CN100514884C - Scdma无线通信系统实现远距离覆盖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种SCDMA无线通信系统实现远距离覆盖的方法，该方法将基站覆盖范围分为远区和近区，通过升级SCDMA终端软件，使得终端通过在两个不同的时间点上发同步头，尝试出自己距离基站的远近范围，从而实现远距离覆盖，本方法在不调整帧结构及保护时隙大小的情况下，可以将原有系统的覆盖距离扩大，满足远距离覆盖的要求。

Description

SCDMA无线通信系统实现远距离覆盖的方法

技术领域

本发明涉及一种在SCDMA无线通信系统中实现远距离覆盖的方法。

背景技术

在广大农村、交通沿线、海岛等地形开阔、人口密度相对较低的地区，由于话务量相对较低，有必要增大单个无线基站的覆盖范围，降低SCDMA无线通信网络建设和维护成本。例如，对于“村村通”的400MHzSCDMA系统，就提出了55km覆盖半径的指标。但是，依靠现有覆盖方法实现远距离覆盖存在一些问题。

首先，从时间角度看，SCDMA系统是时分双工(TDD)的无线通信系统，其覆盖距离主要受限于上下行帧之间保护时隙的大小，即覆盖距离＝保护时隙×电磁波传播速度。SCDMA系统的上下行帧之间共有390.625微秒的保护时间，对应传播距离约为117km，由于SCDMA终端发射信号的时间点是以收到的基站下行同步头同步信号1(SYNC1)为基准计算的，因此，这个距离对应上、下行信号延迟时间之和，忽略终端射频收、发开关转换时间，理论上覆盖半径最大为58.5km。

由于终端接收完空中信号后，还需要完成解调、计算接收信噪比、待发射信号的调制、各处理模块间通信等处理，因此，在终端接收完成和打开发射之间，必须留有时间余量。仅以每次接收完最后一个符号后的解调和信噪比计算为例，就需要执行6000条以上指令。如果以目前SCDMA主流终端工作频率114.68MHz计算，则处理时间至少需要58微秒(对应8.7km覆盖半径)以上。考虑到这些时间开销，SCDMA终端要想达到55km覆盖半径的范围，必须使用新的方法。

其次，从SCDMA无线基站的角度看，SWAP信令中表示终端上发同步头时间偏移的变量SS用11个比特(bit)表示，其中1bit是符号位，因此SS的范围是[-1024，1023]，SS的精度是1/16码片(chip)，因此SS可以表示的范围是4个符号(symbol)，折合46.8km，显然也不能达到55km的范围。为了兼容旧的终端，信令帧结构不能更改，SS的精度也无法更改，从这个角度看，要实现远距离的覆盖，必须提出新的方法。

第三，从帧结构看，参照附图3可以知道，SCDMA终端在接入码道需要上发SYNC1，在业务码道需要上发同步信号2(SYNC2)。基站收到0km处终端上发SYNC1(在图3中用SYNC1(0km)表示)对齐基站同步搜索范围最左侧，则该终端在55km远处上发的同步头已经超出同步搜索窗，干扰了其后的SYNC2。由此，为了不干扰SYNC2，终端只能在23.4km内发射。从这个角度看，要实现远距离的覆盖，也必须提出新的方法。

应当注意的是，基站目前的软件支持两个符号的同步搜索范围，为了本技术的实施，实际实现时，基站软件应升级到支持3个符号以上的同步头搜索范围，即SS从[-512，511]升级到[-1024，511]以上。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种将基站覆盖范围分为远区和近区，通过升级SCDMA终端软件，使得终端通过在两个不同的时间点上发同步头，尝试出自己距离基站的远近范围，从而实现远距离覆盖的方法。

本方法主要包括以下几个步骤：

(1)终端根据基站搜索同步窗口的大小，兼顾基站保护时隙大小及终端自身的处理能力进行距离分区，确定距离模式。

将基站覆盖范围分为两个区域，距基站较近的区域为近区A，用a表示近区A的范围；而距基站较远的区域为远区B，用b表示远区B的范围；该近区A和远区B的划分标准为：

0<a<X，

$\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C<b<\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C+X,$

$\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C\&le;X,$

其中，X是基站同步搜索窗口对应的传输距离，C为电磁波传播速度，定义PT时间为终端接收完成到开始发射之间的等待及处理时间，PT1为终端处于近区时的PT时间，PT2为终端处于远区时的PT时间。当 $\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C=X$ 时，覆盖范围达到2X。

(2)终端判断自己所处的位置，查找距离模式，终端选择与实际距离模式相对应的等待时间PT进行发射，其中PT为终端接收完成到开始发射之间的等待及处理时间。

在开机后，终端需要通过尝试判断自己距离基站的远近，以确定自己处于基站的哪个距离范围内，并从而确定在哪个PT发射前等待时间后发射。终端查找距离的方法是采用由远及近的尝试方法。具体方法如下：

终端首先假设自己位于基站远区，在PT2发射前等待时间发射SYNC1，如果能被基站搜索窗内检测，则实际位于远区，每次接收完毕后固定等待PT2时间后发射，否则终端再假设自己位于近区，即在PT1等待时间发射SYNC1，如果能被基站搜索窗内检测，则实际位于近区，每次接收完毕后，固定等待PT1时间后发射，否则，进行超出服务区的处理。

