專利名稱：Tdd－ofdma系統(tǒng)中的隨機接入信道分配的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及資源分配技術(shù)和功率調(diào)整，特別涉及一種多小區(qū)蜂窩系統(tǒng)中的隨機接入信號的信道分配方法。
背景技術(shù)：
在目前的蜂窩移動通信系統(tǒng)(如GSM，窄帶CDMA和3G系統(tǒng))中，移動臺在開始接入系統(tǒng)的時候有一個隨機接入的過程?；驹谀硞€位置分配時頻資源，移動臺在這個位置上進行隨機接入。
在3GPP(3rd Generation Partnership Project)的FDD(FrequencyDivision Duplex)標準中，隨機接入信道進行了仔細的劃分，以避免相鄰小區(qū)隨機接入信號間的干擾。而在3GPP的TDD標準(TD-SCDMA系統(tǒng))中，隨機接入在UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)信道上進行，UpPTS信道使用TD-SCDMA幀的固定時隙。
在IEEE802.16a標準中，系統(tǒng)是一個多載波系統(tǒng)，資源在時域被劃分成時隙，在頻域劃分成子載波，而若干個子載波構(gòu)成一個子信道。初始接入(Initial Ranging)占用兩個子信道，而在小區(qū)中共存在32個子信道，它的各個小區(qū)的Ranging信道在時頻資源上的劃分是相同的。
而在IEEE802.16d標準中，規(guī)定下行信道可以分成三組，每組信道的前面是前導符號，而前導符號由三組頻域上的子載波組成。但是，在標準中并未對上行的隨機接入信道的資源分配進行定義。
在FDD的3GPP WCDMA系統(tǒng)中，隨機接入信道進行了適當?shù)脑O(shè)計，以避免相鄰小區(qū)間的干擾。但是在TDD方式的TD-SCDMA系統(tǒng)中，限于單載波系統(tǒng)的特性，難以在隨機接入信道上進行設(shè)計去減少隨機接入過程的干擾影響。而在現(xiàn)有的多載波IEEE802.16系列標準中，也未在這方面進行具體的定義或設(shè)計。而在隨機接入的過程中，如3GPP的隨機接入過程，會在隨機接入的過程中為移動臺接入設(shè)計一定的功率余量，但是這個功率的增加會造成相鄰小區(qū)的同信道上的干擾，因此有必要規(guī)劃TDD-OFDMA(Time Division Duplex-Orthogonal Frequency Division Multiplex Access)系統(tǒng)的隨機接入信道的分配方案，以減少隨機接入過程中產(chǎn)生的相互干擾問題。
系統(tǒng)中通常為隨機接入信道預留了一定的功率余量，而移動臺在隨機接入信道上增大發(fā)射功率會造成相鄰小區(qū)的共道干擾增大，因此在此小區(qū)相鄰的其它小區(qū)中，相同的時間頻率資源(假設(shè)為RTF)不再分配給隨機接入信道，而是分配給無競爭的上行數(shù)據(jù)傳輸，并且在RTF上的上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射功率也相應(yīng)地增大。而相鄰小區(qū)的無競爭上行數(shù)據(jù)傳輸同樣也會對本小區(qū)的隨機接入信號產(chǎn)生干擾，為減少功率增大所造成的干擾，規(guī)定相鄰小區(qū)分配RTF的移動臺的位置必須靠近其小區(qū)基站，能分配的小區(qū)地理位置的范圍則由隨機接入信號功率放大的程度決定。同時，根據(jù)時分雙工模式(TDD)系統(tǒng)中上下行鏈路的高相關(guān)性，對移動臺的隨機接入信號的功率進行調(diào)整。首先計算基站到移動臺的功率損耗與基站所要求的接收功率之和，然后再將得到的值放大一定的倍數(shù)，以此作為移動臺的初始接入信號的發(fā)射功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于在TDD-OFDMA系統(tǒng)中進行隨機接入的功率調(diào)整和信道分配的方法，包括步驟基站為相鄰的小區(qū)分配隨機接入信道所使用的資源，并發(fā)送廣播信號；移動臺接收廣播信號后進行下行同步并發(fā)送接入信號；基站對接入信號進行檢測，如果基站正確地檢測到接入信號，則完成系統(tǒng)的上行同步，并在前向接入信道上發(fā)送響應(yīng)信號；當接收到響應(yīng)信號時，移動臺根據(jù)此信號判斷接入是否成功。
