专利名称：一种宽带集群系统中随机接入的方法、基站及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种宽带集群系统中随机接入的方法、 基站及系统。
背景技术：
宽带集群系统指的是兼容宽带集群和宽带无线公共网络业务的系统。在宽带集群系统中，系统可用带宽被划分为多个连续或非连续的子带，每个子带上采用正交频分复用 (OFDM)技术传输。按照功能通常将各子带划分为同步子带和普通子带。同步子带用于上下行的同步和广播信道，其中同步子带中的上行特殊时隙(UpPTQ和上行子帧可以作为物理随机接入信道(PRACH)资源，允许用户在PRACH资源上进行随机接入。普通子带用于正常业务的传输。随机接入技术是通信系统中媒体接入控制的一项重要技术。在基于时分长期演进 (TD-LTE)技术的系统中，随机接入是用户设备(UE)在网络通信之前的接入过程，主要用于 UE的初始接入、无线资源控制(RRC)连接重建和切换等目的。图1为现有LTE系统中随机接入过程的流程图，各UE采用竞争的方式进行随机接入，主要包括以下四个步骤步骤101 多个UE分别选择物理随机接入信道(PRACH)资源向所属基站(eNB)发送随机接入导频(Preamble码)，记为Msgl。步骤102 —个eNB在下行链路共享信道(DL-SCH)上向发送Msgl的所有UE传输媒体接入控制(MAC)层产生的随机接入响应，记为Msg2，也称为媒体接入控制协议数据单元随机接入响应(MAC PDU RAR)。步骤103 各个UE收到并识别出自身的随机接入响应后，在上行链路共享信道 (UL-SCH)上传输调度请求消息，该调度请求消息中包含首次上行传输的调度信息，记为 MSG3。步骤104 :eNB接收到MSG3后，在DL-SCH信道上向对应UE传输竞争判决消息，该竞争判决消息中包含UE的竞争决议标识，记为Msg4。至此，UE完成竞争的随机接入过程。图 2 为 MAC PDU RAR 的格式示意图。MAC PDU RAR 包含 MAC 头(header)和 MAC 净荷(payload)两部分，其中MAC头中包含若干子头，除包含BI的第一个子头，其余每个子头按顺序对应MAC净荷中同位置的一个MAC RAR0包含BI的第一个子头由五个字段组成 (E/T/R/R/BI)，其余每个子头由三个字段组成(E/T/RAPID)，每个MAC RAR由四个字段组成 (R/Timing Advance Command/UL Grant/Temporary C-RNTI)。其中 R 是预留比特，取值为 0 ；E是扩展标识，代表下一个比特是子头还是净荷；T是类型标识，代表该子头中包含的是 RAPID 还是 Bi。图3为MAC RAR的格式示意图。其中，随机接入前导标识符(RAPID)(长度为6比特，取0至63中的某一值)、时间提前命令(Timing Advance Command)(长度为11比特)、上行授权信息(UL Grant)(长度为20比特)和临时小区无线网络临时鉴定标识(Temporary C-RNTI)(长度为16比特)。RAPID用于判断与UE已发送的所述I^reamble码是否对应。 在LTE系统中，在随机接入过程触发之前，随机接入码组和每个码组中可用的随机接入码是已知的，每个小区中最多配置有64个可用的I^reamble码，UE在选择的码组内随机选择 Preamble码进行发送。根据上述描述，在LTE系统中，多个UE向同一所属eNB发送各自所选择的 Preamble码，然后eNB在同一随机接入响应消息中下发随机接入指示给各个UE,各个UE根据所述随机接入响应的MAC PDU,进行响应，确定与自己对应的I^reamble码。也就是说，在 LTE系统中，每个MAC子头所包含的RAPID值是不同的，发送不同I^reamble码的多个UE，接收到的随机接入响应中包含了与已发送的I^reamble码对应的RAPID，该UE则确定接收到随机接入响应。在宽带集群系统中，UE支持单子带工作模式，即UE接收机带宽不必是整个系统带宽，UE仅支持接收单个子带不必接收全部子带。这样，降低了对UE接收机带宽的要求，也减少系统对硬件能力的需求。而且在宽带集群系统中一个eNB只给一个UE发送随机接入响应，即一个随机接入响应只响应一个UE，整个小区只有一个I^reamble码，意味着如果采用LTE系统中的MAC PDU RAR，每个MAC子头所包含的RAPID值是相同的，这样字段RAPID 是冗余信息，就没有了存在的意义，因此MAC头就没有了存在的意义。而且MAC头中的每个子头是与每个MAC RAR对应的，所以多个MACRAR也没有了存在的意义。