CN104919883A - 随机接入过程及相关装置 - Google Patents

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CN104919883A CN201280077826.7A CN201280077826A CN104919883A CN 104919883 A CN104919883 A CN 104919883A CN 201280077826 A CN201280077826 A CN 201280077826A CN 104919883 A CN104919883 A CN 104919883A
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孙鹏飞
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Abstract

介绍了不是将定时提前用于上行链路定时，而是将下行链路定时用于上行链路定时的新随机接入过程。当传播延迟短时，例如，就具有的覆盖范围小于一些预定阈值的局域小区而言，这特别可行。从移动终端的角度来看，它获得小区的下行链路定时，在基于竞争的上行链路资源中传输调度请求SR，以及响应于接收上行链路资源分配，它使用下行链路定时在所分配的上行链路资源中进行传输。终端可从系统信息获得该基于竞争的上行链路资源的配置。终端和网络从上行链路资源确定SR-RNTI，网络使用SR-RNTI来寻址上行链路资源分配，并且终端使用SR-RNTI来得到预定义搜索空间，在该搜索空间中查找上行链路资源分配。

Description

随机接入过程及相关装置
技术领域
本发明的示例性且非限制性实施方式大体上涉及无线通信系统、方法、设备及计算机程序，更具体地，涉及特别是用于具有相对小的覆盖区域的小区的随机接入过程。
背景技术
良好的文档记录近年来，特别是随着支持互联网的智能电话的广泛使用，无线业务呈爆炸式增长。人们普遍认为，这种趋势将会持续下去。近年来，通过在带宽利用率和网络架构方面的技术改进，已经满足业务量的日益增长。关于架构，使用较小小区已被证明非常有效；在过去50年里，可以预测的是，利用较小网络小区能够使容量增加2700倍。造成这种情况的一些原因涉及信道延迟较短、传播延迟较小、由给定网络接入节点处理的用户设备(UE)较少及移动性速度要求较低。在长期演进(LTE)无线接入技术中，这种小型小区概念列入局域(LA)网络范畴，这比较传统的宏小区改进许多，原因与以上所列的相同。
本发明人已经发现，通过重新设计随机接入(RA)过程，这些较小小区可进一步适合于甚至更大吞吐量效率。在当前LTE系统中，RA过程由UE在物理随机接入信道(PRACH)中传输前导码来执行。RA用作非同步UE与LTE上行链路无线接入的正交传输方案之间的接口(有关概述，参见例如Stefania Sesia，Issam Toufik，Matthew Baker，“LTE-UMTS LongTerm Evolution-From Theory to Practice Second Edition.”)。RA过程在LTE中的重要功能在于使UE能够接入网络且同步UE的上行链路(UL)传输定时。
图1为信令图，示出了在LTE系统中的基于常规竞争的RA过程[3GPPTS 36.300V11.3.0的图10.1.5.1-1(2012-09)]。当初始接入至网络时，UE通过下行链路(DL)同步知道服务接入节点(eNB)的存在，但eNB没有这个新UE的任何信息，直至UE成功地接入网络。UE随机选择它在消息1中发送的前导码，查找具有授予UE的上行链路资源的消息2，然后UE使用所授予的资源来发送消息3。在这种情况下，RA过程的重要功能在于给新UE提供在图1的消息1传输预定义前导码至eNB的机会，因此UE可以同步至UL且请求UL资源的授予(其在图1的消息2被分配)，在UL资源上发送无线资源控制(RRC)连接请求信令至eNB(其在图1的消息3的被分配资源上发送)。LTE系统在UL中利用单载波频分多址(SC-FDMA)，这意味着多个UE必须在时域中排列(align，调整)它们的UL传输，以避免符号间和小区间干扰(ISI和ICI)。对于非同步UE，诸如以上新UE或正遇到无线链接故障或切换的UE，网络可使用RA过程来估计这些UE的UL传输的定时差(timing difference，计时差)，然后通过回送定时提前(TA)命令至UE来补偿定时差。所述UE然后在使用TA对其本地传输定时进行调整之后可被UL同步。
以下是3GPP TS 36.213v10.2.0(2011-06)和TS 36.321v10.5.0(2012-03)的几个场景，它们与LTE系统中需要使用RA过程的UE相关。
·处于RRC连接(RRC-CONNECTED)状态但非上行链路同步且需要发送新上行链路数据或控制信息(诸如事件触发型测量报告)的UE；
·处于RRC连接状态但非上行链路同步且需要接收新下行链路数据的UE，将需要UL同步以传输对应ACK/NACK(确认/否定确认)回至网络；
·处于RRC连接状态且从其当前服务小区切换到目标小区的UE；
·在UE定位需要TA时，用于RRC连接状态下的定位目的；
·从RRC空闲(RRC_IDLE)状态到RRC连接状态的过渡，例如对于初始接入或跟踪区域更新；以及
·从无线链路故障恢复。
这些是示例性但非限制性场景，其中无论在LTE系统中或在利用RA过程使UE与网络同步的其他无线接入技术中，可有利地使用关于RA过程的这些教导。
发明内容
在本发明的第一示例性方面中，提供了一种用于操作无线网络的方法，所述方法包括以下步骤：利用第一随机接入过程来连接用户至第一类型的小区，其中第一随机接入过程提供定时提前给连接至第一类型小区的用户，用于从已知下行链路定时得到上行链路定时，且第一类型的特征在于具有比预定阈值更大的覆盖范围；以及利用第二随机接入过程来连接用户至第二类型的小区，其中第二随机接入过程将已知下行链路定时用于上行链路定时，且第二类型的特征在于具有比预定阈值更小的覆盖范围。
