无线通信系统中提供随机存取频道快速反馈信息的方法

专利名称：无线通信系统中提供随机存取频道快速反馈信息的方法
技术领域：
本发明有关提供快速反馈信息给无线电信通信系统中展开的无线传输/接收单元(WTRU)的方法。尤其是，本发明有关提供由多重WTRUs随机存取的共同频道用的快速反馈信息的方法。
背景技术：
目前的无线通信系统通常包括一核网络，例如远程网络控制器(RNC)，其被耦合至一或更多基地台，例如节点Bs，其接着与复数WTRUs耦合。
图1表示第三代系统中分时双工(TDD)模式中RACH/PRACH逻辑频道的对应。熟悉本技术的人士应了解图1的对应并非TDD中的对应，因为有其它TDD中对应频道至DCH/DPCH用的对应方法。控制信息，例如在共同频道(CCCH)以及专用控制频道(DCCH)上传输的信息被对应至RACH。这些逻辑的频道被使用于射频资源控制(RRC)连接要求，信元信息更新，UTRAN登录区域(URA)更新以及射频承载建立以及重新构形。此外，来自专用流量频道(DTCH)以及共享共同控制频道(SHCCH)的非实时(NRT)流量也被对应至RACH。此RACH随后被对应至实体频道且变成实体RACH(PRACH)频道。
许多目前的通信系统具有上行链共同频道(亦即处理从一WTRU传输至节点B的通信的频道)，其可由所有WTRU存取。这些频道被用以建立并维持WTRU与节点B之间传输控制信息及数据的无线连结。此TDD模式中的3G系统的随机存取频道是此种频道。此RACH被定义为上行链接主张为基础的传输频道。当二或更多WTRU尝试同时在RACH频道上传输其个别的信息，可能发生竞争。为减轻竞争问题，每一WTRU在重新传输信息至节点B之前等待不同随机数量的时间。
具有在RACH上传输的信息的WTRU执行随机回退程序(back-off process)。当一WTRU具有在RACH上传输的数据区块时，其执行随机回退程序以存取RACH。详言之，在一帧开始之前，WTRU随机产生一数字，均匀分布于0与1之间。其随后比较此数字与称为动态持续准位(DPL)的邻界值，其亦为一个0与1之间的值(例如0.5)。如果所产生的随机数字小于DPL，则WTRU在RACH上传输数据区块。如果所产生的随机数字大于DPL，此WTRU等待直到下一帧，在此点其产生一新的随机数目且重复此流程。此WTRU将等待以存取RACH直到其具有随机数字与DPL之间的成功比较之后。
在某些目前的系统中，此RNC当成一中央控制器使用，并借由改变DPL控制WTRU存取RACH的速率(且因此控制回退程序的期间及碰撞的可能性)。中央控制器通常先前并不知道，哪个WTRU，如果有的话，已经在RACH/PRACH上传输。这使得WTRU难以存取RACH，此RNC降低动态持续准位，例如从0.5至0.25，使得WTRU在一预定帧中所产生的随机数字较不可能小于DPL。借由使其较难以存取RACH，多重WTRU于该处碰撞的可能性降低。
另一方面，DPL可被增加(例如从0.5至0.75)以便使得WTRU较简单存取RACH。借由增加DPL，由ETRU在一预定帧产生的随机数字更可能小于DPL。这造成较短的回退程序，但较高的WTRU之间的碰撞可能性。
此RACH被对应至传输用的PRACH。被传输的PRACH码的侦测在节点B借由训练序列(midamble)侦测及码对照而被执行。当PRACH码被侦测时，在节点B执行循环剩余码检查(CRC)以侦测被接收传输中的错误。传输错误可能从码碰撞产生，其中多重WTRU使用相同的PRACH码，或来自不足的传输功率。此PRACH通常被定义为时槽内的一码中的码。通常，多重PRACH在相同时槽内被定义，或整个时槽为PRACH码而被接收。节点B个别监视每一PRACH的能量准位(亦即为PRACH的每一码/时槽组合)。在此方式中，节点B个别侦测，为每一PRACH，是否有企图或其是否成功。因此，在节点B每一帧所发生的成功及失败传输的PRACH码为已知。
然而，目前没有简单及快速的从节点B至WTRU的应答机制以确认成功或不成功的PRACH/RACH尝试。WTRU必须等待较高的层以处理信号并决定一传输爆冲是否成功地被接收。当一PRACH传输失败时，射频链接控制(RLC)实体，PRC或相同其它较高的实体通常在重新传输之前观察一无响应一段时间周期。在某些实施中，一定时器指出再传输之前的期间。为成功RACH传输所产生的此延迟被传输错误的事件中发生的潜伏期严重干扰。因此，过度的延迟已经由于重新传输为成功的数据传输而被观察。
