用於用戶隨機接入公共通信信道的優先排序方法
2023-08-08 12:37:01 1
專利名稱：用於用戶隨機接入公共通信信道的優先排序方法
技術領域：
本發明涉及用於在通信系統中發送與接收數據的通信設備和通信方法，其中提供具有多個接入資源的隨機接入信道。本發明特別涉及如何隨機地接入該隨機接入信道的接入資源。
隨機接入信道是用於從通信系統的一個通信設備至另一通信設備建立連接的公共通信信道。此通信系統因而能是無線通信系統或有線通信系統或兩者的混合。
此隨機接入信道的接入資源由例如想建立連接或發送短消息的通信設備隨機地接入。因而，此接入是基於爭用的，這表示正試圖建立連接的幾個通信設備有可能試圖同時接入同一接入資源。在例如UMTS系統或類似UMTS系統的無線電信系統中，其中想建立連接和/或發送數據的移動站通過隨機地選擇接入資源並發送隨機接入脈衝串的前置部分給基站來請求隨機接入信道的接入資源。因此，此隨機接入脈衝串的前置部分表示隨機選擇的接入資源的請求。接收到此前置部分的基站在請求的接入資源可利用時準許此請求的接入資源並將相應的確認信號發回給此移動站。在某一情況下，例如，如果在網絡一側上沒有合適的接入資源可利用，則此基站將表示請求的接入資源不可利用的否定確認信號發回給此移動站。如果相應的基站準許此請求，它發送一個肯定確認信號。接收到此肯定確認信號的移動站隨後發送包含移動站與基站之間連接的建立和/或數據的傳輸所依據的數據的隨機接入脈衝串的消息部分。如果幾個移動終端同時接入同一接入資源，則此基站不能接收這些接入請求並因而不發送任何確認信號。這些移動終端隨後得再次發送接入請求。
根據相應的通信系統，這些接入資源可以是TDMA(時分多址)系統中的時隙、FDMA(頻分多址)系統中的頻率、CDMA(碼分多址)系統中的代碼或UMTS系統中的混合物，在UMTS系統中此隨機接入信道中的接入資源利用時隙與籤名碼來定義。
總的問題是，獲得對隨機接入信道的接入資源的接入的機制是基於爭用的。為允許更有效的對隨機接入信道的接入，提出不同的建議。例如，依據EPC第54(3)章的EP98118819.6建議將隨機接入信道的接入資源分為幾個組，從而每組對應於相應的優先級類別。每個優先級類別從而表示要發送的隨機接入數據的發送優先級。因而，可以利用不同的優先級發送不同類型的數據的接入請求，以使某些類型的數據具有比其他類型的數據高的概率來獲得至此隨機接入信道的接入資源的接入。然而，此建議的系統因為要有相應數量的接入資源固定分配給特定類型的數據而非常不靈活。還有，用於特定接入優先級以及接入概率的分配的唯一準則是數據類型。WO 97/19525建議一種更靈活的系統，其中通信系統中隨機接入信道的接入依賴於使用改變的用戶接入概率或改變的優先級的消息。因而，移動終端被分成不同的優先級組，從而每個組具有用於接入隨機接入信道的接入資源的不同接入概率。建議了將接入概率分布與分配到用戶的兩個基本方案，即，均衡的優先級分布和臨時的優先級分布。在均衡的優先級分布中，每組移動終端試圖接入此隨機接入信道的所有可利用的接入資源，但利用不同的接入概率。每個組具有不同的接入概率，但能由每個用戶接入每個接入資源。在臨時的優先級分布中，最高優先級組(即，具有接入資源的最高接入概率的組)試圖接入所有可利用的接入資源，從而，較低優先級的用戶組(即，具有較低接入概率的用戶組)只試圖接入一部分可利用的接入資源。其缺點是最高優先級組的接入嘗試需要與所有其他優先級組的接入嘗試爭用。還有，此建議的方案平等地處理每個接入資源。如果此系統例如是TDMA系統，則接入資源是時隙。對於每個時隙並對於指定用戶或數據類型，具有隨機接入的概率(一般以所謂的持續值的形式)並利用此同一概率使用每個時隙。根據此概率，對於每個時隙在所有時隙的平等處理的基礎上確定此時隙是否能用於發送接入脈衝串。如果不能的話，則嘗試下一時隙。