在本发明的第二示例性方面中，提供了一种用于控制无线网络的装置。所述装置包括处理系统，所述处理系统包括或以其他方式包括至少一个处理器和存储一组计算机指令的存储器。在本实施方式中，所述至少一个处理器与存储指令的所述存储器一起被设置为使所述装置：利用第一随机接入过程来连接用户至第一类型的小区，其中第一随机接入过程提供定时提前给连接至第一类型的小区的用户，用于从已知下行链路定时得到上行链路定时，且第一类型的特征在于具有比预定阈值更大的覆盖范围；以及利用第二随机接入过程来连接用户至第二类型小区，其中第二随机接入过程将已知下行链路定时用于上行链路定时，且第二类型的特征在于具有比预定阈值更小的覆盖范围。
在本发明的第三示例性方面中，提供了一种计算机可读存储器，有形地存储一组计算机可执行指令，包括：用于利用第一随机接入过程来连接用户至第一类型小区的代码，其中第一随机接入过程提供定时提前给连接至第一类型的小区的用户，用于从已知下行链路定时得到上行链路定时，且第一类型的特征在于具有比预定阈值更大的覆盖范围；及用于利用第二随机接入过程来连接用户至第二类型小区的代码，其中第二随机接入过程将已知下行链路定时用于上行链路定时，且第二类型的特征在于具有比预定阈值更小的覆盖范围。
在本发明的第四示例性方面中，提供了一种用于控制用户设备的方法，所述方法包括以下步骤：获得小区的下行链路定时；在基于竞争的上行链路资源中传输调度请求；以及响应于接收上行链路资源分配，使用下行链路定时在所分配上行链路资源中进行传输。
在本发明的第五示例性方面中，提供了一种用于控制用户设备的装置，所述装置包括处理系统，其中所述处理系统包括或以其他方式包括至少一个处理器及存储一组计算机指令的存储器。在本实施方式中，所述至少一个处理器与存储指令的所述存储器一起被设置为使所述装置至少：获得小区的下行链路定时；在基于竞争的上行链路资源中传输调度请求；以及响应于接收上行链路资源分配，使用下行链路定时在所分配上行链路资源中进行传输。
在本发明的第六示例性方面中，提供了一种有形地存储一组计算机可执行指令的计算机可读存储器，包括：用于获得小区的下行链路定时的代码；用于在基于竞争的上行链路资源中传输调度请求的代码；及用于响应于接收上行链路资源分配，使用下行链路定时在所分配上行链路资源中进行传输的代码。
在本发明的第七示例性方面中，提供了一种用于控制网络接入节点的方法，包括：从基于竞争的上行链路资源确定调度请求临时标识符，在基于竞争的上行链路资源中接收来自用户设备的调度请求；以及在根据调度请求临时标识符预定义的搜索空间内将寻址至调度请求临时标识符的上行链路资源分配发送至用户设备。
在本发明的第八示例性方面中，提供了一种用于控制网络接入节点的装置，所述装置包括处理系统，其中所述处理系统包括或以其他方式包括至少一个处理器及存储一组计算机指令的存储器。在本实施方式中，所述至少一个处理器与存储指令的所述存储器一起被设置为使所述装置至少：从基于竞争的上行链路资源确定调度请求临时标识符，来自用户设备的调度请求在基于竞争的上行链路资源中被接收；以及在根据调度请求临时标识符预定义的搜索空间内将寻址至调度请求临时标识符的上行链路资源分配发送至用户设备。
在本发明的第九示例性方面中，提供了一种计算机可读存储器，有形地存储一组计算机可执行指令，该计算机可读存储器包括：用于从基于竞争的上行链路资源确定调度请求临时标识符的代码，来自用户设备的调度请求在基于竞争的上行链路资源中被接收；及用于在根据调度请求临时标识符预定义的搜索空间内将寻址至调度请求临时标识符的上行链路资源分配发送至用户设备的代码。
下文特别详细说明这些和其他实施方式及方面。
附图说明
图1为现有技术信令图，再现了3GPP TS 36.300V11.3.0(2012-09)的图10.1.5.1-1且示出了根据常规LTE规范的基于竞争的RACH过程。
图2示出了通过不同UE的不同传输的定时，且示出了在某些条件下，通过由网络作为信号发送的定时提前未获得上行链路同步的用户设备仍可避免这些传输之间的ICI和ISI。
图3为宏eNB和局域eNB及其各自覆盖区域的鸟瞰图，且表示其中这些教导能被有利地部署的非限制性无线电环境。
图4为逻辑流程图，示出了根据本发明的某些示例性实施方式的一种用于操作无线网络的方法，以及由用于操作这种网络的在计算机可读存储器上体现的一组计算机程序指令的装置执行的结果。
图5为根据这些教导的非限制性实施方式的随机接入过程的信令图。
图6为根据这些教导的非限制性实施方式的从调度请求临时标识符SR-RNTI预定义搜索空间的示例性算法。
图7至图8为逻辑流程图，示出了根据本发明的某些示例性实施方式的一种用于控制各个用户设备和网络接入节点的方法，以及由用于控制这些装置的在计算机可读存储器上体现的一组计算机程序指令的装置执行的结果。
图9为UE和eNB的简化方块图，UE和eNB为适合于在实践本发明的示例性实施方式中使用的示例性电子设备。
具体实施方式
本文中详细说明的RA过程为在LTE系统的上下文中，但这只是通过举例方式；无论RA用在仅具有一个带宽的更传统网络中还是用在其中根据这些教导UE可能在一个分量载波上利用RA过程，以了解同一系统的另一个分量载波的相关定时信息的载波聚合部署中，这些教导都可用在其他无线接入技术中。
首先回顾与LTE系统的LA场景相关的常规RA过程，以使读者更充分地理解由这些教导提供的改进和优点。在UL传输中，传播延迟和多路径效应可导致多个UE的UL传输之间的显著不对准。考虑两个UE的简单例子，一个接近于eNB，另一个远在宏小区边缘处。两者在完全相同时刻传输，但不同传播延迟和多路径效应可导致eNB在不同时间接收这两个传输。在eNB执行其离散傅立叶变换(DFT)检测之后，这可导致显著符号间干扰(ISI)和小区间干扰(ICI)。
RA过程的一个目的则在于允许eNB估计每个UE的定时差并在UE的初始接入阶段调整传输时间。例如，随机接入响应消息(RAR，有时称为消息2，所述消息2给予UE UL资源分配)包括TA命令(长度11位)，该TA命令允许eNB在高达100km的小区半径进行补偿。但是LA网络小区的特征在于具有较小小区大小，因此具有较短信道延迟分布。由此推断，假设UE具有DL同步，UL定时差会减少。例如，200m的小区半径导致仅1.3μs往返传播延迟。因为这比当前在LTE中所使用的循环前缀(CP)长度4.7μs小得多，如下文所示，这些教导提供了一种使UL在LA场景下无需同步，使循环前缀足以处理UL定时差问题的方法。考虑更严格研究，在无UL同步过程的情况下，以下等式必须满足，以免引起任何ISI和ICI：
