专利名称：Lte系统中改进的定时校准的制作方法
技术领域：
本发明公开一种用于蜂窝通信系统中的用户终端中的方法，其中该用户终端对其 到控制节点的传输应用第一定时提前值。
背景技术：
在即将到来的称为LTE (长期演进)的蜂窝系统中，下行链路传输即到小区中的用 户的传输，将使用所谓的OFDM调制(正交频分复用)，而上行链路传输即来自小区中的用户 的传输，将使用OFDM技术或类似OFDM的技术，诸如DFTS-0FDM- —种允许在时间上以及在 频率上正交多址接入的传输技术。去往和来自小区中的用户的传输是通过去往/来自小区的控制节点来进行的，该 节点在LTE中被称为eNodeB“演进NodeB”。LTE系统中的用户有时被称作UE，“用户设备”。为了保持LTE系统中所需的正交性，来自小区中的UE的传输在它们到达eNodeB 时需要被时间校准(align)，即来自eNodeB的小区中的UE的传输需要几乎同时到达 eNodeBο由于小区中的不同UE可能位于离小区的eNodeB的不同距离，所以UE需要在不同 的时间点发起其传输以便它们的传输同时到达eNodeB。例如，在小区边缘处的UE需要在更 靠近eNodeB的UE之前启动其传输。在小区中的不同UE中何时启动传输的问题能够通过所谓的“定时提前”来处理， 所述“定时提前”换言之是UE需要启动其传输的时间相对于eNodeB所指定的标称传输时 间的“偏移”时间值。UE的定时提前值可以由eNodeB通过测量来自UE的上行链路传输的到达来确定， 然后eNodeB把定期更新的定时提前值传输到UE,因为UE可能在小区中四处移动。如果UE在一段时间内没有进行任何传输，则UE所需的定时提前例如由于可能移 动远离UE的eNodeB而变得不确定。为了避免未校准的UE传输，因此在LTE系统中在eNodeB 和UE两者中通常存在定时器，所述定时器确定UE在上行链路中何时“丧失同步”。因而，如 果UE在指定的时间段期间未接收来自其eNodeB的新定时提前命令，则UE将认为其本身丧 失同步。丧失同步并且需要发起与其eNodeB通信的UE将利用称为随机接入的过程-用于 诸如例如下列的许多情况中的过程 重新同步， 即将到来的切换， 调度请求(针对未被分配任何其它用于联系基站的资源的UE)， 初始接入，针对处于LTE_IDLE (LTE_空闲)或LTE_DETACHED (LTE分离)状态的 UE。针对LTE系统所定义的随机接入过程之一是所谓的基于竞争的过程，并且可以被 简要地描述如下
UE通过随机选择可用于基于竞争的随机接入的前导之一来启动随机接入过程，然 后在物理随机接入信道PRACH上把所选择的随机接入前导传输到eNodeB。eNodeB通过传输包括待用于来自UE的未来传输中的定时提前值更新的响应来确 认该前导的接收。在随机接入过程期间如果一个以上UE碰巧选择同一个前导并且同时传输，或者 更确切地说如果传输同时到达eNodeB，则会出现问题。在这样的情况下，eNodeB将通过传 输所谓的竞争解决消息来解决该冲突，该竞争解决消息告知UE它们中的哪个“赢得” 了基 于竞争的过程并因而可以与eNodeB通信。然而，尽管已解决了竞争冲突，但是将仍有这样的问题eN0deB响应于前导而传 输的定时提前值更新基于来自“获胜”UE的传输，但是已被“竞争冲突”中所涉及的所有UE 采用。因而，一个或多个UE可能具有错误的定时提前值。这在UE由于调度请求而进入了基 于竞争的过程的情况下尤其麻烦，因为在这种情况下UE在进入该过程之前已“处于同步”， 但可能“不同步地”离开该过程。
发明内容
