CN101300756A - 用于频分复用接入系统的随机接入确定方法和程序 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由移动终端执行的确定随机接入资源的方法，所述方法包括如下步骤：接收步骤，从网络接收关于可用随机接入资源的信息；决定步骤，基于缺省值或从所述网络接收到的信息决定如何推导出要允许的所述随机接入资源；测量步骤，测量要接入的单元和相邻小区中的至少一个的接收信号品质；以及推导步骤，基于所述决定和所述测量推导出所述允许的随机接入资源。

Description

用于频分复用接入系统的随机接入确定方法和程序
技术领域
本发明涉及无线电通信，具体地讲，涉及用于频分复用接入系统的随机接入确定方法和程序。
背景技术
无线电(无线)通信系统可以包括接入网络和多个接入终端。该接入网络可以包括诸如节点B、基站等的接入点，这些接入点允许接入终端与接入网络进行连接从而经由不同类型的信道进行上行链路通信(UL：终端到网络)和下行链路通信(DL：网络到终端)。这些接入终端可以是用户装备(UE)、移动站等等。
尽管随后描述的概念可以应用到不同类型的通信系统，但是为示例性目的将仅仅描述通用移动通信系统(UMTS)。典型UMTS具有至少一个核心网络(CN)，该核心网络(CN)与至少一个UTRAN(UMTS陆地无线电接入网络)进行连接，该UTRAN具有节点B，该节点B用作多个UE的接入点。
图1示出了根据3GPP无线电接入网络标准的无线电接口协议架构。该无线电接口协议具有水平层和垂直平面，其中，该水平层包括物理层、数据链路层和网络层；该垂直平面包括用户平面(U-平面)和控制平面(C-平面)，其中，该用户平面用于发送用户数据，该控制平面用于发送控制信息。该用户平面是处理诸如语音或互联网协议(IP)分组的与用户的通信信息的区域。该控制平面是处理与网络的接口的控制信息、呼叫的维持和管理等等的区域。
基于开放系统互连(OSI)标准模型的三底层，图1中的协议层可以划分成第一层(L1)、第二层(L2)以及第三层(L3)。该第一层(L1)，即物理层(PHY)，通过使用各种无线电发送技术向上层提供信息传递服务。该物理层经由传输信道连接到称作媒体接入控制(MAC)层的上层。该MAC层和该物理层经由传输信道交换数据。该第二层(L2)包括MAC层、无线电链路控制(RLC)层、广播/组播控制(BMC)层、以及分组数据集中协议(PDCP)层。该MAC层处理逻辑信道与传输信道之间的映射，并且对MAC参数进行分配以对无线电资源进行分配和重新分配。该MAC层经由逻辑信道连接到被称作无线电链路控制(RLC)层的上层。根据发送的信息的类型提供不同的逻辑信道。
该MAC层经由传输信道连接到物理层，并且可以根据正在进行管理的传输信道的类型划分成MAC-b子层、MAC-d子层、MAC-c/sh子层、MAC-hs子层、以及MAC-m子层。该MAC-b子层管理BCH(广播信道)，该BCH是处理系统信息的广播的传输信道。该MAC-c/sh子层管理诸如由多个终端共享的正向接入信道(FACH)或下行链路共享信道(DSCH)、以及上行链路中的随机接入信道(RACH)的公共传输信道。该MAC-m子层可以处理MBMS数据。该MAC-d子层管理专用信道(DCH)，该专用信道是用于特定终端的专用传输信道。该MAC-d子层位于管理对应终端的服务RNC(SRNC)中，并且各终端中也存在一个MAC-d子层。
根据操作的RLC模式，该RLC层支持可靠数据发送并且对从上层传递来的多个RLC服务数据单元(SDU)执行分割和连结。当该RLC层从上层接收到RLC SDU时，该RLC层根据处理能力以恰当方式调整每个RLC SDU的尺寸，并且然后通过对其加入头信息建立数据单元。称作协议数据单元(PDU)的这些数据单元经由逻辑信道传递到MAC层。该RLC层包括用于存储RLC SDU和/或RLC PDU的RLC缓冲器。
该BMC层对从核心网络传递的小区广播(CB)消息进行调度，并且将该CB消息广播到定位于特定小区或多个小区内的终端。
该PDCP层位于RLC层上。该PDCP层用于以相对小的带宽在无线电接口上有效地发送诸如IPv4或IPv6的网络协议数据。为此，该PDCP层减小了用于有线网络中的非必需控制信息，也就是说，称作头压缩的功能被执行。
位于第三层(L3)的最底部的无线电资源控制(RRC)层仅仅定义在控制面中。该RRC层控制关于无线电承载(RB)的建立、重新配置、以及释放或取消的传输信道和物理信道。该RB表示由第二层(L2)提供的用于终端和UTRAN之间的数据发送的服务。通常，该RB的建立是指规定提供特定数据服务所需的信道和协议层的特征，并且设置各个详细参数和操作方法的过程。另外，该RRC层处理RAN内的用户移动性以及例如位置服务的附加服务。
E-UTRA(进化UMTS大地无线电接入)系统，也称作LTE(长期进化)系统，被认为涉及PS(分组交换)域，仅仅共享资源被使用。在具有快速延迟和较高容量需求的这个新的情况下，为了满足对LTE特定的接入需求，LTE RACH(LTE随机接入信道)的使用与现有的GSM和UMTS系统有一些不同。E-UTRA和LTE与正交频分复用(OFDM)的原理有关。
OFDM基于已知的频分复用(FDM)技术。在FDM中，不同的信息流被映射到独立的并行频率信道。每个FDM信道通过一定的频率保护带与其它信道分离以减小相邻信道之间的干扰。该OFDM技术与传统FDM不同之处在于：多个载波(称作子载波)携带信息流，这些子载波彼此正交(即，这些独立子载波的带宽是小的并且进行布置从而一个载波的最大值与相邻载波的第一最小值对应)，并且保护时间可以加到每个码元以抵消信道延迟扩展。
