CN1571297A

CN1571297A - 一种确定时间提前量的方法

Info

Publication number: CN1571297A
Application number: CNA2004100272356A
Authority: CN
Inventors: 李罗保; 马子江; 吴本寿; 张银成
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: CN1298114C

Abstract

一种确定时间提前量的方法，涉及TD－SCDMA系统对随机接入过程中上行同步时间提前量的确定。技术方案为：在下行导频时隙信道上采用周期可变功率发射；在广播信道PCCPCH信道上广播下行导频时隙的发射功率格式；终端设备计算功率路径损耗因子；通过功率路径损耗因子值，确定终端设备UE与NodeB的距离d；根据终端设备与NodeB的距离d确定时间提前量ΔT_p。本发明通过改变DwPTS的发射功率，减少对邻近小区的干扰，排除UE和Node B的路径损耗测量误差，准确确定路径损耗因子，进而较准确地估算出时间提前量，从而提高了上行同步的准确率。

Description

一种确定时间提前量的方法

技术领域

本发明涉及TD-SCDMA(Time Division-Code Division Multiple Access)系统确定随机接入过程中上行同步时间提前量的方法。

背景技术

TD-SCDMA是同步通讯系统，要求接入的终端设备(UE)必须在接入系统节点B(NodeB)或基站收发系统BTS(Base Transceiver Station)允许的接收窗口之内。在3GPP(3rd Generation Partnership Project)标准中没有针对时间提前量的计算公式和相关标准，在初始接入过程中，确实很难确定UE距离接入NodeB的实际距离，存在NodeB与UE的定时差异。假设NodeB在T1时刻在下行导频时隙DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)发射导频信号，UE在T2时刻开始接收到DwPTS的导频信号，T2＝T1+ΔT_d+ΔT_p，ΔT_d是UE与NodeB的时间测量差异，ΔT_p是传播时间差异。由于NodeB的检测窗口是保护间隙GP(Guard Period)+UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)，所以ΔT_d+ΔT_p＜GP。怎样获得精确的ΔT_d？当UE与NodeB都具有GPS(Global Position System)接收系统时，认为ΔT_d＝0，T1和T2在同一定时系统中可知，得到ΔT_p＝T2-T1。在TD-SCDMA协议中没有明确采用GPS系统，也没有确定采用同步信道SCH(Synchronisation Channel)，UE可能是另一套计时系统，T1与T2没有任何联系，3GPP协议中仅仅提到采用路径损耗测量的方法，没有作出详细的描述。

首先，ΔT_p的确定必须是基于路径损耗的测量，考虑到电磁波的传播延时，必须是在T2+DwPTS+GP时刻提前2ΔT_p时刻发射UpPTS才能正好落在NodeB的UpPTS检测区。ΔT_p的测量只能基于广播消息中DwPTS的功率和UE在该信道上的接收信号码功率RSCP(Received Signal Code Power)，求得的功率损耗PL(dB)，根据电磁波的传播功率损耗因子求得距离d，由距离D求得应该提前的时间。功率路径损耗因子与UE的环境有关，所测量的距离可能误差较大。

在TD-SCDMA系统中，每个无线帧(10ms)包括两个相同的子帧(5ms)，每个子帧中有一个下行导频时隙(DwPTS)，用来进行UE的下行同步。小区半径通过UpPTS对DwPTS无干扰情况下确立时，半径为11.25Km，这时通过GP间隙保护UE的UpPTS信号可以落在NodeB的检测窗口内。当小区半径大于11.2Km时，准确的时间提前量可以提高随机接入的成功率。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提出一种新的确定随机接入过程中上行同步时间提前量的方法，能提高精确度。

