專利名稱：Td－scdma移動通信系統(tǒng)中擴(kuò)大上行同步范圍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線通信技術(shù)，特別涉及一種無線接入(Radio Access)技術(shù)，具體的說涉及一種TD-SCDMA(時(shí)分-同步碼分多址)移動通信系統(tǒng)中擴(kuò)大上行同步范圍的方法。
背景技術(shù)：
目前，全球有代表性的第三代移動通信系統(tǒng)無線接口(Radio Interface)標(biāo)準(zhǔn)有WCDMA(寬帶碼分多址接入)、CDMA2000(碼分多址接入2000)和TD-SCDMA三種，它們都是被國際電聯(lián)(ITU)寫入第三代移動通信技術(shù)指導(dǎo)性文件的。三大標(biāo)準(zhǔn)各具優(yōu)勢，并已形成了獨(dú)自的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。
WCDMA與cdma2000都是采用FDD(頻分雙工)模式，TD-SCDMA采用TDD(時(shí)分雙工)模式。FDD是將上行(發(fā)送)和下行(接收)的傳輸使用分離的兩個(gè)對稱頻帶的雙工模式，需要成對的頻率，通過頻率來區(qū)分上、下行，對于對稱業(yè)務(wù)(如語音)能充分利用上下行的頻譜，但對于非對稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(如互聯(lián)網(wǎng))時(shí)，由于上行負(fù)載低，頻譜利用率則大大降低。TDD是將上行和下行的傳輸使用同一頻帶的雙工模式，根據(jù)時(shí)間來區(qū)分上、下行并進(jìn)行切換，物理層的時(shí)隙被分為上、下行兩部分，不需要成對的頻率，上下行鏈路業(yè)務(wù)共享同一信道，可以不平均分配，特別適用于非對稱的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(如互聯(lián)網(wǎng))。TDD的頻譜利用率高，而且成本低廉。
TD-SCDMA系統(tǒng)的幀采用3層結(jié)構(gòu)無線幀(Radio Frame)、子幀(Sub-frame)、時(shí)隙(Slot)，如圖1所示。一個(gè)無線幀長10ms，它又分為兩個(gè)5ms的子幀。每個(gè)子幀由7個(gè)主時(shí)隙(長度675us)和3個(gè)特殊時(shí)隙構(gòu)成，7個(gè)主時(shí)隙中包括上行時(shí)隙和下行時(shí)隙，分別用圖中的上箭頭和下箭頭表示；3個(gè)特殊時(shí)隙為下行導(dǎo)引時(shí)隙(DwPTS)、上行導(dǎo)引時(shí)隙(UpPTS)和保護(hù)間隔(GP)，其中下行導(dǎo)引時(shí)隙和上行導(dǎo)引時(shí)隙也可分別稱為下行同步時(shí)隙和上行同步時(shí)隙。在7個(gè)主時(shí)隙中，時(shí)隙0(TS0)一般用于下行，作為小區(qū)廣播使用；時(shí)隙1(TS1)一般用于上行。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一個(gè)完整的接入過程可分為下行同步捕獲、系統(tǒng)信息讀取、建立上行同步、隨機(jī)接入四個(gè)過程。分別概述如下1.下行同步捕獲用戶設(shè)備(UE)接入系統(tǒng)的第一步是獲得與當(dāng)前小區(qū)的下行同步。該過程是通過捕獲小區(qū)下行同步時(shí)隙DwPTS中的SYNC_DL(下行同步碼)來實(shí)現(xiàn)的。在DwPTS時(shí)隙中，SYNC_DL碼每5ms發(fā)送一次，TD-SCDMA系統(tǒng)中共有32組SYNC_DL，該碼字彼此具有較好的正交性。用戶設(shè)備可以通過接收該碼字獲取相關(guān)峰值，以此確定當(dāng)前小區(qū)的下行定時(shí)。
2.系統(tǒng)信息讀取系統(tǒng)信息周期性地在BCH(廣播信道)上向用戶設(shè)備進(jìn)行廣播，BCH是一個(gè)傳輸信道(Transport Channel)，它映射到P-CCPCH(主要公共控制物理信道)物理信道。P-CCPCH在TS0中進(jìn)行傳輸。下行同步捕獲以后就可以得到當(dāng)前小區(qū)使用的擾碼(Scrambling code)信息。有了上述信息，UE就可以完成對P-CCPCH中傳輸?shù)南到y(tǒng)消息的檢測和譯碼，從而解讀系統(tǒng)信息，獲取UE在系統(tǒng)中進(jìn)一步操作所需要的相關(guān)信息。例如物理隨機(jī)接入信道(P-RACH)和快速物理接入信道(F-PACH)資源等信息。
