CN109041222A - 用于电信网络中的智能随机接入规程的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电信网络中的智能随机接入规程的方法和装置。本公开的各方面提供了一种用于使用智能随机接入信道(RACH)规程来进行无线通信的方法和装置，该智能RACH规程可提高在通用移动电信***中快速获取可用E‑DCH资源的概率。

Description

用于电信网络中的智能随机接入规程的方法和装置
本申请是国际申请日为2014年3月6日、国际申请号为PCT/US2014/021257、中国申请号为201480019355.3、发明名称为“用于电信网络中的智能随机接入规程的方法和装置”的专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年4月1日在美国专利局提交的临时专利申请No.61/804226以及于2013年11月12日在美国专利局提交的非临时专利申请No.14/077789的优先权和权益，这两篇申请的全部内容通过引用纳入于此。
技术领域
本公开的诸方面一般涉及无线通信***，尤其涉及用于通用移动电信***(UMTS)中的随机接入规程的方法和装置。
背景
无线通信网络被广泛部署以提供诸如电话、视频、数据、消息接发、广播等各种通信服务。通常为多址网络的此类网络通过共享可用的网络资源来支持多个用户的通信。此类网络的一个示例是UMTS地面无线电接入网(UTRAN)。UTRAN是被定义为通用移动电信***(UMTS)的一部分的无线电接入网(RAN)，UMTS是由第三代伙伴项目(3GPP)支持的第三代(3G)移动电话技术。作为全球移动通信***(GSM)技术的后继者的UMTS目前支持各种空中接口标准，诸如宽带码分多址(W-CDMA)、时分-码分多址(TD-CDMA)以及时分-同步码分多址(TD-SCDMA)。UMTS也支持增强型3G数据通信协议，诸如高速分组接入(HSPA)，其向相关联的UMTS网络提供更高的数据传递速度和容量。
在许多无线网络(例如，UMTS)中，用户装备(UE)与网络之间的连接可以在不同状态之间转变。在UMTS中，UE可以从其中专用信道被指派给UE的状态转变至一个或多个各种待机状态或空闲状态。当UE转变至用以捕获专用信道的状态时，UE可通过从固定数量的序列中随机选择可用签名序列来启动随机接入规程，并且可以在物理随机接入信道(PRACH)上传送用所选签名序列来调制的前置码。然而，随机选择的签名序列可以并非始终对应于可用专用信道。
随着对移动宽带接入的需求持续增长，研究和开发持续推进UMTS技术以便不仅满足增长的对移动宽带接入的需求，而且提高并增强用户对移动通信的体验。
概述
以下给出本公开的一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是本公开的所有构想到的特征的详尽综览，并且既非旨在标识出本公开的所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式给出本公开的一个或多个方面的一些概念作为稍后给出的更详细描述之序言。
本公开的各方面提供了一种用于使用智能随机接入信道(RACH)规程来进行无线通信的方法和装置，该智能RACH规程可提高快速获取可用E-DCH资源的概率。
在一个方面，本公开提供了一种操作无线通信网络中的装置的方法。该方法包括：创建包括多个资源索引和对应的前置码签名序列的数据库，该资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源；选择资源索引中的第一索引；选择前置码签名序列中的对应于第一索引的第一前置码签名序列；以及通过传送利用第一前置码签名序列的前置码来发起随机接入信道(RACH)规程。
本公开的另一方面提供了一种用于无线通信的设备。该设备包括：用于创建包括多个资源索引和对应的前置码签名序列的数据库的装置，该资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源；用于选择资源索引中的第一索引的装置；用于选择前置码签名序列中的对应于第一索引的第一前置码签名序列的装置；以及用于通过传送利用第一前置码签名序列的前置码来发起随机接入信道(RACH)规程的装置。
本公开的另一方面提供了一种包括计算机可读存储介质的计算机程序产品。该计算机可读存储介质包括用于使用户装备(UE)执行以下操作的代码：创建包括多个资源索引和对应的前置码签名序列的数据库，该资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源；选择资源索引中的第一索引；选择前置码签名序列中的对应于第一索引的第一前置码签名序列；以及通过传送利用第一前置码签名序列的前置码来发起随机接入信道(RACH)规程。
本公开的另一方面提供了一种用于无线通信网络的装置。该装置包括至少一个处理器、耦合到该至少一个处理器的通信接口以及耦合到该至少一个处理器的存储器。该至少一个处理器被配置成：创建包括多个资源索引和对应的前置码签名序列的数据库，该资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源；选择资源索引中的第一索引；选择前置码签名序列中的对应于第一索引的第一前置码签名序列；以及通过传送利用第一前置码签名序列的前置码来发起随机接入信道(RACH)规程。
本发明的这些和其它方面将在阅览以下详细描述后得到更全面的理解。
附图简述
图1是概念性地解说电信***的示例的框图。
图2是解说接入网的示例的概念图。
图3是解说用于用户面及控制面的无线电协议架构的示例的概念图。
图4是解说如图1所示的UMTS网络中的UE的操作模式的状态图。
图5是解说用于在增强型Cell_FACH(蜂窝小区_FACH)状态中使用E-DCH来发起RACH规程的数据传输的概念图。
图6是解说根据本公开各方面的用于执行RACH接入规程的算法的流程图。
图7是解说根据本公开的一方面的可在图6的算法中使用的数据库的概念图。
