CN101541092A - 通信系统、移动站以及通信方法 - Google Patents

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CN101541092A CN200910126632A CN200910126632A CN101541092A CN 101541092 A CN101541092 A CN 101541092A CN 200910126632 A CN200910126632 A CN 200910126632A CN 200910126632 A CN200910126632 A CN 200910126632A CN 101541092 A CN101541092 A CN 101541092A
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Abstract

通信系统、移动站以及通信方法。本发明的通信系统包括移动站和基站。移动站根据该移动站的位置和传播路径延迟量来计算估计TA信息。移动站根据从基站发送来的TA信息和估计TA信息来判断TA信息是否是发送给自己的。移动站根据判定结果来判断是否将“消息3”发送到基站，并且当TA信息是发送给自己的TA信息时，发送“消息3”。

Description

通信系统、移动站以及通信方法
技术领域
本发明涉及利用随机接入过程(random access procedure)来在基站与移动站之间进行通信的技术。
背景技术
本申请基于并要求2008年3月21日递交的日本专利申请2008-074696号的优先权，其全部内容通过引证的方式包含于此。
下一代移动通信系统(例如基于LTE(Long Term Evolution：长期演进)的移动通信系统)能够在移动站之间进行分组通信和包含数字语音、图像等的各种类型数据的通信。移动站也称作用户设备(UE)。
该移动通信系统利用RACH(Random Access Channel：随机接入信道)来进行初始接入，以应对多个移动站同时接入基站(eNB)时所发生的接入失败等(例如，参见日本特表2002-524990号公报、以及日本特开2001-326978和2004-274794号公报)。
图12示出了直到通过RACH而进行的初始接入完成为止的操作顺序的一例。如图12所示，移动站(UE1)随机选择前导码编号(preamblenumber)，并将“消息1”发送到基站(eNB)。
基站接收移动站的信号，进行功率检测，计算定时信息(后面称为“TA(Timing Advance：定时超前)信息”)，并通过“消息2”向移动站通知该TA信息。移动站利用基站所通知的TA信息来调整发送定时，并通过“消息3”将移动站的固有信息发送给基站。
基站对“消息3”进行解码，并通过“消息4”向移动站通知呼叫连接所需要的信息。如上所示，在移动站与基站之间进行了“消息1”到“消息4”的发送接收后，移动站可以执行呼叫连接。
现在对TA信息进行说明。图13是说明TA信息的一个示例的图。上述移动通信系统要求移动站的信号与基站的基准定时同步地到达。如图13的例子所示，当移动站的信号在定时1到达基站时，基站向移动站发送定时信息，使发送定时提前基准定时与定时1之间的差分，从而移动站的信号可以在基准定时到达。这种定时信息被称为TA信息。
然而，在上述常规技术中，在RACH中仅使用了数量较少的前导码，因此多个移动站利用相同的前导码编号向基站发送“消息1”的可能性较高，从而初始接入比较费时。图14是说明常规技术的图。图14以2个移动站(移动站A和移动站B)利用相同的前导码编号来发送“消息1”的情况为例进行说明。
如图14所示，当移动站A和B利用相同的前导码编号来发送“消息1”时，“消息1”以类似多径的方式到达基站，并且基站进行功率检测，计算TA信息，并通过“消息2”将TA信息发送到移动站A和B。
移动站A和B各继续将TA信息作为发送给自己的信息而进行处理，并通过“消息3”将移动站的固有信息发送到基站。在此，发生“消息3”的冲突。在基站处，由于包含在各“消息3”中的移动站A的固有信息和移动站B的固有信息不同，因此各信号彼此干扰，从而无法对“消息3”进行解调。
作为结果，由于未向移动站A和B发送“消息4”，因此移动站A和B再次向基站发送“消息3”。在接收到“消息4”之前，移动站A和B按照预定的最大重发次数来重复发送“消息3”。
仅在对“消息3”进行了最大重发次数的重发之后，移动站A和B才认识到冲突并通过发送“消息1”而重新开始初始接入，因此初始接入比较费时。
发明内容
因此，本发明一个方面的目的在于提供能够减少初始接入所消耗的时间的通信系统和移动站。
根据实施例的一个方面，提供了一种包括基站和与所述基站进行通信的移动站的通信系统。所述移动站包括：第一发送单元，其向所述基站发送包含前导码编号的第一信号；接收单元，其从所述基站接收第一定时信息，该第一定时信息表示所述基站的基准定时与所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；计算单元，其计算第二定时信息，该第二定时信息表示所述基站的基准定时与预计所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；以及第二发送单元，其根据所述第一定时信息和所述第二定时信息，而向所述基站发送所述第一信号和包含所述移动站所固有的个体信息的第二信号中的任意一个。
