用于通過無線電接口執(zhí)行隨機接入過程的技術(shù)的制作方法
【專利說明】用于通過無線電接口執(zhí)行隨機接入過程的技術(shù)
[0001]本分案申請的母案申請日為2006年10月20日、申請?zhí)枮?00680039214.3、發(fā)明名稱為“用于通過無線電接口執(zhí)行隨機接入過程的技術(shù)”。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體上涉及無線網(wǎng)絡(luò)的通信接口，尤其涉及移動網(wǎng)絡(luò)的空中接口。更具體地，本發(fā)明涉及用于通過無線電接口執(zhí)行隨機接入過程的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0003]今天，不僅是移動電話，而且諸如PDA(個人數(shù)字助理)、筆記本電腦等之類的其他移動終端也經(jīng)由無線電接口與無線網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。典型地，網(wǎng)絡(luò)的無線電基站通過經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)把從終端接收的數(shù)據(jù)路由到接收者，并且通過經(jīng)由無線電接口把從網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收的數(shù)據(jù)向移動終端傳送，從而對移動終端進(jìn)行服務(wù)。
[0004]所述數(shù)據(jù)可以是諸如語音數(shù)據(jù)、媒體數(shù)據(jù)、流式數(shù)據(jù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)等之類的用戶數(shù)據(jù)，但是也可以包括與例如用于交換用戶數(shù)據(jù)的連接的建立相關(guān)聯(lián)的控制數(shù)據(jù)(信令數(shù)據(jù))。過去，經(jīng)由無線電接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換可達(dá)到數(shù)據(jù)速率已經(jīng)隨著每一代新的無線網(wǎng)絡(luò)得以穩(wěn)定提高。對于移動網(wǎng)絡(luò)，所謂的第二代或2G系統(tǒng)(例如，GSM系統(tǒng))提供大約千字節(jié)每秒(kbps)的相對低的數(shù)據(jù)速率，第三代或3G系統(tǒng)(例如，UMTS系統(tǒng))允許幾百千字節(jié)每秒的數(shù)據(jù)速率并且峰值速率高達(dá)幾兆比特每秒(Mbps)。第四代(或簡稱為4G)系統(tǒng)將可能提供幾十兆比特每秒的數(shù)據(jù)速率，并且在下行鏈路(從基站到移動終端)中具有高達(dá)100兆比特每秒的峰值速率以及在上彳丁鏈路(從移動終端到基站)中具有尚達(dá)每秒50兆比特的峰值速率。
[0005]為了實現(xiàn)4G系統(tǒng)的高數(shù)據(jù)速率，將在移動終端和基站中實施高效調(diào)制技術(shù)。另夕卜，就每個物理信道而言，較高的數(shù)據(jù)速率要求的較大的頻率帶寬。在GSM系統(tǒng)中，使用0.2兆赫茲(MHz)的信道帶寬。在UMTS系統(tǒng)中，已經(jīng)需要5兆赫茲的信道帶寬，并且4G系統(tǒng)大概將具有高達(dá)每信道20兆赫茲的帶寬。4G將允許以(大概)1.25兆赫茲的步長來調(diào)整最大信道傳輸帶寬。因此4G系統(tǒng)的典型的最大信道傳輸帶寬的范圍為5兆赫茲至20兆赫茲。每一通信系統(tǒng)靈活的最大傳輸帶寬的特征允許從GSM和UMTS系統(tǒng)平滑過渡到4G系統(tǒng)的高數(shù)據(jù)速率，例如對于4G系統(tǒng)重復(fù)使用(reuse)當(dāng)前為GSM和UMTS保留的射頻頻譜。
