СПОСОБ И ПРОЦЕДУРЫ НЕСИНХРОНИЗИРОВАННОЙ СВЯЗИ, СИНХРОНИЗИРОВАННОЙ СВЯЗИ И СИНХРОНИЗАЦИИ СВЯЗИ В РЕЖИМЕ ОЖИДАНИЯ "STAND-BY" И В СИСТЕМАХ E-UTRA
METHOD AND PROCEDURES OF NON-SYNCHRONISED CONNECTION, SYNCHRONISED CONNECTION AND CONNECTION SYNCHRONISATION IN STAND-BY MODE AND IN E-UTRA SYSTEMS

Область техники, к которой относится изобретение
[1] Настоящее описание изобретения относится к радиосвязи, и в частности к способу и процедурам несинхронизированной связи, синхронизированной связи и синхронизации связи в режиме ожидания «stand-by» в развивающейся (расширенной) универсальной наземной системе подвижной связи с радиодоступом (E-UTRA).
Уровень техники
[2] Система радио (беспроводной) связи может состоять из сети доступа и множества терминалов доступа. Сеть доступа может включать в себя точки доступа, такие как «Узлы-В» (Node В), базовые станции и т.п., которые позволяют терминалам доступа подсоединяться к сети доступа по восходящей линии связи («UL»: терминал-сеть) и по нисходящей линии связи («DL»: сеть-терминал) через каналы различных типов. Терминалы доступа могут быть пользовательскими устройствами «UE», мобильными станциями и т.п.
[3] Несмотря на то что рассматриваемые далее концепции могут быть применимы к различным типам систем связи, универсальная система подвижной связи «UMTS» будет рассмотрена исключительно в качестве примера. Типичная система «UMTS» имеет, как минимум, одну базовую сеть «CN», соединенную, как минимум, с одной с универсальной наземной сетью радиодоступа «UTRAN» (наземная сеть радиодоступа системы «UMTS»), имеющей «Узлы В», действующие как точки доступа для множества терминалов «UE».
[4] На Фиг.1 показана структура протокола радиоинтерфейса, соответствующая стандартам сетей радиодоступа третьего поколения (3GPP). Протокол радиоинтерфейса имеет горизонтальные уровни, содержащие физический уровень, уровень канала передачи данных и сетевой уровень, а также вертикальные плоскости, содержащие плоскость пользователя (U-плоскость) для передачи данных пользователя и плоскость управления (С-плоскость) для передачи управляющей информации. Плоскость пользователя представляет собой область, где обрабатывается информация о трафике пользователя, например голосовые пакеты или пакеты протокола сети Internet («IP»). Плоскость управления представляет собой область, где обрабатывается управляющая информация для взаимодействия с сетью, обслуживания, управления вызовами и т.п.
[5] Уровни протокола на Фиг.1 можно разделить на первый уровень (L1), второй уровень (L2) и третий уровень (L3) на основе трех нижних уровней стандартной модели взаимодействия открытых систем «OSI». Первый уровень (L1), а именно физический уровень «PHY», предоставляет услугу передачи информации на вышерасположенный уровень, используя различные методы радиопередачи. Физический уровень подсоединяется к вышерасположенному уровню, называемому уровнем управления доступом к среде передачи («МАС»), посредством транспортных каналов. Уровень управления доступом к среде передачи «МАС» и физический уровень осуществляют обмен данными по транспортным каналам. Второй уровень (L2) включает уровень управления доступом к среде передачи «МАС», уровень управления радиоканалом «RLC», уровень управления широковещательной/ многоадресной передачей «ВМС» и уровень протокола сходимости/конвергенции пакетных данных «PDCP». Уровень управления доступом к среде передачи «МАС» обрабатывает отображение между логическими и транспортными каналами и обеспечивает присвоение параметров управления доступом к среде передачи «МАС» для распределения и перераспределения радиоресурсов. Уровень управления доступом к среде передачи «МАС» подсоединяется к вышерасположенному уровню, называемому уровнем управления радиоканалом «RLC», через логический канал. Различные логические каналы предоставляются в соответствии с типом передаваемой информации.
[6] Уровень управления доступом к среде передачи «МАС» подсоединяется к физическому уровню посредством транспортных каналов и может быть разделен на подуровень «МАС-b», подуровень «MAC-d», подуровень «МАС-c/sh», подуровень «МАС-hs» и подуровень «МАС-m» в соответствии с типом управляемого транспортного канала. Подуровень «МАС-b» управляет каналом «ВСН» (широковещательным каналом), который представляет собой транспортный канал, обрабатывающий широковещательную передачу системной информации. Подуровень «МАС-c/sh» управляет общим транспортным каналом, таким как канал прямого доступа «FACH», или нисходящим совместно используемым (мультиплексным) каналом (DSCH), который используется множеством терминалов, или восходящим каналом произвольного доступа «RACH». Подуровень «МАС-m» может обрабатывать данные мультимедийного широковещательного/многоадресного обслуживания «MBMS». Подуровень «МАС-d» управляет выделенным каналом «DCH», который является выделенным транспортным каналом для конкретного терминала. Подуровень «МАС-d» размещается в обслуживающем контроллере радиосети «SRNC», который управляет соответствующим терминалом, и в каждом терминале существует один подуровень «МАС-d».
[7] Уровень управления радиоканалом «RLC» в зависимости от режима работы радиоканала поддерживает надежную передачу данных и выполняет сегментацию и последовательное соединение множества блоков служебных данных «SDU» управления радиоканалом «RLC», поступающих с вышерасположенного уровня. Когда уровень управления радиоканалом «RLC» принимает блоки служебных данных «SDU» уровня управления радиоканалом «RLC» с вышерасположенного уровня, то уровень правления радиоканалом «RLC» соответствующим образом корректирует размер каждого блока служебных данных «SDU» управления радиоканалом «RLC» на основе производительности обработки, а затем создает блоки данных путем добавления к ним информации заголовка. Эти блоки данных, называемые блоками протокольных данных «PDU», передаются на уровень управления доступом к среде передачи «МАС» через логический канал. Уровень управления радиоканалом «RLC» включает в себя буфер уровня управления радиоканалом «RLC» для хранения блоков служебных данных «SDU» управления радиоканалом «RLC», далее блоков служебных данных «RLC SDU» и/или блоков протокольных данных «PDU» управления радиоканалом «RLC», далее блоков протокольных данных «RLC PDU».
[8] Уровень управления широковещательной/многоадресной передачей «ВМС» планирует передачу широковещательных сообщений для ячейки (называемых далее «СВ-сообщениями»), принимаемых из базовой сети, и осуществляет широковещательную передачу «СВ-сообщений» на терминалы «UE», находящиеся в конкретной ячейке или в ячейках.
[9] Уровень протокола сходимости пакетных данных «PDCP» располагается над уровнем управления радиоканалом «RLC». Уровень протокола сходимости пакетных данных «PDCP» используется для эффективной передачи данных сетевого протокола, например, IPv4 или IPv6, по радиоинтерфейсу со сравнительно узкой полосой пропускания. С этой целью уровень протокола сходимости пакетных данных «PDCP» сокращает ненужную управляющую информацию, используемую в проводных сетях, а именно выполняет функцию, называемую сжатием заголовка.
[10] Уровень управления радиоресурсами «RRC», располагающийся в нижней части третьего уровня (L3), определен только в плоскости управления. Уровень управления радиоресурсами «RRC» управляет транспортными и физическими каналами в отношении настройки, переконфигурирования и разъединения или отмены однонаправленных радиоканалов «RB». Радиоканалы «RB» реализуют услугу, предоставляемую вторым уровнем (L2) для передачи данных между терминалом и наземной сетью радиодоступа «UTRAN». Как правило, настройка радиоканала «RB» представляет собой процесс установления характеристик уровня протокола и радиоканала, требуемых для обеспечения конкретной услуги передачи данных, и настройки соответствующих детальных параметров и способов работы. Кроме того, уровень управления радиоресурсами «RRC» обрабатывает мобильность пользователя внутри наземной сети «RAN» и дополнительные услуги, например услуги, связанные с определением местоположения пользователя.
[11] Развивающаяся (расширенная) универсальная наземная система подвижной связи с радиодоступом «Е-UTRA» (развитая наземная сеть радиодоступа системы «UMTS»), называемая также системой «LTE» («Система долгосрочного развития»), рассматривается как область с коммутацией пакетов «PS» с ресурсами, используемыми только совместно. В этом новом контексте, требующем меньших задержек и большей пропускной способности, для того, чтобы удовлетворить специфические для системы «LTE» требования доступа, использование канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» (далее, канал «LTE RACH») будет несколько отличаться от существующих систем GSM и UMTS.