往返传播延迟(Round_trip_propagation_delay)+最大信道延迟＜CP长度
图2基本上示出了无ICI和无ISI采样窗口是可能的。有K个用户(UE)，每一个至eNB的传输可遵循Lk+1个可能路径之一。传播延迟取决于小区大小，CP长度从LTE规范得知。从CP长度减去传播延迟得出最大信道延迟，如通过图2“CP长度”列下方图形所示。用户#K和路径Lk+1刚超出最大可能延迟。使用如下表1所示的WINNER信道模型作为LA网络的基本信道模型进行定量分析，在B4场景室外至室内中，最大信道延迟高达487ns。这意味着，对于典型LTE CP长度4.7μs，系统可支持小区半径的无ICI和无ISI UL检测，而无需常规UL同步过程。
表1：WINNER信道模型最大延迟：
以上分析证明，从干扰避免角度来看，当它在宏LTE系统中时，常规UL同步在LA网络中可能不是必须的。换言之，在这种LA网络中，当它DL被同步时，UE可在任何时间执行UL传输。但是如上特别指出，常规RA过程的一个主要功能在于执行UL同步。因为这个功能在LA网络中可能不需要，所以以下教导详细说明如何简化LA网络的整个RA过程，以实现提高效率。
图3为作为这些教导的一个非限制性部署的宏eNB和局域eNB的概念布局。关于各eNB处于中心的圆表示该eNB的小区边界的地理范围。宏小区和LA小区示出为部分重叠，但在其他部署中，LA小区可能整个在宏小区的边界内或完全在这些边界外面。
根据下文更充分详细说明的这些教导的示例性实施方式，与用在较大宏小区中的RA过程不同，提供了一种用在LA小区中的新RA过程。实际上，这个新RA过程利用简化UL同步过程，即它将DL同步和UL同步合并为一个状态。在这个新RA过程的实施方式中，在单独RA信道与共享调度请求(SR)及RA信道之间也有自适应。存在用于RA的基于竞争的SR，存在称为SR-RNTI的临时标识符，该SR-RNTI从UE发送其SR所在的资源来确定，并且切换过程也可以简化。
下文阐述的具体例子假设，如图2定量评价所证明，对于LA场景，UL传输定时可以是基于DL同步，CP长度足够长以防止由于多个UE的定时差引起的任何ISI和ICI，其中这些定时差由于如在常规RA过程中缺乏由网络提供的TA引起。
再次考虑图3中宏小区和LA小区。LA小区范围足够小，其在小区边缘处的传播延迟(最大可能传播延迟)小于阈值，其中这种阈值如下图2“CP长度”列下方所示且在上文针对WINNER信道模型的B4场景进行计算。假使已经满足标准，LA小区可选择为为调度请求配置基于竞争的物理上行链路控制信道(PUCCH)，而不是宏eNB配置的常规PRACH。UE可通过检查系统信息块2(SIB-2)来知道在任一小区中正在使用哪个RA过程；其中宏小区将为SR配置PRACH，LA小区将为SR配置PUCCH。
当目标覆盖范围大于在无TA情况下UE可传输的范围时，就图2所示宏小区而言，(宏)eNB仍可在SIB-2中配置PRACH并利用常规RA过程。为了方便起见，这些常规RA过程称为第一类型小区的第一RA过程，其中第一类型的特征在于具有比预定阈值更大的覆盖范围(大于截止传播延迟，所述截止传播延迟实际上可能从最大传输功率或用作传播延迟或小区范围代理的一些其他度量来暗示)。
当目标覆盖范围小于阈值/范围时，(LA)小区允许移除TA机制，且LA eNB只可在SIB2中配置基于竞争的PUCCH(SR)。为了方便起见，不提供TA给用户的新RA过程称为用于第二类型的小区的第二RA过程，其中第二类型的特征在于具有比预定阈值更小的覆盖范围。LA小区从正常SR预留基于竞争的PUCCH(SR)资源，以避免可能碰撞。在更具体实施方式中，基于竞争的SR可以被分组，以将消息3的不同大小指示给LA eNB，如下文进一步详细说明。总之，对于这个第二RA过程，消息3将承载用户数据，而不是如在第一/常规RA过程中的用户的RRC竞争请求。这是可行的，因为在它在第二/新RA过程中发送消息3之前，用户将已经使UL同步，而用户仅在第二/常规RA过程中对消息3的网络响应中从网络获得TA及其UL同步。
虽然上例使用基于竞争的PUCCH(SR)，但是实际上这个用于SR的PUCCH没有理由必须受到限制，因此在某些部署中，LA eNB可将它用于基于竞争的和非基于竞争的RA两个目的。也请注意，在图2部署中，每个eNB将仅配置上述RA信道之一；对于使用新/第二RA过程的LA小区详述的PUCCH(SR)或对于使用常规/第一RA过程的宏小区详述的PRACH。
在详细说明这个新RA过程的更多细节之前，图4从具有宏eNB和LA eNB两者的网络的运营商角度概述了以上方面。方块402说明了网络运营商运行网络，使得利用第一随机接入过程来连接用户至第一类型小区，其中第一随机接入过程提供定时提前给连接至第一类型小区的用户，用于从已知下行链路定时找到上行链路定时，且第一类型的特征在于具有比预定阈值更大的覆盖范围。在方块404处，网络运营商还运行网络，使得利用第二随机接入过程以连接用户至第二类型小区，其中第二随机接入过程将已知下行链路定时用于上行链路定时，且第二类型的特征在于具有比预定阈值更小的覆盖范围。
方块402说明了第一RA过程提供TA给连接至第一类型小区的用户，用于从已知下行链路定时找到上行链路定时。这是LTE系统的常规RA过程；UE从它接收的网络信令(诸如广播系统信息)获得下行链路定时且在常规/第一RA过程期间从来自网络的专用信令中获得TA。UE对所述已知DL定时调整TA量以为其自己至所述宏小区的传输获得UL定时，所述宏小区为第一类型小区。对于第二RA过程，方块404说明了它将已知下行链路定时用于上行链路定时。即，对DL定时没有TA调整，如上所述，就图2而言，使用DL定时作为UL定时对于LA小区可以接受(在方块404处满足覆盖范围标准的LA小区)，因为短传播延迟保证与其他UE的传输不会有不当ICI或ISI。
