用户站接入移动无线系统网络的方法 本发明涉及一种将用户站接入移动无线系统网络的方法。
在无线通信系统中信息(例如语音，图像或其他数据)借助电磁波通过无线接口传输。无线接口由基站和用户站之间的连接形成，其中用户站可以是移动站或者位置固定的无线站。因此电磁波的辐射通过载波频率实现，该载波频率位于为每一种系统所提供的频带上。对于将来的无线通信系统而言，例如UMTS(全球移动通信系统)或者其他的第3代系统，频率位于大约2000MHz的频带上。
对于第三代移动无线系统，提供了两种模式，其中规定了一种模式FDD-模式(频分复用)以及另一种模式TDD-模式(时分复用)。在TDD-模式中，区分为称为具有3.84Mcps的高码片率-模式(HCR)和称为具有1.28Mcps的低码片率模式(LCR)。进一步，非常类似的移动无线系统为中国市场发展提供了LCR-TDD-模式，即所谓的TD-SCDMA系统(时分同步码分多址)。
本发明的任务是，在所述的移动无线系统中实现一种用户站接入移动无线系统网络的灵活而有效的方法，该任务通过权利要求1的特征来实现。
根据本发明的接入方法中提供了两级方法。在第一步骤中，可能的是，用户站在上行方向实现同步以及通过网络的签名和脉冲串之间地交换来调节发送动率电平。在第二步骤中，用户站通过相应的物理接入信道发送接入报文，因此能够有利地避免了在这些信道上的冲突。
考虑到接入信道的有效载荷的要求，接入报告能够特别地为一到四子帧长，以及物理接入信道特别地包括扩频因子4，8，和16。为了能够有效利用例如快速物理接入信道的资源，为其分配多于一个的物理接入信道。接入物理接入信道因此能够仅仅通过例如在特定的子帧上成为快速物理接入信道。
下面参照附图进一步描述本发明的优选实施例。
其中：
图1示出了无线通信系统的方框图，
图2示出了TDD-LCR无线接口结构的示意图，
图3示出了具有PRACH的实例，
图4示出了具有两个PRACH的实例，
图5示出了具有四个PRACH的实例，以及
图6示出了具有两个PRACH的另一个实例。
图1示出了移动无线系统的部分。移动无线系统由多个移动交换中心MSC和分别包括一个或多个与移动交换中心MSC连接的基站系统BSS(基站子系统)组成，其中MSC属于一个交换网络(SSS-交换子系统)并相互连接形成网络或者接入到固定网，。一个基站系统BSS为了无线技术资源的分配至少还包括一个设备RNC(RNC-无线网络控制器)以及至少一个也与相应的每个RNC连接的基站NB(节点B)。基站NB能够通过无线接口连接到用户站UE(用户设备)，例如移动站或其他移动和固定的终端。通过每一个基站NB至少形成一个无线小区。无线小区的大小一般通过具有确定的发送功率的基站NB发送的公共信道(BCH-广播信道)的作用范围确定。
图2示出了用于具有1.28Mcps的LCR-TDD-模式的帧结构。该帧结构不同于具有3.84Mcps的HCR-TDD-模式的帧结构，以便可以处理在HCR-TDD-模式中不使用的物理层。
一具有10ms长的帧即由其与UMTS系统的其他所述FDD-和TDD-HCR-模式兼容被分为每一个具有5ms长的两个子帧。在通常操作模式中，每一个子帧包括两个切换点以在传输设备上切换。第一切换点固定布置在子帧中并跟随第一时隙Ts0，另一个布置在具有BCH(广播信道)的下行方向P-CCPCH(主公共控制物理信道)中。第二个切换点可以例如根据在每一个传输设备中的实际通信负荷灵活地布置在剩余的时隙Ts1到Ts6内。
DwPTS(下行链路导频时隙)传输DwPCH(下行链路导频信道)和在上行方向用于与用户站UE同步。特别长的保护时间GP需要用于支持较大无线小区。UpPTS(上行链路导频时隙)传输UpPCH以及用于用户站接入网络过程的第一步骤。在UpPTS中有八个可能的SYNC-UL-代码，在上行方向中传输的用户站从中选择一个代码用于第一次同步接入或重新建立同步。UpPCH表达上行方向的唯一信道，所述信道并不以在基站上的高测度来被同步。