[12] В настоящем описании изобретения предлагаются примеры использования канала произвольного доступа «RACH» для системы «LTE». В основном канал «LTE RACH» рассматривается в качестве канала передачи данных по восходящему каналу связи в режиме конкуренции, и больше не может быть использован для передачи пользовательских данных, управляющих сигналов или явных запросов. Его можно использовать для индикации присутствия (когда терминал неизвестен в зоне перекрытия) и для получения и/или возможно для получения/поддержания временной синхронизации (при включении питания или после некоторого периода бездействия) с разрешением конфликтов. Остальная информация, которая в известном уровне техники передается по каналу произвольного доступа «RACH», передается с использованием данных, не связанных с ресурсами передачи управляющих сигналов «CSR», которые рассматриваются как совместные ресурсы восходящего канала, используемые всеми терминалами при синхронизированной передаче по восходящему каналу, основанной на конкуренции или планируемой. «CSR» можно также использовать вместо канала «LTE RACH» для поддержки синхронизации восходящего канала.
[13] Процедура, при которой терминал (или «UE»: пользовательское оборудование) посылает первое сообщение в сеть, называется первоначальным доступом. Для этой процедуры используется общий восходящий канал, называемый каналом произвольного/случайного доступа «RACH». Во всех случаях [системы GSM (глобальная система подвижной связи) и UMTS (универсальная система подвижной связи)] выполнение первоначального доступа начинается из терминала «UE» с помощью сообщения с запросом на соединение, содержащего причину запроса, и ответа из сети, в котором указывается распределение радиоресурсов для данной причины, указанной в запросе.
[14] Имеется несколько причин, называемых причинами установления соединения, для отправки сообщения с запросом на соединение. В следующем списке приведено несколько примеров таких причин, оговоренных в универсальной системе подвижной связи «UMTS» (см. 3GPP TS 25.331):
[15] Исходящий диалоговый вызов,
[16] Исходящий потоковый вызов,
[17] Исходящий интерактивный вызов,
[18] Исходящий фоновый вызов,
[19] Исходящий вызов с абонированным трафиком,
[20] Входящий диалоговый вызов,
[21] Входящий потоковый вызов,
[22] Входящий интерактивный вызов,
[23] Входящий фоновый вызов,
[24] Экстренный вызов,
[25] Повторный выбор ячейки в режиме «Inter-RAT» (переход от одной технологии радиодоступа к другой),
[26] Распоряжение на изменение ячейки в режиме «Inter-RAT»,
[27] Регистрация, разъединение,
[28] Исходящий сигнал высокого приоритета,
[29] Исходящий сигнал низкого приоритета,
[30] Повторное установление соединения,
[31] Входящий сигнал высокого приоритета,
[32] Входящий сигнал низкого приоритета.
[33] Здесь причина «Исходящий вызов» обозначает, что пользовательское устройство «UE» хочет установить соединение, например речевое (голосовое) соединение. Причина «Входящий вызов» обозначает, что пользовательское устройство «UE» отвечает на персональный радиовызов. Причина «Регистрация» обозначает, что пользователь хочет зарегистрироваться только для обновления данных о местоположении.
[34] Для отправки информации через радиоинтерфейс (или беспроводной интерфейс) используется процедура случайного радиодоступа по физическому каналу. Передача информации по физическому каналу с использованием процедуры случайного радиодоступа выполняется под управлением протокола вышерасположенного уровня, который выполняет несколько важных функций, связанных с приоритетом и контролем нагрузки. Указанные процедуры различны для радиосистем «GSM» и «UMTS». Описание процедуры случайного радиодоступа в системе «GSM» можно найти в публикации The GSM System for Mobile Communications (Система GSM для подвижной связи), авторы М.Mouly и М.В.Pautet, 1992 г. Поскольку представленная инновация связана с улучшением и развитием системы «UMTS», ниже более подробно описывается технология широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов (W-CDMA).
[35] В этой процедуре участвуют транспортный канал, называемый каналом произвольного доступа «RACH», и два физических канала, называемых физический канал произвольного доступа «PRACH» и канал индикации приема «AICH». Транспортные каналы являются каналами, проходящими от физического уровня до уровня протокола управления доступом к среде передачи «МАС» (управления доступом к среде передачи). Существуют несколько типов транспортных каналов для передачи данных с различными свойствами и форматами передачи с физического уровня. Физические каналы в режиме дуплексной передачи с разделением по частоте идентифицируются кодом и частотой. Обычно они основаны на конфигурации слоя радиокадров (фреймов) и временных интервалов (слотов). Форматы радиокадров (фреймов) и временных интервалов зависят от скорости передачи символов физического канала. Радиокадр (фрейм) является минимальным блоком в процессе декодирования, состоящим из 15 временных интервалов (слотов). Временной интервал является минимальной единицей в последовательности битов уровня 1. Таким образом, число битов, которые могут поместиться в одном временном интервале (слоте), зависит от физического канала. Транспортный канал произвольного доступа «RACH» является восходящим каналом общего пользования, используемым для передачи управляющей информации и пользовательских данных. Он применяется в системах с произвольным доступом и используется для низкоскоростной передачи данных с вышерасположенного уровня. Канал «RACH» отображается на восходящий физический канал, называемый физическим каналом произвольного доступа «PRACH». Канал индикации приема «AICH» является нисходящим каналом связи общего пользования, который существует как парный канал к физическому каналу «PRACH», используемый для управления произвольным доступом.
[36] Передача по физическому каналу «PRACH» базируется на применении сегментированной системы «ALOHA» с быстрой индикацией доступа. Пользовательское устройство может произвольно выбрать ресурс доступа и передает в сеть часть/фрагмент преамбулы процедуры произвольного доступа канала «RACH». Преамбула является коротким сигналом, который посылается перед передачей сообщения с запросом соединения канала «RACH». Пользовательское устройство многократно передает преамбулу, увеличивая мощность передачи при каждой посылке преамбулы, до тех пор, пока по каналу индикации доступа «AICH» (каналу индикации приема) не будет получен индикатор приема «AI», который обозначает обнаружение преамбулы сетью. Сразу же после получения индикатора «AI» пользовательское устройство прекращает передачу преамбулы и посылает часть сообщения с уровнем мощности, равным мощности передачи преамбулы в этот момент плюс внесенная сетью поправка. Эта процедура произвольного доступа исключает процедуру линейного увеличения мощности для всего сообщения. Процедура линейного увеличения мощности создавала бы больше помех из-за безуспешно отправленных сообщений и была бы менее эффективна из-за большей задержки, так как она требовала бы гораздо больше времени для декодирования сообщения, прежде чем можно было бы выдать подтверждение успешного приема.
[37] Главной характеристикой канала «RACH» является то, что это канал основан на конкуренции, что означает, что вследствие одновременного доступа нескольких пользователей могут возникать конфликты, так что начальное сообщение доступа не может быть декодировано сетью. Пользовательское устройство может начать передачу в режиме произвольного доступа (и преамбулы, и сообщения) только в начале интервала, отведенного для доступа. Таким образом, этот тип способа доступа представляет собой подход к решению проблемы по типу тактированного «АLОНА» (протокол для спутниковой и наземной радиопередачи) с быстрой индикацией приема.
[38] На фиг.2 представлен пример временных интервалов (слотов) доступа, в отношении передачи преамбулы, сообщения и индикатора приема «AI».
[39] На Фиг.3 показан пример числа временных интервалов, отведенных для доступа к каналу «RACH», и их размещения.
[40] Согласно Фиг.2 и 3 ось времени для обоих каналов, и канал «RACH», и канал «AICH», делится на временные интервалы, называемые слотами доступа. Имеется 15 слотов доступа на каждые два кадра [длительность одного кадра составляет 10 мс или 38400 чипов (элементарных кодовых посылок/сигналов/микрокадров)] и они отделены друг от друга на 1,33 мс (5120 чипов).
[41] На Фиг.4 представлены примеры приема абонентским терминалом слота доступа по нисходящему каналу индикатора приема «AICH» и передачи абонентским терминалом слота доступа по восходящему физическому каналу случайного доступа «PRACH». Т.е. на Фиг.4 показана временная зависимость передачи между каналами «PRACH» и «AICH».
[42] На Фиг.5 показана таблица с доступными временными интервалами доступа в восходящем канале для различных подканалов произвольного доступа «RACH».
[43] Согласно Фиг.4 и 5 сетью выдается сообщение о том, какие имеются слоты доступа для передачи в режиме случайного доступа, а также какое смещение по времени имеется в рабочем режиме между каналами «RACH» и «AICH», между двумя последовательными преамбулами и между последней преамбулой и сообщением. Если синхронизация передачи по каналу индикатора приема «AICH» производится по значению 0 и 1, то она передается, соответственно, 3 и 4 слотами доступа после передачи последнего слота доступа преамбулы.
[44] Кроме того, согласно Фиг.4 и 5, время, когда пользовательское устройство может послать преамбулу, делится на подканалы произвольного доступа. Подканал произвольного доступа является подмножеством, содержащим комбинацию всех интервалов доступа восходящего канала. Всего имеется 12 подканалов произвольного доступа. Подканалы произвольного доступа состоят из интервалов (слотов) доступа.
[45] На Фиг.6 показан пример формата сигнатуры преамбулы. Преамбула представляет собой короткий сигнал, посылаемый перед передачей сообщения по каналу «RACH». Преамбула состоит из 4096 чипов, что составляет последовательность из 256 повторений кодов Адамара длиной 16 и кодов скремблирования, назначенных вышерасположенным уровнем. Коды Адамара рассматриваются в качестве сигнатуры преамбулы. Имеется 16 различных сигнатур, сигнатура выбирается произвольно (из доступных наборов сигнатур на основе «ASC» (класс услуг доступа)) и повторяется 256 раз для каждой передачи фрагмента преамбулы.
