CN1190991C - 在随机接入信道中利用时间偏移编码信息 - Google Patents

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Abstract

一种无线电通信系统，具有用于从辅助站向主站传送数据(214)的随机接入信道，这种信道供辅助站使用，当不实际从事呼叫时发送数据(214)给主站。通过使接入请求(202)以相对于它的时隙的边界(302)的时偏范围发送，对于请求接入随机接入信道的辅助站可利用更多的自由度。这使得能够通过增加由接入请求202发送到主站的信息量明显改善资源分配的效率。

Description

在随机接入信道中利用 时间偏移编码信息
技术领域
本发明涉及一种具有用于从辅助站到主站传输的随机接入信道的无线电通信系统，并且还涉及在这种系统中使用的主站和辅助站以及涉及操作这种系统的方法。尽管本说明书具体参见出现的通用移动电信系统(UMTS)描述一个系统，但应理解，所描述的技术同样可应用于在其它的移动无线电系统中使用。在这个说明书中，术语随机接入分组信道是指在其上进行随机接入分组传输的逻辑信道，通常由许多不同的物理信道组成。
背景技术
随机接入信道是无线电通信系统的一个通常的部件，使移动站(MS)能够发送短消息给基站(BS)。这些应用包括在该MS接通时到该BS的信令，当该MS不从事呼叫时发送数据分组给该BS，和请求该BS分配资源为该MS使用。
在系统中当不实际从事呼叫时移动站通常需要发送数据分组给该BS，提供具有与标准随机接入信道类似特征的随机接入分组信道但用于从MS向该BS传输小和中等大小的分组，这是一种优点。
在为UMTS开发的方案的一个实施例中，有许多对于MS可用的随机接入分组信道。利用16种可用的特征标记之一对由该MS发送的对于接入分组信道资源的请求进行编码。每个特征标记对应于由该MS请求的所需特定资源的请求，例如一个具有特定位速率的信道。如果可得到使用的合适资源，则该BS将它分配给该请求的MS。
这种方案的问题是在接入过程中可传输有限数量的信息，因为只可得到有限数量的特征标记和信道。这个问题减小了在该系统中资源分配的效率。
发明内容
本发明的目的是提供具有改善的资源分配的随机接入分组信道。
根据本发明的第一方面，提供一种具有用于从辅助站到主站传输的随机接入信道的无线电通信系统，该辅助站具有用于在多个可利用的时偏(time offset)之一上通过传输接入前置码(preamble)来请求分配随机接入信道资源的装置，而该主站具有用于接收该接入前置码、用于确定其时偏和用于发送表示所请求的资源是否可得到的接入确认的装置，其中该接入前置码的传输时偏还提供关于该资源分配请求的信息。
根据本发明的第二方面，提供一种在无线电通信系统中使用的主站，该无线电通信系统具有用于从辅助站到该主站传输的随机接入信道，其中提供用于接收由该辅助站发送的接入前置码、用于确定在多个可利用时偏的哪一个时偏上发送该接入前置码、用于从该接入前置码中确定该辅助站请求被分配哪个随机接入信道资源和用于发送表示所请求的资源是否可得到的接入确认的装置，其中该接入前置码的传输时偏还提供关于该资源分配请求的信息。
根据本发明的第三方面，提供一种用于在无线电通信系统中使用的辅助站，该无线电通信系统具有用于至主站传输的随机接入信道，其中提供用于在多个可用的时偏之一上通过传输接入前置码来请求分配随机接入信道资源的装置，其中该接入前置码的传输时偏还提供关于该资源分配请求的信息。
根据本发明的第四方面，提供一种操作无线电通信系统的方法，该无线电系统具有用于从辅助站到主站传输的随机接入信道，该方法包括：该辅助站在多个可利用的时偏之一通过传输接入前置码来请求分配随机接入信道资源；和该主站接收该接入前置码，确定其时偏并发送表示所请求的资源是否可得到的接入确认，其中该接入前置码的传送时偏还提供关于该资源分配请求的信息。
附图说明
现在将通过举例，参考附图描述本发明的实施方案，其中：
图1是一无线电通信系统的框图；
图2表示一基本的随机接入分组信道方案；
图3表示改进的随机接入分组信道方案，其前置码和争用解决前置码的传输时间可能偏移；和
图4是表示根据本发明的方法使用定时偏移试图接入一个随机接入分组信道的流程图。
在这些附图中，相同的标号用于表示对应的特征。
具体实施方式
