CN101940053A - 随机接入前导信号的发送方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种随机接入前导信号的发送方法及装置,其中方法包括:接收物理层随机接入过程的触发消息;根据触发消息,采用特殊时隙以及紧随所述特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。本发明实施例采用特殊时隙以及紧随该特殊时隙后的上行子帧发送前导信号,在上行子帧数量有限的情况下,增加了随机接入的持续时间,增大了随机接入所支持的小区最大半径。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信领域,尤其涉及一种随机接入前导信号的发送方法及装置。
背景技术
为了满足未来对更高数据速率的需求,第三代合作伙伴计划(3GPP)正在进行新的无线接入空中接口技术的研究,即长期演进(Long Term Evolution,以下简称:LTE)技术。LTE是基于通用陆地无线接入技术和通用陆地无线接入网技术进行改进的项目,其目标除了为获得更高的数据速率,还包括获得更低的时延、更低的成本、以及改进的系统容量和覆盖范围。
在LTE物理层随机接入过程中,在接收到高层的请求后,终端将根据该请求,在物理层随机接入信道(Physical Random Access CHannel,以下简称:PRACH)发送前导信号(preamble);基站接收到该前导信号后,进行随机接入反馈,从而完成一次LTE物理层随机接入过程。现有的前导信号是以子帧为单位进行发送的。前导信号由一个长度为TCP的循环前缀(CP)、一个长度为TSEQ的序列部分和一个长度为TGT的保护间隔(GT)组成。CP用于防止PRACH前一个时隙的数据干扰到当前PRACH数据,GT用于防止当前PRACH数据干扰到下一个时隙的数据。TCP包括环回时延和多径延时扩展,TGT包括环回时延。
目前,现有技术中配置了几种前导信号的格式,分别适用于不同传输模型下不同的小区覆盖半径。但是,在LTE中,存在上下行子帧数量不相等、上行子帧数量偏少的情况,在这种情况下,采用现有技术配置的前导信号,其对应的格式能够支持的小区最大半径较小。
发明内容
本发明实施例提供了一种随机接入前导信号的发送方法及装置,在上行子帧数量有限的情况下,增大随机接入支持的小区最大半径。
本发明实施例提供了一种随机接入前导信号的发送方法,包括:
接收物理层随机接入过程的触发消息;
根据触发消息,采用特殊时隙以及紧随特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
本发明实施例提供了一种随机接入前导信号的发送装置,包括:
接收模块,用于接收物理层随机接入过程的触发消息;
第一发送模块,用于根据触发消息,采用特殊时隙以及紧随特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
本发明实施例采用特殊时隙以及紧随该特殊时隙后的上行子帧发送前导信号,在上行子帧数量有限的情况下,增加了随机接入的持续时间,增大了随机接入所支持的小区最大半径。
附图说明
图1为本发明实施例一随机接入前导信号的发送方法的流程图;
图2为本发明实施例二随机接入前导信号的发送方法的流程图;
图3为本发明实施例二随机接入前导信号的发送方法的信号发送格式与现有技术对比的示意图;
图4为本发明实施例三随机接入前导信号的发送方法的流程图;
图5为本发明实施例随机接入前导信号的发送装置的结构示意图。
具体实施方式
目前,LTE标准配置了5种前导信号格式,这5种前导信号长度各异,TCP和TGT也不尽相同,分别适用于不同传输模型下不同的小区覆盖半径。如表1所示,为前导信号格式及相关信息的示意表。
表1.前导信号格式及相关信息的示意表
前导信号格式 | 长度 | TCP | TSEQ | TGT |
0 | 1ms | 102.6us | 800us | 97.4us |
1 | 2ms | 684us | 800us | 516us |
2 | 2ms | 203us | 2x800us | 197us |
3 | 3ms | 684us | 2x800us | 716us |
4 | 0.167ms | 14.6us | 133.33us | 20us |
格式“0”的前导信号的长度为1ms,序列长度为800us,可以支持的小区半径范围为0~14.61km;格式“1”的前导信号的长度为2ms,序列长度为800us,主要针对没有覆盖问题的大小区,可以支持的小区半径约为77.4km;格式“2”的前导信号的长度为2ms,序列长度为1600us,主要针对覆盖有问题的小区,可以支持的小区半径约为30km;格式“3”的前导信号的长度为3ms,序列长度为1600us,主要针对非常大的小区,可以支持的小区半径约为100km;格式“0”~“3”在正常的子帧中传输,而格式“4”是一种短RACH,前导信号的长度约为0.167ms,可以支持的小区半径也较短。也就是说,根据前导信号结构的不同,LTE物理随机接入能够支持的小区最大半径也不同。
