CN101185250A - 随机接入信道的初始多路径获取 - Google Patents

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Abstract

一种方法可包括基于候选路径的路径能量值和路径能量检测阈值确定是否使用该候选路径来获取信号。该路径能量检测阈值可小于前同步码检测阈值，并且该前同步码检测阈值用于检测候选路径是否传送前同步码。

Description

随机接入信道的初始多路径获取
技术领域
本发明的示例性实施例涉及无线网络内的随机接入信道(RACH)的多路获取。
背景技术
在传统的通用移动电信系统(UMTS)网络中，随机接入信道(RACH)是传输信道，其传送被从上层逻辑信道(例如，开放式系统互联(OSI)层3-7)映射的数据。随机接入信道被用户设备(UE)在物理信道例如物理随机接入信道(PRACH)上在上行链路内发射给节点B。物理随机接入信道被例如载波频率、扰码、信道化代码、开始和停止时间和/或相对相位(例如，0或π/2)指定。开始和停止时间定义了一个或多个报文持续时间，并且被以码片的倍数测量。合适的码片倍数基于无线帧、时隙和/或子帧配置。
无线帧是根据UMTS标准长度为15个时隙共38400个码片的处理(或时间)持续时间。时隙是长度为2560个码片的处理(或时间)持续时间。
传统地，一个或多个用户设备(UE)使用随机接入信道或传播路径开始接入UMTS网络。
图1示出UMTS体系结构的高层图示。参照图1，UMTS体系结构100包括可被称为UMTS陆地无线接入网络部分(UTRAN)的无线接入网络部分150。UTRAN 150与无线接口部分101通过接口连接，该无线接口部分包括用户设备例如移动站。UTRAN 150还通过接口与链接无线网络控制器(RNC)和移动交换中心(MSC)的一个或多个核心网络(CN)175(为了简化起见，图3内仅示出一个)连接。
核心网络175还包括移动交换中心180，服务GPRS支持节点(SGSN)185和网关GPRS服务/支持节点(GGSN)188。SGSN 185和GGSN 188是到外部网络190的网关。通常，在UMTS中，SGSN和GGSN在UTRAN 150上与移动站交换分组，并且还与在文中被称为“分组数据网络”的其他网际协议(IP)网络交换分组。外部网络190包括各种客户网络193例如分组交换电话网络(PSTN)或综合服务数字网络(ISDN)，和分组数据网络195。UTRAN 150还经由内陆传输链路设施(未示出)例如T1/E1、STM-x等链接到核心网络175。
UTRAN 150包括被称为节点Bs 110的单元站点，该单元站点服务于一组用户设备105。节点B 110可包含与UTRAN 150内的无线网络控制器115通信的无线电收发信机。
一些节点Bs 110通过接口与单个无线网络控制器115连接，其中除了呼叫建立和控制活动之外，还执行任务例如无线资源管理和软传递内的帧选择。节点Bs 110和无线网络控制器115可经由例如使用基于ATM的分组传输的链路连接。
图2示出被用户设备105用于请求使用随机接入信道或传播路径接入UMTS网络100的传统协议。如图2所示，用户设备向服务节点B(例如节点B 110)发射长度可为4096个码片的随机接入信道前同步码。如果例如节点B 110能够将数据发射给用户设备105，则节点B110可以是为用户设备105指定的服务节点B。作为示例，我们可假设节点B 110是用于用户设备105的服务节点B。
包括随机接入信道前同步码的随机接入信道的能量是被基于发射随机接入信道前同步码的功率电平确定的。
随机接入信道前同步码的、继而初始随机接入信道的初始发射功率电平被用户设备以任何公知的方式例如使用从服务节点B 110到请求用户设备105的下行链路内的被测量的导频功率确定。
在发射请求接入无线网络的初始随机接入信道前同步码之后，用户设备105在前同步码到前同步码时间间隔(τp-p)内在下行链路获取指示符信道(AICH)上等待来自节点B 110的确认(ACK)或否定确认(NACK)。如果在前同步码到前同步码时间间隔(τp-p)内在下行链路获取指示符信道内接收到许可，则用户设备105在经过前同步码到报文时间间隔(τp-m)之后发射随后的数据报文(例如，10ms到20ms的持续时间)。前同步码到报文时间间隔(τp-m)是在用户设备发射前同步码时开始并且在用户设备105发射随后的报文时结束的时间间隔。
