[发明专利]用于在无线通信网络中通信的移动站和基站

说明书

本申请是申请号为200680056391.2、申请日为2006年11月17日、发明名称为“当信道质量参数降落到预定义的阈值以下时经由单独上行链路与基站通信的移动站”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在无线通信网络中的资源分配方案。

背景技术

贯穿无线通信网络的发展，也包括移动和自组织（ad-hoc）通信网络的发展，向使用无线电链路的用户有效分配无线电资源的问题已经成为不同的优化方案的主题。在这样的优化方案中相关的参数是用户吞吐量、延迟时间和无线电资源分配的公平。通常，不同的优化方案致力于最大化这些参数之一，因为它们存在冲突。在无线通信网络中向用户分配无线电资源中执行的信令通常由MAC（媒体接入控制）层控制，其负责管理不同用户间对无线电链路的访问。

两个常用的传统UL MAC（上行链路媒体接入控制）协议原则是对无线电信道调度的接入和基于竞争的接入。使用基于竞争的UL MAC协议的好处是在一有数据需要发送时任何用户就能够开始传输。该特性给予基于竞争的UL MAC协议当负载低时（以及因此来自两个或更多用户的传输冲突的风险低）具有低延迟的优点。基于竞争的MAC协议的一个重要缺点是冲突，即当小区或覆盖区域内的两个或更多用户同时开始向同一个用户传输数据时。基于竞争的协议的例子是Aloha、分隙 Aloha、CSMA（载波检测多址）、CSMA-CD（带冲突检测的载波检测多址）、S-MAC（传感器媒体接入控制）、T-MAC（超时媒体接入控制）。

然而，当负载高时，调度的MAC协议，例如TDMA（时分多址）、TRAMA（业务自适应媒体接入）或者FLAMA（流意识媒体接入框架）在延迟、系统吞吐量和冲突概率方面都表现地更好。UL MAC协议经常利用基于竞争的和被调度的资源。通常，用户在基于竞争的信道上传输调度请求消息然后为他们分配用于数据传输的被调度资源。

一个这样的MAC协议在Dahlman，E.等 “A Framework for Future Radio Acess”（用于未来无线电接入的框架）中被建议，其致力于在WINNER无线通信网络中在多个用户之间分配无线电资源，在该网络中若干用户共享上行链路信道，在该上行链路信道上的传输既可以是基于竞争的或也可以是被调度的。用户可以在基于竞争的信道上传输资源请求，而基站可以通过在调度的信道上向相应用户指配资源用于未来数据传输来响应。用户还可以在上行链路被调度的信道上将调度请求捎带传输（piggback）在正在进行的数据传输上。

更进一步，US专利申请号US2006/0050742描述了无线通信系统，其中建议了包括基于竞争的传输周期（时隙）和免于竞争的传输周期的时域中的超帧结构。在免于竞争的传输周期期间，用户在被调度的信道上传输，同时他们在基于竞争的周期期间竞争。

一个其他基于竞争和调度的MAC协议在US专利Wright 等的no.US6240083中描述，其中基站周期地在广播信道上向无线电链路上所有的移动设备发送控制消息。这样的控制消息包括用于上行链路信道的传输窗口的类型和大小以及传输窗口被分配到的移动设备的标识符。然而在US6240083中公开的MAC协议是CDMA专用的。

通常，当两个用户在基于竞争的信道上冲突时，基站只能够正确地解码最强的信号。但是较弱的信号将通常不被解码且该消息将必须在一些（通常是随机的）持续时间之后重发。如果冲突的信号具有差不多相同的接收功率，则两个信号在冲突中都被丢失有很大的可能性。但是由于两个用户在一些（随机）等待时间之后都重传其消息，相同用户再一次冲突的可能性能够变低。这例如在两个专利文件US2006/0050742和US6240083中被描述。

然而，上述的MAC协议有一个共同的问题。在用户位于远离基站的位置的情况下，信号将总是以低功率而被接收。如果系统中的负载高，则具有极大可能性的是小区边缘用户将几乎总是与以较高功率接收的某一其他小区中心用户的传输冲突。即使某种（开环或闭环）功率控制被应用以平衡来自近处用户和远处用户的接收功率，将总是存在到达其功率限制并且因此再也不能增加其发射功率的用户。在这样的功率限制场景下，在负载高时来自小区边缘用户的消息将很难到达基站，这是由于其将总是在与其他离基站更近的用户的竞争中失败。这迫使对系统覆盖施加不需要的限制。

因此，本发明的目标是解决现有技术中至少一些问题。

发明内容