眠模式，并且用户站执行当前睡眠模式循环，直到完成从所设定的最小窗口值开始的最大窗口值的睡眠模式。
根据本发明的优选实施例，当睡眠间隔通过执行睡眠模式从最小窗口值达到最大窗口值时，执行睡眠模式循环，从而将最小窗口值设定为初始最小窗口值的整数倍。另外，根据预定最小窗口值，重复执行睡眠模式循环，从而执行睡眠模式直到睡眠间隔达到最大窗口值。这时，每当重复睡眠模式循环时，最小窗口值被设定为先前睡眠模式循环的最小窗口值的倍数。既使从最小窗口值开始的睡眠间隔达到最大窗口值，也能够实现睡眠模式循环。可以根据在基站与用户站之间执行的数据传输的通信业务条件来设定睡眠间隔。
附图说明
通过结合附图的下列详细描述，本发明的上面和其他方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1是使用正交频分复用方法和正交频分多址方法的宽带无线接入通信系统的结构图；
图2是对于IEEE 802.16e通信系统提出的睡眠模式操作的框图；
图3是图解说明对于IEEE 802.16e通信系统提出的、用户站根据用户站的请求到睡眠模式的模式变化过程的框图；
图4是图解说明对于IEEE 802.16e通信系统提出的、用户站在基站控制的控制下到睡眠模式的模式变化过程的框图；
图5是图解说明对于IEEE 802.16e通信系统提出的、用户站在基站控制的控制下到唤醒模式的模式变化过程的框图；
图6是图解说明对于IEEE 802.16e通信系统提出的睡眠模式操作的框图；
图7是图解说明传统睡眠模式的框图；
图8是图解说明根据本发明一个实施例的、使用正交频分复用方法和正交频分多址方法的宽带无线接入通信系统的结构图；
图9是图解说明一种根据本发明优选实施例的、当执行睡眠模式循环时设定用户站的睡眠间隔的方法的图；
图10是图解说明当根据图9执行初始睡眠模式循环时与睡眠模式相关的参数的图；
图11是图解说明当根据图9执行第二睡眠模式循环时与睡眠模式相关的参数的图；
图12是图解说明当根据图9执行第三睡眠模式循环时与睡眠模式相关的参数的图；
图13是图解说明当根据图9执行第11、第12和第13睡眠模式循环时与睡眠模式相关的参数的图；和
图14是当采用图9的方法时用户站的操作的流程图。
具体实施方式
在下文，将参照附图来详细地描述本发明的优选实施例。注意，附图中相同或相似的组件尽管是在不同的视图中示出的，但是尽可能地由相同的附图标记来表示。在本发明的下列描述中，当这里所并入的已知功能和结构的详细描述会模糊本发明的主题时将被省略。
图8是图解说明使用正交频分复用方法和正交频分多址方法的宽带无线接入通信系统的结构的框图。
注意，IEEE(电气和电子工程师协会)802.16e通信系统是通过给IEEE802.16a通信系统增补用于补偿用户站SS的移动性的装置而实现的。
当向IEEE 802.16e通信系统补偿了用户站的移动性时，可以考虑多小区之间的用户站的多小区结构和越区切换。根据本发明，IEEE 802.16e通信系统的结构如图8中所示。
IEEE 802.16e通信系统是使用正交频分复用(下文称作“OFDM”)方法和正交频分多址(下文称作“OFDMA”)方法的宽带无线接入(BWA)通信系统。在图8中，将使用OFDM/OFDMA方法的BWA通信系统作为IEEE 802.16e通信系统的一个示例进行描述。
参考图8，IEEE 802.16e通信系统具有多小区结构，并且包括控制第一小区100的基站BS 110，控制第二小区150的基站140，以及多个用户站111、113、130、151和153。
基站110和140通过OFDM/OFDMA方法与用户站111、113、130、151和153进行通信。用户站111、113、130、151和153中的用户站130位于两个小区之间的边界区域，即处于越区切换区域。仅当对于用户站130提供了越区切换功能时，IEEE 802.16e通信系统才提供用于补偿用户站130的移动性的装置。
由于用于在不提供越区切换功能的IEEE 802.16a通信系统中提供越区切换的方法与本发明不直接相关，因此省略对其的详细描述。
