ES2211101T3 - Metodo y sistema de control de acceso aleatorio. - Google Patents
Metodo y sistema de control de acceso aleatorio.Info
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Abstract
Método para realizar un acceso aleatorio en una red de comunicaciones móviles provista de una estación transceptora base y una pluralidad de estaciones móviles, que comprende las siguientes etapas: a) transmisión hacia dicha estación móvil de un parámetro que define intervalos de acceso permitidos de por lo menos un canal de acceso aleatorio existente físicamente; b) determinación de dichos intervalos de acceso permitidos en dicha estación móvil basándose en dicho parámetro; y c) utilización de por lo menos uno de dichos intervalos de acceso permitidos determinados, para realizar una operación de acceso aleatorio a dicha estación transceptora base.
Description
Método y sistema de control de acceso
aleatorio.
La presente invención se refiere a un método y a
un sistema para realizar un acceso aleatorio en una red de
comunicaciones móviles que comprende una estación transceptora base
y una estación móvil, por ejemplo, una red de acceso de
radiocomunicaciones de un sistema WCDMA (Acceso Múltiple por
División de Código de Banda Ancha) tal como el UMTS (Sistema de
Telecomunicaciones Móviles Universales).
El WCDMA se ha escogido como la tecnología de
radiocomunicaciones para las bandas emparejadas del UMTS.
Consecuentemente, el WCDMA es un estándar habitual de la tecnología
de radiocomunicaciones para las comunicaciones móviles de área
extensa de tercera generación.
Se ha definido un procedimiento rápido y eficaz
de acceso aleatorio en el sistema WCDMA, en el que el acceso
aleatorio se basa en una transmisión Aloha a intervalos de una
ráfaga de acceso aleatorio. La ráfaga contiene una parte de
preámbulo, en la que se utiliza un código de preámbulo específico de
la célula para transmitir una secuencia de preámbulo escogida
aleatoriamente por la estación móvil. La secuencia de preámbulo es
detectada en el receptor utilizando un filtro adaptado, y
especifica un subconjunto de un árbol de código que define el
código de distribución de canales (código abreviado) utilizado para
una parte del mensaje RACH (Canal de Acceso Aleatorio).
En particular, una comunicación de acceso
aleatorio entre una estación móvil y la estación transceptora base
se establece por medio de un PRACH (Canal de Acceso Aleatorio
Físico) de enlace ascendente y un AICH (Canal de Indicación de
Adquisición) de enlace descendente, en la que el PRACH lleva un RACH
(Canal de Acceso Aleatorio) a través del cual la estación móvil se
comunica con la estación transceptora base. La estación móvil
transmite un mensaje de acceso aleatorio hacia la estación
transceptora base a través del RACH cuando desea iniciar un canal
especializado para, por ejemplo, una conexión de voz o dispone de
algunos datos por paquetes que se deben transmitir. La estación
transceptora base transmite confirmaciones de recepción de firmas de
preámbulo RACH hacia la estación móvil en el AICH, según los cuales
se inicia la transmisión del mensaje RACH.
No obstante, en las propuestas habituales para el
sistema WCDMA, únicamente se utiliza un subconjunto de todos los
intervalos de acceso PRACH y AICH posibles, lo cual limita la
capacidad del RACH. Esto no es deseable especialmente en los casos
de cargas de red elevadas.
Por otra parte, el número de intervalos de acceso
del PRACH y el AICH es bajo. Se puede transmitir un preámbulo y un
indicador de adquisición (AI) cada tres o cuatro intervalos de
acceso, de manera que la cantidad de recursos de hardware a asignar
a la recepción RACH es baja. Si un único PRACH con dicha capacidad
limitada no es suficiente para un procedimiento de acceso aleatorio,
se deben configurar varios canales PRACH y AICH por cada célula de
la estación transceptora base. Esto conduce a un procedimiento de
acceso aleatorio complejo no deseable.
En el documento
EP-A-0 889 664 se da a conocer un
control de congestión de canales de acceso aleatorio para emitir
por radiodifusión mensajes de confirmación de recepción de
teleservicio. Un sistema de comunicación inalámbrico transmite un
mapa de bits y un parámetro de retardo de tiempo. El mapa de bits
indica qué subcanales inversos específicos de un canal de
frecuencias fx se pueden utilizar para transmitir confirmaciones de
recepción BSM. A continuación, los teléfonos móviles intentaran
transmitir una confirmación de recepción a un mensaje abreviado de
radiodifusión utilizando los subcanales inversos indicados.
Por otra parte, en el documento
US-A-5 680 398 se da a conocer un
sistema de comunicación en el cual se transmite información de
señalización en un canal de señalización de enlace descendente para
indicar claramente cuál de entre uno o más canales de tráfico de
enlace ascendente se debe utilizar como canal de señalización para
una solicitud de acceso aleatorio.
Es un objetivo de la presente invención
posibilitar una utilización más eficaz de canales de acceso
aleatorio existentes físicamente.
Este objetivo se consigue con un método para
realizar un acceso aleatorio en una red de comunicaciones móviles
que tiene una estación transceptora base y una pluralidad de
estaciones móviles, que comprende las siguientes etapas:
transmisión de un parámetro que define intervalos
de acceso permitidos de por lo menos un canal de acceso aleatorio
existente físicamente hacia una estación móvil;
determinación de dichos intervalos de acceso
permitidos en la estación móvil basándose en el parámetro; y
utilización de por lo menos uno de los intervalos
de acceso permitidos determinados para realizar una operación de
acceso aleatorio a la estación transceptora base.
Además, el objetivo anterior se consigue con un
sistema para realizar un acceso aleatorio en una red de
comunicaciones móviles, que comprende:
un elemento de red dispuesto para transmitir un
parámetro que define intervalos de acceso permitidos de por lo
menos un canal de acceso aleatorio existente físicamente; y
una pluralidad de estaciones móviles dispuestas
para recibir el parámetro transmitido, para determinar los
intervalos de acceso permitidos basándose en el parámetro recibido,
y para utilizar por lo menos uno de los intervalos de acceso
permitidos determinados para realizar un acceso aleatorio a la
estación transceptora base.
