CN101511130A - 一种高速覆盖场景下的频偏获取方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速覆盖场景下的频偏获取方法和系统，包括：移动终端发起随机接入进程，基站(Node B)通过物理随机接入信道(PRACH)获取频偏信息，并将频偏信息值封装在扩展传播时延(Extended Propagation Delay)字段中，并发送给无线网络控制器(RNC)；在随机接入进程完成后，Node B从RNC下发的携带有频偏信息的Extended Propagation Delay字段中提取出频偏信息；基于本发明的方法和系统，可以缩短获取频偏信息的时间。

Description

一种高速覆盖场景下的频偏获取方法和系统

技术领域

本发明涉及宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division MultipleAccess)移动通信系统中信道频偏的获取技术领域，特别是指一种高速覆盖场景下的频偏获取方法和系统。

背景技术

在移动通信系统中，信号发射端和信号接收端存在相对速度，由此产生多普勒频偏。在高速移动通信场景下，最大频偏范围可能在-1500～1500HZ，甚至可能达到-1800～1800HZ。在高速覆盖场景，如高速铁路覆盖场景中，当火车速度为350公里/小时，载波频率为1.95GHZ时，信号接收端的多普勒频偏最大可达1264HZ。频率变化会引起信道衰落，特别是频偏比较大的时候会对系统性能造成很大的影响，因此，接收端需要对信道进行频偏补偿，以保证系统性能。通常使用Rake接收机来对频偏进行补偿。

基站(NodeB)建立无线链路后，Rake接收机在专用信道上解调信号时，对专用信道进行频偏估计来获取频偏信息，并依据频偏信息来进行频偏补偿。由于Rake接收机的频偏补偿和多径更新是按一定周期进行的，因此，Rake接收机从进行频偏估计到频偏补偿的时间比较长，在这段时间内，当专用信道的频偏较大时，小区的频偏收敛和上行同步时间相对会比较长，而且，在这个较长时间的上行同步过程中，移动终端会发送较高功率的信号，从而引入较多的上行干扰，对系统的容量和性能造成了很大的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高速覆盖场景下的频偏获取方法和系统，可以缩短Rake接收机获取频偏信息的时间。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种高速覆盖场景下的频偏获取方法，该方法包括：

移动终端发起随机接入进程，基站Node B通过物理随机接入信道PRACH获取频偏信息，并将所述频偏信息的值封装在扩展传播时延ExtendedPropagation Delay字段中，发送给无线网络控制器RNC；

在所述随机接入进程完成后，Node B从RNC下发的携带有频偏信息的所述Extended Propagation Delay字段中提取出频偏信息。

该方法还包括，Node B将在随机接入进程中获取的单向传播时延的值封装在Extended Propagation Delay字段中。

其中，在所述移动终端发起随机接入进程之前，该方法还包括：

Node B依据当前小区半径确定所述单向传播时延和所述频偏信息在Extended Propagation Delay字段中的位置。

所述Node B依据小区半径确定所述单向传播时延和所述频偏信息在Extended Propagation Delay字段中的位置为：

依据小区半径确定在当前小区中最大单向传播时延的值；通过所述最大单向传播时延的值确定单向传播时延在Extended Propagation Delay字段中所能占用最多的比特数；然后将Extended Propagation Delay字段中剩余的比特数用来表示频偏信息。

该方法还包括：依据所述频偏信息在Extended Propagation Delay字段中所占用的比特数和当前小区中移动终端的最大移动速度确定所述频偏信息的单位。

在所述Extended Propagation Delay字段的表示频偏信息的部分字段中，高位用来表示正号或负号，低位用来表示频偏信息的值的绝对值。

该方法还包括：

Node B中的Rake接收机依据所述频偏信息进行频偏补偿。

本发明还提供了一种高速覆盖场景下的频偏获取系统，该系统包括：NodeB和RNC，其中，

所述Node B，用于在移动终端发起随机接入进程时，通过PRACH获取频偏信息；还用于将所述频偏信息的值封装在Extended Propagation Delay字段中；还用于向RNC发送或者接收RNC下发的携带有频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段，并从中提取出所述频偏信息；

所述RNC，用于接收Node B发送的携带有频偏信息的Extended PropagationDelay字段，并在随机接入进程完成后，将所述携带有频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段下发给Node B。