所以如果直接将现有的LTE协议中定义的MACPDU RAR应用到宽带集群系统中，会造成资源的浪费，即浪费了 eNB向UE发送随机接入响应的空口资源。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种宽带集群系统中随机接入的方法、基站及系统，能够节省基站向用户设备发送随机接入响应的空口资源。为达到上述发明目的，本发明的技术方案具体是这样实现的本发明提供了一种宽带集群系统中随机接入的方法，该方法包括基站eNB接收到用户设备UE发送的随机接入导频I^reamble码后，向所述UE发送随机接入响应，指示所述UE进行随机接入；所述随机接入响应的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU包括一个媒体接入控制随机接入响应MAC RAR,该MAC RAR中包括用于在UE未成功随机接入时，指示UE延后发送随机接入过程的后退指示BI字段；用于指示所述UE时间调制量的时间提前命令Timing Advance Command字段；用于指示所述UE上行传输资源的上行授权信息UL Grant字段；用于区分所述UE的临时小区无线网络临时鉴定标识Temporary C-RNTI字段。本发明还提供了一种基站，应用于宽带集群系统中，所述基站包括接收模块、处理模块和发送模块；所述接收模块，用于接收用户设备UE发送的随机接入I^eamble码，并发送给处理模块；
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所述处理模块，用于根据所述!Preamble码生成随机接入响应，并发送给发送模块；所述随机接入响应的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU包括一个媒体接入控制随机接入响应MAC RAR,该MAC RAR中包括用于在UE未成功随机接入时，指示UE延后发送随机接入过程的后退指示BI字段；用于指示所述UE时间调制量的时间提前命令Timing Advance Command字段；用于指示所述UE上行传输资源的上行授权信息UL Grant字段；用于区分所述UE的临时小区无线网络临时鉴定标识Temporary C-RNTI字段；所述发送模块，用于向所述UE发送随机接入响应。本发明还提供了一种系统，应用于宽带集群系统中，该系统包括用户设备UE和基站 eNB ；所述UE，用于向eNB发送随机接入导频I^eamble码，并根据基站发送的随机接入响应进行随机接入；所述eNB，用于接收到UE发送的随机接入导频I^reamble码后，向所述UE发送随机接入响应，指示所述UE进行随机接入；所述随机接入响应的媒体接入控制协议数据单元 MAC PDU包括一个媒体接入控制随机接入响应MAC RAR，该MAC RAR中包括用于在UE未成功随机接入时，指示UE延后发送随机接入过程的后退指示BI字段；用于指示所述UE时间调制量的时间提前命令Timing Advance Command字段；用于指示所述UE上行传输资源的上行授权信息UL Grant字段；用于区分所述UE的临时小区无线网络临时鉴定标识Temporary C-RNTI字段。由上述的技术方案可见，本发明宽带集群系统中，由于eNB只响应一个UE，所以在 eNB发送给UE的随机接入响应消息的MAC PDU RAR中只包含一个MAC RAR,该MAC RAR中包括 BI 字段、Timing Advance Command 字段、UL Grant 字段和 Temporary C-RNTI 字段。 与LTE系统相比，有效地节省了 MAC头的开销，从而节省了 eNB向UE发送随机接入响应的空口资源。
图1为现有LTE系统中随机接入过程的流程图。图2为LTE系统MAC PDU RAR的格式示意图。图3为LTE系统MAC RAR的格式示意图。图4为宽带集群系统本发明实施例提供的随机接入响应组成示意图。图5为本发明实施例提供的宽带集群系统中基站的结构图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例， 对本发明进一步详细说明。在宽带集群系统中，提供的随机接入方法主要包括以下步骤步骤201 —个UE选择PRACH资源向eNB发送Preamble码；
