专利名称：用于在蜂窝系统中随机接入的设备及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在蜂窝系统中随机接入(RA)的方法和设备，并且具体地，涉 及一种使用包括共同信息的RA响应消息的用于RA的方法和设备。
背景技术：
与资源只被分配到一个终端的电路系统不同，在用于数据包服务的蜂窝系统中， 多个终端共享无线电资源。因此，需要通过AC响应信息执行无线电资源被分配给蜂窝系统中的每个终端的 事实的通知，以使每个终端都可以区分和接入无线电资源。在这种情况下，在传输RA响应 信息时，蜂窝系统需要使用最少的无线电资源进行拥有和传输，从而最大限度地应用有限 的无线电资源。此外，RA响应信息需要具有用于提高接收RA响应信息的终端的操作效率 的格式。
发明内容
技术目的本发明的一个方面提供了一种用于随机接入(RA)的方法和设备，其可以使用蜂 窝系统中处于字节对齐中的RA响应消息，来提高终端的操作效率。本发明的另一个方面还提供了一种用于RA的方法和设备，其可以使用蜂窝系统 中的现有RA前导信号索引，来有效利用无线电资源。技术方案根据本发明的一个方面，提供了一种用于在蜂窝系统中随机接入(RA)的方法，所 述方法包括从终端接收用于RA的RA前导信号；将包括接收到的RA前导信号的序列以及 所述终端的上行链路资源信息和与RA相关的超负荷状态信息的RA响应消息传输至所述终 端；通过所述上行链路资源信息从所述终端接收基于所述RA响应消息生成的控制信息；和 传输与接收到的控制信息相关的控制响应信息。根据本发明的另一个方面，提供了一种蜂窝系统中的终端，包括前导信号传输 器，其随机选择由基站预设的序列中的一个，并传输RA前导信号；RA响应消息处理器，其从 所述基站接收包括所述RA前导信号(preamble)序列和与RA相关的超负荷状态信息的RA 响应消息，并从接收到的RA响应消息提取对应于所述RA前导信号序列的响应信息；和控制 信息传输器，其基于提取的响应信息生成无线电资源控制信息，并传输所述无线电资源控 制信息。根据本发明的另一个方面，提供了一种蜂窝系统中的基站，包括前导信号响应信 息生成器，其从终端接收RA前导信号，并生成对应于所述RA前导信号的响应；RA响应消息 生成器，其生成包括与RA相关的超负荷状态信息、接收到的RA前导信号的序列、和生成的 响应信息的RA响应消息；和控制响应传输器，其接收基于所述RA响应消息生成的无线电资 源控制信息，并传输与所述无线电资源控制信息相关的控制响应信息。
图1是示出根据本发明示例实施例的蜂窝系统的配置的框图；图2是根据本发明示例实施例的构成随机接入(RA)响应消息的基本响应消息格 式的示例；图3示出根据本发明的第一示例实施例的RA响应消息格式；图4示出根据本发明的第二示例实施例的RA响应消息格式；图5示出根据本发明的第三示例实施例的RA响应消息格式；图6示出根据本发明的第四示例实施例的RA响应消息格式；及图7示出根据本发明示例实施例的蜂窝系统的RA过程。
具体实施例方式虽然本发明的一些示范实施例已被展示和描述，但是本发明并不局限于所描述的 示范实施例，其中，相同的附图标记始终代表相同的元素。在下文中，将参考附图，对根据本发明示例实施例的用于有效构成在蜂窝系统中 的随机接入(RA)响应消息的方法和设备进行详细描述。不同于资源只被分配到一个终端的电路系统，在蜂窝系统中，多个终端共享无线 电资源。因此，需要通过AC响应信息来通知无线电资源被分配给了蜂窝系统中的每个终 端，以使每个终端可以区分和接入无线电资源。在这种情况下，蜂窝系统中的RA过程可分为竞争方案和非竞争方案。所述竞争方案的RA过程是由以下终端执行的RA过程，即尚未从基站向其分配蜂 窝无线电网络临时标识符(Cell Radio Network TemporaryIdentifier =C-RNTI)的终端； 或虽然已分配C-RNTI、但没有向其分配用于RA过程的RA前导信号序列的终端。相反，所述非竞争方案的RA过程是以下RA过程，即基站分配终端最初传输的RA 前导信号序列以用于RA过程，并由此可避免可能发生在RA过程中的竞争。所述非竞争方 案可针对在切换(handover)中的终端或需要重新启动下行链路数据传输的终端。图1是示出根据本发明示例实施例的蜂窝系统的配置的框图。参考图1，蜂窝系统包括终端100和基站200。所述终端100可包括前导信号传输器110、RA响应消息处理器120、和控制信息传 输器130。所述前导信号传输器110随机选择由基站200预设的序列中的一个并传输RA前
