专利名称：用于监控随机接入信道的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于获得数据的方法和设备，该数据用于在蜂窝无线电系统中观察与随机接入相关的性能。
背景技术：
当前正在第3代合作伙伴计划(3GPP)内进行制定由长期演进(LTE)和系统架构演进(SAE)概念构成的演进通用陆地无线电接入网(E-UTRAN)的工作。E-UTRAN标准化工作中的一个重要关注点是确保新的网络部署简单且操作上成本低廉。远景是新的系统应当在尽可能多的方面上是自优化和自配置的，参见NGMN， “Operator Use Cases related to SelfOrganising Networks,”ver. 1. 53,2007-04-16 禾口 3GPP TR 32. 816，Studyon Management of E-UTRAN and SAE。受益于自优化和自配置的一个方面是对随机接入信道(RACH)的管理。
图1示出了 LTE系统的架构。图1示意了 LTE架构，该LTE架构示出了在eNB之间的逻辑接口(X2)和在eNB与MME/S-GW之间的逻辑接口(Si)。在LTE中，下行链路基于正交频分复用(OFDM)，而上行链路基于被称作离散傅立叶变换扩频OFDM (DFT-S-OFDM)的单载波调制方法，参见 3GPP TR 36. 300, Evolved Universal TerrestrialRadio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRAN) ；Overall description ； Stage 2，V8. 2. 0。在以下各节中，简要描述由3GPP当前定义的LTE的随机接入过程。一些E-UTRA物理层细节在LTE中，将下行链路和上行链路传输组织为具有IOms持续时间的无线电帧。支持两种无线电帧结构 类型1，可应用于频分双工(FDD)， 类型2，可应用于时分双工(TDD)。在图2中示意了帧结构类型1。将每一个IOms无线电帧划分为十个相等大小的子帧。每一个子帧由两个相等大小的时隙构成。对于FDD，在每一个IOms间隔中，10个子帧可用于下行链路传输且10个子帧可用于上行链路传输。在频域中将上行链路和下行链路传输分开。图3示意了帧结构类型2。每一个IOms无线电帧由两个各自为5ms的半帧构成。 每一个半帧由长度0.5ms的八个时隙和三个特殊字段DwPTS、保护间隔(GP)以及UpPTS构成。DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，使得DwPTS、GP和UpPTS的总长度等于1ms。同时支持5ms和IOms交换点周期。在所有配置下的子帧1和在5ms交换点周期配置下的子帧 6由DwPTS、GP和UpPTS构成。在IOms交换点周期配置下的子帧6仅由DwPTS构成。所有其他子帧由两个相等大小的时隙构成。对于TDD，保留GP用于下行链路到上行链路的迁移。将其他子帧/字段分配给下行链路或上行链路传输。在时域中将上行链路和下行链路传输分开。
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E-UTRA的物理信道是物理广播信道(PBCH) 将已编码的BCH传输块映射到40ms间隔内的四个子帧； 盲检测40ms定时，即，不存在指示40ms定时的显式信令； 假定每一个子帧是可自解码的，即可以根据单一接收对BCH解码，假定充分良好的信道条件。物理下行链路控制信道(PDCCH)·向用户设备UE通知PCH和DL-SCH的资源分配，以及通知与DL-SCH相关的混合自动重复请求(ARQ)信息； 携带上行链路调度许可。物理下行链路共享信道(PDSCH) 携带 DL-SCH 和 PCH物理上行链路控制信道(PUCCH)·响应于下行链路传输，携带混合ARQ肯定应答/否定应答(ACK/NAK)； 携带调度请求(SR)； 携带信道质量指示符(CQI)报告。物理上行链路共享信道(PUSCH) 携带 UL-SCH。物理随机接入信道(PRACH) 携带随机接入前同步码。LTE中的随机接入过程在初始接入期间，UE寻求接入网络，以注册并开始服务。