专利名称：Tdd-lte系统竞争解决随机接入方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别涉及TDD-LTE系统竞争解决随机接入方法，即用户终端物理层与协议栈的交互处理方式。
背景技术：
时分复用长期演进系统(简称TDD-LTE)的物理层主要负责基带信号的收发处理， 协议栈负责高层信令的组装与解析。在TDD-LTE系统中，随机接入过程用于UE端向网络端发起接入建立请求，获得网络端接入运行许可的过程。由于多个不同用户可能在同一时刻采用同一前导序列号发起随机接入过程，因此会出现随机接入请求竞争的情形。按照是否存在竞争解决关系，TDD-LTE系统随机接入过程可以划分为竞争解决随机接入和非竞争解决随机接入，竞争解决随机接入过程如图1所示，包括如下步骤步骤1 发送前导序列(PRACH)。步骤2 接收随机接入响应消息(RAR)。步骤3 组装发送竞争解决消息(MSG3)。步骤4 接收竞争解决消息(MSG4)。非竞争解决随机接入过程没有步骤4接收竞争解决消息(MSG4)过程。竞争解决随机接入过程的应用场合为初始随机接入、上行失步后发起的随机接入、切换时的随机接入等。非竞争解决随机接入过程的应用场合为切换时发起的随机接入。 在竞争解决随机接入过程中，不同的UE可能在同一时刻选取同一个前导序列ID进行发送， 为区分究竟哪个UE的随机接入申请被接受，需要加入相应的竞争解决判断机制。而对于非竞争解决随机接入，由于不同UE不会同一时刻选取同一个前导序列号进行发送，所以就不会存在竞争解决的情况。中国专利公开号CN101742682公开了一种LTE系统竞争解决随机接入方法，由协议栈计算前导发送时刻，在时刻到来时通知物理层进行前导的发送，物理层收到随机接入响应消息后直接上报给协议栈，由协议栈判断其是否为本UE对应的RAR，当判断为非本UE 的RAR或发送窗已过时协议栈触发下次接入过程。当RAR解析正确后，协议栈会组装MSG3 消息，并在RAR所携带的资源上进行发送。物理层监听竞争解决消息，当检测到后将其上报给协议栈，由协议栈进行竞争解决的判断，判断为失败或者协议栈维护的竞争解决定时器超时则由协议栈发起重新一次随机接入流程；判断为成功即表明随机接入成功。具体流程如图2所示，步骤101 协议栈下发前导配置信息以及前导发送时频资源信息。启动竞争解决随机接入流程。步骤102 物理层生成前导序列。步骤103 在前导发送时刻到来时，发送前导。步骤104 物理层开启RAR的接收。步骤105 物理层判断是否收到RAR，是，将RAR上报给协议栈，执行步骤106 ；否则，转至步骤107。步骤106 协议栈判断该RAR是否为本UE的，是，转至步骤108 ；否则，将接入次数变量累加1，转至115。步骤107 物理层判断RAR接收窗是否完结，是，物理层进入停等状态，否则，转至步骤104。步骤108 协议栈判断RAR接收窗是否完结，是，将接入次数计数器累加1，转至步骤115 ；否则转至步骤104。步骤109 协议栈组装MSG3下发给物理层，开启竞争解决定时器。步骤110 物理层发送MSG3。步骤111 物理层接收竞争解决消息(MSG4)。步骤112 协议栈检测竞争解决定时器是否超时，是则将表示接入次数的变量累加1，转至步骤115。步骤113 物理层判断是否收到MSG4，是，上报给协议栈；否则，转至步骤108。步骤114 判断是否为竞争解决成功，是，标识本次随机接入过程成功；否则，将表示接入次数的变量累加1，转至步骤115。步骤115 判断接入次数累加器是否超过最大接入次数，是，标识随机接入失败； 否则，转至步骤101，如上所述，现有的处理方法物理层与协议栈交互过程复杂；物理层收到非分配给自己的RAR后需要先将数据上报给协议栈，由协议栈判定后，再触发下一次新的接入；竞争解决定时器超时后需要协议栈再次发起新的接入，这些过程都增加了处理的时延和资源开销，使得物理层与协议栈的开发和维护难度大。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种TDD-LTE系统竞争解决随机接入方法，用于解决物理层与协议栈交互过程复杂处理的时延和资源开销大，开发和维护难度大的问题。为解决以上问题，本发明提出一种TDD-LTE系统竞争解决随机接入方法，包括协议栈仅将前导发送的配置参数下发给物理层，物理层自行计算得到前导发送时刻，并进行前导序列的生成，在时刻到来时物理层进行前导的发送；物理层收到随机接入响应消息RAR后解析该RAR，并判断其是否为本用户的；若是，则将解析出的RAR信息上报给协议栈；若不是，则将共享的记录随机接入发起次数的变量累加1后判断是否超过最大随机接入次数，是则标识随机接入失败，否则触发新的一次接入流程而不用通知协议栈；协议栈组装竞争解决消息MSG3下发给物理层，开启竞争解决定时器；检测竞争解决定时器是否超时；物理层发送MSG3 ；接收竞争解决消息MSG4。优选地，协议栈组装MSG3下发给物理层；物理层开启竞争解决定时器；物理层在接收竞争解决消息(MSG4)后，判断竞争检测定时器是否超时，若定时器超时，则物理层直接发起一次新的随机接入而不用通知协议栈。
