CN102843778A - 用于fdd lte系统中prach的时偏补偿方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于FDDLTE系统中PRACH的时偏补偿方法，对基站接收到的前导序列，按从后向前的顺序依次将前导序列划分为三段，每段24576点，第3段数据包括前导序列的CP和填充的零；对所划分的三段信号包括步骤：步骤1，对第1段进行检测，记录检测到的preambleindex和TA结果，设此段中检测到Num个preamble；步骤2，利用第1段结果，对第2段进行检测，记录结果；步骤3，利用第2段结果，对第3段进行检测，记录结果；步骤4，依次取第1段中的Num个preambleindex，并判断在第2、3段中是否也检测到该preambleindex，统计该preambleindex在第1、2、3段中出现的不同情况，然后结合该preambleindex的时延是在[0~CP]、(CP~24576]、(24576~(CP+24576)]、（（CP+24576）~（CP+2*24576）]内，进行相应的时偏量补偿。
Description
技术领域
本发明涉及第三代移动通信FDD LTE(频分双工长期演进)技术领域，尤其涉及一种小区半径过大时FDD LTE系统PRACH（物理随机接入信道）的时偏补偿的方法。
背景技术
随机接入是UE（用户终端）发起的与eNodeB（基站）侧取得上行同步的过程。LTE系统中，随机接入分为两种类型：同步随机接入和非同步随机接入。当UE已与系统取得上行同步时，UE发起的为同步随机接入；而当UE尚未取得上行同步时，发起的为非同步随机接入。同步随机接入和非同步随机接入一个主要的区别是，在非同步随机接入过程中，需要估算上行同步需要的时间提前量，将同步误差控制在循环前缀CP长度之内。
由于UE只有成功的进行了随机接入，与通信系统取得上行同步后，才会被调度，才会分配相应的时频资源给其进行上行业务数据的传输。所以，取得上行同步是随机接入过程的一个重要任务。实现这一过程，需要依赖于eNodeB侧的物理层PRACH信道。eNodeB侧需要对UE发送的随机接入的MSG1（随机接入过程消息）进行基带信号的处理。在此过程中，PRACH会估算上行同步需要的时间提前量，在MSG2（随机接入响应消息）中下发给对应的UE用来进行上行同步。
目前，在FDD LTE系统中，对物理层PRACH信道的前导序列指定了4种格式。每种格式都有各自对应的CP长度，以及序列长度，并且根据CP长度和序列长度，每种格式都对应有其所支持的小区半径，每种格式支持的小区半径均不同。一般来说，较长的序列获得较好的覆盖范围，但是较好的覆盖范围要求较长的CP和GT来抵消相应的时延。
PRACH前导序列的4种格式中，格式3能够支持到LTE系统期望的最大的小区半径，最大的小区覆盖半径为100Km。而在一些特殊地区，在不增加基站设备的前提下，要求基站的小区覆盖范围大于100Km。在这种情况下，如果增大了小区半径，对于UE发送的前导序列的信号的时延也将会增大。然而，在时延过大情况下，PRACH格式3的CP长度已无法控制时，PRACH前导序列的检测成功率会降低，最重要的一点是，由于时延偏大将会导致用于上行同步的时间提前量会估算错误，这将直接影响UE取得上行同步的成功率。因此，在小区半径过大，PRACH格式3无法满足接入要求的情况下，需要对时延进行正确补偿，以此来保证UE发起随机接入取得上行同步的成功率。但本领域尚未出现相应技术方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于FDD LTE系统在小区半径过大情况下，对随机接入的时偏补偿的方法，提高系统随机接入的成功率，以及对抗过大时延，正确估算UE取得上行同步所需时间提前量。
本发明的技术方案为一种用于FDD LTE系统中PRACH的时偏补偿方法，用户终端发送前导格式3的随机接入的前导序列经PRACH信道传输，其特征在于：对基站接收到的前导序列，按从后向前的顺序依次将前导序列划分为三段，每段24576点，第3段数据包括前导序列的循环前缀CP和填充的零；
根据所划分的三段信号执行以下步骤，
步骤1，用根据当前小区配置的逻辑根序列得到的Zadoff-Chu根序列作为第1段做时域相关的根序列，对第1段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导的序号preambleindex和时间偏移量TA，第1段估计出的时间偏移量TA记为时延delay_out，设第1段数据中检测到Num个随机接入前导；
