CN1937450A - 一种可变长度的prach消息结构及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及第三代移动通信系统的呼叫建立方法和过程，特别是一种可变长度的PRACH消息结构，它可根据不同的业务需要，采用不同PRACH消息部分长度。该可变长度的PRACH消息结构及其实现方法，主要解决现有系统标准建立的时候，未考虑快速接入的问题，使得PRACH的最大长度较小，不能够满足传输更多信息量的要求的技术问题，而且可变的PRACH消息长度适应不同的业务需求。

Description

一种可变长度的PRACH消息结构及其实现方法

技术领域

本发明涉及第三代移动通信系统(3G，3rd Generation)的呼叫建立方法和过程，特别是一种可变长度的PRACH消息结构及其实现方法，采用可变的PRACH消息长度适应不同的业务需求。

背景技术

3G系统中，以移动台(User Equipment，简称UE)呼叫移动台(UE)为例，呼叫建立过程如图1和图2所示。图中包括了3G系统中几个主要的功能实体：用户端(UE)、基站(NodeB)、无线网络控制器(RadioNetworks Controller，简称RNC)和核心网(Core Networks简称：CN)，另外，该示意图中假设用户发起的分组交换(Packet Service简称：PS)域的PoC(Push to talk Over Cellular，无线一键通)业务，并且无线资源控制(Radio Resource Control，简称RRC)连接建立在专用信道(Dedicate CHannel简称DCH)上。

对于主叫端，呼叫建立过程一般包括以下几个主要步骤：

RRC连接建立过程；

非接入层(Non-Access Service，简称NAS)信令连接建立和NAS信令交互过程；

无线接入承载(Radio Access Barrier，简称RAB)建立过程。

被叫端呼叫建立的信令过程与主叫类似，主要包括：

寻呼(Paging)过程；

RRC连接建立过程；

NAS信令连接和信令交互过程；

RAB建立过程。

RRC连接建立的目的是在UE和陆地无线接入网(UTRAN，包括若干个RNC和NodeB)建立专用的信令连接通道，以在空中接口(UU)传送UE与网络以及UE与CN之间交互的信令。

在通信系统中，呼叫建立的持续时间(我们也称为呼叫建立时延或接续时延)是影响用户服务质量的一个重要因素，对于接续时延敏感的业务如交互式游戏、紧急语音呼叫、PoC等来说，目前通用移动通信系统(UMTS)中的呼叫建立时延显得较长(一般6～10秒)。

为了降低呼叫建立的时延，可能需要增加RRC连接建立时UE向网络侧的信息交互。即在UE请求RRC建立的时刻，传递更多的信息(如业务类型等)，达到快速接入的目的。因此，需要传输RRC建立请求的随机接入信道(Random Access Channel，简称RACH)上传输更多的比特。

在物理层，RACH在物理随机接入信道(Physical Random AccessChannel，简称PRACH)上发送。如此，需要一种新的PRACH帧结构以适应上述的需求。

在WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)系统中PRACH帧结构如图3所示。在接入前导(Preamble)之后，存在10ms(毫秒)或者20ms的时间用于传递RRC连接的消息。

而在TD-SCDMA(Time Division-Synchronized Code DivisionMultiple Access)系统中PRACH与专用信道(DCH)的帧结构一致，如图4所示。PRACH的长度为5ms、10ms或者20ms。

总之，由于在系统标准建立的时候，未考虑快速接入的问题，使得PRACH的最大长度较小，不能够满足传输更多信息量的要求。

但是，固定长度的PRACH消息长度存在一定的问题。如果设定PRACH消息长度较小，如上所述，由于不能传递较多信息，无法满足快速接入的要求；如果设定PRACH长度较长，则对于仅需要较小信息传递的业务终端会产生浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变长度的PRACH消息结构及其实现方法，主要解决现有系统标准建立的时候，未考虑快速接入的问题，使得PRACH的最大长度较小，不能够满足传输更多信息量的要求的技术问题，而且可变的PRACH消息长度适应不同的业务需求。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种可变长度的PRACH消息结构，其特征在于：根据不同的业务需要，终端通知网络采用的不同消息长度信息。

