CN1855765A - 一种在时分同步码分多址系统中的初始上行同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在时分同步码分多址系统中的初始上行同步方法，该系统中每个子帧包括TS0、下行导频时隙DwPTS，上行导频时隙UpPTS、保护时隙GP以及TS1～TS6，TS0～TS6为业务时隙，该方法为：移动台收到基站在预定的子帧中在下行导频时隙DwPTS发送下行导频信号后，完成下行同步；移动台在基站不发送下行导频信号的子帧中，在TS0结束至GP结束的一段时间内选取一个时间点，作为向基站发送上行导频信号的起始时刻，从而发起初始上行同步过程。并且，在初始上行同步过程中，基站在TS0结束至TS1开始的一段时间内进行搜索，检测上行同步信号。该方法可以使小区半径增大，进一步满足远距离用户接入的要求。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信系统中的上行同步技术，特别是指一种在时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统中的初始上行同步方法。
背景技术
时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统是基于时分双工(TDD)的技术，该系统采用在同一频率信道的不同时隙接收和传送数据。
TD-SCDMA的物理信道包含三层结构：第一层为无线帧，第二层为子帧，第三层为时隙。具体的说，物理信道由若干个无线帧组成，一个无线帧为10ms，每个无线帧又分为连续两个5ms的子帧，每个子帧又包括七个业务时隙和三个特殊时隙。
如图1所示，在七个业务时隙中第0个时隙固定分配给下行，第1个时隙固定分配给上行，其余的时隙可以在上下行之间任意分配。斜线填充部分的三个特殊时隙分别为下行导频时隙(DwPTS)，上行导频时隙(UpPTS)，以及保护时隙(GP)。其中，DwPTS时隙用来发送下行同步码，完成下行同步；UpPTS时隙用来发送上行同步码，完成初始上行同步。其中，DwPTS包括96码片(chip)，GP包括96chip，UpPTS包括160chip，每个码片的宽度是0.78125us。
当用户处于空闲状态时，需要保持下行同步并收听广播信息，并从可用的上行同步码中随机选取之一，用于初始上行同步。TD-SCDMA系统中的初始上行同步过程如下：
基站向移动台发送DwPTS，移动台获得下行同步码后，根据下行同步码完成下行同步。移动台根据上、下行同步码之间的对应关系，得到可以使用的上行同步码。移动台向基站发送UpPTS，基站搜索并检测到移动台发送的UpPTS后，估计出该用户对应的上行发送时间和发射功率的调整信息，基站通过快速物理接入信道(FPACH)通知移动台的发射功率和发送时间调整信息；移动台收到基站发送的需要调整的功率和发送时间后，调整发送功率和发送时间，初始上行同步的建立完成。
上述过程为现有技术中基本的上行同步过程。在实际应用过程中，由于移动台和基站之间存在的距离不定，在移动台向基站发送UpPTS时，两者之间产生的电波传播时延可能不同，因此，如果要使移动台实现初始上行同步，从基站侧看来，应当使接收到的上行同步信号的起始时间点落在帧结构规定的GP时间段内。如果该信号起始时间点提前到DwPTS时间段内或滞后到TS1的时间段内，基站可能会由于DwPTS或TS1上其他信号的干扰而无法检测到该上行同步信号，导致初始上行同步失败。
因此，移动台在发送UpPTS时，为了满足上述时间要求，移动台必须在帧结构规定的时间基础上提前发送UpPTS，以避免该信号到达基站时落入基站的TS1时间内。而移动台最多只能将UpPTS提前到DwPTS结束的时间发送，即提前96个chip，即GP长度的时间，以避免该信号到达基站时落在基站的DwPTS时间内。
但是如果小区半径太大，那么即使移动台将UpPTS信号发送时间提前GP时间来发送，UpPTS到达基站时仍可能因为传播时延而落入基站的TS1时间段内。这也就是说，小区的覆盖半径受GP约束，
小区半径为：可提前发送的码片数×光速/(码片速率×2)
那么，由于目前可提前发送的码片数为96，光速为30×104Km/s，码片速率为1.28M/S，因此，通过计算得出小区半径为11.25KM。这也就是说，在GP为96个chip的情况下，小区覆盖半径最大为11.25公里。
并且，在引入N频点系统后，即使终端在不发送DwPTS的频点发送Up-PTS，由于基站在发射DwPTS存在向别的频点的能量泄露，而这个能量的衰减往往小于路损，因此终端还是只能在接收完DwPTS之后发送UP-PTS，以避免基站收到的上行同步信号被下行导频信号的带外泄漏所干扰。
综上所述，目前单/多频点TD-SCDMA小区的半径瓶颈均为11.25Km。但是，由于3GPP中TD-SCDMA工作在约2GHz频段，11.25km的覆盖半径已经能够满足一般的组网需求。但如果将TD-SCDMA技术应用在较低频段，如400MHz的集群通信系统，则有可能在部分乡村地区需要更大的覆盖半径，如20公里。但是，现有技术限制了小区半径不能超过11.25KM，如果超过这个限制，基站将无法检测到上行同步信号，终端无法接入网络。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在TD-SCDMA系统中的初始上行同步方法，该方法可以增加小区半径，进而满足远距离移动台的接入要求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种在TD-SCDMA系统中的初始上行同步方法，TD-SCDMA系统中每个子帧包括TS0、下行导频时隙DwPTS，上行导频时隙UpPTS、保护时隙GP以及TS1～TS6，TS0～TS6为业务时隙，该方法是这样实现的：
a.移动台根据基站在预定的子帧中通过下行导频时隙DwPTS发送的下行导频信号，完成下行同步；
b.移动台在基站不发送下行导频信号的子帧中，在时隙TS0结束至GP结束的一段时间内，选取一个时间点，作为向基站发送上行导频信号的起始时刻，发起初始上行同步，完成初始上行同步。
