用于接入无线网络的方法及装置与制造工艺

用于接入无线网络的方法及装置本申请要求申请日为2011年3月31日，申请号为201110081288.6，发明名称为一种无线通信方法的中国专利申请的优先权，该在先申请的全部内容均已在本申请中体现。本申请要求申请日为2011年3月31日，申请号为201110081193.4，发明名称为“一种无线通信方法、系统与设备”的中国专利申请的优先权，该在先申请的全部内容均已在本申请中体现。本申请要求申请日为2011年5月19日，申请号为201110130194.3，发明名称为“一种通信系统”的中国专利申请的优先权，该在先申请的全部内容均已在本申请中体现。本申请要求申请日为2011年7月6日，申请号为201110188873.6，发明名称为“用于接入无线网络的方法及装置”的中国专利申请的优先权，该在先申请的全部内容均已在本申请中体现。本申请要求申请日为2012年2月16日，申请号为201210035553.1，发明名称为“用于接入无线网络的方法及装置”的中国专利申请的优先权，该在先申请的全部内容均已在本申请中体现。本申请要求申请日为2012年2月29日，申请号为201210050568.5，发明名称为“用于接入无线网络的方法及装置”的中国专利申请的优先权，该在先申请的全部内容均已在本申请中体现。技术领域本发明涉及无线通信领域，特别涉及用于接入无线网络的方法及装置。

背景技术：
近步骤22：接收所述CAP发送的携带工作子信道映射信息的终端基本能力协商响应，所述工作子信道映射信息指示STA要切换的目标子信道。来，无线通信系统迅速发展，诸如基于802.11标准的无线局域网技术WiFi、基于802.15的蓝牙(Bluetooth)系统以及由移动通信系统衍生而来的面向室内应用的Femto技术等等，都得到了广泛的应用。基于802.11的WiFi技术是当今使用最广的一种无线网络传输技术。由于WiFi系统采用了载波侦听/冲突避免(CSMA/CA，CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)机制，系统效率较低，对无线资源浪费较大。导致这一问题的根本原因是CSMA/CA机制是一种基于竞争的随机多址接入机制，中心接入点(CAP，AccessPoint)和站点(STA，Station)之间，或者不同STA之间，会通过CSMA/CA机制竞争无线资源的使用权，同时竞争无线信道，此时就发生碰撞，导致无线资源的浪费。为了避免碰撞，CSMA/CA机制要求CAP或STA在竞争无线信道时需要随机退避，在所有CAP和STA都退避时，无线信道虽有空闲，但并未被使用，这也是对无线信道的极大浪费。由于上述原因，802.11系统效率较低。例如：802.11g系统物理层峰值速率可达54Mbps，但TCP层在大数据包下载业务下可达速率不高于30Mbps。虽然存在上述缺点，但802.11系统灵活，不依赖集中控制机制，因此也能够实现较低的设备成本。基于3GPP标准的Femto技术是从移动通信系统演进而来的一种面向室内覆盖的新技术。基于对3G系统的数据统计，大约70％的数据业务都发生在室内，因此室内高速率数据接入方案就尤为重要。Femto基站，称为微微基站，体积小巧，部署灵活。由于从移动通信系统演进而来，Femto基站几乎继承了移动通信系统的所有特点。Femto设备只是结合其有限的覆盖范围，较少的接入用户等应用场景特征，将设备处理能力降低，进而降低设备成本。从双工方式考虑，与移动通信系统相同，Femto基站可分为FDD与TDD两类双工机制。FDD上下行载波资源对称，而数据业务上下行数据流量非对称的业务特征使得FDD系统面对数据业务时存在一定的资源浪费。TDD系统上下行链路工作在同一载波上，通过划分时间资源为上下行链路分配不同的无线资源，因此较FDD能够更好的适配上下行业务需求非对称的数据业务。然而，移动通信系统(包括Femto系统)的TDD双工方式，上下行资源静态分配，面对需求不同的各类数据业务，例如：浏览网页，移动视频，移动游戏等，难以实现业务需求与资源划分的动态适配。与Wi-Fi相比，由于Femto采用了基于调度的集中控制机制，基站或CAP和终端或者终端之间不存在由于竞争冲突和随机退避导致的无线资源浪费，因此链路效率较高。针对无线通信系统，存在接入无线网络的需求。

