寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法
2023-10-09 01:08:29 1
專利名稱：寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法
技術領域：
本發明涉及移動通信中的切換技術，特別涉及寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法。
背景技術：
隨著移動通信業務的迅猛發展，移動數據和多媒體通信的應用將越來越廣泛，在不久的將來，甚至將超過傳統的話音成為移動通信承載的主要業務。而傳統的第二代全球移動通信系統(Global System for mobileCommunication，簡稱「GSM」)移動通信網絡已無法適應這種新的發展趨勢，為此，GSM將逐步過渡到第三代移動通信(The Third Generation，簡稱「3G」)系統。其中，第三代合作夥伴項目(3rd Generation Partnership Project，簡稱「3GPP」)所規範的寬帶碼分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，簡稱「WCDMA」)/通用移動通信系統(Universal MobileTelecommunications System，簡稱「UMTS」)以其不斷完善和成熟的技術標準、靈活的網絡架構、平滑的演進模式、有效的投資等諸多優勢，而逐漸發展成為3G的主要技術，並為越來越多的移動通信運營商和設備提供商所接受。
WCDMA是採用直接序列擴頻的碼分多址(Code Division MultipleAccess，簡稱「CDMA」)技術的系統。WCDMA/UMTS系統包括無線接入網絡(Radio Access Network，簡稱「RAN」)和核心網絡(Core Network，簡稱「CN」)兩大部分。其中，RAN主要包括兩類節點基站(NodeB)和無線網絡控制器(Radio Network Controller，簡稱「RNC」)。NodeB負責無線信號的收發和底層處理，例如調製解調、編碼解碼等。RNC用於空中無線資源的管理，例如，發送小區廣播、分配無線信道、配置小區參數、管理用戶設備和系統之間的無線接入承載等等。
其中，RAN覆蓋被分成小區區域的地理區域，每一個小區區域由一個NodeB提供服務，即由該NodeB提供本區域內的無線覆蓋。NodeB通過空中接口與小區中的用戶設備通信。
在移動通信中，當移動用戶設備從一個小區移動到另一個小區時，用戶設備需要從與原小區基站聯繫的信道上轉接到與新小區基站建立的新的信道上，這一過程就叫做「信道切換」，簡稱「切換」。由於移動通信系統採用蜂窩結構，所以，移動臺在跨越空間劃分的小區時，必然要進行越區切換，即完成移動臺到基站的空中接口的轉移，以及基站到網入口和網入口到交換中心的相應的轉移。
WCDMA系統支持多種類型的切換，根據切換發生時用戶設備與源NodeB和目標NodeB連接的不同，切換可分為以下主要類型硬切換、軟切換、更軟切換以及空閒切換等。
其中，硬切換是時間離散的事件，當呼叫從一個小區交換到另一個小區或者從一個載波交換到另一個載波時發生，它是一個時刻只有一個業務信道可用時發生的切換。也就是說，硬切換就是先將呼叫與原小區NodeB暫時斷開，再自動與新小區NodeB建立新的信道。這種切換方式的通信信道有短暫的中斷時間，例如在全球通系統中，大約有200毫秒的短時間中斷。在WCDMA系統中，硬切換又可進一步細分為同頻硬切換和異頻硬切換。
軟切換也是一種信道切換方式，這種方式是在移動用戶設備進入新的小區時，與原小區的NodeB仍然暫時保持聯繫，而同時與新小區的NodeB也開始了聯繫。因此在切換過程中沒有中斷的問題，軟切換被稱為是「無縫」的切換。
同頻硬切換主要用於為避免高速業務做軟切換佔用太多信道和功率資源，而採用硬切換來實現連續接續。
在WCDMA系統中，物理信道時間長度使用碼片(chip)來衡量，通常以整數個碼片來標識，一個無線幀通常包含15個時隙，每個時隙包含2560個碼片，由此一個無線幀通常由38400個碼片構成。
上行同步是建立新的切換鏈路的重要環節，如果沒有參考信息，NodeB只能假定用戶設備信號在最大可能的搜索範圍內進行搜索，根據3GPP協議，這個搜索範圍是1536碼片(對應約60公裡的範圍)。要在如此大的搜索範圍內捕獲用戶設備的上行信號，不但捕獲的時間較長，而且會較長時間佔用NodeB的搜索資源，造成NodeB搜索資源緊張。
為了加快同頻切換(可以是硬切換，也可以是軟切換)的速度，同時為了充分利用NodeB的上行搜索資源，3GPP協議在無線鏈路建立請求消息中包含了一個新增小區到用戶設備的單程傳播時延信元，利用該信元，NodeB能夠在一個很小的搜索窗內(典型寬度為10～20碼片左右)捕獲到用戶設備的上行信號，獲得上行同步。因此，獲得新增小區到用戶設備的單程傳播時延是實現快速同頻切換的關鍵。