3.上行鏈路同步在下行鏈路上UE和當(dāng)前小區(qū)取得同步后，當(dāng)UE需要向當(dāng)前小區(qū)節(jié)點(diǎn)B(Node B)發(fā)送信號時(shí)，由于現(xiàn)在UE還并不知道其與當(dāng)前小區(qū)節(jié)點(diǎn)B之間的距離，為了避免UE在不恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間發(fā)送信號，UE首先要進(jìn)行和Node B之間的上行同步。上行同步的建立在隨機(jī)接入(Random Access)過程中完成。
UE首先在UpPTS時(shí)隙中向Node B發(fā)送SYNC_UL(上行同步碼)。Node B收到UE發(fā)送的SYNC_UL后，就可得到SYNC_UL的定時(shí)和功率信息，并由此決定UE應(yīng)該使用的發(fā)送功率和時(shí)間調(diào)整值，并在接下來的4個(gè)子幀中的某一子幀通過F-PACH信道發(fā)送給UE。UE在F-PACH上接收到這些調(diào)整值信息后，對其發(fā)送時(shí)間和發(fā)送功率進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而建立和Node B之間的上行同步。
4.隨機(jī)接入過程UE在收到F-PACH信道后，根據(jù)其中所述的發(fā)送時(shí)間和功率調(diào)整值，設(shè)定其P-RACH信道的發(fā)送時(shí)間和發(fā)送功率；在P-RACH信道中向Node B發(fā)送RRC(無線資源控制)連接建立請求消息，請求與系統(tǒng)建立RRC連接，進(jìn)而完成隨機(jī)接入過程。
然后，UE與系統(tǒng)之間逐步完成鑒權(quán)、加密、呼叫建立請求(Setup)等過程。
有關(guān)所述傳輸信道、物理信道和接入過程的詳細(xì)描述請參見第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)文件3GPP TS 25.221和3GPP TS 25.224。
從前述TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)可以看出，在下行同步時(shí)隙和上行同步時(shí)隙之間具有一段保護(hù)間隔。在現(xiàn)有的TD-SCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中，這段保護(hù)間隔的長度為96碼片(chip)。由于TD-SCDMA系統(tǒng)的載波速率為1.28MHz，電磁波的傳輸速度V為3×108米/秒，則96碼片所對應(yīng)的電磁波傳播距離L為L＝V×96/(1.28×106)＝22.5公里?？紤]到無線信號的往返傳播時(shí)延(Round trip delay)，也就是說當(dāng)UE與Node B的距離在11.25公里以內(nèi)時(shí)，UE才可以與Node B建立上行同步。如果UE與Node B的距離大于11.25公里，UE就無法正常接入。
因此，現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)中的幀結(jié)構(gòu)限制了TD-SCDMA系統(tǒng)最大的接入范圍為11.25公里。這也是TD-SCDMA與其他兩種標(biāo)準(zhǔn)相比的嚴(yán)重不足之處。制約了TD-SCDMA系統(tǒng)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于克服TD-SCDMA系統(tǒng)接入范圍只有11.25公里的限制。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)中擴(kuò)大上行同步同步范圍的方法，在所述系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)多載波小區(qū)中，在所述小區(qū)的至少一個(gè)輔載波上，將下行導(dǎo)頻時(shí)隙與其后的保護(hù)間隔合并，形成新的保護(hù)間隔；基于合并后的新的保護(hù)間隔和上行同步時(shí)隙，用戶設(shè)備建立與節(jié)點(diǎn)B間的上行同步。