CN103582152B - 随机接入子帧格式的获得方法及接收机 - Google Patents

随机接入子帧格式的获得方法及接收机 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种随机接入子帧格式的获得方法及接收机，其中，随机接入子帧格式的获得方法包括：接收机根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和Ncs的大小决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度；根据当前所要支持的小区半径及由GT的长度决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中CP和GT的长度；根据所在系统的采样率、前导序列的长度、CP的长度和GT的长度，分别计算前导序列、GT和CP的采样点数；根据前导序列、GT和CP的采样点数计算扩展后的随机接入子帧的长度，并确定扩展后的随机接入子帧的格式。本发明利用扩展后的随机接入子帧格式，增加了小区的覆盖半径。

Description

随机接入子帧格式的获得方法及接收机
技术领域
本发明涉及移动通讯领域，尤其涉及一种随机接入子帧格式的获得方法及接收机。
背景技术
在长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统中，随机接入技术是通信系统中接收机接入控制的一项重要技术，接收机通过随机接入过程完成上行定时同步校正、用户功率调整和用户资源需求的申请。
LTE的上行随机接入前导使用的是ZC(Zadoff-Chu)序列的循环移位序列，随机接入前导码是基于ZC序列通过选取不同的循环移位(Ncs)衍生的。随机接入子帧由三部分组成，分别是循环前缀(CP)部分，前导序列部分和保护间隔(GT)部分，如图1所示。
根据小区覆盖的不同，所要求的CP长度不同，前导和GT长度也不同。现有LTE系统支持五种格式(Format)，分别是Format0-4，每种格式对应不同的小区覆盖。小区覆盖半径由序列的循环移位和GT共同决定。
首先，循环移位决定了小区边缘用户能否区分不同的循环移位窗，循环移位的选取必须保证，小区边缘用户的前导序列和本地序列相关峰值落在该循环移位对应的时间窗内，该时间窗的长度为TNcs；
其中，Nzc是ZC序列的长度，对于Format0-3，Nzc的取值为839，对于Format4，Nzc的取值为139。TSEQ是RACH前导序列的长度。
由Ncs决定的小区覆盖半径可以由下式得到，
CellRadius1＝0.5×TNcs×3×105km/s
由于下行同步完成后，到达接收机端的时间基准已经有D1的延时，接收机上发物理随机接入信道(PRACH)子帧到基站后，又有D2的延时，D＝D1≈D2，所以一个循环移位对应的时间窗TNcs要吸收两个延时2D，故所支持的小区半径要减半。
另外，小区半径也与GT有关，CP和GT的长度决定了小区边缘用户的随机接入信道(RACH)子帧不会干扰到后面的子帧。同样有上下行2D延时的问题，其计算公式如下：
CellRadiuS2＝0.5×TGT×3×105km/s
其中，TGT是保护间隔的长度。
综上，小区半径由Ncs和GT长度共同决定：
CellRadiuS＝min(CellRadiuS1，CellRadiuS2)
按照上述计算方法，分别计算Format 0～Format 4所支持的最大小区半径如表1所示，其中Ts是采样间隔，Ts＝1/30.72μs。
表1不同Format格式的小区覆盖半径
Format格式 TCP TSEQ TGT 支持的小区半径
Format 0 3168Ts 24576Ts 2976Ts 14.5km
Format 1 21024Ts 24576Ts 15840Ts 77km
Format 2 6240Ts 2*24576Ts 6048Ts 30km
Format 3 21024Ts 2*24576Ts 21984Ts 100km
Format 4 448Ts 4096Ts 614Ts 3km
极限情况，对于Format3而言，Ncs取839时，所支持小区的最大范围是100km，可以看出，现有LTE随机接入的五种格式均无法支持超过100km的超远覆盖，而对于航线的超远覆盖，需要支持超过100km甚至200km的覆盖。
发明内容
本发明实施例提供了一种随机接入子帧格式的获得方法及接收机，以解决现有技术无法支持超过100km的超远覆盖的问题。
本发明实施例提供了一种随机接入子帧格式的获得方法，该方法包括：
接收机根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和循环移位(Ncs)的大小决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度；
所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由保护间隔(GT)的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中循环前缀(CP)和所述GT的长度；
所述接收机根据所在系统的采样率、所述前导序列的长度、所述CP的长度和所述GT的长度，分别计算所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数；
所述接收机根据所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数计算所述扩展后的随机接入子帧的长度，并确定所述扩展后的随机接入子帧的格式。
