CN101064560B - 时分同步码分多址系统随机接入的识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种时分同步码分多址系统随机接入的识别方法。目前时分同步码分多址系统无法对多种业务的随机接入进行识别。为解决上述问题，本发明中，网络在分配随机接入信道资源时，通过同步码来区分不同业务的随机接入，即不同的业务的随机接入可使用的同步码是不同的。网络侧节点B在检测到某一同步码后，通过快速物理接入信道发送确认信息，并记录本次同步接入使用的快速物理接入信道号、当前系统子帧号及同步码号。当终端通过随机接入信道接入时，节点B找到对应的同步记录，从该记录中的同步码信息可以知道当前是何种接入类型，以便进行不同的处理。本发明避免了软/硬件的复杂升级，节约了系统资源，同时达到很好的后向兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种TD-SCDMA(时分同步码分多址系统)中不同业务随机接入时的识别方法。
背景技术
TD-SCDMA技术是3GPP定义的第三代移动通信系统的主要技术之一，TD-SCDMA针对终端的接入制定了一套随机接入流程，该流程基于上行同步的建立，由终端和网络侧的MAC-c/sh(公共共享媒体接入控制)实体和物理层配合完成，通过上行导频信道UpPCH、快速物理接入信道FPACH和随机接入传输信道RACH、随机接入物理信道PRACH完成随机接入。RACH和PRACH是目前TD-SCDMA系统中唯一的随机接入传输信道和物理信道资源，PRACH物理信道承载RACH传输信道。
上行导频信道UpPCH用于终端发送上行同步码，位于系统子帧的第4个时隙中。系统从时序上将UpPCH分成N个子信道，编号从0到N-1，按(SFN’mod N)计算得到子信道号，其中SFN’是系统子帧号。N值可以为1、2、4、8，由网络高层配置。如图1是系统配置4个UpPCH子信道时的情况。
在小区建立时就确定了该小区可以使用的上行同步码(SYNC_UL)，目前一个小区共有8个上行同步码，编号从0到7。
网络侧通过广播信道向小区内的终端广播系统信息，随机接入资源相关的信息位于系统信息块(SIB，System Information Block)5和6中。RNC(无线网络控制器)通过Iub接口的NBAP(节点B应用协议，对应3GPP TS25.433)的公共传输信道建立过程向节点B(节点B)配置随机接入资源相关的信息。图2是TD-SCDMA无线接入网结构图，其中系统信息由RNC配置，通过节点B在小区广播信道上广播；RNC通过Iub接口对节点B进行管理，主要管理过程包括创建小区、重配置小区、建立公共传输信道等。
SIB5/SIB6中随机接入资源信息结构如图3所示(可参考3GPP TS25.331)，其中“N”表示在一个小区中最多可配置的随机接入资源实例数，目前N为16。“PRACH info”是随机接入物理信道资源信息，其中的“SYNC_UL info”是上行同步码信息，其中的“SYNC_UL codesbitmap”是上行同步码比特映射，用8比特映射的方式表示可用的上行同步码、Mmax表示同步重复尝试次数；“PRACH Definition”是随机接入物理信道组定义，最多可定义8组，每组下面定义了最多4条PRACH物理信道和一条FPACH信道，这4条PRACH和FPACH是相互关联的。“AC-ASC mapping”中，AC是终端的接入类别，ASC是接入业务等级(共有0-7级，0为最高优先级)，用于终端根据USIM(通用用户识别模块)中的AC导出ASC。“PRACH Partition”是随机接入物理信道分割信息，给出了各ASC对应的可用同步码和可用UpPCH子信道，其中“Available SYNC UL codes indices”是可用上行同步码索引，它是“SYNC_UL info”中定义的可用同步码的索引，“Available Subchannels”是可用的UpPCH子信道。“Transportchannel identity”和“RACH TFS”是传输信道识别和可用的传输格式，传输信道识别只是用于终端各层间通信时标识某个传输信道，而该传输信道的特征，如速率、传输块长度是由传输格式来描述的，终端高层在需要随机接入前，首先根据传输数据特征选择合适的传输信道格式，再从满足传输格式的这些配置实例中随机选择一个配置实例。