如果终端假设自己位于远区而又确实位于基站的远区内，则SYNC1经过上行时延后会落在基站同步搜索窗内，基站可以检测到终端的尝试。如果终端实际位于近区，则PT2时间不够，SYNC1会在基站同步搜索窗之前到达，导致基站无法检测到终端尝试。

如果终端先假设自己位于近区而实际位于远区，则按PT1发射前等待时间上发的SYNC1会延时很大才到达基站，结果是SYNC1在基站同步搜索窗之后到达，这就干扰了SYNC2及其后的帧结构，影响其他终端上行通话质量。

终端一旦在假设的距离模式下将SYNC1成功上发到基站搜索窗内，基站可以识别终端，则认为终端找到了距离模式，从而确认自己当前位于基站的哪个分区内。

(3)在步骤(2)所确定的距离模式下，终端判断自己能否与基站正常通信，即终端能否检测到基站对其上发同步头的应答，如果终端能与基站进行正常通信则执行步骤(4)，如果终端不能与基站进行正常通信则重复执行步骤(2)，直到终端找到可以保证其与基站间正常通信的距离模式为止。

(4)终端保持该距离模式，与基站进行通信。

终端选择与实际距离模式相对应的等待时间PT进行发射，即在近区时等待PT1时长，在远区等待PT2时长，远区等待时间比近区等待时间短T，使得分别位于近区和远区的、相距为R的两个终端的上行接入信号在同一时间到达基站，其中R＝T×C，R越大覆盖范围越大。

由于终端移动过程中，可能移出已经确认的距离模式，这样，原来的等待时间不再合适，如果不及时更改，则终端将与基站失去联络。为了解决这个问题，本方法进而还包括对终端丢失距离模式后的处理方法：终端采用与基站信号同步的方式保持联系，如果终端移出已经确认的距离模式，则其上发的同步头无法被基站检测到，当这种情况持续超过一定的时间，则终端重新查找距离模式，具体方法与前面叙述的终端查找距离方法相同。

通过上述步骤，本方法在不调整帧结构及保护时隙大小的情况下，可以将原有系统的覆盖距离扩大，满足远距离覆盖的要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1是根据本发明的实现远距离覆盖方法的流程图；

图2是根据本发明的方法中判断终端所处位置，查找并确定距离模式的流程图；

图3是基站距离分区对基站覆盖范围影响的示意图；

图4是基站覆盖范围内不同距离终端登陆位置的示意图。

具体实施方式

下面参照附图，说明在SCDMA系统中，通过本方法实现SCDMA基站远距离覆盖的方案。

参照附图1，终端首先根据基站搜索同步窗口的大小，兼顾基站保护时隙大小及终端自身的处理能力进行距离分区，确定距离模式。在本例中，将基站覆盖范围分为两个区域，距基站较近的区域为近区A，用a表示近区A的范围；而距基站较远的区域为远区B，用b表示远区B的范围；该近区A和远区B的划分标准为：

0<a<X，

$\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C<b<\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C+X,$

$\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C\&le;X,$

其中，X是基站同步搜索窗口对应的传输距离，C为电磁波传播速度，定义PT时间为终端接收完成到开始发射之间的等待及处理时间，PT1为终端处于近区时的PT时间，PT2为终端处于远区时的PT时间。

接下来，终端判断自己所处的位置，查找距离模式。参照附图2，在开机后，终端需要通过尝试判断自己距离基站的远近，以确定自己处于基站的哪个距离范围内，并从而确定在哪个PT发射前等待时间后发射。终端查找距离的方法是采用由远及近的尝试方法。具体方法如下：

终端首先假设自己位于基站远区，在PT2发射前等待时间发射SYNC1，如果能被基站搜索窗内检测，则实际位于远区，每次接收完毕后固定等待PT2时间后发射，否则终端再假设自己位于近区，即在PT1等待时间发射SYNC1，如果能被基站搜索窗内检测，则实际位于近区，每次接收完毕后，固定等待PT1时间后发射，否则，进行超出服务区的处理。

如果终端假设自己位于远区而又确实位于基站的远区内，则SYNC1经过上行时延后会落在基站同步搜索窗内，基站可以检测到终端的尝试。如果终端实际位于近区，则PT2时间不够，SYNC1会在基站同步搜索窗之前到达，导致基站无法检测到终端尝试。

如果终端先假设自己位于近区而实际位于远区，则按PT1发射前等待时间上发的SYNC1会延时很大才到达基站，结果是SYNC1在基站同步搜索窗之后到达，这就干扰了SYNC2及其后的帧结构，影响其他终端上行通话质量。

终端一旦在假设的距离模式下将SYNC1成功上发到基站搜索窗内，基站可以识别终端，则认为终端找到了距离模式，从而确认自己当前位于基站的哪个分区内。

参照附图1，在查找到自己的距离模式后，终端判断自己能否与基站正常通信，即终端能否检测到基站对其上发同步头的应答，如果终端能与基站进行正常通信则保持该距离模式与基站进行通信，如果终端不能与基站进行正常通信则重复查找距离模式，直到终端找到可以保证其与基站间正常通信的距离模式为止。