图8是解说采用处理***的装置的硬件实现的示例的框图。
图9是解说根据本公开的一方面的处理器和计算机可读介质的一些功能块的概念图。
图10是解说根据本公开的一方面的操作无线通信网络中的装置的方法的示图。
详细描述
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而无意表示可实践本文所描述的概念的仅有配置。本详细描述包括具体细节以提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构和组件以便避免淡化此类概念。
本公开中通篇给出的各种概念可跨种类繁多的电信***、网络架构、和通信标准来实现。现在参照图1，作为说明性示例而非限制，参照通用移动电信***(UMTS)***100来解说了本公开的各个方面。UMTS网络包括三个交互域：核心网104、无线电接入网(RAN)(例如，UMTS地面无线电接入网(UTRAN)102)、以及用户装备(UE)110。在这一示例中，在对UTRAN102可用的若干选项之中，所解说的UTRAN 102可以采用W-CDMA空中接口来启用各种无线服务，包括电话、视频、数据、消息接发、广播和/或其他服务。UTRAN 102可包括多个无线电网络子***(RNS)，诸如RNS 107，每个RNS 107由各自相应的无线电网络控制器(RNC)(诸如RNC 106)来控制。在此，UTRAN 102除了所解说的RNC 106和RNS 107之外可包括任何数目的RNC 106和RNS 107。RNC 106是尤其负责指派、重配置和释放RNS 107内的无线电资源并负责其他事宜的设备。RNC 106可通过各种类型的接口(诸如直接物理连接、虚拟网络、或类似物等)使用任何合适的传输网络来互连至UTRAN 102中的其他RNC(未示出)。
由RNS 107覆盖的地理区域可被划分成数个蜂窝小区，其中无线电收发机装置服务每个蜂窝小区。无线电收发机装置在UMTS应用中通常被称为B节点，但是也可被本领域技术人员称为基站(BS)、基收发机站(BTS)、无线电基站、无线电收发机、收发机功能、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)、接入点(AP)或其它某个合适的术语。为了清楚起见，在每个RNS 107中示出了三个B节点108；然而，RNS 107可包括任何数目个无线B节点。B节点108为任何数目个移动装置提供至核心网104的无线接入点。移动装置的示例包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型电脑、笔记本、上网本、智能本、个人数字助理(PDA)、卫星无线电、全球定位***(GPS)设备、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、相机、游戏控制台、或任何其他类似的功能设备。移动装置在UMTS应用中通常被称为用户装备(UE)，但是也可被本领域技术人员称为移动站(MS)、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端(AT)、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、终端、用户代理、移动客户端、客户端、或其他某个合适的术语。在UMTS***中，UE 110可进一步包括通用订户身份模块(USIM)111，其包含用户对网络的订阅信息。出于解说目的，示出一个UE 110与数个B节点108处于通信。下行链路(DL)(也被称为前向链路)是指从B节点108至UE 110的通信链路，而上行链路(UL)(也称为反向链路)是指从UE 110至B节点108的通信链路。
核心网104可与一个或多个接入网(诸如UTRAN 102)对接。如所示出的，核心网104是UMTS核心网。然而，如本领域技术人员将认识到的，本公开中通篇给出的各种概念可在RAN、或其他合适的接入网中实现，以向UE提供对UMTS网络之外的其他类型的核心网的接入。
所解说的UMTS核心网104包括电路交换(CS)域和分组交换(PS)域。其中一些电路交换元件是移动服务交换中心(MSC)、访客位置寄存器(VLR)和网关MSC(GMSC)。分组交换元件包括服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)。一些网络元件，比如EIR、HLR、VLR和AuC，可由电路交换域和分组交换域两者共享。
在所解说的示例中，核心网104用MSC 112和GMSC 114来支持电路交换服务。在一些应用中，GMSC 114可被称为媒体网关(MGW)。一个或多个RNC(诸如，RNC 106)可被连接至MSC 112。MSC 112是控制呼叫建立、呼叫路由以及UE移动性功能的装置。MSC 112还包括访客位置寄存器(VLR)，该VLR在UE处于MSC 112的覆盖区内期间包含与订户有关的信息。GMSC114提供通过MSC 112的网关，以供UE接入电路交换网116。GMSC 114包括归属位置寄存器(HLR)115，该HLR 115包含订户数据，诸如反映特定用户已订阅的服务的详情的数据。HLR还与包含因订户而异的认证数据的认证中心(AuC)相关联。当接收到对特定UE的呼叫时，GMSC114查询HLR 115以确定该UE的位置并将该呼叫转发给服务该位置的特定MSC。
所解说的核心网104也用服务GPRS支持节点(SGSN)118以及网关GPRS支持节点(GGSN)120来支持分组交换数据服务。通用分组无线电服务(GPRS)被设计成以比标准电路交换数据服务可用的速度更高的速度来提供分组数据服务。GGSN 120为UTRAN 102提供与基于分组的网络122的连接。基于分组的网络122可以是因特网、专有数据网、或其他某种合适的基于分组的网络。GGSN 120的主要功能在于向UE 110提供基于分组的网络连通性。数据分组可通过SGSN 118在GGSN 120与UE 110之间传递，该SGSN 118在基于分组的域中主要执行与MSC 112在电路交换域中执行的功能相同的功能。
