ПРОИЗВОЛЬНЫЙ ДОСТУП ДЛЯ БЕСПРОВОДНЫХ КОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ С МНОЖЕСТВЕННЫМ ДОСТУПОМ Российский патент 2011 года по МПК H04W74/00 

Притязание на приоритет по 35 U.S.C. §119

Настоящая заявка на патент притязает на приоритет предварительной заявки на патент США 60/421,309, озаглавленной “MIMO WLAN System”, поданной 25 октября 2002 г., принадлежащей правообладателю настоящей заявки на патент и включенной в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

Настоящая заявка на патент притязает на приоритет предварительной заявки на патент США 60/432,440, озаглавленной “Random access for wireless multiple-access communication systems”, поданной 10 декабря 2002 г., принадлежащей правообладателю настоящей заявки на патент и включенной в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в общем относится к передаче данных и более точно - к способам, облегчающим произвольный доступ в беспроводных коммуникационных системах с множественным доступом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Беспроводные коммуникационные системы широко развернуты для обеспечения различных типов обмена данными, таких как голосовые данные, ракетные данные и т.п. Такие системы могут представлять собой системы с множественным доступом, выполненные с возможностью поддержки обмена данными с множеством пользовательских терминалов, совместно используя доступные системные ресурсы. Примерами систем с множественным доступом являются системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (ТDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA).

В коммуникационной системе с множественным доступом нескольким пользовательским терминалам может требоваться получить доступ к системе в произвольный момент времени. Такие пользовательские терминалы могут быть зарегистрированы в системе или могут быть не зарегистрированы, могут иметь таймирование, не согласованное с таймированием системы, и могут иметь информацию или могут не иметь информацию о задержках распространения до их точек доступа. Следовательно, передача от пользовательских терминалов, пытающихся получить доступ в систему, может происходить в случайный момент времени, и они могут быть или могут не быть соответствующим образом синхронизованными с принимающей точкой доступа. При этом точка доступа должна обнаружить эти передачи для того, чтобы идентифицировать конкретные пользовательские терминалы, требующие получения доступа в систему.

При разработке схемы произвольного доступа для беспроводной системы с множественным доступом приходится сталкиваться с различными проблемами. Например, схема произвольного доступа должна позволять пользовательским терминалам быстро получать доступ в систему при настолько малом количестве попыток, насколько это возможно. Помимо этого схема произвольного доступа должна быть эффективной и потреблять настолько мало системных ресурсов, насколько это возможно.

Таким образом, в данной области техники существует потребность в эффективной и действенной схеме произвольного доступа для беспроводных коммуникационных систем с множественным доступом.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем описании представлены способы для облегчения произвольного доступа в беспроводных коммуникационных системах с множественным доступом. В одном из аспектов определяют канал произвольного доступа (RACH) для образования “быстрого” канала произвольного доступа (F-RACH) и “медленного” канала произвольного доступа (S-RACH). F-RACH и S-RACH выполнены с возможностью эффективной поддержки пользовательских терминалов в различных операционных состояниях, имеющих различные конструкции. F-RACH является эффективным и может быть использован для быстрого доступа в систему, а S-RACH является более надежным и может поддерживать пользовательские терминалы в различных операционных состояниях и условиях. F-RACH может быть использован пользовательскими терминалами, которые зарегистрированы в системе и могут компенсировать их задержки при прохождении в оба конца (RTD) при помощи соответствующего изменения их таймирования при передаче. S-RACH может быть использован пользовательскими терминалами, которые могут быть зарегистрированы или не зарегистрированы в системе и могут быть в состоянии или не могут быть в состоянии компенсировать их RTD. Пользовательские терминалы могут использовать для получения доступа в систему F-RACH, или S-RACH, или оба канала.

Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения более подробно описаны ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Отличительные особенности, сущность и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания, приведенного ниже в сочетании с чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы на всех чертежах, на которых:

На Фиг.1 показана беспроводная коммуникационная система с множественным доступом;

На Фиг.2 показана структура кадра дуплексной связи с временным разделением (TDD);

На Фиг.3А и 3В показаны структуры слотов для F-RACH и S-RACH, соответственно;

На Фиг.4 показан общий вид процесса для получения доступа в систему с использованием F-RACH и/или S-RACH;

На Фиг.5 и 6 показаны процессы для получения доступа в систему с использованием F-RACH и S-RACH, соответственно;

На Фиг.7А и 7В показаны иллюстративные примеры передачи с использованием S-RACH и F-RACH, соответственно;

На Фиг.8 показана точка доступа и два пользовательских терминала;

На Фиг.9 показана блок-схема ТХ процессора данных в терминале;

На Фиг.10А и 10В показана блок-схема блоков обработки в ТХ процессоре данных;

На Фиг.11 показана блок-схема ТХ пространственного процессора в терминале;

На Фиг.12А показана блок-схема OFDM модулятора;

На Фиг.12В показан OFDM символ.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Слово “иллюстративный” используется в настоящем описании в смысле “служащий в качестве примера образца или иллюстрации”. Любой вариант осуществления или конструктивное решение, описанное в настоящем описании как “иллюстративное”, не следует рассматривать как предпочтительное или имеющее преимущество перед другими вариантами осуществления или конструктивными решениями.

На Фиг.1 показана беспроводная коммуникационная система 100 с множественным доступом, которая поддерживает множество пользователей. Система 100 включает в себя несколько точек доступа (ТД, AP) 110, которые поддерживают связь с множеством пользовательских терминалов (ПТ, UT) 120. Для простоты на Фиг.1 показаны только две точки 110а и 110b доступа. Точка доступа в общем случае представляет собой неподвижную станцию, которая используется для связи с пользовательскими терминалами. Точка доступа также может называться базовой станцией или каким-либо другим термином.

Пользовательские терминалы 120 могут быть распределены по всей системе. Каждый пользовательский терминал может представлять собой неподвижный или мобильный терминал, который может обмениваться данными с точкой доступа. Пользовательский терминал также может называться терминалом доступа, мобильной станцией, удаленной станицей, устройством пользователя (УП, UE), беспроводным устройством или каким-либо другим термином. Каждый пользовательский терминал может обмениваться данными с одной или возможно с множеством точек доступа по нисходящей линии и/или восходящей линии в любой момент времени. Нисходящая линия (т.е. прямая линия) относится к передаче от точки доступа в пользовательский терминал, а восходящая линия (т.е. обратная линия) относится к передаче от пользовательского термина в точку доступа.

На Фиг.1 точка 110а доступа осуществляет связь с пользовательскими терминалами 120а-120f, и точка 110b доступа осуществляет связь с пользовательскими терминалами 120f-120k. Контроллер 130 системы подсоединен к точкам 110 доступа и может быть выполнен с возможностью осуществления множества функций, таких как (1) координация и управление точками доступа, подсоединенными к нему, (2) маршрутизация данных между этими точками доступа и (3) управление доступом и связью с пользовательскими терминалами, обслуживаемыми этими точками доступа.

Способы произвольного доступа, изложенные в настоящем описании, могут быть использованы для различных коммуникационных систем с множественным доступом. Например, эти способы могут быть использованы в системах, которые применяют (1) одну или множество антенн для передачи данных и одну или множество антенн для приема данных, (2) различные способы модуляции (например, CDMA, OFDM и т.д.) и (3) один или множество частотных диапазонов для нисходящей линии и восходящей линии.

Для простоты способы произвольного доступа описываются ниже для конкретной иллюстративной беспроводной системы с множественным доступом. В этой системе каждая точка доступа оборудована множеством (например, четырьмя) антеннами для передачи и приема данных, и каждый пользовательский терминал может быть оборудован одной или множеством антенн.

Помимо этого система использует мультиплексирование с ортогональным делением частот (OFDM), с эффективным разделением всей полосы частот системы на множество (NF) ортогональных поддиапазонов. В одном из конкретных вариантов осуществления полоса частот системы составляет 20 МГц, N_F=64, поддиапазонам назначены индексы от -32 до +32, продолжительность каждого преобразованного символа составляет 3,2 мкс, циклический префикс составляет 800 нс, и длительность каждого символа OFDM составляет 4,0 мкс. Период символа OFDM, который также называется периодом символа, соответствует длительности одного символа OFDM.

Система также использует один частотный диапазон как для нисходящей линии, так и для восходящей линии, которые разделяют этот общий диапазон, используя дуплексную связь с временным разделением (TDD). Помимо этого система использует несколько транспортных каналов для облегчения передачи данных по нисходящей линии и восходящей линии.

На Фиг.2 показана структура 200 кадра, которая может быть использована в беспроводной TDD системе с множественным доступом. Передачи выполняются в единицах кадров TDD, причем каждый из них имеет определенную временную длительность (например, 2 мс). Каждый TDD кадр разделен на фазу нисходящей линии и фазу восходящей линии. Каждая из фаз нисходящей линии и восходящей линии дополнительно разделена на множество сегментов для множества транспортных каналов нисходящей линии/восходящей линии.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.2, транспортный канал нисходящей линии связи включает в себя широковещательный канал (BCH), прямой канал управления (FCCH) и прямой канал (FCH), которые передаются в сегментах 210, 220 и 230, соответственно. BCH используется для отправки (1) маяка пилот-сигнала, который может быть использован для синхронизации системы, (2) MIMO пилот-сигнала, который может быть использован для оценки канала и (3) BCH сообщения, несущего системную информацию. FCCH используется для отправки подтверждений для RACH и назначения ресурсов нисходящей линии и восходящей линии. FCH используется для отправки специфичных для пользователя пакетов данных, пейджинговых и широковещательных сообщений и т.д., по нисходящей линии в пользовательские терминалы.

В варианте осуществления, показанном на Фиг.2, транспортный канал восходящей линии связи включает в себя обратный канал (RCH) и канал произвольного доступа (RACH), которые передают в сегментах 240 и 250, соответственно. RCH используют для отправки пакетов данных по восходящей линии. RACH используется пользовательским терминалом для получения доступа в систему.

Структуры кадра и транспортных каналов, показанные на Фиг.2 раскрыты более подробно в вышеупомянутой заявке на патент США № 60/421,309.

