CN103096489B - 一种载波聚合增强中随机接入的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种载波聚合增强中随机接入的实现方法，该方法应用于用户设备(UE)进行随机接入过程的小区不是主服务小区(PCell)的情形，包括如下步骤：A、网络侧根据专用前导码资源和/或负载状况，从UE所在定时提前量(TA)组中选择一个从服务小区(SCell)；B、网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过物理下行控制信道PDCCH命令指示所述UE进行随机接入所用的前导码和物理随机接入信道PRACH资源；C、UE在网络侧指定的PRACH资源上传输指定的前导码；D、网络侧在所述指定的PRACH资源上收到了前导码，从而获得UE的标识；E、网络侧按照UE进行的是非竞争模式随机接入过程指示传输相应TA信息的PDSCH资源位置。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种载波聚合增强中随机接入的实现方法。
背景技术
随机接入技术是通信系统中媒体接入控制的一项重要技术。随机接入是用户设备在开始和网络通信之前的接入过程，主要用于用户初始接入、无线资源控制(RRC)连接重建、切换、上下行数据到达时上行失步以及定位等目的建立和网络的上行同步。随机接入主要有两种模式，如果有专用的前导码则采用基于竞争的随机接入，如果没有专用的前导码则采用基于非竞争的随机接入。
图1示出了现有技术中竞争模式随机接入过程，主要包括如下步骤：
步骤101：用户设备(UE)在上行随机接入信道中向基站(eNB)发送随机接入前导码(RadomAccessPreamble)(Msg1)；
步骤102：eNB在下行共享信道(DL-SCH)上传输随机接入响应(RandomAccessResponse)(Msg2)；
步骤103：UE在上行共享信道(UL-SCH)上首次传输上行数据信息(ScheduledTransmission)(MSG3)；
步骤104：eNB在DL-SCH信道上传输竞争解决信息(ContentionResolution)(Msg4)。
图2示出了现有技术中非竞争模式随机接入过程，主要包括如下步骤：
步骤201：eNB向UE发送随机接入前导码指配消息(RAPreambleassignment)指示UE进行随机接入所用的前导码(Msg0)。
步骤202：UE在上行随机接入信道中发送随机接入前导码(Msg1)；
步骤203：eNB在DL-SCH信道上传输随机接入响应(RandomAccessResponse)(Msg2)。
在载波聚合中，实现多时间提前量(TA)首先要保证UE能够获得绝对的TA信息，现有技术是通过随机接入技术获取绝对的TA信息。在LTER10中仅支持UE在主服务小区(PCell)上进行随机接入，在LTER11中，针对多TA场景确定了获取初始TA值的方法，即PCell所在TA组使用的初始TA为在PCell上进行随机接入获得的TA值，非PCell所在的TA组则通过TA组中的从服务小区(SCell)进行随机接入来实现获取初始TA值。
目前RAN2已经明确：载波聚合多TA的场景，由网络来触发UE在SCell上的随机接入，支持SCell上进行非竞争模式随机接入，支持通过物理下行控制信道(PDCCH)命令发送随机接入所用的码资源，其中PDCCH命令在调度小区上进行，Msg1只能在进行随机接入的SCell上进行，Msg2的PDSCH和相应PDCCH的位置还没有确定。
按照现有技术，如果网络为UE选择的SCell上没有专用前导码，则通过将该SCell的调度小区上发送的PDCCH命令中的前导码索引(Preambleindex)设置为0来触发UE在该SCell上进行竞争模式的随机接入，UE则随机选择一个公共前导码和PRACH资源进行前导码的传输。目前，在为UE配置的SCell中的系统信息中没有配置进行竞争随机接入所需的信息，例如，可用的公共前导码的范围等。如果仍需要UE按照现有技术执行竞争模式随机接入，则对标准的影响太大。另外，网络通过接收PRACH上发送随机选择的公共前导码无法获知执行随机接入过程来自哪个UE，从而无法决定下一步的操作。
发明内容
本发明提供了一种载波聚合增强中随机接入的实现方法，可以顺利实现UE获取非PCell所在TA组的初始定时提前量信息。