参看图1，一无线电通信系统包括主站(BS)100和多个辅助站(MS)110。该BS100包括：一个微控制器(μc)102；连接到天线装置106的收发信机装置(Tx/Rx)104；用于改变发送功率电平的功率控制装置(PC)107；和用于连接到PSTN或其它适合网络的连接装置108。每个MS110包括：一个微控制器(μc)112；连接到天线装置116的收发信机装置(Tx/Rx)114；和用于改变发送功率电平的功率控制装置(PC)118。在下行信道122上进行从BS100到MS110的通信，而在上行信道124上进行从MS110到BS100的通信。
在图2中示出了在频分双工系统工作的随机接入分组信道的基本方案，上行信道124画在下行信道122的上面。在接入阶段，该MS110在特定的接入时隙中以低功率电平发送利用16个可能的特征标记之一编码的前置码(P)202。特征标记是一种信号，其特征在于由特定的位序列调制的它的加扰码和多路化码。通过为该调制定义一组相互正交的位序列可获得一组相互正交的特征标记。因此，通过改变该加扰码或该多路化码(即该物理信道)，或通过使用不同的相互正交的位序列组可以获得不同的特征标记组。另一方面，可以用这种方式定义一个较大的特征标记组，以便具有低的互相关性，而不是严格地正交。尽管本说明书涉及16个特征标记的组，但不同的实施方案可采用具有不同特征标记数量的组。
将每个可利用的特征标记映象到该分组信道的单一位速率上。可由该BS100预先确定或规则地广播该可利用的特征标记组，和特征标记与位速率之间的映象。该MS110选择一个特征标记，用于编码与它所需要的位速率对应的前置码202。如果有与该需要位速率对应的可利用的多个特征标记，该MS110任意地选取一个。如果该BS100对该前置码进行了正确的接收和译码，则它发送一个前置码确认(A)206。在图2所示的例子中，在发送了第一个前置码202之后，在分配给它的时隙204(例如可为1ms的长度)中未返回确认。因此，该MS110以更高的功率电平发送另一个前置码202。由该BS100对此进行接收和译码，该BS100发送确认206，从而完成该接入阶段。
除了通知该MS110已经收到了它的前置码202之外，对该请求的资源可以得到的信号，该确认206可是正的，或对于在使用中和对该MS110否定接入的信号，该确认206可为负的。可由对该特征标记的相位倒相(对于某个标准或导频信号)的BS100表示负的确认(NACK)。另外，由BS100用于确认所使用的某些特征标也可用作NACK。
对于每个接入时隙该BS100将只发送一个确认，然而发送了许多前置码202。用于该选择的一个基础可以是用最高的功率确认该接收的前置码202。通常由MS110使用开环功率控制未确定MS110发送该前置码202所用的初始功率电平。故与接近于该BS的另一MS110相比，MS110并不处于不利的地位。如果发送多个前置码202而对每个前置码用不同的特征标记进行编码。则每个MS应知道是否它的前置码被正确地接收到。然而，多个MS110选择同一特征标记是可能的，因此相信它的前置码202被接收到了。如果这些移动站110的每个开始发送它的数据，其结果将是碰撞，则很可能没有数据能够被正确地接收到。
为了减少发生这种情况，在表示该请求的资源可以得到的确认发送之后可跟着一个争用解决阶段。发送与BS100的确认对应的用特征标记编码的前置码202的每个SM110现在还发送一个争用解决前置码(CP)208。将这个前置码208利用从另一组16个可能的特征标记中任选的一个特征标记进行编码。这一组可以与用于接入前置码202的一组不同(通过改变该组的调制位序列，加扰码或多路化码)，或另一种在接入和争用解决阶段之间可共享该组特征标记。然后，该BS100发布一个与该选择的前置码208对应的争用解决确认(CA)210，例如用最高的功率接收前置码208，确认210使该MS110发送它的数据。所以，如果多个MS110选择同一个接入前置码202，也选择同一争用解决前置码208的机会是很少的。可以与该争用解决确认210基本相同的时间或甚至作为该确认210的部分，任选地发送信道分配消息，如在我们的共同未决国际专利申请PCT、EP 00/06988(我们的参考号为PHGB000003)中所公开的。
在这个争用解决阶段之后，该BS100开始发送物理控制信道(PCCH)212，它包括命令MS110根据需要调整它的发送功率的功率控制信息，MS110在该分配的分组信道上发送多个数据分组(PKT)214，通常是在与该前置码发送所用的那些不同的物理信道上。该PCCH212可与数据214的发送同时开始，或在它之前，足以使在数据发送之前适应闭环功率控制。