UTRAN空中接口可以是扩频直接序列码分多址(DS-CDMA)***，诸如利用W-CDMA标准的空中接口。扩频DS-CDMA通过乘以被称为码片的伪随机比特的序列来扩展用户数据。用于UTRAN 102的W-CDMA空中接口基于此种DS-CDMA技术且还要求频分双工(FDD)。FDD对B节点108与UE 110之间的上行链路(UL)和下行链路(DL)使用不同的载波频率。用于UMTS的利用DS-CDMA且使用时分双工(TDD)的另一空中接口是TD-SCDMA空中接口。本领域技术人员将认识到，尽管本文描述的各个示例可能引述W-CDMA空中接口，但根本原理等同地适用于TD-SCDMA空中接口或任何其他合适的空中接口。
UTRAN 102是可根据本公开来使用的RAN的一个示例。参照图2，作为示例而非限制，解说了UTRAN架构中的RAN 200的简化示意图。该***包括多个蜂窝区域(蜂窝小区)，包括各自可包括一个或多个扇区的蜂窝小区202、204和206。蜂窝小区可在地理上界定(例如，由覆盖区域来界定)和/或可根据频率、加扰码等来界定。即，所解说的在地理上界定的蜂窝小区202、204以及206可各自例如通过利用不同的加扰码来进一步划分成多个蜂窝小区。例如，蜂窝小区204a可以利用第一加扰码，而蜂窝小区204b(尽管处于相同地理区域中且由同一B节点244来服务)可通过利用第二加扰码来被区分开。
在被划分为扇区的蜂窝小区中，蜂窝小区内的多个扇区可通过各天线群来形成，其中每一天线负责与该蜂窝小区的一部分中的各UE进行通信。例如，在蜂窝小区202中，天线群212、214和216可各自对应于不同扇区。在蜂窝小区204中，天线群218、220和222可各自对应于不同的扇区。在蜂窝小区206中，天线群224、226和228可各自对应于不同的扇区。
蜂窝小区202、204和206可包括可与每一蜂窝小区202、204或206的一个或多个扇区处于通信的若干UE。例如，UE 230和232可与B节点242处于通信，UE 234和236可与B节点244处于通信，而UE 238和240可与B节点246处于通信。这里，每个B节点242、244和246可被配置成向各个蜂窝小区202、204和206中的所有UE 230、232、234、236、238和240提供到核心网104(见图1)的接入点。
在与源蜂窝小区的呼叫期间，或在任何其他时间，UE 236可监视源蜂窝小区的各种参数以及相邻蜂窝小区的各种参数。此外，取决于这些参数的质量，UE 236可以维持与一个或多个邻蜂窝小区的通信。在此时间期间，UE 236可维护活跃集，即，UE 236同时连接着的蜂窝小区的列表(即，当前正在向UE 236指派下行链路专用物理信道DPCH或者部分下行链路专用物理信道F-DPCH的那些UTRAN蜂窝小区可构成活跃集)。
高速分组接入(HSPA)空中接口包括对UE 110与UTRAN 102之间的3G/W-CDMA空中接口的一系列增强，从而促进了更大的吞吐量和减少的用户等待时间。在对先前标准的其他修改当中，HSPA利用混合自动重复请求(HARQ)、共享信道传输、以及自适应调制和编码。定义HSPA的标准包括HSDPA(高速下行链路分组接入)和HSUPA(高速上行链路分组接入，也称为增强型上行链路或EUL)。在HSUPA中，增强型专用信道(E-DCH)可用于携带上行链路方向上的用户数据。E-DCH传输信道包括两个信道：用以携带用户数据的E-DPDCH以及用以携带物理层上行链路控制信息的E-DPCCH。
在无线电信***中，取决于具体应用，通信协议架构可采取各种形式。例如，在3GPP UMTS***中，信令协议栈被划分成非接入阶层(NAS)和接入阶层(AS)。NAS提供各上层，用于UE 110与核心网104(参照图1)之间的信令，并且可包括电路交换和分组交换协议。AS提供较低层，用于UTRAN 102与UE 110之间的信令，并且可包括用户面和控制面。在此，用户面或即数据面携带用户话务，而控制面携带控制信息(即，信令)。
转到图3，AS被示为具有三层：层1、层2和层3。层1是最低层并实现各种物理层信号处理功能。层1在本文中将被称为物理层306。称为层2 308的数据链路层在物理层306之上并且负责UE 110与B节点108之间在物理层306之上的链路。
在层3，RRC层316处置UE 110与B节点108之间的控制面信令。RRC层316包括用于路由较高层消息、处置广播和寻呼功能、建立和配置无线电承载等的数个功能实体。
在所解说的空中接口中，L2层308被拆分成各子层。在控制面，L2层308包括两个子层：媒体接入控制(MAC)子层310和无线电链路控制(RLC)子层312。在用户面，L2层308另外包括分组数据汇聚协议(PDCP)子层314。尽管未示出，但是UE在L2层308之上可具有若干上层，包括在网络侧端接于PDN网关的网络层(例如，IP层)、以及端接于连接的另一端(例如，远端UE、服务器等)处的应用层。
PDCP子层314提供不同无线电承载与逻辑信道之间的复用。PDCP子层314还提供对上层数据分组的头部压缩以减少无线电传输开销，通过将数据分组暗码化来提供安全性，以及提供对UE在各B节点之间的切换支持。
RLC子层312一般支持用于数据传递的确收模式(AM)(其中确收和重传过程可被用于纠错)、不确收模式(UM)、以及透明模式，并提供对上层数据分组的分段和重组以及对数据分组的重新排序以补偿由于MAC层处的混合自动重复请求(HARQ)而造成的乱序接收。在确收模式中，RLC对等实体(诸如RNC和UE等)可交换各种RLC协议数据单元(PDU)，包括RLC数据PDU、RLC状态PDU、以及RLC复位PDU，等等。在本公开中，术语“分组”可以指在各RLC对等实体之间交换的任何RLC PDU。