步骤202 —个eNB确定该UE发送随机接入I^reamble码所在的PRACH资源映射到的普通子带，在该普通子带上向UE发送随机接入响应。相应地，UE在发送完随机接入I^eamble码后，跳转到发送随机接入I^eamble码所在的PRACH资源映射到的普通子带上，监听eNB发送给该UE的随机接入响应。另外，基站发送随机接入响应所使用的普通子带以及UE接收随机接入响应所跳转到的普通子带是由预先设置的PRACH资源的信息与普通子带之间的映射关系确定的，即确定发送随机接入I^reamble码的PRACH资源的信息所映射到的普通子带。步骤203 所述UE接收到所述随机接入响应后，向所述eNB发送调度请求消息。UE根据随机接入响应中携带的上行授权信息能够确定UE被授权的上行子带信息，例如被授权的上行子带号，并在被授权的子带上发送调度请求消息，即Msg3消息。步骤204 :eNB接收到UE的调度请求消息后，进行竞争判决，并向UE返回竞争判决消息。上述为现有技术内容，正是因为在宽带集群系统中，UE支持单子带工作模式， UE的I^reamble码是已知的，因为整个网络只有一个I^reamble码，为了避免邻小区的干扰，一个小区内的随机接入序列仅采用同一种循环移位，如果基站检测到其他循环移位的 Preamble码，则可以判断为相邻小区的干扰信号，UE在小区搜索过程中通过广播消息得到 Preamble码的循环移位。这样，对于eNB能够获知发送随机接入I^reamble码的PRACH资源位置，但无法获知同一时刻在同一 PRACH资源位置发送I^reamble码的UE的数目，上述特点决定了随机接入响应消息只响应一个UE，而在LTE系统中随机接入响应消息同时响应多个 UE，即包括多个MAC RAR，因此在宽带集群系统中，MAC PDU RAR只包含针对一个UE的一个 MAC RAR0进一步地，在LTE系统中，每个MAC子头所包含的RAPID值是不同的，也就是说发送不同I^reamble码的UE，接收到的随机接入响应中包含了与已发送的I^reamble码对应的 RAPID，UE确定接收到随机接入响应。在宽带集群系统中，整个小区只有一个I^reamble码， 意味着如果采用LTE系统中的MAC PDU RAR，每个MAC子头所包含的RAPID值是相同的，这样字段RAPID是冗余信息，就没有了存在的意义。综上，本发明宽带集群系统中MAC PDU RAR只包含一个MAC RAR，将位于LTE系统MAC PDU RAR子头中的BI字段设置在宽带集群系统MACPDU RAR的MAC RAR中，同时宽带集群系统的 MAC RAR 仍然包括字段 Timing Advance Command, UL Grant 和 ^Temporary C-RNTL·即宽带集群系统中MAC RAR由四个字段组成(BI/Timing Advance Command/UL Grant/Temporary C-RNTI)。与LTE系统相比，有效地节省了 MAC头的开销，从而节省了 eNB 向UE发送随机接入响应的空口资源。图4为本发明实施例提供的随机接入响应组成示意图。MAC PDU RAR是八位对齐的比特流，每8比特构成一个字节，从图中可以看出，BI的长度为2比特；Timing Advance Command的长度为5比特；UL Grant长度为11比特；Temporary C-RNTI的长度为6比特。 也就是说，该实施例MAC RAR的每个字段相比于LTE系统MAC PDU RAR中的相应字段都明
显缩短。具体地，时间提前命令(Timing Advance Command)，用于指示UE时间调制量，即 eNB通过随机接入响应将该时间提前命令的值下发给UE，由UE根据该值进行相应的调制，从而实现上行同步。本发明中时间提前命令的长度至少为5比特，与LTE系统中的时间提前命令相比，缩短了 9比特。上行授权信息(UL Grant)，用于指示UE上行传输资源，本发明的上行授权信息包括三部分内容指示UE在被授权的子带上驻留并发送Msg3 ；指示UE在接收到正确的Msg2 后的第几个无线帧发送Msg3 ；用于调度物理上行共享信道(PUSCH)的发送功率控制(TPC) 命令。本发明中上行授权信息的长度为11比特。与LTE系统中的上行授权信息相比，缩短了 9比特，LTE系统中的上行授权信息内容参见LTE协议，具体包括跳频标识、固定尺寸资源块(RB)指派、PUSCH的TPC命令等内容，在此不再赘述。临时小区无线网络临时鉴定标识(Temporary C-RNTI)，用于区分各个UE，其长度为6比特。与LTE系统中的临时小区无线网络临时鉴定标识相比，缩短了 10比特。后退指示(BI，Backoff hdication)，用于在UE未成功随机接入时，指示UE延后发送随机接入过程的，其长度至少为2比特。与LTE系统中的后退指示相比，缩短了 2比特。上述随机接入响应中的内容，与LTE系统相比，之所以比特数可以大大缩短，是根据宽带集群系统的功能应用而构造的。以BI为例，在LTE系统中，BI的长度可以为4比特， 即具有16个索引值，而在宽带集群系统中，考虑到无线帧长度为25ms和随机接入资源的限制，为了保证用户随机接入的成功率，定义了 Backoff参数值，表1为本发明的Backoff参数值。表1 Backoff 参数值
