[发明专利]用于在蜂窝电信系统中随机接入的方法、用户设备和无线电基站

说明书

发明技术领域

本发明涉及一种蜂窝通信系统，更特别地，本发明涉及一种用于随机接入过程的方法并涉及一种适于执行该过程的用户设备。

相关技术描述

为了在加电之后登记，用户设备—在进一步的描述中被称为UE(也叫做移动终端)必须接入蜂窝网络。最初，UE将会扫描频带以查找将揭示网络标识和附加网络信息的广播控制信道(BCCH)。UE将会经由BCCH在频率和时间上同步到网络。接着，UE将必须在上行链路中发送消息以向网络通知它的存在。因此，需要随机接入过程。物理随机接入信道(PRACH)被定义，其中UE能够在物理随机接入信道上发送随机接入(RA-)请求消息。由于网络不能控制这些最初的上行链路传输，所以根据定义PRACH是由小区内所有UE共享的基于连接的信道。在BCCH消息中指示PRACH的结构，例如频率、时间并且可能有编码。

图1是由第一节点B NB1服务的小区的视图，并且另外公开了该小区内的两个UE 11。在加电时，小区内的任何UE 11将会查找第一节点B NB1的BCCH，并在第一节点B NB1所支持的PRACH上接收信息。通过接收类似BCCH的下行链路信道，UE 11能够获得到第一节点B NB1的粗略的下行链路定时。

然而，由于到第一节点B NB1的距离d是未知的，所以在第一节点B NB1处的传输与UE 11中的接收之间存在未知的传播延迟。同样的延迟也会出现在上行链路中。因此存在往返延迟不确定性。小区边缘上的UE的往返延迟比接近第一节点B NB1的UE 11的往返延迟更大。因此，UE 11发送的RA请求的接收相对于上行链路业务和控制信道的定时可能会延迟。因此，PRACH时隙包括保护时段(guard period)，该保护时段是为了解决延迟不确定性。图2a是PRACH时隙以及在其内发送的两个RA请求的时间图。从接近第一节点B NB1的UE 11发送的RA请求将会在时隙的开始到达，而从在小区边界处的UE 11发送的RA请求将会正好在时隙结束之前完成。

一旦已经接收到RA请求，第一节点B NB1就能够通过比较其传输实例(instance)与RA请求接收实例来估计传播往返延迟。然后，它将会在下行链路控制信道上使用时间校准(time alignment TA)消息来指示UE11提前其传输，以使得接收将会与其它UE 11所使用的其它上行链路信道对准。一旦UE 11在上行链路上同步，则在时隙系统中的时隙或子帧之间只需要很小的保护时段来解决漂移和减少下行链路内TA消息的数量。

随机接入过程不仅仅在加电时使用。处于空闲模式的UE 11通常被锁定到下行链路控制信道。然而，由于节省功率的原因，在空闲模式下，它将不会发送上行链路传输。因此，第一节点B NB1没有要发送的TA信息，并且UE 11失去其上行链路同步。当需要进行呼叫时，UE 11将会再次经由PRACH来接入网络，以便首先进行时间同步。

美国专利申请公布US2002/0131379(D1)涉及一种CDMA通信系统，其中上行链路传输和下行链路传输共享相同物理频率信道。这也称为TDD(时分双工)系统。D1在其背景技术部分讨论了在TDD系统中校正上行链路传输定时的必要性，以便避免上行链路传输干扰下行链路传输。D1还公开了UE 11在向网络登记之前根据路径损耗来计算到节点B的距离，所述路径损耗进而取决于下行链路传输衰减。在估计了到节点B的距离之后，UE移动UpPTS(上行链路导频时隙)信号的传输点，以使得节点B能够在UpPTS的起始边界点接收UpPTS信号。

D1还公开了节点B接收UpPTS信号并确定是否已经正好在其UpPTS周期接收到UpPTS信号。如果存在时间差，则节点B通过前向物理接入信道(FPACH)向UE 11发送传输点校正值。当通过FPACH接收到传输点校正值时，UE 11就在根据所接收到的传输点校正值而校正的传输点来传送RACH消息(RA请求)。也就是，UE利用通过FPACH接收到的传输点校正值来确定RACH消息的传输点。

大多数蜂窝系统基于FDD(频分双工)，而不管诸如FDMA、TDMA、CDMA或OFDM之类的多个接入技术。在FDD系统中，RA-请求是第一上行链路传输，节点B能够对其进行测量，以估计与上行链路时隙的时间校准所需的校正。

当与在上行链路中具有RA请求的FDD附着过程比较时，TDD附着过程能够被视为两步骤过程，第一步骤是用于时间校正目的的UpPTS信号传输，而第二步骤是包括RA信息的RA请求传输。这两个步骤合起来对应于FDD系统中的随机接入过程。