CN101133584B - 时分同步码分多址接入通信***终端设备的随机接入方法 - Google Patents

时分同步码分多址接入通信***终端设备的随机接入方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种时分同步码分多址通信***终端设备的随机接入方法，包括下述步骤：(a)***向UE广播配置的ASC及其配置信息，UE记录这些信息；(b)UE的MAC向物理层发送RACH发射请求，物理层选择一个RACH；(c)UE物理层随机选择一个上行同步码和一个上行同步子信道；(d)UE物理层在选定的上行同步子信道对应的上行导频时隙上发射选定的上行同步码后，若收到网络侧接入确认信息，则完成上行同步，选择PRACH发送消息，否则，重新进行网络侧接入。本发明使得TD-SCDMA***的UE在随机接入过程中，UE侧物理层能够选择***为ASC配置的资源，达到QoS的要求并尽量避免冲突的产生。

Description

时分同步码分多址接入通信***终端设备的随机接入方法
技术领域
本发明涉及第三代移动通信***，尤其涉及一种时分同步码分多址接入(TD-SCDMA)通信***中终端设备的随机接入方法。
背景技术
随机接入过程是无线通讯***中的一个重要过程，是无线接入过程中的重要环节，在第三代移动通信***之一的TD-SCDMA无线通讯***中，随机接入过程更是包括了重要的上行同步过程。
TD-SCDMA***采用的是时分同步码分多址接入技术，对上、下行同步有比较严格的要求，尤其是上行同步。在TD-SCDMA***中，专门定义了上行导频时隙(UpPTS)和上行同步码(SYNC_UL)用于上行同步。
在TD-SCDMA***中，随机接入过程是一个物理层过程，在该过程中，一个很重要的步骤就是进行上行同步码及其在UpPTS时隙发射时机的选择。该选择过程不仅仅是上行同步过程的需要，更重要的是，该选择过程是随机接入过程的本质所在，该选择过程集中体现了随机接入过程中上行公共信道资源——物理随机接入信道(PRACH)的竞争共享的分配方式。
在TD-SCDMA***中，一个小区配置有8个上行同步码，编号为0～7，在随机接入过程中，上行同步码也被描述为签名(signature)。在随机接入过程中，如果终端设备(UE)选择了相同的签名并在同一个时机，即同一个子帧的UpPTS时隙发射，则会造成冲突，得不到基站的响应，从而导致随机接入过程失败。
对TD-SCDMA***，在目前最新的协议《3GPP TS 25.331 V6.4.0》的广播信息中，签名和UpPTS时隙资源(UpPTS时隙资源就是在UpPTS时隙的发射时机)的配置是通过接入服务等级(Access Service Class：ASC)设置信息单元来实现，其结构示意图如图1所示，对应每一个ASC值，配置了可用的上行同步码(即签名)和子信道个数及可用的子信道，其中的子信道就是UpPTS时隙资源。在这种配置方法中，将签名和UpPTS时隙资源作为两种独立的资源进行配置。
在TD-SCDMA***中，通过定义不同的ASC，且每个ASC配置相应的资源，来实现不同的接入服务质量。在TD-SCDMA***中，设置了0～7共8级ASC，在***为每个ASC配置的资源中包括随机接入过程中使用的签名和UpPTS时隙资源。同时，在UE侧，***定义了0～15共16级接入等级AC(AccessClass)，对每个UE可以设置一个或者多个AC。在***广播消息中，***向UE广播配置的ASC个数以及为每个ASC配置的签名和UpPTS时隙资源，同时广播AC与ASC之间的对应关系。UE的无线资源控制(RRC层)根据这种对应关系和其中设置的AC值，确定相应的ASC值，并将ASC值及其对应的其它相关资源配置给媒体接入层。同时UE的RRC层将每个ASC对应的签名和UpPTS时隙资源配置给物理层。但是，UE的物理层如何选择***为ASC配置的资源，以达到QoS的要求并尽量避免冲突的产生，现有技术还没有相应的方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种TD-SCDMA***中终端设备的随机接入方法，该方法使得UE在随机接入过程中，能够选择***为ASC配置的资源，达到QoS的要求并尽量避免冲突的产生。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种时分同步码分多址接入通信***中终端设备物理层对上行同步码及其在上行导频时隙发射时机的选择方法，包括下述步骤：
(A)终端设备物理层记录***广播消息中为每个接入服务等级配置的可用的上行同步码和可用的上行同步子信道；
(B)终端设备物理层收到媒体接入控制层的随机接入信道发射请求后，根据请求中携带的接入服务等级，找到本次接入可用的上行同步码和可用的上行同步子信道；