Iub接口的一次公共传输信道建立过程配置的资源信息结构如图4所示(可参考3GPPTS25.433)，其中可以配置多条PRACH物理信道和0-1条FPACH信道，图中的“PRACH信道描述”除了描述PRACH物理信道外，还给出了相应的传输信道信息，主要是传输格式信息。可以通过多次公共传输信道建立过程配置更多随机接入资源。由RNC确保对节点B的随机接入资源配置和系统信息中的随机接入资源配置保持一致。
FPACH信道是网络侧节点B检测到某一终端发送的同步码后，向终端返回确认信息使用的信道；在FPACH信道描述中有一个参数“WT”，它是FPACH的窗口数，在一条FPACH上一次只给一个用户发送确认信息，当终端发出同步码后，如果在WT个子帧内未收到网络确认信息，说明本次接入不成功，终端将根据重复尝试次数决定是否重新发起同步。
3GPP定义了以下信道选择原则，便于终端和网络侧协同工作：
1.上行同步码和FPACH信道号的对应关系满足：i＝N mod M
其中N代表同步码编号、M代表所选系统配置实例中FPACH信道总数、i表示被选的FPACH的信道号(RNC在建立系统信息中的随机接入资源和对节点B进行随机接入信道配置时，确保两者在FPACH信道配置上的一致)。
2.FPACHi的子帧号SFN’和PRACH信道号的关系满足：(SFN’mod Li)＝nRACHi；
nRACHi＝0，…，NRACHi-1；其中NRACHI是与第i个FPACH关联的PRACH的个数，NRACHi不大于Li；Li是与这些PRACH对应的传输信道的传输块长度，一般取值为1、2、4；SFN’是终端在FPACHi上收到确认时的系统子帧号。
3.FPACH的子帧号和PRACH的子帧号(当PRACH的传输块长度大于1跨越多个子帧时，这里的子帧号对应第一个子帧号)之间有时序关系：终端在收到FPACH确认后的第二个子帧中发送随机接入消息，当传输块长度大于1且第二个子帧号为奇数时，再等待一子帧发射。
终端物理层发出同步码后，根据上述原则1选择FPACH信道进行侦听。节点B检测到该同步码后，也根据该原则确定回送确认信息的FPACH信道号。
终端物理层接收到确认信息后，记录此时的系统子帧号，向上层MAC(媒体接入控制)实体回送确认信息，MAC将接入请求相关的数据及传输格式信息发送到物理层，物理层根据上述原则2确定使用哪一条PRACH信道，并在收到确认后的第二个时隙(也可能是第三个时隙)发起随机接入请求。对网络侧节点B来说，目前3GPP标准定义上存在歧义，在TS25.224中要求网络侧节点B通过上述原则2确定FPACH和PRACH信道号，但在TS25.433NBAP协议定义公共传输信道建立消息时，允许网络侧节点B不建立PRACH和FPACH的对应关系，这个问题暂不影响现有的业务，但需要3GPP组织进一步澄清。目前，控制这种随机接入的MAC实体是MAC-c/sh，整个接入过程如图5所示。
随着通信技术的不断发展和业务需求的不断增加，在TD-SCDMA系统中可能引入更多种类业务及其随机接入需求，比如3GPP R6提出的上行增强分组接入业务，即常说的HSUPA(HighSpeed Uplink Packet Access，高速上行分组接入)技术中，在终端和网络侧引入了一种新的MAC-e(增强媒体接入控制)实体控制上行增强分组业务的接入，并通过一种新的随机接入传输信道E-RUCCH(增强上行随机接入控制信道)发送上行接入请求消息。HSUPA技术基于节点B的调度方式，由节点B负责处理终端的调度请求，因而E-RUCCH信道终结于节点B。而原有的基于RACH/PRACH的接入中，节点B只承担物理层相关的功能，接入请求相关的处理都在RNC中进行。
由于TD-SCDMA系统的同步特性，任何随机接入都无法避免上行同步过程，在引入新的随机接入信道时，可以共用现有的基于RACH/PRACH的随机接入流程和空中物理信道资源，即不同业务的随机接入传输信道可以映射到相同的物理信道资源上，这样可以降低终端和系统的软硬件复杂度、避免资源的浪费。但由于各种随机接入方式在网络侧的处理各不相同，网络侧节点B在接收随机接入信道上的信息时需要识别出不同的业务，目前尚无有效的方法。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种时分同步码分多址系统随机接入的识别方法，可以对多种业务的随机接入进行识别，使得TD-SCDMA系统能够支持多种随机接入需求。
为了达到上述发明目的，本发明时分同步码分多址系统随机接入的识别方法包括：