如通过上面解释所显现的，需要一种将消除上面提及的至少一些问题的定时提前 值的问题的解决方案。这样的解决方案由本发明提供，原因在于它公开了一种用于蜂窝通信系统中的用 户终端中的方法。在本发明的方法中，用户终端对其到控制节点的传输应用第一定时提前值，且用 户终端通过传输接入请求来请求在基于竞争的过程中与控制节点通信，响应于所述接入请 求，所述控制节点传输所请求通信的发起消息以及第二定时提前值。根据本发明的方法，如果用户终端输掉基于竞争的过程，S卩如果控制节点随后继 续与另一用户终端的已发起的通信，则该用户终端使用第一定时提前值。因而，根据本发明的方法，“输掉”基于竞争的过程(诸如例如随机接入过程)但在 该过程期间接收到专供该过程的“获胜者”使用的定时提前的用户的问题得以解决，原因在 于如果用户终端输掉该过程则使用“原始的”定时提前值。在本发明的一个实施例中，用户终端在所述发起消息之后的消息中使用第二定时 提前值，并且在这个实施例的一个版本中，如果用户终端赢得基于竞争的过程，则用户终端 使用第二定时提前消息。在另一个实施例中，如果用户终端赢得基于竞争的过程，则用户终端使用第一定 时提前消息。此外，在本发明的一个版本中，如果用户终端认为第一定时提前值有效，则应用发 明方法，这例如可以通过让用户终端中的定时提前值与定时器相关联并且在所述定时器的 持续时间内认为该定时提前值有效而完成。定时器是在接收到来自控制节点的预定义消息 时被适当启动的，以使得第一和第二定时提前值中的每一个与在接收到相应消息时已启动 的相应第一和第二定时器相关联。在“定时器实施例”的另一版本中，用户终端让与第一定时提前值相关联的定时器 在接收到与第二定时器相关联的消息后继续运行，且使用与随后使用的定时提前值相关联的定时器值。因而，要使用哪个定时器依赖于基于竞争的过程的结果(即用户是“赢得”还 是“输掉”基于竞争的过程)。在“定时器实施例”的另一个版本中，用户终端在其接收到第二定时提前值时保存 与第一定时提前值相关联的定时器的值，并且如果控制节点随后继续与另一个用户终端的 已发起的通信，则用户终端使用作为第二提前值的定时器的当前值与保存值之和的定时器 值。换言之，用户终端在接收到新的定时提前值时重启定时器，但由于它在复位点知道“旧” 定时器的值，所以如果用户终端“输掉”基于竞争的过程，则用户终端可以通过把“旧”定时 器的保存值加到“新”定时器的当前值回复到“旧”定时器。下面将更详细地描述这些及其他优点以及进一步的实施例。本发明也公开了根据发明方法进行工作的用户终端。
下面将参照附图更详细地描述发明，其中图1示出了其中可以应用本发明的系统的示意图，以及图2和3示出了现有技术以便图解说明问题，以及图4、5a和5b示出了图解说明本发明的流程图，以及图6示出了本发明的收发器的框图。
具体实施例方式下面将使用LTE系统(长期演进)中的术语来描述本发明。然而应当强调的是， 这样做的是为了便于读者的理解而不应当解释为限制本发明要求保护的范围，本发明可以 应用于其中存在相同问题的其它蜂窝系统。此外，在本节正文中将再次简略地讨论背景。图1示出了其中可以应用本发明的系统100的概图。如所示，系统100包括多个 小区，所述小区之一在图1中被示为110。每个小区可以容纳多个用户，所述用户中的两个 在图ι中被示为120和130。在LTE系统中用户的通用术语是“UE”(用户设备)-这里也 将使用该术语且图1中使用了该术语。对于每个小区，存在控制节点eNodeB 140，该控制节点eNodeB 140控制去往和来 自小区中的用户的业务。从UE到eNodeB的业务被称为上行链路业务即UL业务，而在另一 方向上的业务被称为下行链路业务即DL业务。如先前所解释的，在LTE系统中，重要的是来自小区中不同UE的传输同时到达小 区的eNodeB。UE从eNodeB接收关于何时进行它们的UL传输的指令，但是如可以认识到的 且如图1中也可以看到的，UL传输到达eNodeB将取决于eNodeB和所讨论的UE之间的距 离。例如，来自UE 120和130的同时传输将在不同的时间点到达eNodeB 140，其中来自UE 120的UL传输在UE 130的UL传输之前到达。出于这个原因，LTE系统采用UL传输的“定时提前”的系统，以便由eNodeB向UE 告知定时提前值，即应当被应用于UL传输的定时指令的“偏移”。UE的定时提前值由小区 的eNodeB通过在eNodeB测量从UE接收的UL传输而确定，并且作为时间校准命令用信号 通知(signal)。定时提前以及这个参数的不同值的概念在图2中通过三条时间线来图解顶部时间线示出了从小区110中的UE到eNodeB 140的UL传输的标称窗口。标称窗口在、和 t2之间延伸。中间时间线示出了 UE120的定时提前由于UE 120处于离eNodeB的特定距 离处，所以UE120需要在t'2之间进行其传输以便那些传输在、和、之间到达
