СПОСОБЫ И ПРОЦЕДУРЫ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДОСТУПА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
METHODS AND PROCEDURES FOR HIGH-SPEED ACCESSING USER EQUIPMENT

Раскрытие изобретения
Техническое решение
[1] Настоящая заявка испрашивает привилегию на основании предварительной заявки США №60/889,520, поданной 12 февраля 2007 года, содержание которой полностью включено настоящим в данный документ посредством ссылки.
[2] Настоящее изобретение относится к процедуре произвольного доступа подвижного терминала для получения синхронизации времени в восходящем направлении и доступа к сети и, в частности, к устройству и способу, которые позволяют подвижному терминалу правильным образом отображать индексы сигнатур на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу (Zadoff-Chu (ZC)), когда задействованные ячейки поддерживают высокоскоростную подвижность путем информирования подвижного терминала о том, поддерживает ли ячейка высокоскоростную подвижность.
[3] Универсальная система подвижной связи (Universal Mobile Telecommunication System - UMTS) является системой подвижной связи третьего поколения IMT-2000 европейского типа, которую развили из европейского стандарта, известного как глобальная система подвижной связи (Global System for Mobile Communications - GSM). UMTS направлена на предоставление улучшенных услуг подвижной связи на основе базовой сети GSM и технологии беспроводного соединения с использованием широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов (Wideband Code Division Multiple Access - W-CDMA). В декабре 1998 года Партнерский проект по созданию сетей третьего поколения (Third Generation Partnership Project - 3GPP) был основан Европейским институтом по стандартизации в области телекоммуникаций (European Telecommunications Standards Institute - ETSI) (Европа), Ассоциацией радиопромышленности и бизнеса/Комитетом по телекоммуникационным технологиям (Association of Radio Industries and Businesses/Telecommunication Technology Committee - ARIB/TTC) (Япония), Комитетом T1 (США) и Ассоциацией по телекоммуникационным технологиям (Telecommunications Technology Association - ТТА) (Корея). 3GPP создает подробные спецификации технологии UMTS.
[4] В рамках 3GPP для обеспечения быстрого и эффективного технического развития UMTS было создано пять групп технических спецификаций (Technical Specification Group - TSG) для стандартизации UMTS с учетом независимой сущности элементов сети и их функционирования. Каждая группа TSG разрабатывает, принимает и поддерживает спецификации стандартов в пределах относящейся к ней области. Группа сети радиодоступа (Radio Access Network - RAN) (TSG-RAN) разрабатывает стандарты для функций, требований и интерфейса UMTS-сети наземного радиодоступа (UMTS Terrestrial Radio Access Network - UTRAN), которая является новой сетью радиодоступа для поддержки технологии доступа W-CDMA в UMTS.
[5] На Фиг.1 показан общий вид UMTS-сети. UMTS-сеть включает подвижный терминал или пользовательское оборудование (User Equipment - UE) 1, сеть UTRAN 2 и опорную сеть (Core Network - CN) 3.
ub
[6] Сеть UTRAN 2 включает несколько радиосетевых контроллеров RNC 4 (RNC - radio network controller) и базовых станций NodeB 5, соединенных через интерфейс I. Каждый радиосетевой контроллер RNC 4 управляет несколькими базовыми станциями NodeB 5. Каждая базовая станция NodeB 5 управляет одной или несколькими ячейками, а ячейка охватывает заданную географическую область на заданной частоте.
[7] Каждый радиосетевой контроллер RNC 4 соединен через интерфейс Iu с опорной сетью CN 3 или с объектом центра коммутации подвижной связи (Mobile Switching Center - MSC) 6 опорной сети CN и объектом узла текущей поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс (Serving GPRS Support Node - SGSN) 7 (GPRS - General Packet Radio Service (общая услуга пакетной передачи данных через радиоинтерфейс)). Радиосетевые контроллеры RNC 4 могут соединяться с другими радиосетевыми контроллерами RNC через интерфейс Iur. Радиосетевой контроллер RNC 4 осуществляет присвоение радиоресурсов и управление ими, а также действует как точка доступа по отношению к базовой сети CN 3.
[8] Базовые станции NodeB 5 принимают информацию, направленную физическим уровнем пользовательского оборудования (User Equipment - UE) 1 в восходящем направлении, и передают данные на пользовательское оборудование UE 1 в нисходящем направлении. Базовые станции NodeB 5 действуют как точки доступа сети UTRAN 2 для пользовательского оборудования 1.
S
N
[9] Узел текущей поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс SGSN 7 соединен через интерфейс Gf с регистром 8 идентификации оборудования (Equipment Identity Register - EIR), через интерфейс G - с центром коммутации подвижной связи MSC 6, через интерфейс G - с шлюзовым узлом поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс (Gateway GPRS Support Node - GGSN) 9 и через интерфейс gr - с домашним абонентским сервером (Ноте Subscriber Server - HSS).
[10] Регистр EIR 8 ведет учет списков единиц пользовательского оборудования UE 1, которые разрешены к использованию в сети. Кроме того, регистр EIR 8 ведет учет списков единиц пользовательского оборудования UE 1, которые не разрешены к использованию в сети.
[11] Центр коммутации подвижной связи MSC 6, который управляет соединением для услуг с коммутацией цепей (Circuit Switched - CS), соединен через интерфейс nb с медиашлюзом (Media Gateway - MGW) 11, через интерфейс F - с регистром EIR 8 и через интерфейс D - с домашним абонентским сервером HSS 10.
[12] Медиашлюз MGW 11 соединен с домашним абонентским сервером HSS 10 через интерфейс С, а также соединен с телефонной сетью общего пользования (Public Switched Telephone Network - PSTN). Медиашлюз MGW 11 также позволяет адаптировать кодеки между телефонной сетью общего пользования PSTN и подключенной сетью радиодоступа RAN.
[13] Шлюзовой узел поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс GGSN 9 соединен через интерфейс GC с домашним абонентским сервером HSS 10 и через интерфейс GI - с Интернетом. Шлюзовой узел поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс GGSN 9 отвечает за маршрутизацию, загрузку и разделение потоков данных в различных каналах радиодоступа (Radio Access Bearer - RAB). Домашний абонентский сервер HSS 10 обрабатывает данные подписки пользователей.
[14] Сеть UTRAN 2 формирует и поддерживает канал радиодоступа RAB для передачи данных между пользовательским оборудованием UE 1 и опорной сетью CN 3. Опорная сеть CN 3 запрашивает сквозные требования качества услуги (Quality of Service - QoS) от канала радиодоступа RAB, а канал радиодоступа RAB поддерживает требования QoS, устанавливаемые опорной сетью CN 3. Соответственно, сеть UTRAN 2 может удовлетворить сквозные требования QoS путем формирования и поддержки канала радиодоступа RAB.
[15] Услуги, предоставляемые конкретному пользовательскому оборудованию UE 1, приблизительно делятся на услуги с коммутацией цепей CS и услуги с коммутацией пакетов PS. Например, услуга передачи данных разговора общего назначения является услугой с коммутацией каналов CS, тогда как услуга просмотра веб-страниц через подключение к Интернету классифицируется как услуга с коммутацией пакетов PS.
[16] Радиосетевые контроллеры RNC 4 соединены с центром коммутации подвижной связи MSC 6 опорной сети CN 3, а центр коммутации подвижной связи MSC 6 соединен со шлюзовым центром коммутации подвижной связи (Gateway MSC - GMSC), который управляет соединением с другими сетями для поддержки услуг с коммутацией цепей CS. Для поддержки услуг с коммутацией пакетов PS радиосетевые контроллеры RNC 4 соединены с узлом текущей поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс SGSN 7 и со шлюзовым узлом поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс GGSN 9 опорной сети CN 3.
[17] Узел текущей поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс SGSN 7 поддерживает пакетную связь с радиосетевыми контроллерами RNC. Шлюзовой узел поддержки общей услуги пакетной передачи данных через радиоинтерфейс GGSN 9 управляет соединением с другими сетями с коммутацией пакетов, такими как Интернет.
[18] На Фиг.2 изображена структура протокола радиоинтерфейса между пользовательским оборудованием UE 1 и сетью UTRAN 2 согласно стандартам сетей радиодоступа 3GPP. Как показано на Фиг.2, протокол радиоинтерфейса имеет горизонтальные уровни, содержащие физический уровень, канальный уровень и сетевой уровень, и имеет вертикальные плоскости, содержащие пользовательскую плоскость U-plane для передачи данных пользователей и плоскость управления C-plane для передачи управляющей информации. Пользовательская плоскость U-plane представляет собой область, которая обрабатывает информацию графика пользователя, такую как речь или пакеты Интернет-протоколов (IP). Плоскость управления (C-plane) представляет собой область, которая обрабатывает управляющую информацию для интерфейса с сетью, а также осуществляет поддержку и управление вызовом. Уровни протоколов могут быть разделены на первый уровень (L1), второй уровень (L2) и третий уровень (L3) на основе трех нижних уровней стандартной модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection - OSI).
[19] Первый уровень (L1) или физический уровень обеспечивает услугу передачи информации на верхний уровень путем использования различных технологий радиопередачи. Физический уровень связан с верхним уровнем или уровнем управления доступом к среде (Medium Access Control - MAC) через транспортный канал. Уровень MAC и физический уровень обмениваются данными через транспортный канал.
[20] Второй уровень (L2) включает уровень управления доступом к среде MAC, уровень управления радиоканалом (Radio Link Control - RLC), уровень управления широковещательной/многоадресной передачей (Broadcast/Multicast Control - ВМС) и уровень протоколов сходимости пакетных данных (Packet Data Convergence Protocol - PDCP). Уровень управления доступом к среде MAC осуществляет отображение между логическими каналами и транспортными каналами, а также обеспечивает распределение параметров MAC для распределения и перераспределения радиоресурсов. Через логический канал уровень управления доступом к среде MAC связан с верхним уровнем или уровнем управления радиоканалом (RLC).
[21] В зависимости от вида передаваемой информации предоставляются различные логические каналы. Обычно для передачи информации плоскости управления C-plane используется канал управления, а при передаче информации пользовательской плоскости U-plane используется канал графика. Логический канал может быть общим каналом или выделенным каналом в зависимости от того, является ли логический канал совместно используемым.
[22] На Фиг.3 показаны различные существующие логические каналы. Логические каналы включают выделенный канал графика (Dedicated Traffic Channel - DTCH), выделенный канал управления (Dedicated Control Channel -DCCH), общий канал трафика (Common Traffic Channel - CTCH), общий канал управления (Common Control Channel - CCCH), канал управления широковещательной передачей (Broadcast Control Channel - BCCH) и пейджинговый канал управления (Paging Control Channel - PCCH) или совместно используемый канал управления (Shared Control Channel - SCCH), а также другие каналы. Канал управления широковещательной передачей BCCH обеспечивает информацию, включающую информацию, используемую пользовательским оборудованием UE 1 для доступа в систему. Пейджинговый канал управления PCCH используется сетью UTRAN 2 для доступа к пользовательскому оборудованию 1.