1. Структура RACH

В одном из аспектов RACH содержит “быстрый” канал произвольного доступа (F-RACH) и “медленный” канал произвольного доступа (S-RACH). F-RACH и S-RACH реализованы с возможностью эффективной поддержки пользовательских терминалов в различных операционных состояниях, имеющих различные конструкции. F-RACH может быть использован пользовательскими терминалами, зарегистрировавшимися в системе и имеющими возможность компенсировать их задержки распространения в оба конца (RTD), соответствующим образом изменяя таймирование своей передачи, как описано ниже. S-RACH может быть использован терминалами, которые определили частоту системы (например, при помощи маяка пилот-сигнала по BCH), но могут быть зарегистрированными или не зарегистрированными в системе. При передаче по S-RACH пользовательские терминалы могу выполнять или не выполнять компенсацию своих RTD.

В таблице 1 сведены требования и характеристики F-RACH и S-RACH.

Таблица 1 тип RACH Описание F-RACH Используется для получения доступа в систему пользовательскими терминалами, которые (1) зарегистрированы в системе, (2) могут компенсировать свою задержку распространения в оба конца и (3) могут обеспечить требуемое отношение сигнал/шум (ОСШ,SNR).
Для F-RACH используется схема произвольного доступа ALOHA с тактированием S-RACH Используется для получения доступа в систему пользовательскими терминалами, которые не могут использовать F-RACH, например, вследствие невозможности удовлетворить какие-либо требования, необходимые для использования F-RACH
Для S-RACH используется схема произвольного доступа ALOHA

Для F-RACH и S-RACH используются различные варианты исполнения для облегчения максимально быстрого доступа в систему и минимизации системных ресурсов, необходимых для осуществления произвольного доступа. В одном из вариантов осуществления F-RACH использует короткие блоки данных протокола (PDU), использующие более слабую схему кодирования и требующие прибытия F-RACH PDU в точку доступа практически выровненными по времени. В одном из вариантов осуществления S-RACH использует длинные PDU, использующие более сильную схему кодирования и не требующие прибытия S-RACH PDU в точку доступа, выровненными по времени. Варианты осуществления F-RACH и S-RACH и их использование более подробно описаны ниже.

В обычной беспроводной коммуникационной системе каждый пользовательский терминал выравнивает свое таймирование с таймированием системы. Обычно это выполняется посредством приема из точки доступа передачи (например, маяка пилот-сигнала по BCH), которая несет или в которую встроена информация о таймировании. Затем пользовательский терминал устанавливает свое таймирование, основываясь на принятой информации таймирования. Однако таймирование пользовательского терминала отклоняется (или задержано) по отношению к таймированию системы, причем величина отклонения обычно соответствует задержке распространения передачи, содержащей информацию таймирования. Если после этого пользовательский терминал выполняет передачу, используя свое таймирование, то передача, принятая в точке доступа, является эффективно задержанной на две задержки распространения (т.е. на задержку распространения в два конца), где одна задержка распространения появляется вследствие отличия или отклонения между таймированием пользовательского терминала и таймирования системы, а другая задержка распространения относится к передаче от пользовательского терминала в точку доступа (см Фиг.7). Для того чтобы передача прибыла в конкретный момент времени согласно таймированию точки доступа, пользовательскому терминалу необходимо выполнить настройку своего таймирования передачи для компенсации задержки распространения в оба конца для данной точки доступа (см. Фиг.7В).

Как используется в настоящем описании, передача с компенсацией RTD относится к передаче, которая была отправлена таким способом, что она прибывает в приемник в расчетный момент времени согласно таймированию приемника (при этом могут присутствовать некоторые погрешности, так что передача может быть принята близко, но не совершенно точно в расчетный момент времени). Если пользовательский терминал способен согласовать свое таймирование с таймированием системы (например, оба таймирования выполняются, основываясь на времени GPS), то для передачи с компенсацией RTD требуется только учесть задержку распространения от пользовательского терминала до точки доступа.

На Фиг.2 также показан вариант осуществления структуры RACH. В этом варианте осуществления RACH сегмент 250 разделен на три сегмента: сегмент 252 для F-RACH, сегмент 254 для S-RACH и охранный сегмент 256. F-RACH сегмент расположен первым в RACH сегменте, поскольку передачи F-RACH ведутся с компенсацией RTD и, следовательно, не создают помех передачам в предшествующем RCH сегменте. S-RACH сегмент расположен следующим в RACH сегменте, поскольку передачи по S-RASH могут вестись без компенсации RTD и могут создавать помехи передачам в предшествующем RCH сегменте, если он будет расположен первым. Охранный сегмент следует за S-RACH сегментом и служит для предотвращения помех, создаваемых передачами S-RACH, передачам по нисходящей линии в BCH в следующем кадре TDD.

В одном из вариантов осуществления конфигурация как F-RACH, так и S-RACH может задаваться системой динамически для каждого кадра TDD. Например, начальное положение RACH сегмента, длительность F-RACH сегмента, длительность S-RACH сегмента и охранный интервал могут задаваться индивидуально для каждого TDD кадра. Длительность F-RACH и S-RACH сегментов может выбираться, основываясь на различных факторах, например количестве зарегистрированных/не зарегистрированных пользовательских терминалов, загрузке системы и т.д. Параметры конфигурации RACH и S-RACH для каждого кадра TDD могут отправляться в пользовательский терминал в сообщении BCH, которое передается в том же TDD кадре.

На Фиг.3А показан вариант осуществления структуры 300 слотов, которая может быть использована в F-RACH. F-RACH сегмент разделен на несколько F-RACH слотов. Конкретное количество F-RACH слотов, доступных в каждом TDD кадре, представляет собой конфигурируемый параметр, который передается в сообщении BCH, отправляемого в том же TDD кадре. В одном из вариантов осуществления каждый F-RACH слот имеет фиксированную длительность, которая определена как равная, например, одному периоду символа OFDM.

В одном из вариантов осуществления один F-RACH PDU может отправляться в каждом F-RACH слоте. F-RACH PDU содержит ссылочную часть, которая мультиплексирована с F-RACH сообщением. F-RACH ссылочная часть включает в себя набор пилотных символов, который передается в одном наборе поддиапазонов, и F-RACH сообщение, содержащее группу символов данных, которые передаются в другом наборе поддиапазонов. Мультиплексирование поддиапазонов, обработка F-RACH PDU и операции по F-RACH для получения доступа в систему описаны более подробно ниже.

В таблице 2 перечислены поля для иллюстративного формата F-RACH сообщения.

Таблица 2 F-RACH сообщение Названия полей Длина (биты) Описание ID MAC 10 Временный ИД, назначенный пользовательскому терминалу Биты заполнения 6 Биты заполнения для сверточного кодера

Поле ИД управления доступа к среде (MAC) содержит MAC ID, который идентифицирует конкретный пользовательский терминал, посылающий F-RACH сообщение. Каждый пользовательский терминал регистрируется в системе в начале сессии связи, и ему присваивается уникальный MAC ID. Такой MAC ID после этого используется для идентификации пользовательского терминала во время сессии. Поле битов заполнения включает в себя группу нулей, используемых для установки сверточного кодера в известное состояние в конце F-RACH сообщения.

На Фиг.3В показан вариант осуществления структуры 310 слотов, которая может быть использована для S-RACH. S-RACH сегмент также разделен на несколько S-RACH слотов. Конкретное количество S-RACH слотов, доступное для использования в каждом TDD кадре, является настраиваемым параметром, который передается в BCH сообщение, передаваемом в том же TDD кадре. В одном из вариантов осуществления S-RACH слот имеет фиксированную длительность, которая определена как равная, например, четырем периодам символа OFDM.

В одном из вариантов осуществления S-RACH PDU может пересылаться в каждом S-RACH слоте. S-RACH PDU содержит ссылочную часть, за которой следует S-RACH сообщение. В конкретном варианте осуществления ссылочная часть включает в себя два пилотных символа OFDM, которые служат для облегчения приема и обнаружения S-RACH передачи, а также для содействия когерентной демодуляции части S-RACH сообщения. Пилотные символы OFDM могут генерироваться, как описано ниже.

В таблице 3 приведен перечень полей иллюстративного формата S-RACH сообщения.

Таблица 3 S-RACH сообщение Названия полей Длина (биты) Описание ID MAC 10 Временный ИД, назначенный пользовательскому терминалу CRC 8 Значение CRC для S-RACH сообщения Биты заполнения 6 Биты заполнения для сверточного кодера

Для варианта осуществления, показанного в таблице 3, S-RACH сообщение включает в себя три поля. Поле MAC ID и поле битов заполнения описано выше. S-RACH может быть использован незарегистрированными пользовательскими терминалами для получения доступа в систему. При получении первого доступа в систему незарегистрированным пользовательским терминалом уникальный MAC ID еще не присвоен пользовательскому терминалу. В этом случае незарегистрированным пользовательским терминалом может использоваться регистрационный MAC ID, который зарезервирован для целей регистрации до тех пор, пока терминалу не будет присвоен уникальный MAC ID. Регистрационный MAC ID представляет собой определенное значение (например, 0х0001). Поле циклического избыточного кода (CRC) содержит значение CRC для S-RACH сообщения. Это значение CRC может быть использовано точкой доступа для определения, было ли принятое S-RACH сообщение декодировано верно или с ошибкой. Значение CRC таким образом используется для минимизации вероятности неверного обнаружения S-RACH сообщения.

В таблицах 2 и 3 показаны конкретные варианты осуществления форматов F-RACH и S-RACH сообщений. Другие форматы с меньшим количеством дополнительных и/или других полей также могут быть определены для этих сообщений, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, S-RACH сообщение может быть определено как включающее в себя поле Slot ID, которое содержит индекс конкретного S-RACH слота, в котором пересылается S-RACH PDU. В качестве другого примера F-RACH сообщение может быть определено как включающее в себя поле CRC.

На Фиг.3А и 3В показаны конкретные структуры для F-RACH и S-RACH. Другие структуры также могут быть определены для F-RACH и S-RACH, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, F-RACH и/или S-RACH могут быть определены, как имеющие конфигурируемую длительность слота, которая может передаваться в BCH сообщение.