根据实施例的另一方面，提供了一种与基站进行通信的移动站，该移动站包括：第一发送单元，其向所述基站发送包含前导码编号的第一信号；接收单元，其从所述基站接收第一定时信息，该第一定时信息表示所述基站的基准定时与所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；计算单元，其计算第二定时信息，该第二定时信息表示所述基站的基准定时与预计所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；以及第二发送单元，其根据所述第一定时信息和所述第二定时信息，而向所述基站发送所述第一信号和包含所述移动站所固有的个体信息的第二信号中的任意一个。
根据实施例的另一方面，提供了一种通信方法，其应用于与基站进行通信的移动站，所述通信方法包括以下步骤：向所述基站发送包含前导码编号的第一信号；从所述基站接收第一定时信息，该第一定时信息表示所述基站的基准定时与所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；计算第二定时信息，该第二定时信息表示所述基站的基准定时与预计所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；以及根据所述第一定时信息和所述第二定时信息，而向所述基站发送所述第一信号和包含所述移动站所固有的个体信息的第二信号中的任意一个。
本发明(实施例)的其他目的和优点将在下面说明中部分地加以阐述，并且其一部分根据说明而变得清楚，或者可以通过对本发明进行实践来获知。通过在所附权利要求中具体指出的要素及组合，可以实现并获得本发明的这些目的和优点。
应当明白，以上一般性描述和以下详细描述都只是示例性和说明性的，并且并不对所要求保护的发明进行限制。
附图说明
图1是根据第一实施例的通信系统的结构的一例的图；
图2是说明根据第一实施例的通信系统中的信号交换的一例的图；
图3是根据第一实施例的移动站的结构的一例的图；
图4是说明估计基站位置的方法的图；
图5是根据第一实施例的移动站的操作流程图；
图6是根据第二实施例的移动站的结构的一例的图；
图7是接收功率的高低与加权系数k之间的关系的图；
图8是根据第二实施例的移动站的操作流程图；
图9是根据第三实施例的移动站的结构的一例的图；
图10是移动速度和与加权系数v之间的关系的图；
图11是根据第三实施例的移动站的操作流程图；
图12是直到通过RACH进行的初始接入完成为止的操作顺序的图；
图13是说明TA信息的图；以及
图14是说明常规技术的图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是根据第一实施例的通信系统的结构的一例的图。如该图所示，该通信系统具有基站100和移动站200，并利用RACH(随机接入信道)来进行初始接入。尽管图1仅例示了基站100和移动站200，但是该通信系统还包括其他基站和移动站。
基站100包括RF(射频)单元101、解调单元102、调制单元103以及RACH信号处理单元104。RF单元101接收由移动站200发送来的信号，将所接收到的信号输出到解调单元102，并将从调制单元103输入的信号发送到移动站200。
解调单元102对从RF单元101输入的信号进行解调，并将解调后的信号输出到RACH信号处理单元104。调制单元103对从RACH信号处理单元104输入的信号进行调制，并将调制后的信号输出到RF单元101。
RACH信号处理单元104对来自移动站200(或其他移动站)的呼叫连接请求作出响应。具体而言，当从移动站200接收到“消息1”时，RACH信号处理单元104进行功率检测，计算TA信息，并通过“消息2”将该TA信息发送到移动站200。
如图14所说明的那样，TA信息包含基站100处预先设定的基准定时与接收到“消息1”的定时之间的差分的信息。移动站200参照TA信息来调整发送信号的定时。
之后，RACH信号处理单元104在从移动站200接收到包含固有信息的“消息3”时，通过“消息4”将呼叫连接所需要的信息发送给移动站200。在从利用相同的前导码编号发送了“消息1”的多个移动站同时接收到“消息3”的情况下，由于发生了“消息3”的冲突，所以RACH信号处理单元104无法将“消息4”发送到相应的移动站。
移动站200包括RF单元201、解调单元202、调制单元203以及RACH信号处理单元204(之后会对移动站200的详细结构进行说明)。RF单元201接收从基站100发送来的信号，将所接收到的信号输出到解调单元202，并将从调制单元203输入的信号发送到基站100。
解调单元202对从RF单元201输入的信号进行解调，并将解调后的信号输出到RACH信号处理单元204。调制单元203对从RACH信号处理单元204输入的信号进行调制，并将调制后的信号输出到RF单元201。
RACH信号处理单元204利用RACH向基站100请求连接呼叫。具体而言，RACH信号处理单元204首先随机地选择前导码编号，并向基站发送“消息1”。
RACH信号处理单元204在通过“消息2”从基站100获得了TA信息时，判断所获得的TA是否是发送给自己(移动站200)的。
RACH信号处理单元204根据从基站100到移动站200的距离和传播路径延迟量(无线电波从移动站200到基站100的延迟量)来计算TA信息。后面将移动站200(RACH信号处理单元204)自身所计算出的TA信息称作估计TA信息。
