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TWI387379B - 測距程序的方法及頻寬請求測距程序的方法 - Google Patents

測距程序的方法及頻寬請求測距程序的方法 Download PDF

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TWI387379B
TWI387379B TW098114677A TW98114677A TWI387379B TW I387379 B TWI387379 B TW I387379B TW 098114677 A TW098114677 A TW 098114677A TW 98114677 A TW98114677 A TW 98114677A TW I387379 B TWI387379 B TW I387379B
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Chao Chin Chou
Yih Shen Chen
I Kang Fu
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Mediatek Inc
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Description

測距程序的方法及頻寬請求測距程序的方法
本發明有關於無線網路通信，更具體地，有關於競爭式(contention-based)的測距程序。
第1圖為先前技術中競爭式CDMA測距(CDMA ranging)程序。如第1圖所示，在CDMA測距程序中，每個用戶終端(Subscriber Station,SS)從預先定義的碼群(code pool)中隨機選擇CDMA測距碼，並經由從有限數目的測距槽(ranging slot)中隨機選擇的測距槽，將該測距碼經由該測距槽傳輸至基地台(Base Station,BS)，其中有限數目的測距槽位於基地台提供的共用測距通道上。在第1圖所示的例子中，用戶終端SS1在測距槽1上傳輸CDMA碼序列(以CDMA碼1表示)，用戶終端SS2在測距槽3上傳輸CDMA碼序列(以CDMA碼2表示)，用戶終端SS3在測距槽11上傳輸CDMA碼序列(以CDMA碼3表示)。
第2圖為先前技術中相應於第1圖中CDMA測距程序的傳統訊息序列示意圖。如第2圖所示，在成功檢測測距碼後，基地台BS1以測距響應RNG-RSP和上行鏈路配置資訊(即CDMA頻寬配置資訊元素，CDMA Allocation IE)進行響應。然而，當多個用戶終端嘗試同時啟動測距程序時，則多個用戶終端必須競爭以存取共用測距通道。結果，應用傳統CDMA測距的無線通信系統中可能發生測距碰撞。
第3圖為先前技術中CDMA測距碰撞的例子的示意圖。用戶終端SS1、SS2和SS3同時在相同的測距槽上傳輸不同的測距碼。則測距碼發生碰撞且不能夠被基地台BS1進行解碼。結果，基地台BS1不能將成功測距響應傳輸回用戶終端(即用戶終端SS1、SS2和SS3)。在第3圖所示的例子中，在發送初始(initial)測距碼後，每個用戶終端開啟預定義定時器，並且等待基地台BS1的測距響應，直到定時器逾時。定時器逾時後，在啟動下一輪競爭以重新傳輸測距碼之前，用戶終端將等待一個後移(backoff)時間單位。因此測距碰撞導致的總時間延遲可由下面公式計算：Tdelay=Ttimer+Tbackoff‧Tframe_length
其中Tdelay為總時間延遲，Ttimer為定時器的逾時時間值，Tbackoff為後移時間，Tframe_length為訊框長度。
第4圖為另一個CDMA測距失敗的例子示意圖。用戶終端SS1向基地台BS1傳輸初始測距碼。測距碼由基地台BS1成功接收並解碼。然而，由於頻寬不足，基地台BS1無法授與上行鏈路(uplink grant)資源。在沒有接收到成功的上行鏈路授與下，用戶終端SS1等待定時器逾時以及一後移等待時間，接著重新傳輸測距碼以用於下一輪競爭。因此總時間延遲可由下面公式計算：Tdelay=Ttimer+Tbackoff‧Tframe_length
其中Tdelay為總時間延遲，Ttimer為定時器的逾時時間值，Tbackoff為後移時間，Tframe_length為訊框長度。
第5圖為CDMA測距程序的第3個例子的示意圖。在 第5圖所示的例子中，兩個用戶終端SS1和SS2在相同的測距槽上傳輸相同的測距碼。基地台BS1成功解碼測距碼並以測距響應RNG-RSP(RNG-RSP測距狀態為成功)和CDMA頻寬配置資訊元素對用戶終端SS1和SS2回覆。當用戶終端SS1和SS2從基地台BS1接收響應時，兩個用戶終端同時發送一後續的測距請求訊息。結果，測距請求訊息發生碰撞，並且兩個用戶終端從基地台BS1接收不到任何響應直到定時器逾時。總時間延遲可由下面公式計算：E[Tdelay]=1.5Ttimer+(Tbackoff+1)‧Tframe_length