[46] На Фиг.7 показан пример структуры фрагмента сообщения произвольного доступа. Фрагмент сообщения состоит из коротких ортогональных кодов с переменным коэффициентом расширения спектра «OVSF», которые однозначно описываются сигнатурой преамбулы, и кодов расширения спектра, используемых для сигнатуры преамбулы. Радиокадр (радиофрейм) фрагмента сообщения длиной 10 мс разбивается на 15 временных интервалов (слотов), каждый из которых состоит из 2560 чипов. Каждый слот состоит из фрагмента данных и управляющего фрагмента, который передает управляющую информацию (управляющие биты и индикатор комбинаций транспортного формата «TFCI»). Фрагмент данных и управляющий фрагмент передаются параллельно. Фрагмент сообщения длиной 20 мс состоит из двух последовательных радиокадров фрагмента сообщения. Фрагмент данных состоит из 10*2k битов (к=0, 1, 2, 3), что соответствует коэффициенту расширения спектра (SF=256, 128, 64, 32).
[47] На Фиг.8 показан пример формата (структуры) канала «AICH». Канал «AICH» состоит из повторяющейся последовательности из 15 последовательных интервалов доступа, каждый длиной 40 битовых интервалов (5120 чипов). Каждый интервал доступа состоит из двух частей - фрагмента индикатора приема «AI», состоящего из 32 вещественных сигналов а0, …, а31, и части продолжительностью 1024 чипа, где передача отключается.
[48] Когда сеть обнаруживает передачу преамбулы канала произвольного доступа «RACH» с определенной сигнатурой во временном интервале доступа канала «RACH», она повторяет эту сигнатуру в соответствующем интервале доступа канала индикации доступа «AICH». Это означает, что код Адамара, используемый в качестве сигнатуры в преамбуле в канале «RACH», преобразуется во фрагмент индикатора приема «AI» канала индикации приема «AICH». Индикатор приема, соответствующий сигнатуре, может принимать значения +1, -1 и 0 в зависимости от того, дается ли определенной сигнатуре подтверждение приема (положительное квитирование), неподтверждение приема (отрицательное квитирование), или не выдается никакого подтверждения. Положительная полярность сигнатуры указывает на то, что преамбула принята, и можно отправлять сообщение. Отрицательная полярность сигнатуры указывает на то, что преамбула принята, и процедура плавного изменения мощности будет остановлена, но сообщение не будет отправлено. Отрицательное квитирование используется, когда в сети существует ситуация перегрузки и, следовательно, переданное сообщение в данный момент не может быть обработано. В этом случае попытку осуществления доступа пользовательское устройство «UE» должно повторить несколько позднее.
[49] Применительно к процедуре произвольного доступа на уровне (L2) протокола сеть решает, надо ли разрешить мобильной станции использовать ресурс радиодоступа, основываясь прежде всего на классе доступа, к которому принадлежит пользовательское устройство «UE». Заданный уровень приоритета определяется классом доступа «АС», который хранится на SIM-карте пользовательского устройства «UE».
[50] Далее будут описаны определенные аспекты управления доступом. Следует иметь в виду, что соответствующим стандартом по данному вопросу является стандарт 3GPP TS 22.011.
[51] В зависимости от цели управления доступом при определенных обстоятельствах желательно оберегать пользователей терминалов «UE» от попыток осуществления доступа (в том числе от попыток экстренного вызова) или ответа на поисковые вызовы в отдельных зонах сети наземной связи общего назначения «PLMN». Такие ситуации могут возникать в аварийных состояниях, или когда возникли неполадки в одной из двух или более близко расположенных сетей наземной связи общего назначения «PLMN». Широковещательные сообщения должны быть доступны поочередно во всех ячейках с указанием класса (классов) подписчиков, доступ которых в сеть заблокирован. Использование данной возможности позволяет оператору сети предотвратить перегрузку канала доступа при критических условиях. Предполагается, что управление доступом не будет использоваться при нормальных условиях эксплуатациях.
[52] При выделении каналов все терминалы «UE» являются членами одной из десяти произвольно назначенных совокупностей мобильных телефонов, определяемых классами доступа от 0 до 9. Номер совокупности для данного терминала «UE» может храниться на SIM-карте (модуле идентификации абонента) или в USIM-карте (универсальный модуль идентификации абонента). Кроме того, терминалы «UE» могут быть членами одной или нескольких из пяти отдельных категорий (классы доступа с 11 до 15), которые также могут храниться на SIM-карте или в USIM-карте. Они могут быть назначены отдельным пользователям с наивысшим приоритетом следующим образом (эта нумерация не определяет порядок приоритетов):
[53] Класс 15 - персонал сети наземной связи общего назначения «PLMN»
[54] Класс 14 - аварийные службы;
[55] Класс 13 - коммунальные службы (например, компании водоснабжения/газоснабжения);
[56] Класс 12 - службы безопасности;
[57] Класс 11 - для эксплуатации сети наземной связи общего назначения «PLMN».
[58] При работе, если пользовательское устройство является членом, как минимум, одного класса доступа, соответствующего разрешенным классам, в соответствии с информацией, полученной через радиоинтерфейс, и класс доступа применим к обслуживающей сети, то попытки доступа разрешены. Иначе попытки доступа не разрешаются.
[59] Применяются следующие классы доступа:
[60] Классы 0~9 - домашняя (собственная) и гостевые сети наземной связи общего назначения «PLMN»;
[61] Классы 11 и 15 - только домашняя сеть наземной связи общего назначения «PLMN»;
[62] Классы 12, 13, 14 - только домашняя сеть наземной связи общего назначения «PLMN» и гостевые сети наземной связи общего назначения «PLMN» только страны проживания.
[63].
[64] В любой момент может быть заблокировано любое число этих классов.
[65] Для экстренных вызовов на терминал «UE» через радиоинтерфейс передается также дополнительный управляющий бит, известный как класс доступа 10. Он указывает, разрешен ли сетевой доступ для экстренных вызовов терминалам «UE» с классами доступа с 0 по 9 или без международного идентификатора абонента мобильной связи (идентификатора «IMSI»). Для терминалов «UE» с классами доступа с 11 по 15 экстренные вызовы не разрешены, если и класс доступа 10, и релевантные классы доступа (с 11 по 15) заблокированы. В ином случае аварийные вызовы могут быть разрешены.
[66] Далее будет описана схема распределения классов доступа «АС». Следует иметь в виду, что соответствующим стандартом по данному вопросу является стандарт 3GPP TS 25.331.
[67] В системе подвижной связи «UMTS» классы доступа «АС» отображаются в классы услуг доступа «ASC». Определено восемь разных уровней приоритета (от «ASC 0» до «ASC 7»), причем наивысшему приоритету соответствует уровень 0.
[68] Для отображения классов доступа в классы услуг доступа классы доступа следует применять только при первоначальном доступе, т.е. при отправке сообщения «Запрос на RRC-соединение» («RRC CONNECTION REQUEST») (запрос на установление соединения между уровнями управления ресурсами радиосвязи «RRC»). Отображение между классом доступа «АС» и классом услуг доступа «ASC» должно указываться отображением информационного элемента АС-в-ASC в блоке системной информации тип 5. Соответствие между классами доступа «АС» и классами услуг доступа «ASC» показано на Фиг.9.
th
th
[69] На Фиг.9 приведена таблица, показывающая соответствие между классом доступа «АС» и классом услуг доступа «ASC». В таблице n-й информационный элемент «n IE» обозначает номер «i» класса услуг доступа «ASC» в диапазоне 0-7, сопоставленный с соответствующим номером класса доступа «АС». Если класс услуг доступа «ASC», указываемый информационным элементом «n IE», не определен, поведение терминала «UE» техническими условиями не оговаривается.
[70] Для произвольного доступа должны быть использованы параметры, вводимые соответствующим классом услуг доступа «ASC». В случае, когда пользовательское устройство является членом нескольких классов доступа «АС», следует выбрать класс услуг доступа «ASC» для наивысшего номера класса доступа «АС». В режиме соединения класс доступа «АС» применять не следует.
[71] Класс услуг доступа «ASC» состоит из подмножества сигнатур преамбулы канала случайного доступа «RACH» и слотов доступа, которые разрешается использовать для данной попытки доступа, и значения живучести передачи, соответствующего вероятности Pν<1, чтобы осуществить попытку передачи. Другим механизмом управления передачей со случайным доступом является механизм контроля нагрузки, позволяющий уменьшить нагрузку входящего трафика, когда вероятность конфликтов высока, или когда мало радиоресурсов.