Adicionalmente, el objetivo anterior se consigue
con un elemento de red para una red de comunicaciones móviles que
comprende una pluralidad de estaciones móviles, que comprende:
medios de fijación para fijar un parámetro que
define intervalos de acceso permitidos de por lo menos un canal de
acceso aleatorio existente físicamente para realizar una operación
de acceso aleatorio; y
medios de transmisión para transmitir el
parámetro hacia la pluralidad de estaciones móviles.
Además de esto, el objetivo anterior se consigue
con una estación móvil para una red de comunicaciones móviles que
tiene por lo menos un elemento de red que permite una operación de
acceso aleatorio, que comprende:
medios de recepción para recibir desde el
elemento de red un parámetro que define intervalos de acceso
permitidos de por lo menos un canal de acceso aleatorio existente
físicamente para la operación de acceso aleatorio;
medios de determinación para determinar los
intervalos de acceso permitidos basándose en el parámetro recibido;
y
medios de transmisión para transmitir un mensaje
de acceso aleatorio hacia el elemento de red utilizando por lo
menos uno de los intervalos de acceso permitidos determinados.
Por consiguiente, los intervalos de acceso
permitidos de los canales de acceso aleatorio se pueden definir y
señalizar para las estaciones móviles. Los mismos algoritmos pueden
ser utilizados por la estación móvil y la estación transceptora
base para determinar los intervalos de acceso en los que se puede
realizar la transmisión o recepción, basándose en parámetros
requeridos. De este modo, el número de intervalos de acceso
permitidos puede ser definido por la red y se puede cambiar incluso
dinámicamente basándose en la carga de mensajes de acceso aleatorio
o en parámetros de hardware.
Según la invención, el número de intervalos de
acceso permitidos de los canales de acceso aleatorio se puede
configurar para adaptarse de forma más ajustada a los requisitos de
la comunicación de acceso aleatorio. Como la red define los
intervalos de acceso permitidos, se pueden tener en cuenta los
recursos de hardware de la estación transceptora base cuando se tome
una decisión sobre el número de intervalos de acceso permitidos. La
selección de los intervalos de acceso de enlace ascendente para
cada transmisión de preámbulos se puede aleatorizar, para reducir
de este modo las colisiones de preámbulos. Como el número de
intervalos de acceso permitidos para los canales de acceso
aleatorio es una variable específica de la red, la cantidad de
recursos de la estación transceptora base que se deben asignar a la
recepción y transmisión de acceso aleatorio se puede cambiar
dinámicamente.
Preferentemente, el parámetro se transmite a
través de un canal de radiodifusión, tal como el canal BCH del
sistema WCDMA. El acceso aleatorio se puede realizar a través del
canal de enlace ascendente PRACH y el canal de enlace descendente
AICH.
El parámetro puede definir un subconjunto de
intervalos de acceso disponibles de la red de comunicaciones
móviles. El subconjunto puede ser determinado por otro parámetro
transmitido desde la estación transceptora base hacia la estación
móvil, en el que el otro parámetro puede ser un parámetro de
temporización que define una temporización de transmisión de un
intervalo de acceso de enlace ascendente. El otro parámetro también
se puede transmitir a través del canal de radiodifusión.
Preferentemente, el número de bits del parámetro se puede cambiar
dependiendo de los otros parámetros.
La posibilidad de una transmisión de una firma de
preámbulo o una indicación de adquisición se puede desactivar
dependiendo del valor del parámetro.
Además, se puede calcular un índice de un
intervalo de acceso de enlace ascendente permitido basándose en el
valor del parámetro y un número de trama de una trama utilizada
para transmitir un intervalo de acceso de enlace ascendente. En
este caso, el parámetro puede determinar una compensación a sumar al
índice calculado.
Los intervalos de enlace descendente permitidos
se pueden determinar sumando un valor predeterminado a un índice de
un intervalo de enlace ascendente recibido. En este caso, el valor
predeterminado puede depender de un parámetro de temporización que
define una temporización de transmisión del intervalo de enlace
ascendente.
Como alternativa, un índice de un intervalo de
acceso de enlace ascendente permitido se puede determinar basándose
en el valor del parámetro con independencia de un número de trama
de una trama utilizada para transmitir un intervalo de acceso de
enlace ascendente.
Adicionalmente, la configuración binaria del
parámetro puede determinar una combinación de índices calculados
obtenidos para otros valores del parámetro, en la que los otros
valores se corresponden con los pesos binarios de la configuración
binaria.
La estación transceptora base puede comprender
unos medios de transmisión dispuestos para transmitir el parámetro
a través del canal de radiodifusión.
Además, los medios de fijación pueden estar
dispuestos de manera que fijen el parámetro dependiendo del valor
del parámetro de temporización que define una temporización de
transmisión de un intervalo de acceso de enlace ascendente en la
operación de acceso aleatorio.
Adicionalmente, los medios de determinación de la
estación móvil pueden estar dispuestos de manera que determinen los
intervalos de acceso de enlace ascendente permitidos basándose en
el parámetro recibido y el parámetro de temporización. En
particular, los medios de determinación pueden estar dispuestos de
manera que calculen un índice de un intervalo de acceso de enlace
ascendente permitido basándose en el valor del parámetro recibido y
un número de trama de una trama utilizada para transmitir un
intervalo de acceso de enlace ascendente. Como alternativa, los
medios de determinación pueden estar dispuestos de manera que
determinen un índice de un intervalo de acceso de enlace ascendente
permitido basándose en el valor del parámetro con independencia de
un número de trama de una trama utilizada para transmitir un
intervalo de acceso de enlace ascendente.
Preferentemente, en la estación móvil se
proporcionan unos medios de selección para seleccionar
aleatoriamente de entre intervalos de acceso permitidos
determinados por los medios de determinación un intervalo de acceso
de enlace ascendente a utilizar para transmitir un preámbulo de
dicho mensaje de acceso aleatorio. En este caso, los preámbulos
consecutivos se pueden transmitir separados por un número
predeterminado de intervalos de acceso. El número predeterminado
puede depender de un parámetro de temporización recibido por dichos
medios de recepción. Como alternativa, los medios de selección
pueden estar dispuestos de manera que realicen la selección
aleatoria cada vez que sea necesario transmitir un preámbulo.