优选地，所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和Ncs的大小决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度，包括：
所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和Ncs的大小决定的小区覆盖半径，确定当前前导序列的长度；根据所述扩展后的随机接入子帧中包含的所述当前前导序列的个数确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度，所述个数为一个或多个。
优选地，所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由GT的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中CP和所述GT的长度，包括：
所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由GT的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中GT的长度；根据所述GT的长度以及所述CP与所述GT的长度差小于等于预定长度值，确定所述CP的长度，其中所述CP的长度大于所述GT的长度。
优选地，所述预定长度的优选值等于无线信道的时延扩展值。
优选地，所述方法还包括：所述接收机根据所在系统的参数选择随机接入子帧的格式，若现有格式无法支持当前所要支持的小区，则使用所述扩展后的随机接入子帧格式发送随机接入子帧。
本发明实施例还提供了一种接收机，该接收机包括：
第一确定模块，用于根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和循环移位(Ncs)的大小决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度；
第二确定模块，用于根据当前所要支持的小区半径及由保护间隔(GT)的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中循环前缀(CP)和所述GT的长度；
计算模块，用于根据该接收机所在系统的采样率、所述第一确定模块确定的所述前导序列的长度以及所述第二确定模块确定的所述CP的长度和所述GT的长度，分别计算所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数；
格式确定模块，用于根据所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数计算所述扩展后的随机接入子帧的长度，并确定所述扩展后的随机接入子帧的格式。
优选地，所述第一确定模块，具体用于：根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和Ncs的大小决定的小区覆盖半径，确定当前前导序列的长度；根据所述扩展后的随机接入子帧中包含的所述当前前导序列的个数确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度，所述个数为一个或多个。
优选地，所述第二确定模块，具体用于：
根据当前所要支持的小区半径及由GT的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中GT的长度；根据所述GT的长度以及所述CP与所述GT的长度差小于等于预定长度值，确定所述CP的长度，其中所述CP的长度大于所述GT的长度。
优选地，所述预定长度优选值等于无线信道的时延扩展值。
优选地，所述接收机还包括：发送模块，用于根据所在系统的参数选择随机接入子帧的格式，若现有格式无法支持当前所要支持的小区，则使用所述格式确定模块确定的所述扩展后的随机接入子帧格式发送随机接入子帧。
本发明实施例，利用扩展后的随机接入子帧格式，增加了小区的覆盖半径；根据上述扩展原则，可以保证覆盖到任何的小区半径，并且可以保证现有基站和UE的处理方式基本不变。
附图说明
图1为现有的随机接入子帧的格式示意图；
图2为本发明随机接入子帧格式的获得方法实施例的流程图；
图3为本发明扩展的随机接入子帧的格式示意图；
图4为本发明接收机实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例提供了一种随机接入方法，该方法包括：
步骤101、接收机开机后，进行小区搜索及下行同步；
该步骤为现有技术；
步骤102、根据接收机所在系统的参数，选择随机接入子帧的格式，若现有五种格式均无法支持所需小区覆盖，则需要选择扩展后的随机接入子帧格式，该扩展后的随机接入子帧格式的获得过程如图2所示，包括以下几个步骤：
步骤1021、根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和循环移位(Ncs)决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度；
具体为，根据所要支持的小区半径及CellRadius1的计算方式，确定当前前导序列的长度TSEQ：
该接收机可以根据所述扩展后的随机接入子帧中包含的所述当前前导序列的个数确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度，所述个数为一个或多个，即前导序列部分是可以重复的，以获得性能增益；