导信号。所述RA响应消息处理器120可从基站200接收RA响应消息并对其进行处理。在这里，所述RA响应消息可以处于字节对齐中，并包括共同信息、检测前导信号 索引指示符、和响应信息。所述共同信息可包括RA超负荷状态信息。所述检测前导信号索引指示符可包括尝试进行RA的多个终端的RA前导信号索 引，并还包括对应于每个RA前导信号索引的响应信息。
具体来说，所述响应信息可包括上行链路传输定时调整信息、上行链路传输功率 纠正信息、上行链路无线电资源分配信息、临时分配的终端标识符等。所述RA响应消息处理器120可检验从传输器110传送来的RA前导信号序列是否 与检测前导信号索引指示符的RA前导信号索引相同。在这种情况下，所述RA响应消息处理 器120对于包括在检测前导信号索引指示符中的全部多个RA前导信号索引进行检验。当 存在相同的RA前导信号索引时，所述RA响应消息处理器120可提取对应于RA前导信号索 引的响应信息。所述控制信息传输器130可使用从响应消息处理器120提取的响应信息，来传输 包括无线电资源控制(Radio Resource Control,RRC)连接等的控制信息。也就是说，所述 控制信息传输器130可通过上行链路资源信息传输以对应于响应信息的功率和调制方法 形成的控制信息。所述基站200包括前导信号响应信息生成器210、RA响应消息生成器220、和控制 响应传输器230。所述前导信号响应信息生成器210可从终端100接收RA前导信号并生成对应于 接收的RA前导信号的响应信息。也就是说，所述前导信号响应信息生成器210可临时分配 终端标识符来区分尝试进行RA的终端，并调整终端100的上行链路传输时间。所述前导信 号响应信息生成器210可基于RA前导信号的功率信息来确定与终端之后可传输的信息相 关的功率。此外，所述前导信号响应信息生成器210可分配上行链路信息，终端可通过所述 上行链路信息传送控制信息。最后，所述前导信号响应信息生成器210可生成包括临时分 配给传输RA前导信号的终端的终端标识符、上行链路传输时间、以及功率和上行链路信息 的响应信息。所述RA响应消息生成器220可生成包括共同信息、检测前导信号索引指示符和响 应信息的RA响应消息，并通过单一的下行链路传输所生成的RA响应。具体来说，所述RA响 应消息生成器220可生成包括因随机接入而带来的超负荷状态信息的共同信息，并从前导 信号响应信息生成器210接收RA前导信号索引与响应信息，从而可形成RA响应消息。在 这种情况下，所述RA响应消息生成器220可包括每个对应于多个终端的检测前导信号索引 指示符和响应信息。图2是根据本发明示例实施例的构成RA响应消息的基本响应消息格式的示例。参考图2，构成RA响应消息的所述基本响应消息处于字节对齐中，并从而可提高 接收消息的终端的操作效率。所述构成RA响应消息的所述基本响应消息可包括前导信号存在比特3、RA前导信 号索引5、上行链路传输定时调整信息6、上行链路传输功率纠正信息7、上行链路无线电资 源分配信息8、和临时分配的终端标识符9。所述RA前导信号索引5可以是表示从终端接收的用于RA的RA前导信号序列的 索引。所述RA前导信号索引5例如可由六个比特组成。所述前导信号存在比特3表示存在除了 RA前导信号索引5被传输到的终端之外 的额外终端的RA前导信号索引。例如，当前导信号存在比特3被设置为一时，其可表示有 所述额外RA前导信号索引，而当其被设置为零时，其可表示没有其他RA前导信号索引。所述上行链路传输定时调整信息6是用于调整RA前导信号索引5被传输到的终端的上行链路传输时间的信息。所述上行链路传输定时调整信息6例如可由八至十一个比 特组成。