图2示出了OFDM信号的示例性频率-时间表示。可以看出，该信号可以包括多个子载波，每个子载波(具有特定带宽或频率范围)可以携带由码元表示的数据(或信息)，其中，在这些码元之间具有保护间隔。
该多用户系统包括上行链路和下行链路。在该上行链路中，该网络测量不同上行链路子载波的衰减。基于进行的测量，该网络对不同UE必须利用以进行上行链路发送的子载波进行分发。在下行链路中，该UE测量每个下行链路子载波的衰减。该测量的结果被发送到对下行链路子载波进行分发的网络以进行更好的UE接收。在随机接入协议中，UE将已知的信号序列(即，特定编码的签名)发送到基站(节点B)。为此，首先，UE侦听由网络发送的导频信道，在检测之后，该UE与由网络发送的OFDM码元进行同步。接着，UE在广播系统信息信道中侦听分配到随机接入信道(RACH)的随机接入序列和子载波编号，并且在该随机接入信道中发送随机接入序列。在多个周期的随机接入序列的发送以后，UE检查该网络是否已经授权该接入。
现在，将考虑W-CDMA随机接入程序的一般情况。
在这个程序中涉及该传输信道RACH以及两个物理信道PRACH和AICH。这些传输信道是从物理层提供到协议层(MAC)的信道。多种类型的传输信道在物理层上以不同属性和发送格式发送数据。这些物理信道由FDD模式中的编码和频率进行识别。它们通常基于无线电帧和时隙的层配置。这些无线电帧和时隙的形式取决于物理信道的码元率。该无线电帧是解码过程中的最小单元，并且包括15个时隙。该时隙是层1中最小单位比特序列。因此，可以容纳在一个时隙内的比特的数目取决于物理信道。该传输信道RACH(随机接入信道)是用于发送控制信息和用户数据的上行链路公共信道。它应用在随机接入中，并且用于来自高层的低速率数据的发送。该RACH被映射到称作PRACH(物理随机接入信道)的上行链路物理信道。该AICH(获取指示信道)是下行链路公共信道，它与PRACH作为一对存在用于随机接入控制。
PRACH的发送基于具有快速获取指示的时隙式ALOHA方案。UE随机地选择接入资源，并且将随机接入程序的RACH前缀部分发送到网络。该前缀是在发送RACH连接请求消息之前发送的短信号。UE通过每当发送前缀时增加发送功率来重复地发送前缀，直到该UE在AICH(获取指示器信道)接收到AI(获取指示器)，其中，该AI用于指示由网络检测的前缀。一旦UE接收到AI，则UE停止发送该前缀，并且以等于那个时刻的前缀发送功率的功率水平并以网络通知的偏移发送消息部分。对于整个消息，这种随机接入程序避免了功率缓变程序。由于未成功发送信息，这种功率缓变程序会产生更多干扰，并且因为在给出消息已经被成功接收到的确认之前需要更多时间对该消息进行解码，所以延迟更多，效率更低。
该RACH的主要特征在于信道竞争，这意味着：由于几个用户的同时接入，会发生冲突从而初始接入消息不能够由网络进行解码。UE仅仅能够在接入时隙的开始启动随机接入发送(前缀和消息二者)。因此，这种接入方法是一种具有快速获取指示的时隙式ALOHA方案。
图3示出了关于前缀、消息、以及获取指示器(AI)的发送的接入时隙的实施例。
图4示出了RACH接入时隙的编号以及它们的间隔的实施例。
对照图3和图4，RACH和AICH的时间轴都被划分成称作接入时隙的时间间隔。每两帧15个接入时隙(一个帧是10ms长或38400码片)，并且每两个接入时隙之间的间隔是1.33ms(5120码片)。
图5示出了由UE进行的下行链路AICH接入时隙的接收以及由UE进行的上行链路PRACH接入的发送的实施例。也就是说，图5示出了PRACH与AICH之间的发送定时关系。
图6示出了不同RACH子信道的可用上行链路接入时隙的表。
参照图5和图6，网络通知了两个连续前缀之间以及最后前缀和消息之间关于哪些接入时隙可用于随机接入发送以及什么定时偏移使用在RACH和AICH之间的信息。例如，如果AICH发送定时是0或1，则在发送了最后前缀接入时隙之后，将分别发送3个或4个接入时隙。
另外，参照图5和图6，UE能够发送前缀的定时由随机接入子信道进行划分。随机接入子信道是包括所有上行链路接入时隙的组合的子集。总共有12个随机接入子信道。随机接入子信道包括多个接入时隙。
图7示出了前缀签名的示例性格式。该前缀是在发送RACH消息之前发送的短信号。前缀包括4096个码片，它是长度16的Hadamard码以及上层分配的扰码的256次重复的序列。该Hadamard码被称作前缀的签名。存在16种不同的签名，并且对于前缀部分的每次发送，随机地(从基于ASC的可用签名集中)选择签名并且该签名被重复256次。
图8示出了随机接入消息部分的示例性结构。该消息部分由前缀签名所唯一定义的OVST码的短码进行扩展，并且该扩展码作为用于前缀签名的扩展码。长度10ms的消息部分无线电帧被划分成15个隙，每个时隙包括2560个码片。每个时隙包括数据部分和发送控制信息的控制部分(导频比特和TFCI)。该数据部分和控制部分被并行发送。20ms长消息部分包括两个连续消息部分无线电帧。该数据部分包括与扩展因子(SF＝256、128、64、32)对应的10×2k(k＝0，1，2，3)比特。
图9示出了AICH的示例性格式(结构)。该AICH包括15个连续接入时隙进行重复的序列，其中，每个接入时隙的长度是40比特间隔(5120码片)。每个接入时隙包括两个部分，即获取指示器(AI)部分以及长度1024码片部分，其中，该获取指示器(AI)部分包括32个实值信号a0、......、a31，在该长度1024码片部分停止发送。