(C)终端设备物理层从所述可用的上行同步码中随机选择一个，并从可用的上行同步子信道中选择一个上行同步子信道，使得该小区内的终端设备选择的子信道号整体上均布在各个子信道上；
(D)终端设备物理层在选定的上行同步子信道对应的上行导频时隙上发射选定的上行同步码。
进一步地，所述的步骤(C)中，终端设备物理层从所述可用的上行同步子信道中选择一个上行同步子信道时，如果可用的上行同步子信道个数为1，则选择该上行同步子信道；如果可用的上行同步子信道个数大于1，则随机选择一个可用的上行同步子信道，并使每个可选项具有相同的选中可能。
进一步地，所述的步骤(C)中，终端设备物理层从所述可用的上行同步子信道中选择一个上行同步子信道时，如果可用的上行同步子信道个数为1，则选择该上行同步子信道；如果可用的上行同步子信道个数Num＞1，则终端设备物理层将可用的上行同步子信道标识按序编号，令j＝IMSI modNum，选择编号为j的上行同步子信道，其中IMSI为终端设备的国际移动用户标识。
进一步地，所述的步骤(D)中上行同步子信道对应的上行导频时隙是通过以下方式确定的：终端设备物理层在***帧号SFN＝0的帧开始时，将子帧号SFN′设置成0，然后按照每个子帧计数得到所需的子帧号SFN’，对SFN’进行mod N运算的结果作为子信道号，则该子信道号即对应于该子帧号的上行导频时隙，所述N值是由***配置的上行同步子信道的个数。
为了解决上述技术问题，本发明又提供一种时分同步码分多址接入通信***终端设备的随机接入方法，包括以下步骤：
(a)***向终端设备广播配置的接入服务等级和为每个接入服务等级配置的可用的上行同步码和上行同步子信道，终端设备收到后，在其物理层记录这些信息；
(b)终端设备发起随机接入时，其媒体接入控制层向物理层发送随机接入信道发射请求，带有传输格式、接入服务等级和传输块集的信息，物理层首先根据所述传输格式选择一个随机接入传输信道；
(c)终端设备物理层根据请求中的接入服务等级，从该等级配置的上行同步码中随机选择一个上行同步码，并且从该等级配置的可用的上行同步子信道中选择一个上行同步子信道；
(d)终端设备物理层在选定的上行同步子信道对应的上行导频时隙上发射选定的上行同步码，监听前向物理接入信道是否收到网络侧接入确认信息，如果收到，则完成上行同步，选择物理随机接入信道发送消息，否则，
(e)重新进行网络侧接入。
进一步地，所述步骤(e)中，重新进行网络侧接入时，终端设备物理层是从所述可用的上行同步码中重新随机选择的一个上行同步码，并且从所述可用的上行同步子信道中重新选择一个上行同步子信道，再执行步骤(d)。
进一步地，所述的步骤(e)中，重新进行网络侧接入时，终端设备物理层是从所述可用的上行同步码中重新随机选择一个上行同步码，保持上行同步子信道不变，再执行步骤(d)。
进一步地，所述的步骤(e)中，重新进行网络侧接入时，终端设备物理层是从所述可用的上行同步子信道中重新选择一个上行同步子信道，保持上行同步码不变，再执行步骤(d)。
更进一步地，所述终端设备物理层从可用的子信道中选择一个是这样实现的：如果可用子信道个数为1，终端设备物理层选择该子信道；如果可用子信道个数Num大于1，则随机选择一个可用的子信道，并使每个可选项具有相同的选中可能，或者，在Num大于1时，将可用的子信道标识按序编号，令j＝IMSI mod Num，选择编号为j的上行同步子信道，其中IMSI为终端设备的国际移动用户标识。
进一步地，所述步骤(e)中上行同步子信道对应的上行导频时隙是通过以下方式确定的：终端设备物理层在***帧号SFN＝0的帧开始时，将子帧号SFN’设置成0，然后按照每个子帧计数得到所需的子帧号SFN’，对SFN’进行mod N运算的结果作为子信道号，则该子信道号即对应于该子帧号的上行导频时隙，所述N值是由***配置的上行同步子信道的个数。
与现有技术相比，本发明使得TD-SCDMA***在随机接入过程中，UE侧物理层能够选择***为ASC配置的资源，达到QoS的要求并尽量避免冲突的产生。
附图概述
图1为ASC设置信息单元的结构示意图；
图2为本发明实施例中当N＝8时UpPTS子信道示意图；
图3为本发明实施例中UE侧随机接入方法流程图。
本发明的最佳实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作具体说明，但不作为对本发明的限定。
本发明的TD-SCDMA***采用协议《3GPP TS 25.331 V6.4.0》中的配置方法，即在ASC设置信息单元中对上行同步码和上行同步子信道(包括子信道个数和可用的子信道)，分别独立进行配置。
