TWI360318B - Communication systems - Google Patents

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TWI360318B
TWI360318B TW096127980A TW96127980A TWI360318B TW I360318 B TWI360318 B TW I360318B TW 096127980 A TW096127980 A TW 096127980A TW 96127980 A TW96127980 A TW 96127980A TW I360318 B TWI360318 B TW I360318B
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Description

益，可操作來接收來自來源裝置之資料；以及—發射器， 可操作來發射資料或其產物至目的裝置。 簡單類比中繼器或數位中繼器已用為在死角改良或提 供覆蓋範圍之中繼。從來源站它們可操作以不同的發射頻 帶以避免來源發射與中繼器發#之間的干《，或可操作在 來源站沒有發射時。 第2a-b圖繪示繼電站之多種應用。就固定的公共建嗖 而言，繼電站提供之覆蓋範圍可為「填Aj以供行動站存 取通訊網路，行動站可能在其他物體之陰影下、或即使在 基地臺之正常範圍中也無法接收來自基地臺之充分強度之 信號。圖中亦顯示「範圍擴大」，其中一中繼站在—行動站 在基地臺之正常資料發射範圍外時允許存取。顯示於第 2a-b圖之右上方的一個「填入」例子，係置放一個遊移的 中繼站來允許穿過可能高於、在於、或低於地面之一建築 物中之覆蓋範圍。 其他應用為遊移的中繼站，其用於暫時地覆蓋，提供 事件或緊急事故/災難期間的存取。第23-15圖右下方顯示之 最後一種應用提供利用位於一運載工具中之中繼來存取一 網路 中繼亦可與先進的發射技術一起使用以增強通訊系統 之增益，如下所述。 習知傳播損失、或「路徑損失」之發生罩於無線電通 訊在行經空間時之分散或失真，造成，信號強度減弱。影 響發射器與接收器之間之路徑損失的參數包括：發射器天 ，波，〜錢(在給定時間内傳送之資料量)藉此增加每π 貝料=號的持續期間°由於每—副載波具有較低的資訊 率。母副載波有—低資訊比率，多載波线相較於單栽波 系統優勢在於對頻道引起之失真有較強的免疫力。其 係藉=確保傳輸率，且因此各副载波之頻寬小於頻道之— 致頻I目此’在_信號副載波上經歷的頻道失真是頻率 不相關的’ ΕΙ此能被__個簡單的相位和振幅校正因數所校 正因此，$系統頻寬超過頻道的—致頻寬時，在—多戴 波接收器内之頻道失真校正實體之複雜度能比在一單载波 接收器内之對手的複雜性更低。 正父分頻多工（OFDM)是基於FDM的一種調變技術 馬個OFDM系統使用數學上正交之多個副載波頻率使 付副載波頻譜可由於他們相互獨立的事實重疊而沒有干 擾。OFDIV[系統的正交性除去對保護頻帶頻率的需要而且 因此增加系統的頻譜的效率。OFDM以被提議及採用於許 多無線系統。最近被用於非對稱數位使用者線(ADSL)連 線、一些無線LAN應用（例如依據IEEE8〇2.1 ia/g標準之wiFi 裝置）、以及(特別關於本發明）例如WiMAX(依據IEEE802.16 標準）之無線MAN應用。OFDM之應用通常伴隨頻道編碼， 一種錯誤校正技術，來產生編碼正交FDM或COFDM。 COFDM現在廣泛地用於數為電信系統中來改良一多路徑 環境中之OFDM式系統之效能，其中頻道失真之變數可被 視為跨過頻域之副載波與時域之符號。此系統已被傭於視 矾和音訊之廣播，例如DVB和DAB，以及某些類型之電腦 網路技術。 在一OFDM系統裡，N個經調變平行資料來源信號之一 區塊藉用一反離散或快速傅利葉轉換演算法(IDFT/IFFT)映 射到N個正交平行的副載波來在發射器形成一個習知為 「OFDM符號」在時域上之信號。因此，一「OFDM符號」 是為全部N個副載波信號之補償信號。一 OFDM符號可以數 學式表示為： x ⑺=“ $ 乃 （1) 其中△/為以赫茲為單位之副載波，Ts=lM/是以秒為單 位之符號時間間隔，而Cn為經調變來源信號。