Tdma移動通信系統中擴大測量窗口的方法

2023-07-24 10:00:26 4

專利名稱：Tdma移動通信系統中擴大測量窗口的方法
技術領域：
本發明公開了一種移動通信系統中頻率之間和系統之間的測量方法，以便用戶設備與另一通信系統同步。更具體地說，涉及一種時分多址(TDMA)移動通信系統中擴大測量窗口的方法，在TDMA的用戶設備切換到另一通信系統之前，該用戶設備監測鄰近小區的系統的基站(可屬於相同的系統，也可以屬於不同的系統)的同步信道。
背景技術：
目前廣泛使用的移動通信系統是全球移動通信系統(GSM)，基站分布廣，網絡覆蓋面大。隨著第三代(3G)移動通信技術的興起，頻分雙工(FDD)系統(WCDMA)，3.84Mcps時分雙工(TDD)系統(HCR)，1.28McpsTDD(TDSCDMA)系統，將設立基站建立各自的新網絡，對公眾提供電信服務。那時，不同系統的各網絡彼此鄰接，或重疊覆蓋，用戶從一地運動到另一地時，用戶設備UE(例如行動電話)必須在不同的通信系統之間漫遊(roaming)或切換(handover)。為使1.28McpsTDD用戶設備(UE)在不同系統，例如在GSM和TDSCDMA系統中皆能正常工作，一種雙模用戶設備(dual modeUE)已經開發出來。當這種用戶設備監測到現有系統的信號逐漸衰弱而另一系統的信號越來越強，就要擇機切換到後一系統中繼續工作，在切換之前，用戶設備要執行頻率之間和系統之間的監測，監測到後一系統的同步信道的時隙位置(timing)，以便該用戶設備調整到與後一系統同步並進行切換。
在TDMA系統，例如1.28McpsTDD系統中，傳輸是不連續的，於是，在上行和下行信道之間的那些沒有業務的空閒時隙，理論上可以用來進行上述的頻率之間和系統之間的監測。這種用於同步的頻率之間和系統之間的監測、在相鄰的上、下行業務信道之間的那些沒有業務的空閒時隙稱為「測量窗口」。1.28McpsTDD系統中傳輸的每一幀包括兩個子幀(奇子幀和偶子幀)，每個子幀為5毫秒，分上行/下行共七個時隙TS0到TS1。對於語音通信，上行和下行信道各佔用一個時隙，一般情況下，相鄰的上、下行信道之間的那些沒有業務的空閒時隙只有2至3個。這種時隙分配布局的測量窗口較短，沒有足夠的時間執行測量和監測，因而1.28McpsTDD用戶設備達到與下一系統同步需要較長的時間，嚴重情況下，1.28McpsTDD的用戶設備無法對其他通信系統進行測量。根據3GPP技術報告TR25.888(http//www.3GPP.org提供瀏覽和下載)的仿真結果表明，如果1.28McpsTDD系統中採用傳統的對稱時隙分配模式，它的用戶設備與GSM系統切換時，最大同步時間為896.5ms，監測失誤的可能性高達41.9％；當該用戶設備與FDD系統切換時，最大同步時間為748.6ms；當與3.84McpsTDD系統切換時，成功同步的可能性只有40-60％；與其它不同頻率的1.28McpsTDD系統切換時，成功同步的可能性只有30-50％。這樣的結果不能讓人滿意。
為解決此問題，在3GPP技術報告TR25.888(http//www.3GPP.org提供瀏覽和下載)中對1.28McpsTDD系統提出了兩種改進的測量方法非對稱時隙分配模式和不同時隙分配組合模式，目的均在於擴大測量窗口的尺寸，為監測提供更多的時間，以減少監測失誤率。這種改進在一定程度上縮短了同步所需的時間，提高了監測的質量。作為一個例子，當1.28McpsTDD的用戶設備與相鄰的FDD小區同步時，可以利用非對稱時隙分配模式。一個1.28Mcps TDD的用戶設備(UE)想切換到FDD系統並與之同步時，該用戶設備會監測FDD系統的第一同步信道(primary SCH)以得到其時隙位置(timing)，並監測FDD的第二同步信道(secondary SCH)以得到幀位置(frame timing)。圖1表示現有1.28McpsTDD的用戶設備採用對稱與非對稱時隙分配模式時，測量窗口長度的比較，其中，上排表示對稱時隙分配模式下的1.28McpsTDD的子幀中的測量窗口；中排表示FDD系統的幀，每幀10毫秒，帶有同步信道；下排表示非對稱時隙分配模式下1.28McpsTDD的子幀中的測量窗口。