[23] В стандарт мультимедийной услуги широковещательной/многоадресной передачи (Multimedia Broadcast Multicast Service - MBMS) введены дополнительные каналы графика и управления для целей MBMS. MBMS-канал управления типа «точка - много точек» (Point-to-Multipoint Control Channel - МССН) используется для передачи управляющей информации MBMS. MBMS-канал графика типа «точка - много точек» (Point-to-Multipoint Traffic Channel - МТСН) используется для передачи служебных данных MBMS. MBMS-канал планирования (MBMS Scheduling Channel - MSCH) используется для передачи информации планирования.
[24] Уровень MAC связан с физическим уровнем транспортными каналами. В соответствии с типом транспортного канала, которым нужно управлять, уровень MAC может быть разделен на подуровень МАС-b, подуровень MAC-d, подуровень MAC-c/sh, подуровень MAC-hs и подуровень МАС-m.
[25] Подуровень МАС-b управляет каналом широковещательной передачи (Broadcast Channel - ВСН), который является транспортным каналом, осуществляющим широковещательную передачу информации о системе. Подуровень MAC-c/sh управляет общим транспортным каналом, таким как канал прямого доступа (Forward Access Channel - FACH) или нисходящий совместно используемый канал (Downlink Shared Channel - DSCH), который совместно используется множеством единиц пользовательского оборудования UE 1, или в восходящем направлении каналом радиодоступа (Radio Access Channel - RACH). Подуровень MAC-m может обрабатывать данные MBMS.
[26] На Фиг.4 показано возможное отображение между логическими каналами и транспортными каналами со стороны пользовательского оборудования UE 1. На Фиг.5 показано возможное отображение между логическими каналами и транспортными каналами со стороны сети UTRAN 2.
[27] Подуровень MAC-d управляет выделенным каналом (Dedicated Channel - DCH), который является выделенным транспортным каналом для конкретного пользовательского оборудования UE 1. Подуровень MAC-d расположен в обслуживающем радиосетевом контроллере RNC 4 (Serving RNC - SRNC), который управляет соответствующим пользовательским оборудованием UE 1. Один подуровень MAC-d также существует в каждом пользовательском оборудовании UE 1.
[28] Уровень RLC поддерживает надежную передачу данных и выполняет сегментацию и конкатенацию множества RLC-блоков служебных данных (Service Data Unit - SDU), доставляемых с верхнего уровня, в зависимости от режима работы RLC. Уровень RLC регулирует размер каждого блока служебных данных RLC SDU, принимаемого от верхнего уровня соответствующим образом, с учетом обрабатывающей способности и затем создает блоки данных добавлением заголовочной информации. Упомянутые блоки данных или блоки протокольных данных (Protocol Data Unit - PDU) передаются на уровень MAC через логический канал. Уровень RLC включает буфер RLC для хранения блоков служебных данных RLC SDU и/или блоков протокольных данных RLC PDU.
[29] Уровень ВМС планирует сообщение широковещательной передачи ячейки (Cell Broadcast massage - СВ-сообщение), передаваемое опорной сетью CN 3. Уровень ВМС осуществляет широковещательную передачу СВ-сообщения единицам пользовательского оборудования UE 1, расположенным в конкретной ячейке или конкретных ячейках.
[30] Уровень PDCP расположен над уровнем RLC. Уровень PDCP используется для эффективной передачи данных сетевых протоколов, например IPv4 или IPv6, по радиоинтерфейсу с относительно малой шириной полосы пропускания. Для этой цели уровень PDCP уменьшает ненужную управляющую информацию, используемую в проводной сети, эта функция называется сжатием заголовка.
[31] Уровень управления радиоресурсами (Radio Resource Control - RRC), расположенный в самой нижней части третьего уровня (L3), определяется только в плоскости управления C-plane. Уровень RRC управляет транспортными каналами и физическими каналами в отношении установки, реконфигурации и прекращения или отмены радиоканалов (Radio Bearer - RB).
[32] Радиоканал RB означает услугу, предоставляемую вторым уровнем (L2) для передачи данных между пользовательским оборудованием UE 1 и сетью UTRAN 2. Вообще, установка канала RB относится к процессу оговаривания характеристик уровня протоколов и канала, необходимых для предоставления конкретной услуги передачи данных и установки соответствующих подробных параметров и способов работы. Уровень управления радиоресурсами RRC также управляет подвижностью пользователей в пределах сети радиодоступа RAN и дополнительными услугами, такими как услуги определения местоположения.
[33] Не все различные возможности для отображения между радиоканалами RB и транспортными каналами для данного пользовательского оборудования UE 1 доступны все время. Пользовательское оборудование UE 1/UTRAN 2 прослеживают возможное отображение в зависимости от состояния пользовательского оборудования UE и процедуры, в текущий момент выполняемой пользовательским оборудованием UE/UTRAN 2.
[34] Различные транспортные каналы отображаются на различные физические каналы. Конфигурация физических каналов задается обменом сигналами уровня управления радиоресурсами RRC между радиосетевым контроллером RNC 4 и пользовательским оборудованием UE 1.
[35] Начальный доступ представляет собой процедуру, в которой пользовательское оборудование UE 1 передает сети UTRAN 2 первое сообщение с использованием общего восходящего канала, а именно канала произвольного доступа (Random Access Channel - RACH). Как для систем GSM, так и для систем UMTS процедура начального доступа включает передачу пользовательским оборудованием UE 1 сообщения запроса на соединение, которое включает причину для запроса, и прием ответа от сети UTRAN 2, указывающего назначение радиоресурсов в связи с причиной запроса.
[36] Для направления сообщения запроса на соединение существует несколько поводов или причин установления соединения. В Таблице 1 указаны причины установления соединения, определенные в стандарте UMTS, а именно в стандарте 3GPP TS 25.331.
[37] Причина установления соединения "исходящий вызов" означает, что пользовательское оборудование UE 1 хочет установить соединение, например, речевое. Причина установления соединения "входящий вызов" означает, что пользовательское оборудование UE 1 отвечает на поисковый вызов. Причина установления соединения "регистрация" означает, что пользователь собирается лишь зарегистрироваться в сети.
[38] Для передачи информации по радио используется процедура физического произвольного доступа. Передача при физическом произвольном доступе находится под управлением протокола верхнего уровня, выполняющего важные функции, относящиеся к приоритету и управлению нагрузкой. В системах радиосвязи GSM и UMTS эта процедура различна.
[39] Описание процедуры произвольного доступа GSM можно найти в "The GSM System for Mobile Communication", опубликованном M. Mouly и М.В. Pautet, 1992. Поскольку настоящее изобретение имеет отношение к развитию и усовершенствованию системы UMTS, здесь приводится подробное описание процедуры произвольного доступа W-CDMA. Хотя настоящее изобретение объясняется в контексте усовершенствования системы UMTS, настоящее изобретение этим не ограничивается.
[40] В этой процедуре используются транспортный канал произвольного доступа RACH и два физических канала, физический канал произвольного доступа (Physical Random Access Channel - PRACH) и канал индикации получения (Acquisition Indication Channel - AICH). Транспортные каналы являются каналами, предоставляемыми физическим уровнем уровню протоколов уровня MAC. Для передачи данных с различными свойствами и форматами передачи через физический уровень существует несколько видов транспортных каналов.
[41] Физические каналы идентифицируются кодом и частотой в режиме дуплексной передачи с частотным разделением (Frequency Division Duplex - FDD) и в общем случае основываются на конфигурации уровня радиокадров и таймслотов. Форма радиокадров и таймслотов зависит от скорости передачи символов по физическому каналу.
[42] Радиокадр является минимальной единицей в процессе декодирования, состоящим из 15 таймслотов. Таймслот является минимальной единицей в последовательности битов уровня 1. Таким образом, количество битов, помещающихся в одном таймслоте, зависит от физического канала.
[43] Таблица 1
[Таблица 1]
Причины установления соединения
Исходящий переговорный вызов
Исходящий потоковый вызов
Исходящий интерактивный вызов
Исходящий фоновый вызов
Исходящий вызов абонентского трафика
Входящий переговорный вызов
Входящий потоковый вызов
Входящий интерактивный вызов
Входящий фоновый вызов
Экстренный вызов
Повторный выбор ячейки Inter-RAT
Команда на изменение ячейки Inter-RAT
Регистрация
Отсоединение
Исходящий сигнал с высоким приоритетом
Исходящий сигнал с низким приоритетом
Восстановление вызова
Входящий сигнал с высоким приоритетом
Входящий сигнал с низким приоритетом
[44] Транспортный канал произвольного доступа RACH представляет собой восходящий общий канал, используемый для передачи информации управления и данных пользователя. Транспортный канал произвольного доступа RACH используется в произвольном доступе для низкоскоростной передачи данных от верхнего уровня. Канал произвольного доступа RACH отображается на восходящий физический канал, а именно физический канал произвольного доступа PRACH. Канал индикации получения AICH представляет собой нисходящий общий канал, который существует в паре с физическим каналом произвольного доступа PRACH, используемым для управления произвольным доступом.
[45] Передача физического канала произвольного доступа PRACH основана на подходе протокола ALOHA с разделением на слоты (slotted ALOHA) с быстрой индикацией получения. Пользовательское оборудование UE произвольно выбирает ресурс доступа и передает в сеть часть преамбулы канала произвольного доступа RACH процедуры произвольного доступа.
[46] Преамбула представляет собой короткий сигнал, который передается перед передачей сообщения запроса на соединение канала произвольного доступа RACH. Пользовательское оборудование UE 1 неоднократно передает преамбулу путем увеличения мощности передачи каждый раз, когда передается преамбула, пока оно не примет индикатор получения (Acquisition Indicator - AI) по каналу индикации получения AICH, который указывает обнаружение преамбулы сетью UTRAN 2. Пользовательское оборудование UE 1 прекращает передачу преамбулы сразу после приема индикатора получения AI и передает часть сообщения при уровне мощности передачи, равной мощности передачи преамбулы в этой точке, добавляя смещение, просигнализированное сетью UTRAN 2. На Фиг.6 показана процедура быстрого изменения мощности (power ramping).
[47] Эта процедура произвольного доступа предотвращает процедуру быстрого изменения мощности (power ramping) для всего сообщения. Процедура быстрого изменения мощности (power ramping) создавала бы больше помех из-за неудачно переданных сообщений и была бы менее эффективной из-за большей задержки, поскольку декодирование сообщения заняло бы намного больше времени перед тем, как можно было бы отправить подтверждение для индикации успешного приема сообщения.
[48] Основные особенности канала произвольного доступа RACH состоят в том, что он является каналом с конфликтной основой из-за одновременного доступа нескольких пользователей, что может помешать декодированию сообщения начального доступа сетью. Пользовательское оборудование UE 1 при произвольном доступе может начать передачу как преамбул, так и сообщения только в начале слота доступа. Таким образом, этот способ доступа является разновидностью подхода ALOHA с разделением на слоты (slotted ALOHA) с быстрой индикацией получения.