На Фиг.3А и 3В также показаны конкретные варианты осуществления для F-RACH и S-RACH PDU. Также могут быть определены другие форматы PDU, и это также находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, для S-RACH PDU также может быть использовано мультиплексирование поддиапазонов. Помимо этого части каждого PDU могут быть определены как имеющие размеры, отличные от описанных выше. Например, ссылочная часть S-RACH PDU может быть определена как включающая в себя только один пилотный символ OFDM.

Использование F-RACH и S-RACH для произвольного доступа может обеспечить различные преимущества. Во-первых, достигается улучшенная эффективность посредством разделения пользовательских терминалов на две группы. Пользовательские терминалы, которые в состоянии удовлетворить требованиям на таймирование и SNR при приеме, могут использовать более эффективный F-RACH для произвольного доступа, а все другие пользовательские терминалы могут поддерживаться через S-RACH. F-RACH может функционировать как тактированный ALOHA канал, для которого известно, что он примерно в два раза более эффективен, чем ALOHA канал без тактирования. Пользовательские терминалы, которые не могут компенсировать их RTD, ограничены только использованием S-RACH и не создают помех пользовательским терминалам в F-RACH.

Во вторых, могут быть использованы различные пороги обнаружения для F-RACH и S-RACH. Такая гибкость позволяет системе достигать различные цели. Например, порог обнаружения для F-RACH может быть установлен более высоким, чем порог обнаружения для S-RACH. Это дает возможность системе дать преимущество пользовательским терминалам, которые являются более эффективными (т.е. с более высоким SNR при приеме) для доступа в систему через F-RACH, что может обеспечить более высокую полную пропускную способность системы. Порог обнаружения для S-RACH может быть установлен более низким, чтобы позволить всем пользовательским терминалам (с конкретным минимальным SNR при приеме) получить доступ в систему.

В третьих, для F-RACH и S-RACH может использоваться различное строение и PDU. В конкретных вариантах осуществления, описанных выше, F-RACH PDU содержит один символ OFDM, и S-RACH PDU содержит четыре символа OFDM. Различные размеры PDU являются следствием того, что различные данные посылаются пользователями F-RACH и пользователями S-RACH, и также вследствие различных схем кодирования и требуемых значений SNR при приеме для F-RACH и S-RACH. В общем случае F-RACH примерно в восемь раз более эффективен, чем S-RACH, причем фактор четыре является следствием более короткого размера PDU, а фактор два является следствием природы F-RACH, подразумевающей использование слотов. Таким образом, при одинаковой длительности сегмента F-RACH может поддерживать в восемь раз большее количество пользовательских терминалов, чем может поддерживать S-RACH. С другой точки зрения, одинаковое количество пользовательских терминалов может поддерживаться F-RACH сегментом, составляющим 1/8 по длительности от S-RACH сегмента.

2. Процедуры произвольного доступа

Пользовательские терминалы могут использовать F-RACH или S-RACH или и то и другое для получения доступа в систему. Первоначально пользовательские терминалы, которые не зарегистрированы в системе (т.е. которым не был назначен уникальный МАС ID) используют S-RACH для доступа в систему. После регистрации пользовательские терминалы могут использовать F-RACH и/или S-RACH для доступа в систему.

Поскольку для F-RACH и S-RACH используются различные варианты осуществления, успешное обнаружение передачи по F-RACH требует более высокого SNR при приеме, чем требуемое для передачи по S-RACH. По этой причине пользовательский терминал, который не может передавать с достаточным уровнем мощности для достижения требуемого SNR при приеме для F-RACH, может по умолчанию использовать S-RACH. Помимо этого, если пользовательскому терминалу не удалось получить доступ в систему после определенного количества последовательных попыток по F-RASH, тогда он также по умолчанию может использовать S-RACH.

На Фиг.6 показана блок-схема последовательности операции варианта осуществления процесса 400, выполняемого пользовательским терминалом для получения доступа в систему с использованием F-RACH и/или S-RACH. Первоначально определяют, зарегистрирован или нет пользовательский терминал в системе (этап 412). В случае отрицательного ответа используют S-RACH для получения доступа в систему, и процесс переходит к этапу 430. В противном случае выполняют определение, обеспечивает ли пользовательский терминал SNR при приеме, превышающий или равный SNR при приеме, требуемый для F-RACH (т.е. порог по SNR для F-RACH) (этап 414). Этап 414 может быть пропущен, если SNR при приеме для пользовательского терминала неизвестно. Если для этапа 414 получают отрицательный ответ, то процесс также переходит к этапу 430.

Если пользовательский терминал зарегистрирован и порог по SNR для F-RACH достигнут, тогда выполняют F-RACH процедуру доступа, пытаясь получить доступ в систему (этап 420). После завершения F-RACH процедуры доступа (вариант осуществления, который описан ниже на Фиг.5) выполняют определение, был ли доступ успешным (этап 422). В случае положительного ответа декларируют успешный доступ (этап 424), и процесс завершается. В противном случае процесс переходит к этапу 430 для выполнения попытки доступа по S-RACH.

Если терминал не зарегистрирован, не может обеспечить пороговый уровень SNR для F-RACH или его попытка получить доступ по F-RACH была неуспешной, тогда он выполняет S-RACH процедуру доступа, пытаясь получить доступ в систему (этап 430). После выполнения S-RACH процедуры доступа (вариант осуществления, который описан ниже на Фиг.6) определяют, был ли доступ успешным или неуспешным (этап 432). В случае положительного ответа декларируют выполнение успешного доступа (этап 424). В противном случае декларируют неуспешный доступ (этап 434). В любом случае процесс завершается.

Для простоты в варианте осуществления, показанном на Фиг.4, предполагается, что пользовательский терминал имеет свежую RTD информацию в случае, если он зарегистрирован в системе. Это допущение в общем случае является верным, если пользовательский терминал является стационарным (т.е. его положение фиксировано) или беспроводной канал не претерпел значительных изменений. Для мобильного пользовательского терминала RTD может заметно меняться между доступами в систему или возможно даже между отдельными попытками доступа в систему. Таким образом, процесс 400 может быть модифицирован для включения в него этапа определения, имеет ли или нет пользовательский терминал свежую RTD информацию. Такое определение может быть выполнено, например, основываясь на прошедшем времени с момента последнего доступа в систему, наблюдаемом поведении канала во время последнего доступа в систему и т.д.

В общем случае доступно множество типов каналов произвольного доступа, и первоначально для использования выбирают один канал произвольного доступа, основываясь на операционном состоянии пользовательского терминала. Операционное состояние может быть определено, например, статусом регистрации пользовательского терминала SNR при приеме, текущей RTD информацией и т.д. Пользовательский терминал может использовать множество каналов произвольного доступа, один канал единовременно, для доступа в систему.

A. Процедура F-RACH

В одном из вариантов осуществления F-RACH использует схему произвольного доступа ALOHA с тактированием, посредством чего пользовательские терминалы передают в случайно выбранных F-RACH слотах, пытаясь получить доступ в систему. Предполагается, что пользовательские терминалы имеют текущую RTD информацию при передаче по F-RACH. В результате предполагается, что F-RACH PDU выровнены по времени по границам F-RACH слота в точке доступа. Это может значительно упростить процесс обнаружения и укоротить время доступа для пользовательских терминалов, которые удовлетворяют требованиям на использование F-RACH.

Пользовательский терминал может отправлять множество передач по F-RACH до тех пор, пока не будет получен доступ или не будет превышено максимально разрешенное количество попыток доступа. Для каждой F-RACH передачи могут изменяться различные параметры для увеличения вероятности успеха, как описывается ниже.

На Фиг.5 показана блок-схема последовательности операций варианта осуществления процесса 420а, выполняемого пользовательским терминалом для получения доступа в систему, используя F-RACH. Процесс 420а представляет собой вариант осуществления F-RACH процедуры доступа, выполняемой на этапе 420 по Фиг.4.

Перед первой передачей по F-RACH пользовательский терминал инициализирует различные параметры, используемые для передачи по F-RACH (этап 512). Такие параметры могут включать в себя, например, количество попыток доступа, начальную мощность передачи и т.д. Может поддерживаться счетчик для подсчета количества попыток доступа, и такой счетчик может быть установлен в единичное значение для первой попытки доступа. Начальная мощность передачи устанавливается такой, что при этом ожидается достижение требуемого SNR при приеме для F-RACH в точке доступа. Начальная мощность передачи может быть оценена, основываясь на величине принятого сигнала или SNR для точки доступа, измеренными в пользовательском терминале. Затем процесс переходит к циклу 520.

Для каждой передачи по F-RACH пользовательский терминал обрабатывает BCH для получения соответствующих параметров системы для текущего TDD кадра (этап 522). Как описывалось выше, количество F-RACH слотов, доступных в каждом TDD кадре, и начало F-RACH сегмента являются конфигурируемыми параметрами, которые могут меняться от кадра к кадру. F-RACH параметры для текущего TDD кадра получают из BCH сообщения, которое пересылается в том же кадре. Затем пользовательский терминал случайным образом выбирает один из доступных F-RACH слотов для передачи F-RACH PDU в точку доступа (этап 524). Затем пользовательский терминал передает F-RACH PDU с компенсацией RTD таким образом, что PDU пребывает в точку доступа приблизительно выровненным по времени по началу выбранного F-RACH слота (этап 526).

Точка доступа принимает и обрабатывает F-RACH PDU, восстанавливает инкапсулированное F-RACH сообщение и определяет МАС ID, содержащийся в восстановленном сообщении. Для варианта осуществления, показанном в таблице 2, F-RACH сообщение не включает в себя значение CRC, так что точка доступа не имеет возможности определить, было ли сообщение декодировано верно или с ошибкой. Однако поскольку только зарегистрированные пользовательские терминалы используют F-RACH для доступа в систему и поскольку каждому зарегистрированному пользовательскому терминалу назначен уникальный МАС ID, точка доступа может проверить принятый МАС ID, сравнив его с назначенными МАС ID. Если принятый МАС ID является одним из назначенных МАС ID, тогда точка доступа подтверждает получение принятого F-RACH PDU. Это подтверждение может быть отправлено различными способами, как описано ниже.

