CN100415054C - 基站内软切换确定多径位置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基站内软切换确定多径位置的方法，该方法的步骤为：确定基站内软切换的原小区和目标小区的小区偏移Tcell、帧偏移FrameOffset、码片偏移ChipOffset以及原小区链路的传输时延Tp参数值；根据所述参数得到目标小区新建链路的传输时延Tp；根据目标小区新建链路的传输时延确定目标小区新建链路的多径位置。采用本发明所述的方法，可准确确定搜索窗位置以及搜索范围，因此搜索多径的时间相对较短，大大缩短了软切换处理时延，提高了无线切换性能。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基站内软切换确定多径位置的方法。
背景技术
切换是WCDMA系统的一个主要功能，WCDMA系统的切换包括软切换、更软切换、同频/异频硬切换和系统间切换。
其中，软切换一般发生在基站间，而更软切换发生在同一基站的不同小区内。当基站内无可用的更软切换资原时，软切换也可以发生在基站内。
所谓软切换就是当UE(User Equipment，用户设备)需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系。进行软切换时，UE首先搜索所有导频并测量它们的强度，当该导频强度大于一个特定值时，UE就向原基站发送一条导频强度测量消息，原基站再将UE移动的报告送往移动交换中心，移动交换中心则命令新的基站为UE建立一个DL DPCH(Down Link DedicatedPhysical CHannel，下行链路专用物理信道)，然后原基站发送消息指示UE开始切换。当收到来自基站的切换指示消息后，UE将新基站的导频纳入有效导频集，开始对新基站和原基站的DL DPCH同时进行解调。之后，UE会向基站发送一条切换完成消息。移动交换中心将来自不同基站的信号都送至选择器，由选择器选择最好的一路，再进行话音编解码。
在基站内软切换过程中，由于UE只有一套发射机，因此UE向同一基站不同小区的原链路与新链路发送信号的时刻是相同的。软切换时新链路的FrameOffset(帧偏移)和ChipOffset(码片偏移)参数是通过UE测量得到的。FrameOffset为小区的SFN(System Frame Number，系统帧号)与下行信号到达时刻的CFN(Connect Frame Number，连接帧号)间的帧偏移，精度为1帧，ChipOffset为小区的P-CCPCH(Primary Common Control PhysicalChannel，主公共控制物理信道)与DL DPCH间的码片偏移，精度为1chip。
为了使UE向同一基站不同小区的原链路与新链路发送信号的时刻相同，必须要求从基站发送的下行链路到达UE的时刻为TUETX-T0，其中TUETX是指UE的上行链路专用物理信道的发送时刻，T0是指3GPP协议规定的UE从接收到下行链路信号时刻与UE发送上行链路信号时刻之间的时间差，根据3GPP协议的规定，T0为1024chip。为了满足功控及时性的要求，保证UE能够在接收到下行TPC(Transmit Power Control，发送功率控制)命令后及时调整发射功率并且及时产生所需要的上行TPC发送给基站，故协议要求尽量使用UE发送时刻减去T0作为下行信号到达UE时刻，即TUETX-T0。
如图1所示，新链路的FrameOffset和ChipOffset是UE通过测量目标小区的SFN与TUETX-T0时刻的CFN得到的，其中FrameOffset是目标小区SFN与TUETX-T0时刻的CFN之间的帧号差，ChipOffset是目标小区SFN与TUETX-T0时刻的CFN之间的帧内的码片差。
如图2所示，新链路的FrameOffset和ChipOffset的计算过程包括专用链路的建立过程和专用链路的切换过程两个步骤，具体过程如下：
专用链路的建立过程：UE首先向NodeB(WCDMA系统中的基站)原小区发起接入请求，SRNC(Service Radio Network Controller，服务无线网络控制器)根据接入请求信息要求UE建立与NodeB原小区之间的专用链路，同时SRNC要求NodeB原小区也建立与UE之间的专用链路；
