Scdma無線通信系統實現遠距離覆蓋的方法
2023-04-30 07:53:06
專利名稱：Scdma無線通信系統實現遠距離覆蓋的方法
技術領域：
本發明涉及一種在SCDMA無線通信系統中實現遠距離覆蓋的方法。
背景技術：
在廣大農村、交通沿線、海島等地形開闊、人口密度相對較低的地區，由於話務量相對較低，有必要增大單個無線基站的覆蓋範圍，降低SCDMA無線通信網絡建設和維護成本。例如，對於「村村通」的400MHzSCDMA系統，就提出了55km覆蓋半徑的指標。但是，依靠現有覆蓋方法實現遠距離覆蓋存在一些問題。
首先，從時間角度看，SCDMA系統是時分雙工(TDD)的無線通信系統，其覆蓋距離主要受限於上下行幀之間保護時隙的大小，即覆蓋距離＝保護時隙×電磁波傳播速度。SCDMA系統的上下行幀之間共有390.625微秒的保護時間，對應傳播距離約為117km，由於SCDMA終端發射信號的時間點是以收到的基站下行同步頭同步信號1(SYNC1)為基準計算的，因此，這個距離對應上、下行信號延遲時間之和，忽略終端射頻收、發開關轉換時間，理論上覆蓋半徑最大為58.5km。
由於終端接收完空中信號後，還需要完成解調、計算接收信噪比、待發射信號的調製、各處理模塊間通信等處理，因此，在終端接收完成和打開發射之間，必須留有時間餘量。僅以每次接收完最後一個符號後的解調和信噪比計算為例，就需要執行6000條以上指令。如果以目前SCDMA主流終端工作頻率114.68MHz計算，則處理時間至少需要58微秒(對應8.7km覆蓋半徑)以上。考慮到這些時間開銷，SCDMA終端要想達到55km覆蓋半徑的範圍，必須使用新的方法。
其次，從SCDMA無線基站的角度看，SWAP信令中表示終端上發同步頭時間偏移的變量SS用11個比特(bit)表示，其中1bit是符號位，因此SS的範圍是[-1024，1023]，SS的精度是1/16碼片(chip)，因此SS可以表示的範圍是4個符號(symbol)，折合46.8km，顯然也不能達到55km的範圍。為了兼容舊的終端，信令幀結構不能更改，SS的精度也無法更改，從這個角度看，要實現遠距離的覆蓋，必須提出新的方法。
第三，從幀結構看，參照附圖3可以知道，SCDMA終端在接入碼道需要上發SYNC1，在業務碼道需要上發同步信號2(SYNC2)。基站收到0km處終端上發SYNC1(在圖3中用SYNC1(0km)表示)對齊基站同步搜索範圍最左側，則該終端在55km遠處上發的同步頭已經超出同步搜索窗，幹擾了其後的SYNC2。由此，為了不幹擾SYNC2，終端只能在23.4km內發射。從這個角度看，要實現遠距離的覆蓋，也必須提出新的方法。
應當注意的是，基站目前的軟體支持兩個符號的同步搜索範圍，為了本技術的實施，實際實現時，基站軟體應升級到支持3個符號以上的同步頭搜索範圍，即SS從[-512，511]升級到[-1024，511]以上。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種將基站覆蓋範圍分為遠區和近區，通過升級SCDMA終端軟體，使得終端通過在兩個不同的時間點上發同步頭，嘗試出自己距離基站的遠近範圍，從而實現遠距離覆蓋的方法。
本方法主要包括以下幾個步驟(1)終端根據基站搜索同步窗口的大小，兼顧基站保護時隙大小及終端自身的處理能力進行距離分區，確定距離模式。
將基站覆蓋範圍分為兩個區域，距基站較近的區域為近區A而距基站較遠的區域為遠區B，該近區A和遠區B的劃分標準為0＜A＜X，PT1-PT22CBPT1-PT22C+X,]]>PT1-PT22CX,]]>其中，X是基站同步搜索窗口對應的傳輸距離，C為電磁波傳播速度，定義PT時間為終端接收完成到開始發射之間的等待及處理時間，PT1為終端處於近區時的PT時間，PT2為終端處於遠區時的PT時間。當PT1-PT22C=X]]>時，覆蓋範圍達到2X。