随机接入(RA)作为上行链路控制过程，使得UE能够接入网络。由于网络不能调度初始接入尝试，根据定义，RA过程是基于竞争的。冲突可能发生，并需要实现恰当的竞争解决方案。由于需要保护间隔和重传，因此在基于竞争的上行链路上包括用户数据在频谱上是没有效率的。因此，已决定将用于获得上行链路同步的随机接入突发(前同步码)的传输与用户数据的传输分开。RA过程提供两个主要用途 让UE将其上行链路(UL)定时与基站eNode B所期望的定时对准，以最小化与其他UE传输的干扰。在E-UTRAN中，UL时间对准是在开始数据传输之前的要求。 为UE提供了向网络通知其存在性的手段，且使得eNode B能够将给予UE对系统的初始接入。除了在初始接入期间的使用之外，在UE已丢失上行链路同步或当UE处于空闲或低功率模式下时，或者在UE在物理上行链路控制信道上(PUCCH)不具有专用调度请求资源时，也将使用RA。在发送前同步码之前，UE要与下行链路传输同步，并读取BCH。BCH将揭示RA时隙位于何处，可以使用哪些频段，以及哪些前同步码(序列)可用等。LTE为每一个小区提供64个前同步码。分配给小区的前同步码的集合不应与分配给相邻小区的前同步码的集合重叠，因为这可能引起前同步码检测中的错误和不确定性。如图4所示，基本的RA过程是四阶段过程
阶段1由发送随机接入前同步码构成，允许Node B估计UE的传输定时。上行链路同步是必需的，不然UE不能发送任何上行链路数据。 阶段2由网络发送定时前进命令构成，以基于在第一步骤中的到达定时的测量来校正上行链路定时。除了建立上行链路同步之外，第二步骤还向UE指派要在随机接入过程的第三步骤中使用的上行链路资源和临时标识符。 阶段3由使用类似于普通调度数据的UL-SCH从UE向网络发送信令构成。该消息的主要功能是唯一地识别UE。该信令的精确内容取决于UE的状态，例如之前UE对于网络来说是否已知。 阶段4是最终阶段，负责在多个UE尝试通过相同资源接入系统的情况下进行竞争解决。对于网络提前知道特定UE将执行随机接入过程以获取上行链路同步的情况下， 例如在切换(HO)期间，可以保留专用前同步码并将其指派给所考察的UE。在UE在阶段1 中发送该专用前同步码时，网络知道将该前同步码分配给哪个UE，且可以在检测到该前同步码时已确定该UE的身份。从而，在该场景下，不需要竞争解决，且可以减少重新开始数据传输之前的延迟。阶段1-随机接入前同步码在发送前同步码之前，UE应当同步下行链路传输，并读取BCH。BCH将揭示例如 RA时隙位于何处，可以使用哪些频段以及哪些前同步码(序列)可用。在下一个RA时隙，UE将发送前同步码。前同步码序列隐式地包括标识UE的随机 ID。LTE为每一个小区提供64个这种随机ID，且从而提供64个前同步码。如果已定义了多个RA频段，UE随机地选择其中之一。将分配给小区的序列组分为两个子组。通过选择来自特定子组的前同步码序列，UE可以给出对其资源要求和/或链路质量的单比特指示。在所期望的子组内随机选择用于前同步码的特定序列。该序列隐式地包含作为UE标识符使用的随机ID。eNode B基于已接收到的前同步码的定时来估计UE的UL定时。阶段2-随机接入响应在前同步码发送之后，UE在DL-SCH上等待RA响应消息，在层1/层2 (L1/L2)控制信道(DDCCH)上指示DL指派。与RA前同步码的接收半同步地(S卩，在窗口内)发送RA 响应消息，以允许调度器更灵活。RA响应包含 与在前同步码中出现的随机UE身份相同的随机UE身份； 用于向UE提供正确的上行链路定时的时间对准消息； 对于在阶段1中使用的特定RA资源(时间和信道)唯一的临时无线电网络临时标识符(RNTI)。对于初始接入，该临时RNTI应当用于阶段3和4 ； 针对在阶段3中在UL-SCH上发送的上行链路(UL)资源许可。如果在前同步码发送之后的特定时间之后，尚未接收到RA响应消息，则UE应当在下一个RA时隙处发送新的前同步码。在一些情况下，eNode B可以指示过载(检测到过多的前同步码)，并指示UE在再次尝试随机接入之前等待一些时间。对于新的尝试，UE应当为前同步码序列和非同步的RA频段选择新的随机参数。此外，UE将增加前同步码的功率电平，以获得类似于在宽带码分多址接入(WCDMA)系统中使用的功率渐变过程。