RACH信号处理单元204对从基站100接收到的TA信息和估计TA信息进行比较，并根据比较结果来判断从基站接收到的TA信息是否是发送给自己(移动站200)的。如果TA信息是发送给自己的，则RACH信号处理单元204向基站100发送包含个体信息的“消息3”。另一方面，如果TA信息不是发送给自己的，则RACH信号处理单元204向基站100重新发送“消息1”。
如上所示，在根据第一实施例的通信系统中，移动站根据TA信息和估计TA信息来改变发送给基站的信号(“消息3”或“消息1”)，由此能够避免基站100中的“消息3”的冲突，并缩短呼叫连接的初始接入时间。
图2是说明根据第一实施例的通信系统中的信号交换的一例的图。在图2的例子中，设移动站(200和300)发送包含相同前导码编号的“消息1”。然后，基站100计算TA信息并向移动站200和300(设移动站300具有与移动站200相同的结构)发送“消息2”。
如果“消息2”中包含的TA信息是针对移动站300的，则移动站200判定TA信息不是发送给自己的，并且向基站100重新发送“消息1”。另一方面，移动站300判定TA信息是发送给自己的，并且向基站100发送“消息3”。
基站100对从移动站300发送来的“消息3”进行解调，并通过“ 消息4”将呼叫连接所需要的信息发送给移动站300，并且移动站300通过接收并解调“消息4”而完成初始接入。
基站100在从移动站200重复接收到“消息1”时，计算TA信息并向移动站200发送“消息2”。移动站200判定所接收到的TA信息是发送给自己的，从而向基站100发送“消息3”。
基站100对从移动站200发送来的“消息3”进行解调，并通过“消息4”将呼叫连接所需要的信息发送给移动站200，并且移动站200通过接收并解调该信号来完成初始接入。
如上所示，各移动站对TA信息和估计TA信息进行比较并判断TA信息是否是发送给自己的，由此可以避免“消息3”的冲突。因此，不会发生对“消息3”进行最大重发次数的发送的情况，缩短了初始接入时间。
图3是根据第一实施例的移动站200的结构的一例的图。如图3所示，该移动站200包括RF单元210、解调单元220、调制单元230、TA检测单元240、TA信息估计单元250、TA适当性判定处理单元260、RACH信号控制单元270以及RACH信号生成单元280。
其中，RF单元210接收从基站100发送来的信号，将所接收到的信号输出到解调单元220，并将从调制单元230输入的信号发送到基站100。
解调单元220对从RF单元210输入的信号进行解调。解调单元220将解调信号中包含的用户数据输出给其他处理单元(未示出)，并将解调后的信号输出到TA检测单元240和RACH信号控制单元270。
调制单元230根据从RACH信号生成单元280输入的信号、从其他处理单元输入的用户数据以及用于估计信道的导频信号，来生成(调制出)要发送给基站100的信号。
TA检测单元240从由解调单元220输入的信号中检测TA信息，并将检测到的TA信息输出到TA适当性判定处理单元260。
TA信息估计单元250根据基站100与移动站200之间的距离和传播路径延迟量来估计移动站200的位置(其自身位置)，并计算估计TA信息。虽然可以利用任何公知技术来计算其自身位置，但是，使用例如AFLT(Advanced Forward Link Trilateration：高级前向链路三角定位)系统等能够计算其自身位置。
图4是说明估计基站位置的方法的图。在图4中，基站A、B和C的位置已知，并且分别给出了它们的位置坐标：(x1，y1)、(x2，y2)以及(x3，y3)。将移动站的位置坐标设为(x，y)，将基站A与移动站之间的距离设为r1，将基站B与移动站之间的距离设为r2，并且将基站C与移动站之间的距离设为r3。
基站与移动站之间的距离、基站的位置坐标以及移动站的位置坐标的关系可以用下式(1)～(3)来表示：
r12＝(x-x1)2+(y-y1)2                          (1)
r22＝(x-x2)2+(y-y2)2                          (2)
r32＝(x-x3)2+(y-y3)2                           (3)
将基站A发送广播信号的时间设为tx1，将移动站接收到该信号的时间设为tr1，将基站B发送广播信号的时间设为tx2，将移动站接收到该信号的时间设为tr2，将基站C发送广播信号的时间设为tx3，并且将移动站接收到该信号的时间设为tr3。
作为AFLT系统的前提条件，基站A、B和C以及移动站按预定的定时同步，所以移动站可以将基站A、B和C发送广播信号的时间tx1到tx3视为已知信息。
基站发送广播信号的时间、移动站接收到广播信号的时间以及基站与移动站之间的距离的关系可以用下式(4)～(6)表示，其中式(4)～(6)中包含的“c”表示光速。
r1＝c(tr1-tx1)                  (4)
r2＝c(tr2-tx2)                  (5)
r3＝c(tr3-tx3)                  (6)
TA信息估计单元250使用上式(1)～(6)来计算移动站的位置坐标(x，y)。然后，TA信息估计单元250根据其自身的位置坐标和基站的位置坐标来计算移动站200与基站100之间的距离，根据所计算出的距离和光速来估计无线电波到达基站的时间，并通过获得估计时间与基站的基准定时之间的差分来计算估计TA时间。