После передачи F-RACH PDU пользовательский терминал определяет, было ли получено или нет подтверждение для переданного PDU (этап 528). В случае положительного ответа пользовательский терминал переходит в активное состояние (этап 530), и процесс завершается. В противном случае, если подтверждение для преданного F-RACH PDU не получено за определенное количество TDD кадров, пользовательский терминал делает предположение, что точка доступа не приняла F-RACH PDU и возобновляет процедуру доступа по F-RACH.

Для каждой последовательной попытки доступа пользовательский терминал сначала обновляет параметры передачи F-RACH (этап 534). Обновление может включать в себя (1) увеличение на единицу счетчика для каждой последующей попытки доступа и (2) настройку мощности передачи (например, увеличение на определенную величину). Затем выполняется определение, превышено или нет максимально допустимое количество попыток доступа по F-RACH, основываясь на обновленном значении счетчика (этап 536). В случае положительного ответа пользовательский терминал остается в состоянии доступа (этап 538), и процесс завершается.

Если максимально допустимое количество попыток доступа не было превышено, тогда пользовательский терминал определяет время ожидания перед передачей F-RACH PDU для следующей попытки доступа. Для определения указанного времени ожидания пользовательский терминал сначала определяет максимальное время ожидания до следующей попытки доступа, которое также называют окном разрешения конфликта (ОРК, CW). В одном из вариантов осуществления окно разрешения конфликта (в единицах TDD кадров) экспоненциально увеличивается для каждой попытки доступа (т.е. CW=2^{попытка_доступа}). Окно разрешения конфликта также может быть определено, основываясь на другой функции (например, линейной функции) количества попыток доступа. Время ожидания до следующей попытки доступа затем случайным образом выбирают между нулем и CW. Пользовательский терминал ожидает указанное время перед передачей F-RACH PDU для следующей попытки доступа (этап 540).

После ожидания в течение случайно выбранного времени ожидания пользовательский терминал снова определяет F-RACH параметры для текущего TDD кадра, обрабатывая BCH сообщение (этап 522), случайным образом выбирает F-RACH слот для передачи (этап 524) и передает F-RACH PDU в случайно выбранном F-RACH слоте (этап 526).

Процедура F-RACH продолжается до тех пор, пока (1) пользовательский терминал не получит подтверждение от точки доступа или (2) не будет превышено максимально допустимое количество попыток доступа. Для каждой последующей попытки доступа время ожидания перед передачей F-RACH PDU, конкретный F-RACH слот для использования в F-RACH передаче и мощность передачи для F-RACH PDU могут быть выбраны, как описано выше.

B. Процедура S-RACH

В одном из вариантов осуществления S-RACH использует схему произвольного доступа ALOHA, которой пользовательские терминалы передают в случайным образом выбранных S-RACH слотах, пытаясь получить доступ в систему. Хотя пользовательские терминалы пытаются передавать в определенных S-RACH слотах, не предполагается, что таймирование передачи для передачи по S-RACH компенсировано по RTD. В результате, если пользовательские терминалы не имеют хороших оценок для их RTD, поведение S-RACH похоже на поведение канала ALOHA без тактирования.

На Фиг.6 показана блок-схема последовательности операций варианта осуществления процесса 430а, выполняемого пользовательским терминалом для получения доступа в систему, используя S-RACH. Процесс 430а представляет собой вариант осуществления процедуры S-RACH доступа, выполняемой на этапе 430 по Фиг.4.

Перед первой передачей по S-RACH пользовательский терминал инициализирует различные параметры, используемые для передачи по S-RACH (например, количество попыток, начальная мощность передачи и т.д.) (этап 612). Затем процесс переходит к циклу 620.

Для каждой передачи по S-RACH пользовательский терминал обрабатывает BCH для получения соответствующих параметров для S-RACH для текущего TDD кадра, таких как количество доступных S-RACH слотов и начало S-RACH сегмента (этап 622). Затем пользовательский терминал случайным образом выбирает один из доступных S-RACH слотов для передачи S-RACH PDU (этап 624). S-RACH PDU включает в себя S-RACH сообщение, имеющее поля, приведенные в таблице 3. RACH сообщение включает в себя либо назначенный МАС ID, если пользовательский терминал зарегистрирован в системе, либо, в противном случае, регистрационный МАС ID. Затем пользовательский терминал передает S-RACH PDU в точку доступа в выбранном S-RACH слоте (этап 626). Если пользовательскому терминалу известно RTD, тогда он может настроить таймирование своей передачи соответствующим образом с учетом RTD.

Точка доступа принимает и обрабатывает S-RACH PDU, восстанавливает S-RACH сообщение и проверяет восстановленное сообщение, используя значение CRC, содержащееся в сообщении. В случае неверного CRC точка доступа отбрасывает S-RACH сообщение. Если CRC верно, тогда точка доступа получает МАС ID, содержащийся в восстановленном сообщении, и подтверждает S-RACH PDU.

После передачи S-RACH PDU пользовательский терминал определяет, получено или нет подтверждение для переданного PDU (этап 628). В случае положительного ответа пользовательский терминал переходит в активное состояние (этап 630), и процесс завершается. В противном случае пользовательский терминал делает предположение, что точка доступа не приняла S-RACH PDU, и возобновляет процедуру доступа по S-RACH.

Для каждой последующей попытки доступа пользовательский терминал сначала обновляет параметры передачи S-RACH (например, увеличивает на единицу счетчик, настраивает мощность передачи и т.д.) (этап 634). Затем определяется, превышено или нет максимально допустимое количество попыток доступа по S-RACH (этап 636). В случае положительного ответа пользовательский терминал остается в состоянии доступа (этап 638), и процесс завершается. В противном случае пользовательский терминал определяет время ожидания перед передачей S-RACH PDU для следующей попытки доступа. Время ожидания может быть определено, как описано выше для Фиг.5. Пользовательский терминал ожидает указанное время (этап 640). После ожидания в течение произвольным образом выбранного времени ожидания пользовательский терминал опять определяет S-RACH параметры для текущего TDD кадра, обрабатывая BCH сообщения (этап 622), случайным образом выбирает S-RACH слот для передачи (этап 624) и передает S-RACH PDU в случайным образом выбранном S-RACH слоте (этап 626).

Процедура S-RACH доступа, описанная выше, определяется до тех пор, пока (1) пользовательский терминал не получит подтверждения от точки доступа или (2) не будет превышено максимально допустимое количество попыток доступа.

C. RACH подтверждение

В одном из вариантов осуществления для подтверждения верно принятого F/S-RACH PDU точка доступа отправляет бит F/S-RACH подтверждения в BCH сообщении и передает RACH подтверждение по FCCH. Могут использоваться отдельные биты F-RACH и S-RACH подтверждения для F-RACH и S-RACH, соответственно. Может присутствовать задержка между установкой бита F/S-RACH подтверждения в BCH и отправкой RACH подтверждения по FCCH, что может быть использовано для учета задержки планирования и т.д. Бит F/S-RACH подтверждения предотвращает отключение пользовательских терминалов и дает возможность быстрого отключения неуспешным пользовательским терминалам.

После отправки пользовательским терминалам F/S-RACH PDU он отслеживает BCH и FCCH для определения того, был ли принят PDU точкой доступа. Пользовательский терминал отслеживает BCH для определения, установлен ли соответствующий бит F/S-RACH подтверждения. Если бит установлен, что указывает на то, что подтверждение для этого и/или какого-либо другого пользовательского терминала может быть послано по FCCH, то пользовательский терминал дополнительно обрабатывает FCCH на предмет RACH подтверждения. В противном случае, если этот бит не установлен, пользовательский терминал продолжает отслеживать BCH или возобновляет процедуру доступа.

FCCH используется для передачи подтверждений для успешных попыток доступа. Каждое RACH подтверждение содержит МАС ID, связанный с пользовательским терминалом, для которого отправлено подтверждение. Быстрое подтверждение может быть использовано для информирования пользовательского терминала, что его запрос доступа был принят, но не связан с назначением FCH/RCH ресурсов. Подтверждение, основанное на назначении, связано с назначением FCH/RCH. Если пользовательский терминал принял быстрое подтверждение по FCCH, он переходит в спящее состояние. Если пользовательский терминал принял подтверждение, основанное на назначении, он получает информацию планирования, посылаемую вместе с подтверждением, и начинает использование FCH/RCH, назначенных системой.

Если пользовательский терминал выполняет регистрацию, тогда он использует регистрационный МАС ID. Для незарегистрированного пользовательского терминала RACH подтверждение может вызвать инициацию пользовательским терминалом процедуры регистрации в системе. Через процедуру регистрации устанавливается уникальная идентичность пользовательского терминала, например, основываясь на электронном серийном номере (ESN), который является уникальным для каждого пользовательского терминала в системе. Затем система назначает уникальный МАС ID пользовательскому терминалу (например, через сообщения назначения МАС ID, отправленное по FCH).

В случае S-RACH все незарегистрированные пользовательские терминалы используют одинаковый регистрационный МАС ID для доступа в систему. Таким образом, для множества незарегистрированных пользовательских терминалов возможна одновременная передача в одном и том же S-RACH слоте. В этом случае, если точка доступа имеет возможность обнаружить передачу в этом S-RACH слоте, система может (ненамеренно) инициировать процедуру регистрации одновременно с множеством пользовательских терминалов. При процедуре регистрации (например, при помощи использования CRC или уникальных ESN для этих пользовательских терминалов) система имеет возможность разрешить конфликт. Одним из возможных последствий является то, что система может быть не в состоянии верно принять передачи от любых из указанных пользовательских терминалов, поскольку они создают помехи друг другу, и в этом случае пользовательские терминалы могут начать заново процедуру доступа. В качестве альтернативы, система может иметь возможность верного приема передачи от наиболее сильного пользовательского терминала, и в этом случае более слабый пользовательский терминал(терминалы) могут начать заново процедуру доступа.

