CN101611653B - 在通信系统中编组并分配多个随机访问序列 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例，提供了一种编组并分配多个随机访问序列的方法，包括将每个随机访问序列分配给一个或多个用户设备，给多个用户、用户类型或通信连接类型。

Description

在通信系统中编组并分配多个随机访问序列

背景技术

本发明涉及在通信系统中传送数据的方法，编组(grouping)并分配多个随机访问序列的方法，传送数据的装置以及通信设备。

在移动通信系统中通过使用所谓的时分式ALOHA访问过程，当多个通信设备试图访问无线电资源时，会有高的冲突可能性。

因为这样那样的原因，有了正如下面将会详细描述的对本发明的需要。

附图说明

图1描述了物理RACH/PRACH传输过程。

图2A描述了说明时分多路访问基本原理的图表。

图2B描述了说明频分多路访问基本原理的图表。

图2C描述了说明码分多路访问基本原理的图表。

图3描述了说明随机访问序列的编组示例的编组表。

图4描述了根据本发明的一个实施例的通信系统。

图5描述了根据本发明的一个实施例的用户设备。

图6描述了根据本发明的一个实施例的分层树结构。

图7描述了根据本发明的另一实施例的用户设备。

图8给出了描述根据本发明的一个实施例在通信系统中生成消息的方法的流程图。

图9给出了描述根据本发明的另一实施例在通信系统中生成消息的方法的流程图。

图10给出了描述在移动无线电通信系统中编组并分配多个随机访问序列的方法的流程图。

图11给出了根据本发明的一个实施例的加扰图；以及

图12描述了根据本发明的一个示例性实施例的分配图表。

为了清晰起见，在适当时，前面标识的特征在后续的附图中保持它们的参考标记。

具体实施方式

根据发布6的通用移动电信系统(UMTS)的频分双工(FDD)以称为宽带码分多路访问(W-CDMA)的多路访问过程为基础。在W-CDMA中，随机访问过程被指定用于以有限的传输能力在上行链路(即，例如在从用户设备到网络的传输方向上)中不连续地传输用户数据和信令数据(例如，用于建立通信连接的、用户设备到网络的请求)。

随机访问过程的一些重要特性如下所示：

-实际的消息传输经由UMTS信道随机访问信道(RACH)传输信道来实现，它在物理协议层中多路复用到UMTS物理信道物理随机访问信道(PRACH)。然后消息经由空中接口被传送到基站(在UMTS中也称为节点B)。

-高达16对RACH/PRACH可被配置用于每一个移动无线电小区。经过配置的RACH/PRACH经由UMTS广播信道广播信道(BCH)向出现在相应移动无线电小区中的所有用户设备(UE)发信号。RACH/PRACH对表示共享资源，即这些资源的使用可提供给出现在相应移动无线电小区中的所有用户设备。

-物理RACH/PRACH传输根据所谓的时分式ALOHA访问过程被实现。根据该过程，用户设备以随机的方式从预定的传输时间瞬间中选择传输时间瞬间。在这种情况下，由于用户设备同时传送并且选择相同的RACH/PRACH以及相同的传输时间瞬间，传输冲突可能发生。

-在RACH/PRACH上启动实际的消息传输之前，用户设备利用预定的初始传输功率将长度为4096码片(chips)的前同步码传送到基站。前同步码的传输服务于请求RACH/PRACH上的资源以及用于RACH/PRACH上实际消息传输的传输功率的最优设置。随机选择的随机访问序列在前同步码中进行传送。换句话说，前同步码由256个长度为16码片的hadamard码特征标记(signature)的重复组成。共计16个特征标记或随机访问序列被定义用于每一对RACH/PRACH，用户设备以随机的方式从中选择一个。如果基站能正确地检测到前同步码，它将在关联的捕获指示信道(Acquisition Indicator Channel，AICH)上传送肯定应答(ACK)给用户设备。如果基站不能正确地检测到前同步码，它将不会在关联的AICH上传送任何信息给用户设备。如果用户设备在AICH上没有接收到任何响应，在等待随机的等待时段后，用户设备将再次传送携带新的、随机选择的特征标记的前同步码给基站。在这种情况下，前同步码将以比之前的前同步码传输稍高的传输功率进行传送。如果用户设备接收到ACK，则用户设备将在RACH/PRACH上、在固定设置的时间瞬间传送消息。在这种情况下，PRACH的传输功率基于成功传送的前同步码的传输功率进行设置。

-UMTS标准发布6通过访问服务类别(ASC)的规定支持随机访问的优先化。具有规定的优先级的最多8个ASC可被配置用于每一对RACH/PRACH，其中ASC#0表示最高优先级而ASC#7表示最低优先级。可用传输时间瞬间和前同步码特征标记可指定用于每一个ASC，即优先级越高，可用传输时间瞬间的数量越大并且前同步码特征标记可在ASC中进行配置。

当前，第三代合作伙伴项目(3GPP)中有通过改进系统容量和频谱效率将UMTS进一步发展为优化用于分组数据传输的移动无线电系统的主题。这些工作在3GPP中以通用的名字“长期演进”(LTE)展开。其目标是在将来实质性地增加最大网传输率，在下行链路传输方向上(即，例如在从网络到用户设备的传输方向上)高达100Mbps以及在上行链路传输方向上(即，例如在从用户设备到网络的传输方向上)高达50Mbps。为此，新的多路访问过程被考虑到LTE的上下文中。LTE下行链路基于正交频分多路访问(OFDMA)和时分多路访问(TDMA)的组合。LTE上行链路基于单载波频分多路访问(SC-FDMA)和时分多路访问(TDMA)的组合。频分双工(FDD)和时分双工(TDD)被用作无线电传输技术。