步骤一，无线网络控制器分配小区随机接入信道资源时，将同步码进行划分，用于不同业务的随机接入；
步骤二，网络侧节点B在检测到终端发送的同步码后，通过快速物理接入信道向所述终端发送确认信息，并作同步记录；
步骤三，当所述终端通过随机接入信道接入节点B时，节点B找到所述同步记录，根据所述同步记录进行相应处理。
作为优选，上述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法中，所述同步记录包括：快速物理接入信道的信道号、快速物理接入信道的确认子帧号及所述同步码。
作为优选，上述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法中，所述步骤一具体为：
步骤A，无线网络控制器将小区中的同步码进行划分，通过同步码来区分不同业务的随机接入，即不同的业务的随机接入可使用的同步码是不同的，但可以共用随机接入物理信道资源；在配置节点B的随机接入信道资源时，明确随机接入物理信道和快速物理接入信道之间的配对关系，并与系统信息块五和六中的随机接入资源配置保持一致；在对节点B进行小区配置、重配置过程时，明确不同业务接入时使用的同步码。
步骤B，终端需要接入时，使用最新广播信息中的随机接入资源信息，选择配置实例对MAC层和物理层进行配置，并向网络侧发送同步码。
作为优选，上述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法中，所述步骤三具体为：
步骤C，终端接收到节点B发送的确认信息后，选择随机接入物理信道向节点B发送接入请求；
步骤D，网络侧节点B在随机接入物理信道中接收到随机接入请求消息，找到相应的同步记录，根据其中的同步码信息知道当前的随机接入类型，决定下一步的处理。
作为优选，上述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法中，在所述步骤A中，系统信息块五和六的随机接入资源信息结构中包含“增强上行随机接入控制信道识别”和“增强随机接入物理信道分割”元素。
作为优选，上述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法中，所述“增强随机接入物理信道分割”元素使用和“随机接入物理信道分割”相同的数据结构。
作为优选，上述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法中，在所述步骤A中，所述无线网络控制器在对所述节点B进行小区建立过程、小区重配置过程时分别增加普通随机接入和增强随机接入使用的同步码信息。
作为优选，上述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法中，在步骤D中所述下一步的处理具体为：如果是普通随机接入，节点B将接收到的数据直接发给无线网络控制器；如果是高速上行分组接入，由节点B进行处理。
本发明提供系统对多种业务的随机接入的支持，可以利用现有的随机接入流程和随机接入信道物理资源允许多种业务的随机接入，避免了软/硬件的复杂升级，节约了系统资源，同时达到很好的后向兼容性。
附图说明
图1为N＝4时的UpPCH子信道示意图；
图2为无线接入网结构图；
图3为系统信息SIB5/SIB6中随机接入资源信息结构图；
图4为NBAP一次公共传输信道配置过程中随机接入资源信息结构图；
图5为随机接入过程；
图6为系统信息中增加增强上行随机接入相关的配置后的随机接入资源信息结构图；
图7为NBAP中PRACH和FPACH建立对应关系时的信息结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
下面以HSUPA的接入为例进行介绍。
步骤一，网络侧将小区中的同步码进行划分，用于不同业务的接入；在配置节点B的随机接入资源时，明确PRACH和FPACH之间的关系，并与系统信息SIB5/SIB6中的随机接入资源保持一致；在对节点B进行小区配置、重配置过程时，明确不同业务接入时使用的同步码。