在步骤b中，移动台初始上行同步过程中，基站在所述TS0结束至TS1开始的一段时间内进行搜索，检测上行同步信号。
步骤b中发起初始上行同步，完成初始上行同步的步骤包括：
b1、基站在所述一段时间内搜索窗口，并根据搜索到的上行同步信号估计出该用户对应的上行发送时间和发射功率的调整信息；
b2、基站通知移动台的发射功率和发送时间调整信息；
b3、移动台收到基站发送的需要调整的功率和发送时间后，调整发送功率和发送时间，初始上行同步完成。
步骤b2中基站通过快速物理接入信道FPACH通知移动台的发射功率和发送时间调整信息。
步骤a中所述预定的子帧是周期设定的。
步骤a中所述周期是固定的，或无规则的时间间隔。
本发明方法在TD-SCDMA系统中通过将上、下行导频信号间隔发送并且，基站检测UP-PTS的窗口为从TS0后开始，持续到TS1开始之前，因此可以使小区半径增大，进一步满足远距离用户接入的要求。并且可以通过计算得出，由于可以再提前96码片发送上行同步信号，因此小区半径可以扩大为22.5km，这样，应用本发明的方法可以使处于11.25km～22.5km间的移动台不因距离的影响而无法完成初始上行同步。
附图说明
图1为TD-SCDMA系统的子帧结构；
图2为本发明实现初始上行同步的流程示意图；
图3为本发明发送上行导频信号的时间以及基站检测上行导频时隙的时间示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明采用与图1所示相同的帧结构。需要强调的是：对于本发明中的DwPTS，在特定的子帧中用于发送下行导频信号，而在非特定的子帧中，该时隙可用于提供给移动台发送上行导频信号。也就是说，基站可以在预定的子帧中在该时隙发送下行导频信号，在基站不发送下行导频信号的子帧中，移动台可以利用该时隙发送上行导频信号。
而且，可以设定Dw-PTS下行导频信号的发射周期，比如每隔N帧发射一次下行导频信号，其中N可以为大于1的整数。当然，发射周期可以是固定的某一数值，比如发射周期为2，则下行同步信号隔一帧发送一次，也可以是预设的一系列的值，如第一次与第二次发射间隔3个子帧，第二与第三次发射间隔4个子帧等。
参见图3所示，移动台可以利用不发射下行导频信号的子帧利用下行时隙发射上行导频信号，那么发送上行导频信号的时间段为DwPTS开始时与GP结束之间，也就是说，最早为DwPTS开始时，最晚为GP结束时；基站对UP-PTS的搜索检测窗口应该从TS0结束时开始，并持续到TS1开始之前。
这样，移动台在不发射DwPTS的子帧内，发射UpPTS，并且发射UpPTS的起始时间可以向前扩展96个Chip，占据原有的DwPTS的位置，因此利用上述小区半径的公式可以计算得出小区半径为22.5KM。
基于此，参见图2所示，本发明的初始上行同步过程如下：
步骤201：基站在预定的子帧中向移动台发送DwPTS，移动台获得下行同步码后，根据下行同步码完成下行同步。
步骤202：移动台根据上、下行同步码之间的对应关系，得到可以使用的上行同步码，并在基站不发送DwPTS的子帧中，移动台在从TS0结束时至GP结束时的一段时间内，选取一个时间点，作为向基站发送UpPTS的起始时间点，并发送上行导频序列。
步骤203：基站搜索到移动台发送的UpPTS后，估计出该用户对应的上行发送时间和发射功率的调整信息，通过快速物理接入信道(FPACH)通知移动台的发射功率和发送时间调整信息。并且，在基站不发送DwPTS的子帧中，基站的搜索窗口为从TS0结束时开始，并持续到TS1开始之前。
当然，在基站发送DwPTS的子帧中，移动台也可以在现有技术中的时间段内发送上行同步信号，此时基站的搜索检测窗口可以保持不变。
步骤204：移动台收到基站发送的需要调整的功率和发送时间后，调整发送功率和发送时间。初始上行同步的建立完成。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (6)
1、一种在时分同步码分多址系统中的初始上行同步方法，该系统中每个子帧包括TS0、下行导频时隙DwPTS，上行导频时隙UpPTS、保护时隙GP以及TS1～TS6，TS0～TS6为业务时隙，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a.移动台根据基站在预定的子帧中通过下行导频时隙DwPTS发送的下行导频信号，完成下行同步；
b.移动台在基站不发送下行导频信号的子帧中，在时隙TS0结束至GP结束的一段时间内，选取一个时间点，作为向基站发送上行导频信号的起始时刻，发起初始上行同步，完成初始上行同步。
2.根据权利要求1所述的初始上行同步方法，其特征在于：在步骤b中，移动台初始上行同步过程中，基站在所述TS0结束至TS1开始的一段时间内进行搜索，检测上行同步信号。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中发起初始上行同步，完成初始上行同步的步骤包括：
b1、基站在所述一段时间内搜索窗口，并根据搜索到的上行同步信号估计出该用户对应的上行发送时间和发射功率的调整信息；
b2、基站通知移动台的发射功率和发送时间调整信息；
b3、移动台收到基站发送的需要调整的功率和发送时间后，调整发送功率和发送时间，初始上行同步完成。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b2中基站通过快速物理接入信道FPACH通知移动台的发射功率和发送时间调整信息。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中所述预定的子帧是周期设定的。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤a中所述周期是固定的，或无规则的时间间隔。
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