因此，本發明的目的是提供用於在通信系統中發送與接收數據的通信設備和通信方法，這提供接入隨機接入信道的接入資源的改善的、更有效和更靈活的方式。
利用根據權利要求1的用於在通信系統中發送與接收數據的通信設備來實現上述目的，其中提供了具有多個接入資源的隨機接入信道。此通信設備包括選擇裝置，用於根據分配給所述通信設備的接入概率分布而從所述多個接入資源中隨機地選擇一個接入資源，所述接入概率分布定義隨機接入所述接入資源的概率，其中至少兩個資源具有不同的接入概率；和發送裝置，用於在隨機選擇的接入資源中發送隨機接入脈衝串。
還利用根據權利要求12的用於在通信系統中發送與接收數據的通信方法來實現上述目的。
在各個從屬權利要求中定義了有益特性。
本發明提供通信系統中接入隨機接入信道的接入資源的一種改善、更有效和更靈活的方式。此通信系統因此可以是無線或有線通信系統或其組合。特別地，本發明有益地通過分配一個概率分布給每個通信設備或用戶來允許用戶或通信設備的優先級，在此基礎上，隨機接入此隨機接入信道的接入資源。
有益地，將多個接入資源分成至少兩個接入資源組，從而將此通信設備分配到一個接入資源組，並且選擇裝置根據此接入概率分布只從所述分配的接入資源組中隨機選擇接入資源。因而，在一個接入資源組內，所有分配的通信設備可以具有接入這些接入資源的同一概率分布或可以具有不同的接入概率分布。還有，此通信系統的通信設備能形成多個組，而每個組具有由此組的所有通信設備使用的已分配的接入概率分布。其他組的通信設備則具有不同的接入概率分布。
進一步有益地，本發明的通信設備包括一個在其中存儲此接入概率分布的存儲裝置。所述存儲裝置可以是此通信設備的固定部分或可以是可連接到此通信設備的設備的一部分。如果此通信設備是無線電信系統的移動終端，則此存儲裝置可能是用戶識別模塊等或存儲棒。
更有益地，可在特定事件出現時改變此接入概率分布。例如，在將接入請求發送給隨機接入信道之後接收到預定數量的否定確定信號之後，能改變此接入概率分布，以使此通信設備獲得較高接入概率。如果例如一個特定數據類型具有被指定為標準設置的接入概率分布，此接入概率分布因而能獨立於此數據類型而進行改變。此特定事件可以是接收到來自另一通信設備的相應的信令信息。在這種情況中，如果系統參數改變並使接入概率分布的改變成為有必要的話，則能改變此概率分布，可以從另一通信設備中傳送此改變指令。可選擇地，此特定事件能是一個時間點。當使用這些通信設備的用戶在使用根據本發明的這些通信設備時顯示出獨特的使用習慣的情況中，能根據此變化的使用習慣來改變接入概率分布。
有益地，根據本發明的通信設備是無線UMTS系統的移動終端，從而利用時隙與籤名碼來定義隨機接入信道的接入資源。
在下面參照附圖的描述中更具體解釋本發明的優選實施例，其中
圖1表示根據本發明的通信設備的示意圖；圖2表示將接入資源分成組的第一示例；和圖3表示將接入資源分成組的第二示例。
圖1表示根據本發明的通信設備1的示意方框圖。圖1中所示的通信設備是用於無線電信系統的移動終端並包括連接到發送裝置3與接收裝置4的天線2，以用於發送通信數據給此無線電信系統的基站或另一移動終端並從中接收通信數據。此無線電信系統例如能是UMTS系統或類似於UMTS的系統。此移動終端1因而包括用於傳送與處理數據所有必需的單元，諸如編碼器、解碼器、調製器、解調器等，儘管這些單元未在圖1中示出並且未在本申請中進行解釋。應注意，圖1所示的移動終端1隻用作根據本發明的通信設備的一個示例，這也可以是有線通信系統中的終端，諸如電話設備、個人計算機等等。