利用本發(fā)明的方法，能夠在時分雙工模式(TDD)系統(tǒng)中提高移動臺隨機接入的速度，并減小因為隨機接入信號功率放大所引起的對相鄰小區(qū)的共道干擾。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的多小區(qū)的機接入信道分配方案的示意圖。
圖2示出了相鄰小區(qū)的隨機接入信道和無競爭上行傳輸信道分配示意圖。
圖3示出了相鄰小區(qū)的子信道分配半徑的計算。
圖4(a)示出了小區(qū)0中的子信道分配示意圖。
圖4(b)示出了小區(qū)1中的子信道分配示意圖。
圖4(c)示出了小區(qū)2中的子信道分配示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明基于時分雙工模式的OFDMA系統(tǒng)，系統(tǒng)資源包括時域的資源和頻域的資源。在時域上劃分成時隙，而在頻率上劃分成不同的子信道。
參考圖1，來說明根據(jù)本發(fā)明的多小區(qū)的信道分配方法。在圖1中，相鄰小區(qū)的A和a子信道、B和b以及C和c子信道使用完全相同的時頻資源，而大寫字母A、B、C代表的子信道分別用來作為本小區(qū)的隨機接入信道，而小寫字母a、b、c代表的子信道是本小區(qū)的無競爭的上行數(shù)據(jù)傳輸信道。A(a)子信道與B(b)和C(c)子信道使用的時頻資源互不相同。從圖中可以看出，在小區(qū)0中，A子信道用作小區(qū)0的隨機接入子信道，而b，c子信道在小區(qū)0中是無競爭的上行傳輸信道。在與小區(qū)0相鄰的小區(qū)中，小區(qū)1、3、5使用B子信道作為隨機競爭接入信道，同時a，c子信道用作無競爭上行數(shù)據(jù)傳輸信道；小區(qū)2、4、6使用C子信道作為隨機競爭接入信道，同時a，b子信道用作無競爭上行數(shù)據(jù)傳輸信道。從圖1中可以看出，在多小區(qū)的環(huán)境中，將隨機接入信道分成三組就足以滿足本發(fā)明的所有小區(qū)的信道分配要求。
在圖1中，假設(shè)小區(qū)0中A被分配用作隨機接入信道，而相鄰1-6小區(qū)的相同時頻資源的a子信道只能用作確定的數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖有诺溃云渲械男^(qū)1為例，其信道分配如圖2所示。在圖2中，0小區(qū)的隨機接入信道上的隨機接入過程可能會有一個功率的增加，因此會對1小區(qū)的a信道上的用戶造成一定的干擾。根據(jù)小區(qū)中負載情況的不同，避免和減少這種干擾影響的方法有兩種 當小區(qū)1中負載較低時，a子信道不分配給用戶，讓其空閑。由于同一時刻，a只占用少量的OFDMA子信道(在IEEE802.16a中為2個，而總的子信道個數(shù)為32)，在小區(qū)中負載較低的時候，這種方法是合理的。但是當小區(qū)負載較大的時候(如IEEE802.16a的小區(qū)用戶數(shù)超過26)，這種方法就不適應(yīng)了； 當小區(qū)中負載較高時，小區(qū)1中a子信道仍然分配給已經(jīng)接入完成的用戶進行數(shù)據(jù)傳輸，但是此時仍然可能會造成一定的干擾。為此，更進一步提出了基于移動臺位置的信道分配方法，隨后的部分將詳細介紹這個方法。
如前所述，圖2表示的是兩個相鄰小區(qū)的隨機接入信道和無競爭上行傳輸信道的分配示意圖，其中小區(qū)0的A子信道分配給小區(qū)0中的隨機接入用戶，而小區(qū)1中的a子信道則分配給小區(qū)1中的無競爭的上行傳輸用戶，其中A子信道和a子信道使用相同的時頻資源。由于使用A子信道的隨機接入用戶的發(fā)射功率可能增大，其對小區(qū)1的使用a子信道的用戶的共道干擾也增大。為了減少A子信道上的增大發(fā)射功率對a子信道上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，a子信道上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射功率也相應(yīng)增大。而反過來a子信道上的發(fā)射功率增大又會對小區(qū)0中的隨機接入過程產(chǎn)生干擾。為減少a子信道上的干擾對A子信道的隨機接入過程的影響，a子信道僅僅分配給小區(qū)1中靠近基站的用戶，也就是圖1中的圓圈內(nèi)的部分。圖2中的圓圈的半徑大小取決于小區(qū)0中的隨機接入信號的功率放大的倍數(shù)K的大小。
