专利名称：移动通信系统中用于控制随机接入以防止上行链路消息之间冲突的方法
技术领域：
本发明涉及一种移动通信系统，更具体地涉及用于有效地提供上行链路消息的发送时间间隔信息以防止在多个用户设备(UE)同时通过随机接入信道(RACH)发送上行链路消息时消息之间的破坏性冲突的方法。
背景技术：
在基于传统通用分组无线电服务(general packet radio service，GPRS)的通信系统中，多个用户设备(user equipment，UE)可以使用随机接入信道(random access channel，RACH)发送上行链路数据。传统上，执行随机接入以在UE产生数据时启动任意发送操作，而无需在系统的控制之下。这样的随机接入使得能够高效地以及实用地使用发送频带而无需系统的集中信道监视操作。
在其中多个UE频繁地同时通过RACH发送消息的多媒体广播/组播服务(multimedia broadcast/multicast service，MBMS)中，RACH的有效管理非常重要。
“MBMS”指的是其中通过无线电网络将同样的多媒体数据发送给多个接收者的服务。
图1是图示用于支持多媒体广播/组播服务(MBMS)的系统组件的示意性框图。用户设备(UE)161、162、163、171、172指示用户终端，即能够接收MBMS的订户。第一节点B(Node-B)160和第二节点B170通过无线电信道连接到UE，并且是用于发送与MBMS相关的数据的基站(base station，BS)。无线电网络控制器(radio network controller，RNC)140是用于控制多个BS的基站控制器(BSC)。RNC 140执行选择性地发送多媒体数据到指定小区(cell)的功能以及控制无线电信道集合提供MBMS的功能。RNC 140与节点B160和170形成无线电接入网络(RAN)。
服务GPRS支持节点(serving GPRS support node，SGSN)130执行控制对于订户的与MBMS相关的服务的功能。例如，SGSN 130执行管理每个订户的与服务帐单相关的数据的功能，选择性地发送MBMS数据到特定RAN 140的功能，等等。转接网络(transit network，NW)120执行在组播/广播服务中心(multicast/broadcast service center，MB-SC)110和SGSN 130之间提供通信路径的功能。转接NW 120可以包括网关GPRS支持节点(gateway GPRSsupport node，GGSN)(没有示出)和外部网络。MB-SC 110是MBMS数据的源头并且负责调度数据。归属位置寄存器(home location register，HLR)(图1中没有示出)连接到SGSN 130并且执行认证每个订户的功能。
如图1所示，经由转接NW 120、SGSN 130、RNC 140、节点B160和170将MBMS数据流传输到UE 161、162、163、171、172。对于一个MBMS服务可存在多个SGSN 130和相应于每个SGSN 130的多个RNC 140(图1中没有示出)。此外，SGSN 130必须能够执行选择性地发送数据到RNC 140的功能，而RNC 140必须能够执行选择性地发送数据到节点B160和170的功能。为此，SGSN 130和RNC 140分别存储了作为接收数据流的下级网络元件列表的RNC列表和节点B列表。然后，SGSN 130和RNC 140分别仅通过存储的列表中所列出的至少一个网络元件选择性地发送MBMS数据。
将描述订户和网络之间的用于提供特定MBMS服务的操作。这里，CN表示由SGSN、转接NW、MB-SC、GGSN等组成的核心网络。上述元件中的SGSN直接耦合到RNC。
UE分别通过用于提供MBMS组播服务的服务提供商执行服务订购(subscription)过程。当CN提供MBMS的特定服务时，服务提供商向订购MBMS的UE发布服务通告。这时，UE执行用于加入接收相应的MBMS服务的订户组的加入过程。然后，CN分配为发送MBMS数据到组播区域所必需的网络资源。这时，通知UE下述事实，即将传输与UE已经通过MBMS服务通告订购的MBMS服务相关的数据。然后，将MBMS数据传输到UE。当不再产生MBMS数据时，释放用于传输MBMS数据的资源。
将参考图2详细描述用于使能CN来提供MBMS服务给UE的操作。CN包括图2中所示的SGSN、转接NW和MB-SC，但将主要参考SGSN描述该操作。
一旦通过在步骤200的通告认识到用于特定MBMS服务的基本信息，在步骤201 UE发送ACTIVATE MBMS PDP CONTEXT REQUEST(激活MBMS PDP语境请求)消息到SGSN以便加入期望的MBMS服务。执行该操作以激活存储为使用MBMS服务所必需的订户简介(subscriber profile)的分组数据协议(packetdata protocol，PDP)语境。
如果UE首先发送了服务请求，则接收该消息的SGSN配置并存储用于UE的MBMS PDP语境。SGSN与GGSN基于GPRS隧道协议(GPRS tunneling protocol，GTP)进行隧道建立(tunnel setup)、通知GGSN与服务相关的信息、与GGSN交换逻辑标识符。在第三代伙伴计划(3rdGeneration Partnership Project，3GPP)技术规范(Technical Specification，TS)23.060中描述了GTP隧道建立的细节。MBMS PDP语境是包含与MBMS的特定服务相关联的信息的一组变量。此外，MBMS PDP语境可以包含请求激活MBMS PDP语境的UE列表、UE位置信息(或RNC标识符)、与用于发送相应的MBMS数据的传输载体(bearer)相关的信息等等。在步骤202，SGSN向UE发送指示加入操作已完成的ACTIVATEMBMS PDP CONTEXT ACCEPT(激活MBMS PDP语境接受)消息。