所述上行链路传输功率纠正信息7表示RA前导信号索引5被传输到的终端的传 输功率纠正信息。也就是说，所述上行链路传输功率纠正信息7表示要应用到终端基于RA 前导信号的接收功率而随后可传输的控制信息的传输定时中的上行链路传输功率纠正信 息。所述上行链路传输功率调整信息7例如可由五至二十四个比特组成。所述上行链路无线电资源分配信息8表示使尝试进行RA的终端可以在接收到RA 响应消息之后传输控制信息至上行链路的上行链路无线电资源信息。所述上行链路无线电 资源分配信息8可包括包含有所述终端可拥有的子载波的位置信息、和当终端通过分配的 无线电资源传输数据时要应用的调制和编码信息的无线电资源分配信息。所述临时分配的终端标识符9表示为在基站中执行调度而用于区分尝试进行RA 的终端所临时分配的标识符。所述临时分配终端标识符9例如可由十六个比特组成。此外，包括在检测前导信号索引指示符13中的保留字段4表示保留比特。所述保 留字段4可用作表示包括保留字段4的一个字节信息是共同信息还是非共同信息的信息区 分比特。图3示出根据本发明的第一示例实施例的RA响应消息的格式。参考图3，根据本发明第一个示例实施例的RA响应消息可包括共同信息12、检测 前导信号索引指示符13、非竞争响应消息14、和竞争响应消息15。包括在所述RA响应消 息中的所述共同信息12、检测前导信号索引指示符13、非竞争响应消息14、和竞争响应消 息15可以处于字节对齐中，并且可以被多路复用至单一的共享下行链路信道并被传输至 终端。所述共同信息12可包括前导信号存在比特3、信息分布比特4a、非竞争响应信息 的数目1、和RA超负荷状态2。所述共同信息12可由一个字节组成。所述前导信号存在比特3表示与共同信息紧邻的、从尝试进行RA的终端接收到的 RA前导信号索引5。因此，包括在共同信息12中的所述前导信号存在比特3可表示可与共同信息12 紧邻地存在的响应消息14和15或检测前导信号索引指示符13。所述信息区分比特4a可帮助区分包括信息区分比特4a的信息是共同信息12还 是除共同信息12之外的RA信息，即，非共同信息。例如，当信息区分比特4a被设置为一时，包括信息区分比特4a的一个字节的信息 可表示共同信息12。表示非竞争响应信息11的数目的非竞争响应信息的数目1可使终端能够区分非 竞争响应消息14与竞争响应消息15。表示RA的超负荷状态的RA超负荷状态2可提供信息以帮助终端避免随机接入上 碰撞的可能性。例如，RA超负荷状态2表示以下信息，诸如终端的后退(back off)处理或 RA尝试的数目、选择RA前导信号等。所述检测前导信号索引指示符13可包括RA前导信号索引5、前导信号的存在比特 3、和信息区分比特4a。所述RA前导信号索引5可表示从尝试进行RA的终端接收的RA前导信号序列。
所述前导信号存在比特3可表示另一个尝试进行RA的终端的RA前导信号索引。所述信息区分比特4a可帮助区分包括信息区分比特4a的信息是共同信息12还 是除共同信息12之外的RA信息，即非共同信息。例如，当信息区分比特4a被设置为零时，包括信息区分比特4a的一个字节的信息 可表示非共同信息的检测前导信号索引指示符13。所述检测前导信号索引指示符13可包括对应于尝试进行RA的每一个终端的RA 前导信号索引5、前导信号存在比特3、和信息区分比特4a。在这里，当前导信号存在比特3 被设置为零时，例如，其可表示存在于检测前导信号索引指示符13中的最后的RA前导信号 索引。此外，所述检测前导信号索引指示符13可包括非竞争RA前导信号索引和竞争RA 前导信号索引。在这种情况下，竞争RA前导信号索引可与非竞争RA前导信号索引紧邻地 存在。所述竞争响应消息15和非竞争响应消息14是与要在终端接收到RA响应消息之 后被传送的控制信息消息相关的设置信息。所述竞争响应消息15是与在竞争方案中尝试 进行RA的终端相关的消息，而所述非竞争响应消息14是与在非竞争方案中尝试进行RA的 终端相关的消息。在这种情况下，所述竞争响应消息15和所述非竞争响应消息14可分别 包括多个竞争响应信息Ila和非竞争响应信息11。