各方程式（1) 中其上之各來源信號被調變的副載波向量，CeCn，c=(c〇， c!..cN·!)是為來自有限叢集之N個叢集符號之向量。在接收 器處，所接收之時域信號藉由施予離散傅利葉轉換(DFT) 或快速傅利葉轉換(FFT)演算法而被轉換回頻域。 OFDMA(正交分頻多重存取）係OFDM之多重存取變 化。其作動係藉由分派一子集的副載波給一個別使用者。 這允許從幾個使用者同時傳輸而導致更好的頻譜效率。不 過，仍然有允許雙向通訊上問題，即，在上鏈與下鏈方向 上沒有干擾。 為了能在二個節點之間進行雙向通訊，有兩種不同的 習知方法用來雙工這兩種通訊鏈路（進送或下鏈及逆回或 上鏈）’以克服設備在同一資源媒體上不能同時發射與接收 的物理限制。第一種為分頻雙工(FDD)’其涉及同時但以不 同的頻帶操作兩鏈路，以不同頻帶之操作係藉由將發射媒 體再細分成兩個不同頻帶，一用於進送鏈路而另一用於逆 迴鏈路通迅。第二種為分時雙工(TDD)，其涉及用相同的頻 帶存取這兩個鏈路，但再進一步細分存取媒體的時間，使 得只有進送或逆回鏈路在任一時間點利用媒體。兩種方式 (TDD&FDD)有其相對優勢，且都是常用於單跳點有線和無 線通訊系統的技術。例如IEEE802.16標準包含FDD和TDD 模式。IEEE標準802.16-2004「固定廣播無線存取系統之空 氣干擾」在本文中併供參考。 在一單跳點通訊系統中，通訊直接發生於一 MS/SS& 一BS之間，MS/SS和BS接著進行一網路登入程序。然而， 習知網路登入程序不敷在BS和MS/SS間經由一或更多中繼 站RS進行通訊之一多跳點系統使用。現今對於這種情況需 求一改良式網路登入程序。 I：發明内容；J 發明概要 本發明進一步界定於獨立項中，現在的說明參考該等 界定。較佳實施例請求項進一步之界定。 本發明之實施例提供運用一種被BS*RS採用為一網 路登入程序之新的協定，來令一潛伏MS或SS登入一中繼可 用式通訊網路的通訊方法、通訊系統、中介裝置(例如，中 繼站RS)、以及一基地臺(BS)。此協定涉及解除rs可管理整 個程序之集中控制。此協定係根據現有遵循IEEE8〇2.i6標 準之網路登入程序之適應性並特別設計來針對當—RS發射 同步化與廣播控制資訊（即前綴和MAP)之情況。.本發晛亦 包含用來在BS或RS上執行此新穎協定之電腦軟體。 圖式簡單說明 本發明的較佳特徵現下將被描述，完全地藉由舉例方 式，參考隨附圖式，其中： 第1圖顯示一單胞元雙跳點無線通訊系統； 第2a-b圖顯示中繼站RS之應用； 第3圖顯示標準MS網路登入程序；以及 第4圖顯示在一MS測距處理期間在一中繼可用式網路 中的一RS管理程序，其具現本發明。 【資施方式3 較佳實施例之詳細說明 在潛伏單跳點系統中（例如802.16-2004和 802.16e-2005)，已經用來支援一MS或SS登入一通訊網路之 標準網路登入程序。然而，當網路被修改來支援一潛伏MS 或SS所不知之中繼功能時，從網路的觀點來看需求—經修 改之網路登入程序來加速及有效支援MS/SS網路登入。 本發明提出一種協定，其欲從網路的觀點被施用為經 調整的網路登入程序，即施用於RS和BS中。特別是其被执 計來應用與ΙΕΕΕ802.16標準且由MS或ss之觀點不需改變 程序。其亦設計來針對穿透中繼的情況，其中假設網路登 入之控制會預先主宰地在以一集t方式執行（即在BS*，具 有來自RS之有限協助）。 ' 第3圖繪示IEEE802.16標準所述之網路登入程序，其支 1360318 板-MS或ss網路登人-單跳點通篇系統。 5 • 10 在此，假設網路登入程序期間MS正在通訊之任 已為網路所知_卜提，本說明書中「網路」和「夺咬 等用語係可交替使用)。舉例來說，RS可能在一個別的料 之後已完成登人至網路之程序，諸如.巾請人之英國專 請案第〇616475.〇號所述者，其揭露内容併供本案為參考。 亦假設’當需求網路來域潛伏使用者時，仍會由 其觀點遵循同一網路登入程序’如第3圖所繪示。然而，Rs 遵循之程序在本文定義，峨所_麵由—單跳點網路 中所遵循者經修改而來。為簡易說明，將以以圖所繪示之 一雙跳點組配為考量，僅管本發明不限於此。 撵瞄下鏈頻道 15 • 在MS/SS掃描BS前綴發射之階段（注意RS在此情況中 不會發射前綴）。