CN102238721B

CN102238721B - 终端同步定时控制方法和装置

Info

Publication number: CN102238721B
Application number: CN201010163435.XA
Authority: CN
Inventors: 朱宇洪; 董胜龙; 袁晓
Original assignee: Leadcore Technology Co Ltd
Current assignee: Leadcore Technology Co Ltd
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-04-29
Also published as: CN102238721A

Abstract

本发明涉及一种终端同步定时控制方法和装置，适用于时分复用系统。在此方法中，首先获取下行同步定时，之后获取下行同步定时的调整量；然后依据该下行同步定时的调整量，在一保护间隔(GP)中调整下行同步定时。相应地，可以在同一保护间隔中调整上行同步定时。本发明由于在保护间隔中调整上/下行定时，不必中断预先进行的连续发送或接收事件，保证了上/下行的发送和接收的无缝性。

Description

终端同步定时控制方法和装置

技术领域

本发明涉及一种终端同步定时控制方法，应用于时分双工(TDD，TimeDivisionDuplex)系统。

背景技术

在中国提出的3G移动通讯系统标准TD-SCDMA系统及其演进TD-LTE系统中，使用了时分双工(TDD)技术。

TD-SCDMA系统中的子帧结构如图1所示。TD-SCDMA系统中子帧长度为5ms，无线帧长度为10ms，终端根据网络系统消息维护子帧号(SFN，SubFrameNumber)。每个5ms子帧包含7个时隙和2个特殊时隙。其中，TS0固定用作下行，TS1固定用作上行，特殊时隙DwPTS为下行公共传输时隙，UpPTS为上行公共传输时隙，GP(GuardPeriod)为保护间隔，不用作任何上行、下行传输，用作下行接收、上行发送的切换点(SwitchingPoint)。切换点作为上行、下行业务时隙的分界点，可调整，其位置决定了上行、下行业务时隙分配方式，常用的分配方式有UL∶DL＝1∶5，UL∶DL＝3∶3等，如表1所示，其中“D”代表下行子帧，“U”代表上行子帧。

表1TD-SCDMA系统上、下行时隙配置表

如图2所示，SS符号用于连接同步状态控制下控制终端上行发送定时，相应地，以QPSK调制为例SS占用两个控制比特，对应的调整量如表2所示：

表2TD-SCDMA上行定时调整量

SS比特	SS命令	含义
			00	′Down′	同步调整-k/8Tc
11	′Up′	同步调整k/8Tc
			01	‘Do nothing’	不调整

TD-LTE系统中，其无线帧结构如图3所示，每个无线帧长度为T_f＝307200·T_s＝10ms，其中，Ts为基本定时单位，每个无线帧包含两个半帧，每个帧长度为5ms，每个半帧包含5个长度为1ms的子帧。

根据上、下行配置不同，3GPP规范列举了7种可能的配置，如表3所示，其中“D”代表下行子帧，“U”代表上行子帧，“S”代表特殊子帧。特殊子帧包括三个不同的域DwPTS，GP(GuardPeriod)和UpPTS。子帧配置支持5ms，10ms两种周期切换点，这里的切换点指下行至上行子帧的切换，当切换点周期为5ms时，每个半帧中都存在特殊子帧，当切换点周期为10ms时，只有第一个半帧存在特殊子帧。特别要求，子帧#0、子帧#5和DwPTS固定用作下行传输，UpPTS及特殊子帧的下一子帧固定用作上行传输。

表3TD-LTE上、下行配置表

终端的同步定时控制主要包括上行同步定时控制和下行同步定时控制，下行同步定时过程控制下行时隙(或子帧)接收的时刻。首先，终端上电后需先取得与服务小区的下行同步，该过程在小区搜索阶段完成。进入空闲(IDLE)或连接(Connected)状态后，根据下行信号接收信道估计计算的同步偏差按步长(或趋势)调整。

在TD-SCMDA系统中，调整的过程大概为：终端物理层中的下行同步跟踪技术主要利用IRT(ImpulseResponseTiming)技术，即通过对本用户训练序列(Midamble码)的信道冲激响应进行插值来估计最大径的位置，然后根据其位置与理想位置之间的偏差作为定时调整量来调整下行接收定时。每子帧调整一次，调整步长T_q为1/8码片(Chip)，将调整量写入模拟基带的定时控制寄存器中，达到同步调整目的。此外，考虑到信道估计窗的循环特性，为避免信道估计窗出错，将周期性通过DwPTS进行辅助同步调整。

而在TD-LTE系统中，终端通过已知的训练序列和接收RS(ReferenceSignal)相关，获得本次接收的定时偏差。每次定时调整的最大调整量不超过T_q，最大调整速率为T_q/200ms，最小调整速率为T_S/1000ms。T_q，取值如表4所示：

