CN100431280C - 竞争式无线存取的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是为一种竞争式通信信道的存取控制方法。在此通信信道上、一个传输通信信号的误差类型是进行分类，且该通信信道的对应参数是根据该分类而进行调整，藉以控制个别误差类型的发生率。

Description

竞争式无线存取的控制方法

技术领域

本发明是有关于无线通信系统。特别是，本发明是有关于通信系统中、竞争式无线存取的控制方法。

背景技术

图1是表示一个利用分时双工(TDD)或分频双工(FDD)的简化无线宽频码分多址(CDMA)通信系统18。这个系统包括多个节点B26、32、34、多个无线网络控制器(RNC)36、38、40、多个用户设备(UE)20、22、24及一个核心网络46。这多个节点B连接至这多个无线网络控制器(RNC)36、38、40，其依序连接到这个核心网络46。各个节点B26、32、34是与其关连的用户设备(UE)20、22、24进行通信。数据信号是在相同频宽上、在用户设备(UE)及节点B间进行通信。在共享频宽中，各个数据信号是利用一个独特片码序列进行展频。当接收时，一个特定数据信号则可以利用这个片码序列的副本以进行回复。

在一个码分多址(CDMA)系统的架构中，信号是利用其片码序列(信号码)进行区别、且个别通信信道是利用不同信号码加以建立。由节点B至用户设备(UE)的信号是在下行传输信道上进行发送、而由用户设备(UE)至节点B的信号则是在上行传输信道上进行发送。

在每一码分多址(CDMA)系统中，一个随机存取信道(RACH)会用以进行部分上行传输通信。一个随机存取信道(RACH)能够承载多个用户设备(UE)的数据分组。各个分组可以利用时隙及信号码的一个组合进行区别。对于节点B的侦测而言，这些分组均具有一个序列，藉以与其它分组进行区别。这个随机存取信道(RACH)是一个竞争式的上行传输信道，其可以承载用户设备(UE)的控制信息，藉以设定与节点B的启始连结，举例来说，进而在功率激活后，将用户设备(UE)注册到这个网络、或执行位置更新、或启始一个呼叫。各个传输是利用重复的帧进行发送，其分别具有多个时隙，诸如：十五个时隙，且每个帧只有一个或两个时隙是专属于随机存取信道(RACH)。当在这个随机存取信道(RACH)上传输一个分组时，这个传输程序可能会持续多个帧。不过，这些帧并不一定要是连续的，因为在各个传输间必须要执行一个倒退(back-off)程序，藉以控制用户设备(UE)存取这个随机存取信道(RACH)的速率。

一个用户设备(UE)可以利用N个信号码识别器中的一个信号码识别器，在一个分时双工(TDD)码分多址(CDMA)系统的例子中，是八个中间码(midamble)的一个中间码，尝试一个随机存取信道(RACH)传输、并选择一个时隙。倘若具有相同中间码(midamble)的相同时隙中无其它用户设备(UE)进行传输、且传输功率亦足够时，则这个用户设备(UE)的随机存取信道(RACH)传输将会持续。倘若具有相同中间码(midamble)的相同时隙中有另一个用户设备(UE)进行传输，则这两个用户设备(UE)的传输均会失败。这种传输误差是称为碰撞误差。通常，只要有两个或更多个用户设备(UE)同时使用一个无线系统的相同信道进行传输时，一个碰撞便会发生。另一种传输误差则是发生在传输功率不足的时候。通常，需要功率是相同时隙的信道、干扰、及其它物理随机存取信道(PRACH)传输的函数。

在部分通信系统中，诸如：一个第三代合作计划(3GPP)系统，一个用户设备(UE)要发现一个误差、并决定重新传输这个失败分组，通常会耗费一段相对长时间的延迟，其可能高达数秒钟的水准。因此，这个随机存取信道(RACH)的建议操作条件最好能够进行偏压，藉以能够具有极少的碰撞误差及不足传输功率误差。根据不同的操作模式，这个失败分组则会在数据链路层2(L2)或数据链路层3(L3)上重新传输。

这个无线存取网络并不会具有与随机存取信道(RACH)信号码，或特别是传输信道，关连的先前信息。传输区块设定(TBS)或丛发的侦测程序是在这个接收器处进行，其并不知道利用侦测信号码进行传输的用户设备(UE)数目。在发生一个随机存取信道(RACH)传输误差的事件中，这个传输误差的原因并无法识别。这个误差的原因可能是信号码碰撞、或不足传输功率。