[72] В настоящем изобретении предлагается усовершенствованный способ обработки процедур произвольного доступа, в котором сеть получает, как минимум, один пакет доступа, позволяющий сети оценить получаемые по восходящему каналу связи временные интервалы, причем пакет данных доступа содержит, как минимум, преамбулу, и передает информацию для ответа в отношении, как минимум, одного пакета данных доступа. С другой стороны, мобильный терминал конфигурирует, как минимум, один пакет данных доступа, содержащий, как минимум, преамбулу, и передает, как минимум, один пакет доступа, чтобы позволить сети, как минимум, оценить получаемые по восходящему каналу связи временные интервалы. Особенности настоящего описания могут быть применены в различных случаях, таких как синхронизация с разрешением конфликтов (или без него), синхронизация в отсутствие данных пользователя, ответ на запрос сети (поисковый вызов) и т.п., для поддержки несинхронизированной связи, синхронизированной связи и синхронизации связи в режиме ожидания «stand-by».
Раскрытие сущности изобретения
Технические проблемы
[73] В настоящем описании рассматривается следующая проблема существующего уровня техники. Технические условия на развивающуюся (расширенную) универсальную наземную систему подвижной связи с радиодоступом «Е-UTRA» (например, TR 25.913) включают требования наименьшей задержки, наивысшей пропускной способности и как можно более быстрого доступа по сравнению с существующими системами, такими как GSM и UMTS. В этих системах (GSM и UMTS) канал произвольного/случайного доступа «RACH» предназначен для передачи двух частей, одна из которых является фрагментами преамбулы, используемой для запроса доступа, а вторая часть является полезной информацией сообщения, используемой для передачи запроса ресурса, команд управления и данных пользователя. Когда терминал имеет плохую зону покрытия, часть с полезной информацией может потребовать несколько повторных передач, вследствие чего увеличивается задержка доступа и понижается производительность доступа из-за занятости ресурсов канала «RACH».
Техническое решение
[74] Настоящее описание изобретения решает данную проблему, рассматривая канал «RACH», как совместно используемый восходящий канал общего пользования для передачи на основе конкуренции, передающий часть с преамбулой и/или возможно как можно меньшую часть с полезной информацией, включающую только идентификацию (временную) терминала. Остальная часть с полезной информацией/сообщением передается с использованием ресурсов восходящего совместно используемого канала связи либо на основе конкуренции, либо на основе планируемой передачи, что не отличается от других обычных совместно используемых ресурсов восходящего канала связи общего пользования, используемых всеми терминалами с синхронизированной передачей по восходящему каналу. Управлять ресурсами синхронизированного восходящего канала связи может сеть, способная быстро распределять соответствующие ресурсы с целью поддержания заданного уровня эксплуатационных характеристик.
[75]
Краткое описание чертежей
[76] На Фиг.1 показана структура протокола радиоинтерфейса в соответствии со стандартами сети с радиодоступом 3GPP.
[77] На Фиг.2 показан пример временных интервалов доступа применительно к передаче преамбулы, сообщения и индикатора приема «AI».
[78] На Фиг.3 показан пример нескольких временных интервалов (слотов) доступа в канале «RACH» и их размещения.
[79] На Фиг.4 показан пример приема терминалом канала индикации приема «AICH» по нисходящей линии связи «DL» и физического канала произвольного доступа «PRACH» по восходящей линии связи «UL».
[80] На Фиг.5 показана таблица доступных временных интервалов доступа в восходящем канале для различных подканалов «RACH».
[81] На Фиг.6 показан пример формата сигнатуры преамбулы.
[82] На Фиг.7 показана пример структуры фрагмента сообщения в режиме произвольного доступа.
[83] На Фиг.8 показан пример формата (структура) канала индикации приема «AICH».
[84] На Фиг.9 показана таблица соответствия между классами доступа «АС» и классами услуг доступа «ASC».
[85] На Фиг.10 показана блок-схема типовой процедуры управления доступом.
[86] На Фиг.11 показан пример потока сигналов для установления передачи.
[87] На Фиг.12 показан пример того, как могут быть спланированы передачи применительно к частотной и временной областям.
[88] На Фиг.13 показана примерная общая предлагаемая процедура использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE».
[89] На Фиг.14 показан пример случая 1 использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» (синхронизация с разрешением конфликтов).
[90] На Фиг.15 показан пример случая 2 использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» (синхронизация без разрешения конфликтов).
[91] На Фиг.16 показан пример случая 3 использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» (синхронизация в отсутствие данных пользователя).
[92] На Фиг.17 показан пример случая 4 использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» (ответ на запрос сети).
Примеры осуществления изобретения
[93] Одним из аспектов настоящего изобретения является понимание автором изобретения рассмотренных выше проблем и недостатков существующего уровня техники. Базируясь на этом понимании, были разработаны особенности настоящего изобретения.
[94] Хотя в последующем описании исключительно ради объяснения будет рассматриваться оптимизированная процедура для канала произвольного доступа «RACH» системы «UMTS», особенности настоящего изобретения явно предполагаются применимыми к различным другим способам и системам связи, в которых окажется выгодно использовать конкретные особенности настоящего изобретения.
[95] На Фиг.10 показана блок-схема типовой процедуры управления доступом. Следует иметь в виду, что соответствующим стандартом по данному вопросу является стандарт 3GPP TS 25.321.
[96] Процедура управления доступом может быть выполнена в следующие пять шагов.
[97] (1) Существующими техническими условиями предусматриваются многие параметры управления передачей по каналу произвольного доступа «RACH», которые хранятся и обновляются пользовательским устройством/терминалом «UE» на основе системной информации, передаваемой сетью в широковещательном режиме. Параметры управления передачей по каналу «RACH» включают физический канал произвольного доступа «PRACH», класс услуги доступа «ASC», максимальное число циклов линейного увеличения мощности передачи преамбул «Mmax», диапазон интервалов задержки передачи для таймера «TBO1», задаваемый в значениях количества 10-миллисекундных интервалов передачи «NBO1max» и «NBO1min» и применяемый, когда по каналу индикации «AICH» принимается неподтверждение приема (отрицательное квитирование).
[98] (2) Терминал «UE» отображает назначенный класс доступа «АС» на класс услуги доступа «ASC», и «n» - значение подсчета «М» устанавливается на нуль.
[99] (3) Значение подсчета «М» возрастает на единицу. Затем терминал «UE» определяет, не превышает ли значение подсчета «М», характеризующее число попыток передачи, максимальное число разрешенных попыток передачи по каналу «RACH» - «Mmax». Если это так, то терминал «НЕ» рассматривает передачу как безуспешную.
[100] (4) Однако, если «М» меньше или равно максимальному числу разрешенных попыток передачи по каналу «RACH», то терминал «UE» обновляет параметры управления передачей по каналу «RACH». На следующем шаге устанавливается 10 миллисекунд на таймере Т2. Терминал «UE» решает, надо ли пытаться произвести передачу на основе значения живучести «Pi», соответствующего классу ASC, выбранному терминалом «UE». Конкретно, генерируется произвольное число «Ri» в интервале от 0 до 1. Если произвольное число «Ri» меньше или равно постоянному значению «Pi», то терминал «UE» осуществляет попытку передачи вдобавок назначенным ресурсам канала случайного доступа «RACH», в ином случае терминал «UE» ждет, пока не истечет время 10 мс таймера Т2 и выполняет процедуру шага 4 повторно.
[101] (5) При передаче одной попытки доступа терминал «UE» определяет, отвечает ли сеть сигналом подтверждения приема «АСК» (положительного квитирования), сигналом неподтверждения приема «NACK» (отрицательного квитирования), или не выдает никакого ответа. Если от сети не получено никакого ответа, то после истечения времени таймера Т2, процедура выполняется снова, начиная с шага 3. Если принят сигнал «NACK», означающий отсутствие подтверждения сетью приема передачи (часто из-за конфликтов), то терминал «UE» ждет, пока истечет время таймера Т2, затем генерирует значение задержки передачи «N», случайным образом выбираемое между максимальным и минимальным значениями числа интервалов задержки передачи «NBO1max» и «NBO1min», связанными с физическим каналом случайного доступа «PRACH», назначенным терминалу «UE». Затем терминал «UE» ждет в течение времени задержки «TBO1», равного 10 мс умноженным на значение задержки «NBO1», перед выполнением процесса снова, начиная с шага 3. Если принимается сигнал «АСК», означающий подтверждение сетью приема передачи с терминала «UE», то терминал «UE» начинает передачу сообщения.
[102] Далее будет описана процедура произвольного доступа на физическом уровне (L1).
[103] Процедура произвольного доступа на физическом уровне инициируется по запросу с подуровня управления доступом к среде передачи «МАС» (L2).
[104] Прежде чем можно будет инициировать процедуру произвольного доступа на физическом уровне, уровень 1 (физический уровень) должен получить с вышерасположенных уровней (управления радиоресурсами «RRC») следующую информацию:
[105] Код скремблирования преамбулы.
[106] Длина (длительность) сообщения по времени - 10 или 20 мс.
[107] Параметр синхронизации передачи по каналу «AICH» («AICH_Transmission_Timing») [0 или 1].
[108] Набор доступных сигнатур и набор доступных подканалов «RACH» для каждого класса услуг доступа «ASC».
[109] Коэффициент линейного увеличения мощности «Power_Ramp_Step» [целое > 0].
[ПО] Параметр максимального количества попыток повторной передачи преамбулы «Preamble_Retrans_Max» [целое > 0].