就在MBMS服务启动之前或一旦接收到第一MBMS数据，SGSN就通过通知过程呼叫期望接收MBMS的UE，即请求激活PDP语境的UE。下面将描述该通知过程。
在步骤203，当SGSN发送NOTIFICATION(通知)消息给RNC时。换言之，要接收NOTIFICATION消息的小区是其中在上面的步骤201和202执行加入过程的UE所在的小区。
在步骤204，RNC识别位于下级小区中的处于连接模式中的UE列表，并且识别相应于相关RA的小区。这样，RNC确定哪个小区将接收NOTIFICATION消息。然后，RNC发送NOTIFICATION消息到所确定的小区。上述步骤204处的NOTIFICATION消息包括要提供的MBMS服务的身份(ID)。接收到NOTIFICATION消息的UE参考该MBMS服务ID并且可以确定是否必须启动要提供的MBMS服务。
NOTIFICATION消息用于群信令(group signaling)，该群信令使得多个UE能够接收一个消息。即，当n个UE期望从接收到NOTIFICATION消息的小区接收MBMS服务数据时，要应答该NOTIFICATION消息的UE的数目是“n”。在发送NOTIFICATION消息之后，RNC等待接收对NOTIFICATION消息的应答同时监视随机接入信道(RACH)。
在步骤205，UE通过RNC发送NOTIFICATION RESPONSE(通知应答)消息到SGSN以便承诺(commit)MBMS服务接收或者以便通知SGSN有关已收到NOTIFICATION消息的事实。NOTIFICATION RESPONSE消息可以包含MBMS服务ID。因为NOTIFICATION RESPONSE消息是对群信令的应答，所以多个UE可能同时产生NOTIFICATION RESPONSE消息。
在接收到NOTIFICATION消息的UE中，处于Cell_FACH/Cell_PCH/URA_PCH状态或空闲模式的一些UE在不使用上行链路专用信道的情况下通过用作RACH的公共上行链路信道发送NOTIFICATIONRESPONSE消息。在3GPP TS 25.331、TS 25.214、TS 25.321等中描述了RACH。
SGSN收集从UE发送的NOTIFICATION RESPONSE消息并且更新MBMS PDP语境中的列表。该列表包含逐个RNC地在连接模式下运行并且承诺于相应的MBMS服务接收的UE列表、逐个RA地在空闲模式下运行并且承诺于相应的MBMS服务接收的UE列表。
在步骤206，SGSN发送MBMS RB ASSIGNMENT REQUEST(MBMS RB分配请求)消息到RNC。MBMS RB ASSIGNMENT REQUEST消息可以包含提供MBMS服务所需的服务质量(QoS)信息。RB包括用于SGSN和RNC之间的Iu接口的传输载体、用于RNC和节点B之间的Iub接口和另一无线电接口的传输载体。Iu接口是SGSN和RNC之间的接口，Iub接口是RNC和节点B之间的接口。[多媒体广播/组播架构和功能描述状态2的细节在第3代伙伴计划(3GPP)技术规范(TS)23.246中。]RNC根据在上述步骤206接收到的QoS信息逐个小区地确定MBMS RB信息。MBMS RB信息包括第一层(layer-1，L1)信息和第二层(layer-2，L2)信息。L2信息包含与无线电链路控制(radio link control，RLC)/分组数据控制协议(packet data control protocol，PDCP)相关的信息等，而L1信息包含传输格式集(transport format set，TFS)信息、传输格式合并集(transportformat combination set，TFCS)信息、信道化码信息、与发送功率相关的信息等等。
在步骤207，RNC通过MBMS RB SETUP(MBMS RB建立)消息向相应的UE发送所确定的MBMS RB信息。因为MBMS RB SETUP消息是群信令消息，所以在步骤208 UE可能同时发送MBMS RB SETUP COMPLETE(MBMS RB建立完成)消息作为对MBMS RB SETUP消息的应答。因为MBMS RB建立的完成意味着MBMS数据发送准备的完成，所以在步骤209 RNC通过MBMS RB ASSIGNMENTRESPONSE(MBMS RB分配应答)消息通知SGSN有关MBMS RB建立已经完成的事实。在步骤210 SGSN开始传输MBMS数据。
如上所述，用于提供相同的信息给多个UE的群信令消息(例如，NOTIFICATION消息或MBMS RB SETUP消息)可以导致在同一时间点要发送多个应答消息，并且根据UE的操作模式可以通过RACH发送该应答消息。
将参考图3简要描述RACH发送操作。RACH是由不使用专用信道的UE即处于Cell_FACH/Cell_PCH/URA_PCH状态或空闲模式的UE使用的用于发送上行链路数据的信道。用于发送RACH的无线电资源的集合如下1.前导码(preamble)扰码(scrambling code)指示相应于特定RACH的一个扰码。前导码311、312、313、314、321、322、333和RACH数据315、324被以相应的前导码扰码扰乱。
2.符号集(signature set)指示正交可变扩频因子(OVSF)码。可以将具有扩频因子16的最多16个OVSF码分配给一个RACH。该符号集用于对前导码和RACH数据编码。
3.通过2个时隙(timeslot)配置接入时隙(slot)集。在每个接入时隙的起始时间点开始发送前导码。
将参考图4描述与RACH发送相关联的UE操作。在图4中将进一步解释图3。
在步骤401当处于空闲模式或Cell_FACH/URA_PCH/Cell_FACH状态的UE确定要在上行链路方向发送的数据存在时，UE操作前进到步骤402。上述步骤401相应于其中UE接收群信令消息或需要发送位置信息更新消息的情况。