如图8所示，由于IEEE 802.16e通信系统是通过给IEEE 802.16a通信系统增补用于补偿用户站的移动性的装置而实现的，因此用户站的功率消耗是设计IEEE 802.16e通信系统时要考虑的主要因素。为了最小化用户站的功率消耗，已经提出了睡眠模式操作和对应于在用户站与基站之间的睡眠模式操作的唤醒模式操作。
如上所述，对于IEEE 802.16e通信系统提出的睡眠模式操作和唤醒模式操作存在的问题是，当设定睡眠间隔时，没有用于在睡眠间隔达到最大窗口值之后进行操作的方法。
由本发明提出的用于设定睡眠间隔的方法包括：第一方法，继续维持睡眠间隔值为最大窗口值；和第二方法，继续重复操作，其中睡眠间隔值被设定为最小窗口值，并且睡眠间隔值增加到最大窗口值。而且，构想出了当睡眠间隔值达到最大窗口值时发送睡眠请求消息以设定新的睡眠间隔的第三种方法。
根据本发明的第一方法和第二方法，通过使用预定的窗口值就可以执行睡眠模式，而不用考虑基站与每个用户站之间的通信业务的状态。
在根据本发明的第三方法中，每当睡眠间隔值达到最大窗口值时，用户站从基站请求用于设定新的睡眠间隔的睡眠请求消息，并且接收对应于睡眠请求消息的响应以便设定睡眠模式。
现在将参考本发明描述通过考虑上述三种方法来有效地设定睡眠间隔的方法。
图9是一种根据本发明优选实施例的、当执行睡眠模式循环时设定用户站的睡眠间隔的方法的框图。
睡眠模式循环是指这样一种处理：其中在先前设定的间隔期间已经执行了睡眠模式之后，从新设定的最小窗口值到最大窗口值重复执行睡眠模式，直到睡眠间隔从最小窗口值开始并且达到最大窗口值。
当基站没有数据要发送时，基站向用户站发送具有否定信息的业务指示消息。已经接收到具有否定信息的业务指示消息的用户站继续保持为睡眠模式。由于不是实时发送要被基站发送的数据，因此数据被随机地产生。
当睡眠间隔达到最大窗口值时，在将最小窗口值设定为大于初始最小窗口值之后，最小窗口值被加倍。
参考图9，用户站220接收从基站240发送的表示最小窗口值、最大窗口值、以及收听间隔的信息，并且将最大窗口计数设定为“0”(最大窗口计数(C)＝0)。
用户站220在对应于最小窗口值的睡眠间隔311期间维持睡眠模式(S210)。已经执行到睡眠模式的模式变化(S210)的用户站220在最小窗口值311过去之后执行到唤醒模式的模式变化(S211)，从而从基站240接收业务指示消息(S212)。这时，唤醒模式是允许用户站220在收听间隔期间从基站240接收业务指示消息的模式。
如果从基站240发送的业务指示消息是一个否定业务指示消息，则用户站220在第一睡眠模式循环中执行到第二睡眠模式的模式变化(S213)。这时，用户站220将睡眠间隔设定为第一睡眠间隔的两倍，即最小窗口值(2*Min-Window)312。现在处于第二睡眠模式的用户站220在预定时间过去之后执行到唤醒模式的模式变化(S214)，所述预定时间是第一睡眠间隔所需的时间的两倍。用户站220从基站240接收业务指示消息(S215)。
当接收到否定业务指示消息作为业务指示消息时，用户站220以与上述相同的方式设定睡眠间隔，直到睡眠间隔达到最大窗口值。用户站220根据上面所设定的睡眠间隔在睡眠间隔中重复睡眠模式和在收听间隔中重复唤醒模式。
如果睡眠间隔达到最大窗口值，则用户站220在对应于最大窗口值的睡眠间隔315期间维持睡眠模式。然后在最大窗口值的睡眠间隔315过去之后，用户站220执行到唤醒模式的模式变化(S217)。用户站220从基站240接收业务指示消息(S218)。如果所接收的业务指示消息是否定业务指示消息，则用户站220执行第二睡眠模式以便在睡眠模式中操作。
用户站220将最大窗口计数设定为“1”(Max Window Count(C)＝C+1＝0+1＝1)以便执行第二睡眠模式循环。而且，用户站220根据下列等式1来设定最小窗口值：
Min Window＝initialMin Window*2MaxWindowCount………(1)
假设在第一睡眠模式循环中初始最小窗口值是2ms，在第二睡眠模式循环中最小窗口值是4ms。
然后用户站220在对应于所设定的最小窗口值的睡眠间隔411期间维持睡眠模式。如果睡眠间隔411过去，则用户站220执行到唤醒模式的模式变化(S220)，从而从基站240接收业务指示消息(S221)。