eNodeB。这也可以视为使UE 120的UL传输窗口移动了值为图2中的A :的时间偏移，即 定时提前。图2中的底部时间线示出了 UE 130的定时提前由于UE 130离eNodeB相当远，所 以UE 130需要在t〃 Jt" 2之间进行其传输以便那些传输在、和、之间到达eNodeB。 这也可以视为使UE 130的UL传输窗口移动了值为A2的定时提前，如图2所示。本发明主要旨在用于图3中所图解的基于竞争的随机接入过程，其中消息“MSG” 被编号如下MSG1 由UE传输到eNodeB的随机接入前导。MSG2 基于消息1的测量的、来自eNodeB的随机接入响应，包括定时提前更新。MSG3 基于消息2中的指令的、来自UE的调度传输。MSG4 为了识别“赢得” 了基于竞争的过程的UE而传输的、来自eNodeB的竞争解 决消息。如果已存在由如上面的消息4所解决的前导冲突，则可发生本发明旨在应对的问 题消息2中由eNodeB传输的定时提前值基于来自“获胜”UE的消息1，但是被应用于冲突 中的所有UE。因而，冲突中除了一个UE(获胜的UE)之外的所有UE将应用对它们而言是错 误的定时提前值。本发明的基本思想在于为了克服这个问题，如果请求与其eNodeB通信的UE输掉 基于竞争的过程，则该UE将使用在请求与eNodeB通信之前UE所具有的定时提前值。因而， 如果eNodeB传输具有定时提前值的发起消息但是接着继续与另一个UE的通信，例如如果 UE对通信的请求是UE输掉的基于竞争的过程的一部分，则UE将使用其“原始的”定时提前值。图4示出了这个基本原理的流程图 在步骤402中，UE通过传输图3的MSG1来请求与eNodeB通信， 在步骤405中，UE接收图3的具有伴随定时提前值TTA2的消息2 (MSG2)， 在步骤410中，UE输掉基于竞争的过程，即控制节点继续与另一用户终端的已 发起的通信， 在步骤415中，UE使用Tta1以便传输消息到eNodeB。在本发明的一个版本中，如果UE输掉基于竞争的过程，则UE使用原始的定时提前 值即TTA1，但是在示出为图3的MSG3的后续消息中使用“更新的”定时提前值即TTA2。在该 实施例的另一版本中，如果UE “赢得”基于竞争的过程，则UE也将使用TTA2。在本发明的另一个实施例中，如果UE “赢得”基于竞争的过程，则UE将使用原始 的定时提前值即Tta1。优选地，只有当UE在其请求与eNodeB通信时具有有效定时提前值时，才应用图4 所示的原理和上面描述的版本。有效定时提前值的概念可以优选地被实施如下定时提前 值例如Tta1和TTA2具有依赖于定时器(这里被称作“定时校准定时器”)的有效性，以便定 时提前值可能由于定时校准定时器已经终止的事实即当定时校准定时器不运行时而变成无效。在从eNodeB接收到特定预定消息诸如例如定时提前值时启动定时器，并且在这种情况下，上面提及的无效性的原因在于定时器已经终止。一个或多个定时器也可以在NodeB 和UE之间正在进行的“数据会话”期间由预定消息启动。如果定时器被用来确定定时提前值的有效性，则对于上面所示的每个定时提前值 即Ttai和Tta2将需要一个定时器，并且将需要以下列方式处理这些定时器 如果UE回复到“旧的”定时校准值Ttai，则应当使用反映从eNodeB接收到Ttai的 时间点的定时校准定时器。 如果UE成功地完成随机接入过程并且使用新的定时校准值Tta2，则应当使用反 映从eNodeB接收到Tta2时的时间点的定时校准定时器。本发明提出了许多不同的可能性以便正确地管理UE中的定时提前值的定时器 一种解决方案是UE在基于竞争的过程的完成期间具有并行运行的两个不同定 时器，然后根据该过程是否成功即UE是否“赢得”该过程来选择适当的定时器， 第二种解决方案是使用单个定时校准定时器，但在UE接收到Tta2时取定时器的 “快照(snapshot)”，然后重启定时器。如果该过程不成功并且UE回复到Ttai，则UE把所存 储的定时器快照加到定时器的当前值， 第三种解决方案是使用单个定时校准定时器，但在UE接收到Tta2时取定时器的 “快照”，然后应用反映自接收到Tta2的时间的固定值直到该过程成功地结束或由于超时而 不成功地结束为止。该值可以反映RA过程的剩余部分的最小或最大等待时间。 在第四种版本中，已经具有有效定时校准值的UE忽略在随机接入响应消息中 接收的定时校准值，并且根据该定时值传输后续的UL消息诸如图3的消息3。图5示出了本发明的一般化方法的流程图。任选或可选的步骤在图5中用虚线指
