CN110475306B - 一种无随机接入信道切换的实现方法 - Google Patents

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Abstract

一种无随机接入信道切换的实现方法，在源基站和目标基站本身具有时间同步偏差的场景下执行无随机接入信道RACH‑less切换：首先获取源基站与目标基站之间的时间偏差TDIFF，然后利用TDIFF计算出待切换的用户设备UE到目标基站的上行定时提前，后续待切换用户设备UE即可在源基站与目标基站没有精确同步时执行RACH‑less的切换。本发明可以在源基站和目标基站本身具有时间同步偏差的场景下执行RACH‑less切换，且不限制UE到源基站的定时提前与UE到目标基站的定时提前是否相同，扩大了RACH‑less切换的应用场景。

Description

一种无随机接入信道切换的实现方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及用户设备UE在源基站和目标基站间的切换，为一种无随机接入信道切换的实现方法。
背景技术
LTE和5G NR中，用户设备UE在源基站和目标基站间的切换，通常都要经历RACH过程，如图1所示。即UE在从源BS接收到切换命令后，需要向目的BS发送前导码Preamble，目的BS向UE回复RAR，RAR中包含了UE对于目的BS的上行定时提前TA，TA保证了不同UE的信号到达BS的时间基本上是对齐的。RACH过程的功能之一就是：UE获取对于目标基站的上行定时提前。
LTE和5G NR中，也定义了一种不需要经历RACH过程的切换方式，即无随机接入信道 RACH-less切换，如图2所示。RACH-less切换中没有UE发送Preamble和BS回复RAR的过程，通过其他方式获知UE到目标基站的TA，缩短了切换时间。
UE获取上行定时提前的方法主要有以下两种：1)在随机接入过程，BS通过测量接收到 Preamble来确定TA值，并通过RAR发送给UE。2)BS测量对应UE的上行传输，来确定TA值。因此，只要UE有上行传输，BS就可以用来估计TA值。理论上，UE发送的任何信号 (SRS/DMRS/CQI等)都可用于测量TA。
通常在满足以下条件时，才可以进行RACH-less切换：UE到源BS的TA与UE到目标BS的TA相等，或二者都为0。因此RACH-less切换的应用场景较少。尤其当源BS与目标 BS没有精确同步时，例如源或目的BS之一没有精确GPS时钟源时，无法应用RACH-less切换。因此需要设计一种方法，使源BS与目标BS没有精确同步时，仍可以执行RACH-less切换，缩短UE切换耗时。
术语说明：
LTE：Long Term Evolution，长期演进计划。
NR：New Radio，新空口。
RACH：Random Access Channel，随机接入信道。
RACH-less：Random Access Channel-less，无随机接入过程。
TA：Timing Advance，定时提前。
BS：Base Station，基站。
UE：User Equipment，用户设备。
RAR：Random Access Response，随机接入响应。
SRS：Sounding Reference Signal，探测参考信号。
DMRS：Demodulation Reference Signal，解调参考信号。
CQI：Channel Quality Indication，信道质量指示。
参考文献：
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3.瑞典爱立信有限公司.《在RACH-LESS切换期间控制目标小区中的上行链路许可的有效时间》， CN201780062221.3,2017-10-09
4.中国移动通信有限公司研究院.《一种降低切换时延的方法及装置》，CN201610862958.0,2016-09-28
发明内容
本发明要解决的问题是：现有的RACH-less切换流程都要求UE到源BS的TA与UE到目的BS的TA相等或都等于0时才可以执行，并且未考虑源BS和目的BS本身具有时间同步偏差的场景，这使RACH-less切换的使用收到了限制。本发明提出一种新的处理流程，使在源BS和目的BS本身具有时间同步偏差的场景下执行RACH-less切换，且不限制UE到源BS 的TA与UE到目的BS的TA是否相同。
本发明的技术方案为：一种无随机接入信道切换的实现方法，在源基站和目标基站本身具有时间同步偏差的场景下执行无随机接入信道RACH-less切换：
首先获取源基站与目标基站之间的时间偏差TDIFF，然后利用TDIFF计算出待切换的用户设备UE到目标基站的上行定时提前，后续待切换用户设备UE即可在源基站与目标基站没有精确同步时执行RACH-less的切换，计算公式为：
TDIFF＝tSRC-tDST＝tUE,SRC-TUE,SRC-tUE,DST+TUE,DST (3)
TUE,DST＝TDIFF-tUE,SRC+TUE,SRC+tUE.DST (4)
其中，源基站发出同步信号的时刻为tSRC，信号传播的时间为TUE,SRC，到达用户设备UE 的时刻为tUE,SRC；目标基站发出同步信号的时刻为tDST，信号传播的时间为TUE,DST，到达UE的时刻为tUE,DST；上下行信道对称，UE对源基站的上行定时提前TASRC为源基站与UE之间的无线电信号传播时间TUE,SRC；UE对目标基站的上行定时提前TADST为源基站与UE之间的无线电信号传播时间TUE,DST。
