CN101483919A - 用于随机接入的无线资源分配方法及基站设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于随机接入的无线资源分配方法以及设备，给用户设备UE分配专用随机接入前导DRAP，同时将指定物理随机接入信道PRACH的信息发送给所述UE；所述指定PRACH的信息用于指定至少一个PRACH，以供所述UE根据所述DRAP发起随机接入。根据本发明，可重复使用DRAP，可显著地提高DRAP的利用率，由此提高用于RA的时频资源的使用效率。

Description

用于随机接入的无线资源分配方法及基站设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，涉及用于随机接入的无线资源分配方法及基站设备。

背景技术

在移动通信系统中，切换(HO，Handover)是系统必不可少的过程，用户在蜂窝覆盖区内移动时，其正在进行的呼叫有可能从一个基站转移到另一个基站。由于无线资源紧缺，因此在切换过程中需要充分利用有限的无线资源，提高无线资源的利用率。

处于连接状态的移动终端(UE，User Equipment)由现在的小区(源小区)移动至新的邻小区(目标小区)时发生切换，长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统中切换流程如图1所示。

参照图1，发生切换时，UE在上传接入前必须与目标小区的基站取得同步，而同步是通过随机接入(RA，Random Access)过程实现的。RA可分为竞争模式和非竞争模式。为了减少通信中断时间及丢包率，快速完成UE与目标小区的同步是非常重要的。

LTE系统中的切换过程主要包括以下三个步骤：切换测量，切换决定和切换执行。其中，在切换决定过程中，目标小区会给UE分配专用随机接入前导信号(DRAP，Dedicated Random Access Preamble)及小区无线网络临时标识(C-RNTI，Cell-Radio Network Temporary Identity)，并经由源小区的切换命令发送给UE。这样，在切换执行过程中，UE就可以使用DRAP执行非竞争模式的RA过程访问目标小区。

UE在目标小区的非竞争模式的RA过程就是在物理随机接入信道(PRACH，Physical Random Access Channel)上发出DRAP。PRACH为可发起RA过程的时频资源块。无论是在FDD或是TDD的帧结构中，RA时频资源块表现为UE可以利用发起RA过程的子帧(或时隙)。在一个无线帧中可以发起几次RA过程，也即一个无线帧中包含几个PRACH。

随机接入前导信号(Random Access Preamble，RAP)一般分为3组，其中一组为DRAP，另外两组为共用RAP。所有PRACH中RAP的个数相同，分组配置也相同，RAP的分组配置可以通过系统广播消息通知UE。

现有技术的一种方案中，在有多个PRACH的情况下，分配给UE的DRAP可以在任何一个PRACH中使用，因此，UE可以随机选择一个PRACH发送DRAP。另一方面，在未被UE选择的PRACH中，与分配给该UE的DRAP相同的RAP也不会被其它UE使用。因此，通常一个DRAP只能分配给一个UE，不能复用，相应的时频资源也不能分配给其它UE使用，造成资源浪费。

现有技术的另一种方案中，在源小区与目标小区间进行切换时，UE利用目标小区所指定的接入资源接入目标小区，将固定分配的RA资源中的一部分专门提供给UE使用，但是，在该方案中未明确提出在不同的无线条件下专用资源与共用资源如何配置，也未明确指出如何将目标小区指定的接入资源传达给UE。

发明内容

有鉴于此，本发明实施方式提供一种用于随机接入的无线资源分配方法及基站设备，使得时频资源的利用率得到提高。

本发明实施方式提供的一种用于随机接入的无线资源分配方法，包括：给用户设备UE分配专用随机接入前导DRAP，同时将指定物理随机接入信道PRACH的信息发送给所述UE；所述指定PRACH的信息用于指定至少一个PRACH，以供所述UE根据所述DRAP发起随机接入。

本发明实施方式还提供一种基站设备，包括：设置单元，用于设置指定物理随机接入信道PRACH的信息，所述指定PRACH的信息指定至少一个PRACH；发送单元，用于给用户设备UE分配专用随机接入前导DRAP，同时将所述指定PRACH的信息发送给UE，所述至少一个以供UE根据所述DRAP发起随机接入。

本发明实施方式提供的技术方案中，通过发送指定PRACH的信息，在切换的RA过程中，不仅进行切换的UE可以在指定的PRACH使用分配的DRAP，而且，其它UE也能够在其它PRACH使用该DRAP，因此DRAP可重复使用。在存在多个PRACH的情况下，可显著地提高DRAP的利用率，由此提高用于RA的时频资源的使用效率。