步骤402到407相应于RACH发送操作。根据在特定时间点通过RACH要发送的数据类型分别将接入服务类别(access service class，ASC)分配给UE。ASC具有相应的持续值。ASC用于基于数据流的类型区别发送方式。可以存在具有值0到7的8个ASC。每个ASC相应于持续值、可用的符号集和可用的接入时隙集。上述信息作为系统信息被预先发送给UE。
每个UE可以具有通过不同无线电载体(radio bearer)发送的各种类型的数据流。例如，无线电载体可以包括用于传输控制消息的无线电载体和用于声音通信的另一无线电载体。通过无线电载体建立过程建立无线电载体。这时，分配了相应于无线电载体的ASC。在步骤401，当产生要发送的上行链路数据时，UE识别与用于发送数据的无线电载体相应的ASC。
在步骤402，UE使用与所产生的数据流相关联的相应ASC的持续值进行持续值测试，即“p”测试。该持续值是0和1之间的实数，并意味着持续值测试成功的概率。即，持续值0.5指示持续值测试成功的概率是50％。如果持续值测试是成功的，则执行步骤403。另一方面，如果持续值测试不成功，则UE等待10毫秒然后重新进行持续值测试。
在步骤403，UE发送RACH前导码。这时，UE随机选择相应于ASC的可用符号之一、使用该随机选择的符号对RACH前导码进行编码、以预定的初始发送功率发送编码后的RACH前导码。因为在3GPP TS25.331中描述了初始发送功率的建立，所以这里省略了其描述。
在步骤404，UE监视捕获指示信道(acquisition indication channel，AICH)。节点B通过AICH将已成功接收到前导码信号的事实通知给发送特定前导码的UE。同时，AICH被用于发送确认(ACK)或不确认(NACK)信号以允许通过RACH发送消息。
如果通过AICH没有识别到应答，则UE前进到步骤406。在步骤406，UE重新选择与相应的ASC相关联的可用符号之一并且以预定的步长增加发送功率。然后，UE返回到步骤403从而使用所重新选择的符号和经增加的发送功率重新发送RACH前导码。UE可以通过步骤406增加使得节点B能够识别RACH前导码的概率。
如果从AICH检测到ACK信号，则UE前进到步骤405从而可以发送RACH数据。在发送RACH数据之前，UE等待3或4个时隙。通过与用于相应的前导码的符号的OVSF码树相同的OVSF码树上布置的OVSF码对RACH数据进行扩频。
另一方面，如果从AICH检测到NACK信号，则UE前进到步骤407。在UE等待“NBO_1*10毫秒”后，UE返回到步骤402从而重复RACH发送操作。这里“NBO_1”表示系统信息值。
将参考图3描述其中多个UE使用公共RACH的操作。
假定第一UE 310和第二UE 320使用相同的RACH并且共享相同的符号集和相同的接入时隙集。与用于第一UE 310和第二UE 320的ASC相应的符号包括9个符号[S1，...，S9]。这里，没有考虑接入时隙。
当第一UE 310使用符号S1发送前导码311而没有接收到ACK或NACK信号时，其以增加了步长的发送功率使用新选择的符号S2发送前导码312。类似地，如果第一UE 310没有从AICH收到对符号S2的应答，则其以进一步增加了步长的发送功率使用符号S4或S9发送前导码313或314。当节点B350没有接收到前导码311、312、313而接收到前导码314时，其通过AICH发送与符号S9相关联的ACK信号341。
类似地，第二UE 320发送前导码321、322、323同时增加发送功率，并且通过AICH接收对前导码323的ACK信号341。
如果至少两个UE 310、320选择了相同的符号S9并且同时发送前导码314和323，则第一UE 310和第二UE 320分别检测作为对前导码314、323的应答的来自AICH的ACK信号341，并且开始传输RACH数据315、324。
如上所述，由于RACH数据使用布置在与相应于ACK信号的符号的OVSF码树相同的OVSF码树上的OVSF码，所以在RACH数据315和RACH数据324之间不存在正交性。这样，节点B不能正确地区别RACH数据315和RACH数据324。
如果多个UE同时选择同样的符号，则因为至少两个UE同时执行发送操作，所以RACH信号发送失败的概率增加，并且上行链路干扰增加。
即，如果由多个UE同时发送如在RACH信号发送中的传统上行链路消息，则存在可能招致上行链路消息之间冲突的问题。
在其中多个UE同时基于一个群信令消息发送RACH信号的执行MBMS过程中该问题可能更加突出。
发明内容
因而，鉴于上述问题提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种在移动通信系统中用于防止当多个用户设备(UE)同时通过公共随机接入信道(RACH)发送预定的上行链路消息时的不可挽救(incurable)的冲突的方法。
本发明的另一目的是提供一种有效的随机接入方法，用于在考虑UE数目和随机接入信道(RACH)的容量的同时分配用于多个用户设备(UE)的随机接入的后退(back-off)值。
本发明的另一目的是提供一种用于在提供多媒体广播/组播服务(MBMS)的移动通信系统中使得发送群信令消息到多个用户设备(UE)的无线电网络控制器(Radio Network controller，RNC)能够逐个小区地提供用于上行链路应答消息的发送时间间隔的信息的方法。
本发明的另一目的是提供一种用于在提供多媒体广播/组播服务(MBMS)的移动通信系统中使得多个用户设备(UE)能够高效地发送对群信令消息的上行链路应答消息的方法。
本发明的另一目的是提供一种用于在提供多媒体广播/组播服务(MBMS)的移动通信系统中高效地决定用于上行链路应答消息的发送时间间隔的方法。