此外，竞争响应消息15的竞争响应信息 Ila和非竞争响应消息14的非竞争响应信息11可对应于检测前导信号索引指示符13的 RA前导信号索引5的顺序而被排序。包括在竞争响应消息15中的竞争响应信息Ila可包括上行链路传输定时调整信 息6、上行链路传输功率纠正信息7、上行链路无线电资源分配信息8、和临时分配的终端标 识符9。所述上行链路传输定时调整信息6表示用于调整传输RA前导信号索引5的终端 的上行链路传输时间的信息。上行链路传输功率纠正信息7表示传输RA前导信号索引5的 终端的传输功率纠正信息。上行链路无线电资源分配信息8表示使尝试进行RA的终端可 以在接收到RA响应消息之后将控制信息传输至上行链路的上行链路无线电资源信息。临 时分配的终端标识符9表示当在基站中执行调度时用于区分尝试进行RA的终端而临时分 配给终端的标识符。与竞争响应信息Ila不同，由于包括在非竞争响应消息14中的非竞争响应信息11 不需要临时分配的终端标识符，所以其可只包括上行链路传输定时调整信息6和上行链路 传输纠正信息7。在RA响应消息中，非竞争响应消息可位于竞争响应消息15之前。上述非竞争响应信息11和竞争响应信息Ila的边界可以通过非竞争响应信息的 数目和前导信号存在比特3来区分。比如，对应于设置为非竞争响应信息的数目1的值的RA前导信号索引表示最后的 非竞争RA前导信号索引。此外，当最后的非竞争RA前导信号索引的前导信号存在比特3 被设置为一时，随后的RA前导信号索引可以是竞争RA前导信号索引。因此，由于RA前导 信号索引区分非竞争索引与竞争索引，所以分别对应于的每个RA前导信号索引的非竞争 响应信息与竞争响应信息的边界可被区分。根据第一示例实施例的所述RA响应消息并不限于如图3所示的附图，并且所述共同信息12可只由非竞争响应信息的数目1与RA超负荷状态信息2构成。此外，检测前导 信号索引指示符13可只包括RA前导信号索引5和前导信号存在比特3。但是，所述基站形成包括信息区分比特4a的RA响应消息，并因而不需要将共同信 息12固定于RA响应消息的特定位置。此外，当需要时，基站可选择性地形成包括共同信息 12的RA响应消息并进行传输。此外，根据本发明第一示例实施例的RA响应消息可引入非竞争响应信息的数目1 来区分非竞争响应信息与竞争响应信息，并从而可使用小尺寸的非竞争响应信息。最后，因 为消息的格式被最小化，所以可提高无线电资源的应用。图4示出根据本发明的第二示例实施例的RA响应消息的格式。参考图4，由于根据第二示例实施例的RA响应消息的格式与参考图3示出的RA响 应消息的格式相同，因此将省略其描述。但是，共同信息12包括前导信号存在比特3、信息区分比特4a、保留字段4、和RA 超负荷状态信息2，并且可由一个字节组成。此外，所述响应消息15a可包括没有区分非竞争响应消息或竞争响应消息的、与 尝试进行RA的终端相关的上行链路传输定时调整信息6、上行链路传输功率纠正信息7、上 行链路无线电资源分配信息8、和临时分配的终端标识符9。图5示出根据本发明的第三示例实施例的RA响应消息的格式。参考图5，由于根据第三示例实施例的RA响应消息的格式与参考图3示出的RA响 应消息的格式相同，因此将省略其描述。但是，共同信息12包括前导信号存在比特3、信息区分比特4a、非竞争响应信息的 数目1、竞争响应信息的数目16、和RA超负荷状态信息2。在这种情况下，所述共同信息12例如可包括一个字节的前导信号存在比特3、信 息区分比特4a、非竞争响应信息的数目16和一个字节的RA超负荷状态信息2，并且其可由 三个字节组成。此外，虽然在图5中没有示出，但是当共同信息只由非竞争响应信息的数目、竞争 响应信息的数目、和RA超负荷状态信息构成时，检测前导信号索引指示符可由RA前导信号 索引构成。也就是说，所述检测前导信号索引指示符可不包括前导信号存在比特和信息区分 比特，并且可包括两个字节的保留字段而构成，由此具有与比特应用相关的灵活性优势。图6示出根据本发明的第四示例实施例的RA响应消息的格式。参考图6，由于根据第四示例实施例的RA响应消息的格式与参考图4示出的RA响 应消息的格式相同，因此将省略其描述。