方块406简略说明了本发明的非限制性方面，且详细说明了上例中小区如何将它们是哪种类型小区或更特定地它们正在运行哪个RA过程‘通告’给UE。具体地，第一类型小区(宏小区)的特征在于在广播系统信息(SIB-5)中为用户提供PRACH配置以与第一RA过程一起利用。同样地，第二类型小区(LA小区)的特征在于在广播系统信息(也是SIB-5)中为用户提供预留调度请求资源(用于SR的基于竞争的PUCCH)配置以根据第二RA过程来发送SR。虽然图4概述说明中未指定，但是上文详细说明了第二RA过程包括使用预留SR资源来确定SR-RNTI，以及该SR-RNTI用来区分哪个用户被授予上行链路无线资源，因为网络寻址被授予SR-RNTI的UL资源。
如上文更充分地详细说明，方块402和方块404的预定阈值在一些实施方式中可能从至少传播延迟来确定，并且第一RA过程和第二RA过程也都为基于竞争的，尽管如述，至少用在第二RA过程中的PUCCH-SR也可用于无竞争的RA过程。
以上实例详细说明了新RA过程可与常规RA过程并肩存在于网络的LA小区中，由此，宏小区提供TA给接入UE，进行UE的UL同步。现在详细说明根据一些非限制性部署的新RA过程的一些进一步详情。
UE最初未处于与小区的RRC连接状态；它可能只是被通电，或它可能已经失去连接，它试图重新建立连接。首先，UE需要获得小区的下行链路同步，它通过监听小区的广播系统信息(SI)来完成。通过解码所述SI块，UE也了解对于物理上行链路控制信道调度请求(PUCCH-SR)的小区配置，其取代所述新RA过程的PRACH。在这种情况下，UE的接入将为基于竞争的，因此它在所述PUCCH-SP中选择资源，以传输其调度请求上行链路至小区。这如图5处消息1所示，图5为针对此新RA过程的信令图。请注意，在这些教导的实施方式中，UE未在图5消息1中发送SR-RNTI；第一次，SR-RNTI由LA eNB在图5的消息2中作为信号发送。LA eNB和UE两者从UE用来发送消息1的上行链路资源计算什么是SR-RNTI；LA eNB将消息2寻址至SR-RNTI，且UE使用SR-RNTI来找到是否有某个消息2，该消息2授予UE上行链路资源。如下详述，UE也使用SR-RNTI来知道搜索空间，以查找寻址至同一SR-RNTI的某个消息2。
LA eNB然后在PUCCH-SR资源中检测UE的调度请求，且从它检测的同一上行链路资源，LA eNB确定什么SR-RNTI与它相关联。这可以认为PUCCH-SR资源与唯一SR-RNTI之间的映射。现在就SR-RNTI而言，预定义搜索空间也与所述SR-RNTI相关联，且LA eNB将其上行链路资源分配发送至UE，所述分配如图5的消息2所示。在LTE系统中，所述分配为物理下行链路控制信道PDCCH，因此UE知道此分配是用于它，所述分配寻址至SR-RNTI。因此，通过SR-RNTI，PDCCH将用于消息1的UE映射回至上行链路资源。
回到在UE侧上，它是选择特定PUCCH-SR资源来发送消息1的UE，因此，UE也从它选择的所述资源来确定SR-RNTI，然后在其存储器中查找与所述SR-RNTI相关联的预定义搜索空间。UE然后在所述搜索空间中盲测寻址至SR-RNTI的PDCCH，且从LA eNB找到消息2。下文进一步详细说明如何实现这些教导的所述搜索空间的实施。搜索空间优选分布为使得在一个频率子带中的不良信道条件不会阻碍整个RA过程。消息2为UE的上行链路资源分配，UE现已在预定义搜索空间内检测到所述分配，之后，UE使用其SR-RNTI简单地发送如图5所示的消息3以加扰任何重新传输(假设在LA小区中支持混合自动重传请求HARQ)。
在所授予上行链路资源上从UE接收消息3之后，且假设UE的竞争解决成功，网络以消息4作答，所述消息4给出常规小区无线网络临时标识符(C-RNTI)取代SR-RNTI，用于UE与LA eNB之间的进一步通信。这也不同于常规RA过程，所述常规RA过程使eNB发送临时C-RNTI(T-C-RNTI)至UE，并且如果消息3中的竞争解决标识符匹配消息4中的标识符，那么将所述临时C-RNTI提升为正式/永久C-RNTI。在这些教导中，无需临时C-RNTI，且eNB将在消息4中发送最终C-RNTI，因此，UE无需检查匹配。在一个特定但非限制性实施方式中，取代SR-RNTI的eNB的应答/消息4为C-RNTI介质接入控制元素MAC CE，其为用户设备的未来调度分配C-RNTI值。
在常规RA过程中，随机接入响应消息(消息2)利用随机接入无线网络临时标识符(RA-RNTI)进行寻址以指示检测到哪个PRACH资源。在所述新RA过程中，竞争在PUCCH-SR信道中完成，因此一些进一步细节是为了定义如何指示在图5的消息2中检测的哪个基于竞争的SR资源，该资源为在新RA过程中将上行链路授予给UE的PDCCH。本领域的技术人员应当了解几种实现方法，但是在一个实施例中，为此使用PUCCH资源指标。例如，可能有UE和LA eNB两者都知道的关系，藉此：
S R - R N T I = t i d + 10 x n P U C C H C ;
其中，tid为UE选择且用在消息1中的SR的子帧数；nc PUCCH为每个子帧内的基于竞争的SR资源指标(resource index)。
这只是一种方法，其中SR-RNTI将明白地链接至每个SR资源。通过对LA eNB的SI解码，UE将获得PUCCH-SR信道的配置，但是UE发送其消息1所位于的特定基于竞争的PUCCH-SR资源在实施方式中由UE随机选择。
无线业务量本来就是这样，许多RA方案中值得关注的是资源容量。这直接确定多少签名可被同时支持进行RA过程，从而影响多少UE可以利用RA方案。常规LTE协议支持分配6个物理资源块(PRB)的64个签名。在所述新RA过程的一个示例性部署中，从具有3倍时域扩展的码域扩展，且假设选择最大偏移每个PRB支持最多12个资源。对于新RA过程，这个选择是合理的，因为偏移通过最大信道延迟扩展来确定，而最大信道延迟扩展是非常小的，如上关于图2所述。这意味着，在每个PRB中可以支持36个签名，且2个PRB将支持64个以上所需签名(假设如果在LTE的未来版本中采用所述新RA过程，那么将需要64)。LA eNB然后可使用较小RA资源粒度灵活配置RA资源，诸如以2PRB为单位，而不是以6PRB为单位。