参考图2所示，为该***的UpPTS时隙与上行同步子信道关系的示意图，其中：上行同步子信道的个数N配置为8，上行导频时隙包括8个子信道，编号从0到7。
当SFN’mod 8＝0时，该子帧的UpPTS时隙为第0个子信道；
当SFN’mod 8＝1时，该子帧的UpPTS时隙为第1个子信道；
……
当SFN’mod 8＝7时，该子帧的UpPTS时隙为第7个子信道；
其中，SFN’为用于计无线子帧数的子帧号。TD-SCDMA***需要维护SFN，即用于计无线帧数的***帧号，每个无线帧增加1，并在0～4095之间循环计数。同时，在TD-SCDMA***的物理层，包括网络侧和终端设备，需要对SFN’进行维护。在TD-SCDMA***中，一个无线帧包括两个无线子帧，物理层需要在***帧号SFN＝0的帧开始时，将SFN’设置成0，然后每个子帧递增计数到8191就可以得到所需的子帧号SFN’。终端设备物理层根据子帧号建立选定子信道到某个子帧的UpPTS时隙的对应关系以发射上行同步码，SFN’进行mod 8运算的结果作为子信道号，则该子信道号即对应于该子帧号的上行导频时隙。
如图3所示，本实施例中，UE根据***广播的配置资源完成随机接入过程的方法包括以下步骤：
步骤101：***向UE广播配置的ASC个数以及为每个ASC配置的上行同步码和上行同步子信道，同时广播AC与ASC.之间的对应关系，UE收到这些配置信息后加以记录，其中物理层需要记录为每个ASC配置的上行同步码和上行同步子信道信息(包括个数和可用的子信道)；
步骤102：UE的媒体接入控制层(Media Access Control：MAC)向物理层发送随机接入信道(RACH)发射请求，请求中包括PRACH消息使用的传输格式、接入服务等级ASC、传输的数据(传输块集)等；这一步和现有技术是相同的。
步骤103：UE物理层收到随机接入信道发射请求后，开始随机接入过程，根据MAC层指示的传输格式，唯一地选择一个RACH传输信道；
步骤104：UE物理层根据消息中的ASC值从为该ASC值配置的一个或者多个可用的上行同步子信道中随机选择一个子信道，其中的随机功能使每个可选项具有相同的选中可能性，这样小区内的UE选择的子信道号从整个小区范围来看也是大致均匀分布的；
例如：UE物理层在选择子信道时，可以先产生一个随机数R，同时按照子信道标识大小，从小到大编号成0，1，…，Num-1，Num表示可用的上行同步子信道个数，小于等于7，然后以公式R mod Num＝j的计算结果，选择子信道j。由于随机数本身符合均匀分布，因此，UE选择的子信道号从整个小区范围来看也符合均匀分布。这种随机选择的方法在现有技术中是很多的，本发明对此不加以限定。
在另一实施例中，也可以按以下方法从多个可用的上行同步子信道中选择一个：先按照子信道标识大小，从小到大编号成0，1，…，Num-1，Num表示可用的上行同步子信道个数，小于等于7，然后以下公式计算：
IMSI mod Num＝j，
最后就选择子信道j。其中：IMSI为终端设备的国际移动用户标识(International Mobile Subscriber Identity)。由于在一个小区的UE的IMSI号是随机的和大致均布的，按这种方法小区内的UE选择的子信道号从整个小区范围来看也是大致均匀分布的。
步骤105：UE物理层从为该ASC配置的可用的上行同步码中随机选择一个，其中的随机功能使每个可选项具有相同的选中可能性；
步骤106：UE物理层确定合适的发射功率，在选定的上行同步子信道对应的UpPTS时隙上发射选定的上行同步码，如何确定上行同步子信道与UpPTS时隙的关系已经在上文中介绍；
步骤107：UE物理层选择监听前向物理接入信道(FPACH)，如果在该信道上接收到网络侧接入确认信息，上行同步完成，执行下一步，如果没有收到确认消息，说明发生随机接入冲突，需要重新进行网络接入，返回执行步骤104；
步骤108：选择PRACH物理信道发送RACH信道上的信息。
在另一个实施例的步骤108中，如果终端设备物理层没有在FPACH信道上接收到网络侧接入确认信息，重新进行网络接入时，也可以是保持上行同步子信道不变、仅仅重新选择一个上行同步码，或者上行同步码不变、仅仅重新选择一个上行同步子信道。
需要说明的是，由于对上行同步码和上行同步子信道的选择是独立的，在另一实施例中，上述实施例的步骤104和步骤105可以互换，也即：先选择上行同步码再选择上行同步子信道，其他步骤类似。
工业实用性
本发明使得TD-SCDMA***的终端设备在随机接入过程中，UE侧物理层能够选择***为ASC配置的资源，达到QoS的要求并尽量避免冲突的产生。

Claims (10)

1.一种时分同步码分多址接入通信***中终端设备物理层对上行同步码及其在上行导频时隙发射时机的选择方法，包括下述步骤：