其中，所述Node B，还用于在所述随机接入进程中获取单向传播时延，将所述单向传播时延的值封装在Extended Propagation Delay字段中；并将携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段发送给所述RNC；

所述RNC，还用于接收Node B发送的携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段，并在随机接入进程完成后，将所述携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段下发给Node B。

所述Node B包括：数据获取模块、数据封装模块、数据转发模块和Rake接收机，其中，

所述数据获取模块，用于在移动终端发起随机接入进程时，在PRACH的前导检测和消息解调中通过频偏估计得到频偏信息，并获取单向传播时延；还用于从所述RNC下发的携带有单向传播时延和频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段中提取出所述频偏信息；

所述数据封装模块，用于依据当前小区半径确定所述单向传播时延和所述频偏信息在Extended Propagation Delay字段中的位置；并依据所述位置将所述单向传播时延的值和所述频偏信息的值封装在所述Extended Propagation Delay字段中；还用于确定所述频偏信息值的单位；

所述数据转发模块，用于向所述RNC发送或者接收所述RNC下发的携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段；还用于将数据获取模块提取出的频偏信息发送给所述Rake接收机；

所述Rake接收机，用于依据所述数据获取模块提取出的频偏信息进行频偏补偿。

高速覆盖场景下，本发明依据小区半径确定单向传播时延在扩展传播时延(Extended Propagation Delay)字段中所占比特数，并以此确定频偏信息在Extended Propagation Delay字段中的位置；然后将频偏信息和单向传播时延一起封装在Extended Propagation Delay字段中，并上报给无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)；再由RNC将携带频偏信息和单向传播时延的Extended Propagation Delay字段下发给Node B；如此，Node B就可以直接从Extended Propagation Delay字段提取出频偏信息、即频偏值，然后提供给Rake接收机，这样就缩短了Rake接收机获取频偏信息的时间，使Rake接收机可以尽快地依据获取的频偏值进行频偏补偿，从而就缩短了频偏收敛和上行同步的时间，减少了上行同步过程中的上行干扰，提高了系统性能。

附图说明

图1为本发明高速覆盖场景下的频偏获取方法的流程示意图；

图2为本发明高速覆盖场景下的频偏获取系统的结构关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

在WCDMA移动通信系统中，当移动终端发起随机接入时，Node B会从物理随机接入信道(PRACH，Physical Random Access Channel)中获得空中接口的单向传播时延，由字段Propagation Delay表示，并将这个单向传播时延的值上报给RNC；在随后建立专用信道时，RNC将上报的单向传播时延的值再下发给Node B，Node B依据该单向传播时延建立专用信道。

3GPP TS 25.433规定单向传播时延、即Propagation Delay字段的取值范围为：0～255，单位为3码片(chips)，即其取值范围为：0～765chips，最多可以携带8bit的信息；当传播时延的值超过765chips时，3GPP TS 25.433规定由Extended Propagation Delay字段来表示当前的传播时延，其范围为：255～1023，单位为3chips，即756～3069ch ips，最多可携带10bit的信息。现有技术中，Propagation Delay字段和Extended Propagation Delay字段都只能用来携带单向传播时延。

在高速覆盖场景下，单向传播时延的值一般比较小，不会超出PropagationDelay字段的取值范围，也就更不会超出Extended Propagation Delay字段的取值范围；所以本发明中，Node B将单向传播时延封装在Extended PropagationDelay字段中，将多余的比特数用来表示频偏信息。

下面通过具体的实施例来说明本发明的方案。

本发明高速覆盖场景下的频偏获取方法流程如图1所示，该流程包括：

步骤101，Node B确定单向传播时延和频偏信息在Extended PropagationDelay字段中的位置。

Node B依据当前小区的半径，确定该小区中最大的单向传播时延值，并依据该最大单向传播时延值确定单向传播时延值在Extended Propagation Delay字段中所占的比特数。

在本发明中，通过最大传播时延值在Extended Propagation Delay字段中占用的比特数，可以确定单向传播时延在Extended Propagation Delay字段中所能占用的最多比特数；然后Extended Propagation Delay字段中剩余的字段用来表示频偏信息。Extended Propagation Delay字段可以携带10bit的信息。

另外，Extended Propagation Delay字段中除了携带传播时延信息和频偏信息外，还可以携带其他信息，如，根据需要可以在该字段中设置一个校验位，用来校验该字段。

