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CN101146337A - 新接入节点随机接入的方法及其系统 - Google Patents

新接入节点随机接入的方法及其系统 Download PDF

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CN101146337A
CN101146337A CNA2006101533920A CN200610153392A CN101146337A CN 101146337 A CN101146337 A CN 101146337A CN A2006101533920 A CNA2006101533920 A CN A2006101533920A CN 200610153392 A CN200610153392 A CN 200610153392A CN 101146337 A CN101146337 A CN 101146337A
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Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种新接入节点随机接入的方法及其系统，使得在中继站覆盖范围内的新接入节点可以实现随机接入。本发明中，在新接入节点处于中继站覆盖的范围时，由各中继站将该新接入节点发送的接入请求通过报告消息告知同步站，同步站比较各中继站转发的和自身收到的来自同一新接入节点的接入请求，选择接收接入请求信号质量最好的站点，并根据所选择的站点和同步站自身类型完成该新接入节点的接入。

Description

新接入节点随机接入的方法及其系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别涉及中继站技术。
背景技术
随着通信技术逐渐向个人化、移动化、宽带化方向发展，移动技术、无线技术、宽带技术及多媒体通信技术渐成为研究热点技术。除了对于核心网的建设融合之外，接入网将是限制网络性能提升的瓶颈之一。因此宽带无线接入(Broadband Wireless Access，简称“BWA”)技术是下一代通信网络发展的关键技术之一。接入技术按有线、无线或者固定、移动可以分为多种。
无线接入是指从交换节点到用户终端部分或全部采用无线手段的接入技术。无线接入系统具有建网费用低、扩容可按需而定、运行成本低等优点，所以在发达地区可以作为有线网的补充，能迅速及时替代有故障的有线系统或提供短期临时业务；在发展中或边远地区可广泛用来替换有线用户环路，节省时间和投资。无线接入技术分为移动接入和固定接入两大类。
移动宽带无线接入现阶段主要是指第三代移动通信技术，该技术能实现移动状态下的宽带接入，但在不同的移动速度下所能提供的接入速度不同。移动接入又可分为高速移动接入和低速移动接入两类，高速移动接入一般可用蜂窝系统、卫星移动通信系统、集群系统等来实现；而低速接入系统可用个人通信系统来实现。
固定接入是指从交换节点到固定用户终端采用无线接入，它实际上是公用电话交换网(Public Switched Telephone Network，简称“PSTN”)/综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，简称“ISDN”)的无线延伸。主要的固定无线接入有三类，即已经投入使用的多信道多点分布服务(Multi-channel Multi-point Distribution Service，简称“MMDS”)和固定卫星接入以及刚刚兴起并正成为热点的新兴宽带接入技术本地多点分配业务(Local Multi-point Distribution Service，简称“LMSD”)。
在通信领域的工程和研究中，由于对接入速率的要求越来越高，BWA方式已经引起了广泛的关注。IEEE 802.16工作组提出了对宽带无线系统的物理层和MAC层标准。802.16无线城域网提供了对固定、便携和移动宽带接入系统的空口规范，包含工作于10-66GHz范围内固定无线网络高数据率直视信号的要求，同时又对固定、便携和移动系统工作于11GHz以下的非视距信号要求。
众所周知，频率越高，无线电波随距离衰减越块。高的工作频率将导致基站的覆盖范围十分有限，因此，通过在网络中加入无线中继站，可以增加系统覆盖的范围或提高系统的吞吐率。
无线中继站通过空中接口与基站进行通信，并转发终端的数据。由于无线中继站最大的特点在于它不需要线缆与核心网络进行连接，其铺设的灵活性比传统基站大，因此在相同的系统性能要求下，包括系统的覆盖范围和吞吐量等，建设中继站的成本也要比建设基站小。中继站的特性也使得它能够被快速的铺设，并且操作上的费用也比较小。因此，使用中继站，可以以较低的成本获得较大的覆盖，这些优点也将扩大无线宽带接入网的市场需求。
现在运行中的中继站主要是放大转发型的直放站，这种中继站通常使用两套相互隔离的天线，其中一套天线用于接收基站的信号，另一套天线用于对接收信号进行放大并发射出去。这种中继站的缺点在于它不会提高信噪比，另外，如果收发天线隔离不好，还可能引起放大器的自激。
为了开发中继站的优点，同时克服传统直放站的不足，数字中继站正成为目前研究的热点。数字中继站的基本工作原理如下，数字中继站从发送端接收到信号后，首先对信号进行解码，然后重新编码后在发送给接收端。数字中继站的优点在于能提高信噪比，接收和发送可以根据链路质量采用不同的编码方式，从而提高频谱资源的利用率等。
目前，移动终端的随机接入过程是所有通信系统中移动终端接入网络之前必不可少的过程，随机接入过程主要发生在以下两种情况：第一是移动终端开机后到与网络建立连接之前，第二是移动终端收到网络的寻呼后，从空闲(idle)状态到与网络重新建立连接之前。但是，无论哪种情况，移动终端都必须处于基站覆盖范围内，才能实现随机接入。也就是说，如果移动终端不在基站覆盖的范围内，即使该移动终端处于中继站覆盖的范围内，也无法实现随机接入过程。
另外，新接入的节点除了可能是移动终端外，还可能是新接入的中继站，因此，如果中继站不在基站覆盖的范围内，即使该中继站处于其他已接入的中继站覆盖的范围内，也可能无法实现随机接入过程。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种新接入节点随机接入的方法及其系统，使得在中继站覆盖范围内的新接入节点可以实现随机接入。
为实现上述目的，本发明提供了一种新接入节点随机接入的方法，包含以下步骤：
各中继站分别将收到的来自新接入节点的接入请求通过报告消息告知同步站，所述同步站根据各中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入请求选择收到的接入请求的信号质量最好的站点；
根据所述同步站所选择的站点和该同步站的类型完成所述新接入节点的接入。
其中，所述中继站为低能力中继站。
此外在所述方法中，如果所选择的站点为低能力中继站，并且所述同步站为基站，则该基站通过该低能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述方法中，如果所选择的站点为所述同步站自身，并且所述同步站为基站，则该基站直接与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述方法中，如果所选择的站点为低能力中继站，并且所述同步站为高能力中继站，则该高能力中继站为所述新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并将由该新接入节点发送的并通过该低能力中继站转发的测距请求消息发送给基站；
所述基站通过所述高能力中继站和所述低能力中继站，与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述方法中，如果所选择的站点为所述同步站自身，并且所述同步站为高能力中继站，则该高能力中继站为所述新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并将该新接入节点发送的测距请求消息转发给基站；
所述基站通过所述高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述方法中，所述新接入节点为移动终端、低能力中继站、或高能力中继站。
此外在所述方法中，所述移动终端和所述中继站发送的接入请求为初始测距码。
此外在所述方法中，所述移动终端的初始测距码与所述中继站的初始测距码位于不同区间。
此外在所述方法中，所述低能力中继站在收到来自所述新接入节点的接入请求后，先判断该接入请求的信号质量是否超过预设门限，如果是，则再将该接入请求通过报告消息告知所述同步站。
此外在所述方法中，所述同步站根据各中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入请求选择收到的接入请求的信号质量最好的站点的步骤中包含以下子步骤：
所述同步站在自身收到新接入节点的接入请求后等待预定时长；
如果等待预定时长后，所述同步站未收到该新接入节点的由所述低能力中继站通过报告消息告知的接入请求，则选择自身为收到的接入请求的信号质量最好的站点，否则，根据各低能力中继站和自身收到的接入请求选择收到的接入请求的信号质量最好的站点。