(A)终端设备物理层记录***广播消息中为每个接入服务等级配置的可用的上行同步码和可用的上行同步子信道；
(B)终端设备物理层收到媒体接入控制层的随机接入信道发射请求后，根据请求中携带的接入服务等级，找到本次接入可用的上行同步码和可用的上行同步子信道；
(C)终端设备物理层从所述可用的上行同步码中随机选择一个，并从可用的上行同步子信道中选择一个上行同步子信道，使得该小区内的终端设备选择的子信道号整体上均布在各个子信道上；
(D)终端设备物理层在选定的上行同步子信道对应的上行导频时隙上发射选定的上行同步码。
2.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于：
所述的步骤(C)中，终端设备物理层从所述可用的上行同步子信道中选择一个上行同步子信道时，如果可用的上行同步子信道个数为1，则选择该上行同步子信道；如果可用的上行同步子信道个数大于1，则随机选择一个可用的上行同步子信道，并使每个可选项具有相同的选中可能。
3.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于：
所述的步骤(C)中，终端设备物理层从所述可用的上行同步子信道中选择一个上行同步子信道时，如果可用的上行同步子信道个数为1，则选择该上行同步子信道；如果可用的上行同步子信道个数Num＞1，则终端设备物理层将可用的上行同步子信道标识按序编号，令j＝IMSI mod Num，选择编号为j的上行同步子信道，其中IMSI为终端设备的国际移动用户标识。
4.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于：所述步骤(D)中上行同步子信道对应的上行导频时隙是通过以下方式确定的：终端设备物理层在***帧号SFN＝0的帧开始时，将子帧号SFN’设置成0，然后按照每个子帧计数得到所需的子帧号SFN’，对SFN’进行mod N运算的结果作为子信道号，则该子信道号即对应于该子帧号的上行导频时隙，所述N值是由***配置的上行同步子信道的个数。
5.一种时分同步码分多址接入通信***终端设备的随机接入方法，包括以下步骤：
(a)***向终端设备广播配置的接入服务等级和为每个接入服务等级配置的可用的上行同步码和上行同步子信道，终端设备收到后，在其物理层记录这些信息；
(b)终端设备发起随机接入时，其媒体接入控制层向物理层发送随机接入信道发射请求，带有传输格式、接入服务等级和传输块集的信息，物理层首先根据所述传输格式选择一个随机接入传输信道；
(c)终端设备物理层根据请求中的接入服务等级，从该等级配置的上行同步码中随机选择一个上行同步码，并且从该等级配置的可用的上行同步子信道中选择一个上行同步子信道；
(d)终端设备物理层在选定的上行同步子信道对应的上行导频时隙上发射选定的上行同步码，监听前向物理接入信道是否收到网络侧接入确认信息，如果收到，则完成上行同步，选择物理随机接入信道发送消息，否则，执行下一步；
(e)重新进行网络侧接入。
6.如权利要求5所述的随机接入方法，其特征在于，所述步骤(e)中，重新进行网络侧接入时，终端设备物理层是从所述可用的上行同步码中重新随机选择的一个上行同步码，并且从所述可用的上行同步子信道中重新选择一个上行同步子信道，再执行步骤(d)。
7.如权利要求5所述的随机接入方法，其特征在于，所述的步骤(e)中，重新进行网络侧接入时，终端设备物理层是从所述可用的上行同步码中重新随机选择一个上行同步码，保持上行同步子信道不变，再执行步骤(d)。
8.如权利要求5所述的随机接入方法，其特征在于，所述的步骤(e)中，重新进行网络侧接入时，终端设备物理层是从所述可用的上行同步子信道中重新选择一个上行同步子信道，保持上行同步码不变，再执行步骤(d)。
9.如权利要求5、6或8所述的随机接入方法，其特征在于，所述终端设备物理层从可用的子信道中选择一个是这样实现的：如果可用子信道个数为1，终端设备物理层选择该子信道；如果可用子信道个数Num大于1，则随机选择一个可用的子信道，并使每个可选项具有相同的选中可能，或者，在Num大于1时，将可用的子信道标识按序编号，令j＝IMSI mod Num，选择编号为j的上行同步子信道，其中IMSI为终端设备的国际移动用户标识。
10.如权利要求5所述的随机接入方法，其特征在于：所述步骤(e)中上行同步子信道对应的上行导频时隙是通过以下方式确定的：终端设备物理层在***帧号SFN＝0的帧开始时，将子帧号SFN’设置成0，然后按照每个子帧计数得到所需的子帧号SFN’，对SFN’进行mod N运算的结果作为子信道号，则该子信道号即对应于该子帧号的上行导频时隙，所述N值是由***配置的上行同步子信道的个数。
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