-旦所有潛在的前敏被檢測,會依據 標準程序從可用頻道組t選擇要用哪個頻道。其接著會同 步化其接收器與發射器。 注意在此網路端不需新的操作。 獲得上鍵參數 20 在此階段，MS/SS獲取包括1鍵控制資訊發射區域之 位置的上鏈錄，其將被MS/SS料下個階段。此資訊將 由MS/SS意圖連接之BS或RS產生。注意在此網路端不需新 的操作。 測距&自動調整 MS/SS會發射一測距碼或測距訊息，如mEE8〇2 16標準 12 所定義者’.作為-·種向綱^财本身之朗資訊（「測距 訊息」之用語在使用0FDM時較正確，而「測距碼」更適 用於0FDMA’但下述中「測距碼」用來指兩者）。多跳點 辦路中可能有-純收器接收此發射。此碼將根據所選擇 之下鏈頻道指向較佳的接收器。 BS企圖在此階段檢測一測距碼之發射。然而，若μ獅 所用發射功率太低，不會發生檢測。再者，若BS檢測碼但 所接收k號功率太低，其會忽略或請求MS/SS繼續測距， 使其利用一較高發射功率來重新發射或對其發射實施一些 其他調整以使得檢測結果較可靠。標準程序中，BS一成功 檢測碼且献發射參數狀㈤步化、所減錢功率等） 時，會通知MS/SS完成測距程序。至著繼續以習 知方式提醒網路登入程序。 現在參考第4圖，在一中繼可用式系統中，需要一些修 改來在網路端上進行操作，如之前段落所述。隨著BS知道 一RS存在，其不只會檢核來自一MS之直接測距碼之接收， 也會檢核RS處之測距碼檢測，在決定是否發射一測距碼相 關回應至MS時。這是本發明之第一特性。 下列三種機制任一者可用來通知8§在尺8處接收到一 測距碼。這些機制構成本發明更多特性： (a) RS簡單接收與發射測距碼到BS上。進行時，假 設RS保證RS處之發射功率是合理的。譬如，BS處所接收之 測距碼上載波/干擾加雜訊比CINR應同於RS處所接收測距 碼上之CINR。在施用申請人之EP申請案第05253783.4號之 1360318 發明時會自動發生這樣一種情況，該發明之揭示内容併供 本案為參考。若無法保證，則檢測能力在RS接收器不會正 確地出現。若此情況（即缺乏CINR平衡）為Bs所知，這會是 刖述EP申請案所述情況，63可能可以藉由適當調整所觀察 5之CINR在檢測之後校正此資訊。所接收信號強度-RSSI-可 用作CINR之替代方案。 (b) RS檢測碼而不是轉送碼，其卻轉送檢測資訊到 BS上《檢測資訊可包括但不限於，發射器所使用之碼索引 以及RS處所接收之CINR。〗也可包括關於&MS接收之信號 10之時間或頻率準確度的資訊。. (c) 另可選擇地，BS通知RS—測距接受臨界（即必須 注意之CINR程度），然後RS單純在檢測到一使用者時通知 BS ° BS—旦經由前述其中一種機制具有來自尺5之適合資 15訊，BS接著組合相關碼檢測之中繼資訊與任何在正常上鏈 測距發射時期於BS處關於直接碼檢測之中繼資訊。注意其 可能接收來自一些中繼之中繼檢測資訊，故其實際上可具 有兩組以上要仲裁的資訊。這些中繼可來自多個與MS/SS 平行接收相同測距碼之RS。 2〇 另可選擇地，在一多跳點組配中，多個RS可被插入 MS/SS和BS間之通訊路徑。這樣一種情況中，前述程序被 調整來包括接收及/或中繼一測距碼或檢測資訊來自/至另 一 RS 的一 rs 〇 BS管理處理之程序如第4圖所示。 14 B.) —完成測距，剩餘現有網路登入程序由BS*MS流過資 料來取代選定路徑。發射路徑在上鏈與下鏈之間會變化， 特別是’下鏈上之資訊可能不需經由!^中繼，使得來自Bs 之回應可被直接發射到MS。另可選擇地，可在上鏈中包括 多個RS而在下鏈中涉及較少或不涉及。 综5之，本發明定義一初始測距程序，其使得一網路 支援一潛伏MS或SS登入一中繼通訊網路cBS中僅需少數修 改來進情潛伏網路登入程序。本發明之實施例提供三種不 同在RS中繼MS檢測資訊至BS的方式，使其可能選擇必須 適合系統之技術來運用（即傳訊管理、RS複雜度、BS複雜 度，協定可靠度）。 刖述中，假設網路可包含一些潛伏BS(即，遵循於現有 協定運作之基地臺）及一些中繼可用BS(即，依據本發明運 作之基地臺）。亦假設一中繼可用85可在一潛伏模式下運作 直到匕收到來自rS要進入網路之一請求。BS可在這樣—種 模式下運作之理由在於，當中繼無法從發射獲益時不需廣 播中繼特定資訊而節省發射資源。 本發明之實施例可以硬體、或在一或更多處理器上執 行之軟體模組、或其等之組合來實現。即，熟於此技術領 域者將瞭解—微處理器或數位信號處理器(DSP)可用來實 現本發明實施例之—發射器之__些或所有功能。本發明亦 可具現以_或更多裝置或設備程式（例如電腦程式及電腦 耘式產品）來實現本說明所描述之部份或全部方法。這類具 現本發明之程式可儲存在電腦可讀歧體上，或可呈現為 1360318 5