由于终端移动过程中，可能移出已经确认的距离模式，这样，原来的等待时间不再合适，如果不及时更改，则终端将与基站失去联络。为了解决这个问题，优选实施方案进而还包括对终端丢失距离模式后的处理方法：终端采用与基站信号同步的方式保持联系，如果终端移出已经确认的距离模式，则其上发的同步头无法被基站检测到，当这种情况持续超过一定的时间，则终端采用图2所示的查找距离方法重新查找距离模式。

现在参照附图4，从图中可以看出。55km的基站覆盖范围被分为两个区域：小于24km(近区)和大于24km(远区)。终端有两个发SYNC1的默认时间点，分别对应24km内与24km外。两个默认时间点相差24km范围，合160us，即：PT2比PT1提前160us。对24km以外的用户，在PT2时刻发SYNC1；而24km内的用户，在PT1时刻发SYNC1。这样，对于55km的终端，发给基站的SYNC1等效于31km处终端的SYNC1的位置。

实际上，在55km处，终端上发的SYNC1对于SYNC2还是有部分干扰的。这是因为SYNC1已经延时到了SYNC2的第一个符号时间内。但是，考虑到SYNC1只是用于与基站进行第一次联络时有用，发射次数非常有限，而且处于如此远距离的用户数量所占比例也很小，故可以忽略其对SYNC2的干扰。

24km大约为2.048个Symbol对应的范围，这样基站如果同步搜索范围增大到3个Symbol，可以覆盖35.1km的范围，SS表示范围为(-2～+1个Symbol)。因此，该方案在不调整帧结构及保护时隙大小的情况下，将原有系统的覆盖距离扩大到55km。

Claims (8)

1.一种SCDMA无线通信系统实现远距离覆盖的方法，其特征在于，该方法主要包括以下几个步骤：

(1)终端进行距离分区，确定距离模式；

(2)终端判断自己所处的位置，查找距离模式，终端选择与实际距离模式相对应的等待时间PT进行发射，其中PT为终端接收完成到开始发射之间的等待及处理时间；

(3)在该距离模式下，终端判断自己能否与基站正常通信，如果终端能与基站进行正常通信则执行步骤(4)，如果终端不能与基站进行正常通信则重复执行步骤(2)，直到终端找到可以保证其与基站间正常通信的距离模式为止；

(4)终端保持该距离模式，与基站进行通信。

2.如权利要求1所述的远距离覆盖方法，其特征在于，在确定终端距离模式之后，终端采用与基站信号同步的方式保持联系，如果终端移出已经确认的距离模式，其上发的同步头无法被基站检测到，终端不能与基站进行正常通信，则终端进行丢失距离模式后的处理，即当这种情况持续超过一定的时间，终端重新查找距离模式。

3.如权利要求1或2所述的远距离覆盖方法，其特征在于，步骤(1)中所述的距离分区是终端根据基站搜索同步窗口的大小，兼顾基站保护时隙大小及终端自身的处理能力将基站覆盖范围分为两个区域：距基站较近的区域为近区A，用a表示近区A的范围；而距基站较远的区域为远区B，用b表示远区B的范围；该近区A和远区B的划分标准为：

0<a<X，

$\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C<b<\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C+X,$

$\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C\&le;X,$

其中，X是基站同步搜索窗口对应的传输距离，C为电磁波传播速度，PT1为终端处于近区时的PT时间，PT2为终端处于远区时的PT时间；当 $\frac{\mathrm{PT}1-\mathrm{PT}2}{2}\&times;C=X$ 时覆盖范围达到2X。

4.如权利要求3所述的远距离覆盖方法，其特征在于，所述的基站同步搜索窗口对应的传输距离X可以为35.1km。

5.如权利要求1或2所述的远距离覆盖方法，其特征在于，终端查找距离模式的方法是采用由远及近的尝试方法。

6.如权利要求1或2所述的远距离覆盖方法，其特征在于，终端查找距离模式进而包括以下步骤：

终端首先假设自己位于基站远区，在PT2等待时间发射同步信号1，如果能被基站搜索窗内检测，则实际位于远区，每次接收完毕后固定等待PT2时间后发射；否则终端再假设自己位于近区，在接收完毕后等待PT1时间后发射同步信号1，如果能被基站搜索窗内检测，则实际位于近区，每次接收完毕后固定等待PT1时间后发射，否则，进行终端超出服务区的处理。

7.如权利要求6所述的远距离覆盖方法，其特征在于，所述的基站搜索窗至少为3个符号。

8.如权利要求1或2所述的远距离覆盖方法，其特征在于，步骤(4)中所述的终端选择与实际距离模式相对应的等待时间PT进行发射，即在近区时等待PT1时长，在远区等待PT2时长，远区等待时间比近区等待时间短T，使得分别位于近区和远区的、相距为R的两个终端的上行接入信号在同一时间到达基站，其中R＝T×C，C为电磁波传播速度。

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