CN1204763C - 无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，通过启用快速物理接入信道FPACH信道其后续的保留比特作为显示信令拒绝UE接入的办法，即取出FPACH的9个保留比特中的一位，定义为ACK/NAK字段，既节省了该UE的电池消耗，也降低了这种重传过程对于整个系统的干扰。在无线环境非常恶劣情况或者资源紧张情况下，避免了UF无谓的反复增加功率重发签名。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，尤其涉及第三代移动通信系统(3G)中的TD-SCDMA无线接入技术及随机接入过程。
背景技术
在现有技术中，TD-SCDMA的接入过程大致如下：
1、移动终端(UE，User Equipment)解调下行同步信道(DwPCH，Downlink Pilot Channel)，获得下行同步。UE设置签名重传计数器、签名初始发送功率、签名发射功率增加步长。
2、功率UE随机选取8个上行同步码(SYNC-UL)(也称为前导签名Preamble Signature)中的一个，通过上行同步信道(UpPCH，Uplink Pilot Channel)向基站(NodeB)发起上行同步。
3、NodeB收到UpPCH后，如果同意UE此次接入，则通过快速物理接入信道(FPACH，FastPhysical Access Channel)通知UE。FPACH上携带有该UE此次使用的SYNC-UL，该UE发送高层消息对应的物理随机接入信道(PRACH，Physical Random Access Channel)以及相应的同步，功率调整信息。FPACH信息比特描述如下表所示：
| 信息字段名 | 长度(比特) |
| 签名号 | 3(MSB) |
| 相对子帧 | 2 |
| 接收到的UpPCH启始位置(UpPCHPOS) | 11 |
| RACH消息发送功率水平 | 7 |
| 保留比特(缺省值：0) | 9(LSB) |
4、当UE的签名号(Signature Reference Number)与自身发送的SYNC-UL相等时，认为是对自身己的接入回应。UE在经过相对子帧(Relative Sub-Frame Number)后(即0表示1个子帧、1表示2个子帧后、2表示3个子帧后、3表示4个子帧后)，根据UpPCHpos调整发射位置，实现上行同步，根据RACH消息发送功率水平(Transmit Power Level Command for RACHmessage)决定其发射功率。然后，UE物理层向媒体接入层(MAC，Medium Access Control)上报接入成功“ACK”，通过PRACH成功发送随机接入消息。结束整个物理层随机接入过程。
5、如果UE在最大等待时间之内未接到对自身回应的FPACH，UE签名重传计数器减1如果仍旧大于0，则UE会再次随机选取SYNC-UL，增加相应UpPCH发送功率，按上述步骤1重新发起随机接入。如果签名重传计数器为0则整个接入过程失败。向MAC上报“No ACK”，结束过程。
图1中UE-MAC指UE的MAC层，UE-PHY指UE的物理层。NodeB-PHY指NodeB的物理层。DwPTS为下行导频时隙，即是DwPCH信道，该信道NodeB一直发送下行导频信息。UpPTS为上行导频时隙，即是UpPCH信道。FPACH Information即为表1中的32bit信息。PRACHMessage表示最后从PRACH发送的随机接入消息。UE接收的签名不等于发送的SYNC-UL时，会一直等待，直到超过最大等待时间，然后随机选取一个SYNC-UL重新发送。
从以上步骤可以看出，在当前无线环境较差或者上行PRACH资源冲突以至UE无法接入情况下，NodeB并未明确拒绝UE的接入，导致UE反复多次不必要的增加功率重发签名。既耗费了该UE的电池，也增大了系统的干扰。
发明内容
本发明提出了一种通过启用FPACH信道其后续的保留比特(Reserved Bits)作为显示信令拒绝UE接入的办法，提前终止上述不必要的反复增加功率的重传过程。既节省了该UE的电池消耗，也降低了这种重传过程对于整个系统的干扰。
本发明的方法在UE和NodeB之间的接入物理信道中定义一个字段，移动终端(UE)在向基站(NodeB)发起接入请求后，NodeB在同意UE接入和不同意UE接入的情况下分别设置所述字段为不同值，并将此值反馈给UE，UE在得知NodeB同意其接入时完成接入过程，UE在得知NodeB不同意其接入时不再重发接入请求而等待一段时间后再次启动接入过程。
本发明的目的又是通过如下具体步骤实现的：
a、取出快速物理接入信道(FPACH)的9个保留比特中的一位，定义为ACK/NAK字段；
b、移动终端(UE)解调下行同步信道(DwPCH)，获得下行同步；UE获得下行同步的同时，UE设置签名重传计数器、签名初始发送功率以及签名发射功率增加步长；
