CN101507148A - 用于在无线通信系统中执行随机接入过程的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在无线通信系统中使得用户设备能够执行随机接入过程的方法。该方法包括传送随机接入前导以及接收随机接入响应作为对随机接入前导的响应。通过随机接入标识符寻址该随机接入响应。该随机接入标识符被映射到用于传输随机接入前导的无线电资源。用户设备能够立即确认其的随机接入响应并且执行进一步有效的随机接入过程。

Description

用于在无线通信系统中执行随机接入过程的方法
技术领域
本发明涉及无线通信。更具体地，本发明涉及一种在无线通信系统中执行随机接入过程的方法。
背景技术
基于宽带码分多址(WCDMA)无线电接入技术的第三代合作伙伴项目(3GPP)移动通信系统在全世界被广泛地采用。能够被定义为WCDMA的第一演进阶段的高速下行链路分组接入(HSDPA)在不远的将来将为3GPP提供高竞争力的无线电接入技术。然而，因为用户和服务供应商的要求和期望在不断地增加，并且竞争无线电接入技术在不断的进步，在未来需要3GPP中的新技术发展，以保证其竞争力。每比特成本的降低、服务可用性的增加、频带的灵活使用、简单架构和开放接口、用户设备的低功耗等等都被建议成为下一代通信系统的需求。
一般地，将一个或多个小区(cell)分配给基站。在一个小区中可以放置多个用户设备。一般地，用户设备在接入网络之前执行随机接入过程。随机接入过程的目的可以包括：(1)初始化接入，(2)移交，(3)调度请求(请求无线电资源)，(4)定时同步，等等。
在初始化接入中的随机接入过程如下执行。用户设备被接通，并且尝试初始地接入到网络。用户设备与网络建立下行链路同步，并且从网络接收系统信息。因为用户设备当前没有建立定时同步，并且没有任何上行链路无线电资源，所以该用户设备执行随机接入过程。用户设备请求上行链路无线电资源，用于通过随机接入过程来传送接入请求消息。接收请求上行链路无线电资源的网络将上行链路无线电资源分配给用户设备。用户设备能够通过上行链路无线电资源来向网络传送接入请求消息。
随机接入过程可以被分为基于线路争用(contention)的随机接入过程和基于非线路争用的随机接入过程。在基于线路争用的随机接入过程和基于非线路争用的随机接入过程之间最显著的差别在于：用于随机接入前导的签名是否专用于用户设备。在基于非线路争用的随机接入过程中，由于用户设备使用只被指派给自己的专用签名作为随机接入前导，所以不会发生与其他用户设备的冲突。所述冲突是指：通过同一无线电资源，两个或更多个用户设备使用相同随机接入前导来同时尝试随机接入过程。在基于线路争用的随机接入过程中，由于用户设备随意地选择共享签名中的一个签名作为随机接入前导，所以可能会发生冲突。
以下将描述基于传统WCDMA系统的无线通信系统中的随机接入过程。
在WCDMA系统中的随机接入过程使用物理随机接入信道(PRACH)作为上行链路物理信道，并且使用获取指示信道(AICH)作为下行链路物理信道。对于PRACH和AICH的结构，可以参考3GPPTS25.211 V7.0.0(2006-03)＂Technical Specification Group Radio AccessNetwork；Physical channels and mapping of transport channels ontophysical channels(FDD)(Release 7)＂中的5.2.2.1和5.3.3.7节。
PRACH可以被分为前导部分和消息部分。前导部分携带签名。首先，用户设备的物理层选择接入时隙和签名。通过接入时隙，将签名作为随机接入前导进行传送。可以参考3GPP TS 25.213 V7.0.0(2006-03)＂Technical Specification Group Radio Access Network；Spreading andmodulation(FDD)(Release 7)＂的4.3.3.3节，作为签名的示例。该签名从十六个签名中选择。可以将随机接入前导传送1.33ms的接入时隙的持续时间。
如果用户设备将随机接入前导传送给网络，则该网络通过AICH将响应消息传送给用户设备。响应消息包括随机接入前导的签名，使得用户设备可以识别响应消息为该用户设备的响应消息。通过响应消息，网络将确认应答(ACK)或者将否认应答(NACK)传送给用户设备。如果用户设备从网络中接收到ACK，那么用户设备使用对应于签名的正交可变扩展因子(OVSF)码来传送消息部分。如果用户设备从网络中接收到NACK，那么用户设备在一定时间段之后通过PRACH传送另一个随机接入前导。如果用户设备没有接收到对应于随机接入前导的响应消息，则用户设备利用级别比前一随机接入前导的级别高一步幅的功率来传送新的随机接入前导。
