CN100550668C - 一种实现多小区接入前导检测资源复用的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种实现多小区接入前导检测资源复用的方法和装置，该方法包括步骤：同时获得多个小区的基带信号；在分配的任一小区接入子信道的开始时刻，选择该小区的基带信号进行小区覆盖半径范围内的匹配相关；当检测到该小区用户设备发送前导信号后，选择该小区的捕获指示信道向用户设备发送捕获指示信息；接收解调该用户设备发送的消息信号；该装置包括前导检测模块，消息解调处理模块以及前导检测判决/参数控制模块，前导检测判决/参数控制模块控制前导检测模块进行小区覆盖半径范围内的匹配相关，并确认检测到用户设备发送的前导信号后，选择小区的捕获指示信道发送相应的捕获指示信息，并且控制消息解调处理模块接收解调该用户设备发送的消息信号。

Description

一种实现多小区接入前导检测资源复用的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及一种WCDMA系统中实现多小区大范围覆盖的接入前导检测资源复用的方法和装置。

背景技术

WCDMA(Wide-band Code Division Multiple Access，宽带码分多址)系统中上行定义了2种基本物理信道：专用物理信道(包括专用物理数据信道和专用物理控制信道)；物理随机接入信道。

其中，物理随机接入信道(PRACH，Physical Random Access Channel)用于UE(User Equipment，用户设备，一般为移动终端)向基站传输随机接入信息。如图1所示，上行PRACH信道包括Preamble(前导)和Message(消息)两个部分，UE在一定的接入时隙发送4096chip的前导信号，其采用功率爬坡的方式，以设定的最小时间间隔，在系统分配的上行接入时隙继续发送前导信号，基站检测到前导信号后会通过AICH信道(Acquisition IndicatorChannel，捕获指示信道)发送捕获确认AI(Acquisition Indicator，捕获指示)信息，一般情况下，UE接收到基站的AI信息或者达到系统设定的最大发送次数后停止发送前导信号，UE得到基站的确认后，将在一定的时刻，继续发送10ms或者20ms的消息部分，完成一次PRACH信道发送过程。

但是，UE是否发送PRACH信道的前导信号，对于WCDMA系统而言是未知的，系统定义了上行接入时隙定时，并给小区中不同服务等级的UE分配了一定的接入子信道集，系统会在一定的上行接入子信道的时间里，定时检测是否有UE发送的前导信号。

上行接入时隙占用5120chip(1chip＝10ms的1/38400)的时间，是WCDMA系统中通用时隙的两倍，每个上行20ms接入帧分为15个上行接入时隙，序号定义从0到14；而接入子信道和上行接入时隙在时间上是重合的，只是有不同的定义和序号，12个接入子信道序号定义从0到11，如图2所示，显示了上行接入时隙和接入子信道的对应关系，这种对应关系以4个上行20ms接入帧为周期进行重复。

WCDMA系统通过扰码来区分信道，每个小区采用不同的接入扰码，每个小区都可以使用12个接入子信道，接入前导信号中通过16个正交的Signature(签名)来区分UE，小区中不同UE发送前导信号通过签名和接入子信道的随机选择来减少冲突发生的可能性。

一个基站如果支持3个小区，为减少下行信道突发干扰的叠加，3小区下行发送信号存在定时差别，例如相对定时差分别为0chip，256chip和512chip，相应的上行接入时隙的定时关系也存在这样的差别，系统需要检测3个小区所有接入前导信号，并解调相应的消息信号，从而保证所有小区中UE发送数据的正确接收。

UE发送上行帧是以其接收系统下行帧同步为参考进行定时发送的，由于系统没有UE相对位置的先验信息，因此系统检测前导信号时需要考虑双倍的搜索时延，当小区覆盖半径为10km时，对应256chip的搜索范围；如果需要覆盖半径为200km的小区时，则接入前导检测需要匹配5120chip相位的信号。

如图3所示，现有技术中通用的多小区接入前导信号检测和解调的实现方案为：基站对各小区接入前导信号独立处理，各小区的接入子信道独立分配，每个上行接入时隙都可能同时检测到每个小区的接入前导信号：前导信号经匹配相关输出多径信息，前导检测判决后，输出各小区检测的AI信息，基站再根据前导搜索的有效多径，控制接收UE发送的相应的消息信号。