步骤2，用第1段检测到的随机接入前导的Zadoff-Chu根序列作为第2段做时域相关的根序列，对第2段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导的序号preambleindex；
步骤3，用第2段检测到的随机接入前导的Zadoff-Chu根序列作为第3段做时域相关的根序列，对第3段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导序号的preambleindex；
步骤4，依次取第1段中的Num个随机接入前导的序号preambleindex，并对所取的随机接入前导的序号preambleindex判断在第2、3段中是否也检测到该随机接入前导的序号preambleindex；
根据判断结果统计该随机接入前导的序号preambleindex在第1、2、3段中出现的不同情况，然后结合该随机接入前导的序号preambleindex的时延delay_out是在 [0~CP]、(CP ~24576]、(24576~(CP+24576) ]、（（CP+24576）~（CP+2×24576）]哪个范围内，进行相应的时偏量补偿。
而且，CP为21024点，第三段的前端填充3552个零。
而且，步骤4中，统计该随机接入前导的序号preambleindex在第1、2、3段中出现的不同情况后，
若第1、2、3段都有该随机接入前导的序号preambleindex，不进行时延补偿；
若第1、2段都有该随机接入前导的序号preambleindex且第3段没有，判断是否时延delay_out>21024，是则不进行时延补偿，否则补偿24576Ts；
若第1段有该随机接入前导的序号preambleindex且第2、3段没有，则补偿45600Ts。
在小区半径过大，随机接入前导格式3无法满足的情况下，根据本发明的方案对UE发送的前导序列信号进行检测，并对检测结果的时间提前量进行相应的补偿，从而保证随机接入的成功率，同时提高随机接入过程所支持的小区半径范围，使随机接入更好的对抗过大时偏的情况，提高LTE系统的性能。
附图说明
图1是本发明实施例对UE端发送的前导格式3的随机接入前导序列信号划分三段的示意图。
图2是本发明实施例中PRACH前导格式3可能出现的5种时延情况示意图。
图3是本发明实施例中时间偏移量的检测方法及补偿方案总体示意图。
具体实施方式
根据3GPP需求，LTE系统的覆盖半径不小于100Km，而考虑到实际组网时大部分场景的小区半径都不大于100Km，所以设计的PRACH的preamble（前导序列）格式中，格式3最大支持100Km，但是在某些特殊场景情况下，小区半径超过100Km，此时对于PRACH的格式3来说，超出了PRACH支持的范围，此时如果仍按照原来的方式进行峰值检测及时延的估算，会产生误检、漏检，以及对时延估算不准确。因此，本发明提供了一种用于FDD LTE系统在小区半径过大情况下，对随机接入的时偏补偿的方法。
以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
首先，参见图1，PRACH preamble格式3（format 3）共占3个时隙Subframe1、Subframe2、Subframe3，将PRACH preamble格式3（format 3）的时域信号划分成三段：
根据PRACH preamble格式3在时域上的表现方式为 循环前缀CP+两段24576Ts序列长度的数据，加上保护间隔（TGT），共占用3个子帧长度。由这一点，对PRACH preamble格式3的时域信号进行三段的划分，信号从末端向前端划分，每段数据取24576点，由于第三段数据提取到的是前导序列的CP，实施例中CP为21024点，不足24576点，而为了能够更加准确的估计时间偏移量，则选择在第三段前面填充3552个零，使三段满足统一的长度。
其次，对划分好的三段信号依次进行检测：
根据划分好的三段信号，先进行第一段信号的峰值检测，记录检测到的随机接入前导（preamble）的前导ID（preambleindex）及时间偏移量（ TA）
第二段信号的检测，依赖于第一段的检测结果。