可选择地，如果用户设备在前同步码到前同步码时间间隔(τp-p)内在下行链路获取指示符信道上没有接收到确认，或者用户在下行链路获取指示符信道上接收到否定确认，则用户设备105发射具有增加到发射功率电平并继而具有增加的能量值的另一个随机接入信道前同步码。可使用功率斜道(ramping)、换句话说增加前同步码发射功率(例如使用功率斜道步长)来增加发射功率。
用户设备105然后在前同步码到前同步码时间间隔(τp-p)的另一次迭代内在下行链路获取指示符信道上等待来自节点B 110的确认。用户设备105可一直重复此过程，直到在下行链路获取指示符信道上从节点B 110接收到确认，或者用户设备105达到在一次接入尝试中发射的随机接入信道前同步码的最大允许数量。如果用户设备105达到最大尝试数，则用户设备停止该尝试并重新开始。最大尝试数可被例如网络操作员设定，或者经由在节点B 110处的计算机上实现的软件被设定。
图3示出在服务节点B 110处的前同步码检测器302和报文解调器304作出的随机接入信道的传统处理。一开始，前同步码检测器302尝试检测从用户设备105发射的前同步码。在尝试检测被发射的随机接入信道前同步码时，前同步码检测器302比较每个随机接入信道的能量与能量检测阈值。
能量检测阈值被从较高层(例如，无线资源控制(RRC)层等)传递给前同步码检测器302，并且被选择为使得前同步码检测器302保持合适的前同步码检测误报警概率(例如，小于也由较高层提供的设定值)。前同步码误报警概率是当实际上用户设备没有发射随机接入信道前同步码时错误地检测到随机接入信道前同步码的概率。例如，在传统UMTS网络中，对于10Km的单元小于10-3的误报警概率是合适的。
如果随机接入信道的能量超过(例如，大于)能量检测阈值，则前同步码检测器302确定随机接入信道前同步码已经被发射，并且用户设备(下文被称为请求用户设备)请求接入UMTS网络以便发射数据报文。前同步码检测器302然后向从其发射前同步码的用户设备发送前同步码指示符(例如，下行链路获取指示符信道上的确认)，并同时向随机接入信道报文解调器304报告具有大于能量检测阈值的能量值的该随机接入信道的N条候选传播路径。
随机接入信道报文解调器304然后基于在该N条被报告的候选传播路径上接收到的信息对该请求用户设备发射的随后的数据报文进行解调。例如，报文解调器304可使用随机接入信道前同步码检测器302提供的多路径信息对报文进行解调。
可选择地，如果前同步码检测器302没有检测到具有大于能量检测阈值的能量值的该随机接入信道的候选传播路径，则前同步码检测器302确定不存在随机接入信道前同步码，并且用户设备不请求接入网络。
在传统前同步码检测方法中，为了降低误报警概率，可增加检测阈值。但是，检测阈值增加会降低检测到随机接入信道前同步码的概率，和/或导致忽略另外的可用的获选传播路径。
发明内容
在本发明的示例性实施例中，可基于候选路径的路径能量值和路径能量检测阈值确定是否使用候选路径来获取信号。路径能量检测阈值可小于用于检测候选路径是否传送前同步码的前同步码检测阈值。
在本发明的另一个示例性实施例中，如果在至少一条候选路径内检测到前同步码，则可基于候选路径的路径能量值和路径能量检测阈值过滤候选路径，以确定是否使用候选路径来获取信号。前同步码可基于至少一个路径能量值和前同步码能量检测阈值被检测，该前同步码能量检测阈值可大于路径能量检测阈值。
在本发明的示例性实施例中，即使候选路径的路径能量值小于前同步码能量检测阈值，该候选路径仍可用于获取信号。可选择地，在本发明的示例性实施例中，候选路径可以是多个候选路径之一，并且如果一个候选路径具有高于前同步码能量检测阈值的能量值，则可执行该确定。
本发明的示例性实施例还可包括计算多个候选路径的路径能量值，并基于至少一个被计算出的路径能量值和前同步码能量检测阈值检测是否已经发射前同步码。在此示例性实施例中，如果检测步骤检测到被发射的前同步码则可执行该确定。
在本发明的示例性实施例中，如果至少一个路径能量值超过前同步码能量检测阈值，则该检测步骤可检测到前同步码。
在本发明的示例性实施例中，该检测还包括比较至少一个路径能量值与前同步码能量检测阈值，并且如果路径能量值超过该前同步码能量检测阈值则检测到前同步码。
在本发明的示例性实施例中，如果路径能量值大于或等于前同步码能量检测阈值，则可检测到候选路径内的前同步码。
在本发明的示例性实施例中，该方法还包括如果确定候选路径可用于获取信号，则基于该候选路径解调信号。