如果所接收的业务指示消息是否定业务指示消息，则用户站220执行到睡眠模式的模式变化(S222)。这时，用户站220将维持在睡眠模式所使用的睡眠间隔设定为先前睡眠间隔的两倍。在用户站220在与先前睡眠模式相比为两倍的时间412期间维持睡眠模式之后，用户站220执行到唤醒模式的模式变化(S223)。
如果用户站220没有从基站接收到肯定业务指示消息，则用户站220以与上述相同的方式重复执行睡眠模式循环。这时，如果睡眠间隔的最小窗口值超过最大窗口值，则用户站220将在先前睡眠模式中设定的睡眠间隔设定为当前睡眠模式的睡眠间隔。
当通过执行睡眠模式睡眠间隔从最小窗口值达到最大窗口值时，执行睡眠模式循环，从而将最小窗口值设定为初始最小窗口值的整数倍。另外，根据预定的最小窗口值，重复地执行睡眠模式循环，从而执行睡眠模式直到睡眠间隔达到最大窗口值。每当重复睡眠模式循环时，最小窗口值被设定为先前睡眠模式循环的最小窗口值的倍数。既使从最小窗口值开始的睡眠间隔达到最大窗口值，也实现了睡眠模式循环。睡眠间隔可能根据在基站与用户站之间执行的数据传输的通信业务条件来设定。
根据本发明的另一个实施例，在使用OFDM/OFDMA方法的宽带无线接入通信系统(即IEEE 802.16e通信系统)的睡眠模式和唤醒模式中，也可以通过考虑基站与用户站之间的通信业务条件来设定睡眠间隔，从而可能减少不必要的唤醒时间。结果，能够有效地实现IEEE 802.16e通信系统的功率节省，这是睡眠模式的一个目的。
图10是当根据图9的方法执行初始睡眠模式循环时与睡眠模式相关的参数的图。
参考图10，最大窗口计数被设定为“0”(Max Window Count(C)＝0)，最小窗口值被设定为2ms(Min Window＝2ms)，最大窗口值被设定为5sec(MaxWindow＝5sec)，收听间隔被设定为2ms(Listening interval＝2ms)，并且当前睡眠间隔被设定为先前睡眠间隔的2倍。
如上所述，在用户站维持睡眠模式2ms之后，该2ms是初始窗口值，即最小窗口值，用户站通电2ms并且在收听间隔期间维持唤醒模式。在用户站维持唤醒模式2ms之后，用户站执行到睡眠模式的模式变化并且维持睡眠模式4ms。
如图10所示，最后睡眠间隔窗口值是4.096秒，这小于最大窗口值。
图11是当根据图9的方法执行第二睡眠模式循环时与睡眠模式相关的参数的图。
最大窗口计数被设定为“1”(C＝C+1)，最小窗口值被设定为通过使用等式1计算的4ms(＝2ms*2)，最大窗口值被设定为5秒(Max Window＝5sec)，收听间隔被设定为2ms(Listening interval＝2ms)，并且当前睡眠间隔被设定为先前睡眠间隔的2倍。
在用户站在第二睡眠循环中维持睡眠模式4ms之后，该4ms是最小窗口值，用户站通电2ms并且在收听间隔期间维持唤醒模式。在用户站维持唤醒模式2ms之后，用户站执行到睡眠模式的模式变化并且维持睡眠模式8ms。
如图11所示，最后睡眠间隔窗口值是4.096秒，这小于最大窗口值。
当用户站以与上述相同的方式执行睡眠模式时，与当用户站在第一睡眠模式循环中执行睡眠模式时相比，能够极大地减少功率消耗。
图12是当根据图9的方法执行第三睡眠模式循环时与睡眠模式相关的参数的图。
最大窗口计数被设定为2(C＝C+1)，最小窗口值被设定为通过使用等式1计算的8ms(＝2ms*22)，最大窗口值被设定为5秒(Max Window＝5sec)，收听间隔被设定为“2ms”(Listening interval＝2ms)，并且当前睡眠间隔被设定为先前睡眠间隔的2倍。
在用户站在第二睡眠循环中维持睡眠模式8ms之后，该8ms是最小窗口值，用户站通电2ms并且在收听间隔期间维持唤醒模式。在用户站维持唤醒模式2ms之后，用户站执行到睡眠模式的模式变化并且维持睡眠模式16ms。
如图12所示，最后睡眠间隔窗口值是4.096秒，这小于最大窗口值。
当用户站以与上述相同的方式执行睡眠模式时，与当用户站在第二睡眠模式循环中执行睡眠模式时相比，能够减少功率消耗。
图13是当根据图9的方法执行第11、第12和第13睡眠模式循环时与睡眠模式相关的参数的图。
当用户站执行第11睡眠模式循环时，最大窗口计数被设定为10(C＝C+1)，最小窗口值被设定为通过使用等式1计算的2.048秒(＝2ms*210)，最大窗口值被设定为5秒(Max Window＝5sec)，收听间隔被设定为“2ms”(Listeninginterval＝2ms)，并且当前睡眠间隔被设定为先前睡眠间隔的2倍。