一个动态持久参数(DP)是利用这个无线网络控制器(RNC)设定以进行定义，藉以避免这个随机存取信道(RACH)的饱和。这个动态持久参数字准(DPL)是经由这个节点B广播至这些用户设备(UE)、且这些用户设备(UE)是利用这个动态持久参数(DP)的一个函数，调整其存取这些随机存取信道(RACH)时隙的速率。一个随机存取信道(RACH)常数(CV)参数是在这个无线网络控制器(RNC)处管理以进行定义、并提供这些用户设备(UE)使用以决定随机存取信道(RACH)传输的功率。

在目前系统中，这些动态持久参数(DP)、随机存取信道(RACH)常数(CV)、及其它参数会进行设定及调整，藉以避免碰撞及不足传输功率误差，进而维持一个预定目标碰撞误差及目标不足传输功率误差机率。这个动态持久参数(DP)是在这个节点B处产生，且这个随机存取信道(RACH)常数(CV)是在这个无线网络控制器(RNC)处产生。

已知，控制这些参数的一种习知方法是利用个别系统帧的一个时隙中、成功及失败用户设备(UE)传输的数目。另一种习知方法则是将这些参数广播至这些用户设备(UE)，随后并据以调整其上行传输。然而，想要适当控制这些参数是极为困难的事，因为这些参数是分别产生在这个节点B处及这个无线网络控制器(RNC)处、且因为这个传输误差的原因仍然不得而知。

有鉴于此，本发明的主要目的便是提供一种改良方法，藉以控制竞争式信道中的参数，其中，传输误差的原因必须进行识别，且这类误差的发生率是在这个节点B处调整参数以进行识别及控制。

发明内容

本发明是一种方法，藉以对任何类型的竞争式通信信道，诸如：时分多址(TDMA)系统，进行存取控制，其中，一个动态持久参数的位准(DPL)会广播至行动端以控制这个信道的存取速率，且其中，一种方法会提供用来控制传输功率。在一个通信信道上传输的一个通信信号的误差类型会进行分类，且这个通信信道的对应参数会根据这个分类进行调整，藉以维持一个预定误差位准。

附图说明

图1是一个示意图，用以表示利用分时双工(TDD)或分频双工(FDD)的习知简化无线宽频时分多址(CDMA)通信系统。

图2是一个流程图，用以表示根据本发明的较佳实施例、一个竞争式无线存取系统的控制程序。

图3是一个流程图，用以表示根据本发明的较佳实施例、一个随机存取信道(RACH)的误差分类程序。

图4是一个流程图，用以表示根据本发明的较佳实施例、一个随机存取信道(RACH)的参数控制程序。

具体实施方式

本发明将利用较佳实施例，配合所附图式详细说明如下，图中，相同符号是用以表示相同组件。

图2是表示本发明的控制程序50。这个控制程序50的目的是在一个随机存取信道(RACH)或一个物理随机存取信道(PRACH)上、维持上行传输的满意延迟及处理能力。这个目的的达成是将导因于信道信号码碰撞及不足传输功率的传输误差数目维持在一个可以接受的位准。这个程序50是分别找出信号码碰撞及不足传输功率的原因。接着，决定传输误差的原因及频率，藉以调整一个合适的参数(若必要的话)，进而确保这个误差速率能够落在一个预定范围内。

这个程序50是开始于一个随机存取信道(RACH)传输区块设定(TBS)的接收(步骤52)。接着，这个节点B接收器会利用中间码侦测及信号码查表等方式，执行传输信号码的侦测。接着，针对各个接收的随机存取信道(RACH)传输区块设定(TBS)，执行一个循环冗余检查(CRC)(步骤54)。应该注意的是，虽然本发明的较佳实施例最好能够使用一个循环冗余检查(CRC)，但是传输误差的其它侦测方法亦可以应用。这个循环冗余检查(CRC)最好能够在这个节点B处执行。倘若没有侦测到循环冗余检查(CRC)误差，则这个接收的随机存取信道(RACH)传输区块设定(TBS)会记录为一个成功的存取尝试(步骤58)。另一方面，倘若侦测到一个循环冗余检查(CRC)误差，则这个误差的类型会在步骤56进行分类、并在步骤58进行记录。

图3是表示在步骤56期间执行的程序，其利用参考符号70表示，藉以对发生误差的类型进行分类。第一步骤72是用来决定一个误差传输区块设定(TBS)的一个信号干扰比(SIR)。较佳者，这个信号干扰比(SIR)将会与一个动态临界值T进行比较，藉以识别这个传输误差的原因，如下文所述。然而，应该注意的是，步骤56中亦可以利用接收信号信号码功率(RSCP)、而不一定要利用这个信号干扰比(SIR)。