在本发明的示例性实施例中，该方法还包括生成一列候选路径，计算每条候选路径的路径能量值，按侯选路径的对应的路径能量值对该列候选路径排序，并如果最大的路径能量值超过前同步码能量阈值则检测到被发射的前同步码。在本发明的此示例性实施例中，如果检测步骤检测到前同步码则可执行该确定。
在本发明的示例性实施例中，如果最大路径能量值大于或等于路径能量检测阈值，则最大路径能量值超过前同步码能量检测阈值。
本发明的示例性实施例还包括计算多条候选路径的路径能量值，基于至少一个被计算出的路径能量值和前同步码能量检测阈值检测是否已经发射前同步码。
在本发明的示例性实施例中，可例如从最小到最大将至少一个路径能量值与路径能量检测阈值进行比较，可除去具有低于路径能量检测阈值的对应的路径能量值的每条候选路径，直到确定一个路径能量值超过路径能量检测阈值，并且可基于具有大于超过路径能量检测阈值的路径能量值的路径能量值的候选路径对信号进行解调。
本发明的示例性实施例还可包括生成一列候选路径，计算每条候选路径的路径能量值，按对应的路径能量值的降序对该列候选路径排序，并基于最大路径能量值和前同步码能量阈值检测被发射的前同步码。
附图说明
从下文给出的详细说明以及附图中可更充分地理解本发明，在附图中类似的元件用类似的标号指示，该附图仅是作为示例因此并不是限制本发明，在附图中：
图1示出UMTS体系结构的高层图示；
图2示出用户设备(UE)用于使用随机接入信道(RACH)实现接入的协议；
图3示出在节点B的随机接入信道(RACH)的传统处理；
图4是示出根据本发明的示例性实施例的方法的流程图；
图5是示出根据本发明的另一个示例性实施例的方法的流程图。
具体实施方式
如文中所述，节点B描述了在报文交换数据网络(PSDN)例如互联网和一个或多个用户设备(UE)(例如，收发信基站(BTS)、基站等)之间提供数据连接性的设备。另外在下文中，术语用户设备(UE)描述了无线通信网络的无线资源的远程用户(例如，用户、订购者、移动站和远程站)。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的方法的流程图，该方法可例如由图3的前同步码检测器302执行。前同步码检测器302可被包含在例如请求用户设备的服务节点B例如图3的节点B 110。作为示例，将参照包括前同步码检测器302和报文解调器304的图3的框图说明图4所示的方法。但是，应理解，本发明的示例性实施例并不局限于此实现，并且可被与任何合适的无线网络、节点B、前同步码检测器和/或报文解调器共同实现或使用。
如上所述，随机接入发射可包括随机接入信道前同步码发射，其后是随机接入信道数据报文发射。每个随机接入信道前同步码发射的长度可以是4096个码片，并且可包含长度16的Walsh-Hadamard前同步码序列签名的256次重复，导致16个签名。
还如上所述，随机接入信道前同步码发射可随着功率斜道、换句话说增加前同步码发射功率(例如，使用功率斜道步长)而被重复，直到发射用户设备(例如，希望接入UMTS网络的用户设备)在下行链路获取指示符信道(AICH)内从服务节点B接收到确认(ACK)。UMTS内的请求用户设备和服务节点B之间的初始上行链路同步可经由前同步码检测器302的随机接入信道前同步码检测实现。
在服务节点B处，用于检测一个或多个随机接入信道前同步码的初始搜索窗口可对应于服务节点B和请求用户设备之间的以例如以半码片分辨率执行的往返行程延时。例如，当在服务节点B处从请求用户设备接收到天线数据时，服务节点B可在其相应的单元或覆盖区域内搜索所有可能的传播或候选路径(下文被称为路径)。即，节点B可搜索服务节点B可在其上接收到从请求用户设备发射的数据消息的所有候选路径。
例如，对于10Km的单元半径，往返行程延时可以是256个码片，并且候选路径的总数可以是256×2＝512。
返回图4，在定位服务节点B可在其上接收到该请求用户设备发射的信号的所有候选路径之后，在步骤402，前同步码检测器302可计算每个候选路径的路径能量值。在该示例中，如上所述，前同步码检测器302可计算512个路径能量值。
前同步码检测器302可通过确定该512条候选路径内的至少一条内是否存在随机接入信道前同步码，来确定请求用户设备是否已经发射随机接入信道前同步码。即，例如，在步骤S406，前同步码检测器302可比较每个被计算的路径能量值与前同步码能量检测阈值。如果在步骤S406，没有被计算的路径能量值超过(例如，大于或等于)前同步码能量检测阈值，则前同步码检测器302可确定用户设备没有发射随机接入信道前同步码，并且不会在获取指示符信道上向请求用户设备发射确认。该过程可随后结束。