当高层请求在RACH(随机接入信道)上传输报文时，将每次实施下文描述的物理接入方法(随机接入)。在物理层(层1)实施的接入方法通过在更高层中的RRC(无线资源控制)和MAC(介质访问控制)的操作单元(原始的)来控制。
首先示例性地描述随机接入的准备。
当用户站UE位于所谓的空闲模式时，该用户站保持下行链路同步并在各个BCH中从基站读取BCH发送广播或必要和可能的邻近无线小区的系统信息。由在DwPCH中使用的SYNC_DL-代码用户站UE取得8个SYNC_UL-代码(符号)的代码组，所述签名被分配随机接入的UpPCH。总共给出256种不同SYNC_UL-序列，其中SYNC_UL-序列编号除以8得到SYNC_DL-序列号。对PRACH信道(物理随机接入信道)、FPACH信道(快速物理接入信道)以及承载逻辑信道FACH(正向接入信道)S-CCPCH信道的说明，如：代码、扩频因子，中缓码(Mittambeln)、时隙在BCH上反复发送。用户站UE接收这些BCH信息并加以估计。据此，用户站UE通过发送SYNC_UL-序列知道，哪一种FPACH-，PRACH-和CCPCH-资源将用于接入。所述的物理接入方法从请求MAC-子层的所谓PHY-Data-REQ-操作单元(物理数据请求)开始。
但是在能够开始接入方法之前，物理层1通过所谓的CPHY-TrCH-Config-REQ-报文(公共物理传输信道配置请求)从RRC层接收以下信息：
-在符号和FPACH；FPACH和PRACH；PRACH和CCPCH之间分配，包括每个提及的物理信道的参数值。
-将FPACHi(FPACH编号i)所属的RACH-报文的长度Li或者传输块相应于5ms、10ms或者20ms长的时间长度的子帧1、2或者4子帧进行配置。
应该注意到，可以分配NRACHi PRACH FPACHi。允许的最大的NRACHi即分配给第I个FPACH所属的PRACHs的最大数长度LI相等。
-可支配的用于每一个所谓的接入服务等级(接入服务等级-ASC)UpPCH-子信道。应该注意到，UpPCH-子信道通过符号或者符号子集以及子帧号来定义。
-用于PRACH-报文的传输格式参数的数据组。
-在UpPCH中重复符号发送或者发送的最大数量“M”。
-子帧的最大数量“WT”，其中等待发送信号的网路确认。
这个数量可以位于1和4之间，其中通过层1支持最大值4计为子帧。
-基站NB签名的开始-发送功率(签名初始功率)以及接收功率。
-步长(步长UpPCH)(以dB计算)，为的是在每次重复发送SYNC-UL-Burst之前提高功率电平。
对上述参数应当注意，即在开始每次更高层的物理接入方法之前可以必要地更新。
通过每次引入物理接入方法，层1将进一步从更高层(MAC)接收以下信息：
-用于将采用的应用传输格式的特定PRACH-报文。
-用于特定接入方法的具有时间量(定时)和功率电平指示的接入服务等级(ASC)。
-用于传输数据(传输块集-传输块组)。
用户站UE和网络侧的物理接入方法将如下面所述执行。
在用户站侧：
-将用于签名重复传送的计数器设为M。
-设置签名发送功率，即基站NB期望的UpPCH接收功率为签名的信令起始发送功率(签名初始化功率)。
-从可供支配给定接入服务等级支配的子信道中随机选择UpPCH子信道。因此这种随机功能有利的是，即选择每一个具有相同几率的允许的选择可能性。
-采用所选出的具有签名所设定功率的UpPCH子信道传输签名。
-在发送签名后，监听后继WT子帧中相应FPACH信道，以接收网络的确认。用户站UE通过选择的UpPCH读取仅仅在子帧中复合的FPACHi，并符合下面的公式
(SFN‘mod L)＝nRACHi，nRACHi＝0，....，NRACHi-1
为此可替换也可以为：
(SFN’mod NRACHi)＝nRACHi，nRACHi＝0，...，NRACHi-1
SFN’是收到的子帧数量的子帧计数。为了开始具有系统帧数量SFN＝0的帧而设置子帧号为0。
