CN1154269C - 在码分多址移动通信系统中保持上链同步的方法和系统 - Google Patents

在码分多址移动通信系统中保持上链同步的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种在基于CDMA的移动通信系统中以高精度和快速更新频率保持上行链路同步的方法和系统，所述移动通信系统包括基站、至少一个移动台，所述方法包括步骤：接收一个所述移动台发射的信号；测量从移动台发射的信号的定时并得到移动台目前所用的US实际值；根据测量计算US目标值；比较US实际和US目标，以便产生用于增加或减少所述US实际的SS命令；将所述同步时移(SS)命令沿下行链路信令发送给所述移动台，以便增加或减少所述US实际。

Description

在码分多址移动通信系统中保持 上链同步的方法和系统
本发明涉及CDMA(码分多址)技术，特别是涉及在基于CDMA的移动通信系统中保持上行链路同步的方法和系统。
对于大多数CDMA系统，上行链路信道是异步的。这意味着用户的信号在不同的时间到达服务节点B(基站)。所以不同用户所用的异步扩频码(例如PN(伪噪声)序列)将彼此干扰。该干扰称为多址干扰。因为CDMA是干扰受限制的系统，所以任何附加干扰都将导致容量减小。上行链路同步或所谓的同步CDMA系统使得所有的用户信号同时到达基站。这将极大地降低多址干扰。因此上行链路同步(US)将导致更高的容量并简化基站端节点B的解调器。
因为移动信道的多径和阴影衰落特性，同步CDMA在移动通信系统中更难实现。因为信道特性随时间频繁改变并且UL(上行链路，上链)同步的精度必须很高，所以移动台发射TX定时的更新频率必须很快。问题在于如何找到一种有效的方式实现上行链路同步并保持系统开销可以接受。实现UL同步可以分成两个部分：UL同步建立和UL同步保持。在本发明中，描述一种保持上行链路同步的简单而有效的方法。
从层1的观点来看，UL同步等效于非常高精度的定时超前。在目前系统中，存在一种定时超前的方案。图1说明定时超前方案的示意图。如图1所示，当BS(基站)接收UL发射信号时，具有传播延迟。因此在MS(移动台)侧UL发射期间给突发脉冲串(burst)提供时间超前，结果在BS接收的突发脉冲串可以刚好准时(in time)。
但是，在现有的定时超前方案中，从层3发送定时超前信号。因为UL的同步精度更高并且更新频率比定时超前更快，所以这种定时超前方案不能满足UL同步的需求。在目前的移动通信系统中，没有UL同步的解决方案。对于TD-SCDMA(时分-同步码分多址)系统，提出了该UL同步，但是还没有全面的算法。因此在本发明之前，该问题尚未解决。
本发明的一个目的是提供一种在基于CDMA的移动通信系统中以高精度和快速更新频率保持UL同步的方法和系统，从而有效减少多址干扰，获得更高的CDMA系统容量。
本发明的另一个目的是提供一种使用上述方法的基于CDMA的通信系统、及其基站和移动台。
本发明提供一种在基于CDMA的移动通信系统中保持上行链路同步的方法，所述移动通信系统包括基站、至少一个移动台，所述方法包括步骤：接收一个所述移动台发射的信号；测量从移动台发射的信号的定时并得到移动台中当前所用的US实际值；根据该测量计算US目标值；比较US实际和US目标以便产生用于增加或减少所述US实际的SS(synchronization shift，同步时移)命令；将所述同步时移(SS)命令沿下行链路信令发送(signaling)给所述移动台以便增加或减少所述US实际。
本发明还提供一种在基于CDMA的移动通信系统中保持上行链路同步的系统，所述移动通信系统包括基站、至少一个移动台，所述系统包括：接收一个所述移动台发射的信号的接收装置；测量从移动台发射的信号的定时并得到移动台中当前所用的US实际值的测量装置；根据所述测量计算US目标值的计算装置；比较US实际和US目标以便产生用于增加或减少所述US实际的SS命令的比较装置；将所述同步时移(SS)命令沿下行链路信令发送给所述移动台以便增加或减少所述US实际的信令发送(signaling)装置。