根據3GPP協議提出基於位置切換的概念，現有技術的方法是RNC首先通過用戶設備定位技術確定用戶設備的位置，然後結合新增小區的位置坐標，計算出新增小區和用戶設備間的距離，然後再根據電磁波傳播的速度(等同光速)，即可求得新增小區到用戶設備的單程傳播時延。
在實際應用中，上述方案存在以下問題要實現該方案，就需要佔用相當的無線資源，所求得的單程傳播時延的精度較差。
造成這種情況的主要原因在於，採用用戶設備定位技術確定用戶設備的位置的時間較長(3～10秒)，而沒有輔助的同頻切換的同步時間在1秒左右，因此在同頻切換啟動前進行定位是不可行的。一種解決方法是RNC持續跟蹤用戶的位置，因此這需要佔用相當的無線資源(包括定位測量以及位置計算等開銷)。
因為用戶設備的定位精度和失敗概率與環境關係較大，所以直接導致新增小區到用戶設備的單程傳播時延的精度受環境的影響較大。
因為直放站本身有處理時延(典型數值在數微秒，甚至可以到十微秒以上)，而在現有技術中所採用距離差方法求得的單程傳播時延，不包含這個實際存在的處理時延，所以其誤差大。
同樣，因為在多徑環境中，存在多次反射，實際的單程傳播時間要大於視距傳播時間，所以求得的單程傳播時延就存在較大的誤差。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，使得WCDMA系統同頻切換時可以快速得到單程傳播時延，從而加快同步的速度。
為實現上述目的，本發明提供了一種寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，包含以下步驟A計算新增小區與用戶設備之間的單程傳播時延T2；B將搜索窗設置到與T2相對應的位置，並在該搜索窗內搜索來自所述用戶設備的上行信號以實現同步，其中，所述T2根據以下方式計算T2＝(RTT-RxTx)/2+Rx21-Tx21，其中，RTT是服務小區與用戶設備間的信號往返時間，RxTx是用戶設備的收發時間差，Rx21是所述新增小區和服務小區的上行接收時間差，Tx21是所述新增小區和服務小區的下行發射時間差。
其中，所述RTT由所述服務小區的基站通過記錄向所述用戶設備發送消息的時間和收到該用戶設備相應響應消息的時間，並將這兩個時間取差值得到。
此外在所述方法中，所述服務小區的基站周期性地測量和上報與所述用戶設備間的RTT。
此外在所述方法中，所述服務小區的基站按本地策略測量與所述用戶設備間的RTT，如果當前測得的RTT與最近一次上報的RTT的差值大於預置門限，則上報當前測得的RTT。
此外在所述方法中，所述RxTx是預先設定的固定值。
此外在所述方法中，所述步驟A中，由無線網絡控制器實現對T2的計算；所述步驟B中，由基站設置所述搜索窗並在該搜索窗中搜索來自所述用戶設備的上行信號；在所述步驟A和B之間，還包含所述無線網絡控制器將計算得到的T2發送給所述基站的步驟。
此外在所述方法中，無線網絡控制器控制網絡中配置的定位測量設備，測量所述新增小區和服務小區間的下行發射時間差，並將測量結果上報，從而獲得所述新增小區和服務小區的下行發射時間差Tx21。
此外在所述方法中，無線網絡控制器控制配備了全球定位系統裝置的所述新增小區和服務小區的基站上報下行發射信號的全球定位系統時間戳，根據所述新增小區和服務小區的全球定位系統時間戳，獲得所述新增小區和服務小區間的下行發射時間差Tx21。
此外在所述方法中，無線網絡控制器向所述用戶設備下發測量控制消息，要求同頻測量報告中包含小區的同步信息；當小區的信號滿足同頻切換的信號質量要求時，所述用戶設備會上報同頻測量報告，其中包含了所述新增小區和服務小區的上行接收時間差Rx21的測量信息。
此外在所述方法中，所述同頻切換是同頻軟切換或同頻硬切換。
通過比較可以發現，本發明的技術方案與現有技術的主要區別在於，單程傳播時延是以服務小區的往返時間為基準，並以測量得到的服務小區和新增小區的時間差、固定的用戶設備收發時間差進行修正後得到。
這種技術方案上的區別，帶來了較為明顯的有益效果，即不需要RNC對用戶設備持續定位跟蹤，能夠有效節省NodeB的上行搜索資源，提高NodeB的性能。
因為所得新增小區的單程傳播時延是依據服務小區的往返時間、測量服務小區和新增小區的時間差等參數計算得到，所以，其準確性不受環境、多徑傳播或者直放站的影響，準確度得到了提升。
圖1是本發明中以服務小區時間為參考的用戶設備在服務小區往返時間示意圖；圖2是本發明中以用戶設備時間為參考的新增小區單程傳播延時的示意圖；圖3是根據本發明第一實施方式的WCDMA中同頻切換快速同步的方法流程圖；圖4是根據本發明第二實施方式的WCDMA中同頻切換快速同步的方法流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