技术实现要素：
本发明的第一个目的是提供用于接入无线网络的方法。本发明的第二个目的是提供用于接入无线网络的终端侧装置和网络侧装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本发明的技术方案是这样实现的：一种用于接入无线网络的方法，该方法包括：利用中心接入点CAP分配的上行传输资源，向所述CAP发送终端基本能力协商请求；接收所述CAP发送的携带工作子信道映射信息的终端基本能力协商响应，所述工作子信道映射信息指示站点STA要切换的目标子信道。一种实施例中，还包括：正确接收所述终端基本能力协商响应后，向所述CAP发送确认。一种实施例中，还包括：接收所述上行传输资源的分配指示。可选的，还包括：在发送终端基本能力协商请求之前执行的随机接入过程完成后等待设定帧数，如果没有收到所述分配指示，重新执行所述随机接入过程。一种实施例中，还包括：在发送终端基本能力协商请求后等待设定帧数，如果没有收到所述终端基本能力协商响应，重新执行发送终端基本能力协商请求之前的随机接入过程。一种实施例中，所述终端基本能力协商响应还携带频谱聚合模式信息和/或正式标识；所述频谱聚合模式信息，指示多个所述目标子信道之间的关系；所述正式标识为所述STA在所述CAP范围内的正式标识。一种实施例中，所述终端基本能力协商请求中携带所述STA的最大工作带宽。可选的，所述终端基本能力协商请求中还携带所述STA可用的子信道信息。一种用于接入无线网络的方法，该方法包括：接收STA利用分配的上行传输资源发送的终端基本能力协商请求；向所述STA发送携带工作子信道映射信息的终端基本能力协商响应，所述工作子信道映射信息指示所述STA要切换的目标子信道。一种实施例中，还包括：接收所述STA在正确接收所述终端基本能力协商响应后发送的确认。可选的，还包括：在发送所述终端基本能力协商响应后等待设定帧数，如果未收到所述确认，结束流程。可选的，在所述设定帧数内，向所述STA重新发送所述终端基本能力协商响应。一种实施例中，还包括：分配所述上行传输资源，并向所述STA发送所述上行传输资源的指示。一种实施例中，所述终端基本能力协商响应还携带频谱聚合模式信息和/或正式标识；所述频谱聚合模式信息，供所述STA确定多个所述目标子信道之间的关系；所述正式标识为所述STA在自身范围内分配的正式标识。一种实施例中，所述终端基本能力协商请求中携带所述STA的最大工作带宽；还包括：确定所述工作子信道映射信息；所述工作子信道映射信息指示的目标子信道的带宽之和，小于等于所述STA的最大工作带宽。可选的，还包括：调整所述STA的最大工作带宽；所述工作子信道映射信息指示的目标子信道的带宽之和，小于等于调整后的所述STA的最大工作带宽。可选的，所述终端基本能力协商请求中还携带所述STA可用的子信道信息；所述工作子信道映射信息指示的目标子信道中，包括所述STA的一个或多个可用的子信道。一种实施例中，所述工作子信道映射信息采用比特位图指示一个或多个目标子信道。一种用于接入无线网络的终端侧装置，该装置包括：能力协商请求单元，用于利用CAP分配的上行传输资源，向所述CAP发送终端基本能力协商请求；能力协商响应接收单元，用于接收所述CAP发送的携带工作子信道映射信息的终端基本能力协商响应，所述工作子信道映射信息指示STA要切换的目标子信道。一种实施例中，该装置还包括：确认单元，用于在所述能力协商响应接收单元正确接收所述终端基本能力协商响应后，向所述CAP发送确认。一种实施例中，所述能力协商请求单元进一步接收所述上行传输资源的分配指示。