[111] Начальная мощность передачи преамбулы «Preamble_Initial_Power».
[112] Сдвиг по мощности «Рр-m=Pmessage-control Ppreamble», измеренный в дБ, между мощностью передачи последней переданной преамбулы и мощностью управляющей части сообщения доступа в режиме произвольного доступа.
[113] Набор параметров транспортного формата. Включает разность мощностей между частью данных и управляющей частью сообщения в режиме произвольного доступа для каждого транспортного формата.
[114] При каждом инициировании процедуры произвольного доступа на физическом уровне уровень 1 должен получить следующую информацию с вышерасположенных уровней (управления доступом к среде передачи «МАС»):
[115] Транспортный формат, который должен быть использован для части с сообщением в физическом канале «PRACH».
[116] Класс услуги доступа «ASC» передачи по физическому каналу «PRACH».
[117] Подлежащие передаче данные (набор транспортных блоков).
[118] Процедура произвольного доступа на физическом уровне выполняется в соответствии со следующими операциями (шагами):
[119] 1. В подканале произвольного доступа, который может быть использован для рассматриваемого класса услуги доступа «ASC», один слот (временной интервал) доступа произвольно выбирается из интервалов доступа, которые могут быть использованы, в следующем полном наборе слотов доступа 2. Если доступные слоты доступа отсутствуют, один слот доступа произвольно выбирается из интервалов доступа, которые могут быть использованы в следующем полном наборе слотов доступа.
[120] 2. Из набора доступных сигнатур в данном классе услуги доступа «ASC» произвольно выбирается одна сигнатура.
[121] 3. Счетчик повторных передач преамбулы устанавливается на «Preamble_Retrans_Max» - максимальное число попыток повторной передачи преамбулы.
[122] 4. Мощность передачи преамбулы устанавливается на «Preamble_Initial_Power» - начальную мощность передачи преамбулы.
[123] 5. Преамбула передается на основе выбранного слота доступа в восходящем канале связи, сигнатуры и установленной мощности передачи.
[124] 6. Если в интервале доступа нисходящего канала, соответствующем выбранному интервалу доступа восходящего канала, не обнаруживается ни сигнала подтверждения приема «АСК» (положительное квитирование), ни сигнала неподтверждения приема «NACK» (отрицательное квитирование), соответствующего выбранной сигнатуре, то:
[125] Следующий доступный слот доступа выбирается из подканалов произвольного доступа в данном классе услуги доступа «ASC».
[126] Из доступных сигнатур в данном классе услуги доступа «ASC» произвольно выбирается новая сигнатура.
[127] Мощность передачи преамбулы увеличивается на «Power_Ramp_Step», который является минимальной шириной шага линейного увеличения мощности.
[128] Счетчик повторных передач преамбулы уменьшается на 1.
[129] Операции, начиная с шага 5, повторяются до тех пор, пока значение на счетчике повторных передач преамбулы превышает 0. Когда значение на счетчике повторных передач преамбулы показывает 0, то вышерасположенный уровень (управления доступом к среде передачи «МАС») информируется о том, что в канале индикации «AICH» не было получено подтверждения приема «АСК», и процедуры управления произвольным доступом на физическом уровне заканчиваются.
[130] 7. Если в рассматриваемом слоте доступа нисходящего канала обнаруживается сигнал неподтверждения приема «NACK» (отрицательное квитирование), соответствующий выбранной сигнатуре, то вышерасположенный уровень (управления доступом к среде передачи «МАС») информируется о том, что в канале индикации «AICH» было получено неподтверждение приема «NACK» (отрицательное квитирование), и процедуры управления произвольным доступом на физическом уровне заканчиваются.
[131] 8. В зависимости от параметра синхронизации передачи по каналу индикации «AICH» сообщение произвольного доступа передается через 3 или 4 слота доступа в восходящем канале после слота доступа последней переданной преамбулы. За счет сдвига мощности мощность передачи по каналу управления сообщения произвольного доступа устанавливается на уровне, более высоком, чем мощность передачи последней переданной преамбулы.
[132] 9. Вышерасположенный уровень информируется о том, что передача сообщения произвольного доступа и процедуры управления произвольным доступом на физическом уровне закончены.
[133] На Фиг.11 показан пример потока сигналов для установления передачи.
[134] После того как преамбулы управления мощностью в физическом канале «PRACH» были подтверждены, может быть передано сообщение с запросом соединения между уровнями управления радиоресурсами - «Запрос RRC-соединения» (S1101). Оно содержит причину, по которой производится запрос соединения.
[135] В зависимости от причины запроса радиосеть принимает решение о типе резервируемых ресурсов и выполнении синхронизации и установления связи между узлами радиосети (т.е. базовой станцией 3-го поколения (Node В) и обслуживающим контролером радиосети «RNC») (SI102). Когда радиосеть готова, она посылает на терминал «UE» сообщение на установление соединения - «Установление Соединения», передающее информацию о радиоресурсах, которые будут использоваться (S1103). Терминал «UE» подтверждает установление соединения, посылая сообщение о завершении установления соединения - «Установка Соединения Выполнена» (S1104). После установки соединения терминал «UE» посылает сообщение «Начальная Прямая Передача», которое может содержать различные типы информации, например идентификацию терминала «UE», текущее местоположение, тип запрошенной транзакции и т.п. (S1105). Здесь текущее местоположение может указывать сеть наземной мобильной связи общего пользования «PLMN», с которой терминал «UE» запрашивает установление соединения. Типовой список элементов информации, которые могут быть переданы в сообщении «Начальная прямая передача», определен в технических условиях 3GPP TS 25.331.
[136] Затем терминал «UE» и сеть аутентифицируют друг друга и устанавливают безопасный режим связи (S1106). Фактическая настроечная информация передается посредством сообщения «Настройка управления вызовом» (S1107). Она идентифицирует транзакцию и указывает требования к качеству обслуживания «QoS». После получения этого сообщения сеть начинает действия по выделению однонаправленного радиоканала путем проверки того, имеется ли достаточно доступных ресурсов для удовлетворения затребованного качества обслуживания. Если имеется, то радиоканал выделяется в соответствии с запросом. Если не имеется, то сеть может или продолжить выделение радиоканала с пониженным значением качества обслуживания «QoS», или поставить запрос на очередь до тех пор, пока радиоресурсы не станут доступны, или отвергнуть запрос вызова (S1108, S1109).
[137] Основную идею настоящего изобретения можно изложить следующим образом: Канал произвольного доступа «RACH» системы «LTE» больше не передает, как в известном уровне техники, часть с полезной информацией, включающую запрос ресурса, управляющие команды и данные пользователя. В настоящем изобретении для индикации присутствия терминала в сети используется пакет данных канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE», далее канал «LTE RACH», содержащий только фрагмент преамбулы, включающий последовательность сигнатур, идентифицирующую попытку произвольного доступа и, возможно, неявную информацию сети. Фрагмент преамбулы может также быть использован для установления синхронизации восходящего канала связи с сетью. Это означает, что канал «LTE RACH» может быть использован каждый раз, когда передача по восходящему каналу рассматривается как несинхронизированная. Возможно в передачу по каналу «RACH» может быть включена дополнительная небольшая полезная информация, включающая идентификацию терминала (если терминалу был выделен системой временный идентификатор). В отличие от известного уровня техники, где часть с полезной информацией передается внутри пакета данных канала «RACH», остающаяся часть с полезной информацией передается как передача по синхронизированному восходящему каналу посредством данных, не привязанных к ресурсам передачи управляющих сигналов «CSR», и не отличается от других передач по восходящему каналу связи, используемых синхронизированными терминалами. Главным преимуществом является то, что на задержку доступа больше не влияет часть с полезной информацией, которая в известном уровне техники может значительно увеличивать эту задержку при определенных условиях распространения радиосигнала. Поскольку задержка уменьшается, другим преимуществом является увеличение доступности ресурсов канала «RACH», приводящее к увеличению пропускной способности доступа.
[138] Ниже концепция настоящего изобретения рассматривается более подробно.
[139] Было принято, что в основу технологии множественного доступа в развивающейся (расширенной) универсальной наземной системе подвижной связи с радиодоступом «Е-UTRA» будет положен ортогональный восходящий канал связи, где за быстрое распределение ресурсов между терминалами «НЕ», имеющими данные для передачи, отвечает диспетчер сети. Восходящий канал связи должен допускать и планируемую (управляемую сетью) передачу, и передачу на основе конкуренции. В случае планируемой передачи сеть динамически выделяет терминалу определенный частотный ресурс на определенное время (т.е. частотный/временной ресурс). Принято, что планируемая передача всегда должна быть синхронизированной. В случае передачи на основе конкуренции терминалы могут осуществлять передачу без предварительного планирования. Передачу на основе конкуренции можно рассматривать или как синхронизированную (например, при ответе на поисковый вызов), или как несинхронизированную (например, для начального доступа при включении электропитания). Несинхронизированная передача всегда основана на конкуренции, и для синхронизации восходящего канала используется канал произвольного доступа «RACH». Во время процедуры произвольного доступа сеть измеряет полученный с терминала сигнал и посылает команду временного опережения «ТА», которая заставляет терминал соответственно откорректировать синхронизацию своей передачи по восходящему каналу. Для проверки скорректированного временного сдвига и, возможно, для содействия разрешению конфликтов может быть произведена вторая передача по каналу «RACH». После достижения синхронизации необходимо поддерживать временную синхронизацию в восходящем канале связи (например, в отсутствие передачи по восходящему каналу в течение длительного времени). Для этого могут быть использованы либо канал «RACH», либо ресурсы передачи управляющих сигналов «CSR», что дает возможность терминалу поддерживать временную (и, возможно, частотную) синхронизацию. Ресурсы передачи управляющих сигналов «CSR» всегда рассматриваются как синхронизированная передача, и могут быть основаны либо на конкуренции, либо на планируемой основе, в то время как канал «RACH» основывается только на конкуренции.