-当位于默认时间内时，没有接收到任何有效的响应，用于重复传输签名的计数器计数降低1。然后通常当该计数器计数还大于0时，将期望的UpPCH接收功率提升步长UpPCH和/或重复步骤3。对于这种情况，向MAC子层上报告没有成功接入。
-通过在给定时间接收有效的响应执行以下的步骤：
a)在FPACHi接收说明中设置时间指示和相应的网络的发送功率电平值。
b)在子帧中发送相应的PRACH接入报文(RACH报文)，在签名确认之后两个子帧作为导引子帧。另外，对于两个子帧在确认之后的子帧数量是奇数的情况下，对于下面两个子帧，在接收确认之后发送RACH三个子帧。当满足以下等式时，相应的PRACH是分配给FPACHi的第RACHi PRACH：
(SFN’mod L)＝nRACHi
为此可替换地可以为：
(SFN’mod NRACHi)＝nRACHi
这里，SFN’是到达的或者网络侧确认接收的子帧号。
在这种情况下，既不在UpPCH上也不在PRACH上，发送功率电平会超过网络初始值。
在网路侧：
-基站NB仅仅在子帧传输分配给的传输UpPCH的FPACHi，并满足以下公式
(SFN’mod L)＝nRACHi，nRACHi＝0，....，NRACHi-1
-基站NB确认没有UpPCH，将传输首先多于WT子帧。
关于有效签名接收：
-在UpPCH第一时间路径上测量接收的相对于参考时间Tref的时间偏差，并通过在相应的FPACH上传输FPACH脉冲来确认接收的签名。
关于RACH接收
-基站NB放弃没有被确认的所接收PRACH。
-对于这种情况，即确认的RACH不是成功地接收，基站NB发信令给该RNC(无线网络控制器)。
-对于RACH成功接收的情况，基站NB在RNC进一步控制RACH报文的内容。因此RNC接着通过ACK(确认)，NACK(否定确认)的发送信令或者报文处理决定。
接入方法的实例在图3到图6中描述。
图3示例性示出了一个RACH脉冲串或者一个PRACH的情形，其中WT＝4，L＝1以及扩频因子SF4用于PRACH。从图表中明显地看出，即用户8的RACH没有得到满足，因为从UpPCH已经有多于5个的子帧。
图4示例性示出了两个RACH脉冲或者两个PRACH的情形，其中WT＝4，L＝2以及扩频因子SF8用于PRACH。从图表中明显地看出，即用户8的RACH没有得到满足，因为从UpPCH已经有多于5个的子帧。
图5示例性示出了四个RACH脉冲或者四个PRACH的情形，其中WT＝4，L＝4以及用于PRACH的扩频因子SF16。从图表中明显地看出，即用户8的RACH没有得到满足，因为从UpPCH已经有多于5个的子帧。
图6最后示例性示出了四个RACH脉冲或者两个PRACH的情形，其中WT＝4，L＝4以及用于PRACH的扩频因子SF16。从图表中明显地看出，即FPACH仅仅在子帧0，1，4，5，8，9，...使用，因为这些子帧对应所使用的RACH资源。相反在子帧0不使用FPACH，因为没有UpPCH使用它。通过相同的方式，在子帧8，9不使用FPACH，因为UpPCH在最后4个子帧中不使用这些子帧。用户4，5，6，7没有得到满足，因为这些用户将无条件导向RACH。在这种情况下即满足的太晚，由于从UpPCH已经有多于4个的子帧，所以用户8没有得到满足。
除了所述的正常接入过程中由多个用户站在相同时间上接入可能带来干扰。在这种情况下，其中很可能发生冲突或者例如提供了恶劣的传播途径，基站NB在通常情况下或者不传输FPACH或者不接收SYNC_UL。在这种情况下，用户站UE也绝对不能从基站NB获得响应。用户站UE因此基于新的测量来调整发送时间和发送功率电平，以及在随机选择延迟之后重新发送SYNC_UL。这里，在每次重发中从用户站UE不受限制地选择SYNC_UL脉冲串。
基于根据本发明的两个阶段开始在UpPCH上产生具有最大几率的冲突。相反RACH资源实际上不会发生冲突。通过这两个阶段方案有利的是，在与上行方向的相同时隙中，将RACH资源与常规通信一起共同地处理。