专用链路的切换过程：UE不断地对NodeB原小区和NodeB目标小区进行下行信号测量，当NodeB目标小区的测量值大于某门限值时，表明已符合软切换条件，即可进行软切换。由于UE只有一套发射机，因此必须保证NodeB原小区链路的信号和NodeB目标小区即将建立链路的信号的发送时刻保持一致，且3GPP中的25.402协议中要求UE发送信号时刻与接收信号时刻的差值固定为T0(即1024chip)，故UE将当前发送的UL DPCH(Up LinkDedicated Physical Channel，上行链路专用物理信道)的CFN(Connect FrameNumber连接帧号)与目标小区的SFN(System Frame Number系统帧号)进行比较，得出OFF+Tm，OFF+Tm表示UE当前发送的UL DPCH的CFN与目标小区的SFN之间的码片偏差，即SFN-CFN。
其中Tm就是UE收到的目标小区的P-CCPCH的帧头时刻与(TUETX-T0)时刻之间的码片差；OFF就是相同号的SFN与UE发送CFN号之间的帧偏差，OFF＝(SFN-CFNTx)mod 256。
UE将OFF+Tm值上报给RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)，RNC将OFF+Tm值转化为NodeB建立新链路所需的FrameOffset和ChipOffset，其中UE的OFF相当于NodeB的FrameOffset，UE的Tm相当于NodeB的ChipOffset，用此参数在NodeB目标小区建立一条软切换信道，从而完成基站内软切换过程。
移动通信系统中，接收机在接收信号时，首先需要检测并确定UE发送的无线帧的达到时刻，然后在这样的定时下才能正确解调出接收信号。以基站的时钟作为整个小区下行无线帧的发送基准，UE在收到下行信号后，固定延时T0(3GPP协议固定为1024chip)后发送上行信号，这样基站接收UE信号时，只要确定发射机和接收机之间的距离引起的无线电波传输延时Tp(Timepropagation)，就可以准确得到UE上行无线帧的到达时刻，从而确定多径位置。实际上，Tp等价于UE与基站的空间距离，在WCDMA系统中，可以把距离转换为时间概念，即对于WCDMA系统来说，1chip(大约260ns)代表78.125米，实际物理含义上的时间延迟指的是UE与基站间实际的物理位置偏差。
目前，由于无法知道UE在目标小区内与基站间的距离，因此只能在小区范围内进行全程搜索，即从Tp为0开始一直搜索到Tp为小区最大传输时延，从而来找到软切换的新链路的多径位置。
不难看出，上述技术方案具有如下缺点：
1、由于搜索范围较大，因此搜索多径的时间相对较长，降低了无线切换性能；
2、由于搜索范围较大，因此消耗的搜索资原较多。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种基站内软切换确定多径位置的方法，可以准确确定搜索窗位置以及搜索范围，因此搜索多径的时间相对较短，大大缩短了软切换处理时延，提高无线切换性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种基站内软切换确定多径位置的方法，包括：
A、确定基站内软切换的原小区和目标小区的小区偏移、帧偏移、码片偏移以及原小区链路的传输时延参数值；
B、用所述参数值表示原小区与目标小区下行链路信号到达UE的时刻；
根据所述原小区与目标小区下行链路信号到达UE的时刻相同，计算出目标小区新建链路的传输时延；
C、根据目标小区新建链路的传输时延确定目标小区新建链路的多径位置。
所述步骤B具体包括：
B1、用所述参数表示原小区以及目标小区下行链路信号到达UE的时刻，原小区下行链路信号到达UE的时刻为：
Tcell0*256+FrameOffset0*38400+ChipOffset0+Tp0
其中，Tcell0表示原小区的小区偏移，FrameOffset0表示原小区的帧偏移，ChipOffset0表示原小区的码片偏移，Tp0表示原小区链路的传输时延；
目标小区下行链路信号到达UE的时刻为：
Tcell1*256+FrameOffset1*38400+ChipOffset1+Tp1
其中，Tcell1表示目标小区的小区偏移，FrameOffset1表示目标小区的帧偏移，ChipOffset1表示目标小区的码片偏移，Tp1表示目标小区新建链路的传输时延；
B2、根据原小区以及目标小区下行链路信号到达UE时刻相同原则得到等式：Tcell0*256+FrameOffset0*38400+ChipOffset0+Tp0＝