但是，在响应信息26中，传输功率纠正信息7的比特数目减少，并且上行链路资源 分配信息8被组织为表示分配的上行链路的子载波索引的UL授权(Grant)24的无线电资 源位置信息和传输格式信息25。在这里，上行链路传输功率纠正信息7和传输格式信息25 可通过引入特别范围(即，功率纠正电平范围)、以及RA响应信息的调制和编码电平，而被 设置为最小比特数目。因此，可安排上行链路传输功率纠正信息7、UL授权24、和传输格式信息25的顺 序，并因而被处理以在RA响应信息中提取每个字段的最小比特数目是可能的。
因此，与图3所示不同，所述响应信息由最少资源构成，由此最大限度地利用无线 电资源。图7示出根据本发明的蜂窝系统的RA过程。参考图7，首先，在操作SlO中，基站从终端接收用于RA的RA前导信号。随后，在操作S20中，基站将RA响应消息传输至终端。所述基站将包括RA前导信号序列、终端的上行链路资源信息、和与RA相关的超负 荷状态信息的RA响应消息传输至所述终端。RA响应消息可进一步包括非竞争响应信息 的数目、竞争响应信息的数目、和表示存在对应于除了所述终端之外的额外终端的RA前导 信号的前导信号存在比特。随后，在操作S30中，所述基站接收控制信息。所述基站从所述终端接收基于RA响应消息生成的控制信息。在这里，所述基站在上行链路传输的时间处通过响应信息的上行链路资源信息来 接收控制信息消息，诸如由与RA响应消息的响应信息对应的功率和调制方案所形成的无 线电资源控制连接等。接下来，在操作S30中，所述基站传输控制响应信息。根据本发明的在蜂窝系统中用于RA的方法可被记录在包括用于实现通过计算机 来实施的各种操作的程序指令的计算机可读介质中。所述介质还可单独地或与所述程序指 令组合地包括数据文件、数据结构等。所述程序指令可以是为示例实施例的目的而特别设 计并构造的，或者它们可以是被计算机软件领域技术人员公知并可以使用的种类。计算机 可读介质的示例包括诸如硬盘、软盘和磁带之类的磁性介质；诸如CD ROM盘和DVD之类的 光学介质；诸如光软盘(floptical disk)之类的磁光介质；以及专门配置为存储和执行程 序指令的硬件装置，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。所述介质还可 以是包括传输用于指定所述程序指令、数据结构等的信号的载波的诸如光学或金属线路、 波导等之类的传输介质。程序指令的示例不但包括诸如由编译器产生的机器代码，而且包括含有可由计算 机使用解释程序执行的更高级代码的文件。所描述的硬件装置可被配置为用作一个或多个 软件模块，以便执行上面描述的本发明的示范实施例的操作。根据本发明的示例实施例的用于RA的方法和设备使用处于字节对齐中的RA响应 消息，从而提高基站操作效率。此外，所述方法和设备使用关于RA前导信号索引的存在的 信息，并从而可以有效地利用无线电资源。虽然本发明的一些实施例已被展示和描述，但是本发明不限于所描述的实施例。 相反地，本领域技术人员将理解，可对这些实施例进行改变，而不不脱离本发明的原理和精 神，本发明的范围由权利要求及其等效物限定。
权利要求
一种在蜂窝系统中用于随机接入(RA)的方法，所述方法包括从终端接收用于RA的RA前导信号；将包括接收到的RA前导信号的序列以及所述终端的上行链路资源信息和与RA相关的超负荷状态信息的RA响应消息传输至所述终端；通过所述上行链路资源信息从所述终端接收基于所述RA响应消息生成的控制信息；和传输与接收到的控制信息相关的控制响应信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述RA响应消息包括共同信息，其处于字节对齐中，包括所述与RA相关的超负荷状态信息以及第一前导信 号存在比特、第一信息区分比特、非竞争响应的数目、和竞争响应的数目中的至少一个；前导信号索引指示符，其处于字节对齐中，包括所述RA前导信号的序列以及第二前导 信号存在比特和第二信息区分比特中的至少一个；和响应信息，其处于字节对齐中，包括上行链路传输时间信息、传输功率信息、上行链路 资源信息、和临时分配的终端标识符。