在WCDMA系统中，可将PRACH的消息部分长度由1个帧延长至N(N≥1)个帧；每个帧的长度是10ms或者20ms。

在TD-SCDMA系统中，可将PRACH的消息部分长度由1个子帧延长至N(N≥1)个子帧；每个子帧的长度是5ms。

一种如上述的可变长度的PRACH消息结构的实现方法，其步骤如下：

(1)据小区的业务与覆盖情况决定允许的PRACH消息的最大的一个传输时间间隔TTI内的消息比特数量N_max；

(2)通过系统广播消息在全部小区内广播(1)中的设置；

(3)移动台读取系统广播消息，获得最大的一个TTI内的消息比特数量；

(4)移动台在需要接入时，发起呼叫流程，在允许接入的条件下，按照规定的消息部分长度，对于原始信息比特进行编码、复用以及调制，发射PRACH信号到基站；

(4.1)根据业务情况，产生需要PRACH传递的原始信息，其长度为M。

(4.2)计算需要传输的TTI个数N_TTI＝min(n|(N_max+L_TBC)·n≥M)，其中L_TBC是连续TTI(TBC)域的长度；

(4.3)将需要发射的M个信息比特尽量均匀地分配到N_TTI个传输块中；

(4.4)对于N_TTI个传输块分别独立进行编码；

(4.5)如果非最后一个传输之间间隔，则TBC＝1；否则，TBC＝0；

(4.6)对于各个传输块，将编码数据之前/之后/中间插入连续L_TBC个TBC；

(4.7)移动台在需要接入时，发起呼叫流程，获得允许接入指示；

(4.8)在连续的允许发射的时间，对于N_TTI个传输块按照顺序进行调制和发射；

(5)网络侧根据获得的N_TTI信息，对于连续的N_TTI个传输块进行解调，并且将信息比特合并为一个完整的消息；并且向无线网络控制器和核心网传递信息。

(6)由无线网络控制器与核心网控制完成接入流程。

对于WCDMA系统，允许接入的条件为接收到的接入指示为1。

对于TD-SCDMA系统，允许接入的条件为接受到前向接入信道配置。

藉由上述技术方案，本发明具有的技术效果是：

1、本发明提出了可变长度的PRACH消息结构和通过延长PRACH消息结构长度的方法，可达到传递更多信息的目的，从而为快速接入流程提供了物理层的保障。在通信系统中，大大降低了呼叫建立时延或接续时延，对于接续时延敏感的业务如交互式游戏、紧急语音呼叫、PoC等来说，解决了影响用户服务质量的一个重要因素。

2、本发明可根据具体的业务需要灵活地调整PRACH消息结构长度，对于仅需要较小信息传递的业务，避免终端产生资源的浪费。

附图说明

图1是主叫端用户呼叫建立信令流程图。

图2是被叫端用户呼叫建立信令流程图。

图3是现有WCDMA系统PRACH帧结构。

图4是现有TD-SCDMA系统PRACH帧结构。

图5是本发明WCDMA系统的可变长度的PRACH帧结构。

图6是本发明TD-SCDMA系统的可变长度的PRACH帧结构。

具体实施方式

本发明提供了一种可变长度的PRACH消息结构，它可根据不同的业务需要，使得终端通知网络采用的不同消息长度信息。在WCDMA系统中，可将PRACH的消息部分长度由1个帧延长至N(N≥1)个帧；每个帧的长度是10ms或者20ms。在TD-SCDMA系统中，可将PRACH的消息部分长度由1个子帧延长至N(N≥1)个子帧；每个子帧的长度是5ms。

该可变长度的PRACH消息结构的实现方法，其步骤如下：

(1)据小区的业务与覆盖情况决定允许的PRACH消息的最大的一个传输时间间隔(Transmission Time Interval，简称TTI)内的消息比特数量N_max；

(2)通过系统广播消息在全部小区内广播(1)中的设置；

(3)移动台读取系统广播消息，获得最大的一个TTI内的消息比特数量；

(4)移动台在需要接入时，发起呼叫流程，在允许接入(对于WCDMA系统为接收到接入指示(Access Indicator简称AI)为1；对于TD-SCDMA为接受到前向接入信道(Forward Access Channel，简称FACH)配置)的条件下，按照规定的消息部分长度，对于原始信息比特进行编码、复用以及调制，发射PRACH信号到基站；