[140] В целом, можно различать два следующих случая: (1) основанная на планировании передача по восходящему каналу всегда синхронизирована для: данных пользователя, данных, связанных с передачей управляющих сигналов, и данных, не связанных с передачей управляющих сигналов; и (2) основанная на конкуренции передача по восходящему каналу данных канала «RACH» и данных, не связанных с передачей управляющих сигналов.
[141] На Фиг.12 показан пример того, каким образом может производиться планирование передач применительно к частотной и временной областям. Во временной области передачи на основе конкуренции могут быть отделены от передач на основе планирования путем резервирования в регулярных временных интервалах одного подкадра (суб-фрейма) (например, для передачи с произвольным доступом). На Фиг.12 показан случай, когда в каждом цикле один подкадр выделяется для произвольного доступа. Величина цикла может быть задана терминалу сетью или может автоматически определяться самим терминалом в соответствии с заданными сетевыми параметрами.
[142] Ниже описываются общая предлагаемая процедура и случаи применения в соответствии с настоящим изобретением.
[143] На Фиг.13 показан пример общей предлагаемой процедуры канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE». Как показано на Фиг.13, эта процедура может быть разбита на шесть шагов:
[144] (1) При включении и после достижения синхронизации нисходящего канала связи терминал сначала извещает о своем присутствии посредством пакета данных канала «RACH». Пакет данных канала «RACH» содержит фрагмент преамбулы с последовательностью сигнатуры, идентифицирующей попытку произвольного доступа и, возможно, неявную информацию. Другими словами, преамбула содержит сигнатуру и не исключается, что посредством преамбулы может быть передана неявная информация. А именно, каждая сигнатура может иметь конкретный признак сети, например качество нисходящего канала связи, запрос ресурса или другую информацию. Последовательности сигнатуры, используемые для пакета данных произвольного доступа, должны обладать хорошими автокорреляционными свойствами для обеспечения хорошей точности оценки синхронизации на стороне сети, а также малой взаимной корреляцией для уменьшения помех между пользователями в случае одновременной попытки произвольного доступа с нескольких терминалов. Терминал, выполняющий произвольный доступ, произвольно выбирает одну последовательность сигнатуры из набора доступных сигнатур для использования в пакете данных канала « RACH» на основе конкуренции.
[145] (2) В то время, когда терминал выполняет передачу преамбулы по каналу RACH, она используется сетью для оценки принимаемой синхронизации восходящего канала и, следовательно, в качестве источника для команд управления синхронизацией. Сеть сопоставляет принятый в подкадре канала «RACH» сигнал со всеми возможными последовательностями сигнатур. Когда она обнаруживает последовательность (последовательности) сигнатуры, дающую самый высокий корреляционный пик, становится известна синхронизация данного терминала. В ответ сеть посылает команду коррекции синхронизации, возможно, включающую дополнительную информацию, например ресурсы канала «RACH» для следующего шага передачи с произвольным доступом (например, частоты, времена, коды, отличающиеся от использовавшихся ранее), временный идентификатор терминала, присвоенный системой, и/или выделенные ресурсы передачи управляющих сигналов «CSR» для передачи части с полезной информацией. Ответ сети привязан к идентификатору идентифицированной последовательности сигнатуры в восходящем канале, и, следовательно, в ответе обозначается, к какой попытке произвольного доступа относятся нисходящие управляющие сигналы.
[146] (3) После того как будет передан пакет данных произвольного доступа, терминал отслеживает соответствующий нисходящий управляющий канал связи на наличие ответа из сети. После получения команды коррекции синхронизации терминал корректирует временной сдвиг передачи в соответствии с полученной информацией. Для проверки скорректированного временного сдвига терминал передает новую последовательность произвольного доступа, включающую ту же самую или какую-то определенную последовательность сигнатуры, и, возможно, часть с полезной информацией, включающую временный идентификатор, присвоенный системой, что может способствовать разрешению конфликтов. Конфликты могут возникать, если два терминала одновременно выполняют процедуру произвольного доступа с одними и теми же ресурсами канала «RACH» (время/частота/кодовая сигнатура). Если сеть получает два сигнала с одинаковым уровнем мощности, то наблюдается конфликт. Возможно также, что полученные сигналы соответствуют различным уровням мощности. Более мощный сигнал может полностью замаскировать более слабый сигнал. Сеть обнаруживает попытку доступа одного из терминалов и посылает ответ, который может быть принят обоими терминалами. Механизм содействия разрешению конфликтов нижерасположенным уровнем, а не уровнем управления радиоресурсами «RRC», может предусматривать посылку ответа, привязанного к идентифицированной последовательности сигнатуры, включающей временный идентификатор, который должен быть использован, и набор ресурсов канала «RACH», который должен быть использован для следующей передачи в режиме произвольного доступа (набор частот, и/или времени, и/или кодовых сигнатур). Таким образом, терминалы будут привязываться к одному и тому же идентификатору, однако, прежде чем передать новый пакет данных произвольного доступа с присвоенным идентификатором, они произвольно выберут для использования новые ресурсы канала «RACH» из предложенного набора. Когда сеть принимает один и тот же временный идентификатор терминала с другим ресурсом (ресурсами) канала «RACH», она делает вывод, что во время присвоения предыдущего идентификатора наблюдался конфликт, и может разрешить этот конфликт путем повторной посылки соответствующего ответа на оба терминала. Ответом может быть, например, повторно запустить процедуру по каналу «RACH», или продолжать связь с новым присвоенным каждому из терминалов идентификатором, или любой другой соответствующий ответ. Однако даже такой механизм не может предотвратить конфликты, т.к. нет никаких гарантий, что оба терминала не выберут произвольно те же самые ресурсы.
[147] (4) Сеть посылает соответствующий ответ, включающий информацию аналогичную шагу 2 и, возможно, дополнительную информацию, обусловленную разрешением конфликта. Посылается подтверждение того, что надлежащая информация об опережении была использована без конфликта. После этого терминал готов к использованию синхронизированной передачи.
[148] (5) Синхронизированная передача по восходящему каналу используется для передачи:
[149] (5.1) Управляющих сигналов. Существуют два типа управляющих сигналов:
[150] (5.1.1) Не привязанные к данным управляющие сигналы «CSR» могут быть использованы в ответ на передачи по нисходящему каналу (например, на поисковый вызов) для запросов на планирование передачи данных пользователя по восходящему каналу связи. Возможно, дополнительными случаями использования могут быть сигналы управления мощностью, результаты измерений, управление качеством канала, обработка переключения соединения, компенсация двухсторонней задержки путем механизма опережения (синхронизации в режиме ожидания - «stand-by»). Эти передачи могут осуществляться на основе либо планирования, либо конкуренции.
[151] (5.1.2) Привязанные к данным управляющие сигналы, которые связаны с передачей данных пользователя по восходящему каналу, могут быть только на планируемой основе.
[152] (5.2) Данные пользователя: Когда имеются данные пользователя для передачи по восходящему каналу, сеть планирует передачу по восходящему каналу путем выделения терминалу одного или нескольких ресурсов. Ресурсы содержат назначение частоты и времени (возможен также кодовый ресурс) для данного терминала. Они определяются сетевым диспетчером и могут, например, зависеть от показателя качества обслуживания, переданного в сеть терминалом посредством привязанных к данным управляющих сигналов. Сеть может управлять назначением ресурсов динамически или псевдостатически. Данный способ базируется на статистическом планировании. В каждом временном интервале передачи «ТТЛ» терминал определяет, может или не может он произвести передачу на основе параметров, которые были определены параметрами сети. Этими параметрами могут быть, например, правильность времени передачи и длительность по времени перед повторением.
[153] (6) Когда терминал в течение длительного времени не имеет данных для передачи по восходящему каналу связи, согласованность по времени для восходящего канала может быть потеряна. В этом случае терминал с определенной периодичностью передает по восходящему каналу регулярные передачи (сигналы синхронизации восходящего канала) с целью сохранения возможности оценки синхронизации приема по восходящему каналу связи и, следовательно, сохранения согласования по времени восходящего канала. Это может быть выполнено либо ресурсами канала «RACH», либо соответствующими ресурсами для передачи управляющих сигналов «CSR».
[154] На Фиг.14 показан пример случая 1 использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» - (СЛУЧАЙ 1 ПРИМЕНЕНИЯ «LTE RACH») (синхронизация с разрешением конфликтов).
