CN100388647C - 多载波系统上行同步及用户设备接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于时分同步码分多址中的多载波系统上行同步方法，主要包括：a)扩充多载波小区的上行同步码组，以增加每组中的上行同步码个数；b)用户设备从所述扩充的上行同步码组随机选择上行同步码，然后将所述上行同步码发送给系统；c)系统根据所述上行同步码进行相应上行同步。另外本发明还相应公开了一种多载波系统用户设备接入方法。通过增加多载波系统中每个小区可用的上行同步码SYNC-UL的数量，从而达到降低小区接入的碰撞和阻塞的概率，并大大提高网络的接入性能。

Description

多载波系统上行同步及用户设备接入方法

技术领域

本发明涉及码分多址通信技术，更具体的说，本发明涉及一种在时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronization Code DivisionMultiple Access)系统中实现多载波系统上行同步及用户设备接入的方法。

背景技术

目前移动通信已发展到第三代移动通信(3G，Third Generation)，TD-SCDMA是2000年5月被国际电信联盟(ITU)、2001年3月被3GPP认可的第三代移动通信的三个主要标准之一。作为时分复用方式的3G标准，TD-SCDMA在ITU标准中被作为低码片速率(1.28MCps，1.28兆码片/秒)的时分复用技术方案。

图1是在ITU标准协议中定义的TD-SCDMA帧结构。如图1所示，在时间上，TD-SCDMA信号被分成周期性的时间单元。一个基本的时间单元称为“无线帧”，每个无线帧的时间长度是10ms(毫秒)。每一个无线帧分为两个时间长度相等的“子帧”，每个子帧的时间长度是5ms，每一个子帧分为几个不同的部分，其中有7个时间长度相同的时隙(TS)，以及位置在第0个时隙(TS0)和第1个时隙(TS1)之间的下行导频时隙(DwPTS)、上行导频时隙(UpPTS)和一段保护间隔(GP)。

每一个时隙，根据信号方向的不同，分为上行方向和下行方向两种类型。上行方向是指，在该时隙时间里传输的无线信号，由用户设备(UE，UserEquipment)发射，NodeB接收；下行方向是指，在该时隙时间里传输的无线信号，由NodeB发射，UE接收。

在TD-SCDMA标准中，TS0总是被指定为下行方向，TS1总是被指定为上行方向。TS2，TS3，...，TS6，将根据业务的需要，被动态地指定为上行方向或下行方向。另外，DwPTS是下行方向，UpPTS是上行方向。上行方向的时隙和下行方向的时隙之间，由一个转换点分开。

与其它移动通信系统一样，为了满足移动通信市场不断增长的需求，在同一扇区/小区进行多载波覆盖是TD-SCDMA系统增大系统容量的重要手段。

在目前TD-SCDMA系统中，可采用一个主载频加上若干个辅助载频的方式实现多载波小区/扇区覆盖。在同一个扇区内，仅在主载频上发送DwPTS和广播信息(TS0)。公共控制信道，如S-CCPCH，PICH，PRACH，以及UpPCH，FPACH等配置在主载频上。

在TD-SCDMA系统中，用于与系统进行上行同步，以便用户设备随机接入的特征信号称为SYNC_UL，也即上行同步码，其在上行导频时隙UpPTS发射。在用户设备接入过程中，用户首先通过在UpPTS上发送SYNC-UL码完成上行同步，然后再进行随机接入过程。目前在TD-SCDMA系统中使用的SYNC-UL上行同步码有256个，分为32组(组0～组31)，每组为8个。每个小区使用其中的一组上行同步码。同样对于多载波系统的主载频使用的上行同步码SYNC-UL每组也只有8个，而辅助载频上又不配UpPCH信道。这样，多载波覆盖的小区同时允许接入的UE数目，最大为8个。随着小区内用户数目的增加，很容易造成接入的碰撞和阻塞。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种接入容易的多载波系统上行同步及用户设备接入方法，以达到降低小区接入的碰撞和阻塞的概率，并进一步提高网络的接入性能。