其中Tdelay為總時間延遲，Ttimer為定時器的逾時時間值，Tbackoff為後移時間，Tframe_length為訊框長度。
第6圖為至少兩個使用者選擇相同的測距碼和相同的測距槽的碰撞概率Pcollision的示意圖。第6圖所示的例子中，使用者總數為30，有效的測距碼數目為64，有效的測距槽數目為30。隨著使用者數目增加，Pcollision也增加。當使用者數目接近30時，Pcollision非常接近1。Pcollision可由如下公式表示：
其中，Nu為使用者總數，Nc為有效的測距碼數目，Ns為有效的測距槽數目。
如果由競爭存取導致大量碰撞，則任何一個用戶終端完成其測距程序將會非常困難。因此，所有的用戶終端需要額外的時間來重啟其測距程序，且浪費共用測距通道上的大量頻寬。測距碰撞引入的總時間延遲(latency)可表示 為：
其中為每個用戶終端的延遲時間，其依賴於Ttimer、Tbackoff和Tframe_length。在IEEE802.16系統中，Ttimer範圍從60ms到200ms，Tbackoff範圍從20到215訊框，Tframe_1ength等於5ms。因此，完成測距程序所需時間可能超過1秒。
在下一代4G系統中，同頻交遞(Intra-Frequency Handover)的最大中斷時間為30ms，不同頻交遞(Inter-Frequency Handover)的最大中斷時間為100ms。因此，需要減小測距碰撞導致的時間延遲，以滿足4G系統的需求。已經過多種努力來設計一種更高效率和更快的測距程序。
LG電子提出一種用於競爭式頻寬請求測距程序的差異式(differentiated)隨機存取機制。第7A圖為先前技術中具有不同逾時時間值的差異式隨機存取機制。如第7A圖所示，基於每個頻寬請求(Bandwidth Request，簡稱BW_REQ或BR)指標的優先權應用設定不同的逾時時間值。為傳送不同的優先權和逾時時間值，基地台可向所有用戶終端廣播優先權和逾時時間值對應圖。舉例而言，如圖所示，授與排程類型(scheduling type)可包括即時性服務(rtPS)、擴充式即時性服務(ertPS)、非即時性服務(nrtPS)和盡力性服務(Best Effort,BE)等，其中即時性服務和擴充式即時性服務均為高優先權服務，具有較短的逾時時間值50ms，而非即時性服務和盡力性服務均為低優先權服務， 具有較長的逾時時間值100ms。
第7B圖為LG電子提出的差異式頻寬請求測距程序的訊息序列圖。如第7B圖所示，例如rtPS的高優先權服務具有較短的逾時時間並且因此具有較短的延遲，而例如nrtPS的低優先權服務具有較長的逾時時間並且因此具有較長的延遲。然而，在此種測距程序中，當未處理出競爭結果時，用戶終端仍等待定時器逾時。並且，這樣的差異式隨機存取機制並不能應用至相同傳輸優先權的隨機存取通道，例如用於初始測距(initial ranging)的測距通道。
有鑒於此，本發明提供測距程序的方法以及頻寬請求測距程序的方法。
在競爭式測距程序中提供一種快速回饋機制。用戶終端啟動測距程序，藉由選擇一測距機會(ranging opportunity)於先前上行鏈路訊框之共用測距通道中，通過該測距機會向基地台發送測距碼以用於資源存取。用戶終端也開啟與測距碼相關的定時器。基地台在後續的下行鏈路訊框中廣播確認訊息ACK，以響應所有接收的測距機會。確認訊息ACK包括可指示測距機會解碼狀態的接受狀態訊息。利用新穎的快速回饋機制，當發生測距碰撞或失敗時，接收接受狀態報告後，用戶終端將進入下一輪競爭而無需繼續等待整個逾時時間週期。因此可減小由測距碰撞或失敗導致的總時間延遲。
在一個實施例中，通過向基地台傳輸初始測距碼或週 期測距(periodic ranging)碼，用戶終端啟動一個初始或週期測距程序。基地台廣播確認訊息ACK和測距請求訊息的上行鏈路授與；並且，若測距碼解碼成功，接著廣播測距響應。在一個例子中，測距響應和上行鏈路授與嵌入於確認訊息ACK中，以減少訊息傳輸成本。當用戶終端後續地傳輸測距請求訊息時，若該測距請求訊息發生毀損，基地台可選擇性傳輸否定確認(NACK)訊息。
在另一個實施例中，用戶終端通過向基地台傳輸頻寬請求測距碼，啟動頻寬請求測距程序。基地台廣播確認訊息ACK；並且，若測距碼解碼成功，接著廣播頻寬請求訊息的上行鏈路授與。在一個例子中，上行鏈路授與嵌入於確認訊息ACK中以減少訊息傳輸成本。當用戶終端後續地傳輸頻寬請求訊息時，若測距請求訊息發生毀損，基地台選擇性傳輸否定確認(NACK)訊息。否則基地台傳輸資料的上行鏈路授與，用戶終端開始使用預定上行鏈路資源傳輸資料。