当该网络检测到具有一定签名的RACH接入时隙中的RACH前缀的发送时，它在关联的AICH接入时隙中重复这个签名。这意味着：用作RACH前缀上的签名的Hadamard码被调制到AICH的AI部分。根据对特定签名是给出正面确认还是给出负面确认以及还是没有给出确认，与签名对应的获取指示器的值可以是+1、-1或0。签名的正极性指示：已经获取了前缀并且能够发送消息。负极性指示：已经获得了前缀并且应该停止功率缓变程序，但是不应该发送消息。当由于网络中的阻塞情况导致当前不能够处理发送的消息时，使用这个负面确认。在这种情况下，该接入尝试需要在稍后的时间由UE进行重复。
关于协议层(L2)上的随机接入程序，该网络首先基于UE所属的接入类确定是否允许移动站使用无线电接入资源。特定优先级由存储在UE SIM卡上的接入类(AC)进行暗示。
这里以后，将描述接入控制的某些方面。应该明白，与此有关的相关标准是3GPP TS 22.011。
关于接入控制的目的，在一些情况下，期望防止UE用户进行接入尝试(包括紧急呼叫尝试)或者对PLMN(公共陆地移动网络)的特定区域中的页面进行响应。在紧急状态或者2个或更多共位的PLMN之一失效时，会出现这些情况。可以逐小区地获得广播消息，用于指示被禁止网络接入的用户的类别。在关键条件下，这种简易的使用允许网络操作员防止接入信道的过载。这并不意味着：在正常操作条件下使用接入控制。
对于分配，所有的UE是定义为接入类0到9的十种随机分配的移动情况之中的一个的成员。情况编号可以存储在UE的SIM/USIM中。另外，移动物体能够是也可以存储在SIM/USIM中的5个特定种类(接入类11到15)中的一个或更多的成员。如下，这些可以分配到特定高优先级用户。(这个列举并不意味着优先级顺序)：
类15：PLMN员工；
类14：紧急服务；
类13：公共事业(例如，水/气供应商)；
类12：安全服务；
类11：用于PLMN使用
对于操作，如果UE是对应于在无线接口上通知的允许类的至少一个接入类的成员，并且接入类可应用于服务网络中，则允许进行接入尝试。否则不允许接入尝试。
可应用的接入类如下：
类0-9：本地PLMN和访问PLMN；
类11和15：仅仅本地PLMN；
类12、13和14：仅仅本地PLMN和来自本地国家的访问PLMN；
一次可以禁止任何数目的这些类。
对于紧急呼叫，已知为接入类10的附加控制比特也经由无线接口通知到UE。这指示：是否允许具有接入类0到9或者没有IMSI的UE进行紧急呼叫的网络接入。对于具有接入类11到15的UE，如果接入类10和相关接入类(11到15)均被禁止，则不会允许进行紧急呼叫。否则，可以允许紧急呼叫。
这里以后，将描述接入类(AC)的映射。应该明白，与此有关的相关标准是3GPP TS 25.331。
在UMTS中，这些接入类被映射到接入服务类(ASC)。这里定义了八个不同优先级(ASC0到ASC7)，其中，优先级0是最高优先级。
对于接入类到接入服务类的映射，这些接入类应该仅仅应用于初始接入，即当发送RRC CONNECTION REQUEST消息时。接入类(AC)与接入服务类(ASC)之间的映射应该由系统信息块类型5中的信息元素AC到ASC映射进行指示。图10中示出了AC与ASC之间的对应关系。
图10是示出了AC与ASC之间的对应关系的表。第n IE对AC指定范围0-7内的ASC编号。如果由第n IE指示的ASC没有被定义，则UE行为未被指定。
对于随机接入，由各个ASC暗示的参数应该被采用。在UE是几个AC的成员的情况下，它应该选择最高AC编号的ASC。在关联模式下，AC不应该被应用。
ASC包括RACH前缀签名的子集和允许用于这次接入尝试的接入时隙以及与用于尝试发送的概率Pv≤1对应的持续值。用于控制随机接入发送的另一个重要机制是负载控制机制，其中，当冲突概率较高或当无线电资源较低时，这种机制可以降低呼入通信量的负荷。
为了提高频谱效率，正在3GPP长时间进化架构内对新的上行链路(从UE到网络的发送)进行研究。对于该上行链路，具有循环前缀和频域均衡的多载波(OFDMA)系统或单载波(局域式或分布式FDMA)系统可以是候选。不同的载波可以分配到UE。在这些系统中，子载波频率集合被分配到小区内的各上行链路通信链路。从可用于该系统的所有子载波频率中选择出分配到各个通信链路的子载波频率的集合。为了达到频谱效率目标，假定新的无线接口用于实现频率重新使用，如同WCDMA一样。
发明内容
技术问题
在这种正交系统中，在相同小区内的子载波之间不会发生小区内干扰。然而，可能会因在相邻小区内使用相同的子载波频率而发生小区之间的干扰。
为了将正确检测的概率最大化以及将随机接入序列的错误检测最小化，本发明基于干扰协调技术对RACH通信链路分配子载波频率。
本发明公开了一种由移动终端执行的确定随机接入资源的方法，所述方法包括如下步骤：接收步骤，从网络接收关于可用随机接入资源的信息；决定步骤，基于从所述网络接收到的缺省值或信息决定如何推导出要允许的所述随机接入资源；测量步骤，测量要接入的小区和相邻小区中的至少一个的接收信号品质；以及推导步骤，基于所述决定和所述测量推导出所述允许的随机接入资源。
另外，本发明公开了一种由网络执行的确定随机接入资源的方法，所述方法包括：将关于可用随机接入资源的信息发送到终端；以及发送关于下行链路无线电信号的测量的至少一个参数以允许所述终端决定如何推导出要允许的所述随机接入资源。
附图说明
图1示出了根据3GPP无线电接入网络标准的无线电接口协议架构；
图2示出了OFDM信号的示例性频率-时间表示；
图3示出了关于前缀、消息和获取指示器(AI)的发送的接入时隙的实施例；
图4示出了RACH接入时隙的编号和它们的间隔的实施例；
图5示出了由UE接收DL AICH和UL PRACH的实施例；
图6示出了具有不同RACH子信道的可用上行链路接入时隙的表；
图7示出了前缀签名的示例性格式；
图8示出了随机接入消息部分的示例性结构；
图9示出了AICH的示例性格式(结构)；
图10示出了表明AC和ASC之间的对应关系的表；