为解决上述问题，本发明的多载波系统接入方法，主要包括：

a、扩充多载波小区的上行同步码组，以增加每组中的上行同步码个数；

b、用户设备从所述扩充的上行同步码组随机选择上行同步码，然后将所述上行同步码发送给系统；

c、系统根据所述上行同步码进行相应上行同步。

其中，步骤a扩充多载波小区的上行同步码组包括：

将上行同步码组分为首选的主码组和次选的辅助码组，并建立所述主码组和辅助码组的映射关系。

其中，所述主码组为32组基本的上行同步码组中的一组，所述辅助码组为从所述32组基本的上行同步码组中选择与所述主码组相异的一组基本的上行同步码组。

其中，步骤a扩充多载波小区的上行同步码组包括：

将32组的256个上行同步码重新按照16个一组分为16组，作为上行同步码组。

相应地，本发明的多载波系统用户设备接入方法，包括：

下行同步步骤：用户设备捕获当前小区下行同步时隙的下行导频码以获得与当前小区的同步；

系统信息读取步骤：用户设备根据广播信道广播的系统信息获取系统的相关信息；

上行同步步骤：用户设备根据扩充的上行同步码组，选择相应上行同步码发送给系统，然后由系统根据所述上行同步码进行相应上行同步；

随机接入步骤：用户设备向系统发送连接请求信息，然后与系统进行连接建立。

其中，扩充的上行同步码组采用下述方式实现：

将上行同步码组分为首选的主码组和次选的辅助码组，并建立所述主码组和辅助码组的映射关系。

其中，主码组为32组基本的上行同步码组，所述辅助码组为从所述32组基本的上行同步码组中选择的与主码组相异的基本的上行同步码组。

其中，扩充的上行同步码组采用下述方式实现：

将32组的256个上行同步码重新按照16个一组分为16组，作为上行同步码组。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过增加多载波系统中每个小区可用的上行同步码SYNC-UL的数量，例如将上行同步码组分为主码组和辅助码组，或重新将256个上行同步码组分为16个一组的上行同步码组，这样多载波系统接入时，每个小区的可选上行同步码数量相对较多，从而达到降低小区接入的碰撞和阻塞的概率，并大大提高网络的接入性能。

附图说明

图1是现有技术TD-SCDMA帧结构示意图；

图2是本发明多载波系统上行同步方法的流程图；

图3是现有技术UpPTS时隙的突发格式示意图；

图4是本发明多载波系统用户设备接入方法流程图。

具体实施方式

本发明多载波系统上行同步及用户设备接入方法可应用于TD-SCDMA网络中，在TD-SCDMA网络中，用户设备接入系统的过程与第二代GSM系统类似，但由于系统对同步性能的特殊要求，接入过程中专门增加了对上行同步的处理。本发明通过增加每个多载波系统可选的上行同步码SYNC-UL的数量，以实现上行同步处理时降低小区接入的碰撞和阻塞的概率，并大大提高网络的接入性能。

参考图2，该图是本发明多载波系统上行同步方法的主要流程图。该方法主要包括以下步骤：

首先进行步骤10，扩充多载波小区的上行同步码组，以增加每组中的上行同步码个数。

对于目前的32组SYNC-UL码(组0～组31)，由于每组SYNC-UL码只有8个，也即在多载波系统的每个小区中仅提供8个SYNC-UL码供用户设备接入的上行同步使用，很容易发生碰撞和阻塞，考虑到现有SYNC-UL码不同组的码之间正交性也较好，所以可以通过扩充上行同步码组，增加每组中的上行同步码个数的方式，降低小区接入时上行同步容易形成的碰撞和阻塞的概率。

TD-SCDMA系统对上行同步定时有着严格要求，不同用户的数据都要以基站的时间为基准，在预定的时刻到达Node-B。步进调整的时间精度为1/8chip，对应的时间是0.097us，每次调整最大变化量为1chip。

在下行链路上UE和多载波系统取得同步后，由于UE和NODE-B的距离关系，多载波系统还不能正确接受UE发送的消息。为了避免在不恰当的时间发送消息而对系统造成干扰，UE在上行方向首先要在UpPTS时隙上发送SYNC_UL。

参考图3，该图示意了UpPTS时隙的突发格式，UpPTS时隙专用于UE和系统的上行同步，没有用户的业务数据，

按照本发明的多载波系统设置，每个DwPTS序列号对应1个扩充的SYNC_UL上行同步码组，UE根据收到的DwPTS信息，随机决定将使用的所述扩充的上行同步码组中的上行SYNC_UL码。

