專利名稱：Td－scdma移動通信系統(tǒng)中擴大上行同步范圍的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信技術，特別涉及一種無線接入(Radio Access)技術，具體的說涉及一種TD-SCDMA(時分-同步碼分多址)移動通信系統(tǒng)中擴大上行同步范圍的方法。
背景技術：
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)標準有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指導性文件的。三大標準各具優(yōu)勢，并已形成了獨自的產業(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(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(如互聯(lián)網(wǎng))時，由于上行負載低，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)時間來區(qū)分上、下行并進行切換，物理層的時隙被分為上、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(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層結構無線幀(Radio Frame)、子幀(Sub-frame)、時隙(Slot)，如圖1所示。一個無線幀長10ms，它又分為兩個5ms的子幀。每個子幀由7個主時隙(長度675us)和3個特殊時隙構成，7個主時隙中包括上行時隙和下行時隙，分別用圖中的上箭頭和下箭頭表示；3個特殊時隙為下行導引時隙(DwPTS)、上行導引時隙(UpPTS)和保護間隔(GP)，其中下行導引時隙和上行導引時隙也可分別稱為下行同步時隙和上行同步時隙。在7個主時隙中，時隙0(TS0)一般用于下行，作為小區(qū)廣播使用；時隙1(TS1)一般用于上行。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一個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、隨機接入四個過程。分別概述如下1.下行同步捕獲用戶設備(UE)接入系統(tǒng)的第一步是獲得與當前小區(qū)的下行同步。該過程是通過捕獲小區(qū)下行同步時隙DwPTS中的SYNC_DL(下行同步碼)來實現(xiàn)的。在DwPTS時隙中，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。用戶設備可以通過接收該碼字獲取相關峰值，以此確定當前小區(qū)的下行定時。
2.系統(tǒng)信息讀取系統(tǒng)信息周期性地在BCH(廣播信道)上向用戶設備進行廣播，BCH是一個傳輸信道(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中進行傳輸。下行同步捕獲以后就可以得到當前小區(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)中進一步操作所需要的相關信息。例如物理隨機接入信道(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和當前小區(qū)取得同步后，當UE需要向當前小區(qū)節(jié)點B(Node B)發(fā)送信號時，由于現(xiàn)在UE還并不知道其與當前小區(qū)節(jié)點B之間的距離，為了避免UE在不恰當?shù)臅r間發(fā)送信號，UE首先要進行和Node B之間的上行同步。上行同步的建立在隨機接入(Random Access)過程中完成。
UE首先在UpPTS時隙中向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的定時和功率信息，并由此決定UE應該使用的發(fā)送功率和時間調整值，并在接下來的4個子幀中的某一子幀通過F-PACH信道發(fā)送給UE。UE在F-PACH上接收到這些調整值信息后，對其發(fā)送時間和發(fā)送功率進行調整，進而建立和Node B之間的上行同步。
4.隨機接入過程UE在收到F-PACH信道后，根據(jù)其中所述的發(fā)送時間和功率調整值，設定其P-RACH信道的發(fā)送時間和發(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，進而完成隨機接入過程。
然后，UE與系統(tǒng)之間逐步完成鑒權、加密、呼叫建立請求(Setup)等過程。
有關所述傳輸信道、物理信道和接入過程的詳細描述請參見第三代移動通信系統(tǒng)標準文件3GPP TS 25.221和3GPP TS 25.224。
從前述TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結構可以看出，在下行同步時隙和上行同步時隙之間具有一段保護間隔。在現(xiàn)有的TD-SCDMA系統(tǒng)標準中，這段保護間隔的長度為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碼片所對應的電磁波傳播距離L為L＝V×96/(1.28×106)＝22.5公里。考慮到無線信號的往返傳播時延(Round trip delay)，也就是說當UE與Node B的距離在11.25公里以內時，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)中的幀結構限制了TD-SCDMA系統(tǒng)最大的接入范圍為11.25公里。這也是TD-SCDMA與其他兩種標準相比的嚴重不足之處。制約了TD-SCDMA系統(tǒng)的應用。

發(fā)明內容
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)中擴大上行同步同步范圍的方法，在所述系統(tǒng)內的一個多載波小區(qū)中，在所述小區(qū)的至少一個輔載波上，將下行導頻時隙與其后的保護間隔合并，形成新的保護間隔；基于合并后的新的保護間隔和上行同步時隙，用戶設備建立與節(jié)點B間的上行同步。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在所述小區(qū)的至少一個輔載波上，在將下行導頻時隙與其后的保護間隔合并后，進一步將時隙0與之合并，形成新的保護間隔；基于合并后的新的保護間隔和上行同步時隙，用戶設備建立與節(jié)點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，基于原有的保護間隔和上行同步時隙，用戶設備建立與節(jié)點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)載波的相關信息。
本發(fā)明的技術方案主要技術特點在于，對輔載波上的TD-SCDMA幀結構進行改進，通過擴大后的GP使得系統(tǒng)上行可同步的范圍擴大。其中，僅僅通過將輔載波上的下行同步時隙與其后的保護間隔合并，形成新的保護間隔，而未增加系統(tǒng)的無線資源的消耗情況下就使得整個系統(tǒng)的接入范圍擴大了一倍，使得TD-SCDMA系統(tǒng)的正常接入范圍從11.25公里擴大到22.5公里，并且輔載波的TS0時隙的資源可以正常使用。進一步的，在將輔載波上的下行同步時隙與其后的保護間隔合并后，將TS0再與之合并，形成新的保護間隔，將TD-SCDMA系統(tǒng)的可正常的接入范圍擴大了9倍，使得TD-SCDMA系統(tǒng)的可接入范圍從11.25公里擴大到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瓶頸。
