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多小區長期演進系統中建立上行同步的方法、設備和終端.pdf

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小區 長期 演進 系統 建立 上行 同步 方法 設備 終端
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申請專利號:

CN201110206724.8

申請日:

2011.07.22

公開號:

CN102244927B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

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有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):H04W 56/00登記生效日:20170831變更事項:專利權人變更前權利人:新郵通信設備有限公司變更后權利人:北京萬海云科技有限公司變更事項:地址變更前權利人:510663 廣東省廣州市開發區科學城彩頻路3號變更后權利人:100070 北京市豐臺區南四環西路188號十八區25號樓1層101|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04W 56/00申請日:20110722|||公開
IPC分類號: H04W56/00(2009.01)I; H04W74/08(2009.01)I 主分類號: H04W56/00
申請人: 新郵通信設備有限公司
發明人: 常永宏; 李國榮; 賈美藝
地址: 510663 廣東省廣州市開發區科學城彩頻路3號
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專利代理機構: 北京市隆安律師事務所 11323 代理人: 權鮮枝
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110206724.8

授權公告號:

|||102244927B||||||

法律狀態公告日:

2017.09.19|||2015.01.28|||2012.02.08|||2011.11.16

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種多小區長期演進系統中建立上行同步的方法、設備和終端,能夠降低系統的控制信道開銷,提高資源利用率,縮短終端和基站進行上下行數據傳輸所需要等待的時間,保證了業務的正常運行。本發明實施例提供的一種多小區長期演進系統中建立上行同步的方法包括:基站向終端發送激活/去激活命令以在激活所述終端TA分組內的一個或多個輔小區的同時,通知終端在所激活輔小區中的一個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述激活/去激活命令中攜帶隨機接入命令;終端在所述指定輔小區被激活后,立即根據已接收到的隨機接入命令執行所述指定輔小區與基站的隨機接入過程,建立上行同步。

權利要求書

1.一種多小區長期演進系統中建立上行同步的方法,其特征
在于,所述方法包括:
基站向終端發送激活/去激活命令以在激活所述終端上行定時
提前量TA分組內的一個或多個輔小區的同時,通知終端在所激活
輔小區中的一個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述激活
/去激活命令中攜帶隨機接入命令;
終端在所述指定輔小區被激活后,立即根據已接收到的隨機接
入命令執行所述指定輔小區與基站的隨機接入過程,建立上行同
步。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,
在激活/去激活命令的媒體接入控制協議數據單元MAC?PDU中
攜帶所述隨機接入命令。
3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,利用下述的至少
一種方式在激活/去激活命令的MAC?PDU中攜帶所述隨機接入命
令:
對激活/去激活MAC控制單元MAC?CE進行擴展,將隨機接入命
令攜帶在擴展后的激活/去激活MAC?CE中;或者,
重新增設一個隨機接入命令MAC?CE,將隨機接入命令攜帶在
該增設的隨機接入命令MAC?CE中。
4.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,所述隨機接入命
令包括隨機接入前導碼碼字標識PID和等待子幀數,所述等待子幀
數指示終端自收到隨機接入命令起到執行隨機接入過程之間所需
要等待的子幀個數。
5.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,終端通過下述的
至少一種方式獲知所述指定輔小區:
基站預先向終端發送信令,告知終端所述指定輔小區的標識;
或者,
所述隨機接入命令還包括小區索引CID,以指示需要進行隨機
接入的所述指定輔小區的標識。
6.根據權利要求4或5所述的方法,其特征在于,
根據輔小區激活操作的生效時間調整所述等待子幀數的數值。
7.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,
擴展后的激活/去激活MAC?CE包括3個字節,其中,由1個字節
攜帶CID和PID,由1個字節攜帶等待子幀數;
增設的隨機接入命令MAC?CE包括2個字節,由1個字節攜帶
CID和PID,由1個字節攜帶等待子幀數。
8.一種多小區長期演進系統中建立上行同步的網絡設備,其
特征在于,所述網絡設備包括命令發送單元和上行同步建立單元,
所述命令發送單元,用于向終端發送激活/去激活命令以在激
活所述終端TA分組內的一個或多個輔小區的同時,通知終端在所
激活輔小區中的一個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述
激活/去激活命令中攜帶隨機接入命令;
所述上行同步建立單元,用于與所述激活后的指定輔小區執行
隨機接入過程,建立上行同步。
9.根據權利要求8所述的網絡設備,其特征在于,所述命令發
送單元利用下述的至少一種方式在激活/去激活命令的MAC?PDU中
攜帶所述隨機接入命令:
對激活/去激活MAC控制單元MAC?CE進行擴展,將隨機接入命
令攜帶在擴展后的激活/去激活MAC?CE中;或者,
重新增設一個隨機接入命令MAC?CE,將隨機接入命令攜帶在
該增設的隨機接入命令MAC?CE中。
10.一種多小區長期演進系統中建立上行同步的終端,其特征
在于,所述終端包括命令接收單元和上行同步建立單元,
所述命令接收單元,用于接收基站發送的激活/去激活命令,
獲知在激活TA分組內的一個或多個輔小區的同時,在所激活輔小
區中的一個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述激活/去
激活命令中攜帶隨機接入命令,所述隨機接入命令攜帶在激活/去
激活命令MAC?PDU的激活/去激活MAC?CE中,或者,所述隨機接
入命令中攜帶在激活/去激活命令MAC?PDU中增設的隨機接入命令
MAC?CE;
所述上行同步建立單元,用于在所述指定輔小區被激活后,立
即根據已接收到的隨機接入命令執行所述指定輔小區與基站的隨
機接入過程,建立上行同步。