TA信息估计单元250通过与基站100进行通信来计算传播延迟量，并根据所计算出的传播延迟量来校正估计TA时间。尽管将移动站200的位置坐标作为例如二维坐标来获得，但是也可以将它们作为三维坐标来获得。也可以使用AFLT系统以外的技术(例如GPS<全球定位系统>)来计算移动站200的位置。
TA适当性判定处理单元260对TA信息和估计TA信息进行比较，判断来自基站100的TA信息是否是发送给自己的，并将判定结果输出到RACH信号控制单元270。
具体而言，TA适当性判定处理单元260计算TA信息与估计TA信息之间的差分(后面称为TA差分信息)，并通过将该TA差分信息与第一阈值和第二阈值(第一阈值＞第二阈值)进行比较，将n(n表示大于或等于2的自然数；在第一实施例中，为了便于说明而设为n＝3)种判定结果输出到RACH信号控制单元270。
如果TA差分信息大于第一阈值，则TA适当性判定处理单元260将第一判定结果输出到RACH信号控制单元270。如果TA差分信息小于或等于第一阈值但大于第二阈值，则TA适当性判定处理单元260将第二判定结果输出到RACH信号控制单元270。如果TA差分信息小于或等于第二阈值，则TA适当性判定处理单元260将第三判定结果输出到RACH信号控制单元270。
按照第一判定结果、第二判定结果、第三判定结果的顺序，TA信息是发送给移动站200的TA信息的可能性增大。换言之，当TA适当性判定处理单元260输出第一判定结果时，表示TA信息是发送给移动站200的TA信息的可能性很低。另一方面，当TA适当性判定处理单元260输出第三判定结果时，表示TA信息是发送给移动站200的TA信息的可能性很高。
RACH信号控制单元270控制RACH信号生成单元280，向基站100发送基于RACH的各种信号。首先，在向基站100发出呼叫连接请求的情况下，RACH信号控制单元270随机地选择前导码编号，并控制RACH信号生成单元280将“消息1”发送到基站100。
然后，当从基站100接收到“消息2”时，RACH信号控制单元270根据TA适当性判定处理单元260的判定结果来判定是向基站100重新发送“消息1”还是发送“消息3”。
(获得第一判定结果的情况)
当获得第一判定结果时，RACH信号控制单元270将“消息3”发送到基站100一定次数(后面称为第一次数)，该次数是通过从最大重发次数m(重新发送“消息3”的最大次数；m是自然数)中减去阈值x1而得到的。
在发送“消息3”第一次数之后仍然未从基站100接收到“消息4”的情况下，RACH信号控制单元270向基站100发送“消息1”。由于在获得第一判定结果的情况下TA信息是发给自己的可能性较低，所以RACH信号控制单元270可以重新发送“消息1”，而不发送“消息3”。
(获得第二判定结果的情况)
当获得第二判定结果时，RACH信号控制单元270将“消息3”发送到基站100一定次数(后面称为第二次数)，该次数是通过从最大发送次数m中减去阈值x2(其中，x1＞x2)而得到的。在发送“消息3”第二次数之后仍然未从基站100接收到“消息4”的情况下，RACH信号控制单元270向基站100发送“消息1”。
(获得第三判定结果的情况)
当获得第三判定结果时，RACH信号控制单元270将“消息3”发送到基站100一定次数(后面称为第三次数)，该次数是通过从最大发送次数m中减去阈值x3(其中，x1＞x2＞x3)而得到的。在发送“消息3”第三次数之后仍然未从基站100接收到“消息4”的情况下，RACH信号控制单元270向基站100发送“消息1”。
在从基站100接收到“消息4”的情况下，RACH信号控制单元270根据“消息4”中包含的呼叫连接所需要的信息来与基站100建立呼叫连接。RACH信号生成单元280在RACH信号控制单元270的控制下生成“消息1”、“消息3”等。
图5是根据第一实施例的移动站200的操作流程图。在图5的描述中，作为例子，将TA的分辨率设为大致150m(0.52μsec)，将第一阈值th1设为“1.04μs”，将第二阈值th2设为“0.52μs”，将最大发送次数m设为“4”，将阈值x1设为“4(与最大发送次数m相等的值)”，将阈值x2设为“2”，并且将阈值x3设为“0”。
如图5所示，移动站200选择前导码编号(步骤S101)，向基站100发送“消息1”(步骤S102)，根据距离估计和传播路径延迟量来计算自身位置，并生成估计TA信息(步骤S103)。
移动站200从基站100接收“消息2”(步骤S104)。移动站200对TA信息和估计TA信息进行比较，计算TA差分信息(ΔTA)(步骤S105)。如果TA差分信息小于或等于第一阈值“1.04μs”(步骤S106，否)，则判断TA差分信息是否满足th1(1.04μs)≥ΔTA＞th2(0.52μs)的条件(步骤S107)。
如果TA差分信息不满足th1(1.04μs)≥ΔTA＞th2(0.52μs)的条件(步骤S107，否)，则移动站200将m(4)-x3(0)的值代入变量N(步骤S108)，然后处理转移到步骤S111。
另一方面，如果TA差分信息满足th1(1.04μs)≥ΔTA＞th2(0.52μs)的条件，(步骤S107，是)，则移动站200将m(4)-x2(2)的值代入变量N(步骤S109)，然后处理转移到步骤S111。
如果TA差分信息大于第一阈值“1.04μs”(步骤S106，是)，则移动站200将m(4)-x1(4)的值代入变量N(步骤S110)，并判断变量N的值是否为“0”(步骤S111)。