7J\ ο如通过上面描述已显现的，方法500旨在用于蜂窝通信系统中的用户终端中，并 且如步骤505中指示的，根据本发明方法，用户终端对其到控制节点的传输应用第一定时 提前值Ttai。此外，根据方法500，用户终端通过传输接入请求(诸如图3所示的MSG1)而请求 (步骤510)在基于竞争的过程中与控制节点通信，并且如步骤515所示，作为响应，控制节 点针对所请求的通信而传输发起消息(诸如来自图3的MSG2)以及第二定时提前值TTA2。步骤520示出基于MSG2中的指令的来自图3的消息MSG3，即来自UE的调度传输。 如步骤521所示，在本发明的一个实施例中，用户终端在所述发起消息之后的消息(诸如 MSG3)中使用第二定时提前值。步骤523和524指示如果用户终端输掉基于竞争的过程，即如果控制节点随后继 续与另一用户终端的已发起的通信，则该用户终端使用第一定时提前值Ttai。基于竞争的过 程的结果通过MSG4指示，这也结合图3进行了解释。步骤531示出在可选的实施例中，如果用户终端赢得基于竞争的过程，则用户终 端使用第一定时提前值。步骤532示出在这个实施例的一个版本中，如果用户终端赢得基于竞争的过程， 则用户终端使用第二定时提前值。在本发明的一个实施例中，如步骤535中指示的，在用户终端认为第一定时提前值有效的情况下应用本发明的方法。步骤540指示在本发明的另一实施例中，用户终端中的定时提前值与定时器相关 联并且被认为在定时器的持续时间内有效。在接收到来自控制节点140的预定义消息时启 动定时器，以使得第一和第二定时提前值中的每一个与在接收到相应消息时已启动的相应 第一和第二定时器相关联。在其中使用定时器的实施例中，如步骤545所示，用户终端可以让与第一定时提 前值相关联的定时器在接收到与第二定时器相关联的发起消息后继续运行，然后使用与随 后使用的定时提前值(Ttan)相关联的定时器值。在“定时器实施例”的另一个版本中，如步骤550中所指示的，用户终端在接收到 第二定时提前值时保存与第一定时提前值相关联的定时器的值。如果控制节点随后继续与 另一个用户终端的已发起的通信，则该用户终端然后使用作为第二提前值的定时器的当前 值与保存值之和的定时器值。在“定时器”实施例的第三版本中，如步骤555中所示，具有有效定时校准值的用 户终端使用该值而不管是否接收到第二定时校准值。如通过上面描述也已显现的，尽管本发明可以被用于其中存在相同问题的任何蜂 窝系统中，但是在优选的实施例中，本发明的方法被应用于LTE系统(长期演进)中，以使 得用户终端将是LTE UE而控制节点将是LTE eNodeB。如果本方法被应用于LTE系统中，则 其中采用它的过程优选地是LTE随机接入过程。图6示出了用作用户终端(根据本发明运行的UE)的收发器600的示意性框图。 如图6中所指示的，收发器600将包括示为块610的天线，并且还将包括接收部件620和传 输部件630。另外，收发器600还包括诸如微处理器之类的控制装置640以及存储器650。控制装置640和存储器650由收发器使用以便对其到控制节点的传输应用第一定 时提前值，并且收发器还包括用于通过传输诸如MSG1之类的接入请求而请求在基于竞争 的过程中与控制节点通信的装置，诸如存储器640、传输部件630和天线610。收发器600也使用天线610和接收器620以接收来自控制节点的作为响应的发起 消息(诸如MSG 2)以及第二定时提前值。另外，收发器600使用控制装置640和存储器 650以在用户终端输掉基于竞争的过程即控制节点随后继续与另一个用户终端的已发起的 通信的情况下使用第一定时提前值。