廣播的確認訊息ACK可以為位元映像格式、類型/長度/值(type/length/value,TLV)三重格式、或獨立MAC管理訊息。在一個例子中，確認訊息ACK是位元映像格式，包括多個位元，每個位元對應每個測距機會的接受狀態。在另一個例子中，確認訊息ACK包括附加資訊，例如相應於每個測距機會的可解碼的測距碼、測距響應、和/或CDMA頻寬配置資訊元素。
利用本發明，當發生測距碰撞或失敗時，用戶終端通過接收接受狀態報告，可進入下一輪競爭而無需繼續等待 整個逾時時間週期。因此可減小由測距碰撞或失敗導致的總時間延遲。
其他實施例和優點在下面進行了詳細描述。本發明內容並非用於限制本發明，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。
以下為根據多個圖式對本發明之較佳實施例進行詳細描述。
第8圖為新穎的採用快速回饋機制之競爭式分碼多重存取(Code Division Multiple Access,CDMA)測距的概念性示意圖。競爭式CDMA測距應用於IEEE802.16無線通信系統(即無線通信系統11)，其中用戶終端在共用測距通道上向基地台傳輸可用於多種目的的測距碼。在第8圖所示的例子中，每個用戶終端(從SS1到SS6)啟動測距程序，於先前的上行鏈路訊框(UL i)中利用隨機選擇一測距機會與一測距碼，在該測距機會上傳送該測距碼。基地台BS在後續的下行鏈路訊框(DL i+1)中傳輸確認訊息(ACK)或接受狀態報告，以響應在先前的上行鏈路訊框(UL i)中接收的所有測距機會。一個測距機會包括一個或多個測距槽。
如果測距碼由基地台BS成功解碼，則基地台BS以測距響應RNG-RSP和/或上行鏈路授與(簡稱為UL授與)作為回覆。由於基地台無法分辨哪個用戶終端發送過CDMA測距碼，則基地台BS廣播測距響應RNG-RSP和/或UL授與，其中UL授與包含基地台BS接收的測距碼的 屬性。測距響應RNG-RSP和/或UL授與的目標可由測距碼屬性識別，而且測距碼屬性包括測距碼索引(code index)和該測距碼所使用之測距機會的位置，其中該測距機會位置用於傳輸包括可用訊框號碼(frame number)、時間符號參考和子通道參考的測距碼。
當多個用戶終端嘗試同時啟動測距程序時，用戶終端必須進行競爭以存取共用測距通道。多個情況下可發生測距碰撞或失敗。如第8圖所示，在一個例子中，當兩個用戶終端在相同的測距槽上傳輸相同的測距碼(即用戶終端SS1和SS2於測距槽3上)，則該測距碼仍可進行解碼但無法分辨兩個用戶終端。此即所謂的捕獲效應(capture effect)。在另一個例子中，當單個測距槽傳輸太多測距碼(即用戶終端SS3至SS6於測距槽4上)時，由於低訊號雜訊比，測距碼無法進行解碼，其中低訊號雜訊比由在多載波環境中的雜訊擴散或頻率選擇性衰落導致。通常的，由於用戶終端必須重新傳輸測距碼以用於下一輪的競爭，所以，測距碰撞或失败会引入時間延遲。然而，通過使用新穎的快速回饋機制可減小時間延遲，其中在檢測到測距碰撞或失敗後，基地台立即向每個用戶終端廣播確認訊息ACK或接受狀態報告。
第9圖為新穎的採用快速回饋之競爭式CDMA測距程序的流程圖。步驟101中，用戶終端啟動測距程序，藉由一測距機會向基地台發送測距請求。步驟102中，用戶終端開啟預定義定時器，並接著開始等待來自基地台的響應。步驟103中，用戶終端從基地台接收該測距機會的接 受狀態報告。步驟104中，基於接收的狀態報告，用戶終端確定其請求的解碼是否成功。若請求未成功解碼，則執行步驟108，用戶終端將進行下一輪競爭；否則，執行步驟107，用戶終端將等待UL授與。步驟105中，用戶終端從基地台接收UL授與，並接著在步驟109中進行上行鏈路傳輸。若直到預定義定時器逾時，用戶終端從基地台仍未接收到任何響應(步驟106)，則執行步驟108，用戶終端將進行下一輪競爭。
提供一種新穎的快速回饋機制以減小由於可能的測距碰撞或失敗導致的時間延遲。通常的，啟動測距程序後，每個用戶終端開啟預定義定時器，並等待來自基地台的響應或UL授與直到定時器逾時。然而，利用此種新穎的快速回饋機制，當發生測距碰撞或失敗時，依據步驟103中接收確認訊息ACK或接受狀態報告，用戶終端將執行步驟108直接進行下一輪競爭，而無需繼續等待整個的逾時時間週期。因此，可減小由於測距碰撞或失敗導致的總時間延遲。
測距程序可分為初始測距(initial ranging)、週期性測距(periodic ranging)和頻寬請求測距(bandwidth request ranging)。第10圖為新穎的初始測距程序或週期性測距程序的訊息序列圖表。在第10圖所示的例子中，有三個競爭的使用者(用戶終端SS1、SS2和SS3)和一個基地台BS1。每個用戶終端首先在先前的上行鏈路訊框中通過使用隨機選擇的測距槽向基地台BS1傳輸隨機選擇的初始測距碼或週期性測距碼。用戶終端SS1在測距槽1上傳輸測距碼i， 用戶終端SS2在測距槽m上傳輸測距碼j，用戶終端SS3在測距槽n上傳輸測距碼k。接收所有測距碼後，基地台BS1接著在後續的下行鏈路(downlink,DL)訊框中向所有用戶終端廣播確認訊息ACK(即第一確認訊息ACK)。