此外，随机访问过程被考虑用于LTE上行链路，但是相比较规定用于基于W-CDMA的UMTS的随机访问过程，具有其它特性：

-具有规定长度(如0.4ms)的前同步码在物理LTE-RACH信道上进行传送。随机访问序列在前同步码中进行传送。

-前同步码传输服务于上行链路的时间同步。换句话说，基站根据前同步码的信号传播延迟为用户设备确定各自所谓的定时超前值并且将它在下行链路中发送给用户设备。定时超前被理解为用户设备传送它的数据应提早的时间，从而数据可以同步的方式在基站中接收。

-此外，前同步码传输服务于如访问类型(如建立通信连接的请求)相关的或当前信道质量的质量相关的信息的隐含信令。隐含信令信息的数量直接依赖于可用随机访问序列的数量。

关于随机访问序列的编组存在着各种方案，其中随机访问序列可根据随机访问的类型以及将被同步发送的附加信息进行编组。该方案从原理上讲可被实现，然而，由于可用特征标记的受限数量导致例如在可扩展性方面有劣势。此外，利用传送的特征标记将随机访问的简单指示(例如随机访问的优先级或规定的用户优先级)发送给基站而没有任何问题是不可能的。

本发明的一个实施例提供随机访问过程的有利实施，它可在LTE系统中使用，并且它没有至少某些上述缺点。

下面将更详细地描述根据UMTS发布6(基于W-CDMA)的UMTSFDD模式中的RACH/PRACH传输过程。

高达16对RACH/PRACH可被配置在一个移动无线电小区内。这些小区特定的RACH/PRACH对的配置经由UMTS传输信道BCH上的广播从基站传送给所有在移动无线电小区中出现的用户设备。更具体地说，单个RACH/PRACH对的配置通过信息单元(IE)“PRACH系统信息列表”在系统信息块(SIB)SIB 5(它通常与无线电资源控制(RRC)状态“空闲模式”下的用户设备相关)和SIB 6(它通常与连接模式下的用户设备相关，即用于无线电资源控制(RRC)状态“CELL_PCH”、“URA_PCH”或“CELL_FACH”中的用户设备)中的BCH上进行传送。

每对RACH/PRACH的配置可包括如下参数：

-PRACH信息：

在这种情况下，关于可用特征标记、访问时隙、扩展因子以及前同步码扰码的PRACH配置被传送；

-传输信道标识：

指示RACH传输信道的标识，它在PRACH上多路复用；

-RACH TFS：

指示允许的传输格式的集合和用于配置的RACH的传输时间间隔TTI；

-RACH TFCS：

指示用于配置的RACH的允许的传输格式组合的集合；

-PRACH分割：

根据特征标记以及通过参数“PRACH信息”配置的访问时隙用信号表示(signal)至多八个访问服务类别(ASC)。全部可用特征标记和访问时隙的子集可在每个ASC中进行配置，使得ASC表示PRACH资源的划分或分割。

-持久性比例因子：

指示媒体访问控制(MAC)协议层控制RACH传输过程的传输概率。

-AC到ASC映射表：

该参数用于用信号表示(signal)访问类别(AC)到访问服务类别(ASC)的映射，它能使RRC状态“空闲模式”下的用户设备在上行链路中传送初始消息。访问类别(AC)用于控制进入UMTS移动无线电网络的移动无线电小区的移动无线电用户的访问。

-主要的CPICH DL TX功率：

该功率用于在下行链路中移动无线电小区中传送主公共导频信道(Primary Common Pilot Channel，PCPICH)。该参数用于PRACH前同步码的初始输出功率的计算。

-常量值：

常量值，它用于PRACH前同步码的初始输出功率的计算。

-PRACH功率偏移：

指示用于PRACH前同步码传输的参数，例如传输功率设置的步长以及前同步码重传的最大数量。

-RACH传输参数

指示用于在MAC协议层级别中控制RACH传输的参数。

-AICH信息：

指示用于各PRACH相关联的AICH的参数。

原则上，UMTS小区内的所有用户设备可以共享数据传输的RACH/PRACH。用户设备对RACH/PRACH的访问根据时分式ALOHA过程进行控制，据此每个用户设备随机地选择合适的RACH/PRACH并且仅在规定的传输时间间隔即所谓的访问时隙(AS)的开始处传送它。在这种情况下，随机选择的RACH/PRACH的使用依赖于ASC，它通过参数“PRACH分割”指定。优先化的RACH/PRACH使用由ASC控制。

物理RACH/PRACH传输过程在图1中的图表100中描述并且下面将更详细地描述：

-在PRACH上的实际数据传输开始之前，用户设备102生成并且传送长度为4096码片的前同步码106给基站104(UMTS中也称为节点B)。随机选择的特征标记在前同步码106中传送。如果基站104能够正确地检测到前同步码106，它在时间间隔(时间偏移τ_p-a)110内在捕获指示信道(AICH)上生成肯定应答(也称为确认)(ACK)108并将其传送给用户设备102。如果基站104不能正确地检测到前同步码106，它在AICH上将什么都不传送。

-如果用户设备102在AICH上没有接收到任何响应，用户设备102在随机等待时间间隔(时间偏移τ_p-p)114之后将再次将具有新的随机选择的特征标记的前同步码112传送给基站104。在这种情况下，该前同步码112将使用比之前的前同步码106传输稍微高些的传输功率进行传送。

-如果用户设备102接收到肯定确认ACK 108，用户设备102将以固定的时间瞬间(时间偏移τ_p-m)116在PRACH(例如时间传输间隔TTI＝10ms)上传送数据(例如，使用PRACH消息部分118)。在这种情况下，PRACH的传输功率以成功传送的前同步码112的传输功率为基础进行设置。PRACH消息部分118包括控制部分120和数据部分122或由控制部分120和数据部分122组成，RACH传输信道的数据将多路复用到它。