表4TD-LTE最大定时调整步长

下行带宽(MHz)	T_q
		1.4	4*T_S
≥3	2*T_S

上行同步定时过程控制上行时隙(或子帧)发送的时刻，一般又分为开环控制及闭环控制，开环控制主要用于终端和网络侧未取得精确上行同步时，比如随机接入或上行第一次发送时。而闭环控制则发生在终端和网络取得精确的上行同步时，由网络侧根据上行接收定时偏差通知终端相应地定时调整量(或步长)，即通过调整TA(TimingAdvance)来达到上行同步的目的。TA的计算方法，以TD-SCMDA为例：

TA＝T_RX-TS1-T_TX-TS1＝2Δt_p(1)

其中，T_TX-TS1为以终端子帧定时为参考的TS#1发送起始时隙，T_RX-TS1为以终端子帧定时为参考的TS#1接收起始时刻。TA调整量通过“SS”控制字在下行突发(Burst)中通知终端，根据SS接收的SFN调整相应的上行时隙。

同理，在TD-LTE系统中：

TA＝T_RX-subframe1-T_TX-subframe1＝2Δt_p(2)

其中，T_TX-subframe1为以终端子帧定时为参考的subsframe#1发送起始时隙，T_RX-subframe1为以终端子帧定时为参考的subsframe#1接收起始时刻。TA调整量通过PDSCH信道通知终端，终端获得TA后根据控制关系调整相应的上行子帧的发送定时。

若以下行接收为参考定时，可以看出上行发送的TA应该跟随下行接收的同步定时变化后而发生变化，即在原有计算的TA基础上扣除下行同步定时变化的影响。

在下行、上行同步定时调整的时机上，现有TDD系统中，一般地，获得的定时调整量在接下来的子帧(或时隙)中立即生效。约定一个上行或下行的接收过程为一个“发送事件”或“接收事件”，当存在连续子帧(或时隙)的下行接收时或上行发送时，终端一般预先将连接子帧的收、发事件提前配置，从而达到无缝的接收、发送，以减小对模拟基带(AnalogBaseBand，ABB)，射频(RF)器件的频繁配置及修改造成的器件工作不稳定。

可以看出，“立即生效“的定时调整方案存在以下缺点：首先，下行同步定时控制上，终端需要中断预先进行的连续接收事件，重新调整下行定时；而且，终端是根据计算的定时调整量实时调整，但实际信号传播环境下，由于多径和噪声的影响，将使得瞬时计算的同步调整量不可靠，直接导致定时同步调整出错。其次，上行同步定时控制上，终端需要中断预先进行的连续发送事件，重新调整上行定时；而且，因为TA以下行接收定时为参考，由于下行同步定时调整时机的不确定性，无法扣除因为下行同步定时调整的影响，将导致TA计算出错。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种终端同步定时控制方法及其装置，以改进现有技术中立即生效的方案存在的缺点。

本发明的一个方面提出一种终端同步定时控制方法，此方法包括：获取下行同步定时；获取下行同步定时的调整量；然后依据该下行同步定时的调整量，在一保护间隔中调整下行同步定时。

在本发明的一实施例中，获取下行同步定时的调整量的步骤可包括：获取瞬时定时差作为下行同步定时调整量。在本发明的另一实施例中，获取下行同步定时的调整量的步骤包括：获取瞬时定时差；且在一调整周期中对该瞬时定时差进行平滑运算，将平滑运算的结果作为下行同步定时的调整量。

在本发明的一实施例中，该保护间隔为获取下行同步定时的调整量之后最近的保护间隔。

在本发明的一实施例中，该保护间隔为该调整周期结束点后之后最近的保护间隔。

在本发明的一实施例中，上述方法还可包括：参考调整后的下行同步定时，在该保护间隔中调整上行同步定时。

在本发明的一实施例中，在一调整周期中对该瞬时定时差进行平滑运算的步骤包括：根据该瞬时定时差的方向决定调整步长；并且在一调整周期中，对每一时间单元输出的调整步长进行相加平滑运算。

本发明的另一方面提出一种终端同步定时控制装置，包括：用于获取下行同步定时的模块；用于获取下行同步定时的调整量的模块；以及用于依据该下行同步定时的调整量，在一保护间隔中调整下行同步定时的模块。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，利用了TDD系统帧结构中的保护间隔，在保护间隔中调整下行定时，不必中断下行预先进行的连续接收事件，保证了下行接收的无缝性。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是TD-SCDMA系统的帧结构格式。