(2)終端判斷自己所處的位置，查找距離模式，終端選擇與實際距離模式相對應的等待時間PT進行發射，其中PT為終端接收完成到開始發射之間的等待及處理時間。
在開機後，終端需要通過嘗試判斷自己距離基站的遠近，以確定自己處於基站的哪個距離範圍內，並從而確定在哪個PT發射前等待時間後發射。終端查找距離的方法是採用由遠及近的嘗試方法。具體方法如下終端首先假設自己位於基站遠區，在PT2發射前等待時間發射SYNC1，如果能被基站搜索窗內檢測，則實際位於遠區，每次接收完畢後固定等待PT2時間後發射，否則終端再假設自己位於近區，即在PT1等待時間發射SYNC1，如果能被基站搜索窗內檢測，則實際位於近區，每次接收完畢後，固定等待PT1時間後發射，否則，進行超出服務區的處理。
如果終端假設自己位於遠區而又確實位於基站的遠區內，則SYNC1經過上行時延後會落在基站同步搜索窗內，基站可以檢測到終端的嘗試。如果終端實際位於近區，則PT2時間不夠，SYNC1會在基站同步搜索窗之前到達，導致基站無法檢測到終端嘗試。
如果終端先假設自己位於近區而實際位於遠區，則按PT1發射前等待時間上發的SYNC1會延時很大才到達基站，結果是SYNC1在基站同步搜索窗之後到達，這就幹擾了SYNC2及其後的幀結構，影響其他終端上行通話質量。
終端一旦在假設的距離模式下將SYNC1成功上發到基站搜索窗內，基站可以識別終端，則認為終端找到了距離模式，從而確認自己當前位於基站的哪個分區內。
(3)在步驟(2)所確定的距離模式下，終端判斷自己能否與基站正常通信，即終端能否檢測到基站對其上發同步頭的應答，如果終端能與基站進行正常通信則執行步驟(4)，如果終端不能與基站進行正常通信則重複執行步驟(2)，直到終端找到可以保證其與基站間正常通信的距離模式為止。
(4)終端保持該距離模式，與基站進行通信。
終端選擇與實際距離模式相對應的等待時間PT進行發射，即在近區時等待PT1時長，在遠區等待PT2時長，遠區等待時間比近區等待時間短T，使得分別位於近區和遠區的、相距為R的兩個終端的上行接入信號在同一時間到達基站，其中R＝T×C，R越大覆蓋範圍越大。
由於終端移動過程中，可能移出已經確認的距離模式，這樣，原來的等待時間不再合適，如果不及時更改，則終端將與基站失去聯絡。為了解決這個問題，本方法進而還包括對終端丟失距離模式後的處理方法終端採用與基站信號同步的方式保持聯繫，如果終端移出已經確認的距離模式，則其上發的同步頭無法被基站檢測到，當這種情況持續超過一定的時間，則終端重新查找距離模式，具體方法與前面敘述的終端查找距離方法相同。
通過上述步驟，本方法在不調整幀結構及保護時隙大小的情況下，可以將原有系統的覆蓋距離擴大，滿足遠距離覆蓋的要求。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。
圖1是根據本發明的實現遠距離覆蓋方法的流程圖；圖2是根據本發明的方法中判斷終端所處位置，查找並確定距離模式的流程圖；圖3是基站距離分區對基站覆蓋範圍影響的示意圖；圖4是基站覆蓋範圍內不同距離終端登陸位置的示意圖。
具體實施例方式
下面參照附圖，說明在SCDMA系統中，通過本方法實現SCDMA基站遠距離覆蓋的方案。