本发明实施例提出的一种载波聚合增强中随机接入的实现方法，其特征在于，该方法应用于用户设备UE进行随机接入过程的小区不是主服务小区PCell的情形，包括如下步骤：
A、网络侧根据专用前导码资源和/或负载状况，从UE所在定时提前量TA组中选择一个从服务小区SCell；
B、网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过物理下行控制信道PDCCH命令指示所述UE进行随机接入所用的前导码和物理随机接入信道PRACH资源；
C、UE在网络侧指定的PRACH资源上传输指定的前导码；
D、网络侧在所述指定的PRACH资源上收到了前导码，从而获得UE的标识；
E、网络侧按照UE进行的是非竞争模式随机接入过程指示传输相应TA信息的PDSCH资源位置。
较佳地，步骤A所述从UE所在定时提前量TA组中选择一个SCell包括：从UE所在定时提前量TA组中选择一个具有专用前导码的SCell。
较佳地，步骤A所述从UE所在定时提前量TA组中选择一个SCell包括：
如果发现用户所在的TA组中所有SCell都没有可用的专用前导码，则从所述TA组中选择一个负载低的SCell；
步骤B为：网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过PDCCH命令随机选择一个所述SCell的前导码作为UE进行随机接入所用的前导码，并指定UE进行该前导码传输所用的PRACH资源。
较佳地，步骤B所述选择一个所述SCell的前导码包括：如果所述SCell没有可用的专用前导码，则随机选择一个所述SCell的公共前导码。所述随机选择一个所述SCell的公共前导码的步骤中，保证每个公共前导码被选中的概率相等。
较佳地，步骤B包括：网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过PDCCH命令向UE发送随机接入前导码指配信息，PDCCH命令中携带前导码索引以及物理随机接入信道掩码索引，前导码索引用于指示UE进行随机接入所用的前导码，物理随机接入信道掩码索引用于指示UE进行前导码传输所用的PRACH资源。
较佳地，步骤E包括：
网络侧通过小区无线网络临时标识C-RNTI加扰PDCCH的方式指示UE传输相应TA信息的PDSCH资源位置；
较佳地，所述通过C-RNTI加扰PDCCH的方式指示UE传输相应TA信息的PDSCH资源位置为：用MACCE承载TA信息；
步骤E之后进一步包括：UE在随机接入响应窗内在各个激活的服务小区中监听以C-RNTI加扰的PDCCH，如果收到以C-RNTI加扰的PDCCH，则UE在PDCCH指示的资源位置上接收承载TA信息的MACCE，进而获得UE所属相应TA组的定时提前量信息。
较佳地，在支持UE搜索SCell的公共搜索空间的条件下，步骤E为：
网络侧采用扩展RA-RNTI加扰PDCCH的方法指示UE随机接入响应消息的资源位置；其中，RA-RNTI＝1+t_id+10*f_id+N*(cell_index+1)，N＝60，t_id为指定PRACH资源的第一个子帧索引，取值范围为(0≤t_id＜10)；f_id为该子帧指定的PRACH以频域递增顺序的索引，取值范围为(0≤f_id＜6)；cell_index为eNB内唯一识别SCell的标识；
步骤E之后进一步包括：UE在随机接入响应窗内在各个激活的服务小区中监听以扩展RA-RNTI加扰的PDCCH，如果收到以扩展RA-RNTI加扰的PDCCH，则UE在发送该PDCCH的服务小区上接收通过PDCCH指示资源位置上接收相应的随机接入响应消息，并通过扩展RA-RNTI的值就识别该随机接入响应消息对应哪个SCell，进而获得该SCell所在TA组的定时提前量信息。
从以上技术方案可以看出，该方法应用于UE进行随机接入过程的小区不是PCell的情形，网络侧从UE所在定时提前量TA组中选择一个SCell并在该SCell的调度小区上指示UE进行随机接入所用的前导码以及PRACH资源，UE则在所述PRACH资源上发送前导码，网络侧从而知道所要进行随机接入的UE标识，并按照非竞争模式进行随机接入。该方法不仅解决了UE冲突问题，而且解决了时延问题，保证了UE及时获得相关TA信息，而且统一了进行随机接入的SCell上有专用前导码和没有专用前导码场景的处理过程。