倘若这是第一次执行误差分类的程序，则我们可以使用一个预定数值T(步骤74)。针对后续的循环，这个数值T可以利用先前分类误差的信号干扰比(SIR)，每隔N个帧更新一次。这个数值N亦可以调整，藉以补偿这个物理随机存取信道(PRACH)的流量位准。这个数值T会在步骤78进行识别、并在步骤80与这个信号干扰比(SIR)进行比较。倘若这个信号干扰比(SIR)大于这个数值T，则这个传输误差的原因会被分类为信号码碰撞(步骤82)。倘若这个信号干扰比(SIR)小于或等于这个数值T，则这个传输误差的数值T会被分类为不足传输功率(步骤84)。大于数值T且对应于信号码碰撞误差的信号干扰比(SIR)，为方便起见，可以表示为SIR_COLL。同样地，小于或等于数值T且对应于不足传输功率误差的信号干扰比(SIR)，亦为方便起见，则可以表示为SIR_TXPWR。根据误差的类型，各个误差的信号干扰比(SIR)便会在步骤86中进行储存。

如上述简要说明，这个数值T可以利用先前分类误差的信号干扰比(SIR)进行更新，包括：SIR_COLL及SIR_TXPWR。另外，视情况需要，步骤86储存的先前计算数值T亦会在步骤88进行传输，藉以在步骤76中更新数值T。特别是，在步骤76中，数值T是根据下列等式进行更新：

$T=\mathrm{mean}\left({\mathrm{SIR}}_{\mathrm{TxPwr}}\right)+\frac{\mathrm{mean}(\mathrm{SORTxPwr}\_-\mathrm{mean}\left({\mathrm{SIR}}_{\mathrm{COLL}}\right)}{\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{COLL}}}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{TxPwr}}}+1}---\left(1\right)$

其中，σ_COLL及σ_TXPWR分别表示SIR_COLL及SIR_TXPWR的标准误差。这个临界值T对应于SIR_COLL及SIR_TXPWR的储存信号干扰比(SIR)平均的中点，其分别利用变异数进行加权。

请参考图2，在步骤56期间计算的信号干扰比(SIR)数值(误差分类)会用在步骤58，藉以记录随机存取信道(RACH)机会数目，其中，失败的存取尝试可能是导因于不足传输功率及信号码碰撞。除了成功尝试数目以外，这些统计数据亦可以视需要连续收集N个帧，藉以得到下列信息：

◆发生成功存取尝试的随机存取信道(RACH)存取机会数目，亦即：没有侦测到循环冗余检查(CRC)误差的存取机会数目。

◆因为物理随机存取信道(PRACH)信号码碰撞而发生失败存取尝试的随机存取信道(RACH)存取机会数目，亦即：步骤56的SIR_COLLS发生数目。

◆因为不足传输功率而发生失败存取尝试的随机存取信道(RACH)存取机会数目，亦即：步骤56的SIR_TXPWRS发生数目。

接着，步骤58中的信息会在连续N个帧组成的一个窗口中进行编译、并在步骤60中用来计算下列统计数据：

◆在连续N个帧中量测的R_SUCCESS，其是各个存取机会的成功存取尝试速率

◆在连续N个帧中量测的R_COLL，其是导因于物理随机存取信道(PRACH)信号码碰撞的各个存取机会的失败存取机会速率

◆在连续N个帧中量测的R_TXPWR，其是导因于不足传输功率的各个存取机会的失败存取机会速率

接着，在步骤62中，我们便可以视需要调整合适参数，藉以确保R_COLL及R_TXPWR能够维持在可以接受的位准内。图4是表示在步骤62期间执行、将碰撞及功率误差维持在可以接受位准的程序，其利用参考符号100表示。通常，这个程序100会参考一个预定范围以计算数值R_COLL及R_TXPWR、并视需要调整R_COLL及R_TXPWR的控制参数，藉以维持一个可以接受的误差速率。

特别是，在接收R_COLL及R_TXPWR时(步骤102)，首先要计算R_COLL(步骤104)。倘若R_COLL小于一个预定最小数值R_{COLL_MIN}，则R_COLL的一个控制参数最好能够减小一，藉以使R_COLL增大。倘若R_COLL已经落在R_{COLL_MIN}及R_{COLL_MAX}的范围内，则这个控制参数便可以维持不变。

