CN101572577B - 一种实现上行发送定时提前的方法和装置 - Google Patents

一种实现上行发送定时提前的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现上行发送定时提前的方法， 用户设备接收到定时提前量TA指示信令，将所述TA指示信令对应的TA值与预先设置的TA调整偏移量相加，得到实际的上行发送定时提前量TA’；用户设备按照所述实际的上行发送定时提前量TA’发送上行数据。本发明还公开了另一种实现上行发送定时提前的方法，该方法相对于现有技术的改进在于，在基站和用户设备设置TA调整指示表，TDD系统与TDD系统复用所述TA调整指示表中的部分表项。本发明还公开了可实现上行发送定时提前的装置。本发明方案给出了TDD系统的上行发送定时提前的具体实现方案，并最大限度的实现了TDD和FDD设计的一致性。

Description

一种实现上行发送定时提前的方法和装置
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种实现上行发送定时提前的方法和装置。
背景技术
在采用正交频分复用(OFDM)技术的系统中，为了保证在同一时刻发送上行数据的不同用户之间的正交性，需要使多个用户的信号在基站“同步接收”，即各用户的信号需要同时到达基站，具体实现上是保证在同一上行子帧发送的不同用户数据到达基站的时间误差在循环前缀(Cyclic Prefix，CP)范围之内。由于各用户距基站的距离不同，需要对各终端的发射时钟进行调整，距离较远的终端较早发送，距离较近的终端较晚发送，这种操作称为上行同步或定时调整(Timing Alignment)。具体是基站将上行定时提前量(Timing advance，TA)发送给各个UE，UE根据所收到的TA来决定发送上行子帧的起始点。
对频分双工(FDD)系统来说，该上行定时提前量只与用户在小区中所处位置有关。用户在小区中所处位置决定了无线信号在UE和基站之间传播一个来回所需的时间，即TRTT。
TRTT＝2*D/C，其中D为UE和基站之间的距离，C为光速：C＝3*108m/s。
传播时延Tprop＝0.5*TRTT＝TRTT/2
如图1所示，基站对图示UE发送的下行数据D1在经过Tprop＝TRTT/2的传播时延之后到达UE，这样UE接收机的帧定时时钟就比基站时钟延迟了TRTT/2。
同样的，UE发送的上行数据也要延迟TRTT/2才能到达基站，为了使UE发送的上行数据准确落在基站上行子帧的接收窗口内，UE需要相对于其下行帧定时时钟提前TRTT来进行上行数据发送，该定时提前量即为TA。
对于时分双工(TDD)系统，由于存在上下行转换，因此该定时提前量除了与用户在小区中所处位置有关，还与基站从接收到发送的转换时间有关。由于存在上下行的转换，基站和UE进行上下行切换需要依靠射频器件的转换实现，因此需要TDU为从下行到上行的保护时间，TUD为从上行到下行的保护时间，在保护时间内基站不进行收/发数据的操作，具体取值为：
TDU＝max(TRTT+TUE，Rx-Tx，TeNodeB，Tx-Rx)(1)
TUD＝max(TUE，Tx-tx，TeNodeB，Rx-Tx)       (2)
其中TUE，Rx-Tx为UE从接收到发送的转换时间；TeNodeB，Tx-Rx为基站从发送到接收的转换时间；TUE，Tx-Rx为UE从发送到接收的转换时间，TeNodeB，Rx-Tx为基站从接收到发送的转换时间，这四个参数由基站和UE的器件性能决定，并最终会在标准中确定下来，或称时间模板，例如表1所示的典型值，单位为微秒(μs)。
TeNodeB，Tx-Rx[μs] TUE，Rx-Tx[μs]  TUE，Tx-Rx[μs] TeNodeB，Rx-Tx[μs]
 10-15  10-40  10-20 10-20
    表1
在现有的LTE TDD系统中只存在一个保护间隔(GP)，GP同时包含了下行到上行的保护间隔TDU和上行到下行的保护间隔TUD，即
GP＝TPU+TUD