现有技术存在的缺点是：

如果WCDMA系统为不同小区前导信号搜索的配置资源是完全独立的，则需要为每个小区预留搜索资源，采用匹配滤波器检测，所消耗的硬件资源是巨大的，从系统设计而言，是不可接受的。

如果WCDMA系统共享搜索资源，用同一套相关器资源来匹配不同小区的接入信号，同一个上行接入时隙的时间里处理多个小区时，需要存储多个小区的接收数据。

如图4所示，一个上行接入时隙的前导信号4096chip后，需要开始进行第一个小区接收前导信号的匹配相关，完成第一个小区所有搜索相位后，进行第二个小区接收前导信号的匹配相关，完成第二个小区所有搜索相位后，进行第三个小区的相应处理；由于系统设定上行接入时隙定时的关系，3个小区连续处理的总时间不超过5120chip，而第一个小区处理结束时间即为搜索相位时间，同时还要考虑不同小区上行接入时隙定时差别，因此，当小区半径超过一定范围时，系统根本无法同时检测3个小区的接入前导信号。

另外，处理第一个小区时，需要存储第二和第三个小区先前的接收前导信号，处理第二个小区时，需要存储第三个小区先前的接收前导信号，随着小区搜索范围增大时，存储资源需求也同步增大。因此，现有技术中对于支持小区覆盖半径比较大时，要么需要预留足够的存储资源，要么根本不能支持3个小区接入前导检测的同时处理。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种多小区接入前导检测资源复用的方法和装置，以解决现有技术中多小区接入前导信号检测和解调的实现方案存在的不足，能够在硬件资源基本不变的情况下，实现接入前导搜索和消息解调资源在多小区接入信号处理之间的共享。

为实现本发明的目的，本发明提供一种实现多小区接入前导检测资源复用的方法，包括如下步骤：

A、同时获得多个小区的基带信号；

B、在分配的任一小区接入子信道的开始时刻，选择该小区的基带信号，配置相应的用于前导检测的接入扰码信息并进行小区覆盖半径范围内的匹配相关；

C、当检测到该小区用户设备发送前导信号后，选择该小区的捕获指示信道向用户设备发送捕获指示信息；

D、选择该小区的基带信号，按照该用户设备的信号发送时序，接收解调该用户设备发送的消息信号。

步骤B所述的分配的任一小区接入子信道包括：间断分配的任一小区接入子信道或者连续分配的任一小区接入子信道。

所述的步骤B具体为：在分配的任一小区接入子信道的开始时刻，选择该小区的基带信号，并配置相应的用于前导检测的接入扰码信息，利用硬件搜索匹配资源进行小区覆盖半径范围内的匹配相关。

所述的步骤B还包括：在所述匹配相关之后，获得该小区的多径信息。

所述的步骤D之前还包括：检测所述多径信息，获得有效多径信息。

所述的步骤D还包括：在所述接收解调该用户设备发送的消息信号之前，配置用于消息解调的该小区的接入扰码信息和所述检测获得的有效多径信息。

本发明还提供一种实现多小区接入前导检测资源复用的装置，包括前导检测模块，消息解调处理模块以及前导检测判决和参数控制模块：

所述前导检测模块，用于进行小区覆盖半径范围内的匹配相关，并在匹配相关后，向所述的前导检测判决和参数控制模块输出多径信息；

所述消息解调处理模块，用于选择输入其中的小区的基带信号，按照用户设备的信号发送时序，接收解调该用户设备发送的消息信号；

所述前导检测判决和参数控制模块，用于控制所述前导检测模块进行小区覆盖半径范围内的匹配相关，并确认检测到用户设备发送的前导信号后，选择小区的捕获指示信道发送相应的捕获指示信息，并且控制消息解调处理模块接收解调该用户设备发送的消息信号。

所述前导检测判决和参数控制模块控制所述前导检测模块进行小区覆盖半径范围内的匹配相关具体为：

所述前导检测判决和参数控制模块向前导检测模块发送控制命令，通过所述前导检测模块选择小区的基带信号，并配置该小区的接入扰码信息，利用硬件搜索匹配资源进行该小区覆盖半径范围内的匹配相关。

所述前导检测判决和参数控制模块控制所述消息解调处理模块接收解调该用户设备发送的消息信号具体为：

所述前导检测判决和参数控制模块向所述消息解调处理模块配置小区的接入扰码信息和所述前导检测模块检测到的有效多径信息，通过所述消息解调处理模块选择小区基带信号，按照用户设备的信号发送时序，接收解调该用户设备发送的消息信号。