10 一或更多信號的形式。.這類.信號可為可從一網際網路網站 下載之資料信號、或可由一載波信號提供、或呈現以任何 的形式。 具現本發明之一程式亦可如前所述用來對具有適合硬 體之MS/SS增加RS之功能性。 【圖式簡單說明：！ 第1圖顯示一單胞元雙跳點無線通訊系統； 弟2a-b圖顯不中繼站RS之應用， 第3圖顯示標準MS網路登入程序；以及 第4圖顯示在一MS測距處理期間在一中繼可用式網路 中的一RS管理程序，其具現本發明。 【主要元件符號說明】 (無）
v -e- .· 5=r 16

Claims (1)

1360318 第96127980申請案申請專利範圍修正頁 100.10.19. 5
20 十、申請專利範圍： 1. 一種用於具有來源裝置及目的裝置之無線通訊系統之 發射方法，至少從該來源裝置至該目的裝置之發射係經 由一中介裝置傳導，該來源裝置被配置來發射一測距碼 以向該系統識別其本身，該方法包含下列步驟： 在該中介裝置中，判定來自該來源裝置之一測距碼 是否已被接收，且若是，通知該目的裝置收到該測距 碼；以及 在該目的裝置中，檢測在該目的裝置直接接收自該 來源裝置之任何測距碼，檢測該中介裝置是否已通知該 目的裝置收到該測距碼，並利用該檢測來決定是否傳送 一測距回應至該來源裝置。 2. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中該中介裝置 藉由重新發射該測距碼至該目的裝置來通知該目的裝 置收到該測距碼。 3. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中該中介裝置 藉由發射一通知訊息至該目的裝置來通知該目的裝置 收到該測距碼。 4. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中該目的裝置 預先通知該中介裝置用於該測距碼之一接受準則，且該 中介裝置一判定已接收到符合該準則之一測距碼即通 知該目的裝置。 5. 依據申請專利範圍第2項之發射方法，其中該目的裝置 利用一接受準則比較任何直接接收之測距碼以及該中 17 第96127980申請案申請專利範圍修正頁 100.10.19. 介裝置重新發射之該測距碼。 6. 依據申請專利範圍第3項之發射方法，其中該通知訊息 包括該所接收測距碼之品質資訊，其中該目的裝置利用 一接受準則比較任何直接接收之測距碼以及來自該中 介裝置之該通知中的該資訊。 7. 依據申請專利範圍第5項之發射方法，其中，若該比較 結果為沒有收到符合該接受準則之測距碼，該目的裝置 發射一重新發射該測距碼之請求。 8. 依據申請專利範圍第4-7項中任一項之發射方法，其中 該接受準則關於該測距碼之一載體對干涉雜訊比率 (CINR)。 9. 依據申請專利範圍第4-7項中任一項之發射方法，其中 該接受準則關於該測距碼之一接收信號強度(RSSI)。 10. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中有多個該中 介裝置各自可接收來自該來源裝置之該測距碼，該方法 進一步包含，在該目的裝置中，在多個檢測間仲裁來決 定如何傳送測距回應至該來源裝置。 11. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中有多個該中 介裝置排置成該來源裝置與該目的裝置間之一多跳點 組配，該通知步驟包括通知另一中介裝置收到該測距 碼。 12. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中該來源裝置 係一行動端。 13. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中該目的裝置 18 1360318 第96127980申請案申ΐ青專IT瓦 5
