CN101043740A - 一种终端设备接入方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种终端设备接入方法及系统，该方法包括：A.网络侧向终端设备发送寻呼消息；B.终端设备按照预设规则，确定与当前系统接入使用相异的正交码信息；C.终端设备使用所述正交码调制接入探针，并向网络侧发送所述接入探针，进行网络接入。本发明还公开了一种终端设备接入系统。本发明方案中，响应寻呼的终端设备通过该方法和系统选择唯一的接入正交码，与现有技术相比，完全避免了响应寻呼的终端设备之间以及响应寻呼的终端设备与始呼的终端设备之间同时选用相同的正交码而造成冲突，可有效缩短响应寻呼的时延。

Description

一种终端设备接入方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种终端设备接入方法及系统。

背景技术

在无线通信系统中，由于上行接入信道是单一共享信道，而且每个终端设备可以根据自己的意愿随机地发起接入的过程，若有两个或两个以上的终端设备同时发送接入信息，空间接口的信号会发生混淆，会导致接收端无法正确解调发端信号，这就叫随机接入的碰撞。

随机接入的方式是以探针的方式发起接入的过程。为了减小碰撞，可以对探针的内容用相互正交的码组进行调制，不同终端设备的随机接入采用不同的正交码调制，这样即使同时传送随机接入消息也能被收端正确接收。但是不同的终端设备同时采用同样的正交码调制则会造成相互干扰，在收端无法解出有用信息。因此为了提高随机接入的性能需尽量避免终端设备在同一发送时刻选用同样的正交码。

在无线通信系统中，终端设备发起的随机接入有不同的原因值，最主要的有两种：响应寻呼和终端设备的始呼。寻呼就是远端的终端设备呼叫无线通信系统中的终端设备，即无线通信系统中的终端设备作被叫。由于远端到网络侧的链路已经建立，因此在接入时延的要求上比同等条件下的终端设备始呼要求更高。根据终端设备发起随机接入的不同原因值，可将不同的终端设备同时采用同样的正交码调制造成的冲突分为响应寻呼的终端设备之间的冲突、响应寻呼的终端设备与始呼的终端设备之间的冲突、始呼的终端设备之间的冲突。

正交码的生成方式有很多，比如Walsh序列、Golay序列等。Walsh码是一组由0、1或1、-1组成的码序列，长度为2的n次方。一旦Walsh码的维度确定，所有的Walsh码的组合即确定。比如1024维的Walsh码共有1024种不同的码序列，每个序列的长度也为1024位，可称为1024个码序列，每两个码序列之间都正交。

在IEEE 802.20的随机接入中，使用了1024维的Walsh码对接入探针的内容进行调制。1024个码序列的索引号为0-1023，其中索引号为0-17的预留给了激活集作切换、功率控制和时间校正用。索引号为18-1023(共1006个)的留给接入终端(AT)发接入探针时用。发送的接入探针包括响应寻呼和AT发起始呼等原因值的探针。

在前向时，每个超帧包含一个前导(Preamble)和24个物理帧，见图1和图2所示。图1是现有802.20给出的超帧结构图，图2是发送寻呼与随机接入的示意图。从图中可见，每两个超帧可在第一个超帧的前导发送快速寻呼包。若仅有一条寻呼时，快速寻呼包中包含的是寻呼消息的完整内容，这也叫一步寻呼；若寻呼包中有2-8条寻呼时(最多支持8条寻呼)，将在下一超帧的物理帧号为1-7的帧上的F-DCH中发送完整的寻呼消息，这种情况称作两步寻呼。在反向时，每个超帧中等间距共有4个物理帧允许发送随机接入探针。如图1所示。

寻呼消息在F-DCH块中的内容见图3所示。NumATIRecords字段的长度是5比特，表示该消息中有多少个终端设备的寻呼消息；之后的ATIRecord和OpenConnectionRequired两个字段出现的次数就是NumATIRecords参数的值，即有多少个终端设备的寻呼这两个字段就出现多少次，并顺序排列下去。

寻呼消息还可以通过F-DCH中的PageUATI消息发送给终端设备，见图4所示。该消息中可完成对一个终端设备的寻呼，该寻呼消息可以是广播消息，所有终端设备都可以收到，并将消息中的UATI字段与终端设备中保存的UATI相匹配。