正如已经描述地，UMTS标准发布6通过访问服务类别(ASC)的定义支持随机访问的优先化。具有规定优先级的至多8个ASC可被配置用于每一对RACH/PRACH，其中ASC#0表示最高优先级而ASC#7表示最低优先级。可用PRACH传输时间瞬间和可用前同步码特征标记可指定用于每一个ASC，即优先级越高可用PRACH传输时间瞬间的数量就越高，并且前同步码特征标记可在ASC中进行配置。在空闲模式下，用户设备中的RRC协议层在访问类别(AC)的基础上选择ASC。在连接模式下，用户设备中的MAC协议层根据逻辑信道的优先级决定ASC，经由该逻辑信道RACH传输信道和PRACH物理信道上的数据通过空中接口被传送到UMTS移动无线电网络。例如，高优先级的随机访问可在紧急呼叫情况下实现，实现方式使得在这种情况下，该随机访问被映射到ASC#0，其中可用特征标记和访问传输时间瞬间的数量是最大值。因此，冲突的可能性是最小的。

可以看出，传统方法的一个缺点是基站不能根据前同步码或特征标记的接收确定随机访问的优先级。这仅在实际的消息在RACH/PRACH上接收之后并且仅在较高的协议层级别上可能发生。

现在将描述各种多路访问过程的一些基础：

对于未来的UMTS通信系统，组合的OFDMA/TDMA过程将被用作下行链路的多路访问过程而组合的SC-FDMA/TDMA过程将被用作上行链路的多路访问过程。

OFDMA/TDMA是多载波多路访问过程，其中在频谱中提供规定数量的子载波而在时间谱(time spectrum)中提供规定的传输时间间隔给用户以便进行数据传输。

为了更好的理解，图2A、图2B和图2C描述了如下基本的多路访问过程：

-时分多路访问(TDMA)；

-频分多路访问(FDMA)；以及

-码分多路访问(CDMA)。

在图2A至2C中，F指示频率轴而t指示时间轴：

-如图2A中的第一图表200所示，在时分多路访问(TDMA)中，每个用户都被提供整个频带但只提供规定的传输时间间隔(TTI)202用于传送。在每个TTI 202期间，仅有一个传送器是有效的。

-如图2B中的第二图表210所示，在(单载波)频分多路访问((SC)-FDMA)中，每个用户都被提供整个时间但只提供规定的频率带宽用于传送。在这些频带212的每一个中，仅有一个传送器被允许有效。

-如图2C中的第三图表220所示，在码分多路访问(CDMA)中，每个用户都被提供整个时间和整个频带用于传送。为了防止来自不同传送器的信号相互干扰，每个用户都被分配了二进制编码图222，它们彼此独立并且在其协助下用户信号是用户特别编码或扩展的。

-正交频分多路访问(OFDMA)是FDMA的特殊实施例并且表示多载波过程，其中信号带宽B被细分成M个正交的子带，换句话说，M个子带中它们是彼此正交的。因此，不是仅有一个单频率载波具有较大的带宽而是M个频率载波具有带宽Δf＝B/M。在OFDMA中，要被传送的数据流在许多子载波上划分并且以对应降低的数据速率被并行传送。在OFDMA中，用户可被提供整个时间和规定数量的子载波用于传送。

现在将参考图3中给出的编组表300描述一种为LTE RACH编组随机访问序列的方案。

编组表300包括三列302、304、306，其中第一列302指示随机访问的类型，第二列304指示各自的信道质量，而第三列306指示各自的随机访问序列标识符。

没有限制，假设具有32个可用随机访问序列的情况。四种随机访问的不同类型被考虑并且如图3所示，根据随机访问的类型并且根据被发送的信道质量，分配了不同数量的随机访问序列，随机访问序列通过唯一的随机访问序列标识符(下面也称为序列ID)进行识别。例如，在利用序列ID＝8的前同步码传输的情况下，它被发送到基站从而指示出随机访问类型“1”302(如建立通信连接的请求)。移动无线电小区中的当前信道质量304(如信道质量＝“中等”)被发送到基站。基站可以把该信息考虑到移动无线电资源的分配中用于通信连接的建立。

然而，尽管该过程在原理上是可实现的，还是具有下面的缺点：

-由于可用随机访问序列数量的有限，该过程仅能以受限的方式进行扩展，即，规定的随机访问类型的数量越高，对于每一单个随机访问类型，可用随机访问序列的数量将越少。因此对每一个随机访问类型来说，冲突的可能性将增加。

-高优先级的随机访问(如紧急呼叫)可以这样实现使得具有规定数量的随机访问序列的特定随机访问类型被配置用于这样的高优先级的随机访问。然而缺点是，那些随机访问序列将不能被提供用于“正常”使用并因此可能很少被使用。此外，由于随机访问序列的有限数量，仅有限数量的随机访问序列可预留用于这样的高随机访问如紧急呼叫，使得紧急情况下冲突的可能性增加并因此在某些环境下紧急呼叫传输会变得不可能。

-利用传送的随机访问序列发送随机访问的简单指示(如随机访问的优先级或规定的用户优先级)给基站不是直接可能的。

图4描述了根据本发明一个实施例的通信系统400。在本发明的一个实施例中，通信系统400及其组件根据移动无线电通信系统，例如根据UMTS标准(如根据“长期演进”UMTS标准)进行配置。然而在本发明的可选实施例中，任意其它通信系统也可被使用，例如利用随机访问序列例如用于建立通信连接，例如用于上行链路数据传输即用于从用户设备到通信网络的数据传输。

在本发明的一个实施例中，通信系统400包括多个移动无线电小区以及一个或多个基站(下面也称为节点B)402，其中每个基站都支持一个或多个移动无线电小区。此外，如图4所示，通信系统400包括多个用户设备(UE)404，它们被连接到至少一个基站402。此外，例如，通信系统400包括核心网络406，它提供到其它移动无线电小区的其它基站408的连接，并由此与一个或多个其它用户设备410连接。