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在所述小區(qū)的至少一個(gè)輔載波上，在將下行導(dǎo)頻時(shí)隙與其后的保護(hù)間隔合并后，進(jìn)一步將時(shí)隙0與之合并，形成新的保護(hù)間隔；基于合并后的新的保護(hù)間隔和上行同步時(shí)隙，用戶設(shè)備建立與節(jié)點(diǎn)B間的上行同步。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在小區(qū)的主載波上，基于原有的保護(hù)間隔和上行同步時(shí)隙，用戶設(shè)備建立與節(jié)點(diǎn)B間的上行同步。
根據(jù)本發(fā)明的方法，下行同步捕獲和系統(tǒng)信息讀取在主載波上完成。
根據(jù)本發(fā)明的方法，上行同步和下行同步分別通過不同的載波完成。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在所述的多載波小區(qū)中，系統(tǒng)信息中包括小區(qū)載波的相關(guān)信息。
本發(fā)明的技術(shù)方案主要技術(shù)特點(diǎn)在于，對輔載波上的TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，通過擴(kuò)大后的GP使得系統(tǒng)上行可同步的范圍擴(kuò)大。其中，僅僅通過將輔載波上的下行同步時(shí)隙與其后的保護(hù)間隔合并，形成新的保護(hù)間隔，而未增加系統(tǒng)的無線資源的消耗情況下就使得整個(gè)系統(tǒng)的接入范圍擴(kuò)大了一倍，使得TD-SCDMA系統(tǒng)的正常接入范圍從11.25公里擴(kuò)大到22.5公里，并且輔載波的TS0時(shí)隙的資源可以正常使用。進(jìn)一步的，在將輔載波上的下行同步時(shí)隙與其后的保護(hù)間隔合并后，將TS0再與之合并，形成新的保護(hù)間隔，將TD-SCDMA系統(tǒng)的可正常的接入范圍擴(kuò)大了9倍，使得TD-SCDMA系統(tǒng)的可接入范圍從11.25公里擴(kuò)大到101.25公里。徹底的突破了長期一直困擾TD-SCDMA可接入范圍小的技術(shù)瓶頸。
本發(fā)明的技術(shù)方案簡單，容易實(shí)現(xiàn)，意義重大。充分利用了TD-SCDMA系統(tǒng)的資源。尤其是多載波情況下，輔載波未充分利用的資源。


圖1是TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例一中的輔載波上的TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例二中的輔載波上的TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明的基本思路是基于近來提出的TD-SCDMA系統(tǒng)的多載波小區(qū)概念，利用為小區(qū)配置的主載波和輔載波，共同完成接入過程。通過將輔助載波上的幀結(jié)構(gòu)加以調(diào)整，擴(kuò)大上行同步時(shí)隙之前的GP長度，從而使上行同步的范圍擴(kuò)大。克服TD-SCDMA原有的技術(shù)瓶頸。
在進(jìn)來提出的多載波TD-SCDMA系統(tǒng)概念中，一個(gè)小區(qū)將不再僅被配置以一個(gè)單載波，而是能夠被配置以多個(gè)載波，如兩個(gè)或兩個(gè)以上的載波。其中，攜帶BCH信道的載波被稱為主載波，其余載波被稱為輔載波。在這樣的多載波系統(tǒng)概念下，一個(gè)多載波小區(qū)可以提供大約N倍于單載波小區(qū)的峰值數(shù)據(jù)速率，其中N為小區(qū)可支持的載波的數(shù)目，從而可顯著提高小區(qū)中的數(shù)據(jù)吞吐量和頻譜效率。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在本發(fā)明具體實(shí)施例一中，調(diào)整后輔載波上的幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。
在此實(shí)施例中，輔載波上的下行導(dǎo)頻時(shí)隙和其后原有的保護(hù)間隔合并，形成新的保護(hù)間隔。
新的GP長度是192個(gè)碼片，比原有的GP增加了96個(gè)碼片，整個(gè)的接入過程與前述接入過程相似，下行同步捕獲和系統(tǒng)信息讀取在主載波上完成。
