[发明专利]随机接入信道中接入突发的检测

说明书

发明领域

本发明大体上涉及在蜂窝无线电网络中所执行的随机接入过程。更 具体地，本发明涉及用于在随机接入信道中检测一个或多个接入突发 (access burst)的技术。

发明背景

现在，不仅是移动电话，而且诸如PDA(个人数字助理)、笔记本 等等之类的其他移动设备也经由无线电接口与无线网络交换数据。通 常，网络的无线电基站，例如移动网络，通过经过网络将接收自设备的 数据路由至接收者以及将接收自网络侧的数据通过无线电接口传送至 移动设备，来为移动设备提供服务。

无线电接口上可用的传输资源，例如频率(带宽)、时间(传输帧 中可用的时隙)和传输功率，通常都是有限的，因此必须尽可能高效地 使用它们。在这方面，基站不仅控制用于下行链路传输(从基站到设备) 的资源参数，而且还控制用于上行链路(从设备到基站)的资源参数。 对于上行链路而言，基站必须确保移动设备以适当的准确度与无线电接 口的传输方案同步以避免资源浪费。为此，基站分析所接收的上行链路 信号，为设备所使用的上行链路传输参数得出适当的调整值，并将指示 必要调整的信息发送至移动设备，所述移动设备然后必须相应地调整其 传输参数。

作为例子，无线电基站确定移动设备与无线电基站之间的定时失准 (timing misalignment)。定时失准是由可变传播往返延迟所引起的，而 传播往返延迟是由移动设备与基站之间的距离变化以及基站与设备中 的时钟之间的互漂移所引起的。

尽管对于已建立的上行链路连接，可以采用直接的方式执行移动设 备的同步，其间，来自于设备的信号被连续接收并在基站处被分析，但 在设备想要进行第一次连接(例如在上电时或在切换期间)或从待机状 态(其中，设备仅监听下行链路)进行连接时，这样的分析是不可能的。 在这些情况下，必须执行随机接入过程以实现同步。

在诸如移动GSM或UMTS网络之类的网络中，基站(在UMTS中 也被称作节点B)通过无线电接口提供物理随机接入信道(RACH)， 所述无线电接口允许移动设备执行随机接入过程。在该过程期间，移动 设备在RACH中传送特定接入突发(与正常的传输突发成对比)。在对 接入突发进行成功检测和分析的情况下，基站通过向移动设备传送适当 的调整参数来进行响应。

当传送接入突发时，诸如时间、频率和功率之类的上行链路传输参 数通常与无线电基站所支持的传输方案之间不是准确对准的。因此，必 须向随机接入信道提供额外的资源以考虑到失准并避免随机接入突发 对例如在相邻时隙中所传送的同步良好的正常突发的干扰。这些额外的 资源包括，例如，时域中的保护时段(guard period)和频域中的保护频 带。

在GSM网络中，在时域中定义了特定的RACH时隙。例如，可以 为RACH保留每个无线电帧中的时隙或者副帧0。以这种方式，RACH 与其他数据信道正交，例如业务信道。在RACH内，因为多个移动设备 可能同时请求接入，所以可能发生冲突。在GSM中，最多能够成功检 测到同时接收到的接入突发中的一个，而其他突发则因此仍然未被基站 答复。竞争解析方案因而可以包括随机后退(back off)过程，其中在没 有来自基站的响应的情况下，移动设备在随机确定的时间段之后重复其 接入请求。

接入突发可以包含“前导(preamble)”或“签名”序列，它们基 本是符号序列。每个符号又可以包括比特序列，例如4比特。可以向移 动设备提供不同的前导以允许同一小区中多个设备的同时接入请求。接 入请求设备预计选择(或随机地)预定前导中的一个。基站中的接入突 发的检测因而依赖于搜寻RACH中的预定的特定前导序列中任何一个 的出现。可以在基站中提供特定前导检测器，其包括多个数字滤波器， 每个滤波器用于所允许的前导序列之一。在RACH中所接收的信号至少 以预定的准确度与滤波器之一相匹配的情况下，能够成功检测到接入突 发。

作为例子，六个不同的前导可用于接入过程。在这种情况下，必须 在前导检测器中提供六个滤波器。随机接入信道中所接收的任何信号必 须被所有六个滤波器并行分析以便确定是已经传送了一个或多个接入 突发，还是没有传送接入突发。从这个简单的例子可以看出，检测器需 要包括多个并行操作的数字滤波器在内的高度复杂的电路，以便分析所 接收的信号。通常，随着待检测的可允许的前导序列的数目的增加，要 提供的滤波器的数目以及因此计算复杂度会进一步增加。