现有技术采用一个单独的上行子帧发送格式“0”的前导信号;采用长度为两个正交频分多址(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,以下简称:OFDM)符号的UpPTS时隙发送格式“4”的前导信号;而对于格式“1”~“3”,前导信号的随机接入持续时间大于一个子帧,现有技术采用连续的2个或3个子帧发送该前导信号。
由上述可知,前导信号的长度(也即前导信号的持续时间)影响了LTE物理随机接入能够支持的小区最大半径。
现行的LTE标准同时支持频分双工(Frequency Division Duplex,以下简称:FDD)和时分双工(Time Division Duplex,以下简称:TDD)技术,由于对时频资源利用方法的不同,造成了这两种技术设计上的差异。TDD LTE是上下行链路利用不同的时间资源、相同的频率资源来进行通信,所以TDD LTE对频谱的利用非常灵活,还支持不对称的数据业务;但是根据上下行业务来自行分配上下行时隙个数,也造成了TDD LTE的帧结构比FDD稍微复杂,这种复杂度具体体现在TDD LTE帧结构中包含有特殊子帧。该特殊子帧由下行导频时隙(DwPTS)、保护间隔(GP)、上行导频时隙(UpPTS)三个特殊时隙组成,其中DwPTS可用于数据和信令的传输,GP是上下行转换保护间隔、UpPTS可用于随机接入和探测信道。基于现行的LTE标准,本发明实施例提出采用特殊子帧中的一特殊时隙和紧随该特殊时隙的上行子帧联合发送前导信号。
下面通过附图和实施例,对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例一随机接入前导信号的发送方法的流程图,如图1所示,本实施例包括如下步骤:
步骤101、接收物理层随机接入过程的触发消息;
步骤102、根据该触发消息,采用特殊时隙以及紧随该特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
本实施例采用特殊时隙以及紧随该特殊时隙后的上行子帧发送前导信号,在上行子帧数量有限的情况下,增加了随机接入的持续时间,增大了随机接入所支持的小区最大半径。
图2为本发明实施例二随机接入前导信号的发送方法的流程图。本实施例中,发送前导信号是由终端高层请求而触发的,如图2所示,本实施例具体包括如下步骤:
步骤201、终端接收高层发送的物理层随机接入过程的请求消息,该请求消息即为触发消息,用于触发物理层随机接入过程。
该请求消息中包括随机接入信道资源信息,具体地,随机接入信道资源信息可以包括前导信号序号和随机接入信道资源;进一步的,该随机接入信道资源信息还可以包括:前导信号传输功率、随机接入临时标识、以及前导信号最大重传次数等信息。
其中,随机接入信道资源用于通知终端当前信道的状况,例如:通知终端当前可以用于发送前导信号的上行子帧数。
步骤202、终端根据随机接入信道资源,获取用于发送前导信号的时频资源。
步骤203、终端根据前导信号序号,在前导信号序列集合中选择前导信号序列。具体地,终端从包含64个已配置前导信号序列的前导信号序列集合中选择一前导信号序列。
步骤204、终端在随机接入信道中时频资源对应的时频段上,采用特殊时隙以及紧随该特殊时隙后的上行子帧,发送包含前导信号序列的前导信号。
图3为本发明实施例二随机接入前导信号的发送方法的信号发送格式与现有技术对比的示意图,如图3所示,本实施例中特殊时隙为特殊子帧中的UpPTS,也就是说,本实施例采用一种新的前导信号格式,这种新的前导信号格式保持前导信号序列的长度TSEQ不变,UpPTS时隙用于增加TCP和TGT,设当前用于发送前导信号的上行子帧数为s,一个上行子帧的持续时间为1ms,UpPTS时隙的长度为TUpPTS,则本实施例可以将随机接入的持续时间延长至(S+TUpPTS)ms。
举例来说,设当前用于发送前导信号的上行子帧数为1,一个上行子帧的持续时间为1ms,即图3中上行子帧的持续时间为1ms,则本实施例可以将随机接入的持续时间延长至(1+TUpPTS)ms。与此类似,本实施例还可以将随机接入的持续时间延长至(2+TUpPTS)ms或(3+TUpPTS)ms,使得本实施例为组网时小区半径的配置提供了更多的可选方案。
设ζ为支持的最大多径延时,物理随机接入支持的小区最大半径由TCP-ζ和TGT中的较小值决定,也就是说,物理随机接入支持的小区最大半径与TCP-ζ和TGT中的较小值成正比。当采用UpPTS时隙及紧随其后的上行子帧联合发送前导信号时,TCP和TGT都会有所增加,这样,增大了物理随机接入支持的小区最大半径。