图11示出了示例性控制接入程序的流程图；
图12示出了信令建立的示例性信号流；
图13示出了根据本发明的示例性程序；
图14示出了一个小区内的RACH频率计划的实施例；
图15示出了RACH无线电频率(载波)布置的实施例；
图16示出了频率重新使用的网络部署内的RACH频率计划的实施例；以及
图17示出了部分重新使用的网络部署内的RACH频率计划的实施例。
具体实施方式
本发明的一个方面在于由本发明人认识了上述现有技术的问题和缺点。基于这个认识，对本发明的特征进行了开发。
尽管为了解释下面的描述将仅仅参考UMTS的优化的RACH程序，但是很清楚各种其它类型的通信方法和系统可以应用本发明的特征，并从中受益。
图11示出了示例性控制接入程序的流程图。应该明白，与此相关的有关标准是3GPP TS 25.321。
该控制接入程序可以在下面五个步骤中进行执行：
(1)现有的规范提供许多RACH发送控制参数，这些RACH发送控制参数基于由网络广播的系统信息由UE进行存储和更新。该RACH发送控制参数包括物理RACH(PRACH)、接入服务类(ASC)、前缀缓变周期的最大数目Mmax、定时器的退避间隔的范围TBO1，当接收到关于AICH的负面确认时，以发送10ms时间间隔的数目NBO1max和NBO1min的形式给出TBO1。
(2)UE将分配的AC映射到ASC，并且n个计数值M被设置为零。
(3)计数值M增加1。接下来，UE确定表示发送尝试的数目的计数值M是否超过允许的RACH发送尝试的最大数目Mmax。如果大于，则UE将该发送处理为不成功。
(4)然而，如果M小于或等于允许的RACH发送尝试的最大值Mmax，则UE更新该RACH发送控制参数。在接下来的步骤中，设置10ms定时器T2。UE基于与由UE选择出的ASC关联的持续值Pi决定是否尝试发送。具体地讲，在0和1之间产生随机数字Ri。如果该随机数字Ri小于或等于持续值Pi，则UE尝试在分配的RACH资源上进行发送，否则，UE等待直到10ms定时器T2到期然后再次执行步骤(4)中的程序。
(5)当发送了一个接入尝试时，UE确定网络是采用确认(ACK)还是非确认(NACK)进行响应还是未进行响应。如果没有从网络接收到响应，则在定时器T2到期以后，该过程再次从步骤(3)进行执行。如果接收到NACK(指示网络不能接收该发送(通常由于冲突))，则UE等待定时器T2到期，然后产生在与分配到UE的PRACH关联的最大退避值NBO1max与最小退避值NBO1min之间随机选择出的退避值NBO1。然后，在从步骤(3)再次执行该过程之前，UE等待等于退避值NBO1的10ms乘以退避间隔TBO1。如果接收到指示网络接收了UE发送的ACK，则UE开始进行消息发送。
这里以后，将描述物理层(L1)上的随机接入程序。
当从MAC子层(L2)进行请求时，该物理随机接入程序被初始化。
在该物理随机接入程序能够被初始化之前，层1应该从较高层(RRC)接收下面的信息：
-前缀扰码；
-消息时间长度，10ms或20ms；
-AICH_Transmission_Timing参数[0或1]；
-每个接入服务类(ASC)的可用签名集合和可用RACH子信道的集合；
-功率缓变因子Power Ramp Step[整数＞0]；
-参数Preamble Retrans Max[整数＞0]；
-初始前缀功率Preamble_Initial_Power；
-功率偏移Pp-m＝Pmessage-control Ppreamble，在最后发送的前缀与随机接入消息的控制部分的功率之间，以dB进行测量；
-传输格式参数的集合。这包括每种传输格式的随机接入消息的数据部分与控制部分之间的功率偏移；
在该物理随机接入程序的每次初始化时，层1应该从较高层(MAC)接收下面信息：
-用于PRACH消息部分的传输格式；
-PRACH发送的ASC；
-要进行发送的数据(传输块集合)；
该物理随机接入程序根据下面的程序(步骤)执行：
1.在用于有关ASC的随机接入子信道中，从可以用于下一个全接入时隙集合2中的接入时隙中随机地选择出一个接入时隙。如果没有可用的接入时隙，则从能够用于下一个全接入时隙集合中的接入时隙中随机地选择出一个接入时隙。
2.从给定ASC内的可用签名的集合中随机地选择出一个签名。
3.将前缀重新发送计数器设置为Preamble Retrans Max，该PreambleRetrans Max是前缀重新发送尝试的最大数目。
4.将前缀发送功率设置为Preamble Initial Power，该Preamble InitialPower是前缀的初始发送功率。
5.基于选择出的上行链路接入时隙、签名和设置的发送功率来发送前缀。
6.如果在与选择出的上行链路接入时隙对应的下行链路接入时隙中没有检测到与选择出的签名对应的ACK或检测到与选择出的签名对应的NACK，则
-从给定ASC内的随机接入子信道中选择下一个可用接入时隙。
-从给定ASC内的可用签名中随机选择新的签名。
-前缀发送功率增加Power Ramp Step，该Power Ramp Step是功率缓变的步长宽度。
-前缀重新发送计数器减小1。
-在前缀重新发送计数器超过0的时间内，重复从步骤5起的程序。当该重新发送计数器读取0时，已经在AICH上还未接收到ACK的事实被通知高层(MAC)，并且物理层中的随机接入控制程序完成。
7.如果在有关的下行链路接入时隙中检测到与选择出的签名对应的NACK，则已经在AICH上接收到NACK的事实被通知高层(MAC)，并且物理层中的随机接入控制程序完成。
8.根据AICH发送定时参数，随机接入消息在最后发送的前缀的上行链路接入时隙之后的3或4个上行链路接入时隙内进行发送。以高于由功率偏移发送的最后前缀的发送功率的水平设置随机接入消息的控制信道的发送功率。