說明書

多小區長期演進系統中建立上行同步的方法、設備和終端

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域,尤其是涉及一種多小區長期演
進系統中建立上行同步的方法、網絡設備和終端。

背景技術

第三代合作伙伴計劃(The?Third?Generation?Partner?Project,
3GPP)在版本Release?10中提出了載波聚合等新功能,能夠支持用
戶設備(User?Equipment,UE)在多個小區上同時進行上行和下行
數據傳輸,通過更大的帶寬(如最大帶寬可達100MHz)來獲取更
高的峰值速率。

一個UE可以被配置為同時工作在一個主小區(Primary?Cell,
PCell)和若干個輔小區(Secondary?Cell,SCell),其工作的每個
小區可以包含一個下行成員載波、零或一個上行成員載波,這種多
小區操作也可以稱為載波聚合(Carrier?Aggregation)或帶寬聚合。
Release?10為工作在載波聚合模式下的UE設置了一個上行定時參考
小區,即主小區,UE只在主小區上維護上行定時,所有其他小區
的上行定時都鎖定到主小區上,這些小區不需要維護上行定時,直
接從定時參考小區獲取上行發送定時即可。

然而,在3GPP?Release?11的載波聚合長期演進(Long?Term?
Evolution,LTE)通信系統中,對UE所支持的小區引入了上行定時
提前量(Timing?Advance,TA)分組的概念,將一個UE的多個小
區劃分為多個TA組,每個TA組包含若干個小區,每個TA組內的多
個小區中具有一個作為定時參考小區的小區。

若一個TA組內不包含主小區,該TA組內的所有小區會同時出
現不具有上行同步的情況,當需要利用該TA組內的小區進行數據
傳輸時,需要先在該TA組內的一個小區發起隨機接入過程建立上
行同步,參見圖1,現有的處理方法為基站向UE發送激活/去激活命
令,將一個TA組內多個輔小區激活,UE收到該激活/去激活命令后,
向基站反饋響應消息;然后,基站向UE發送PDCCH命令,為UE指
定一個隨機接入前導碼(Preamble),UE使用該隨機接入前導碼在
一個輔小區上發起隨機接入過程。

發明人在實現本發明的過程中發現現有技術中至少存在如下
缺陷:

現有的機制中,輔小區的激活和隨機接入的發起需要分別由兩
個獨立的信令實現,導致所需占用的無線資源較多,資源利用率也
較低;且在輔小區被激活后,還要在經歷網絡響應的時間、PDCCH
命令的下發時間之后,才能發起隨機接入過程,導致輔小區從激活
到獲得上行同步的時延過長,UE和基站需要等待較長的時間才能
利用相應的輔小區進行上下行數據的傳輸,這種時延可能會影響到
業務的正常運行,在網絡環境較差時,甚至可能造成業務的中斷,
導致用戶體驗較低。

發明內容

本發明實施例提供了一種多小區長期演進系統中建立上行同
步的方法、設備和終端,能夠降低系統的控制信道開銷,提高資源
利用率,縮短了終端和基站進行上下行數據傳輸所需要等待的時
間,保證了業務的正常運行。

為達到上述目的,本發明實施例的技術方案是這樣實現的:

本發明實施例提供了一種多小區長期演進系統中建立上行同
步的方法,包括:

基站向終端發送激活/去激活命令以在激活所述終端TA分組內
的一個或多個輔小區的同時,通知終端在所激活輔小區中的一個指
定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述激活/去激活命令中攜
帶隨機接入命令;