在本说明的上下文中，用户设备可被理解为能在其上并以下述方式进行通信的任意种类的电子设备。例如，用户设备可被理解为任意种类的通信设备，诸如无线电话、移动无线电终端、个人数字助理、膝上电脑、笔记本电脑、个人计算机、无线局域网设备等。在本发明的一个实施例中，用户设备是UMTS用户设备。

图5根据本发明的一个实施例更加详细地描述了用户设备404。

用户设备404包括树结构存储器502。分层树结构存储在树结构存储器502中。

在本发明的一个实施例中，如图6中的分层树结构600所示，预先规定的(如规定用于随机访问信道的、如规定用于UMTS随机访问信道(RACH)的、如规定用于长期演进UMTS随机访问信道(LTE-RACH)的)随机访问序列以倒立的分层树的形式进行编组，。

在本发明的一个实施例中，分层树结构600具有至少两个分层级别(如至少三个分层级别)和至少一个底部级别。在本发明的一个实施例中，分层树结构600具有特定应用中所期望的那么多的分层级别。此外，在本发明的可选实施例中可提供不止一个底部级别。在本发明的一个实施例中，分层树结构600正好具有一个底部级别602、排列在底部级别602之上的第一分层级别604、排列在第一分层级别604之上的第二分层级别606和排列在第二分层级别606之上的第三分层级别608。

底部级别602包括多个叶节点610。在本发明的一个实施例中，底部级别602包括32个叶节点610，尽管在本发明的可选实施例中，任意其它数量的叶节点610可被提供在分层树结构600的底部级别602中。至少一个，在本发明的一个实施例中是正好一个随机访问序列S0、S1、S2、S3、......、S31(换句话说，Si，i＝0、......、R，R例如是31)被分配给每一个叶节点610。在本发明的一个实施例中，32个随机访问序列S0、S1、S2、S3、......、S31被提供在分层树结构600的底部级别602中。

此外，根据本发明的一个实施例，分层树结构600在第一分层级别604中具有九个第一分层节点K21、K22、......、K25、K26、......、K29(换句话说，K2j，j＝1、......、M，M例如是9)。在本发明的一个实施例中，第一分层节点K21、K22、......、K25、K26、......、K29中的每一个都通过分层树结构600中相应的第一边连接到至少一个如正好一个叶节点610。如下更详细地描述，预先确定的特定信息被分配给第一分层节点K21、K22、......、K25、K26、......、K29中的每一个节点，换句话说，预先确定的特定信息被存储在第一分层节点K21、K22、......、K25、K26、......、K29中的每一个中。在本发明的其它实施例中，随意数量的第一分层节点K21、K22、......、K25、K26、......、K29可被提供在第一分层级别604中。

此外，根据本发明的一个实施例，分层树结构600在第二分层级别606中具有两个第二分层节点K11、K12(换句话说，K1f，f＝1、......、P，P例如是2)。在本发明的一个实施例中，第二分层节点K11、K12中的每一个都通过在分层树结构600中相应的第二边连接到至少一个如正好一个第一分层节点K21、K22、......、K25、K26、......、K29。如下面更加详细地描述，另外的预先确定的特定信息被分配给第二分层节点K11、K12中的每一个，换句话说，预先确定的特定信息被存储在第二分层节点K11、K12中的每一个中。在本发明的其它实施例中，随意数量的第二分层节点K11、K12可被提供在第二分层级别606中。

此外，根据本发明的一个实施例，分层树结构600在第三分层级别608中具有一个第三分层节点K0，其中第三分层节点K0作为根分层节点。在本发明的一个实施例中，第三分层节点K0通过分层树结构600的相应的第三边连接到至少一个如正好一个第二分层节点K11、K12。如下面更加详细地描述，另外的预先确定的特定信息被分配给第三分层节点K0，换句话说，预先确定的特定信息被存储在第三分层节点K0中。在本发明的其它实施例中，随意数量的第三分层节点K0可被提供在第三分层级别608中。

在本发明的一个实施例中，提供了具有树深度N的非二叉分层树(non-binary hierarchical tree)，换句话说，N指出分层级别(如第三分层级别608)的最高节点(如根节点，如第三分层节点K0)和最低节点(如底部级别602的最低叶节点610)之间的最大距离。非二叉分层树可理解为树，其中至少一个深一层节点和至多T个深一层节点(T大于1)源自每一个节点。在本发明的可选实施例中，分层树结构600可被提供为二叉分层树，其中至少一个深一层节点和至多两个深一层节点源自每一个节点。多个树深度中的每一个树深度都包括大量节点。重新参考图6，节点被表示成圆形，分支可源自它们。两个节点之间的连接是分层树的边。最高节点一般称为分层树的根或源。最低节点(如那些没有再生成分支的节点)一般称为分层树的叶。因此，分层树结构600，例如，具有树深度3并且包括32个叶节点610。

在本发明的一个实施例中，分层树结构600具有如下特性：

-预先确定的信息被存储在多个节点的每一个节点中，其中随机访问序列被分配给叶节点(换句话说，其中每一个叶节点表示一个随机访问序列)。预先确定的信息可以是关于已分配用户、用户设备或通信连接等的信息。此外，任意其它期望的信息都可被提供为预先确定的信息。

-不是叶节点的每一个节点都包括部分树，它具有规定数量的可用叶节点并因此包括规定数量的可用随机访问序列。

-树的每一个深度(也称为树深度)表示随机访问的规定的优先级，其中数深度0具有最高优先级而树深度N具有最低优先级。因此，相同树深度的所有节点(换句话说，相同分层级别中的所有节点)具有相同的优先级。