A continuación, se describirá la presente
invención más detalladamente basándose en una forma de realización
preferida y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
cuales:
la Fig. 1 muestra una temporización de acceso
aleatorio utilizada en un canal de acceso aleatorio según un primer
ejemplo de la forma de realización preferida de la presente
invención;
la Fig. 2 muestra un diagrama de bloques
principal de una estación transceptora base y una estación móvil
según la forma de realización preferida de la presente
invención;
la Fig. 3 muestra una tabla que indica una
relación entre intervalos de acceso permitidos, un índice de trama
de radiocomunicaciones y parámetros recibidos, según un primer
ejemplo de la forma de realización preferida de la presente
invención;
la Fig. 4 muestra una tabla que indica una
relación entre intervalos de acceso permitidos y parámetros
recibidos según el primer ejemplo de la forma de realización
preferida de la presente invención;
la Fig. 5 muestra una tabla que indica una
relación entre intervalos de acceso permitidos y parámetros
recibidos de acuerdo con un segundo ejemplo de la forma de
realización preferida de la presente invención; y
la Fig. 6 muestra una tabla que indica una
relación entre intervalos de acceso permitidos, un índice de trama
de radiocomunicaciones y parámetros recibidos, de acuerdo con el
segundo ejemplo de la forma de realización preferida de la presente
invención.
A continuación, se describirá la forma de
realización preferida del método y el sistema según la presente
invención basándose en un sistema WCDMA.
Antes de que una estación móvil (MS) pueda
comenzar la transmisión en el canal PRACH, es necesario que
adquiera varios parámetros descodificando un mensaje radiodifundido
desde una estación transceptora base (BTS) a través del Canal de
Radiodifusión (BCH). En particular, es necesario que la MS conozca,
por ejemplo, los intervalos de acceso disponibles de los canales
PRACH y AICH y el parámetro de temporización de transmisión AICH
T_{AICH}. Estos parámetros también deben ser conocidos en un
transceptor de la capa 1 de la BTS, de manera que se pueda realizar
una recepción PRACH y una transmisión AICH.
Según la forma de realización preferida de la
presente invención, la MS o una BTS puede obtener los intervalos de
acceso disponibles basándose en un parámetro A transmitido a través
del BCH. De este modo, los intervalos de acceso permitidos se
definen basándose en los parámetros A y T_{AICH}. No obstante, la
presente invención no se limita a los mismos, es decir, los
intervalos de acceso también se pueden definir simplemente
basándose en solo el parámetro A.
Después de que se hayan determinado los
intervalos de acceso permitidos en la MS, dicha MS selecciona un
intervalo de acceso en el cual se transmitirá una firma de
preámbulo.
Primer
ejemplo
La Fig. 1 muestra un primer ejemplo de una
posible configuración de temporización de los canales de acceso
aleatorio. En este caso, una trama de radiocomunicaciones de los
canales de acceso aleatorio tiene una longitud de 10 ms, en la que
los intervalos de acceso tanto de enlace ascendente como de enlace
descendente tienen una longitud de 1,25 ms, de tal manera que cada
trama de radiocomunicaciones comprende ocho intervalos de acceso
los cuales pueden ser tenidos en cuenta para la operación de acceso
aleatorio. Para cada intervalo de acceso de enlace ascendente, se
proporciona un intervalo de acceso de enlace descendente
correspondiente. Los preámbulos y los AI se transmiten en alineación
temporal con los intervalos de acceso de enlace ascendente y de
enlace descendente, respectivamente. Un intervalo de acceso de
enlace ascendente se transmite un periodo de tiempo especificado
antes del intervalo de acceso de enlace descendente
correspondiente. Este periodo de tiempo es igual a 1,75 ms o 3 ms
para T_{AICH} = 0 y T_{AICH} = 1, respectivamente.
No obstante, la presente invención no se limita a
la temporización mencionada. También se podría implementar
cualquier otro esquema de temporización, tal como 15 intervalos de
acceso por 20 ms de acuerdo con el segundo ejemplo descrito
posteriormente.
El mensaje RACH se puede transmitir bien tres o
bien cuatro intervalos de acceso después del último preámbulo
transmitido, dependiendo del valor de T_{AICH}. La compensación
de temporización entre intervalos de acceso de enlace ascendente y
enlace descendente, vista desde la MS, es igual a 0,5 ms. Por esta
razón, un intervalo de acceso comienza 0,5 ms antes en la dirección
de enlace ascendente en comparación con la dirección de enlace
descendente.
Según la Fig. 1, los intervalos de acceso en cada
trama F son indicados por los índices 0 a 7, y las tramas de
radiocomunicaciones F están numeradas de 0 a
(N_{F}-1), en donde N_{F} indica el número de
índices de tramas de radiocomunicaciones disponibles. En el caso
alternativo mencionado de, por ejemplo, 15 intervalos de acceso por
20 ms (no mostrados), los intervalos de acceso se indican con los
índices 0 a 14.
En general, N_{F} debe ser un número entero
suficientemente grande como para posibilitar una selección que se
combine en unos medios de conmutación tales como un controlador de
red de radiocomunicaciones (RNC). Esto se puede conseguir, si
N_{F} cumple las siguientes condiciones:
(N_{F} - 1) módulo 3 = 2, y
(N_{F}/2 - 1) módulo 4 = 3
La Fig. 2 muestra un diagrama de bloques
principal de una BTS 10 y una MS 20 según la forma de realización
preferida de la presente invención.
La BTS 10 comprende un transceptor (TRX) 11 para
recibir y transmitir mensajes a través de los canales de
radiocomunicaciones correspondientes hacia la MS 20. Además, la BTS
10 comprende una unidad 14 de fijación de parámetros en la cual se
fijan parámetros de acceso aleatorio tales como el parámetro A y el
parámetro de temporización T_{AICH}. La fijación se puede
controlar por medio de la BTS 10 o basándose en una orden externa
recibida desde la red móvil.