返回步骤S406，如果确定一条候选路径的被计算的路径能量超过(例如，大于或等于)前同步码能量检测阈值，则前同步码检测器302可确定(例如，在具有超过前同步码能量检测阈值的被计算出的能量值的候选路径内)存在随机接入信道前同步码。这指示请求用户设备请求接入无线网络。尽管上文相对于单个候选路径进行说明，但是应理解，一条或多条候选路径的被计算出的能量值可超过前同步码能量检测阈值。此外，已经关于前同步码检测器302进行的每个被计算出的路径能量值与前同步码检测阈值的比较说明了图4的步骤406。但是，应理解，前同步码检测器302可例如就在确定一个被计算出的路径能量值超过前同步码能量检测阈值之后马上前进到步骤S408。即，例如，在步骤S406，如果与前同步码检测阈值的第一候选路径被确定为具有大于或等于前同步码检测阈值的被计算出的能量值，则图4的方法可前进到步骤S408而不会比较其余的被计算出的路径能量值。
转到图4，在确定已经发射随机接入信道前同步码之后，在步骤S408，前同步码检测器302可相对于路径能量检测阈值过滤被计算出的路径能量值。路径检测阈值可在较高层被确定，并且可不大于该前同步码阈值。例如，路径检测阈值可经由仿真和/或场部署确定。类似的，前同步码阈值还可被从较高层传递给前同步码检测器，但是其值可例如基于系统性能要求被选择。在另一个示例中，路径能量检测阈值和/或前同步码能量检测阈值可被网络操作员例如基于性能要求、网络操作员的知识基础和/或专家经验确定。
例如，前同步码检测器302可将所有被计算出的路径能量值和对应的候选路径存储在列表内，该列表可被存储在任何合适的存储介质例如随机接入存储器(RAM)内。前同步码检测器302可然后相对于路径能量检测阈值过滤该列表。即，例如，前同步码检测器302可从该列表中除去具有低于路径能量检测阈值的被计算出的路径能量的所有优选路径。即，可从该列表中除去具有小于路径能量检测阈值的能量值的候选路径。列表内剩余的候选路径(例如，超过路径能量检测阈值的N个最强的被计算出道路径能量值)可然后在步骤S410被报告给报文解调器304。这些被报告的候选路径可被节点B用于接收关于用户设备发射的随后的数据报文的信息。即，例如，节点B可然后例如使用在被报告的候选路径上接收到的信息(例如信号)接收随后的数据报文。
在本发明的示例性实施例中，前同步码检测器302可将具有超过路径能量检测阈值的被计算出的路径能量值的候选路径的一部分或全部报告给报文解调器304。
图5是示出例如可被前同步码检测器302执行的根据本发明的另一个示例性实施例的方法的流程图。如上所述，图3的前同步码检测器302可被包含在例如服务节点B内。
如图5所示，在以与如上所述的方式相同的方式定位获选路径之后，在步骤S502，前同步码检测器302可计算每条被定为的候选路径的路径能量值。
类似于上文所述，前同步码302可计算512个路径能量值。在步骤S504，前同步码检测器302可然后生成包含每个被计算出的路径能量值和对应的候选路径的列表，并相对于它们的对应的被计算出的路径能量值按降序对候选路径分类。
在步骤S506，在将路径能量值分类之后，如上所述，可将最大的路径能量值(例如，列表内的第一个路径能量值)与前同步码检测阈值进行比较。如果该最大的路径能量值不超过(例如，小于)前同步码能量检测阈值，则前同步码检测器302可确定没有发射随机接入信道前同步码，并且过程可结束。
返回步骤S506，如果最大的路径能量值超过(例如，大于或等于)前同步码能量检测阈值，则前同步码检测器302可确定在对应的候选路径内已经发射随机接入信道前同步码。该被检测到的随机接入信道前同步码可指示用户设备请求接入无线网络。
在检测到已经发射前同步码之后，在步骤S510，前同步码检测器302可将每个被计算出的路径能量值与路径能量检测阈值进行比较，以确定哪条候选路径可用于从用户设备接收关于随后的数据报文的信息(例如信号)。即，例如，前同步码检测器302可比较最小的路径能量值(例如，列表中的最后一个路径能量值)，并然后从最小到最大依次比较每个路径能量值，直到前同步码检测器302检测到超过(例如，大于或等于)路径能量检测阈值的路径能量值。前同步码检测器302可然后将候选路径列表中的具有大于或等于超过路径能量检测阈值的路径能量值的路径能量值的候选路径报告给报文解调器304。即，前同步码检测器302可在具有超过路径能量检测阈值的路径能量值的候选路径上报告候选路径位置。