一個通信系統(根據本發明的通信設備1在該系統中操作並且根據本發明的通信方法在該系統中執行)包括可提供多個接入資源的隨機接入信道(RACH)，這些資源由此通信設備1用於建立連接。在無線電信系統的情況中，移動終端使用此隨機接入信道的接入資源來發送接入請求給一個相應的基站。在UMTS系統中，如上所述，在隨機接入脈衝串的前置部分中發送此接入請求。從而隨機接入這些接入資源，這導致基於爭用的接入機制。來自不同移動終端的幾個接入請求可能競爭或爭用基站上的同一接入資源。在這種情況中，基站不接收從這些移動終端中發送的任何接入請求，並且移動終端不接收任何確認信號而且在某一時間周期之後必需發送這些接入請求，這對於通過有線網絡連接的通信設備也是如此。
根據本發明，此通信設備具有已分配的接入概率分布，所述接入概率分布定義隨機接入此隨機接入信道的接入資源的概率。至少兩個隨機接入資源具有不同的接入概率。此通信設備1包括用於根據存儲在存儲裝置7中的已分配的接入概率分布來隨機地選擇接入資源的選擇裝置5。隨後利用發送裝置3通過天線2發送隨機接入脈衝串給例如基站的另一通信設備。
作為一個示例，假定在此隨機接入信道中只有三個隨機接入資源可利用，而這些接入資源表示為r1、r2與r3。還有，四個通信設備或用戶出現在此通信系統中，這些設備或用戶隨機地接入這些接入資源。這四個不同的通信設備或用戶表示為u1、u2、u3與u4。給這四個用戶之中的每個用戶分配用於定義隨機接入每個可利用接入資源的概率的不同的接入概率分布。用於這四個不同接入概率分布的一個示例能是如下的(其中p(ui,rj)定義用戶ui在試圖接入此隨機接入信道時嘗試接入接入資源rj的概率)p(u1,r1)=80％p(u1,r2)=10％p(u1,r3)=10％p(u2,r1)=10％p(u2,r2)=80％p(u2,r3)=10％p(u3,r1)=10％p(u3,r2)=20％p(u3,r3)=70％p(u4,r1)=10％p(u4,r2)=20％p(u4,r3)=70％在上表中，能看出例如用戶u1在接入此隨機接入信道時將極少具有碰撞，這是因為大多數時間他將試圖接入其他用戶極少接入的接入資源r1。用戶u2將具有比用戶u1多的碰撞，這是因為大多數時間他將接入有時也被其他用戶接入的接入資源r2。用戶u3在接入此信道的大多數時間將具有碰撞，這是因為大多數時間他將接入也非常頻繁地被其他用戶接入的接入資源r3，這對於用戶u4同樣如此。
不是使用戶或通信設備具有相應不同的接入概率分布，而是是可以這樣地定義用戶或通信設備的組，從而使每個組(即，每個組的每個用戶或每個通信設備)具有同一接入概率分布。因而，能建立用戶或通信設備的不同優先級類別。在每個組中，此同一接入概率分布被用於接入此隨機接入信道。組的建立在某些情況中能減少與分配接入概率分布給用戶或通信設備相關的開銷，特別在傳送或發送此接入概率分布時，在這種情況中相應的接入概率分布的傳送或發送對於一個組能共同完成而不是針對每個單個通信設備或用戶來完成。在上面給定的示例中，例如用戶u1可以屬於第一用戶組，用戶u2可以屬於第二用戶組，用戶u3可以屬於第三用戶組，並且用戶u4可以屬於第四用戶組，從而第三與第四組的用戶具有同一接入概率分布，此概率不同於第一與第二組的接入概率分布。
可選擇地，或除了用戶或通信設備組的形成之外，還將此通信系統的隨機接入信道的接入資源分成兩個或多個接入資源組。在這種情況中，將通信設備或用戶分配到一個接入資源組，並根據此接入概率分布只從相應地分配的接入資源組中隨機選擇接入資源。在上面給定的示例中，接入資源r1、r2與r3能例如形成一個組，將用戶u1、u2、u3與u4分配到此組。然而，能利用其他的接入資源形成其他的接入資源組。在下面結合圖2與3所示的示例解釋將接入資源組合為不同組的這個方案。
