CN102244927B - 多小区长期演进***中建立上行同步的方法、设备和终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法、设备和终端，能够降低***的控制信道开销，提高资源利用率，缩短终端和基站进行上下行数据传输所需要等待的时间，保证了业务的正常运行。本发明实施例提供的一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法包括：基站向终端发送激活/去激活命令以在激活所述终端TA分组内的一个或多个辅小区的同时，通知终端在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令中携带随机接入命令；终端在所述指定辅小区被激活后，立即根据已接收到的随机接入命令执行所述指定辅小区与基站的随机接入过程，建立上行同步。

Description

多小区长期演进***中建立上行同步的方法、设备和终端
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法、网络设备和终端。
背景技术
第三代合作伙伴计划(The Third Generation Partner Project，3GPP)在版本Release 10中提出了载波聚合等新功能，能够支持用户设备(User Equipment，UE)在多个小区上同时进行上行和下行数据传输，通过更大的带宽(如最大带宽可达100MHz)来获取更高的峰值速率。
一个UE可以被配置为同时工作在一个主小区(Primary Cell，PCell)和若干个辅小区(Secondary Cell，SCell)，其工作的每个小区可以包含一个下行成员载波、零或一个上行成员载波，这种多小区操作也可以称为载波聚合(Carrier Aggregation)或带宽聚合。Release 10为工作在载波聚合模式下的UE设置了一个上行定时参考小区，即主小区，UE只在主小区上维护上行定时，所有其他小区的上行定时都锁定到主小区上，这些小区不需要维护上行定时，直接从定时参考小区获取上行发送定时即可。
然而，在3GPP Release 11的载波聚合长期演进(Long TermEvolution，LTE)通信***中，对UE所支持的小区引入了上行定时提前量(Timing Advance，TA)分组的概念，将一个UE的多个小区划分为多个TA组，每个TA组包含若干个小区，每个TA组内的多个小区中具有一个作为定时参考小区的小区。
若一个TA组内不包含主小区，该TA组内的所有小区会同时出现不具有上行同步的情况，当需要利用该TA组内的小区进行数据传输时，需要先在该TA组内的一个小区发起随机接入过程建立上行同步，参见图1，现有的处理方法为基站向UE发送激活/去激活命令，将一个TA组内多个辅小区激活，UE收到该激活/去激活命令后，向基站反馈响应消息；然后，基站向UE发送PDCCH命令，为UE指定一个随机接入前导码(Preamble)，UE使用该随机接入前导码在一个辅小区上发起随机接入过程。
发明人在实现本发明的过程中发现现有技术中至少存在如下缺陷：
现有的机制中，辅小区的激活和随机接入的发起需要分别由两个独立的信令实现，导致所需占用的无线资源较多，资源利用率也较低；且在辅小区被激活后，还要在经历网络响应的时间、PDCCH命令的下发时间之后，才能发起随机接入过程，导致辅小区从激活到获得上行同步的时延过长，UE和基站需要等待较长的时间才能利用相应的辅小区进行上下行数据的传输，这种时延可能会影响到业务的正常运行，在网络环境较差时，甚至可能造成业务的中断，导致用户体验较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法、设备和终端，能够降低***的控制信道开销，提高资源利用率，缩短了终端和基站进行上下行数据传输所需要等待的时间，保证了业务的正常运行。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法，包括：
基站向终端发送激活/去激活命令以在激活所述终端TA分组内的一个或多个辅小区的同时，通知终端在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令中携带随机接入命令；
终端在所述指定辅小区被激活后，立即根据已接收到的随机接入命令执行所述指定辅小区与基站的随机接入过程，建立上行同步。
本发明实施例还提供了一种多小区长期演进***中建立上行同步的网络设备，所述网络设备包括命令发送单元和上行同步建立单元，
所述命令发送单元，用于向终端发送激活/去激活命令以在激活所述终端TA分组内的一个或多个辅小区的同时，通知终端在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令中携带随机接入命令；
所述上行同步建立单元，用于与所述激活后的指定辅小区执行随机接入过程，建立上行同步。
本发明实施例还提供了一种多小区长期演进***中建立上行同步的终端，所述终端包括命令接收单元和上行同步建立单元，