對FDD的第一同步信道而言，第一同步碼(PSC)在系統中每個小區(cell)中的長度都是256個碼片，並且在每個時隙(TS)中發射一次。第二同步信道包括一個由15個第二同步碼(SSC)組成的序列，其中每個同步碼在每個幀中的長度都是256個碼片。如圖1上排所示，對稱時隙分配模式下，每個測量窗口a和b很短，每個測量窗口最多只能得到兩個相鄰的第二同步信道，因而可能得不到足夠的位置(timing)信息來與FDD同步，切換成功率較低。然而若採用「非對稱時隙分配模式」，即，每一幀中含有一奇一偶兩個子幀，偶數子幀的下行信道分配在時隙TS0，上行信道仍分配在時隙TS1；奇子幀的下行信道分配在緊隨第二切換點的時隙TS4，上行信道分配在第二切換點之前的時隙TS3。由此在一個幀中構成非對稱時隙分配模式。這樣，測量窗口A的長度大增，可以利用其中的所有空閒時隙進行同步監測。在Tdoc R1-02-1424 Comparison of asymmetricpattern and conventional scheme used for different measurement purpose-Rev.3(Revision of R1-02-1274)中記載的仿真結果表明，獲得225個PSC或225個SSC達到對FDD的同步，傳統的時隙分配模式下最大同步時間為748.6ms，非對稱時隙分配模式下最大同步時間僅為374.1ms。因此得出結論，1.28Mcps TDD的用戶設備能成功地對FDD進行監測並實現同步。
以「不同時隙分配組合模式」為例，當一個TDMA系統的用戶設備，例如1.28Mcps TDD的用戶設備(UE)準備切換到3.84Mcps TDD系統時，應提前與之同步，為此，該用戶設備會監測3.84Mcps TDD系統的第一同步信道(primary SCH)以得到其時隙位置(timing)，並監測其第二同步信道(secondary SCH)以得到幀位置(frametiming)。在3.84Mcps TDD中同步信道SCH和主公共控制物理信道P-CCPCH(primary common control physical channel)有兩種分配模式第一種模式SCH和P-CCPCH的分配在時隙TS#k，k＝0，1，…，14；第二種模式SCH分配在兩個時隙(TS)中，TS#k和TS#k+8，k＝0，1，…，6，並且P-CCPCH分配在TS#k中。
圖2表示利用上述的「不同時隙分配組合模式」來監測鄰近的3.84McpsTDD小區的中同步信道1和主公共控制物理信道2的情況，其中，上排表示兩個3.84McpsTDD的幀中的被檢測信道；中排表示對稱時隙分配模式下的1.28McpsTDD的子幀中較小的測量窗口；下排表示「不同時隙分配組合模式」下的1.28McpsTDD的子幀中的較大測量窗口。如圖中排所示，在對稱時隙分配模式下，由於1,28McpsTDD的用戶設備的下行信道對準待測的同步信道，在各測量窗口中無法監測3.84McpsTDD系統。而圖中下排的「不同的時隙分配組合模式」是指1.28McpsTDD的業務信道被按預定的時隙分配布局逐幀再分配，並周期性循環，第一、三、五、…幀的子幀的時隙分配相同，第二、四、六、…幀的子幀的時隙分配相同，但與第一、三、五、…幀不同。例如第一幀的兩個子幀中上行信道分配在時隙TS3，下行通信信道分配在時隙TS4。第二幀的兩個子幀中上行信道分配在時隙TS1，下行信道分配在時隙TS6。這樣，不同的時隙分配形式組合到一齊，業務信道之間的空閒時隙組成的測量窗口明顯加長，可以解決1,28McpsTDD的用戶設備對3.84McpsTDD的同步信道進行監測的難題，同步成功的可能性從40％-60％提升至97.5％以上(參見3G TR 25.888 v 1.1.0http∥www.3GPP.org)。