在用户站在第11睡眠循环中维持睡眠模式2.048秒之后，该2.048秒是最小窗口值，用户站通电2ms并且在收听间隔期间维持唤醒模式。在用户站维持唤醒模式2ms之后，用户站执行到睡眠模式的模式变化并且维持睡眠模式4.096秒。
如图13所示，最后睡眠间隔窗口值是4.096秒，这小于最大窗口值。
当用户站以与上述相同的方式执行睡眠模式时，与当用户站在先前睡眠模式循环中执行睡眠模式时相比，能够减少功率消耗。
当用户站执行第12睡眠模式循环时，最大窗口计数被设定为11(C＝C+1)，最小窗口值被设定为通过使用等式1计算的4.096秒(＝2ms*211)，最大窗口值被设定为5秒(Max Window＝5sec)，收听间隔被设定为“2ms”(Listeninginterval＝2ms)，并且当前睡眠间隔被设定为先前睡眠间隔的2倍。
在用户站在第12睡眠循环中维持睡眠模式4.096秒之后，该4.096秒是最小窗口值，用户站通电2ms并且在收听间隔期间维持唤醒模式。在用户站维持唤醒模式2ms之后，用户站执行到睡眠模式的模式变化并且维持睡眠模式4.096秒。
当用户站执行第13睡眠模式循环时，最大窗口计数被设定为12(C＝C+1)，当通过使用等式1计算的最小窗口值大于最大窗口值时，使用等式2(如下所示)计算的最小窗口值被设定为4.096秒(＝2ms*212-1)。最大窗口值被设定为5秒(Max Window＝5sec)，收听间隔被设定为2ms(Listening interval＝2ms)，并且当前睡眠间隔被设定为先前睡眠间隔的2倍。
Min Window＝initialMin Window*2MaxWindowCount-1........(2)
在用户站在第13睡眠循环中维持睡眠模式4.096秒之后，该4.096秒是最小窗口值，用户站通电2ms并且在收听间隔期间维持唤醒模式。在用户站维持唤醒模式2ms之后，用户站执行到睡眠模式的模式变化并且维持睡眠模式4.096秒。
当用户站以与上述相同的方式执行睡眠模式时，与当用户站在先前睡眠模式循环中执行睡眠模式时相比，能够减少功率消耗。
图14是示出基于图9的用户站的操作的流程图。
用户站接收表示初始最小窗口值、最大窗口值、和收听间隔的信息，并且将最大窗口计数设定为“0”(S510)。用户站根据所设定的睡眠间隔来执行睡眠模式操作，直到在睡眠模式循环期间睡眠间隔达到最大窗口值(S520)。
如果睡眠间隔在执行睡眠模式的同时达到最大窗口值，则用户站向最大窗口计数增加“1”(S530)。而且，如等式1所示，最小窗口值是通过使初始最小窗口值乘以2的当前睡眠模式循环的最大窗口值次乘方来计算的(S540)。
这时，用户站将上面所计算的最小窗口值与最大窗口值进行比较(S550)。如果用户站确定步骤540计算的最小窗口值小于最大窗口值，则用户站重复执行步骤520到550来根据所设定的睡眠间隔执行睡眠模式。
如果用户站确定由步骤540计算的最小窗口值大于最大窗口值，则用户站通过等式2来计算睡眠间隔(S560)。在用户站在所计算的睡眠间隔期间维持睡眠模式之后，用户站执行到唤醒模式的状态转变，并且维持唤醒模式2ms，然后用户站在步骤560所计算的睡眠间隔期间再次重复执行睡眠模式(S570)。
用户站确定在步骤570中的唤醒模式的收听间隔期间是否接收到肯定业务指示消息(S580)。如果没有接收到肯定业务指示消息，则用户站通过使用在步骤560计算的睡眠间隔来重复执行睡眠模式。
如果在步骤580接收到肯定业务指示消息，则用户站通过接通其电源来执行到唤醒模式的模式变化，从而从基站接收数据(S590)。
在用户站从基站接收肯定业务指示消息并且与基站进行通信之后，用户站初始化最小窗口值和最大窗口计数。换句话说，用户站将最小窗口值设定为初始窗口值(2ms)，将最大窗口计数重新设定为“0”，并且随后执行步骤510到步骤590。
当通过执行睡眠模式睡眠间隔从最小窗口值达到最大窗口值时，执行睡眠模式循环，从而将最小窗口值设定为初始最小窗口值的整数倍。根据预定的最小窗口值，重复执行睡眠模式循环，从而执行睡眠模式直到睡眠间隔达到最大窗口值。每当重复睡眠模式循环时，将最小窗口值设定为先前睡眠模式循环的最小窗口值的倍数。即使从最小窗口值开始的睡眠间隔达到最大窗口值，也实现了睡眠模式循环。睡眠间隔可以根据在基站与用户站之间执行的数据传输的通信业务条件来设定。