[49] Ось времени как канала произвольного доступа RACH, так и канала индикации получения AICH делятся на временные интервалы или слоты доступа. Имеется 15 слотов доступа на два кадра, при этом каждый кадр имеет длительность 10 мс или 38400 чипов, а слоты доступа разнесены на 1,33 мс или 5120 чипов. На Фиг.7 показаны номера и расположение слотов доступа.
[50] Сеть UTRAN 2 передает сигнал с информацией о том, какие слоты доступа свободны для передачи произвольного доступа, и о смещениях синхронизации для использования между каналами произвольного доступа RACH и индикации получения AICH, между двумя последовательными преамбулами и между последней преамбулой и сообщением. Например, если синхронизация передачи канала произвольного доступа AICH составляет 0 и 1, передается, соответственно, три и четыре слота доступа после передачи последнего слота доступа преамбулы. На Фиг.8 показана упомянутая синхронизация преамбулы, индикатора получения AI и части сообщения.
[51] Синхронизация, при которой пользовательское оборудование UE 1 может направлять преамбулу, делится по подканалам произвольного доступа. Подканал произвольного доступа представляет собой подмножество, включающее сочетание всех восходящих слотов доступа. Имеется 12 подканалов произвольного доступа. Подканал произвольного доступа состоит из слотов доступа, указанных в Таблице 2.
[52] Таблица 2
[Таблица 2]
SFN по модулю 8 соответствующего кадра Р-ССРСН
Номер подканала
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0
0
1
2
3
4
5
6
7
1
12
13
14
8
9
10
11
2
0
1
2
3
4
5
6
7
3
9
10
11
12
13
14
8
4
6
7
0
1
2
3
4
5
5
8
9
10
11
12
13
14
6
3
4
5
6
7
0
1
2
7
8
9
10
11
12
13
14
SFN (Single Frequency Network) - одночастотная сеть (примеч. перевод.) Р-ССРСН (Primary Common Control Physical Channel) - первичный общий физический канал управления (примеч. перевод.)
[53] Преамбула представляет собой короткий сигнал, который передается до передачи сообщения канала произвольного доступа RACH. Преамбула состоит из 4096 чипов, представляющих собой последовательность из 256 повторений кодов Адамара длиной 16 и кодов скремблирования, назначенных с верхнего уровня.
[54] Коды Адамара называются сигнатурой преамбулы. Существует 16 различных сигнатур, при этом сигнатура случайным образом выбирается из имеющихся наборов сигнатур на основе классов услуг доступа (Access Service Classes - ASC) и повторяется 256 раз для каждой передачи части преамбулы. В Таблице 3 перечислены сигнатуры преамбулы.
[55] Часть сообщения расширяется посредством кодов с ортогональным переменным коэффициентом расширения (Orthogonal Variable Spreading Factor - OVSF), которые однозначно определяются сигнатурой преамбулы и расширяющими кодами для использования в качестве сигнатуры преамбулы. Радиокадр части сообщения длительностью 10 мс делится на 15 слотов, каждый слот состоит из 2560 чипов.
[56] Таблица 3
[Таблица 3]
Сигнатура преамбулы
Значение n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Р<sub>0 </sub>(n)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
P<sub>1 </sub>(n)
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
Р<sub>2 </sub>(n)
1
1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
-1
-1
Р<sub>3 </sub>(n)
1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
Р<sub>4 </sub>(n)
1
1
1
1
-1
-1
-1
-1
1
1
1
1
-1
-1
-1
-1
Р<sub>5 </sub>(n)
1
-1
1
-1
-1
1
-1
1
1
-1
1
-1
-1
1
-1
1
Р<sub>6 </sub>(n)
1
1
-1
-1
-1
-1
1
1
1
1
-1
-1
-1
-1
1
1
Р<sub>7 </sub>(n)
1
-1
-1
1
-1
1
1
-1
1
-1
-1
1
-1
1
1
-1
Р<sub>8 </sub>(n)
1
1
1
1
1
1
1
1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Р<sub>9 </sub>(n)
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
P<sub>10 </sub>(n)
1
1
-1
-1
1
1
-1
-1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
Р<sub>11 </sub>(n)
1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
-1
1
1
-1
-1
1
1
-1
Р<sub>12 </sub>(n)
1
1
1
1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
1
1
1
1
Р<sub>13 </sub>(n)
1
-1
1
-1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
1
1
-1
1
-1
Р<sub>14 </sub>(n)
1
1
-1
-1
-1
-1
1
1
-1
-1
1
1
1
1
-1
-1
Р<sub>15 </sub>(n)
1
-1
-1
1
-1
1
1
-1
-1
1
1
-1
1
-1
-1
1
[57] Каждый слот включает часть данных и часть управления, которая передает управляющую информацию, такую как пилотные биты и индикатор комбинации транспортных форматов (Transport Format Combination Indicator - TFCI). Часть данных и часть управления передаются параллельно. Часть сообщения длительностью 20 мс состоит из двух последовательных радиокадров части сообщения. Часть данных состоит из 10*2k битов, где k=0, 1, 2, 3, что соответствует коэффициенту расширения (Spreading Factor - SF) 256, 128, 64, 32. На Фиг.9 показана структура части сообщения произвольного доступа.
[58] Канал индикации получения AICH состоит из повторяющейся последовательности из 15 последовательных слотов доступа, каждый слот имеет длительность 40 битовых интервалов или 5120 чипов. Каждый слот доступа включает две части - часть индикатора получения (Acquisition Indicator - AI), состоящую из 32 сигналов, имеющих действительные значения, такие как а0…а31, и части длительностью 1024 чипа, в течение которой передача отключена. На Фиг.10 показана структура канала индикации получения AICH.
[59] Когда сеть UTRAN 2 обнаруживает передачу преамбулы канала произвольного доступа RACH, имеющей определенную сигнатуру в слоте доступа канала произвольного доступа RACH, сеть UTRAN повторяет эту сигнатуру в ассоциированном слоте доступа канала индикации получения AICH. Таким образом, код Адамара, используемый в качестве сигнатуры для преамбулы канала произвольного доступа RACH, модулируется в части индикатора получения AI канала индикации получения AICH.
[60] Индикатор получения, соответствующий сигнатуре, может иметь значение +1, -1 или 0 в зависимости от того, получено ли в ответ на конкретную сигнатуру положительное подтверждение (АСК), отрицательное подтверждение (NACK) или подтверждение не получено. Положительная полярность сигнатуры указывает, что преамбула была получена и сообщение может быть отправлено.
[61] Отрицательная полярность указывает, что преамбула была получена и процедуру быстрого изменения мощности (power ramping) следует прекратить, но сообщение не должно быть отправлено. Это отрицательное подтверждение используется, когда полученная преамбула не может быть обработана в текущий момент из-за перегрузки сети UTRAN 2, и пользовательское оборудование UE 1 должно повторить попытку доступа спустя некоторое время.
[62] Все единицы пользовательского оборудования UE 1 входят в одну из десяти произвольно назначенных подвижных популяций, определенных как классы доступа (Access Classes - АС) от 0 до 9. Номер популяции хранится в модуле идентификации абонента (Subscriber Identity Module - SIM) / универсальном модуле идентификации абонента (Universal SIM - USIM). Кроме того, единицы пользовательского оборудования UE 1 могут входить в одну или более из 5 специальных категорий классов доступа от 11 до 15, которые назначены для определенных пользователей с высоким приоритетом, и упомянутая информация также хранится в SIM/USIM. В Таблице 4 перечислены специальные классы доступа АС и их назначение.
[63] Таблица 4
[Таблица 4]
Класс доступа (АС)
Назначение
15
Персонал PLMN
14
Экстренные службы
13
Коммунальные службы (например, поставщики воды/газа)
12
Службы безопасности
11
PLMN (Public Land Mobile Network) - сеть связи общего пользования наземных подвижных объектов (примеч. перевод.)
[64] Сеть UTRAN 2 выполняет процедуру произвольного доступа на уровне протоколов L2, определяя, разрешить ли пользовательскому оборудованию UE 1 использовать радиоресурсы на основании, прежде всего, класса доступа АС, к которому принадлежит пользовательское оборудование UE.
[65] Желательно предохранить пользователей пользовательского оборудования UE 1 от попыток доступа, включая попытки экстренных вызовов, или от ответа на поисковые персональные вызовы в заданных зонах сети связи общего пользования наземных подвижных объектов (Public Land Mobile Network - PLMN) при определенных обстоятельствах. Такие ситуации могут возникать во время экстренных состояний или в случае неисправности одной или более совмещенных сетей PLMN. Широковещательные сообщения должны быть доступны на основе «ячейка за ячейкой» для индикации класса или классов абонентов, которым запрещен доступ в сеть. Использование этой возможности позволяет оператору сети предотвратить перегрузку канала доступа в критических условиях.
[66] Попытки доступа разрешены, если пользовательское оборудование UE 1 входит, по меньшей мере, в один класс доступа АС, соответствующий допустимым классам, как оповещается по радиоинтерфейсу, и упомянутый класс доступа АС применим в обслуживающей сети UTRAN 2. В противном случае попытки доступа не разрешаются. Любое количество этих классов доступа АС может быть запрещено в любое время. Применимость классов доступа АС указана в Таблице 5.
[67] Таблица 5
[Таблица 5]
Класс доступа АС
Применимость
0-9
Домашние и гостевые сети PLMN
11 и 15
Только домашняя сеть PLMN
12, 13, 14
Домашняя сеть PLMN и гостевые сети PLMN только внутри страны
[68] Кроме того, через радиоинтерфейс на пользовательское оборудование UE 1 передается дополнительный бит управления для класса доступа АС 10. Этот бит управления указывает, разрешен ли доступ в сеть UTRAN 2 экстренных вызовов для единиц пользовательского оборудования UE 1, имеющих классы доступа от 0 до 9 или не имеющих международного идентификатора подвижного абонента (International Mobile Subscriber Identity - IMSI). Экстренные вызовы не разрешаются, если класс доступа АС 10 и соответствующие классы доступа АС от 11 до 15 запрещены для единиц пользовательского оборудования UE 1 с классами доступа от 11 до 15. В противном случае экстренные вызовы разрешены.
[69] В системе UMTS классы доступа АС отображаются на классы услуг доступа (Access Service Classes - ASC). Определено восемь различных уровней приоритетов, а именно от ASC 0 до ASC 7, где уровень 0 представляет наивысший приоритет.
[70] Классы доступа АС должны применяться только при начальном доступе, таком как при передаче сообщения запроса на соединение уровня управления радиоресурсами RRC. Отображение между классом доступа АС и классом услуг доступа ASC обозначается информационным элементом (Information Element - IE) "Отображение класса доступа АС на класс услуг доступа ASC" в типе 5 блока информации о системе. Соответствие между классами АС и ASC указано в Таблице 6.