(4.1)根据业务情况，产生需要PRACH传递的原始信息，其长度为M。

(4.2)计算需要传输的TTI个数N_TTI＝min(n|n(N_max+L_TBC)≥M)，其中L_TBC是连续TTI域的长度；

(4.3)将需要发射的M个信息比特尽量均匀地分配到N_TTI个传输块中；

(4.4)对于N_TTI个传输块分别独立进行编码；

(4.5)如果非最后一个传输之间间隔，则TBC＝1；否则，TBC＝0；

(4.6)对于各个传输块，将编码数据之前/之后/中间插入连续L_TBC个TBC；

(4.7)移动台在需要接入时，发起呼叫流程，获得允许接入指示；

(4.8)在连续的允许发射的时间，对于N_TTI个传输块按照顺序进行调制和发射；

(5)网络侧根据获得的N_TTI信息，对于连续的N_TTI个传输块进行解调，并且将信息比特合并为一个完整的消息；并且向RNC和CN传递信息。

(6)由RNC与CN控制完成接入流程。

以WCDMA系统的终端接入过程为例介绍本发明的一个实施例。

网络侧：

1、由系统网络规划、小区业务类型以及无线资源管理算法确定PRACH消息部分中每个TTI最大长度为N_TTI比特。

2、网络通过广播信道广播系统消息，其中包括PRACH消息部分中每个TTI最大长度等信息。

终端侧：

3、开机进行小区搜索之后，解调广播信道的系统消息，获得PRACH消息部分中每个TTI最大长度等信息。

4、根据业务情况，产生需要PRACH传递的原始信息，其长度为M。

5、计算需要传输的TTI个数N_TTI＝min(n|N_max-L_TBC)n≥M)。

6、将需要发射的M个信息比特尽量均匀地分配到N_TTI个传输块中。

其中，每块比特数b＝max(k|k≤M/n，k∈N)，较长块个数c＝M-b·N_TTI第1个TTI的传输个数为 $n_l=\left\{\begin{array}{cc}b+1& l\&le;c\\ b& c<l\&le;N_{\mathrm{TTI}}\end{array}\right.,$ 第1个TTI的传输比特为 $\left[\begin{array}{cccc}{x}_{\underset{i=1}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{n}_i+1}& x_{\underset{i=1}{\overset{l-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{n}_i+2}& ...& x_{\underset{i=1}{\overset{l}{\mathrm{\&Sigma;}}}{n}_i}\end{array}\right],$ xi为需要传输的PRACH消息的第i个比特。

7、对于N_TTI个传输块分别独立进行编码。

8、如果非最后一个TTI，则TBC＝1；否则，TBC＝0。

9、对于各个传输块，将编码数据之前/之后/中间插入L_TBC个重复的TBC。

10、移动台在需要接入时，发起呼叫流程，获得允许接入指示。

11、N_TTI信息在接入前导或者接入消息部分进行传递，通知网络侧。

网络侧：

12、接收对应终端发射的PRACH的前导部分，在捕获指示信道(Access Indicator Channel，简称AICH)上发射AI允许该终端接入。

终端侧：

13、接收AICH得到允许接入的指示。

14、在连续的允许发射的时间，对于N_TTI个传输块按照顺序进行调制和发射。

网络侧：

15、按照PRACH的TTI长度长度为PRACH消息。

16、对应的信令处理。

17、进行其他接入过程，完成呼叫。

本发明提出了可变长度的PRACH消息部分结构，达到适应不同业务传递信息的方法，从而为快速接入流程提供了物理层的保障。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (8)

1、一种可变长度的PRACH消息结构，其特征在于：根据不同的业务需要，采用不同的消息部分长度。

2、根据权利要求1所述的可变长度的PRACH消息结构，其特征在于：在WCDMA系统中，可将PRACH的消息部分长度由1个帧延长至N(N≥1)个帧。

3、根据权利要求2所述的可变长度的PRACH消息结构，其特征在于：每个帧的长度是10ms或者20ms。

4、根据权利要求1所述的可变长度的PRACH消息结构，其特征在于：在TD-SCDMA系统中，可将PRACH的消息部分长度由1个子帧延长至N(N≥1)个子帧。

5、根据权利要求4所述的可变长度的PRACH消息结构，其特征在于：每个子帧的长度是5ms。

6、一种如权利要求1或2或3或4或5所述的可变长度的PRACH消息结构的实现方法，其步骤如下：

(1)据小区的业务与覆盖情况决定允许的PRACH消息的最大的一个传输时间间隔TTI内的消息比特数量N_max；

(2)通过系统广播消息在全部小区内广播(1)中的设置；

(3)移动台读取系统广播消息，获得最大的一个TTI内的消息比特数量；

(4)移动台在需要接入时，发起呼叫流程，在允许接入的条件下，按照规定的消息部分长度，对于原始信息比特进行编码、复用以及调制，发射PRACH信号到基站；

(4.1)根据业务情况，产生需要PRACH传递的原始信息，其长度为M。

(4.2)计算需要传输的TTI个数N_TTI＝min(n|(N_max+L_TBC)·n≥M)，其中L_TBC是连续TTI域的长度；

(4.3)将需要发射的M个信息比特尽量均匀地分配到N_TTI个传输块中；

(4.4)对于N_TTI个传输块分别独立进行编码；

(4.5)如果非最后一个传输之间间隔，则TBC＝1；否则，TBC＝0；

(4.6)对于各个传输块，将编码数据之前/之后/中间插入连续LTBC个TBC；

(4.7)移动台在需要接入时，发起呼叫流程，获得允许接入指示；

(4.8)在连续的允许发射的时间，对于N_TTI个传输块按照顺序进行调制和发射；

(5)网络侧根据获得的N_TTI信息，对于连续的N_TTI个传输块进行解调，并且将信息比特合并为一个完整的消息；并且向无线网络控制器和核心网传递信息；

(6)由无线网络控制器与核心网控制完成接入流程。

7、根据权利要求6所述的PRACH消息结构的实现方法，其特征在于：对于WCDMA系统，允许接入的条件为接收到的接入指示为1。

8、根据权利要求6所述的PRACH消息结构的实现方法，其特征在于：对于TD-SCDMA系统，允许接入的条件为接受到前向接入信道配置。

Images