此外在所述方法中，所述信号质量的评价指标包含以下之一或其任意组合：
信号强度、信号与所述低能力/高能力中继站的时间同步偏差、以及信号与所述低能力/高能力中继站的载波频率偏差。
此外在所述方法中，所述低能力中继站向所述同步站发送的报告消息中包含以下参数：
接收信号强度参数P、该新接入节点相对所述低能力中继站的载波频率偏差Δf、和该新接入节点相对所述低能力中继站的时间同步偏差ΔT。
此外在所述方法中，所述同步站选择对应于|Δfi·ΔTi|/Pi值最小的站点作为收到的接入请求的信号质量最好的站点，i＝0，1，...，k，k为转发所述接入请求的低能力中继站个数；
其中，|Δf0·ΔT0|/P0对应的站点为所述同步站自身，P0＝PBS+P_Offset，PBS为该同步站自身收到的接入请求的信号强度，P_Offset为大于0的固定参数，Δf0为该新接入节点相对该同步站的载波频率偏差，ΔT0为该新接入节点相对该同步站的时间同步偏差，当i不等于0时，Pi为第i个低能力中继站收到的接入请求的信号强度，Δfi为该新接入节点相对第i个低能力中继站的载波频率偏差，ΔTi为该新接入节点相对第i个低能力中继站的时间同步偏差。
此外在所述方法中，如果所述同步站选择的站点为低能力中继站，则所述同步站根据该低能力中继站的参数调节所述新接入节点用于随机接入的信号参数。
此外在所述方法中，如果所述同步站选择的站点为同步站本身，则所述同步站根据自身的参数调节所述新接入节点用于随机接入的信号参数。
此外在所述方法中，如果所述低能力中继站通过其他低能力中继站将收到的来自新接入节点的接入请求通过报告消息告知所述同步站，并且该新接入节点的接入过程中需要与该同步站进行交互，则该同步站通过该低能力中继站和所述其他低能力中继站与所述新接入节点进行交互。
本发明还提供了一种新接入节点随机接入的系统，包含至少一个新接入节点、至少一个中继站和至少一个同步站，所述中继站包含：转发模块，用于将收到的来自新接入节点的接入请求通过报告消息告知所述同步站；
所述同步站包含：选择模块，用于根据各中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入请求选择收到的接入请求的信号质量最好的站点；
所述同步站根据所选择的站点和自身的类型完成所述新接入节点的接入。
其中，所述中继站为低能力中继站。
此外在所述系统中，如果所述同步站为基站，则该同步站还包含交互模块，用于为所述新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽并在所述选择模块所选择的站点为低能力中继站时，通过该低能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述系统中，如果所述同步站为基站，则所述交互模块在所述选择模块所选择的站点为该同步站自身时，直接与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述系统中，如果所述同步站为高能力中继站，则该系统还包含基站；
所述同步站还包含分配模块，用于为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽；
如果所述选择模块所选择的站点为低能力中继站，则所述基站通过所述高能力中继站和所述低能力中继站，与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述系统中，如果所述选择模块所选择的站点为所述高能力中继站自身，则所述基站通过该高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述系统中，所述低能力中继站还包含判断模块，用于在所述低能力中继站接收到来自新接入节点的接入请求后，判断该接入请求的信号质量是否超过预设门限，如果是，则指示所述转发模块通过报告消息将该接入请求告知所述同步站。
此外在所述系统中，所述新接入节点为移动终端、低能力中继站、或高能力中继站。
本发明还提供了一种新接入节点随机接入的方法，包含以下步骤：
如果高能力中继站收到的来自新接入节点的接入请求的信号质量超过预设门限，则为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并将由该新接入节点发送的测距请求消息发送给基站；
所述基站通过所述高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述方法中，所述高能力中继站在收到来自新接入节点的接入请求时，还执行以下步骤：
根据收到的接入请求的信号质量向所述新接入节点发送接入响应消息。
其中，所述新接入节点为移动终端、低能力中继站、或高能力中继站。
本发明还提供了一种新接入节点随机接入的系统，包含基站、高能力中继站、和至少一个新接入节点；
所述高能力中继站包含：用于判断收到的来自新接入节点的接入请求的信号质量是否超过预设门限的模块；用于在该接入请求的信号质量超过预设门限时，为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽的模块；和用于将由该新接入节点发送的测距请求消息发送给基站的模块；
所述基站通过所述高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
此外在所述系统中，所述高能力中继站还包含用于在收到来自新接入节点的接入请求时，根据该接入请求的信号质量向该新接入节点发送接入响应消息的模块；
所述新接入节点为移动终端、低能力中继站、或高能力中继站。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，在新接入节点处于中继站覆盖的范围时，由各中继站将该新接入节点发送的接入请求通过报告消息告知同步站，同步站通过比较各中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入请求的信号质量，选择出收到的接入请求的信号质量最好的站点，根据所选择的站点和本同步站的类型完成该新接入节点的接入，使得在中继站覆盖范围内的新接入节点可以随机接入信道，充分利用了引入中继站对系统带来的优点。
同步站可以是基站，也可以是高能力中继站，使得只包含低能力中继站的系统和同时包含高能力和低能力中继站的系统均可以应用本发明方案，扩大了本发明方案的应用范围。
新接入节点可以是移动终端，也可以是中继站，使得中继站覆盖范围内的移动终端和中继站均可以顺利接入。
作为新接入节点的移动终端或中继站发送的接入请求可以为初始测距码。移动终端的初始测距码与中继站的初始测距码可以位于不同区间，以减少中继站与移动终端在随机接入时发生冲突的可能性，降低中继站的平均接入时间。
低能力中继站在收到来自新接入节点的接入请求后，先判断该接入请求的信号质量是否超过预设门限，如果是，则通过报告消息将该接入请求转发给同步站。使得接收到接入请求信号质量差的低能力中继站无需将此接入请求转发给同步站，节约了同步站内的系统资源。
低能力中继站向同步站发送的报告消息中包含接收信号强度参数P、该新接入节点相对该低能力中继站的载波频率偏差Δf、和该新接入节点相对该低能力中继站的时间同步偏差ΔT，为同步站选择信号质量最好的站点提供了可靠的依据。
如果同步站选择的信号质量最好的站点为低能力中继站，则该同步站根据该低能力中继站的参数调节新接入节点用于接入信道的参数；如果同步站选择的信号质量最好的站点为该同步站本身，则根据自身的参数调节该新接入节点用于随机接入的信号参数，保证了该新接入节点能顺利接入信道。
低能力中继站也可通过其他低能力中继站将收到的来自新接入节点的接入请求通过报告消息告知同步站，如果该低能力中继站为接收到接入请求信号质量最好的站点，并且该新接入节点的接入过程中需要与该同步站进行交互，则该同步站通过多个低能力中继站的转发与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入，使得本发明方案不仅适用于两跳系统，还适用于多跳系统，扩大了本发明的应用范围。
在不存在低能力中继站，只有基站，高能力中继站和新接入节点的情况下，如果高能力中继站收到的来自新接入节点的接入请求的信号质量足够好，则由该高能力中继站为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并将由该新接入节点发送的测距请求消息发送给基站，基站通过该高能力中继站与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。使得在中继站覆盖范围内的新接入节点可以实现随机接入。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的新接入节点随机接入的方法中基站的处理流程图；
图2是根据本发明第一实施方式的新接入节点随机接入的方法中新接入节点与基站的关系示意图；
图3是根据本发明第一实施方式的新接入节点随机接入的方法中低能力中继站的处理流程图；
图4是根据本发明第一实施方式中收到的接入码信号质量最好的站点为基站自身时新接入节点随机接入方法流程图；
图5是根据本发明第一实施方式中收到的接入码信号质量最好的站点为低能力中继站时新接入节点随机接入方法流程图；