网络传送响应消息作为来自用户设备的随机接入前导的响应。该响应消息包括与用于随机接入前导的签名相同的签名。用户设备通过响应消息的签名，识别该响应消息是其的随机接入前导的响应。
如果在随机接入过程中的响应消息携带尽可能多的各种信息，那么随机接入过程的效率可以得到提高。例如，如果响应消息由物理层的上层生成，则通过响应消息可以一次传送各种信息。
因为随机接入过程被用于各种目的，所以需要随机接入过程应该被有效地构造以增强整个无线通信系统的性能。因此，需要能够更有效地处理随机接入过程的方法。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于使用随机接入标识符来执行随机接入过程。
技术方案
一方面，提供一种用于在无线通信系统中使用户设备能够执行随机接入过程的方法。该方法包括传送随机接入前导，以及接收随机接入响应作为随机接入前导的响应。随机接入响应由随机接入标识符寻址。该随机接入标识符被映射到用于传送随机接入前导的无线电资源，并且是用于识别执行随机接入过程的用户设备的标识符。
另一方面，提供一种用于在无线通信系统中使用户设备能够执行随机接入过程的方法。该方法包括接收映射信息，该映射信息是关于在用于传送随机接入前导的无线电资源和用于识别执行随机接入过程的用户设备的随机接入标识符之间的映射的信息；传送该随机接入前导；以及接收被映射到用于传送随机接入前导的无线电资源的随机接入标识符。
在又一方面，提供一种用于在无线通信系统中使基站能够执行随机接入过程的方法。该方法包括：传送映射信息，该映射信息是关于在用于传送随机接入前导的无线电资源和用于识别执行随机接入过程的用户设备的随机接入标识符之间的映射的信息；接收该随机接入前导；使用映射信息和用于传送随机接入前导的无线电资源获得随机接入标识符；以及传送由随机接入标识符寻址的随机接入响应。
有利效果
随机接入标识符被映射到在用户设备和网络之间执行随机接入过程的处理中使用的无线电资源。通过将随机接入标识符映射到无线电资源，用户设备可以立即确认其的随机接入响应并且有效地执行随机接入过程。
附图说明
图1是示出了无线通信系统的框图。
图2是示出了在演进的通用陆地无线电接入网(E-UTRAN)和演进的分组核心网(EPC)之间的功能分离的框图。
图3是示出了用户平面(plane)的无线电协议架构的框图。
图4是示出了控制平面的无线电协议架构的框图。
图5是说明了根据本发明的实施例的随机接入过程的流程图。
图6是示出了随机接入过程的示例的视图。
图7是说明了根据本发明的另一实施例的随机接入过程的流程图。
具体实施方式
图1是示出了无线通信系统的框图。这可以是演进的通用移动通信系统(E-UMTS)的网络架构。可以将E-UMTS称为长期演进(LTE)系统。无线通信系统被广泛地应用以提供诸如音频数据、分组数据等等的多种通信服务。
参考图1，演进的UMTS陆地无线电接入网(E-UTRAN)包括用于提供控制平面和用户平面的基站(BS)20。
用户设备(UE)10可以是固定的或者移动的，并且可以被称为诸如移动站(MS)、用户终端(UT)、用户站(SS)、无线装置等等的其他术语。基站20一般指与用户设备10通信的固定站，并且可以被称为诸如演进节点B(eNB)、基础收发系统(BTS)、接入点等等的其他术语。基站20可以为至少一个小区服务。在基站20之间，可以使用用于传送用户业务或控制业务的接口。在下文中，下行链路意指从基站20到用户设备10的通信，并且上行链路意指从用户设备10到基站20的通信。
基站20可以通过X2接口彼此互联。通过S1接口，将基站20连接到演进的分组核心网(EPC)，更具体地，连接到移动性管理实体/系统架构演进(SAE/MME)网关30。S1接口支持在基站20和MME/SAE网关30之间的多对多关系。
图2是示出了在E-UTRAN和EPC之间的功能分离的框图。
参考图2，加斜线的框表示无线电协议层，并且其他框示出了控制平面的功能实体。
基站拥有(host)以下功能：(1)用于无线电资源管理的功能，诸如无线电承载控制、无线电准入控制、连接移动性控制、以及在上行链路和下行链路中到用户设备的资源动态分配(调度)；(2)网际协议(IP)报头压缩和用户数据流加密；(3)向SAE网关路由用户平面数据；(4)寻呼消息的调度和传输；(5)广播信息的调度和传输；以及(6)用于移动性和调度的测量和测量报告配置。