圖3為小區(qū)1中可以分配a子信道的區(qū)域的半徑的計算示意圖。假設(shè)小區(qū)1中能分配的a子信道的區(qū)域的半徑為r1，則有(3R-r1r1)-η<K---(1)]]>其中R為小區(qū)的半徑，K為隨機接入信號功率放大的倍數(shù)，而η為路徑損耗指數(shù)，通常為2～4。
本發(fā)明對隨機接入信號的功率進行調(diào)整，并對隨機接入信道進行適當?shù)姆峙?，以下分別說明了在基站側(cè)和移動臺的操作步驟。
基站側(cè)的操作步驟a)基站的網(wǎng)絡(luò)控制器為相鄰的小區(qū)分配隨機接入信道A(a)、B(b)和C(c)所使用的資源，相鄰小區(qū)的隨機接入信道的時頻資源不相同，如圖3所示；b)小區(qū)基站在前向信道上發(fā)送廣播信號，指示該小區(qū)接入時隙以及接入信道在頻域的子信道劃分，然后基站在下一幀或若干幀的接入時隙上對接入信號進行檢測；c)如果基站正確地檢測到接入信號，基站將測量移動臺和基站間的定時偏差，完成系統(tǒng)的上行同步，并在前向接入信道上發(fā)送響應(yīng)信號，響應(yīng)信號指示了接入成功的接入碼或用戶的ID；d)基站對已經(jīng)接入的用戶的地理位置進行測量，以圖3為例，在小區(qū)0中，將b，c子信道分配給離小區(qū)基站0較近的移動臺，同時，基站設(shè)置被分配b，c子信道的移動臺的發(fā)射功率是原來的K倍(K也是隨機接入信號功率放大的倍數(shù)且K＞1)。這里，認為滿足公式(1)的移動臺是距離小區(qū)基站0較近的移動臺。
移動臺一側(cè)的操作步驟
a)移動臺開機，搜尋小區(qū)中的下行同步信號，完成下行同步，在此過程中，移動臺對基站和移動臺間的傳輸損耗進行測量，并記為PLOSS；b)完成下行同步后，移動臺發(fā)送初始接入信號，假設(shè)基站要求的隨機接入信號的功率為PR，則移動臺的初始隨機接入信號的發(fā)射功率為PT＝K·(PR+PLOSS)，其中K＞1。在移動臺發(fā)送隨機接入信號之后，等待基站的響應(yīng)信號；c)如果在預定時間段內(nèi)沒有接收到響應(yīng)信號，移動臺將提高發(fā)射功率再次向基站發(fā)送接入信號；如果仍不成功，只要發(fā)射功率低于設(shè)定的最大發(fā)射功率，移動臺將重復這個過程，直至接入成功為止。
d)如果發(fā)射功率已經(jīng)超過了最大的發(fā)射功率，移動臺將又從最小的發(fā)射功率開始，重復進行這個過程，直至成功為止。
e)如果多個移動臺使用相同的時頻資源進行接入，并且彼此的功率足夠大，則在基站會發(fā)生碰撞。此時移動臺重新進行下行鏈路的測量，并按照步驟(b)重新進行功率調(diào)整，隨機延遲一段時間后重新進行接入。
以TDD-OFDMA系統(tǒng)為例，其幀結(jié)構(gòu)和頻率資源劃分如圖4(a)(b)(c)所示。在時域上，時間被劃分成時隙。每幀在時間上由若干個時隙組成，并且一個子信道由若干個頻域的子載波組成。在圖4中，第一個時隙用作廣播控制時隙，用來廣播本小區(qū)的一些控制信息，如小區(qū)ID，競爭接入信道的分配等等。緊跟第一個時隙的是下行和上行轉(zhuǎn)換保護時隙，而隨機接入時隙在下行到上行轉(zhuǎn)換的保護時隙后面。在頻域，子載波被劃分成不同的子信道，這些子信道根據(jù)用途的不同，在小區(qū)0中又分成A，b，c和U子信道。其中A子信道用作小區(qū)0中的隨機接入信道，A子信道上的隨機接入信號的發(fā)射功率為PT＝K·(PR+Ploss)，其中K＞1。而b，c子信道只能分配給離小區(qū)0基站位置比較近的移動臺，要求的移動臺和基站間的距離由K來決定。在b，c子信道上數(shù)據(jù)傳輸也以K(K＞1，由基站進行設(shè)定)倍的功率發(fā)送。而U子信道則能分配給任意的上行傳輸?shù)囊苿优_。小區(qū)1和小區(qū)2中的信道分配情況和小區(qū)0中相似。
本發(fā)明提出的隨機接入信號的功率調(diào)整和信道分配方法是基于TDD-OFDMA系統(tǒng)的，通過測量TDD系統(tǒng)中的下行鏈路的功率調(diào)整移動臺的隨機接入信號的發(fā)射功率，并對相鄰小區(qū)的隨機接入信道進行適當?shù)姆峙洌梢约涌斐跏冀尤氲乃俣群蜏p小接入過程中造成的相鄰小區(qū)的共道干擾。同時，將隨機接入信道在頻域上分成三組即可，保證了信道分配的可操作性。根據(jù)本發(fā)明的方法，相鄰小區(qū)的隨機接入信道在時頻資源上正交(錯開)，保證了相鄰小區(qū)的隨機接入信道不會對彼此的隨機接入過程造成干擾。
權(quán)利要求