[155] После включения мобильного терминала выполняется синхронизация нисходящего канала связи «DL» (S1401). Терминал передает преамбулу по каналу с произвольным доступом «RACH» (S1402). После ее получения сеть выполняет корреляцию и обнаружение сигнатур в полученной преамбуле «RACH» (S1403). Сеть передает ответ на полученную преамбулу «RACH», причем ответ содержит информацию, как минимум, об одном из следующего: статусе ответа, временном опережении (ТА), временном идентификаторе (Temp ID) и наборе ресурсов каналов «RACH» (S1404).
[156] Терминал выполняет коррекцию временного опережения «ТА» передачи и другие коррекции для ресурсов «RACH» (SI405).
[157] Терминал передает в сеть полезную информацию «RACH» (S1406), после чего сеть осуществляет верификацию скорректированного временного опережения «ТА» и выполнение разрешения конфликтов (S1407). Затем сеть передает ответ, содержащий информацию относительно, как минимум, одного из следующего: статуса ответа, ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR», возможно, нового временного идентификатора «Тетр ID» и временное опережение «ТА» (S1408).
[158] В этот момент происходит синхронизация восходящего канала связи «UL» (S1409). Затем терминал выполняет включение синхронизированных ресурсов передачи управляющих сигналов «CSR» (S1410). Здесь под «CSR» понимаются ресурсы для передачи не привязанных к данным управляющих сигналов. Возможны два типа управляющих сигналов: привязанные к данным управляющие сигналы (т.е. привязанные к передаче данных пользователя по восходящему каналу связи) и не привязанные к данным управляющие сигналы. В отличие от системы «UMTS», где часть с полезной информацией передается внутри пакета данных канала «RACH», здесь остальная часть полезной информации передается в виде синхронизированной передачи по восходящему каналу посредством ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR».
[159] И наконец, терминал передает ресурсы для передачи управляющих сигналов (CSR), содержащие, как минимум, одно из следующего: сообщения вышерасположенного уровня, управляющие сигналы и запросы сетки передач/ресурсов (S1411).
[160] На Фиг.14 временный идентификатор «Тетр 10» может либо присваиваться системой, либо генерироваться терминалом.
[161] На Фиг.15 показан пример случая 2 использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» - (СЛУЧАИ 2 ПРИМЕНЕНИЯ «LTE RACH») (синхронизация без разрешения конфликтов на физическом уровне, когда конфликт разрешается вышерасположенным уровнем, например уровнем управления радиоресурсами «RRC»).
[162] После включения мобильного терминала выполняется синхронизация нисходящего канала связи «DL» (SI501). Терминал передает преамбулу в канал с произвольным доступом «RACH» (S1502). После ее получения сеть выполняет корреляцию и обнаружение сигнатур в полученной преамбуле «RACH» (S1503). Сеть передает ответ на полученную преамбулу «RACH», причем ответ содержит информацию, касающуюся, как минимум, одного из следующего: статус ответа, временное опережение «ТА», временный идентификатор «Тетр ED» и набор ресурсов канала произвольного доступа «RACH»(S1504).
[163] В этот момент происходит синхронизация восходящего канала «UL» (S1505). Затем терминал выполняет включение синхронизированных ресурсов передачи управляющих сигналов «CSR» (S1506). Здесь под «CSR» понимаются ресурсы для передачи не привязанных к данным управляющих сигналов. Возможны два типа управляющих сигналов: привязанные к данным управляющие сигналы (т.е. привязанные к передаче данных пользователя по восходящему каналу связи) и не привязанные к данным управляющие сигналы. В отличие от системы «UMTS», где часть с полезной информацией передается внутри пакета данных «RACH», здесь остальная часть полезной информацией передается в виде синхронизированной передачи по восходящему каналу посредством ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR».
[164] И наконец, терминал передает ресурсы для передачи управляющих сигналов «CSR», содержащие, как минимум, одно из следующего: сообщение вышерасположенного уровня, управляющие сигналы и запросы сетки передач/ресурсов (S1507), чтобы сеть могла выполнить коррекцию параметров передачи/приема и разрешение конфликтов.
[165] На Фиг.15 показаны возможные альтернативы для того, чтобы не передавать временный идентификатор «Тетр ID» (или из терминала, или из сети) во время первой фазы синхронизации, и только после того, как будет достигнута синхронизация восходящего канала, идентификатор терминала «ID» может быть передан, используя ресурсы «CSR».
[166] Кроме того, хотя шаги S1502 и S1504 относятся к dhtvtyyjve идентификатору «Тетр ID», следует иметь в виду, что дополнительно и/или альтернативно могут посылаться и приниматься другие параметры (такие как запрос на планирование ресурса, идентификатор терминала «UE» и т.п.).
[167] Дополнительно, шаг S1502 отправки (терминалом) только преамбулы или вместе с полезной информацией может быть определен на основе различных факторов, таких как размер ячейки, параметры обнаружения и т.п.
[168] На Фиг.16 показан пример случая 3 использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» - (СЛУЧАИ 3 ПРИМЕНЕНИЯ «LTE RACH») (синхронизация в отсутствие пользовательских данных).
[169] Во-первых, предполагается, что по восходящему каналу «UL» в течение сравнительно длительного времени не передавалось никаких данных (S1601). Затем терминал передает полезную информацию канала произвольного доступа «RACH», включающую идентификатор терминала и преамбулу (кодовую последовательность сигнатуры) (S1602). После этого терминал принимает информацию, касающуюся временного опережения «ТА» и другую факультативную информацию (S1603) или получает соответствующие ресурсы передачи управляющих сигналов «CSR» (S1604).
[170] На Фиг.16 можно исключить использование канала «RACH», если системой предусмотрены соответствующие ресурсы передачи управляющих сигналов «CSR» для поддержания восходящего канала связи.
[171] На Фиг.17 показан пример случая 4 использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» - (СЛУЧАИ 4 ПРИМЕНЕНИЯ «LTE RACH») (ответ на запрос сети).
[172] Терминал принимает из сети поисковый вызов (S1701). Затем терминал передает полезную информацию канала с произвольным доступом «RACH», включающую идентификатор терминала и преамбулу (S1702). Терминал получает выделенные ресурсы для передачи управляющих сигналов «CSR» и другую факультативную информацию (S1703). Затем терминал производит включение синхронизированных ресурсов передачи управляющих сигналов «CSR» (S1704). Здесь под «CSR» понимаются ресурсы для передачи не привязанных к данным управляющих сигналов. Возможны два типа управляющих сигналов: привязанные к данным управляющие сигналы (т.е. привязанные к передаче данных пользователя по восходящему каналу связи) и не привязанные к данным управляющие сигналы. В отличие от системы «UMTS», где часть с полезной информацией передается внутри пакета данных «RACH», здесь остальная часть полезной информации передается в виде синхронизированной передачи по восходящему каналу посредством ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR».
[173] И наконец, терминал передает в сеть ответ на поисковый вызов посредством ресурсов передачи управляющих сигналов «CSR» (S1705).
[174] Эта же схема, приведенная на Фиг.17, может также быть использована для любого запроса из сети. При этом, согласно альтернативному варианту, возможен отказ от использования канала произвольного доступа «RACH», если системой для ответов на поисковый вызов (или на любой вызов из сети) предусмотрены соответствующие ресурсы передачи управляющих сигналов «CSR».
[175] Особенности настоящего изобретения могут быть использованы в развивающейся (расширенной) универсальной наземной системе подвижной связи с радиодоступом (E-UTRA) по стандарту 3GPP. Возможны варианты осуществления для различных случаев применения.
[176] А именно, настоящее изобретение предлагает способ и процедуры для несинхронизированной связи, синхронизированной связи и синхронизации связи в режиме ожидания «stand-by» в системах «E-UTRA». Предлагаются различные способы и процедура для использования канала произвольного доступа «RACH» в системе «LTE» - (т.е. случаи применения канала «LTE RACH»). Предлагаются различные способы и процедура для использования ресурсов для передачи не привязанных к данным управляющих сигналов «CSR». Канал «LTE RACH» и ресурсы для передачи не привязанных к данным управляющих сигналов «CSR» используются для передачи всей требуемой информации, которая в известном уровне техники передавалась только каналом произвольного доступа «RACH» (т.е. общая процедура «LTE RACH»). Процедура канала «LTE RACH» рассматривается как передача по восходящему каналу на основе конкуренции, используемая, чтобы обозначить присутствие, разрешение конфликтов, получение синхронизации и, возможно, поддержание синхронизации восходящего канала. Когда синхронизация достигнута, сообщение вышерасположенного уровня, запрос ресурсов и сетки передач (планирования), управляющие сигналы (например, ответ на поисковый вызов) и, возможно, синхронизация связи в режиме ожидания «stand-by» передаются на основе или конкуренции, или планирования с использованием ресурсов для передачи не привязанных к данным управляющих сигналов «CSR». Кроме того, предлагается способ, предусматривающий механизм разрешения конфликтов (т.е. шаг 3 общей процедуры).