阶段3-第一调度UL传输在阶段3中，根据在RA响应中包含的许可，UE在其在UL-SCH上发送的消息中向网络提供唯一的标识符。UE标识符的类型(例如，C-RNTI, TMSI, IMSI或IMEI)取决于UE 在网络中被了解的程度。在初始接入的情况下，该消息是无线电资源控制(RRC)连接请求消息。在非初始接入的情况下，当UE已处于RRC_C0NNECTED时，UE标识符是C-RNTI，且由媒体接入控制(MAC)层以信号方式来发送该UE标识符。该传输使用混合自动重复请求 (HARQ)。阶段4-竞争解决第四阶段的目的是解决竞争。注意到，从第二步骤，使用相同前同步码同时执行随机接入尝试的多个UE监听相同的响应消息，且因此具有相同的临时标识符。因此，在第四阶段中，eNode B将对UE在阶段3中的UE身份进行回应。只有发现了在第四步骤中接收到的身份和作为第三步骤一部分的已发送的身份之间相匹配的终端将声明随机接入过程成功。该终端还将在上行链路中发送混合ARQ肯定应答。对于非初始接入，即当UE已处于 RRC_C0NNECTED时，在L1/L2控制信道上反映UE身份。如果尚未向UE指派C-RNTI，则将来自第二步骤的临时身份提升为C-RNTI，否则UE保留其已指派的C-RNTI。将未发现在阶段4中接收的身份和作为阶段3的一部分发送的相应身份之间的匹配的UE认为是随机接入过程已失败，且需要从阶段1重新开始随机接入过程；为前同步码序列和RA频段选择新的随机参数。不从这些终端发送混合ARQ反馈。无竞争的随机接入过程对于网络提前知道特定UE将执行随机接入过程以获取上行链路同步的情况，保留专用前同步码，并将其分配给所考察的UE。由RRC来处理针对HO的专用前同步码指派， 而由MAC来处理针对DL数据到达的前同步码分配。在UE在阶段1中发送专用前同步码时，网络知道将该前同步码指派给了哪个UE，且可以在检测到该前同步码时就已确定UE的身份。因此，不需要竞争解决，且减少在可以重新开始数据传输之前的延迟。随机接入退避过程对于随机接入过载的事件，支持随机接入退避过程。该过程避免了将使得冲突情况更加恶化的立刻的新的随机接入尝试。在过载的情况下，eNode B通过随机接入响应消息以信号方式发送退避指示符B。 未接收到包括已发送的前同步码在内的随机接入响应消息的UE在再次尝试随机接入之前将等待一段时间，该时间在0和B之间均勻分布。随机接入信道物理资源单一RA机会由时隙和固定带宽构成。RA时隙长度Tka应当容纳由UE发送的前同步码以及考虑到未知上行链路定时所需的保护间隔(GP)，参见图5。定时未对准总计6. 7 μ s/ km。3GPP已决定了最小Ims的TKA。这里，前同步码的长度为800 μ s加上大约102. 5 μ s的循环前缀。97. 5 μ s的保护时间满足了半径高达15km的小区。需要更大的保护间隔和循环前缀来容纳来自大于15km的小区的定时不确定性。这种大型小区还可以要求更长的前同步码以增加接收能量。为了支持在各种小区条件下的RA，RANl已附加地定义了 3种RA前同步码格式，其要求2ms或甚至3ms的TKA。这些较大的时隙由eNode B通过不调度连续子帧中的业务来创建。这些扩展的前同步码包含长度800 μ s部分的重复和/或更长的循环前缀。对于TDD，定义了附加的“短” RA。短RA前同步码仅持续133 μ S。由于该非常短的持续时间，该前同步码将不太可能包含循环前缀，而是将使用被称作“重叠和添加”的技术来使得频域处理成为可能，参见图5。在写入时，与该短RA的可应用性和性能相关的很多细节依然是开放的。根据3GPP，RA机会的带宽是1.08MHz (6RB)。RA前同步码使用的有效带宽是 1. 05MHz,留下在每一侧的少量频谱保护频段。这是必需的，因为在频域中将RA和常规上行链路数据分开，但是它们不是完全正交的。对于FDD系统，RA机会不在不同的频段中同时发生，而是在时间上分开。这展开了 RA接收机中的处理负载。3GPP定义了确定RA机会发生频率的RA配置。总共定义了 16 个这种配置，从每20ms —个RA机会(非常低的RA负载)到每Ims —个RA机会(非常高的RA负载)。在TDD中，并非所有的子帧都是下行链路(DL)子帧，这减少了可以分配给RA的子帧。为了在TDD配置下同样提供高RA负载，可以在单一子帧中调度多个RA机会。