专利名称：时分双工码分多址系统及其随机接入方法
技术领域：
本发明涉及第三代移动通信系统，尤其是时分双工码分多址(TD-SCDMA)通信系统及其随机接入方法。
背景技术：
随机接入过程是无线通讯系统中的一个重要过程，是无线接入过程中的重要环节，在第三代移动通信系统之一的TD-SCDMA无线通讯系统中，随机接入过程更是包括了重要的上行同步过程。
TD-SCDMA系统采用的是同步时分双工技术，对上、下行同步有比较严格的要求，尤其是上行同步。在TD-SCDMA系统中，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系统中，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系统中，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。
在TD-SCDMA系统中，通过定义不同的接入服务等级ASC(Access ServiceClass)，并每个ASC配置相应的资源，来实现不同的接入服务质量。在TD-SCDMA系统中，设置了0～7共8级ASC，在系统为每个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(UpPTS时隙资源就是在UpPTS时隙的发射时机)。同时，在UE侧，系统定义了0～15共16级接入等级AC(Access Class)，对每个UE可以设置一个或者多个AC。在系统广播消息中，系统向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根据这种对应关系和其中设置的AC值，确定UE在随机过程中将使用的ASC值，并进一步确定在随机过程中可以使用的签名和UpPTS时隙资源。
对TD-SCDMA系统，在目前最新的3GPP协议《3GPP TS 25.224 V6.3.0》中，定义UpPCH(上行同步信道)子信道为一个UpPCH子信道定义为一个(或者一组)签名和一些UpPTS子帧。在该定义中，一个UpPCH子信道通过子帧定义了UpPTS时隙资源，一个UpPCH子信道同时定义了随机过程中将使用的签名和UpPTS时隙资源。因此，在随后的随机接入过程中，定义了签名和UpPTS时隙资源的选择过程如下■从给定的ASC可用的UpPCH子信道中随机选择一个UpPCH子信道。
随机功能将使每个可选项具有相同的选中可能性。
对TD-SCDMA系统，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时隙资源的配置是通过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，包含可用的上行同步码(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时隙资源作为独立的两种资源进行配置。
从上述分析可知，在同属3GPP协议的两个协议中，在协议《3GPP TS 25.224V6.3.0》关于签名和UpPTS时隙资源的定义及其使用，和在协议《3GPP TS 25.331V6.4.0》对签名和UpPTS时隙资源的配置方法之间存在不一致的地方。这种不一致将会导致一方面，在通过协议《3GPP TS 25.331 V6.4.0》对签名和UpPTS时隙资源进行配置时，无所适从；另一方面，系统通过协议《3GPP TS 25.331V6.4.O》对签名和UpPTS时隙资源的配置信息，UE根据协议《3GPP TS 25.224V6.3.0》中的定义和使用方法，不能理解配置信息，配置信息起不了应有的作用。UE在进行随机接入过程时，对签名和UpPTS时隙资源的使用方法处于不确定状态，脱离了系统的控制。这样的话，在TD-SCDMA系统中，上面描述的系统通过配置不同的ASC及相应的签名和UpPTS时隙资源来控制不同的UE实现不同的接入服务质量的方法就不可能实现了。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有技术中对签名和UpPTS时隙资源的配置方法之间存在不一致，从而导致系统无法通过配置不同的ASC及相应的签名和UpPTS时隙资源来控制不同的UE实现不同的接入服务质量。