9.随机接入消息的发送被通知到高层，并且物理层中的随机接入控制程序完成。
图12示出了信令建立的示例性信号流程。
一旦PRACH功率控制前缀已经被确认，则RRC连接请求消息能够被发送(S1201)。它包含请求该连接的原因。
根据该请求原因，无线电网络决定保留哪种资源并且在无线电网络节点(即，节点B和服务RNC)之间执行同步和信令建立(S1202)。当该无线电网络就绪时，它将传达关于使用的无线电资源的信息的连接建立消息发送到UE(S1203)。UE通过发送连接建立完成消息确认连接建立(S1204)。当该连接已经被建立时，UE发送初始直接传递消息(S1205)，该初始直接传递消息可以包括各种类型的信息，诸如UE标识、当前位置、请求通信量的种类等等。这里，该当前位置可以指示UE对其请求要建立的信令连接的PLMN。可由初始直接传递消息携带的信息元素的示例性列表定义于3GPP TS 25.331中。
然后，UE和网络彼此认证并且建立安全模式通信(S1206)。实际设置信息经由呼叫控制设置消息进行传递(S1207)。它识别该通信量并且指示QoS需求。当接收到该消息时，该网络通过检查是否有满足要求的QoS所需的充足资源来开始无线电承载分配的活动。如果可以满足，则该无线电承载根据该请求进行分配。如果不能够满足，则该网络可以选择继续进行低QoS值的分配，或者可以选择排队该呼叫请求直到无线电资源变得充足，或者可以选择拒绝该呼叫请求(S1208、S1209)。
在无线系统中，随机接入(在RACH(随机接入信道)上执行)是由UE使用以初始化呼叫、与网络建立信令和短数据传递的方法。
如上所述，在这些系统中，没有为了将随机接入序列的正确检测的概率最大化以及将错误检测的概率最小化而基于干扰协调技术对子载波频率到RACH通信链路的分配进行协调的方法。
如此，本发明提供了下面的概念性观点。本发明的第一方面提供了一种选择专用于随机接入的RACH信道的方法，该方法包括：根据路径损失水平或其它测量计划上行链路子载波组(下述的RACH信道)的集合。诸如SNR、接收信号水平(Rx水平)、干扰水平等等的与路径损失相关的其它度量是可能的候选。
图13示出了根据本发明的示例性程序。示出了UE(终端)与网络之间的处理。
该网络将系统信息发送到UE(步骤1)。系统信息可以包括PRACH、相关签名、路径损失测量的信息等等的列表。然后，UE对下行链路进行测量(步骤2)。然后，UE根据测量结果选择PRACH和/或发送功率(步骤3)。然后，UE和网络合作以执行接入程序(步骤4)。这里，可选择地包括前缀的发送功率。然后，该网络对上行链路信道进行估计(步骤5)。然后，该网络选择该上行链路发送功率和/或要进行分配的资源(步骤6)。然后，该网络将上行链路发送功率和/或要使用的频率的指示发送到UE(步骤7)。然后，UE使用该上行链路发送功率和/或要进行分配的资源(步骤8)。应该明白，可以执行附加和/或替代步骤。
图14示出了一个小区内RACH频率计划的实施例。位于单个小区的某些部分中的UE可以具有不同程度的路径损失和载波/干扰比率(C/I)的水平。关于单个小区，可以存在三个区域。也就是说，中心区域可以用于低C/I高路径损失的UE；边界(或外围)区域可以用于高C/I低路径损失的UE；中间区域(即，中心区域与边界区域之间)可以用于中等C/I中等路径损失的UE。应该明白，可以使用更多或更少程度路径损失和/或C/I的水平。
这里，应该明白，所示的六边形仅仅是示例性的，用于表达蜂窝网络的小区。能够明白，由于诸如地理位置、信号利用、期望覆盖区域等等的各个因素，这些小区的实际形状可以变化。
图15示出了RACH无线电频率(载波)布置的实施例。该RACH无线电频率(从0到N进行标记)可以划分成三个集合(集合1、集合2和集合3)。可以按照局部化方式(a)或分布式方式(b)对这些RACH无线电频率的集合进行分配。应该明白，可以采用其它类型的分配。
图16示出了用于进行频率重新使用的网络部署内的RACH无线电频率计划的实施例。返回对照图14和图15，这些小区可以具有不同的配置并且以特定方式进行计划。例如，小区1可以具有三个区域，其中，中心区域用于高C/I低路径损失的UE；边界区域用于低C/I高路径损失的UE；中间区域用于中等C/I中等路径损失的UE。围绕小区1，可以存在六个小区。第一小区集合(小区2、4和6)可以具有中心区域、边界区域和中间区域，其中，该中心区域用于低C/I高路径损失的UE；该边界区域用于中等C/I中等路径损失的UE；该中间区域用于高C/I低路径损失的UE。另外，第二小区集合(小区3、5和7)可以具有中心区域、边界区域和中间区域，其中，该中心区域用于中等C/I中等路径损失的UE；该边界区域用于高C/I低路径损失的UE；该中间区域用于低C/I高路径损失的UE。如所示，第一和第二集合的小区可以交替。然而，应该明白，其它小区布置以及每个小区的附加和/或替代区域是可行的。
图17示出了用于部分重新使用的网络部署内的RACH频率计划的实施例。这里，当每个小区可以被划分成三个扇区时，可以引入部分重新使用，其中，每个扇区可以具有中心区域、中间区域和边界区域。可以如图17所示对这三个小区(小区1、2和3)进行计划。
将对照图13到图17更加详细地描述本发明的特征。
该路径损失表示由于诸如距离自由空间损失以及反射、折射、吸收等导致的几个衰落路径的许多效应导致的发送器与接收器之间的信号经受的衰减。按照与现有技术相同的方式，UE在关于广播信道的系统信息中读取使用于公共导频信道上的功率水平。还可以按照相同方法读取本上行链路干扰水平。它测量公共导频信道上的接收功率。通过从发送的导频功率中减去接收导频功率，能够获得路径损失的估计。