La unidad 14 de fijación de parámetros está
conectada a una unidad 15 de control de acceso aleatorio (RAC) para
realizar un procesado de señal requerido para las operaciones de
acceso aleatorio a través de los canales BCH y AICH. Basándose en
los parámetros recibidos desde la unidad 14 de fijación de
parámetros la unidad 15 de control RAC suministra un mensaje de
radiodifusión correspondiente al TRX 11 el cual transmite el
mensaje de radiodifusión hacia estaciones MS situadas en la célula
de radiocomunicaciones correspondiente controlada por la BTS
10.
Además, la unidad 15 de control RAC está
conectada a un conmutador 13 por medio del cual se puede establecer
una conexión con otro elemento de red tal como un controlador de
red de radiocomunicaciones (RNC) para recibir, por ejemplo, una
orden de control para controlar externamente la unidad 14 de
fijación de parámetros.
En el caso de que la BTS 10 reciba un mensaje de
acceso aleatorio desde la MS 20 a través del canal PRACH, el TRX 11
suministra el mensaje recibido a una unidad 12 de determinación de
intervalos dispuesta para detectar un índice del intervalo de
acceso de enlace ascendente seleccionado por la MS 20 de entre los
intervalos de acceso permitidos definidos por los parámetros A y
T_{AICH}. Basándose en el índice detectado del intervalo de
acceso de enlace ascendente recibido, la unidad 12 de determinación
de intervalos determina índices de intervalos de enlace descendente
permitidos del canal AICH, a utilizar para transmitir un mensaje de
respuesta hacia la MS 20. La determinación de los índices de los
intervalos de acceso de enlace descendente permitidos se realiza
basándose en un algoritmo que se describe posteriormente.
Adicionalmente, la unidad 12 de determinación de
intervalos está conectada al conmutador 13 para suministrar a la
red mensajes de acceso aleatorio recibidos.
La MS 20 comprende un TRX 21 para transmitir y
recibir mensajes a través de los canales de radiocomunicaciones
correspondientes. El TRX 21 está conectado a una unidad 22 de
extracción de parámetros, en la que se extraen del canal BCH los
parámetros de acceso aleatorio tales como el parámetro A y el
parámetro T_{AICH}. Los parámetros extraídos se suministran a una
unidad 23 de determinación de intervalos dispuesta de manera que
determina los intervalos de acceso de enlace ascendente permitidos
basándose en un algoritmo predefinido que puede depender del valor
del parámetro T_{AICH} y que se describe posteriormente. Los
intervalos de acceso permitidos determinados se suministran a una
unidad 24 de selección de intervalos en la que se selecciona por lo
menos un intervalo de acceso de enlace ascendente deseado. El
intervalo de acceso de enlace ascendente se puede seleccionar
aleatoriamente basándose en los intervalos de acceso permitidos
determinados. Una vez que se ha realizado la selección, se
transmiten preámbulos consecutivos separados por bien tres o bien
cuatro intervalos de acceso, dependiendo del valor del parámetro
T_{AICH}.
Como alternativa, la MS 20 puede seleccionar
aleatoriamente un número el cual define un subconjunto de los
intervalos de acceso permitidos determinados, los cuales serán
utilizados a continuación por la MS 20 para transmitir el mensaje
de acceso aleatorio.
El índice del intervalo de acceso seleccionado se
suministra a una unidad 25 de control de acceso aleatorio (RAC)
dispuesta para realizar un procesado de señal requerido para las
operaciones de acceso aleatorio a través del canal PRACH. La unidad
25 de control RAC genera un mensaje de acceso aleatorio basándose
en una información suministrada desde una unidad I/O 27 a través de
una unidad 26 de procesado de señal hacia el TRX 21, de cara a ser
transmitido a través del canal PRACH hacia la BTS 10. La unidad 26
de procesado de señal se proporciona para realizar la señalización
de banda base requerida de cualquier señal de entrada o salida
intercambiada entre la unidad 25 de control RAC y la unidad I/O
27.
A continuación, haciendo referencia a las Figuras
3 y 4 se describen algoritmos utilizados por la unidad 23 de
determinación de intervalos y la unidad 15 de control RAC para
determinar intervalos de acceso permitidos de enlace ascendente y,
respectivamente, de enlace descendente basándose en los parámetros
A y T_{AICH}.
Tal como ya se ha mencionado, cada trama de
radiocomunicaciones F puede contener ocho intervalos de acceso
presentando cada uno de ellos un índice respectivo a, en donde 0
\leq a \leq 7. El índice de la trama de radiocomunicaciones F
está comprendido entre 0 y (N_{F}-1). Como
alternativa, dos tramas consecutivas de radiocomunicaciones
2\cdotF y 2\cdotF+1 las cuales forman una trama \Gamma de 20
ms pueden contener quince intervalos de acceso, es decir, 0 \leq
a \leq 14.
Inicialmente, la red, por ejemplo, la BTS 10,
informa a las estaciones móviles, situadas dentro del área de
radiocomunicaciones cubierta, de los intervalos de acceso
disponibles del canal PRACH y AICH transmitiendo los parámetros
T_{AICH} y A en el canal BCH, en los que T_{AICH} puede ser
igual a 0 ó 1. En el caso de que T_{AICH} = 0, el valor de A
puede estar comprendido entre 0 y 7 (es decir, 0 \leq A \leq 7,
o 000 \leq A \leq 111 en expresión binaria). En el caso de que
el valor de T_{AICH} sea igual a 1, los valores del parámetro A
pueden estar comprendidos entre 0 y 15 (es decir, 0 \leq A \leq
15, o 0000 \leq A \leq 1111 en expresión binaria).
Según la forma de realización preferida, cada bit
de la expresión binaria del parámetro A indica bien una inclusión o
bien una exclusión de un subconjunto de intervalos de acceso en el
conjunto de intervalos de acceso permitidos.
La Fig. 3 muestra una tabla que indica
subconjuntos permitidos de intervalos de acceso dependiendo del
parámetro A y el índice de trama F, en el caso de que el valor del
parámetro T_{AICH} sea igual a 0.
En el caso de que A sea igual a 0 (000 en
expresión binaria), la transmisión de una firma de preámbulo o un
AI se prohibe o desactiva en todos los intervalos de acceso, ya que
cada bit de la expresión binaria es 0.