图2是TD-SCDMA系统的SS符号传输位置。

图3是TD-LTE系统的帧结构格式(5ms周期切换点)。

图4是根据本发明一实施例的TDD系统的同步定时控制方法流程。

具体实施方式

本发明的下述实施例提出一种同步定时控制方法，该方法利用时分双工系统(TDD)系统中帧结构的保护间隔(GP)特征，即GP固定为上、下行的切换点，为连续的接收事件的结束点和连接发送事件的起始点。将下行调整下行定时控制固定在GP时隙中，相应地，可根据下行同步定时调整量控制上行同步定时基值。

较佳地，下行同步定时调整量采用多子帧(或时隙)按照周期平滑的方式，消除因为多径、噪声、衰落造成的瞬时调整量误差影响。

在本发明的上下文中，TDD系统可包括TD-SCDMA系统、TD-LTE系统及之后可能存在的演进。

图4描述了一实施例的TDD系统的同步定时控制方法。参照图4所示，首先于步骤S10获取下行同步定时。

具体地说，终端上电后，一般通过小区搜索的方式获取精确的下行同步定时，首先设置本地的子帧定时。在TD-SCDMA系统中，本地子帧定时为5ms，通过对TS0训练序列或DwPTS的信道冲激响应计算的下行同步定时偏差获取定时调整量，由粗至细逐步逼近获取精确的网络下行同步定时。而在TD-LTE系统中，本地子帧定时为1ms，通过对主同步信号(PrimarySynchronizationSignal，PSS)，辅同步信号(SecondarySynchronizationSignal，SSS)检测时的信道冲激响应区计算下行同步定时偏差，由粗至细逐步逼近获取精确的网络下行同步定时。

小区搜索后，也就是在获取精确的下行同步子帧定时后，接收、发送定时统一以子帧定时为参考。

接着在步骤S20，获取下行同步定时的调整量。

在一实施例中，步骤S20可包括子步骤S22：获取瞬时定时差，作为下行同步定时的调整量。

举例来说，在TD-SCDMA系统中，如果终端进入空闲或连接状态，这时的下行同步调整量计算过程是：通过下行接收时隙(对TD-SCDMA系统而言)或子帧(对TD-LTE系统而言)的信道冲激响应，再通过本地Midamble与接收突发(Burst)中的Midmable部分相关获取瞬时定时差。举例来说，下行冲激响应定时是利用插值方法，将1码片级的终端用户信道响应变换到1/8码片级，然后寻找功率最大的信道响应抽头所在的位置，即峰值位置，峰值位置与数据接收起始位置相减，获得瞬时定时差。

而在TD-LTE系统中，通过本地训练序列与RS(ReferenceSignal)相关获取瞬时定时差。这部分内容为现有技术，在此不再展开描述。

在本发明的一较佳实施例中，考虑多径、噪声、衰落等信道条件造成的瞬时调整量误差影响，步骤S20还可包括以虚框表示的子步骤S24，对瞬时定时差按照下行同步定时调整周期进行平滑，作为最终的下行定时同步调整量。

在一实施例中，采用的示例性方法如下：

IF(Δt_ins＜0)(3)

{

Δt_step＝-T_q；

}

ELSEIF(Δt_ins＞0)

{

Δt_step＝T_q；

}

ENDIF

在上述伪代码中，Δt_step为同步定时调整步长，其初值为0，Δt_ins为计算的同步瞬时定时差。T_q为调整步长绝对值，在TD-SCDMA系统为1/8码片，在TD-LTE系统中，根据带宽不同，取值分别为4*T_S或2*T_S，如表4所示。上述的伪代码意味着根据Δt_ins的方向决定调整步长。

然后，在一个调整周期内，对每时隙或子帧输出的调整步长进行相加平滑运算，如下：

IF(未到达调整周期)(4)

{

Δt＝Δt+Δt_step；

}

ELSE

{

IF(Δt＜0)

{

Δt＝-T_q；

}

ELSEIF(Δt＞0)

{

Δt＝T_q；

}

ELSE

{

Δt＝0；

}

ENDIF

}

ENDIF

在上述伪代码中，Δt为定时调整平滑值，在到达调整周期时，根据Δt的方向决定实际定时调整量。

之后，在步骤30，在GP中调整下行同步定时。在此，选择在离获取调整量步骤完成后最近的GP中进行下行同步定时调整。对于进行过平滑的实例而言，选取的是离定时调整周期结束点最近的GP。可以理解，执行下行同步定时调整越早越有利于降低接收误差。但是在满足规范要求的性能指标的条件下，允许在最近的GP之外，更灵活地选择调整所在的GP。

在本次调整步骤中，设置新的下行同步定时：

T_subframe＝T_subframe+Δt(5)