因此希望具有通知WTRU使用PRACH/RACH码的成功或失败传输的快速反馈机制。此反馈机制应该极快速，具有逆向兼容性及低复杂度。

发明内容
本发明是一种提供通知WTRU在竞争为基础的频道上的成功或失败传输用的快速反馈的系统。此系统明显地降低获得竞争为基础的频道存取中的延迟，且因此，降低WTRU电池的消耗，因为WTRU不需要在传输之后监视存取频道一段延展的时间。


图1是在RACH/PRACH上传输的习知逻辑对应的代表。
图2是依据本发明的TDD帧的实例。
图3A及图3B是依据本发明提供快速反馈的方法的流程图。
图4是依据本发明的一AICH爆冲。
图5及图6是依据本发明的信息组件。
图7是依据本发明的PICH爆冲。
图8是没有本发明情况下，TDD系统中成功的RACH传输的平均延迟及最大延迟做为每一PRACH存取机会的给予负载的函数的图表。
图9是依据本发明快速反馈机制，TDD系统中成功的RACH传输的平均延迟及最大延迟做为每一PRACH存取机会的给予负载的函数的图表。
具体实施例方式
本发明将参照附图被描述，其中相似的标号始终代表相似的组件。
本发明提供一种以竞争为基础的频道上的传输的成功及失败用的快速反馈机制。应该注意的是，在本发明后续的描述中，当其被使用于3G系统的TDD模式中时参考特定的响应机制。但是，这仅是为说明的目的且不应被视为限制，当本发明被应用于其它时槽及无线通信系统时。
本发明提供三个反馈机制的实施例，借由该等实施例PRACH码或时槽接收信息可被传递至WTRUS。第一实施例介绍新的下行链接实体信号以提供来自节点B的反馈信息至WTRUs。
参照图2，表示依据本发明的一TDD帧10。应该说明的是帧的特定结构可以在不脱离本发明范围的情况下被修改。本发明提出一种获取指示频道(acquisition indicator channel，AIHC)，其保证一快速反馈机制。此TDD帧10具有15时槽(TSs)，(在水平轴标号0-14)，以及16个资源单元(RUs)，表示为垂直轴每一时槽RU0-RU15。TS0及TSs 8-14是下行链接(DL)时槽而TSs1-7是上行链接(UL)时槽。应该注意的是图2是简化图。熟悉本技术的人士应该了解有许多其它可能的结构可被使用而不脱离本发明的范围。
TS0为承载系统信息区块(SIB)广播频道(BCH)保留。SIBs是经过BCH上的一信元的广播以便提供基本信息给WTRUs(例如当一ETRU开启时，其存取BCH上的系统信息以便初始化与此网络的通信)。在3G系统的TDD模式中，SIBs 5及6包含共同频道用的整个结构，上行链接及下行链接二者，包括与那一码在那一时槽为PRACH专用有关的信息。RU0及RU1是用以传输BCH，而所有其它TS0的RUs被保留。因此，TS0专门为BCH所使用。
一时槽为PRACH专用，其中将存在最多16个不同的码。如图2所示，所有TS1的RUs为UL PRACH传输而使用。
在TS8，RUs 0及1被用以传输获取指示频道(AICH)。所有剩余UL及DL时槽中所有其它的RUs被专用频道(DPCHs)使用。
如图2所示，每一AICH包括一单一时槽内的单一频道化码。虽然在本例中，此AICH是一单一码(即一单一RU)，有可能使用二或更多RUs。例如在图2所示的实施例，有二个AICH(如AICH1及AICH2)。每一AICH包括一单一RU。
如以下将解释的更多细节，例如，第一AICH可能在TS1传输第一个8个PRACHs用的信息，其中第二AICH可以传输最后8个PRACHs用的信息。
以下的表一说明传输频道与实体频道之间的对应。因为AICH是一实体频道，没有与的对应的传输频道。AICH对于较高网络层是不可见的，因为其直接由节点B中的实体层对应。

表一如同依据本发明将解释的细节，AICH被用以在快速方式中响应UL RACH传输的安全接收的响应。
