发明内容
本发明要解决的主要技术问题是,提供一种LTE系统中上行发射定时控制方法与装置,能对下行接收边界进行跟踪、调整,并在根据跟踪所得的当前的累积调整量进行相应的上行发射边界的调整过程中,对基站发送的时间提前量命令进行动态监测,以更好的保证基站的顺利接收。
为解决上述技术问题,本发明提供一种LTE系统中上行发射定时控制方法及装置,所述方法包括以下步骤:
设置累积调整量;
跟踪下行接收边界,根据每次对下行接收边界调整的调整量对所述累积调整量进行更新,并在上行发射边界调整时,根据当前的所述累积调整量,进行上行发射边界调整;
动态监测是否有基站发送的时间提前量命令需要执行,如果有,优先根据所述时间提前量命令进行上行发射边界调整,并将所述累积调整量清零。
在本发明的一种实施例中,根据所述累积调整量进行上行发射边界调整是在预设的上行调整周期的周期点进行的,其中,所述上行调整周期包括至少一个等级。
在本发明的一种实施例中,所述下行接收边界调整是在预设的下行调整周期的周期点进行的,监测是否存在基站发送的时间提前量命令需要执行是在判断是否有所述上行调整周期的周期点和所述下行调整周期的周期点到达之前或同时进行的。
当上行调整周期包括多个等级时,不同等级的上行调整周期对应不同的最大调整步长。
在本发明的一种实施例中,最高等级之外的其他各个等级的上行调整周期对应的最大调整步长与最高等级的上行调整周期对应的最大调整步长的比例关系,与最高等级之外的其他各个等级的上行调整周期与最高等级的上行调整周期的比例关系相同。
在本发明的一种实施例中,所述上行调整周期为最高等级的上行调整周期时,与其对应的最大调整步长为绝对调整步长;所述上行调整周期的取值为最高等级的上行调整周期的1/2,1/4,和1/8时,与其分别对应的最大调整步长为所述绝对调整步长的1/2,1/4,和1/8。
在本发明的一种实施例中,根据不同信道的所述上行发射边界的调整频率选取与之相对应的所述上行调整周期。
在本发明的一种实施例中,根据所述累积调整量进行上行发射边界调整时,判断所述累积调整量是否大于所述上行调整周期的最大调整步长:如果不是,则上行发射边界调整的调整量直接为所述累积调整量,并将所述累积调整量清零;如果是,则上行发射边界调整的调整量为所述最大调整步长,所述累积调整量相应的减少所述最大调整步长,在下一个上行调整周期的周期点到来时,重复上述步骤。
本发明提供的一种LTE系统中上行发射定时控制装置,包括下行接收边界跟踪调整模块,上行发射边界调整模块以及时间提前量命令处理模块,所述下行接收边界跟踪调整模块用于跟踪下行接收边界,累计每次对下行接收边界调整的调整量,得到累积调整量,并将所述累积调整量传送给所述上行发射边界调整模块;所述上行发射边界调整模块用于根据上述跟踪下行接收边界得到的当前的累积调整量,进行相应的上行发射边界调整;所述时间提前量命令处理模块用于动态监测是否有时间提前量命令到达,如果有,则优先根据所述时间提前量命令进行上行发射边界调整,并将所述累积调整量清零。
在本发明的一种实施例中,根据所述累积调整量进行上行发射边界调整是在预设的上行调整周期的周期点进行的,其中,所述上行调整周期包括至少一个等级。
在本发明的一种实施例中,所述下行接收边界调整是在预设的下行调整周期的周期点进行的,监测是否存在基站发送的时间提前量命令需要执行是在判断是否有所述上行调整周期的周期点和所述下行调整周期的周期点到达之前或同时进行的。
在本发明的一种实施例中,当上行调整周期包括多个等级时,不同等级的上行调整周期对应不同的最大调整步长。
在本发明的一种实施例中,最高等级之外的其他各个等级的上行调整周期对应的最大调整步长与最高等级的上行调整周期对应的最大调整步长的比例关系,与最高等级之外的其他各个等级的上行调整周期与最高等级的上行调整周期的比例关系相同。
在本发明的一种实施例中,所述上行发射边界调整模块根据所述累积调整量进行上行发射边界调整时,判断所述累积调整量是否大于对应的所述上行调整周期的所述最大调整步长:如果不是,则上行发射边界调整的调整量直接为所述累积调整量,并将所述累积调整量清零;如果是,则上行发射边界调整的调整量为所述最大调整步长,所述累积调整量相应的减少所述最大调整步长,在下一个上行调整周期的周期点到来时,重复上述步骤。