MAC子层310提供逻辑信道与传输信道之间的复用。MAC子层310还负责在各UE间分配一个蜂窝小区中的各种无线电资源(例如，资源块)。MAC子层310还负责HARQ操作。在HSUPA中，UE和RNC两者都包括附加MAC功能性。例如，在UE侧，新功能性表示上行链路调度和重传处置(由B节点中的MAC-e控制)。RNC中的MAC-e功能性是负责分组重排序以避免对以上各层的改变。该重排序是需要的，因为分组可能从不同的基站无序地到达。
图4是解说例如如上所述的UMTS网络100中的UE 110的操作模式的状态图。UE 110的两个基本操作模式是空闲模式和连通模式。连通模式还可被进一步划分成数个服务状态，这些服务状态定义UE 110正在使用什么种类的物理信道。图5示出了连通模式中的主要RRC服务状态。还示出了空闲模式400与连通模式402之间的转变以及连通模式内的可能转变。在空闲模式400中，UE 110能够接收***信息和蜂窝小区广播(CB)消息。UE 110保持在空闲模式400直到其传送建立RRC连接的请求。在空闲模式400中，UTRAN 102不具有其自己的关于各个空闲模式UE的信息，并且只能寻址例如蜂窝小区中的所有UE或者监视寻呼时机的所有UE。
在连通模式402中，UE 110可处于Cell_DCH(蜂窝小区_DCH)状态404、Cell_FACH状态406、Cell_PCH(蜂窝小区_PCH)状态408和URA_PCH状态410之一。在Cell_DCH状态404中，专用物理信道被分配给UE 110，且该UE 110被蜂窝小区或活跃集级别上的其服务RNC所知。在Cell_FACH状态406中，不为该UE 110分配专用物理信道，而是转而使用随机接入信道(RACH)和前向接入信道(FACH)，用于传送信令消息和少量用户面数据两者。UE在Cell_FACH状态406中的功耗通常比Cell_DCH状态404的功耗低。
在Cell_PCH状态410中，UE 110在服务RNC(SRNC)中的蜂窝小区级别上仍然是已知的，但它只能经由寻呼信道(PCH)来到达。在该状态中，UE的电池消耗比Cell_DCH状态404和/或Cell_FACH状态406更少，因为对PCH的监视包括非连续接收(DRX)功能性。如果UE 110执行蜂窝小区重选，则它自主地移至Cell_FACH状态406以执行蜂窝小区更新规程，此后如果在蜂窝小区更新规程期间未触发其他活动，则UE 110重新进入Cell_PCH状态410。如果从另一无线电接入***选择新蜂窝小区，则RRC状态被改为空闲模式400并且对该另一***的接入根据该***的规范来执行。
URA_PCH状态410非常类似于Cell_PCH状态408，不同之处在于UE 110不在每次蜂窝小区重选之后执行蜂窝小区更新，而是转而读取来自BCH的UTRAN注册区域(URA)身份，并且仅在URA改变(在蜂窝小区重选之后)的情况下UE 110才向SRNC通知其位置。UE 110在URA_PCH状态408中的功耗通常小于在Cell_DCH状态404和/或Cell_FACH状态406中的功耗。
UE 110在RRC连接被释放或发生RRC连接故障时离开连通模式并返回到空闲模式400。使UE 110在以上状态之间转变涉及在控制信道上交换控制消息。例如，UE 110可以向RNC 106发送信令连接释放指示(SCRI)。基于接收到的SCRI的值，RNC 106可命令UE 110使用Cell_PCH状态408或URA_PCH状态410，而不是释放RRC连接并使UE 110落入空闲模式400。在另一示例中，RNC 106可命令UE 110从Cell_DCH状态404直接落入空闲模式400。
在空闲模式400中，UE 110可转变至Cell_DCH状态404或Cell_FACH状态406。从空闲模式400的这一转变由RRC连接请求来发起。该步骤涉及设置必要的无线电接入承载(RAB)。从Cell_FACH状态406或Cell_DCH状态404到Cell_PCH状态408的转变涉及拆除已经分配的无线电接入承载。从Cell_DCH状态404到Cell_FACH状态406的转变涉及收回所分配的功率和代码。当UE 110处于Cell_DCH状态404时，UE 110消耗比其他状态更多的能量来在DCH状态中使连接保持有效。
在许多无线网络(例如，UMTS)中，连接可以从Cell_DCH状态404转变到Cell_FACH状态406以便在特定条件下降低功耗，但Cell_FACH状态406中的数据吞吐量低于Cell_DCH状态404中的数据吞吐量。然而，UE侧所需能量的量在Cell_FACH状态406中可能仍然是大量的。因此，UE 110可以从Cell_DCH状态404和Cell_FACH状态406转变到甚至能耗更低的状态(诸如Cell_PCH状态408、URA_PCH状态410)或转变回空闲模式400。
3GPP规范发行版7和发行版8引入增强型Cell_FACH状态，以便通过在该Cell_FACH状态中利用HSPA传输和物理信道来改进终端用户性能和***效率。从增强型Cell_FACH(之后可称为“Cell_FACH”)到Cell_DCH的状态转变实际上是无缝的，因为物理信道未改变。在Cell_FACH状态中，E-DCH传输信道用于上行链路传输。将在Cell_FACH状态中使用的E-DCH资源和初始数据率分配被广播到蜂窝小区。
图5是解说用于在增强型Cell_FACH状态中使用E-DCH来发起RACH规程的数据传输的概念图。在UMTS***100中，UE 110启动RACH规程以发起上行链路传输。RACH通常用于信令目的，以便在上电后向网络注册UE110或者在从一个位置区域移至另一位置区域后执行位置更新，或者发起呼叫。为了发起RACH规程，UE 110随机选择可用签名序列并在物理随机接入信道(PRACH)上传送用所选签名序列调制的一个或多个前置码502。例如，已经在UMTS标准中指定十六个签名序列以用于RACH用途。前置码在数据传输之前发送。这些前置码使用扩展因子256并包含16个码元的签名序列，从而导致前置码的总长度为4096个码片。UE110解码捕获指示符信道(AICH)以确定基站是否已检测到前置码502。当网络检测到前置码502时，在AICH上传送AICH前置码503。AICH携带对应于PRACH上的签名的捕获指示符(AI)。AICH使用与RACH所属的基站的下行链路信道化码之一上的RACH相同的签名序列。一旦基站已通过随机接入尝试来检测到前置码，则已经对该前置码使用的相同的签名序列将在AICH上回波返回。在前置码捕获的时间点504，B节点108将UE 110指向具有AICH的特定E-DCH资源。在时间点506，UE 110可结束数据传输或移至Cell_DCH状态以继续数据传输。