参照图3A及3B，其表示依据本发明提供随机存取频道用的快速反馈信息的程序50。应该说明的是第一三步骤(图3A中所示的步骤52-56是关于BCH的读取)与WTRU是否有在PRACH上传送的数据无关。当有能量时，此WTRU将总是读取BCH。之后，其将在不同的区间周期性地读取BCH的特定部份(特定SIBs，例如承载快速改变系统信息，类似DPL者)。因此，虽然步骤52-56已经被包含于本程序50中且被表示及描述为周期性地执行，不需要周期性地执行这些步骤。它们参照本发明为清楚而被包含。当WTRU具有将被传送的数据时，其简单地使用最近从BCH取得的信息。
程序50由接收BCH的WTRU开始(步骤52)。此WTRU读取BCH内的系统信息区块(SIBs)(步骤54)。应该注意的是虽然以下提及的TSsRUs是参照图2所示的例示传输帧，此指派是随意的且将依据系统实际的实施而定。通常，SIBs将提出为所有频道存在的TSs及BSs；尤其是PRACH及AICH。例如图2所示，SIBs宣告1)所有TS1中的RUs可为RACH利用；以及2)AICH位于TS8，RUs1及2。
如果WTRU如步骤56决定不需要在RACH上传送信息，其回到步骤52以再次重复程序。
如果WTRU如步骤56决定需要在RACH上传送信息，其首先实施前述的回退程序(步骤57)。一旦回退程序成功地完成(亦即产生小于DPL的一随机数)，此WTRU随机地从TS1选择传输用的RU。此WTRU使用一单一码在PRACH传输数据。如熟悉本技术的人士所知，一PRACH码可具有扩散因子(SF)＝16(亦即一RU)或SF＝8(亦即二RUs)。例如在图2，所有的PRACHs为SF16。此数据随后在被选择的PRACH上传输(步骤60)且WTRU监视此AICHs，其于本实施例中包含TS8的RUs 0及1，对来自节点B的正向响应(步骤62)。
如果AICH指示在预定PRACH上并未接收任何信息，或接收到错误，此WTRU立即知道其必须重新传输数据。如果没有正向的响应，WTRU回到步骤57以重新开始将被传输数据的回退程序。如果如步骤64所决定已经在AICH上从节点B接收确认，此传输成功地被接收且程序50终止(步骤66)。
虽然图3A及3B说明单一WTRU的程序，应该了解的是对于以竞争为基础的频道，多重WTRUs将存取此频道。因此，有许多每一PRACH码用的可能方案1)一单一WTRU已经选择一特定码且此传输是成功的；2)一单一WTRU已经选择一特定码且此传输由于坏频道已经失败；3)多重WTRUs已选择传输用的特定码且其传输由于竞争已经全部失败；以及4)没有WTRU已经选择一特定码且因此没有传输被接收。
依据系统操作者想要的结构而定，节点B可以在AICH上提供WTRUs以下的反馈信息1)仅有一成功的传输被接收。
2)仅有失败传输被接收的码。
3)对每一码，是否接收一成功传输，是否接收一失败传输或未接收到任何信息。此外，如果节点B被配置可以决定PRACH错误的原因，例如PRACH码碰撞或不足的传输功率，则此反馈可能包括传输错误的原因，虽然这是不需要的。具有此种能力的系统被描述于美国第10/329,308号专利申请案，名称为DYNAMIC FORWARD ERROR CORRECTION IN UTRA SYSTEMS，其被合并于此以供参考。
存在许多关于AICH每一传输有几个PRACHs确认的选择。在第一实施例中，每一AICH提供预定数目的PRACH码用的反馈信息。在最简单的例子中，假设在一帧中有N个PRACH码，每一帧一单一AICH提供此帧内所有N PRACH用的反馈。在第二实施例中，单一AICH将提供多重帧上的所有N PRACH码的反馈信息，于该情况中AICH将不在每一帧被传输。在第三实施例中，多重AICHs将提供单一帧中的所有N PRACHs用的反馈信息，于该情况中多重AICHs将在每一帧被传输。
为允许节点B及WTRU的延迟，最小数目的时槽应该分离AICH与被回报反馈的最后的PRACH码。此最小数目的时槽，通常在1至5的范围中，应该被选择，因此节点B的处理延迟以及WTRU的处理延迟被考虑。如图2所示的实施例，有数个时槽延迟(亦即在TS1与S8之间)，因为AICH响应相同帧的PRACH码。或者是，有可能一帧的AICH响应前一帧的PRACH。