Tcell1*256+FrameOffset1*38400+ChipOffset1+Tp1
B3、根据所述等式计算出目标小区新建链路的传输时延。
所述步骤C具体包括：
C1、根据目标小区新建链路的传输时延确定用户设备在目标小区的位置，并确定新建链路的初始搜索窗的窗头位置；
C2、根据所述确定的新建链路的初始搜索窗的窗头位置确定初始搜索窗的搜索范围，并根据确定的搜索范围确定目标小区新建链路的多径位置。
步骤C1中所述的新建链路的初始搜索窗的窗头位置WinOffset为：
ChipOffset1+Tcell1*256+Tp1*2+T0
其中，ChipOffset1表示目标小区的主公共控制物理信道与下行链路的专用物理信道间的码片偏移；
Tcell1表示目标小区的基站帧号与系统帧号间的小区偏移；
Tp1表示所述目标小区新建链路的传输时延；
T0表示3GPP协议规定的UE从接收到下行链路信号时刻到UE发送上行链路信号时刻之间的时间差。
所述ChipOffset1的精度为1chip，所述Tcell1的精度为256chip，所述Tp1的精度为1chip，所述T0的取值为1024chip。
步骤C2中所述的初始搜索窗的搜索范围为：
WinOffset至WinOffset+T1
其中，WinOffset表示所述新建链路的初始搜索窗的窗头位置；
T1表示UE的多径信息中首径与末径实际相隔最大时延。
所述T1取值范围为0至96chip。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的方法具有如下优点：
1、搜索范围固定，搜索多径的时间相对较短，大大缩短了软切换处理时延，提高无线切换性能；
2、可以准确确定搜索窗位置而且搜索范围固定，从而使基站内软切换快速找到多径，因此消耗的搜索资原较少；
3、本发明技术方案简单易行，无需增加硬件设备，能够很好地兼容现有设备。
附图说明
图1为小区帧头与链路帧头之间的关系图；
图2为基站内软切换信令交互过程示意图；
图3为本发明实施例所述方法的工作流程图；
图4为同一基站两个不同小区的下行信号到达UE时刻示意图；
图5为本发明实施例所述的目标小区新建链路的初始搜索窗位置以及初始搜索窗的搜索范围。
具体实施方式
由于UE只有一套发射机，因此必须保证UE在基站内软切换时Node B原小区下行链路信号和Node B目标小区下行链路信号发送时刻保持一致，并且由于这两个小区都是同一个Node B下的，因此这两个小区的参考基准时刻相同，即以同一个BFN(Node B Frame Number，基站帧号)为基准时间。保证原小区与目标小区下行链路信号发送时刻相同，是为了保证这两个小区的下行链路信号到达UE的时刻相同。
由于小区下行链路信号到达UE的时刻可以通过Tcell、Frame Offset、Chip Offset以及Tp这些参数计算出来，因此可以通过某种等式来表达原小区与新小区的下行链路信号到达UE的时刻相同这种关系，这样就可以得到UE在目标小区新链路的Tp(即UE与基站间的空间距离)，从而大大降低最大比合并生效的时间，提高无线性能，使新链路能够较快地正确地找到多径位置。
为了对本发明有进一步的了解，下面将结合附图对本发明进行详细的说明。
本发明的具体实施方式如图3所示，包括如下步骤：
步骤31：用参数表示原小区与目标小区下行链路信号到达UE的时刻。
为了区分原小区和目标小区，我们用小区0表示原小区，用小区1表示目标小区，有关参数也均用0和1进行区分。
这样，如图4所示，原小区下行链路信号到达UE的时刻可以表示为：
Teell0*256+FrameOffset0*38400+ChipOffset0+Tp0
其中，Tcell0表示基站头部与原小区头部之间的偏离，即原小区的BFN与SFN之间的小区偏移，精度为256chip，该参数值是在规划基站小区时为各个小区分配的，而且在以后的通信过程中是固定不变的；
FrameOffset0表示原小区的P-CCPCH与DL DPCH间的的帧偏移，精度为1帧，1帧等于38400chip；
ChipOffset0表示原小区的P-CCPCH与DL DPCH间的码片偏移，精度为1chip；
FrameOffset0和ChipOffset0这两个参数通过UE测量下行信号得到，是已知值；
Tp0表示原小区链路的传输时延，精度为1chip，在UE接入时可以得到，是已知值。
同样，如图4所示，目标小区下行链路信号到达UE的时刻可以表示为：
Tcell1*256+FrameOffset1*38400+ChipOffset1+Tp1