[0006]作為4G標(biāo)準(zhǔn)的例子，負(fù)責(zé)UMTS標(biāo)準(zhǔn)化的3GPP (第三代合作伙伴計劃)提出了從3G WCDMA(寬帶-CDMA)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的稱作LTE(長期演進(jìn))的4G系統(tǒng)。UMTS LTE系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠在從至少1.25兆赫茲到最多20兆赫茲范圍的帶寬上運行，支持具有10米半徑并且其中峰值數(shù)據(jù)速率高達(dá)100兆比特每秒的微小區(qū)(micro cell)。
[0007]未來，通過無線電接口執(zhí)行的控制過程還必須考慮可變帶寬系統(tǒng)的特征，即能夠處理(在通常由通信標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定義的最大帶寬內(nèi)的)不同帶寬的移動終端和無線電基站。在這點上，這些必須被適配的控制過程中的一個是隨機接入過程。
[0008]移動終端必須執(zhí)行隨機接入過程以便通過無線電接口接入無線網(wǎng)絡(luò)。在隨機接入過程之前，所述終端(僅)從下行鏈路公共控制信道(DCCH)接收數(shù)據(jù)；這樣的下行鏈路控制信道例如是GSM網(wǎng)絡(luò)中的廣播公共控制信道。
[0009]基站的DCCH向位于基站所服務(wù)的無線電小區(qū)內(nèi)的所有移動終端提供信息。典型地，在DCCH中傳送的信令涉及關(guān)于實際系統(tǒng)、頻率同步、時間同步和移動終端要使用的傳送功率的估計的信息。移動終端和無線電基站之間的同步最終必須實現(xiàn)比特準(zhǔn)確度(bitaccuracy)，也就是，所述終端在特定時隙期間的任何傳輸必須與所述基站的相應(yīng)時隙相適應(yīng)，以使得所傳送的比特不會超出基站時隙。至少在現(xiàn)在，僅僅基于在DCCH上傳送的同步信息還無法實現(xiàn)這樣的準(zhǔn)確時間對準(zhǔn)(time alignment)。
[0010]隨機接入過程因此允許基站通過對發(fā)送到移動終端(例如在DCCH中)并傳送回基站(在由終端發(fā)送的接入請求中)的信息的往返延遲進(jìn)行測量來確定準(zhǔn)確的時間對準(zhǔn)。作為隨機接入過程的一個結(jié)果，基站可以向終端傳送所謂的“定時提前(timingadvance) ”，該定時提前命令終端對其傳輸方案(transmiss1n scheme)進(jìn)行移位(shift)(包括在終端的時隙定時)以使得在基站處到達(dá)相應(yīng)時隙的傳輸具有比特準(zhǔn)確度。
[0011]為了使得基站能夠足夠準(zhǔn)確地測量往返延遲，終端必須發(fā)送“接入脈沖(burst) ”，其與正常的傳輸脈沖的區(qū)別在于前者提供比較長的保護(hù)間隔(guard per1d)以用于避免在所述基站接收的(可能未對準(zhǔn)的)接入脈沖與在相鄰時隙內(nèi)接收的脈沖發(fā)生重疊。此外，為了測量往返延遲，接入脈沖所占據(jù)的時間長度和帶寬的乘積必須滿足預(yù)定義的最小值。
[0012]要注意的是，終端常常利用接入脈沖提供其他信息，例如，允許基站決定其是否確實準(zhǔn)予接入到無線網(wǎng)絡(luò)。例如，可以利用接入脈沖傳送連接建立理由(例如，“緊急呼叫”)。
[0013]在隨機接入信道(RACH)內(nèi)發(fā)送接入脈沖。作為例子，可以在任意時隙并且通過全部可用帶寬發(fā)送WCDMA系統(tǒng)中的RACH。由于隨機接入脈沖因此與其他傳輸相重疊(即，RACH非正交于其他信道)，所以需要對傳送功率進(jìn)行準(zhǔn)確控制。典型地，執(zhí)行功率漸增(powerramping)過程，這導(dǎo)致接入過程的延遲。作為另外的缺點，無線電基站需要在所支持的全部帶寬并且在所有時隙中連續(xù)地搜索接入脈沖。
[0014]在其他系統(tǒng)中，例如GSM系統(tǒng)，正交的RACH可以被提供，這可以通過周期性地分配用于隨機接入的特定時隙和全部可用的傳輸帶寬來實現(xiàn)。由于上行鏈路中的定時(timing)不確定性，為了保持正交性，必須在時隙中包括保護(hù)間隔。然而，利用這種方案，時間和頻率資源被靜態(tài)地分配給隨機接入過程并且僅可以通過改變所分配的接入時隙(例如，它們的周期)來改變。由于需要保護(hù)間隔(其依賴于小區(qū)大小)，所保留的接入時隙的長度不能被任意地減少。