參照附圖1，終端首先根據基站搜索同步窗口的大小，兼顧基站保護時隙大小及終端自身的處理能力進行距離分區，確定距離模式。在本例中，將基站覆蓋範圍分為兩個區域，距基站較近的區域為近區A而距基站較遠的區域為遠區B，該近區A和遠區B的劃分標準為0＜A＜X，PT1-PT22CBPT1-PT22C+X,]]>PT1-PT22CX,]]>其中，X是基站同步搜索窗口對應的傳輸距離，C為電磁波傳播速度，定義PT時間為終端接收完成到開始發射之間的等待及處理時間，PT1為終端處於近區時的PT時間，PT2為終端處於遠區時的PT時間。
接下來，終端判斷自己所處的位置，查找距離模式。參照附圖2，在開機後，終端需要通過嘗試判斷自己距離基站的遠近，以確定自己處於基站的哪個距離範圍內，並從而確定在哪個PT發射前等待時間後發射。終端查找距離的方法是採用由遠及近的嘗試方法。具體方法如下終端首先假設自己位於基站遠區，在PT2發射前等待時間發射SYNC1，如果能被基站搜索窗內檢測，則實際位於遠區，每次接收完畢後固定等待PT2時間後發射，否則終端再假設自己位於近區，即在PT1等待時間發射SYNC1，如果能被基站搜索窗內檢測，則實際位於近區，每次接收完畢後，固定等待PT1時間後發射，否則，進行超出服務區的處理。
如果終端假設自己位於遠區而又確實位於基站的遠區內，則SYNC1經過上行時延後會落在基站同步搜索窗內，基站可以檢測到終端的嘗試。如果終端實際位於近區，則PT2時間不夠，SYNC1會在基站同步搜索窗之前到達，導致基站無法檢測到終端嘗試。
如果終端先假設自己位於近區而實際位於遠區，則按PT1發射前等待時間上發的SYNC1會延時很大才到達基站，結果是SYNC1在基站同步搜索窗之後到達，這就幹擾了SYNC2及其後的幀結構，影響其他終端上行通話質量。
終端一旦在假設的距離模式下將SYNC1成功上發到基站搜索窗內，基站可以識別終端，則認為終端找到了距離模式，從而確認自己當前位於基站的哪個分區內。
參照附圖1，在查找到自己的距離模式後，終端判斷自己能否與基站正常通信，即終端能否檢測到基站對其上發同步頭的應答，如果終端能與基站進行正常通信則保持該距離模式與基站進行通信，如果終端不能與基站進行正常通信則重複查找距離模式，直到終端找到可以保證其與基站間正常通信的距離模式為止。
由於終端移動過程中，可能移出已經確認的距離模式，這樣，原來的等待時間不再合適，如果不及時更改，則終端將與基站失去聯絡。為了解決這個問題，優選實施方案進而還包括對終端丟失距離模式後的處理方法終端採用與基站信號同步的方式保持聯繫，如果終端移出已經確認的距離模式，則其上發的同步頭無法被基站檢測到，當這種情況持續超過一定的時間，則終端採用圖2所示的查找距離方法重新查找距離模式。
現在參照附圖4，從圖中可以看出。55km的基站覆蓋範圍被分為兩個區域小於24km(近區)和大於24km(遠區)。終端有兩個發SYNC1的默認時間點，分別對應24km內與24km外。兩個默認時間點相差24km範圍，合160us，即PT2比PT1提前160us。對24km以外的用戶，在PT2時刻發SYNC1；而24km內的用戶，在PT1時刻發SYNC1。這樣，對於55km的終端，發給基站的SYNC1等效於31km處終端的SYNC1的位置。
實際上，在55km處，終端上發的SYNC1對於SYNC2還是有部分幹擾的。這是因為SYNC1已經延時到了SYNC2的第一個符號時間內。但是，考慮到SYNC1隻是用於與基站進行第一次聯絡時有用，發射次數非常有限，而且處於如此遠距離的用戶數量所佔比例也很小，故可以忽略其對SYNC2的幹擾。
24km大約為2.048個Symbol對應的範圍，這樣基站如果同步搜索範圍增大到3個Symbol，可以覆蓋35.1km的範圍，SS表示範圍為(-2～+1個Symbol)。因此，該方案在不調整幀結構及保護時隙大小的情況下，將原有系統的覆蓋距離擴大到55km。