c、UE随机选取8个上行同步码(SYNC-UL)中的一个，通过上行同步信道(UpPCH)向基站(NodeB)发起上行同步；
d、NodeB收到UpPCH后，如果同意UE接入，则通过FPACH通知UE，FPACH上携带该UE此次使用的SYNC-UL和UE发送高层消息对应的物理随机接入信道(PRACH)以及相应的同步、功率调整信息，NodeB设置ACK/NAK字段为ACK并设置签名号、相对子帧、接收到的UpPCH开始位置以及RACH消息发送功率水平指令，并进入步骤h；否则进入步骤e；
e、如果NodeB不同意UE接入，则NodeB将签名号(Signature Reference Number)置为该UE的SYNC-UL，将ACK/NAK字段设置为NAK，进入步骤f；
f、UE解调FPACH时，若发现其签名号与自身发送SYNC-UL相等，UE向媒体接入控制(MAC)层上报NAK，退出物理层随机接入过程；
g、MAC在接到NAK后，等候一个随机时段再次启动物理层随机接入过程；进入步骤a；
h、UE解调FPACH时，若发现其签名号与自身发送SYNC-UL相等，UE调整发射功率水平和发射位置，物理层向MAC上报接入成功ACK，通过PRACH发送随机接入消息；
i、结束。
在上述步骤中，如果UE在最大等待时间之内未接到对自身回应的FPACH，UE签名重传计数器减1，如果仍旧大于0，则UE再次随机选取SYNC-UL，增加相应UpPCH发送功率，按所述步骤重新发起接入请求；如果签名重传计数器为0则向MAC上报NAK，退出物理层随机接入过程。在步骤d中，nodeB设置ACK/NAK字段为0，在步骤e中，nodeB设置ACK/NAK字段为1。
通过设置这一ACK/NAK字段，有效利用了该协议中多余的保留比特位。在无线环境非常恶劣情况或者资源紧张情况下，避免了UE无谓的反复增加功率重发签名，降低了对于整个系统的干扰。
附图说明
图1：UE物理层随机接入过程示意图
图2：设置ACK/NAK字段后的UE随机接入示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例来进一步介绍本发明。
则整个接入过程如下：
取出FPACH的9个保留比特中的第一位，定义为ACK/NAK字段。当NodeB通知UE接入时，置为ACK(取值定为0)，当NodeB拒绝UE时，置为NAK(取值定为1)。
用户设备UE(User Equipment)解调下行同步信道DwPCH(Downlink Pilot Channel)，获得下行同步。UE设置签名重传计数器、签名初始发送功率、签名发射功率增加步长。
功率UE随机选取8个上行同步码SYNC-UL(也称为前导签名Preamble Signature)中的一个，通过上行同步信道UpPCH(Uplink Pilot Channel)向NodeB发起上行同步。
如果NodeB同意接入，与上述描述相同，设置签名号，相对子帧，接收到的UpPCH开始位置，RACH消息发送功率水平指令。另外，NodeB还需设置ACK/NAK字段为ACK(0)。
如果由于上行信道条件恶劣或者其他原因NodeB不同意此次接入，则NodeB将SignatureReference Number置为该UE的SYNC-UL，接下来的三个字段相对子帧号，同步调整和功率调整信息均置为任意值(或置0)。将在保留位中定义的ACK/NAK字段赋值为NAK(1)。
UE解调FPACH时，在发现其签名号与自身发送SYNC-UL相等时，需要判断ACK/NAK字段，如果该字段为NAK，表明此时再次增加功率重新发起也肯定会失败。则UE向MAC层上报“NAK”，退出物理层随机接入过程。MAC在接到“NAK”或者“No Ack”后，通常会等候一个随机时段再次启动物理层随机接入过程，以避开这一恶劣环境。
如果UE检测到对应自身的FPACH信道ACK/NAK字段值为ACK(0)，在经过相对子帧(Relative Sub-Frame Number)后(即0表示1个子帧、1表示2个子帧后、2表示3个子帧后3表示4个子帧后)，根据UpPCHpos调整发射位置(实现上行同步)，根据RACH消息发送功率水平(Transmit Power Level Command for RACH message)决定其发射功率。UE物理层通过PRACH成功发送随机接入消息，向MAC上报接入成功“ACK”。结束整个物理层随机接入过程。
如果UE在最大等待时间之内未接到对自身回应的FPACH，UE签名重传计数器减1如果仍旧大于0，则UE会再次随机选取SYNC-UL，增加相应UpPCH发送功率，按步骤1重新发起随机接入。如果签名重传计数器为0则整个接入过程失败。向MAC上报“No ACK”，结束过程。