[71] Таблица 6
[Таблица 6]
АС
0-9
10
11
12
13
14
15
ASC
1-й IE
2-й IE
3-й IE
4-й IE
5-й IE
6-й IE
7-й IE
[72] В Таблице 6 "n-й IE" обозначает номер i класса услуг доступа ASC в диапазоне 0-7 для АС. Поведение пользовательского оборудования UE 1 является неопределенным, если не определен класс услуг доступа ASC, указываемый "n-м IE".
[73] Параметры, подразумеваемые соответствующим классом услуг доступа ASC, используются для произвольного доступа. Пользовательское оборудование UE 1, входящее в несколько классов доступа АС, выбирает класс услуг доступа ASC для наивысшего номера класса доступа АС. В режиме соединения класс доступа АС не используется.
[74] Класс услуг доступа ASC состоит из подмножества сигнатур преамбул канала произвольного доступа RACH и слотов доступа, которые разрешены для текущей попытки доступа, и значения персистентности, соответствующего вероятности Pv≤1, для попытки передачи. Другим важным механизмом управления передачей произвольного доступа является механизм регулирования загрузки, который сокращает нагрузку входящего графика при высокой вероятности коллизий либо при недостатке радиоресурсов. На Фиг.11 показана последовательность операций процедуры управления доступом.
max
BOI
BOImax
BOImin
[75] Существующие спецификации предоставляют множество параметров управления передачей канала произвольного доступа RACH, которые хранятся и обновляются пользовательским оборудованием UE 1 на основании широковещательной передачи сетью UTRAN 2 информации о системе. Эти параметры принимаются от уровня управления радиоресурсами RRC (S10). Параметры управления передачей канала произвольного доступа RACH включают физический канал произвольного доступа PRACH, класс услуг доступа ASC, максимальное количество циклов быстрого изменения преамбулы (M), диапазон интервала отсрочки передачи (Backoff Interval - BOI) для таймера (T), определяемый как количество 10-миллисекундных интервалов времени передачи (N) и (N) и применяемый при получении отрицательного подтверждения NACK по каналу индикации получения AICH.
[76] Когда определено, что есть данные для передачи (S20), пользовательское оборудование UE 1 отображает назначенный класс доступа АС на класс услуг доступа ASC (S30). Значение М счетчика затем устанавливается на ноль(S40).
max
[77] Затем значение М счетчика увеличивается на единицу (S50). Пользовательское оборудование UE 1 определяет, превышает ли значение М счетчика, которое представляет максимальное количество попыток передачи канала произвольного доступа RACH, максимальное количество допустимых попыток передачи канала произвольного доступа RACH, равное M (S60).
max
[78] Пользовательское оборудование UE 1 трактует передачу как неуспешную, если М превышает M. Затем пользовательское оборудование UE 1 указывает неуспешную передачу верхнему уровню (S70).
max
2
[79] Однако пользовательское оборудование UE 1 продолжает процедуру доступа для канала произвольного доступа RACH, если М меньше или равно M. Пользовательское оборудование UE 1 обновляет параметры управления передачей канала произвольного доступа RACH (S80). Устанавливается 10-миллисекундный таймер Т (S90), и пользовательское оборудование UE 1 определяет, следует ли осуществить попытку передачи на основании значения персистентности Pi, связанного с классом услуг доступа ASC, выбранным пользовательским оборудованием UE.
i
2
[80] В особенности генерируется случайное число R в диапазоне от 0 до 1 (S100), и упомянутое случайное число сравнивается со значением персистентности Pi (S110). Если Ri меньше или равно значению персистентности Pi, то пользовательское оборудование UE 1 не пытается выполнить передачу и ждет, пока закончится 10-миллисекундный таймер Т (S120) до повторения процедуры доступа канала произвольного доступа RACH путем обновления параметров управления передачей канала произвольного доступа RACH (S80). Однако пользовательское оборудование UE 1 пытается выполнить передачу, используя выделенные ресурсы канала произвольного доступа RACH (130), если Ri меньше или равно значению персистентности Pi.
[81] После передачи попытки доступа пользовательское оборудование UE 1 определяет, является ли ответ от сети подтверждением (АСК), неподтверждением (NACK) или ответ отсутствует (S150). Если получено подтверждение АСК, что означает прием передачи пользовательского оборудования UE сетью UTRAN 2, то пользовательское оборудование UE 1 начинает передачу сообщения (S160). Если не получен ответ или получено отрицательное подтверждение NACK, что означает неудачный прием передачи упомянутой сетью, например, из-за коллизии, то пользовательское оборудование UE 1 не передает сообщение и повторяет процедуру доступа канала произвольного доступа RACH путем увеличения на единицу значения М счетчика(S50).
2
2
BOI
BOImax
BOImin
ВОI
BOI
[82] Если ответ не получен, пользовательское оборудование UE 1 только ждет, пока закончится 10-миллисекундный таймер T (S170), до повторения процедуры доступа канала произвольного доступа RACH. Если получено отрицательное подтверждение NACK, то пользовательское оборудование UE 1 ждет, пока закончится 10-миллисекундный таймер Т (S180) и также произвольно генерирует значение отсрочки передачи N, связанное с физическим каналом произвольного доступа PRACH, назначенным пользовательскому оборудованию UE, и в диапазоне от N до N, и ждет в течение дополнительного интервала отсрочки передачи N, который равен 10 мс, умноженным на значение отсрочки передачи N (S190), перед повторением процедуры доступа канала произвольного доступа RACH.
[83] По запросу от подуровня уровня управления доступом к среде MAC (L2) инициируется процедура произвольного доступа физического уровня (L1). Физический уровень принимает информацию от верхнего уровня, а именно уровня управления радиоресурсами RRC, перед инициацией процедуры физического произвольного доступа и принимает информацию от верхнего уровня, а именно уровня управления доступом к среде MAC, при каждой инициации процедуры физического произвольного доступа. Упомянутая информация приведена в Таблице 7. На Фиг.12 показана процедура произвольного доступа физического уровня.
[84] Как показано на Фиг.12, один слот доступа в подканале произвольного доступа, который можно использовать для данного класса услуг доступа ASC, случайным образом выбирается среди слотов доступа, которые можно использовать в следующих полных совокупностях слотов доступа (S200). Если нет свободных слотов доступа, то один слот доступа случайным образом выбирается из слотов доступа, которые можно использовать в следующих полных совокупностях слотов доступа. Затем из совокупности имеющихся сигнатур в рамках данного класса услуг доступа ASC случайным образом выбирается одна сигнатура (S210).
[85] Счетчик повторной передачи преамбулы устанавливается на значение Preamble Retrans Max (S220), которое представляет собой максимальное число попыток повторной передачи преамбулы. Мощность передачи преамбулы устанавливается на значение Preamble Initial Power (S230), которое представляет собой начальную мощность передачи преамбулы. Затем осуществляется передача преамбулы в соответствии с выбранным восходящим слотом доступа, сигнатурой и установленной мощностью передачи (S240).
[86] Затем пользовательское оборудование UE 1 определяет, обнаружила ли сеть UTRAN 2 упомянутую преамбулу (S250). Если в нисходящем слоте доступа, соответствующем выбранному восходящему слоту доступа, обнаружено отрицательное подтверждение NACK, то сообщение произвольного доступа не передается. Если в нисходящем слоте доступа, соответствующем выбранному восходящему слоту доступа, обнаружено положительное подтверждение АСК, то передается сообщение произвольного доступа. Если в нисходящем слоте доступа, соответствующем выбранному восходящему слоту доступа, не обнаружено ответа, а именно ни АСК, ни NACK для выбранной сигнатуры, то преамбула повторно передается.
[87] Таблица 7
[Таблица 7]
Информация, относящаяся к процедуре физического произвольного доступа
До инициирования процедуры
После инициирования процедуры
Код скремблирования преамбулы
Транспортный формат для части сообщения физического канала произвольного доступа PRACH
Длительность сообщения во времени (10 или 20 мс)
Класс услуг доступа ASC передачи физического канала произвольного доступа PRACH
Параметр AICH_Transmission_Timing (0 или 1)
Данные, подлежащие передаче (совокупность транспортных блоков)
Совокупность доступных сигнатур и совокупность доступных подканалов канала произвольного доступа RACH для каждого класса услуг доступа ASC
Коэффициент быстрого изменения мощности Power Ramp Step (целое число>0)
Параметр Preamble Retrans Max (целое число>0)
Начальная мощность преамбулы (Preamble Initial Power)
Сдвиг мощности в дБ между мощностью последней переданной преамбулы и мощностью управляющей части сообщения произвольного доступа P<sub>p-m</sub>=P<sub>message-control</sub>-P<sub>preamble</sub> измерения
Совокупность параметров транспортных форматов (включая сдвиг мощности между частью данных и управляющей частью сообщения произвольного доступа для каждого транспортного формата)
[88] Когда ответ не получен, выбирается следующий свободный слот доступа из подканала произвольного доступа в данном классе услуг доступа ASC (S260), случайным образом выбирается новая сигнатура из имеющихся сигнатур в данном классе услуг доступа ASC (S270), мощность передачи преамбулы увеличивается на ширину шага быстрого изменения мощности (Power Ramp Step) (S280), а показания счетчика повторной передачи преамбулы уменьшаются на 1 (S290). Затем пользовательское оборудование UE 1 определяет, достигнуто ли максимальное число попыток повторной передачи (S300). Эта процедура повторной передачи преамбулы повторяется до тех пор, пока показания счетчика повторной передачи преамбулы превышают 0 и ответ не получен. Уровень управления доступом к среде MAC информируется о том, что по каналу индикации получения AICH не получено положительное подтверждение АСК (S310), и процедура произвольного доступа физического уровня прекращается, как только показания счетчика повторной передачи достигают 0.
[89] Если получено положительное подтверждение АСК, то мощность передачи канала управления сообщения произвольного доступа устанавливается на уровне выше мощности передачи последней преамбулы, переданной в соответствии со сдвигом мощности (S320), и сообщение произвольного доступа передается через 3 или 4 восходящих слота доступа после восходящего слота доступа последней переданной преамбулы в зависимости от параметра синхронизации передачи канала индикации получения AICH (S330). Затем верхнему уровню сообщается о приеме положительного подтверждения АСК и передаче сообщения произвольного доступа (S340), и процедура произвольного доступа физического уровня прекращается.
[90] Если получено отрицательное подтверждение NACK, то передача сообщения произвольного доступа и повторная передача преамбулы не осуществляются. Уровень управления доступом к среде MAC информируется о получении отрицательного подтверждения NACK (S3 50), и процедура произвольного доступа физического уровня прекращается.
[91] На Фиг.13 показана процедура установления обмена сигналами между пользовательским оборудованием UE 1 и сетью UTRAN 2. Как показано на Фиг.13, сообщение запроса на соединение уровня управления радиоресурсами RRC (S400) передается, как только подтверждаются преамбулы управления мощностью физического канала произвольного доступа PRACH. Сообщение запроса на соединение уровня управления радиоресурсами RRC включает причину запрашивания соединения.