其中，Tcell1表示基站头部与目标小区头部之间的偏离，即目标小区的BFN与SFN之间的小区偏移，精度为256chip，该参数值是在规划基站小区时为各个小区分配的，而且在以后的通信过程中是固定不变的；
FrameOffset1表示目标小区的P-CCPCH与DL DPCH间的的帧偏移，精度为1帧，1帧等于38400chip；
ChipOffset1表示目标小区的P-CCPCH与DL DPCH间的码片偏移，精度为1chip；
FrameOffset1和ChipOffset1这两个参数通过UE测量下行信号得到，是已知值；
Tp1表示目标小区链路的传输时延，精度为1chip，是个未知值。
步骤32：确定目标小区新建链路的Tp。
由于UE在同一基站内的原小区与目标小区间进行软切换时，原小区和目标小区的参考基准时刻相同，因此两个小区的下行链路信号到达UE的时刻相同，即
Tcell0*256+FrameOffset0*38400+ChipOffset0+Tp0＝
Tcell1*256+FrameOffset1*38400+ChipOffset1+Tp1 (公式1)
由于在上述等式中，除了Tp1外，其他参数都是已知值，因此可以通过该等式得到目标小区新建链路的Tp1。
由于在WCDMA系统中，可以将时间延迟转换为空间距离，可以用Tp代表UE与基站间的空间距离，因此根据目标小区新建链路的Tp1就可以确定UE在目标小区的位置，即UE在目标小区内与基站间的距离。
步骤33：确定初始搜索窗的窗头位置。
确定UE在目标小区的位置后，就可以确定新建链路的初始搜索窗的窗头位置WinOffset。
WinOffset＝ChipOffset+Tcell*256+Tp*2+T0， (公式2)
其中，ChipOffset表示目标小区的P-CCPCH与的DL DPCH间的码片偏移，即公式1中的ChipOffset1，精度为1chip；
Tcell表示目标小区的BFN与SFN间的小区偏移，即公式1中的Tcell1，精度为256chip；
Tp表示目标小区链路的传输时延，即公式1中的Tp1，精度为1chip；
T0表示3GPP协议规定的UE从接收到下行链路信号时刻到UE发送上行信号时刻之间的时间差，固定为1024chip。
公式2的含义是：以下行链路作为定时基准，即以Node B的帧头BFN为基准，延迟Tcell1(即目标小区偏移)，再延迟ChipOffset1发出下行信号，经过Tp1的空间时延，到达UE，UE收到下行信号后延迟T0时刻，发出上行信号，上行信号延迟Tp1到达NodeB。
由于上述各参数值都是已知的，因此WinOffset值(即初始搜索窗的窗头位置)也就可以准确计算出来。
由于WinOffset是UE上行信号相对于新链路所在目标小区的位置，因此WinOffset实际上就是UE上行信号在目标小区的多径信息的首径位置。因此，通过WinOffset的计算可以初步确定UE信号起始位置，即多径信息的第一条多径位置。
步骤34：确定初始搜索窗的搜索范围并确定多径位置。
由于存在反射和折射，故UE发送的上行信号会被不同程度上“复制”，体现在时间延迟上，即我们所说的多径。
通过WinOffset的计算可以初步确定UE信号起始位置，即第一条多径的位置，为了能够将UE的所有多径都捕获到，以增加增益，因此需要增加一个搜索范围，[WinOffset，WinOffset+T1]。
其中，WinOffset表示步骤33中确定的多径信息的初始搜索窗的窗头位置；
T1表示UE的多径信息中首径与末径实际相隔最大时延。
根据UE速度的不同，3GPP协议定义了多种多径衰落模型，据此，可以确定初始搜索窗的搜索范围，即T1的取值范围。
例如，UE在慢速3公里/小时时，3GPP协议规定存在3条多径，其中两条多径的相互距离最远相隔20000ns，由于1chip约等于260.42ns，因此两条多径相互之间相互距离最远相隔约等于76.8chip。
因此，对于多径信息来说，理想情况下首径和末径相隔最大时延是76.8chip，但实际的空间延时、干扰以及UE低于3公里/小时的速度会导致首径和末径相隔时延变大，因此应该在76.8chip基础上适当增加首径和末径相隔的最大时延。
综合考虑空间延时、干扰、UE速度以及合理使用资源等因素，将UE的多径信息中首径与末径实际相隔最大时延确定为96chip较为合理，即T2取值范围为0～96chip。
这样可以将多径信息的初始搜索窗的搜索范围定为窗头附近96chip，即[WinOffset，WinOffset+96chip]，在96chip范围内可以搜索到目标小区新建链路的所有多径信息，确定出多径位置。