而实际的TUD依靠基站侧的上行接收定时窗口提前来实现，如图2所示，基站的下行发送窗口和上行接收窗口之间的间隔为TDU，上行接收窗口到下一个下行发送窗口的间隔为TUD。基站发送的下行数据延迟TRTT/2被UE接收。对于UE来说，为了使其发送的上行数据准确落在基站接收窗口内，则UE的上行发送定时提前量应为TTA＝TRTT+TUD，也就是说，TDD系统的UE定时提前量不仅与UE在小区中所处的位置有关，还与上行到下行的保护时间有关，这是与FDD系统的不同之处，而现有技术对于TDD系统的定时提前量TA如何指示没有给出具体的方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种实现上行发送定时提前的方法和装置，能够适用于时分双工系统。
本发明实施例提出一种实现上行发送定时提前的方法，包括如下步骤：
在用户设备中预先设置了TA调整指示表，TA调整指示表中包括了TA指示信令与TA值的对应关系；
用户设备接收到定时提前量TA指示信令，用户设备根据所述TA指示信令查找所述TA调整指示表，得到对应的TA值，将所述TA指示信令对应的TA值与预先设置的TA调整偏移量相加，得到实际的上行发送定时提前量TA’；
用户设备按照所述实际的上行发送定时提前量TA’发送上行数据。
本发明实施例还提出了可实现上述上行发送定时提前的方法的用户设备，包括：
信令接收模块，用于接收来自基站的TA指示信令；
TA调整指示模块，用于设置并存储TA调整指示表，所述TA调整指示表包括TA指示信令和TA值的对应关系；
映射模块，用于将所述信令接收模块收到的TA指示信令，查找所述TA调整指示模块的TA调整指示表，得到对应的TA值，并将所述TA值输出至偏移调整模块；
偏移调整模块，用于设置并存储上行到下行的保护时间TUD，并将所述TA指示信令对应的TA值与所述保护时间TUD相加，得到实际上行发送定时提前量TA′＝TA+TUD；
上行数据发送模块，用于根据所述偏移调整模块得到的实际上行发送定时提前量TA′发送上行数据。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例将TA的调整偏移量设置在用户设备中，用户设备将所收到的TA进行调整，得到实际的上行定时提前量；本发明实施例方案给出了TDD系统的上行发送定时提前的具体实现方案，并最大限度的实现了TDD和FDD设计的一致性。
附图说明
图1为FDD系统中出现传播延时的原理示意图；
图2为TDD系统中的定时提前量与传播时延以及保护时间的关系示意图；
图3为本发明实施例一实现上行定时发送提前的流程图；
图4为本发明实施例一的用户设备的模块示意图；
图5为本发明实施例二实现上行定时发送提前的流程图；
图6为本发明实施例二的基站的模块示意图；
图7为本发明实施例二的用户设备的模块示意图。
具体实施方式
针对TDD系统与FDD系统的定时提前量的不同，本发明实施例给出适用于TDD系统的上行发送定时提前的解决方案，该方案的特点是尽量保持FDD系统的上行发送定时提前方案的框架，同时又能够满足TDD系统的实际需求。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。
实施例一：基站侧保持与FDD系统相同的处理方式，在UE侧对TA进行改变以适应TDD系统的需求。
本实施例中，基站侧发送的TA定时提前量的指示采用与FDD完全相同的方法，即TA的动态范围、颗粒度、信令指示及每一项代表的TA值都与FDD相同。将TUD作为一个参数固化在UE中，具体的TUD参数根据公式(2)并结合规范中定义的如表2所示的时间模板来获得，并且所获得的TUD作为固定值存储在UE中。UE在收到基站发送的定时提前量TA时，将其与TUD相加得到TA′＝TA+TUD，并根据TA′作为实际的上行发送定时提前量来决定上行发送的定时时刻。
实施例一实现上行定时发送提前的具体流程如图3所示，包括如下步骤：
步骤301：TDD基站和UE预置TA调整指示表，TA调整指示表中包括了TA指示信令与TA值的对应关系。表2所示为该TA调整指示表的一个例子，该表2中的各项内容可以设置得与FDD系统相同，即量化等级、颗粒度、动态范围及每一信令指示项对应的TA调整值均相同。
  序号   TA指示信令   TA值(us)
  0   00000000000   0
  1   00000000001   0.52
  2   00000000010   1.04
  3   00000000011   1.56
  …   …   …
  1281   10100000001   666.12
  1282   10100000010   666.64
  1283   10100000011   667.16
  N/A   N/A   N/A