[92] В зависимости от причины запроса сеть UTRAN 2 определяет, какие ресурсы резервировать, и осуществляет синхронизацию и установление обмена сигналами между узлами радиосети, такими как базовая станция NodeB 5 и обслуживающий радиосетевой контроллер RNC 4 (S410). Затем сеть UTRAN 2 передает пользовательскому оборудованию UE 1 сообщение "Настройка соединения", таким образом передавая информацию о радиоресурсе для использования (S420).
[93] Пользовательское оборудование UE 1 подтверждает установление соединения путем передачи в сеть UTRAN 2 сообщения "Настройка соединения завершена" (S430). Пользовательское оборудование UE 1 передает в сеть UTRAN 2 сообщение "Начальная прямая передача" (S440), как только устанавливается соединение. Сообщение "Начальная прямая передача" включает информацию, например идентификатор пользовательского оборудования UE, текущее местоположение пользовательского оборудования UE и вид запрашиваемой транзакции.
[94] После этого между пользовательским оборудованием UE 1 и сетью UTRAN 2 осуществляется аутентификация, и устанавливается связь в защищенном режиме (S450). Действительная информация о настройке передается в сеть UTRAN 2 от пользовательского оборудования UE 1 посредством сообщения "Настройка управления вызовом" (S460). Сообщение "Настройка управления вызовом" идентифицирует транзакцию и указывает требования качества услуги (QoS).
[95] Сеть UTRAN 2 инициирует действия для назначения радиоканала путем определения, имеются ли достаточные ресурсы, свободные для обеспечения запрашиваемого качества услуги QoS, и передает пользовательскому оборудованию UE 1 сообщение "Управление вызовом завершено" (S470). Если достаточные свободные ресурсы есть, то радиоканал назначается в соответствии с упомянутым запросом. Если достаточные ресурсы несвободны в текущий момент, то сеть UTRAN 2 может выбрать, продолжать ли назначение с пониженным значением качества услуги QoS, поставить запрос в очередь до того, как достаточные радиоресурсы станут свободными, или отказать в запросе вызова.
[96] В рамках Партнерского проекта по созданию сетей 3-го поколения (3GPP), в рамках которого осуществлялась стандартизация универсальной системы подвижной связи UMTS, в настоящее время происходит обсуждение долговременного усовершенствования (LTE) системы UMTS. Технология LTE 3GPP представляет собой технологию, обеспечивающую высокоскоростную пакетную передачу данных. Для целей LTE было предложено много схем, в том числе такие, которые направлены на сокращение расходов пользователя и поставщика, повышение качества обслуживания, расширение и усовершенствование зоны покрытия и возможностей системы.
[97] Технология 3G LTE требует сокращения расходов на бит, повышение доступности услуг, гибкого использования полосы частот, простой структуры, открытого интерфейса и адекватного энергопотребления терминала в качестве требования верхнего уровня. В целом сеть UTRAN 2 соответствует усовершенствованной сети UTRAN (Evolved UTRAN - Е-UTRAN). Базовая станция NodeB 5 и/или радиосетевой контроллер RNC 4 соответствует усовершенствованной базовой станции e-NodeB в системе LTE. Далее приводится обзор предположений текущего исследования LTE для канала произвольного доступа RACH.
[98] Процедура произвольного доступа классифицируется по двум категориям: несинхронизированный произвольный доступ и синхронизированный произвольный доступ. Здесь рассматривается только процедура несинхронизированного произвольного доступа.
[99] Несинхронизированный доступ используется, когда в восходящем направлении от пользовательского оборудования UE 1 не была осуществлена синхронизация во времени или синхронизация была потеряна. Несинхронизированный доступ позволяет сети UTRAN 2 в случае необходимости оценивать и настраивать синхронизацию передачи пользовательского оборудования UE 1. Поэтому преамбула несинхронизированного произвольного доступа используется, по меньшей мере, для выравнивания во времени и обнаружения сигнатур.
[100] На Фиг.14 показан пакет произвольного доступа. Нагрузка сообщения может включать какую-либо дополнительную связанную информацию сигнализации, такую как идентификатор (ID) произвольного доступа, индикатор потерь/качества канала (Channel Quality Indicator - CQI) или цель доступа. Нагрузка сообщения до 6 бит передается в пакете произвольного доступа вместе с преамбулой, как показано на Фиг.14.
[101] Пользовательское оборудование UE 1 случайным образом выбирает сигнатуру из группы сигнатур, чтобы различить разные единицы пользовательского оборудования UE, пытающиеся осуществить доступ одновременно. Преамбула должна обладать хорошими автокорреляционными свойствами, чтобы обеспечить для сети UTRAN 2 точную оценку синхронизации.
[102] Кроме того, различные преамбулы должны обладать хорошими свойствами взаимной корреляции, чтобы сеть UTRAN 2 могла различить одновременные попытки доступа для разных единиц пользовательского оборудования UE 1, использующих различные сигнатуры. Последовательность с постоянной амплитудой и нулевой автокорреляцией (Constant Amplitude Zero Auto-Correlation (CAZAC)) используется в качестве последовательности сигнатуры преамбулы для достижения хорошей вероятности обнаружения.
[103] Уровень 1 должен принять информацию, перечисленную в Таблице 8, от верхних уровней до инициирования процедуры несинхронизированного физического произвольного доступа. Информация передается от верхних уровней как часть информации о системе.
[104] Таблица 8
[Таблица 8]
Информация, принимаемая от верхних уровней до инициирования процедуры несинхронизированного физического произвольного доступа
Параметры каналов произвольного доступа (количество, частотная позиция, период времени и сдвиг во времени)
Формат преамбулы для ячейки
Количество корневых последовательностей Задова-Чу и индексы последовательностей
Отображение преамбулы на имплицитное сообщение (совокупность значений, указывающих причину, параметры квантования CQI, отображение сигнатуры)
Размер шага быстрого изменения мощности (примечание: размер шага 0 дБ разрешен)
Максимальное количество повторных передач преамбулы
[105] На Фиг.15 показана схема последовательности операций вызова для процедуры несинхронизированного физического произвольного доступа. Как показано на Фиг.15, процедура произвольного доступа физического уровня (L1) охватывает успешную передачу преамбулы произвольного доступа (сообщение 1) и ответ произвольного доступа (сообщение 2). Остальные сообщения планируются для передачи с помощью верхнего уровня по совместно используемому каналу данных, поэтому они не рассматриваются как часть процедуры произвольного доступа уровня L1. Канал произвольного доступа представляет собой часть в 1,08 МГц субкадра или совокупность последовательных субкадров, зарезервированных для передач преамбул произвольного доступа.
[106] Канал произвольного доступа случайным образом выбирается из свободных каналов несинхронизированного произвольного доступа, и затем последовательность преамбул случайным образом выбирается из имеющейся совокупности преамбул на основании сообщения, подлежащего передаче. Процедура произвольного доступа гарантирует, что каждая из допустимых выборок выбирается с равной вероятностью.
[107] Начальный уровень мощности передачи преамбулы, который устанавливается уровнем управления доступом к среде MAC, определяется с использованием процедуры управления мощностью без обратной связи (open loop). Счетчик передачи устанавливается на максимальное количество повторных передач преамбулы.
[108] Затем преамбула произвольного доступа (сообщение 1) передается с использованием выбранного канала произвольного доступа, последовательности преамбулы и мощности передачи преамбулы. Состояние L1 "Получено положительное подтверждение АСК о несинхронизированном произвольном доступе" сообщается верхним уровням, например уровню управления доступом к среде MAC, и процедура физического произвольного доступа прекращается, если обнаруживается ответ произвольного доступа (сообщение 2), соответствующий переданной последовательности преамбулы (сообщение 1). Если ответ произвольного доступа (сообщение 2), соответствующий переданной последовательности преамбулы (сообщение 1), не обнаруживается, то случайным образом выбираются другой канал произвольного доступа и преамбула.
[109] Повторная передача преамбулы происходит до тех пор, пока не будет достигнута максимальная мощность передачи и максимальное количество повторных передач. Состояние уровня L1 "Отсутствует подтверждение о несинхронизированном произвольном доступе" сообщается верхним уровням, например уровню управления доступом к среде MAC, и процедура физического произвольного доступа прекращается, если достигнуты максимальная мощность передачи или максимальное количество повторных передач.
[110] Основной целью процедуры произвольного доступа по технологии LTE (Long Term Evolution) является обеспечение синхронизации в восходящем направлении и обеспечение доступа к сети. Механизм произвольного доступа можно описать при передаче преамбулы от пользовательского оборудования UE 1 на базовую станцию NodeB 5 для определения рассогласования синхронизации. Структура преамбулы основана на последовательностях Задова-Чу с зоной нулевой корреляции (Zadoff-Chu Zero Correlation Zone - ZC-ZCZ) и различных индексах корневой последовательности, когда необходимое количество зон не может быть сгенерировано.
[111] Зона нулевой корреляции для последовательности ZC-ZCZ генерируется с использованием варианта циклического сдвига несущей последовательности Задова-Чу. Затем циклические сдвиги в рамках той же корневой последовательности формируют идеальную совокупность сигнатур для преамбул канала произвольного доступа RACH по технологии LTE, поскольку их взаимная корреляция равна нулю.
[112] Однако это справедливо только при небольшой ошибке частоты и для единиц пользовательского оборудования UE 1 с низкой подвижностью. Великолепные свойства последовательностей ZC-ZCZ исчезают по мере роста ошибки частоты для единиц пользовательского UE 1 с высокоскоростной подвижностью, тем самым приводя к перекрыванию сдвинутых последовательностей и делая неудовлетворительным и невозможным обнаружение последовательностей в некоторых случаях. Таким образом, циклический сдвиг разработан для предотвращения перекрывания со следующей сдвинутой позицией, когда в ячейке поддерживаются единицы пользовательского оборудования UE 1 с высокоскоростной подвижностью, результатом чего является использование ограниченного набора циклических сдвигов.
[113] Другими словами, структура величины циклического сдвига преамбулы отличается для ячеек, поддерживающих единицы пользовательского оборудования UE 1 с высокоскоростной подвижностью. Фактически циклический сдвиг зависит не только от размера ячейки, но также пропорционален индексу последовательности при высоком допплеровском сдвиге.
[114] Поэтому структура последовательности преамбулы канала произвольного доступа RACH по технологии LTE различна для единиц пользовательского оборудования UE 1 с низкой и высокой подвижностью. Кроме того, в известной процедуре для преамбулы канала произвольного доступа RACH не используются последовательности Задова-Чу с зоной нулевой корреляции (Zadoff-Chu sequences with Zero Correlation Zone - ZC-ZCZ).
[115] Например, преамбула канала произвольного доступа RACH технологии широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов WCDMA состоит из 4096 чипов, представляющих собой последовательность 256 повторений кодов Адамара длиной 16 и кодов скремблирования. Этим обеспечивается простая и точная оценка ошибки частоты, поэтому такая же структура последовательности используется как для низкоскоростных, так и для высокоскоростных единиц пользовательского оборудования UE 1.