图2中UE-MAC指UE的MAC层，UE-PHY指UE的物理层。NodeB-PHY指NodeB的物理层。DwPTS为下行导频时隙，即是DwPCH信道，该信道NodeB一直发送下行导频信息。UpPTS为上行导频时隙，即是UpPCH信道。FPACH Information即为表2中的32bit信息。PRACH Message表示最后从PRACH发送的随机接入消息。UE接收的签名不等于发送的SYNC-UL时，会一直等待，如果UE在最大等待时间之内未接到对自身回应的FPACH，UE签名重传计数器减1如果仍旧大于0，则UE会再次随机选取SYNC-UL，增加相应UpPCH发送功率，按步骤1重新发起随机接入。如果签名重传计数器为0则整个接入过程失败。向媒体接入控制层MAC上报“No ACK”，结束过程。
增加ACK/NAK后的FPACH信息比特描述如下表所示：
| 信息字段名 | 长度(比特) |
| 签名号 | 3(MSB) |
| 相对子帧 | 2 |
| 接收到的UpPCH启始位置(UpPCHPOS) | 11 |
| RACH消息发送功率水平 | 7 |
| ACK/NAK | 1 |
| 保留比特(缺省值：0) | 8(LSB) |
其中本发明新增ACK/NAK字段长度1bit，取值为0时表示NodeB同意此次接入(ACK，Acknowledgement)，取值为1时表示NodeB拒绝此次接入(NAK，NegativeAcknowlegment)。
Claims (7)
1、一种无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，其特征在于，在移动终端和基站之间的接入物理信道中定义一个ACK/NAK字段；移动终端向基站发起接入请求后，且基站收到上行同步信道后，如果基站同意移动终端接入，则基站设置ACK/NAK字段为ACK，并通过快速物理接入信道通知移动终端；如果基站不同意移动终端接入，则基站将ACK/NAK字段设置为NAK，并通过快速物理接入信道通知移动终端；在解调快速物理接入信道后，移动终端在得知基站同意其接入时完成接入过程，移动终端在得知基站不同意其接入时不再重发接入请求而等待一段时间后再次启动接入过程。
2、如权利要求1所述的一种无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，其特征在于，所述无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法具体包括如下步骤：
a、取出快速物理接入信道的9个保留比特中的一位，定义为ACK/NAK字段；
b、移动终端解调下行同步信道，获得下行同步；
c、移动终端随机选取8个上行同步码中的一个，通过上行同步信道向基站发起上行同步；
d、基站收到上行同步信道后，如果同意移动终端接入，则通过快速物理接入信道通知移动终端，快速物理接入信道上携带该移动终端此次使用的上行同步码，基站设置ACK/NAK字段为ACK，进入步骤h；否则进入步骤e；
e、如果基站不同意移动终端接入，则基站将签名号置为该移动终端的上行同步码，将ACK/NAK字段设置为NAK，进入步骤f；
f、移动终端解调快速物理接入信道时，若发现其签名号与自身发送上行同步码相等，移动终端向媒体接入控制层上报NAK，退出物理层随机接入过程；
g、媒体接入控制层在接到NAK后，等候一个随机时段再次启动物理层随机接入过程；进入步骤a；
h、移动终端解调快速物理接入信道时，若发现其签名号与自身发送上行同步码相等，移动终端调整发射功率水平和发射位置，物理层向媒体接入控制层上报接入成功ACK，通过物理随机接入信道发送随机接入消息；
i、结束。
3、如权利要求2所述的一种无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，其特征在于，在所述步骤b中，移动终端获得下行同步的同时，移动终端设置签名重传计数器、签名初始发送功率以及签名发射功率增加步长。
4、如权利要求2所述的一种无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，其特征在于，在所述步骤d中，快速物理接入信道还携带移动终端发送高层消息对应的物理随机接入信道以及相应的同步、功率调整信息。
5、如权利要求2所述的一种无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，其特征在于，在所述步骤d中，基站设置签名号、相对子帧、接收到的上行同步信道开始位置，随机接入信道消息发送功率水平指令。
6、如权利要求2所述的一种无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，其特征在于，如果移动终端在最大等待时间之内未接到对自身回应的快速物理接入信道，移动终端签名重传计数器减1，如果仍旧大于0，则移动终端再次随机选取上行同步码，增加相应上行同步信道发送功率，按所述步骤重新发起接入请求；如果签名重传计数器为0则向媒体接入控制层上报NAK，退出物理层随机接入过程。
7、如权利要求2所述的一种无线通信系统中移动终端发送接入请求的方法，其特征在于，在所述步骤d中，基站设置ACK/NAK字段为0，在所述步骤e中，基站设置ACK/NAK字段为1。
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