Cuando A es igual a 1 (001 en expresión binaria),
los índices de los intervalos de acceso de enlace ascendente
permitidos en cualquier trama de radiocomunicaciones F se obtienen
con la ecuación:
i = 3 \cdot N + (F módulo 3)
en donde 0 \leq N \leq 2,
en donde N es un número entero e i indica el
índice del intervalo de acceso permitido, en los que son válidos
solamente los intervalos de acceso que tienen índices dentro de los
márgenes de 0 a 7. Basándose en la ecuación anterior, se obtienen
los valores indicados en la columna A = 1 de la tabla mostrada en la
Fig. 3.
Como cada bit del parámetro A indica bien una
inclusión o bien una exclusión de un subconjunto de intervalos de
acceso, los subconjuntos están definidos por A = 1 (001), A = 2
(010) y A = 4 (100), que reflejan los pesos binarios de la
expresión binaria.
Básicamente, los subconjuntos para A = 2 se
obtienen aumentando en uno los índices de los subconjuntos para A =
1, en los que el valor 8 se elimina y se transfiere como un valor 0
a la siguiente trama de radiocomunicaciones F+1. De forma similar,
el subconjunto de intervalos de acceso permitidos para A = 4 se
obtiene a partir del subconjunto para A = 2 aumentando en uno los
índices y transfiriendo un valor 8 obtenido como un valor 0 hacia
la trama de radiocomunicaciones subsiguiente. De este modo, el
valor del parámetro A determina una compensación sumada a un
subconjunto básico (A = 1).
Los otros conjuntos de intervalos de acceso
permitidos para los valores restantes del parámetro A se pueden
determinar añadiendo los subconjuntos respectivos de los
proporcionados en la tabla de la Fig. 3 sobre la base de los
valores de los bits en la expresión binaria del parámetro A. Por
ejemplo, en el caso de que el parámetro A sea igual a 7 que
presenta la expresión binaria 111 y por lo tanto incluye todos los
pesos binarios, los subconjuntos para A = 1, A = 2 y A = 4 están
incluidos todos en el conjunto de intervalos de acceso permitidos,
lo cual lleva al número máximo de intervalos permisibles. Además, en
el caso de que A sea igual a 5 que presenta la expresión binaria
101, se añaden los subconjuntos definidos por A = 1 y A = 4 para
obtener el conjunto de intervalos de acceso permitidos, y así
sucesivamente.
A continuación, un índice de un intervalo de
acceso se indica por medio de un par (F, a), en el que F (0 \leq
F \leq (N_{F}-1)) indica el índice de trama y a
(0 \leq a \leq 7) indica el índice de intervalo de acceso
(dentro de una trama F). Por ejemplo, los intervalos de acceso
permitidos para A = 1 y F = 0, mostrados en la Fig. 3, se pueden
expresar como (0,0) (0,3) y (0,6).
(F^{1}_{u}, a^{1}_{u})_{0}
indica cualquier intervalo de acceso de enlace ascendente para A =
1 y T_{AICH} = 0. Los intervalos de acceso de enlace descendente
correspondientes determinados por la unidad 12 de determinación de
intervalos de la BTS 10 vienen dados por (F^{1}_{d},
a^{1}_{d})_{0}, en la que F^{1}_{d} =
(F^{1}_{u} + a^{1}_{d}/8) módulo N_{F} y a^{1}_{d} =
(a^{1}_{u} + 1) módulo 8 en el caso anterior de ocho intervalos
de acceso por trama de radiocomunicaciones. En la ecuación para
F^{1}_{d},, /'' significa una división entera, es decir,
truncamiento. De este modo, en general, un intervalo de acceso de
enlace descendente viene dado por (F^{x}_{d},
a^{x}_{d})_{0} =
(F^{x}_{u}a^{x}_{u})_{0} + 1, para A = x y
T_{AICH} = 0.
Por consiguiente, cuando A es igual a 2 (010 en
expresión binaria), los intervalos de acceso de enlace ascendente
permitidos quedan definidos por (F^{2}_{u},
a^{2}_{u})_{0} = (F^{1}_{u},
a^{1}_{u})_{0} + 1. De forma similar, (F^{4}_{u},
a^{4}_{u})_{0} = (F^{2}_{u},
a^{2}_{u})_{0} + 1.
Debido a la operación de módulo 3 para el índice
de trama F, los intervalos de acceso permitidos se cambian durante
tres tramas de radiocomunicaciones consecutivas. La razón de
esto es que el ciclo de la temporización de los intervalos de
acceso PRACH es 30 ms, el cual se corresponde con tres tramas de
radiocomunicaciones.
La Fig. 4 muestra una tabla que indica la
relación entre los intervalos de acceso permitidos y el parámetro A
en el caso de que el valor de T_{AICH} = 1.
En este caso, los intervalos de acceso permitidos
son iguales en cualquier trama de radiocomunicaciones, es decir, la
determinación se realiza con independencia del índice de trama F.
Esto es debido al hecho de que el ciclo de la temporización de los
intervalos de acceso PRACH es una trama de radiocomunicaciones si
T_{AICH} = 1.
Cuando T_{AICH} = 1, el parámetro A está
comprendido entre 0 y 15, es decir, comprende cuatro bits en la
expresión binaria. Por esta razón, se definen cuatro conjuntos
diferentes de intervalos de acceso permitidos, en los que cada bit
del parámetro A indica bien una inclusión o bien una exclusión del
conjunto correspondiente de intervalos de acceso permitidos.
Cuando A es igual a 0 (0000 en expresión
binaria), se prohibe la transmisión de una firma de preámbulo o un
AI en todos los intervalos de acceso.
Cuando A es igual a 1 (0001 en expresión
binaria), los índices de los intervalos de acceso permitidos son 0
y 4 para cualquier valor de F. Cuando A es igual a 2 (0010 en
expresión binaria), los índices de los intervalos de acceso
permitidos son iguales a 1 y 5 para cualquier valor de F. Cuando A
es igual a 4 (0100) y 8 (1000), los índices de los intervalos de
acceso permitidos son 2, 6 y 3, 7, respectivamente, para cualquier
valor de F.