一般地，根據相應的無線或有線通信系統中使用的多址聯接方案，可以利用頻率、時隙或代碼或其任何組合來定義接入資源。圖2表示一個其中接入資源或隨機接入信道是時隙的示例。一個重複循環或隨機接入時間窗包括例如八個時隙0、1、…7。在圖2所示的示例中，可利用的八個接入資源或時隙被劃分為三個接入資源組。第一組包括利用斜線圖形表示的五個時隙0、3、4、6、7，第二組包括利用垂直圖形表示的兩個時隙2、5，而第三組包括利用水平圖形表示的一個時隙1。分配到第一接入資源組的一組通信設備或用戶因而能使用同一共同接入概率分布來接入第一組的接入資源，或分配到第一組的通信設備或用戶能使用分別不同的接入概率分布，這對於第二組的接入資源也是如此。因為第三組只包含單個接入資源，所以分配到第三組的通信設備由於只能隨機選擇單個時隙而不能使用接入概率分布。然而，對於此單個時隙的接入嘗試所基於的概率並不一定是100％，而是可能具有取決於預定應用的一個較低值。
圖3表示根據本發明分成接入資源組的接入資源的第二示例。在所示的示例中，利用時隙(或時間偏移)和前置籤名(或籤名碼)來定義接入資源。在UMTS系統中，例如，一個隨機接入信道包括兩個射頻幀或兩個隨機接入時間窗內多達15個時隙和16個前置籤名，以致總共多達240個接入資源可利用。圖3表示具有8個時隙0,1,…7和16個前置籤名0,1,…15的相應示例。這些接入資源分成三個接入資源組。屬於第一接入資源組的利用十字表示的接入資源利用時隙0、1、2、3和前置籤名0、1、2、3、4、5、6、7來定義。屬於第二接入資源組的利用點形式表示的接入資源利用時隙4、5、6、7與前置籤名0、1、2、3、4、5、6、7來定義。屬於第三接入資源組的利用空白方框形式表示的接入資源利用時隙0、1、2、3、4、5、6、7與前置籤名8、9、10、11、12、13、14、1 5來定義。在圖2與3所示的兩個示例中，將接入資源適當地分成幾個組而在這些組之間沒有重疊。然而，這些組之間的重疊是有可能的，這表示一個或多個接入資源可以屬於兩個或多個接入資源組。
如上所述，根據本發明的通信設備1包括一個存儲裝置7，在該存儲裝置7中，存儲著選擇裝置5隨機選擇接入資源時所依據的接入概率分布，此存儲裝置7能是此通信設備1的固定部分，例如，微控制器的內部存儲器等。可選擇地，此存儲裝置7能是可連接到此通信設備的設備中的一部分。在這種情況中，此存儲裝置7例如可以是一個與用戶具有內在關聯並且通常插入此通信設備中的裝置的一部分，例如為標準的用戶識別模塊(在UMTS系統的情況下，是USIM卡)。此存儲裝置7也能是能插入此通信設備1中的存儲棒的一部分。也能實現上述可能性的組合，例如在用戶識別模塊上以及在此通信設備1的固定存儲裝置中存儲此接入概率分布。從而，當用戶識別模塊插入並連接到此通信設備1時，能利用存儲在用戶識別模塊的存儲裝置(或存儲棒)中的接入概率分布來改寫或否決存儲在固定存儲裝置中的接入概率分布。還有，從另一通信設備中利用信令接收的新的接入概率分布能用於改寫或否決存儲在通信設備1的用戶識別模塊、存儲棒和/或固定存儲裝置中的當前接入概率分布。以這種方式，有可能靈活調整當前分配的接入概率分布，以適應變化的系統參數或變化的要求。
還有，在特定事件出現時能改變存儲在存儲裝置、信令裝置、存儲棒等中的接入概率分布。在連接到選擇裝置與存儲裝置7的檢測裝置6中檢測這樣的事件。從而，存儲裝置7存儲幾個可能的接入概率分布，並在特定事件出現時(例如，在從另一通信設備接收到相應指令或預定時間點出現時)改變當前分配的接入概率分布。在第二種情況中，例如能定義特定時間點，在這些時間點上由統計而知道此通信系統的用戶針對隨機接入請求的發送而改變其行為。還有，能周期性地改變當前分配的接入概率分布。將注意在檢測到改變接入概率分布時能定義任何類型的特定事件。還有，可以定義不同類型的事件的組合。
如上所述，根據本發明提供了接入隨機接入信道的接入資源的一種非常靈活與有效的方式。特別地，通過對至少兩個接入資源使用定義不同的接入概率的接入概率分布，允許對用戶和/或通信設備或甚至要發送的數據類型的不同優先級等級的非常靈活的定義。