尽管图6中给出的分层树结构600在直接相邻的分层级别的节点之间有边，在本发明的可选实施例中，分层树结构可具有连接彼此排列得更远的分层级别的节点的连接。例如，如果需要，一个第二分层节点K11、K12可通过如仅仅一个边直接与一个或多个叶节点610连接。

在本发明的一个实施例中，提供了用于例如LTE通信系统的随机访问过程的实现的解决方案。

重新参考图5，用户设备404还包括第一选择器504，它从分层树结构600的多个分层节点中选择分层节点。此外还提供了第二选择器506，它从随机访问序列的子集中选择至少一个随机访问序列，该子集包括与底部节点相关联的随机访问序列，底部节点包含在分层树结构600的部分树结构中，该部分树结构将选定分层节点作为部分树的根节点。

此外，用户设备404包括消息生成器508，它利用该至少一个选定随机访问序列生成一个或多个消息。在本发明的一个实施例中，消息生成器508生成一个或多个包括该至少一个选定随机访问序列的前同步码消息，如下面更加详细地描述。在本发明的一个实施例中，消息生成器508生成一个或多个包含该至少一个选定随机访问序列的RACH前同步码消息。

在本发明的一个实施例中，第一选择器504、第二选择器506和消息生成器508可提供为分开的硬件单元。然而，在本发明的可选实施例中，第一选择器504、第二选择器506和消息生成器508也可通过一个公共单元来实现，例如通过一个公共可编程处理器(例如通过可编程微处理器)来实现。在本发明的这个实施例中，第一选择器504、第二选择器506和消息生成器508可被提供为实现期望功能和过程的相应计算机程序。

此外，用户设备404包括传送器/接收器510，它利用该至少一个选定随机访问序列传送所生成的消息，下面将会更详细地描述，并从基站402接收消息如上面描述的ACK。此外，传送器/接收器510传送/接收用户数据也会在下面更加详细地描述。

在本发明的一个实施例中，树结构存储器502、第一选择器504、第二选择器506、消息生成器508以及传送器/接收器510彼此通过例如用户设备内部通信连接512、例如通过用户设备内部总线进行连接。

图7根据本发明的另一实施例更加详细地描述了用户设备404。

根据图7中给出的实施例，用户设备404包括根据图5中给出的实施例的用户设备404的所有组件。因此，将不再对那些组件进行描述。

此外，根据图7中给出的实施例的用户设备404包括存储多个扰码704的扰码存储器702。

根据本发明的一个实施例，通信系统范围内的扰码704可被定义，它用于对要传送的选定随机访问序列进行加扰。在本发明的可选实施例中，扰码704可以移动无线电小区特定的方式进行定义。扰码704的数量可根据规定的优先级级别的数量(它可对应于分层树结构600中分层级别604、606、608的数量)进行选择。在本发明的一个实施例中，每个树深度或者说每个分层级别604、606、608至多配置一个扰码。扰码704的总数m小于分层树结构600的深度。根据本发明的一个实施例，可用随机访问序列的数量随着规定用于树深度的每一个扰码而增加。更具体地说，可用随机访问序列的数量通过随机访问序列的集合增加，它们被包含在相应树深度604、606、608的部分树中。利用在接收到的随机访问序列中的扰码的检测，基站402中的接收器可获得与各个扰码相关联的随机访问的优先级。要被使用的扰码及其含义将通过网络传递给用户设备404，例如通过各自的基站402，例如在系统信息中，例如在系统信息块中。

为了增强具有较高优先级的随机访问序列的检测可能性，根据它们的优先级逐步安排用于随机访问序列的允许的初始传输功率是有利的。在本发明的一个实施例中，树深度0的随机访问序列可以相对树深度1的随机访问序列等较高的传输功率启动随机访问过程。

如下更加详细地描述，在本发明的可选实施例中，要被使用的扰码704的数量不依赖于上述随机访问序列的分层树结构600进行规定。因此，规定随意数量(1、......、R)的扰码704及其对应的含义是可能的。扰码704到其含义的分配通过网络传递给用户设备，例如在系统信息中，例如在系统信息块中。

本发明的实施例的一些优点如下：

-可用随机访问序列的集合可被扩展使得冲突的可能性可因此被降低。

-能够进行优先化的随机访问。

-基站可从前同步码和随机访问序列的接收直接获得随机访问的优先级。

在本发明的一个实施例中，例如规定用于随机访问信道的、例如用于UMTS RACH的、例如用于LTE-UMTS RACH的随机访问序列在分层树结构中进行编组，例如在具有树深度N的非二叉分层树结构中。特定信息被存储在分层树结构的每一个节点中，其中叶节点表示随机访问序列。分层树结构的每一个树深度表示随机访问的规定的优先级，其中树深度0表示最高优先级而树深度N表示最低优先级。

在本发明的一个实施例中，大量扰码被规定用于用信号表示随机访问的优先级，扰码被用于对要在如前同步码消息中传送的随机访问序列加扰。扰码的数量可例如根据规定的优先级级别的数量或根据规定的含义的数量进行选择。

图8给出了根据本发明的一个示例性实施例描述通信系统中生成消息的方法的流程图800。

在802，至少一个随机访问序列从多个随机访问序列中被选出，该多个随机访问序列可被存储在例如树结构存储器502中。

在804，利用扰码对选定的至少一个随机访问序列加扰。

此外，在806，利用至少一个被加扰的选定随机访问序列来生成消息。

图9给出了根据本发明的另一示例性实施例描述在通信系统中生成消息的方法的流程图900。

在902，分层节点从多个分层节点中被选出，这些分层节点包含在分层树结构中，该结构包括至少两个分层级别和至少一个底部级别。这些分层节点被分配给该至少两个分层级别，并且每个分层节点都具有关于已分配用户、用户设备或通信连接的分配信息。该至少一个底部级别包括多个底部节点，每个底部节点都与多个随机访问序列中至少一个随机访问序列相关联。