Los índices para los otros valores del parámetro
A se determinan basándose en la constelación de bits de la
expresión binaria de A, como en el caso de T_{AICH} = 0. De este
modo, en el caso de A = 15 (1111 en expresión binaria) se permiten
todos los intervalos disponibles.
En general, los intervalos de acceso de enlace
descendente permitidos se determinan por medio de (F^{x}_{d},
a^{x}_{d})_{1} = (F^{x}_{u},
a^{x}_{u})_{1} + 2, para A = x y T_{AICH} = 1. De
este modo, básicamente, los índices de los intervalos de acceso de
enlace descendente se obtienen aumentando en 2 los índices de los
intervalos de acceso de enlace ascendente.
De este modo, el número de intervalos de acceso
de enlace ascendente PRACH e intervalos de acceso de enlace
descendente AICH permitidos se puede configurar en concordancia con
los requisitos de la comunicación de acceso aleatorio o los
recursos de hardware en la BTS 10.
Segundo
ejemplo
De acuerdo con el segundo ejemplo de la forma de
realización preferida, se proporcionan quince intervalos de acceso
por 20 ms, en los que dos tramas de radiocomunicaciones
consecutivas 2\cdotF y 2\cdotF+1 (0 \leq F \leq
(N_{F}/2-1)) contienen quince intervalos de acceso
PRACH o AICH presentando cada uno de ellos un índice a, en el que 0
\leq a \leq 15. En el presente caso, las dos tramas de
radiocomunicaciones consecutivas 2\cdotF y 2\cdotF+1 se
designan mediante \Gamma que indica una trama PRACH o AICH de
longitud 20 ms. De este modo, \Gamma contiene 15 intervalos de
acceso que tienen una longitud de aproximadamente 1,33 ms (20
ms/15). El índice de trama \Gamma está comprendido entre 0 y
(N_{F}/2-1).
La Fig. 5 muestra una tabla que indica la
relación entre los intervalos de acceso permitidos y el parámetro A
en el caso de que el valor de T_{AICH} = 0.
En el caso de T_{AICH} = 0, es decir, 0 \leq
A \leq 7, también se prohibe la transmisión de una firma de
preámbulo o un AI en todos los intervalos de acceso, si A es igual
a 0 (000 en expresión binaria).
Cuando A es igual a 1 (001 en expresión binaria),
los índices de intervalos de acceso permitidos son 0, 3, 6, 9, y
12, es decir, (\Gamma^{1}_{u}, 0)_{0},
(\Gamma^{1}_{u}, 3)_{0}, (\Gamma^{1}_{u},
6)_{0}, (\Gamma^{1}_{u}, 9)_{0}, y
(\Gamma^{1}_{u}, 12)_{0}, para cualquier \Gamma,
ya que el ciclo de la temporización de los intervalos de acceso
PRACH es una trama de radiocomunicaciones.
Cuando A es igual a 2 (010 en expresión binaria),
los intervalos de acceso permitidos (\Gamma^{2}_{u},
a^{2}_{u})_{0} se obtienen mediante
(\Gamma^{1}_{u}, a^{1}_{u})_{0} + 1 para todos
los intervalos de acceso disponibles (\Gamma^{1}_{u},
a^{1}_{u})_{0}, es decir, los índices de los
intervalos de acceso permitidos son 1, 4, 7, 10, y 13. A
continuación, (\Gamma^{1}, a^{1}) = (\Gamma, a) + 1
queda definido por \Gamma^{1} = (\Gamma + a^{1}/15) módulo
N_{F}/2 y a^{1} = (a + 1) módulo 15. De este modo, los
intervalos de acceso permitidos son (\Gamma^{2}_{u},
1)_{0}, (\Gamma^{2}_{u}, 4)_{0},
(\Gamma^{2}_{u}, 7)_{0}, (\Gamma^{2}_{u},
10)_{0}, y (\Gamma^{2}_{u}, 13)_{0}, para
cualquier \Gamma.
De forma similar, cuando A es igual a 4 (100 en
expresión binaria), los índices de intervalos de acceso permitidos
son 2, 5, 8, 11, y 14, ya que (\Gamma^{4}_{u},
a^{4}_{u})_{0} = (\Gamma^{2}_{u},
a^{2}_{u})_{0} + 1.
En general, los intervalos de acceso de enlace
descendente se obtienen a partir de (\Gamma^{x}_{d},
a^{x}_{d})_{0} = (\Gamma^{x}_{u},
a^{x}_{u})_{0} + 1.
La Fig. 6 muestra una tabla que indica
subconjuntos permitidos de intervalos de acceso en dependencia del
parámetro A y el índice de trama \Gamma, en el caso de que el
valor del parámetro T_{AICH} sea igual a 1.
En el caso de T_{AICH} = 1, es decir, 0 \leq
A \leq 15, se prohibe nuevamente la transmisión de una firma de
preámbulo de un AI en todos los intervalos de acceso, siempre que A
sea igual a 0 (0000 en expresión binaria).
Cuando A es igual a 1 (0001 en expresión
binaria), los índices de intervalos de acceso permitidos para
cualquier trama \Gamma se obtienen a partir de la ecuación:
i = 4 \cdot N + (\Gamma módulo 4)
en donde 0 \leq N \leq 3,
en donde N es un número entero e i indica el
índice del intervalo de acceso permitido, en el que solamente son
válidos los intervalos de acceso que tienen índices dentro de los
márgenes de 0 a 14.
Cuando A es igual a 2, 4 u 8, los intervalos de
acceso permitidos se obtienen a partir de (\Gamma^{2n}_{u},
a^{2n}_{u})_{1} = (\Gamma^{n}_{u},
a^{n}_{u})_{1} + 1. De este modo los índices de
intervalos de acceso para el caso de A = 2 se pueden calcular a
partir de los índices obtenidos para el caso A = 1, etcétera.
En general, los intervalos de acceso de enlace
descendente se obtienen a partir de (\Gamma^{x}_{d},
a^{x}_{d})_{1} = (\Gamma^{x}_{u},
a^{x}_{u})_{1} + 2.
Se debe indicar que, también en el segundo
ejemplo, los conjuntos de intervalos de acceso permitidos se
determinan para los otros valores del parámetro A combinando
(añadiendo) los subconjuntos mostrados en las tablas de las Figs. 5
y 6 según los valores de los bits de las expresiones binarias
respectivas de los valores restantes del parámetro, tal como se ha
descrito en el primer ejemplo.