对于FDD，将RA机会限制在频段边缘处的物理上行链路共享信道的最外侧的6RB。图6示出了 FDD下的RA机会的TDMA/FDMA结构。此处，每次仅向RA分配一个 1. 08MHz频段，而在TDD的情况下可以分配若干频段。RA机会总是发生在物理上行链路共享信道中的与物理上行链路控制信道直接相邻的频段边缘处。在图6所示的示例中，在每一个帧中存在具有Ims长度的3个RA机会。前同步码格式图7a示出了基本随机接入前同步码的详细定时。用循环前缀(CP)对前同步码加以前缀，以使得简单频域处理成为可能。其长度在TeP+TDS = 97. 5+5 μ S = 102. 5 μ s的级别，其中Tds对应于最大延迟扩展以及Tep对应于最大往返时间。CP确保接收到的信号始终是循环的(在RA接收机中移除CP之后)，且从而可以由快速傅立叶变换(FFT)来处理。因此，“活跃的”随机接入前同步码持续时间是1000 μ s-2 -Tgp-Tds = 800 μ So RA子载波间隔是 1/800 μ s = 1250Hz。图7b到7d示出了扩展的前同步码格式。格式1具有扩展的CP，且适合半径高达大约IOOkm的小区。然而，由于没有重复发生，该格式仅适合具有良好传播条件的环境。格式2包含重复的主前同步码和大约200 μ s的循环前缀。在RA机会长度为2ms的情况下， 剩余的保护间隔是大约200 μ S。该格式支持半径高达大约30km的小区。格式3也包含重复的主前同步码和扩展的CP。使用3ms的RA机会长度，该格式支持半径高达大约IOOkm的小区。与格式1相反的，格式3包含重复的前同步码，且因此更适合具有糟糕传播条件的环LTE中的根序列LTE中的前同步码基于^idoff-Chu序列。可以在频域中将长度N的^idoff-Chu 序列表达为
权利要求
1.一种用户设备中的用于获得数据的方法，所述数据用于在蜂窝无线电系统中观察与随机接入相关的性能，其中，所述用户设备能够连接到所述系统，所述方法的特征在于以下步骤测量(1201)并存储计算要报告的测量所需的数据，生成(1203)测量报告，以及基于触发事件，发送(1205)所述测量报告。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，UE报告已发送的前同步码的数目N，并指示是否已发生竞争。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，UE报告由于前同步码检测错失而已发送的前同步码的数目Nm和由于竞争而已发送的前同步码的数目N。。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，UE报告第一随机接入尝试发生的绝对时间。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，UE报告许可接入的时间与第一随机接入尝试发生的时间之间的差值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，UE报告指示符，指示所述UE在任一前同步码发送尝试中是否已使用等于Pmax的发送功率，其中，Pmax是最大发送功率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，UE对要在无线电资源控制RRC消息中编码使用的测量和报告建立进行接收，所述RRC消息具体是RRC连接建立消息。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，将UE报告作为无线电资源控制RRC 消息来发送。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，在从所述系统接收直接请求时，按照要求发送涉及最近随机接入过程的随机接入信道RACH信息报告。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，UE报告已发送的前同步码的总数 N和由于拥塞而引起的重传的数目N。。