權利要求
1.一種SCDMA無線通信系統實現遠距離覆蓋的方法，其特徵在於，該方法主要包括以下幾個步驟(1)終端進行距離分區，確定距離模式；(2)終端判斷自己所處的位置，查找距離模式，終端選擇與實際距離模式相對應的等待時間PT進行發射，其中PT為終端接收完成到開始發射之間的等待及處理時間；(3)在該距離模式下，終端判斷自己能否與基站正常通信，如果終端能與基站進行正常通信則執行步驟(4)，如果終端不能與基站進行正常通信則重複執行步驟(2)，直到終端找到可以保證其與基站間正常通信的距離模式為止；(4)終端保持該距離模式，與基站進行通信。
2.如權利要求1所述的遠距離覆蓋方法，其特徵在於，在確定終端距離模式之後，終端採用與基站信號同步的方式保持聯繫，如果終端移出已經確認的距離模式，其上發的同步頭無法被基站檢測到，終端不能與基站進行正常通信，則終端進行丟失距離模式後的處理，即當這種情況持續超過一定的時間，終端重新查找距離模式。
3.如權利要求1或2所述的遠距離覆蓋方法，其特徵在於，步驟(1)中所述的距離分區是終端根據基站搜索同步窗口的大小，兼顧基站保護時隙大小及終端自身的處理能力將基站覆蓋範圍分為兩個區域距基站較近的區域為近區A而距基站較遠的區域為遠區B，該近區A和遠區B的劃分標準為0＜A＜X，PT1-PT22CBPT1-PT22C+X,]]>PT1-PT22CX,]]>其中，X是基站同步搜索窗口對應的傳輸距離，C為電磁波傳播速度，PT1為終端處於近區時的PT時間，PT2為終端處於遠區時的PT時間；當PT1-PT22C=X]]>時覆蓋範圍達到2X。
4.如權利要求3所述的遠距離覆蓋方法，其特徵在於，所述的基站同步搜索窗口對應的傳輸距離X可以為35.1km。
5.如權利要求1或2所述的遠距離覆蓋方法，其特徵在於，終端查找距離模式的方法是採用由遠及近的嘗試方法。
6.如權利要求1或2所述的遠距離覆蓋方法，其特徵在於，終端查找距離模式進而包括以下步驟終端首先假設自己位於基站遠區，在PT2等待時間發射同步信號1，如果能被基站搜索窗內檢測，則實際位於遠區，每次接收完畢後固定等待PT2時間後發射；否則終端再假設自己位於近區，在接收完畢後等待PT1時間後發射同步信號1，如果能被基站搜索窗內檢測，則實際位於近區，每次接收完畢後固定等待PT1時間後發射，否則，進行終端超出服務區的處理。
7.如權利要求6所述的遠距離覆蓋方法，其特徵在於，所述的基站搜索窗至少為3個符號。
8.如權利要求1或2所述的遠距離覆蓋方法，其特徵在於，步驟(4)中所述的終端選擇與實際距離模式相對應的等待時間PT進行發射，即在近區時等待PT1時長，在遠區等待PT2時長，遠區等待時間比近區等待時間短T，使得分別位於近區和遠區的、相距為R的兩個終端的上行接入信號在同一時間到達基站。
全文摘要
本發明提供一種SCDMA無線通信系統實現遠距離覆蓋的方法，該方法將基站覆蓋範圍分為遠區和近區，通過升級SCDMA終端軟體，使得終端通過在兩個不同的時間點上發同步頭，嘗試出自己距離基站的遠近範圍，從而實現遠距離覆蓋，本方法在不調整幀結構及保護時隙大小的情況下，可以將原有系統的覆蓋距離擴大，滿足遠距離覆蓋的要求。
文檔編號H04B7/26GK1874186SQ200510073340
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月2日 優先權日2005年6月2日
發明者蔣伯峰, 嶽彥生, 梁敏, 謝海燕, 李天新, 蘇宏宇 申請人:北京信威通信技術股份有限公司