確認訊息ACK包括所有接收的測距槽的解碼狀態。若一個測距碼成功解碼並且不需要更新實體層參數，則將測距響應RNG-RSP發送回相應的用戶終端，測距響應RNG-RSP可指示上行鏈路通道已完成同步以及相應的用戶終端可發送後續的MAC管理訊息(MAC management message)，其中，在本發明另一實施例中，測距響應RNG-RSP可嵌入於第一確認訊息ACK。否則，用戶終端可重新傳輸測距碼，直到該用戶終端從基地台BS1接收到測距響應RNG-RSP。基地台BS1發送測距響應RNG-RSP後，基地台BS1也向每個用戶終端發送UL授與用於傳輸測距請求RNG-REQ訊息。每個用戶終端接收UL授與並傳輸測距請求RNG-REQ訊息以更新剩餘的系統參數(例如安全機制參數)。若測距請求RNG-REQ訊息毀壞，則基地台BS1選擇性向用戶終端發送否定確認訊息NACK。否則，基地台BS1回覆測距響應RNG-RSP以響應測距請求RNG-REQ訊息，則初始測距程序或週期性測距程序成功完成。
第11圖為根據本發明用於測距碼失敗檢測的快速回饋機制示意圖。在第11圖所示的例子中，用戶終端SS1向基地台BS1傳輸測距碼，並開啟與該測距碼相關的定時器。由於測距碰撞，基地台BS1檢測測距碼失敗。通過廣播檢測結果指標(在本實施例中，檢測結果指標即為第一 確認訊息ACK)，從基地台BS1向用戶終端SS1提供一種新穎的先前測距機會的快速回饋狀態報告。接受檢測結果指標後，若先前的測距被報告為失敗，則用戶終端SS1可立即停止其定時器並進入下一輪的競爭(例如重新傳輸測距碼)。因此，在定時器逾時前，即可通知用戶終端SS1測距失敗。如此可避免用戶終端SS1等待整個的逾時時間週期並減小競爭的總延遲。
第12圖為根據本發明用於測距請求RNG-REQ訊息碰撞檢測的快速回饋機制示意圖。在第12圖所示的例子中，用戶終端SS1和SS2同時分別傳輸測距碼f(x)和g(x)至基地台BS1。巧合地，碼f(x)與g(x)相同。成功檢測接收的測距碼後，基地台BS1向用戶終端SS1和SS2廣播測距響應RNG-RSP和CDMA頻寬配置資訊元素。用戶終端SS1和SS2接著同時向基地台BS1傳輸測距請求RNG-REQ訊息，並開啟定時器。然而，由於訊息碰撞，基地台BS1對接收的測距請求RNG-REQ訊息解碼失敗。通過廣播測距狀態報告，從基地台BS1向用戶終端SS1和SS2提供一種新穎的快速回饋狀態，其中測距狀態報告可報告測距請求RNG-REQ訊息碰撞。接受到測距狀態報告後，用戶終端SS1和SS2立即停止其定時器並進入下一輪競爭。因此，在定時器逾時前，即可通知用戶終端SS1和SS2測距失敗。如此可避免用戶終端SS1和SS2等待整個的逾時時間週期並減小競爭過程的總延遲。
上述的快速回饋機制需求從基地台到用戶終端廣播額外的確認訊息ACK/狀態訊息。因此所提出的快速回饋機 制產生了額外訊息處理成本(overhead)。並且額外的狀態訊息可導致與較新用戶終端和舊有(legacy)用戶終端的不相容性，其中舊有用戶終端不支持快速回饋功能。通過在從基地台到用戶終端的後續的下行鏈路廣播訊息中包裹夾帶(piggyback)這些狀態訊息(即這些狀態訊息嵌入於從基地台到用戶終端的後續的下行鏈路廣播訊息中)，可有效避免上述兩個問題。
第13圖為根據本發明通過在檢測結果指標IE中包裹夾帶測距響應/CDMA配置參數的更有效的快速回饋機制示意圖。如第13圖所示，用戶終端SS1在隨機選擇的測距機會m上向基地台BS1傳輸測距碼i，在相同時間用戶終端SS2在隨機選擇的測距機會n上向基地台BS1傳輸測距碼j。基地台BS1在測距機會m上檢測測距碼i，但是沒有在測距機會n上檢測出測距碼j。基地台BS1接著在後續的訊框中廣播檢測結果指標IE(在本實施例中，檢測結果指標即為第一確認訊息ACK)，以響應測距機會m和測距碼i的碼索引的成功檢測。同時，在檢測結果指標IE中包裹夾帶用戶終端SS1的測距響應RNG-RSP/CDMA配置參數。檢測結果指標報告測距機會n的失敗，所以用戶終端SS2重新傳輸測距碼j，而無需等待整個的逾時時間週期。通過夾帶機制，在初始測距程序中，無需額外訊息。
第14圖為新穎的頻寬請求測距程序的訊息序列圖表。如第14圖所示，IEEE802.16相容之無線系統採用五個步驟的一般型頻寬請求測距程序。通過在先前的上行鏈路訊框中使用隨機選擇的測距槽，每個用戶終端向基地台 BS1傳輸隨機選擇的頻寬測距碼(步驟1)。在第14圖所示的例子中，用戶終端SS1在測距槽1上傳輸測距碼i，用戶終端SS2在測距槽m上傳輸測距碼j，用戶終端SS1在測距槽n上傳輸測距碼k。接收所有測距碼後，基地台BS1接著在後續的DL訊框中向所有用戶終端廣播確認訊息ACK(即第一確認訊息)。第一確認訊息ACK包括所有接收的測距槽的解碼狀態。若一個頻寬請求測距碼成功解碼，則將用於頻寬請求訊息的UL授與發送回相應的用戶終端(步驟2)。其中，在一個實施例中，用於頻寬請求訊息的UL授與可嵌入於第一確認訊息ACK中。接收到用於頻寬請求訊息的UL授與後，每個用戶終端向基地台BS1傳輸一個頻寬請求訊息(步驟3)。若頻寬請求訊息毀壞，則基地台BS1選擇性向用戶終端發送否定確認訊息NACK。否則，基地台BS1向用戶終端發送確認訊息ACK(即第二確認訊息)，且基地台BS1將用於上行鏈路資料傳輸的UL授與發送回相應的用戶終端(步驟4)。則頻寬請求測距完成且每個用戶終端開始傳輸上行鏈路資料(步驟5)。在另一個實施例中，用於資料的UL授與可嵌入於第二確認訊息ACK中，且第二確認訊息由所述基地台向每個用戶終端單播。