本发明的有益效果是:本发明通过对下行接收边界进行跟踪调整,并将每次的调整量累加起来得到累积调整量,在上行调整周期的周期点到达时,根据当前的累积调整量进行相应的上行发射边界调整;并在上述循环过程中,动态监测是否有时间提前量命令需要执行,如果有,则优先根据时间提前量命令调整上行发射边界,并将累积调整量清零,从而能够保证上行发射边界相对于下行接收边界的时间提前量的值为基站所期望的值,以更好的保证基站的顺利接收。
具体实施方式
LTE系统中,由于上行链路使用单载波频分SC-FDMA多址技术,这就要求不同的用户终端UE上行数据能尽可能的同时在循环前缀CP长度以内到达基站eNB,以保证不同UE之间的正交性,为此,LTE系统需从两个方面保证/限制上行的发射时刻:首先,通过eNB送出的时间提前量TA(Timing Advance)命令调整UE侧的上行(TX)发射边界,其次,UE侧需不断跟踪下行(RX)的接收边界,当发现RX边界有变化时,还需要主动的去调整TX边界;因此,为了更好的保证基站的顺利接收,需将上述两方面有机的联合起来,且针对不同的信道环境能灵活选择调整参数以满足其不同的性能需求。
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明所述方法的一种实施例包括以下步骤:
设置累积调整量;
跟踪下行接收边界,根据每次对下行接收边界调整的调整量对所述累积调整量进行更新,并在上行发射边界调整时,根据当前的所述累积调整量,进行上行发射边界调整;
动态监测是否有基站发送的时间提前量命令需要执行,如果有,优先根据所述时间提前量命令进行上行发射边界调整,并将上述累积调整量清零。
其中,初始时的动态累积量可设为零;
根据所当前述累积调整量进行上行发射边界调整是在预设的上行调整周期的周期点进行的,其中,上行调整周期包括至少一个等级,且当上行调整周期包括多个等级时,不同等级的上行调整周期对应不同的最大调整步长;例如,当最高等级之外的其他各个等级的上行调整周期对应的最大调整步长与最高等级的上行调整周期对应的最大调整步长的比例关系,与最高等级之外的其他各个等级的上行调整周期与最高等级的上行调整周期的比例关系可相同;具体的可如下:当上行调整周期为最高等级的上行调整周期时,与其对应的最大调整步长为绝对调整步长;所述上行调整周期的取值为最高等级的上行调整周期的1/2,1/4,和1/8时,与其分别对应的最大调整步长为所述绝对调整步长的1/2,1/4,和1/8;例如:上行调整周期的最高等级值期取200毫秒时,与其对应的最大调整步长为绝对调整步长Tq;上行调整周期的取值为200毫秒的1/2,1/4,和1/8时,与其对应的最大调整步长可为Tq/2,Tq/4,和Tq/8;当然,根据实际需要,上行调整周期也可灵活的选取为200毫秒的其他比例值,相应的最大调整步长选取与绝对调整步长Tq对应的比例值,如上行调整周期取200毫秒的3/4时,其对应的最大调整步长可为3*Tq/4。
下行接收边界调整是在预设的下行调整周期的周期点进行的,监测是否存在基站发送的时间提前量命令需要执行可在判断是否有所述上行调整周期的周期点和所述下行调整周期的周期点到达之前或同时进行的,当然,根据系统的实际需要,也可对是否有TA命令需要执行进行实时的监测,即在任何时刻都对其监测。
上行调整周期的取值是根据不同信道环境的上行发射边界的调整频率选定的,上行发射边界的调整频率也可设置包括至少一个等级,且其等级与所述上行调整周期的等级相对应,当所述上行发射边界的调整频率落在预设的等级内时,选取相应等级的所述上行边界调整周期,例如,将上行发射边界的调整频率根据系统的实际情况也可分成与上述上行调整周期相对应的四个等级,当上行发射边界的调整频率落在调整频率最大的那个等级内时,相应的上行调整周期就选取最小的上行调整周期,从而可以快速的跟踪上行发射边界并作相应的调整。