附图说明

图1为现有技术的LTE系统中切换流程示意图；

图2为本发明实施方式中使用RA-RNTI的进行切换的方法流程图；

图3为TDD的帧结构示意图；

图4为本发明第一实施例中TDD方式下的一种PRACH的位置和F，S，L的值的示意图；

图5为本发明第一实施例中TDD方式下的一种PRACH的位置和F，S，L的值的示意图；

图6为FDD的帧结构示意图；

图7为本发明第二实施例中FDD方式下的一种PRACH的位置和F，S，L的值的示意图；

图8为本发明第二实施例中FDD方式下的一种PRACH的位置和F，S，L的值的示意图；

图9为本发明实施例基站设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的具体技术方案、发明目的更加清楚，下面结合具体的实施方式和附图作进一步说明。

本发明提供的技术方案中，在给UE分配专用随机接入前导DRAP时，将指定PRACH的信息一起发送给UE。所述指定PRACH的信息用于指定至少一个PRACH，以供所述UE发送DRAP，进行随机接入。为了标识指定PRACH的信息所指定的时频资源，可以对PRACH进行统一标识。例如，可以采用随机接入无线网络临时标识(RA-RNTI，Random Access Radio Network TemporaryIdentity)对PRACH进行标识，也可以对RA周期内的PRACH以整数进行统一标识。在切换的RA过程中，进行切换的UE可以在指定的PRACH中使用分配的DRAP，而且，其它UE也能够在非指定的PRACH中使用该DRAP，因此，DRAP可重复使用。在存在多个PRACH的情况下，可显著地提高DRAP的利用率，由此提高用于RA的时频资源的使用效率。

用RA-RNTI标识小区中的PRACH，指示RA-RNTI和PRACH之间的对应关系。基站可以通过系统消息将RA-RNTI配置信息通知小区内的UE。在切换中，目标小区在给UE分配DRAP的同时，用RA-RNTI指定一个或一组PRACH，然后将PRACH配置信息、RA-RNTI信息和DRAP一起通过源小区的切换命令发送给UE。UE在源小区与目标小区间进行切换时，利用目标小区所指定的PRACH接入目标小区，当指定的PRACH为一组时，UE随机选取一个PRACH发送所接收到的DRAP。参照图2，本发明实施方式中使用RA-RNTI标识PRACH进行切换的方法具体包括：

步骤S01，源小区向目标小区发送切换请求(Handover Request)；

步骤S02，目标小区响应该切换请求，并给UE分配DRAP，同时，用RA-RNTI指定一个或一组PRACH，然后将新分配的C-RNTI、DRAP、RA-RNTI信息、PRACH的配置以及结束时间end-time信息等发送给源小区；

步骤S03，源小区发送切换命令给UE，该切换命令中包含目标小区发发送的相关信息；

步骤S04，UE选择相应的PRACH，即RA-RNTI对应的时频资源块，当指定的PRACH为一组时，UE随机选取一个PRACH；

步骤S05，UE利用PRACH发送DRAP，发起RA过程；

步骤S06，目标小区响应RA请求，发送随机接入响应(RAResponse)消息给UE，该随机接入响应消息中携带DRAP标识符和RA-RNTI；

步骤S07，UE发送切换完成消息给目标小区，通告目标小区切换成功。UE在接收到目标小区发送的随机接入响应消息中携带DRAP标识符和RA-RNTI后，根据DRAP标识符和RA-RNTI确定该随机接入响应消息是发送给本UE的，则可以确认切换成功。

UE发送DRAP后，会在一个响应周期内(周期长度为一个或者多个TTI，即一个或者多个子帧)等待响应。如果未收到响应，则重新执行步骤S04，直到到达切换命令中指定的end-time。

在以上的切换过程中，可以用整数来指定PRACH，当UE接收源小区发送的切换命令时，可以通过整数进行统一标识的PRACH，即时频资源块，发送DRAP，发起RA过程。

第一实施例

本实施例中，UE在源小区与目标小区间进行切换的过程与图2描述的步骤基本相同，本实施例中UE采用的双工方式为时分双工TDD。TDD的帧结构如图3所示，每帧为10ms，分为10个子帧。与FDD帧结构不同的是，TDD帧结构中每帧分为2个长为5ms的半帧。5ms周期意味着每个半帧的结构都是一样的；而10ms周期意味着第一个半帧和第二个半帧可以不同，但每10ms内帧结构的变化是一样的。5ms周期结构中子帧0和子帧5固定为下行；子帧2和子帧7固定为上行；子帧1和子帧6包含一个下行的DwPTS时隙，一个保护带，一个上行的UpPTS时隙。10ms周期结构中子帧0和子帧5，子帧7到子帧9固定为下行；子帧2固定为上行；DwPTS存在于每个半帧(子帧1和子帧6)，而保护带和UpPTS只存在于第一个半帧(子帧1)。DwPTS在后半帧的长度为1ms。在切换中，根据接入时频资源的不同对DRAP进行复用的方法具体描述如下：