因为RACH/PRACH结构被描述于BCH中的SIBs 5及6，较佳者，此AICH频道结构以及PRACH至AICH对应也在SIBs 5及6中广播。尤其是，SIBs 5及6应该也为每一AICH(如果存在多重AICH)描述以下信息1)AICH位置(亦即，和AICH相关的码及时槽)；2)PRACH对AICH对应(亦即那一PRACH由码一AICH响应)；以及3)PRACH码与AICH之间的时脉关系(亦即描述帧N中的一AICH是否提供帧N或帧N-1，N-2….(之前的帧)中的PRACH的反馈)。
与此AICH相关的码及时槽被解释如上。相对于对AICH及时脉关系的码的对应，例如，在图2，AICH 1(TS8中的码0)响应相同帧的TS1的PRACHs1 0至7，而AICH 2(TS8中的码1)响应相同帧的TS1的PRACHa 8至15。在另一实施例中，AICH 1(TS8中的码0)响应前一帧的TS1的PRACHs1 0至7，而AICH2(TS8中的码1)响应前一帧的TS1的PRACHa 8至15。
延伸的例及/或SIBs 5及6的修改提供1)AICH的位置；2)PRACH对AICH的对应；以及3)PRACH码与AICH(s)之间的时脉关系现在将被描述。SIBs被分为复数信息组件(IEs)。所有关于一特定PRACH的信息在一IE内被描述。图5表示一信息组件的例。如所示，相关的AICH频道信息，包括其位置，对应以及时脉，被指定。或者是，如图6所示，一分离的IE可以在描述AICH频道信息的SIBs 5及6中产生。
当为了一AICH(位元或符元)内的个别PRACH码与响应指针之间的对应，实施一较佳的对应规则。在一实施例中，例如，如果一AICH服务一帧中所有16个PRACH，则AICH指示1提供第一PRACH码用的反馈，AICH指示2提供第二PRACH码用的反馈，…….，AICH指示16提供第十六个PRACH码用的反馈。或者是，一非序列对应规则可被定义。
此AICH是一实体信号。如果AICH被使用于一3G系统，较好使用爆冲型态1或爆冲型态2传输。如本领域技术人士所了解，在3G系统中的TDD模式中有三个不同型态的实体层爆冲。所有三种型态的由为训练序列及导引周期保留的码片的数目而被区别。但是，因为爆冲型态3是为UL传输使用，将不可能依据本发明为AICH所用。
图4中表示TDD模式用的一AICH爆冲的例，其中一正指示提供一特定PRACH码用的正反馈。在图4的例中，型态1或2的正常爆冲中的NAIB位被用以承载响应指示，其中NAIB依据爆冲型态而定(亦即，NAIB＝240指示爆冲型态1而NAIB＝272指示爆冲型态2)。此位元SNAIB+1至SNAIB+4邻近训练序列且被反转以为未来之用。
一时槽中的每一响应指示对应至此时槽内的位{SLai*q+1，….SLai*(q+1)}；其中Lai为响应指示的位元数目。因为传输是交错的，如图4所示，每一响应指示的一半的位元在第一数据部份被传输，而符元的其它一半在第二数据部传输。例如，如果需要4位以提供一特定PRACH码用的反馈信息(不管其是否包括前向错误校正)，随后4位中的2位将在第一部被传输，而剩下的2位将在第二部被传输。借此，此爆冲对于突然出现的频道错误变得更坚固(亦即，如果许多在第一部的位具有错误，此信息可以从第二部中的信息被重新架构)。
为了使传输对于频道错误更加坚固，位可以被传输更多次。因为频道错误通常是突然出现的(亦即，多重连续位受到影响)，多余位被分布在时间中(时间多样性)，或交错。例如，假设相同的响应指示被传输二次。在图4中，第一位元将在第一半被传输(训练序列的左边)，而剩余的位元将在第二半被传输(训练序列的右边)。如果在时槽的第一半有错误，则至少第二多余位元可被成功接收。
不同的射频资源管理(RRM)策略可以使AICH的效率最大而降低其对整体系统的干扰。例如，QPSK符元可直接被对应至AICH指示。在此情况中，可以传输负指示用的0振幅信号而不是传输全部振幅QPSK符元。此种方法将降低由AICH导入所产生的干扰QPSK由在一同相载体(1)或四分之一相位载体(Q)上的1或-1的传输组成，造成4个不同的可能符元(1，1；1，-1；-1，-1；-1，-1)。为产生较少的干扰，负指示可以0振幅而非+/-1被传输。