因为现有技术是所有要发起随机接入的终端设备根据算法来选择正交码，因此难以避免终端设备在响应寻呼时和其它终端设备在发起始呼时选择相同的正交码而发生碰撞的情况；也难以避免终端设备在响应寻呼时和其它终端设备在响应寻呼时选择相同的正交码而发生碰撞的情况。如图5所示，是现有技术中同一时刻不同终端设备的响应寻呼消息之间和响应寻呼与始呼消息之间的碰撞示意图。这样对响应寻呼的终端设备会需要多次发送接入探针才能接入系统，增大响应寻呼的时延，影响寻呼的性能。

发明内容

本发明提供一种响应寻呼的终端设备接入网络的方法及系统，用以解决现有技术中存在响应寻呼的终端设备在接入过程中，可能产生碰撞，增加响应寻呼时延，影响寻呼性能的问题。

本发明方法包括：

一种终端设备接入方法，包括：

A、网络侧向终端设备发送寻呼消息；

B、终端设备按照预设规则，确定与当前系统接入使用相异的正交码信息；

C、终端设备使用所述正交码调制接入探针，并向网络侧发送所述接入探针，进行网络接入。

所述步骤B中，所述设定规则，是从第一正交码资源中选取正交码信息。

所述正交码信息是正交码索引，所述步骤B中，所述终端设备根据所述正交码索引，获取对应的正交码。

所述步骤B中，所述预设规则是根据下述内容之一或者组合确定所述正交码信息：

寻呼消息的数量、寻呼消息所处的位置、寻呼消息所在的系统时间。

所述的方法，还包括建立第一正交码资源与寻呼消息所处位置及寻呼消息所在的系统时间的对应关系。

所述的方法，还包括将所述第一正交码资源进行编号，并根据所述编号与寻呼消息所处的位置及寻呼消息所在的系统时间之间，建立对应关系。

所述步骤B进一步包括：

B1、终端设备使用当前系统的超帧号进行模N运算；

B2、根据所述超帧号模N运算结果，为所述终端设备确定使用正交码信息。

所述步骤B中，还包括终端设备根据设置的计数器，对接收到的多条寻呼消息进行计数，并根据所述计数结果查找所述对应关系，确定终端设备使用的正交码。

所述步骤B中，还包括启动第一定时器；

所述步骤C中，根据第一定时器设定的阈值，中止终端设备使用所述正交码。

本发明系统包括：

一种终端设备接入系统，由终端设备响应网络侧发送的寻呼消息，包括：

寻呼消息发送单元，位于所述网络侧，用于向终端设备发送寻呼消息；

正交码信息确定单元，位于所述终端设备，用于按照预设规则，确定与当前系统接入使用相异的正交码信息；

网络接入单元，位于所述终端设备，用于根据所述正交码调制接入探针，并向网络侧发送所述接入探针，进行网络接入。

所述的系统，还包括：

正交码信息存储单元，位于所述终端设备，存储预设的正交码确认所需规则。

所述的系统，还包括：

计数器单元，位于所述终端设备，用于对接收到的寻呼消息进行计数。

所述的系统，还包括：

定时器单元，位于所述终端设备，用于设定阈值。

本发明有益效果如下：

本发明方案中，响应寻呼的终端设备通过一种方法选择唯一的接入正交码，可以保证终端设备在接入过程中与其它响应寻呼的终端设备使用的正交码不同，也与其它发起初始呼叫的终端设备所使用的正交码不同，即可保证响应寻呼的终端设备所使用的正交码一定不会与其它终端设备所使用的正交码发生冲突，与现有技术相比，完全避免了响应寻呼的终端设备之间以及响应寻呼的终端设备与始呼的终端设备之间同时选用相同的正交码而造成冲突，可有效缩短响应寻呼的时延。

而且由于响应寻呼的终端设备所使用的正交码一定不会冲突，因此在随机接入机制中为了避免冲突而设计的随机退避时间可以都设为0，同时可以每个控制段都允许响应寻呼的终端设备发送随机接入探针，因此可以进一步缩短响应寻呼的时延。