实施本发明，具有如下有益效果：

1.本发明采用为不同的小区分配不同接入子信道，通过搜索匹配等硬件资源的时分复用，利用相同的硬件，实现不同小区接入前导信号的搜索；

2.本发明通过定时选择不同小区的基带信号进行处理和随机配置接入扰码信息，使接入前导搜索和消息解调资源在多小区接入信号处理之间共享；

3.本发明中，在不同的时刻处理不同小区的信号，可以节省其它小区接入信号的实时存储资源；

4.本发明中提供了一种间断分配不同小区接入子信道的方法，使得系统可以同时配置3个小区都达到半径200km的搜索范围。

附图说明

图1是随机接入物理信道发送示意图；

图2是上行接入时隙和接入子信道的对应关系图；

图3是现有技术中多小区接入前导信号检测、解调示意图；

图4是现有技术中多小区接入前导信号检测、解调之处理时延示意图；

图5是本发明的间断分配接入子信道示意图；

图6是本发明的实现多小区接入前导检测资源复用的方法的原理框图；

图7是本发明的实现多小区接入前导检测资源复用的方法的流程图；

图8是本发明的间断分配接入子信道的多小区信号接入时序示意图；

图9是本发明的连续分配接入子信道示意图；

图10是本发明的连续分配接入子信道的多小区信号接入时序示意图。

具体实施方式

本发明提供一种实现多小区接入前导检测资源复用的方法和装置，在本发明的方法中，采用了一种新的接入子信道分配方法，如图5所示，12个接入子信道被间接分配给一个基站的不同小区，图中假设一个基站有3个小区，不同阴影表示为不同小区分配的接入子信道：12个接入子信道中分配6个供小区接入使用，每个小区分配2个接入子信道，对于接入信道的容量而言，特别是对于需要大范围覆盖的多个小区时，该种分配方法是足够的。

如图6中所示，本发明的装置位于基站侧，包括三个重要部分：

前导检测模块、消息解调处理模块以及前导检测判决/参数控制模块；

其中，前导检测模块和消息解调处理模块虽然是各自独立的功能模块，但并不排除其二者共享用于搜索匹配的硬件资源；前导检测模块和消息解调处理模块被图6中所示的3个小区(Cell0、Cell1、Cell2)共享，同时输入经过射频处理后的3个小区的基带信号。

下面，参阅图7，通过本发明实现多小区接入前导检测资源复用的方法的详细步骤，并结合本发明的装置，对本发明做进一步描述如下：

步骤(701)、3个小区的基带信号同时输入具有前导检测模块和消息解调处理模块的硬件资源；

步骤(702)、根据本发明的接入子信道的分配方法，在分配的各小区接入子信道的开始时刻，以Cell0的第一个接入子信道为例(图5中反斜线表示)，前导检测判决/参数控制模块向前导检测模块发送控制命令，通过其选择步骤(701)中输入的Cell0小区的基带信号，随机配置Cell0小区相应的接入扰码信息，利用硬件搜索匹配资源进行小区覆盖半径范围内的匹配相关；

步骤(703)、匹配相关后，前导检测模块向前导检测判决/参数控制模块输出Cell0小区的多径信息；

步骤(704)、前导检测判决/参数控制模块确认检测到该小区UE发送的前导信号后，选择Cell0的小区AICH信道向UE发送相应的AI信息；

步骤(705)、位于Cell0中的UE接收到AI信息后，将在随后发送相应的消息信号；

步骤(706)、前导检测判决/参数控制模块向消息解调处理模块配置Cell0的接入扰码信息，以及配置前导检测模块检测到的Cell0小区的有效多径信息，通过消息解调处理模块选择Cell0的小区基带信号，按照UE的信号发送时序，接收解调该UE发送的消息信号。

通过上述步骤即可完成一个小区的接入前导信号的检测、匹配相关及随后的消息信号的接收；

参阅图8，由于空了一个接入时隙，系统在每个小区的上行接入子信道开始时刻准确地配置该小区信号进行前导信号检测，当不同小区上行接入时隙定时完全对齐时，一个小区接入前导检测的最大范围达到5120chip(即200km)，到下一个小区信号的接收仍有1024chip的时间，即使不同小区下行发送定时差别为512chip时，对于系统接入前导匹配资源的选择切换控制，仍有512chip的时间余量，因此对于不同小区间的处理/切换时间上是足够的。