權利要求
1.用於在通信系統中發送與接收數據的一種通信設備(1)，其中提供具有多個接入資源的一個隨機接入信道，此通信設備包括選擇裝置(5)，用於根據分配給所述通信設備(1)的接入概率分布從所述多個接入資源中隨機地選擇一個接入資源，所述接入概率分布定義隨機接入所述接入資源的概率，其中至少兩個接入資源具有不同的接入概率；和發送裝置(3)，用於在所述隨機選擇的接入資源中發送隨機接入脈衝串。
2.根據權利要求1的通信設備(1)，其特徵在於所述多個接入資源分成至少兩個接入資源組，從而將此通信設備(1)分配到一個接入資源組，並且所述選擇裝置(5)根據所述接入概率分布只從所述分配的接入資源組中隨機選擇接入資源。
3.根據權利要求1或2的通信設備(1)，其特徵在於存儲裝置(7)，在其中存儲所述接入概率分布。
4.根據權利要求3的通信設備(1)，其特徵在於所述存儲裝置(7)是此通信設備的固定部分。
5.根據權利要求3的通信設備(1)，其特徵在於所述存儲裝置(7)是可連接到此通信設備的設備中的一部分。
6.根據權利要求5的通信設備(1)，其特徵在於此通信設備是無線電信系統的移動終端，其中所述存儲裝置是用戶識別模塊。
7.根據權利要求5的通信設備(1)，其特徵在於此通信設備是無線電信系統的移動終端，其中所述存儲裝置是存儲棒。
8.根據權利要求1-7之一的通信設備(1)，其特徵在於在特定事件出現時改變所述接入概率分布。
9.根據權利要求8的通信設備(1)，其特徵在於所述特定事件是接收到來自另一通信設備的相應信息。
10.根據權利要求8的通信設備(1)，其特徵在於所述特定事件是一個時間點。
11.根據權利要求1-10之一的通信設備(1)，其特徵在於所述通信設備是無線UMTS系統的移動終端，其中利用時隙與籤名碼來定義所述隨機接入信道的所述接入資源。
12.用於在通信系統中發送與接收數據的一種通信方法，其中提供具有多個接入資源的一個隨機接入信道，此方法包括以下步驟根據接入概率分布從所述多個接入資源中隨機地選擇一個接入資源，所述接入概率分布定義隨機接入所述接入資源的概率，其中至少兩個接入資源具有不同的接入概率；和在所述隨機選擇的接入資源中發送隨機接入脈衝串。
13.根據權利要求12的通信方法，其特徵在於所述多個接入資源分成至少兩個接入資源組，從而將此通信系統的一個或多個通信設備分配到每個接入資源組，並且每個通信設備根據接入概率分布只從分配的接入資源組中隨機地選擇接入資源。
14.根據權利要求12或13的通信方法，其特徵在於在特定事件出現時改變所述接入概率分布。
15.根據權利要求14的通信方法，其特徵在於所述特定事件是接收到來自另一通信設備的相應信息。
16.根據權利要求14的通信方法，其特徵在於所述特定事件是一個時間點。
17.根據權要求12-16之一的通信方法，其特徵在於所述通信系統是無線UMTS電信系統，其中利用時隙與籤名碼來定義所述隨機接入信道的所述接入資源。
全文摘要
本發明涉及用於在通信系統中發送與接收數據的通信設備和通信方法，其中提供具有多個接入資源的隨機接入信道。此通信設備(1)包括選擇裝置(5)，用於根據分配給所述通信設備(1)的接入概率分布從所述多個接入資源中隨機選擇一個接入資源，所述接入概率分布定義隨機接入這些隨機接入資源的概率，其中至少兩個接入資源具有不同的接入概率；和發送裝置(3)，用於在隨機選擇的接入資源中發送隨機接入脈衝串。
文檔編號H04L12/56GK1316866SQ01112480
公開日2001年10月10日 申請日期2001年4月4日 優先權日2000年4月4日
發明者J·U·於恩森, S·科恩普羅布斯特 申請人:索尼國際(歐洲)股份有限公司