目前各小区使用8个同步码，网络侧在划分同步码时，应视当前网络中的业务模型而定，在HSUPA技术应用初期，用户比较少的情况下，可以将少量的同步码用于HSUPA的随机接入。具体做法是，在SIB5/SIB6随机接入资源信息结构中增加“E-RUCCH channel identity”(增强上行随机接入控制信道识别)和“E-PRACH partitioning”(增强随机接入物理信道分割)元素，如图6所示。其中“E-RUCCH channel identity”只是用于终端内部各层间通信时标识某个E-RUCCH信道，该信道也使用“RACH TFS”中的传输格式；“E-PRACH partitioning”使用和“PRACH partitioning”相同的数据结构，其中配置的“Available SYNC_UL codesindices”是“PRACH info”中定义的可用上行同步码中专用于HSUPA接入的同步码索引；UpPCH子信道号没有分配上的限制。比如，该小区中分配给HSUPA的同步码是6、7，如果“PRACH info”中定义的可用同步码是0、2、5、6、7，那么在“PRACH partitioning”中的各ASC配置的同步码只能是0、2、5同步码的索引，在“E-PRACH partitioning”中各ASC配置的同步码只限于6、7号同步码索引。SIB5/SIB6随机接入资源信息中的其它资源信息，如“PRACH info”、传输信道格式、“AC-to-ASC mapping”等为两种业务公用。对节点B也需进行同样的配置，在Iub接口NBAP的小区建立请求、小区重配置请求消息中增加表1所示的元素，其中“PRACHSYNC_UL”表示小区中各终端普通随机接入使用的同步码，采用比特位映射方式，从右到左依次对应同步码0号到同步码7号，比特位为1表示该同步码可用，0为不可用；“E-PRACHSYNC_UL”表示HSUPA接入时使用的上行同步码，它和“PRACH SYNC_UL”相应的比特位不能同时为1。“存在”一栏中的“M”表示该元素是必须的。
另外NBAP的公共传输信道建立过程中，每次必定配置一条FPACH，该条FPACH与该过程中的PRACH是相互关联的关系，如图7所示。“PRACH信道描述”中包含的物理信道资源和传输信道格式信息、“FPACH信道描述”中的FPACH信道资源为RACH和E-RUCCH所共用。由RNC确保对节点B的随机接入资源配置和系统信息中的随机接入资源配置保持一致。
网络侧通过广播信道对小区内的终端广播系统信息，其中包括随机接入资源信息，同时通过Iub接口的小区建立过程配置该小区的上行同步码划分。当需要改变同步码划分时，网络侧将更新系统信息、并对节点B进行小区重配置。
表1
| 元素名 | 存在 | 范围 |
| … | ||
| PRACH SYNC_UL | M | 比特串(8) |
| E-PRACH SYNC_UL | M | 比特串(8) |
步骤二 终端高层需要接入时，使用最新广播信息中的随机接入资源信息，选择合适的配置实例对MAC层和物理层进行配置，并向网络侧发送同步码。
终端高层选择配置实例时，一方面要满足该种业务随机接入时的传输数据特征，另一方面根据终端的ASC和业务类别对应有可用的上行同步码和UpPCH子信道。终端和网络侧高层分别配置不同的MAC实体用于控制不同业务的接入，其中MAC-c/sh实体用于控制普通接入，MAC-e实体用于HSUPA的接入控制。接入时，由终端MAC层实体向物理层发起接入请求，带上终端的ASC，物理层通过识别上层MAC实体知道本次属于何种业务的接入，然后根据ASC选择属于该种接入业务的同步码，并选择UpPCH子信道号(该选择是随机的，确保各可用子信道有同等的被选择机会)，向网络侧发送上行同步码。终端物理层根据同步码号和配置的FPACH信道数，决定接下来需要侦听的FPACH信道号。
当终端物理层同时接收到一个以上的接入请求时，将通过某种冲突避免机制，比如优先级机制，选择其中一个接入请求进行操作。
步骤三 网络侧节点B检测到同步码后，回送确认信息，并记录相关信息。
网络侧节点B检测到同步码后，根据该同步码对应的编号和FPACH信道数，得到FPACH信道号，向终端回送确认信息，并记录此FPACH信道号、当前子帧号和同步码号，如表2所示为同步记录信息。由于节点B在一个FPACH信道上一个子帧内只能向一个终端发送确认信息，因而通过FPACH信道号和子帧号能唯一找到一个同步记录。终端收到确认和发送随机接入请求在时序上最多相差3个子帧，因而节点B只需保存当前子帧之前的3个子帧内的同步记录。
表2
| 记录 | FPACH信道号 | 确认子帧号 | 上行同步码 |
| 1 | 1 | 32 | 6 |
| 2 | … |
步骤四 终端接收到确认信息后，选择合适的随机接入物理信道发送接入请求。