将新的定时同步值换算，写入模拟基带(ABB)的定时控制寄存器中，达到同步调整目的。由于GP中不存在任务数据接收事件，此时对定时控制寄存器的控制，不影响正常数据接收。特别地，TD-LTE系统中，根据表3的上、下行配置表，无线帧内可能存在1个或2个特殊子帧，当配置存在2个特殊子帧时，只在最近的1个特殊子帧的GP中调整。

之后，在步骤S40，在调整下行定时的同一GP内，调整上行同步定时。也就是说在下行定时调整的同时调整上行定时。

上行同步定时的调整体现为对发送TA(TimingAdvance)的调整，由于上行发送TA参考定时为下行接收定时，在下行接收定时发生改变后，需要根据新的定时重新计算TA。由于此时不存在任何上行发送事件，对TA的修改不影响正常的数据上行发送。

网络侧对上行发送TA以时隙或子帧为单位控制，相应地，终端应该分别保存、设置每个时隙或子帧的TA，即TA[N]。网络侧对终端TA的控制可能采取绝对值与相对值的控制方式，绝对值控制方式要求终端在对应受控上行时隙或子帧采用网络侧要求的TA绝对值进行发送，相对值控制方式给出受控上行时隙或子帧发送TA相比上次发送TA的增量。

一般在随机接入过程中采用绝对值控制方式，而在正常业务发送时采用相对值控制方式。因此在GP中控制上行同步定时其实是控制TA的基值，其示例性方法如下：

FOR(i＝0；i＜N；i++)(6)

{

TA[i]＝TA[i]+Δt；

}

ENDFOR

在上述伪代码中，N为上行最大时隙或子帧数。对应地，在TD-SCDMA系统中，每个子帧内上行时隙最大数目为6，在TD-LTE系统中，每个无线帧内，上行子帧最大数目为6。Δt为下行同步定时调整量。

本发明的上述实施例，与现有技术相比具有的优点：

1、在GP中调整下行定时，保证下行接收的无缝性；

2、根据GP下行同步定时调整量控制上行同步定基值，可以消除因为不确定的定时调整时机导致的连续接收、发送事件过程中的产生的缝隙；

3、下行同步定时采用多时隙(子帧)周期平滑调整的方式，消除因为多径、噪声、衰落等信道条件造成的瞬时调整量误差影响，增加定时调整的鲁棒性。

4、实现方法通用、可靠、简单，不需要通过复杂的计算。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种终端同步定时控制方法，适用于时分复用系统，所述方法包括：

在终端的下行子帧或时隙中获取下行同步定时；

在终端的下行子帧或时隙中获取下行同步定时的调整量；以及

在终端依据该下行同步定时的调整量，在一保护间隔中调整下行同步定时，其中该保护间隔用作下行接收、上行发送的切换点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取下行同步定时的调整量的步骤包括：

获取瞬时定时差作为下行同步定时调整量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在终端获取下行同步定时的调整量的步骤包括：

获取瞬时定时差；以及

在一调整周期中对该瞬时定时差进行平滑运算，将平滑运算的结果作为下行同步定时的调整量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该保护间隔为获取下行同步定时的调整量之后最近的保护间隔。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该保护间隔为该调整周期结束点后之后最近的保护间隔。

6.如权利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，还包括：参考调整后的下行同步定时，在该保护间隔中调整上行同步定时。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在一调整周期中对该瞬时定时差进行平滑运算的步骤包括：

根据该瞬时定时差的方向决定调整步长；以及

在一调整周期中，对每一时间单元输出的调整步长进行相加平滑运算。

8.一种终端同步定时控制装置，适用于时分复用系统，所述装置包括：

用于在终端的下行子帧或时隙中获取下行同步定时的模块；

用于在终端的下行子帧或时隙中获取下行同步定时的调整量的模块；以及

用于在终端依据该下行同步定时的调整量，在一保护间隔中调整下行同步定时的模块，其中该保护间隔用作下行接收、上行发送的切换点。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，用于在终端获取下行同步定时的调整量的模块包括：

用于获取瞬时定时差作为下行同步定时调整量的模块。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，用于在终端获取下行同步定时的调整量的模块包括：

用于获取瞬时定时差的模块；以及

用于在一调整周期中对该瞬时定时差进行平滑运算，将平滑运算的结果作为下行同步定时的调整量的模块。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该保护间隔为获取下行同步定时的调整量之后最近的保护间隔。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该保护间隔为该调整周期结束点后之后最近的保护间隔。

13.如权利要求8、11或12所述的装置，其特征在于，还包括：

用于参考调整后的下行同步定时，在该保护间隔中调整上行同步定时的装置。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该时分复用系统包括TD-SCDMA系统和TD-LTE系统。