然而，仿真結果也表明，即使採用非對稱時隙分配模式和不同時隙分配組合模式，也不能100％地保證對3.84Mcps TDD的同步信道進行成功的檢測。圖3表示出現有技術中1.28Mcps TDD的用戶設備監測3.84McpsTDD小區時所出現的問題，其中，上排表示前述第二種模式下3.84McpsTDD系統的兩個幀中的同步信道1和主公共控制物理信道2，下排表示1.28McpsTDD的子幀中的測量窗口。如果3.84Mcps TDD同步信道的時隙位置如圖3所示，則用1.28Mcps TDD的用戶設備無法對3.84Mcps TDD的進行測量。原因是，與3.84Mcps TDD同步時所需的最小測量窗口為2*T+0.067ms(T為開關時間，例如T＝0.5ms，)，同步監測將會佔用所有的三個上行時隙TS1-TS3，此時，即使採用非對稱時隙分配模式或不同時隙分配組合模式，也沒有空閒時隙對著同步信道，1.28Mcps TDD的用戶設備無法對3.84Mcps TDD進行監測。這兩種模式的另一缺陷是需要信令支持，信令開銷較大，對系統可能產生一些負面影響。
在1.28Mcps TDD的用戶設備對GSM或其它1.28Mcps TDD系統為同步而進行監測時，也存在類似的局限。與GSM同步所需的最小測量窗為2*T+0.577ms(T為開關時間，例如T＝0.5ms)。與其它1.28Mcps TDD同步所需的最小測量窗為2*T+0.075ms(例如T＝0.5ms)。在上述改進的監測方法中，依然不能提供足夠的測量窗口的長度。

發明內容本發明的目的是提供一種改進的擴大測量窗口的方法，在TDMA的用戶設備與其它通信系統切換之前，用來對頻率間或系統間進行監測，克服已有技術的方法的局限。本發明的上述目的是由權利要求1的方法實現的，即，在時分多址(TDMA)通信系統中擴大測量窗口的方法，用於檢測無線接入技術(RAT)系統和/或用於頻率間或系統間的監測，其中TDMA系統的用戶設備對語音通信和數據通信都採用不連續分配資源單元方法，將一個幀或子幀的業務數據放到與其相鄰的幀或子幀中接收和傳輸，從而將該幀或該子幀的資源單元(RU)空出不作接收和傳輸，該空出的資源單元與相鄰的那些空閒時隙組合起來，構成供用戶設備檢測用的測量窗口。
上述TDMA系統是指1.28Mcps TDD，3.84Mcps TDD，7.68Mcps TDD，GSM等系統中的任何一種。
根據本發明的一個方面，一種TDMA系統，即1.28Mcps TDD系統的用戶設備對語音通信和數據通信都採用不連續分配資源單元方法，信道資源的分配方式為將偶數子幀的數據放到與其相鄰的奇數子幀中接收和傳輸，或者，將奇數子幀的數據放到與其相鄰的偶數子幀中接收和傳輸。這裡採用的是不連續分配資源單元(Resource Unit簡稱RU)技術來擴大測量窗口。不連續分配資源單元(RU)技術原應用於TDMA系統的數據通信而非語音通信，意為，傳輸的數據不連續地分配於在各幀的時隙中的資源單元上，參見3GPP技術報告TR25.22X(http//www.3GPP.org提供瀏覽和下載)。本發明首次將其引入語音通信，用於擴大測量窗口。
根據本發明的另一個方面，上述系統間的監測是指FDD系統、GSM系統、3.84Mcps TDD系統、1.28Mcps TDD系統中的一個與一個1.28Mcps TDD的用戶設備之間為達到同步而進行的監測。
根據本發明的又一方面，另一種TDMA系統，即3.84Mcps TDD系統的用戶設備對語音通信和數據通信都採用不連續分配資源單元方法，信道資源單元的分配方式為將前一幀的數據放到與其相鄰的後一幀中接收和傳輸，或者，將後一幀的數據放到與其相鄰的前一幀中接收和傳輸。
根據本發明的再一個方面，上述的用戶設備例如是行動電話，個人數字助理(PAD)或具備行動電話功能的筆記本電腦或類似裝置。
TDMA用戶設備對語音通信採用和數據通信相同的信道資源分配方法，即不連續的分配資源單元，將數據集中在某些幀或子幀中接收和傳送，而讓另一些幀或子幀的資源單元空出，大大增加了測量窗口的長度。本發明的構思是讓TDMA用戶設備利用這些沒有接收和傳輸的子幀來增加檢測窗口的尺度，掃描和監測鄰近的其它通信系統，例如3.84Mcps TDD系統的同步信道，在切換前達到同步。