可选的，该装置还包括：第一触发单元，用于在随机接入终端侧装置完成操作后的设定帧数内监控所述能力协商请求单元，如果所述能力协商请求单元没有收到所述分配指示，触发随机接入终端侧装置重新执行操作。一种实施例中，该装置还包括：第二触发单元，用于在所述能力协商请求单元发送所述终端基本能力协商请求后的设定帧数内监控所述能力协商响应接收单元，如果所述能力协商响应接收单元没有接收到所述终端基本能力协商响应，触发随机接入终端侧装置重新执行操作。一种实施例中，所述终端基本能力协商响应还携带频谱聚合模式信息和/或正式标识；所述频谱聚合模式信息，用于指示多个所述目标子信道之间的关系；所述正式标识为所述STA在所述CAP范围内分配的正式标识。一种实施例中，该装置还包括：配置参数提供单元，用于将所述STA的最大工作带宽提供给所述能力协商请求单元，供其在终端基本能力协商请求中发送。可选的，所述配置参数提供单元，还用于将所述STA可用的子信道信息提供给所述能力协商请求单元，供其在终端基本能力协商请求中发送。一种用于接入无线网络的网络侧装置，该装置包括：能力协商请求接收单元，接收STA利用分配的上行传输资源发送的终端基本能力协商请求；能力协商响应单元，向所述STA发送携带工作子信道映射信息终端基本能力协商响应，所述工作子信道映射信息指示所述STA要切换的目标子信道。一种实施例中，该装置还包括：确认接收单元，用于接收所述STA在正确接收所述终端基本能力协商响应后发送的确认。可选的，该装置还包括：监控单元，用于在所述能力协商响应单元发送所述终端基本能力协商响应后的设定帧数内监控所述确认接收单元，如果所述确认接收单元未收到所述确认，触发所述能力协商请求单元和所述能力协商响应单元结束本次操作。可选的，在被所述监控单元触发之前，所述能力协商响应单元向所述STA重新发送所述终端基本能力协商响应。一种实施例中，该装置还包括：资源分配单元，用于为所述STA分配发送终端基本能力协商请求的上行传输资源，并发送所述上行传输资源的分配指示。一种实施例中，该装置还包括：频谱聚合模式信息提供单元和/或正式标识分配单元；所述频谱聚合模式信息提供单元，用于将指示多个所述目标子信道之间的关系的频谱聚合模式信息提供给所述能力协商响应单元，供其携带在终端基本能力协商响应中发送；所述正式标识分配单元，用于给所述STA在自身范围内分配一个正式标识，并将所述正式标识发送给所述能力协商响应单元，供其携带在终端基本能力协商响应中发送。一种实施例中，该装置中还包括：工作子信道映射信息确定单元，用于确定所述工作子信道映射信息，并将所述工作子信道映射信息发送给所述能力协商响应单元，供其携带在终端基本能力协商响应中发送；所述工作子信道映射信息指示的目标子信道的带宽之和，小于等于所述STA的最大工作带宽。可选的，所述工作子信道映射信息确定单元还调整所述终端基本能力协商请求中携带的所述STA的最大工作带宽；所述工作子信道映射信息指示的目标子信道的带宽之和，小于等于调整后的所述STA的最大工作带宽。可选的，所述工作子信道映射信息指示的目标子信道中，包括STA的一个或多个可用的子信道。一种实施例中，所述工作子信道映射信息采用比特位图指示一个或多个目标子信道。可见，本发明在进行能力协商的同时，还指示STA要切换到的目标子信道，即在能力协商的同时使STA进行信道切换，在节约操作流程的基础上，平衡了使各子信道上的负载。为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。