第15圖為根據本發明用於頻寬請求測距碼失敗檢測的快速回饋機制示意圖。在第15圖所示的例子中，用戶終端SS1首先向基地台BS1傳輸頻寬請求測距碼，並開啟定時器。然而，基地台BS1檢測由用戶終端SS1傳輸的頻寬請求測距碼失敗。通過廣播檢測結果指標，提供一種新穎 的快速回饋機制，檢測結果指標可指示檢測失敗。接受檢測結果指標後，若先前的頻寬請求測距碼被報告為失敗，則用戶終端SS1可立即停止其定時器並進入下一輪的競爭(例如重新傳輸頻寬請求測距碼)。因此，在定時器逾時前，即可通知用戶終端SS1頻寬請求測距失敗。如此可避免用戶終端SS1等待整個的逾時時間並減小競爭過程的總延遲。
第16圖為根據本發明通過在檢測結果指標訊息中包裹夾帶上行鏈路資源授與的更有效的快速回饋機制示意圖。如第16圖所示，用戶終端SS1在隨機選擇的測距機會m上向基地台BS1傳輸頻寬請求測距碼i，在相同時間用戶終端SS2在隨機選擇的測距機會n上向基地台BS1傳輸頻寬請求測距碼j。基地台BS1成功檢測頻寬請求測距碼i，但是檢測頻寬請求測距碼j失敗。基地台BS1接著在後續的訊框中廣播檢測結果指標訊息，以指示測距機會m的解碼狀態和已經過解碼的碼(即測距碼i)索引，並且該訊息同時運載用戶終端SS1的UL授與以響應頻寬請求測距碼i的成功檢測。由於頻寬請求測距碼j未成功檢測，則檢測結果指標可報告測距機會n的檢測失敗。接著用戶終端SS2重新傳輸頻寬請求測距碼j，而無需等待整個的逾時時間週期。通過包裹夾帶後續的UL授與至檢測結果指標訊息，在頻寬請求測距程序中，無需額外訊息。
第17圖為根據本發明較佳實施例具有快速回饋的快速存取頻寬請求測距程序的示意圖。如第17圖所示，IEEE802.16m相容之無線系統採用三個步驟的快速存取頻寬請 求測距程序。通過使用隨機選擇的頻寬請求機會，每個用戶終端向基地台BS1傳輸隨機選擇的頻寬請求指標，以開啟快速存取頻寬請求測距程序(步驟1)。頻寬請求指標可包括頻寬測距碼和頻寬請求訊息。在第17圖所示的例子中，用戶終端SS1在頻寬請求機會l上傳輸頻寬請求指標i，用戶終端SS2在頻寬請求機會m上傳輸頻寬請求指標j，用戶終端SS3在頻寬請求機會n上傳輸頻寬請求指標k。接收所有頻寬請求指標後，基地台BS1接著向所有用戶終端廣播確認訊息ACK。確認訊息ACK包括在先前訊框中所有接收的測距機會的解碼狀態。若頻寬測距碼和頻寬請求訊息均成功解碼，則將用於上行鏈路資料傳輸的UL授與發送回相應的用戶終端(步驟2)。接收到用於資料的UL授與後，則完成頻寬請求測距且每個用戶終端開始傳輸上行鏈路資料(步驟3)。
第18圖為根據本發明較佳實施例具有快速回饋的高效快速存取頻寬請求測距程序示意圖。如第18圖所示，所有頻寬請求指標對應的UL授與都包裹夾帶在後續的確認訊息ACK訊息中。並且，當每個用戶終端傳輸預定的上行鏈路資料時，可在上行鏈路資料中選擇性傳送額外頻寬請求訊息以用於進一步頻寬請求。
第19圖為根據本發明較佳實施例，當頻寬請求訊息不可解碼時，回復至五個步驟的快速存取頻寬請求測距程序示意圖。如第19圖所示，在先前訊框中將包括頻寬請求測距碼和頻寬請求訊息的頻寬請求指標傳輸至基地台BS1(步驟1)。然而，基地台BS1無法解碼頻寬請求訊息。 因此，基地台BS1對在先前訊框中接收的所有頻寬請求指標回覆確認訊息ACK，以及包裹夾帶用戶終端SS1的UL授與(步驟2)。由於確認訊息ACK告知解碼失敗，SS1重新傳輸頻寬請求訊息(步驟3)。在一個較佳實施例中，基地台BS1對未成功解碼的頻寬請求指標選擇性回覆另一個確認訊息ACK。基地台BS1對在先前訊框中接收的所有頻寬請求訊息回覆另一個確認訊息ACK，以及包裹夾帶用於資料的UL授與(步驟4)。最後，用戶終端SS1傳輸其預定上行鏈路流量(traffic)和選擇性包裹夾帶的頻寬請求訊息(步驟5)。