根据本发明第一方面，通过提供一种用于在用户设备(UE)需要应答一个群信令消息时使得无线电网络控制器(RNC)能够控制UE对移动通信系统的随机接入的方法可实现上述以及其它目的，该移动通信系统包括用于与位于多个小区内的UE执行无线电通信的节点B、控制节点B的RNC、连接RNC到核心网络(CN)并且通过RNC发送来自核心网络的广播/组播服务数据到UE的服务节点，所述方法包括下述步骤从服务节点接收指示与群信令相关联的UE的数目的信息；当需要群信令时，通过参考UE的数目计算后退窗口值，该后退窗口值指示为控制UE的随机接入所必需的后退范围；以及将计算得到的后退窗口值包含在群信令消息中并且发送该群信令消息到UE从而可以防止作为对群信令的应答所执行的UE的同时随机接入。
根据本发明的第二方面，通过提供一种用于在用户设备(UE)需要应答一个群信令消息时使得UE能够进行对移动通信系统的随机接入的方法可以实现上述和其它目的，该移动通信系统包括用于与位于多个小区内的UE执行无线电通信的节点B、控制节点B的无线电网络控制器(RNC)、连接RNC到核心网络(CN)并且通过RNC发送来自CN的广播/组播服务数据到UE的服务节点，所述方法包括下述步骤接收包含根据UE所位于的小区的每个确定的预定的后退窗口值的群信令消息；当确定需要对群信令消息的应答时，在基于后退窗口值的范围内随机选择后退值；以及等待与随机选择的后退值相应的时间周期，并且通过随机接入信道发送对群信令消息的应答消息。
根据本发明第三方面，通过提供一种用于在移动通信系统中当用户设备(UE)需要应答一个群信令消息时使得UE能够进行对移动通信系统的随机接入的方法可以实现上述和其它目的，该移动通信系统包括用于与位于多个小区内的UE执行无线电通信的节点B、控制节点B的无线电网络控制器(RNC)、连接RNC到核心网络(CN)并且通过RNC发送来自CN的广播/组播服务数据到UE的服务节点，所述方法包括下述步骤从服务节点提供指示与群信令相关联的UE的数目的信息到RNC；当需要群信令时，允许控制对UE的分组数据服务的RNC参考位于特定小区中与群信令相关联的UE的数目以及小区中可分配用于随机接入的资源量，并且计算后退窗口值，该后退窗口值指示为控制UE的随机接入所必需的后退范围；从RNC发送包含计算得到的后退窗口值的群信令消息到UE；允许UE分别响应于群信令消息在基于后退窗口值的范围内随机选择后退值；以及允许UE分别等待与随机选择的后退值相应的时间周期并且通过随机接入信道发送对群信令消息的应答消息到RNC。
从结合附图的下面的详细说明将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，在所述附图中图1是图示传统的多媒体广播/组播服务(MBMS)系统网络的架构的示意性框图；图2是图示了在传统MBMS中用于交换消息的过程的流程图；(我们删除了步骤203中的方括号和步骤206中的方括号)图3是图示了其中在传统MBMS中多个订户使用随机接入信道(RACH)的情况的示例的解释性视图；图4是图示了用于通过RACH发送数据的传统操作的流程图；图5是图示了根据本发明用于通过RACH发送数据的操作的流程图；图6是图示了根据本发明实施例的网络组件的操作的流程图；图7是图示了根据本发明实施例用于使得无线电网络控制器(RNC)能够决定后退窗口(back-off window，BOW)值的过程的流程图；以及图8是图示了根据本发明实施例在MBMS中用于交换消息的过程的流程图。
具体实施例方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。在附图中，相同的标号指示相同的或类似的元件，即使这些元件绘在不同的图中。在下面的描述中，当对本文包含的公知功能和配置的详细描述可能使本发明的主题反而变得不清楚时将省略该消息描述。
本发明可以应用于根据随机存取方式在上行链路方向从用户设备发送数据的任何通信服务或任何移动通信系统。特别地，本发明可以更有效地用于其中多个UE频繁地同时通过随机接入发送消息的多媒体广播/组播服务(MBMS)中。
因此，将基于MBMS描述本发明。
在下面将描述的本发明的优选实施例中，使得多个UE能够发送随机接入(RACH)信号的时间点是随机分布的，并且可以减少同时发送RACH信号的UE的数目。这时，可以根据期望接收特定MBMS服务的UE的数目和可用的RACH容量即资源量来分布RACH信号的发送时间点。为此，每个UE使用后退值来决定随机接入的时间点。这里，后退值指示在尝试发送操作之前的待命(standby)时间。
将参考图5到8详细描述根据本发明优选实施例的操作。
当用“NO_UE_X_Y”表示在小区X中加入MBMS服务Y的UE的数目时，可以发现相应于“NO_UE_X_Y”值的UE试图在小区X中发送RACH信号，在小区X中无线电网络控制器(RNC)发送用于MBMS服务Y的群信令消息，即NOTIFICATION消息和MBMS RB SETUP消息。
因而，RNC命令UE在适当的时间点处即在依赖于“NO_UE_X_Y”值的预定时间点处随机发送对群信令消息的应答消息，即NOTIFICATION RESPONSE消息或MBMS RB SETUP COMPLETE(MBMS RB建立完成)消息。这是通过将后退窗口值包含在要从RNC发送到UE的群信令消息中实现的。
图5中示出了根据本发明优选实施例的UE操作。当图5与图4进行比较时，图5还包括步骤502。如果上行链路信号必须通过RACH发送，例如，如果已经接收到与临时MBMS群标识符(temporary MBMS group identifier，TMGI)相关联的传呼信息或MBMS RB SETUP消息，则UE等待相应于后退值的时间段然后开始发送RACH信号。这里，RACH信号发送过程是在步骤502到507用于通过RACH发送任意消息的过程。