MME拥有以下功能：(1)将寻呼消息分发到基站；(2)安全性控制；(3)空闲状态移动性控制；(4)SAE承载控制；以及(5)非接入层(NAS)信令的加密和完整性保护。
SAE网关拥有以下功能：(1)出于寻呼原因终止用户平面分组；以及(2)切换用户平面以支持用户设备的移动性。
基于在通信系统中公知的开放系统互连(OSI)模型的下三层，可以将在用户设备和基站之间的无线电接口协议的层分为L1(第一层)、L2(第二层)、L3(第三层)。属于第一层的物理层使用物信道提供信息传递服务。属于第三层的无线电资源控制(RCC)层用于在用户设备和网络之间控制无线电资源。经由RRC层，UE和网络交换RRC消息。
图3是示出了用户平面的无线电协议构架的框图，并且图4是示出了控制平面的无线电协议构架的框图。它们示出了在用户设备和E-UTRAN之间的无线电接口协议的构架。数据平面是用于传送业务数据的协议堆栈，并且控制平面是用于传送控制信号的协议堆栈。
参考图3和图4，物理层使用物理信道向上层提供信息传递服务。通过传输信道，将物理层连接到介质访问控制(MAC)层，并且经由传输信道在MAC层和物理层之间传递数据。经由传输信道，数据在MAC层和物理层之间移动。经由物理信道，数据在不同物理层，即，用于传送的物理层和用于接收的物理层之间移动。物理层可以以正交频分复用(OFDM)方案对数据进行调制，并且可以使用时间和频率(子载波)作为无线电资源。
经由逻辑信道，属于第二层的MAC层向无线电链路控制(RLC)层提供服务，该RLC层是MAC层的上层。属于第二层的RLC层支持可靠数据传输。
属于第二层的分组数据转换协议(PDCP)层执行报头压缩功能。当传送诸如IPv4分组或者IPv6分组的网际协议(IP)分组时，IP分组的报头可以包含相对较大和不必要的控制信息。PDCP层减少IP分组的报头大小以有效地传送IP分组。
属于第三层的无线电资源控制(RRC)层被限定仅在控制平面上。RRC层用于控制与无线电承载(RB)的配置、再配置和释放相关联的逻辑信道、传输信道和物理信道。RB是由用于在用户设备和E-UTRAN之间的数据传输的第二层提供的服务。如果在用户设备的RCC和网络的RCC之间建立RCC连接，则用户设备处于RCC连接模式，并且否则，用户设备处于RCC空闲模式。
属于RCC层的上层的NAS层执行认证、SAE承载管理、安全性控制等等。
用于从网络向用户设备传送数据的下行链路传输信道包括：广播信道(BCH)，其用于传送系统信息；以及下行链路共享信道(DL-SCH)，其用于传送用户业务或者控制消息。组播业务或者广播业务可以经由DL-SCH或下行链路组播信道(DL-MCH)来传送。被映射到下行链路传输信道的下行链路物理信道包括映射到DL-SCH的物理下行链路共享信道(PDSCH)和用于为PDSCH传送控制信号的物理下行链路控制信道(PDCCH)。
用于从用户设备向网络传送数据的上行链路传输信道包括用于传送初始接入消息的随机接入信道(RACH)和用于传送用户业务或控制消息的上行链路共享信道(UL-SCH)。上行链路物理信道包括映射到RACH的物理随机接入信道(PRACH)和映射到UL-SCH的物理上行链路共享信道(PUSCH)。
作为上行链路传输信道的RACH被用于通过上行链路来传送长度较短的数据。诸如RRC连接请求消息、小区更新消息、URA更新消息等等的一些RCC消息被经由RACH来传送。诸如公共控制信道(CCCH)、专用控制信道(DCCH)或者专用业务信道(DTCH)的逻辑信道可以被映射到RACH。RACH被映射到物理信道，PRACH。
图5是说明了根据本发明实施例的随机接入过程的流程图。
参考图5，用户设备从基站接收映射信息S210。该映射信息是关于在用于传送随机接入前导的无线电资源和随机接入标识符(RA-ID)之间的映射关系的信息。
RA-ID是用于识别执行随机接入过程的用户设备的标识符。RA-ID识别随机接入时机(occasion)或者随机接入组。随机接入组是随机接入时机的集合。随机接入时机意指用于传送随机接入前导的时间-频率资源。当RA-ID到达时，用户设备读取由RA-ID寻址的信息。相反，小区无线电网络临时标识符(C-RNTI)是用于识别在小区内的用户设备的标识符。
