CN102065535A - 一种随机接入过程中定时提前量的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随机接入过程中定时提前量的确定方法及装置，提高上行同步定时精度。本发明提供的一种定时提前量的确定方法包括：确定当前随机接入检测窗中峰值功率P_max所对应的样值点位置TA_max；当所述检测窗中存在随机接入序列时，将所述P_max与所述TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，并根据比较结果重新调整所述P_max对应的样值点位置TA′_max，其中，所述P为所述TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率；利用所述Ta′_max确定定时提前量。

Description

一种随机接入过程中定时提前量的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种随机接入过程中定时提前量的确定方法及装置。

背景技术

随机接入过程的目的是用户设备(UE)和演进型基站(eNodeB)建立上行同步关系，以及请求eNodeB分配上行传输的专用资源给UE，从而进行正常的业务传输。当UE开机后，将进行下行时间频率同步过程和小区标识(ID)检测，若找到合适的小区就驻留在该小区中，同时解读小区的系统广播信息，随后进入空闲状态(RRC_IDLE)。在空闲状态下，UE将监听自己的寻呼消息以及驻留小区的系统消息是否发生变化，以及时更新系统信息的内容，UE实时和小区保持下行同步状态。虽然UE和eNodeB始终保持下行同步关系，但是由于不知道eNodeB下行发送帧的起始时间，因此UE和eNodeB之间的距离是不确定的，如果UE需要发送消息到eNodeB或eNodeB需要发送消息至UE，则必须经过随机接入过程，建立上行同步，并需要实时地维持管理上行同步，直至过程的完成。

参见图1，随机接入过程在通信系统中的作用有两方面：一是基站识别用户发送的随机接入标识(Preamble ID)，为用户分配资源；二是完成初始的上行同步过程。

目前，在LTE系统中，现有技术是根据随机接入(Preamble)序列出现的峰值位置来判断随机接入过程中的定时提前量，参见图2，具体处理流程包括：

step1：计算当前检测窗(假设为第k号检测窗)中峰值功率大小P_max及峰值功率的样值位置TA_max，其中，0≤k≤63，0≤Ta_max≤N_cs-1，N_cs表示一个检测窗的窗长。

step2：判断第k号检测窗中是否存在Preamble序列接入，若存在Preamble序列接入，执行step3，若不存在Preamble序列接入，则跳至step5。

step3：根据峰值功率位置TA_max计算第k号检测窗对应的Preamble序列的定时提前量N_TA：

N_TA＝(TA_max)×K_TA

式中，K_TA表示定时调整系数，为一个Preamble样值的持续时间；N_TA≥0，表示时间滞后。

step4：计算第k号Preamble序列的定时调整命令字：

${\mathrm{TA}}^{\left({\mathrm{ID}}_{\mathrm{preamble}}\right)}=\mathrm{floor}(N_{\mathrm{TA}}/16T_s)$

其中，

为11bit的二进制数，

T_s＝1/30720000秒；floor(N_TA/16T_s)表示对N_TA/16T_s下取整。

step5：基站的物理层将随机接入的检测结果

上报至高层。

以LTE系统为例，现有算法主要根据检测窗内峰值功率的样值位置TA_max来判断定时提前量N_TA，那么此时最小的定时精度为一个Preamble样值的持续时间，即24567T_s/839≈29Ts或4096T_s/139≈29T_s，而36.213标准中定义的

即标准要求的最小定时精度为16T_s，显然现有技术计算得到的定时提前量N_TA，无法满足上行同步定时精度要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种随机接入过程中定时提前量的确定方法及装置，用以提高上行同步定时精度。

本发明实施例提供的一种随机接入过程中定时提前量的确定方法包括：

确定当前随机接入检测窗中峰值功率P_max所对应的样值点位置TA_max；

当所述检测窗中存在随机接入序列时，将所述P_max与所述TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，并根据比较结果重新确定所述P_max所对应的样值点位置TA′_max，其中，所述P为所述TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率；