随着签名容量和RA资源配置的解决，我们现在转向进一步详细说明预定义搜索空间，所述搜索空间链接至SR-RNTI，且在所述搜索空间内，UE限制其盲测以在消息2中找到PDCCH。在LTE的常规RA过程中，同一PRACH资源上的随机接入响应(消息2)全部多路复用在一起且仅通过一个PDCCH进行寻址，所述PDCCH位于公共搜索空间中。在所述新RA过程的实例性但非限制性实施例中，未使用这种多路复用，因此也将寻址至不同SR-RNTI的PDCCH放置于任何公共搜索空间中，这不会有利。原因在于搜索空间对每一SR-RNT I被预定义，使每个搜索空间对UE特定而不是公共。
本领域的技术人员应当了解，实现链接至特定SR-RNTI(或其他这样的标识符)的预定义搜索空间有许多选择。图6示出了如何实现的一个非限制性实例。UE和LA eNB在它们的本地存储器中都将具有这样的公式，用于从SR-RNTI找到或以其他方式映射搜索空间，或所述公式可在它们的本地存储器中等效地实现为使用链接至用于消息1的PUCCH-SR的SR-RNTI输入的查找表。常数A和D的给定值对于LTE系统的信道协议是特定的，因此当这些教导适用于在另一个无线接入技术中实施时或当LTE协议今后可能改变时会改变。索引k表示给定UE，图6中RNTI是指上例SR-RNTI。
图7示出了从UE角度来看以上新RA过程的教导的简略说明。在方块702处，UE获得小区的下行链路定时，然后在方块704处，它在基于竞争的上行链路资源中传输调度请求，最后在方块706处，响应于接收上行链路资源分配，UE使用下行链路定时在所分配上行链路资源中进行传输。
上文详细说明的非限制性实施例的一些也在图7处进行简略说明，如由虚线所示。方块708指定在方块702处提到的下行链路定时，以及基于竞争的上行链路资源(PUCCH-SR)的配置从广播系统信息获得。在其他非限制性实施方式中，UE可从一些其他下行链路信令了解下行链路定时，诸如例如下行链路同步信号或参考信号。方块710指出，在方块706处接收的上行链路资源分配(PDCCH)寻址至调度请求临时标识符(SR-RNTI)，所述调度请求临时标识符从基于竞争的上行链路资源来确定。方块712简略说明了在方块706处接收上行链路资源分配包括：UE在针对调度请求临时标识符(SR-RNTI)预定义的搜索空间内搜索。图7处未重复上文指出的，UE可使用在方块702中获得的下行链路定时在方块706处分配的上行链路资源中传输用户数据。
图8为从eNB或其他接入节点角度来看以上新RA过程的教导的简略说明，无论LA eNB还是其他设备。方块802发现eNB从基于竞争的上行链路资源(PUCCH-SR)确定调度请求临时标识符(SR-RNTI)，其中来自UE的调度请求(消息1)被接收，然后在方块804处，eNB将寻址至调度请求临时标识符的上行链路资源分配(PDCCH，消息2)发送至UE，且eNB在根据调度请求临时标识符预定义的搜索空间内发送它。为了从eNB角度来完成简略说明，在方块806的进一步(非限制)步骤，eNB在所分配上行链路资源上从UE接收调度传输(在物理上行链路共享信道PUSCH上，消息3)；以及以寻址至调度请求临时标识符的竞争解决消息(消息4)对调度传输作答。在这种情况下，竞争解决消息利用C-RNTI取代用户设备的SR-RNTI。
利用新RA过程的以上理解，现在考虑UE使用切换过程从服务小区移动到目标小区的情况。如果目标小区足够小(参见图2讨论)，那么UE无需在目标小区获得定时提前，因此与常规做法相比，切换过程可以简化。特定地，服务小区可在其至UE的切换命令中包括上行链路授予，其中服务小区与目标小区协调。UE然后在所分配上行链路资源上简单地传输RRC连接重新配置完成消息至目标小区。
切换过程可视为在切换之前UE与目标小区一起执行的无竞争随机接入过程的特殊情况。在所述简化切换中，UE正常获得目标小区的下行链路定时，且与以上新基于竞争的RA过程一样，可以假设，它在UL中使用UE获得的目标小区的DL定时与所述目标小区同步。如上详述，这是合理的，因为最大传播延迟小于LA小区中的阈值，这将避免ICI/ISI。在常规切换过程中，服务小区将无竞争随机接入资源转发至UE，因此UE可获得目标小区的定时提前，而无需与使用随机前导码的其他UE竞争。利用所述简化切换过程，服务小区将上行链路资源分配转发至UE，因此UE可使用其目标小区的假定UL定时迅速开始至目标小区的上行链路传输，而无需执行任何随机接入过程。
这些教导的实施方式提供了以下一个或多个技术效果，特别是当在与传统宏eNB/小区相比的LA网络中实现时。有简化UL控制信道，所述简化UL控制信道利用共享SR和PUCCH信道设计。一些实施方式使更好粒度选择能够用于随机接入目的，例如eNB可选择仅使用一个PRB来支持高达36个竞争资源或使用两个PRB来支持高达72个竞争资源。与传统(legacy)LTE协议相比，这为增加随机接入容量提供了可能性。另外，所述简化RA过程避免在PDSCH中传输随机接入响应(消息2)。UE将无需在DL分组中找到UL授予，这可减少RA过程的延迟时间。最后，还有简化切换过程，这也减少了切换延迟时间。
图4和图7至图8的逻辑图可被认为示出了方法的操作及存储于计算机可读存储器中的计算机程序的执行结果以及特定方式，其中电子设备的组件被配置为使所述电子设备操作，无论这种电子设备为UE或eNB或移动性管理实体(MME)或诸如调制解调器、芯片组等的一个或多个组件。图4和图7至图8中所示的各个方块也可视为构造成执行相关的一个或多个功能的多个耦合逻辑电路元件，或存储于存储器中的一串计算机程序代码或指令的特定结果。
这些方块以及它们代表的功能为非限制性实例，且可在各种组件中实现，诸如集成电路芯片及模块，并且本发明的示例性实施方式可在体现为集成电路的装置中实现。集成电路或电路可包括用于体现数据处理器(或多个数据处理器)、数字信号处理器(或多个数字信号处理器)、基带电路和射频电路中的至少一个或多个的电路系统(以及可行固件)，该电路可被配置为根据本发明的示例性实施方式进行操作。