第20圖為根據本發明較佳實施例具有差異式定時器的快速回饋頻寬請求測距程序示意圖。上述的快速回饋機制也可應用至可支持不同類型服務的無線系統。在第20圖所示的例子中，用戶終端SS2為訂閱使用即時性服務的優選用戶，用戶終端SS1為非即時性服務用戶。用戶終端SS1和SS2的定時器的逾時時間值分別設置為100ms和30ms。首先，用戶終端SS1向基地台BS1傳輸具有非即時性輪詢服務(non-realtime polling service,nrtPS)的頻寬請求指標，用戶終端SS2向基地台BS1傳輸具有即時性輪詢服務(realtime polling service,rtPS)的頻寬請求指標用於快速存取。接著，基地台BS1廣播檢測結果指標以響應在先前訊框中接收的所有頻寬請求指標。檢測結果指標可指示用戶終端SS1的頻寬請求指標成功解碼而用戶終端SS2的頻寬請求指標解碼失敗。由於用戶終端SS1的頻寬請求指標用於非即時性輪詢服務nrtPS，因此其與等待較長的逾時時間 值100ms(即時間值T1)相關。另一方面，用戶終端SS2的頻寬請求指標用於即時性輪詢服務rtPS，因此其與等待較短的逾時時間值30ms(即時間值T2)相關。接收檢測結果指標後，用戶終端SS2立即停止定時器並在一個後移週期後向基地台BS1重新傳輸頻寬請求指標。此外，基地台BS1發送用戶終端SS1和SS2的UL授與，其中UL授與的發送時間與對應的逾時時間值相關。因此，由於用戶終端SS2較高的服務優先權，用戶終端SS2在用戶終端SS1之前接收UL授與。
第21圖為根據本發明較佳實施例位元映像(bitmap)格式的檢測結果指標的示意圖。如第21圖所示，在先前上行鏈路訊框(UL i)中八個測距槽(1至8)可供用戶終端進行測距程序，而基地台在後續的下行鏈路訊框(DL i+1)中以確認訊息(ACK)或檢測結果指標進行響應。檢測結果指標為具有八位元的位元映像格式。每個位元用於指示相應測距槽的檢測狀態。在第21圖所示的例子中，測距槽4和7上的測距碼發生碰撞且不可解碼，而在其他六個測距槽上的測距碼成功解碼。檢測結果指標的第四個和第七個位元標記為0，而檢測結果指標的其他位元標記為1，以指示此種檢測結果。
第22圖為根據本發明較佳實施例檢測結果指標的另一種格式的示意圖。如第22圖所示，在先前上行鏈路訊框(UL i)中用戶終端使用四個測距槽(1至4)用於測距程序，而基地台在後續的下行鏈路訊框(DL i+1)中以確認訊息ACK或檢測結果指標進行響應。基於在先前訊框中接收的 測距碼檢測，檢測結果指標指示每個測距槽的測距結果。對測距槽1，該訊息包括三個測距碼ID，這三個測距碼ID可指示成功解碼的測距碼。對測距槽2，該訊息包括一個測距碼ID，該測距碼ID不僅指示成功解碼的測距碼並且還包括附加資訊，例如測距響應和CDMA頻寬配置資訊元素。對測距槽3，沒有測距碼可成功解碼。對測距槽4，該訊息包括兩個測距碼以及附加的測距響應資訊。
本發明雖以較佳實施例描述，然而並不限於此。CDMA測距只作為競爭式存取(contention-based aceess)協定的一種實施例。本發明可延伸至競爭式協定的其他實施例，例如某些媒體存取(media access)協定和碰撞避免(collision avoidance)/碰撞檢測(collision detection)協定。用戶終端可包括行動電台(mobile station,MS)、行動終端(mobile terminal,MT)和先進行動電台(advanced mobile station,AMS)，基地台可包括先進基地台(advanced base station,ABS)。並且，盡管本發明實施例主要以說明初始測距和頻寬請求測距為例，然而競爭式無線存取中其他類型的測距程序也屬本發明精神範疇，例如交遞測距(handover ranging)和週期性測距。因此，各種變形、修改和所述實施例各種特征的組合均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。
11‧‧‧無線通信系統
101~109‧‧‧步驟
下列圖示用於說明本發明實施例，其中相同的標號代表相同的組件。
第1圖和第2圖為先前技術中傳統的競爭式CDMA測距程序。
第3圖至第5圖為先前技術中競爭式CDMA測距程序的例子示意圖。
第6圖為先前技術中至少兩個使用者選擇相同的測距碼和相同的測距槽用於測距時的概率示意圖。
第7A圖為先前技術中具有不同逾時時間值的差異式隨機存取機制。
第7B圖為先前技術中差異式頻寬請求測距程序示意圖。
第8圖為新穎的快速回饋競爭式CDMA測距的概念性示意圖。
第9圖為新穎的快速回饋競爭式CDMA測距程序方法的流程圖。
第10圖為新穎的快速回饋式初始測距程序或週期測距程序的訊息序列圖表。
第11圖為根據本發明用於測距碼失敗檢測的快速回饋機制示意圖。
第12圖為根據本發明用於測距請求訊息碰撞檢測的快速回饋機制示意圖。
第13圖為根據本發明通過在檢測結果指標中包裹夾帶測距響應的更有效的快速回饋機制示意圖。
第14圖為新穎的快速回饋式頻寬請求測距程序的訊息序列圖表。
第15圖為根據本發明用於頻寬請求指標失敗檢測的 快速回饋機制示意圖。
第16圖為根據本發明通過在檢測結果指標中包裹夾帶上行鏈路授與的更有效的快速回饋機制示意圖。
第17圖為根據本發明較佳實施例具有快速回饋的快速存取頻寬請求測距程序示意圖。