附图说明

图1为现有技术中IEEE 802.20的超帧结构示意图；

图2为IEEE802.20的快速寻呼和完整寻呼消息示意图；

图3为寻呼消息在F-DCH块中各字段组成图；

图4为PageUATI消息格式图；

图5为现有技术中同一时刻不同响应寻呼的终端设备和响应寻呼的终端设备与初始呼叫的终端设备之间的碰撞示意图；

图6为本发明的流程示意图；

图7为本发明实施例2的不同的超帧与正交码的对应关系示意图；

图8为本发明实施例2的流程示意图；

图9为本发明实施例3始呼的终端设备收听快速寻呼消息示意图；

图10为本发明系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

如图6所示，是本发明的流程示意图，从图中可见，主要包括以下步骤：

S610、网络侧向终端设备发送寻呼消息；

当网络侧寻呼终端设备时，向所述终端设备发送寻呼消息，该寻呼消息格式符合前述IEEE802.20的相关要求。

S620、终端设备按照预设规则，确定与当前系统接入使用相异的正交码信息；

该步骤中，终端设备根据设定的规则，确定一个当前系统没有使用的正交码。

该设定规则可以有多种，比如终端设备可以根据其寻呼消息所处的位置及寻呼消息所在的系统时间，确定本次接入所使用的正交码。

所述所使用的正交码，与当前正在使用的正交码相异。这样可以保证响应寻呼的终端设备发起接入时所使用的正交码与当前系统中始呼的终端设备所使用的正交码不同，以保证接入的顺利进行。

本发明方案中，可以单独为响应寻呼的终端设备设定专用的正交码资源，终端设备从所述专用的正交码资源中确定所使用的正交码。若响应寻呼的终端设备未将可用的正交码资源占用完时，发起始呼的终端设备也可使用未被占用的正交码资源。

上述方案中，可以建立第一正交码资源与寻呼消息所处的位置及寻呼消息所在的系统时间之间的对应关系。具体可将所述第一正交码资源中的正交码进行编号，并根据所述编号与用户标识以及当前系统超帧号模4运算取值，建立所述对应关系。这样在实际的终端设备接入过程中，可以根据所述超帧号模N运算结果，为所述终端设备确定使用正交码信息。

S630、终端设备用所述正交码调制接入探针，并向网络侧发送所述接入探针，进行网络接入。

上述方案中，还可以在步骤S620中启动一个定时器；

而在步骤S630中，根据所述定时器设定的阈值，中止终端设备使用所述正交码。

实施例1：

本发明实施例1中，从所有可用的正交码资源中设定一部分来专门提供给响应寻呼的终端设备在接入时使用，并设定终端设备的计数器与专供响应寻呼的正交码之间的对应关系，之后再根据终端设备可以使用的正交码的时限来设置定时器。

该实施例在所有可用的正交码资源中分出8个来给专门响应寻呼的终端设备用，比如索引号为18-25的正交码，并规定如表1的对应关系。其它的正交码专供发起始呼的终端设备使用。终端设备还需要增加计数器和定时器，计数器的初始状态为0。如图2所示，若在前向超帧N中有多条快速寻呼消息，则在超帧N+1中发送完整的寻呼消息；在超帧N+2中发送新的快速寻呼消息，若有多于1条的快速寻呼，则在超帧N+3中发送超帧N+2的详细的寻呼消息。后续的超帧以此类推。因此若只为响应寻呼的终端设备设置8个专用的正交码，则在超帧N+1时终端设备根据表1自主对应使用的专用正交码在超帧N+3时会被新的寻呼消息中的终端设备使用，因此超帧N+1时终端设备使用自主对应的正交码就有2个超帧的时限，否则将与N+3时终端设备使用的正交码相同，则会发生冲突。因此若在N+1超帧被寻呼到的终端设备在反向超帧中若在2个超帧内已接入系统，就不再需要正交码，这样就不会发生正交码冲突；若在N+1超帧被寻呼到的终端设备在反向超帧中未能在2个超帧内接入系统，就必须规定2个超帧的定时器。而在定时器超时响应寻呼的终端设备仍未收到网络侧的Access Grant消息，则响应寻呼的终端设备应从剩余留给发起初始呼叫的正交码集合中选择正交码进行接入。

计数器的值	正交码索引号	计数器的值	正交码索引号
				1	18	5	22
2	19	6	23
				3	20	7	24
4	21	8	25

表1终端设备计数器的值与正交码索引号之间的对应关系

实施例2：

实施例2中，设定一个终端设备计数器值与当前系统超帧号模4取值结果以及使用正交码的对应关系列表，在终端设备接收到系统侧发送的寻呼消息后，根据上述对应关系列表，确定终端设备本次接入所使用的正交码。