设第一段在检测时，根据当前小区配置的逻辑根序列（logic root sequence）得到多个用于产生64个前导序列的Zadoff-Chu根序列，将从前导序列提取出的长为24576 Ts的第一段数据信号与得到的Zadoff-Chu根序列依次进行时域相关，再进行峰值检测。（产生Zadoff-Chu根序列和时域相关是比较成熟的现有技术，此处不做阐述）。考虑到对于第二段与第三段信号的检测，主要是为了节约处理时间也为了使整个处理流程简单化，因此，在第二段检测时，不必像第一段检测那样进行多个Zadoff-Chu根序列的检测，而是仅选择第一段的检测结果中前导序列所在的根序列与从前导序列提取出的长为24576 Ts的第二段数据来做时域相关并检测，检测后也将结果记录下来。
同理，第三段的检测又依赖于第二段的检测结果：
第三段的检测方式同第二段的检测，仅选择第二段的检测结果中前导序列所在的根序列来与从前导序列提取出的长为24576 Ts的第三段数据来做时域相关并检测，检测后记录结果。
最后，根据三段信号的检测结果，进行时偏补偿：
根据三段信号的检测结果，将第一段的检测结果与第二段、第三段均进行比较，并统计第一段中检测到的前导序列在其它两段中是否都出现，或是在其中一段中出现，亦或是其它两段中均未出现。
结合上面的统计所得同一前导序列在三段中出现的不同情况，再依据前导序列的时延在[0~CP]、 （CP~24576]、(24576~(CP+24576) ]、 ((CP+24576 )~( CP+2×24576)]哪个范围内等可能出现的几种情况进行划分，将以上两个条件相结合，对不同的结合结果，补偿不同的、相应的时偏量，以此来满足大小区半径下的PRACH时偏补偿。
表1提供实施例中单用户三段信号检测结果、实际时延、时偏理论补偿方式三者间的关系：
表1
参见图2，实施例对PRACH preamble格式3可能出现的5种时延情况分别说明：
D类情况下，实际时延范围为大于70176 (Ts)，由于时延超出了PRACH preamble格式3序列的长度范围，导致提取不到有效信号，无法检测到随机接入前导随机接入失败，此类情况不做补偿处理。
C类情况下，实际时延范围为21025+24576~21024+2×24576 (Ts)，由于只在划分的第一段信号处有数据，其余两段无有效数据，但是第一段数据的前端填充了零，会出现补偿后结果不准确的情况。
所以，本发明中将C、D两种出现时延的情况排除，而A，BⅠ，BⅡ此3种情况下可以对时偏进行准确的补偿。
A类情况，实际时延范围为0~21024(Ts)，在三段信号中都检测到了UE发送的前导序列，且时延在CP范围内，认为此时的时延在PRACH preamble格式3允许的正常范围内，对时偏不做补偿。
BⅠ类情况，实际时延范围为21025~24576(Ts)，在第一、二段信号上检测到UE发送的前导序列，且时延超出CP范围，但是在1ms前导序列持续长度内，即小于24576Ts。由于第三段数据前填补了零，在实际场景下的补偿边界会小于理论边界，因此，此类情况下对时偏的补偿方式同A类一样处理，对时偏也不做补偿。
BⅡ类情况，实际时延范围为24577~21024+24576 (Ts)，在第一、二段信号上检测到UE发送的前导序列，且时延超出1ms前导序列持续长度24576Ts，但在CP+24576Ts范围内，此时对时偏补偿24576Ts。
上述本方案的具体实施步骤，参见图3所示的实施例处理流程，具体实施时可采用软件技术实现自动处理：
步骤1，用根据当前小区配置的逻辑根序列得到的Zadoff-Chu根序列作为第1段做时域相关的根序列，对第1段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导的序号preambleindex和时间偏移量TA，第一段估计出的时间偏移量TA记为时延delay_out，设第1段数据中检测到Num个随机接入前导。具体实施时，为提供效率起见，若对第1段检测不到preamble，可直接判断为属于D情况，接入失败，流程结束；检测到则记录结果，进入步骤2。
步骤2，用第1段检测到的随机接入前导的Zadoff-Chu根序列作为第2段做时域相关的根序列，对第2段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导的序号preambleindex。
步骤3，用第2段检测到的随机接入前导的Zadoff-Chu根序列作为第3段做时域相关的根序列，对第3段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导序号的preambleindex。