D. Определение RTD

Передача от незарегистрированного пользовательского терминала может вестись без компенсации RTD и может прибывать в точку доступа без выравнивания по границе S-RACH слота. Как часть процедуры доступа/регистрации определяется RTD и предоставляется в пользовательский терминал для использования в последующих передачах по восходящей линии. RTD может быть определен различными способами, некоторые из которых описаны ниже.

В первой схеме длительность S-RACH слота определяют как превышающую наибольшую ожидаемую RTD для всех пользовательских терминалов в системе. Для этой схемы каждый переданный S-RACH PDU будет принят начинающимся в том же самом S-RACH слоте, для которого предназначена передача. При этом отсутствует неоднозначность в отношении того, какой S-RACH слот был использован для передачи S-RACH PDU.

Во второй схеме RTD определяют по частям в процедурах доступа и регистрации. Для этой схемы продолжительность S-RACH слота может быть определена как меньшая, чем наибольшая ожидаемая RTD. При этом передаваемый S-RACH PDU может быть принят на ноль, один или множество S-RACH позже, чем расчетный S-RACH слот. RTD может быть разделена на две части: (1) первая часть для целого количества S-RACH слотов (первая часть может быть равна 0, 1, 2, или какому-либо другому значению) и (2) вторая часть для дробной части S-RACH слота. Точка доступа может определить дробную часть, основываясь на принятом S-RACH PDU. Во время регистрации таймирование передачи пользовательского терминала может быть настроено для компенсации дробной части таким образом, что передача от пользовательского терминала прибывает выровненной по границе S-RACH слота. Затем во время процедуры регистрации может быть определена первая часть и сообщена пользовательскому терминалу.

В третьей схеме S-RACH сообщение определено, как включающее в себя поле SLOT ID. Это поле содержит индекс определенного S-RACH слота, в котором был передан S-RACH PDU. Точка доступа имеет возможность определить RTD для пользовательского терминала, основываясь на индексе слота, содержащемся в поле SLOT ID.

Поле SLOT ID может быть реализовано различными способами. В первом варианте осуществления длительность S-RACH сообщения является увеличенной (например, от двух до трех символов OFDM), сохраняя при этом ту же самую скорость кодирования. Во втором варианте осуществления длительность S-RACH сообщения сохраняется, но скорость кодирования увеличивается (например, от скорости 1/4 до скорости 1/2), что дает возможность передачи большего количества информационных битов. В третьем варианте осуществления длительность S-RACH PDU сохраняется (например, четыре символа OFDM), но часть S-RACH сообщения удлиняется (например, от двух до трех символов OFDM), и ссылочная часть укорачивается (например, от двух до одного символа OFDM).

Укорочение ссылочной части S-RACH PDU уменьшает качество принятого сигнала для этой ссылки, что может увеличить вероятность необнаружения S-RACH передачи (т.е. более высокая вероятность пропущенного обнаружения). В этом случае порог обнаружения (который используется для указания, присутствует или нет S-RACH передача) может быть уменьшен для достижения требуемой вероятности пропущенного обнаружения. Более низкий порог обнаружения увеличивает вероятность определения принятой S-RACH передачи в случае ее отсутствия (т.е. более высокая вероятность неверного оповещения). Однако значение CRC, содержащееся в каждом S-RACH сообщении, может быть использовано для достижения приемлемой вероятности неверного обнаружения.

В четвертой схеме индекс слота является встроенным в значение CRC для S-RACH сообщения. Данные для S-RACH сообщения (например, МАС ID, для варианта осуществления, приведенного в таблице 3) и индекс слота могут быть предоставлены в CRC генератор и использоваться для генерации значения CRC. МАС ID и значение CRC (но не индекс слота) затем передают в S-RACH сообщении. В точке доступа принятое S-RACH сообщение (например, принятый МАС ID) и ожидаемый индекс слота используют для генерации значения CRC для принятого сообщения. Сгенерированное значение CRC затем сравнивают со значением CRC в принятом S-RACH сообщении. В случае верного CRC точка доступа констатирует успех и переходит к обработке сообщения. В случае неверного CRC точка доступа констатирует неудачу и игнорирует сообщение.

E. F-RACH и S-RACH передачи

На Фиг.7 показана иллюстративная передача по S-RACH. Пользовательский терминал выбирает определенный S-RACH слот (например, слот 3) для передачи S-RACH PDU. Однако если S-RACH передача ведется без компенсации RTD, то переданный S-RACH PDU может не прибыть выровненным по времени с началом выбранного S-RACH слота относительно таймирования точки доступа. Точка доступа имеет возможность определить RTD, как описано выше.

На Фиг.7 показана иллюстративная передача по F-RACH. Пользовательский терминал выбирает определенный F-RACH слот (например, слот 5) для передачи F-RACH PDU. F-RACH передача ведется с компенсацией RTD, и переданный F-RACH PDU прибывает практически выровненным по времени с началом выбранного F-RACH слота в точке доступа.

3. Система

Для простоты в нижеследующем описании термин “RACH” может относиться к F-RACH или S-RACH, или RACH в зависимости от контекста, в котором используется данный термин.

На Фиг.8 показана блок-схема варианта осуществления точки доступа 110х и двух пользовательских терминалов 120x и 120y в системе 100. Пользовательский терминал 120x оборудован одной антенной, а пользовательский терминал 120y оборудован N_ut антеннами. В общем случае точка доступа и пользовательский терминал могут быть оборудованными любым количеством передающих/приемных антенн.

В случае восходящей линии связи в каждом пользовательском терминале передающий (TX) процессор 810 данных принимает данные трафика из источника 808 данных и сигнализацию и другие данные (например для RACH сообщений) из контроллера 830. TX процессор 810 данных форматирует, кодирует, выполняет перемежение и модуляцию данных, предоставляя символы модуляции. Если пользовательский терминал оборудован одной антенной, тогда эти символы модуляции соответствуют потоку символов передачи. Если пользовательский терминал оборудован множеством антенн, то TX пространственный процессор 820 принимает и выполняет пространственную обработку символов модуляции, предоставляя поток символов передачи для каждой из антенн. Каждый модулятор (MOD) 822 принимает и обрабатывает соответствующий поток символов передачи, обеспечивая соответствующий модулированный сигнал восходящей линии, который затем передается через связанную антенну 724.

В точке доступа 110x N_ap антенн 852a-852ap принимают переданные по восходящей линии модулированные сигналы от пользовательских терминалов, и каждая антенна предоставляет принятый сигнал в соответствующий демодулятор (DEMOD) 854. Каждый демодулятор 854 выполняет обработку, комплементарную выполняемой в модуляторе 822, и предоставляет принятые символы. Затем приемный (RX) пространственный процессор 856 выполняет пространственную обработку принятых символов от всех демодуляторов 854a-854ap, обеспечивая восстановленные символы, которые являются оценками символов модуляции, переданных пользовательскими терминалами. Далее RX процессор 858 данных выполняет обработку (например, выполняет обратное отображение символов, обратное перемежение и декодирование) восстановленных символов для обеспечения декодированных данных (например, восстановленных RACH сообщений), которые могут быть предоставлены в потребитель 860 данных для хранения и/или контроллер 870 для дальнейшей обработки. RX пространственный процессор 856 также может выполнять оценку и предоставлять SNR при приеме для каждого пользовательского терминала, которая может быть использована для определения, F-RACH или S-RACH должен использоваться для доступа в систему.

Обработка в случае нисходящей линии может быть такой же или отличной от обработки в случае восходящей линии. Данные из источника 888 данных и сигнализация (например, RACH подтверждение) из контроллера 870 и/или планировщика 880 обрабатываются (например, кодируются, перемежаются и модулируются) в TX процессоре 890 данных и впоследствии подвергаются пространственной обработке в TX пространственном процессоре 892. Символы передачи из TX пространственного процессора 892 далее обрабатываются модуляторами 854а-854ар для генерации N_ap модулированных сигналов нисходящей линии, которые затем передаются через антенны 852а-852ар.

В каждом пользовательском терминале 120 модулированные сигналы нисходящей линии принимаются антенной(антеннами) 824, демодулируются в демодуляторе(демодуляторах) 822 и обрабатываются RX пространственным процессором 840 и RX процессором 842 данных способом, комплементарным выполняемому в точке доступа. Декодированные данные для нисходящей линии могут быть предоставлены в потребитель 844 данных для хранения и/или контроллер 830 для дальнейшей обработки.

Контроллеры 830 и 870 управляют работой различных блоков обработки в пользовательском терминале и точке доступа, соответственно. Запоминающее устройство 832 и 872 хранят данные и коды программ, используемые контроллерами 830 и 870, соответственно.

На Фиг.10 показана блок-схема варианта осуществления TX процессора 810а данных, который выполнен с возможностью обработки данных для F-RACH и S-RACH и который может быть использован в качестве TX процессоров 810x и 810y данных по Фиг.8.

В TX процессоре 810а данных CRC генератор 912 принимает данные для RACH PDU. RACH данные включают в себя только МАС ID для вариантов осуществления, показанных в таблицах 2 и 3. CRC генератор 912 генерирует CRC значение для МАС ID, если S-RACH используется для доступа в систему. Устройство 914 разбиения на кадры мультиплексирует МАС ID и CRC значение (для S-RACH PDU), формируя основную часть RACH сообщения, как показано в таблицах 2 и 3. Устройство 916 скрэмблирования выполняет скрэмблирование разбитых на кадры данных, рандомизируя данные.

Кодер 918 принимает и мультиплексирует скрэмблированные данные с битами заполнения и далее кодирует мультиплексированные данные и биты заполнения в соответствии с выбранной схемой кодирования, предоставляя кодированные биты. Затем блок 920 повторения/выкалывания повторяет или выкалывает (т.е. удаляет) некоторые из кодированных битов для получения требуемой скорости кодирования. Перемежитель 922 затем выполняет перемежение (т.е. изменяет порядок) кодированных битов, основываясь на конкретной схеме перемежения. Блок 924 отображения символов отображает данные, подвергнутые перемежению, согласно конкретной схеме модуляции, предоставляя символы модуляции. Затем мультиплексор (MUX) 926 принимает и мультиплексирует символы модуляции с пилотными символами, предоставляя поток мультиплексированных символов. Каждый из блоков TX процессора 810а данных описан более подробно ниже.