R_COLL的较佳控制参数是动态持久参数的位准(DPL)，且这个动态持久参数字准(DPL)最好能够在节点B处进行控制。目前的地表无线接取网络(UTRAN)架构可以让节点B产生特定系统信息区块(SIB)的内容，诸如：产生动态持久参数字准(DPL)的系统信息区块(SIB)7，藉以能够在节点B处控制这个动态持久参数字准(DPL)及R_COLL。这个动态持久参数字准(DPL)是根据下式等式进行更新：

PL＝min(max(PL+Δ_PL，PL_MIN)，PL_MAX)           (2)

其中，PL表示这个时久位准、Δ_PL表示持久位准的变化、而PL_MIN及PL_MAX则分别表示持久位准(PL)的最小及最大数值。

请再度参考图4，次一个步骤110是计算数值R_TXPWR。倘若R_TXPWR小于一个预定数值R_{TXPWR_MIN}，则R_TXPWR的一个控制参数最好能够减小一，藉以让R_TXPWR增大(步骤112)。倘若R_TXPWR大于一个预定最大数值R_{TXPWR_MAX}，则相同的参数则最好能够增加一，藉以让R_TXPWR减小(步骤114)。倘若R_TXPWR已经介于R_{TXPWR_MIN}及R_{TXPWR_MAX}之间，则这个参数便可以维持不变。

R_TXPWR的较佳控制参数为功率偏移，其可以让用户设备(UE)传输功率及这个动态持久参数字准(DPL)均能够在节点B处进行控制。一个网际网络基站无线收发系统(IBTS)参数会对应于IE”个别时隙干扰”，其会在节点B处、利用系统信息区块(SIB)进行广播。习知，IE”个别时隙干扰”的数值应该对应于各个时隙的干扰信号信号码功率(ISCP)，其是在节点B处进行量测。假设随机存取信道(RACH)时隙仅专属于随机存取信道(RACH)，则一个功率偏移可以根据下列等式相加：

IBTS＝ISCP+Power Offset    (3)

藉以利用这个功率偏移决定传输功率及对应R_TXPWR的增减。相加一个功率控制至表示IE的这个干扰信号信号码功率(ISCP)的用户设备(UE)传输功率控制可以让行动端借着克服干扰位准(不同于节点B量测的干扰位准)而增减其传输功率。再者，这样亦可以借着功率偏移调整而完成R_TXPWR调整。经由系统信息区块(SIB)14控制用户设备(UE)传输功率的主要优点是，这个程序和动态持久参数字准(DPL)均可以在节点B处执行。利用功率偏移的另一个优点是，用户设备(UE)传输功率的改变可以更快速地更新，因为这个功率是利用节点B控制，而非无线网络控制器(RNC)。因此，这个系统可以更快速地反应，藉以因应用户设备(UE)传输功率的需要变化。

这个功率偏移是根据下列等式进行更新：

TXPWR＝min(max(TWPWR+_TXPWR，TXPWR_MIN)，TWPWR_MAX)

                                         (4)

其中，TXPWR表示传输功率位准、_TXPWR表示传输功率位准的变化、而TXPWR_MIN及TWPWR_MAX则分别表示传输功率位准TXPWR的最小及最大值。

这个参数控制程序100会收集连续N个帧的随机存取信道(RACH)统计数据，更新随机存取信道(RACH)参数是在此时建议。这个程序100的输出，如上述方式得到，即是更新的动态持久参数字准(DPL)、且这个功率功率偏移则是每隔N个帧提供一次。这个参数控制程序100的执行周期N通常会落在25及100个帧内。这个窗口大小的选择对于这个程序的整体效能具有重大影响。因为这个程序100是每隔N个帧执行一次，周期N应该要够小，藉以使这个程序100能够及时因应于随机存取信道(RACH)负载的快速变化。另一方面，周期N亦应该要够大，藉以让随机存取信道(RACH)统计数据能够成功平均。随机存取信道(RACH)统计数据的偶发行为，在与理论统计数据进行比较时，是不利的。

请再度参考图3，虽然数值T的较佳更新方法是利用等式(1)，但是数值T亦可以利用其它方法进行更新。数值T的其它更新方法包括下列范例。首先，这个临界值T可以在接收到无误差的随机存取信道(RACH)丛发后进行更新。倘若这个无误差丛发的信号干扰比(SIR)或接收信号功率(RSP)小于临界值T，则这个临界值会减小₁。倘若这个无误差丛发的信号干扰比(SIR)或接收信号功率(RSP)大于临界值T，则这个临界值会增加₂。这个临界值增幅₁及减幅₂可以固定、或随时间改变、或随其它条件改变。举例来说，这个临界值可以是量测信号干援比(SIR)及临界值T间差值的函数。