[116] В одном аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ установления линии связи между подвижным терминалом и сетью. Данный способ включает прием индикатора наличия поддержки высокоскоростной подвижности ячейкой связи, генерирование последовательностей, соответствующих сигнатурам, имеющимся для произвольного доступа, и запрашивание доступа в сеть с использованием последовательности, выбранной из сгенерированных последовательностей, причем либо последовательности генерируют в соответствии с наличием поддержки высокоскоростной подвижности, либо сгенерированную последовательность выбирают в соответствии с наличием поддержки высокоскоростной подвижности.
[117] Предполагается, что сгенерированные последовательности представляют собой циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, при этом способ дополнительно содержит отображение допустимых сигнатур на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу. Также предполагается, что каждая имеющаяся сигнатура произвольного доступа отображается на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием всех возможных циклически сдвинутых последовательностей Задова-Чу, если поддержка высокой подвижности отсутствует. Предпочтительно каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа отображают на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием ограниченного набора из всех возможных последовательностей, а упомянутый ограниченный набор определяют в соответствии с индексом последовательности.
[118] В другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ установления линии связи между подвижным терминалом и сетью. Указанный способ включает генерирование последовательностей, соответствующих сигнатурам, имеющимся для произвольного доступа, причем упомянутые последовательности генерируют в соответствии с процессом, который либо поддерживает высокую подвижность, либо не поддерживает высокоскоростную подвижность, передачу индикатора наличия поддержки высокоскоростной подвижности, прием запроса на доступ от подвижного терминала, причем упомянутый запрос на доступ использует последовательность, выбранную из сгенерированных последовательностей, и коррелирование принятого запроса с каждой из сгенерированных последовательностей, чтобы определить, какая из сгенерированных последовательностей была использована подвижным терминалом.
[119] Предполагается, что сгенерированные последовательности представляют собой циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, при этом способ дополнительно содержит отображение допустимых сигнатур на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу. Также предполагается, что каждая имеющаяся сигнатура произвольного доступа отображается на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием всех возможных циклически сдвинутых последовательностей Задова-Чу, подвергнутых циклическому сдвигу, если поддержка высокоскоростной подвижности отсутствует. Предпочтительно каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа отображают на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием ограниченного набора из всех возможных последовательностей, а упомянутый ограниченный набор определяют в соответствии с индексом последовательности.
[120] В другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ установления линии связи между подвижным терминалом и сетью. Способ включает прием индикатора наличия поддержки высокоскоростной подвижности ячейкой связи и запрашивание доступа в сеть с использованием индикатора, при этом индикатор указывает информацию об ограниченном использовании циклических сдвигов.
[121] Предполагается, что индикатор содержит один бит. Кроме того, предполагается, что запрашивание доступа в сеть включает генерирование последовательностей, соответствующих сигнатурам, имеющимся для произвольного доступа, и запрашивание доступа в сеть с использованием последовательности, выбранной из сгенерированных последовательностей, при этом либо последовательности генерируют в зависимости от наличия поддержки высокоскоростной подвижности, либо сгенерированную последовательность выбирают в соответствии с наличием поддержки высокоскоростной подвижности. Предпочтительно сгенерированные последовательности представляют собой циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, при этом способ дополнительно содержит отображение допустимых сигнатур на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, причем каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа отображают на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием ограниченного набора из всех возможных последовательностей, а упомянутый ограниченный набор определяют в соответствии с индикатором.
[122] В другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается способ установления линии связи между подвижным терминалом и сетью. Способ включает передачу индикатора наличия поддержки высокоскоростной подвижности ячейкой связи и прием запроса на доступ в сеть от подвижного терминала, при этом индикатор указывает информацию об ограниченном использовании циклических сдвигов, а запрос основывается на индикаторе.
[123] Предполагается, что индикатор содержит один бит. Кроме того, предполагается, что упомянутый способ дополнительно включает генерирование последовательностей, соответствующих сигнатурам, имеющимся для произвольного доступа, причем упомянутые последовательности генерируют в соответствии с процессом, который либо поддерживает высокую подвижность, либо не поддерживает высокоскоростную подвижность, прием запроса на доступ от подвижного терминала, причем запрос на доступ использует последовательность, выбранную из сгенерированных последовательностей, и коррелирование принятого запроса с каждой из сгенерированных последовательностей, чтобы определить, какая из сгенерированных последовательностей была использована подвижным терминалом. Предпочтительно сгенерированные последовательности представляют собой циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, при этом способ дополнительно содержит отображение допустимых сигнатур на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа отображают на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием ограниченного набора из всех возможных последовательностей, а ограниченный набор определяют в соответствии с индикатором.
[124] В другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается подвижный терминал для установления линии связи с сетью. Подвижный терминал включает передающий/приемный блок, передающий и принимающий сообщения между подвижным терминалом и сетью, блок отображения, отображающий информацию интерфейса пользователя, блок ввода, получающий вводы от пользователя, и блок обработки, обрабатывающий принятый индикатор наличия поддержки высокоскоростной подвижности ячейкой связи, генерирующий последовательности, соответствующие сигнатурам, имеющимся для произвольного доступа, и управляющий передающим/приемным блоком для запрашивания доступа в сеть с использованием последовательности, выбранной из сгенерированных последовательностей, при этом блок обработки либо генерирует последовательности в соответствии с наличием поддержки высокоскоростной подвижности, либо выбирает сгенерированную последовательность в соответствии с наличием поддержки высокоскоростной подвижности.
[125] Предполагается, что сгенерированные последовательности представляют собой циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, и блок обработки дополнительно отображает допустимые сигнатуры на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу. Кроме того, предполагается, что блок обработки отображает каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием всех возможных циклически сдвинутых последовательностей Задова-Чу, если поддержка высокой подвижности отсутствует. Предпочтительно блок обработки отображает каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием ограниченного набора из всех возможных последовательностей, а ограниченный набор определяют в соответствии с индексом последовательности.
[126] В другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается подвижный терминал для установления линии связи с сетью. Подвижный терминал включает передающий/приемный блок, передающий и принимающий сообщения между подвижным терминалом и сетью, блок отображения, отображающий информацию интерфейса пользователя, блок ввода, получающий вводы от пользователя, и блок обработки, обрабатывающий принятый индикатор наличия поддержки высокоскоростной подвижности ячейкой, и управление передающим/приемным блоком для запрашивания доступа в сеть с использованием индикатора, при этом индикатор указывает информацию об ограниченном использовании циклических сдвигов.
[127] Предполагается, что индикатор содержит один бит. Кроме того, предполагается, что блок обработки управляет передающим/приемным блоком для запрашивания доступа в сеть путем генерирования последовательностей, соответствующих сигнатурам, имеющимся для произвольного доступа, и запрашивает доступ в сеть с использованием последовательности, выбранной из сгенерированных последовательностей, при этом блок обработки либо генерирует последовательности в соответствии с наличием поддержки высокоскоростной подвижности, либо выбирает сгенерированную последовательность в соответствии с наличием поддержки высокоскоростной подвижности. Предпочтительно сгенерированные последовательности представляют собой циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, а блок обработки отображает допустимые сигнатуры на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, причем каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа отображают на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием ограниченного набора из всех возможных последовательностей, а ограниченный набор определяют в соответствии с индикатором.
[128] В другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается сеть для установления линии связи с подвижным терминалом. Сеть включает передатчик, передающий сообщения на подвижный терминал, приемник, принимающий сообщения от подвижного терминала, и контроллер, генерирующий последовательности, соответствующие сигнатурам, имеющимся для произвольного доступа, управляющий передатчиком для передачи индикатора о наличии поддержки высокоскоростной подвижности, обрабатывающий принятый запрос на доступ от подвижного терминала, который использует последовательность, выбранную из сгенерированных последовательностей, и коррелирующий принятый запрос с каждой из сгенерированных последовательностей, чтобы определить, какая из сгенерированных последовательностей была использована подвижным терминалом, при этом контроллер генерирует последовательности в соответствии с процессом, который либо поддерживает высокую подвижность, либо не поддерживает высокоскоростную подвижность.
[129] Предполагается, что сгенерированные последовательности представляют собой циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, а контроллер отображает допустимые сигнатуры на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу. Кроме того, предполагается, что контроллер отображает каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием всех возможных циклически сдвинутых последовательностей Задова-Чу, если поддержка высокоскоростной подвижности отсутствует. Предпочтительно контроллер отображает каждую имеющуюся сигнатуру произвольного доступа на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием ограниченного набора из всех возможных последовательностей, а ограниченный набор определяют в соответствии с индексом последовательности.
[130] В другом аспекте настоящего изобретения обеспечивается сеть для установления линии связи с подвижным терминалом. Сеть включает передатчик, передающий сообщения на подвижный терминал, приемник, принимающий сообщения от подвижного терминала, и контроллер, управляющий передатчиком для передачи индикатора наличия поддержки высокоскоростной подвижности ячейкой связи, и обрабатывающий принятый запрос на доступ в сеть от подвижного терминала, при этом индикатор указывает информацию об ограниченном использовании циклических сдвигов, а запрос на доступ основывается на индикаторе.
[131] Предполагается, что индикатор содержит один бит. Кроме того, предполагается, что контроллер дополнительно генерирует последовательности, соответствующие сигнатурам, имеющимся для произвольного доступа, последовательности генерируются в соответствии с процессом, который либо поддерживает высокую подвижность, либо не поддерживает высокоскоростную подвижность, и коррелирует принятый запрос на доступ с каждой из сгенерированных последовательностей, чтобы определить, какая из сгенерированных последовательностей была использована подвижным терминалом при передаче запроса на доступ. Предпочтительно сгенерированные последовательности представляют собой циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, а контроллер отображает допустимые сигнатуры на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, причем каждая имеющаяся сигнатура произвольного доступа отображается на циклически сдвинутую последовательность Задова-Чу с использованием ограниченного набора из всех возможных последовательностей, а ограниченный набор определяется в соответствии с индикатором.
[132] Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут изложены в описании, приведенном ниже, и частично будут очевидны из данного описания или могут быть изучены на практике использования изобретения. Следует понимать, что как приведенное выше описание, так и следующее подробное описание настоящего изобретения являются примерными и пояснительными и предназначены для предоставления дополнительного пояснения заявляемого изобретения.
[133] Эти и другие примеры осуществления настоящего изобретения также станут очевидными для специалистов в данной области техники из следующего подробного описания примеров осуществления настоящего изобретения, имеющих ссылки на прилагаемые чертежи, причем настоящее изобретение не ограничивается какими-либо конкретными раскрытыми примерами его осуществления.
Краткое описание чертежей
[134] Сопроводительные чертежи, прилагаемые для лучшего понимания изобретения и составляющие часть настоящей заявки, иллюстрируют примеры осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов настоящего изобретения. Признаки, элементы и аспекты настоящего изобретения, обозначенные на различных чертежах одинаковыми номерами позиций, представляют собой те же, эквивалентные или сходные признаки, элементы и аспекты в соответствии с одним или более примерами осуществления настоящего изобретения.
[135] На Фиг.1 показан общий вид сети универсальной системы подвижной связи UMTS.