在步骤501，处于空闲模式或Cell_PCH/URA_PCH/Cell_FACH状态的UE接收对于要提供的MBMS服务Y的群信令消息，例如，NOTIFICATION消息或MBMS RBSETUP消息。群信令消息包含由RNC决定的后退窗口(BOW)值。UE使用BOW值决定发送群信令应答消息的时间点。这里，用“BOW_X_Y”表示对于MBMS服务Y的小区X的BOW值。
发送时间点相应于从BOW值随机选择的值。该随机选择的值可以防止多个UE的应答消息被同时发送。
当确定“BOW_X_Y”值时，必须考虑下面的内容。
首先，必须考虑接收群信令消息和通过RACH发送应答消息的UE的数目，即“NO_UE_X_Y”值。
其次，由于RACH发送资源可能根据小区而不同，所以必须考虑接收群信令消息的小区X的可用的RACH发送资源，即“RACH_RESOURCE_X”。
公式1BOW_X_Y＝f(NO_UE_X_Y，RACH_RESOURCE_X)根据上述公式1，“BOW_X_Y”值基于与“NO_UE_X_Y”和“RACH_RESOURCE_X”相关联的函数“f”，其中“NO_UE_X_Y”指示要通过小区X发送应答消息的UE的数目，“RACH_RESOURCE_X”指示小区X中可用的RACH发送资源。这里，可由系统建立函数“f”。
如果在小区X中使用了K个RACH，则上面的公式1中所示的小区X中的RACH资源的总量，即RACH_RESOURCE_X由下面的公式2给出。
公式2RACH_RESOURCE_X=Σk=1K(RACH_RESOURCE_k)]]>上述公式2中所示的“RACH_RESOURCE_k”表示分配给第k个RACH的RACH发送资源。“RACH_RESOURCE_k”的RACH发送资源包括符号、子信道和持续值。
因为逐个ASC地分配RACH发送资源，所以可通过下面的公式3确定分配给“ASC_i”的RACH发送资源。
公式3RACH_RESOURCE_ASC_i＝f(signature_i，subchannel_i，persistence value_i)在上述公式3中，“signature_i”表示分配给“ASC_j”的符号而“subchannel_i”表示分配给“ASC_i”的子信道。这里，子信道相应于接入时隙集并且反映了RACH资源的时序信息。此外，“persistence_i”表示分配给“ASC_i”的持续值。在一个系统中可存在最多12个子信道，并且关于一个ASC可以分配多个子信道。通过将分配给“ASC_i”的符号、接入时隙、持续值运用于任意函数“f”可确定上述公式3。这里，可由系统设置函数“f”。
类似地，如果使用H个ASC，则上述公式2中所示的RACH_RESOURCE_k由下面的公式4给出。
公式4RACH_RESOURCE_k=Σi=1H(Weight_i×RACH_RESOURCE_ASC_i)]]>在上述公式4中，“Weight_i”表示赋予“ASC_i”的权值并且指示“ASC_i”在根据群信令消息所需的RACH发送资源的总量中的比率。例如，在产生10个RACH消息的情况下，如果10个RACH消息中的3个属于“ASC_1”而其余7个RACH消息属于“ASC_2”，则“Weight_1”是0.3，“Weight_2”是0.7而其它权值是0。当计算BOW值时，RNC逐个ASC地参考RACH使用历史并且可以计算每个ASC的权值。
定义上述“RACH_RESOURCE_X”的各种元素是被RNC识别的值并且可视必要立即产生。上述函数需要适当定义并且依赖于系统的状态。
下面将描述作为示例的用于使用特定值确定BOW_X_Y值的过程。
在假设在小区X中存在一个RACH，在该RACH上配置了ASC 0到ASC7的共8个ASC的情况下，分配给ASC的RACH发送资源如下。
即，将“a”个相同符号和“b”个子信道分配给ASC的每个。ASC 0的持续值是“1”，其余ASC的持续值是“p”。ASC的权值同为“1/8”。即适当地使用所有的ASC。
如果每个ASC上的RACH发送资源，即RACH_RESOURCE_ASC被定义为每个ASC的符号数目、子信道数目和持续值的乘积，则RACH_RESOURCE_ASC_0＝a*(b/12)*1。这里，“12”是子信道的总数，“1”是ASC 0的持续值。此外，RACH_RESOURCE_ASC_i(其中i＝1～7)＝a*(b/12)*p。
这样，RACH_RESOURCE＝SUM[i＝0～7][Weight_i*RACH_RESOURCE_ASC_i]
＝(1/8)*SUM[i＝0～7][a*(b/12)*p_i]＝(1/8)*8*a*(b/12)*[(1+7p)/8]此外，上面的公式1中所示的“BOW_X_Y”可具体地表示为下面的公式5。
公式5BOW_X_Y=z×NO_UE_X_YRACH_RESOURCE]]>在上述公式5中，优选的是“BOW_X_Y”与每个小区中通过RACH发送消息的UE的数目成正比，而与每个小区上可用的RACH发送资源成反比。
在上述示例的情况下，“BOW_X_Y”可表示如下。
BOW_X_Y＝z*NO_UE_X_Y/[a*b*(1+7p)/96]这里，“z”是任意常数并且是为将“BOW_X_Y”调整到适当量所必需的系数值。
再次参考图5，在步骤502，UE使用在上面的步骤501接收到的“BOW_X_Y”产生后退值。后退值作为R[BOW_X_Y]被产生并且以无线电帧为单位被产生。在上面的步骤502 R[BOW]是从具有相同的选择概率的0到BOW值的整数中选择的一个值。在相应于“0”到“BOW_X_Y”值之间的值的时间周期期间随机选择接收对于MBMS服务Y的群信令消息的UE的RACH发送时间点。接收群信令消息的UE确定没有分配上行链路专用信道并且前进到步骤503从而可通过RACH发送应答。在执行下面的步骤503到508之前，UE等待与在上面的步骤502产生的后退值相应的无线电帧数目的时间周期。
图5中所示的上面的步骤503到508和图4中所示的上面的步骤402到407相同。即，在步骤503，UE使用与要通过RACH发送的数据流相应的ASC的持续值执行“p”测试。如果成功执行了“p”测试，则UE前进到步骤504。另一方面，如果“p”测试失败，则UE等待预定的时间然后重新执行“p”测试。
