CN100521582C - 分时双工中随机存取信道的次信道 - Google Patents

分时双工中随机存取信道的次信道 Download PDF

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Abstract

一个使用分码多重存取的无线分时双工(TDD/CDMA)通信系统的一个实体随机存取信道(PRACH)定义多个次信道。这些次信道承载系统使用者及一个系统网络间的信息。一系列无线帧具有一串行时槽。对于这个串行时槽的一个特定时槽号码而言，这个特定时槽号码的各个次信道是利用这个系列的一个无线帧唯一地定义。

Description

分时双工中随机存取信道的次信道
(1)技术领域
本发明有关一种利用分码多重存取的无线分时双工(TDD/CDMA)通信系统。特别是，本发明有关这种系统的实体随机存取信道(PRACH)的次信道。
(2)背景技术
在使用分频双工的分码多重存取(FDD/CDMA)通信系统中，诸如：第三代合作计划(3GPP)所建议的通信系统，实体随机存取信道(PRACH)是将不常见数据封包及系统控制信息，由这些使用者设备(UE)或使用者传输至这个B节点。
在第三代合作计划(3GPP)、使用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统中，这个实体随机存取信道(PRACH)会分割为具有十五个(15)时槽24的十毫秒(10ms)无线帧221至228(22)，如图1所示。这些无线帧22会依序编号，诸如：由0编号到255，藉以做为一个系统帧号码。另外，这些系统帧号码会依序重复。这个随机存取传输是开始于多个完整定义的时间间隔开头，其表示为存取时槽26。来自这些使用者的随机存取传输281至285(28)则会开始于一个特定存取时槽26中、并持续一个或多个存取时槽26。这些传输是利用关连一个存取服务类别(ASC)的随机选择签章进行传送，其是利用这个网络的无线资源控制器，指派给这个使用者。
这个实体随机存取信道(PRACH)是用于不常见数据封包及系统控制信息的信号发送，且这个网络会利用这个实体随机存取信道(PRACH)的次信道以进一步区分使用者设备(UE)及存取服务类别(ASC)。在第三代合作计划(3GPP)、利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统中，各个次信道是关连全部上行传输存取信道26的一个子集合，如以下所述。
两个连续无线帧22会组合成一个存取帧20。这个存取帧20会切割为十五个(15)存取时槽26。各个存取时槽26会具有两个无线帧时槽24的一个周期，如图1所示。在图1中，一个无线帧22的周期是利用双向箭头表示。这些次信道会将这些时槽依序由0编号到11，如图1所示，藉以指派给这些存取时槽26。在指派这个次信道11以后，下一个存取时槽便会重复由0开始编号。这个存取时槽26至次信道的编号是每隔八个(8)无线帧、或每隔八十毫秒(80ms)重复一次。这个重复动作可以视为这些无线帧号码的模八(mod 8)计数。
在第三代合作计划(3GPP)、利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统中，多个实体随机存取信道(PRACH)会被使用。各个实体随机存取信道(PRACH)是唯一地关连一个随机存取信道(RACH)传输信道、并且亦关连一个前导段扰频码(preamble scrambling code)、可利用前导段签章(preamblesignature)、及可利用次信道的组合。
图2是这类关连的一个介绍实施例。如图2所示，这个随机存取信道(RACH 0)300会经由一个编码区块310，匹配于这个实体随机存取信道(PRACH 0)320。在这个实体随机存取信道(PRACH 0)320上方接收的数据会利用这个前导段扰频码(preamble scrambling code 0)340及传送这个数据的适当前导段签章38加以回复。