当小区半径确定时，在该小区中移动终端接入时的空中接口的最大单向传播时延值是确定的，可以通过公式lv/c计算出来，其中l为小区半径、v为码片速率：3.84Mchips/s、c为光速。假设小区半径为20km，则最大单向传播时延为：(20×10³×3.84×10⁶)/(3×10⁸)＝256chips，则按照3GPP TS 25.433的规定，将该最大单向传播时延上报给RNC时的值为：256/3＝85，即该最大单向传播时延的值需要占用7个比特，即：1010101，则单向传播时延在ExtendedPropagation Delay字段中所能占用的最多比特数为7位。较佳地，可以设定Extended Propagation Delay字段中低位的7个比特用来表示单向传播时延，高位的3个比特用来表示频偏信息，当然单向传播时延和频偏信息在ExtendedPropagation Delay字段中的位置也可以有其他组合方式。当传播时延取最大值85时，Extended Propagation Delay字段为xxx1010101；当小区范围内某个移动终端接入，空中接口的单向传播时延为41，即101001时，用低位的7个比特用来表示单向传播时延，则Extended Propagation Delay字段为xxx0101001。

假设小区半径配置为5km，则该小区中最大单向传播时延值为22，即10110，占用Extended Propagation Delay字段的5个比特，此时可以设定ExtendedPropagation Delay字段中低位的5个比特用来表示单向传播时延；高位的5个比特用来表示频偏信息，当传播时延取最大值22时，Extended Propagation Delay字段为xxxxx10110。

需要指出的是，用来表示频偏信息的比特数越多，则频偏信息的精度就越高。本发明中，频偏信息的值即为频偏值。

确定了单向传播时延和频偏信息各自占用的Extended Propagation Delay字段的比特数后，需要确定频偏信息的单位。根据实际情况，较佳地，频偏信息的单位可以取NHz，其中N的取值可以依据频偏信息占用Extended PropagationDelay字段的比特数和当前小区覆盖范围内移动终端的最大移动速度来动态地选择。以20km小区为例，需要用3个比特来表示频偏信息，较佳地，可以将3个比特中高位表示符号，即有正的频偏值和负的频偏值，假设0表示负，1表示正，则Extended Propagation Delay字段表示的频偏信息包含以下几种：011、010、001、000、101、110、111；通过当前小区覆盖范围内移动终端的最大移动速度可以确定最大的频偏值范围，此处的计算可以通过现有技术来实现，不再赘述。假设最大频偏值的范围为-1500Hz～1500Hz，较佳地，N可以取500，则Extended Propagation Delay字段中表示的频偏值有以下几种：-1500Hz、-1000Hz、-500Hz、0Hz、500Hz、1000Hz、1500Hz。假设当前频偏信息的值、即频偏值为450Hz，则将该频偏值向500Hz靠拢，则该频偏值在ExtendedPropagation Delay字段中被表示为：101。

需要指出的是，因为本发明中需要获取的为频偏信息，因此将频偏信息封装在Extended Propagation Delay字段中，用于方便频偏信息的获取。但是，根据实际需要，Extended Propagation Delay字段中表示频偏信息的字段也可以用来携带其他信息，用于其他用途。

步骤102，移动终端发起随机接入进程，Node B在PRACH的前导检测和消息解调中通过频偏估计得到频偏信息，并获得该用户接入当前小区时的空中接口的单向传播时延。

在WCDMA系统中，当移动终端进行注册、位置更新或呼叫等操作时，需要发起随机接入进程。在随机接入进程中，PRACH对信号的检测分为前导和消息两部分，移动终端在某个分配的接入时隙发送随机接入前导，并在固定的时间后发送随机接入消息；Node B在每个随机接入时隙进行前导检测，并对随机接入消息进行解调。

具体的，Node B在前导检测和消息解调中通过频偏估计获取频偏信息和单向传播时延的流程为现有技术，此处不再赘述。

步骤103，Node B依据单向传播时延和频偏信息在Extended PropagationDelay字段中的位置，将单向传播时延和频偏信息封装在Extended PropagationDelay字段中，并发送给RNC。

确定了单向传播时延和频偏信息在Extended Propagation Delay字段中的位置后，将获取的当前单向传播时延的值和频偏信息的值、即频偏值封装在Extended Propagation Delay字段中。以小区半径为20km、单向传播时延值为41，且频偏值为450Hz为例，则将单向传播时延和频偏信息组合后，ExtendedPropagation Delay字段为：1010101001。