实施例2在所有可用的正交码资源中分出16个来给专门响应寻呼的终端设备用，比如索引号为18-33的正交码，并规定如表2的对应关系。其它的正交码专供发起始呼的终端设备使用。终端设备还需要增加计数器和定时器，计数器的初始状态为0。如图7所示，若在前向超帧N中有多条快速寻呼消息，则在超帧N+1中发送完整的寻呼消息；在超帧N+2中发送新的快速寻呼消息，若有多于1条的快速寻呼，则在超帧N+3中发送超帧N+2的详细的寻呼消息。后续的超帧以此类推。因此若为响应寻呼的终端设备设置16个专用的正交码，则在超帧N+1时终端设备根据表2自主对应使用的专用正交码是18-25共8个，在超帧N+3时新的寻呼消息中的终端设备可使用的专用正交码是26-33共8个，而在超帧N+4时18-25号的正交码将被新的寻呼消息中的终端设备重用，因此超帧N+1时终端设备使用自主对应的正交码就有4个超帧的时限，否则将与N+5时终端设备使用的正交码相同，则会发生冲突。因此若在N+1超帧被寻呼到的终端设备在反向超帧中若在4个超帧内已接入系统，就不再需要正交码，这样就不会发生正交码冲突；若在N+1超帧被寻呼到的终端设备在反向超帧中未能在4个超帧内接入系统，就必须规定4个超帧的定时器。而在定时器超时响应寻呼的终端设备仍未收到网络侧的Access Grant消息，则响应寻呼的终端设备应从剩余留给发起初始呼叫的正交码集合中选择正交码进行接入。

对于这种情况，由于在超帧N和N+2时可以使用不同的正交码资源，到N+4和N+6时再重复，因此如图7所示，为了区别超帧N和N+2，可以使用的一种方法是用取模的方法。即用超帧号模4，若模的结果等于0则可用的资源是18-25的正交码；若模的结果是2，则可用的资源是26-33的正交码。

计数器的值	超帧N中对应的快速寻呼消息可用的正交码索引号(超帧号模4的值为0)	计数器的值	超帧N+2中对应的快速寻呼消息可用的正交码索引号(超帧号模4的值为2)
				1	18	1	26
2	19	2	27
				3	20	3	28
4	21	4	29
				5	22	5	30
6	23	6	31
				7	24	7	32
8	25	8	33

表2终端设备计数器的值与正交码索引号之间的对应关系

如图7所示，是实施例2的不同的超帧与正交码的对应关系示意图。

如图8所示，是实施例2的流程示意图，从图8中可见，实施例2包括以下步骤：

S801、每个终端设备中需要增加一个计数器，计数器初始状态为0；

S802、若网络侧在pBCH1中发送了多条快速寻呼消息，终端设备到下一超帧的F-DCH块中接收相应的完整寻呼消息。终端设备对收到寻呼消息包中包含的多个ATIRecord进行计数并与终端设备自身的UATI匹配；或者将终端设备对收到的广播寻呼消息PageUATI进行计数并与终端设备自身的UATI相匹配；

实施例2中，是针对网络侧发送多条寻呼消息的方案，如果网络侧在pBCH1中仅发送了一条寻呼消息，则匹配上此寻呼消息的终端设备中的计数器计1，即响应寻呼的终端设备使用表一中对应的正交码索引号为18或26的正交码发随机接入；而未匹配上此寻呼消息的终端设备计数器清零。

当终端设备在F-DCH的相应的块中收到寻呼消息包时，消息包中包含多个ATIRecord，每读到一条ATIRecord则计数器加1直到读到与终端设备自身的UATI相匹配的ATIRecord记录为止；

或者当终端设备在F-DCH中收到PageUATI消息，或既有包含多条寻呼消息的寻呼包又有单条寻呼消息的PageUATI消息时，每读到一条寻呼消息则计数器加1直到读到与终端设备自身的UATI相匹配的寻呼消息为止；

如果终端设备没有从网络侧的寻呼消息中匹配到与自身的UATI相同的消息，即在此寻呼消息中没有发给终端设备的寻呼，则终端设备的计数器清零。

S803、终端设备用当前系统的超帧号mod4；

S804、根据所述计算结果，自表2中查出对应的正交码的索引号；

根据步骤S802中的计数器的值(决定表1中的行的值)和上面步骤S803中算出的值(决定表1中的列的值)从表一中查出对应的正交码的索引号；

S805、将终端设备中的计数器清零；

S806、用该索引号对应的正交码调制随机接入探针；

S807、将定时器的初始状态置为：4个超帧的时间，在发送第一个随机接入探针的同时启动定时器；

S808、根据定时器的计时对所述正交码的使用状态进行设置；

如果在定时器超时前，响应寻呼的终端设备已收到网络侧的Access Grant消息，则定时器清零；

如果直到定时器超时响应寻呼的终端设备仍未收到网络侧的Access Grant消息，则定时器清零；且终端设备不能再使用相应的正交码，必须到始呼终端设备可用的正交码集合中选取正交码来进行随机接入。