終端在所述指定輔小區被激活后,立即根據已接收到的隨機接
入命令執行所述指定輔小區與基站的隨機接入過程,建立上行同
步。

本發明實施例還提供了一種多小區長期演進系統中建立上行
同步的網絡設備,所述網絡設備包括命令發送單元和上行同步建立
單元,

所述命令發送單元,用于向終端發送激活/去激活命令以在激
活所述終端TA分組內的一個或多個輔小區的同時,通知終端在所
激活輔小區中的一個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述
激活/去激活命令中攜帶隨機接入命令;

所述上行同步建立單元,用于與所述激活后的指定輔小區執行
隨機接入過程,建立上行同步。

本發明實施例還提供了一種多小區長期演進系統中建立上行
同步的終端,所述終端包括命令接收單元和上行同步建立單元,

所述命令接收單元,用于接收基站發送的激活/去激活命令,
獲知在激活TA分組內的一個或多個輔小區的同時,在所激活輔小
區中的一個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述激活/去
激活命令中攜帶隨機接入命令,所述隨機接入命令攜帶在激活/去
激活命令MAC?PDU的激活/去激活MAC?CE中,或者,所述隨機接
入命令中攜帶在激活/去激活命令MAC?PDU中增設的隨機接入命令
MAC?CE;

所述上行同步建立單元,用于在所述指定輔小區被激活后,立
即根據已接收到的隨機接入命令執行所述指定輔小區與基站的隨
機接入過程,建立上行同步。

由上述可見,本發明實施例的技術方案能夠利用一個信令同時
實現輔小區的激活和隨機接入的發起過程,減少了整個上行同步過
程中PDCCH命令的發送次數,從而降低了系統的控制信道開銷,
降低了所需占用的無線資源,提高了資源利用率;且由于本方案能
夠在輔小區激活后,即刻執行隨機接入過程,避免了從輔小區激活
至獲得上行同步的時延,有效縮短了終端和基站利用相應輔小區進
行上下行數據傳輸所需要等待的時間,保證了業務的正常運行,提
高了用戶體驗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下
面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,
顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例,對于
本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以
根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術中的激活輔小區和獲取上行同步的方法流程示
意圖;

圖2為本發明實施例一提供的一種多小區長期演進系統中建立
上行同步的方法流程示意圖;

圖3為本發明實施例二提供的TA分組方式下上行定時維護機
制的一個示例的示意圖;

圖4為現有輔小區激活/去激活命令的激活/去激活MAC?CE結
構示意圖;

圖5為本發明實施例二提供的一種擴展后的激活/去激活MAC
CE結構示意圖;

圖6為本發明實施例二提供的一種增設的隨機接入命令MAC
CE結構示意圖;

圖7為本發明實施例三提供的一種多小區長期演進系統中建立
上行同步的網絡設備的結構示意圖;

圖8為本發明實施例三提供的一種多小區長期演進系統中建立
上行同步的終端的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明的附圖,對本發明的技術方案進行清楚、完
整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而
不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員
在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于
本發明保護的范圍。

本發明實施例一提供了一種多小區長期演進系統中建立上行
同步的方法,參見圖2,該方法包括:

21:基站向終端(如UE)發送激活/去激活命令以在激活所述
終端上行定時提前量(Timing?Advance,TA)分組內的一個或多個
輔小區(SCell)的同時,通知終端在所激活輔小區中的一個指定
輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述激活/去激活命令中攜帶
隨機接入命令。

上述隨機接入命令中攜帶執行隨機接入操作時所需的隨機接
入前導碼(Preamble)標識,以使終端能夠利用相應的前導碼進行
隨機接入。

22:終端向基站發送混合自動重傳請求(Hybrid?Automatic?
Repeat?Reque?st,HARQ)反饋。

通過HARQ反饋能夠確保終端接收到來自基站的激活/去激活
命令。

23:終端在所述指定輔小區被激活后,立即根據已接收到的隨
機接入命令執行所述指定輔小區與基站的隨機接入過程,建立上行
同步。

由上述可見,本發明實施例的技術方案能夠利用一個信令同時
實現輔小區的激活和隨機接入的發起過程,減少了整個上行同步過
程中PDCCH命令的發送次數,從而降低了系統的控制信道開銷,
降低了所需占用的無線資源,提高了資源利用率;且由于本方案能
夠在輔小區激活后,即刻執行隨機接入過程,避免了從輔小區激活
至獲得上行同步的時延,有效縮短了終端和基站利用相應輔小區進
行上下行數據傳輸所需要等待的時間,保證了業務的正常運行,提
高了用戶體驗。