然后，Node将Extended Propagation Delay字段上报给RNC。

步骤104，在随机接入后，RNC将携带单向传播时延和频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段下发给Node B。

在随机接入进程结束后，RNC将携带单向传播时延和频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段封装在无线链路建立信令中，并下发给Node B，Node B依据无线链路建立信令建立无线链路专用信道，用于移动终端后续的通信。

步骤105，Node B依据当前小区的半径，从Extended Propagation Delay字段中提取出频偏信息。

Node B从RNC发送的携带Extended Propagation Delay字段的无线链路建立信令中读取Extended Propagation Delay字段，并依据当前小区的半径，确定Extended Propagation Delay字段中频偏信息、即频偏值和单向传播时延值的位置，然后提取出对应的频偏值。

Node B中的Rake接收机以此频偏值作为初始频偏值进行频偏补偿，用于Node B建立的无线链路专用信道的多径搜索和解调。

需要指出的是，在WCDMA移动通信系统中，3GPP TS 25.433规定Propagation Delay字段的取值范围为：0～255，最多可携带8bit的信息，且只能用于携带单向传播时延；当单向传播时延的值超过255时，3GPP TS 25.433规定由Extended Propagation Delay字段来表示当前的单向传播时延，且只能用来携带单向传播时延，其范围为：255～1023，可携带10bit的信息。

在高速覆盖场景下，单向传播时延的值一般比较小，不会超出PropagationDelay字段表示的单向传播时延值的范围：0～255，最多只需8个比特数来表示，所以，现有技术中Node B会将只携带单向传播时延的Propagation Delay字段上报给RNC；Rake接收机在后续进行频偏补偿时再通过频偏估计来获得频偏信息。而本发明中，不管当前单向传播时延的值为多少，直接将单向传播时延封装在可携带10bit信息的Extended Propagation Delay字段中，并上报给RNC。由于Extended Propagation Delay字段可携带10bit的信息，因此在高速覆盖场景下，Extended Propagation Delay字段除了可以携带单向传播时延外，还有多余的字段可以用来携带其他信息，特别是频偏信息；如此，Node B接收机就可以直接从RNC下发的携带有频偏信息和单向传播时延的Extended PropagationDelay字段中提取出频偏信息、即频偏值；然后Node B中的Rake接收机可以依据该频偏值进行频偏补偿，这样就缩短了Rake接收机获取频偏信息的时间。

为了实现上述获取频偏的方法，本发明提供了一种频偏获取的系统，如图2所示，该系统包括：Node B10、和RNC20，其中，

Node B10，用于在移动终端发起随机接入进程时，在PRACH的前导检测和消息解调中通过频偏估计得到频偏信息；还用于将频偏信息的值封装在Extended Propagation Delay字段中；还用于向RNC20发送或者接收RNC20下发的携带有频偏信息的Extended Propagation Delay字段，并从中提取出频偏信息；

RNC20，用于接收Node B10发送的携带有频偏信息的Extended PropagationDelay字段，并在随机接入进程完成后，将携带有频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段下发给Node B10。

另外，Node B10，还用于在随机接入进程中获取单向传播时延，将单向传播时延的值封装在Extended Propagation Delay字段中；并将携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段发送给RNC20；

RNC20，还用于接收Node B10发送的携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段，并在随机接入进程完成后，将携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段下发给Node B10。

则Node B10可以包括：数据获取模块11、数据封装模块12、数据转发模块13和Rake接收机14，其中，

数据获取模块11，用于在移动终端发起随机接入进程时，在PRACH的前导检测和消息解调中通过频偏估计得到频偏信息，并获取单向传播时延；还用于从RNC20下发的携带有单向传播时延和频偏信息的Extended PropagationDelay字段中提取出频偏信息；

数据封装模块12，用于依据当前小区半径确定单向传播时延和频偏信息在Extended Propagation Delay字段中的位置；并依据该位置将单向传播时延的值和频偏信息的值封装在Extended Propagation Delay字段中；还用于确定频偏信息值的单位；

数据转发模块13，用于向RNC20发送或者接收RNC20下发的携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段；还用将数据获取模块11提取出的频偏信息发送给Rake接收机14；

