CN101309109B - Tdd系统的物理随机接入信道到物理资源的映射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，包括以下步骤：对于PRACH配制索引为13，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第一个半帧的第三个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧。本发明能够使需要同一基站处理PRACH在时间上均匀分布，同时还能够最大限度的降低第二类PRACH的小区间干扰的效果。

Description

TDD系统的物理随机接入信道到物理资源的映射方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及TDD系统的物理随机接入信道到物理资源的映射方法。

背景技术

LTE系统TDD(Time Division Duplex，时分双工)模式的帧结构如图1所示。在这种帧结构中，一个10ms(307200Ts，1ms＝30720Ts)的无线帧被分成两个半帧，每个半帧长5ms(153600Ts)，包含8个长度为0.5ms的普通时隙，及三个特殊时隙，即DwPTS(Downlink Pilot Time Slot，下行导频时隙)、GP(Guard Period，保护间隔)及UpPTS(Uplink Pilot Time Slot，上行导频时隙)，且这三个特殊时隙长度之和为1ms(30720Ts)。子帧1始终由三个特殊时隙组成；当10ms内有2个下行到上行转换点时，子帧6由三个特殊时隙组成，其它情况下，子帧6只包含DwPTS(这时DwPTS长度为1ms)。其它子帧由2个普通时隙组成。

在上述帧结构中，子帧0、5及DwPTS始终用于下行传输，子帧2及UpPTS始终用于上行传输。当10ms内有2个下行到上行转换点的时候，子帧7也用于上行传输。其它子帧由上、下行配置来决定是用于上行传输，还是用于下行传输。目前的上、下行配置集合如表1所示，共有7种上、下行配置，其中D表示用于下行传输的子帧、U表示用于上行传输的子帧、S表示特殊子帧，包含了DwPTS、GP及UpPTS。在实际系统中，基站通过信令将当前系统使用的上、下行配置通知给手机。例如，如果当前系统使用上、下行配置6，则帧结构如图2所示。

表1上、下行配置集合

                                           Subframe number

Configuration  Switch-point periodicity

                                           0  1  2  3  4  5  6  7  8  9

0              5ms                         D  S  U  U  U  D  S  U  U  U

1              5ms                         D  S  U  U  D  D  S  U  U  D

2              5ms                         D  S  U  D  D  D  S  U  D  D

3              10ms                        D  S  U  U  U  D  D  D  D  D

4              10ms                        D  S  U  U  D  D  D  D  D  D

5              10ms                        D  S  U  D  D  D  D  D  D  D

6              5ms                         D  S  U  U  U  D  S  U  U  D

物理随机接入信道(PRACH，Physical Random Access CHannel)的结构如图3所示。preamble(前导)由CP和Sequence两部分组成，不同的preamble format(前导格式)意味着不同的CP和/或Sequence长度。目前LTE系统TDD模式支持的preamble format种类如表2所示。

表2前导格式

Preamble format               T_CP           T_SEQ

0                             3168·T_s     24576·T_s

1                             21024·T_s     24576·T_s

21                            6240·T_s      2·24576·T_s

3                             21024·T_s     2·24576·T_s

4

                              448·T_s       4096·T_s

(frame structure type 2 only)

上述前导格式中，preamble format 0～3在普通上行子帧中传输，preamble format 4在UpPTS内传输。

●preamble format 0在一个普通上行子帧内传输；

●preamble format 1、2在两个普通上行子帧内传输；

●preamble format 3在三个普通上行子帧内传输；

●preamble format 4在UpPTS内传输(起始位置在UpPTS的末尾处提前5158Ts位置上发送)

在频域，上述各种PRACH都占6个RB(Resource Block)，每个RB包含12个子载波，每个子载波的带宽为15kHz。

对于LTE系统的TDD模式，手机通过以下步骤接入系统：

●通过下行同步信号完成下行同步，这时手机已可以接收下行信号；

●解调广播信道获得PRACH的配置索引及其它参数

■通过配置索引，手机可以获得PRACH的密度、发送位置、信道格式(即preamble format，见表2)及版本号(即格式及密度相同，但发送位置不同的配置)信息，这些信息可以是隐式的，或是显式的通过；