在不同小区分配的接入子信道内，通过前导检测判决/参数控制模块的控制，选择不同小区的基带信号进行上述处理，则可以实现接入前导检测资源的复用，且各小区之间互不干扰。

另外，本发明中不限定上述3个小区的接入前导检测资源复用的资源共享方式，如果系统中为2小区设置，则根据本发明的思想，可以间断分配12个上行接入子信道给2个小区，每个小区被分配3个接入子信道；

同时，如图9所示，本发明中也可以采用连续分配接入子信道的资源共享方式。如图10所示，系统在每个小区的上行接入子信道开始时刻准确地配置该小区信号进行前导信号检测，当不同小区上行接入时隙定时完全对齐时，一个小区接入前导检测的最大范围达到1024chip，虽然这样会减小小区的搜索范围，但在有效的时间内实现了更多次小区的前导信号检测，在资源共享的利用效率上具有一些优势。

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。

Claims (9)

1.一种实现多小区接入前导检测资源复用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、同时获得多个小区的基带信号；

B、在分配的任一小区接入子信道的开始时刻，选择该小区的基带信号，配置相应的用于前导检测的接入扰码信息并进行小区覆盖半径范围内的匹配相关；

C、当检测到该小区用户设备发送前导信号后，选择该小区的捕获指示信道向用户设备发送捕获指示信息；

D、选择该小区的基带信号，按照该用户设备的信号发送时序，接收解调该用户设备发送的消息信号。

2.根据权利要求1所述的实现多小区接入前导检测资源复用的方法，其特征在于，步骤B所述的分配的任一小区接入子信道包括：间断分配的任一小区接入子信道或者连续分配的任一小区接入子信道。

3.根据权利要求1所述的实现多小区接入前导检测资源复用的方法，其特征在于，所述的步骤B具体为：在分配的任一小区接入子信道的开始时刻，选择该小区的基带信号，并配置相应的用于前导检测的接入扰码信息，利用硬件搜索匹配资源进行小区覆盖半径范围内的匹配相关。

4.根据权利要求1所述的实现多小区接入前导检测资源复用的方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：在所述匹配相关之后，获得该小区的多径信息。

5.根据权利要求4所述的实现多小区接入前导检测资源复用的方法，其特征在于，所述的步骤D之前还包括：检测所述多径信息，获得有效多径信息。

6.根据权利要求5所述的实现多小区接入前导检测资源复用的方法，其特征在于，所述的步骤D还包括：在所述接收解调该用户设备发送的消息信号之前，配置用于消息解调的该小区的接入扰码信息和所述检测获得的有效多径信息。

7.一种实现多小区接入前导检测资源复用的装置，其特征在于，包括前导检测模块，消息解调处理模块以及前导检测判决和参数控制模块：

所述前导检测模块，用于进行小区覆盖半径范围内的匹配相关，并在匹配相关后，向所述的前导检测判决和参数控制模块输出多径信息；

所述消息解调处理模块，用于选择输入其中的小区的基带信号，按照用户设备的信号发送时序，接收解调该用户设备发送的消息信号；

所述前导检测判决和参数控制模块，用于控制所述前导检测模块进行小区覆盖半径范围内的匹配相关，并确认检测到用户设备发送的前导信号后，选择小区的捕获指示信道发送相应的捕获指示信息，并且控制消息解调处理模块接收解调该用户设备发送的消息信号。

8.根据权利要求7所述的实现多小区接入前导检测资源复用的装置，其特征在于，所述前导检测判决和参数控制模块控制所述前导检测模块进行小区覆盖半径范围内的匹配相关具体为：

所述前导检测判决和参数控制模块向前导检测模块发送控制命令，通过所述前导检测模块选择小区的基带信号，并配置该小区的接入扰码信息，利用硬件搜索匹配资源进行该小区覆盖半径范围内的匹配相关。

9.根据权利要求7所述的实现多小区接入前导检测资源复用的装置，其特征在于，所述前导检测判决和参数控制模块控制所述消息解调处理模块接收解调该用户设备发送的消息信号具体为：

所述前导检测判决和参数控制模块向所述消息解调处理模块配置小区的接入扰码信息和所述前导检测模块检测到的有效多径信息，通过所述消息解调处理模块选择小区基带信号，按照用户设备的信号发送时序，接收解调该用户设备发送的消息信号。

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