实施例3：

实施例3给响应寻呼的终端设备设置专门的正交码，但与实施例1有所不同。即发起初始呼叫的终端设备在随机接入前需收听前向超帧前导中的快速寻呼消息，如图9所示，是实施例3中始呼的终端设备收听快速寻呼消息示意图，在收听到前向超帧N中有4条快速寻呼消息，则默认为18-21号的正交码留给响应寻呼的终端设备使用，则始呼的终端设备从22以后的索引号开始选择正交码进行接入。如实施例1中一样会有2个超帧的使用期限，即在超帧N+2结束前，应该完成始呼终端设备的随机接入，否则应转入初始呼叫的终端设备应该使用的正交码集合中选择正交码进行接入。

如图10所示，是本发明终端设备接入系统的示意图，从图中可见，该系统包括终端设备1010以及为终端设备进行接入的网络侧，该系统还包括：

寻呼消息发送单元1021，位于所述网络侧，用于向终端设备发送寻呼消息；

用正交码信息确定单元1011，位于所述终端设备1010，用于根据预设的规则确认本次接入所使用的正交码信息，比如根据终端设备标识信息及系统超帧信息等，确定本次接入所使用正交码信息；

网络接入单元1012，位于所述终端设备1010，用于根据所述正交码调制接入探针，并向网络侧发送所述接入探针，进行网络接入。

所述系统还包括：

正交码信息存储单元1013，用于存储预设的正交码确定规则，比如预设建立正交码资源与寻呼消息所处的位置及寻呼消息所在的系统时间之间的对应关系。

所述系统，还包括：

计数器单元1014，位于所述终端设备1010，用于对接收到的物理帧F-DCH寻呼消息中包含的ATIRecord个数和PageUATI消息的个数进行计数。

所述的系统，还包括：

定时器单元1015，位于所述终端设备1010，用于设定阈值。

本发明方案中，通过在终端设备选择唯一的接入正交码，可以保证终端设备接入过程中与其它响应寻呼的终端设备使用的正交码不同，也与其它发起初始呼叫的终端设备所使用的正交码不同，即可保证响应寻呼的终端设备所使用的正交码一定与其它终端设备所使用的正交码发生冲突，与现有技术相比，完全避免了响应寻呼的终端设备之间以及响应寻呼的终端设备与始呼的终端设备之间同时选用相同的正交码而造成冲突，可有效缩短响应寻呼的时延。

而且由于响应寻呼的终端设备所使用的正交码一定不会冲突，因此在随机接入机制中为了避免冲突而设计的随机退避时间可以都设为0，同时可以每个控制段都允许响应寻呼的终端设备发送随机接入探针，因此可以进一步缩短响应寻呼的时延。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1、一种终端设备接入方法，其特征在于，包括：

A、网络侧向终端设备发送寻呼消息；

B、终端设备按照预设规则，确定与当前系统接入使用相异的正交码信息；

C、终端设备使用所述正交码调制接入探针，并向网络侧发送所述接入探针，进行网络接入。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述设定规则，是从第一正交码资源中选取正交码信息。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述正交码信息是正交码索引，所述步骤B中，所述终端设备根据所述正交码索引，获取对应的正交码。

4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述预设规则是根据下述内容之一或者组合确定所述正交码信息：

寻呼消息的数量、寻呼消息所处的位置、寻呼消息所在的系统时间。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括建立第一正交码资源与寻呼消息所处位置及寻呼消息所在的系统时间的对应关系。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述第一正交码资源进行编号，并根据所述编号与寻呼消息所处的位置及寻呼消息所在的系统时间之间，建立对应关系。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：

B1、终端设备使用当前系统的超帧号进行模N运算；

B2、根据所述超帧号模N运算结果，为所述终端设备确定使用正交码信息。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，还包括终端设备根据设置的计数器，对接收到的多条寻呼消息进行计数，并根据所述计数结果查找所述对应关系，确定终端设备使用的正交码。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤B中，还包括启动第一定时器；

所述步骤C中，根据第一定时器设定的阈值，中止终端设备使用所述正交码。

10、一种终端设备接入系统，由终端设备响应网络侧发送的寻呼消息，其特征在于，包括：

寻呼消息发送单元，位于所述网络侧，用于向终端设备发送寻呼消息；

正交码信息确定单元，位于所述终端设备，用于按照预设规则，确定与当前系统接入使用相异的正交码信息；

网络接入单元，位于所述终端设备，用于根据所述正交码调制接入探针，并向网络侧发送所述接入探针，进行网络接入。

11、如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括：

正交码信息存储单元，位于所述终端设备，存储预设的正交码确认所需规则。

12、如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

计数器单元，位于所述终端设备，用于对接收到的寻呼消息进行计数。

13、如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

定时器单元，位于所述终端设备，用于设定阈值。

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