映射信息包括关于在用于传送随机接入前导的无线电资源和RA-ID之间的映射关系的信息。映射信息可以是RRC消息。映射信息可以通过系统信息或者寻呼消息来传送。无线电资源是用于传送随机接入前导的时间-频率资源。无线电资源可以包括时间资源和/或频率资源。无线电资源可以由用于传送随机接入前导的传输间隔、资源块等等来表示。如果随机接入前导经由PRACH来传送，则无线电资源可以是为PRACH分配的时间-频率资源。
用户设备选择用于传送随机接入前导的签名和无线电资源S220。当选择无线电资源时，用户设备基于映射信息来选择与无线电资源相对应的RA-ID。
通过无线电资源，用户设备将随机接入前导传送到基站S230。随机接入前导是在物理层中被构造的物理层消息。随机接入前导经由PRACH来传送。
基站传送随机接入响应作为随机接入前导的响应S240。随机接入响应可以是在MAC层中被构造的MAC消息，该MAC层是物理层的上层。随机接入响应可以经由DL-SCH来传送。通过经由L1/L2控制信道传送的RA-ID寻址随机接入响应。L1/L2控制信道是与DL-SCH相关联的控制信道。通过L1/L2控制信道，使用映射信息，基站传送与通过其传送随机接入前导的无线电资源相对应的RA-ID。已经传送随机接入前导的用户装置准备基于RA-ID接收随机接入响应。如果从基站接收到RA-ID，则用户设备接收由RA-ID寻址的随机接入响应。
随机接入响应可以包括定时校准信息、初始上行链路准许、和临时C-RNTI中的至少任何一个。定时校准信息是用于上行链路传输的定时补偿信息。初始上行链路准许是用于准许上行链路传输的ACK/NACK信息。临时C-RNTI是在完成线路争用解决之前临时使用的C-RNTI。
用户设备经由UL-SCH来执行所调度的上行链路传输S250。
在随机接入过程中使用的RA-ID被映射到用于传送随机接入前导的无线电资源。RA-ID是用于在传送和接收随机响应时对基站和用户设备之间的随机接入响应进行寻址的标识符。
假设随机接入间隔是10ms。为随机接入间隔分配无线电资源，所述无线电资源包括用于传送至少一个或多个随机接入前导的时间和频率。用于执行随机接入的无线电资源被重复地分配给每个随机接入间隔。因为对于随机接入间隔而言可以接收两个或更多个随机接入，所以基站可以传送两个或更多个随机接入响应。用户设备必须识别其自身的随机响应。例如，假设第N随机接入间隔的开始点为T、并且第N随机接入间隔的结束点为T+10。假设第一用户设备在T+2时传送第一随机接入前导，并且第二用户设备在T+3时传送第二随机接入前导。用于这两个随机接入前导的随机接入响应在T+7时被传送。在此时，不明确两个随机接入响应中的哪一个实际上被第一用户设备或者第二用户设备接收。
如果RA-ID与随机接入前导的无线电资源具有映射关系，则可以解决该模糊。如果第一RA-ID被映射到第一随机接入前导并且第二RA-ID被映射到第二随机接入前导，则第一用户设备可以立即确认由第一RA-ID寻址的随机接入响应作为其的响应。
图6是示出了随机接入过程的示例的视图。
参考图6，N个用户设备(UE1、UE2、...、和UE N)分别执行随机接入过程。每个用户设备通过所选的无线电资源来传送随机接入前导。每个用户设备可以通过在时间和/或频率域中与其他无线电资源不同的无线电资源来传送随机接入前导。
基站使用映射信息从由接收的随机接入前导所使用的无线电资源中搜索与各自用户设备相对应的RA-ID。基站为每个用户设备传送由RA-ID寻址的随机接入响应。通过接收由其的RA-ID寻址的随机接入响应，每个用户设备可以识别其的随机接入响应。
例如，第一用户设备UE1的随机接入前导对应于第一RA-IDRA-ID1，并且第二用户设备UE2的随机接入前导对应于第二RA-IDRA-ID2。第一用户设备UE1接收由第一RA-ID RA-ID1寻址的随机接入响应。因为通过映射信息，第一用户设备UE1知道用于由自身传送的随机接入前导的RA-ID是第一RA-ID RA-ID1，所以其可以立即接收随机接入响应。因此，不需要用于识别随机接入响应的上层消息。
通过系统信息等等，用户设备获得在用于随机接入过程中的无线电资源和RA-ID之间的映射信息。用户设备选择签名和无线电资源，并且通过所选择的签名和无线电资源来传送随机接入前导。随后，用户设备通过L1/L2控制信道搜索RA-ID。用户设备接收由该RA-ID寻址的DL-SCH消息，即，其的随机接入响应。
用户设备将用在执行随机接入的处理中的无线电资源映射到RA-ID。通过该RA-ID寻址随机接入响应。因为不必传送用于识别随机接入响应的上层消息，所以在用户设备和基站之间交换的消息的数目可以减少，并且用户设备的功率消耗可以降低。