这个实体随机存取信道(PRACH 0)320是唯一地关连这个前导段扰频码(preamble scrambling code 0)340、且具有三个存取服务类别(ASC)，亦即：ASCO 400、ASC1 401、及ASC2 402。在这个例子中，虽然存取服务类别(ASC)的数目为三(3)，不过，存取服务类别(ASC)的最大数目却可以高达八(8)。各个存取服务类别(ASC)40会具有多个可利用次信道、可利用前导段签章(preamble signature)及一个持续因素。这个持续因素是用来表示：在一个失败的存取尝试以后，重新传输这个前导段签章(preamble signature)的持续性。在第三代合作计划(3GPP)、利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统中，可利用次信道36的最大数目为12，且可利用前导段签章(preamblesignature)38的最大数目为16。
另外，这个随机存取信道(RACH 1)301则会与这个实体随机存取信道(PRACH1)321匹配。这个实体随机存取信道(PRACH 1)321是唯一地关连这个前导段扰频码(preamble scrambling code1 )341，且其次信道36及前导段签章(preamblesignature)38是分割为四个存取服务类别(ASC)，亦即：ASCO 403、ASC1 404、ASC2 405、及ASC3 406。另外，这个随机存取信道(RACH 2)302则会与这个实体随机存取信道(PRACH 2)322匹配。这个实体随机存取信道(PRACH 2)322会利用这个前导段扰频码(preamble scrambling code 2)342，其亦可以提供这个实体随机存取信道(PRACH 3)323使用。这个实体随机存取信道(PRACH 2)342可以利用三个存取服务类别(ASC)，亦即：ASCO 407、ASC1 408、及ASC2 409。由于这个实体随机存取信道(PRACH 2)及这个实体随机存取信道(PRACH 3)会分享这个前导段扰频码(preamble scrambling code)，因此，切离可利用次信道/可利用前导段签章(preamble signature)组合的一个群组将不会提供这个实体随机存取信道(PRACH 2)322使用。相对地，这个切离区域将是提供这个实体随机存取信道(PRACH 3)323使用。
另外，这个随机存取信道(RACH 3)303则会与这个实体随机存取信道(PRACH3)323匹配。这个随机存取信道(RACH 3)303亦会使用这个前导段扰频码(preamblescrambling code 2)342、及使用两个存取服务类别(ASC)，亦即：ASCO 4010及ASC1 4011。存取服务类别(ASC)ASCO 4010及ASC1 4011会包含这个随机存取信道(RACH 2)302不使用的可利用次信道/可利用前导段签章(preamblesignature)集合。
由于各个实体随机存取信道(PRACH)存取服务类别(ASC)40会唯一地关连一个前导段扰频码(preamble scrambling code)34及可利用前导段签章(preamblesignature)集合及次信道，因此，这个B节点将可以用来决定：那一个实体随机存取信道(PRACH)32及存取服务类别(ASC)40会关连接收的实体随机存取信道(PRACH)数据。因此，这个接收的实体随机存取信道(PRACH)数据便可以传送至适当的随机存取信道(RACH)传输信道。在这个例子中，虽然各个实体随机存取信道(PRACH)32的存取服务类别(ASC)40是利用可利用前导段签章(preamblesignature)切割，不过，这些存取服务类别(ASC)40亦可以利用次信道切割。
建议使用实体随机存取信道(PRACH)的另一种通信系统是一种使用分时双工(TDD)的分码多重存取(CDMA)通信系统，诸如：第三代合作计划(3GPP)建议、利用分码多重存取的分时双工(TDD/CDMA)通信系统。在这种分时双工(TDD)通信系统中，无线帧会分割为转移使用者数据的时槽。各个时槽仅是用来转移上行传输或下行传输的数据。相对地，一种利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统是利用频谱分割这个上行传输及这个下行传输。虽然分频双工(FDD)通信系统及分时双工(TDD)通信系统的空气接口及实体层确实有所不同，但是，这两种系统最好能够具有相似性，藉以降低网络层(诸如：第二层及第三层)的复杂性。
有鉴于此，本发明的目的便是提供分时双工(TDD)通信系统的随机存取信道(RACH)的次信道。
(3)发明内容