依据本发明的第二实施例的反馈机制使用现存的频道/信号，例如呼叫指示频道(PICH)。此PICH爆冲结构表示于图7。在此实施例中，PICH爆冲结构的反相位(如斜线阴影所示)被用以传递反馈信息。如所示，AICH位元可被放置于训练序列的一侧，在目前被保留的位元中。
应该说明的是反馈信息可以不同的方式被传递，其包括基本爆冲结构的信息以便包括额外的承载反馈信息，以及经由训练序列偏移的反馈信息的信号发送。
依据本发明第三实施例的反馈机制使用RRC层广播信息以传递反馈至WTRUs。在特定SIBs上传输的某些系统信息是动态的，且在SIBs上传递的其它信息是静态的(或半静态)。例如，共同频道结构信息(例如PRACH)通常大约每一天改变一次，且因此SIBs 5及6的内容很少被更新。相反地，节点B UL接口测量，其为UL功率控制穿过信元广播，每一秒改变数次之多。SIBs 7及14是此种经常被更SIBs之例，因为它们包含「动态」信息。在此实施例中，AICH信息直接经由IE在SIBs 7或14中传送，例如图5所示。对照AICH频道信息(亦即位置，对应及时脉)在SIBs 5及SIBs 6中被描述的较佳实施例，以及此实施例中响应指示在AICH上传递，此响应指示直接在一SIB，例如SIB7或14中直接被传输。应该说明的是，此AICH频道信息(亦即特定的SIB被使用于传递此反馈)，必须依然在SIBs 5或6中广播。
或者是，除了18个存在的TDD SIBs，一第19个SIB也可被定义。如熟悉本技术的人士所知，SIBs的内容是由RRC层(L3)所填入。SIBS随后被放置于BCH中(在L3)，传输至MAC-C(L2)，其随后传输它们至L1，其中BCH对应至P-CCPCH。此定义第19个的方法包括L1，L2以及L3，而不是严格地是一个实体层程序。
应该注意的是，在前述的任何实施例中，AICH频道信息或AICH响应可借由以下传输1)修正一存在的IE；2)产生一存在SIB中的新IE；或3)产生一新的SIB。较佳者，最大的传输尝试从一特定WTRU达到最大重新传输数目(Nmax)。Nmax为系统操作这所选定的一个参数，通常在1至5的范围内。例如，如果一WTRU位于信元范围之外且试图在PRACH上传输数据，其很可能失败。如果简单地持续尝试在PRACH上重新传输数据而每次都失败，其将浪费PRACH容量。因此，在WTRU失败之后应该有一最大的数目的重新传输。重新传输的最大数目Nmax较好是和AICH频道信息一起在SIB5或SIB6中被发出信号。上部层可被通知TBSsWTRU接收或表示一正面响应的成功传输。
没有快速反馈的TDD系统中成功PRACH传输的平均延迟的最大延迟表示于图8，做为每PRACH存取机会的被提供负载的一函数。此一三帧延迟在传输错误的情况中发生，假设在RLC AM中传输。尤其是，此延迟对应传输器RLC接收来自较低层的一传输响应的时间以及决定重新传输一PDU的时间。相反地，具有本发明快速反馈机制的TDD系统中，成功PRACH传输的平均延迟的最大延迟表示于图9，做为每PRACH存取机会的被提供负载的一函数。假设反馈信息在以下的帧被传输至WTRUs。
虽然本发明已被详细揭示，应该了解的是本发明不应受其限制，且不同的改变可在不脱离本发明的情况下作出，本发明范围由所附权利要求定义。
权利要求
1.一种无线通信系统，具有一节点B以及复数无线传输/接收单元(WTRUs)，该系统包括一以竞争为基础的上行链接(UL)频道用以支持从WTRUs的UL传输至该节点B；当该WTRU准备好传输数据时该UL频道随机地由一WTRU存取；以及至少一下行链接(DL)实体频道用以支持从该节点B至该WTRUs的DL传输，该DL传输包括一获取指示以及关于该获取指示的信息；因此该获取指示确认该UL频道上被传输的数据是否成功地由该节点B接收。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于与该获取频道相关的信息包括由该获取指示占用的时槽。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于与该获取频道相关的信息包括用以传输该获取指示的码。