需要说明的，与UE判断SYNC_DL的方式类似，Node-B可以采用逐个做相关运算的办法，判断UE当前使用的是哪个扩充的上行同步码组的上行同步码字。

具体实现时，由于码组是由基站确定的，因此，扩充的SYNC_UL码组对基站和已下行同步的UE来说都是已知的。当UE要建立上行同步时，在步骤11，用户设备将从已知的扩充的SYNC_UL码组中随机选择1个SYNC_UL码，并根据估计的定时和功率值将所述SYNC_UL码在UpPTS中发射，以发送给系统。

最后在步骤12，系统即可根据所述上行同步码进行相应上行同步过程。具体实现时，系统收到UE发送的SYNC_UL，就可得到SYNC_UL的定时和功率信息。并由此决定UE应该使用的发送功率和时间调制值，在接下来的4个子帧中的某一子帧通过F-PACH信道发送给UE。在F-PACH信道中还包含UE初选的SYNC-UL码字信息以及Node-B接收到SYNC_UL的相对时间，以区分在同一时间段内使用不同SYNC-UL的UE，以及不同时间段内使用相同SYNC-UL的UE。UE在F-PACH上接收到这些信息控制命令后，就可得知自己的上行同步请求是否已经被系统接受。

下面详细说明如何扩充上行同步码组SYNC-UL，下面以两种优化的扩充方案进行说明。

第一种扩充方案：

添加上行同步码组的辅助码组以增加可使用的码字个数，例如将上行同步码组分为首选的主码组和次选的辅助码组，并建立所述主码组和辅助码组的映射关系。其中所述主码组仍为32组的上行同步码组中的一组，所述辅助码组为从所述32组上行同步码组中选择与所述主码组相异的一组上行同步码组。

对于目前的32组SYNC-UL码(组0～组31)，因为不同组的码之间正交性也比较好，所以可以通过使用其他组的SYNC-UL码作为本组的辅助SYNC-UL码来增加本小区可用的SYNC-UL的数量，即选择其他的组为本组的辅组。

确定辅SYNC-UL码的方式可以有多种，只要明确对应的映射关系即可。

如对于使用组0的小区，可以将组1用作自己的辅助SYNC-UL码，这样本小区可以使用16SYNC-UL码，这样可用的SYNC-UL码数量增加一倍。依次类推，即形成如下32对：

(组0，组1)，(组1，组2)，(组2，组3)，......，(组30，组31)，(组31，组0)，括号中前一个为主组，后一个为辅组。这样每组将有16个码，对应于每个小区，可用的SYNC-UL码数量大大增加，大大降低了小区接入的碰撞和阻塞的概率，提高了网络的接入性能。

还可以采用其他的主辅组对应关系：

如(组0，组16)，(组1，组17)，(组2，组18)，......，(组30，组14)，(组31，组15)，这样组0和组16互为主辅组，组1和组17互为主辅组，...组15和组31互为主辅组。采用这样的方式，不仅可以达到同样的效果，实现方式则更简便。

第二种扩充方案

扩充上行同步码组个数，对于目前的32组SYNC-UL码(组0～组31)，共256个，它们之间相互的正交性都比较好，可以对它们重新分组。如分成16组，每组16个SYNC-UL码，每个小区可以使用一组16SYNC-UL码，这样可用的SYNC-UL码数量增加一倍，大大降低了小区接入的碰撞和阻塞的概率，提高了网络的接入性能。

下面说明基于上述多载波系统上行同步方法的用户设备接入方法。

参考图4，该图是本发明多载波系统的用户设备接入方法流程图。

与现有TD-SCDMA用户设备接入方法相同，本发明用户设备接入多载波系统分为下行同步捕获、系统信息读取、建立上行同步、随机接入四个过程。

S1、下行同步捕获

移动台接入系统的第一步是获得与当前小区的同步。该过程是通过捕获小区下行同步时隙DwPTS的SYNC_DL来实现的。SYNC_DL是一个系统预定的64位PN序列，SYNC_DL最多有32种可能的选择。本过程下行同步捕获是现有技术，不涉及本发明实质，这里不作细述。

S2、系统信息读取

移动终端(UE)在发起一次呼叫前，必须获得一些与当前所在小区相关的系统信息，比如可使用的随机接入信道(P-RACH)和寻呼信道(F-PACH)资源等。这些信息周期性地在BCH信道上广播，本过程系统信息读取也是现有技术，不涉及本发明实质，这里不作细述。