A continuación, se describe más detalladamente la
selección de uno o una pluralidad de intervalos de acceso por parte
de la unidad 24 de selección de intervalos de la MS 20.
La unidad 24 de selección de intervalos puede
estar dispuesta para seleccionar aleatoriamente uno de los
intervalos de acceso permitidos de enlace ascendente determinados
sobre la base de, por ejemplo, uno de los algoritmos descritos en
el primer o el segundo ejemplos por parte de la unidad 23 de
determinación de intervalos. Una vez que se ha realizado la
selección, se pueden transmitir preámbulos consecutivos separados
por bien tres o bien cuatro intervalos de acceso (temporización
preámbulo a preámbulo), dependiendo del valor de T_{AICH}. De
este modo, la MS 20 escoge aleatoriamente un número x que define el
subconjunto de intervalos de acceso que será utilizado por la MS
20. Para T_{AICH} = 0 y T_{AICH} = 1, los valores de x se pueden
tomar de los conjuntos {1, 2, 4} y {1, 2, 4, 8}, respectivamente. A
continuación, los intervalos de acceso de enlace ascendente
seleccionados son definidos por todos los (F^{x}_{u},
a^{x}_{u}) o (\Gamma^{x}_{u}, a^{x}_{u}),
respectivamente.
Como alternativa, la unidad 24 de selección de
intervalos de la MS 20 puede estar dispuesta para seleccionar
aleatoriamente cualquier intervalo de acceso de enlace ascendente
permitido, cuando sea necesario transmitir una firma de preámbulo.
Una vez que se ha seleccionado el intervalo de acceso, siguen las
temporizaciones PRACH y AICH. De este modo, cada vez que es
necesario transmitir una firma de preámbulo, la unidad 24 de
selección de intervalos de la MS 20 selecciona aleatoriamente un
número x de los conjuntos {1, 2, 4} o {1, 2, 4, 8} (dependiendo del
valor de T_{AICH}) y a continuación realiza la transmisión
utilizando el siguiente intervalo de acceso permitido de
(F^{x}_{u}, a^{x}_{u}) o (\Gamma^{x}_{u},
a^{x}_{u}),respectivamente. En este caso, la temporización de
preámbulo a preámbulo puede ser tres, cuatro o cinco intervalos de
acceso, dependiendo del valor de x (caso T_{AICH} = 0). Para
T_{AICH} = 1, la temporización de preámbulo a preámbulo puede ser
cuatro, cinco, seis o siete intervalos, dependiendo del valor de
x.
Se debe indicar que el método y el sistema de
acceso aleatorio descritos en la forma de realización preferida se
pueden aplicar a cualquier red de radiocomunicaciones que tenga una
función de acceso aleatorio entre terminales móviles y elementos de
red fijos. Además, las unidades de hardware discretas de la MS 20 y
la BTS 10 se pueden sustituir por las correspondientes
características de software de un programa de control que controla
una CPU proporcionada en la BTS 10 o la MS 20. La descripción
anterior de la forma de realización preferida y los dibujos
adjuntos están destinados únicamente a ilustrar la presente
invención. La forma de realización preferida de la invención puede
variar dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.
En resumen, la presente invención se refiere a un
método y un sistema para realizar una operación de acceso aleatorio
entre una estación móvil y un elemento de red tal como una estación
transceptora base, en los que los intervalos de acceso permitidos
para los canales de acceso aleatorio son definidos por la red y se
señalizan a la estación móvil. La definición de los intervalos de
acceso permitidos se realiza basándose en un parámetro fijado por
la estación transceptora base y transmitido a la estación móvil la
cual determina los intervalos de acceso permitidos basándose en el
parámetro. De este modo, el número de intervalos de acceso
permitidos puede ser definido por la red y se puede cambiar
dinámicamente basándose en la carga de mensajes de acceso aleatorio
y los requisitos de hardware.
Claims (33)
1. Método para realizar un acceso aleatorio en
una red de comunicaciones móviles provista de una estación
transceptora base y una pluralidad de estaciones móviles, que
comprende las siguientes etapas:
a) transmisión hacia dicha estación móvil de un
parámetro que define intervalos de acceso permitidos de por lo
menos un canal de acceso aleatorio existente físicamente;
b) determinación de dichos intervalos de acceso
permitidos en dicha estación móvil basándose en dicho parámetro;
y
c) utilización de por lo menos uno de dichos
intervalos de acceso permitidos determinados, para realizar una
operación de acceso aleatorio a dicha estación transceptora
base.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
dicho parámetro se transmite a través de un canal de
radiodifusión.
3. Método según la reivindicación 2, en el que
dicho canal de radiodifusión es el canal BCH de un sistema
WCDMA.
4. Método según la reivindicación 2 ó 3, en el
que dicho acceso aleatorio se realiza a través del canal de enlace
ascendente PRACH y el canal de enlace descendente AICH del sistema
WCDMA.
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho parámetro define un
subconjunto de intervalos de acceso disponibles de dicha red de
comunicaciones móviles.
6. Método según la reivindicación 5, en el que
dicho subconjunto es determinado por otro parámetro transmitido
desde dicha estación transceptora base hacia dicha estación
móvil.
7. Método según la reivindicación 6, en el que
dicho otro parámetro es un parámetro de temporización que define
una temporización de transmisión de un intervalo de acceso de
enlace ascendente.
8. Método según la reivindicación 6 ó 7, en el
que dicho otro parámetro se transmite a través de un canal de
radiodifusión.
9. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 8, en el que el número de bits de dicho
parámetro se cambia dependiendo de dicho otro parámetro.
10. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que se desactiva la posibilidad
de una transmisión de una firma de preámbulo o una indicación de
adquisición dependiendo del valor de dicho parámetro.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que se calcula un índice de un
intervalo de acceso de enlace ascendente permitido basándose en el
valor de dicho parámetro y un número de trama de una trama
utilizada para transmitir un intervalo de acceso de enlace
ascendente.