根据所述累积调整量进行上行发射边界调整时,判断所述累积调整量是否大于所述上行调整周期的最大调整步长:如果不是,则上行发射边界调整的调整量直接为所述累积调整量,并将所述累积调整量清零;如果是,则上行发射边界调整的调整量为所述最大调整步长,所述累积调整量相应的减少所述最大调整步长,在下一个上行调整周期的周期点到来时,重复上述步骤。
当监测到有时间提前量命令需要执行时,优先执行时间提前量命令,并将累计调整量清零。
下面从一个具体示例说明本发明所述方法:
RX边界跟踪调整流程参见图3:由于上行(TX)发射定时,总是以下行(RX)接收定时为基准的,因此,首先需要跟踪、获得到比较精确的RX边界,才能精确的调整TX的边界。在初始同步过程中,使用PSS/SSS(同步信号/辅同步信号)信号进行的初始小区搜索,可以得到一个初始的RX边界,称之为“粗同步”;随后,下行接收机会不断的根据下行参考信号(RS)进行信道估计,在这个过程中,可以进一步的对RX边界进行微调,称之为“精同步”,同时,为了简明的表述,可设计如下物理量:
系统绝对时间 MRTR;
RX边界相对于系统绝对时间的偏移 RX_offset;
上行发射边界与下行接收边界的实际偏移 TX_offset;
RX边界调整周期 RX_tracking_period;
调整量 Adjust_value;
累积调整量 Adjust_accumulated。
其中,上述的调整量Adjust_value为RX接收边界每次的调整的调整量。由MRTR以及RX_offset可以得到下行的接收定时,可以作为射频RF处的采样边界,对于Adjust_value,在RX_tracking_period的周期点到来时,每次都会直接调整到RX_offset上;同时,由于TX边界的调整只能在TX调整周期点进行,为了保证RX_offset的每次调整不会立即影响到TX边界的调整,需要将TX_offset也进行相应的更新即累加上Adjust_value;Adjust_accumulated是由Adjust_value累加得到的,主要为后续TX调整服务;需要说明的是,RX_offset的初始值由“粗同步”过程获得,而Adjust_accumulated初始值设置为0;RX_tracking_period可以根据系统需要的性能灵活设计。
请参见图4为TX边界自动调整的流程图;TX根据跟踪RX边界的调整从而得到的Adjust_accumulated进行边界自动调整。同样的,可设计如下物理量:
上行发射边界与下行接收边界的实际偏移 TX_offset;
TA命令控制的,上行发射边界与下行接收边界的期望偏移 TX_target;
TX调整周期 TX_tracking_period;
每个TX调整周期内,调整值: Tq’。
对于Tq’,为了满足协议中的最高调整率:“每200ms内最多调整Tq”的最大调整频率要求,可将上行调整周期的等级设计为以下表格:
上行调整周期 |
Tq’(TS) |
200 |
Tq |
100 |
Tq/2 |
50 |
Tq/4 |
25 |
Tq/8 |
其中Tq的取值,协议有以下要求:
下行链路带宽(MHz) |
Tq’ |
1.4 |
16*TS |
3 |
8*TS |
5 |
4*TS |
≥10 |
2*TS |
前面已经提到过LTE协议对跟踪频率和幅度都有明确要求,按照“最高调整率:每200ms内最多调整Tq”的限制,设计了一张表,使得TX_tracking_period与Tq’能够正确匹配,既能满足调整频率的要求,又可以通过使用表中的不同对应项,有效的控制TX边界跟踪调整频率,当然,根据实际需要,还可设置其他比例的上行调整周期,以满足系统性能的需要。根据上述表格,在实际环境中,可以灵活配置该参数,以满足实际的需求,例如:针对不同的系统的上行发射边界的调整频率根据系统的实际情况也可分成与上述TX_tracking_period相对应的四个等级,当上行发射边界的调整频率落在调整频率最大的那个等级内时,相应的TX_tracking_period就选取最小等级的上行调整周期,从而可以快速的跟踪下行接收边界并作相应的调整。