■其它参数还包括产生PRACH序列的根序列索引、循环移位步长、高/低速指示及开环功率控制参数。

●最后通过PRACH完成上行同步，建立与基站的连接。

每个PRACH的配置索引都对应着一套配置参数的组合，这些参数包括：PRACH格式(preamble format，见表2)、密度及各个PRACH在时域的发送位置。配置索引的数目，即PRACH的配置数目与信令开销相关，不能超过64种。

在实现本发明过程中，发明人发现在现有技术中PRACH的映射方法不合理，使得PRACH的密度范围不合理，导致UE在上行接入时的冲突概率较高。同时，还使同一小区内及同一基站管理的各小区的PRACH在时间上不均匀，使得基站的瞬时处理负载可能较高。

发明内容

本发明旨在提供一种用于发送物理随机接入信道的映射方法，以解决上述的PRACH映射不合理的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，包括以下步骤：对于PRACH配制索引为13，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第一个半帧的第三个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧。

优选的，该映射方法还包括：4个PRACH的起始位置都设置为相应各上行子帧的起始位置处。

优选的，该映射方法还包括：4个PRACH的频域位置索引都设置为0。

在本发明的实施例中，还提供了一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，包括以下步骤：对于PRACH配制索引为14，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧。

优选的，该映射方法还包括：4个PRACH的起始位置都设置为相应各上行子帧的起始位置处。

优选的，该映射方法还包括：4个PRACH的频域位置索引都设置为0。

在本发明的实施例中，还提供了一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，包括以下步骤：编制映射表，其中规定特定PRACH配置索引在特定UL/DL配置下的映射位置，映射位置包括：同一时域位置上的各个PRACH信道的频域索引，以及PRACH的无线帧位置、无线帧内的半帧位置，以及半帧内的UpPTS或普通上行子帧位置；或者，在以上内容的基础上，映射表还可以包含PRACH配置索引与PRACH格式的映射信息；按照映射表将PRACH映射到映射位置的物理资源上，其中，在映射表中加入以下映射位置：A)对于PRACH配制索引为13，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第一个半帧的第三个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧；B)对于PRACH配制索引为14，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧。

优选的，该映射方法还包括：对于特定PRACH配置索引，当映射表的四元组中第二项为0时，设置此PRACH配置索引对应的密度或此PRACH配置索引与此上、下行时隙配置的组合对应的密度为此PRACH配置索引与各个上、下行时隙配置的组合中未标识为N/A的任意一个组合内四元组的数量/10ms；对于特定PRACH配置索引，当映射表的四元组中第二项不为0时，设置此PRACH配置索引对应的密度或此PRACH配置索引与各个上、下行时隙配置的组合中未标识为N/A的任意一个组合对应的密度为0.5PRACH/10ms。

优选的，该映射方法还包括：对于特定PRACH配置索引，为包括配置在内的N个密度相同且PRACH的格式也相同的PRACH配置根据PRACH配置索引由小到大或由大到小分配版本号0，1，...，N-1。

上述实施例的物理随机接入信道的映射方法因为映射中考虑了密度和版本号因素，所以克服了同一基站处理PRACH在时间上分布不均匀等问题，进而达到了能够使需要同一基站处理PRACH在时间上均匀分布，同时还能够最大限度地降低第二类PRACH的小区间干扰的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了LTE系统TDD模式的帧结构；

图2示出了上下行配置6的帧结构；

图3示出了PRACH的结构；

图4示出了根据本发明实施例的PRACH到物理资源的映射方法的流程图；

图5示出了实施例一中PRACH的发送位置；

图6示出了实施例二中PRACH的发送位置。

具体实施方式

下面将结合实施例，来详细说明本发明。

本发明的实施例提供了一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，包括以下步骤：

对于PRACH配制索引为13，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为

每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；

每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；

每个无线帧的第一个半帧的第三个上行子帧；

每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧。

优选的，该映射方法还包括：4个PRACH的起始位置都设置为相应各上行子帧的起始位置处。

优选的，该映射方法还包括：4个PRACH的频域位置索引都设置为0。

该映射方法因为映射中考虑了密度和版本号因素，所以克服了同一基站处理PRACH在时间上分布不均匀等问题，进而达到了能够使需要同一基站处理PRACH在时间上均匀分布，同时还能够最大限度地降低第二类PRACH的小区间干扰的效果。