如果变量N的值为“0”(步骤S111，是)，则处理转移到步骤S102。另一方面，如果变量N的值不为“0”(步骤S111，否)，则移动站200向基站100发送“消息3”(步骤S112)，并且，当从基站100接收到“消息4”时(步骤S113，是)，则结束该处理(初始接入完成)。另一方面，在未从基站100接收到“消息4”的情况下(步骤S113，否)，移动站200将变量N的值减1(步骤S114)，然后处理转移到步骤S111。
步骤S103的处理并不一定在步骤S102与步骤S104之间进行，只要在步骤S105之前完成即可。
如上所述，在根据第一实施例的通信系统中，移动站200根据该移动站200的位置和传播路径延迟量来计算估计TA信息，根据从基站100发送来的TA信息和估计TA信息来判断TA信息是否是发送给自己的，并根据判定结果来判断是否向基站100发送“消息3”，由此，能够避免从其他移动站发送的信号与从自身发送的信号之间的冲突，缩短初始接入所需要的时间。
下面描述根据第二实施例的通信系统的移动站。根据第二实施例的移动站检测从基站100发送来的无线电波的接收功率，根据检测结果校正TA差分信息，并利用校正后的TA差分信息来判断来自基站100的TA信息是否是发送给自己的。
如上所示，移动站根据接收信号功率的检测结果来校正TA差分信息，由此移动站能够更准确地判断从基站100发送来的TA信息是否是发送给自己的。根据第二实施例的通信系统的结构与根据第一实施例的通信系统的结构相同，所以省略其描述。
接着，说明根据第二实施例的移动站400的结构。图6是根据第二实施例的移动站400的结构的一例的功能框图。如图6所示，移动站400包括RF单元410、解调单元420、调制单元430、TA检测单元440、TA信息估计单元450、TA适当性判定处理单元460、RACH信号控制单元470以及RACH信号生成单元480。
因为RF单元410、解调单元420、调制单元430、TA检测单元440、TA信息估计单元450、RACH信号控制单元470以及RACH信号生成单元480的描述与图3所示的RF单元210、解调单元220、调制单元230、TA检测单元240、TA信息估计单元250、RACH信号控制单元270以及RACH信号生成单元280的描述相同，所以省略它们的描述。
TA适当性判定处理单元460根据TA信息、估计TA信息以及无线电波的接收功率来判断来自基站100的TA信息是否是发送给自己的。具体而言，TA适当性判定处理单元460通过获得TA信息与估计TA信息之间的差分来计算TA差分信息。
TA适当性判定处理单元460还检测从基站100接收到的无线电波的接收功率的高低，并根据所检测到的接收功率来计算加权系数k。图7是接收功率的高低与加权系数k之间的关系的图。如图7所示，加权系数k为0＜k≤1.0的值，并且接收功率越高则加权系数k越接近值1，接收功率越低则加权系数k越接近值0。
TA适当性判定处理单元460通过使TA差分信息的值除以加权系数k来计算可能性系数Pk，并且，通过将可能性系数Pk与第一阈值和第二阈值(第一阈值＞第二阈值)进行比较来将n(n表示大于或等于2的自然数；在第二实施例中，为了便于说明，设n＝3)种判定结果输出到RACH信号控制单元470。
如果可能性系数Pk大于第一阈值，则TA适当性判定处理单元460将第一判定结果输出到RACH信号控制单元470。如果可能性系数Pk小于或等于第一阈值但大于第二阈值，则TA适当性判定处理单元460将第二判定结果输出到RACH信号控制单元470。如果可能性系数Pk小于或等于第二阈值，则TA适当性判定处理单元460将第三判定结果输出到RACH信号控制单元470。
按照第一判定结果、第二判定结果、第三判定结果的顺序，TA信息是发送给移动站400的TA信息的可能性增大。换言之，当TA适当性判定处理单元460输出第一判定结果时，表示TA信息是发送给移动站400的TA信息的可能性很低。另一方面，当TA适当性判定处理单元460输出第三判定结果时，表示TA信息是发送给移动站400的TA信息的可能性很高。
下面描述根据第二实施例的移动站400的操作。图8是根据第二实施例的移动站400的操作流程图。在图8的描述中，作为例子，将TA的分辨率设为大致150m(0.52μsec)，将第一阈值th1设为“1.04μs”，将第二阈值th2设为“0.52μs”，将最大发送次数m设为“4”，将阈值x1设为“4(与最大发送次数m相等的值)”，将阈值x2设为“2”，并且将阈值x3设为“0”。
如图8所示，移动站400选择前导码编号(步骤S201)，向基站100发送“消息1”(步骤S202)，根据距离估计和传播路径延迟量来计算自身位置，并生成估计TA信息(步骤S203)。
移动站400从基站100接收“消息2”(步骤S204)，对TA信息和估计TA信息进行比较，计算TA差分信息(ΔTA)(步骤S205)。
移动站400检测接收功率，计算可能性系数Pk(步骤S206)，并且在可能性系数Pk小于或等于第一阈值“1.04μs”的情况下(步骤S207，否)，判断可能性系数Pk是否满足th1(1.04μs)≥Pk＞th2(0.52μs)的条件(步骤S208)。
如果可能性系数Pk不满足th1(1.04μs)≥Pk＞th2(0.52μs)的条件(步骤S208，否)，则移动站400将m(4)-x3(0)的值代入变量N(步骤S209)，然后处理转移到步骤S212。
另一方面，如果可能性系数Pk满足th1(1.04μs)≥Pk＞th2(0.52μs)的条件(步骤S208，是)，则移动站400用m(4)-x2(2)的值代入变量N(步骤S210)，然后处理转移到步骤S212。