附图说明
图1为现有技术中竞争模式随机接入过程示意图；
图2为现有技术中非竞争模式随机接入过程示意图；
图3为本发明提出随机接入的基本实现流程示意图；
图4a为本发明实施例一提出的随机接入信令流程示意图；
图4b为本发明实施例二提出的随机接入信令流程示意图；
图5为本发明实施例提供的随机接入的实现流程示意图；
图6a和图6b为本发明实施例提供的承载TA的MAC子头格式示意图；
图7a、图7b、图7c和图7d为本发明实施例提供的承载TA的MACCE格式示意图。
具体实施方式
在载波聚合的多TA场景中，需要UE在SCell进行随机接入就是为了获取相应的TA信息。一般来说非竞争模式随机接入要比竞争模式随机接入需要的时延小，而且成功率要高。而非竞争模式随机接入所用的专用前导码和相应PRACH资源都应该由网络侧指示给UE。
本发明针对多TA场景需要UE在SCell上进行随机接入获得所在TA组的定时提前量的需求，提供了一种在SCell上进行随机接入的实现方法。该方法不仅解决了UE冲突问题，而且解决了时延问题，保证了UE及时获得相关TA信息，而且统一了进行随机接入的SCell上有专用前导码和没有专用前导码场景的处理过程。
本发明方案提出的随机接入的基本实现流程如图3所示，包括如下步骤：
步骤301：网络侧根据专用前导码资源和/或负载状况，从UE所在TA组中选择一个从服务小区SCell。
在本步骤中，网络侧从UE所在定时提前量TA组中优先选择一个具有专用前导码的SCell；如果该TA组中所有的SCell都没有可用的专用前导码，则从所述TA组中选择一个负载低的SCell。
步骤302：网络侧在该SCell的调度小区上通过PDCCH命令指示UE进行随机接入所用的前导码和PRACH资源。
如果选择的SCell没有专用前导码，则网络侧在该SCell的调度小区上通过PDCCH命令指定一个UE进行随机接入所用的前导码，该前导码为该SCell的公共前导码，并指定UE进行该前导码传输所用的PRACH资源。较佳地，在随机选择随机接入所用的公共前导码时，保证每个公共前导码被选中的概率相等。
步骤303：UE在网络侧指定的PRACH资源上传输指定的前导码。
步骤304：网络侧在上述指定的PRACH资源上收到了前导码，从而获得UE的标识。
步骤305：网络侧按照UE进行的是非竞争模式随机接入过程指示传输相应TA信息的PDSCH资源位置。
下面通过具体实施例说明本发明方案。
本发明实施例提供的随机接入实现流程如图5所示，包括如下步骤：
步骤501：eNB确定UE为多TA用户且需要通过SCell上进行随机接入获得相应TA组的TA信息。
如果UE的上行是inter-band载波聚合或者部署了直放站等，则不同的载波传输上行的时间是不一样的，也就是使用不同的TA值，所述UE即为多TA用户。
步骤502：eNB根据专用前导码资源和/或负载状况为UE确定一个SCell进行随机接入的PRACH传输。
步骤503：判断该SCell是否有专用前导码，若是执行步骤505，否则执行步骤504。
步骤504：通过该SCell的调度小区发送PDCCH命令指定一个公共前导码和PRACH资源，然后执行步骤506。
步骤505：通过该SCell的调度小区发送PDCCH命令指示UE所需要的专用前导码和PRACH资源，然后执行步骤506。
步骤506：网络侧在指定的PRACH上收到前导码，与PDCCH命令指定的前导码对比确定UE。
步骤507：判断UE是否为进行SCell随机接入的多TA用户，若是执行步骤508，否则执行步骤509。
步骤508：使用本发明实施例提供的机制发送承载TA信息的Msg2。
步骤509：使用R10及以前的机制发送TA信息。
对于Msg2的指示和发送，本发明举第一实施例和第二实施例进一步提出以下具体实施方式：
第一实施例：如果系统支持UE搜索SCell的公共搜索空间，则引入一种扩展RA-RNTI加扰PDCCH的方法指示随机接入响应消息的资源位置，具体设计如下：
本发明第一实施例提出的随机接入信令流程如图4a所示，其中网络侧包括小区1，小区2和小区3，小区1调度小区2和小区3，小区2进行PRACH传输。
该流程包括如下步骤：