所述命令接收单元，用于接收基站发送的激活/去激活命令，获知在激活TA分组内的一个或多个辅小区的同时，在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令中携带随机接入命令，所述随机接入命令携带在激活/去激活命令MAC PDU的激活/去激活MAC CE中，或者，所述随机接入命令中携带在激活/去激活命令MAC PDU中增设的随机接入命令MAC CE；
所述上行同步建立单元，用于在所述指定辅小区被激活后，立即根据已接收到的随机接入命令执行所述指定辅小区与基站的随机接入过程，建立上行同步。
由上述可见，本发明实施例的技术方案能够利用一个信令同时实现辅小区的激活和随机接入的发起过程，减少了整个上行同步过程中PDCCH命令的发送次数，从而降低了***的控制信道开销，降低了所需占用的无线资源，提高了资源利用率；且由于本方案能够在辅小区激活后，即刻执行随机接入过程，避免了从辅小区激活至获得上行同步的时延，有效缩短了终端和基站利用相应辅小区进行上下行数据传输所需要等待的时间，保证了业务的正常运行，提高了用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的激活辅小区和获取上行同步的方法流程示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法流程示意图；
图3为本发明实施例二提供的TA分组方式下上行定时维护机制的一个示例的示意图；
图4为现有辅小区激活/去激活命令的激活/去激活MAC CE结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的一种扩展后的激活/去激活MACCE结构示意图；
图6为本发明实施例二提供的一种增设的随机接入命令MACCE结构示意图；
图7为本发明实施例三提供的一种多小区长期演进***中建立上行同步的网络设备的结构示意图；
图8为本发明实施例三提供的一种多小区长期演进***中建立上行同步的终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例一提供了一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法，参见图2，该方法包括：
21：基站向终端(如UE)发送激活/去激活命令以在激活所述终端上行定时提前量(Timing Advance，TA)分组内的一个或多个辅小区(SCell)的同时，通知终端在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令中携带随机接入命令。
上述随机接入命令中携带执行随机接入操作时所需的随机接入前导码(Preamble)标识，以使终端能够利用相应的前导码进行随机接入。
22：终端向基站发送混合自动重传请求(Hybrid AutomaticRepeat Reque st，HARQ)反馈。
通过HARQ反馈能够确保终端接收到来自基站的激活/去激活命令。
23：终端在所述指定辅小区被激活后，立即根据已接收到的随机接入命令执行所述指定辅小区与基站的随机接入过程，建立上行同步。
由上述可见，本发明实施例的技术方案能够利用一个信令同时实现辅小区的激活和随机接入的发起过程，减少了整个上行同步过程中PDCCH命令的发送次数，从而降低了***的控制信道开销，降低了所需占用的无线资源，提高了资源利用率；且由于本方案能够在辅小区激活后，即刻执行随机接入过程，避免了从辅小区激活至获得上行同步的时延，有效缩短了终端和基站利用相应辅小区进行上下行数据传输所需要等待的时间，保证了业务的正常运行，提高了用户体验。
下面对本发明实施例二提供的一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法进行介绍。
参见图3，显示了TA分组方式下上行定时维护机制的一个例子。其中，小区1为主小区，小区2与小区1构成一个TA组；小区3与小区4构成另一个TA组。对于包含小区1的TA组，主小区1本身就会维护上行定时，小区2直接从小区1获取上行定时即可。对于小区3和小区4构成的TA组，需要有一个小区作为定时参考小区，如将小区3作为定时参考小区时，小区4从小区3获取上行定时。
由于主小区通常能够处于激活状态且保持上行同步，所以本发明实施例主要对由辅小区构成的TA组(如由小区3和小区4组成的TA组)建立上行同步的场景进行说明。可以理解，当需要时，也可以将本方案应用在包含主小区的TA组内。
21：基站向终端发送激活/去激活命令以在激活所述终端TA分组内的一个或多个辅小区的同时，通知终端在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令中携带随机接入命令。
上述指定辅小区为所选择的发起随机接入的小区，也即TA分组中的定时参考小区，终端通过下述的至少一种方式获知上述指定辅小区：
基站预先向终端发送信令，告知终端所述指定辅小区的标识，这种方式，能够通过网络中的高层信令预先确定TA分组中的定时参考小区，简化随机接入命令；或者，
在终端发送的随机接入命令中携带小区索引(Cell Identifier，CID)，以指示需要进行随机接入的所述指定辅小区的标识。这种方式，利用该小区索引能够实现一种跨小区的操作，如在小区4的子帧上发送随机接入命令，在小区3的子帧上执行随机接入过程，从而提高了网络资源的利用率。该CID并不是随机接入命令中的必需信息，如当TA组中的定时参考小区已预先配置好时，随机接入命令中可以省略该小区索引。