4. Варианты осуществления F-RACH и S-RACH

Как указывалось выше, для F-RACH и S-RACH используются различные варианты осуществления для облегчения быстрого доступа в систему для зарегистрированных пользовательских терминалов и минимизации объема системных ресурсов, необходимых для осуществления RACH. В таблице 4 показаны различные параметры для иллюстративных вариантов осуществления F-RACH и S-RACH.

Таблица 4 Параметр F-RACH S-RACH Единицы Длина PDU 1 4 Символы OFDM CRC Нет Да   Скорость кодирования 2/3 1/4   Схема модуляции BPSK BPSK   Спектральная эффективность 0,67 0,25 Бит/с/Гц

На Фиг.10 показана блок-схема варианта осуществления CRC генератора 912, который реализует нижеследующий восьмибитный генератор полинома:

g(x)=x⁸+x⁷+x³+x+1 уравнение (1)

Также для CRC могут быть использованы другие генераторы полиномов, и это находится в пределах объема настоящего изобретения.

CRC генератор 912 включает в себя восемь элементов (D) 1012а-1012h задержки и пять сумматоров 1014a-1014е, которые соединены последовательно и реализуют генератор полинома по уравнению (1). Переключатель 1016а предоставляет RACH данные, например, МАС ID в генератор для вычисления CRC значения и N нулей в генератор, когда CRC значения считывается, где N представляет собой количество битов в CRC и равно 8 для генератора полинома по уравнению (1). Для варианта осуществления, описанного выше, в котором m-битный индекс слота встроен в CRC, переключатель 1016а может функционировать, предоставляя m-битный индекс слота, за которым следуют N-m нулей (вместо N нулей), когда считывается CRC значение. Переключатель 1016b обеспечивает обратную связь для генератора во время вычисления CRC значения, и нули для генератора, когда CRC значения считываются. Сумматор 1014e предоставляет CRC значение после того, как все биты RACH данных были предоставлены в генератор. Для варианта осуществления, описанного выше, переключатели 1016a и 1016b первоначально находятся в положении UP (вверх) для десяти битов (для МАС ID) и затем в положении DOWN (вниз) для восьми битов (для CRC значения).

На Фиг.10А также показан вариант осуществления устройства 914 разбиения на кадры, которое содержит переключатель 1020, который сначала выбирает RACH данные (или МАС ID) и затем необязательное CRC значение (если должно быть передано S-RACH PDU).

На Фиг.10А также показан вариант осуществления устройства 916 скрэмблирования, которое осуществляет приведенный ниже генератор полинома:

G(x)=x⁷+x⁴+x уравнение (2)

Устройство 916 скрэмблирования включает в себя семь элементов 1032а-1032g задержки, соединенных последовательно. Для каждого такта сумматор 1034 выполняет сложение по модулю для двух битов, сохраненных в элементах 1032d и 1032g задержки, и предоставляет скрэмблирующий бит в элемент 1032a задержки. Разбитые на кадры биты (d₁ d₂ d₃ …) предоставляются в сумматор 1036, который также принимает скрэмблирующие биты из сумматора 1034. Сумматор 1036 выполняет сложение по модулю для каждого бита d_n с соответствующим скрэмблирующим битом, предоставляя скрэмблированный бит q_n.

На Фиг.10В показана блок-схема варианта осуществления кодера 918, который реализует бинарный сверточный код со скоростью 1/2, постоянной длины 7 (К=7) с генераторами 133 и 171 (восьмеричными). В кодере 918 мультиплексор 1040 принимает и мультиплексирует скрэмблированные данные и биты заполнения. Кодер 918 также включает в себя шесть элементов 1042a-1042f задержки, соединенных последовательно. Четыре сумматора 1044a-1044d также соединены последовательно и используются для реализации первого генератора (133). Аналогично четыре сумматора 1046a-1046d соединены последовательно и используются для реализации второго генератора (171). Сумматоры дополнительно соединены с элементами задержки способом, реализующим два генератора 133 и 171, как показано на Фиг.10В. Мультиплексор 1048 принимает и мультиплексирует два потока кодированных битов из двух генераторов в один поток кодированных битов. Для каждого входного бита q_n генерируются два кодированных бита a_n и b_n, что дает скорость кодирования 1/2.

На Фиг.10В также показан вариант осуществления блока 910 повторения/выкалывания, который может быть использован для генерации других скоростей кодирования, исходя из основной скорости кодирования 1/2. В блоке 920 кодированные со скоростью 1/2 биты из кодера 918 предоставляются в блок 1052 повторения и блок 1054 выкалывания. Блок 1054 повторения повторяет каждый кодированный со скоростью 1/2 бит один раз для получения эффективной скорости кодирования 1/4. Блок 1054 выкалывания удаляет некоторые из кодированных со скоростью 1/2 битов, основываясь на конкретном паттерне выкалывания для обеспечения требуемой скорости кодирования. В одном из вариантов осуществления скорость 2/3 для F-RACH обеспечивается, основываясь на паттерне выкалывания “1110”, который определяет, что каждый четвертый кодированный со скоростью 1/2 бит удаляется для получения эффективной скорости кодирования 2/3.

Как показано на Фиг.9, перемежитель 922 меняет порядок кодированных битов для каждого RACH PDU для получения разнесения по частоте (как для S-RACH, так и F-RACH) и временного разнесения (для S-RASH). Для варианта осуществления, показанного в таблице 2, F-RACH PDU включает в себя 16 битов данных, которые кодируются, используя скорость кодирования 2/3 для генерации 24 кодированных битов, которые передаются в 24 поддиапазонах данных в одном символе OFDM, используя BPSK.

В таблице 5 показано перемежение поддиапазонов для F-RACH. Для каждого F-RACH PDU перемежитель 922 первоначально назначает индексы элементарных сигналов с 0 по 23 для 24 кодированных битов для F-RACH PDU. Каждый кодированный бит затем отображается в конкретный поддиапазон данных, основываясь на его индексе элементарного сигнала, как показано в таблице 5. Например, кодированный бит с индексом 0 элементарного сигнала отображается в поддиапазон 24, кодированный бит с индексом 1 элементарного сигнала отображается в поддиапазон -12, кодированный бит с индексом 2 элементарного сигнала отображается в поддиапазон 2 и т.д.

Для варианта осуществления, показанного в таблице 3, S-RACH PDU включает в себя 24 бита данных, которые передаются по 48 поддиапазонам данных в двух символах OFDM, используя BPSK. В таблице 6 показано перемежение поддиапазонов для S-RACH. Для каждого S-RACH PDU перемежитель 922 сначала формирует две группы из 48 кодированных битов. В каждой группе 48 кодированных битов назначают индексы элементарных сигналов с 0 по 47. Каждый кодированный бит затем отображают на конкретный поддиапазон данных, основываясь на его индексе элементарного сигнала, как показано в таблице 6. Например, кодированный бит с индексом 0 элементарного сигнала отображается в поддиапазон -26, кодированный бит с индексом 1 элементарного сигнала отображается в поддиапазон 1, кодированный бит с индексом 2 элементарного сигнала отображается в поддиапазон -17 и т.д.

Таблица 6 Перемежение пилотных символов и поддиапазонов данных для S-RACH Ин-
декс
под-
диа-
пазо-
на Пилот-
ный
символ
(р(к)) Ин-
декс с
эле-
мен-
тарно-
го
сигна-
ла Ин-
декс
под-
диа-
пазо-
на Пи-
лот-
ный
сим-
вол
(р(к)) Ин-
декс с
эле-
мен-
тарно-
го
сигна-
ла Ин-
декс с
под-
диа-
пазо-
на Пи-
лот-
ный
сим-
вол
(р(к)) Ин-
декс с
эле-
мен-
тарно-
го
сигна-
ла Ин-
декс с
под-
диа-
пазо-
на Пи-
лот-
ный
сим-
вол
(р(к)) Ин-
декс
эле-
мен-
тар-
ного
сиг-
нала -32 0   -16 -1+j 8 0 0   16 -1+j 39 -31 0   -15 1-j 14 1 1-j 1 17 -1+j 45 -30 0   -14 1+j 20 2 -1-j 7 18 1-j 5 -29 0   -13 1-j 26 3 -1-j 13 19 1+j 11 -28 0   -12 1-j 32 4 -1-j 19 20 -1+j 17 -27 0   -11 -1-j 38 5 -1+j 25 21 1+j   -26 -1-j 0 -10 -1-j 44 6 1+j 31 22 -1+j 23 -25 -1+j 6 -9 1-j 4 7 -1-j   23 1+j 29 -24 -1+j 12 -8 -1-j 10 8 -1+j 37 24 -1+j 35 -23 -1+j 18 -7 1+j   9 -1-j 43 25 1-j 41 -22 -1-j 24 -6 -1+j 16 10 -1-j 3 26 -1-j 47 -21 -1-j   -5 -1-j 22 11 1+j 9 27 0   -20 1+j 30 -4 -1+j 28 12 1-j 15 28 0   -19 -1-j 36 -3 -1+j 34 13 -1+j 21 29 0   -18 -1+j 42 -2 1-j 40 14 -1-j 27 30 0   -17 1+j 2 -1 -1+j 46 15 1+j 33 31 0  

Блок 924 отображения символов отображает подвергнутые перемежению биты для получения символов модуляции. В одном из вариантов осуществления BPSK используется как для F-RACH, так и S-RACH. Для BPSK каждый подвергнутый перемежению кодированный бит (“0” или “1”) может быть отображен в соответствующий символ модуляции, например, следующим образом: “0”⇒-1+j⁰ и “1”⇒1+j⁰. Символы модуляции из блока 924 также называются символами данных.

Мультиплексор 926 мультиплексирует символы данных с пилотными символами для каждого RACH PDU. Мультиплексирование может выполняться различными способами. Конкретные варианты осуществления для F-RACH и S-RACH описаны ниже.