步骤401a：网络侧根据专用前导码资源和/或负载状况为UE选择一个进行随机接入的SCell，网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过PDCCH命令向UE发送随机接入前导码指配消息(RAPreambleassignment)(Msg0)。Msg0中携带前导码索引(Preambleindex)以及物理随机接入信道掩码索引(PRACHMaskIndex)，前导码索引用于指示UE进行随机接入所用的前导码，物理随机接入信道掩码索引用于指示UE进行前导码传输所用的PRACH资源。
步骤402a：UE在上述指定的PRACH资源上向网络侧传输上述指定的前导码(Msg1)。
步骤403a：网络侧在上述指定的PRACH资源上获得前导码信息，如果该前导码是网络通过PDCCHOrder指示给UE的，则网络按照UE进行非竞争模式随机接入的过程通过扩展RA-RNTI加扰PDCCH的方式指示传输相应TA信息的PDSCH资源位置。
步骤404a：网络侧在相应PDSCH资源位置上发送相应TA信息(Msg2)。
其中在步骤403a中采用的扩展RA-RNTI定义如下：
RA-RNTI＝1+t_id+10*f_id+N*(cell_index+1)，其中N＝60，t_id为指定PRACH资源的第一个子帧索引，取值范围为(0≤t_id＜10)；f_id为该子帧指定的PRACH以频域递增顺序的索引，取值范围为(0≤f_id＜6)；cell_index为eNB内唯一识别SCell的标识，较佳地，本实施例中cell_index为SCell的物理小区标识索引值(PCI)。
多TAUE在网络指定的PRACH资源上发送指定的前导码，随后在随机接入响应窗内在各个激活的服务小区的公共搜索空间中监听以扩展RA-RNTI加扰的PDCCH，如果收到以扩展RA-RNTI加扰的PDCCH，则UE在发送该PDCCH的服务小区上接收通过PDCCH指示资源位置上接收相应的随机接入响应消息。由于本发明实施例采用的扩展RA-RNTI中包含了小区标识信息(cell_index)，通过扩展RA-RNTI的值就能够识别该随机接入响应消息对应哪个SCell，进而获得该SCell所在TA组的定时提前量信息。
该方法不限制随机接入响应消息的调度小区，任何激活的服务小区都可以调度，兼容了release10载波聚合中数据调度的原则。
第二实施例：如果系统不支持UE搜索SCell的公共搜索空间，则采用C-RNTI加扰PDCCH的方法指示承载相应TA信息的PDSCH传输的资源位置，具体如下：
本发明第二实施例提出的随机接入信令流程如图4b所示，其中网络侧包括小区1，小区2和小区3，小区1调度小区2和小区3，小区2进行PRACH传输。
该流程包括如下步骤：
步骤401b：网络侧根据专用前导码资源和/或负载状况为UE选择一个进行随机接入的SCell，网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过PDCCH命令向UE发送随机接入前导码指配消息(RAPreambleassignment)(Msg0)。Msg0中携带前导码索引(Preambleindex)以及物理随机接入信道掩码索引(PRACHMaskIndex)，前导码索引用于指示UE进行随机接入所用的前导码，物理随机接入信道掩码索引用于指示UE进行前导码传输所用的PRACH资源。
步骤402b：UE在上述指定的PRACH资源上向网络侧传输上述指定的前导码(Msg1)。
步骤403b：网络侧在上述指定的PRACH资源上获得前导码信息，如果该前导码是网络通过PDCCHOrder指示给UE的，则网络按照UE进行非竞争模式随机接入的过程通过C-RNTI加扰PDCCH的方式指示传输相应TA信息的PDSCH资源位置。
步骤404b：网络侧在相应PDSCH资源位置上发送相应TA信息(Msg2)。
考虑到逻辑信道标识(LCID)的稀缺，利用现有定时提前命令MAC控制单元(TACMACCE)对应的LCID，新定义一个MACCE格式承载相应的TA信息，利用现有MAC子头中的两个预留比特中的任一个设置为1，用以区分该逻辑信道标识(LCID)对应的MAC控制单元不是现有技术中的TACMACCE格式：
LCID值：采用现有的11101；
本发明实施例使用的MAC子头如图6a或图6b所示，其中，T的取值用于标识该MAC子头对应的是本发明中提供的MAC子头还是现有技术中使用的MAC子头，本发明中T设置为1。R为预留比特，固定取值为0。E为扩展比特，用于标识在该MAC子头之后是否跟随另一个MAC子头。