在具有UL中的增强型Cell_FACH(也被称为HSRACH)的情况下，网络可分配十六个可用RACH签名序列中的专用于增强型Cell_FACH状态中的HSUPA用户的子集。网络还为Cell_FACH状态中的此类增强型UL用户分配“Y”数量的普通E-DCH资源(例如，E-DCH信道)。在不具有增强型AICH(E-AICH)配置的可用性的情况下，网络只能为用户指派默认的普通E-DCH资源索引。更多细节参见全部纳入于此的3GPP规范25.211。[发明人：请指示3GPP规范的合适版本]。AICH的捕获指示符与默认E-DCH资源索引之间的关联由下式(1)来定义。
X＝SigInd mod Y (1)
在式(1)中，X是默认E-DCH资源索引，Y是在蜂窝小区中配置以用于增强型Cell_FACH状态和空闲模式中的UL用途的E-DCH资源的总数，且SigInd是对应于被配置成在蜂窝小区中可用的PRACH前置码签名(由AI指示)且对应于Cell_FACH状态和空闲模式中的增强型上行链路的E-DCH传输的签名索引，从零计数并且只计及被配置成在蜂窝小区中可用且对应于Cell_FACH状态和空闲模式中的增强型上行链路的E-DCH传输的PRACH前置码签名索引。
上式(1)将对HS-RACH用户可用的签名绑定到特定的普通E-DCH资源索引。当UE110启动RACH规程时，它从可用签名序列中随机选取RACH前置码签名序列。由此，每一签名序列都具有相等的在给定时刻被UE选择的概率，并且UE从网络中选择可用的普通E-DCH资源的概率可被表示为由式(2)定义的比值。
在一些场景中，通过签名索引选择的普通E-DCH资源可能是不可用的。因此，这可能潜在地延迟从网络获取可用的普通E-DCH资源的概率，因为RACH前置码签名是以相等的概率随机选取的。
本公开的各方面提供了增强型Cell_FACH中的智能随机接入信道(RACH)规程。UE110维护可用的普通E-DCH资源以及被绑定到这些E-DCH资源中的每一个E-DCH资源的RACH前置码签名序列的集合的数据库，而不是随机选择RACH前置码签名。
图6是解说根据本公开各方面的用于执行RACH接入规程的算法600的流程图。算法600可使用UE 110来对UTRAN 102(参见图1)执行。参照图6，在步骤602，可以在无线通信网络(例如，UMTS***100)中操作的UE 110被配置成创建包含涉及对HSRACH用户可用的普通E-DCH资源及其对应的RACH签名序列的信息的数据库。图7是解说根据本公开的一方面的可在算法600中使用的数据库700的概念图。在该示例中，为HSRACH用户分配四个普通E-DCH资源(表示为X＝0、1、2或3)。每一E-DCH 702资源被映射到对应的前置码签名索引(SIG IND)704。在此，每一签名索引表示对应的RACH签名序列。在该示例中，E-DCH资源X＝0被映射到签名索引0和4；E-DCH资源X＝1被映射到签名索引1和5；E-DCH资源X＝2被映射到签名索引2和6；而E-DCH资源X＝3被映射到签名索引3和7。数据库700中的每一E-DCH资源被标记为可用或不可用并且具有相应的可用概率。在过程600的开始，E-DCH资源在数据库700中可具有彼此相同的概率。在本公开的其他方面，网络可以为不同的HSRACH用户指派不同数量的E-DCH资源，并且E-DCH资源可具有相同数量或不同数量的对应签名。
在步骤604，如果UE 110发起RACH规程，则该过程继续至步骤606。在步骤606，UE110基于其相应概率而随机选择被标记为未使用的普通E-DCH资源索引(例如，X＝0)。例如，UE 110可选择数据库中的具有较高概率的未使用E-DCH资源索引。最初，所有E-DCH资源索引在数据库700中都被标记为未使用(即，可用＝是)。在步骤608，UE 110从被映射到所选普通E-DCH资源索引的签名序列的列表(例如，SIGN IND＝0、4)中随机选择签名序列索引(例如，SIG IND＝4)。然后，UE 110通过发送具有所选签名序列的RACH前置码(例如，前置码502)来请求接入网络。
在步骤610，UE 110监视捕获指示符信道(AICH)以确定RACH前置码是否被网络确收。如果从网络接收到确收消息(ACK)，则RACH规程在步骤612结束，并且UE 110可使用所选E-DCH资源来接入网络。如果未从网络接收到对RACH前置码传输的确收，则在步骤614，UE110在数据库中将所选普通E-DCH资源索引标记为不可用或已使用(即，可用＝否)。对于下一RACH前置码尝试，UE 110将随机选择另一普通E-DCH资源索引，不包括已经选择的在数据库700中被标记为不可用的E-DCH资源索引。
在步骤616，UE 110检查是否达到RACH尝试的最大数量。在一个示例中，RACH尝试的最大数量可以是由网络配置的从1到64的任何合适的值。如果达到最大数量，则UE 110在步骤612结束RACH规程并在数据库中将所有E-DCH资源索引重置为可用。如果尚未达到最大数量，则UE 110在步骤618检查是否所有E-DCH索引都被标记为已使用。如果所有E-DCH资源索引都被标记为已使用(即，可用＝否)，则UE 110在步骤620再次将所有E-DCH索引重置或标记为未使用(即，可用＝是)。在此，当每一E-DCH资源索引都被使用至少一次时，所有索引都将在数据库700中被标记为已使用，并且其相应概率被重置。在一个示例中，初始概率可被重置为对于所有索引都是相同的。