在步骤504，UE使用从相应ASC的可用符号中选择的一个符号对RACH前导码编码，并且以预定的初始功率发送编码后的前导码。在步骤505，UE监视AICH。如果没有检测到应答消息，则UE前进到步骤507。UE重新选择相应ASC的可用符号之一，用预定的步长增加发送功率，并且返回到步骤504。UE重新发送RACH前导码。
如果从AICH检测到ACK信号，则UE前进到步骤506，从而UE发送RACH数据。另一方面，如果从AICH检测到NACK信号，则UE前进到步骤508。UE等待“NBO_1*10毫秒”的时间周期然后返回到步骤503。
图6示出了本发明的优选实施例中所需的消息的流程。
参考图6，在步骤601，SGSN在提供服务的同时确定是否必须对于MBMS服务执行群信令操作。例如，当期望接收通知应答从而可以识别期望接收特定MBMS服务的UE时，SGSN通过Iu接口发送NOTIFICATION消息到RNC。
用“群信令消息_Iu(group signaling message_Iu)”602表示从SGSN产生并且通过Iu接口发送到RNC的群信令消息。群信令消息_Iu 602包含下面的元素1.群信令消息_Iu 602包含根据其类型和用途插入其中的典型参数，例如，NOTIFICATION消息中的MBMS服务标识符和传呼理由。
2.群信令消息_Iu 602包含与相应的MBMS服务相关联的处于无线电资源控制(radio resource control，RRC)连接模式下的UE列表，并且该UE列表被存储在RNC中。如果已经存储了该UE列0表，则群信令消息_Iu 602不包含该UE列表。
3.群信令消息_Iu 602包含与相应的MBMS服务相关联的处于空闲模式下的UE所位于的RNC的RA的列表和位于每个RA中的处于空闲模式的UE的数目。该RA是与当处于空闲模式下的UE移动到新RA时要执行的位置注册更新相关联的区域。RA包括多个小区。RNC识别RA和小区之间的关系或者识别组成特定RA的小区。
在步骤603，RNC确定是否必须执行群信令(group signaling，GS)。在其中RNC已从SGSN接收到群信令消息_Iu 602或者为自身需要确定的情况下执行该确定。前者的情况相应于NOTIFICATION消息发送，后者的情况相应于改变提供MBMS的无线电载体的情况。
如果在步骤603 RNC确定需要群信令，则在步骤604 RNC确认用于群信令的小区的“NO_UE_X_Y”。这里，“NO_UE_X_Y”被计算为表示处于连接模式下的UE的数目的“NO_UE_X_Y_CONNECTED”与表示处于空闲模式下的UE的数目的“NO_UE_X_Y_IDLE”的和。
RNC逐个小区地对包含在接收自SGSN的UE列表中的UE进行分类，并且将位于小区X中的UE的数目视为“NO_X_Y_CONNECTED”。
此外，RNC如下使用接收自SGSN的“RA_NO_UE”估计“NO_UE_X_Y_IDLE”的值。
首先，如果包含小区X的RA用“RA_X”表示，位于“RA_X”中的处于空闲模式下的UE的数目用“RA_X_NO_UE”表示，而包含在“RA_X”中的小区数目用“RA_X_NO_CELL”来表示，则“NO_UE_X_Y_IDLE”是“RA_X_NO_UE”值除以“RA_X_NO_CELL”值后的结果值。
在产生“NO_UE_X_Y”的值之后，在步骤605 RNC使用上述“BOW_X_Y”决定方法，即参考上述公式5产生“BOW_X_Y”。
如果用“群信令消息_Uu(group signaling message_Uu)”606表示要通过Uu接口发送的群信令消息，则RNC将下述参数包含在群信令消息_Uu 606中。Uu接口是UE和UTRAN之间的接口。[多媒体广播/组播架构和功能描述状态2的细节在第3代伙伴计划(3GPP)技术规范(TS)23.246中。]群信令消息_Uu 606包括NOTIFICATION消息、MBMS RBSETUP消息等等。
1.群信令消息_Uu 606包含根据其类型和用途插入的典型参数，例如，NOTIFICATION消息中的MBMS服务标识符和呼叫理由。
2.群信令消息_Uu 606包含在步骤605产生的“BOW_X_Y”值。
一旦接收到群信令消息_Uu 606，在步骤607 UE使用其中包含的“BOW_X_Y”的值产生后退值，然后等待与所产生的后退值相应的时间周期。在步骤608，UE开始执行RACH发送操作。
接下来，将参考图7描述根据本发明实施例用于使得RNC能够产生“BOW_X_Y”值的过程。即，将参考图7详细描述如图6所示的用于使得RNC能够决定“BOW_X_Y”值的过程。
如上所述，作为为适当计算和确定“BOW_X_Y”值所必需的两个元素计算了“RACH_RESOURCE”值和“NO_UE_X_Y”值。
“RACH_RESOURCE”值指示当前可用的RACH的数目，“NO_UE_X_Y”值指示要通过RACH做出应答的UE的数目。这样，如公式5所示的那样，优选的是设置“BOW_X_Y”值使得“BOW_X_Y”与UE的数目成正比而与RACH的数目成反比。
参考图7，在步骤700计算对于每个ASC的“RACH_RESOURCE_ASC”值。这时，关于分配给所有ASC的子信道计算“RACH_RESOURCE_ASC”值。然后，在步骤702 RNC给“RACH_RESOURCE_ASC”值赋予权值，并且计算包含权值的“RACH_RESOURCE_ASC”值的和，从而产生了“RACH_RESOURCE”值。
为了产生作为为确定“BOW_X_Y”所必需的另一元素的“NO_UE_X_Y”值，分别在步骤704和706计算“NO_UE_X_Y_CONECTED”值和“NO_UE_X_Y_IDLE”值。因为难于直接产生“NO_UE_X_Y_IDLE”值，所以使用“RA_NO_UE”值估计“NO_UE_X_Y_IDLE”值是优选的。