当然,用户也可根据自己系统的实际情况进行选择,在上行发射边界频繁跳变的环境下(如高速移动环境下),可以选取较小的TX_tracking_period,以到达对上行发射边界进行快速准确的跟踪,在上行发射边界非频繁跳变的环境下(如静止不变的环境下),可以选取较大的TX_tracking_period,以减少装置的处理开销,节省功耗;同时,为满足“每次单独的调整步长不超过Tq”的限制,在使用了设计的表以后,变为“每次单独的调整步长不超过Tq’”,相应的,当TX_tracking_period的周期点到达时,对TX_tracking_period内RX调整的Adjust_accumulated进行判断,如果其大于Tq’,需要分多次完成上行发射边界调整,每次的调整量为Tq’,相应的Adjust_accumulated减少Tq’,更新后的Adjust_accumulated在TX_tracking_period的周期点到达时,重复上述步骤;如果其小于Tq’(这有可能是前面已经调整过多次,或者是一次RX边界调整量很小),则将其直接调整到基站eNB所期望的上下行接收边界偏移(TX_target);这样,可以不断的对TX发射边界进行微调,使得eNB能够持续保持上行同步,并最终将TX发射边界调整到eNB所期望的时刻。
请参见图5为TA命令处理的流程图,对于UE来说,eNB何时下发TA命令是不可预期的,且与“下行接收定时变化引发的自动上行定时跟踪”相比较,TA命令的优先级更高,因此在执行上述步骤时,当检查到有TA命令时,需先执行TA命令,并将Adjust_accumulated清零,同样,为了更清楚的表述,可定义如下物理量:
上行发射提前量命令(值) TX_cmd。
每个子帧都需要判断是否当前需要执行TA命令;一旦有TA命令需要在本子帧执行,则直接将TX_offset(通过TA_cmd的累加)调整为eNB所期望上下行接收边界偏移值(TX_target),同时无论之前是否存在因RX边界调整从而影响到TX需要进行TX发射边界调整的,都将Adjust_accumulated清0即Adjust_accumulated=0,这也体现了TA命令更高的优先级。需要说明的是,协议中规定,对于第n子帧收到的TA命令,要求在子帧n+6才进行相应的发射定时调整,且若由于发射定时调整,导致第n+6子帧的发射与第n+5子帧发生重叠,则UE完整发射第n+5子帧,而不发送第n+6子帧的开头重叠部分;且在第n子帧到第n+5子帧这个时间间隙不影响RX接收边界跟踪调整和TX发射边界自动调整。
请参考图6为本发明一种实施例的整体详细流程图,具体如下:
初始时,将累计调整量Adjust_accumulated设为0;当每一子帧到达时,判断是否有TA命令需要执行,如果有,则执行TA命令,根据TA命令进行上行发射边界调整,即直接将TX_offset(通过TA_cmd的累加即TX_target=TX_target+TA_cmd)调整为eNB所期望上下行接收边界偏移值(TX_target)并将Adjust_accumulated清0即Adjust_accumulated=0;如果没有TA命令需要执行,则判断RX_tracking_period的周期点是否到达,如果到达,则根据Adjust_value进行RX的接收边界调整,即将RX_offset更新为RX_offset+Adjust_value,同时Adjust_accumulated=Adjust_accumulated+Adjust_value,为了保证RX_offset的每次调整不会立即影响到TX边界的调整,需要将TX_offset也进行相应的更新即TX_offset=TX_offset+Adjust_value;如果RX_tracking_period的周期点没有到达,则RX的接收边界不做调整,继续判断TX_tracking_period的周期点是否到达,如果到达了,则TX根据Adjust_accumulated的值进行TX发射边界的调整,具体如下:Adjust_accumulated≤Tq’,直接将TX_target调整为TX_target+Adjust_accumulated’,当Adjust_accumulated>Tq’,将TX_target调整为TX_target+Tq’,相应的,Adjust_accumulated更新为Adjust_accumulated-Tq’,更新后的Adjust_accumulated在下一个TX_tracking_period的周期点到达时重复上述步骤,当TX_tracking_period的周期点没有到达时,则TX的发射边界不做调整。