在904，至少一个随机访问序列从随机访问序列的子集中被选出，该子集包括与底部节点相关联的随机访问序列，底部节点包含在部分树结构中，该结构将选定分层节点作为部分树的根节点。

在906，利用该至少一个选定随机访问序列来生成消息。

在本发明的一个实施例中，消息可以是前同步码消息(如RACH前同步码消息)，并且用于建立通信连接的一般消息流可以参考图1中描述的相似的方式实现，区别是利用分层树结构来存储和选择用于前同步码消息的随机访问序列，和/或利用通过一个或多个扰码对选定随机访问序列的加扰以及利用用于前同步码消息的被加扰的随机访问序列。

图10给出了描述移动无线电通信系统中多个随机访问序列的编组和分配的方法的流程图1000。

在1002，形成包括至少两个分层级别和至少一个底部级别的分层树结构使得每个分层级别都表示至少一个已分配用户、用户设备或通信连接的优先级，并且每个分层级别都包括至少一个分层节点，每个分层节点都具有关于已分配用户、用户设备或通信连接的分配信息，并且该至少一个底部级别包括多个底部节点，每个底部节点都与多个随机访问序列中至少一个随机访问序列相关联。

在1004，多个扰码被分配给分层树结构的分层级别，其中根据本发明的一个实施例，一个扰码被分配给分层树结构的多个分层级别中每一个分层级别。

在不限制本发明的实施例的一般有效性和应用能力的前提下，在下面本发明的特定实施例中，假设是LTE-UMTS通信系统。此外，假设用户设备想要访问LTE-RACH，其中共计32个随机访问序列S0、S1、S2、S3、......、S31被配置在一个移动无线电小区中。一个或多个随机访问序列S0、S1、S2、S3、......、S31要从用户设备404传送到基站402，例如在前同步消息(如106、112)中。预先规定的传输时间瞬间(例如，也称为访问时隙)在SC-FDMA/TDMA多路访问过程的基础上进行配置，例如用于上行链路连接即用于从用户设备404到基站402的数据传输。这些小区特定的随机访问序列S0、S1、S2、S3、......、S31和传送时间瞬间的特定配置通过广播传输(如利用广播信道如UMTS BCH)从基站402传送到所有出现在相应移动无线电小区中的用户设备。

在本发明的一个实施例中，参考图6中具有树深度3的分层树结构600用于编组32个随机访问序列S0、S1、S2、S3、......、S31。

不是叶节点610的这些节点即分层节点，包括如下信息：

-树深度0：

   --节点K0＝“紧急呼叫”

-树深度1：

   --节点K11＝“高优先级用户”

   --节点K12＝“低优先级用户”

-树深度2：

   --节点K21＝“访问类型＝1，信道质量＝好”

   --节点K22＝“访问类型＝1，信道质量＝中等”

   --......

   --节点K25＝“访问类型＝3，信道质量＝差”

   --节点K26＝“访问类型＝1，信道质量＝好”

   --......

   --节点K29＝“访问类型＝2，信道质量＝差”。

在本发明的一个实施例中，用户随机访问的机会如下：

-如果用户打算传送紧急呼叫，则全部分层树结构对其可用，即用户可从随机访问序列的完整集合中随机地选择任意随机访问序列并且可在任意随意的传输时间瞬间传送该随机访问序列。

-在上述实施例中，由于分层树结构600中的如下连接，随机访问序列S0、S1、S2、......、S22全部可用于“高优先级用户”(它基于用户向移动无线电网络提供商的订购)如“商业客户”：

--随机访问序列S0、S1、S2、S3被分配给叶节点610，叶节点610连接到第一分层节点K21(其表示“访问类型＝1，信道质量＝好”)，第一分层节点K21又连接到第二分层节点K11(其表示“高优先级用户”)。

--随机访问序列S4、S5、S6被分配给叶节点610，叶节点610连接到第一分层节点K22(其表示“访问类型＝1，信道质量＝中等”)，第一分层节点K22又连接到第二分层节点K11(其表示“高优先级用户”)。

--......

--随机访问序列S21、S22被分配给叶节点610，叶节点610连接到第一分层节点K25(其表示“访问类型＝3，信道质量＝差”)，第一分层节点K25又连接到第二分层节点K11(其表示“高优先级用户”)。

--随机访问序列S23、S24、......、S31未被分配给它们的所有其它的叶节点不连接到第二分层节点K11，而是连接到第二分层节点K12(其表示“低优先级用户”)。

-“高优先级用户”根据访问类型和当前的信道质量从多个可用随机访问序列中选择一个随机访问序列并以任意随意的传输时间瞬间把它传送到基站。

-在上述实施例中，由于分层树结构600中的如下连接，随机访问序列S23、S24、S25、......、S31全部可用于“低优先级用户”(它基于用户向移动无线电网络提供商的订购)如“预先支付客户”：

--随机访问序列S23、S24、S25、S26被分配给叶节点610，它们连接到第一分层节点K26(其表示“访问类型＝1，信道质量＝好”)，第一分层节点K26又连接到第二分层节点K12(其表示“低优先级用户”)。

--......