作为优选方式，通过执行随机接入信道RACH流程切换的用户设备UE，计算源基站与目标基站之间的时间偏差TDIFF。
作为优选方式，在进行切换前，源基站已知用户设备UE的TASRC，并将此值下发给用户设备UE，通过以下步骤实现无随机接入信道RACH-less切换流程：
1)源基站在向UE下发切换命令前，判断是否可以执行RACH-less切换：如果源基站已知与目标基站间的时间偏差TDIFF，则下发切换命令，要求UE执行RACH-less切换，并在切换命令中包含TDIFF；否则命令UE执行常规RACH切换；
2)UE记录来自源基站的同步信号的到达时间tUE,SRC，来自目标基站的同步信号的到达时间tUE,DST，并将源基站下发的源基站到UE的上行定时提前TASRC记为源基站到UE的信号传播的时间TUE,SRC；
如果UE收到RACH-less切换命令，则根据命令中的TDIFF值和式(4)，计算出目标基站到 UE的信号传播时间TUE,DST，将TUE,DST作为对目标基站的上行定时提前TADST，并执行RACH-less 切换流程；如果UE收到RACH切换命令，则执行RACH切换流程；
3)UE完成RACH-less切换后，向目标基站上报tUE,SRC、tUE,DST和TUE,SRC，目标基站重新计算基站间同步偏差TDIFF，通过基站间信令将TDIFF发给源基站，更新TDIFF数据用于后续的切换；如果UE完成的是RACH切换，则目标基站根据式(3)计算TDIFF，目标基站通过基站间信令将TDIFF发给源基站，更新数据用于后续进行RACH-less切换。
本发明可以在源BS和目的BS本身具有时间同步偏差的场景下执行RACH-less切换，且不限制UE到源BS的TA与UE到目的BS的TA是否相同，扩大了RACH-less切换的应用场景。
附图说明
图1为包含RACH过程的切换示意图。
图2为不包含RACH过程的切换示意图。
图3为UE与源BS及目标BS之间的无线电传播时延的示意图。
图4为本发明RACH-less的切换流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施进行说明。
源BS与目标BS都会发出同步信号，设源BS发出同步信号的时刻为tSRC，无线电信号传播的时间为TUE,SRC，到达UE的时刻为tUE,SRC，如式(1)；目标基站发出同步信号的时刻为tDST，无线电信号传播的时间为TUE,DST，到达UE的时刻为tUE,DST，如式(2)。如图3所示。
tUE,SRC＝tSRC+TUE,SRC (1)
tUE,DST＝tDST+TUE,DST (2)
设上下行信道对称，则UE对源基站的上行定时提前TASRC，实际值等于源基站与UE之间的无线电信号传播时间TUE,SRC；UE对目标基站的上行定时提前TADST，实际值等于目标基站与 UE之间的无线电信号传播时间TUE,DST。
在源基站与目标基站没有精确同步时，在本发明方法下，当有多个UE执行从源基站切换到目标基站的过程，第一个切换的UE是需要执行RACH切换的，通过它的切换，可以获取到TDIFF的初始值；之后切换的UE即均可执行RACH-less切换，TDIFF的值可以在每次RACH-less 切换过程中得到更新。也就是对于之后切换的UE而言，可以实现不执行RACH流程，通过其他方式获取上行定时提前。如下说明。
通过执行RACH流程切换的UE，计算源基站与目标基站之间的时间偏差TDIFF；
利用已知的源基站与目标基站之间的时间偏差，可以计算出后续待切换UE的TADST，后续 UE可以执行RACH-less的切换；
UE切换成功后，再修正源基站与目标基站之间的时间偏差。
根据TDIFF计算目标基站与UE之间的无线电信号传播时间TUE,DST的原理为：
TDIFF＝tSRC-tDST＝tUE,SRC-TUE,SRC-tUE,DST+TUE,DST (3)
TUE,DST＝TDIFF-tUE,SRC+TUE,SRC+tUE.DST (4)
本发明的具体实施步骤如下。
首先，在切换前，源BS已经通过某种方式测量得到UE的TASRC，并已经将此值下发给UE。
1.源BS在向UE下发切换命令前，判断是否可以执行RACH-less切换：如果源基站已知与目标基站间的时间偏差TDIFF，则下发切换命令，要求UE执行RACH-less切换，并在切换命令中包含TDIFF；否则命令UE执行常规RACH切换。
2.UE记录下来自源基站的同步信号到达时间tUE,SRC，记录下来自目标基站的同步信号到达时间tUE,DST，并将源基站下发的TASRC记为TUE,SRC。
如果UE收到RACH-less切换命令，则根据命令中的TDIFF值和式(4)，计算出TUE,DST，作为对目标基站的上行定时提前TADST，并执行RACH-less切换流程；如果UE收到RACH切换命令，则执行RACH切换流程。
3.UE完成RACH-less切换后，向目标基站上报tUE,SRC、tUE,DST和TUE,SRC，目标基站重新计算基站间同步偏差TDIFF，每完成一个UE的切换，就可以得到一个新的TUE,DST，此时就应重新计算TDIFF，供下一个UE切换时使用，依此类推。如果UE完成的是RACH切换，则目标基站根据式(3)计算TDIFF，目标基站通过基站间信令将TDIFF发给源基站，更新数据用于后续进行RACH-less切换。
另外，如果目标基站通过其他方式(例如测量UE发出的SRS/DMRS/CQI等)获取与UE之间的上行定时提前后TADST，将其记为TUE,DST，再根据式(3)重新计算TDIFF，最后通过BS 间信令将TDIFF发给源BS。
本发明的RACH-less切换完整流程如图4所示。