返回到步骤610，如果UE 110从网络接收到否定确收消息(NACK)，则UE 110在步骤622执行典型的RACH退避规程，并且在数据库700中用较低概率来标记该E-DCH索引以用于后续RACH规程。在典型的RACH退避中，UE 110确定合适的等待时段并且响应于对RACH的不成功接入尝试来延迟后续接入尝试信号的传输达该等待时段。通过用上述算法600执行RACH规程，该规程智能地选择普通E-DCH资源，从而可增加或最大化快速获取可用E-DCH资源的概率。
图8是解说采用处理***814的装置800的硬件实现的示例的概念图。在本发明的各方面，装置800可被实现为被配置成执行如以上参照图6和7描述的算法600的UE 110。根据本公开的各个方面，元素、或元素的任何部分、或者元素的任何组合可用包括一个或多个处理器804的处理***814来实现。处理器804的示例包括：微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立的硬件电路、以及其他配置成执行本公开中通篇描述的各种功能性的合适硬件。
在这一示例中，处理***814可被实现成具有由总线802一般化地表示的总线架构。取决于处理***814的具体应用和整体设计约束，总线802可包括任何数目的互连总线和桥接器。总线802将包括一个或多个处理器(一般地由处理器804表示)、存储器805和计算机可读介质(一般地由计算机可读存储介质806表示)的各种电路链接在一起。总线802还可链接各种其它电路，诸如定时源、***设备、稳压器和功率管理电路，这些电路在本领域中是众所周知的，且因此将不再进一步描述。总线接口808提供总线802与通信接口(例如，收发机810)之间的接口。收发机810提供用于通过传输介质与各种其它装置通信的手段。取决于该装置的本质，也可提供用户接口812(例如，按键板、显示器、扬声器、话筒、操纵杆、触摸屏、触摸板)。
处理器804负责管理总线802和一般性处理，包括对存储在计算机可读介质806上的软件的执行。软件在由处理器804执行时使处理***814执行在图6和7中针对UE 110描述的各种功能。例如，软件可包括用于使处理器804的各种组件和电路***执行上述算法600的智能RACH软件807。计算机可读介质806还可被用于存储由处理器804在执行软件时操纵的数据(例如，数据库700)。
处理***中的一个或多个处理器804可以执行软件。软件应当被宽泛地解释成意为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行件、执行的线程、规程、函数等，无论其是用软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、还是其他术语来述及皆是如此。软件可驻留在计算机可读介质806上。计算机可读介质806可以是非瞬态计算机可读介质。作为示例，非瞬态计算机可读介质包括：磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，压缩碟(CD)或数字多功能碟(DVD))、智能卡、闪存设备(例如，记忆卡、记忆棒、或钥匙驱动器)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦式PROM(EPROM)、电可擦式PROM(EEPROM)、寄存器、可移动盘、以及任何其他用于存储可由计算机访问和读取的软件和/或指令的合适介质。计算机可读介质806可以驻留在处理***814中、在处理***814外部、或跨包括该处理***814在内的多个实体分布。计算机可读介质806可以实施在计算机程序产品中。作为示例，计算机程序产品可包括封装材料中的计算机可读介质。本领域技术人员将认识到如何取决于具体应用和加诸于整体***上的总体设计约束来最佳地实现本公开中通篇给出的所描述的功能性。
图9是解说根据本公开的一方面的处理器900和计算机可读介质910的一些功能块的概念图。处理器900可以与处理器804相同，且计算机可读介质910可以与计算机可读介质806相同。处理器900包括数据库处置电路***902、资源索引选择电路***904、前置码签名序列选择电路***906以及RACH处置电路***908。计算机可读介质910包括数据库处置例程912、资源索引选择例程914、前置码签名序列选择例程916以及RACH处置例程918。数据库处置电路***902在通过数据库处置例程912配置时可创建包括数个资源索引和对应的前置码签名序列的数据库920。数据库920可以与数据库700相同。资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源。在本公开的一方面，上行链路传输信道资源可以是E-DCH资源。资源索引选择电路***904在通过资源索引选择例程914配置时可选择资源索引中的第一索引(例如，索引X 702)。前置码签名序列选择电路***906在通过前置码签名序列选择例程916配置时可选择前置码签名序列中的对应于第一索引的第一前置码签名序列(例如，SIG IND 704)。RACH处置电路***908在通过RACH处置例程918配置时可通过传送利用第一前置码签名序列的前置码来发起RACH规程。另外，处理器900和计算机可读介质910的各种功能块可用于执行参照图5-7描述的各种功能性。
图10是解说根据本公开的一方面的操作无线通信网络中的装置的方法1000的框图。该装置可以是UE 110。在步骤1002，该装置创建包括数个资源索引和对应的前置码签名序列的数据库，资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源。例如，资源索引可以是数据库700中的E-DCH资源索引(X＝0、1、2或3)。该装置可包括执行数据库处置例程912以将数据库处置电路***902配置成执行例如步骤1002的功能性的处理器900。在步骤1004，该装置选择资源索引中的第一索引。例如，该装置的处理器900执行资源索引选择例程914以将资源索引选择电路***904配置成执行例如步骤1004的功能性。在步骤1006，该装置选择前置码签名序列中的对应于第一索引的第一前置码签名序列。例如，前置码签名序列对应于数据库700中的SIGIND。该装置的处理器900可执行前置码签名序列选择例程916以将前置码签名序列选择电路***906配置成执行例如步骤1006的功能性。在步骤1008，该装置通过传送利用第一前置码签名序列的前置码(例如，前置码502)来发起随机接入信道(RACH)规程。该装置的处理器900可执行RACH处置例程918以将RACH处置电路***908配置成执行例如步骤1008的功能性。