一个使用分码多重存取的无线分时双工(TDD/CDMA)通信系统的一个实体随机存取信道(PRACH)定义多个次信道。这些次信道会承载系统使用者及一个系统网络间的信息。一系列无线帧具有一串行时槽。对于这个串行时槽的一个特定时槽号码而言，这个特定时槽号码的各个次信道利用这个系列无线帧的一个无线帧唯一地定义。
(4)附图说明
图1是表示利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统的存取时槽及次信道。
图2是表示利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统的实体随机存取信道(PRACH)架构。
图3是表示利用分码多重存取的分时双工(TDD/CDMA)通信系统的次信道。
图4是表示利用分码多重存取的分时双工(TDD/CDMA)通信系统的实体随机存取信道(PRACH)架构。
图5是表示B节点/基地台的简易示意图，其是使用利用分码多重存取的分时双工(TDD/CDMA)通信系统的实体随机存取信道(PRACH)。
(5)具体实施方式
虽然本发明的较佳实施例是利用第三代合作计划(3GPP)的通信系统进行说明，但是，分时双工(TDD)通信系统的实体随机存取信道(PRACH)的次信道亦可以应用在其它类型的通信系统。
图3是表示利用分码多重存取的分时双工(TDD/CDMA)通信系统中、实体随机存取信道(PRACH)的时槽3的次信道。各个实体随机存取信道(PRACH)47关连一个时槽号码56、及一个次信道50及频道码52的集合，如图4所示。对于一个特定的时槽号码56而言，一个次信道50唯一地关连一个无线帧44，如双向箭头所示。在一个较佳实施例中，如图3所示，各个次信道50会依序指派给连续的无线帧44。为方便说明，次信道0会关连第j个无线帧的时槽号码，诸如：图4所示的无线帧0。次信道1会关连第(j+1)个无线帧的时槽号码，诸如：图4所示的无线帧1。
在n个无线帧以后，下n个无线帧会重复指派给相同的次信道50。举例来说，次信道0会指派给第(n+j)个无线帧，诸如：图4所示的无线帧n。对于一个特定的时槽号码56而言，这些次信道50会基于这个系统帧号码以进行指派，其是一系列的重复无线帧。一种较佳的方法乃是利用n个次信道的系统帧号码(SFN)的模数函数。对于第i个次信道而言，本发明可以使用等式(1)。
SFN mod n＝i        (1)
其中，mod n乃是模n函数。本发明的较佳实施例是使用模八(8)函数，如等式(2)所示。
SFN mod 8＝i        (2)
因此，如图3所示，在时槽3的第一帧440中，次信道0便可以指派。并且，在第二帧441中，次信道1亦可以指派，以此类推，直到第八帧447指派次信道7为止。较佳者，次信道的数目为8、4、2、或1。虽然图3仅表示时槽3的次信道指派，但是，相同方法亦可以应用在任意时槽号码。
在利用分码多重存取的分频双工(FDD/CDMA)通信系统中，各个实体随机存取信道(PRACH)32会关连一个前导段扰频码(preamble scrambling code)34、可利用次信道36、及可利用前导段签章(preamble signature)38的唯一组合。图4是表示四个(4)实体随机存取信道(PRACH)的可能实施例。
利用类似的方法，一个分时双工(TDD)通信系统的各个实体随机存取信道(PRACH)48最好能够关连一个时槽56、可利用频道码50(最多八个)、及可利用次信道52(最多八个)的唯一组合，如图4所示。这些频道码52是提供这些使用者利用，藉以传输这个上行传输数据。类似于分频双工(FDD)通信系统，分时双工(TDD)通信系统的各个实体随机存取信道(PRACH)48会经由一个编码区块47，与一个随机存取信道(RACH)46的传输信道匹配。图4是表示这些实体随机存取信道(PRACH)的一般架构。各个实体随机存取信道(PRACH)48会关连一个时槽56、及可利用次信道50及可利用频道码52的一个集合。如图4所示，在一个特定时槽中，各个实体随机存取信道(PRACH)48会指派给独一无二的频道码52。这可以让基地台的实体随机存取信道(PRACH)接收器能够了解这些频道码52，其是用以回复接收的实体随机存取信道(PRACH)数据，藉以分辨不同的实体随机存取信道(PRACH)48。