步骤205、基站接收到终端发送的前导信号后,根据检测结果,在指定的窗长内向终端发送随机接入响应消息。
该随机接入响应消息向终端反馈检测到的前导信号序号和时间提前量,并指出终端下一步传输信息的时频资源和用于标识终端身份的临时标识。
步骤206、终端监听控制信道上的临时标识,判断在指定的窗长内是否接收到随机接入响应消息,若是,则执行步骤207;否则,执行步骤203。
步骤207、终端发送无线资源控制(Radio Resource Control,以下简称:RRC)连接请求消息;至此,物理层随机接入过程结束。
本实施例采用UpPTS时隙以及紧随其后的上行子帧发送前导信号,UpPTS时隙可以与一个或多个上行子帧联合,灵活有效地利用了有限的上行资源,增加了随机接入的持续时间,增大了随机接入所支持的小区最大半径,为组网时小区半径的配置提供了更多的可选方案。
图4为本发明实施例三随机接入前导信号的发送方法的流程图。本实施例中,在小区切换或下行数据到达的情况下,通过专用下行信令分配随机接入的前导信号,用于触发物理层随机接入过程。如图4所示,本实施例具体包括如下步骤:
步骤301、终端接收基站发送的专用下行信令,该专用下行信令即为触发消息,用于触发物理层随机接入过程。
对于小区切换的情况,专用下行信令具体为切换命令,由目标基站产生切换命令,再由源基站转发给终端;对于下行数据到达的情况,专用下行信令具体为媒体接入控制(Medium Access Control,以下简称:MAC)信令。
该专用下行信令用于分配随机接入的前导信号,其中包括随机接入信道资源信息,该随机接入信道资源信息包括一个6比特的随机接入前导信号码,其他关于信道的资源信息可以从系统消息(System Information)中获得。
步骤302、终端根据随机接入信道资源信息,在随机接入信道上,采用特殊时隙以及紧随特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
本实施例的信号发送格式也可以参照图3,其中特殊时隙为特殊子帧中的UpPTS,也就是说,本实施例也采用新的前导信号格式,这种新的前导信号格式保持前导信号序列的长度TSEQ不变,UpPTS时隙用于增加TCP和TGT。设当前用于发送前导信号的上行子帧数为s,一个上行子帧的持续时间为1ms,UpPTS时隙的长度为TUpPTS,则本实施例可以将随机接入的持续时间延长至(S+TUpPTS)ms。
举例来说,设当前用于发送前导信号的上行子帧数为1,一个上行子帧的持续时间为1ms,即图3中上行子帧的持续时间为1ms,则本实施例可以将随机接入的持续时间延长至(1+TUpPTS)ms。与此类似,本实施例还可以将随机接入的持续时间延长至(2+TUpPTS)ms或(3+TUpPTS)ms,使得本实施例为组网时小区半径的配置提供了更多的可选方案。
设ζ为支持的最大多径延时,物理随机接入支持的小区最大半径由TCP-ζ和TGT中的较小值决定,也就是说,物理随机接入支持的小区最大半径与TCP-ζ和TGT中的较小值成正比。当采用UpPTS时隙及紧随其后的上行子帧联合发送前导信号时,TCP和TGT都会有所增加,这样,增大了物理随机接入支持的小区最大半径。
步骤303、基站接收到终端发送的前导信号后,在指定的窗长内向终端发送随机接入响应消息。
对于小区切换的情况,该随机接入响应消息中至少包含时间提前量信息和初始上行授权;对于下行数据到达的情况,该随机接入响应消息中至少包含时间提前量信息。
步骤304、终端判断在指定的窗长内是否接收到随机接入响应消息,若是,则执行步骤305;否则,执行步骤302。
步骤305、终端发送RRC连接请求消息;至此,物理层随机接入过程结束。
本实施例采用UpPTS时隙以及紧随其后的上行子帧发送前导信号,UpPTS时隙可以与一个或多个上行子帧联合,灵活有效地利用了有限的上行资源,增加了随机接入的持续时间,增大了随机接入所支持的小区最大半径,为组网时小区半径的配置提供了更多的可选方案。
图5为本发明实施例随机接入前导信号的发送装置的结构示意图,如图5所示,本实施例具体包括:接收模块11和第一发送模块12,其中,接收模块11接收物理层随机接入过程的触发消息;第一发送模块12根据触发消息,采用特殊时隙以及紧随该特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
上述特殊时隙可以为特殊子帧中的UpPTS时隙,该UpPTS时隙用于增加前导信号中循环前缀和保护间隔的长度。上述触发消息中可以包括随机接入信道资源信息。