图6是根据本发明中新接入节点与低能力/高能力中继站和基站的关系示意图；
图7是根据本发明第二实施方式的新接入节点随机接入的方法中高能力中继站的处理流程图；
图8是根据本发明第二实施方式的新接入节点随机接入的方法中低能力中继站的处理流程图；
图9是根据本发明第二实施方式中收到的接入码信号质量最好的站点为低能力中继站时新接入节点随机接入方法流程图；
图10是根据本发明第六实施方式的新接入节点随机接入方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明的核心在于，新接入节点以一定的发射功率在接入信道里发送接入请求，收到该接入请求的各低能力中继站通过测距码报告消息将该接入请求转发给同步站。由于高能力中继站和基站具有分配无线资源、发送广播管理消息和同步信号的功能，可以使新接入节点与之保持同步，所以称高能力中继站和基站为同步站。同步站从收到来自同一新接入节点的接入请求信号的各站点中(包括同步站自身和各低能力中继站)选择信号质量最好的站点。如果所选择的站点为低能力中继站，并且同步站为基站，则该基站通过该低能力中继站与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入；如果所选择的站点为该同步站自身，并且同步站为基站，则该基站直接与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。如果同步站为高能力中继站，并且该高能力中继站所选择的站点为低能力中继站，则基站通过该高能力中继站和该低能力中继站，与新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入；如果同步站为高能力中继站，并且该高能力中继站所选择的站点为该高能力中继站自身，则基站通过该高能力中继站与新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。其中，新接入节点可以为中继站或移动终端。
在不存在低能力中继站，只有基站，高能力中继站和新接入节点的情况下，如果高能力中继站收到的来自新接入节点的接入请求的信号质量足够好，则由该高能力中继站为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并将由该新接入节点发送的测距请求消息发送给基站，基站通过该高能力中继站与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。使得在中继站覆盖范围内的新接入节点可以实现随机接入。
需要说明的是，在本发明方案中，在小区覆盖范围内的新接入节点能接收到所有广播信息，这些广播信息可以直接由基站发送；也可以是基站和低能力中继站在同一时频资源上发送相同的广播信息，这时，新接入节点收到的信息为基站和低能力中继站同时发送的广播信号的叠加。
以上对本发明的核心作了简单说明，下面根据该原理，对本发明的第一实施方式进行详细阐述，本实施方式涉及新接入节点随机接入的方法。在本实施方式中，各中继站为可发送下行广播消息的低能力中继站，同步站为基站，在新接入节点到基站的传输链路中不存在高能力中继站。
下面分别对本实施方式中的基站和低能力中继站的处理流程进行说明，基站的处理流程如图1所示。
在步骤101中，基站等待随机接入码(即接入请求)。具体地说，如果新接入节点需要发起随机接入，则必须先扫描下行同步信息，与基站或低能力中继站建立同步，从广播消息中获取上下行信道参数。然后，再以一定的发射功率在接入信道里发送接入码，也就是发送初始测距码。
需要说明的是，在本实施方式中，低能力中继站与基站是完全同步的，采用时分双工(Time Division Duplex，简称“TDD”)方式分别与基站和新接入节点进行通信。低能力中继站由其所属的基站进行统一协调，其本身不具有最终的决策权。为了支持低能力中继站，基站的下行子帧和上行子帧都分为两部分  对干下行子帧，一部分用干为新接入节点提供服务，称为下行4终端子帧，另一部分用于为低能力中继站提供服务，因此称为下行中继子帧；对于上行子帧，同样分为上行终端子帧和上行中继子帧。在小区覆盖范围内，新接入节点能接收到所有广播信息，这些广播信息可以直接由基站发送；也可以是基站和低能力中继站在同一时频资源上发送相同的广播信息，这时，新接入节点收到的信息为基站和低能力中继站同时发送的广播信号的叠加。
接着，进入步骤102，基站接收随机接入码。具体地说，新接入节点与基站和低能力中继站的关系可以分为以下四种情况，以新接入节点为移动终端进行说明，如图2所示：
(1)移动终端发射的信号只被基站接收到，其它低能力中继站接收不到该移动终端发射的信号，如移动终端1。
(2)移动终端发射的信号只能被1个低能力中继站接收到，不能被基站接收到，如移动终端2。
(3)移动终端发射的信号可能被两个或多个低能力中继站接收到，不能被基站接收到，如移动终端3。
(4)移动终端发射的信号可能被一个或多个低能力中继站接收到，也可以被基站接收到，如移动终端4。
新接入节点为中继站时，也可分为以上四种情况。
因此，新接入节点发送的接入码也可能只被基站接收到，或被1个低能力中继站接收到，或被两个或多个低能力中继站接收到，或被低能力中继站和基站接收到。
在本实施方式中，如果各低能力中继站收到了来自新接入节点的接入码，则分别将收到的来自新接入节点的接入码通过测距码报告消息转发给基站，测距码报告消息中包含接入信号的参数，比如说，接收信号强度参数(如平均功率或信噪比)P、该新接入节点相对该低能力中继站的载波频率偏差Δf、和该新接入节点相对该低能力中继站的时间同步偏差ΔT。
由于各低能力中继站发送的报告消息中包含了接入信号的参数，因此可将该报告消息视为测距码报告消息，其格式如表1所示：
语法 大小 备注
RNG-COD-REP_Message_Format
{
MessageType 8比特 消息类型
No.Request 8比特 收到测距码的个数
For(i＝0∶i<No.Request；i++)
{
TLV encodings 可变 可变参数编码
}
}
表1
其中，测距码报告消息中的可变参数编码格式如表2所示：
类型 长度 描述 Value
150 4 Ranging code attributes(测距码属性) 比特位#3 1-22：OFDM time symble referenceof the received ranging code(与接收的测距码相关的OFDM时间符号)比特位#21-16：OFDMA subchannel referenceofthe received ranging code(与接收的测距码相关的OFDMA子信道)比特位#15-8：Ranging code index of thereceived ranging code(接收的测距码的测距码索引)比特位#7-0：The 8 LSB of the frame numberwhere the ranging code is received(接收测距码的8LSB的帧号)
1 4 Timingdifference(时间偏移) Timing difference between the RS and the SS(RS与SS之间的时间偏移)(signed 32-bit，inPS)
2 4 Frequency  difference(频率偏移) Frequency difference between the RS and theSS(RS与SS之间的频率偏移)(signed 32-bit，in Hz)
3 2 Received power(接收功率) Received power of the ranging code(测距码的接收功率)
表2
值得一提的是，各低能力中继站收到来自新接入节点的接入码后，可以先判断该接入码信号质量是否超过预设门限，如果是，则再将该接入码转发给该基站，否则，忽略该接入码。
接着，进入步骤103，基站选择接收到该接入码信号质量最好的站点。具体地说，基站根据信号质量的评价指标从各低能力中继站通过报告消息转发的和自身收到的来自同一新接入节点的接入码中选择接收到该接入码信号质量最好的站点。比如说，信号质量的评价指标为接收信号强度参数(如平均功率或信噪比)P、新接入节点相对该低能力中继站的载波频率偏差Δf、和新接入节点相对该低能力中继站的时间同步偏差ΔT，且各低能力中继站发送的测距码报告消息中包含相关的P、Δf、和ΔT参数，则基站可以分别计算|Δfi·ΔTi|/Pi，选择对应于|Δfi·ΔTi|/Pi值最小的站点作为信号质量最好的站点，其中，i＝0，1，...，k，k为转发该接入码的低能力中继站个数。|Δf0·ΔT0|/P0对应的接入码为该基站自身收到的接入码，P0＝PBS+P_Offset，PBS为该接入码的信号强度，P_Offset为大于0的固定参数，Δf0为该接入站相对该基站的载波频率偏差，ΔT0为该接入站相对该基站的时间同步偏差，当i不等于0时，Pi为第i个低能力中继站收到的接入码的信号强度，Δfi为该接入站相对第i个低能力中继站的载波频率偏差，ΔTi为该接入站相对第i个低能力中继站转发的时间同步偏差。通过上述算法，为基站选择接收到该接入码信号质量最好的站点提供了保证。
另外，低能力中继站在收到来自新接入节点的接入码之后，可以先判断该接入码信号质量是否超过预设门限，在接入码信号质量大于预设门限的情况下，才将该接入码通过报告消息转发给基站，节约了基站内的系统资源。