本发明还提供一种基于CDMA的移动通信系统，包括：基站；至少一个移动台；其中，所述基站包括；接收一个所述移动台发射的信号的接收装置；测量从移动台发射的信号的定时并得到移动台目前所用的US实际值的测量装置；根据所述测量计算US目标值的计算装置；比较US实际和US目标以便产生用于增加或减少所述US实际的SS命令的比较装置；将所述同步时移(SS)命令沿下行链路信令发送给所述移动台以便增加或减少所述US实际的信令发送装置，和其中所述移动台包括：根据所述同步时移命令增加或减少所述US实 际的调整装置，以及其中所用的基站和移动台。
图1说明在L3层定时超前方案的示意图。
图2说明根据本发明的一个实施例的CDMA系统的示意图。
图3说明根据本发明计算US目标的例子的示意图。
图4表示业务突发脉冲串中SS(同步时移)命令位置的一个例子。
图5表示当发射TFCI(传输格式组合表示符)时业务突发脉冲串中SS(同步时移)命令位置的另一个例子。
图2说明根据本发明的一个实施例的CDMA系统的示意图。如图2所示，基站接收从移动台沿上行链路发射的信号。基站包括测量接收信号的定时并得到US实际的测量单元，US实际是移动台当前所用的US值(等效于时间超前)；计算US目标的上行链路同步控制单元，US目标精确定义为用于UL同步的最佳值；比较US实际和US目标的比较单元；和根据比较结果产生SS命令的SS命令产生单元。沿下行链路在L1层中将SS命令信令发送给MS以便调整，即增加或减少MS中所用的US实际值。毋庸赘述，基站还包括接收从MS发射的信号的接收装置(未示出)；和将具有SS命令的信号沿下行链路发送给MS的发送装置(未示出)。它们可以是已知的接收机或发射机，因此本申请没有描述其细节。MS的发射单元发送具有US实际定时的信号，而MS的调整单元根据SS命令调整US实际值。
根据本发明的该实施例，新的L1(层1)信令SS(同步时移)用于保持UL同步。在物理层沿下行链路发送SS命令。
如图2所示，业务节点B或基站的测量单元连续测量从UE(用户装置)即移动台(MS)发射的定时。接着，根据这些测量，UL同步控制(UC)单元计算US目标。US目标定义为用于UL同步的精确最佳值。系统当前所用的US值定义为US实际。
SS命令由US实际和US目标间的关系产生，并用于增加或减少US实际。因此SS是上调或下调命令而并不发送US目标值本身。根据SS命令和一个(单个步长)或多个(多个步长)预定步长逐步改变US实际。其最小的步长等效于UL同步的所需精度。
根据本发明一个实施例的UL同步控制过程可以包括以下步骤：同步控制单元计算US目标；通过比较US实际和US目标产生SS命令，其中SS是上调或下调命令；MS用SS命令以预定步长或多个步长增加或减少US实际，该预定步长是预先设定和/或编码在SS命令中；在L1层信令发送SS命令(突发脉冲串中的SS字段)以便得到US的高更新频率。
下面将描述根据本发明的UTRA-TDD(UMTS地面无线接入-时分双工)系统中UL同步的一个实施例。
例如UL同步所需的精度是±1/8码片(chip)。在BS端的服务节点连续测量从UE发射的定时，得到US实际，并计算US目标。根据US实际和US目标的比较，产生SS命令并沿DL信令发送。根据SS命令逐步改变MS所用的US实际，并按一个(单个步长)或多个(多个步长)预定步长来改变。
图3说明根据本发明的UL同步控制(UC)中计算US目标的示意图。
UC具有计算US目标的目的。因为信道的多径效应和时间偏移，所以不能建立理想的UL同步。因此US目标用来找到US的性能最佳时的UL发射定时。有两种基本方法是可能的，一种是慢UC，另一种是快UC。
如图3所示，从下至上，在BS处接收到三个从MS以时间顺序发射的突发脉中串(用于示例的目的)。对于每个脉冲串，BS接收脉冲响应(IR)的相应峰(tab)。因为MS是移动的并处于时变环境中，如图3所示，  BS端的IR在时间和功率上都是变化的。
对于慢UC，它意味着用IR的统计值计算最佳值US目标，US目标等于传播延时加上IR中具有最高的平均功率值的峰的延时。该方法还包括移动台IR的平均特性。因此UC必须知道IR的统计值。