权利要求
1.一种宽带集群系统中随机接入的方法，该方法包括基站eNB接收到用户设备UE发送的随机接入导频I^reamble码后，向所述UE发送随机接入响应，指示所述UE进行随机接入；其特征在于，所述随机接入响应的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU包括一个媒体接入控制随机接入响应MAC RAR,该MAC RAR中包括用于在UE未成功随机接入时，指示UE延后发送随机接入过程的后退指示BI字段； 用于指示所述UE时间调制量的时间提前命令Timing Advance Command字段； 用于指示所述UE上行传输资源的上行授权信息UL Grant字段； 用于区分所述UE的临时小区无线网络临时鉴定标识Temporary C-RNTI字段。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述BI字段长度至少为2比特； 所述Timing Advance Command字段长度至少为5比特；所述UL Grant字段长度为11比特； 所述Temporary C-RNTI字段长度为6比特。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述ULGrant包含指示UE在被授权的子带上驻留并发送调度请求消息；指示UE在接收到正确的随机接入响应后的第几个无线帧发送调度请求消息；用于调度物理上行共享信道PUSCH的发送功率控制TPC命令。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述eNB通过UE在被授权的子带上驻留的驻留子带号和^Temporary C-RNTI进行UE的区分。
5.一种基站，应用于宽带集群系统中，其特征在于，所述基站包括接收模块、处理模块和发送模块；所述接收模块，用于接收用户设备UE发送的随机接入I^eamble码，并发送给处理模块；所述处理模块，用于根据所述I^eamble码生成随机接入响应，并发送给发送模块；所述随机接入响应的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU包括一个媒体接入控制随机接入响应MAC RAR,该MAC RAR中包括用于在UE未成功随机接入时，指示UE延后发送随机接入过程的后退指示BI字段； 用于指示所述UE时间调制量的时间提前命令Timing Advance Command字段； 用于指示所述UE上行传输资源的上行授权信息UL Grant字段； 用于区分所述UE的临时小区无线网络临时鉴定标识Temporary C-RNTI字段； 所述发送模块，用于向所述UE发送随机接入响应。
6.一种系统，应用于宽带集群系统中，其特征在于，该系统包括用户设备UE和基站eNB ；所述UE，用于向eNB发送随机接入导频I^eamble码，并根据基站发送的随机接入响应进行随机接入；所述eNB，用于接收到UE发送的随机接入导频I^reamble码后，向所述UE发送随机接入响应，指示所述UE进行随机接入；所述随机接入响应的媒体接入控制协议数据单元MAC PDU包括一个媒体接入控制随机接入响应MAC RAR,该MAC RAR中包括用于在UE未成功随机接入时，指示UE延后发送随机接入过程的后退指示BI字段； 用于指示所述UE时间调制量的时间提前命令Timing Advance Command字段；用于指示所述UE上行传输资源的上行授权信息UL Grant字段；用于区分所述UE的临时小区无线网络临时鉴定标识Temporary C-RNTI字段。
全文摘要
本发明提供了一种宽带集群系统中的随机接入方法，在eNB发送给UE的随机接入响应消息的MAC PDU RAR中只包含一个MAC RAR，该MAC RAR中包括BI字段、Timing Advance Command字段、UL Grant字段和Temporary C-RNTI字段。本发明还提供了一种应用于宽带集群系统中的基站及系统。与LTE系统相比，有效地节省了MAC头的开销，从而节省了eNB向UE发送随机接入响应的空口资源。
文档编号H04W74/08GK102572937SQ20101061848
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者周欣, 韦玮 申请人:普天信息技术研究院有限公司