而且，在使用OFDM/OFDMA方法的宽带无线接入通信系统(即IEEE802.16e通信系统)的睡眠模式和唤醒模式中，可以通过考虑基站与用户站之间的通信业务条件来设定睡眠间隔，从而能够减少不必要的唤醒时间。结果，能够有效地实现IEEE 802.16e通信系统的功率节省，这是睡眠模式的一个目的。
虽然已经参考本发明的某些优选实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以在形式和细节上做出各种变化。因此，本发明的范围不应当局限于这些实施例，而应当由所附权利要求及其等效物来限定。

Claims (13)

1.一种用于设定通信系统中的睡眠模式的睡眠间隔的方法，所述方法包括步骤：
a)当预定时间的最大窗口值过去时将用户站置于唤醒模式，并且通过用户站确定是否从基站接收到表示没有将要发送的数据的第一消息；和
b)当用户站接收到第一消息时将用户站置于睡眠模式，并且在最大窗口值之内、将对于当前睡眠模式的最小窗口值设定为大于先前睡眠模式循环的预定最小窗口值，其中所述先前睡眠模式循环执行从预定最小窗口值到最大窗口值的睡眠模式。
2.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：在接收初始最小窗口值、最大窗口值、和收听间隔之后，在用户站初始执行睡眠模式循环之前，将最大窗口计数设定为“0”，其中用户站基于初始最小窗口值、最大窗口值、和收听间隔来执行初始睡眠模式循环。
3.如权利要求2所述的方法，其中每当睡眠模式的操作时间增加时，用户站将最大窗口计数增加“1”，从而根据下面的公式来计算最小窗口值：
MinWindow＝initialMinWindow*2MaxWindowCount，
其中MinWindow是最小窗口值，initialMinWindow是初始最小窗口值，以及MaxWindowCount是最大窗口计数。
4.如权利要求3所述的方法，其中当权利要求3中计算的相应的睡眠模式循环的最小窗口值大于最大窗口值时，用户站根据下面的等式来计算最小窗口值：MinWindow＝initialMinWindow*2MaxWindowCount-1。
5.如权利要求4所述的方法，其中当从基站接收到表示数据将被发送的第二消息时，在通过对用户站通电来接收数据之后，用户站初始化最小窗口值和最大窗口计数。
6.如权利要求1所述的方法，其中第一消息包括业务指示消息，所述第一消息被从基站发送至用户站并且通知是否存在将被发送的数据。
7.如权利要求6所述的方法，其中如果存在将被从基站发送至用户站的数据，则所述业务指示消息包括肯定业务指示消息；如果不存在将被从基站发送至用户站的数据，则所述业务指示消息包括否定业务指示消息。
8.如权利要求1所述的方法，其中当前睡眠间隔是先前睡眠间隔的两倍。
9.如权利要求2所述的方法，其中初始最小窗口值是2ms，最大窗口值是5ms，以及收听间隔是2ms。
10.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：
重复执行当前睡眠模式循环，直到用户站完成了从所设定的最小窗口值开始的最大窗口值的睡眠模式。
11.一种用于设定通信系统中的睡眠模式的睡眠间隔的方法，包括步骤：
根据最大窗口值设定睡眠间隔；和
维持对应于所设定的最大窗口值的睡眠间隔，直到睡眠模式完成。
12.一种用于设定通信系统中的睡眠模式的睡眠间隔的方法，包括步骤：
根据最小窗口值设定睡眠间隔；和
在每个睡眠模式循环将睡眠间隔从最小窗口值增大到最大窗口值。
13.一种用于设定通信系统中的睡眠模式的睡眠间隔的方法，包括步骤：
根据最小窗口值设定睡眠间隔；
在每个睡眠模式循环将睡眠间隔从最小窗口值增大到最大窗口值；
如果睡眠间隔达到最大窗口值，则向基站发送用于设定新的睡眠间隔的睡眠请求消息；和
响应于所述睡眠请求消息，将睡眠间隔设定为从基站发送的新的睡眠间隔。
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