接着，进入步骤104，判断所选择的站点是否为基站自身。具体地说，基站在根据信号质量的评价指标从接收到来自同一新接入节点的接入码的各站点(包括该基站和低能力中继站)中选择出接收该接入码信号质量最好的站点后，判断所选择的站点是否为基站自身，如果是，则进入步骤105；否则，进入步骤112。
在步骤105中，基站判断发送该接入码的终端的参数是否足够好。具体地说，如果基站判断发送该接入码的终端的参数足够好，则进入步骤107；如果不是，则进入步骤106，向该新接入节点发送包含调整参数的接入响应消息，以便该新接入节点能根据该响应消息对自己的信号参数(包括发射功率)进行调整后再次发送接入码，然后，该基站重新等待新接入节点发送随机接入码。如果基站判定该接入码的信号质量足够好，则进入步骤107。
在步骤107中，基站向该新接入节点发送包含成功信息的接入响应消息，表示终端的参数已调整得足够好。
接着，进入步骤108，基站为该新接入节点分配非竞争的时频资源，以便该新接入节点发送测距请求消息(Ranging-Request)。
接着，进入步骤109，基站等待该新接入节点发送测距请求消息。
接着，进入步骤110，基站接收该新接入节点在该基站指定的时频资源上发送的测距请求消息。
接着，进入步骤111，基站发送相应的响应消息，也就是测距响应消息(Ranging-Response)。这时，测距过程结束。
如果基站根据信号质量的评价指标从接收到来自同一新接入节点的接入码的各站点(包括该基站和低能力中继站)中选择出的接收该接入码信号质量最好的站点不是基站自身，即接收该接入码信号质量最好的站点为低能力中继站，则进入步骤112。
在步骤112中，基站判断所选择的由低能力中继站通过报告消息转发的接入码信号质量是否足够好。具体地说，如果基站判断该接入码信号质量足够好，则进入步骤114；如果不是，则进入步骤113，向该低能力中继站发送包含调整参数的响应消息，由该低能力中继站将该包含调整参数的响应消息转发给该新接入节点，以便该新接入节点能根据该响应消息对自己的信号参数(包括发射功率)进行调整后再次发送接入码，然后，该基站重新等待新接入节点发送随机接入码。其中，基站根据该低能力中继站的参数调节该新接入节点用于接入信道的参数，以保障该新接入节点能顺利接入信道。如果基站判定该接入码信号质量足够好，则进入步骤114。
在步骤114中，基站向该低能力中继站发送包含成功信息的测距响应，由该低能力中继站将该包含成功信息的测距响应转发给该新接入节点，表示允许建立该新接入节点与本基站之间的连接。
接着，进入步骤115，基站为该新接入节点分配非竞争的时频资源，以便该新接入节点发送测距请求消息。
接着，进入步骤116，基站等待由该低能力中继站转发的该新接入节点发送的测距请求消息。
接着，进入步骤117，基站通过该低能力中继站接收该新接入节点在该基站指定的时频资源上发送的测距请求消息。
接着，进入步骤118，基站通过该低能力中继站转发相应的测距响应消息给该新接入节点。使得在低能力中继站覆盖范围内的新接入节点也可以随机接入信道，充分利用了引入低能力中继站对系统带来的优点。
本实施方式中的低能力中继站的处理流程如图3所示。
在步骤301中，低能力中继站判断收到的信息类型。具体地说，如果新接入节点处于该低能力中继站的覆盖范围内，则当该新接入节点发送接入码(初始测距码)时，该低能力中继站将接收到该新接入节点发送的初始测距码；如果该低能力中继站为收到同一新接入节点信号的所有站点中信号质量最好的站点，则该低能力中继站将接收到该基站发送的包含调整参数或成功信息的接入响应消息；如果该低能力中继站收到接入码信号，则还将收到该基站发送的包含非竞争的时频资源信息的带宽分配消息；如果基站通过该低能力中继站收到了该新接入节点的测距请求消息，则该低能力中继站将收到基站的测距响应消息；如果该低能力中继站为收到同一新接入节点信号的所有站点中信号质量最好的站点，并且该基站已为该新接入节点分配了用于发送建立连接所需信息的非竞争的时频资源，则该低能力中继站将接收到该新接入节点发送的测距请求消息。因此，当低能力中继站收到信息时，需先判断接收到的信息类型。
如果该信息为来自新接入节点的接入码，则进入步骤302；如果该信息为来自基站的接入响应消息、包含非竞争的时频资源信息的带宽分配消息、或测距响应消息，则进入步骤304；如果该信息为来自新接入节点的测距请求消息，则进入步骤305。
在步骤302中，当低能力中继站收到来自新接入节点的接入码时，判断该接入码的信号质量是否超过预设门限。低能力中继站判断该接入码信号质量的评价指标可以包含信号强度、信号与该低能力中继站的时间同步偏差、以及信号与该低能力中继站的载波频率偏差。如果该接入码的信号质量超过预设门限，则进入步骤303，该低能力中继站将该接入码通过报告消息转发给基站，在该报告消息中包含接收信号强度参数P、该新接入节点相对低能力中继站的载波频率偏差Δf、和该新接入节点相对低能力中继站的时间同步偏差ΔT等参数，为基站选择收到的新接入节点的接入码信号质量最好的站点提供了可靠的依据。
当低能力中继站收到来自基站的接入响应消息(如包含调整参数的接入响应消息或包含成功信息的接入响应消息)、包含非竞争的时频资源信息的带宽分配消息、或测距响应消息时，进入步骤304，将该消息发送给新接入节点。该低能力中继站通过将包含调整参数的接入响应消息发送给新接入节点，使得该新接入节点能根据该响应消息对自己的信号参数(包括发射功率)进行调整后再次发起接入码。该低能力中继站通过将接入响应消息、带宽分配消息、或测距响应消息发送给新接入节点，可保证该新接入节点能够通过该低能力中继站顺利接入信道。
当低能力中继站收到来自新接入节点的测距请求消息时，进入步骤305，该低能力中继站将该测距请求消息转发给基站，以便建立该新接入节点与该基站之间的连接。
下面以系统为微波接入全球互通(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，简称“WiMAX”)系统，各中继站和基站自身收到的来自同一新接入节点的接入码中，接入码信号质量最好的站点为该基站自身为例，对本实施方式的新接入节点随机接入的流程进行说明。
如图4所示，在步骤401中，当码分多址(Code Division Multiple Access，简称“CDMA”)初始测距机会的时间到来时，基站在帧头内发送“UL-MAP”消息，该消息包含测距的时频资源分配信息。如果新接入节点在该消息的传输范围内，则该消息可直接传输到该新接入节点；如果在该消息的传输范围内存在低能力中继站，如果该低能力中继站发送与基站同样的侦听，则基站应将该消息提前发送给该低能力中继站，使得该低能力中继站能与基站在同样的时频资源上发送该消息。新接入节点扫描下行同步信息，与基站或低能力中继站建立同步，然后从广播消息中获取上下行信道参数。
接着，进入步骤402，该新接入节点对“UL-MAP”消息进行解码，当测距机会到来时，该新接入节点会在测距码集合中随机选择一个码，在测距子信道中的一个测距时隙中发送出去，即发送接入码，也就是初始测距码，然后启动T3定时器，等待接入响应消息的到来，如果定时器溢出，则进行相应的溢出处理。
新接入节点可以是移动终端，也可以是中继站，以便中继站覆盖范围内的移动终端和中继站均可以顺利接入。作为新接入节点的移动终端或中继站发送的初始测距码可位于不同区间，以减少中继站与移动终端冲突的可能性，降低中继站的平均接入时间。如果在测距时发生碰撞，从而在协议规定的时间内没有收到接入响应消息，则新接入节点就根据协议规定的退让策略，重复发送，直至达到一定的次数。
如果在该接入码信号的传输范围内存在低能力中继站，则进入步骤402′，该低能力中继站将收到该接入码，并生成该接入码的测距码报告消息发送给基站，在该消息中携带接收信号强度参数(如平均功率或信噪比)P、该新接入节点相对该低能力中继站的载波频率偏差Δf、和该新接入节点相对该低能力中继站的时间同步偏差ΔT，该消息的格式在基站的处理流程中已有描述，在此不再赘述，该测距码报告消息包含的各种参数(包括测距码、测距码的发送位置、低能力中继站对测距码经过接收判决所指示的测距码调整量等信息)为基站选择接收到接入码信号质量最好的站点提供了可靠的依据。当然，存在的低能力中继站可能不止一个，每一个存在的低能力中继站均执行本步骤。
值得一提的是，各低能力中继站在收到来自新接入节点的接入码时，先判断该接入码信号的质量是否超过预设门限，如果是，则生成测距码报告消息发送给该基站，否则，忽略该接入码。使得接收的接入码信号质量差的站点无需发送接入码报告消息，节约了基站内的系统资源。
接着，进入步骤403，基站收集它本身收到的和各低能力中继站通过报告消息转发的对应于同一新接入节点的接入码，并发送接入响应消息。具体地说，基站在自身收到新接入节点的接入码后等待一段时间，如果在等待一段时间后，基站未收到该新接入节点的由低能力中继站发送的测距码报告消息，则将自身作为收到的接入码信号质量最好的站点，否则，基站通过选择算法选定接收接入码信号质量最好的一个站点，具体的选择算法在基站的处理流程中已有描述，在此不再赘述。在本实施方式中，所选择的站点为该基站自身。因此，基站将该测距响应消息直接发送给该新接入节点。在本实施方式中，本步骤中的接入响应消息中的测距状态消息为“继续”。也就是说，该接入响应消息为包含调整参数的接入响应消息，要求该新接入节点根据该响应消息对自己的信号参数(包括发射功率)进行调整后再次发送接入码。