步骤1022、接收机根据当前所要支持的小区半径及由保护间隔(GT)的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中循环前缀(CP)和所述GT的长度；
根据所要支持的小区半径及CellRadius2的计算方式，确定随机接入子帧中GT的长度，且需要保证CP和GT的长度差不超过Td，其中CP的长度大于GT的长度，Td可以是无线信道的时延扩展值；
Td＝0～1ms；
步骤1023、根据所在系统采样率、所述前导序列的长度、所述CP的长度和所述GT的长度，分别计算所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数；
具体地，根据系统的采样率Ts、TSEQ，TGT和TCP的值计算随机接入前导，GT和CP的采样点数；
步骤1024、根据所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数计算所述扩展后的随机接入子帧的长度，并确定所述扩展后的随机接入子帧的格式；其中，可以采用如下公式计算随机接入子帧的长度TPRACH：
TPRACH＝(TGTNUM+TCPNUM+TSEQNUM)×Ts
步骤103、按照步骤102中所选择的扩展后的随机接入子帧格式，发送随机接入子帧。
上述随机接入方法，利用扩展后的随机接入子帧格式，增加了小区的覆盖半径；根据上述扩展原则，可以保证覆盖到任何的小区半径，并且可以保证现有基站和UE的处理方式基本不变。
实施例
步骤201、接收机开机后，进行小区搜索及下行同步；
通过搜索主同步序列，接收机可以获得5ms的基准时间，然后通过搜索辅同步序列，接收机可以获得帧同步和物理层小区组，最后通过参考信号，接收机获得物理层小区ID(Identification标识)，至此完成了下行同步，获得时间基准TO；
步骤202、假设要支持超过240km的小区覆盖，现有Format格式均无法支持，故重新设计扩展后的随机接入子帧格式如下：
首先，根据所要支持的小区半径r＝240km，及CellRadius1的计算方式，Ncs＝839，Nzc＝839，确定随机接入前导序列的长度TSEQ：
其次，根据所要支持的小区半径，及CellRadius2的计算方式，确定随机接入子帧中CP和GT的长度，保证CP和GT的长度差不超过Td，其中CP的长度大于GT的长度，假设无线信道的时延扩展值为0.2ms；
Td＝0.2ms
在该实施例中，TGT＝1.6ms，TCP＝1.8ms；
再次，根据系统采样率Ts＝1/30.72μs，TSEQ，TGT的长度计算随机接入前导，GT和CP的采样点数；
最后，计算随机接入子帧的长度
TPRACH＝(TGTNUM+TCPNUM+TSEQNUM)×Ts＝5ms
按照上述过程获得的扩展后的随机接入子帧的格式如图3所示；
步骤203、按照步骤202所得的扩展后的随机接入子帧格式，发送随机接入子帧。
如图3所示，前导序列的长度是1.6ms，即49152Ts，CP的长度为1.8ms，即55296Ts，GT的长度为1.6ms，即49152Ts，该格式一共占用5ms。按照覆盖小区半径的计算方法，可以推导出：
CellRadius＝min(CellRadius 1，CellRadius2)＝240km
由此可见，该实施例所给出的扩展后的随机接入子帧格式可以支持到240km的小区覆盖。
如图4所示，为本发明接收机实施例的结构示意图，该接收机包括：第一确定模块41、第二确定模块42、计算模块43和格式确定模块44，其中：
第一确定模块，用于根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和循环移位(Ncs)的大小决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度；
第二确定模块，用于根据当前所要支持的小区半径及由保护间隔(GT)的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中循环前缀(CP)和所述GT的长度；
计算模块，用于根据该接收机所在系统的采样率、所述第一确定模块确定的所述前导序列的长度以及所述第二确定模块确定的所述CP的长度和所述GT的长度，分别计算所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数；
格式确定模块，用于根据所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数计算所述扩展后的随机接入子帧的长度，并确定所述扩展后的随机接入子帧的格式。
其中，所述第一确定模块，具体用于：根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和Ncs的大小决定的小区覆盖半径，确定当前前导序列的长度；根据所述扩展后的随机接入子帧中包含的所述当前前导序列的个数确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度，所述个数为一个或多个。所述第二确定模块，具体用于：根据当前所要支持的小区半径及由GT的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中GT的长度；根据所述GT的长度以及所述CP与所述GT的长度差小于等于预定长度值，确定所述CP的长度，其中所述CP的长度大于所述GT的长度。
上述预定长度值可以根据需要动态设置，例如可以为0.2ms，优选值为无线信道的时延扩展值。进一步地，所述接收机还包括：发送模块45，用于根据所在系统的参数选择随机接入子帧的格式，若现有格式无法支持当前所要支持的小区，则使用所述格式确定模块确定的所述扩展后的随机接入子帧格式发送随机接入子帧。