Rake接收机14，用于依据数据获取模块11提取出的频偏信息进行频偏补偿。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种高速覆盖场景下的频偏获取方法，其特征在于，该方法包括：

移动终端发起随机接入进程，基站Node B通过物理随机接入信道PRACH获取频偏信息，并将所述频偏信息的值封装在扩展传播时延ExtendedPropagation Delay字段中，发送给无线网络控制器RNC；

在所述随机接入进程完成后，Node B从RNC下发的携带有频偏信息的所述Extended Propagation Delay字段中提取出频偏信息。

2、根据权利要求1所述高速覆盖场景下的频偏获取方法，其特征在于，该方法还包括，Node B将在随机接入进程中获取的单向传播时延的值封装在Extended Propagation Delay字段中。

3、根据权利要求2所述高速覆盖场景下的频偏获取方法，其特征在于，在所述移动终端发起随机接入进程之前，该方法还包括：

Node B依据当前小区半径确定所述单向传播时延和所述频偏信息在Extended Propagation Delay字段中的位置。

4、根据权利要求3所述高速覆盖场景下的频偏获取方法，其特征在于，所述Node B依据小区半径确定所述单向传播时延和所述频偏信息在ExtendedPropagation Delay字段中的位置为：

依据小区半径确定在当前小区中最大单向传播时延的值；通过所述最大单向传播时延的值确定单向传播时延在Extended Propagation Delay字段中所能占用最多的比特数；然后将Extended Propagation Delay字段中剩余的比特数用来表示频偏信息。

5、根据权利要求4所述高速覆盖场景下的频偏获取方法，其特征在于，该方法还包括：依据所述频偏信息在Extended Propagation Delay字段中所占用的比特数和当前小区中移动终端的最大移动速度确定所述频偏信息的单位。

6、根据权利要求4所述高速覆盖场景下的频偏获取方法，其特征在于，在所述Extended Propagation Delay字段的表示频偏信息的部分字段中，高位用来表示正号或负号，低位用来表示频偏信息的值的绝对值。

7、根据权利要求1至6中任一项所述高速覆盖场景下的频偏获取方法，其特征在于，该方法还包括：

Node B中的Rake接收机依据所述频偏信息进行频偏补偿。

8、一种高速覆盖场景下的频偏获取系统，其特征在于，该系统包括：NodeB和RNC，其中，

所述Node B，用于在移动终端发起随机接入进程时，通过PRACH获取频偏信息；还用于将所述频偏信息的值封装在Extended Propagation Delay字段中；还用于向RNC发送或者接收RNC下发的携带有频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段，并从中提取出所述频偏信息；

所述RNC，用于接收Node B发送的携带有频偏信息的Extended PropagationDelay字段，并在随机接入进程完成后，将所述携带有频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段下发给Node B。

9、根据权利要求8所述高速覆盖场景下的频偏获取系统，其特征在于，

所述Node B，还用于在所述随机接入进程中获取单向传播时延，将所述单向传播时延的值封装在Extended Propagation Delay字段中；并将携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段发送给所述RNC；

所述RNC，还用于接收Node B发送的携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段，并在随机接入进程完成后，将所述携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段下发给Node B。

10、根据权利要求9所述高速覆盖场景下的频偏获取系统，其特征在于，

所述Node B包括：数据获取模块、数据封装模块、数据转发模块和Rake接收机，其中，

所述数据获取模块，用于在移动终端发起随机接入进程时，在PRACH的前导检测和消息解调中通过频偏估计得到频偏信息，并获取单向传播时延；还用于从所述RNC下发的携带有单向传播时延和频偏信息的ExtendedPropagation Delay字段中提取出所述频偏信息；

所述数据封装模块，用于依据当前小区半径确定所述单向传播时延和所述频偏信息在Extended Propagation Delay字段中的位置；并依据所述位置将所述单向传播时延的值和所述频偏信息的值封装在所述Extended Propagation Delay字段中；还用于确定所述频偏信息值的单位；

所述数据转发模块，用于向所述RNC发送或者接收所述RNC下发的携带有单向传播时延和频偏信息的Extended Propagation Delay字段；还用于将数据获取模块提取出的频偏信息发送给所述Rake接收机；

所述Rake接收机，用于依据所述数据获取模块提取出的频偏信息进行频偏补偿。

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