接着，进入步骤404，当发送CDMA测距机会的时间到来时，基站在帧头内发送“UL-MAP”的消息中包含测距的时频资源分配信息。本步骤与步骤401相同。
步骤405和步骤405′分别与步骤402和步骤402′相同，在此不再赘述。
在步骤406中，基站收到该新接入节点对自己的信号参数(包括发射功率)调整后发送的接入码后，向该新接入节点再次发送接入响应消息。如果基站本次收到的接入码的信号质量足够好，则在本次发送的接入响应消息中的测距状态消息为“成功”，即发送包含成功信息的接入响应消息。并且，该基站通过带宽分配消息(CDMA Allocation_IE)给该新接入节点分配非竞争带宽，用于该新接入节点发送测距请求消息。
步骤407为当发送CDMA测距机会的时间到来时，基站在其发送的“UL-MAP”消息中包含测距的时频资源分配信息的步骤。
当该新接入节点收到分配给它的非竞争的时频资源信息后，进入步骤408，在指定的非竞争时频资源上发送测距请求消息。其中包含该新接入节点的媒体访问控制(Medium Access Control，简称“MAC”)地址。
接着，进入步骤408，该基站收到该新接入节点发送的测距请求消息后，生成响应消息，也就是测距响应消息，其中包含为该新接入节点分配的连接识别符(Connection ID，简称“CID”)等信息，并将该测距响应消息发送给该新接入节点。
下面以系统为WiMAX系统，收到来自同一新接入节点的接入码信号的各站点(包括基站和低能力中继站)中，信号质量最好的一个站点为低能力中继站，并且，低能力中继站可以发送广播消息为例，对本实施方式的新接入节点随机接入的流程进行说明。
如图5所示，在步骤501中，当码分多址(Code Division Multiple Access，简称“CDMA”)初始测距机会的时间到来时，基站在其发送的“UL-MAP”消息中包含测距的时频资源分配信息，本步骤与步骤401完全相同，在此不再赘述。
接着，进入步骤502，该新接入节点对“UL-MAP”消息进行解码，该新接入节点会在测距码集合中随机选择一个码，在测距子信道中的一个测距时隙中发送出去，即发送接入码，也就是初始测距码，然后启动T3定时器，等待接入响应消息的到来，如果定时器溢出，则进行相应的溢出处理。本步骤与步骤402完全相同。
如果在该接入码的传输范围内存在低能力中继站，则进入步骤502′，步骤502′与步骤402′完全相同，在此不再赘述。
接着，进入步骤503，基站收集它本身收到的和各低能力中继站通过报告消息转发的对应于同一新接入节点的接入码，在选择出接收接入码信号质量最好的一个站点后发送测距响应消息。本步骤与步骤403大致相同，其区别仅在于，在步骤403中，基站选择出的接收接入码信号质量最好的站点为该基站自身，而在本步骤中，基站选择出的接收接入码信号质量最好的站点为低能力中继站1。由于本实施方式中的低能力中继站为能够发送广播消息的中继站，因此，基站将测距响应消息发送该低能力中继站1。  (如果低能力中继站不能够发送广播消息，则接入响应消息可以由基站直接广播)假设选择出的站点接收到的接入码信号质量仍未足够好，则该接入响应消息中的测距状态为“继续”，该基站根据该低能力中继站1的参数调节该新接入节点用于接入信道的参数，以保障该新接入节点能顺利接入信道。
接着，进入步骤504，低能力中继站1将收到的来自基站的包含调整参数的接入响应消息转发给新接入节点，以便该新接入节点能根据该响应消息对自己的信号参数(包括发射功率)进行调整后再次发送接入码。
接着，进入步骤505，当发送CDMA测距机会的时间到来时，基站在其发送的“UL-MAP”消息包含测距的时频资源分配信息。本步骤与步骤501相同。
步骤506和步骤506′分别与步骤502和步骤502′完全相同，在此不再赘述。
在步骤507中，基站收集它本身收到的和各低能力中继站通过报告消息转发的对应于同一新接入节点的接入码，在选择出接收的接入码信号质量最好的站点后发送接入响应消息。本步骤与步骤503大致相同，其区别仅在于，在步骤503中，基站所选择出的站点接收到的接入码信号质量不是足够好，而在本步骤中，基站所选择出的站点接收到的接入码信号质量已足够好，因此，基站向低能力中继站1发送的接入响应消息中的测距状态为“成功”。并且，该基站通过带宽分配消息(CDMA Allocation IE)给该新接入节点分配非竞争带宽，用于该新接入节点发送测距请求消息。
接着，进入步骤508，低能力中继站1将收到的来自基站的包含成功信息的测距响应消息转发给新接入节点，通知该新接入节点发送测距请求消息。
步骤509为到发送CDMA测距机会的时间时，基站再次发送“UL-MAP”消息的步骤，该“UL-MAP”消息中包含测距的时频资源分配信息。
当该新接入节点收到分配给它的非竞争的时频资源信息后，进入步骤510，在指定的非竞争时频资源上发送测距请求消息。其中包含该新接入节点的MAC地址。该测距请求消息需通过低能力中继站1转发给基站，因此，在本步骤中，由低能力中继站1收到该测距请求消息。
接着，进入步骤511，低能力中继站1将该测距请求消息转发给基站。
接着，进入步骤512，该基站收到通过低能力中继站1转发的该新接入节点的测距请求消息，并生成响应消息，也就是测距响应消息，其中包含为该新接入节点分配的CID等信息。由于该测距响应消息需通过低能力中继站1转发到该新接入节点，因此，在本步骤中，基站将该测距响应消息发送给低能力中继站1。
接着，进入步骤513，低能力中继站1将该测距响应消息转发给该新接入节点。
由此可见，即使新接入节点不在基站覆盖的范围内，只要其处于中继站覆盖的范围内，就可以实现其随机接入的过程。
需要说明的是，如果低能力中继站需通过其他低能力中继站才能将收到的来自新接入节点的接入码通过报告消息发送给基站，并且该低能力中继站为收到接入码信号质量最好的站点，则基站通过多个低能力中继站的转发与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。也就是说，本实施方式不仅适用于两跳系统，还适用于多跳系统。
由于新接入节点与基站和中继站的关系存在许多种情况，很有可能在新接入节点到基站的传输链路中既存在高能力中继站，也存在低能力中继站，如图6所示。因此，新接入节点发射的上行信号可能被一个或多个低能力中继站接收到，也可以被这些低能力中继站的同步站(高能力中继站)接收到，如图中的新接入节点4。
针对在新接入节点到基站的传输链路中既存在高能力中继站，也存在低能力中继站的情况，下面对本发明的第二实施方式进行详细阐述，本实施方式涉及新接入节点随机接入的方法。在本实施方式中，同步站为高能力中继站，低能力中继站为不发送下行广播消息的低能力中继站，这种中继站应用于增加小区吞吐率的场景，在这种场景下，位于低能力中继站覆盖范围内的终端能直接接收到同步站发送的下行广播信息。
下面分别对本实施方式中的高能力中继站和低能力中继站的处理流程进行说明，高能力中继站的处理流程如图7所示。
在步骤701中，高能力中继站等待随机接入码(即接入请求)。如果新接入节点需要发起随机接入，则必须先扫描下行同步信息，与服务节点建立同步，获得下行、上行链路参数。在上行链路参数中，要获得测距码集和上行链路帧中测距区的位置。
步骤702至步骤709分别与第一实施方式中的步骤102至步骤109大致相同，其区别仅在于，在第一实施方式中，由基站选择接收接入码信号质量最好的站点，并返回接入响应消息；而在本实施方式中，由高能力中继站选择接收接入码信号质量最好的站点，并返回接入响应消息。并且，当接收到的接入码的信号质量足够好时，由高能力中继站为该新接入节点分配非竞争的时频资源。
该新接入节点在获取到分配的非竞争的时频资源后，将发送测距请求消息，要求建立与基站的连接。因此，在步骤710中，该高能力中继站将收到的来自该新接入节点的测距请求消息用自身的基本CID封装后转发给基站。基站收到转发的测距请求后，从中提取出新接入节点发送的测距请求消息参数，然后生成测距响应消息，在收到的接入码信号质量最好的站点为高能力中继站的情况下，该测距响应消息需通过该高能力中继站转发给新接入节点。
因此，在步骤711中，该高能力中继站从收到的来自基站的测距响应消息中提取出相应的测距响应消息并以初始CID(即CID＝0)发送给新接入节点。
步骤712至步骤716分别与第一实施方式中的步骤112至步骤116大致相同，其区别仅在于，在第一实施方式中，当接收接入码信号质量最好的站点为低能力中继站时，由基站通过该低能力中继站向该新接入节点返回接入响应消息。在本实施方式中，当接收接入码信号质量最好的站点为低能力中继站时，由高能力中继站直接向该新接入节点返回接入响应消息(本实施方式中低能力中继站不发送下行广播消息)，并且，当接收到的接入码的信号质量足够好时，由高能力中继站为该新接入节点分配非竞争的时频资源。
该新接入节点在获取到分配的非竞争的时频资源后，将发送测距请求消息，要求建立与基站的连接。因此，在步骤717中，该高能力中继站将收到的来自该新接入节点的通过低能力中继站转发的测距请求消息用自身的基本CID封装后转发给基站。基站收到转发的测距请求后，从中提取出新接入节点发送的测距请求消息参数，然后生成测距响应消息，该测距响应消息需通过该高能力中继站转发给新接入节点。