12. Método según la reivindicación 11, en el que
dicho índice se calcula utilizando la ecuación
i = 3 \cdot N + (F módulo 3)
en donde 0 \leq N \leq 2,
en donde F y N son números enteros, y F indica
dicho número de trama, y en los que son válidos solamente los
intervalos de acceso que tienen índices dentro de los márgenes de 0
a 7.
13. Método según la reivindicación 111, en el que
dicho índice se calcula utilizando la ecuación
i = 4 \cdot N + (\Gamma módulo 4)
en donde 0 \leq N \leq 3,
en donde \Gamma y N son números enteros, y
\Gamma indica un número de trama que indica dos números
consecutivos de dichos números de trama de dicha trama utilizada
para transmitir un intervalo de acceso de enlace ascendente, y en
el que solamente son válidos los intervalos de acceso que tienen
índices dentro de los márgenes de 0 a 14.
14. Método según la reivindicación 12 ó 13, en el
que dicho parámetro determina una compensación a sumar a dicho
índice calculado.
15. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que un índice de un intervalo de
acceso de enlace ascendente permitido se determina basándose en el
valor de dicho parámetro con independencia de un número de trama de
una trama utilizada para transmitir un intervalo de acceso de enlace
ascendente.
16. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que un intervalo de enlace
descendente permitido se determina sumando un valor predeterminado
a un índice de un intervalo de enlace ascendente recibido.
17. Método según la reivindicación 16, en el que
dicho valor predeterminado se selecciona según un parámetro de
temporización que define una temporización de transmisión de dicho
intervalo de enlace ascendente.
18. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los valores de los bits de
una expresión binaria de dicho parámetro determinan una combinación
de índices calculados obtenidos para otros valores de dicho
parámetro, correspondiéndose dichos otros valores con los pesos
binarios de dicha expresión binaria.
19. Sistema para realizar un acceso aleatorio en
una red de comunicaciones móviles, que comprende:
a) un elemento (10) de red dispuesto para
transmitir un parámetro que define intervalos de acceso permitidos
de por lo menos un canal de acceso aleatorio existente físicamente;
y
b) una pluralidad de estaciones móviles (20)
dispuestas para recibir dicho parámetro transmitido, para
determinar dichos intervalos de acceso permitidos basándose en
dicho parámetro recibido, y para utilizar por lo menos uno de
dichos intervalos de acceso permitidos determinados, para realizar
una operación de acceso aleatorio a dicha estación transceptora
base (10).
20. Sistema según la reivindicación 19, en el que
dicho elemento de red es una estación transceptora base WCDMA (10)
y dicha estación móvil (20) es una estación móvil WCDMA.
21. Elemento de red para una red de
comunicaciones móviles que comprende una pluralidad de estaciones
móviles (20), que comprende:
a) medios (14) de fijación para fijar un
parámetro que define intervalos de acceso permitidos de por lo
menos un canal de acceso aleatorio existente físicamente para
realizar una operación de acceso aleatorio; y
b) medios (11) de transmisión para transmitir
dicho parámetro hacia dicha pluralidad de estaciones móviles
(20).
22. Elemento de red según la reivindicación 21,
en el que dicho elemento de red es una estación transceptora base
WCDMA (10).
23. Elemento de red según la reivindicación 21 ó
22, en el que dichos medios (11) de transmisión están dispuestos
para transmitir dicho parámetro a través de un canal de
radiodifusión.
24. Elemento de red según cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 23, en el que dichos medios (14) de fijación
están dispuestos para fijar dicho parámetro dependiendo de un valor
del parámetro de temporización que define una temporización de
transmisión de un intervalo de acceso de enlace ascendente en dicha
operación de acceso aleatorio
25. Estación móvil para una red de comunicaciones
móviles que tiene por lo menos un elemento (10) de red que permite
una operación de acceso aleatorio, que comprende:
a) medios (21) de recepción para recibir desde
dicho elemento (10) de red un parámetro que define intervalos de
acceso permitidos de por lo menos un canal de acceso aleatorio
existente físicamente para dicha operación de acceso aleatorio;
b) medios (23) de determinación para determinar
dichos intervalos de acceso permitidos basándose en dicho parámetro
recibido; y
c) medios (21) de transmisión para transmitir un
mensaje de acceso aleatorio hacia dicho elemento (10) de red
utilizando por lo menos uno de dichos intervalos de acceso
permitidos determinados.
26. Estación móvil según la reivindicación 25, en
la que dichos medios (21) de recepción están dispuestos para
recibir dicho parámetro a través de un canal de radiodifusión.
27. Estación móvil según la reivindicación 26, en
la que dichos medios (23) de determinación están dispuestos para
determinar dichos intervalos de acceso permitidos basándose en
dicho parámetro recibido y un parámetro de temporización recibido a
través de dicho canal de radiodifusión.
28. Estación móvil según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 27, en la que dichos medios (23) de
determinación están dispuestos para calcular un índice de un
intervalo de acceso de enlace ascendente permitido basándose en el
valor de dicho parámetro recibido y un número de trama de una trama
utilizada para transmitir un intervalo de acceso de enlace
ascendente.
29. Estación móvil según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 27, en la que dichos medios (23) de
determinación están dispuestos para determinar un índice de un
intervalo de acceso de enlace ascendente permitido basándose en el
valor de dicho parámetro con independencia de un número de trama de
una trama utilizada para transmitir un intervalo de acceso de
enlace ascendente
30. Estación móvil según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 29, en la que se proporcionan unos medios
(24) de selección para seleccionar aleatoriamente de entre
intervalos de acceso permitidos determinados por dichos medios (23)
de determinación un intervalo de acceso de enlace ascendente que
será utilizado para transmitir un preámbulo de dicho mensaje de
acceso aleatorio.
31. Estación móvil según la reivindicación 30, en
la que se transmiten preámbulos consecutivos separados por un
número predeterminado de intervalos de acceso.
32. Estación móvil según la reivindicación 31, en
la que dicho número predeterminado depende de un parámetro de
temporización recibido por dichos medios (21) de recepción.
33. Estación móvil según la reivindicación 30, en
la que dichos medios (24) de selección están dispuestos para
realizar dicha selección aleatoria cada vez que es necesario
transmitir un preámbulo.
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