优选地，将所述物理层自行计算得到前导发送时刻，并进行前导序列的生成，在时刻到来时物理层进行前导的发送，替换为物理层判断是否为第一次随机接入，是，计算前导发送时频资源，并将相关信息存放与表中；否则，从存放的表中选取出相应的时频资源信息；物理层从片外预先存好的前导序列区中取出相应的前导序列，在前导发送时刻到来时， 发送前导。与现有技术相比，本发明物理层收到RAR后直接进行判定，而不用与协议栈间再进行数据传递，物理层与协议栈间的交互次数也因此得到减少，降低了随机接入的处理时延，协议栈和物理层在其中交替扮演主控和辅助的角色，降低了双方的耦合度与复杂度，利于开发和维护。
图1为现有技术TDD-LTE系统竞争解决随机接入交互2为现有技术TDD-LTE系统竞争解决随机接入方法流程3为本发明TDD-LTE系统竞争解决随机接入方法优选实施方式流程4为本发明TDD-LTE系统竞争解决随机接入方法另一优选实施方式流程图
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式， 对本发明TDD-LTE竞争解决随机接入方法作进一步详细说明，公知实现方式不再详述，以避免与本发明的内容存在不必要的混淆。图3是本发明提出的竞争解决随机接入方法实施方式一。协议栈仅将前导发送的配置参数下发给物理层，由物理层自行计算得到前导发送时刻，并进行前导序列的生成，在时刻到来时物理层进行前导的发送；物理层收到RAR后解析该RAR，并判断其是否为本用户的；若是，则将解析出的RAR信息上报给协议栈；若不是， 则将共享的记录随机接入发起次数的变量累加1后判断是否超过最大随机接入次数，是则标识随机接入失败，否则触发新的一次接入流程而不用通知协议栈。具体包括步骤201 协议栈下发前导配置信息，启动竞争解决随机接入流程。步骤202 物理层计算前导发送时频资源。步骤203 物理层生成前导序列，在前导发送时刻到来时，发送前导。步骤204 物理层接收RAR。步骤205 物理层判断是否收到RAR，是，则执行步骤206 ；否则，转至步骤207。步骤206 物理层判断是否为本UE的RAR，是则将解析出的RAR信息上报给协议栈，转至步骤208。步骤207 物理层判断RAR接收窗是否完结，是，将接入次数变量累加1，转至步骤 215，否则，转至步骤204。步骤208 协议栈组装MSG3下发给物理层，开启竞争解决定时器。步骤209 物理层发送MSG3。步骤210 物理层接收竞争解决消息(MSG4)。步骤211 协议栈检测竞争解决定时器是否超时，是则将接入次数共享变量累加1，转至步骤214。步骤212 物理层判断是否收到MSG4，是，上报给协议栈；否则，转至步骤210。步骤213 判断是否为竞争解决成功，是，标识本次随机接入过程成功；否则，将表示接入次数的共享变量累加1，执行步骤214。步骤214 判断接入次数累加器是否超过最大接入次数，是，标识随机接入失败； 否则，转至步骤201，步骤215 判断接入次数累加器是否超过最大接入次数，是，标识随机接入失败； 否则，转至步骤202，与现有技术相比，本方案在物理层收到RAR后解析该RAR，并直接判断其是否为本用户的，而不用发送给协议栈，由协议栈来判断，其有益效果在于减少了协议栈与物理层之间的交互次数，降低了 RAR解析失败时重新发起一次随机接入的处理时延，同时也减少了物理层与协议栈之间的耦合度，便于协议栈与物理层的开发调试。图4是本发明提出的竞争解决随机接入方法实施方式二，其对实施方式一进行了改进，由物理层而非协议栈维护竞争解决超时定时器，进而由物理层做竞争解决定时器是否超时的判断，若定时器超时，则物理层直接发起一次新的随机接入而不用通知协议栈。具体包括步骤301 协议栈下发前导配置信息，启动竞争解决随机接入流程。步骤302 物理层计算前导发送时频资源。步骤303 物理层生成前导序列，在前导发送时刻到来时，发送前导。步骤304 物理层接收RAR。步骤305 物理层判断是否收到RAR，是，执行步骤306 ；否则，转至步骤307。步骤306 判断是否为本UE的RAR，是则将解析出的RAR信息上报给协议栈，转至步骤308步骤307 物理层判断RAR接收窗是否完结，是，将接入次数变量累加1，转至步骤 315，否则，转至步骤304。步骤308 协议栈组装MSG3下发给物理层。物理层开启竞争解决定时器。步骤309 物理层发送MSG3。