另外，在决定传输误差的原因时，我们亦可以考量这个随机存取信道(RACH)的传输信号码数目。当接收信号码数目增加时，成功侦测的需要信号噪声比(SNR)应该也会增加。不同的临界值可能会建立不同的时隙信号码数目。另外，校正因子亦可以加入临界值T，其是取决于时隙内的传输信号码数目。

最后，在随机存取信道(RACH)上、利用开放回路功率控制的系统中，在决定比较临界值T时最好能够考量功率控制参数。举例来说，考量通用地表无线存取(UTRA)分时双工(TDD)系统，其随机存取信道(RACH)的功率控制等式是表示在等式(3)。用户设备(UE)传输功率的计算包括一个网际网络基站无线收发系统(IBTS)项目，其是基于最后一次取得系统信息区块(SIB)14时的量测干扰信号信号码功率(ISCP)。目前时隙的干扰信号信号码功率(ISCP)量测极可能会不同于产生IE”个别时隙干扰”的干扰信号信号码功率(ISCP)量测。目前时隙干扰信号信号码功率(ISCP)可以与产生IE“个别时隙干扰”的量测干扰信号信号码功率(ISCP)搭配使用。误差及无误差随机存取信道(RACH)丛发的信号干扰比(SIR)量测亦可以利用两干扰信号信号码功率(ISCP)量测间的差值进行正规化。

虽然本发明已利用较佳实施例详细说明如上，熟习此技艺者当能够在不违背本发明精神及范围的前提下，进行每一调整及变动。因此，本发明的保护范围应不必限定在上述较佳实施例，而是利用下列申请专利范围加以界定。

Claims (14)

1.一种竞争式通信信道的存取控制方法，包括：

接收一通信信号，其是传输于该竞争式通信信道上；

执行一误差侦测测试，藉以识别在该竞争式通信信道上是否发生一传输误差；

根据两个误差类型其中之一，将所识别的误差分类，其中所识别的误差类型是碰撞误差以及不足传输功率误差；

计算每一误差类型的发生率；以及

根据每一误差类型的发生率来设定用以控制该竞争式通信信道存取的参数，其中该碰撞误差以及不足传输功率误差的预定发生率是通过调整该通信信道的至少一参数而加以维持。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该误差侦测测试是为一循环冗余检查。

3.如权利要求1所述的方法，其中，该误差分类是利用一临界值测试，且该临界值测试是将一信号干扰比与一动态临界值进行比较。

4.如权利要求3所述的方法，其中，该动态临界值是利用先前所分类的误差的信号干扰比的数值以进行更新。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该误差分类是利用一临界值测试，且该临界值测试是将一接收信号讯息码功率与一动态临界值进行比较。

6.如权利要求1所述的方法，其中，用于控制该不足传输功率误差的发生率的至少一个参数是传输功率参数，且该传输功率参数控制用户设备的传输功率。

7.如权利要求6所述的方法，其中，该传输功率参数是为一功率偏移及一干扰信号讯息码功率的一总和，而该干扰信号讯息码功率是对应于个别时隙干扰的一数值。

8.如权利要求1所述的方法，其中，调整一动态持久位准参数藉以控制碰撞误差的发生率。

9.如权利要求1所述的方法，其中，该不足传输功率误差的发生率是于一随机存取信道传输区块设定的接收期间而被测量，而一传输功率参数是被调整，使得该不足传输功率误差的发生率能够落于一预定范围内。

10.如权利要求9所述的方法，其中，该传输功率参数是在不足传输功率误差的发生率大于一预定最大值时增大、并在不足传输功率误差的发生率小于一预定最小值时减小。

11.如权利要求1所述的方法，其中该碰撞误差的发生率是于一随机存取信道传输区块设定的接收期间而被测量，而一动态持久位准参数是被调整，使得该碰撞误差的发生率能够落于一预定范围内。

12.如权利要求11所述的方法，其中，该动态持久位准参数是在碰撞误差的发生率大于一预定最大值时增大、并在碰撞误差的发生率小于一预定最小值时减小。

13.如权利要求11所述的方法，其中，该动态持久位准参数是在节点B进行调整。

14.如权利要求1所述的方法，其中，当一信号干扰比小于或等于临界值时，将该误差分类成不足传输功率误差，当一信号干扰比大于该临界值时，将该误差分类成碰撞误差。

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