综上所述，采用发明所述的方法可以准确确定初始搜索窗位置及搜索范围，从而使基站内软切换快速找到多径，因此搜索多径的时间相对较短，不仅大大缩短了软切换处理时延，提高无线切换性能，而且消耗的搜索资源较少；另外本发明技术方案简单易行，无需增加硬件设备，能够很好地兼容现有设备。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1. 一种基站内软切换确定多径位置的方法，其特征在于，包括：
A、确定基站内软切换的原小区和目标小区的小区偏移、帧偏移、码片偏移以及原小区链路的传输时延参数值；
B、用所述参数值表示原小区与目标小区下行链路信号到达UE的时刻；
根据所述原小区与目标小区下行链路信号到达UE的时刻相同，计算出目标小区新建链路的传输时延；
C、根据目标小区新建链路的传输时延确定目标小区新建链路的多径位置。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B1、用所述参数表示原小区以及目标小区下行链路信号到达UE的时刻，原小区下行链路信号到达UE的时刻为：
Tcell0*256+FrameOffset0*38400+ChipOffset0+Tp0
其中，Tcell0表示原小区的小区偏移，FrameOffset0表示原小区的帧偏移，ChipOffset0表示原小区的码片偏移，Tp0表示原小区链路的传输时延；
目标小区下行链路信号到达UE的时刻为：
Tcell1*256+FrameOffset1*38400+ChipOffset1+Tp1
其中，Tcell1表示目标小区的小区偏移，FrameOffset1表示目标小区的帧偏移，ChipOffset1表示目标小区的码片偏移，Tp1表示目标小区新建链路的传输时延；
B2、根据原小区以及目标小区下行链路信号到达UE时刻相同原则得到等式：Tcell0*256+FrameOffset0*38400+ChipOffset0+Tp0＝
Tcell1*256+FrameOffset1*38400+ChipOffset1+Tp1
B3、根据所述等式计算出目标小区新建链路的传输时延。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：
C1、根据目标小区新建链路的传输时延确定用户设备在目标小区的位置，并确定新建链路的初始搜索窗的窗头位置；
C2、根据所述确定的新建链路的初始搜索窗的窗头位置确定初始搜索窗的搜索范围，并根据确定的搜索范围确定目标小区新建链路的多径位置。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤C1中所述的新建链路的初始搜索窗的窗头位置WinOffset为：
ChipOffset1+Tcell1*256+Tp1*2+T0
其中，ChipOffset1表示目标小区的主公共控制物理信道与下行链路的专用物理信道间的码片偏移；
Tcell1表示目标小区的基站帧号与系统帧号间的小区偏移；
Tp1表示所述目标小区新建链路的传输时延；
T0表示3GPP协议规定的UE从接收到下行链路信号时刻到UE发送上行链路信号时刻之间的时间差。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述ChipOffset1的精度为1chip，所述Tcell1的精度为256chip，所述Tp1的精度为1chip，所述T0的取值为1024chip。
6. 根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤C2中所述的初始搜索窗的搜索范围为：
WinOffset至WinOffset+T1
其中，WinOffset表示所述新建链路的初始搜索窗的窗头位置；
T1表示UE的多径信息中首径与末径实际相隔最大时延。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述T1取值范围为0至96chip。
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Granted publication date: 20080827 Termination date: 20161128 |
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