因此，在步骤718中，该高能力中继站从收到的来自基站的测距响应消息中提取出相应的测距响应消息并以初始CID(即CID＝0)发送给新接入节点。
本实施方式中的低能力中继站的处理流程如图8所示。
在步骤801中，低能力中继站判断收到的信息类型。比如说，如果新接入节点处于该低能力中继站的覆盖范围内，则当该新接入节点发送接入码(初始测距码)时，该低能力中继站将接收到该新接入节点发送的初始测距码；如果该低能力中继站为收到同一新接入节点信号的所有站点中信号质量最好的站点，并且高能力中继站已为该新接入节点分配了用于发送建立连接所需信息的非竞争的时频资源，则该低能力中继站将接收到该新接入节点发送的测距请求消息。因此，当低能力中继站收到信息时，需先判断接收到的信息类型。
如果该信息为来自新接入节点的接入码，则进入步骤802；如果该信息为来自新接入节点的测距请求消息，则进入步骤804。
在步骤802中，当低能力中继站收到来自新接入节点的接入码时，判断该接入码的信号质量是否超过预设门限。低能力中继站判断该接入码信号质量的评价指标可以包含信号强度、信号与该低能力中继站的时间同步偏差、以及信号与该低能力中继站的载波频率偏差。如果该接入码的信号质量超过预设门限，则进入步骤803，该低能力中继站将该接入码通过报告消息转发给高能力中继站，在该报告消息中包含接收信号强度参数P、该新接入节点相对低能力中继站的载波频率偏差Δf、和该新接入节点相对低能力中继站的时间同步偏差ΔT等参数，为低能力中继站选择收到的新接入节点的接入码信号质量最好的站点提供了可靠的依据。
当低能力中继站收到来自新接入节点的测距请求消息时，进入步骤804，该低能力中继站将该测距请求消息转发给高能力中继站。
下面以高能力中继站选择的收到接入码信号质量最好的站点为低能力中继站为例，对新接入节点随机接入的方法进行详细阐述。
具体流程如图9所示，在步骤901中进行测距前的准备工作，即网络接入过程中测距过程之前的步骤。新接入节点(中继站或移动终端)首先与服务节点建立同步，获得下行、上行链路参数。在上行链路参数中，要获得测距码集和上行链路帧中测距区的位置。
接着，进入步骤902，新接入节点选择一个初始测距码，然后在测距区选择一个测距位置将初始测距码发送出去，即发送接入码。新接入节点可以是移动终端，也可以是中继站，中继站的初始测距测和移动终端的初始测距码可以位于不同的区间，以减少中继站与移动终端冲突的可能性，降低中继站的平均接入时间。如果在测距时发生碰撞，从而在协议规定的时间内没有收到测距响应消息，则新接入节点就根据协议规定的退让策略，重复发送，直至达到一定的次数。
如果在该接入码信号的传输范围内存在低能力中继站，则进入步骤902′，该低能力中继站将收到该接入码，并通过测距码报告消息告知高能力中继站，在该消息中携带接收信号强度参数(如平均功率或信噪比)P、该新接入节点相对该低能力中继站的载波频率偏差Δf、和该新接入节点相对该低能力中继站的时间同步偏差ΔT。该测距码报告消息应当以低能力中继站的基本CID发送，它的消息类型可以选取802.16e协议中未占用的编号，其格式与第一实施方式中的测距码报告消息相同，在此不再赘述。
值得一提的是，各低能力中继站在收到来自新接入节点的接入码时，先判断该接入码的信号质量是否超过预设门限，如果是，则通过测距码报告消息告知该高能力中继站，否则，忽略该接入码。使得接收到接入码信号质量差的低能力中继站无需发送测距码报告消息，节约了高能力中继站内的系统资源。
接着，进入步骤903，高能力中继站收集它本身收到的和各低能力中继站通过报告消息转发的对应于同一新接入节点的接入码，并发送接入响应消息。具体地说，高能力中继站在自身收到新接入节点的接入码后等待一段时间，如果在等待一段时间后，高能力中继站未收到该新接入节点的由低能力中继站通过报告消息转发的接入码，则将自身设为接收接入码信号质量最好的站点，否则，高能力中继站通过选择算法选定接收接入码信号质量最好的站点。具体的选择算法与第一实施方式中的选择算法类似，分别计算|Δfi·ΔTi|/Pi，选择对应于Δfi·ΔTi|/Pi值最小的站点作为接收接入码信号质量最好的站点，其中，i＝0，1，...，k，k为转发该接入码的低能力中继站个数。|Δf0·ΔT0|/P0对应的接入码为该高能力中继站自身收到的接入码，P0＝PBS+P_Offset，PBS为该接入码的信号强度，P_Offset为大于0的固定参数，Δf0为该选定站点的载波频率偏差，ΔT0为该选定站点的时间同步偏差，当i不等于0时，Pi为第i个低能力中继站转发的接入码信号强度，Δfi为第i个低能力中继站的载波频率偏差，ΔTi为第i个低能力中继站的时间同步偏差。通过上述算法，为高能力中继站选择接收接入码信号质量最好的站点提供了保证。在本实施方式中，所选择出的接收信号质量最好的站点为低能力中继站1。
然后，高能力中继站生成接入响应消息，并将该接入响应消息发送给该新接入节点。由于本实施方式中低能力中继站不发送下行广播消息，因此，由该高能力中继站将接入响应消息直接发送给该新接入节点。
假设在本步骤中选择出的接入码信号质量仍未足够好，因此，该接入响应消息中的测距状态为“继续”，该高能力中继站根据该低能力中继站1的参数调节该新接入节点用于接入信道的参数，以保障该新接入节点能顺利接入信道。
通过与第一实施方式的比较，不难发现，步骤901至步骤903对应于步骤501至步骤504。由于在第一实施方式中，同步站为基站，因此低能力中继站将来自新接入节点的接入码通过测距码报告消息告知基站，由基站选择接收接入码信号质量最好的站点，并返回接入响应消息；而在本实施方式中，同步站为高能力中继站，因此低能力中继站将来自新接入节点的接入码通过测距码报告消息告知高能力中继站，由高能力中继站选择接收接入码信号质量最好的站点，并返回接入响应消息。
步骤904和步骤904′分别与步骤902和步骤902′完全相同，在此不再赘述。
在步骤905中，高能力中继站收集它本身收到的和各低能力中继站通过报告消息转发的对应于同一新接入节点的接入码，在选择出接收接入码信号质量最好的站点后发送接入响应消息。本步骤与步骤903大致相同，其区别仅在于，在步骤903中，高能力中继站所选择出的接入码信号质量尚未足够好，而在本步骤中，高能力中继站所选择出的接入码信号质量已足够好，因此，高能力中继站直接向新接入节点发送的接入响应消息中的测距状态为“成功”。
接着，在步骤906中，  该高能力中继站通过带宽分配消息(CDMA Allocation_IE)给该新接入节点分配非竞争带宽，用于该新接入节点发送测距请求消息。
接着，进入步骤907，当该新接入节点收到包含分配给它的非竞争的时频资源信息的带宽分配消息后，在指定的非竞争时频资源上发送测距请求消息。其中包含该新接入节点的MAC地址。该测距请求消息需通过低能力中继站1转发给高能力中继站，因此，在本步骤中，由低能力中继站1收到该测距请求消息。
接着，进入步骤908，低能力中继站1将该测距请求消息转发给高能力中继站。
接着，进入步骤909，该高能力中继站收到转发的测距请求消息后，将该测距请求消息用自身的基本CID封装后转发给基站，封装后的消息称为转发的测距请求(REL_RNG-REQ)消息，该消息的内容与原测距请求消息的内容完全相同。
接着，进入步骤910，基站收到转发的测距请求后，从中提取出新接入节点发送的测距请求消息参数，给新接入节点分配CID，消息中要包括新接入节点的MAC地址、基本CID、主管理CID，然后生成测距响应消息。该测距响应消息需通过高能力中继站发送给新接入节点，因此，在本步骤中，基站将该测距响应消息用该高能力中继站的CID封装后发送给该高能力中继站，封装后的消息称为转发的测距响应(REL_RNG-RSP)消息。
接着，进入步骤911，该高能力中继站收到该测距响应消息后，提取出相应的测距响应消息并以初始CID(即CID＝0)发送给新接入节点。
由此可见，即使新接入节点到基站的传输链路中既存在高能力中继站，也存在低能力中继站，也能应用本发明方案，使得中继站覆盖范围内的新接入节点可以实现其随机接入的过程。
需要说明的是，如果低能力中继站需通过其他低能力中继站才能将收到的来自新接入节点的接入码通过报告消息转发给高能力中继站，并且该低能力中继站为收到接入码信号质量最好的站点，则基站通过高能力中继站、多个低能力中继站的转发与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。也就是说，本实施方式不仅适用于两跳系统，还适用于多跳系统。
另外，值得一提的是，由于本实施方式中低能力中继站不发送下行广播消息，因此由高低能力中继站直接向新接入节点发送接入响应消息、带宽分配消息和转发测距响应消息。如果接收接入码信号质量最好的低能力中继站能够发送下行广播消息，则可由该低能力中继站转发接入响应消息、带宽分配消息和测距响应消息。
本发明的第三实施方式涉及新接入节点随机接入的方法，本实施方式与第二实施方式大致相同，其区别仅在于，在第二实施方式中，高能力中继站所选择出的接收到接入码信号质量最好的站点为低能力中继站1，而在本实施方式中，高能力中继站所选择出的接收到接入码信号质量最好的站点为该高能力中继站自身。因此，在该新接入节点与该高能力中继站的交互过程中，无需通过低能力中继站的中继，该新接入节点直接与该高能力中继站进行交互，并且，高能力中继站根据自身的参数调节新接入节点用于随机接入的信号参数。