附图说明图1为本发明中接入无线网络的方法流程图；图2为本发明中能力协商的方法流程图；图3为EUHT系统的参考模型；图4为EUHT系统的接入系统组成；图5为STA和CAP之间协议数据的发送和接收的过程示意图；图6为本发明实施例中获取系统同步的方法流程图；图7为本发明实施例中保持同步的方法路程图；图8为本发明实施例中随机接入的方法流程图；图9为本发明实施例中发送随机接入序列的原理图；图10a～10c为本发明实施例中上行随机接入信道的格式；图11为本发明实施例中能力协商的方法流程图；图12为本发明中接入无线网络的终端侧设备的结构示意图；图13为本发明实施例中获取系统同步的装置的一种结构示意图；图14为本发明实施例中获取系统同步的装置的另一种结构示意图；图15为本发明实施例中第一种随机接入终端侧装置的结构示意图；图16为本发明实施例中能力协商终端侧装置的结构示意图；图17为本发明中接入无线网络的网络侧设备的结构示意图；图18为本发明实施例中第一种随机接入无线网络侧装置的结构示意图；图19为本发明实施例中能力协商网络侧装置的结构示意图；图20为本发明中一种用于接入无线网络的方法的流程图；图21为本发明中另一种用于接入无线网络的方法的流程图；图22为本发明中又一种用于接入无线网络的方法。具体实施方式以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。图1为本发明中接入无线网络的方法流程图，该流程包括：步骤11：获取系统同步。这里的获取系统同步，包括获取系统参数，相当于进行系统初始化的过程。步骤12：随机接入到CAP。本步骤中，随机接入过程基于步骤11中执行的结果进行。步骤13：与所述CAP进行能力协商。能力协商过程将利用随机接入完成后得到的结果进行，具体内容将在后文中详细描述。按照图1所示流程执行操作，可实现在无线通信系统中接入无线网络。本发明提供的用于接入无线网络的方法指上述接入无线网络的流程中能力协商过程的具体实现方法。图2为本发明中能力协商的方法流程图，该流程包括：步骤21：利用CAP分配的上行传输资源，向CAP发送终端基本能力协商请求。以下给出的本发明实施例中，以新定义的增强型超高速无线局域网(EUHT)系统为应用场景。EUHT通过多信道传输、多用户多入多出(MU-MIMO)等技术大幅提高了系统容量。EUHT还通过使用集中调度机制，避免空口的碰撞和退避，并且能对不同的业务提供差异化服务。EUHT系统能提供至少1.2Gbps的吞吐量，以满足当前用户对无线网络数据传输速率的要求。图3为EUHT系统的参考模型。以下给出的本发明实施例中，以新定义的增强型超高速无线局域网(EUHT)系统为应用场景。EUHT通过多信道传输、多用户多入多出(MU-MIMO)等技术大幅提高了系统容量。EUHT还通过使用集中调度机制，避免空口的碰撞和退避,并且能对不同的业务提供差异化服务。EUHT系统能提供至少1.2Gbps的吞吐量，以满足当前用户对无线网络数据传输速率的要求。图3为EUHT系统的参考模型。图3所示的系统参考模型主要是指空中接口参考模型，包括：媒体接入控制(MAC)层和物理(PHY)层，各层的主要功能简述如下：①MAC层包括适配子层和MAC子层。适配子层：主要提供外部网络数据和MAC层服务协议单元(MSDU)之间的映射和转换的功能。MSDU指MAC服务访问点(SAP)之间作为单元而交付的信息。MAC子层：除了担当媒体接入控制功能外，还包括对系统的管理和控制以及对PHY层的特定功能的支持。②PHY层：主要提供将MAC层协议数据单元(MPDU)映射到相应的物理信道的PHY传输机制，例如正交频分复用(OFDM)和多入多出(MIMO)技术。MPDU指两个对等MAC实体之间利用PHY层服务所交换的数据单元。图4为EUHT系统的接入系统组成，包括中心接入点(CAP)和站点(STA)，其中STA可以为各种数据设备，例如：PDA、笔记本、照相机、摄像机、手机、平板电脑、pad等。如图3所示，STA1和STA2通过空中接口协议接入CAP，CAP通过有线或者无线与现有的外部网络(如IP骨干网、以太网)建立通信。其中CAP的协议组成包括MAC层和PHY层。STA协议组成包括应用(Application)层、传输控制(TCP)层、网络(IP)层、MAC层和PHY层。基于图4所示的协议组成，图5给出了STA和CAP之间协议数据的发送和接收的过程，例如：STA想发送数据给CAP，STA首先将应用数据(如VoIP、视频等)经过应用层、TCP/IP层处理并打包，以IP分组的形式发送给IP适配子层，由IP适配子层进行转换和映射，发送给MAC子层，MAC子层经过分片、加密、成帧、聚合等操作，发给PHY层，最终由PHY映射到无线信道上进行数据传输。