下行同步捕獲通過在主載波上的DwPTS時(shí)隙中發(fā)送下行同步碼進(jìn)行，具體同步過程如前所述。
下行同步捕獲后，UE通過接收主載波上的BCH信道獲取系統(tǒng)消息，并進(jìn)而獲得相關(guān)的接入所需的信息。需要注意的是，此時(shí)系統(tǒng)信息中將包括小區(qū)載波的相關(guān)信息，如為小區(qū)所配置的載波的頻點(diǎn)信息。相應(yīng)的，與接入有關(guān)的F-PACH、P-RACH和S-CCPCH的資源等系統(tǒng)信息中也將含有輔載波的相關(guān)信息。
根據(jù)相關(guān)的系統(tǒng)信息，UE可利用輔載波上的上行同步時(shí)隙發(fā)送SYNC_UL與Node B進(jìn)行上行同步。上行同步碼的發(fā)送時(shí)間將與現(xiàn)有上行同步過程中的不同。在現(xiàn)有技術(shù)中的上行同步過程中，UE在收到Node B的下行同步碼后，UE才發(fā)送上行同步碼。根據(jù)UE離Node B的遠(yuǎn)近距離不同，上行同步碼可被Node B正常接收的變化范圍是96個(gè)碼片，即上行同步時(shí)隙前的GP長度。而在根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例中，由于使用了輔載波上改進(jìn)后的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行上行同步，上行同步碼可被Node B正常接收的變化范圍達(dá)到了192個(gè)碼片，即新的GP長度。由此，所對應(yīng)的電磁波傳播距離L將擴(kuò)大為L＝V×192/(1.28×106)＝45公里?？紤]到無線信號的往返傳播時(shí)延，也就是說當(dāng)UE與Node B的距離在22.5公里以內(nèi)時(shí)，UE都可以與Node B建立上行同步。
上行同步建立后繼而完成整個(gè)接入過程。
在根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例一中，僅僅改變了輔載波上閑置下行同步時(shí)隙的用途，將其與上行同步時(shí)隙之前的GP合并，充分的利用了系統(tǒng)的無線資源，接入流程基本未變，但UE可正常接入的距離相比與現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)中的接入范圍被擴(kuò)大了一倍，方案簡單易行。具有重要意義。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在本發(fā)明具體實(shí)施例二中，調(diào)整后輔載波上的幀結(jié)構(gòu)如圖3所示。
在此實(shí)施例中，輔載波上的TS0、下行導(dǎo)頻時(shí)隙和GP合并，形成新的GP。
新的GP長度是864個(gè)碼片，比原有的GP增加了768個(gè)碼片，整個(gè)的接入過程與前述接入過程相似，下行同步捕獲和系統(tǒng)信息讀取在主載波上完成。
下行同步捕獲通過在主載波上的DwPTS時(shí)隙中發(fā)送下行同步碼進(jìn)行，具體同步過程如前所述。
下行同步捕獲后，UE通過接收主載波上的BCH信道獲取系統(tǒng)消息，并進(jìn)而獲得相關(guān)的接入所需的信息。此時(shí)系統(tǒng)信息中將包括小區(qū)載波的相關(guān)信息，如頻點(diǎn)信息。相應(yīng)的，與接入有關(guān)的F-PACH、P-RACH和S-CCPCH的資源等系統(tǒng)信息中也將含有輔載波的相關(guān)信息。
根據(jù)相關(guān)的系統(tǒng)信息，UE可利用輔載波上的上行同步時(shí)隙發(fā)送SYNC_UL與Node B進(jìn)行上行同步。由于使用了輔載波上改進(jìn)后的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行上行同步，上行同步碼可被Node B正常接收的變化范圍可達(dá)到864個(gè)碼片，即新的GP長度。由此，所對應(yīng)的電磁波傳播距離L將擴(kuò)大為L＝V×864/(1.28×106)＝202.5公里。考慮到無線信號的往返傳播時(shí)延，也就是說當(dāng)UE與Node B的距離在101.25公里以內(nèi)時(shí)，UE都可以與Node B建立上行同步。
上行同步建立后繼而完成整個(gè)接入過程。