进一步的，除了上述小区索引，本发明实施例所设置的随机接入命令还包括：随机接入前导码码字标识(Preamble Identifier，PID)和等待子帧数K。
终端利用上述PID获知随机接入前导码，并利用该随机接入前导码执行随机接入过程。
所述等待子帧数K指示终端自收到随机接入命令起到执行随机接入过程之间所需要等待的子帧个数K。如当UE在子帧n收到随机接入命令，则根据该等待子帧数的指示UE在子帧n+K开始时执行随机接入。
设置等待子帧数K这个参数的目的是为了便于基站控制UE执行随机接入的时间，这时因为当随机接入命令与激活/去激活命令同时传给UE时，需要考虑激活/去激活辅小区所需要的频率重新调谐的时间，UE需要在激活/去激活命令生效的时刻之后发起随机接入过程，即保证了在相应的辅小区处于激活状态之后，执行随机接入过程，从而保证了上行同步建立的成功实现。
本方案采用在激活/去激活命令的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU中携带所述随机接入命令。
具体的，可以利用下述的至少一种方式在激活/去激活命令的MAC PDU中携带所述随机接入命令：
方式一：对激活/去激活MAC控制单元(MAC CE)进行扩展，将随机接入命令携带在扩展后的激活/去激活MAC CE中。这种方式，扩展现有的激活/去激活MAC CE，使其包含随机接入命令。
参见图4，为现有辅小区激活/去激活命令的激活/去激活MACCE结构示意图，该激活/去激活MAC CE由一个字节组成，字节中除保留位(R)之外的每一个比特表示相应标识的辅小区的激活/去激活状态。
参见图5，为本发明实施例提供的一种扩展后的激活/去激活MAC CE结构示意图。扩展后的激活/去激活MAC CE包括3个字节，其中，由1个字节携带CID和PID，由1个字节携带等待子帧数。图5中各符号的具体含义如下：
CID：小区索引，取值为1-4的整数
PID：为UE分配的随机接入前导码标识(Preamble ID)
K：等待子帧数
R：保留位。
方式二：重新增设一个随机接入命令MAC CE，将随机接入命令携带在该增设的随机接入命令MAC CE中。这种方式，引入一种新的MAC控制单元，即随机接入命令MAC CE。
增设的随机接入命令MAC CE包括2个字节，由1个字节携带CID和PID，由1个字节携带等待子帧数。参见图6，为本发明实施例提供的一种增设的随机接入命令MAC CE结构示意图，图6中各符号的具体含义如下：
CID：小区索引，取值为1-4的整数
PID：为UE分配的随机接入前导码标识(Preamble ID)
K：等待子帧数
R：保留位。
进一步的，本方案能够根据辅小区激活操作的生效时间调整所述等待子帧数的数值，灵活设置上述等待子帧数的具体数值，确保终端在辅小区激活之后再执行随机接入过程。
进一步的，由于专用Preamble是稀缺资源，基站也可以控制不同UE在不同的子帧发送相同的Preamble，这样也能更好地适应同时发送激活/去激活命令和随机接入命令的定时需求。
22：终端向基站发送混合自动重传请求(Hybrid AutomaticRepeat Request，HARQ)反馈。
通过HARQ反馈能够确保终端接收到来自基站的激活/去激活命令。在一些场景中，也可以不设置该HARQ反馈，以进一步加快建立上行同步的速度。
23：终端在所述指定辅小区被激活后，立即根据已接收到的随机接入命令执行所述指定辅小区与基站的随机接入过程，建立上行同步。
如图3所示的场景中，当辅小区3被激活后，辅小区3立即根据已接收到的随机接入命令执行辅小区3与基站的随机接入过程，建立上行同步。在辅小区3建立上行同步成功后，辅小区4可以直接从辅小区3获取上行同步。
由上述可见，本发明实施例的技术方案能够利用一个信令同时实现辅小区的激活和随机接入的发起过程，减少了整个上行同步过程中PDCCH命令的发送次数，从而降低了***的控制信道开销，降低了所需占用的无线资源，提高了资源利用率；且由于本方案能够在辅小区激活后，即刻执行随机接入过程，避免了从辅小区激活至获得上行同步的时延，有效缩短了终端和基站利用相应辅小区进行上下行数据传输所需要等待的时间，保证了业务的正常运行，提高了用户体验。
本发明实施例三提供了一种多小区长期演进***中建立上行同步的网络设备，参见图7，所述网络设备包括命令发送单元71和上行同步建立单元72，
所述命令发送单元71，用于向终端发送激活/去激活命令以在激活所述终端TA分组内的一个或多个辅小区的同时，通知终端在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令中携带随机接入命令；
所述上行同步建立单元72，用于与所述激活后的指定辅小区执行随机接入过程，建立上行同步。
进一步的，所述命令发送单元71利用下述的至少一种方式在激活/去激活命令的MAC PDU中携带所述随机接入命令：
对激活/去激活MAC CE进行扩展，将随机接入命令携带在扩展后的激活/去激活MAC CE中；或者，重新增设一个随机接入命令MAC CE，将随机接入命令携带在该增设的随机接入命令MAC CE中。