进一步的,本实施例还可以包括:获取模块13,该获取模块13根据触发消息中携带的随机接入信道资源信息,获取用于发送前导信号的时频资源。第一发送模块12具体用于在时频资源对应的时频段上,采用特殊时隙以及紧随该特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
本实施例还可以包括选择模块14,该选择模块14根据随机接入信道资源信息中包含的前导信号序号,选择前导信号序列。第一发送模块12具体用于在时频资源对应的时频段上,采用特殊时隙以及紧随该特殊时隙后的上行子帧发送包括前导信号序列的前导信号。
本实施例还可以包括第二发送模块15,当在指定的窗长内接收到随机接入响应消息时,第二发送模块15发送RRC连接请求消息;选择模块14还用于当在指定的窗长内没有接收到随机接入响应消息时,选择前导信号序列。
上述接收模块11可以具体用于接收高层发送的物理层随机接入过程的请求消息;或者,接收基站发送的专用下行信令。
本实施例采用特殊时隙以及紧随其后的上行子帧发送前导信号,特殊时隙可以与一个或多个上行子帧联合,灵活有效地利用了有限的上行资源,增加了随机接入的持续时间,增大了随机接入所支持的小区最大半径,为组网时小区半径的配置提供了更多的可选方案。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤,而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种随机接入前导信号的发送方法,其特征在于包括:
接收物理层随机接入过程的触发消息;
根据所述触发消息,采用特殊时隙以及紧随所述特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
2.根据权利要求1所述的随机接入前导信号的发送方法,其特征在于,所述特殊时隙用于增加所述前导信号中循环前缀和保护间隔的长度。
3.根据权利要求1或2所述的随机接入前导信号的发送方法,其特征在于:所述特殊时隙为特殊子帧中的上行导频时隙。
4.根据权利要求1或2所述的随机接入前导信号的发送方法,其特征在于,在所述发送前导信号之前还包括:根据所述触发消息中携带的随机接入信道资源信息,获取用于发送前导信号的时频资源;
所述采用特殊时隙以及紧随所述特殊时隙后的上行子帧发送前导信号包括:在所述时频资源对应的时频段上,采用特殊时隙以及紧随所述特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
5.根据权利要求4所述的随机接入前导信号的发送方法,其特征在于,在所述发送前导信号之前还包括:根据所述随机接入信道资源信息中包含的前导信号序号,选择前导信号序列;
所述发送前导信号包括:发送包括所述前导信号序列的前导信号。
6.根据权利要求5所述的随机接入前导信号的发送方法,其特征在于,在所述发送前导信号之后还包括:当在指定的窗长内接收到随机接入响应消息时,发送无线资源控制连接请求消息;
当在指定的窗长内没有接收到随机接入响应消息时,执行选择所述前导信号序列。
7.根据权利要求1或2所述的随机接入前导信号的发送方法,其特征在于,所述接收物理层随机接入过程的触发消息包括:接收高层发送的物理层随机接入过程的请求消息;或者,接收基站发送的专用下行信令。
8.一种随机接入前导信号的发送装置,其特征在于包括:
接收模块,用于接收物理层随机接入过程的触发消息;
第一发送模块,用于根据所述触发消息,采用特殊时隙以及紧随所述特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
9.根据权利要求8所述的随机接入前导信号的发送装置,其特征在于还包括:获取模块,用于根据所述触发消息中携带的随机接入信道资源信息,获取用于发送前导信号的时频资源;
所述第一发送模块具体用于在所述时频资源对应的时频段上,采用特殊时隙以及紧随所述特殊时隙后的上行子帧发送前导信号。
10.根据权利要求9所述的随机接入前导信号的发送装置,其特征在于还包括:选择模块,用于根据所述随机接入信道资源信息中包含的前导信号序号,选择前导信号序列;
所述第一发送模块具体用于在所述时频资源对应的时频段上,采用特殊时隙以及紧随所述特殊时隙后的上行子帧发送包括所述前导信号序列的前导信号。
11.根据权利要求10所述的随机接入前导信号的发送装置,其特征在于还包括:
第二发送模块,用于当在指定的窗长内接收到随机接入响应消息时,发送无线资源控制连接请求消息;
所述选择模块还用于当在指定的窗长内没有接收到随机接入响应消息时,选择前导信号序列。
12.根据权利要求8所述的随机接入前导信号的发送装置,其特征在于,所述接收模块具体用于接收高层发送的物理层随机接入过程的请求消息;或者,接收基站发送的专用下行信令。
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