本发明的另一实施例提供了一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，包括以下步骤：

对于PRACH配制索引为14，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为

每个无线帧的第一个半帧的第二个上行子帧；

每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；

每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；

每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧。

优选的，该映射方法还包括：4个PRACH的起始位置都设置为相应各上行子帧的起始位置处。

优选的，该映射方法还包括：4个PRACH的频域位置索引都设置为0。

该映射方法因为映射中考虑了密度和版本号因素，所以克服了同一基站处理PRACH在时间上分布不均匀等问题，进而达到了能够使需要同一基站处理PRACH在时间上均匀分布，同时还能够最大限度地降低第二类PRACH的小区间干扰的效果。

图4示出了根据本发明实施例的PRACH的映射方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S10，编制映射表，其中规定特定PRACH配置索引在特定UL/DL配置下的映射位置，映射位置包括：同一时域位置上的各个PRACH信道的频域索引，以及PRACH的无线帧位置、无线帧内的半帧位置，以及半帧内的UpPTS或普通上行子帧位置；

步骤S20，按照映射表将PRACH映射到映射位置的物理资源上，

其中，在映射表中加入以下映射位置：

A)对于PRACH配制索引为13，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第一个半帧的第三个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧；

B)对于PRACH配制索引为14，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧；每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧；每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧。

优选的，编制PRACH的映射表的格式如下：

PRACH配置索引      UL/DL配置(0-6)

0-57               (f_RA，t_RA ⁰，t_RA ¹，t_RA ²)

上表中，PRACH配置索引(conf.Index)的值取0-57，上行/下行UL/DL配置取0-6，其定义见表1；四元组(f_RA，t_RA ⁰，t_RA ¹，t_RA ²)表示映射位置，其中，

f_RA表示对于时域位置相同的多个PRACH各自的索引；

t_RA ⁰表示PRACH所在的无线帧，其中， $t_{\mathrm{RA}}^0=\mathrm{0,1,2}$ 分别表示PRACH在每一个无线帧、在系统帧编号SFN为偶数的无线帧、在SFN为奇数的无线帧；

t_RA ¹表示PRACH所在的半帧，其中 $t_{\mathrm{RA}}^1=\mathrm{0,1}$ 分别表示PRACH在其所在的无线帧的第一个半帧、第二个半帧；

t_RA ²表示PRACH在其所在的半帧内的UpPTS上还是普通上行子帧上发送，并且，t_RA ²为^*，表示PRACH在UpPTS的结束位置处提前预设毫秒(例如，5158Ts)的位置上发送；t_RA ²为数字n，表示PRACH的起始位置在第n+1个上行子帧上；

(f_RA，t_RA ⁰，t_RA ¹，t_RA ²)为N/A，表示不使用的PRACH配置。

PRACH的发送位置由三部分组成，即无线帧位置、半帧位置及子帧位置，分别由t_RA ⁰、t_RA ¹、t_RA ²表示。

■无线帧位置t_RA ⁰指示了PRACH在哪个无线帧上。推荐 $t_{\mathrm{RA}}^0=\mathrm{0,1,2}$ 分别表示PRACH在每一个无线帧、SFN(SystemFrame Number，系统帧编号)为偶数的无线帧及SFN为奇数的无线帧；

■半帧位置t_RA ¹指示了PRACH在一个无线帧的哪个半帧上。推荐 $t_{\mathrm{RA}}^1=\mathrm{0,1}$ 分别表示一个无线帧的第一个及第二个半帧；

■子帧位置t_RA ²指示了PRACH在一个半帧内UpPTS上发送，还是在普通上行子帧上发送。

◆并且，对于在普通上行子帧上发送的PRACH还指示出了PRACH的起始位置在第几个上行子帧上，比如 $t_{\mathrm{RA}}^2=0$ 表示PRACH的起始位置在第一个上行子帧。