第18圖為根據本發明較佳實施例具有快速回饋的高效快速存取頻寬請求測距程序示意圖。
第19圖為根據本發明較佳實施例，當頻寬請求訊息不可解碼時，可快速回饋的快速存取頻寬請求測距程序示意圖。
第20圖為根據本發明較佳實施例具有不同定時器的快速回饋頻寬請求測距程序示意圖。
第21圖為根據本發明較佳實施例位元映像格式的檢測結果指標的示意圖。
第22圖為根據本發明較佳實施例在檢測結果指標中包裹夾帶測距響應和CDMA頻寬配置資訊元素的示意圖。

Claims (33)

  1. 一種測距程序的方法，包括：在一無線通信系統中，在一先前訊框中於一測距機會上從一行動電台傳輸一測距碼，以用於競爭式資源存取；在一後續訊框中從一基地台接收一第一確認訊息以響應所述測距機會，其中所述第一確認訊息包括具有多個位元的一檢測結果指標，所述測距碼的一接受狀態由相應於所述測距機會的多個位元中的一個進行指示；在所述測距碼由所述基地台成功解碼後，向所述基地台傳輸一請求訊息；以及從所述基地台接收一第二確認訊息以響應所述請求訊息。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之測距程序的方法，其中所述第一確認訊息由所述基地台廣播，所述第一確認訊息可指示在所述先前訊框中接收的測距機會的接受狀態。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之測距程序的方法，其中所述第二確認訊息由所述基地台向所述行動電台單播。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之測距程序的方法，其中所述第一確認訊息進一步包括相應於所述測距機會的所述測距碼的資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之測距程序的方法，進一步包括：開啟與所述測距碼相關的一定時器；以及若所述第一確認訊息指示所述測距機會的一解碼失敗狀態，則重新傳輸所述測距碼而無需等待所述定時器逾 時。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之測距程序的方法，進一步包括：開啟與所述請求訊息相關的一定時器；以及若所述第二確認訊息指示所述請求訊息的一解碼失敗狀態，則重新傳輸所述請求訊息而無需等待所述定時器逾時。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之測距程序的方法，其中所述測距碼為一初始測距碼或一週期性測距碼，以及所述請求訊息為一測距請求訊息。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之測距程序的方法，其中所述行動電台從所述基地台接收一測距響應，其中所述測距響應嵌入於所述第一確認訊息之中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之測距程序的方法，其中所述測距碼為一頻寬請求測距碼，以及其中所述請求訊息為一頻寬請求訊息。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之測距程序的方法，其中所述行動電台接收用於所述請求訊息的一上行鏈路授與，以及所述請求訊息的所述上行鏈路授與嵌入於所述第一確認訊息之中。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之測距程序的方法，其中所述行動電台接收用於資料的一上行鏈路授與，以及用於資料的所述上行鏈路授與嵌入於所述第二確認訊息之中。
  12. 一種頻寬請求測距程序的方法，包括： 在一無線通信系統中，在一先前訊框中於一測距機會上從一行動電台傳輸一頻寬請求指標，以用於競爭式資源存取，其中所述頻寬請求指標包括一頻寬請求測距碼和一頻寬請求訊息；以及在一後續訊框中從一基地台接收一確認訊息以響應所述測距機會。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中所述確認訊息由所述基地台廣播，所述確認訊息可指示在所述先前訊框中接收的測距機會的接受狀態。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中所述確認訊息包括具有多個位元的一檢測結果指標，所述頻寬請求指標的一接受狀態由相應於所述測距機會的多個位元中的一個進行指示。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中所述確認訊息進一步包括相應於所述測距機會的所述頻寬測距碼的資訊。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中若所述頻寬請求測距碼和所述頻寬請求訊息均成功解碼，則所述行動電台接收用於資料的一上行鏈路授與，且資料的所述上行鏈路授與嵌入於所述確認訊息之中。