S3、上行同步

上行同步是UE发起一个业务呼叫前必须的过程，如果UE仅驻留在某小区而没有呼叫业务时，UE不用启动上行同步过程。

本发明中系统预先设置了扩充的上行同步码组SYNC_UL，扩充上行同步码组的方式如前所述，这里不再赘述。在下行链路上UE和系统取得同步后，由于UE和NODE-B的距离关系，系统还不能正确接受UE发送的消息。为了避免在不恰当的时间发送消息而对系统造成干扰，UE在上行方向首先要在扩充的上行同步码组SYNC_UL选择相应的上行同步码，然后在UpPTS时隙上发送SYNC_UL。UpPTS时隙的突发格式如图3所示。具体的上行同步过程可参考前述，这里不再细述。

S4、随机接入过程

UE发起业务呼叫的初始过程视为随机接入过程，从物理层的连接建立角度出发，上行同步过程也是随机接入的一个步骤。UE在收到系统对上行同步请求的控制后，两帧之后在P-RACH信道上开始发送UE呼叫的第一条消息(RRC-Connection Request)，请求与系统建立RRC连接。该消息使用P-RACH信道，发送时间和功率按照系统新的要求。然后UE与系统之间逐步建立完成RR连接建立、鉴权、加密、呼叫建立请求(Setup)等过程，本过程随机接入也是现有技术，不涉及本发明实质，这里不作细述。

综上，本发明通过增加每个小区上行同步码SYNC-UL的数量，可以达到降低小区接入的碰撞和阻塞的概率，并提高网络的接入性能。

上述仅说明了两种优化的扩充上行同步码组的方案，具体实施时也可以采用其他分组方式，以保证每组有足够的SYNC-UL码使用，另外，需要说明的是，本发明中对现有技术的描述仅是为了说明，并不作为对本发明的限定，应当理解，基于本发明扩充上行同步码组数量，以达到降低小区接入的碰撞和阻塞的概率的等同和等效技术方案均理同包含于本发明权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种多载波系统上行同步方法，用于时分同步码分多址系统中，其特征在于，包括步骤：

a、扩充多载波小区的上行同步码组，以增加每组中的上行同步码个数；

b、用户设备从所述扩充的上行同步码组随机选择上行同步码，然后将所述上行同步码发送给系统；

c、系统根据所述上行同步码进行相应上行同步。

2.根据权利要求1所述的多载波系统上行同步方法，其特征在于，步骤a中扩充多载波小区的上行同步码组包括：

将上行同步码组分为首选的主码组和次选的辅助码组，并建立所述主码组和辅助码组的映射关系。

3.根据权利要求2所述的多载波系统上行同步方法，其特征在于，所述主码组为32组基本的上行同步码组中的一组，所述辅助码组为从所述32组基本的上行同步码组中选择与所述主码组相异的一组基本的上行同步码组。

4.根据权利要求1所述的多载波系统上行同步方法，其特征在于，步骤a中扩充多载波小区的上行同步码组包括：

将32组的256个上行同步码重新按照16个一组分为16组，作为上行同步码组。

5.一种多载波系统用户设备接入方法，用于时分同步码分多址系统中，其特征在于，包括：

下行同步步骤：用户设备捕获当前小区下行同步时隙的下行导频码以获得与当前小区的同步；

系统信息读取步骤：用户设备根据广播信道广播的系统信息获取系统的相关信息；

上行同步步骤：用户设备根据扩充的上行同步码组，选择相应上行同步码发送给系统，然后由系统根据所述上行同步码进行相应上行同步；

随机接入步骤：用户设备向系统发送连接请求信息，然后与系统进行连接建立。

6.根据权利要求5所述的多载波系统用户设备接入方法，其特征在于，扩充的上行同步码组采用下述方式实现：

将上行同步码组分为首选的主码组和次选的辅助码组，并建立所述主码组和辅助码组的映射关系。

7.根据权利要求6所述的多载波系统用户设备接入方法，其特征在于，主码组为32组基本的上行同步码组中的一组，所述辅助码组为从所述32组基本的上行同步码组中选择与所述主码组相异的一组基本的上行同步码组。

8.根据权利要求5所述的多载波系统用户设备接入方法，其特征在于，扩充的上行同步码组采用下述方式实现：

将32组的256个上行同步码重新按照16个一组分为16组，作为上行同步码组。

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