采用TDD方式时，RA过程在上行子帧内发起，比如子帧1的UpPTS和子帧2。正是由于TDD的这个限制，目前允许TDD使用多个频域上的资源，即可以同时有多个频域资源用于RA过程。一般而言，每个频带的宽度为1.08M。可以设定TDD对用于RA的时频资源的分配，如表1所示：

表1

 

PRACH配置格式序号	系统帧序号	频段数量	PRACH变化周期(ms)	PRACH位置(P＝5ms)	PRACH位置(P＝10ms)
						0	Even	1	20	UpPTS1	UpPTS1
1	Even	1	20	Sub-frame2	Sub-frame2
						2	Any	1	10	UpPTS1	UpPTS1
3	Any	1	10	Sub-frame2	Sub-frame2
						4	Any	2	10	UpPTS1	UpPTS1
5	Any	2	10	Sub-frame2	Sub-frame2
						6	Any	3	10	UpPTS1	UpPTS1
7	Any	3	10	Sub-frame2	Sub-frame2
						8	Any	5	10	UpPTS1	UpPTS1
9	Any	5	10	Sub-frame2	Sub-frame2
						10	Any	1	5	UpPTS1(2)	-
11	Any	1	5	UpPTS1(2)Sub-frame2(7)	-
						12	Any	2	5	UpPTS1(2)	-
13	Any	2	5	Sub-frame2(7)	-
						14	Any	2	10	UpPTS1(2)	-
15	Any	2	10	Sub-frame2(7)	-

表1中“Even”表示序号为偶数的系统帧。PRACH的变化周期表示PRACH是以此周期循环变化的。

对于配置格式序号0、1，在每2个系统帧中有一个PRACH(偶数帧)，即PRACH的变化周期为20ms。

配置格式序号10表示有1个频段可用于RA过程，PRACH的变化周期为5ms，PRACH的位置为第一个半帧的UpPTS时隙(UpPTS1)和第二个半帧的UpPTS时隙(UpPTS2)。

配置格式序号11表示5ms的PRACH变化周期内每个频段有2个PRACH，在第一个半帧为UpPTS时隙(UpPTS1)和子帧2，在第二个半帧为UpPTS时隙(UpPTS2)和子帧7。

配置格式序号13表示有2个频段可用于RA过程，PRACH的变化周期为5ms，PRACH的位置在第一个半帧的为子帧2，在第二个半帧的为子帧7。

配置格式序号15表示有2个频段可用于RA过程，PRACH的变化周期为5ms，PRACH的位置为第一个频段的子帧2和第二个频段的子帧7。需要特别指出的是，对于配置格式15，PRACH的位置在每个频段上是不同的。

RA-RNTI的设置方法说明如下：

首先要说明RA周期表示UE发起RA过程的周期。UE在一个RA周期内只能发起一次RA过程，即只能选择一次PRACH。RA周期在2ms到40ms之间，可以根据PRACH的配置制定，可以包括一个或多个PRACH变化周期。所以可以定义：RA周期内的PRACH与RA-RNTI是一一对应的。可以将每个频段上，每个RA周期内每个PRACH编号，作为RA-RNTI的标识。

RA-RNTI编号的值可以包括4个部分，即起始值，频段信息F，无线帧信息S，子帧信息L。即：

RA-RNTI value＝起始值+F|S|L                       (1)

起始值可以设置为0，也可以设置为其它的值。

频段信息就是频段序号，假定可用于RA的频段最多为8个，则0<＝F<＝7。

无线帧信息表示在一个RA周期中的第几个无线帧。假定RA周期最大为40ms，则0<＝S<＝3。S可以用系统帧序号SFN来计算。

S＝SFN nod RA周期                                 (2)

子帧信息L表示PRACH位于无线帧中的第几子帧。0<＝L<＝9。

例1：设定格式序号13的RA周期包含2个PRACH变化周期，即20ms。此时，一个RA周期内存在8个PRACH。PRACH的位置和F，S，L的值如图4所示，则RA-RNTI value如表2所示，可以设定起始值为0：

表2

例2：设定格式序号15的RA周期包含1个PRACH变化周期，即10ms。此时，一个RA周期内存在2个PRACH。PRACH的位置和F，S，L的值如图5所示，则RA-RNTI value如表3所示：