利用所述TA′_max确定定时提前量。

本发明实施例提供的一种随机接入过程中定时提前量的确定装置包括：

峰值检测单元，用于确定当前随机接入检测窗中峰值功率P_max所对应的样值点位置TA_max；

随机接入序列检测单元，用于当判定所述检测窗中存在随机接入序列时，触发功率比较单元；

功率比较单元，用于当接收到所述随机接入序列检测单元的触发时，将所述P_max与所述TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，其中，所述P为所述TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率；以及，根据比较结果重新确定所述P_max所对应的样值点位置TA′_max；

定时提前量确定单元，用于利用所述TA′_max确定定时提前量。

本发明实施例，通过确定当前随机接入检测窗中峰值功率P_max所对应的样值点位置TA_max；当所述检测窗中存在随机接入序列时，将所述P_max与所述TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，并根据比较结果重新确定所述P_max所对应的样值点位置TA′_max，其中，所述P为所述TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率；利用所述TA′_max确定定时提前量，从而提高了上行同步定时精度。

附图说明

图1为现有技术中随机接入过程在通信系统中的作用示意图；

图2为现有技术计算定时提前量的处理流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种随机接入过程中定时提前量的确定方法的总体流程示意图；

图4为本发明实施例提供的计算定时提前量的具体流程示意图；

图5为本发明实施例提供的将峰值功率P_max与P_max所对应的样值点位置TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，并根据比较结果重新确定P_max所对应的样值点位置TA′_max的具体流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种随机接入过程中定时提前量的确定装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种随机接入过程中定时提前量的确定方法及装置，用以提高上行同步定时精度。

本发明实施例针对随机接入过程，提出了一种提高上行同步定时精度的技术方案，与现有的定时算法相比，可以有效地改善定时精度。

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行说明。

参见图3，本发明实施例提供的一种随机接入过程中定时提前量的确定方法总体包括步骤：

S101、确定当前随机接入检测窗中峰值功率P_max所对应的样值点位置TA_max(可简称峰值位置)。

其中，0≤TA_max≤N_cs-1，N_cs表示随机接入过程中一个检测窗的窗长。

S102、在当前随机接入检测窗中存在随机接入序列(即Preamble序列)时，将P_max与TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，并根据比较结果重新确定P_max所对应的样值点位置TA′_max，其中，P为TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率。

例如，本发明实施例假设TA_max的左侧最近的样值点位置所对应的功率为P_left，TA_max的右侧最近的样值点位置所对应的功率为P_right，则判断P_left与P_right之间的大小关系，若P_right≥P_left，则P＝P_right，否则P＝P_left。

S103、利用TA′_max确定定时提前量N_TA。

较佳地，步骤S102中将P_max与P进行比较，并根据比较结果重新确定P_max所对应的样值点位置TA′_max的步骤包括：

当P为TA_max的左侧最近的样值点位置所对应的功率，即P＝P_left时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max-α，否则令TA′_max＝TA_max，其中α为预先设置的定时调整步长，并且满足0＜α＜1。

当P为TA_max的右侧最近的样值点位置所对应的功率，即P＝P_right时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max+α，否则令TA′_max＝TA_max。

较佳地，步骤S103中，是利用下述公式计算得到定时提前量N_TA的：

N_TA＝(TA′_max)×K_TA

其中，N_TA表示定时提前量，N_TA≥0。K_TA表示定时调整系数，K_TA的值为一个随机接入序列样值的持续时间。

较佳地，该方法还包括：

利用定时提前量N_TA确定定时调整命令字

并将定时调整命令字

上报给高层。

下面给出一个完整的具体实施例。

假设当前随机接入的检测窗为第k号检测窗，0≤k≤63，参见图4，本发明实施例提供的一种定时提前量的确定方法具体包括步骤：

S201、计算第k号检测窗中的峰值功率大小P_max及峰值位置TA_max。

S202、判断第k号检测窗中是否存在Preamble序列接入，若存在Preamble序列接入，则执行步骤S203；若不存在Preamble序列接入，则退出随机接入物理层过程。