对于上述基本方案的一个特殊的问题是，该接入前置码202的可用选择数量限制了资源分配的效率。例如，在对于UMTS的实施方案中，有16个特征标记和12个随机接入子信道可利用，故给出了总共196个自由度。
图3表示在根据本发明所做的系统中如何解决这一问题。对于该接入时隙的边界302(它本身是由对于由BS100发送的定时信号定义的)该接入前置码202的传输时间可以是偏移Toff。该接入前置码202和争用解决前置码208二者包括4096个片，而该接入时隙的长度是5120个片。通过使256片的倍数的定时偏移Toff，可能有高达19个Toff的不同的非零值，而不引起关于哪个时隙包含前置码202，208的模糊。当Toff＝0时，该系统的性质与没有定时偏移可能性的系统是相同的，从而使之回到了与老的MS110的兼容性。
该定时偏移Toff最好超前该前置码202，208的传输时间，因为在它的发送中的任何延迟可能意味着该BS100不能在时间上检测该前置码，以便在适当的时隙发送一个接入确认206。
该争用解决前置码208的定时偏移最好与该接入前置码202相同，以使当来自该同一MS110时该BS100能容易识别该两个前置码202，208。
最好在下行信道122中没有定时偏移，以使不管所用的定时偏移如何接入前置码202的确认206都是相同的。这使得在争用解决阶段中在偏移和非偏移发送之间的碰撞解决了。该定时偏移的使用还有增加在该争用解决阶段的可利用的不同信号的数量的优点，从而降低了未解决碰撞的可能性。
更多自由度的可利用性(在这里所述的实施方案中是19倍)使得进行更明显有效的资源分配。例如，在该信道分配的情况中，它使得能有比特征标记的数量更多的位速率可用。它还减少了碰撞的可能性，否则由许多MS110通常请求相同的位速率将是不可接受的。
根据本发明做出的系统能够以许多方式利用更大数量的自由度。对于特征标记、信道和(非零)定时偏移的每种组合的可能分配包括以下(或者单个地或以组合形式)：
·作为特定位速率的请求；
·作为特定接入种类(利用相关的优先权)的请求；
·作为附加资源(例如共享下行信道)的请求；
·用于表示消息的优先权；
·用于表示要发送的分组的长度(最小或最大长度)；
·供特定的MS110使用；和
·供使用一组更高层消息的MS110使用。
这些分配的某个可减少需要包括在该数据分组214中的高层信息的数量。例如，如果指定一个特定的MS110专用这些可能的上行信号的一个子集，则使该BS100被自动地告知它的标识，而无需包括在该数据分组214中。在分组传输上这种开销的减少对于低数据速率应用可能是特别有用的。可将同样的原理应用到其它共同使用高层信息的项目中。其它的分配可改善系统响应性。例如，表示要发送的分组的最小长度，使得如果它没有接收到该表示的最小长度该BS100发送一个ARQ(自动的重复请求)给该MS110。表示分组的最大长度使BS100改善它计划的资源分配。
作为上述方案的变种，该前置码特征标记可以只起该接入尝试的标识的作用，而可由该定时偏移和由该MS110选择的子信道来传输与该资源分配请求相关的信息。
在图4中示出了概括对于试图接入分组信道资源MS110的根据本发明方法的流程图。当MS110具有在该随机接入分组信道上发送的数据时，在步骤402该方法开始。在步骤404，该MS110首先选择一个与所请求资源对应的特征标记，例如所请求的位速率。接下来在步骤406，MS110确定适当的定时偏移Toff，例如表示它的身份或紧急的数据传输。选择了这些参数以后，在步骤408该MS110试图通过发送一个或多个接入前置码202和争用解决前置码208接入该分组信道，如上所述的。
在另一些实施方案中，可不需在图3中所示的所有特征。例如，内环上行功率控制可不是主要的，故该PCCH212可以不出现。该碰撞分辨部分可不是主要的，在这种情况，该争用解决前置码208和确认210消息可以不出现。这些变化的结果会更简化实施，但代价是Eb/No性能更差，并增加了消息部分的碰撞概率。在某些情况中，通过接入子信道，特征标记和时偏的选择可以传送所有需要的信令信息，在这种情况，可无需该消息部分，可以省略。作为通过参考该前置码特征标记选择该位速率的替代，可由该MS110确定它并可由该消息部分214中的信令表示它。