表3

参照例1的RA-RNTI value，PRACH的指定方法说明如下：

例3：目标小区可以通过切换命令约定切换UE在某个RA周期内(比如SFN＝100到SFN＝101)，RA-RNTI＝002对应的PRACH上发送DRAP。这样，相同的DRAP就可以在其它RA-RNTI所对应的PRACH上被其它UE使用。

例4：为了增加切换UE接入的机会，降低切换延迟，目标小区可以给切换UE配置一组接入的PRACH，比如指定F＝0的PRACH，这样UE就可以在频段0的PRACH中随机的选择一个发送DRAP。

例5：目标小区需要给切换UE配置一组接入的PRACH时，还可以指定L＝7的RA-RNTI，这样UE就可以在2个频段的子帧7PRACH中随机的选择一个发送DRAP。

例6：目标小区需要给切换UE配置一组接入的PRACH时，还可以指定S＝0的RA-RNTI，这样UE就可以RA周期的第一个无线帧的PRACH中随机的选择一个发送DRAP。

第二实施例

本实施例中，UE在源小区与目标小区间进行切换的过程与图2描述的步骤基本相同，只是本实施例中的双工方式为频分双工FDD。FDD的帧结构如图6所示，一个无线系统帧的周期为10ms，分为20个时隙(slot)，两个时隙构成一个子帧，共10个子帧(sub-frame)。在切换中，根据接入时频资源块的不同对DRAP进行复用的方法具体描述如下：

FDD只有一个频域上的资源用于RA过程，FDD对用于RA的时频资源的分配如表4所示：

表4

 

PRACH配置格式序号	系统帧序号	PRACH变化周期(ms)	PRACH位置(子帧序号)
				0	Even	20	1
1	Even	20	4
				2	Even	20	7
3	Any	10	1
				4	Any	10	4
5	Any	10	7
				6	Any	5	1，6
7	Any	5	2，7
				8	Any	5	3，8
9	Any	3	1，4，7
				10	Any	3	2，5，8
11	Any	3	3，6，9
				12	Any	2	0，2，4，6，8
13	Any	2	1，3，5，7，9
				14	Any	1	0，1，2，3，4，5，6，7，8，9
15	Even	20	9

RA-RNTI的设置方法说明如下：

RA周期内的PRACH与RA-RNTI是一一对应的。可以将每个频段上，每个RA周期内每个PRACH编号，作为RA-RNTI的标识。

与TDD相同，RA-RNTI编号的值也包括3个部分，即频段信息F，无线帧信息S，子帧信息L。由于FDD只有一个频段用于RA，所以F总是为0。

例7：以配置格式8为例，表示可用于RA的为每个系统帧中的子帧3，8，PRACH的变化周期为5ms。设定RA周期包含2个PRACH变化周期，即10ms。此时，一个RA周期内存在2个PRACH。PRACH的位置和F，S，L的值如图7所示，则RA-RNTI value如表5的所示：

表5

例8：仍以配置格式8为例，设定RA周期包含4个PRACH变化周期，即20ms。此时，一个RA周期内存在4个PRACH。PRACH的位置和F，S，L的值如图8所示，则RA-RNTI value如表6的所示：

表6

例9：与TDD相同，目标小区可以通过切换命令约定切换UE在某个RA周期内(比如SFN＝100到SFN＝101)，RA-RNTI＝008对应的PRACH上发送DRAP。这样，相同的DRAP就可以在其它RA-RNTI所对应的PRACH上被其它UE使用了。

例10：与TDD相同，为了增加切换UE接入的机会，降低切换延迟，目标小区可以给切换UE配置一组接入的PRACH，比如可以指定S＝0的RA-RNTI，这样UE就可以RA周期的第一个无线帧的PRACH中随机的选择一个发送DRAP。

例11：目标小区需要给切换UE配置一组接入的PRACH时，还可以指定L＝3的RA-RNTI，这样UE就可以在2个频段的子帧3的PRACH中随机的选择一个发送DRAP。

第三实施例

无论是在FDD还是在TDD情况下，对RA周期内的PRACH以整数进行统一标识。eNB在给UE分配专用前导的同时，通过向UE发送指定PRACH的信息来指定UE可以使用的时频资源模式。每种时频资源模式代表一组PRACH，一组可以包含至少一个PRACH，可以是一部分PRACH，也可以是全部。

eNB在给UE分配时频资源模式的时候，可以参照网络负载，前导资源现状，接入迟延要求等因素，将时频资源分为若干组。分组越多，前导资源的复用率越大。

例如，时频资源模式可以如表7所示：

表7

在针对既定的时频资源分配模式，如表4所示，eNB发送给UE的指定PRACH的信息在指定UE可以使用的时频资源模式时，所指定的UE可使用时频资源模式中所包含的PRACH中，至少有一个PRACH在当前配置的模式下是可用的。在FDD下，如果小区当前使用的PRACH配置为表4中的13号，当模式0被指定时，则UE只能使用第一个PRACH，因为此种PRACH配置下，每个RA周期只用5个PRACH，不存在第6个PRACH。如果小区当前使用的PRACH配置为表4中的14号，当模式0被指定时，则UE可以使用第1个PRACH和第6个PRACH。