这样的电路/电路系统(circuitry)实施方式包括以下任何一项：(a)纯硬件电路实施(诸如在仅模拟和/或数字电路系统中的实施)和(b)电路和软件(和/或固件)的组合，诸如：(i)一个或多个处理器的组合或(ii)一个或多个处理器/软件(包括一个或多个数字信号处理器)的一部分、软件和一个或多个存储器，它们一起工作以促使装置(诸如移动电话/UE)执行在图4和图7至图8简略说明的各种功能，以及(c)电路，诸如一个或多个微处理器或一个或多个微处理器的一部分，即使软件或固件实际上不存在，它们也需要软件或固件进行操作。‘电路系统’的这种定义适用于本申请中所有使用的此术语，包括在任何权利要求中。作为又一实例，如在本申请中使用，术语“电路系统”也将包括仅仅处理器(或多个处理器)或处理器(或多个处理器)的一部分及其所附软件和/或固件的实施。例如，术语“电路系统”也包括基带集成电路或移动电话/UE用的专用处理器集成电路或服务器中的类似集成电路、蜂窝式网络设备或根据这些教导操作的其他网络设备。
现在参考图9，用于示出适用于实现本发明的示例性实施方式的各种电子设备和装置的简化方块图。图9中，eNB 22适于经由无线链路21与装置进行通信，诸如移动终端或UE 20。eNB 22可为使用授权频带(在一些实施方式中，也使用未授权频带)的任何无线网络的任何接入节点(包括选频直放站)，诸如LTE、LTE-A、GSM、GERAN、WCDMA及类似物。运营商网络还包括网络控制元件，诸如移动性管理实体MME和/或服务网关SGW 24或无线网络控制器RNC，所述无线网络控制器RNC提供与进一步网络(例如，公共交换电话网络PSTN和/或数据通信网络/互联网)的连接，eNB 22为运营商网络的一部分。
UE 20包括：处理装置，诸如至少一个数据处理器(DP)20A；存储装置，诸如至少一个计算机可读存储器(MEM)20B，存储至少一个计算机程序(PROG)20C；通信装置，诸如传输器TX 20D和接收器RX 20E，用于经由一个或多个天线20F与eNB 22进行双向无线通信。算法或查找表也存储于参考数字20G处的MEM 20B中，藉此，UE 20可从PUCCH-SR确定SR-RNTI且从SR-RNTI确定搜索空间，如以上实施方式中进行不同说明。该单元20G还通知UE何时它可使用小区的下行链路定时作为其上行链路定时，诸如何时它查看构成PUCCH-SR而不是PRACH的小区的SI。
eNB 22也包括：处理装置，诸如至少一个数据处理器(DP)22A；存储装置，诸如至少一个计算机可读存储器(MEM)22B，存储至少一个计算机程序(PROG)22C；和通信装置，诸如传输器TX 22D和接收器RX 22E，用于经由一个或一个以上天线22F与UE 20进行双向无线通信。eNB 22在方块22G处存储类似映射/算法/查找表，用于在PUCCH-SR、SR-RNTI与搜索空间之间移动，如以上对于方块20G处UE详细说明的。
虽然对于UE 20或eNB 22没有特别示出，但是这些设备也假设为包括作为它们无线通信装置一部分的调制解调器和/或芯片组，所述芯片组可能或可能不内置至这些设备20、22内的RF前端芯片上，并且所述芯片组也利用假设UL定时和SR-RNTI/PUCCH-SR/搜索空间映射的规则进行操作，如上详细说明。
在UE 20中的PROG 20C中至少一个PROG假设为包括一组程序指令，当由相关联的DP 20A执行时，该组程序指令使所述设备能够根据本发明的示例性实施方式进行操作，如上所述。eNB 22也具有存储于其MEM22B中的软件以实现这些教导的某些方面。在这些方面，本发明的示例性实施方式可至少部分通过存储于MEM 20B、22B上的由UE 20的DP 20A和/或eNB 22的DP 22A可执行的计算机软件、或通过硬件、或通过有形存储软件与硬件(和有形存储固件)的组合实现。实现本发明的这些方面的电子设备无需为整个设备，如图9所示，或可为其一个或一个以上组件，诸如上述有形存储软件、硬件、固件和DP或片上系统SOC或专用集成电路ASIC。
通常，UE 20的各种实施方式可包括但不限于具有无线通信功能的个人便携式数字设备，包括但不限于蜂窝式电话、导航设备、膝上型/桌上型/平板计算机、数字相机和音乐设备及互联网电器。
计算机可读MEM 20B、22B的各种实施方式包括适合于本地技术环境的任何数据存储技术类型，包括但不限于基于半导体的存储器设备、磁性存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器、可移动存储器、盘式存储器、快闪存储器、DRAM、SRAM、EEPROM及类似物。DP 20A、22A的各种实施方式包括但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和多核处理器。
鉴于前述说明，对于本领域技术人员来说，本发明的前述示例性实施方式的各种修改和调整可能变得显而易见。虽然上文在LTE和LTE-A系统上下文中已经说明了示例性实施方式，如上所述，但是本发明的示例性实施方式并不限于仅用于这一种特定类型的无线通信系统。
此外，可有利地使用以上非限制性实施方式的各种特征的一些特征，而无需对应使用其他所述特征。前述说明因此应当视为仅仅说明本发明的原理、教导和示例性实施方式，而非对其限制。

Claims (45)

1.一种用于操作无线网络的方法，包括：
利用第一随机接入过程来连接用户至第一类型的小区，其中所述第一随机接入过程向连接至所述第一类型的小区的所述用户提供定时提前，用于从已知下行链路定时得到上行链路定时，并且所述第一类型的特征在于具有比预定阈值大的覆盖范围；以及