在步骤708，随着将所产生的“NO_UE_X_Y_CONNECTED”值和“NO_UE_X_Y_IDLE”值相加计算得到“NO_UE_X_Y”值。结果，在步骤710通过使用所产生的“RACH_RESOURCE”值和“NO_UE_X_Y”值计算上述公式5产生了“BOW_X_Y”值。
接下来，将参考图8描述消息交换操作。相同的标号被赋予图8和图2所示的相同的操作。因为已参考图2描述了相同的操作，因此对其将不详细描述。
在步骤800，核心网络(CN)向预订MBMS的UE执行服务通告从而可以提供MBMS的特定服务。在步骤201和202，SGSN收集来自UE的对于MBMS服务Y的ACTIVATE MBMS PDPCONTEXT REQUEST消息，并且发送ACTIVATE MBMSPDPCONTEXT ACCEPT消息到UE。在步骤801，SGSN逐个RNC地更新UE列表和“RA_NO_UE”信息。在步骤802，SGSN发送NOTIFICATION消息到RNC。NOTIFICATION消息包含经更新的UE列表和“RA_NO_UE”信息。
在步骤803，RNC参考UE列表和“RA_NO_UE”信息、产生“NO_UE_X_Y_CONNECTED”值和“NO_UE_X_Y_IDLE”值、在计算“BOW_X_Y”值后通过Uu接口发送NOTIFICATION消息。
在步骤205，期望接收MBMS服务Y的UE分别使用“BOW_X_Y”值产生后退值、等待与所产生的后退值相应的时间周期、并开始执行RACH发送操作。即，如果RACH前导码发送是成功的，则每个UE发送NOTIFICATIONRESPONSE消息。
在步骤804，SGSN接收来自UE的NOTIFICATION RESPONSE消息、更新UE列表和“RA_NO_UE”信息、发送MBMS RBASSIGNMENT REQUEST消息。这里，该消息包含经更新的UE列表和“RA_NO_UE”信息。
当接收到MBMS RB ASSIGNMENT REQUEST消息时，在步骤803 RNC产生“BOW_X_Y”值。在步骤805 RNC发送包含所产生的“BOW_X_Y”值的MBMS RBSETUP消息。在步骤806，每个UE使用所产生的“BOW_X_Y”值产生后退值、等待相应于后退值的时间周期、发送MBMS RBSETUPCOMPLETE消息。在步骤209 RNC发送MBMS RBASSIGNMENT RESPONSE消息到SGSN。在步骤807使用所分配的RB传输MBMS数据。根据本发明优选实施例，在步骤802或804可由RNC初始化表示处于连接模式的UE数目“NO_UE_X_Y_CONNECTED”和表示处于空闲模式的UE数目的“NO_UE_X_Y_CONNECTED”。在初始化参数之后，群信令消息_Iu仅包含不同于UE列表中先前值的信息和“RA_NO_UE”值。在这种情况下，使用了相应的参数从而可以发送群信令消息_Iu。
在根据本发明通过随机接入信道(RACH)等发送来自多个UE的上行链路消息，尤其是在其中频繁地同时通过RACH发送上行链路消息的多媒体广播/组播服务(MBMS)中的情况下，可以减轻当同时发送上行链路消息时在传统系统中的破坏性且不可挽救的RACH上的冲突和拥塞。
虽然出于说明性目的已公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解各种修改、添加和替换是可能的而不背离本发明的范围。据此，本发明并不限于上述实施例，而是本发明由所附的权利要求和它们等价物的全部范围来限定。
权利要求
1.一种用于在用户设备(UE)需要应答一个群信令消息时使得无线电网络控制器(RNC)能够控制UE对移动通信系统的随机接入的方法，该移动通信系统包括用于与位于多个小区内的UE执行无线电通信的节点B、控制节点B的RNC、连接RNC并且通过RNC发送来自核心网络的广播/组播服务数据到UE的服务节点(SGSN)，所述方法包括下述步骤从服务节点接收指示与群信令相关联的UE的数目的信息；当需要群信令时，通过参考UE的数目计算后退窗口值，该后退窗口值指示为控制UE的随机接入所必需的后退范围；以及将计算得到的后退窗口值包含在群信令消息中并且发送包含后退窗口值的群信令消息到UE。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述计算后退窗口值的步骤是通过参考每个小区中UE的数目和可分配用于随机接入的资源量来执行的。
3.如权利要求1所述的方法，还包括下述步骤从服务节点接收关于群信令所加入的UE的列表和指示位于包含所加入的UE所位于的小区的路由区域中的UE的数目的信息；根据UE列表计算指示处于连接模式的UE的数目的第一值；通过用包含在路由区域中的小区数目除位于路由区域中的UE的数目计算指示处于空闲模式的UE的数目的第二值；以及将第一值和第二值相加并且计算与群信令相关联的UE的数目。
4.如权利要求2所述的方法，还包括下述步骤利用多个符号、多个接入时隙集、持续值计算每个小区中可分配用于随机接入以发送群信令消息的资源量。
5.如权利要求2所述的方法，其中通过用资源量除UE的数目并且将相除的结果乘以预定权值来计算后退窗口值。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述群信令消息是用于广播/组播服务的群传呼消息或无线电载体建立消息。