本发明的技术方案为：

1)在下行导频时隙(DwPTS)信道上采用周期可变功率发射，周期大小根据小区的干扰情况而定，可以是5ms的任何整数倍数；

2)在广播信道PCCPCH信道上广播下行导频时隙(DwPTS)的发射功率格式；

3)终端设备UE计算功率路径损耗因子(α)；

4)通过功率路径损耗因子值，确定终端设备UE与NodeB的距离d；

5)根据终端设备UE与NodeB的距离d确定时间提前量ΔT_p。

所述采用周期可变功率发射，是指将下行导频时隙发射功率划分为多个等级，本发明的一个实施例中划分为4个不同的等级，每一种功率接入不同小区半径内的终端设备UE，每一种功率值的发射时间为4个子帧。

所述4个等级的划分方法可以是：最大小区半径对应的发射功率等级号为0，发射功率为P_max，等级为1、2、3的发射功率分别为：5P_max/6、2P_max/3、P_max/2。

所述终端设备计算功率路径损耗因子，是根据终端设备在下行导频时隙上进行连续两次功率测量，并根据测量结果进行计算。

相对于现有技术中以信号功率强度为基础确定时间提前量，本发明通过改变DwPTS的发射功率，减少对邻近小区的干扰，排除UE和Node B的路径损耗测量误差，准确确定路径损耗因子，进而较准确地估算出时间提前量，从而提高了上行同步的准确率。

附图说明

图1是帧结构示意图；

图2是UE和基站之间距离示意图。

图3是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1，在TD-SCDMA系统中，每个10ms的无线帧划分为两个相同的5ms子帧，每个子帧固定有一个下行导频时隙。下行导频时隙的作用是指示小区载频和引导主公共信道PCCPCH，下行导频时隙长度为64chips，两端各有一个零功率区，很容易确定它的位置，确定它的位置后就可以根据每4个子帧的相位关系确定主公共信道PCCPCH。

1、本发明在下行导频时隙(DwPTS)信道上采用周期可变功率发射，如图3中的301。周期大小根据小区的干扰情况而定，可以是5ms的任何整数倍数。所述采用可变功率发射，是指将下行导频时隙发射功率划分为多个等级，如2个、3个或4个等，本发明的一个实施例采取划分为4个等级，每一种功率接入不同小区半径内的终端设备UE，从而减少下行导频时隙对邻近小区的干扰。在本发明中，4个下行导频时隙的发射功率的等级的划分，是按照系统子帧号的办法。SFN为系统子帧号，

表示系统子帧号除以4后向下取整，N_pi为发射功率等级号，得到的等级号分别为0、1、2、3。每一种功率值的发射时间为4个子帧。

假设最大小区半径对应的下行导频时隙DwPTS功率为P_max，P_max的发射功率对应的功率发射等级号为N_pi＝0，确定N_pi＝1时的下行导频时隙DwPTS发射功率为

\frac{N_{pi}}{Σ_{i = 1}^{3} N_{pi}} P_{\max} = \frac{5}{6} P_{\max};

N_pi＝2时，下行导频时隙D_wPTS发射功率为

\frac{N_{pi}}{Σ_{i = 1}^{3} N_{pi}} P_{\max} = \frac{2}{3} P_{\max};

N_pi＝3时，下行导频时隙DwPTS发射功率为

\frac{N_{pi}}{Σ_{i = 1}^{3} N_{pi}} P_{\max} = \frac{1}{2} P_{\max} .

2、根据下行导频时隙的位置和每4个子帧的相位关系确定主公共信道PCCPCH，如图3中的302。

3、在广播信道PCCPCH信道上广播下行导频时隙(DwPTS)的发射功率格式；终端设备在广播信道中收听。如图3中303。

4、终端设备UE在下行导频时隙上进行连续两次功率测量，并根据测量结果进行计算功率路径损耗因子(α)，通过功率路径损耗因子值，确定终端设备UE与NodeB的距离d，如图3中的304。

假设UE第一次测得的接收功率P_r1＝P_r1a+ΔP_e，第二次测得的接收功率P_r2＝P_r2a+ΔP_e，P_r1a为第一次测量的实际功率值，P_r2a为第二次测量的实际功率值。ΔP_e为不同的UE带入的测量误差，这里认为同一个UE的2次测量误差相同。第一次与第二次的功率差P_r1-P_r2＝P_r1a-P_r2a，消除了不同UE的测量误差。NodeB第一次发射功率P_t1，第二次发射功率P_t2，第一次发射功率损耗α₁×P_t1，第二次发射功率损耗α₂×P_t2，消除不同的NodeB和UE的发射功率误差和接收功率误差，得出等式：