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于该UL频道还包括至少二传输用的码，该获取指示分别为每一码确认该UL频道上传输的数据是否已成功地由该节点B接收。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于还包括至少每一码用的获取指示。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于与该获取指示相关的信息包括每一该码与该对应的获取指示之间的一对应。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于与该获取指示相关的信息是于一分时双工系统的广播频道中传输。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于该获取指示是于一分时双工系统中的一专用实体频道中传输。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于该获取指示是于一分时双工系统中的一广播频道中传输。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于该获取指示是于一分时双工系统中的一呼叫指示频道中传输。
11.一种无线通信系统中快速传输响应的方法，该系统包括一节点B及复数无线传输/接收单元(WTRUs)；该方法包括提供一以竞争为基础的上行链接(UL)频道用以支持从WTRUs的UL传输至该节点B；该UL频道是当一WTRU准备好传输数据时由该WTRU存取该UL频道；提供至少一下行链接(DL)实体频道用以支持从该节点B至该WTRUs的DL传输；以及于该DL传输内包括一获取指示以及关于该获取指示的信息；因此该获取指示确认该UL频道上被传输的数据是否成功地由该节点B接收。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于与该获取指示相关的信息包括由该获取指示占用的时槽。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于与该获取指示相关的信息包括用以传输该获取指示的码。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于该UL频道还包括至少二传输用的码，该获取指示分别为每一码确认该UL频道上传输的数据是否已成功地由该节点B接收。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括至少每一码用的获取指示。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于与该获取指示相关的信息包括每一该码与该对应的获取指示之间的一对应。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于与该获取指示相关的信息是于一分时双工方法的广播频道中传输。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于该获取指示是于一分时双工方法中的一专用实体频道中传输。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于该获取指示是于一分时双工方法中的一广播频道中传输。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于该获取指示是于一分时双工方法中的一呼叫指示频道中传输。
全文摘要
本发明提供一种在TDD，FDD及其它系统中使用PRACH码通知WTRUs的传输成功或失败的快速反馈机制。本发明提供的改善包括成功的RACH存取导致的延迟的降低，以及WTRU电池消耗的降低，因为当一传输已经失败时，此WTRU不须要等待并监视FACH一段长时间。
文档编号H04L12/56GK1685743SQ03822782
公开日2005年10月19日 申请日期2003年9月26日 优先权日2002年9月26日
发明者克里斯多幅·凯夫, 马里恩·鲁道夫 申请人:美商内数位科技公司