为了解决上述的技术问题，本发明提出一种TD-SCDMA系统，包括用于上行同步的上行导频时隙和签名，所述的上行导频时隙为N个上行同步子信道，编号从0到N-1；所述的上行同步子信道个数N可由系统进行配置；N取值范围为1，2，4，8；所述的上行导频时隙的第i个上行同步子信道为子帧号满足下列条件的上行导频时隙SFN’mod N＝i，其中SFN’为用于计子帧数的子帧号，当系统帧号SFN＝0的帧开始时，SFN’设置成0。
同时本发明还针对上述的TD-SCDMA系统，提出一种随机接入方法，包括以下步骤1)终端设备侧物理层收到媒体接入控制层的随机接入信道发射请求，触发物理层随机接入过程开始，媒体接入控制层输入如下信息物理随机接入信道消息使用的传输格式，随机接入过程的接入服务等级，传输的数据；2)终端设备根据媒体接入控制层指示的传输格式，唯一地选择一个随机接入传输信道；3)终端设备分别从给定的接入服务等级可用的上行同步子信道和签名中随机选择一个上行同步子信道和一个签名，其中的随机功能使每个可选项具有相同的选中可能性；4)终端设备确定合适的发射功率，在选择的上行同步子信道上发射签名；5)终端设备选择监听前向物理接入信道；6)终端设备在前向物理接入信道上接收到网络侧接入确认信息，上行同步完成，选择物理随机接入信道发送随机接入信道上的信息。
如果发生随机接入冲突，或者在所述步骤6终端设备在前向物理接入信道上没有接收到网络侧接入确认信息，则返回步骤3。
如果发生随机接入冲突，或者在所述步骤6终端设备在前向物理接入信道上没有接收到网络侧接入确认信息，则终端设备进行签名重发时，从给定的接入服务等级可用的签名中重新随机选择一个签名，上行同步子信道不变，返回步骤4。
如果发生随机接入冲突，或者在所述步骤6终端设备在前向物理接入信道上没有接收到网络侧接入确认信息，则终端设备进行签名重发时，从给定的接入服务等级可用的上行同步子信道中重新随机选择一个上行同步子信道，签名不变，返回步骤4。
本发明的有益效果是本发明的TD-SCDMA系统中的上行导频时隙和上行同步子信道进行明确配置，并且提供了相应的随机接入方法，解决了在目前3GPP关于TD-SCDMA无线通讯系统的协议中，随机接入过程使用的签名和UpPTS时隙资源的定义和选择方法与配置方法不一致的问题，一方面，使得系统可以通过协议《3GPP TS 25.331 V6.4.0》对签名和UpPTS时隙资源进行正确的配置；另一方面，使得UE可以正确的理解系统对签名和UpPTS时隙资源进行的配置，并根据配置信息使用签名和UpPTS时隙资源，从而达到系统控制UE使用签名和UpPTS时隙资源的目的。同时，正是由于系统可以控制UE使用签名和UpPTS时隙资源，使得系统可以通过配置不同的ASC及相应的签名和UpPTS时隙资源来控制不同的UE实现不同的接入服务质量。
图1是ASC设置信息单元的结构示意2本发明系统中当N＝8时的UpPTS时隙的UpPCH子信道示意3是本发明UE侧随机接入方法的实施例流程图具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实现做出详细说明。
如图2所示是本发明TD-SCDMA系统的UpPTS时隙的UpPCH子信道示意图，本例中UpPCH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为用于计帧数的系统帧号，取值范围是0～4095，SFN每个无线帧增加1，并在0～4095之间循环计数。
SFN’为用于计子帧数的子帧号，每个无线子帧增加1，当系统帧号SFN＝0的帧开始时，SFN’设置成0。在TD-SCDMA系统中，一个无线帧包括两个无线子帧。
在本发明中，将TD-SCDMA系统中的UpPCH子信道，配置成与子帧相关的UpPTS时隙资源，并将随机接入过程中的UpPCH子信道资源和签名资源独立开来。在随机接入过程中，签名和子信道资源的选择分别独立地进行随机选择，而且，在发生随机接入冲突，UE每次进行上行同步码重发时，也需要分别随机选择一个UpPCH子信道和一个签名，或者UpPCH子信道不变，仅仅随机选择一个签名，或者签名不变，仅仅随机选择一个UpPCH子信道。在UpPCH子信道资源和签名资源的配置方法上，仍然采用目前协议《3GPP TS 25.331 V6.4.0》中的配置方法，在ASC设置信息单元中签名和UpPCH子信道资源的分别独立进行配置。