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一前导信号存在比特表示对应于所述终端 的RA前导信号存在，而所述第二前导信号存在比特表示对应于除了所述终端之外的额外 终端的RA前导信号存在。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一信息区分比特表示包括所述第一信息区 分比特的字节是共同信息，所述第二信息区分比特表示包括所述第二信息区分比特的字节 是前导信号索引指示符，并且当所述第一信息区分比特是一时所述第二信息区分比特是 零。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述RA响应消息进一步包括第二前导信号索引指 示符和对应于所述第二前导信号索引指示符的第二响应信息，并且当所述前导信号索引指 示符对应于尝试进行非竞争方法的RA的终端、而所述第二前导信号索引指示符对应于尝 试进行竞争方法的RA的终端时，所述前导信号索引指示符与所述第二前导信号索引指示 符被按顺序排列，并且所述响应信息与所述第二响应信息被按顺序排列。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述终端使用所述非竞争响应的数目来区分非竞 争响应信息与竞争第二响应信息。
7.一种蜂窝系统中的终端，包括前导信号传输器，其随机选择由基站预设的序列中的一个，并传输RA前导信号；RA响应消息处理器，其从所述基站接收包括所述RA前导信号序列和与RA相关的超负 荷状态信息的RA响应消息，并从接收到的RA响应消息提取对应于所述RA前导信号序列的 响应信息；和控制信息传输器，其基于提取的响应信息生成无线电资源控制信息，并传输所述无线 电资源控制信息。
8.如权利要求7所述的终端，其中，所述RA响应消息处理器从包含在所述RA响应消息 中的多个RA前导信号序列中搜索与传输的RA前导信号的序列相同的RA前导信号序列，并 提取对应于检索到的RA前导信号序列的上行链路传输时间信息、传输功率信息、上行链路 无线电资源信息、和临时分配终端标识符。
9.如权利要求7所述的终端，其中，所述RA响应消息处理器使用所述RA响应消息的非 竞争响应的数目来区分所述响应信息中的非竞争响应信息与竞争响应信息。
10.一种蜂窝系统中的基站，包括前导信号响应信息生成器，其从终端接收RA前导信号，并生成对应于所述RA前导信号 的响应；RA响应消息生成器，其生成包括与RA相关的超负荷状态信息、接收到的RA前导信号的 序列、和生成的响应信息的RA响应消息；和控制响应传输器，其接收基于所述RA响应消息生成的无线电资源控制信息，并传输与 所述无线电资源控制信息相关的控制响应信息。
11.如权利要求10所述的基站，其中，所述前导信号响应信息生成器生成响应信息，所 述响应信息包括上行链路传输时间信息，其用于调整所述终端的传输时间；传输功率信 息，其用于纠正所述终端的传输功率；上行链路无线电资源信息，其包括所述终端的无线电 资源以及要应用于所述终端传输的数据的调制和编码信息；和临时分配的终端标识符，当 在基站中执行调度时，其被临时分配给所述终端并被使用。
全文摘要
公开了一种在蜂窝系统中用于RA的方法和设备。所述蜂窝系统中的RA包括从终端接收用于RA的RA前导信号；将包括接收到的RA前导信号的序列以及所述终端的上行链路资源信息和与RA相关的超负荷状态信息的RA响应消息传输至所述终端；通过所述上行链路资源信息从所述终端接收基于所述RA响应消息生成的控制信息；和传输与接收到的控制信息相关的控制响应信息。
文档编号H04W74/08GK101978762SQ200880128248
公开日2011年2月16日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年1月23日
发明者方承灿, 李景锡, 柳炳汉, 金宰兴, 金贞任 申请人:韩国电子通信研究院