在根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例二中，UE可正常接入系統(tǒng)的范圍被進(jìn)一步擴(kuò)大到101.25公里，大大增加了TD-SCDMA系統(tǒng)的正常接入范圍，為TD-SCDMA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廣覆蓋奠定了基礎(chǔ)。
在根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例中，小區(qū)主載波上的幀結(jié)構(gòu)并未受到任何改動，UE仍舊可以利用主載波上的上行同步時(shí)隙進(jìn)行與Node B之間的上行同步，因此，根據(jù)本發(fā)明的方法也可支持現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)中的UE，使實(shí)施了根據(jù)本發(fā)明方法的TD-SCDMA系統(tǒng)對現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)中的UE具有兼容性。
權(quán)利要求
1.TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)中擴(kuò)大上行同步范圍的方法，其特征在于在所述系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)多載波小區(qū)中，在所述小區(qū)的至少一個(gè)輔載波上，將下行導(dǎo)頻時(shí)隙與其后的保護(hù)間隔合并，形成新的保護(hù)間隔；基于合并后的新的保護(hù)間隔和上行同步時(shí)隙，用戶設(shè)備建立與節(jié)點(diǎn)B間的上行同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述小區(qū)的至少一個(gè)輔載波上，在將下行導(dǎo)頻時(shí)隙與其后的保護(hù)間隔合并后，進(jìn)一步將時(shí)隙0與之合并，形成新的保護(hù)間隔；基于合并后的新的保護(hù)間隔和上行同步時(shí)隙，用戶設(shè)備建立與節(jié)點(diǎn)B間的上行同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在小區(qū)的主載波上，基于原有的保護(hù)間隔和上行同步時(shí)隙，用戶設(shè)備建立與節(jié)點(diǎn)B間的上行同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于下行同步捕獲和系統(tǒng)信息讀取分別通過主載波完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上行同步和下行同步分別通過不同的載波完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述的多載波小區(qū)中，系統(tǒng)信息中包括小區(qū)載波的相關(guān)信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及TD－SCDMA移動通信系統(tǒng)，公開了一種TD－SCDMA移動通信系統(tǒng)中擴(kuò)大上行同步范圍的方法，使得TD－SCDMA系統(tǒng)接入范圍小的產(chǎn)業(yè)瓶頸得以解決。根據(jù)本發(fā)明，在TD－SCDMA多載波系統(tǒng)中，對輔載波的幀格式進(jìn)行簡單的調(diào)整，并基于輔載波上改進(jìn)后的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行UE上行同步，使原有的保護(hù)間隔由原來的96bit擴(kuò)大到192bit，上行同步范圍即可擴(kuò)大一倍；或者進(jìn)一步的，使保護(hù)間隔擴(kuò)大到864bit，進(jìn)而使得TD－SCDMA的最大上行同步范圍擴(kuò)大了9倍，對TD－SCDMA的產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。
文檔編號H04B1/707GK101056136SQ200610072899
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者羊俊 申請人:鼎橋通信技術(shù)有限公司