本发明实施例提出的承载TA的MACCE格式如图7a、图7b、图7c或图7d所示，其中，R为预留比特，固定取值为0。TimingAdvanceCommand为时间提前命令域，指示用于UE时间调整量的索引值，长度是11比特。ULGrant为上行授权域，指示用于上行传输的资源，长度是20比特。TemporaryC-RNTI为临时C-RNTI域，指示UE在随机接入过程中使用的临时C-RNTI，长度是16比特。
以上所述MAC子头格式及承载TA的MACCE格式仅为举例并非穷举。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种载波聚合增强中随机接入的实现方法，其特征在于，该方法应用于用户设备UE进行随机接入过程的小区不是主服务小区PCell的情形，包括如下步骤：
A、网络侧从UE所在定时提前量TA组中选择一个具有专用前导码的从服务小区SCell；如果发现用户所在的TA组中所有SCell都没有可用的专用前导码，则从所述TA组中选择一个负载低的SCell；
B、网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过物理下行控制信道PDCCH命令指示所述UE进行随机接入所用的前导码和物理随机接入信道PRACH资源；如果所选择的SCell没有专用前导码，则网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过PDCCH命令随机选择一个所述SCell的公共前导码作为UE进行随机接入所用的前导码，并指定UE进行该前导码传输所用的PRACH资源；
C、UE在网络侧指定的PRACH资源上传输指定的前导码；
D、网络侧在所述指定的PRACH资源上收到了前导码，从而获得UE的标识；
E、网络侧按照UE进行的是非竞争模式随机接入过程指示传输相应TA信息的PDSCH资源位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述随机选择一个所述SCell的公共前导码的步骤中，保证每个公共前导码被选中的概率相等。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B包括：网络侧在所选择的SCell的调度小区上通过PDCCH命令向UE发送随机接入前导码指配信息，PDCCH命令中携带前导码索引以及物理随机接入信道掩码索引，前导码索引用于指示UE进行随机接入所用的前导码，物理随机接入信道掩码索引用于指示UE进行前导码传输所用的PRACH资源。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤E包括：
网络侧通过小区无线网络临时标识C-RNTI加扰PDCCH的方式指示UE传输相应TA信息的PDSCH资源位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过C-RNTI加扰PDCCH的方式指示UE传输相应TA信息的PDSCH资源位置为：用媒体接入控制层控制单元MACCE承载TA信息；
步骤E之后进一步包括：UE在随机接入响应窗内在各个激活的服务小区中监听以C-RNTI加扰的PDCCH，如果收到以C-RNTI加扰的PDCCH，则UE在PDCCH指示的资源位置上接收承载TA信息的MACCE，进而获得UE所属相应TA组的定时提前量信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在支持UE搜索SCell的公共搜索空间的条件下，步骤E为：
网络侧采用扩展随机接入无线网络临时标识RA-RNTI加扰PDCCH的方法指示UE随机接入响应消息的资源位置；其中，RA-RNTI＝1+t_id+10*f_id+N*(cell_index+1)，N＝60，t_id为指定PRACH资源的第一个子帧索引，取值范围为(0≤t_id<10)；f_id为该子帧指定的PRACH以频域递增顺序的索引，取值范围为(0≤f_id<6)；cell_index为eNB内唯一识别SCell的标识；
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