对于快UC，US目标等于传播延时加上IR中实际具有最高功率值的峰的延时。该方法应提供US的最佳性能，但US目标将快速改变，这导致更频繁地沿DL信令发送SS命令。
或者用慢UC或者用快UC，可以得到US目标值。
最小步长等于所需的精度，例如，1/8码片(chip)。步长可以是MS中预置的固定值，也可以由BS向各移动台广播步长，并且每个MS使用接收的步长来增加或减少其US实际值。SS命令在物理层发送，即L1信令发送。
例如，单个步长的算法是
如果US实际＞US目标，则SS＝0；
如果US实际＜US目标，则SS＝1；
在本发明的一个实施例中，SS信息是一比特。对于多个步长或为防止误差可以使用多个比特。因为SS命令在L1信令传送，所以它们需要突发脉冲串中的特定字段。因为只需要沿DL发射SS，所以只在DL时隙中加入SS字段。
图4和图5表示根据本发明，业务突发脉冲串中SS(同步时移)命令位置的两个例子。
如图4所示，在本例中，为SS字段保留一个符号(symbol)(两个比特)。中间码(midamble)附近放置SS字段，以便在时变环境中得到有效的保护。将SS命令放在中间码附近的原因在于，上述的测量可以在所述中间码处进行，结果在MS处US值的调整可以更多地基于实际的US状态并更有效率。沿DL物理信道每帧发送SS信息。图4表示UTRA(UTMS(通用移动电信系统)地面无线接入)-TDD(时分双工)系统的业务DL突发脉冲串中SS的位置。
如果发射TFCI(传输格式结合指示符)，则直接紧邻TFCI发射SS。图5表示当发射TFCI时业务DL突发脉冲串中SS的位置。
根据下面的规则进行当前定时超前的调整：
US实际，新＝US实际，旧+ΔUS，如果SS＝1
            US实际，旧-ΔUS，如果SS＝0
其中，ΔUS是用于改变US的单个步长。在本实施方式中，ΔUS等于1/8码片并由系统预定义。
从上面本发明的优选实施例的描述中，很明显本发明提供一种在基于CDMA移动通信系统中以高精度和快更新频率保持上行链路同步的有效方法。并因此，它将极大的减少多址干扰，并导致更高的CDMA系统的容量以及简化在基站端的解调器。
上面已经描述了本发明的优选实施例，应指出是本领域普通技术人员可以根据本发明的公开进行改变和改进，而不超出本发明的范围。

Claims (30)

1.一种在基于CDMA的移动通信系统中保持上行链路同步的方法，所述移动通信系统包括基站、至少一个移动台，所述方法包括步骤：
接收一个所述移动台发射的信号；
测量从该移动台发射的信号的定时并得到该移动台中当前所用的上行链路同步当前值；
根据所述测量计算上行链路同步目标值；
比较上行链路同步当前值和上行链路同步目标值以便产生用于增加或减少所述上行链路同步当前值的同步时移命令；
在物理层中在突发脉冲串的预定字段中将所述同步时移命令沿下行链路信令发送给所述移动台，以便增加或减少所述上行链路同步当前值。
2.根据权利要求1的方法，其中所述预定字段置于脉冲串的中间码附近。
3.根据权利要求1的方法，其中在中间码处进行所述测量。
4.根据权利要求1的方法，其中在物理信道每帧发送所述同步时移命令。
5.根据权利要求1的方法，其中在所述计算步骤用信道统计计算所述上行链路同步目标值。
6.根据权利要求1的方法，其中在所述计算步骤用实际具有最高功率的脉冲响应中的峰来确定所述上行链路同步目标值。
7.根据权利要求1的方法，其中所述移动台根据所述同步时移命令以一个预定步长或多步长增加或减少上行链路同步当前值。
8.根据权利要求7的方法，其中所述步长是所述移动台预置的固定值。
9.根据权利要求7的方法，其中所述移动台接收从所述基站广播的步长。
10.一种在基于CDMA的移动通信系统中保持上行链路同步的系统，所述移动通信系统包括
基站、和至少一个移动台，所述系统包括：
接收一个所述移动台发射的信号的接收装置；
测量从该移动台发射的信号的定时并得到该移动台当前所用的上行链路同步当前值的测量装置；
根据所述测量计算上行链路同步目标值的计算装置；