表2
FDD系统中，对于小区边缘的UE，其需要的定时提前量是最大的TA_max_FDD＝TRTT_max，设TA  调整颗粒度为delta_TA，则需要
Figure GSB00000882298800051
的信令来量化指示该TA动态范围[0，TA_max_FDD]内的所有TA值，其中，符号
Figure GSB00000882298800052
表示向上取整。例如，LTE支持最大100km的小区半径，对应的TRTT_max＝2*100km/C＝666.67us，也就是说本小区UE的最大定时提前量TA_max_FDD＝TRTT_max＝666.67us；设置TA调整颗粒度为delta_TA＝0.52us(即16Ts)，则M＝11。基站通过不同的TA指示信令设置处于小区不同位置的UE的发射定时提前量TA。
步骤302：UE侧预置TA调整偏移量TUD。所述TA调整偏移量TUD为TDD系统的上行到下行的保护间隔TUD，可以根据公式TUD＝max(TUE，Tx-Rx，TeNodeB，Rx-Tx)确定，或者，基站也可以直接将TUD发送给UE。
上述步骤301和302为初始化步骤，即在系统初始化阶段执行一次即可。
步骤303：TDD基站对UE发送的上行数据进行同步检测，并决定UE下一次发送上行数据所需要采用的发送定时提前量TA。
步骤304：TDD基站将TA值根据例如表2所示的TA调整指示表映射成M比特的信令并通知UE。
步骤305：UE接收该M比特的信令通知，并根据例如表2所示的TA调整指示表，将其映射为具体的TA值。
步骤306：UE将该通知的TA值与预置的TA调整偏移量TUD相加形成实际的上行发送定时提前量TA′＝TA+TUD。
步骤307：UE按照TA′的定时提前量进行下一次的上行数据发送。
用于实现上述实施例流程的UE需要在现有的UE的基础上加以改进，具体如图4所示，包括如下模块：
TA调整指示模块401，用于设置并存储TA调整指示表，所述TA调整指示表包括TA指示信令和TA值的对应关系。
信令接收模块402，用于接收来自基站的TA指示信令；
映射模块403，用于将所述信令接收模块收到的TA指示信令，查找所述TA调整指示模块的TA调整指示表，得到对应的TA值。
偏移调整模块404，用于设置并存储上行到下行的保护时间TUD，并将所述映射模块403得到的TA值与所述保护时间TUD相加，得到实际的上行发送定时提前量TA′＝TA+TUD 。
上行数据发送模块405，用于根据所述偏移调整模块404的到的实际的上行发送定时提前量TA′发送上行数据。
实施例二：基站和UE配置FDD与TDD系统共用的TA调整指示表，FDD基站和TDD基站使用该TA调整指示表格的不同子集指示FDD UE和TDD UE的上行定时提前量，即TDD系统与TDD系统复用所述TA调整指示表中的部分表项；FDD和TDD UE根据该指示的TA进行相同的定时提前操作；UE则保持与FDD系统相同的处理，即根据所收到的TA进行上行数据的发送。
保证TDD与FDD的TA颗粒度相同的情况下，根据TDD系统的最大TA动态范围来设计TDD与FDD共用的TA调整指示表。TDD系统的最大定时提前量TA_maxax_TDD与FDD系统的最大定时提前量TA_Maz_max_FDD满足如下关系：
TA_max_TDD＝TA_max_FDD+TUD            (3)
那么需要
Figure GSB00000882298800071
信令来指示该TA动态范围[0，TA_max_TDD]的所有TA值。根据该动态范围设计TA调整指示表，该表格为FDD和TDD系统共用，FDD基站使用表中的第0项至第
Figure GSB00000882298800072
项用来指示FDD系统的TA值。TDD基站使用表中第项至第
Figure GSB00000882298800074
项来指示TDD系统的TA值。即TDD和FDD使用同一张TA信令指示表格中的不同集合来指示其TA值。
例如，根据表2和式(2)得到TUD的保守值为20us，那么TA_max_TDD＝TA_max_FDD+TUD＝666.67us+20us＝686.67us，设TA调整颗粒度仍为0.52us(16tS)，那么需要M′＝11bits信令来量化指示，形成如下表所示的TA指示表格。FDD使用第0～1283项指示不同的TA调整值，TDD使用第39至第1321项指示不同的TA调整值，其中第39行至第1283行为FDD和TDD系统共用的TA调整值。