20 係一基地臺。 14. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中該等或每一 中介裝置係一中繼站。 15. 依據申請專利範圍第1項之發射方法，其中該系統係一 OFDM 或OFDMA 系統。 16. —種具有來源裝置、目的裝置、以及至少一中介裝置之 無線通訊系統，至少從該來源裝置至該目的裝置之發射 係經由該中介裝置傳導，該來源裝置被配置來發射一測 距碼以向該系統識別其本身，其中： §玄中介裝置被配置來判定來自該來源裝置之一測 距碼是否已被接收，且若是，通知該目的裝置收到該測 距碼；以及 該目的裝置包括用於任何在該目的裝置直接接收 自该來源裝置之測距碼的一檢測器，其被配置來檢測該 中介裝置是否已通知該目的裝置收到該測距碼，以及包 括決策裝置，其響應於該檢測裝置之一輸出來決定是否 傳送一測距回應至該來源裝置。 17. 依據申請專利範圍第16項之系統，其中該中介裝置被配 置來藉由重新發射該測距碼到該目的裝置以通知該目 的裝置收到該測距碼。 18_依據申請專利範圍第16項之系統，其中該中介裝置被配 置來藉由發射一通知訊息到該目的裝置以通知該目的 裝置收到該測距碼。 19_依據申請專利範圍第16項之系統，其中該目的裝置被配 19 1360318 [Ρ~^Ϊ27980申請案申請專利範圍修正頁~Γ5〇〇^- 置來通知該中介裝置用於該測距碼之一接受準則，且該 中介裝置被排置來在一判定已收到符合該準則之一測 - 距碼即告知該目的裝置。 20.種無線通訊系統，其包含各自被配置來發射與接收資 訊之一用戶站與一基地臺、以及插入從該用戶站至該基 地臺的至少一上鏈中之一或更多中繼站，該用戶站發射 一測距訊息來向該系統識別其本身，其中： φ 每一中繼站判定是否已自該用戶站或自一下游中 繼站接收一測距訊息，且若是，通知該基地臺或一上游 中繼站收到該測距訊息；以及 該基地臺檢測其直接自該用戶站接收之任一測距 ' 訊息，檢測任何中繼站是否已通知它收到自該用戶站開 始之一測距訊息，並使用該檢測結果來決定是否或如何 傳送一測距回應至該用戶站。 21. —種用來在無線通訊系統中之來源裝置與目的裝置間 • 幫助發射與接收資訊的一中介裝置，其令形成從該來源 裝置延伸至該中介裝置之一通訊路徑以及從該中介裝 置至該目的裝置之一通訊路徑，且該中介裝置可操作來 接收與處理來自該來源裝置之資訊，包括向該系統識別 2〇 該來源裝置之一識別訊息，其中： 该t介裝置被配置來判定來自該來源裝置之一測 距碼是否被接收’以及若是，通知該目的裝置收到該測 距碼。 22.依據申請專利範圍第21項之中介裝置，其中該中介裝置 20 1360318 第96127980申請案申請專利範圍修正頁 100.10.19. 5
20 被配置來藉由重新發射該測距碼至該目的裝置通知該 目的裝置收到該測距碼。 23. 依據申請專利範圍第21項之中介裝置，其中該中介裝置 被配置來藉由發射一通知訊息至該目的裝置通知該目 的裝置收到該測距碼。 24. 依據申請專利範圍第21項之中介裝置，其中該目的裝置 預先通知該中介裝置用於該測距碼之一接受準則，且該 中介裝置一判定已接收到符合該準則之一測距碼即通 知該目的裝置。 25. —種基地臺，其與各自被配置來發射與接收資訊之一用 戶站及至少一中繼站一起形成一通訊系統，該用戶站進 一步被配置來發射一測距碼以向該系統識別其本身，而 該中繼站進一步被配置來通知該基地臺收到此一測距 碼，其中： 該基地臺包括用以檢測任一直接接收自該用戶站 之測距碼、及用來檢測該中繼站是否已通知該目的裝置 收到該測距碼的裝置，以及用以利用該檢測裝置之結果 來決定是否傳送一測距回應至該用戶站之決策裝置。 26. —種儲存有電腦程式套組之電腦可讀式媒體，該套組之 電腦程式在一無線通訊系統之至少一目的裝置與一中 介裝置上執行時會實施依據申請專利範圍第1-15項中 任一項的方法。 21
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