利用第二随机接入过程来连接用户至第二类型的小区，其中所述第二随机接入过程将已知下行链路定时用于所述上行链路定时，并且所述第二类型的特征在于具有比预定阈值小的覆盖范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定阈值从至少传播延迟来确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一随机接入过程和所述第二随机接入过程两者都是基于竞争的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：
所述第一类型的小区的特征在于在广播系统信息中为用户提供物理随机接入信道的配置以与所述第一随机接入过程一起利用；以及
所述第二类型的小区的特征在于在广播系统信息中为用户提供预留调度请求资源的配置以根据所述第二随机接入过程发送调度请求。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二随机接入过程包括使用所述预留调度请求资源来确定调度请求无线网络临时标识符(SR-RNTI)，所述调度请求无线网络临时标识符被用来区分哪个用户被授予上行链路无线资源。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，任何给定小区可被配置为基于所述给定小区的所述覆盖范围来利用所述第一随机接入过程和所述第二随机接入过程中的任一个。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述第二随机接入过程的特征在于上行链路发送的上行链路调度请求使用所述已知下行链路定时并且与所述已知下行链路定时无偏移。
8.一种用于控制无线网络的装置，所述装置包括处理系统，所述处理系统包括至少一个处理器和存储一组计算机指令的存储器；
其中，所述处理系统被配置为使所述装置至少：
利用第一随机接入过程来连接用户至第一类型的小区，其中所述第一随机接入过程向连接至所述第一类型的小区的所述用户提供定时提前，用于从已知下行链路定时得到上行链路定时，并且所述第一类型的特征在于具有比预定阈值大的覆盖范围；以及
利用第二随机接入过程来连接用户至第二类型的小区，其中所述第二随机接入过程将已知下行链路定时用于所述上行链路定时，并且所述第二类型的特征在于具有比预定阈值小的
覆盖范围。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述预定阈值从至少传播延迟来确定。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述第一随机接入过程和所述第二随机接入过程两者都是基于竞争的。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其中：
所述第一类型的小区的特征在于在广播系统信息中为用户提供物理随机接入信道的配置以与所述第一随机接入过程一起利用；以及
所述第二类型的小区的特征在于在广播系统信息中为用户提供预留调度请求资源的配置以根据所述第二随机接入过程发送调度请求。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二随机接入过程包括使用所述预留调度请求资源来确定调度请求无线网络临时标识符(SR-RNTI)，所述调度请求无线网络临时标识符被用来区分哪个用户被授予上行链路无线资源。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其中，任何给定小区可被配置为基于所述给定小区的所述覆盖范围来利用所述第一随机接入过程和所述第二随机接入过程中的任一个。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的装置，其中，所述第二随机接入过程的特征在于上行链路发送的上行链路调度请求使用所述已知下行链路定时并且与所述已知下行链路定时无偏移。
15.一种有形地存储一组计算机可执行指令的计算机可读存储器，包括：
用于利用第一随机接入过程来连接用户至第一类型的小区的代码，其中，所述第一随机接入过程向连接至所述第一类型的小区的所述用户提供定时提前，用于从已知下行链路定时得到上行链路定时，并且所述第一类型的特征在于具有比预定阈值大的覆盖范围；以及
用于利用第二随机接入过程来连接用户至第二类型的小区的代码，其中，所述第二随机接入过程将已知下行链路定时用于所述上行链路定时，并且所述第二类型的特征在于具有比预定阈值小的覆盖范围。
16.根据权利要求1所述的计算机可读存储器，其中，所述预定阈值从至少传播延迟来确定。
17.根据权利要求15或16所述的计算机可读存储器，其中，所述第一随机接入过程和所述第二随机接入过程两者都是基于竞争的。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的计算机可读存储器，其中：
所述第一类型的小区的特征在于在广播系统信息中为用户提供物理随机接入信道的配置以与所述第一随机接入过程一起利用；以及
所述第二类型的小区的特征在于在广播系统信息中为用户提供预留调度请求资源的配置以根据所述第二随机接入过程发送调度请求。
19.根据权利要求18所述的计算机可读存储器，其中，所述第二随机接入过程包括使用所述预留调度请求资源来确定调度请求无线网络临时标识符(SR-RNTI)，所述调度请求无线网络临时标识符被用来区分哪个用户被授予上行链路无线资源。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的计算机可读存储器，其中，任何给定小区可被配置为基于所述给定小区的所述覆盖范围来利用所述第一随机接入过程和所述第二随机接入过程中的任一个。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的计算机可读存储器，其中，所述第二随机接入过程的特征在于上行链路发送的上行链路调度请求使用所述已知下行链路定时并且与所述已知下行链路定时无偏移。
22.一种用于控制用户设备的方法，包括：
获得小区的下行链路定时；
在基于竞争的上行链路资源中传输调度请求；以及