如图3所示UE侧随机接入方法的具体流程如下1)UE侧物理层收到媒体接入控制层MAC(Media Access Control)的随机接入信道(RACH)发射请求，触发物理层随机接入过程开始，MAC层输入的信息包括PRACH消息使用的传输格式；随机接入过程的接入服务等级ASC；传输的数据(传输块集)；2)根据MAC层指示的传输格式，唯一地选择一个RACH传输信道；3)根据ASC选择一个子信道其选择方法是从给定的ASC可用的UpPCH子信道中随机选择一个UpPCH子信道，其中的随机功能将使每个可选项具有相同的选中可能性；4)根据ASC选择一个签名其选择方法是从给定的ASC可用的签名中随机选择一个签名，其中的随机功能将使每个可选项具有相同的选中可能性；5)在选择的子信道上发射签名；6)选择监听前向物理接入信道(FPACH)；7)判断是否在FPACH信道上接收到网络侧接入确认信息；如果没有收到，跳转到第3)步或者第4)步；如果收到，则跳到第8步；8)上行同步完成，选择PRACH物理信道发送RACH信道上的信息。
9)过程结束。
上面的步骤3)和4)可以互换，也就是说可以先选择签名再选择UpPCH子信道。
权利要求
1.一种时分双工码分多址系统，包括用于上行同步的上行导频时隙和签名，其特征在于，所述的上行导频时隙为N个上行同步子信道，编号从0到N-1。
2.如权利要求1所述的时分双工码分多址系统，其特征在于，所述的上行导频时隙的第i个上行同步子信道为子帧号满足下列条件的上行导频时隙SFN’mod N＝i，其中SFN’为用于计子帧数的子帧号，当系统帧号SFN＝0的帧开始时，SFN’设置成0。
3.如权利要求1所述的时分双工码分多址系统，其特征在于，所述的上行同步子信道个数N可由系统进行配置。
4.如权利要求1所述的时分双工码分多址系统，其特征在于，所述的上行同步子信道个数N取值为1或2或4或8。
5.如权利要求1或2或3或4所述的时分双工码分多址系统的随机接入方法，其特征在于包括以下步骤5.1)终端设备侧物理层收到媒体接入控制层的随机接入信道发射请求，触发物理层随机接入过程开始，媒体接入控制层输入如下信息物理随机接入信道消息使用的传输格式，随机接入过程的接入服务等级，传输的数据；5.2)终端设备根据媒体接入控制层指示的传输格式，唯一地选择一个随机接入信道；5.3)终端设备分别从给定的接入服务等级可用的上行同步子信道和签名中随机选择一个上行同步子信道和一个签名，其中的随机功能使每个可选项具有相同的选中可能性；5.4)终端设备确定合适的发射功率，在选择的上行同步子信道上发射签名；5.5)终端设备选择监听前向物理接入信道；5.6)终端设备在前向物理接入信道上接收到网络侧接入确认信息，上行同步完成，选择物理随机接入信道发送随机接入信道上的信息。
6.如权利要求5所述的时分双工码分多址系统的随机接入方法，其特征在于，如果发生随机接入冲突，或者在所述步骤5.6终端设备在前向物理接入信道上没有接收到网络侧接入确认信息，则返回步骤5.3。
7.如权利要求5所述的时分双工码分多址系统的随机接入方法，其特征在于，如果发生随机接入冲突，或者在所述步骤5.6终端设备在前向物理接入信道上没有接收到网络侧接入确认信息，则终端设备进行签名重发时，从给定的接入服务等级可用的签名中重新随机选择一个签名，上行同步子信道不变，返回步骤5.4。
8.如权利要求5所述的时分双工码分多址系统的随机接入方法，其特征在于，如果发生随机接入冲突，或者在所述步骤5.6终端设备在前向物理接入信道上没有接收到网络侧接入确认信息，则终端设备进行签名重发时，从给定的接入服务等级可用的上行同步子信道中重新随机选择一个上行同步子信道，签名不变，返回步骤5.4。
全文摘要
本发明公开一种时分双工码分多址系统及其随机接入方法，系统包括用于上行同步的上行导频时隙和签名，所述的上行导频时隙为N个上行同步子信道，编号从0到N－1；所述的上行同步子信道个数N可由系统进行配置；N取值范围为1，2，4，8；所述的上行导频时隙的第i个上行同步子信道为子帧号满足下列条件的上行导频时隙SFN’mod N＝i，其中SFN’为用于计子帧数的子帧号，当系统帧号SFN＝0的帧开始时，SFN’设置成0，本发明能够有效解决随机接入过程使用的签名和UpPTS时隙资源的定义和选择方法与配置方法不一致的问题。
文档编号H04J13/00GK1838574SQ20051006011
公开日2006年9月27日 申请日期2005年3月25日 优先权日2005年3月25日
发明者张银成, 杨学君, 马子江, 马志锋 申请人:中兴通讯股份有限公司