В одном из вариантов осуществления для F-RACH символы данных и пилотные символы мультиплексируются по поддиапазонам. Каждый F-RACH PDU включает в себя 28 пилотных символов, мультиплексированных с 24 символами данных, как показано в таблице 5. Мультиплексирование поддиапазонов выполняют таким образом, что каждый символ данных окружен с двух сторон пилотными символами. Пилотные символы могут использоваться для оценки отклика каналов для поддиапазонов данных (например, при помощи усреднения откликов каналов для пилотных поддиапазонов с каждой стороны каждого поддиапазона данных), что может быть использовано для демодуляции данных.

В одном из вариантов осуществления для S-RACH символы данных и пилотные символы мультиплексируются с временным разделением, как показано на Фиг.3В. Каждый S-RACH PDU включает в себя пилотный символ OFDM для каждого из первых двух периодов символов и два символа OFDM данных для следующих двух периодов символов. В одном из вариантов осуществления пилотный символ OFDM содержит 52 символа модуляции QPSK (или пилотных символов) для 52 поддиапазонов и нулевые значения сигналов для оставшихся 12 поддиапазонов, как показано в таблице 6. 52 пилотных символа выбирают таким образом, что сигнал, генерируемый на основе этих пилотных символов, имеет минимальную дисперсию отношения пикового значения к среднему. Такая характеристика позволяет передавать пилотный символ OFDM при большем уровне мощности без генерации избыточных искажений.

Мультиплексирование также может быть выполнено для S-RACH и F-RACH, основываясь на других схемах, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. В любом случае мультиплексор 926 предоставляет последовательность мультиплексированных символов данных и пилотных символов (обозначен как s(n)) для каждого RACH PDU.

Каждый пользовательский терминал может быть оборудован одной или множеством антенн. Для пользовательского терминала с множеством антенн RACH PDU может передаваться через множество антенн с использованием направленного луча, сформированного луча, разнесения при передаче, пространственного мультиплексирования и т.д. В случае направленного луча RACH PDU передают по одному пространственному каналу, связанному с наилучшей производительностью (т.е. наивысшим SNR при приеме). В случае разнесения при передаче данные для RACH PDU передаются с избыточностью через множество антенн и поддиапазонов для обеспечения разнесения. Направление луча может быть выполнено, как описано ниже.

В случае восходящей линии канал MIMO формируется N_ut антеннами терминала и N_ap антеннами точки доступа и может характеризоваться матрицей H (k) отклика канала, k∈K, где K представляет набор поддиапазонов, представляющих интерес (например, K={-26 … 26}). Каждая матрица H (k) включает в себя N_apN_ut элементов, причем элемент h_ij(k) для i∈{1 … N_ap} и j∈{1 … N_ut} представляет собой соединение (т.е. комплексное усиление) между j-й антенной пользовательского терминала и i-й антенной точки доступа для k-го поддиапазона.

Матрица H (k) отклика канала восходящей линии для каждого поддиапазона может быть “диагонализирована” (например, используя декомпозицию по собственным значениям или декомпозицию по сингулярным значениям) для получения собственных мод для этих поддиапазонов. Декомпозиция по сингулярным значениям матрицы H(k) может быть выражена следующим образом:

H (k)= U (k) ∑ (k) V ^H(k) для k∈K уравнение (3)

где U (k) представляет собой (N_apxN_ap) унитарную матрицу левых собственных векторов H (k);

∑ (k) представляет собой (N_apxN_ut) диагональную матрицу сингулярных значений H (k); и

V (k) представляет собой (N_utxN_ut) унитарную матрицу правых собственных векторов H (k).

Декомпозиция по собственным значениям может быть выполнена независимо для матрицы H (k) отклика для каждого поддиапазона, представляющего интерес, для определения собственных мод для этого поддиапазона. Сингулярное значение для каждой диагональной матрицы ∑ (k) может быть упорядочено таким образом, что , где σ₁(k) является наибольшим сингулярным значением и является наименьшим сингулярным значением для k-го поддиапазона. Когда сингулярное значение для каждой диагональной матрицы ∑ (k) упорядочено, собственные векторы (или столбцы) связанной матрицы V (k) также являются упорядоченными, соответственно. Собственная мода “полосы” может быть определена как набор собственных мод, имеющих одинаковый порядок для всех поддиапазонов после упорядочивания. “Основная” собственная мода полосы представляет собой собственную моду, связанную с наибольшим сингулярным значением каждой из матриц ∑ (k) после упорядочивания.

При направлении луча используется только фазовая информация из собственных векторов v ₁(k), для k∈K, для основной собственной моды полосы и нормализуют каждый собственный вектор таким образом, что все элементы собственного вектора имеют одинаковые величины. Нормализованный собственный вектор для k-го поддиапазона может быть выражен как:

, уравнение (4)

где А представляет собой константу (например, А=1); и

θ_i(k) представляет собой фазу для k-го поддиапазона i-й антенны пользовательского терминала, которая дается как:

, уравнение (5)

где .

Пространственная обработка для направленного луча при этом может быть выражена как:

, для k∈K, уравнение (6)

где s(k) представляет собой данные для пилотного символа, предназначенного для передачи по k-му поддиапазону; и

представляет собой вектор для k-го поддиапазона для направления луча.

На Фиг.11 показана блок-схема варианта осуществления TX пространственного процессора 820y, который выполняет пространственную обработку для направления луча. В процессоре 820y демультиплексор 1112 принимает и демультиплексирует подвергнутые перемежению данные и пилотные символы s(n) на K подпотоков (обозначенные как s(1)-s(k)) для К поддиапазонов, используемых для передачи символов данных и пилотных символов. Каждый подпоток включает в себя один символ для F-RACH PDU и четыре символа для S-RACH PDU. Каждый подпоток предоставляется в соответствующий TX процессор 1120 поддиапазона направления луча, который выполняет обработку по уравнению (6) для одного поддиапазона.

В каждом TX процессоре 1120 поддиапазона направления луча подпоток символов предоставляется в N_ut умножителей 1122a-1122ut, которые также соответственно принимают N_ut элементов - нормированного собственного вектора . Каждый умножитель 1122 умножает каждый принятый символ на его нормализованное значение в собственного вектора для получения соответствующего символа передачи. Умножители 1122a-1122ut обеспечивают N_ut потоков символов передачи в буферы/мультиплексоры 1130a-1130ut, соответственно. Каждый буфер/мультиплексор 1130 принимает и мультиплексирует символы передачи из TX процессоров 1120a-1120k поддиапазона управления луча, обеспечивая поток символов передачи, x_i(n) для одной антенны.

Обработка для направления луча описана более подробно в вышеупомянутой предварительной заявке на патент № 60/421,309 и в заявке на патент США № 10/228,393, озаглавленной “Beam-Steering and Beam-Forming for Wideband MIMO/MISO Systems”, поданной 27 августа 2002, принадлежащей правообладателю настоящей заявки на патент и включенной в настоящее описание во всей своей полноте в качестве ссылки. RACH PDU также могут передаваться многоантенными пользовательскими терминалами, используя разнесение при передаче, формирование луча, или пространственное мультиплексирование, что также описано в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США № 60/421,309.

На Фиг.12А показана блок-схема варианта осуществления OFDM модулятора 822x, который может быть использован в качестве из MOD 822 по Фиг.8. В OFDM модуляторе 822x блок 1212 обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) принимает поток символов передачи, x_i(n), и преобразует каждую последовательность из 64 символов передачи в ее представление во временном домене (которое также называется “преобразованным” символом), используя 64 точечное обратное преобразование Фурье (где 64 соответствует общему количеству поддиапазонов). Каждый преобразованный символ содержит 64 выборки во временном домене. Для каждого преобразованного символа генератор 1214 циклического префикса повторяет часть преобразованного символа для формирования соответствующего символа OFDM. В одном из вариантов осуществления циклический префикс содержит 16 выборок, и каждый символ OFDM содержит 80 выборок.

На Фиг.12В показан символ OFDM. Символ OFDM содержит две части: циклический префикс, имеющий длительность, например, 16 выборок, и преобразованный символ с длительностью 64 выборки. Циклический префикс представляет собой копию последних 16-ти выборок (т.е. циклическое продолжение) преобразованного символа и вставляется перед преобразованным символом. Циклический префикс гарантирует, что символ OFDM сохранит свойство ортогональности в условиях разброса задержек, связанного с многолучевым распространением, тем самым улучшая производительность в условиях искажающих эффектов пути распространения, таких как многолучевое распространение, и дисперсия в канале, вызванная частотно-селективным замиранием.

Генератор 1214 циклического префикса предоставляет поток символов OFDM в блок 1216 передатчика (TMTR). Блок 1216 передатчика преобразует поток символов OFDM в один или несколько аналоговых сигналов и дополнительно усиливает, фильтрует и повышает частоту аналогового сигнала(сигналов), генерируя модулированный сигнал восходящей линии, подходящий для передачи через связанную с ним антенну.

5. Обработка в точке доступа

Для каждого TDD кадра точка доступа обрабатывает F-RACH и S-RACH для обнаружения F/S-RACH PDU, отправленных пользовательскими терминалами, желающими получить доступ в систему. Поскольку F-RACH и S-RACH имеют различную структуру и имеют различные требования для таймирования передачи, точкой доступа могут использоваться различные способы обработки в приемнике для обнаружения F-RACH и S-RACH PDU.

В случае F-RACH таймирование передачи для F-RACH PDU компенсирует RTD, и принятый F-RACH PDU практически выровнен по границам F-RACH слота в точке доступа. Решающий детектор, который работает в частотном домене, может быть использован для обнаружения F-RACH PDU. В одном из вариантов осуществления решающий детектор обрабатывает все F-RACH слоты в F-RACH сегменте, один слот единовременно. Для каждого слота детектор определяет, была ли энергия принятого сигнала для OFDM символа, принятого в этом слоте, достаточно высокой. В случае положительного ответа символ FDM дополнительно декодируют для восстановления F-RACH сообщения.