本發(fā)明的技術方案簡單，容易實現(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幀結構示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的具體實施例一中的輔載波上的TD-SCDMA幀結構示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的具體實施例二中的輔載波上的TD-SCDMA幀結構示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
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構加以調整，擴大上行同步時隙之前的GP長度，從而使上行同步的范圍擴大?？朔D-SCDMA原有的技術瓶頸。
在進來提出的多載波TD-SCDMA系統(tǒng)概念中，一個小區(qū)將不再僅被配置以一個單載波，而是能夠被配置以多個載波，如兩個或兩個以上的載波。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)明具體實施例一中，調整后輔載波上的幀結構如圖2所示。
在此實施例中，輔載波上的下行導頻時隙和其后原有的保護間隔合并，形成新的保護間隔。
新的GP長度是192個碼片，比原有的GP增加了96個碼片，整個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時隙中發(fā)送下行同步碼進行，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，并進而獲得相關的接入所需的信息。需要注意的是，此時系統(tǒng)信息中將包括小區(qū)載波的相關信息，如為小區(qū)所配置的載波的頻點信息。相應的，與接入有關的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信息。
根據(jù)相關的系統(tǒng)信息，UE可利用輔載波上的上行同步時隙發(fā)送SYNC_UL與Node B進行上行同步。上行同步碼的發(fā)送時間將與現(xiàn)有上行同步過程中的不同。在現(xiàn)有技術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個碼片，即上行同步時隙前的GP長度。而在根據(jù)本發(fā)明的具體實施例中，由于使用了輔載波上改進后的幀結構進行上行同步，上行同步碼可被Node B正常接收的變化范圍達到了192個碼片，即新的GP長度。由此，所對應的電磁波傳播距離L將擴大為L＝V×192/(1.28×106)＝45公里。考慮到無線信號的往返傳播時延，也就是說當UE與Node B的距離在22.5公里以內時，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接入過程。
在根據(jù)本發(fā)明的具體實施例一中，僅僅改變了輔載波上閑置下行同步時隙的用途，將其與上行同步時隙之前的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)明具體實施例二中，調整后輔載波上的幀結構如圖3所示。
在此實施例中，輔載波上的TS0、下行導頻時隙和GP合并，形成新的GP。
新的GP長度是864個碼片，比原有的GP增加了768個碼片，整個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時隙中發(fā)送下行同步碼進行，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，并進而獲得相關的接入所需的信息。此時系統(tǒng)信息中將包括小區(qū)載波的相關信息，如頻點信息。相應的，與接入有關的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信息。
根據(jù)相關的系統(tǒng)信息，UE可利用輔載波上的上行同步時隙發(fā)送SYNC_UL與Node B進行上行同步。由于使用了輔載波上改進后的幀結構進行上行同步，上行同步碼可被Node B正常接收的變化范圍可達到864個碼片，即新的GP長度。由此，所對應的電磁波傳播距離L將擴大為L＝V×864/(1.28×106)＝202.5公里?？紤]到無線信號的往返傳播時延，也就是說當UE與Node B的距離在101.25公里以內時，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接入過程。
在根據(jù)本發(fā)明的具體實施例二中，UE可正常接入系統(tǒng)的范圍被進一步擴大到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)實現(xiàn)廣覆蓋奠定了基礎。
在根據(jù)本發(fā)明的具體實施例中，小區(qū)主載波上的幀結構并未受到任何改動，UE仍舊可以利用主載波上的上行同步時隙進行與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。
權利要求
1.TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)中擴大上行同步范圍的方法，其特征在于在所述系統(tǒng)內的一個多載波小區(qū)中，在所述小區(qū)的至少一個輔載波上，將下行導頻時隙與其后的保護間隔合并，形成新的保護間隔；基于合并后的新的保護間隔和上行同步時隙，用戶設備建立與節(jié)點B間的上行同步。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于在所述小區(qū)的至少一個輔載波上，在將下行導頻時隙與其后的保護間隔合并后，進一步將時隙0與之合并，形成新的保護間隔；基于合并后的新的保護間隔和上行同步時隙，用戶設備建立與節(jié)點B間的上行同步。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于在小區(qū)的主載波上，基于原有的保護間隔和上行同步時隙，用戶設備建立與節(jié)點B間的上行同步。
4.根據(jù)權利要求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)中擴大上行同步范圍的方法，使得TD－SCDMA系統(tǒng)接入范圍小的產業(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行簡單的調整，并基于輔載波上改進后的幀結構進行UE上行同步，使原有的保護間隔由原來的96bit擴大到192bit，上行同步范圍即可擴大一倍；或者進一步的，使保護間隔擴大到864bit，進而使得TD－SCDMA的最大上行同步范圍擴大了9倍，對TD－SCDMA的產業(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)先權日2006年4月14日
發(fā)明者羊俊 申請人:鼎橋通信技術有限公司