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之頻寬請求測距程序的方法，進一步包括：開啟與所述頻寬請求指標相關的一定時器；以及 若所述確認訊息指示所述測距機會的一解碼失敗狀態，則重新傳輸所述頻寬請求指標而無需等待所述定時器逾時。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中所述定時器具有與所述頻寬請求指標一服務類型相關的一預定義逾時時間週期。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之頻寬請求測距程序的方法，進一步包括：若所述確認訊息指示所述頻寬請求訊息未成功解碼，則重新傳輸所述頻寬請求訊息；以及從所述基地台接收一另一個確認訊息以響應所述頻寬請求訊息。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中所述行動電台接收用於資料的一上行鏈路授與，且資料的所述上行鏈路授與嵌入於所述另一個確認訊息之中。
  21. 一種測距程序的方法，包括：在一無線通信系統中，接收一測距碼，其中所述測距碼由一行動電台通過使用一選擇的測距機會在一先前訊框中傳輸；在一後續訊框中廣播一第一確認訊息以響應由一基地台在所述先前訊框中接收的測距機會，其中所述第一確認訊息包括具有多個位元的一檢測結果指標，所述測距碼的一接受狀態由相應於一已選擇測距機會的多個位元中的一個進行指示； 在所述測距碼由所述基地台成功解碼後，接收由所述行動電台傳輸的一請求訊息；以及向所述行動電台單播一第二確認訊息以響應所述請求訊息。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之測距程序的方法，其中所述第一確認訊息進一步包括所述測距碼的資訊，其中所述測距碼相應於所述已選擇測距機會。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之測距程序的方法，其中所述測距碼為一初始測距碼或一週期性測距碼，以及所述請求訊息為一測距請求訊息。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之測距程序的方法，其中所述基地台向所述行動電台傳輸一測距響應，其中所述測距響應嵌入於所述第一確認訊息之中。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之測距程序的方法，其中所述測距碼為一頻寬請求測距碼，以及所述請求訊息為一頻寬請求訊息。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之測距程序的方法，其中所述基地台傳輸用於所述請求訊息的一上行鏈路授與，以及用於所述請求訊息的所述上行鏈路授與嵌入於所述第一確認訊息之中。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之測距程序的方法，其中所述基地台傳輸用於資料的一上行鏈路授與，以及用於資料的所述上行鏈路授與嵌入於所述第二確認訊息之中。
  28. 一種頻寬請求測距程序的方法，包括： 在一無線通信系統中，接收一頻寬請求指標，所述頻寬請求指標由一行動電台在一先前訊框中通過使用一測距機會傳輸，其中所述頻寬請求指標包括一頻寬請求測距碼和一頻寬請求訊息；以及在一後續訊框中廣播一確認訊息以響應由一基地台在所述先前訊框中接收的測距機會。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中所述確認訊息包括具有多個位元的一檢測結果指標，所述頻寬請求指標的一接受狀態由相應於所述測距機會的多個位元中的一個進行指示。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中所述確認訊息進一步包括所述頻寬測距碼的資訊，所述頻寬測距碼相應於所述測距機會。
  31. 如申請專利範圍第28項所述之頻寬請求測距程序的方法，其中若所述頻寬請求測距碼和所述頻寬請求訊息均成功解碼，則所述基地台傳輸用於資料的一上行鏈路授與，且用於資料的所述上行鏈路授與嵌入於所述確認訊息之中。
  32. 如申請專利範圍第28項所述之頻寬請求測距程序的方法，進一步包括：若所述確認訊息指示所述先前傳輸的頻寬請求訊息未成功解碼，則接收所述頻寬請求訊息；以及從所述基地台傳輸一另一個確認訊息以響應所述頻寬請求訊息。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之頻寬請求測距程序 的方法，其中所述基地台傳輸用於資料的一上行鏈路授與，且用於資料的所述上行鏈路授與嵌入於所述另一個確認訊息之中。
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