В случае S-RACH таймирование передачи для S-RACH PDU может не компенсировать RTD, и таймирование принятых S-RACH PDU неизвестно. Детектор со скользящей корреляцией, который работает во временном домене, может быть использован для обнаружения S-RACH PDU. В одном из вариантов осуществления детектор просматривает S-RACH сегмент, один период выборки единовременно. Для каждого периода выборки, который соответствует гипотезе, детектор определяет, был ли принят сигнал с достаточной энергией для двух пилотных символов OFDM для S-RACH PDU, в отношении которого проверяется гипотеза, что он принимается, начиная с данного периода выборки. В случае положительного ответа S-RACH PDU дополнительно декодируют для восстановления S-RACH сообщения.

Способы обнаружения и демодуляции F-RACH и S-RACH передач подробно описаны в вышеупомянутой заявке на патент США № 60/432,626.

Для ясности способы произвольного доступа были описаны для конкретных вариантов осуществления. В этих вариантах осуществления могут быть произведены различные модификации, и это находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, желательно иметь более чем два различных типа RACH для произвольного доступа. Помимо этого RACH данные могут быть обработаны с использованием других схем кодирования, перемежения и модуляции.

Способы произвольного доступа могут быть использованы в различных беспроводных коммуникационных системах с множественным доступом. Одна из таких систем представляет собой беспроводную систему MIMO с множественным доступом, описанную в вышеупомянутой предварительной заявке на патент США № 60/421,309. В общем случае эти системы могут использовать или могут не использовать OFDM, или могут использовать какую-либо другую схему модуляции со множеством несущих вместо OFDM и могут использовать или могут не использовать MIMO.

Способы произвольного доступа, использованные в настоящем описании, могут обеспечить различные преимущества. Во-первых, F-RACH позволяет определенным пользовательским терминалам (например, зарегистрированным в системе и имеющим возможность компенсировать RTD) быстро получить доступ в систему. Это является особенно желательным для приложений пакетной передачи данных, которые обычно характеризуются длинными периодами молчания, которые эпизодически прерываются всплесками трафика. Быстрый доступ в систему позволяет при этом пользовательским терминалам быстро получить ресурсы системы для таких эпизодических всплесков данных. Во-вторых, комбинация F-RACH и S-RACH дает возможность эффективного управления пользовательскими терминалами в различных операционных состояниях и условиях (например, зарегистрированные и незарегистрированные пользовательские терминалы с высоким и низким SNR при приеме и т.д.).

Способы, изложенные в настоящем описании, могут быть реализованы при помощи различных средств. Например, эти способы могут быть реализованы в виде аппаратных средств, программных средств или их комбинации. В случае реализации в виде аппаратных средств блоки обработки, используемые для облегчения произвольного доступа в пользовательском терминале и точке доступа, могут быть реализованы в одной или нескольких ориентированных на приложение интегральных схемах (ASIC), цифровых сигнальных процессорах (DSP), цифровых сигнальных процессорных устройствах (DSPD), программируемых логических устройствах (PLD), внутрисхемно программируемых вентильных матрицах (FPGA), процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, других электронных блоках, выполненных с возможностью выполнения функций, изложенных в настоящем описании, или их комбинации.

В случае осуществления в виде программных средств способы произвольного доступа могут быть реализованы при помощи модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют функции, изложенные в настоящем описании. Программные коды могут храниться в запоминающем устройстве (например, запоминающем устройстве 832 и 872 по Фиг.8) и выполняться процессором, например, контроллерами 830 и 870. Запоминающее устройство может быть выполнено в процессоре или как внешнее по отношению к процессору, причем в этом случае оно может быть соединено с возможностью обмена данными с процессором при помощи различных средств, известных в данной области техники.

Заголовки включены в настоящее описание для ссылки и для помощи в поиске определенных разделов. Указанные заголовки не следует рассматривать как ограничивающие объем концепций в озаглавленных ими разделах, и эти концепции могут применяться в других разделах по всему описанию.

Приведенное выше описание раскрытых вариантов осуществления представлено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники использовать настоящее изобретение. Различные модификации в отношении указанных вариантов осуществления должны быть очевидны для специалистов в данной области техники, и общие принципы, изложенные в настоящем описании, применимы к другим вариантам осуществления без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, таким образом, настоящее изобретение не следует ограничивать вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем описании, но напротив, оно соответствует самому широкому объему, совместимому с принципами и новыми отличительными особенностями, раскрытыми в настоящем описании.

Заявленное изобретение относится к передаче данных. Технический результат состоит в эффективной и действенной схеме произвольного доступа для беспроводных коммуникационных систем с множественным доступом. Для этого канал произвольного доступа (RACH) определяют как образованный "быстрым" каналом произвольного доступа (F-RACH) и "медленным" каналом произвольного доступа (S-RACH). F-RACH и S-RACH могут эффективно поддерживать пользовательские терминалы в различных операционных состояниях, имеющих различные конструкции. F-RACH может быть использован для быстрого доступа в систему, а S-RACH является более надежным и может поддерживать пользовательские терминалы в различных операционных состояниях и условиях. F-RACH может быть использован пользовательскими терминалами, которые зарегистрированы в системе и могут компенсировать их задержки при прохождении в оба конца при помощи соответствующего изменения таймирования их передачи. S-RACH может быть использован пользовательскими терминалами, которые могут быть зарегистрированы или не зарегистрированы в системе и могут быть в состоянии или не могут быть в состоянии компенсировать их RTD. Пользовательские терминалы могут использовать для получения доступа в систему F-RACH или S-RACH или оба канала. 3 н. и 20 з.п. ф-лы. 6 табл., 16 ил.

1. Способ обеспечения произвольного доступа в беспроводной коммуникационной системе с множественным доступом посредством точки доступа, содержащий этапы, на которых:
принимают сегмент канала произвольного доступа в фазе восходящей линии кадра дуплексной связи с временным разделением (TDD),
обрабатывают первый канал произвольного доступа, содержащийся в сегменте канала произвольного доступа, причем первый канал произвольного доступа используется зарегистрированными терминалами для получения доступа в систему;
обрабатывают второй канал произвольного доступа, содержащийся в сегменте канала произвольного доступа, причем второй канал произвольного доступа используется зарегистрированными и не зарегистрированными терминалами для получения доступа в систему.

2. Способ по п.1, в котором обработка для каждого из первого и второго каналов произвольного доступа включает в себя обнаружение присутствия передач, по меньшей мере, по одному из первого и второго каналам произвольного доступа.

3. Способ по п.2, в котором обнаружение основывается на пилот-сигнале, который включен в каждую передачу по первому и второму каналам произвольного доступа.

4. Способ по п.2 дополнительно содержащий:
определение задержки распространения в оба конца для терминала, чья передача была обнаружена по второму каналу произвольного доступа.

5. Способ по п.1, в котором передачи по первому каналу произвольного доступа являются компенсированными на задержку распространения, и причем обработка первого канала произвольного доступа включает в себя:
обнаружение присутствия передачи в каждом из множества слотов, доступных для первого канала произвольного доступа.

6. Способ по п.5, в котором обнаружение основано на решающем детекторе.

7. Способ по п.1, в котором обработка второго канала произвольного доступа включает в себя:
обнаружение присутствия передач во втором канале произвольного доступа, выполняя скользящую корреляцию.

8. Устройство для связи в беспроводной коммуникационной системе произвольного доступа с множественным доступом с множеством входов и множеством выходов (MIMO), содержащее:
логическое устройство для приема сегмента канала произвольного доступа в фазе восходящей линии кадра дуплексной связи с временным разделением (TDD), логическое устройство для обработки первого канала произвольного доступа, содержащегося в сегменте канала произвольного доступа, причем первый канал произвольного доступа используется зарегистрированными терминалами для получения доступа в систему;
логическое устройство для обработки второго канала, содержащегося в сегменте канала произвольного доступа, причем второй канал произвольного доступа используется зарегистрированными и не зарегистрированными терминалами для получения доступа в систему.

9. Устройство по п.8, в котором передачи по первому каналу произвольного доступа являются скомпенсированными на задержку распространения.

10. Устройство по п.8, в котором первый и второй каналы произвольного доступа связаны с первым и вторым сегментами соответственно в кадре, переданном, по меньшей мере, по первому и второму каналу произвольного доступа.

11. Устройство по п.10, в котором первый и второй сегменты реализованы с возможностью конфигурирования для каждого кадра.

12. Устройство по п.10, в котором и первый, и второй сегменты разделены на множество слотов.

13. Устройство по п.10, в котором продолжительность каждого из множества слотов для второго сегмента определена как более длинная, чем наибольшая ожидаемая задержка распространения в оба конца для терминалов в системе.

14. Устройство по п.8, в котором первый и второй каналы произвольного доступа связаны с первым и вторым блоками данных протокола (БДП, PDU) соответственно.

15. Устройство по п.14, в котором первый и второй PDU связаны с различными длинами.

16. Устройство по п.14, в котором первый и второй PDU связаны с первой и второй ссылочными частями.

17. Устройство по п.14, в котором первый PDU содержит ссылочную часть и часть сообщения, которые мультиплексированы с разделением времени.

18. Устройство по п.14, в котором второй PDU содержит ссылочную часть и часть сообщения, которые мультиплексированы в различных наборах поддиапазонов.

19. Устройство по п.14, в котором первый и второй PDU связаны с различными наборами полей данных.

20. Устройство по п.19, в котором каждый из первого и второго PDU включает в себя поле идентификатора.

21. Устройство по п.19, в котором второй PDU включает в себя поле циклического избыточного кода (CRC).

22. Устройство по п.14, в котором первый и второй PDU связаны с различными схемами кодирования.

23. Устройство для обеспечения произвольного доступа в беспроводной коммуникационной системе с множественным доступом, содержащее:
средство для приема сегмента канала произвольного доступа в фазе восходящей линии кадра дуплексной связи с временным разделением (TDD);
средство обработки первого канала произвольного доступа, содержащегося в сегменте канала произвольного доступа, причем первый канал произвольного доступа используется зарегистрированными терминалами для получения доступа в систему;
средство обработки второго канала произвольного доступа, содержащегося в сегменте канала произвольного доступа, причем второй канал произвольного доступа используется зарегистрированными и не зарегистрированными терминалами для получения доступа в систему.