--叶节点610，随机访问序列S29、S30、S31被分配它们，它们连接到第一分层节点K29(其表示“访问类型＝2，信道质量＝差”)，第一分层节点K29又连接到第二分层节点K12(其表示“低优先级用户”)。

--所有未分配有随机访问序列S0、S1、......、S22的其它的叶节点，它们不连接到第二分层节点K12，而是连接到第二分层节点K11(其表示“高优先级用户”)。

-“低优先级用户”根据访问类型和当前的信道质量从多个可用随机访问序列中选择一个随机访问序列并以任意随意的传输时间瞬间把它传送到基站。

根据刚刚描述的实施例，基站不能从包括选定随机访问序列的接收到的前同步码消息中获得随机访问的优先级，即基站例如不能确定前同步码消息是用于紧急呼叫或是用于“正常的”随机访问。因此，在该实施例中，如果两个用户选择了相同的随机访问序列并且已在相同的时间瞬间传送了他们各自的前同步码消息，如在相同的访问时隙一个用户用于传送紧急呼叫而另一用户例如用于传送建立通信连接的请求，则随机访问冲突的风险是存在的。

因此，根据本发明的另一实施例，假设通信系统范围内的扰码在LTE-UMTS通信系统中定义，它仅用于紧急呼叫的特定情况。这意味着第一扰码SC0可与第三分层节点K0相关联。在应用中，整个分层树结构并因此所有关联的随机访问序列对用户可用，即用户可从随机访问序列的整个集合中随机地选择任意随机访问序列。

图11在加扰图1100中给出了选定随机访问序列1102的示例。选定随机访问序列1102利用与第三分层节点K0相关联的第一扰码SC0 1104被加扰，借此生成被加扰的随机访问序列1106，然后它们将在例如前同步码消息中从用户设备传送到基站。

在本发明的一个实施例中，为了额外增加检测可能性，用于紧急呼叫的前同步码消息以增强的初始传输功率被传送。根据接收到的前同步码消息中的接收到的被加扰随机访问序列1106中的第一扰码SC0 1104的检测，基站402中的接收器可获得与第一扰码SC0 1104相关联的随机访问的优先级“紧急呼叫”。此外，在本发明的这个实施例中，即使在两种情况下相同的随机访问序列1102被选择，也没有与“正常的”随机访问冲突的风险，因为被加扰的随机访问序列1106和没有被加扰的“正常的”随机访问序列1102由于所使用的第一扰码SC0 1104而不会相互干扰。

不依赖于图6中给出的分层树结构600，根据本发明的另一实施例，假设规定数量的可用扰码，下面称为SC1、SC2、......、SCn。每个扰码SC1、SC2、......、SCn都被分配有某个含义并且扰码SC1、SC2、......、SCn含义的分配通过网络被传递给用户设备，例如通过系统信息，例如通过系统信息块。

图12描述了根据本发明的一个示例性实施例的分配图1200。分配图1200给出了扰码SC1、SC2、......、SCn到随机访问序列S1、S2、S3、......、Sn的分配。分配规则以矩阵形式给出并且通过圆形1202表示，例如，哪个扰码被分配给哪个随机访问序列(在图12中，例如扰码SC1被分配给随机访问序列S3)。现在考虑含义“紧急呼叫”被分配给扰码SC1的情况。如果用户想要执行“正常的”访问并因此选择了随机访问序列S3，则随机访问序列S3将在前同步码消息中(例如未被加扰地)传送到基站402。然而，在紧急呼叫的情况下，随机访问序列S3将利用为此提供的扰码SC1被加扰并且被加扰的随机访问序列将例如在前同步码消息中被传送到基站402。

前面的描述目的在于描述和说明。它并不旨在穷尽或限制本发明为公开的精确形式，并且在公开的示教下明显可进行各种修改和改变。所描述的实施例为了最佳地解释本发明的原理及其实践应用而被选择，借此使得本领域其他技术人员能够在各种实施例中最好地利用本发明并且进行各种适合于特定使用预期的改变。本发明的范围旨在通过所附权利要求书进行定义。

Claims (35)

1.一种在通信系统中生成消息的方法，包括：

从多个分层节点中选择分层节点，所述多个分层节点包含在分层树结构中，所述结构包括至少两个分层级别和至少一个底部级别；

所述多个分层节点被分配给所述至少两个分层级别，并且每个分层节点都具有关于已分配用户、用户设备或通信连接的分配信息；

所述至少一个底部级别包括多个底部节点，每个底部节点都与多个随机访问序列中的至少一个随机访问序列相关联；

从随机访问序列的子集中选择至少一个随机访问序列，所述子集包括与底部节点相关联的随机访问序列，所述底部节点包含在部分树结构中，所述结构将选定分层节点作为部分树的根节点；以及