11.一种无线电基站中的用于获得数据的方法，所述数据用于在蜂窝无线电系统中观察与随机接入相关的性能，其中，用户设备能够连接到所述无线电基站，所述方法的特征在于以下步骤从所述用户设备接收由所述用户设备所执行的测量的报告数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，发送针对涉及最近随机接入过程的随机接入信道RACH信息报告的需求。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在无线电资源控制RRC消息中对要由所述用户设备使用的测量和报告建立进行编码发送，所述RRC消息具体是RRC连接建立消息。
14.一种适于获得数据的用户设备(105)，所述数据用于在蜂窝无线电系统中观察与随机接入相关的性能，其中，所述用户设备能够连接到所述系统，所述用户设备的特征在于用于测量并存储计算要报告的测量所需的数据的装置(107)，用于生成测量报告的装置(107)，以及用于基于触发事件发送所述测量报告的装置(107)。
15.根据权利要求14所述的用户设备，其中，UE适于报告已发送的前同步码的数目N，并指示是否已发生竞争。
16.根据权利要求14或15所述的用户设备，其中，UE适于报告由于前同步码检测错失而已发送的前同步码的数目Nm和由于竞争而已发送的前同步码的数目N。。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的用户设备，其中，UE适于报告第一随机接入尝试发生的绝对时间。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的用户设备，其中，UE适于报告许可接入的时间与第一随机接入尝试发生的时间之间的差值。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的用户设备，其中，UE适于报告指示符，指示所述UE在任一前同步码发送尝试中是否已使用等于Pmax的发送功率，其中，Pmax是最大发送功率。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的用户设备，其中，UE适于对要在无线电资源控制RRC消息中编码使用的测量和报告建立进行接收，所述RRC消息具体是RRC连接建立消息。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的用户设备，其中，UE适于将报告作为无线电资源控制RRC消息进行发送。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的用户设备，其中，UE适于响应于接收来自所述系统的直接请求，发送涉及最近随机接入过程的随机接入信道RACH信息报告。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的用户设备，其中，UE适于报告已发送的前同步码的总数N和由于拥塞而引起的重传的数目N。。
24.一种用于获得数据的无线电基站(101)，所述数据用于在蜂窝无线电系统中观察与随机接入相关的性能，其中，所述无线电基站能够连接到用户设备，所述无线电基站的特征在于包括用于从所述用户设备接收由所述用户设备所执行的测量的报告数据的装置(103)。
25.根据权利要求M所述的无线电基站，其中，所述无线电基站适于向所述用户设备发送针对涉及最近随机接入过程的随机接入信道RACH信息报告的需求。
26.根据权利要求M或25所述的无线电基站，其中，所述无线电基站适于在无线电资源控制RRC消息中对要由所述用户设备使用的测量和报告建立进行编码发送，所述RRC 消息具体是RRC连接建立消息。
全文摘要
本发明提供一种用于获得在蜂窝无线电系统中观察与随机接入相关的性能的数据的用户设备。该用户设备能够连接到该系统。为了向网络/系统提供用于观察随机接入过程的数据，用户设备测量并存储计算要报告给系统的测量所需的数据。该用户设备还生成测量报告，并基于触发事件来发送测量报告。
文档编号H04W24/10GK102342145SQ200980157660
公开日2012年2月1日 申请日期2009年10月22日 优先权日2009年3月20日
发明者克里斯蒂娜·约瑟尼尔斯, 埃里克·埃里克松, 弗雷德里克·贡纳尔松, 梅迪·阿米里乔 申请人:瑞典爱立信有限公司