在一个实施例中，收发器将使用下列组件以在所述发起消息之后的消息(诸如 MSG 3)中使用第二定时提前值控制装置640、存储器650、接收器630和天线610。在该实 施例中，如果赢得了基于竞争的过程，则收发器600也可能使用第二定时提前消息。在另一个实施例中，如果赢得了基于竞争的过程，则收发器600使用下列组件以 在赢得基于竞争的过程的情况下应用第一定时提前消息控制装置640、存储器650、接收 器630和天线610。在另一实施例中，收发器600使用控制装置640、存储器650、接收器630和天线 610来检查第一定时提前值是否被用户终端认为有效并且在这种情况下应用第一定时提前值。可选地，收发器600可以使用控制装置640以及存储器650来将定时提前值与定 时器相关联并且认为定时提前值在所述定时器的持续时间内有效，与此相结合地天线610
9和接收部件620可以用于在接收到来自控制节点的预定义消息时启动定时器，以使得第一 和第二定时提前值中的每一个与在接收到相应消息时已启动的相应第一和第二定时器相 关联。如果使用定时器，则控制部件640和存储器650可以用于让与第一定时提前值相 关联的定时器在接收到启动第二定时器的消息后继续运行、以及用于使用与随后使用的定 时提前值相关联的定时器值。可选地，如果使用定时器，则控制部件640和存储器650可以由收发器600用于在 接收到第二定时提前值时保存与第一定时提前值相关联的定时器的值、以及用于在控制节 点随后继续与所述另一个用户终端的已发起的通信的情况下使用作为第二提前值的定时 器的当前值与保存值之和的定时器值。在另一实施例中，收发器600如果具有有效定时校准值则将使用该值而不管是否 接收到第二定时校准值。适当地，如通过上面正文已显现的，收发器600适当地是LTE系统(长期演进)中 的用户终端(UE)，即它是LTE UE。本发明不限于上面所描述的且附图所示的实施例的示例，而是可以在所附权利要 求书的范围内进行自由改变。
权利要求
一种用于蜂窝通信系统(100)中的用户终端(120，130)中的方法(500)，根据所述方法用户终端对其到控制节点(140)的传输应用(505)第一定时提前值(TTA1)，并且根据所述方法用户终端(120，130)通过传输接入请求(MSG 1)来请求(510)在基于竞争的过程中与控制节点(140)通信，响应于(515)所述接入请求所述控制节点传输发起消息(MSG 2)以及(520)第二定时提前值(TTA2)，所述方法(500)特征在于如果用户终端输掉基于竞争的过程，即如果控制节点随后继续与另一用户终端的已发起的通信，则用户终端(120，130)使用(523，524)第一定时提前值。
2.权利要求1的方法(500，521)，根据所述方法用户终端在所述发起消息之后的消息 (MSG 3)中使用第二定时提前值。
3.权利要求2的方法(500，532)，根据所述方法如果用户终端赢得基于竞争的过程，则 用户终端使用第二定时提前消息。
4.权利要求1的方法(500，531)，根据所述方法如果用户终端赢得基于竞争的过程，则 用户终端使用第一定时提前消息。
5.权利要求1-4中任一项的方法(500)，如果用户终端认为第一定时提前值有效，则应 用(535)所述方法。
6.权利要求1或2的方法(500)，根据所述方法(540)用户终端中的定时提前值与定 时器相关联并且被认为在所述定时器的持续时间内有效，在接收到来自控制节点(140)的 预定义消息时启动定时器，以使得第一和第二定时提前值中的每一个与在接收到相应消息 时已启动的相应第一和第二定时器相关联。
7.权利要求6的方法(500)，根据所述方法(545)用户终端让与第一定时提前值相关 联的定时器在接收到启动第二定时器的消息后继续运行，并且根据所述方法用户终端使用 与随后使用的定时提前值相关联的定时器值。
8.权利要求6的方法(500)，根据所述方法用户终端在接收到第二定时提前值时保存 (550)与第一定时提前值相关联的定时器的值，并且如果控制节点随后继续与所述另一个 用户终端的已发起的通信，则用户终端(120，130)使用作为第二提前值的定时器的当前值 与保存值之和的定时器值。