终端物理层收到确认信息后，记录此时的子帧号，向对应的MAC实体发送确认信息，MAC实体将随机接入请求数据发送给物理层，并给出传输格式信息。物理层根据传输格式确定传输块长度，并根据背景信息中的原则2确定使用哪个PRACH，然后根据背景信息原则3所述的时序关系向网络侧发送随机接入请求消息。
步骤五 网络侧节点B在某个PRACH信道中接收到随机接入请求消息，找到相应的同步记录，根据其中的同步码信息知道当前的随机接入类型，决定下一步的处理。
网络侧节点B根据当前接收的PRACH信道号能够知道对应的FPACH信道号；并根据背景信息中原则2所述的FPACH和PRACH信道号的关系，得到之前发送确认信息的可能的子帧号，并根据原则3中FPACH和PRACH的时序关系确定发送确认信息时的子帧号。通过FPACH信道号和发送确认信息时的子帧号找到同步记录，得到本次随机接入使用的上行同步码(此时节点B可以删除此同步记录)，由此确定本次随机接入业务类型，如果是普通随机接入，节点B将接收到的数据直接发给RNC；如果是HSUPA接入，由节点B进行处理。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种时分同步码分多址系统随机接入的识别方法，其特征在于：该方法包括：
步骤一，无线网络控制器分配小区随机接入信道资源时，将同步码进行划分，用于不同业务的随机接入；
步骤二，网络侧节点B在检测到终端发送的同步码后，通过快速物理接入信道向所述终端发送确认信息，并作同步记录，其中，所述同步记录包括：快速物理接入信道的信道号、快速物理接入信道的确认子帧号及所述同步码；
步骤三，当所述终端通过随机接入信道接入节点B时，节点B找到所述同步记录，得到本次随机接入使用的上行同步码，由此确定本次随机接入业务类型。
2.根据权利要求1所述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法，其特征在于：所述步骤一具体为：
步骤A，无线网络控制器将小区中的同步码进行划分，通过同步码来区分不同业务的随机接入，即不同的业务的随机接入可使用的同步码是不同的，但共用随机接入物理信道资源；在配置节点B的随机接入信道资源时，明确随机接入物理信道和快速物理接入信道之间的配对关系，并使所述节点B的随机接入信道资源与系统信息块五和系统信息块六中的随机接入信道资源的配置保持一致；在对节点B进行小区建立、重配置过程时，明确不同业务接入时使用的同步码；
步骤B，终端需要接入时，使用最新广播信息中的随机接入信道资源信息，选择配置实例对MAC层和物理层进行配置，并向网络侧发送同步码。
3.根据权利要求1所述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法，其特征在于：所述步骤三具体为：
步骤C，终端接收到节点B发送的确认信息后，选择随机接入物理信道向节点B发送接入请求；
步骤D，网络侧节点B在随机接入物理信道中接收到随机接入请求消息，找到相应的同步记录，根据其中的同步码信息知道当前的随机接入业务类型，决定下一步的处理。
4.根据权利要求2所述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法，其特征在于：在所述步骤A中，系统信息块五和系统信息块六的随机按入信道资源信息结构中包含“增强上行随机接入控制信道识别”和“增强随机接入物理信道分割”元素。
5.根据权利要求4所述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法，其特征在于：所述“增强随机接入物理信道分割”元素使用和“随机接入物理信道分割”相同的数据结构。
6.根据权利要求2所述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法，其特征在于：在所述步骤A中，所述无线网络控制器在对所述节点B进行小区建立过程、小区重配置过程中分别增加普通随机接入和增强随机接入使用的同步码信息。
7.根据权利要求3所述的时分同步码分多址系统随机接入的识别方法，其特征在于：在步骤D中所述下一步的处理具体为：如果是普通随机接入，节点B将接收到的数据直接发给无线网络控制器；如果是高速上行分组接入，由节点B进行处理。
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