1.一種用于在TDD-OFDMA系統(tǒng)中進行隨機接入的功率調(diào)整和信道分配的方法，包括步驟基站為相鄰的小區(qū)分配隨機接入信道所使用的資源，并發(fā)送廣播信號；移動臺接收廣播信號后進行下行同步并發(fā)送接入信號；基站對接入信號進行檢測，如果基站正確地檢測到接入信號，則完成系統(tǒng)的上行同步，并在前向接入信道上發(fā)送響應(yīng)信號；當接收到響應(yīng)信號時，移動臺根據(jù)此信號判斷接入是否成功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述廣播信號指示了基站所在小區(qū)的接收時隙以及接入信道在頻域的子信道劃分。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述接入信道劃分為三組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站在下一幀或若干幀的接入時隙上對接入信號進行檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述響應(yīng)信號指示了接入成功的接入碼或用戶的ID。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于分配的資源包括時隙資源和子信道。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，相鄰小區(qū)的隨機接入信道使用不同的時頻資源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在移動臺進行下行同步的步驟中，移動臺對基站和移動臺之間的傳輸損耗進行測量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，移動臺的隨機接入信號的發(fā)射功率為PT＝K·(PR+PLOSS)，其中K＞1，PR是基站要求的隨機接入信號的功率，PLOSS是測量的基站和移動臺之間的傳輸損耗。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，如果多個移動臺使用相同的時頻資源進行接入，并且功率足夠大，則移動臺重新進行下行鏈路的測量，重新進行功率調(diào)整，并在隨機延遲一段時間后重新進行接入。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果移動臺在預定時間段內(nèi)沒有接收到響應(yīng)信號，則重復提高發(fā)射功率并再次向基站發(fā)送接入信號的步驟，直到發(fā)射功率等于設(shè)定的最大發(fā)射功率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，如果發(fā)射功率已經(jīng)超過了最大的發(fā)射功率，則移動臺從最小的發(fā)射功率開始提供發(fā)射功率的步驟。
13.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果相鄰小區(qū)的某一時頻資源用作隨機接入信道，則本小區(qū)內(nèi)這一時頻資源分配給離基站較近的移動臺。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，滿足下式的移動臺是距離基站的較近的移動臺(3R-r1r1)-η<K]]>其中R為小區(qū)的半徑，K為隨機接入信號功率放大的倍數(shù)，η為路徑損耗指數(shù)，r1是移動臺到基站的距離。
全文摘要
一種用于在TDD－OFDMA系統(tǒng)中進行隨機接入的功率調(diào)整和信道分配的方法，包括步驟基站為相鄰的小區(qū)分配隨機接入信道所使用的資源，并發(fā)送廣播信號；移動臺接收廣播信號后進行下行同步并發(fā)送接入信號；基站對接入信號進行檢測，如果基站正確地檢測到接入信號，則完成系統(tǒng)的上行同步，并在前向接入信道上發(fā)送響應(yīng)信號；當接收到響應(yīng)信號時，移動臺根據(jù)此信號判斷接入是否成功。利用本發(fā)明的方法，能夠在時分雙工模式(TDD)系統(tǒng)中提高移動臺隨機接入的速度，并減小因為隨機接入信號功率放大所引起的對相鄰小區(qū)的共道干擾。
文檔編號H04W72/08GK1992969SQ20051013740
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者蔣海林, 王海, 趙瑛權(quán) 申請人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司, 三星電子株式會社