[136] На Фиг.2 показана структура протокола радиоинтерфейса между пользовательским оборудованием UE и сетью UTRAN в соответствии со стандартами 3GPP сети радиодоступа.
[137] На Фиг.3 показаны различные логические каналы.
[138] На Фиг.4 показаны логические каналы, отображенные на транспортные каналы при виде со стороны пользовательского оборудования UE.
[139] На Фиг.5 показаны логические каналы, отображенные на транспортные каналы при рассмотрении со стороны сети UTRAN.
[140] На Фиг.6 показана процедура быстрого изменения мощности (power ramping procedure).
[141] На Фиг.7 показаны номера и расположение слотов доступа.
[142] На Фиг.8 показана синхронизация преамбулы, индикатора доступа и части сообщения.
[143] На Фиг.9 показана структура части сообщения произвольного доступа.
[144] На Фиг.10 показана структура канала индикации получения AICH.
[145] На Фиг.11 показана процедура управления доступом.
[146] На Фиг.12 показана процедура произвольного доступа физического уровня.
[147] На Фиг.13 показана процедура установления обмена сигналами между пользовательским оборудованием UE и сетью.
[148] На Фиг.14 показан пакет произвольного доступа.
[149] На Фиг.15 показана схема последовательности операций вызова для процедуры несинхронизированного физического произвольного доступа.
[150] На Фиг.16 показан пример возможного отклика канала для индексов М и (М+1) в среде с высоким допплеровским сдвигом.
[151] На Фиг.17 показано соотношение между индексом последовательности М и различными подходами циклического сдвига при поддержке высокоскоростной подвижности в соответствии с настоящим изобретением.
[152] На Фиг.18 показан отклик канала в среде с высоким допплеровским сдвигом.
[153] На Фиг.19 показана блок-схема подвижной станции (Mobile Station - MS) или терминала доступа (Access Terminal - AT) в соответствии с настоящим изобретением.
Принцип работы изобретения
[154] Настоящее изобретение позволяет пользовательскому оборудованию UE 1 корректно отображать индексы сигнатур на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу, когда задействованные ячейки поддерживают пользовательское оборудование (User Equipment - UE) 1 с высокоскоростной подвижностью. Настоящее изобретение предлагает сообщать пользовательскому оборудованию UE 1, поддерживает ли ячейка высокоскоростную подвижность, так что сигнатуры канала произвольного доступа RACH можно корректно отображать на циклически сдвинутых последовательностях Задова-Чу. Эту информацию либо можно передавать широковещательным образом в информации о системе в ячейке, либо можно зафиксировать в стандарте. Далее будут подробно приведены ссылки на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых проиллюстрированы прилагаемыми чертежами.
[155] Последовательности Задова-Чу нечетной длины N определяются следующим уравнением:
[156] au(k)=exp[-j2тт М(k(k+1)/2N)], где:
N - длина последовательности,
М=1…N-1 - корневой индекс различных последовательностей, и
k=0…N-1 - индексы отсчетов последовательности.
[157] Последовательности Задова-Чу обладают идеальными корреляционными свойствами в отсутствие ошибки частоты, так что периодическая автокорреляция не показывает боковых выбросов, а взаимная корреляция между двумя последовательностями с различным корневым индексом М имеет постоянное значение, когда индекс отсчетов последовательности N является простым числом. Таким образом, циклические сдвиги последовательности формируют идеальный набор сигнатур для преамбул канала произвольного доступа RACH, поскольку их взаимная корреляция равна нулю, и все они могут быть детектированы одновременно с использованием обработки в частотной области.
[158] Число циклических сдвигов, доступных для одного корневого индекса М, зависит от длины последовательности и неопределенности задержки распространения: сдвиг должен превышать максимальную задержку распространения для размеров данных ячеек.
[159] Однако это справедливо только при малой ошибке частоты, например, для единиц пользовательского оборудования UE 1 с низкоскоростной подвижностью. Последовательности Задова-Чу весьма чувствительны к ошибке частоты. Ошибка частоты не слишком сильно влияет на взаимную корреляцию между двумя последовательностями Задова-Чу, однако влияет на детектирование смежных последовательностей из-за перекрывающихся откликов канала, которые невозможно различить друг от друга, соответствующий пример показан на Фиг.16. Временной промежуток между правильной синхронизацией профиля задержки на Фиг.16, например, t для М и 2t для М+1, и паразитным сигналом профиля задержки, например, t-M и t+M, вызванный большим сдвигом частоты в пользовательском оборудовании UE 1 с высокоскоростной подвижностью, пропорционален индексу М последовательности.
[160] Рабочая характеристика улучшается, если циклические сдвиги в средах с высоким допплеровским сдвигом ограничены так, что пары циклических сдвигов для каждой неопределенности периода последовательности не совпадают с неопределенностью периода последовательности любой преамбулы канала произвольного доступа RACH, и циклический сдвиг t-1 каждой неопределенности периода последовательности отличается от циклических сдвигов t+1 неопределенности периода всех последовательностей. Это приводит к использованию ограниченного набора циклических сдвигов для ячеек, поддерживающих единицы пользовательского оборудования UE 1 с высокоскоростной подвижностью.
[161] Структура циклического сдвига может быть такой, что паразитный отклик канала не перекрывается с другими позициями циклического сдвига, поскольку сдвиг частоты в пользовательском оборудовании UE 1 с высокоскоростной подвижностью пропорционален индексу М последовательности. Правила и способы формирования такой структуры известны в данной области техники.
[162] Структура циклического сдвига различна в зависимости от того, поддерживает ли ячейка единицы пользовательского оборудования UE 1 с высокоскоростной подвижностью. Базовая процедура произвольного доступа для пользовательского оборудования UE 1 состоит в том, чтобы передать преамбулу произвольного доступа (сообщение 1), которая передает базовой станции NodeB 5 сигнатуру доступа. Однако сигнатура доступа передается только для того, чтобы выполнить требование охвата для несинхронизированного произвольного доступа в рамках технологии LTE.
[163] Форма сигнала сигнатуры по технологии LTE основана на последовательностях Задова-Чу (Zadoff-Chu (ZC)) с зонами нулевой корреляции (Zero-Correlation Zones - ZCZ) и различных индексах материнской последовательности, когда требуемое число зон невозможно сгенерировать. Причиной является то, что число последовательностей с зонами нулевой корреляции ZCZ сокращается обратно пропорционально радиусу ячейки. Таким образом, когда количества последовательностей с зонами нулевой корреляции ZCZ недостаточно, добавляются дополнительные последовательности с зонами нулевой корреляции ZCZ от другого индекса.
[164] Зоны с нулевой корреляцией обеспечивают идеальное детектирование в условиях интерференции преамбул. Оптимальное автокорреляционное свойство последовательности с постоянной амплитудой и нулевой автокорреляцией CAZAC нарушается, когда допплеровское расширение для пользовательского оборудования UE 1 с высокоскоростной подвижностью вызывает сдвиг частоты, приводя тем самым к ухудшению характеристики детектирования. Допплеровский сдвиг и ошибка частоты в восходящем направлении имеют свойства, зависящие от состояния канала, например условия прямой видимости (Line-of-Sight - LOS) или условия вне прямой видимости (Non - Line-of-Sight - NLOS).
BS
UE
[165] Сдвиг частоты из-за подвижности пользовательского оборудования UE 1 распределяется в диапазоне, начиная с несущей частоты в состоянии вне прямой видимости NLOS. Таким образом, пользовательское оборудование UE 1 отслеживает сдвиг частоты приблизительно Δf+Δf. Сдвиг частоты принимаемого восходящего сигнала близок к нулю, и допплеровское расширение можно учитывать в одном направлении.
[166] Максимальный сдвиг частоты приемника сигнала в состоянии прямой видимости LOS, например, когда транспортное средство высокоскоростной подвижности перемещается к или от усовершенствованной наземной сети радиодоступа универсальной системы подвижной связи UMTS (Evolved UTRAN - E-UTRAN), описывается следующим образом:
offset,UL
UE
Doppler_max
[167] f=Δf+2f, где
BS
f обозначает дрейф частоты базовой станции,
UE
Δf обозначает ошибку частоты пользовательского оборудования UE 1 и
Doppler_max
f обозначает максимальную допплеровскую частоту.
[168] В наихудшем случае сдвиг частоты составляет приблизительно 1400 Гц при подвижности 350 км/ч и несущей частоте 2 ГГц. Пользовательское оборудование UE 1 отслеживает допплеровский сдвиг приблизительно 650 Гц в нисходящем направлении в среде прямой видимости LOS и затем передает данные в восходящем направлении, заранее скомпенсировавшие сдвиг частоты на основе оценки сдвига частоты в нисходящем направлении. Таким образом, сдвиг частоты из-за подвижности пользовательского оборудования UE 1 в два раза превышает допплеровский сдвиг канала на базовой станции NodeB 2, и составляет, например, 1300 Гц.
[169] На этапе детектирования может присутствовать две или три основных компоненты, если в приемнике имеется сдвиг частоты в связи с доплеровским расширением или остаточным сдвигом частоты, как показано на Фиг.17. Таким образом, сдвиг частоты расширяет отклик канала в широком диапазоне, в зависимости от используемого индекса М последовательности.
[170] Когда известен индекс последовательности Задова-Чу, можно спрогнозировать, где произойдет отклик канала, если существует сдвиг частоты. Структура циклического сдвига должна быть такой, чтобы паразитный отклик канала не перекрывался с другими позициями циклического сдвига. Таким образом, циклический сдвиг зависит не только от размера ячейки, но и пропорционален индексу М последовательности, что приводит к ограничению набора циклических сдвигов по сравнению со случаем низкого допплеровского сдвига, а также к различному отображению сигнатур канала произвольного доступа RACH.
[171] Способы и подходы, касающиеся создания циклических сдвигов в случае, когда ячейка поддерживает высокоскоростную подвижность, известны в технике. Например, предложены правила для трех различных подходов.
[172] Первый подход представляет собой "способ дополнительного ограничения", где:
0
0
[173] 1≤М<2Т и N-2Т<М<N-1
[174] [00171] Второй подход представляет собой "способ нескольких циклических сдвигов в качестве одной возможности", где:
0
0
[175] 2Т≤М<[N/3] и N-[N/3]<М≤N-2Т
[176] Третий подход представляет собой "способ выбора индекса", где:
[177] [N/3]≤М≤[2N/3]
0
0
[178] Во всех трех подходах N является длиной последовательности или длиной последовательности Задова-Чу, М является индексом одной последовательности или корневым индексом последовательности Задова-Чу, Т является минимальным циклическим сдвигом для данной ячейки на основании размера ячейки. Необходимая информация, например, N, может быть зафиксирована в стандарте, тогда как другая информация, например Т и М, должна передаваться широковещательным образом в составе информации о системе.