如果可能性系数Pk大于第一阈值“1.04μs”(步骤S207，是)，则移动站400将m(4)-x1(4)的值代入变量N(步骤S211)，并判断变量N的值是否为“0”(步骤S212)。
如果变量N的值为“0”(步骤S212，是)，则处理转移到步骤S202。另一方面，如果变量N的值不为“0”(步骤S212，否)，则移动站400向基站100发送“消息3”(步骤S213)，并且，当从基站100接收到“消息4”时(步骤S214，是)，结束该处理(初始接入完成)。另一方面，在未从基站100接收到“消息4”的情况下(步骤S214，否)，移动站400将变量N的值减1(步骤S215)，然后处理转移到步骤S212。
步骤S203的处理并不一定在步骤S202与步骤S204之间进行，只要在步骤S205之前完成即可。虽然在步骤S212中为“是”的情况下重新发送“消息1”，但是步骤S203并不是始终需要的。
只要在计算可能性系数Pk之前完成步骤S206的接收功率检测即可。在步骤S212中为“是”的情况下，如果重新发送“消息1”、并且如果接收功率没有变化，则并不一定要计算可能性系数Pk。
如上所述，根据第二实施例，移动站400根据该移动站400的位置和传播路径延迟量来计算估计TA信息，根据从基站100发送来的TA信息、估计TA信息和无线电波的接收功率高低来判断TA信息是否是发送给自己的，并根据判定结果来判断是否向基站100发送“消息3”。从而防止了从其他移动站发送的信号与从自身发送的信号之间的冲突，缩短了初始接入所需要的时间。
尽管在第二实施例中，通过将TA差分信息除以加权系数k来计算可能性系数Pk，并由此判断TA信息是否是发送给自己的，但是判定方式不限于此，也可以将加权系数k应用于第一阈值和第二阈值。
在这种情况下，当接收功率较低时，优选第一和第二阈值的值小于应用加权系数之前的该第一和第二阈值的值。当接收功率较高时，优选第一和第二阈值的值大于或等于应用加权系数之前的该第一和第二阈值的值。
例如，当将加权系数应用于第一和第二阈值时，可以用下式来表示第一和第二阈值：
th1(应用后)＝th1(应用前)×k
th2(应用后)＝th2(应用前)×k
接着，说明根据第三实施例的通信系统的移动站500。根据第三实施例的移动站检测其自身的移动速度，根据检测结果来校正TA差分信息，并利用校正后的TA差分信息来判断来自基站的TA信息是否是发送给自己的。
如上所示，移动站根据移动速度的检测结果来校正TA差分信息，由此移动站能够更准确地判断从基站100发送来的TA信息是否是发送给自己的。根据第三实施例的通信系统的结构与图1中的系统结构相同，所以省略其描述。
接着，说明根据第三实施例的移动站500的结构。图9是根据第三实施例的移动站500的结构的一例的图。如图9所示，移动站500包括RF单元510、解调单元520、调制单元530、TA检测单元540、TA信息估计单元550、TA适当性判定处理单元560、RACH信号控制单元570以及RACH信号生成单元580。
因为RF单元510、解调单元520、调制单元530、TA检测单元540、TA信息估计单元550、RACH信号控制单元570以及RACH信号生成单元580的描述与图3所示的RF单元210、解调单元220、调制单元230、TA检测单元240、TA信息估计单元250、RACH信号控制单元270以及RACH信号生成单元280的描述相同，所以省略它们的描述。
TA适当性判定处理单元560根据TA信息、估计TA信息以及其(移动站500)移动速度来判断来自基站的TA信息是否是发送给自己的。TA适当性判定处理单元560使用公知技术来计算移动速度。
具体而言，TA适当性判定处理单元560通过获得TA信息与估计TA信息之间的差分来计算TA差分信息。TA适当性判定处理单元560还检测其自身的移动速度，并根据所检测到的移动速度来计算加权系数v。
图10是移动速度与加权系数v之间的关系的图。如图10所示，加权系数v为0＜v≤1.0的值，并且其自身的移动速度越低(慢)则加权系数v越接近值1，其自身的移动速度越高(快)则加权系数v越接近值0。
TA适当性判定处理单元560通过将TA差分信息的值除以加权系数v来计算可能性系数Pv，并且，通过将可能性系数Pv与第一阈值和第二阈值(第一阈值＞第二阈值)进行比较来将n(n表示大于或等于2的自然数；在第三实施例中，为了便于说明，设n＝3)种判定结果输出到RACH信号控制单元570。
如果可能性系数Pv大于第一阈值，则TA适当性判定处理单元560将第一判定结果输出到RACH信号控制单元570。如果可能性系数Pv小于或等于第一阈值但大于第二阈值，则TA适当性判定处理单元560将第二判定结果输出到RACH信号控制单元570。如果可能性系数Pv小于或等于第二阈值，则TA适当性判定处理单元560将第三判定结果输出到RACH信号控制单元570。
按照第一判定结果、第二判定结果、第三判定结果的顺序，TA信息是发送给移动站500的TA信息的可能性增大。换言之，当TA适当性判定处理单元560输出第一判定结果时，表示TA信息是发送给移动站500的TA信息的可能性很低。另一方面，当TA适当性判定处理单元560输出第三判定结果时，表示TA信息是发送给移动站500的TA信息的可能性很高。