為更好的理解本發明，現接合附圖介紹本發明的一些實施例。其中圖1表示現有技術中對稱與非對稱時隙分配模式之間測量窗口長度的比較。
圖2表示現有技術中1.28Mcps TDD的用戶設備利用」不同時隙分配組合模式」監測3.84Mcps TDD系統的同步信道。
圖3表示出現有技術中1.28McpsTDD的用戶設備監測3.84McpsTDD小區時所出現的問題。
圖4表示本發明採用不連續分配資源單元(RU)來擴大測量窗口，對3.84McpsTDD的第二種信道分配模式進行監測的情況。
具體實施方式
根據本發明的一個實施例，在1.28Mcps TDD通信系統中採用的是不連續分配資源單元(RU)來擴大測量窗口。
圖4表示本發明的一個實施例，採用不連續分配資源單元(RU)來擴大測量窗口，對3.84McpsTDD的同步信道進行監測的情況，其中，上排表示3.84McpsTDD系統的兩個幀，其同步信道1和主公共控制物理信道2處於第二種模式；中排表示對稱時隙分配模式下1.28McpsTDD的兩個幀(四個子幀)的測量窗口；下排表示本發明的實施例中，利用不連續資源單元(RU)分配技術來分配1.28McpsTDD的子幀中的時隙中的資源單元，由此形成的顯著增大的測量窗口A。圖中中排，1.28McpsTDD對稱時隙分配模式是各幀中信道對稱地分配，此時與3.84McpsTDD的同步信道相對應的下行時隙都處於佔用狀態，無法高效準確地檢測3.84McpsTDD的SCH。本發明實施例中，1.28Mcps TDD的用戶設備對語音通信和數據通信採用同樣的不連續分配資源單元(RU)，將所有奇數子幀的業務數據由偶數子幀來接收和傳輸，每個偶數子幀都有兩上兩下四個業務信道，而奇數子幀的所有信道/資源單元、時隙都空閒出來，沒有接收和傳輸，從而構成一個長度超過一個子幀的測量窗口A，用以對3.84McpsTDD通信系統的基站進行監測工作。儘管3.84Mcps TDD同步時所需的最小測量窗口為2*T+0.067ms(T為開關時間，例如T＝0.5ms)，但是從圖中可以清楚看到，有足夠長的測量窗口來完成掃描和檢測工作。因而基本消除了檢測失誤，同步成功率幾乎保持在完美的水準。當同步測量完成後，各幀的資源單元的分配方式可以恢復正常。
在本發明的另一實施例中，1.28McpsTDD的用戶設備對語音通信和數據通信採用不連續分配資源單元(RU)，將所有偶數子幀的業務數由奇數子幀來傳輸，每個奇數子幀都有兩上兩下四個信道，而每個偶數子幀的所有信道/資源單元、時隙都空閒出來，從而構成一個長度超過一個子幀的測量窗口，用以對3.84McpsTDD通信系統的基站進行監測工作。
前面以1.28McpsTDD的與3.84McpsTDD間的同步監測為例，說明了不連續分配資源單元(RU)技術在擴大1.28McpsTDD測量窗口尺度方面的使用，基於同理，該技術的引入，使1.28McpsTDD的用戶設備在與FDD系統的同步監測中，表現同樣出色。不同之處是，此時，在測量窗口中，用戶設備要掃描和監測的是FDD系統的第一和第二同步信道(PSCH和SSCH)。
基於同理，在本發明的另一實施例中，不連續分配資源單元(RU)技術的引入擴大了測量窗口尺度，也使1.28McpsTDD的用戶設備在與GSM系統的同步監測中，表現同樣出色。不同之處是，此時，在測量窗口中用戶設備要掃描和監測的是GSM系統的頻率校正信道FCCH(frequency correction channel)和同步信道。
同樣，在本發明的再一實施例中，不連續分配資源單元(RU)技術的引入擴大了測量窗口尺度，也使1.28McpsTDD的用戶設備在與其它頻率的1.28McpsTDD系統的同步監測中，表現同樣出色。不同之處是，此時，在測量窗口中，用戶設備要掃描和監測的是該其它1.28McpsTDD系統的下行導頻信道DwPCH(downlink pilot channel)。