本发明实施例还提供了一种包含上述接收机的终端。
所述接收机和终端可应用于长期演进系统中。
上述接收机及终端，利用扩展后的随机接入子帧格式，增加了小区的覆盖半径；根据上述扩展原则，可以保证覆盖到任何的小区半径，并且可以保证现有基站和接收机的处理方式基本不变。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种随机接入子帧格式的获得方法，其特征在于，该方法包括：
接收机根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和循环移位(Ncs)的大小决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度；
所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由保护间隔(GT)的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中循环前缀(CP)和所述GT的长度；
所述接收机根据所在系统的采样率、所述前导序列的长度、所述CP的长度和所述GT的长度，分别计算所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数；
所述接收机根据所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数计算所述扩展后的随机接入子帧的长度，并确定所述扩展后的随机接入子帧的格式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和Ncs的大小决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度，包括：
所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和Ncs的大小决定的小区覆盖半径，确定当前前导序列的长度；根据所述扩展后的随机接入子帧中包含的所述当前前导序列的个数确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度，所述个数为一个或多个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由GT的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中CP和所述GT的长度，包括：
所述接收机根据当前所要支持的小区半径及由GT的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中GT的长度；根据所述GT的长度以及所述CP与所述GT的长度差小于等于预定长度值，确定所述CP的长度，其中所述CP的长度大于所述GT的长度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述预定长度的优选值等于无线信道的时延扩展值。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述接收机根据所在系统的参数选择随机接入子帧的格式，若现有格式无法支持当前所要支持的小区，则使用所述扩展后的随机接入子帧格式发送随机接入子帧。
6.一种接收机，其特征在于，该接收机包括：
第一确定模块，用于根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和循环移位(Ncs)的大小决定的小区覆盖半径，确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度；
第二确定模块，用于根据当前所要支持的小区半径及由保护间隔(GT)的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中循环前缀(CP)和所述GT的长度；
计算模块，用于根据该接收机所在系统的采样率、所述第一确定模块确定的所述前导序列的长度以及所述第二确定模块确定的所述CP的长度和所述GT的长度，分别计算所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数；
格式确定模块，用于根据所述前导序列、所述GT和所述CP的采样点数计算所述扩展后的随机接入子帧的长度，并确定所述扩展后的随机接入子帧的格式。
7.根据权利要求6所述的接收机，其特征在于：
所述第一确定模块，具体用于：根据当前所要支持的小区半径及由ZC序列的长度和Ncs的大小决定的小区覆盖半径，确定当前前导序列的长度；根据所述扩展后的随机接入子帧中包含的所述当前前导序列的个数确定扩展后的随机接入子帧中前导序列的长度，所述个数为一个或多个。
8.根据权利要求6所述的接收机，其特征在于：
所述第二确定模块，具体用于：
根据当前所要支持的小区半径及由GT的长度决定的小区覆盖半径，确定所述扩展后的随机接入子帧中GT的长度；根据所述GT的长度以及所述CP与所述GT的长度差小于等于预定长度值，确定所述CP的长度，其中所述CP的长度大于所述GT的长度。
9.根据权利要求8所述的接收机，其特征在于：
所述预定长度优选值等于无线信道的时延扩展值。
10.根据权利要求6-9任一权利要求所述的接收机，其特征在于，所述接收机还包括：
发送模块，用于根据所在系统的参数选择随机接入子帧的格式，若现有格式无法支持当前所要支持的小区，则使用所述格式确定模块确定的所述扩展后的随机接入子帧格式发送随机接入子帧。
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