[0015]需要一種用于通過無線電接口執(zhí)行隨機接入過程的技術(shù)，其允許靈活地向隨機接入過程提供時間和/或頻率資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種通過無線電接口執(zhí)行隨機接入過程的方法。所述方法包括以下步驟:選擇用于通過無線電接口傳輸接入脈沖的接入時隙，和設(shè)置用于傳輸接入脈沖的接入帶寬。接入帶寬被設(shè)置為小于與無線電接口相關(guān)聯(lián)的可用傳輸帶寬。
[0017]無線電接口可以是移動網(wǎng)絡(luò)(例如，2G、3G或4G系統(tǒng))的空中接口。所述方法可以在移動終端中執(zhí)行以實現(xiàn)與服務(wù)(serve)無線電接口的通信系統(tǒng)的無線電基站的比特準(zhǔn)確(bit accurate)同步。由接入時隙和接入帶寬所限定的RACH可以與其他信道(例如其他隨機接入信道、其他控制數(shù)據(jù)信道或用戶數(shù)據(jù)信道)正交。
[0018]可用傳輸帶寬可以是無線電基站所支持的用于上行鏈路傳輸?shù)念l率帶寬。例如，移動網(wǎng)絡(luò)可以是LTE系統(tǒng)，其為從移動終端進(jìn)行的上行鏈路傳輸提供最大20兆赫茲的可用傳輸帶寬。在LTE網(wǎng)絡(luò)的可替換的實施方式中，無線電基站可以僅支持LTE最大傳輸帶寬的一部分，例如5兆赫茲。關(guān)于可用傳輸帶寬、接入帶寬和具有接入帶寬的接入頻帶的位置中的至少一個的信息可以由移動終端例如經(jīng)由DCCH或其他傳輸信道、經(jīng)由諸如SM(訂戶身份模塊(Subscriber Identity Module))卡之類數(shù)據(jù)載體或采用任何其他方式來接收。
[0019]在本發(fā)明的一些實施方式中，可以根據(jù)最小接入帶寬來設(shè)置接入帶寬。例如，接入帶寬可以被設(shè)置為等于或高于最小接入帶寬。可以由無線電接口的資源(例如，時間或頻率)同步要求來確定最小帶寬。例如，為了移動終端與無線電基站的比特準(zhǔn)確同步，基站必須精確地確定往返延遲。這需要接入脈沖符合接入脈沖的時間長度和帶寬的乘積的最小值。對于接入脈沖的給定時間長度，最小接入帶寬能夠被確定。最小接入帶寬對于終端而言可以是預(yù)先知道的，或者可以由終端或基站計算和/或可以在下行鏈路控制信道中被通生口 ο
[0020]另外或者可替換地，最小接入帶寬可以被選擇成使其對應(yīng)于最小系統(tǒng)帶寬，對于依照特定通信標(biāo)準(zhǔn)的信道，基站和/或移動終端必須至少支持該最小系統(tǒng)帶寬。例如，該最小系統(tǒng)帶寬可以被標(biāo)準(zhǔn)化為1.25兆赫茲。然而，要注意的是，用于傳輸接入脈沖的接入帶寬也可以被設(shè)置成低于最小系統(tǒng)帶寬的值。例如，在小型小區(qū)中，可以利用小于標(biāo)準(zhǔn)化的最小系統(tǒng)帶寬的接入帶寬實現(xiàn)比特準(zhǔn)確定時對準(zhǔn)。
[0021]在本發(fā)明的一種變化中，可以從與無線電接口相關(guān)聯(lián)的接入時隙的周期排列(per1dic arrangement)中選出特定接入時隙。該周期排列對于終端而言可以是預(yù)先知道的，或者可以由無線電基站通過例如DCCH中的無線電接口來通告。例如，RACH可以與包括預(yù)定數(shù)目的時隙的幀或者多幀中的特定時隙相關(guān)聯(lián)。
[0022]本發(fā)明的一些實施方式可以包括另外的步驟:在可用傳輸帶寬內(nèi)選擇具有接入帶寬的接入頻帶。例如，可以根據(jù)與無線電接口相關(guān)聯(lián)的頻率復(fù)用方案來選擇接入頻帶。例如，與無線電接口相關(guān)聯(lián)的可用傳輸帶寬可以為5兆赫茲。在該帶寬內(nèi)，可以提供每個四個正交信道，每個都具有1.25兆赫茲帶寬。移動終端然后可以選擇這些頻帶中的一個以用于傳送它的接入脈沖。接入時隙和接入頻帶的特定對然后可以承載隨機接入信道或任何其他數(shù)據(jù)信道，因此這樣的對在下文中也可以被簡稱為“信道”。
[0023]另外或者可替換地，可以根據(jù)與無線電接口相關(guān)聯(lián)的跳頻模式來選擇接入頻帶。在存