路径损失db＝Tx水平-Rx水平
其中，Tx水平是有效发送功率水平(考虑到最大输出功率以及所有增益和损失，即：发送天线的增益、线缆损失)，而Rx水平是测量出的功率水平(考虑到接收天线的增益以及干扰接收水平)。
或者，为了决定能够使用的RACH信道，还可以使用目标小区的测量结果与相邻小区的测量结果之间的差。
在可用RACH信道的集合之中，UE选择如下所示使用的允许信道的集合。
允许的RACH信道的集合＝f(关于一个或几个小区的上述路径损失或其它测量结果的任何度量、可用RACH信道)
于是，在允许信道的集合之中，UE能够基于任何算法选择一个RACH信道。
RACH信道＝f(UE决定，例如，关于UE-ID的哈希函数、随机函数等等)
通过该估计出的路径损失和干扰功率水平，UE能够计算在网络端实现一定SNR所需的必需发送功率。这个SNR目标应该由网络进行指示。在RACH程序期间，可以对网络指示使用的Tx功率/路径损失或其它测量结果的范围，以允许该网络选择最佳上行链路资源(即，频率和/或时间和/或编码图)。
本发明的另一个方面在于提供一种特定RACH程序。也就是说，本发明可以以下面方式进行实现。
根据特定标准在小区内计划不同的RACH无线电频率或无线电频率的集合，其中，该特定标准可以是QoS、路径衰落、SNR、接收信号水平(Rx水平)、干扰水平等等。对不同RACH资源可以应用不同的阈值。该特定阈值确定允许使用哪些RACH资源。然后，UE根据特定方法选择RACH资源之一用于执行随机接入。
可应用于本发明的一些特定实施例如下：
可以通过频域(例如，通过特定子载波)中、时域(例如，由开始和停止时刻定义的时间段)中、编码域(例如，由特定编码序列进行定义)中或它们混合中的无线电资源的各种组合定义RACH信道。例如，RACH信道可以使用可以被定义为频率和时隙的序列的频率和时间分割模式的组合。因为在给定小区内，对于分配到特定UE的RACH信道，存在频率与无线电帧之间的对应关系，因而可以确定该频率序列。给定的RACH信道可以在每个无线电帧内使用相同或不同时隙。这些时隙序列可以由时隙编号和/或帧号序列来限定。这些参数应该由网络进行广播(或者从广播的参数推导出)。
频域中的RACH资源能够被定义为从可用于小区内的通信链路的较大的N个频率的组中分配的M个允许频率的子集。数目M取决于所需的RACH容量并且可以随时间改变，例如，当网络检测到使用了随机接入信道时，使用的频率可以从允许的信道中去除或者可以仅仅被指示为非空闲或忙。在网络端，可以根据几个路径损失阈值水平，以局部化方式或以分布式方式对M个允许频率的子集进行布置，其中，对于局部化方式，多个频率在整个频带的一部分上组合在一起；对于分布式方式，多个频率在整个频带上等间隔而置，如图14所示。已知一定距离处的路径损失遵守所谓的距离功率准则，即，接收信号按照d-α进行下降，并且在一定程度上取决于UE和基站的使用频带、天线高度和形状。关于路径损失，存在多个实验模型，其中，OKUMURA & HATA的模型是最著名的。这个模型基本上描述了路径损失随着距离增加而增加。这意味着，接收信号强度在小区中心附近较大，并且随着远离小区中心的距离而减小。因此，在网络端，对于给定频带，给定天线高度以及给定环境，能够使用下面非常简单的公式，从而根据几个路径损失水平对M个允许频率进行布置：
路径损失dB＝C+10αlog d
其中，C是常量，d是距离，α是传播指数，它的值取决于信道模型并且通常在2到4的范围内。
本发明的一个主要概念在于：在UE端，每个UE根据下行链路中的接收信号的路径损失(SNR、接收信号水平(Rx水平)、干扰水平)使用不同的RACH信道，如图13所示。小区内的每个UE对路径损失进行估计。根据估计出的路径损失，UE确定允许哪些频率子集执行随机接入。这例如基于关于系统信息的阈值广播来实现，例如，对于每个RACH信道，能够给出最小/最大测量值。因此，可以使用不同的频率或频率集合以这种方式建立不同的UE组，如图15所示。
可以根据预定数目的时间偏移定义时域中的RACH资源，其中，该时间偏移用于指示何时UE能够开始随机接入程序。在通过频域和时域的组合定义RACH资源的这个实施例中，RACH信道可以包括映射在T个RACH时间偏移上的M个RACH允许频率(上述)。可以针对每周期(该周期可以是一个或更多无线电帧)进行定义，每允许频率S个时间偏移。为了确定各允许频率的S个可用时间偏移，可以应用下面的公式：
Figure A20068004087100211
其中，j＝0，1，2，3，...M；k＝0，1，2，3，...S。
这里，数学符号％是指所谓的在除以除数以后返回余数的取模运算。
另一方面，为了使每M个允许频率的周期在C个不同频率中出现，可以定义各个时间偏移。为了确定每M个允许频率的周期出现于哪个频率中，可以应用下面的公式：
其中，i＝0，1，2，3，...T；n＝0，1，2，3，...C。
这里，数学符号％是指所谓的在除以除数以后返回余数的取模运算。
该随机接入程序可以涉及下面元素：
在上行链路中，它包括一个或更多接入前缀(AP)和/或冲突前缀(CP)和/或包含数据和控制信息的消息部分。该接入前缀是称作签名的预定义序列。可用接入签名的最多值可以是Zmax。理论上，所有签名可以用于随机接入(如果没有受到系统的禁止)。可以同时采用不同签名检测几个接入尝试，并且还可以同时在接入指示器信道(AICH)上对它们进行确认。可以发送冲突检测前缀，以进行冲突检测。在发送消息之前，可以发送冲突检测前缀，以进行冲突检测。冲突检测签名可以与接入签名进行共享，或者可以完全不同。在没有使用冲突检测前缀的情况下，在接收到消息部分以后可以由较高层实现(执行)冲突消解。注意到，在基于UE决定的情况下，AP和CP能够携带附加信息，诸如将用于进行发送的信道、发送功率水平、当前下行链路干扰水平等等。