[179] Настоящее изобретение предлагает, чтобы сеть передавала широковещательным образом один бит информации для того, чтобы сообщить пользовательскому оборудованию UE 1 о наличии поддержки единиц пользовательского оборудования UE с высокоскоростной подвижностью. Этот бит информации позволит правильно отображать сигнатуры канала произвольного доступа RACH на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу. Получив широковещательное сообщение, относящееся к информации канала произвольного доступа RACH, пользовательское оборудование UE 1 считывает бит информации, указывающий поддержку высокоскоростной подвижности в ячейке или указывающий использование ограниченного набора циклических сдвигов.
0
[180] Информация, относящаяся к Т и М, должна быть заранее получена пользовательским оборудованием UE 1 из информации широковещательной передачи сети E-UTRAN 2 до обработки бита информации. Пользовательское оборудование UE 1 также должно заранее получить информацию, относящуюся к N и максимальному числу сигнатур канала произвольного доступа RACH, из широковещательной информации, если эти значения не зафиксированы в стандарте. Затем пользовательское оборудование UE 1 определяет, указывает ли упомянутый бит информации наличие поддержки высокоскоростной подвижности.
0
[181] Отображение сигнатур канала произвольного доступа RACH на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу может быть легко выполнено для каждой ячейки, когда высокоскоростная подвижность не поддерживается, что указывается битом информации, имеющим значение "FALSE" или "0". Пользовательское оборудование UE 1 и сеть E-UTRAN 2 могут отображать сигнатуры канала произвольного доступа RACH на последовательности Задова-Чу с индексом М, причем сигнатуры канала произвольного доступа RACH инкрементно отображаются на последовательные циклически сдвинутые версии с помощью Т той же последовательности Задова-Чу до тех пор, пока не будут отображены все возможные циклические сдвиги для данного индекса М. Добавляются новые последовательные индексы М, пока суммарное число сигнатур не сравняется со значением, указанным в стандарте или в информации о системе.
[182] Сеть E-UTRAN 2 может передавать широковещательным образом только один индекс М, причем пользовательское оборудование (User Equipment - UE) 1 использует последовательные индексы для генерирования упомянутого числа необходимых преамбул. В качестве альтернативы сеть Е-UTRAN 2 может передавать набор из нескольких индексов М, не обязательно являющихся последовательными по отношению один к другому, причем пользовательское оборудование UE 1 использует первый индекс из набора, а затем использует последовательные индексы из набора и отображает сигнатуры тем же образом, начиная с большего или меньшего индекса последовательности.
0
[183] А именно пользовательское оборудование UE 1 начинает отображать сигнатуры канала произвольного доступа RACH на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу путем отображения на первую последовательность Задова-Чу принятого индекса М или на первый индекс М в принятом списке. Затем пользовательское оборудование UE 1 инкрементно отображает следующие по порядку сигнатуры на следующие версии, циклически сдвинутые вправо на минимальную длину циклического сдвига Т при том же индексе М последовательности Задова-Чу, пока не будет достигнуто максимальное число сигнатур канала произвольного доступа RACH или пока не будут выполнены все возможные циклические сдвиги для индекса М.
0
[184] Пользовательское оборудование UE 1 отображает следующую сигнатуру на следующий индекс М+1 последовательности ZC или на следующий индекс в упомянутом списке, если максимальное число сигнатур канала произвольного доступа RACH не достигнуто перед тем, как использованы все возможные циклические сдвиги для индекса М. Затем пользовательское оборудование UE 1 отображает следующие по порядку сигнатуры на их следующие по порядку версии, циклически сдвинутые вправо на минимальную длину циклического сдвига Т. Такое отображение сигнатур повторяется по всем индексам последовательностей Задова-Чу и прекращается по достижении максимального числа сигнатур канала произвольного доступа RACH.
[185] Правила для использования ограниченного набора циклических сдвигов для ячеек, поддерживающих пользовательское оборудование UE 1 с высокоскоростной подвижностью, применяются, когда бит информации содержит значение "TRUE", или "I". Эти правила могут быть либо зафиксированы в стандарте, либо передаваться сетью E-UTRAN 2 широковещательным образом.
[186] Пользовательское оборудование UE 1 и сеть E-UTRAN 2 вычисляют допустимые циклические сдвиги, пропорциональные индексу М, и добавляют новые последовательные индексы М+1, пропорционально регулируя циклические сдвиги, пока общее число сигнатур не станет равным значению, указанному в стандарте или в информации о системе. Соотношение между тремя подходами к циклическим сдвигам и индексом М последовательности применяется, как показано на Фиг.18.
[187] Сеть E-UTRAN 2 может передавать широковещательным образом только один индекс М, причем пользовательское оборудование UE 1 использует последовательные индексы для генерирования требуемого количества преамбул. В качестве альтернативы сеть E-UTRAN 2 может передавать широковещательным образом набор из нескольких индексов М, не обязательно являющихся последовательными, причем пользовательское оборудование UE 1 использует первый индекс из набора и затем использует индексы из набора последовательно и отображает сигнатуры тем же образом, начиная с большего или меньшего индекса последовательности и отображая сигнатуры тем же образом посредством соотношений, показанных на Фиг.18, начиная с большего или меньшего индекса.
[188] А именно пользовательское оборудование UE 1 начинает отображать сигнатуры канала произвольного доступа RACH на циклически сдвинутые последовательности Задова-Чу путем определения для принятого индекса М или первого индекса М в принятом списке циклического сдвига, который можно применить в соответствии с ограниченным набором циклических сдвигов, которые можно использовать. В качестве примера применяются описанные выше правила, однако следует заметить, что могут применяться другие возможные правила для определения ограниченного набора циклических сдвигов.
min
0
0
[189] Пользовательское оборудование UE 1 определяет минимальный циклический сдвиг T в соответствии с первым подходом, если 1≤М<2Т или N-2Т<М<М-1.
min
Пользовательское оборудование UE 1 определяет минимальный циклический сдвиг T в соответствии со вторым подходом, если
0
0
2Т≤М<[N/3] или N-[N/3]<М≤N-2Т.
min
Пользовательское оборудование UE 1 определяет минимальный циклический сдвиг T в соответствии с третьим подходом, если
[N/3]≤М≤[2N/3]
min
Затем определенное значение T устанавливается как минимальный циклический сдвиг индекса М.
[190] Пользовательское оборудование UE 1 отображает первую сигнатуру на первую последовательность Задова-Чу принятого индекса М или на первый индекс М в принятом списке. Затем пользовательское оборудование UE 1 инкрементно отображает следующие по порядку сигнатуры на следующие версии, циклически сдвинутые вправо на минимальную величину циклического сдвига Тцип при том же индексе М последовательности Задова-Чу до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное число сигнатур канала произвольного доступа RACH или пока не будут получены все возможные циклические сдвиги для индекса М.
min
[191] Пользовательское оборудование UE 1 выбирает следующий индекс М+1 последовательности Задова-Чу или следующий индекс в списке и отображает следующую сигнатуру на упомянутую последовательность Задова-Чу индекса М+1 или следующего индекса в списке, если максимальное число сигнатур канала произвольного доступа RACH не достигнуто перед тем, как использованы все возможные циклические сдвиги для индекса М. Пользовательское оборудование UE 1 определяет минимальный циклический сдвиг T в соответствии с первым подходом, если
0
0
1≤(М+1)<2Т или N-2Т<(М+1)<N-1.
min
Пользовательское оборудование UE 1 определяет минимальный циклический сдвиг T в соответствии со вторым подходом, если
0
0
2Т≤(М+1)<[N/3] или N-[N/3]<(М+1)≤N-2Т.
min
Пользовательское оборудование UE 1 определяет минимальный циклический сдвиг T в соответствии с третьим подходом, если
[N/3]≤(М+1)≤[2N/3].
min
Затем определенное значение T устанавливается как минимальный циклический сдвиг индекса М+1.
min
min
[192] Затем определенное значение T устанавливается как минимальный циклический сдвиг индекса М+1. Затем пользовательское оборудование UE 1 инкрементно отображает следующие по порядку сигнатуры на следующие по порядку версии, циклически сдвинутые вправо на минимальную величину циклического сдвига T при том же индексе М+1 последовательности Задова-Чу до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное число сигнатур канала произвольного доступа RACH или пока не будут получены все возможные циклические сдвиги для индекса М+1. Такое отображение сигнатур повторяется по всем индексам последовательности Задова-Чу и прекращается по достижении максимального числа сигнатур канала произвольного доступа RACH.
[193] На Фиг.19 показана блок-схема подвижной станции (Mobile Station - MS) или пользовательского оборудования UE 1. Абонентский терминал AT 2 включает процессор (или процессор цифровых сигналов) 510, радиочастотный (RF) модуль 535, модуль управления питанием 505, антенну 540, аккумулятор 555, дисплей 515, клавиатуру 520, память 530, SIM-карту 525 (необязательно), громкоговоритель 545 и микрофон 550.
[194] Пользователь вводит командную информацию, такую как номер телефона, например, путем нажатия клавиш на клавиатуре 520 или путем голосовой активации с использованием микрофона 550. Микропроцессор 510 принимает и обрабатывает командную информацию для выполнения соответствующей функции, например, набора телефонного номера. Рабочая информация может быть извлечена из карты модуля 525 идентификации абонента (SIM-карты) или модуля памяти 530 для выполнения упомянутой функции. Кроме того, процессор 510 может отображать командную и рабочую информацию на дисплее 515 для информирования пользователя и его удобства.
[195] Процессор 510 передает командную информацию радиочастотному модулю 535 для того, чтобы инициировать обмен данными, например передачу радиосигналов, содержащих данные речевой связи. Радиочастотный модуль 535 содержит приемник и передатчик для приема и передачи радиосигналов. Антенна 540 обеспечивает передачу и прием радиосигналов. После приема радиосигналов радиочастотный модуль 535 может направлять и преобразовывать сигналы на частоту группового спектра для обработки процессором 510. Обработанные сигналы можно преобразовать в звуковую или читаемую информацию, выводимую, например, через громкоговоритель 545. Кроме того, процессор 510 включает протоколы и функции, необходимые для выполнения различных описываемых здесь процессов.
[196] Поскольку настоящее изобретение может быть осуществлено в нескольких формах без отступления от его сущности или существенных характеристик, следует также понимать, что описанные выше примеры осуществления не ограничиваются какими-либо подробностями приведенного выше описания, если не указано иное, но скорее их следует толковать широко в пределах сущности и объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле. Таким образом, все изменения и модификации, попадающие внутрь границ формулы изобретения или эквивалентов таких границ, предназначены для охвата прилагаемой формулой изобретения.
[197] Вышеприведенные примеры осуществления и преимущества являются только показательными и не должны быть истолкованы как ограничивающие настоящее изобретение. Настоящий принцип может быть легко применен к устройствам других типов.
[198] Описание настоящего изобретения предназначено для иллюстрации и не ограничивает объем формулы изобретения. Для специалистов в данной области техники будут очевидными многие альтернативы, варианты и модификации. В формуле изобретения конструктивно-функциональные признаки предназначены для охвата структуры, описанной здесь как выполняющей цитированную функцию, и не только структурных эквивалентов, но также эквивалентных структур.