已经参照W-CDMA***给出了电信***的若干方面。如本领域技术人员将容易领会的那样，贯穿本公开描述的各种方面可扩展到其他电信***、网络架构和通信标准。
作为示例，各个方面可被扩展到其它UMTS***，诸如TD-SCDMA和TD-CDMA。各个方面还可扩展到采用长期演进(LTE)(在FDD、TDD或这两种模式下)、高级LTE(LTE-A)(在FDD、TDD或这两种模式下)、CDMA2000、演进数据最优化(EV-DO)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、超宽带(UWB)、蓝牙的***和/或其他合适的***。所采用的实际的电信标准、网络架构和/或通信标准将取决于具体应用以及加诸于***的整体设计约束。
应该理解，所公开的方法中各步骤的具体次序或阶层是示例性过程的解说。基于设计偏好，应该理解，可以重新编排这些方法中各步骤的具体次序或阶层。所附方法权利要求以样本次序呈现各种步骤的要素，且并不意味着被限定于所呈现的具体次序或阶层，除非在本文中有特别叙述。
提供之前的描述是为了使本领域任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。对这些方面的各种改动将容易为本领域技术人员所明白，并且在本文中所定义的普适原理可被应用于其他方面。因此，权利要求并非旨在被限定于本文中所示出的各方面，而是应被授予与权利要求的语言相一致的全部范围，其中对要素的单数形式的引述并非旨在表示“有且仅有一个”——除非特别如此声明，而是旨在表示“一个或多个”。除非特别另外声明，否则术语“一些”指的是一个或多个。引述一列项目中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一者”旨在涵盖：a；b；c；a和b；a和c；b和c；以及a、b和c。本公开通篇描述的各种方面的要素为本领域普通技术人员当前或今后所知的所有结构上和功能上的等效方案通过引述被明确纳入于此，且旨在被权利要求所涵盖。此外，本文中所公开的任何内容都并非旨在贡献给公众，无论这样的公开是否在权利要求书中被显式地叙述。权利要求的任何要素都不应当在35U.S.C.§112第六款的规定下来解释，除非该要素是使用措辞“用于……的装置”来明确叙述的或者在方法权利要求情形中该要素是使用措辞“用于……的步骤”来叙述的。

Claims (28)

1.一种操作无线通信网络中的装置的方法，包括：
创建包括多个资源索引以及对应的前置码签名序列和可用概率的数据库，所述资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源；
选择所述资源索引中的第一索引；
选择所述前置码签名序列中的对应于所述第一索引的第一前置码签名序列；
通过传送利用所述第一前置码签名序列的前置码来发起随机接入信道(RACH)规程；
与接收到对所述前置码的否定确收相结合地用较低概率来标记所述第一索引以用于后续RACH规程；以及
选择所述资源索引中的具有比所述第一索引的概率更高的概率的第二索引。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
如果未从所述无线通信网络接收到对所述前置码的确收，则在所述数据库中将所述第一索引标记为不可用。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行链路传输信道资源包括多个增强型专用信道(E-DCH)资源。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
如果所述数据库包括所述资源索引中的至少一个被标记为可用的索引，则选择所述至少一个可用索引中的第三索引；
选择所述前置码签名序列中的对应于所述第三索引的第二前置码签名序列；以及
传送利用所述第二前置码签名序列的前置码。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
如果所述数据库不包括所述资源索引中的被标记为可用的索引，则将所有所述资源索引标记为可用。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
接收对所述前置码的否定确收；以及
执行所述RACH规程中的退避规程。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择所述第一索引包括从所述资源索引中随机选择被标记为可用的索引。
8.一种用于无线通信的设备，包括：
用于创建包括多个资源索引以及对应的前置码签名序列和可用概率的数据库的装置，所述资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源；
用于选择所述资源索引中的第一索引的装置；
用于选择所述前置码签名序列中的对应于所述第一索引的第一前置码签名序列的装置；
用于通过传送利用所述第一前置码签名序列的前置码来发起随机接入信道(RACH)规程的装置；
用于与接收到对所述前置码的否定确收相结合地用较低概率来标记所述第一索引以用于后续RACH规程的装置；以及
用于选择所述资源索引中的具有比所述第一索引的概率更高的概率的第二索引的装置。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，进一步包括：