下面對本發明實施例二提供的一種多小區長期演進系統中建
立上行同步的方法進行介紹。

參見圖3,顯示了TA分組方式下上行定時維護機制的一個例
子。其中,小區1為主小區,小區2與小區1構成一個TA組;小區3
與小區4構成另一個TA組。對于包含小區1的TA組,主小區1本身就
會維護上行定時,小區2直接從小區1獲取上行定時即可。對于小區
3和小區4構成的TA組,需要有一個小區作為定時參考小區,如將
小區3作為定時參考小區時,小區4從小區3獲取上行定時。

由于主小區通常能夠處于激活狀態且保持上行同步,所以本發
明實施例主要對由輔小區構成的TA組(如由小區3和小區4組成的
TA組)建立上行同步的場景進行說明。可以理解,當需要時,也
可以將本方案應用在包含主小區的TA組內。

21:基站向終端發送激活/去激活命令以在激活所述終端TA分
組內的一個或多個輔小區的同時,通知終端在所激活輔小區中的一
個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述激活/去激活命令
中攜帶隨機接入命令。

上述指定輔小區為所選擇的發起隨機接入的小區,也即TA分
組中的定時參考小區,終端通過下述的至少一種方式獲知上述指定
輔小區:

基站預先向終端發送信令,告知終端所述指定輔小區的標識,
這種方式,能夠通過網絡中的高層信令預先確定TA分組中的定時
參考小區,簡化隨機接入命令;或者,

在終端發送的隨機接入命令中攜帶小區索引(Cell?Identifier,
CID),以指示需要進行隨機接入的所述指定輔小區的標識。這種方
式,利用該小區索引能夠實現一種跨小區的操作,如在小區4的子
幀上發送隨機接入命令,在小區3的子幀上執行隨機接入過程,從
而提高了網絡資源的利用率。該CID并不是隨機接入命令中的必需
信息,如當TA組中的定時參考小區已預先配置好時,隨機接入命
令中可以省略該小區索引。

進一步的,除了上述小區索引,本發明實施例所設置的隨機接
入命令還包括:隨機接入前導碼碼字標識(Preamble?Identifier,PID)
和等待子幀數K。

終端利用上述PID獲知隨機接入前導碼,并利用該隨機接入前
導碼執行隨機接入過程。

所述等待子幀數K指示終端自收到隨機接入命令起到執行隨機
接入過程之間所需要等待的子幀個數K。如當UE在子幀n收到隨機
接入命令,則根據該等待子幀數的指示UE在子幀n+K開始時執行隨
機接入。

設置等待子幀數K這個參數的目的是為了便于基站控制UE執
行隨機接入的時間,這時因為當隨機接入命令與激活/去激活命令
同時傳給UE時,需要考慮激活/去激活輔小區所需要的頻率重新調
諧的時間,UE需要在激活/去激活命令生效的時刻之后發起隨機接
入過程,即保證了在相應的輔小區處于激活狀態之后,執行隨機接
入過程,從而保證了上行同步建立的成功實現。

本方案采用在激活/去激活命令的媒體接入控制協議數據單元
MAC?PDU中攜帶所述隨機接入命令。

具體的,可以利用下述的至少一種方式在激活/去激活命令的
MAC?PDU中攜帶所述隨機接入命令:

方式一:對激活/去激活MAC控制單元(MAC?CE)進行擴展,
將隨機接入命令攜帶在擴展后的激活/去激活MAC?CE中。這種方
式,擴展現有的激活/去激活MAC?CE,使其包含隨機接入命令。

參見圖4,為現有輔小區激活/去激活命令的激活/去激活MAC?
CE結構示意圖,該激活/去激活MAC?CE由一個字節組成,字節中
除保留位(R)之外的每一個比特表示相應標識的輔小區的激活/
去激活狀態。

參見圖5,為本發明實施例提供的一種擴展后的激活/去激活
MAC?CE結構示意圖。擴展后的激活/去激活MAC?CE包括3個字節,
其中,由1個字節攜帶CID和PID,由1個字節攜帶等待子幀數。圖5
中各符號的具體含義如下:

CID:小區索引,取值為1-4的整數

PID:為UE分配的隨機接入前導碼標識(Preamble?ID)

K:等待子幀數

R:保留位。

方式二:重新增設一個隨機接入命令MAC?CE,將隨機接入命
令攜帶在該增設的隨機接入命令MAC?CE中。這種方式,引入一種
新的MAC控制單元,即隨機接入命令MAC?CE。

增設的隨機接入命令MAC?CE包括2個字節,由1個字節攜帶
CID和PID,由1個字節攜帶等待子幀數。參見圖6,為本發明實施
例提供的一種增設的隨機接入命令MAC?CE結構示意圖,圖6中各
符號的具體含義如下:

CID:小區索引,取值為1-4的整數

PID:為UE分配的隨機接入前導碼標識(Preamble?ID)

K:等待子幀數

R:保留位。

進一步的,本方案能夠根據輔小區激活操作的生效時間調整所
述等待子幀數的數值,靈活設置上述等待子幀數的具體數值,確保
終端在輔小區激活之后再執行隨機接入過程。

進一步的,由于專用Preamble是稀缺資源,基站也可以控制不
同UE在不同的子幀發送相同的Preamble,這樣也能更好地適應同時
發送激活/去激活命令和隨機接入命令的定時需求。

22:終端向基站發送混合自動重傳請求(Hybrid?Automatic?
Repeat?Request,HARQ)反饋。

通過HARQ反饋能夠確保終端接收到來自基站的激活/去激活
命令。在一些場景中,也可以不設置該HARQ反饋,以進一步加快
建立上行同步的速度。

23:終端在所述指定輔小區被激活后,立即根據已接收到的隨
機接入命令執行所述指定輔小區與基站的隨機接入過程,建立上行
同步。

如圖3所示的場景中,當輔小區3被激活后,輔小區3立即根據
已接收到的隨機接入命令執行輔小區3與基站的隨機接入過程,建
立上行同步。在輔小區3建立上行同步成功后,輔小區4可以直接從
輔小區3獲取上行同步。

由上述可見,本發明實施例的技術方案能夠利用一個信令同時
實現輔小區的激活和隨機接入的發起過程,減少了整個上行同步過
程中PDCCH命令的發送次數,從而降低了系統的控制信道開銷,
降低了所需占用的無線資源,提高了資源利用率;且由于本方案能
夠在輔小區激活后,即刻執行隨機接入過程,避免了從輔小區激活
至獲得上行同步的時延,有效縮短了終端和基站利用相應輔小區進
行上下行數據傳輸所需要等待的時間,保證了業務的正常運行,提
高了用戶體驗。

本發明實施例三提供了一種多小區長期演進系統中建立上行
同步的網絡設備,參見圖7,所述網絡設備包括命令發送單元71和
上行同步建立單元72,

所述命令發送單元71,用于向終端發送激活/去激活命令以在
激活所述終端TA分組內的一個或多個輔小區的同時,通知終端在
所激活輔小區中的一個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所
述激活/去激活命令中攜帶隨機接入命令;

所述上行同步建立單元72,用于與所述激活后的指定輔小區執
行隨機接入過程,建立上行同步。

進一步的,所述命令發送單元71利用下述的至少一種方式在激
活/去激活命令的MAC?PDU中攜帶所述隨機接入命令:

對激活/去激活MAC?CE進行擴展,將隨機接入命令攜帶在擴展
后的激活/去激活MAC?CE中;或者,重新增設一個隨機接入命令
MAC?CE,將隨機接入命令攜帶在該增設的隨機接入命令MAC?CE
中。

本發明實施例三還提供了一種多小區長期演進系統中建立上
行同步的終端,參見圖8,所述終端包括命令接收單元81和上行同
步建立單元82,

所述命令接收單元81,用于接收基站發送的激活/去激活命令,
獲知在激活TA分組內的一個或多個輔小區的同時,在所激活輔小
區中的一個指定輔小區上發起隨機接入過程,其中,所述激活/去
激活命令中攜帶隨機接入命令,所述隨機接入命令攜帶在激活/去
激活命令MAC?PDU的激活/去激活MAC?CE中,或者,所述隨機接
入命令中攜帶在激活/去激活命令MAC?PDU中增設的隨機接入命令
MAC?CE;

所述上行同步建立單元82,用于在所述指定輔小區被激活后,
立即根據已接收到的隨機接入命令執行所述指定輔小區與基站的
隨機接入過程,建立上行同步。

本發明裝置實施例中各單元和模塊的具體工作方式,參見本發
明方法實施例的相關內容。

由上述可見,本發明實施例的技術方案能夠利用一個信令同時
實現輔小區的激活和隨機接入的發起過程,減少了整個上行同步過
程中PDCCH命令的發送次數,從而降低了系統的控制信道開銷,
降低了所需占用的無線資源,提高了資源利用率;且由于本方案能
夠在輔小區激活后,即刻執行隨機接入過程,避免了從輔小區激活
至獲得上行同步的時延,有效縮短了終端和基站利用相應輔小區進
行上下行數據傳輸所需要等待的時間,保證了業務的正常運行,提
高了用戶體驗。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發
明,凡在本發明的精神和原則之內,所做的任何修改、等同替換、
改進等,均應包含在本發明保護的范圍之內。

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