步骤4，依次取第1段中的Num个随机接入前导的序号preambleindex，并对所取的随机接入前导的序号preambleindex判断在第2、3段中是否也检测到该随机接入前导的序号preambleindex。
根据图2和表1的分析，实施例的相应处理可以省略对A、C、D类情况时延范围的判断，直接根据相应reamble index在第1、2、3段三段中出现的情况判断，对B类则需要进一步判断时延范围：
若第1、2、3段都有该preamble index，属于A情况，不进行时延补偿；
若第1、2段都有该preamble index且第3段没有，属于B情况，判断是否delay_out>21024，是则属于BⅠ情况，不进行时延补偿，否则属于BⅡ情况，补偿24576 Ts；
若第1段有该preamble index且第2、3段没有，属于C情况，则补偿45600Ts。
具体实施时，可以通过执行Num- -，然后判断是否Num = 0循环执行以上判断，当Num不为0时从对第1段检测所得Num个preamble index中取下一个进行判断，直到Num = 0。
根据BⅡ类所支持的时延45600Ts，可知，在此时延情况下，PRACH preamble格式3可以支持的小区半径达到222Km。可见，PRACH preamble格式3在正确的时偏补偿方法下，可以支持小区半径超过100Km的场景。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (3)
1.一种用于FDD LTE系统中PRACH的时偏补偿方法，用户终端发送前导格式3的随机接入的前导序列经PRACH信道传输，其特征在于：对基站接收到的前导序列，按从后向前的顺序依次将前导序列划分为三段，每段24576点，第3段数据包括前导序列的循环前缀CP和填充的零；
根据所划分的三段信号执行以下步骤，
步骤1，用根据当前小区配置的逻辑根序列得到的Zadoff-Chu根序列作为第1段做时域相关的根序列，对第1段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导的序号preambleindex和时间偏移量TA，第1段估计出的时间偏移量TA记为时延delay_out，设第1段数据中检测到Num个随机接入前导；
步骤2，用第1段检测到的随机接入前导的Zadoff-Chu根序列作为第2段做时域相关的根序列，对第2段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导的序号preambleindex；
步骤3，用第2段检测到的随机接入前导的Zadoff-Chu根序列作为第3段做时域相关的根序列，对第3段的数据与根序列做时域相关并进行检测，记录检测到的随机接入前导序号的preambleindex；
步骤4，依次取第1段中的Num个随机接入前导的序号preambleindex，并对所取的随机接入前导的序号preambleindex判断在第2、3段中是否也检测到该随机接入前导的序号preambleindex；
根据判断结果统计该随机接入前导的序号preambleindex在第1、2、3段中出现的不同情况，然后结合该随机接入前导的序号preambleindex的时延delay_out是在[0~CP]、(CP ~24576]、(24576~(CP+24576) ]、（（CP+24576）~（CP+2×24576）] 内，进行相应的时偏量补偿。
2.根据权利要求1所述用于FDD LTE系统中PRACH的时偏补偿方法，其特征在于：CP为21024点，第三段的前端填充3552个零。
3.根据权利要求2所述用于FDD LTE系统中PRACH的时偏补偿方法，其特征在于：步骤4中，统计该随机接入前导的序号preambleindex在第1、2、3段中出现的不同情况后，
若第1、2、3段都有该随机接入前导的序号preambleindex，不进行时延补偿；
若第1、2段都有该随机接入前导的序号preambleindex且第3段没有，判断是否时延delay_out>21024，是则不进行时延补偿，否则补偿24576Ts；
若第1段有该随机接入前导的序号preambleindex且第2、3段没有，则补偿45600Ts。
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Granted publication date: 20150610 |