存取服务类别(ASC)最好能够通过切割一个特定实体随机存取信道(PRACH)的可利用次信道50及频道码52以形成。典型地，存取服务类别(ASC)54的数目会设定一个上限，诸如：八(8)。随机存取信道(RACH 0)460会利用这个实体随机存取信道(PRACH O)480的适当频道码译码时槽(timeslot 0)560的传输数据，藉以接收这个实体随机存取信道(PRACH 0)480的数据。这些可利用次信道50及频道码52会切割为三个存取服务类别(ASC)，亦即：ASCO 540、ASC1 541、ASC2 542。如图中所示，各个切割乃是利用频道码52加以设定，虽然，在其它的较佳实施例中，这些切割亦可以根据次信道36或频道码/次信道组合的一个唯一集合加以设定。因此，在这个较佳实施例中，各个存取服务类别(ASC)54会具有这个实体随机存取信道(PRACH)48的频道码52集合的一个唯一集合。关连接收实体随机存取信道(PRACH)48的存取服务类别(ASC)54是利用这个频道码52决定，其是用以回复这个接收的实体随机存取信道(PRACH)数据。
这个随机存取信道(RACH 1)461会利用这个实体随机存取信道(PRACH 1)的频道码52译码时槽(timeslot 1)561的传输数据，藉以接收这个实体随机存取信道(PRACH 1)481的数据。这些可利用次信道50及频道码52可以切割为四个存取服务类别(ASC)54，亦即：ASCO 543、ASC1 544、ASC2 545、及ASC3546。
另外，这个随机存取信道(RACH 2)462会利用这个实体随机存取信道(PRACH2)的频道码52译码时槽(timeslot 2)562的传输数据，藉以接收这个实体随机存取信道(PRACH 2)482的数据。这些可利用次信道50及频道码52可以切割为三个存取服务类别(ASC)54，亦即：ASCO 547、ASC1 548、及ASC2 549，及这个实体随机存取信道(PRAM 3)483的未利用切割。另外，这个随机存取信道(RACH 3)463会利用这个实体随机存取信道(PRACH 3)的频道码52译码时槽(timeslot 2)562的传输数据，藉以接收这个实体随机存取信道(PRACH3)483的数据。时槽(timeslot 2)的这些可利用次信道50及频道码52可以切割为两个存取服务类别(ASC)54，亦即：ASCO 5410及ASC1 5411，及这个实体随机存取信道(PRAM 2)482的未利用切割。如图4所示，时槽(timeslot2)562可以利用频道码52，有效地分割为两个实体随机存取信道(PRACH)48，亦即：实体随机存取信道(PRACH 2)482及实体随机存取信道(PRACH 3)483。在这个例子中，因此，时槽(timeslot 2)的接收数据便可以基于这些频道码，其是用以传输这个数据，传送到适当的实体随机存取信道(PRACH)48。或者，在另一个较佳实施例中，这个切割亦可以利用次信道36或频道码/次信道组合加以设定。
如图4的实体随机存取信道(PRACH)实体例所示，这个分时双工(TDD)通信系统的实体随机存取信道(PRACH)架构亦类似于图2所示的这个分频双工(FDD)通信系统的实体随机存取信道(PRACH)架构。在分时双工(TDD)通信系统中，各个实体随机存取信道(PRACH)会关连一个时槽56。在分频双工(FDD)通信系统中，各个实体随机存取信道(PRACH)则会关连一个前导段扰频码(preamble scrambling code)34。分时双工(TDD)通信系统的存取服务类别(ASC)54最好能够利用可利用频道码52进行切割，而分频双工(FDD)通信系统的存取服务类别(ASC)40则最好能够利用可利用前导段签章(preamble signature)38进行切割。这些实施例的类似性可以使更高层能够在分时双工(TDD)通信系统及分频双工(FDD)通信系统间具有类似的操作方式。
图5是表示分时双工(TDD)实体随机存取信道(PRACH)通信系统的简易方块图。为了将实体随机存取信道(PRACH)信息，诸如：指派实体随机存取信道(PRACH)及存取服务类别(ASC)，自这个网络控制器62，经由这个B节点/基地台58，传送至这个使用者设备(UE)，本发明会使用一个实体随机存取信道(PRACH)信息信号装置。这个实体随机存取信道(PRACH)信息信号会穿过一个切换装置70或绝缘装置，经由无线频道74而自天线72或天线阵列发射。这个发射信号是利用使用者设备(UE)60的天线76接收。这个接收信号会穿过一个切换装置78或绝缘装置而到达实体随机存取信道(PRACH)信息接收器82。