图7是说明了根据本发明的另一实施例的随机接入过程的流程图。
参考图7，通过所选的无线电资源，用户设备将随机接入前导传送到基站S310。在此，与图5的实施例不同，映射信息不通过系统信息来传送，而是用户设备和基站两者先前都知道映射信息。用户设备选择用于传送随机接入前导的签名和无线电资源，并且基于先前存储的映射信息来搜索与所选的无线电资源相对应的RA-ID。
基站传送随机接入响应作为随机接入前导的响应S320。该随机接入响应由经由L1/L2控制信道传送的RA-ID寻址。已传送随机接入前导的用户设备准备基于所选的RA-ID接收随机接入响应。如果RA-ID从基站到达，则用户设备接收由RA-ID寻址的随机接入响应。
用户设备经由UL-SCH执行所调度的上行链路传输S330。
结合在此公开的实施例描述的方法的步骤可以通过硬件、软件、或其的组合来实现。可以通过被设计为执行以上功能的专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微处理器、其他电子单元、或者其的组合来实现该硬件。用于执行以上功能的模块可以实现该软件。该软件可以存储在存储器单元中并通过处理器执行。存储器单元或处理器可以采用本领域技术人员所公知的各种装置。
因为在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下，可以以若干形式来具体化本发明，所以，应理解，除非特定指出，否则上述实施例不由以上描述中的任何细节所限制，而是应将其广泛地理解为在由所附的权利要求所定义的精神和范围中。因此，所附的权利要求旨在包括在权利要求的限定和界限或者在该限定和界限的等价物中的所有的修改和改变。

Claims (9)

1.一种用于在无线通信系统中使得用户设备能够执行随机接入过程的方法，所述方法包括：
传送随机接入前导；以及
接收随机接入响应作为对所述随机接入前导的响应，所述随机接入响应通过随机接入标识符寻址，其中，所述随机接入标识符被映射到用于传送所述随机接入前导的无线电资源，并且是用于识别执行所述随机接入过程的所述用户设备的标识符。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
接收映射信息，所述映射信息是关于在用于传送所述随机接入前导的所述无线电资源和所述随机接入标识符之间的映射的信息。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在选择所述随机接入前导之后，从所述映射信息中获得所述随机接入标识符。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述随机接入前导被在所述用户设备的物理层中构造，并且所述随机接入响应被在基站的物理层的上层中构造。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述随机接入响应包括定时校准信息、初始上行链路准许和临时C-RNTI中的至少一个。
6.一种用于在无线通信系统中使得用户设备能够执行随机接入过程的方法，所述方法包括：
接收映射信息，所述映射信息是关于在用于传送随机接入前导的无线电资源和用于识别执行所述随机接入过程的所述用户设备的随机接入标识符之间的映射的信息；
传送所述随机接入前导；以及
接收所述随机接入标识符，所述随机接入标识符被映射到用于传送所述随机接入前导的所述无线电资源。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
接收随机接入响应作为对所述随机接入前导的响应，所述随机接入响应通过所述随机接入标识符寻址。
8.一种用于在无线通信系统中使得基站能够执行随机接入过程的方法，所述方法包括：
传送映射信息，所述映射信息是关于在用于传送随机接入前导的无线电资源和用于识别执行所述随机接入过程的用户设备的随机接入标识符之间的映射的信息；
接收所述随机接入前导；
使用所述映射信息和用于传送所述随机接入前导的所述无线电资源来获得所述随机接入标识符；以及
传送由所述随机接入标识符寻址的随机接入响应。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述映射信息被通过无线电资源控制RRC消息来传送。
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