本发明的第四实施方式涉及新接入节点随机接入的系统，包含一个新接入节点、至少一个中继站和一个同步站，该同步站为基站，该中继站为低能力中继站。
在低能力中继站中包含转发模块和判断模块。转发模块用于将收到的来自新接入节点的接入码通过测距码报告消息告知同步站，在本实施方式中，同步站也就是基站。判断模块用于在该转发模块将收到的来自新接入节点的接入码通过测距码报告消息告知基站之前，先判断该接入码信号质量是否超过预设门限，如果是，则指示该转发模块通过测距码报告消息将该接入码转发给基站。
在基站中包含选择模块和交互模块。选择模块用于根据各低能力中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入码选择接收到该接入码信号质量最好的站点。交互模块用于为新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并在该选择模块所选择的站点为低能力中继站时，通过该低能力中继站与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入；在该选择模块所选择的站点为该基站自身时，直接与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。使得在中继站覆盖范围内的新接入节点可以随机接入信道，充分利用了引入中继站对系统带来的优点。
新接入节点可以是移动终端，也可以是中继站，使得中继站覆盖范围内的移动终端和中继站均可以顺利接入。
本发明的第五实施方式涉及新接入节点随机接入的系统，包含一个新接入节点、至少一个低能力中继站和一个高能力中继站，以及基站。
在低能力中继站中包含转发模块和判断模块。转发模块用于将收到的来自新接入节点的接入码通过测距码报告消息告知同步站，在本实施方式中，也就是高能力中继站。判断模块用于在该转发模块将收到的来自新接入节点的接入码转发给高能力中继站之前，先判断该接入码信号质量是否超过预设门限，如果是，则指示该转发模块通过测距码报告消息将该接入码转发给高能力中继站。
在高能力中继站中包含选择模块和分配模块。选择模块用于根据各低能力中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入码选择接收该接入码信号质量最好的站点；分配模块用于在该选择模块选择出的站点接收到的接入码信号质量足够好时，为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽。
如果该高能力中继站的选择模块所选择的站点为低能力中继站，则基站通过该高能力中继站和该低能力中继站，与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入；如果该高能力中继站的选择模块所选择的站点为该高能力中继站自身，则基站通过该高能力中继站与该新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。保证了在系统中包含高能力和低能力中继站的情况下，同样使得中继站覆盖范围内的新接入节点可以随机接入信道，充分利用了引入中继站对系统带来的优点。
本发明的第六实施方式涉及新接入节点随机接入的方法，其具体流程如图10所示。
在步骤1001中进行测距前的准备工作，即网络接入过程中测距过程之前的步骤。新接入节点(中继站或移动终端)首先与服务节点建立同步，获得下行、上行链路参数。在上行链路参数中，要获得测距码集和上行链路帧中测距区的位置。
接着，进入步骤1002，新接入节点选择一个初始测距码，然后在测距区选择一个测距位置将初始测距码发送出去，即发送接入码。新接入节点可以是移动终端，也可以是中继站，中继站的初始测距测和移动终端的初始测距码可以位于不同的区间，以减少中继站与移动终端冲突的可能性，降低中继站的平均接入时间。如果在测距时发生碰撞，从而在协议规定的时间内没有收到测距响应消息，则新接入节点就根据协议规定的退让策略，重复发送，直至达到一定的次数。
接着，进入步骤1003，高能力中继站在收到接入码时，根据该接入码的信号质量生成接入响应消息，并将该接入响应消息发送给该新接入节点。如果该接入码的信号质量足够好(如预先设置一个门限，如果接入码的信号质量达到该门限，则认为该接入码的信号质量足够好)，则该高能力中继站还需发送带宽分配消息(CDMA Allocation IE)给该新接入节点，为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的非竞争带宽。
假设在本步骤中收到的接入码信号质量未足够好，因此，该高能力中继站将测距状态为“继续”的接入响应消息发送给该新接入节点。该高能力中继站根据自身的参数调节该新接入节点用于接入信道的参数，以保障该新接入节点能顺利接入信道。
步骤1004与步骤1002完全相同，在此不再赘述。
步骤1005与步骤1003大致相同，其区别仅在于，在步骤1003中，高能力中继站收到的接入码信号质量尚未足够好，而在本步骤中，高能力中继站收到的接入码信号质量已足够好，因此，高能力中继站向新接入节点发送测距状态为“成功”的接入响应消息，并需为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的非竞争带宽。
接着，在步骤1006中，该高能力中继站通过带宽分配消息(CDMA_Allocation_IE)给该新接入节点分配非竞争带宽，用于该新接入节点发送测距请求消息。
接着，进入步骤1007，当该新接入节点收到包含分配给它的非竞争的时频资源信息的带宽分配消息后，在指定的非竞争时频资源上发送测距请求消息。其中包含该新接入节点的MAC地址。
接着，进入步骤1008，该高能力中继站收到测距请求消息后，将该测距请求消息用自身的基本CID封装后转发给基站，封装后的消息称为转发的测距请求(REL_RNG-REQ)消息，该消息的内容与原测距请求消息的内容完全相同。
接着，进入步骤1009，基站收到转发的测距请求后，从中提取出新接入节点发送的测距请求消息参数，给新接入节点分配CID，消息中要包括新接入节点的MAC地址、基本CID、主管理CID，然后生成测距响应消息。该测距响应消息需通过高能力中继站发送给新接入节点，因此，在本步骤中，基站将该测距响应消息用该高能力中继站的CID封装后发送给该高能力中继站，封装后的消息称为转发的测距响应(REL_RNG-RSP)消息。
接着，进入步骤1010，该高能力中继站收到该测距响应消息后，提取出相应的测距响应消息并以初始CID(即CID＝0)发送给新接入节点，完成该新接入节点的接入。
本发明的第七实施方式涉及新接入节点随机接入的系统，该系统包含：基站、高能力中继站、和新接入节点，新接入节点可以是移动终端，也可以是中继站。
其中，高能力中继站包含：用于在收到来自新接入节点的接入请求时，根据该接入请求的信号质量向该新接入节点发送接入响应消息的模块；用于判断收到的来自新接入节点的接入请求的信号质量是否超过预设门限的模块；用于在该接入请求的信号质量超过预设门限时，为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽的模块；和用于将由该新接入节点发送的测距请求消息发送给基站的模块。
基站通过所述高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入，使得在中继站覆盖范围内的新接入节点可以实现随机接入。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (30)

1.一种新接入节点随机接入的方法，其特征在于，包含以下步骤：
各中继站分别将收到的来自新接入节点的接入请求通过报告消息告知同步站，所述同步站根据各中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入请求选择收到的接入请求的信号质量最好的站点；
根据所述同步站所选择的站点和该同步站的类型完成所述新接入节点的接入。
2.根据权利要求1所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述中继站为低能力中继站。
3.根据权利要求2所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，如果所选择的站点为低能力中继站，并且所述同步站为基站，则该基站通过该低能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
4.根据权利要求2所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，如果所选择的站点为所述同步站自身，并且所述同步站为基站，则该基站直接与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
5.根据权利要求2所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，如果所选择的站点为低能力中继站，并且所述同步站为高能力中继站，则该高能力中继站为所述新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并将由该新接入节点发送的并通过该低能力中继站转发的测距请求消息发送给基站；