下面描述根据第三实施例的移动站500的操作。图11是根据第三实施例的移动站500的操作流程图。在图11的描述中，作为例子，将第一阈值th1设为“1.04μs”，将第二阈值th2设为“0.52μs”，将最大发送次数m设为“4”，将阈值x1设为“4(与最大发送次数m相等的值)”，将阈值x2设为“2”，并且将阈值x3设为“0”。
如图11所示，移动站500选择前导码编号(步骤S301)，向基站100发送“消息1”(步骤S302)，根据距离估计和传播路径延迟量来计算自身位置，并生成估计TA信息(步骤S303)。
移动站500从基站100接收“消息2”(步骤S304)，对TA信息和估计TA信息进行比较，计算TA差分信息(ΔTA)(步骤S305)。
移动站500检测移动速度，计算可能性系数Pv(步骤S306)，并且在可能性系数Pv小于或等于第一阈值“1.04μs”的情况下(步骤S307，否)，判断可能性系数Pv是否满足th1(1.04μs)≥Pv＞th2(0.52μs)的条件(步骤S308)。
如果可能性系数Pv不满足th1(1.04μs)≥Pv＞th2(0.52μs)的条件(步骤S308，否)，则移动站500将m(4)-x3(0)的值代入变量N(步骤S309)，然后处理转移到步骤S312。
另一方面，如果可能性系数Pv满足th1(1.04μs)≥Pv＞th2(0.52μs)的条件(步骤S308，是)，则移动站500将m(4)-x2(2)的值代入变量N(步骤S310)，然后处理转移到步骤S312。
如果可能性系数Pv大于第一阈值“1.04μs”(步骤S307，是)，则移动站500将m(4)-x1(4)的值代入变量N(步骤S311)，并判断变量N的值是否为“0”(步骤S312)。
如果变量N的值为“0”(步骤S312，是)，则处理转移到步骤S302。另一方面，如果变量N的值不为“0”(步骤S312，否)，则移动站500向基站100发送“消息3”(步骤S313)，并且，当从基站100接收到“消息4”时(步骤S314，是)，结束该处理(初始接入完成)。另一方面，在未从基站100接收到“消息4”的情况下(步骤S314，否)，移动站500将变量N的值减1(步骤S315)，然后处理转移到步骤S312。
步骤S303的处理并不一定在步骤S302与步骤S304之间进行，只要在步骤S305之前完成即可。步骤S303的处理次数可以根据移动速度而增加(例如在高移动速度的情况下增加次数)。
虽然在步骤S312中为“是”的情况下重新发送“消息1”，但是步骤S303并不是始终需要的。只要在计算可能性系数Pv之前完成步骤S306的接收功率检测即可。例如，在步骤S312中为“是”的情况下，如果重新发送“消息1”、并且如果移动站没有移动，则并不一定要计算可能性系数Pv。
如上所述，在根据第三实施例的通信系统中，移动站500根据该移动站500的位置和传播路径延迟量来计算估计TA信息，根据从基站100发送来的TA信息、估计TA信息和自身的移动速度来判断TA信息是否是发送给自己的，并根据判定结果来判断是否向基站100发送“消息3”，由此能够避免从其他移动站发送的信号与从自身发送的信号之间的冲突，缩短了初始接入所需要的时间。
尽管在第三实施例中，通过将TA差分信息除以加权系数v来计算可能性系数Pv，并由此判断TA信息是否是发送给自己的，但是判定方式不限于此，也可以将加权系数v应用于第一阈值和第二阈值。
在这种情况下，当移动速度高(快)时，优选第一和第二阈值的值小于应用加权系数之前的该第一和第二阈值的值。当移动速度低(慢)时，优选第一和第二阈值的值大于或等于应用加权系数之前的该第一和第二阈值的值。
例如，当将加权系数应用于第一和第二阈值时，可以用下式来表示第一和第二阈值：
th1(应用后)＝th1(应用前)×v
th2(应用后)＝th2(应用前)×v
在应用中可以对上述实施例进行各种变形。因此，这些实施例并不限于上述具体的示例。
例如，在第一～第三实施例中，当判定来自基站100的TA信息不是发送给自己的TA信息时，移动站向基站100重新发送“消息1”。然而，在向基站100重新发送“消息1”的情况下，RACH信号控制单元270、470以及570可以执行各种处理。
例如，在向基站100重新发送“消息1”的情况下，RACH信号控制单元270、470以及570可以改变“消息1”中包含的前导码编号，或者可以根据TA信息来改变重新发送的定时(发送定时)。
例如，RACH信号控制单元270、470以及570可以根据TA信息，使基站100的基准定时与“消息1”的定时相同、或者使“消息1”的定时比基准定时提前预定时间量，来发送“消息1”。当发送“消息1”时，RACH信号控制单元270、470以及570可以改变发送功率。
如上所示，RACH信号控制单元270、470以及570可以通过在重新发送“消息1”时改变前导码编号、发送定时以及发送功率，来防止与从其他移动站发送的信号的冲突。
如上所述，根据一实施例，移动站根据第一定时信息和第二定时信息来判断是向基站发送其个体信息还是第一信号。从而可以防止其个体信息与其他移动站的个体信息之间的冲突，并缩短了初始接入所需要的时间。
根据一实施例，移动站根据基站与其自身之间的距离和/或基站与其自身之间发送或接收的无线电波的延迟量，来计算第二定时信息。因此，可以准确地计算出第二定时信息。
根据一实施例，移动站还利用其移动速度和无线电波的接收信号功率中的至少一个来判断是向基站发送其个体信息还是第一信号。从而更准确地防止了其个体信息与其他移动站的个体信息之间的冲突，并且可以缩短初始接入所需要的时间。
根据一实施例，移动站在发送第一信号时改变前导码编号。从而防止了其个体信息与其他移动站的个体信息之间的冲突。