用于在未接收到对所述前置码的确收的情况下在所述数据库中将所述第一索引标记为不可用的装置。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述上行链路传输信道资源包括多个增强型专用信道(E-DCH)资源。
11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，进一步包括：
在所述数据库包括所述资源索引中的至少一个被标记为可用的索引的情况下用于选择所述至少一个可用索引中的第三索引的装置；
用于选择所述前置码签名序列中的对应于所述第三索引的第二前置码签名序列的装置；以及
用于传送利用所述第二前置码签名序列的前置码的装置。
12.如权利要求8所述的设备，其特征在于，进一步包括：
在所述数据库不包括所述资源索引中的被标记为可用的索引的情况下用于将所有资源索引标记为可用的装置。
13.如权利要求8所述的设备，其特征在于，进一步包括：
用于接收对所述前置码的否定确收的装置；以及
用于执行所述RACH规程中的退避规程的装置。
14.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述选择所述第一索引包括用于从所述资源索引中随机选择被标记为可用的索引的装置。
15.一种计算机可读介质，存储计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现以下步骤：
创建包括多个资源索引以及对应的前置码签名序列和可用概率的数据库，所述资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源；
选择所述资源索引中的第一索引；
选择所述前置码签名序列中的对应于所述第一索引的第一前置码签名序列；
通过传送利用所述第一前置码签名序列的前置码来发起随机接入信道(RACH)规程；
与接收到对所述前置码的否定确收相结合地用较低概率来标记所述第一索引以用于后续RACH规程；以及
选择所述资源索引中的具有比所述第一索引的概率更高的概率的第二索引。
16.如权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机程序可进一步被所述处理器执行以实现以下步骤：
如果未接收到对所述前置码的确收，则在所述数据库中将所述第一索引标记为不可用。
17.如权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述上行链路传输信道资源包括多个增强型专用信道(E-DCH)资源。
18.如权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机程序可进一步被所述处理器执行以实现以下步骤：
如果所述数据库包括所述资源索引中的至少一个被标记为可用的索引，则选择所述至少一个可用索引中的第三索引；
选择所述前置码签名序列中的对应于所述第三索引的第二前置码签名序列；以及
传送利用所述第二前置码签名序列的前置码。
19.如权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机程序可进一步被所述处理器执行以实现以下步骤：
如果所述数据库不包括所述资源索引中的被标记为可用的索引，则将所有所述资源索引标记为可用。
20.如权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机程序可进一步被所述处理器执行以实现以下步骤：
接收对所述前置码的否定确收；以及
执行所述RACH规程中的退避规程。
21.如权利要求15所述的计算机可读介质，其特征在于，所述计算机程序可进一步被所述处理器执行以实现以下步骤：
从所述资源索引中随机选择被标记为可用的索引。
22.一种用于无线通信网络的装置，包括：
至少一个处理器；
耦合至所述至少一个处理器的通信接口；以及
耦合至所述至少一个处理器的存储器，
其中所述至少一个处理器被配置成：
创建包括多个资源索引以及对应的前置码签名序列和可用概率的数据库，所述资源索引最初被标记为可用且对应于多个上行链路传输信道资源；
选择所述资源索引中的第一索引；
选择所述前置码签名序列中的对应于所述第一索引的第一前置码签名序列；
通过传送利用所述第一前置码签名序列的前置码来发起随机接入信道(RACH)规程；
与接收到对所述前置码的否定确收相结合地用较低概率来标记所述第一索引以用于后续RACH规程；以及
选择所述资源索引中的具有比所述第一索引的概率更高的概率的第二索引。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步配置成：
如果未从所述无线通信网络接收到对所述前置码的确收，则在所述数据库中将所述第一索引标记为不可用。
24.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述上行链路传输信道资源包括多个增强型专用信道(E-DCH)资源。
25.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步配置成：
如果所述数据库包括所述资源索引中的至少一个被标记为可用的索引，则选择所述至少一个可用索引中的第三索引；
选择所述前置码签名序列中的对应于所述第三索引的第二前置码签名序列；以及
传送利用所述第二前置码签名序列的前置码。
26.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步配置成：
如果所述数据库不包括所述资源索引中的被标记为可用的索引，则将所有所述资源索引标记为可用。
27.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步配置成：
接收对所述前置码的否定确收；以及
执行所述RACH规程中的退避规程。
28.如权利要求22所述的装置，其特征在于，为了选择所述第一索引，所述至少一个处理器被进一步配置成从所述资源索引中随机选择被标记为可用的索引。
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