P_t1-P_t2＝α₁×P_t1+P_r1a-(α₂×P_t2+P_r2a)

在UE的位置没有变化的情况下，根据电磁波传播理论，传播损耗仅仅与路径相关，得出功率路径损耗因子α＝α₁＝α₂，推导出：

P_t1-P_t2＝α×(P_t1-P_t2)+P_r1a-P_r2a

由于P_r1a-P_r2a＝P_r1-P_r2为UE测量已知，得出：

α = \frac{(P_{t 1} - P_{t 2}) - (P_{r 1} - P_{r 2})}{P_{t 1} - P_{t 2}}

路径损耗

PL (dB) = 10 \log \frac{P_{t}}{P_{r}} = 10 \log \frac{1}{α} = - 10 \log α

在图2所示天线远场情况下，自由空间传播模型：

PL (dB) = 10 \log \frac{P_{t}}{P_{r}} = - 10 \cdot \log [\frac{G_{t} G_{r} \cdot λ^{2}}{{(4 π)}^{2} d^{2}}],

其中G_t为发射天线的增益，G_r为接收天线的增益，λ为载频的波长，都为小区的已知数。得出：

α = \frac{G_{t} G_{r} λ^{2}}{{(4 π)}^{2} d^{2}}

理想情况。实际情况下需要确定的是小区半径大于11.25公理情况下的T-R距离，修正为双线模型

d = \sqrt[4]{\frac{G_{t} G_{r} h_{t}^{2} h_{r}^{2} λ^{2}}{{(4 π)}^{2} α}},

h_t为发射天线的高度(30m-200m)，h_r为UE的接收高度(1m-3m)。

当在城区时应当采用Okumura模型，最好是在协议的广播消息中加入一些小区的地理特征信息。

5、根据终端设备UE与NodeB的距离d确定时间提前量ΔT_p。每一个α值对应一种距离，根据距离d确定时间提前量ΔT_p。如图3中305。

Δ T_{P} = \frac{d}{c},

c为光速。

以上对应的条件是两次功率测量必须在相同的接收装置、相同位置和相同的发射载频下进行，这时测量的α值最准确。在移动的UE或在阴影区中的UE可能不适用自由空间的路径衰落公式，但通过对不同发射功率下的接收功率测量可以获得多个UE的小尺度衰落参数，不在本发明的讨论范围之内。

通过以上方法，消除不同装置带入的测量误差，通过广播消息UE已经已知将要进行测量的结果。在UE落入阴影区或非常规衰落的情况下，应该基于对2个或三个NodeB的在主公共信道上关于功率的广播消息的接收和进行的测量，排除异常衰落情况。

Claims

1、一种确定时间提前量的方法，包括：

1)在下行导频时隙信道上采用周期可变功率发射；

2)在广播信道上广播下行导频时隙的发射功率格式；

3)终端设备计算功率路径损耗因子；

4)通过功率路径损耗因子值，确定终端设备与NodeB的距离；

5)根据终端设备与NodeB的距离确定时间提前量。

2、权利要求1所述的确定时间提前量的方法，其特征在于，所述采用周期可变功率发射，是指将下行导频时隙发射功率划分为4个不同的等级，每一种功率接入不同小区半径内的终端设备UE，每一种功率值的发射时间为4个子帧。

3、权利要求2所述的确定时间提前量的方法，其特征在于，所述4个等级的划分方法为：最大小区半径对应的发射功率等级号为0，发射功率为P_max，等级为1、2、3的发射功率分别为：5P_max/6、2P_max/3、P_max/2。

4、权利要求1所述的确定时间提前量的方法，其特征在于，所述终端设备计算功率路径损耗因子，是根据终端设备在下行导频时隙上进行连续两次不同功率测量，并根据测量结果进行计算。