根据一实施例，移动站根据第一定时信息来改变发送第一信号的定时。从而防止了其个体信息与其他移动站的个体信息之间的冲突。
根据一实施例，移动站在发送第二信号时改变发送功率。从而防止了其个体信息与其他移动站的个体信息之间的冲突。
这里叙述的所有示例和条件语句是出于教示的目的，以帮助读者理解发明人为推进本领域所贡献的发明原理和概念，并且应该被理解为不限于这些具体叙述的示例和条件，说明书中这些示例的组织也与本发明的优点和缺点的展示无关。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是应该理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种改变、替代以及变更。

Claims (13)

1.一种通信系统，该通信系统包括：
基站；以及
与所述基站进行通信的移动站，
并且，所述移动站包括：
第一发送单元，其向所述基站发送包含前导码编号的第一信号；
接收单元，其从所述基站接收第一定时信息，该第一定时信息表示所述基站的基准定时与所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；
计算单元，其计算第二定时信息，该第二定时信息表示所述基站的基准定时与预计所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；以及
第二发送单元，其根据所述第一定时信息和所述第二定时信息，而向所述基站发送所述第一信号和包含所述移动站所固有的个体信息的第二信号中的任意一个。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述计算单元根据所述基站与所述移动站之间的距离、和所述基站与所述移动站之间发送或接收的无线电波的延迟量中的至少一个，来计算所述第二定时信息。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述第二发送单元还根据所述移动站的移动速度和接收信号功率中的至少一个，而向所述基站发送所述第一信号和包含所述移动站所固有的个体信息的第二信号中的任意一个。
4.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述第一发送单元对所述第一信号设定预先准备的多个前导码编号中的一个前导码编号，并将所述第一信号发送到所述基站，并且
所述第二发送单元在向所述基站发送所述第一信号时，改变对所述第一信号设定的前导码编号。
5.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述第二发送单元在向所述基站发送所述第一信号时，根据所述第一定时信息来改变发送所述第一信号的定时。
6.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述第二发送单元在向所述基站发送所述第一信号时，改变所述第一信号的发送功率。
7.一种移动站，其与基站进行通信，该移动站包括：
第一发送单元，其向所述基站发送包含前导码编号的第一信号；
接收单元，其从所述基站接收第一定时信息，该第一定时信息表示所述基站的基准定时与所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；
计算单元，其计算第二定时信息，该第二定时信息表示所述基站的基准定时与预计所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；以及
第二发送单元，其根据所述第一定时信息和所述第二定时信息，而向所述基站发送所述第一信号和包含所述移动站所固有的个体信息的第二信号中的任意一个。
8.根据权利要求7所述的移动站，其中，
所述计算单元根据所述基站与所述移动站之间的距离、和所述基站与所述移动站之间发送或接收的无线电波的延迟量中的至少一个，来计算所述第二定时信息。
9.根据权利要求7所述的移动站，其中，
所述计算单元根据所述移动站的移动速度和接收信号功率中的至少一个来校正所述第二定时信息。
10.根据权利要求7所述的移动站，其中，
所述第一发送单元对所述第一信号设定预先准备的多个前导码编号中的一个前导码编号，并将所述第一信号发送到所述基站，并且
所述第二发送单元在向所述基站发送所述第一信号时，改变对所述第一信号设定的前导码编号。
11.根据权利要求7所述的移动站，其中，
所述第二发送单元在向所述基站发送所述第一信号时，根据所述第一定时信息来改变发送所述第一信号的定时。
12.根据权利要求7所述的移动站，其中，
所述第二发送单元在向所述基站发送所述第一信号时，改变所述第一信号的发送功率。
13.一种通信方法，其应用于与基站进行通信的移动站，该通信方法包括以下步骤：
向所述基站发送包含前导码编号的第一信号；
从所述基站接收第一定时信息，该第一定时信息表示所述基站的基准定时与所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；
计算第二定时信息，该第二定时信息表示所述基站的基准定时与预计所述第一信号到达所述基站的定时之间的差分；以及
根据所述第一定时信息和所述第二定时信息，而向所述基站发送所述第一信号和包含所述移动站所固有的个体信息的第二信号中的任意一个。
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