S203、根据峰值功率P_max、峰值位置TA_max及TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率，计算定时提前量N_TA。

假设TA_max的左侧最近的样值点位置所对应的功率为P_left，TA_max的右侧最近的样值点位置所对应的功率为P_right，如图5所示，步骤S203具体包括：

判断P_left是否大于或等于P_right，如果是，则令P＝P_left，否则，令P＝P_right。

当P＝P_left时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令Ta′_max＝TA_max-α，也就是说，峰值功率P_max实际上是由于时延扩展不是采样间隔的整数倍导致TA′_max处的峰值功率发生弥散产生的；否则令TA′_max＝TA_max，即P_max所对应的样值点位置保持不变，也就是说，峰值功率P_max是由TA_max产生的。

其中，α为预先设置的定时调整步长，并且满足0＜α＜1。

当P＝P_right时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max+α，也就是说，峰值功率P_max实际上是由于时延扩展不是采样间隔的整数倍导致TA′_max处的峰值功率发生弥散产生的；否则令TA′_max＝TA_max，即P_max所对应的样值点位置保持不变，也就是说，峰值功率P_max是由TA_max产生的。

需要说明的是，本发明实施例中，由于0≤TA_max≤N_cs-1，因此若TA_max＝0，则

若TA_max＝N_cs-1，则

其它情形下，

本发明实施例中，V_threshold的设置原则是在时延非理想时峰值功率与次峰值功率的比值。α可以根据定时精度需求进行设置，α＝需求的定时精度/29T_s。例如，如果需求的定时精度为15T_s，则α≈0.5，V_threshold＝2。

得到TA′_max后，利用TA′_max得到定时提前量N_TA。

S204、利用下式计算第k号Preamble序列的定时调整命令字：

${\mathrm{TA}}^{\left({\mathrm{ID}}_{\mathrm{preamble}}\right)}=\mathrm{floor}(N_{\mathrm{TA}}/16T_s)$

其中，

为11比特(bit)的二进制数，

T_s＝1/30720000秒；floor(N_TA/16T_s)表示对N_TA/16T下取整。

S205、若基站的物理层检测到第k号Preamble序列，则将第k号Preamble序列对应的

命令字上报至高层。

若基站的物理层没有检测到第k号Preamble序列，则不进行任何操作，直接退出物理层接入过程。

以LTE系统为例，本发明实施例提供的技术方案通过联合判断峰值功率前后的功率与峰值功率的比值、峰值功率的样值点位置，来确定定时提前量，假设α＝0.5，那么此时最小的定时精度为0.5×29T_s≈15T_s，其中一个Preamble序列的样值的持续时间大概为29T_s，因此可以满足标准中要求的定时精度16T_s。

参见图6，本发明实施例提供的一种随机接入过程中定时提前量的确定装置包括：

峰值检测单元11，用于确定当前随机接入检测窗中峰值功率P_max所对应的样值点位置TA_max。

随机接入序列检测单元12，用于当判定当前随机接入检测窗中存在随机接入序列时，触发功率比较单元13。

功率比较单元13，用于当接收到随机接入序列检测单元12的触发时，将P_max与TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，其中，P为TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率；以及，根据比较结果重新确定P_max所对应的样值点位置TA′_max。

定时提前量确定单元14，用于利用TA′_max确定定时提前量。

较佳地，功率比较单元13包括：

第一比较单元131，用于确定需要与P_max进行比较的TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P，为TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率，并且当P为TA_max的左侧最近的样值点位置所对应的功率时，触发第二比较单元132，当P为TA_max的右侧最近的样值点位置所对应的功率时，触发第三比较单元133。

第二比较单元132，用于当接收到第一比较单元131的触发时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max-α，否则令TA′_max＝TA_max。

第三比较单元133，用于当接收到第一比较单元131的触发时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max+α，否则令TA′_max＝TA_max。