所述基站通过所述高能力中继站和所述低能力中继站，与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
6.根据权利要求2所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，如果所选择的站点为所述同步站自身，并且所述同步站为高能力中继站，则该高能力中继站为所述新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并将该新接入节点发送的测距请求消息转发给基站；
所述基站通过所述高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述新接入节点为移动终端、低能力中继站、或高能力中继站。
8.根据权利要求7所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述移动终端和所述中继站发送的接入请求为初始测距码。
9.根据权利要求8所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，
所述移动终端的初始测距码与所述中继站的初始测距码位于不同区间。
10.根据权利要求7所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述低能力中继站在收到来自所述新接入节点的接入请求后，先判断该接入请求的信号质量是否超过预设门限，如果是，则再将该接入请求通过报告消息告知所述同步站。
11.根据权利要求7所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述同步站根据各中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入请求选择收到的接入请求的信号质量最好的站点的步骤中包含以下子步骤：
所述同步站在自身收到新接入节点的接入请求后等待预定时长；
如果等待预定时长后，所述同步站未收到该新接入节点的由所述低能力中继站通过报告消息告知的接入请求，则选择自身为收到的接入请求的信号质量最好的站点，否则，根据各低能力中继站和自身收到的接入请求选择收到的接入请求的信号质量最好的站点。
12.根据权利要求10或11所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述信号质量的评价指标包含以下之一或其任意组合：
信号强度、信号与所述低能力/高能力中继站的时间同步偏差、以及信号与所述低能力/高能力中继站的载波频率偏差。
13.根据权利要求7所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述低能力中继站向所述同步站发送的报告消息中包含以下参数：
接收信号强度参数P、该新接入节点相对所述低能力中继站的载波频率偏差Δf、和该新接入节点相对所述低能力中继站的时间同步偏差ΔT。
14.根据权利要求13所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述同步站选择对应于|Δfi·ΔTi|/Pi值最小的站点作为收到的接入请求的信号质量最好的站点，i＝0，1，...，k，k为转发所述接入请求的低能力中继站个数；
其中，|Δf0·ΔT0|/P0对应的站点为所述同步站自身，P0＝PBS+P_Offset，PBS为该同步站自身收到的接入请求的信号强度，P_Offst为大于0的固定参数，Δf0为该新接入节点相对该同步站的载波频率偏差，ΔT0为该新接入节点相对该同步站的时间同步偏差，当i不等于0时，Pi为第i个低能力中继站收到的接入请求的信号强度，Δfi为该新接入节点相对第i个低能力中继站的载波频率偏差，ΔTi为该新接入节点相对第i个低能力中继站的时间同步偏差。
15.根据权利要求7所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，如果所述同步站选择的站点为低能力中继站，则所述同步站根据该低能力中继站的参数调节所述新接入节点用于随机接入的信号参数。
16.根据权利要求7所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，如果所述同步站选择的站点为同步站本身，则所述同步站根据自身的参数调节所述新接入节点用于随机接入的信号参数。
17.根据权利要求7所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，如果所述低能力中继站通过其他低能力中继站将收到的来自新接入节点的接入请求通过报告消息告知所述同步站，并且该新接入节点的接入过程中需要与该同步站进行交互，则该同步站通过该低能力中继站和所述其他低能力中继站与所述新接入节点进行交互。
18.一种新接入节点随机接入的系统，包含至少一个新接入节点、至少一个中继站和至少一个同步站，其特征在于，所述中继站包含：转发模块，用于将收到的来自新接入节点的接入请求通过报告消息告知所述同步站；
所述同步站包含：选择模块，用于根据各中继站和自身收到的来自同一新接入节点的接入请求选择收到的接入请求的信号质量最好的站点；
所述同步站根据所选择的站点和自身的类型完成所述新接入节点的接入。
19.根据权利要求18所述的新接入节点随机接入的系统，其特征在于，所述中继站为低能力中继站。
20.根据权利要求19所述的新接入节点随机接入的系统，其特征在于，
如果所述同步站为基站，则该同步站还包含交互模块，用于为所述新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽并在所述选择模块所选择的站点为低能力中继站时，通过该低能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
21.根据权利要求20所述的新接入节点随机接入的系统，其特征在于，如果所述同步站为基站，则所述交互模块在所述选择模块所选择的站点为该同步站自身时，直接与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
22.根据权利要求19所述的新接入节点随机接入的系统，其特征在于，如果所述同步站为高能力中继站，则该系统还包含基站；
所述同步站还包含分配模块，用于为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽；
如果所述选择模块所选择的站点为低能力中继站，则所述基站通过所述高能力中继站和所述低能力中继站，与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
23.根据权利要求22所述的新接入节点随机接入的系统，其特征在于，如果所述选择模块所选择的站点为所述高能力中继站自身，则所述基站通过该高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的新接入节点随机接入的系统，其特征在于，所述低能力中继站还包含判断模块，用于在所述低能力中继站接收到来自新接入节点的接入请求后，判断该接入请求的信号质量是否超过预设门限，如果是，则指示所述转发模块通过报告消息将该接入请求告知所述同步站。
25.根据权利要求24所述的新接入节点随机接入的系统，其特征在于，所述新接入节点为移动终端、低能力中继站、或高能力中继站。
26.一种新接入节点随机接入的方法，其特征在于，包含以下步骤：
如果高能力中继站收到的来自新接入节点的接入请求的信号质量超过预设门限，则为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽，并将由该新接入节点发送的测距请求消息发送给基站；
所述基站通过所述高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
27.根据权利要求26所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述高能力中继站在收到来自新接入节点的接入请求时，还执行以下步骤：
根据收到的接入请求的信号质量向所述新接入节点发送接入响应消息。
28.根据权利要求26或27所述的新接入节点随机接入的方法，其特征在于，所述新接入节点为移动终端、低能力中继站、或高能力中继站。
29.一种新接入节点随机接入的系统，其特征在于，包含：基站、高能力中继站、和至少一个新接入节点；
所述高能力中继站包含：用于判断收到的来自新接入节点的接入请求的信号质量是否超过预设门限的模块；用于在该接入请求的信号质量超过预设门限时，为该新接入节点分配用于发送测距请求消息的带宽的模块；和用于将由该新接入节点发送的测距请求消息发送给基站的模块；
所述基站通过所述高能力中继站与所述新接入节点进行交互，完成该新接入节点的接入。
30.根据权利要求29所述的新接入节点随机接入的系统，其特征在于，所述高能力中继站还包含用于在收到来自新接入节点的接入请求时，根据该接入请求的信号质量向该新接入节点发送接入响应消息的模块；
所述新接入节点为移动终端、低能力中继站、或高能力中继站。
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