例如，如果前同步码检测器302确定列表内的最后一个路径能量值(例如，最小的路径能量值)超过路径能量检测阈值，则前同步码检测器302可将列表内的候选路径报告给报文解调器304。
被报告的候选路径可然后被用于接收信息(例如信号)，该信息可被用于解调、组合等从用户设备发射的一个或多个随后的数据消息。
如上所述，在本发明的示例性实施例中，路径检测阈值可在较高层被确定，并且可不大于该前同步码阈值。例如，路径检测阈值可经由仿真和/或场部署确定。类似的，前同步码阈值还可被从较高层传递给前同步码检测器，但是其值可例如基于系统性能要求被选择。
本发明的示例性实施例提供了例如用于3GPP-UMTS上行链路的对随机接入信道的初始多路获取的方法。但是，应理解，发明的示例性实施例可被与任何合适的无线通信信道、网络和/或网络协议共同实现或使用。
本发明的示例性实施例可使得更有效地利用可用的传播路径，和/或可提高随机接入信道消息解调性能。
尽管已经基于实现下一代宽带码分多址(WCDMA)空中接口技术的UMTS网络基础结构说明了本发明的示例性实施例，但是应注意，文中所示和说明的本发明的示例性实施例仅是示例性的而绝不是限制性的。
同样，许多变型对于本领域的技术人员是显而易见的。例如，应理解，本发明可应用于其他扩频系统例如CDMA2000系统、其他3G系统和/或潜在开发的第四代(4G)无线通信系统内的具有多种模式的任何介质接入控制协议。
尽管本发明被这样说明，但是很明显，本发明可在许多方面被改变。这种改变不应被认为是背离本发明，并且所有这样的修改都将被包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种方法，该方法包括：
基于候选路径的路径能量值和路径能量检测阈值确定是否使用该候选路径来获取信号，该路径能量检测阈值小于用于检测候选路径是否传送前同步码的前同步码检测阈值。
2.根据权利要求1的方法，其中所述确定步骤确定使用具有低于所述前同步码能量检测阈值的路径能量值的候选路径来获取信号。
3.根据权利要求1的方法，其中所述候选路径是多个候选路径之一，并且如果一个候选路径具有高于所述前同步码能量检测阈值的能量值，则执行所述确定步骤。
4.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括：
计算多条候选路径的路径能量值；
基于至少一个被计算出的路径能量值和所述前同步码能量检测阈值检测是否已经发射前同步码；并且
其中，如果所述检测步骤检测到被发射的前同步码则执行所述确定步骤。
5.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括：
生成一列候选路径；
计算每条候选路径的路径能量值；
按侯选路径的对应的路径能量值的降序对该列候选路径排序；
如果最大的路径能量值超过所述前同步码能量阈值则检测到被发射的前同步码；并且其中
如果所述检测步骤检测到前同步码，则执行所述确定步骤。
6.一种方法，该方法包括：
如果在候选路径中的至少一条内检测到前同步码，则基于候选路径的路径能量值和路径能量检测阈值过滤候选路径，以确定是否使用一条候选路径来获取信号，该前同步码基于至少一个路径能量值和前同步码能量检测阈值被检测，该前同步码能量检测阈值大于路径能量检测阈值。
7.根据权利要求6的方法，其中该方法还包括：
计算多条候选路径的路径能量值；
基于至少一个被计算出的路径能量值和该前同步码能量检测阈值检测是否已经发射前同步码；并且其中
如果该检测步骤检测到前同步码，则执行该过滤步骤。
8.根据权利要求6的方法，其中该过滤步骤还包括：
将至少一个所述路径能量值从最小到最大与路径能量检测阈值进行比较；
除去具有低于该路径能量检测阈值的对应的路径能量值的每个候选路径，直到一个路径能量值被确定为超过该路径能量检测阈值；以及
基于具有大于该超过路径能量检测阈值的路径能量值的路径能量值的候选路径解调信号。
9.根据权利要求6的方法，还包括：
生成一列候选路径；
计算每条候选路径的路径能量值；
按对应的路径能量值的降序对该列侯选路径进行排序；
基于最大路径能量值和前同步码能量阈值检测被发射的前同步码；并且其中
如果该检测步骤检测到前同步码则执行该过滤步骤。
10.根据权利要求9的方法，其中如果最大路径能量值超过前同步码能量检测阈值，则该检测步骤检测到前同步码。
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