本发明所述装置的一种实施例包括下行接收边界跟踪调整模块,上行发射边界调整模块以及时间提前量命令处理模块;下行接收边界跟踪调整模块用于跟踪下行接收边界,累计每次对下行接收边界调整的调整量,得到累积调整量,并将累积调整量传送给上行发射边界调整模块;上行发射边界调整模块用于根据上述跟踪下行接收边界得到的当前的累积调整量,进行相应的上行发射边界调整;时间提前量命令处理模块用于动态监测是否有时间提前量命令到达,如果有,则优先根据所述时间提前量命令进行上行发射边界调整,并将所述累积调整量清零。
其中,下行接收边界跟踪调整模块在下行调整周期点到达时,才进行下行接收边界的调整,上行发射边界调整模块也是在上行调整周期点到达时,才根据累积调整量进行相应的上行发射边界调整,监测是否有时间提前量命令到达是在判断是否有下行调整周期的周期点或者上行调整周期的周期点到达之前或同时进行的;当然,根据系统的实际需要,也可对是否有时间提前量命令到达进行实时的检测,即对其在任何时刻都进行监测,以满足系统的需要。
在本装置的实施例中,上行调整周期可根据上述方法中的表格或者实际需求选定,相应的其调整的最大步长也可根据上述比例关系选定。
下面从一个具体示例说明本发明所述装置:
请参考图2为本发明一种实施例的整体框图。在本实施例中,相应的物理量都是引用的上述方法中的物理量。初始时,将累计调整量Adjust_accumulated设为0;由于时间提前量命令的优先级最高,当每一个子帧到达时,时间提前量命令处理模块可首先判断是否有TA命令需要处理,如果有,则根据TA命令进行TX的发射边界调整即直接将TX_offset(通过TA_cmd的累加)调整为eNB所期望的上下行接收边界偏移值(TX_target),并将Adjust_accumulated清0即Adjust_accumulated=0;如果没有TA命令需要处理,则下行接收边界跟踪调整模块判断RX_tracking_period的周期点是否到达,如果到达,则下行接收边界跟踪调整模块判断根据Adjust_value进行RX的接收边界调整,即将RX_offset更新为RX_offset+Adjust_value,同时Adjust_accumulated=Adjust_accumulated+Adjust_value,为了保证RX_offset的每次调整不会立即影响到TX边界的调整,需要将TX_offset也进行相应的更新即TX_offset=TX_offset+Adjust_value;如果RX_tracking_period的周期点没有到达,则下行接收边界跟踪调整模块不做RX的接收边界调整,上行发射边界调整模块判断TX_tracking_period的周期点是否到达,如果到达了,则上行发射边界调整模块根据Adjust_accumulated的值进行TX发射边界的调整,具体如下:如果Adjust_accumulated≤Tq’,直接将TX_target调整为TX_target+Adjust_accumulated’,如果Adjust_accumulated>Tq’,将TX_target调整为TX_target+Tq’,相应的,Adjust_accumulated更新为Adjust_accumulated-Tq’,更新后的Adjust_accumulated在下一个TX_tracking_period的周期点到达时重复上述步骤,当TX_tracking_period的周期点没有到达时,则上行发射边界调整模块TX不做调整。