步骤310 物理层接收竞争解决消息(MSG4)。步骤311 物理层判断是否收到MSG4，是，上报给协议栈，转至步骤313。步骤312 物理层检测竞争解决定时器是否超时，是则将接入次数共享变量累加 1，转至步骤315。否则转至步骤310。步骤313 协议栈判断是否为竞争解决成功，是，标识本次随机接入过程成功。否则将接入次数共享变量累加1，执行步骤314。步骤314 判断接入次数累加器是否超过最大接入次数，是，标识随机接入失败； 否则，转至步骤301。步骤315 判断接入次数累加器是否超过最大接入次数，是，标识随机接入失败； 否则，转至步骤302。与实施方式一比较，本实施方式的有益效果在于当物理层检测到竞争解决超时后可以立即直接发起新的一次随机接入，降低了发起新一次随机接入的处理时延，减少了物理层与协议栈之间的交互开销。本发明提出竞争解决随机接入方法实施方式三，其对实施方式一中的步骤202、 203以及实施方式二中的步骤302、303进行改进。考虑优化片外的数据存储量开销，存放的数据为FFT之前的数据，每个前导ID号对应4096*16bit的数据，LTE共有64个不同前导ID，所以总的存放量为4096*64*16 = ^2144*16bit，相对与MEM的容量，该开销是可以接受的。由于重新发起随机接入时，前导的配置参数不会产生变化，变化仅在需要重新随机的选择一个前导ID号，以及时频资源的变化。因此在首次随机接入时将随机接入的相关的时频资源计算计算充分，并以表的形式存放，这样在重新发起随机接入时就可以同过查询该表获得相应的时频资源信息，而不用再重新计算。较现有方案，该方案的有益效果在于采用预存前导序列的方式，使得物理层无需做复杂的前导序列基带信号生成步骤；同时，在第一次随机接入时将后续多次的随机接入所用到的时频资源预先计算出来，使得后续发起随机接入时无需在做计算，上述两点减少了物理层的处理时延，简化了物理层的实现流程。具体改进步骤为步骤402 物理层判断是否为第一次随机接入，是，计算前导发送时频资源，并将相关信息存放与表中；否则，从存放的表中选取出相应的时频资源信息。步骤403 物理层从片外预先存好的前导序列区中取出相应的前导序列，在前导发送时刻到来时，发送前导。本发明所举实施方式或者实施例对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施方式或者实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种TDD-LTE系统竞争解决随机接入方法，其特征在于，包括协议栈仅将前导发送的配置参数下发给物理层，物理层自行计算得到前导发送时刻， 并进行前导序列的生成，在时刻到来时物理层进行前导的发送；物理层收到随机接入响应消息RAR后解析该RAR，并判断其是否为本用户的；若是，则将解析出的RAR信息上报给协议栈；若不是，则将共享的记录随机接入发起次数的变量累加1后判断是否超过最大随机接入次数，是则标识随机接入失败，否则触发新的一次接入流程而不用通知协议栈；协议栈组装竞争解决消息MSG3下发给物理层，开启竞争解决定时器；检测竞争解决定时器是否超时；物理层发送MSG3 ；接收竞争解决消息MSG4。
2.如权利要求1所述竞争解决随机接入方法，其特征在于，协议栈组装MSG3下发给物理层后，由物理层开启竞争解决定时器。
3.如权利要求2所述竞争解决随机接入方法，其特征在于，物理层在接收竞争解决消息MSG4后，判断竞争解决定时器是否超时，若定时器超时，则物理层直接发起一次新的随机接入而不用通知协议栈。
4.如权利要求1所述竞争解决随机接入方法，其特征在于，将所述物理层自行计算得到前导发送时刻，并进行前导序列的生成，在时刻到来时物理层进行前导的发送，替换为 物理层判断是否为第一次随机接入，是，计算前导发送时频资源，并将相关信息存放与表中；否则，从存放的表中选取出相应的时频资源信息；物理层从片外预先存好的前导序列区中取出相应的前导序列，在前导发送时刻到来时，发送前导。
全文摘要
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种TDD-LTE系统竞争解决随机接入方法，物理层收到RAR后直接进行判定，而不用与协议栈间再进行数据传递，物理层与协议栈间的交互次数也因此得到减少，降低了随机接入的处理时延，协议栈和物理层在其中交替扮演主控和辅助的角色，降低了双方的耦合度与复杂度，利于开发和维护。
文档编号H04W74/08GK102448181SQ201010500189
公开日2012年5月9日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者何海 申请人:重庆重邮信科通信技术有限公司