利用所述至少一个选定随机访问序列生成消息。

2.如权利要求1的所述方法，还包括：

从多个扰码中选择扰码，所述多个扰码被分配给所述分层树结构的所述多个分层节点；

利用选定扰码对选定的至少一个随机访问序列加扰；以及

利用被加扰的所述至少一个选定随机访问序列生成消息。

3.如权利要求1的所述方法，还包括：

从多个扰码中选择扰码，所述多个扰码被分配给所述分层树结构的分层级别；

利用选定扰码对选定的至少一个随机访问序列加扰；以及

利用被加扰的至少一个选定随机访问序列生成消息。

4.如权利要求3的所述方法，

其中一个扰码被分配给所述分层树结构的多个分层级别中的每一个分层级别。

5.如权利要求1至3中任一项的所述方法，还包括：

选择物理信道的至少一个随机访问序列。

6.如权利要求1至3中任一项的所述方法，还包括：

选择规定的传输信道/物理信道对的至少一个随机访问序列。

7.如权利要求1至3中任一项的所述方法，还包括：

选择规定的物理随机访问信道/随机访问信道对的至少一个随机访问序列。

8.如权利要求1至3中任一项的所述方法，

其中所述至少一个随机访问序列根据频分多路访问过程进行选择。

9.如权利要求1至3中任一项的所述方法，

其中所述至少一个随机访问序列根据单载波频分多路访问过程进行选择。

10.如权利要求1至3中任一项的所述方法，

其中所述至少一个随机访问序列根据时分式ALOHA访问过程进行选择。

11.如权利要求1至3中任一项的所述方法，

在无线电通信系统中使用。

12.如权利要求11的所述方法，

在移动无线电通信系统中使用。

13.如权利要求12的所述方法，

在3G移动无线电通信系统中使用。

14.如权利要求1至3中任一项的所述方法，还包括：

传送所述消息到通信设备。

15.如权利要求14的所述方法，

其中所述消息通过空中接口被传送到所述通信设备。

16.如权利要求14的所述方法，

其中所述通信设备是通信网络单元。

17.如权利要求14的所述方法，

其中所述通信设备是移动无线电基站。

18.如权利要求1至3中任一项的所述方法，

其中所述消息是前同步码消息。

19.如权利要求2的所述方法，还包括：

接收所述消息；

根据所述接收到的消息确定被加扰的随机访问序列；

确定已被用于形成所述被加扰的随机访问序列的扰码；

根据确定的扰码，确定如下相关信息

所述随机访问序列被分配给的用户；或者

所述随机访问序列被分配给的用户设备；或者

所述随机访问序列被分配给的通信连接。

20.如权利要求19的所述方法，

其中所述消息是前同步码消息。

21.如权利要求2的所述方法，还包括：

接收所述消息；

根据所述接收到的消息确定被加扰的随机访问序列；

确定已被用于形成所述被加扰的随机访问序列的扰码；

根据所确定的扰码确定所述随机访问序列的优先级。

22.如权利要求21的所述方法，

其中所述消息是前同步码消息。

23.如权利要求21或22的所述方法，还包括：

从所述被加扰的随机访问序列中确定随机访问序列。

24.一种在移动无线电通信系统中分配多个随机访问序列的方法，包括：

形成包括至少两个分层级别和至少一个底部级别的分层树结构；

每个分层级别表示至少一个已分配用户、用户设备或通信连接的优先级级别；

每个分层级别包括至少一个分层节点，每个分层节点都具有关于已分配用户、用户设备或通信连接的分配信息；

所述至少一个底部级别包括多个底部节点，每个底部节点都与多个随机访问序列中至少一个随机访问序列相关联。

25.如权利要求24的所述方法，还包括：

分配多个扰码给所述分层树结构的分层节点。

26.如权利要求24的所述方法，还包括：

分配多个扰码给所述分层树结构的分层级别。

27.如权利要求26的所述方法，

其中一个扰码被分配给所述分层树结构的多个分层级别的每一个分层级别。

28.一种从多个随机访问序列中选择随机访问序列的方法，包括：

从多个分层节点中选择分层节点，所述多个分层节点包含在分层树结构中，所述结构包括至少两个分层级别和至少一个底部级别；

所述多个分层节点被分配给所述至少两个分层级别，并且每个分层节点都具有关于已分配用户、用户设备或通信连接的分配信息；

所述至少一个底部级别包括多个底部节点，每个底部节点都与多个随机访问序列中至少一个随机访问序列相关联；

从随机访问序列的子集中选择至少一个随机访问序列，所述子集包括与底部节点相关联的随机访问序列，所述底部节点包含在部分树结构中，所述结构将选定分层节点作为部分树的根节点。

29.一种通信设备，包括：

树结构存储器，用于存储分层树结构，所述分层树结构包括：

至少两个分层级别和至少一个底部级别；

多个分层节点被分配给所述至少两个分层级别，并且每个分层节点都具有关于已分配用户、用户设备或通信连接的分配信息；

所述至少一个底部级别包括多个底部节点，每个底部节点都与多个随机访问序列中至少一个随机访问序列相关联；

第一选择器，用于从所述多个分层节点中选择分层节点；

第二选择器，用于从随机访问序列的子集中选择至少一个随机访问序列，所述子集包括与底部节点相关联的随机访问序列，所述底部节点包含在部分树结构中，所述结构将选定分层节点作为部分树的根节点；

消息生成器，用于利用至少一个选定随机访问序列生成消息；以及

传送器，用于传送所述消息。

30.如权利要求29所述的通信设备，还包括：

扰码器，用于利用扰码对选定的至少一个随机访问序列加扰；

其中所述消息生成器利用所述被加扰的至少一个选定随机访问序列生成所述消息。

31.一种根据从权利要求30的所述通信设备接收到的消息确定信息的装置，包括：

接收器，用于接收所述消息；

第一确定单元，用于根据所述接收到的消息确定被加扰的随机访问序列；

扰码确定单元，用于确定已被用于形成所述被加扰的随机访问序列的扰码；

信息确定单元，用于根据所述确定的扰码确定如下相关信息

所述随机访问序列被分配给的用户；或者

所述随机访问序列被分配给的用户设备；或者

所述随机访问序列被分配给的通信连接。

32.如权利要求31的所述装置，

其中所述消息是前同步码消息。

33.一种确定包含在从权利要求30的所述通信设备接收到的消息中的随机访问序列的优先级的装置，包括：

第一确定单元，用于根据所述接收到的消息确定被加扰的随机访问序列；

扰码确定单元，用于确定已被用于形成所述被加扰的随机访问序列的扰码；

优先级确定单元，用于根据所确定的扰码确定所述随机访问序列的优先级。

34.如权利要求33的所述装置，

其中所述消息是前同步码消息。

35.一种在移动无线电通信系统中分配多个随机访问序列的装置，包括：

用于形成包括至少两个分层级别和至少一个底部级别的分层树结构的部件；

每个分层级别表示至少一个已分配用户、用户设备或通信连接的优先级；

每个分层级别包括至少一个分层节点，每个分层节点都具有关于已分配用户、用户设备或通信连接的分配信息；

所述至少一个底部级别包括多个底部节点，每个底部节点都与多个随机访问序列中至少一个随机访问序列相关联。

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