本发明实施例三还提供了一种多小区长期演进***中建立上行同步的终端，参见图8，所述终端包括命令接收单元81和上行同步建立单元82，
所述命令接收单元81，用于接收基站发送的激活/去激活命令，获知在激活TA分组内的一个或多个辅小区的同时，在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令中携带随机接入命令，所述随机接入命令携带在激活/去激活命令MAC PDU的激活/去激活MAC CE中，或者，所述随机接入命令中携带在激活/去激活命令MAC PDU中增设的随机接入命令MAC CE；
所述上行同步建立单元82，用于在所述指定辅小区被激活后，立即根据已接收到的随机接入命令执行所述指定辅小区与基站的随机接入过程，建立上行同步。
本发明装置实施例中各单元和模块的具体工作方式，参见本发明方法实施例的相关内容。
由上述可见，本发明实施例的技术方案能够利用一个信令同时实现辅小区的激活和随机接入的发起过程，减少了整个上行同步过程中PDCCH命令的发送次数，从而降低了***的控制信道开销，降低了所需占用的无线资源，提高了资源利用率；且由于本方案能够在辅小区激活后，即刻执行随机接入过程，避免了从辅小区激活至获得上行同步的时延，有效缩短了终端和基站利用相应辅小区进行上下行数据传输所需要等待的时间，保证了业务的正常运行，提高了用户体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种多小区长期演进***中建立上行同步的方法，其特征在于，所述方法包括：
基站向终端发送激活/去激活命令，在激活/去激活命令的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU中携带随机接入命令，以在激活所述终端上行定时提前量TA分组内的一个或多个辅小区的同时，通知终端在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程；
所述随机接入命令还包括小区索引CID，以指示需要进行随机接入的所述指定辅小区的标识；
终端在所述指定辅小区被激活后，立即根据已接收到的随机接入命令执行所述指定辅小区与基站的随机接入过程，建立上行同步；
利用下述的方式在激活/去激活命令的MAC PDU中携带所述随机接入命令：
对激活/去激活MAC控制单元MAC CE进行扩展，将随机接入命令携带在扩展后的激活/去激活MAC CE中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述随机接入命令包括随机接入前导码码字标识PID和等待子帧数，所述等待子帧数指示终端自收到随机接入命令起到执行随机接入过程之间所需要等待的子帧个数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
根据辅小区激活操作的生效时间调整所述等待子帧数的数值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
扩展后的激活/去激活MAC CE包括3个字节，其中，由1个字节携带CID和PID，由1个字节携带等待子帧数；
增设的随机接入命令MAC CE包括2个字节，由1个字节携带CID和PID，由1个字节携带等待子帧数。
5.一种多小区长期演进***中建立上行同步的网络设备，其特征在于，所述网络设备包括命令发送单元和上行同步建立单元，
所述命令发送单元，用于向终端发送激活/去激活命令时在激活/去激活命令的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU中携带随机接入命令，以在激活所述终端TA分组内的一个或多个辅小区的同时，通知终端在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程；所述随机接入命令还包括小区索引CID，以指示需要进行随机接入的所述指定辅小区的标识；
所述上行同步建立单元，用于与所述激活后的指定辅小区执行随机接入过程，建立上行同步；
所述命令发送单元利用下述的方式在激活/去激活命令的MACPDU中携带所述随机接入命令：
对激活/去激活MAC控制单元MAC CE进行扩展，将随机接入命令携带在扩展后的激活/去激活MAC CE中。
6.一种多小区长期演进***中建立上行同步的终端，其特征在于，所述终端包括命令接收单元和上行同步建立单元，
所述命令接收单元，用于接收基站发送的激活/去激活命令，获知在激活TA分组内的一个或多个辅小区的同时，在所激活辅小区中的一个指定辅小区上发起随机接入过程，其中，所述激活/去激活命令的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU中携带随机接入命令，所述随机接入命令携带在激活/去激活命令MAC PDU的激活/去激活MAC CE中；所述随机接入命令还包括小区索引CID，以指示需要进行随机接入的所述指定辅小区的标识；
所述上行同步建立单元，用于在所述指定辅小区被激活后，立即根据已接收到的随机接入命令执行所述指定辅小区与基站的随机接入过程，建立上行同步。
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