响应于接收上行链路资源分配，使用所述下行链路定时在分配的上行链路资源中进行传输。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，从广播系统信息获得所述基于竞争的上行链路资源的配置，以及从下行链路或广播信令获得所述下行链路定时。
24.根据权利要求22至23中任一项所述的方法，其中，所述上行链路资源分配被寻址到从所述基于竞争的上行链路资源确定的调度请求临时标识符。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，接收所述上行链路资源分配包括：所述用户设备在针对所述调度请求临时标识符预定义的搜索空间内搜索。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，其中，所述用户设备使用所述下行链路定时在所述分配的上行链路资源中传输用户数据。
27.一种用于控制用户设备的装置，所述装置包括处理系统，所述处理系统包括至少一个处理器和存储一组计算机指令的存储器；
其中，所述处理系统被配置为使所述装置至少：
获得小区的下行链路定时；
在基于竞争的上行链路资源中传输调度请求；以及
响应于接收上行链路资源分配，使用所述下行链路定时在分配的上行链路资源中进行传输。
28.根据权利要求27所述的装置，其中，从广播系统信息获得所述基于竞争的上行链路资源的配置，以及从下行链路或广播信令获得所述下行链路定时。
29.根据权利要求27至28中任一项所述的装置，其中，所述上行链路资源分配被寻址到从所述基于竞争的上行链路资源确定的调度请求临时标识符。
30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述处理系统被配置为使所述装置通过在针对所述调度请求临时标识符预定义的搜索空间内搜索所述上行链路资源分配来接收所述上行链路资源分配。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的装置，其中，所述用户设备使用所述下行链路定时在所述分配的上行链路资源中传输用户数据。
32.一种有形地存储一组计算机可执行指令的计算机可读存储器，包括：
用于获得小区的下行链路定时的代码；
用于在基于竞争的上行链路资源中传输调度请求的代码；以及
用于响应于接收上行链路资源分配而使用所述下行链路定时在分配的上行链路资源中进行传输的代码。
33.根据权利要求32所述的计算机可读存储器，其中，从广播系统信息获得所述基于竞争的上行链路资源的配置，以及从下行链路或广播信令获得所述下行链路定时。
34.根据权利要求32至33中任一项所述的计算机可读存储器，其中，所述上行链路资源分配被寻址到从所述基于竞争的上行链路资源确定的调度请求临时标识符。
35.根据权利要求34所述的计算机可读存储器，其中，用于传输的所述代码包括：用于在针对所述调度请求临时标识符预定义的搜索空间内搜索所述上行链路资源分配的代码。
36.根据权利要求32至35中任一项所述的计算机可读存储器，其中，用户设备使用所述下行链路定时在所述分配的上行链路资源中传输用户数据。
37.一种用于控制网络接入节点的方法，包括：
从基于竞争的上行链路资源确定调度请求临时标识符，在所述基于竞争的上行链路资源中接收来自用户设备的调度请求；以及
在根据所述调度请求临时标识符预定义的搜索空间内向所述用户设备发送被寻址到所述调度请求临时标识符的上行链路资源分配。
38.根据权利要求37所述的方法，进一步包括：
从所述用户设备接收在分配的上行链路资源上的调度传输；以及
以被寻址到所述调度请求临时标识符的竞争解决消息对所述调度传输进行答复，其中，所述竞争解决消息利用小区无线网络临时标识符C-RNTI替代所述用户设备的所述调度请求临时标识符。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，对所述调度传输进行答复包括发送C-RNTI介质接入控制元素MAC CE至所述用户设备以分配C-RNTI值用于所述用户设备的未来调度。
40.一种用于控制网络接入节点的装置，所述装置包括处理系统，所述处理系统包括至少一个处理器和存储一组计算机指令的存储器；
其中，所述处理系统被配置为使所述装置至少：
从基于竞争的上行链路资源确定调度请求临时标识符，在所述基于竞争的上行链路资源中接收来自用户设备的调度请求；以及
在根据所述调度请求临时标识符预定义的搜索空间内向所述用户设备发送被寻址到所述调度请求临时标识符的上行链路资源分配。
41.根据权利要求40所述的装置，其中，所述处理系统被配置为使所述装置进一步：
从所述用户设备接收在分配的上行链路资源上的调度传输；以及
以被寻址到所述调度请求临时标识符的竞争解决消息对所述调度传输进行答复，其中，所述竞争解决消息利用小区无线网络临时标识符C-RNTI替代所述用户设备的所述调度请求临时标识符。
42.根据权利要求41所述的装置，其中，所述处理系统配置为使所述装置通过发送C-RNTI介质接入控制元素MAC CE至所述用户设备以分配C-RNTI值用于所述用户设备的未来调度来对所述调度传输进行答复。
43.一种有形地存储一组计算机可执行指令的计算机可读存储器，包括：
用于从基于竞争的上行链路资源确定调度请求临时标识符的代码，在所述基于竞争的上行链路资源中接收来自用户设备的调度请求；以及
用于在根据所述调度请求临时标识符预定义的搜索空间内向所述用户设备发送被寻址到所述调度请求临时标识符的上行链路资源分配的代码。
44.根据权利要求43所述的计算机可读存储器，进一步包括：
用于从所述用户设备接收在分配的上行链路资源上的调度传输的代码；以及
用于以被寻址到所述调度请求临时标识符的竞争解决消息对所述调度传输进行答复的代码，其中，所述竞争解决消息利用小区无线网络临时标识符替代所述用户设备的所述调度请求临时标识符。
45.根据权利要求43所述的计算机可读存储器，其中，用于对所述调度传输进行答复的代码操作为发送C-RNTI介质接入控制元素MACCE至所述用户设备以分配C-RNTI值用于所述用户设备的未来调度。
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