7.一种用于在用户设备(UE)需要应答一个群信令消息时使得用户设备能够进行对移动通信系统的随机接入的方法，该移动通信系统包括用于与位于多个小区内的UE执行无线电通信的节点B、控制节点B的无线电网络控制器(RNC)、连接RNC到核心网络(CN)并且通过RNC发送来自CN的广播/组播服务数据到UE的服务节点，所述方法包括下述步骤接收包含根据UE所位于的小区的每个确定的预定的后退窗口值的群信令消息；当需要对群信令消息的应答时，在基于后退窗口值的范围内随机选择后退值；以及等待与随机选择的后退值相应的时间周期，并且通过随机接入信道发送对群信令消息的应答消息。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述随机选择后退值的步骤是通过将具有相同选择概率的“0”至后退窗口值中的一个整数确定为后退值来执行的。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述群信令消息是用于广播/组播服务的群发传呼信息或者无线电载体建立消息。
10.一种用于在移动通信系统中当用户设备(UE)需要应答一个群信令消息时使得UE的随机接入能够受控的方法，该移动通信系统包括用于与位于多个小区内的UE执行无线电通信的节点B、控制节点B的无线电网络控制器(RNC)、连接RNC到核心网络(CN)并且通过RNC发送来自CN的广播/组播服务数据到UE的服务节点，所述方法包括下述步骤从服务节点接收指示与群信令相关联的UE的数目的信息；当需要群信令时，参考包含在所接收到的信息中的UE的数目，并且计算后退窗口值，该后退窗口值指示为控制UE的随机接入所必需的后退范围；发送包含计算得到的后退窗口值的群信令消息到UE；允许UE分别响应于群信令消息在基于后退窗口值的范围内随机选择后退值；以及允许UE分别等待与随机选择的后退值相应的时间周期，并且通过随机接入信道发送对群信令消息的应答消息到RNC。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述计算后退窗口值的步骤是通过参考包含在接收到的信息中的UE数目和在特定小区中可分配用于随机接入的资源量来执行的。
12.如权利要求10所述的方法，还包括下述步骤允许RNC从服务节点接收关于群信令所加入的UE的列表和指示位于包含所加入的UE所位于的小区的路由区域中的UE的数目的信息；以及允许RNC根据UE列表计算指示处于连接模式的UE的数目的第一值、通过用包含在路由区域中的小区的数目除位于路由区域中的UE的数目计算指示处于空闲模式的UE的数目的第二值、将第一值和第二值相加、计算与群信令相关联的UE的数目。
13.如权利要求11所述的方法，还包括下述步骤允许RNC利用多个符号、多个接入时隙集、持续值计算每个小区中可分配用于随机接入以发送群信令消息的资源量。
14.如权利要求11所述的方法，其中通过用资源量除UE的数目并且将相除的结果乘以预定权值来计算后退窗口值。
15.如权利要求10所述的方法，其中所述随机选择后退值的步骤是通过将具有相同选择概率的“0”至后退窗口值中的一个整数确定为后退值来执行的。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述群信令消息是用于广播/组播服务的群发传呼消息或无线电载体建立消息。
17.一种用于在移动通信系统中当用户设备(UE)需要应答一个群信令消息时使得UE的随机接入受控的方法，该移动通信系统包括用于与位于多个小区内的UE执行无线电通信的节点B、控制节点B的无线电网络控制器(RNC)、连接RNC到核心网络(CN)并且通过RNC发送来自CN的广播/组播服务数据到UE的服务节点，所述方法包括下述步骤允许服务节点逐个路由区域地更新加入要求群信令的服务中的处于连接模式的UE的列表和加入到要求群信令的服务中的处于空闲模式的UE的数目；以及发送来自服务节点的群信令请求消息到RNC从而可以提出要求应答的群信令请求，该群信令请求消息包含逐个路由区域的UE列表和指示UE的数目的信息。
18.如权利要求17所述的方法，还包括下述步骤允许RNC逐个路由区域地参考UE列表和UE的数目、计算指示用于UE的随机接入的后退范围的后退窗口值、将计算得到的后退窗口值包含在群信令消息中、发送包含计算得到的后退窗口值的群信令消息。
19.如权利要求17所述的方法，还包括下述步骤允许RNC根据UE列表计算指示处于连接模式的UE的数目的第一值、通过用包含在路由区域中的小区的数目除位于路由区域中的UE的数目计算指示处于空闲模式的UE的数目的第二值、将第一值和第二值相加、计算与群信令相关联的UE的数目。
20.如权利要求19所述的方法，还包括下述步骤允许RNC利用多个符号、多个接入时隙集、持续值计算每个小区中可分配用于随机接入以发送群信令消息的资源量，通过用资源量除UE的数目并且将相除的结果乘以预定权值来计算后退窗口值。
21.如权利要求17所述的方法，还包括下述步骤允许UE分别响应于群信令消息在基于后退窗口值的范围内随机选择后退值；以及允许UE分别等待与随机选择的后退值相应的时间周期、通过随机接入信道发送对群信令消息的应答消息到RNC。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述UE分别将具有相同选择概率的“0”至后退窗口值中的一个整数确定为后退值。
23.如权利要求21所述的方法，其中在发送应答消息之前所述UE分别等待与所选择的后退值的无线电帧的数目相应的时间周期。
24.如权利要求18所述的方法，其中所述群信令消息是用于广播/组播服务的群发传呼消息或无线电载体建立消息。
全文摘要
一种用于在移动通信系统中控制UE的随机接入的方法。该移动通信系统包括节点B、RNC和提供指示与群信令相关联的UE的数目的信息到RNC的服务节点。当UE应答群信令时，RNC参考UE数目、计算指示为控制UE的随机接入所必需的后退范围的后退窗口值、将计算得到的值包含在群信令消息中、并发送该消息到UE。UE分别在基于后退窗口值的范围内随机选择后退值、等待相应于该值的时间周期、并发送应答消息。因而，可以减轻无线电消息的冲突和拥塞。
文档编号H04B7/26GK1723638SQ200480002037
公开日2006年1月18日 申请日期2004年1月7日 优先权日2003年1月10日
发明者金成勋, 李国熙, 崔成豪 申请人:三星电子株式会社