比较上行链路同步当前值和上行链路同步目标值以产生用于增加或减少所述上行链路同步当前值的同步时移命令的比较装置；
在物理层中在突发脉冲串的预定字段中将所述同步时移命令沿下行链路信令发送给所述移动台以便增加或减少所述上行链路同步当前值的信令发送装置。
11.根据权利要求10的系统，其中由所述测量装置在中间码处进行所述测量。
12.根据权利要求10的系统，其中由信令发送装置在物理信道中每帧发送所述同步时移命令。
13.根据权利要求10的系统，其中由所述计算装置用信道统计计算所述上行链路同步目标值。
14.根据权利要求10的系统，其中由所述计算装置用实际具有最高功率的脉冲响应中的峰确定所述上行链路同步目标值。
15.根据权利要求10的系统，其中所述移动台包括调整装置，用于根据所述同步时移命令以一个预定步长或多步长增加或减少上行链路同步当前值。
16.根据权利要求15的系统，其中所述调整装置根据所述同步时移命令以是所述移动台中预置的固定值的一个预定步长或多步长增加或减少上行链路同步当前值。
17.根据权利要求16的系统，其中所述移动台接收从所述基站广播的步长。
18.一种基于CDMA的移动通信系统，包括：
基站；
至少一个移动台；
其中所述基站包括：
接收一个所述移动台发射的信号的接收装置；
测量从该移动台发射的信号的定时并得到该移动台目前所用的上行链路同步当前值的测量装置；
根据所述测量计算上行链路同步目标值的计算装置；
比较上行链路同步当前值和上行链路同步目标值以产生用于增加或减少所述上行链路同步当前值的同步时移命令的比较装置；
在物理层中在突发脉冲串的预定字段中将所述同步时移命令沿下行链路信令发送给所述移动台以增加或减少所述上行链路同步当前值的信令发送装置，和
其中所述移动台包括：
根据所述同步时移命令增加或减少所述上行链路同步当前值的调整装置。
19.根据权利要求18的基于CDMA的移动通信系统，其中由所述测量装置在中间码处进行所述测量。
20.根据权利要求18的基于CDMA的移动通信系统，其中由所述信令发送装置在物理信道中每帧发送所述同步时移命令。
21.根据权利要求18的基于CDMA的移动通信系统，其中由所述计算装置用信道统计计算所述上行链路同步目标值。
22.根据权利要求18的基于CDMA的移动通信系统，其中由所述计算装置用实际具有最高功率的脉冲响应中的峰确定所述上行链路同步目标值。
23.根据权利要求18的基于CDMA的移动通信系统，其中所述移动台包括调整装置，用于根据所述同步时移命令以一个预定步长或多步长增加或减少上行链路同步当前值。
24.根据权利要求23的基于CDMA的移动通信系统，其中所述调整装置根据所述同步时移命令以是所述移动台中预置的固定值的一个预定步长或多步长增加或减少上行链路同步当前值。
25.根据权利要求24的基于CDMA的移动通信系统，其中所述移动台接收从所述基站广播的步长。
26.一种用于基于CDMA的移动通信系统中的基站系统，包括：
接收装置，用于接收至少一个移动台发射的信号；
测量装置，用于测量从该移动台发射的信号的定时并得到该移动台目前所用的上行链路同步当前值；
计算装置，用于根据所述测量计算上行链路同步目标值；
比较装置，用于比较上行链路同步当前值和上行链路同步目标值以产生用于增加或减少所述上行链路同步当前值的同步时移命令；和
信令发送装置，用于在物理层中在突发脉冲串的预定字段中将所述同步时移命令沿下行链路信令发送给所述移动台，以增加或减少所述上行链路同步当前值。
27.根据权利要求26的基站系统，其中由所述测量装置在中间码处进行所述测量。
28.根据权利要求26的基站系统，其中由所述信令发送装置在物理信道中每帧发送所述同步时移命令。
29.根据权利要求26的基站系统，其中由所述计算装置用信道统计计算所述上行链路同步目标值。
30.根据权利要求26的基站系统，其中由所述计算装置用实际具有最高功率的脉冲响应中的峰确定所述上行链路同步目标值。
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