Claims (3)

1.一种无随机接入信道切换的实现方法，其特征是在源基站和目标基站本身具有时间同步偏差的场景下执行无随机接入信道RACH-less切换：
首先获取源基站与目标基站之间的时间偏差TDIFF，然后利用TDIFF计算出待切换的用户设备UE到目标基站的上行定时提前，后续待切换用户设备UE即可在源基站与目标基站没有精确同步时执行RACH-less的切换，计算公式为：
TDIFF＝tSRC-tDST＝tUE,SRC-TUE,SRC-tUE,DST+TUE,DST (3)
TUE,DST＝TDIFF-tUE,SRC+TUE,SRC+tUE,DST (4)
其中，源基站发出同步信号的时刻为tSRC，信号传播的时间为TUE,SRC，到达用户设备UE的时刻为tUE,SRC；目标基站发出同步信号的时刻为tDST，信号传播的时间为TUE,DST，到达UE的时刻为tUE,DST；上下行信道对称，UE对源基站的上行定时提前TASRC为源基站与UE之间的无线电信号传播时间TUE,SRC；UE对目标基站的上行定时提前TADST为源基站与UE之间的无线电信号传播时间TUE,DST；
在进行切换前，源基站已知用户设备UE的TASRC，并将此值下发给用户设备UE，通过以下步骤实现无随机接入信道RACH-less切换流程：
1)源基站在向UE下发切换命令前，判断是否可以执行RACH-less切换：如果源基站已知与目标基站间的时间偏差TDIFF，则下发切换命令，要求UE执行RACH-less切换，并在切换命令中包含TDIFF；否则命令UE执行常规RACH切换；
2)UE记录来自源基站的同步信号的到达时间tUE,SRC，来自目标基站的同步信号的到达时间tUE,DST，并将源基站下发的源基站到UE的上行定时提前TASRC记为源基站到UE的信号传播的时间TUE,SRC；
如果UE收到RACH-less切换命令，则根据命令中的TDIFF值和式(4)，计算出目标基站到UE的信号传播时间TUE,DST，将TUE,DST作为对目标基站的上行定时提前TADST，并执行RACH-less切换流程；如果UE收到RACH切换命令，则执行RACH切换流程；
3)UE完成RACH-less切换后，向目标基站上报tUE,SRC、tUE,DST和TUE,SRC，目标基站重新计算基站间同步偏差TDIFF，通过基站间信令将TDIFF发给源基站，更新TDIFF数据用于后续的切换；如果UE完成的是RACH切换，则目标基站根据式(3)计算TDIFF，目标基站通过基站间信令将TDIFF发给源基站，更新数据用于后续进行RACH-less切换。
2.根据权利要求1所述的一种无随机接入信道切换的实现方法，其特征是通过执行随机接入信道RACH流程切换的用户设备UE，计算源基站与目标基站之间的时间偏差TDIFF。
3.根据权利要求1所述的一种无随机接入信道切换的实现方法，其特征是如果目标基站通过其他方式获取与UE之间的上行定时提前后TADST，将其记为TUE,DST，再根据式(3)重新计算TDIFF，并通过基站间信令将TDIFF发给源基站，所述其他方式包括测量UE发出的探测参考信号SRS、解调参考信号DMRS和信道质量指标CQI。
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