在RA周期存在5个PRACH的情况下，模式5，6可以将PRACH分为2个组，一组包含3个PRACH，另一组包含2个PRACH，不存在第6个PRACH。

在RA周期存在10个PRACH的情况下，模式5，6，7，8可以将PRACH分为4组。模式9，10，11可以将PRACH分为3组。

在TDD下，eNB可以将整个频段分给某个UE使用。而不在时域上再做限制，从而减少UE的接入迟延。对于一个频段上存在5个或者6个PRACH的情况时，模式3，4可以将PRACH分为2组。模式5，6，7可以将PRACH分为3组。

在本发明的具体实施方式中，发送给UE的制定PRACH的信息指定的至少一个PRACH的配置，并不局限于表7所示的列举方式，只要保证所指定的UE可使用时频资源模式中所包含的PRACH中，至少有一个PRACH在当前配置的模式下是可用的任意组合都属于本发明保护的内容。

本发明实施例中还提供一种基站设备900，如图9所示，包括：

设置单元901，用于设置指定物理随机接入信道PRACH的信息，所述指定PRACH的信息指定至少一个PRACH；

发送单元902，用于给用户设备UE分配专用随机接入前导DRAP，同时将所述指定PRACH的信息发送给UE，所述至少一个PRACH以供UE根据所述DRAP发起随机接入。

本基站设备900还可以进一步包括标识单元903，用于设置PRACH和随机接入无线网络临时标识RA-RNTI之间的对应关系对所述PRACH进行标识；或者以整数对所述PRACH进行标识，所述整数标识的PRACH中，至少有一个PRACH是可用的。

基站设备在向UE分配DRAP的同时，通过发送指定PRACH的信息，在切换的RA过程中，不仅进行切换的UE可以在指定的PRACH使用分配的DRAP，而且，其它UE也能够在其它PRACH使用该DRAP，因此DRAP可重复使用。在存在多个PRACH的情况下，可显著地提高DRAP的利用率，由此提高用于RA的时频资源的使用效率。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施方式所述的方法。

上述实施例是用于说明和解释本发明的原理的。可以理解，本发明的具体实施方式不限于此。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的实质和范围的前提下进行的各种变更和修改均涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (10)

1、一种用于随机接入的无线资源分配方法，其特征在于，

给用户设备UE分配专用随机接入前导DRAP，同时将指定物理随机接入信道PRACH的信息发送给所述UE；

所述指定PRACH的信息用于指定至少一个PRACH，以供所述UE根据所述DRAP发起随机接入。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，以整数对所述PRACH进行标识，所述整数标识的PRACH中，至少有一个PRACH是可用的。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括设置所述PRACH和随机接入无线网络临时标识RA-RNTI之间的对应关系，对所述PRACH进行标识。

4、如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，当指定多个PRACH时，UE随机地选取一个PRACH发送所述DRAP。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设置PRACH和RA-RNTI之间的对应关系为：

在一个随机接入RA周期中存在N个PRACH时，根据PRACH配置信息，对所有N个PRACH进行编号，作为RA-RNTI，N为正整数。

6、如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，通过切换命令或系统信息将所述DRAP以及指定PRACH的信息发送给所述UE。

7、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在TDD系统中，当存在多个频段时，在一个RA周期中，将多个频段的所有PRACH进行统一标识。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多个频段中的每个频段上的PRACH配置不同或相同。

9、一种基站设备，其特征在于，包括：

设置单元，用于设置指定物理随机接入信道PRACH的信息，所述指定PRACH的信息指定至少一个PRACH；

发送单元，用于给用户设备UE分配专用随机接入前导DRAP，同时将所述指定PRACH的信息发送给UE，所述至少一个PRACH以供UE根据所述DRAP发起随机接入。

10、如权利要求9所述的基站设备，其特征在于，该基站设备还包括标识单元，用于设置PRACH和随机接入无线网络临时标识RA-RNTI之间的对应关系对所述PRACH进行标识；或者以整数对所述PRACH进行标识，所述整数标识的PRACH中，至少有一个PRACH是可用的。

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