除了在如上所述的它在FDD系统中的应用之外，可将本发明应用到其它种类的通信系统中。例如，假如该上行传输发生在对于该下行传输的不同时隙中，则可将它用在时分多址(TDMA)系统中。
上述的这些实施方案涉及分组传输。然而，可将同样的原理等同地应用到其中的电路为数据传输而建立的系统中。
通过阅读本公开文本，对于本领域的技术人员来说其它的修改是显而易见的。这些修改可包括在该设计、制造和无线电通信系统的使用中已知的其它特征和它的部件，可将它们用于替代这里所述的特征或加到其上。尽管在本申请中表述的权利要求书为对特征的特定组合，但应理解，本申请的公开范围还包括任何新的特征或这里所公开特征的任何新的明显的或隐含的组合或它们的任何推广，不管是否涉及在任何权利要求中所述的相同发明，也不管它是否减轻任何或所有的与本发明所解决的相同技术问题。因此该申请人指出，在本申请或从中得出的任何其它申请的实施中可对于这些特征和/或特征的组合而形成新的权利要求。
在本说明书中，在部件之前所述的词“一个”并不排除多个这种部件的存在。另外，词“包括”并不排除所列举之外的其它部件或步骤的存在。
工业实用性
可将本发明应用到广泛的无线电通信系统领域，例如OMTS。

Claims (12)

1.一种无线电通信系统，具有：
用于从移动站到基站传输的随机接入信道；
移动站，具有用于通过在多个可利用时偏之一上传输一个接入前置码来请求分配随机接入信道资源的装置；和
基站，具有用于接收该接入前置码、用于确定其时偏和用于发送表示所请求的资源是否可得到的接入确认的装置；
其中该接入前置码的传输时偏还提供关于该资源分配请求的信息。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于：
该移动站具有用于为了响应该接入确认的接收而在多个可利用时偏之一上发送一个争用解决前置码的装置；和
该基站具有用于接收该争用解决前置码、用于确定其时偏和用于发送表示是否已允许该移动站接入所请求资源的争用解决确认的装置。
3.一种在具有用于从移动站到基站传输的随机接入信道的无线电通信系统中使用的基站，其中该基站包括：
用于接收由该移动站发送的接入前置码的装置；
用于确定在多个可利用时偏之中的哪一个时偏上发送该接入前置码的装置；
用于从该接入前置码和时偏中确定该移动站请求被分配哪个随机接入信道资源的装置；和
用于发送表示所请求的资源是否可得到的接入确认的装置；
其中该接入前置码的传输时偏还提供关于该资源分配请求的信息。
4.根据权利要求3的基站，其特征在于：提供用于接收由该移动站为了响应该接入确认的接收而发送的争用解决前置码、用于确定在多个可利用时偏之中的哪一个时偏上发送该争用解决前置码和用于发送表示是否已允许该移动站接入所请求资源的争用解决确认的装置。
5.一种在具有用于至基站传输的随机接入信道的无线电通信系统中使用的移动站，该移动站包括用于通过在多个可利用时偏之一上传输一个接入前置码来请求分配随机接入信道资源的装置，其中该接入前置码的传输时偏还提供关于该资源分配请求的信息。
6.根据权利要求5的移动站，其特征在于：提供用于从该基站接收表示成功接收该接入前置码的接入确认和用于为了响应接收该接入确认而在多个可利用时偏之一上发送一个争用解决前置码的装置。
7.根据权利要求5或6的移动站，其特征在于：多个可利用时偏之中的任何一个时偏的使用导致在无偏移发送该接入前置码的时间之前传输该接入前置码。
8.根据权利要求6的移动站，其特征在于：用于传输该接入前置码和争用解决前置码的时偏是相同的。
9.一种用于操作具有用于从移动站到基站传输的随机接入信道的无线电通信系统的方法，该方法包括：
该移动站通过在多个可利用时偏之一上传输一个接入前置码来请求分配随机接入信道资源；和
该基站接收该接入前置码、确定其时偏并发送表示所请求的资源是否可得到的接入确认；
其中该接入前置码的传输时偏还提供关于该资源分配请求的信息。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于：该传输时偏表示该移动站的身份。
11.根据权利要求9的方法，其特征在于：该传输时偏表示该移动站所要求的位速率。
12.根据权利要求9的方法，其特征在于：该传输时偏表示该移动站的资源请求的优先权。
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