为了在这个实体随机存取信道(PRACH)上、由使用者设备(UE)60传送数据至基地台58，一个实体随机存取信道(PRACH)传输器80利用这个实体随机存取信道(PRACH)的可利用码，将这个实体随机存取信道(PRACH)数据84散布至使用者设备(UE)60、并利用这个实体随机存取信道(PRACH)的时槽，时间多任务这个散布数据。这个散布数据会穿过一个切换装置78或绝缘装置，并经由无线接口74而自天线76发射。这个基地台58的天线72或天线阵列亦会接收这个发射信号。这个接收信号会穿过一个切换装置70或绝缘装置而到达一个实体随机存取信道(PRACH)接收器68。这个实体随机存取信道(PRACH)数据84会利用散布这个实体随机存取信道(PRACH)数据84的频道码，藉以利用这个实体随机存取信道(PRACH)接收器68回复。这个回复的实体随机存取信道(PRACH)数据84会传送至关连这个实体随机存取信道(PRACH)的随机存取信道(RACH)传输信道641至644。另外，这个网络控制器62亦会提供实体随机存取信道(PRACH)信息至这个实体随机存取信道(PRACH)接收器68，藉以用于这个实体随机存取信道(PRACH)数据84的回复。

Claims (16)

1.一种方法，藉以定义一利用分码多重存取的无线分时双工通信系统的一实体随机存取信道的次信道，该次信道是供该系统使用，藉以区分不同的存取服务类别，该方法包括下列步骤：
提供一系列无线帧，其具有一串行时槽；
对于该串行时槽的一特定时槽号码而言，利用该系列无线帧的一无线帧，唯一地定义该特定时槽号码的各个次信道。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该次信道的数目为N，包括1、2、4、及8。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各个无线帧是具有一系统帧号码。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各个次信道是利用该系统帧号码的一模N计数，指派至一无线帧。
5.一种实体随机存取信道，用于一利用分码多重存取的无线分时双工通信系统，该实体随机存取信道包括：
一串行时槽的一时槽号码，其唯一地关连该实体随机存取信道；以及
至少一次信道，该次信道是利用一系列无线帧的一无线帧唯一地定义，且该次信道是关连该时槽号码。
6.如权利要求5所述的实体随机存取信道，其特征在于，该至少一次信道的数目为N，包括：1、2、4、及8。
7.如权利要求6所述的实体随机存取信道，其特征在于，各个无线帧具有一系统帧号码。
8.如权利要求5所述的实体随机存取信道，其特征在于，各个次信道是利用该系统帧号码的一模N计数，指派至一无线帧。
9.一种利用分码多重存取的无线分时双工通信系统，该系统包括：
一网络控制器，藉以利用实体随机存取信道的次信道区分使用者设备，该次信道是利用一系列无线帧的一无线帧唯一地定义，且该次信道是关连各个无线帧的一串行时槽的一时槽号码。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
一基地台，藉以发送存取服务类别信息至使用者设备，各个存取服务类别是关连该次信道的一子集合。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括：
该使用者设备，藉以接收该发送存取服务类别信息。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，该使用者设备是利用该存取服务类别信息以进行实体随机存取信道传输。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，该存取服务类别信息是表示该实体随机存取信道传输的频道码。
14.如权利要求9所述的系统，其特征在于，关连一实体随机存取信道的一次信道数目是N，包括：1、2、4、及8。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，各个无线帧具有一系统帧号码。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，各个次信道是利用该系统帧号码的一模N计数，指派给一无线帧。
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