根據本發明的又一實施例，在另一種TDMA通信系統，即，3.84Mcps TDD通信系統的用戶設備採用不連續分配資源單元技術來擴大測量窗口。
3.84Mcps TDD的每幀為10毫秒，分為15個時隙(TS0到TS14)，一般情況下，上行和下行信道各佔用一個時隙，相鄰的上行和下行之間的那些空閒時隙可以用來執行測量。在本發明這一實施例中，採用不連續分配資源單元技術，3.84Mcps TDD系統的用戶設備對語音通信和數據通信都採用不連續分配資源單元方法，信道資源單元的分配方式為將前一幀的數據放到與其相鄰的後一幀中接收和傳輸，或者，將後一幀的數據放到與其相鄰的前一幀中接收和傳輸，從而使某些幀的時隙中的資源單元空出、與其他時隙一起，構成一個長度超過一個幀的測量窗口，用以對另一相鄰的通信系統的基站進行監測工作。
對其他TDMA通信系統，如7.68Mcps TDD，GSM等依同理，均可以上述方法擴大測量窗口，不再贅述本發明首次將不連續分配資源單元(RU)技術引入到通信系統間的同步測量過程，與迄今為止所有的已有技術方法(包括」非對稱時隙分配模式」和」不同時隙分配組合模式」)相比，本發明方法所得到的可用於頻率間和系統間測試的時段(gap)明顯加大，可用的空閒時隙的數量顯著提高，藉此掃描和檢測其它通信系統的同步信道，大大增加了TDMA系統的用戶設備對鄰近的其它通信系統進行頻率間和系統間的檢測的成功率。同時採用本發明的方法來擴大測量窗口，對於TDMA系統沒有任何負面影響。
權利要求
1，在時分多址(TDMA)通信系統中擴大測量窗口的方法，用於檢測無線接入技術(RAT)系統和/或用於頻率間或系統間的監測，其中TDMA系統的用戶設備對語音通信和數據通信都採用不連續分配資源單元方法，將一個幀或子幀的業務數據放到與其相鄰的幀或子幀中接收和/或傳輸，從而將該幀或該子幀中的資源單元空出不作接收和傳輸，該空出的資源單元所在的時隙與相鄰的那些空閒時隙組合起來，構成供用戶設備檢測用的測量窗口。
2，如權利要求1所述的方法，其特徵在於上述TDMA系統是指1.28Mcps TDD，3.84Mcps TDD，7.68Mcps TDD，GSM中的任何一種。
3，如權利要求2所述的方法，其特徵在於1.28Mcps TDD系統的用戶設備中將偶數子幀的數據放到與其相鄰的奇數子幀中接收和傳輸。
4，如權利要求2所述的方法，其特徵在於1.28Mcps TDD系統的用戶設備中將奇數子幀的數據放到與其相鄰的偶數子幀中接收和傳輸。
5，如權利要求3或4所述的方法，其特徵在於上述系統間的監測是指FDD系統、GSM系統、3.84Mcps TDD系統、1.28Mcps TDD系統中的一個與一個1.28Mcps TDD系統的用戶設備之間為達到同步而進行的監測。
6，如權利要求1至4之一所述的方法，其特徵在於上述的用戶設備是行動電話。
7，如權利要求2所述的方法，其特徵在於3.84Mcps TDD系統的用戶設備中將前一幀的數據放到與其相鄰的後一幀中接收和傳輸。
8，如權利要求2所述的方法，其特徵在於3.84Mcps TDD系統的用戶設備中將後一幀的數據放到與其相鄰的前一幀中接收和傳輸。
9，如權利要求7或8所述的方法，其特徵在於上述的用戶設備是行動電話。
全文摘要
本發明提出一種在TDMA通信系統中擴大測量窗口的方法，解決通信系統進行頻率間和系統間檢測時檢測窗口小，失誤率高的問題。本發明採用不連續分配資源單元技術，用戶設備對語音通信和數據通信都採用不連續分配資源單元方法，將奇數子幀的數據放到偶數子幀中傳輸，從而將奇數子幀的資源單元空出，與相鄰的那些空閒時隙組合起來，構成測量窗口。與已有技術方法相比，本發明的可用於同步檢測目的的空閒時隙的數量顯著提高，大大增加了TDMA系統的用戶通信設備對鄰近的其它通信系統進行檢測的成功率，並且對系統沒有負面影響。
文檔編號H04B17/00GK1549470SQ03131130
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月13日 優先權日2003年5月13日
發明者陳棟, 白倫博, 棟 陳 申請人:西門子(中國)有限公司