◆另外，在UpPTS上发送指的是在UpPTS的结束位置处提前α毫秒的位置上发送。α可以取5158Ts

■对于时域位置相同的多个PRACH，用f_RA表示他们的索引。假定时域位置相同的PRACH有F个，则0≤f_RA≤F-1

■根据PRACH配置索引及通信系统当前的上、下行时隙配置情况(如表1所示)查位置映射表确定PRACH的发送位置。在表中，每个四元组为(f_RA，t_RA ⁰，t_RA ¹，t_RA ²)

◆位置映射表可以为表3；或

◆位置映射表可以为表4；或

◆位置映射表可以为表5

注：t_RA ²为^*表示PRACH在UpPTS上发送；N/A表示不使用的PRACH配置。

表3

表4

表5

在以上的映射表中，前导格式(Preamble format)取0-4。值得注意的是，特定PRACH配置索引对应的前导格式不是必须的，所以表3、表4和表5对应地还可以是下面的表6、表7和表8。

表6

表7

表8

优选的，该映射方法还包括：对于PRACH配置索引x，当 $t_{\mathrm{RA}}^0=0$ 时，获取非N/A的四元组(f_RA，t_RA ⁰，t_RA ¹，t_RA ²)的数量作为PRACH配置索引x对应的密度或PRACH配置索引x与上、下行时隙配置y的组合对应的密度，即密度＝该数量/10ms；对于PRACH配置索引x，当 $t_{\mathrm{RA}}^0\≠0$ 时，设置PRACH配置索引x对应的密度或PRACH配置索引x与上、下行时隙配置y的组合对应的密度为0.5PRACH/10ms。

通过位置映射表(表3-8)，可以由PRACH配置索引确定每种PRACH配置中PRACH的格式(即preamble format)、密度及版本信息。

◆PRACH的格式信息可以直接由PRACH配置索引查表得到；

◆PRACH的密度信息可以由表中PRACH配置索引对应的各个上、下行时隙配置中的四元组(f_RA，t_RA ⁰，t_RA ¹，t_RA ²)的情况来确定；

●对于某个PRACH配置索引x，当 $t_{\mathrm{RA}}^0=0$ 时，非N/A的上、下行时隙配置y中四元组(f_RA，t_RA ⁰，t_RA ¹，t_RA ²)的数量D就是PRACH配置索引x对应的密度或PRACH配置索引x与上、下行时隙配置y的组合对应的密度(10ms内PRACH的数量为D)

●对于PRACH配置索引x，当 $t_{\mathrm{RA}}^0\≠0$ 时，这个PRACH配置索引或PRACH配置索引x与上、下行时隙配置y的组合对应的密度为0.5PRACH/10ms(20ms(两个无线帧)内有一个PRACH)

●对于某个PRACH配置索引，在非N/A的各个上、下行时隙配置中密度相同。

优选的，该映射方法还包括：对于PRACH配置索引x，为包括配置x在内的N个密度相同且PRACH的格式也相同的PRACH配置根据PRACH配置的索引由小到大或由大到小分配版本号0，1，...，N-1。

◆版本信息可以通过密度相同，且PRACH的格式也相同的PRACH配置索引得到。

●对于PRACH配置索引x，为包括配置x在内的N个密度相同且PRACH的格式也相同的PRACH配置根据PRACH配置的索引由小到大(或由大到小)分配版本号0，1，...，N-1，这样就可以得到PRACH配置索引x的版本号信息。

实施例一

对于PRACH配制13，当上、下行时隙配制为6的时候，4个PRACH信道在时域的起始位置分别为(0，0，0，0)、(0，0，1，1)、(0，0，0，2)、(0，0，1，0)，发送位置如图5所示。

实施例二

对于PRACH配制14，当上、下行时隙配制为6的时候，4个PRACH信道在时域的起始位置分别为(0，0，0，1)、(0，0，1，1)、(0，0，0，0)、(0，0，1，0)，发送位置如图6所示。