为了更好的理解本发明,下面列举一个更为具体的例子以做进一步的说明:初始时,将累计调整量Adjust_accumulated设为0,TX发射边界已根据TA命令将TX发射边界与RX接收边界的实际偏移量TX_offset值调为基站的期望值TX_target=1秒;可设随后的在某一个时段,在多个RX_tracking_period的周期点到达过程中,都没有TA命令需要执行,也没有TX_tracking_period的周期点到达,RX接收边界在上述多个RX_tracking_period周期点进行自动跟踪调整过程中,Adjust_accumulated的值更新为0.5秒,即在这个时段RX接收边界向某个方向偏移了0.5秒,参见图1,可设RX向右偏移了0.5秒;此时,TX_offset=1.5;为了使TX发射边界与RX接收边界的偏移值为基站所期望的值,TX发射边界也必须向右偏移0.5秒,可设此时TX_tracking_period对应的最大调整步长Tq’为0.25秒,此时,若在TX_tracking_period的周期点到达之前有TA命令需要执行,且TA命令希望TX发射边界与RX接收边界的期望偏移TX_target为2秒即此时TA命令发送的TA_cmd=0.5,则TX发射边界需根据TA命令向RX接收边界调整的相反方向偏移0.5秒,以使TX_target=2秒,并将Adjust_accumulated清零;如果TX_tracking_period的周期点到达时没有TA命令需要执行也没有RX_tracking_period的周期点到达,则TX发射边界根据Adjust_accumulated与Tq’的比值进行判断,此时,Adjust_accumulated的值为0.5大于0.25,所以TX发射边界向RX接收边界移动的方向偏移0.25,此时,TX_offset=1.25;Adjust_accumulated=0.5-0.25;当下一个TX_tracking_period的周期点到达时,如果有TA命令执行,且TA命令希望TX发射边界与RX接收边界的期望偏移TX_target也为2秒即此时TA命令发送的TA_cmd=0.75,则TX发射边界根据TA命令向RX接收边界调整的相反方向(图1中的左方)偏移0.75秒,以使TX_target=2秒,并将Adjust_accumulated清零;如果在上述TX发射边界进行调整之后直到下一个TX_tracking_period点到达时,没有TA命令需要执行以及Adjust_accumulated的值没变仍然为0.25秒时,则再按照上述TX发射边界调整一次即可将TX_target调整为1,即保持TA为基站所期望的值,调整后,Adjust_accumulated为零。
在本发明中,通过对下行接收边界进行跟踪调整,并将每次的Adjust_value进行累加得到Adjust_accumulated,当上行调整周期点到达时,根据当前的Adjust_accumulated进行上行发射边界调整;同时,在执行上述步骤过程中,当每个子帧到达时,在检测是否有上行调整周期的周期点或下行调整周期的周期点到达之前或者同时,都会检测是否有TA命令需要执行,如果有,则优先根据TA命令的TX_cmd调整上行发射边界,并将Adjust_accumulated清零,从而能够保证上行发射边界相对于下行接收边界的时间提前量值为基站所期望的值,以更好的保证基站的顺利接收。
同时,在本发明中,下行调整周期可以根据具体情况的需要进行选择,且本发明的上行调整周期也可根据实际需要进行调整,比如当上行发射边界频繁跳变时,可选取较小的上行调整周期,以快速的跟踪上行发射边界的跳变;当上行发射边界处于非频繁跳变时,可选取较大的上行调整周期,从而减少系统的开销,节省能耗。因此,本实施例能满足不同信道环境下的不同性能需求。
另外,本发明通过对时间提前量命令的优先级的设置,使其优先级最高,从而将时间提前量命令的处理与上行发射边界根据跟踪下行接收边界得到的累加调整量进行的上行发射边界的自动调整有机的结合起来,从而更好的保证了基站的接收。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。