下文的实施例中涉及的异常处理还可能用到如表1所示的系统设置参数，这里给出统一介绍。表1作为一种可选的实施例，图1所示流程中的获取系统同步的步骤，即步骤11可以通过如下子步骤实现：子步骤1：在当前子信道上寻找物理帧。子步骤2：解析寻找到的物理帧中的系统信息信道(SICH)和控制信道(CCH)，所述SICH指示所述物理帧的结构，所述CCH指示系统资源的分配。本发明中用于接入无线网络的方法，针对物理帧结构可动态配置的情况提出，物理帧中的SICH指示物理帧的结构配置，例如指示物理帧中各信道的有无及时长。物理帧中的CCH指示系统资源的分配，其中包括为系统参数分配的资源的指示。子步骤3：利用解析结果，从物理帧中获取系统参数。可见，本发明提供的用于接入无线网络的方法中，针对物理帧结构可动态配置的情况实现了获取系统同步。EUHT系统中，STA和CAP均可以支持20MHz、40MHz及80MHz，系统预定信道列表指示系统的子信道，这些子信道中可包含一个或多个CAP的工作子信道。下面的表2给出了2.4GHz频段下预定信道列表的一种举例。表2图6为本发明实施例中用于接入无线网络的方法流程图，该方法包括获取同步的流程，所述获取同步的流程包括：步骤61：在当前子信道上寻找物理帧，具体的，判断在当前子信道上是否检测到物理帧的帧头，如果是，执行步骤62，否则继续执行检测、直至超过子信道的等待时间时，转移到下一个子信道继续执行步骤61。步骤62：判断是否能够解析物理帧中的SICH和CCH，如果是，执行步骤63，否则继续执行步骤61，直至超过子信道的等待时间时，转移到下一个子信道继续执行步骤61。本发明所针对的物理帧中，前导序列和SICH的位置及时长预先设定，不进行动态配置，CCH位于SICH之后相邻的位置，CCH的时长可以动态配置。SICH指示物理帧的结构配置，具体可以指示当前物理帧中各信道的有无和/或时长。例如，对于一些时长固定的信道，SICH中可以使用1比特指示该信道的有无，隐含指示了该信道的时长；对于一些时长不固定的信道，SICH中可以使用多比特进行指示，以CCH为例，SICH中可以使用6比特，最大可指示63个OFDM符号，1个OFDM符号为最小资源分配单位，比如这6比特为010000，转换为十进制数是16，即对应16个OFDM符号。通过解析SICH可以确定CCH在物理帧中的位置及时长，再从物理帧中的CCH检测广播调度信令，以检测为BCF分配的资源。下面的表3给出了广播调度信令的一种举例，BCF在表3中所示的信令/反馈信道中传输，信令/反馈信道是包含在传输信道中的。当b3b2b1b0取0000时确定为下行信令/反馈信道资源指示，如果b31取0则确定有BCF帧，b36b35…b32指示资源的位置，b39b38b37指示资源的长度。表3步骤63：判断是否检测到广播信息帧(BCF)，如果是则实现下行同步，否则返回执行步骤61、直至超过该子信道的等待时间时，转移到下一个子信道继续执行步骤61。BCF是广播配置消息、由CAP在所有工作子信道上周期性广播，其中携带CAP的MAC地址，使得STA识别BCF的发送端。BCF中还携带系统参数。BCF携带的系统参数可能包括对入网后续流程或入网结束后其他流程中起到指示作用的各种参数。下面的表4给出了BCF的帧体携带信息的一种举例。表4如表4所示，BCF中携带的信息可以分为以下几类：1)CAP的MAC地址，STA可以根据该MAC地址识别发送BCF的CAP。2)CAP的工作信道号和工作带宽，结合这里的工作信道号和工作带宽，STA可以确定除当前检测到BCF的子信道外，广播该BCF的CAP的其他工作子信道。3)CAP的天线配置，STA将在接入无线网络成功后使用该参数。4)网络别名，指示网络名称，使得STA可以选择要加入的网络。5)网络别名长度，指示网络别名字段的长度，网络别名字段的长度固定可以节省开销，降低解析...