实施例三

利用表3确定PRACH配置4的格式、密度及版本号信息。

配置4的格式可以由表3直接查到，为preamble format 0；

对于配置4， $t_{\mathrm{RA}}^0=0$ 且非N/A的上、下行时隙配置中有一个四元组(f_RA，t_RA ⁰，t_RA ¹，t_RA ²)，则配置4的密度为1PRACH/10ms或配置4与各个非N/A的上、下行时隙配置组合对应的密度为1PRACH/10ms；

与配置4密度相同且PRACH格式也相同配置数为3个(包括配置4)，分别为配置3、4、5，则它们的版本号分别为0、1、2，所以配置4的版本号为1。

本发明上述实施例实现了用有限的信令开销使同一基站不同小区的PRACH在时间分散，减少基站的瞬时处理负荷，并且可以为各种PRACH提供足够大的密度范围。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，其特征在于，包括以下步骤：

对于PRACH配制索引为13，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧，每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧，每个无线帧的第一个半帧的第三个上行子帧，每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧；

通过所述PRACH完成上行同步，建立与基站的连接。

2.根据权利要求1所述的映射方法，其特征在于，还包括：

所述4个PRACH的起始位置都设置为相应各上行子帧的起始位置处。

3.根据权利要求1所述的映射方法，其特征在于，还包括：

所述4个PRACH的频域位置索引都设置为0。

4.一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，其特征在于，包括以下步骤：

对于PRACH配制索引为14，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第二个上行子帧，每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧，每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧，每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧；

通过所述PRACH完成上行同步，建立与基站的连接。

5.根据权利要求4所述的映射方法，其特征在于，还包括：

所述4个PRACH的起始位置都设置为相应各上行子帧的起始位置处。

6.根据权利要求4所述的映射方法，其特征在于，还包括：

所述4个PRACH的频域位置索引都设置为0。

7.一种TDD系统的物理随机接入信道PRACH到物理资源的映射方法，其特征在于，包括以下步骤：

编制映射表，其中规定特定PRACH配置索引在特定UL/DL配置下的映射位置，所述映射位置包括：同一时域位置上的各个PRACH信道的频域索引，以及PRACH的无线帧位置、无线帧内的半帧位置，以及半帧内的UpPTS或普通上行子帧位置；或者，在以上内容的基础上，映射表还包含PRACH配置索引与PRACH格式的映射信息；

按照所述映射表将PRACH映射到所述映射位置的物理资源上，其中，在所述映射表中加入以下映射位置：A)对于PRACH配制索引为13，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧，每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧，每个无线帧的第一个半帧的第三个上行子帧，每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧；B)对于PRACH配制索引为14，UL/DL配置为6，4个PRACH在时域的起始位置分别设置为每个无线帧的第一个半帧的第二个上行子帧，每个无线帧的第二个半帧的第二个上行子帧，每个无线帧的第一个半帧的第一个上行子帧，每个无线帧的第二个半帧的第一个上行子帧；

通过所述PRACH完成上行同步，建立与基站的连接。

8.根据权利要求7所述的映射方法，其特征在于，编制的映射表包括以下至少一个：

9.根据权利要求7所述的映射方法，其特征在于，编制的映射表包括以下至少一个：

10.根据权利要求8或9所述的映射方法，其特征在于，还包括：

对于PRACH配置索引x，当所述映射表的四元组中第二项为0时，设置此PRACH配置索引x对应的密度或此PRACH配置索引x与此上、下行时隙配置的组合对应的密度为此PRACH配置索引x与各个上、下行时隙配置的组合中未标识为N/A的任意一个组合内四元组的数量/10ms；

对于PRACH配置索引x，当所述映射表的四元组中第二项不为0时，设置此PRACH配置索引x对应的密度或此PRACH配置索引x与各个上、下行时隙配置的组合中未标识为N/A的任意一个组合对应的密度为0.5PRACH/10ms。

11.根据权利要求8或9所述的映射方法，其特征在于，还包括：

对于PRACH配置索引x，为包括配置x在内的N个密度相同且PRACH的格式也相同的PRACH配置根据PRACH配置索引由小到大或由大到小分配版本号0，1，...，N-1。

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