9.权利要求5或6的方法，根据所述方法(555)，具有有效定时校准值的用户终端使用 该值而不管是否接收到第二定时校准值。
10.前述权利要求中任一项的方法(500)，被应用于LTE系统即长期演进中，以使得用 户终端(120，130)是LTE UE而控制节点(140)是LTE eNodeB。
11.权利要求9的方法(140)，被应用于LTE随机接入过程中。
12.—种用作蜂窝通信系统中的用户终端的收发器(600)，所述收发器(600)包括用 于对其到控制节点的传输应用第一定时提前值的装置(640，650)，所述收发器还包括用于 通过传输接入请求(MSG 1)来请求在基于竞争的过程中与控制节点通信的装置(640，630， 610)、以及用于接收作为响应的来自控制节点的发起消息(MSG 2)以及(520)第二定时提 前值的装置(610，620)，所述收发器(600)特征在于其还包括用于在用户终端输掉基于竞 争的过程即控制节点随后继续与另一用户终端的已发起通信的情况下使用第一定时提前 值的装置(640，650)。
13.权利要求12的收发器(600)，包括用于在所述发起消息之后的消息中使用第二定时提前值的装置(640，650，630，610)。
14.权利要求13的收发器(600)，如果赢得基于竞争的过程则所述收发器(600)使用第二定时提前消息。
15.权利要求12的收发器(600)，包括用于在赢得基于竞争的过程的情况下使用第一 定时提前消息的装置(640，650，630，610)。
16.权利要求12-15中任一项的收发器(600)，其包括用于检查第一定时提前值是否被 用户终端认为有效并且如果那样则应用第一定时提前值的装置(640，650，630，610)。
17.权利要求12或13的收发器(600)，其包括用于将定时提前值与定时器相关联的 装置(640，650)和用于认为所述定时提前值在所述定时器的持续时间内有效的装置(640， 650)、以及用于在接收到来自控制节点的预定义消息时启动定时器的装置(610，620，640， 650)，以使得第一和第二定时提前值中的每一个与在接收到相应消息时已启动的相应第一 和第二定时器相关联。
18.权利要求17的收发器(600)，包括用于让与第一定时提前值相关联的定时器在接 收到启动第二定时器的消息后继续运行的装置(640，650)、以及用于使用与随后使用的定 时提前值相关联的定时器值的装置(640，650)。
19.权利要求17的收发器(600)，包括用于在接收到第二定时提前值时保存与第一定 时提前值相关联的定时器的值的装置(640，650)、以及用于在控制节点随后继续与所述另 一个用户终端的已发起的通信的情况下使用作为第二提前值的定时器的当前值与保存值 之和的定时器值的装置(640，650)。
20.权利要求16或17的收发器(600)，所述收发器如果具有有效定时校准值则使用该 值而不管是否接收到第二定时校准值。
21.权利要求12-20中任一项的收发器(600)，被用于LTE系统即长期演进中，即用作 LTE UE。
全文摘要
一种用于蜂窝通信系统(100)中的用户终端(120，130)中的方法(500)。根据所述方法用户终端对其到控制节点(140)的传输应用第一定时提前值(505)，并且用户终端(120，130)通过传输接入请求(MSG1)来请求在基于竞争的过程中与控制节点(140)通信，响应于(515)所述接入请求，所述控制节点传输发起消息(MSG2)以及(520)第二定时提前值。根据所述方法(500)，如果用户终端输掉基于竞争的过程，即如果控制节点随后继续与所述另一用户终端的已发起的通信，则用户终端(120，130)使用(530)第一定时提前值。
文档编号H04W64/00GK101849366SQ200880114501
公开日2010年9月29日 申请日期2008年6月9日 优先权日2007年11月5日
发明者M·林德斯特伦, T·蒂恩德费尔特 申请人:爱立信电话股份有限公司