在下行链路中，可以发送一个或更多接入指示器(AI)。响应于接入前缀检测，从网络发送该AI信号。当正确地操作时，网络从UE识别出接入前缀，并且通过AI进行响应以建立通信链路。对该接入指示器进行定义，即它识别与之对应的签名，并且一种实施方式能够使用相同签名序列作为该响应所属的接入前缀。在使用冲突检测前缀的情况下，冲突指示器(CI)能够用于支持该冲突检测功能。相似地，由于在进行响应时AI使用AP签名序列，所以该CI能够使用CD签名序列。附加信息能够被包括在AI(和CI)内，例如：用于进行消息发送的信道、用于推导出UE必须使用进行上行链路发送的定时提前的正确值的被称为定时提前(TA)的消息发送之前的等待时间、使用的发送功率水平、或者当前上行链路干扰水平等等。
该随机接入程序能够被划分成几个阶段(所示出的阶段A到阶段G)：
A)UE应该开始侦听广播信道以获得RACH控制参数。该RACH控制参数的目的在于提供用于控制RACH利用的参数。这些参数应该是下面中的任何一个：
(1)接入服务类(ASC)和相关联的持续值(诸如现有技术)。
(2)可用RACH信道的集合(或者信道组，如上所述这些信道可以布置在时间-频率域中)。
(3)RACH分配标记偏移(RAIO)，允许前缀重新发送期间内下一个RACH信道的偏移的计算(可以看出为RACH跳频)。
(4)该接入前缀参数：
a)可用接入签名的集合。可以对每个RACH信道组分配相同或不同的签名。
b)允许的重新发送的最大数目。
c)用于计算两个前缀的发送之间的时间偏移的最小数目的参数。
d)前缀功率，是否使用了该前缀功率缓变，对于每个前缀重新发送，它可以是相同的。
e)如果使用了该前缀功率缓变：
i)初始前缀功率
ii)前缀功率之间的功率步长
(5)如果在物理层中执行冲突消解，冲突前缀参数可以像接入前缀参数一样具有相同或不同参数值。
(6)接入(或冲突)前缀部分与消息部分之间的功率偏移。
(7)消息部分的扩频发送的时间偏移的数目。
(8)当前上行链路干扰水平也可以被指示出。
(9)对于每个上行链路信道，应该对下行链路测量对象给出阈值(例如，最小/最大测量值，其中，该测量值可以是路径损失、SNR、接收信号水平(Rx水平)、干扰水平等等中的任何一个，或者不同小区之间的测量值的差，例如，具有RACH信道的小区与相邻小区之间的差)。
(10)用于测量值例如当前小区和相邻小区的导频功率的差等的计算的偏移。
B)UE测量公共导频信道上的接收功率。通过从发送的导频功率中减去接收的导频功率，它能够获得路径损失的估计。通过估计出的路径损失，UE知道允许使用哪些RACH信道组。
C)UE从允许使用的组中随机选择RACH信道之一。另外，还从可用签名中随机选择接入前缀签名。
D)接入前缀随着选出的签名发送。它可以包括下一个RACH信道的附加信息(在基于UE决定的情况下)，该附加信息关于将用于进行发送、发送功率水平、当前下行链路干扰水平等等。
E)UE对获取指示器(AI)进行解码以观察该网络是否已经检测到接入前缀。
F)在没有检测到AI的情况下，UE可以选择另一个签名，并且如果使用了功率缓变，则UE将接入前缀发送功率增加网络给出的步长；否则，相同功率水平可以进行保持用于前缀重新发送。该接入前缀可以在下面信道中的任何一个中进行重新发送：
(1)在该组中的下一个可用RACH信道；
(2)在根据RAIO(RACH分配标记偏移)的RACH信道中；
(3)在与先前发送相同的RACH信道中；或者
(4)如果系统不禁止，则在来自另一组的RACH。
G)当检测到AI时，UE或者开始冲突检测前缀(如果在物理层上执行冲突消解)或者开始消息发送(如果在较高层上执行冲突消解)。
(1)在冲突检测前缀的情况下，在检测到AI以后，具有与最后AP的功率水平相同的功率水平的CP与随机选择的另一个签名进行发送。CP可以在上述的RACH信道的之一中进行发送(见关于接入前缀重新发送的前一点)。期待网络回应关于CI的CP签名，从而这样减小了在物理层(L1)上的冲突概率。
(2)可以根据关于前缀发送的方法在RACH信道中或者在可以在AI或CI中进行指示的另一个特定信道中(见以上关于可以包括在AI和/或CI中的附加信息元素)或者通过另一个网络信道，发送该消息部分。该随机接入消息根据时间偏移的数目进行发送以对由网络所指示的消息部分进行扩频发送。注意到，对于这个期间内的数据块确认可以使用HARQ方法。
本发明的概念和特征不限于无线系统，而是可以应用到具有通信资源的接入协议的任何通信系统。
总而言之，本发明提供了下面特征：接入上行链路信道的方法可以包括估计接收信号的品质并且基于这个估计从可用上行链路信道的集合中选择出上行链路信道。UE可以基于在下行链路中发送的导频比特估计品质。UE可以估计当前和相邻小区的品质的差。网络可以将必须由UE测量的品质的范围发送到UE，从而允许该UE接入上行链路信道。管理不同上行链路信道的使用的方法可以包括关于需要完成以允许接入特定上行链路信道的下行链路测量的需求的信息的发送。
本发明提供了一种由移动终端执行的确定随机接入资源的方法，该方法包括：从网络接收关于可用随机接入资源的信息；基于从网络接收到的缺省值或信息决定如何推导出允许的随机接入资源；测量要接入的小区和相邻小区中的至少一个的接收信号品质；以及基于决定和测量推导出允许的随机接入资源。