Figure GSB00000882298800075
Figure GSB00000882298800081
表3
本发明实施例二的实现上行发送定时提前的流程如图5所示，包括如下步骤：
步骤501：TDD基站和UE预置TA调整指示表，该表格例如表3所示，TDD和FDD的TA调整颗粒度相同，但使用表中的与FDD不同的集合来指示其具体的TA调整值。
步骤502：TDD基站对UE发送的上行数据进行同步检测，并决定UE下一次发送上行数据所需要采用的发送定时提前量TA。
步骤503：TDD基站将TA值根据例如表3所示的TDD所用集合中的对应关系映射成M比特的信令并通知UE。
步骤504：UE接收该M比特的信令通知并根据例如表3所示的TDD所用集合中的对应关系将其映射为具体的TA调整值。
步骤505：UE按照TA的定时提前量进行下一次的上行数据发送。
用于实现实施例二流程的基站的模块示意图如图6所示，包括：
TA调整指示模块601，用于设置并存储TA调整指示表，所述TA调整指示表包括TA指示信令和TA值的对应关系，并且TDD系统与TDD系统复用所述TA调整指示表中的部分表项；
同步检测模块602，用于对所收到的上行数据进行同步检测，根据检测结果确定用户设备下一次发送上行数据所需要采用的TA；
映射模块603，用于将同步检测模块所确定的TA值查找所述TA调整指示模块中的TA调整指示表，得到相应的TA指示信令；
TA指示模块604，用于向用户设备发送所述映射模块603得到的TA指示信令。
对应的UE的模块结构如图7所示，包括：
TA调整指示模块701，用于设置并存储TA调整指示表，所述TA调整指示表包括TA指示信令和TA值的对应关系，并且TDD系统与TDD系统复用所述TA调整指示表中的部分表项；
信令接收模块702，用于接收来自基站的TA指示信令；
映射模块703，用于将所述信令接收模块702收到的TA指示信令，查找所述TA调整指示模块701的TA调整指示表，得到对应的TA值；
上行数据发送模块704，用于根据所述映射模块703得到的TA值发送上行数据。
本发明实施例给出了TDD系统的上行发送定时提前的具体实现方案，弥补了协议的空白，该方案最大限度的实现了TDD和FDD设计的一致性，便于将FDD系统中已经成熟的处理方法移植到TDD系统中，方便了TDD系统的实施。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种实现上行发送定时提前的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在用户设备中预先设置了TA调整指示表，TA调整指示表中包括了TA指示信令与TA值的对应关系；
用户设备接收到定时提前量TA指示信令，用户设备根据所述TA指示信令查找所述TA调整指示表，得到对应的TA值，将所述TA指示信令对应的TA值与预先设置的TA调整偏移量相加，得到实际的上行发送定时提前量TA’；
用户设备按照所述实际的上行发送定时提前量TA’发送上行数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述TA调整偏移量为时分双工系统的上行到下行的保护间隔TUD。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户设备接收到定时提前量TA指示信令之前，进一步包括：
基站对用户设备发送的上行数据进行同步检测，并决定用户设备下一次发送上行数据所需要采用的TA，将所述TA对应的TA指示信令发送至用户设备。
4.一种用户设备，其特征在于，包括：
信令接收模块，用于接收来自基站的TA指示信令；
TA调整指示模块，用于设置并存储TA调整指示表，所述TA调整指示表包括TA指示信令和TA值的对应关系；
映射模块，用于将所述信令接收模块收到的TA指示信令，查找所述TA调整指示模块的TA调整指示表，得到对应的TA值，并将所述TA值输出至偏移调整模块；
偏移调整模块，用于设置并存储上行到下行的保护时间TUD，并将所述TA指示信令对应的TA值与所述保护时间TUD相加，得到实际上行发送定时提前量TA′＝TA+TUD；
上行数据发送模块，用于根据所述偏移调整模块得到的实际上行发送定时提前量TA′发送上行数据。
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