[177] Настоящее изобретение предлагает способ обработки выполняемых сетью процедур произвольного доступа, содержащий: прием, как минимум, одного пакета данных доступа, позволяющего сети оценить полученную синхронизацию восходящего канала связи, при этом указанный пакет данных доступа содержит, как минимум, преамбулу; и передачу информацию в ответ на, как минимум, один пакет данных доступа.
[178] Способ может далее содержать: выделение ресурсов, если в пакете данных доступа получена, как минимум, преамбула. Ресурсы могут быть псевдостатическими или динамическими. Способ может дополнительно содержать: выделение ресурсов, позволяющих терминалу периодически передавать сигнал для поддержания синхронизации с сетью. Ресурсы могут быть конкурентными ресурсами или планируемыми ресурсами. Планируемые ресурсы могут быть псевдостатическими или динамическими. Преамбула может дополнительно содержать неявную информацию. Далее, способ может содержать: передачу запроса с поисковым вызовом и выделение ресурсов, позволяющих терминалу ответить на поисковый вызов. Ресурсы могут быть конкурентными ресурсами или планируемыми ресурсами. Планируемые ресурсы могут быть псевдостатическими или динамическими. Способ может дополнительно содержать: определение того, какие планируемые ресурсы должны быть использованы для передачи остальной информации. Остальная информация может содержать сигналы вышерасположенного уровня. Способ может дополнительно содержать: прием дополнительного пакета данных доступа внутри ресурсов доступа, отличающихся от предыдущих ресурсов доступа. Передаваемая информация может содержать новые ресурсы произвольного доступа. Пакет данных доступа может дополнительно содержать: факультативную (опционную) полезную информацию, содержащую, как минимум, одно из следующего: идентификация терминала или запрос ресурсов. Шаг приема может позволять сети оценивать запрос ресурса для терминала или идентифицировать терминал. Процедуры приема и передачи процедуры могут использоваться для выполнения следующих шагов: прием преамбулы канала произвольного доступа «RACH»; выполнение корреляции и обнаружение сигнатур в принятой преамбуле «RACH»; и передачу ответа в отношении принятой преамбулы «RACH», содержащего информацию, относящуюся, как минимум, к одному из следующего: статус ответа, временное опережение «ТА», временный идентификатор «Тетр ID», и набор ресурсов каналов произвольного доступа «RACH». Способ может дополнительно содержать: прием полезной информации канала «RACH»; выполнение верификации скорректированного временного опережения «ТА» и выполнение разрешения конфликтов; передачу ответа, содержащего информацию, относящуюся, как минимум, к одному из следующего: статус ответа, ресурсы для передачи управляющих сигналов «CSR», возможно, новый временный идентификатор «Тетр ID» и временное опережение (ТА); и прием ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR», содержащих, как минимум, одно из следующего: сообщение вышерасположенного уровня, управляющие сигналы и запрос планирования/ресурсов. Процедуры приема и передачи могут быть использованы для выполнения следующих шагов: прием преамбулы канала произвольного доступа «RACH»; выполнение корреляции и обнаружение сигнатур; передача информации, относящейся, как минимум, к одному из следующего: статус ответа, временное опережение «ТА», временный идентификатор «Тетр ID» и ресурсы для передачи управляющих сигналов «CSR2»; и выполнение коррекции параметров передачи/приема и разрешение конфликтов. Процедуры приема и передачи могут быть использованы для выполнения следующих шагов: прием полезной информации канала произвольного доступа «RACH», включающей идентификатор терминала и преамбулу (кодовая последовательность сигнатуры), если никакие данные восходящего канала не передавались или не принимались в течение сравнительно длительного времени; и передача информации, относящейся к временному опережению «ТА» и другой факультативной (опционной) информации или посылка соответствующих ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR». Процедуры приема и передачи процедуры могут быть использованы для выполнения следующих шагов: передача поискового вызова; прием полезной информации канала произвольного доступа «RACH», включающей идентификатор терминала и преамбулу; передача выделенных ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR2» и другой факультативной (опционной) информации; и прием ответа на поисковый вызов «CSR».
[179] Кроме того, настоящим изобретением предлагается способ обработки произвольного доступа, выполняемой мобильным терминалом, содержащий: конфигурирование, как минимум, одного пакета данных доступа, содержащего, как минимум, преамбулу; и передачу, как минимум, одного пакета данных доступа для того, чтобы позволить сети, как минимум, оценить полученную синхронизацию восходящего канала связи.
[180] Преамбула может дополнительно содержать неявную информацию. Способ может дополнительно содержать: прием параметров для передачи ранее не передававшейся информации. Способ может дополнительно содержать: передача того же самого или нового пакета данных доступа. Новый пакет данных доступа может быть предназначен для того, чтобы позволить сети синхронизировать передачу по восходящему каналу и для разрешения сетевых конфликтов. Новый пакет данных доступа может позволить сети верифицировать и корректировать время передачи по восходящему каналу. Пакет данных доступа может дополнительно содержать: факультативную полезную информацию, содержащую, как минимум, одно из следующего: идентификацию терминала или запрос ресурсов. Способ, в котором, если передается тот же самый пакет данных доступа или новый пакет данных доступа, то информация о приеме, относящаяся к приему остальной передаваемой информации, должна быть передана с использованием планируемых ресурсов. Способ может дополнительно содержать: периодическую передачу сигнала для поддержания синхронизации с сетью. Выделяемые сетью ресурсы могут быть конкурентными или планируемыми ресурсами. Планируемые ресурсы могут быть псевдостатическими или динамическими. Способ может дополнительно содержать: прием запроса поискового вызова и шаг передачи, используемый для ответа на запрос поискового вызова, с использованием выделенных ресурсов. Ресурсы могут быть конкурентными или планируемыми ресурсами. Планируемые ресурсы могут быть псевдостатическими или динамическими. Терминал может работать в синхронизированном режиме, несинхронизированном режиме и режиме синхронизации связи в режиме ожидания «stand-by». Процедуры приема и передачи могут быть использованы для выполнения следующих шагов: передача преамбулы канала произвольного доступа «RACH»; позволяющей сети выполнить корреляцию и обнаружение сигнатур в принятой преамбуле канала «RACH»; и прием ответа в отношении принятой преамбулы «RACH», содержащего информацию, относящуюся, как минимум, к одному из следующего: статус ответа, временное опережение «ТА», временный идентификатор («Тетр ID») и набор ресурсов каналов «RACH». Способ может дополнительно содержать: выполнение коррекции опережения «ТА» передачи и других коррекций для ресурса каналов «RACH»; передачу полезной информации RACH, позволяющей сети выполнить верификацию скорректированного временного опережения (ТА) и разрешение конфликтов; прием ответа, содержащего информацию, относящуюся, как минимум, к одному из следующего: статус ответа, ресурсы для передачи управляющих сигналов «CSR», возможно, новый временный идентификатор («Тетр ID») и временное опережение «ТА2; выполнение включения синхронизированных ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR»; и передачу ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR», содержащих, как минимум, одно из следующего: сообщение вышерасположенного уровня, управляющие сигналы и запрос планирования и ресурсов. Процедуры приема и передачи могут быть использованы для выполнения следующих шагов: передача преамбулы канала произвольного доступа «RACH», позволяющей сети выполнить корреляцию и обнаружение сигнатур в принятой преамбуле RACH; прием информации, относящейся, как минимум, к одному из следующего: статус приема, временное опережение «ТА», временный идентификатор («Тетр ID») и ресурсы для передачи управляющих сигналов «CSR»; выполнение включения синхронизированных ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR»; и передача ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR», позволяющих сети выполнить коррекцию параметров приема/передачи и разрешение конфликтов. Процедуры приема и передачи могут быть использованы для выполнения следующих шагов: передача полезной информации канала произвольного доступа «RACH», включающей идентификатор терминала и преамбулу (кодовая последовательность сигнатуры), если никакие данные восходящего канала не передавались или не принимались в течение сравнительно длительного времени; и прием информации, относящейся к временному опережению «ТА» и другой факультативной (опционной) информации, или прием соответствующих ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR». Процедуры приема и передачи процедуры могут быть использованы для выполнения следующих шагов: прием запроса поискового вызова; передача полезной информации канала произвольного доступа «RACH», включающей идентификатор терминала и преамбулу; прием выделенных ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR» и другой факультативной (опционной) информации; выполнение включения синхронизированных ресурсов для передачи управляющих сигналов «CSR»; и передачу ответа на запрос поискового вызова «CSR».
[181] Определенные, относящиеся к данному вопросу части технических условий 3GPP, такие как 3GPP TS 22.011, 25.321, 25.331 (и их постоянные улучшения и другие соответствующие разделы), являются частью вариантов осуществления настоящего изобретения и составляют часть настоящего изобретения, включенную в него посредством ссылки.
[182] Здесь приводится описание различных иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения. Область действия патентной формулы рассчитана на охват различных модификаций и эквивалентных схем иллюстративных вариантов осуществления, раскрытых в описании. Поэтому нижеследующая формула изобретения предполагает обоснованно расширенную интерпретацию, охватывающую модификации, эквивалентные структуры и особенности, отвечающие сущности и объему особенностей, рассмотренных в настоящем документе.