其中α为预先设置的定时调整步长，并且满足0＜α＜1。

较佳地，定时提前量确定单元14，利用下述公式确定定时提前量：

N_TA＝(TA′_max)×K_TA

其中，N_TA表示定时提前量，K_TA表示定时调整系数，K_TA的值为一个随机接入序列样值的持续时间。

较佳地，该装置还包括：

定时调整命令字确定单元15，用于利用定时提前量确定定时调整命令字；

上报单元16，用于将定时调整命令字上报给高层。

较佳地，所述装置为基站。

综上所述，本发明实施例通过结合峰值功率前后的峰值功率的大小、以及峰值功率的位置来计算定时提前量，因此可以有效的提高随机接入过程中的定时精度，满足标准中要求的16T_s的定时精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种随机接入过程中定时提前量的确定方法，其特征在于，该方法包括：

确定当前随机接入检测窗中峰值功率P_max所对应的样值点位置TA_max；

当所述检测窗中存在随机接入序列时，将所述P_max与所述TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，并根据比较结果重新确定所述P_max所对应的样值点位置TA′_max，其中，所述P为所述TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率；

利用所述TA′_max确定定时提前量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述P_max与所述P进行比较，并根据比较结果重新确定所述P_max所对应的样值点位置TA′_max的步骤包括：

当所述P为所述TA_max的左侧最近的样值点位置所对应的功率时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max-α，否则令TA′_max＝TA_max，其中α为预先设置的定时调整步长，并且满足0＜α＜1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述P_max与所述P进行比较，并根据比较结果重新确定所述P_max所对应的样值点位置TA′_max的步骤包括：

当所述P为所述TA_max的右侧最近的样值点位置所对应的功率时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max+α，否则令TA′_max＝TA_max，其中α为预先设置的定时调整步长，并且满足0＜α＜1。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，利用所述TA′_max确定定时提前量的步骤包括：

利用下述公式计算得到定时提前量：

N_TA＝(TA′_max)×K_TA

其中，N_TA表示定时提前量，K_TA表示定时调整系数，K_TA的值为一个随机接入序列样值的持续时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

利用所述定时提前量，通过下式确定定时调整命令字T_A，并将所述定时调整命令字T_A上报给高层：

T_A＝floor(N_TA/ΔT)

其中，ΔT表示最小的调整的时间精度，floor表示向下取整操作。

6.一种随机接入过程中定时提前量的确定装置，其特征在于，所述装置包括：

峰值检测单元，用于确定当前随机接入检测窗中峰值功率P_max所对应的样值点位置TA_max；

随机接入序列检测单元，用于当判定所述检测窗中存在随机接入序列时，触发功率比较单元；

功率比较单元，用于当接收到所述随机接入序列检测单元的触发时，将所述P_max与所述TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P进行比较，其中，所述P为所述TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率；以及，根据比较结果重新确定所述P_max所对应的样值点位置TA′_max；

定时提前量确定单元，用于利用所述TA′_max确定定时提前量。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述功率比较单元包括：

第一比较单元，用于确定需要与所述P_max进行比较的所述TA_max的相邻样值点位置所对应的功率P，为所述TA_max的左右两侧最近的样值点位置所对应的功率中较大的功率，并且当所述P为所述TA_max的左侧最近的样值点位置所对应的功率时，触发第二比较单元，当所述P为所述TA_max的右侧最近的样值点位置所对应的功率时，触发第三比较单元；

第二比较单元，用于当接收到所述第一比较单元的触发时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max-α，否则令TA′_max＝TA_max；

第三比较单元，用于当接收到所述第一比较单元的触发时，判断P_max/P是否小于预先设置的门限值V_threshold，如果是，则令TA′_max＝TA_max+α，否则令TA′_max＝TA_max；

其中α为预先设置的定时调整步长，并且满足0＜α＜1。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述定时提前量确定单元，利用下述公式确定定时提前量：

N_TA＝(TA′_max)×K_TA

其中，N_TA表示定时提前量，K_TA表示定时调整系数，K_TA的值为一个随机接入序列样值的持续时间。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

定时调整命令字确定单元，用于利用所述定时提前量确定定时调整命令字；

上报单元，用于将所述定时调整命令字上报给高层。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置为基站。

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