从网络接收到的信息可以以广播、组播或专用方式进行接收。该接收的信号的品质可以包括载波能量/频谱噪声密度、信噪比、载波/干扰、以及路径损失中的至少一个。该随机接入资源可以包括时间、频率和编码的任何组合的集合。对于该方法，其中，RACH信道包括映射到T个RACH时间偏移上的M个RACH允许频率。对于该方法，其中，对每一个周期定义了每允许频率的S个时间偏移，其中，每个周期包括一个或更多无线电帧。对于该方法，其中，为每M个允许频率周期定义了各时间偏移以使它们出现在C个不同频率内。对于该方法，如果要接入的小区和相邻小区中的至少一个的接收信号品质的测量结果大于或小于阈值，则允许使用一个或更多可用随机接入资源。该方法还可以包括；执行接入程序，该接入程序包括发送接入脉冲的步骤，其中，这些接入脉冲可以基于允许的随机接入资源和对前一发送选择出的随机接入资源进行重新发送。对于该方法，其中，该重新发送的接入脉冲采用随机接入信道(RACH)跳频。
另外，本发明提供了一种由网络执行的确定随机接入资源的方法，该方法包括：将关于可用随机接入资源的信息发送到终端；以及发送关于下行链路无线电信号的测量结果的至少一个参数以允许终端决定如何推导出要允许的随机接入资源。
该方法还可以包括：协调至少两个小区如何分配随机接入资源和/或如何设置每个随机接入资源的至少一个参数。可以按照局部化或分布式方式对随机接入资源进行分配。可以根据通信量负载对随机接入资源进行分配。该信息可以按照广播方式、组播方式或专用方式进行发送。该参数可以指示：下行链路无线电信号的测量结果包括载波能量/频谱噪声密度、信噪比、载波/干扰、以及路径损失中的至少一个。该随机接入资源可以包括：时间、频率、以及编码的任何组合的集合。对于该方法，其中，RACH信道包括映射到T个RACH时间偏移上的M个RACH允许的频率。对于该方法，其中，对每一个周期定义了每允许频率的S个时间偏移，其中，每个周期包括一个或更多无线电帧。对于该方法，其中，每M个允许频率周期，定义了每个时间偏移以出现在C个不同频率内。对于该方法，如果要接入的小区和相邻小区中的至少一个的接收信号品质的测量结果大于或小于阈值，则允许使用一个或更多可用随机接入资源。
3GPP规范的一些相对部分，诸如3GPP TS 22.011、25.321、25.331等等(以及它们的正在进行增强和其它相关部分)，是本发明的实施例的部分并且通过引用包括于此以构成本发明的部分。
这个说明书描述了本发明的各种示意性实施例。权利要求的范围意图覆盖该说明书中公开的示意性实施例的各种变型及其等效布置。因此，应该合理地对权利要求进行最宽广的解释，从而覆盖与本文公开的特征的精神和范围一致的变型、等效结构和特征。

Claims (20)

1、一种由移动终端执行的确定随机接入资源的方法，所述方法包括如下步骤：
接收步骤，从网络接收关于可用随机接入资源的信息；
决定步骤，基于缺省值或从所述网络接收到的信息决定如何推导出要允许的所述随机接入资源；
测量步骤，测量要接入的小区和相邻小区中的至少一个的接收信号品质；以及
推导步骤，基于所述决定和所述测量推导出所述允许的随机接入资源。
2、如权利要求1所述的方法，其中，按照广播方式、组播方式或专用方式接收从所述网络接收到的所述信息。
3、如权利要求1所述的方法，其中，所述接收信号品质包括载波能量/频谱噪声密度、信噪比、载波/干扰以及路径损失中的至少一个。
4、如权利要求1所述的方法，其中，所述随机接入资源包括：时间、频率以及编码的任何组合的集合。
5、如权利要求4所述的方法，其中，RACH信道包括映射到T个RACH时间偏移上的M个RACH允许频率。
6、如权利要求5所述的方法，其中，每个周期定义了每允许频率的S个时间偏移，其中，每个周期包括一个或更多无线电帧。
7、如权利要求4所述的方法，其中，针对每M允许频率的周期定义了各时间偏移，以使它们出现在C个不同频率内。
8、如权利要求1所述的方法，其中，如果要接入的小区和相邻小区中的至少一个的接收信号品质的测量结果大于或小于阈值，则允许使用一个或更多可用随机接入资源。
9、如权利要求1所述的方法，所述方法还包括如下步骤：
执行步骤，执行接入程序，其中，所述接入程序包括发送接入脉冲的步骤，其中，所述接入脉冲可以基于所述允许的随机接入资源以及对前一发送选择出的随机接入资源进行重新发送。
10、如权利要求9所述的方法，其中，所述重新发送的接入脉冲采用随机接入信道(RACH)跳频。
11、一种由网络执行的确定随机接入资源的方法，所述方法包括：
将关于可用随机接入资源的信息发送到终端；以及
发送关于下行链路无线电信号的测量结果的至少一个参数以允许所述终端决定如何推导出要允许的所述随机接入资源。
12、如权利要求11所述的方法，所述方法还包括如下步骤：
协调至少两个单元如何分配所述随机接入资源和/或设置各随机接入资源的所述至少一个参数。
13、如权利要求12所述的方法，其中，按照局部化方式或分布式方式分配所述随机接入资源。
14、如权利要求11所述的方法，其中，根据通信量负载对所述随机接入资源进行分配。
15、如权利要求11所述的方法，其中，按照广播方式、组播方式或专用方式对所述信息进行发送。
16、如权利要求11所述的方法，其中，所述参数指示：所述下行链路无线电信号的测量结果包括载波能量/频谱噪声密度、信噪比、载波/干扰以及路径损失中的至少一个。
17、如权利要求11所述的方法，其中，所述随机接入资源包括：时间、频率以及编码的任何组合的集合。
18、如权利要求17所述的方法，其中，RACH信道包括映射到T个RACH时间偏移上的M个RACH允许频率，其中，每个周期定义了每允许频率的S个时间偏移，其中，每个周期包括一个或更多无线电帧。
19、如权利要求17所述的方法，其中，每M允许频率周期，定义了每个时间偏移以出现在C个不同频率内。
20、如权利要求11所述的方法，其中，如果要接入的小区和相邻小区中的至少一个的下行链路无线电的测量结果大于或小于阈值，则允许使用一个或更多可用随机接入资源。
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