本發明提供了一種WCDMA中同頻切換快速同步的方法，其中，關鍵參數T2，即新增小區到用戶設備的單程傳播時延的獲得方法如下。
由RNC持續跟蹤不同小區的下行發射時間差Tx21，並跟蹤用戶設備在服務小區的往返時間RTT(Round Trip Time)。
當某個小區的信號滿足同頻切換的信號質量要求，用戶設備會上報同頻測量報告，其中包含了新增小區和服務小區的接收時間差測量信息，RNC用新增小區和服務小區的接收時間差Rx21，扣除新增小區和服務小區的下行發射時間差Tx21，獲得新增小區和服務小區的下行信號到達用戶設備的傳播時間差Rx21-Tx21。RNC利用該時間差和測量得到的服務小區的用戶設備信號的往返時間RTT，並根據用戶設備的收發時間差RxTx(可以認為是一個固定數值，協議規定為1024碼片)，可以得到服務小區的單程傳播時延T1，如圖1所示，T1＝(RTT-RxTx)/2。並可以進一步求得用戶設備在新增小區中的單程傳播時延T2，計算公式為T2＝T1+Rx21-Tx21，其中各個數據之間的關係，如圖2所示。
RNC通過無線鏈路建立請求消息將新增小區的單程傳播時延參數T2發送給NodeB，利用該參數，NodeB採用較小的搜索窗(寬度大約10～20碼片左右)並將搜索窗設置到與T2相對應的位置，在該搜索窗內搜索用戶設備的上行信號並進行同步。因為搜索的範圍大大減小了，所以能夠快速捕獲用戶設備的上行信號而獲得同步，從而實現同頻切換支路的快速同步。
本發明第一實施方式的WCDMA中同頻切換快速同步的方法如圖3所示。
在步驟301中，RNC中配置的定位測量設備(Location Measurement Unit，簡稱「LMU」)，測量新增小區和服務小區間的下行發射時間差，並將測量結果上報，從而獲得新增小區和服務小區的下行發射時間差Tx21。Tx21的準確性也不受多徑傳播或者直放站的影響。
在步驟302中，服務小區的NodeB周期性地測量和上報與用戶設備間的RTT給RNC。其準確性是不受多徑傳播或者直放站的影響的，也即多徑傳播或者直放站引入的額外傳播時延已經包含在測量結果中，這樣就避免了因為多徑傳播帶來的測量誤差。
在步驟303中，由用戶設備上報同頻測量報告，在該報告中包含小區的同步信息。RNC根據報告得到服務小區和新增小區的接收時間差Rx21。其中，Rx21基於用戶設備這同一時間標準，其準確性也不受多徑傳播或者直放站的影響，因此也可以有效的避免這些影響帶來的誤差。
在步驟304中，RNC可以根據得到的Tx21、RTT、Rx21和用戶設備的固定值RxTx，根據公式T2＝(RTT-RxTx)/2+Rx21-Tx21可以求得新增小區的單程傳播時延T2。
在步驟305中，RNC將計算得到的T2，通過無線鏈路建立請求消息發送給NodeB。
在步驟306中，NodeB根據參數T2來設置搜索窗的位置，並可以採用較小的搜索窗，使得在該搜索窗範圍內可以迅速地搜索用戶的上行信號，實現了快速同步。
本發明第二實施方式的WCDMA中同頻切換快速同步的方法如圖4所示。
在步驟401中，RNC配備了全球定位系統(Global Position System，簡稱「GPS」)裝置的新增小區和服務小區的NodeB上報下行發射信號的GPS時間戳，根據這些GPS時間戳，獲得新增小區和服務小區間的下行發射時間差Tx21。
在步驟402中，服務小區的NodeB按本地策略測量與用戶設備間的RTT，如果當前測得的RTT與最近一次上報的RTT的差值大於預置門限，則上報當前測得的RTT。
步驟403到步驟406與步驟303到步驟306相同。
本發明的上述方案不但適用於不同NodeB間的軟切換，也適用於不同NodeB間的同頻硬切換。
雖然通過參照本發明的某些優選實施方式，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，包含以下步驟A計算新增小區與用戶設備之間的單程傳播時延T2；B將搜索窗設置到與T2相對應的位置，並在該搜索窗內搜索來自所述用戶設備的上行信號以實現同步，其中，所述T2根據以下方式計算T2＝(RTT-RxTx)/2+Rx21-Tx21，其中，RTT是服務小區與用戶設備間的信號往返時間，RxTx是用戶設備的收發時間差，Rx21是所述新增小區和服務小區的上行接收時間差，Tx21是所述新增小區和服務小區的下行發射時間差。
2.根據權利要求1所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，所述RTT由所述服務小區的基站通過記錄向所述用戶設備發送消息的時間和收到該用戶設備相應響應消息的時間，並將這兩個時間取差值得到。
3.根據權利要求2所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，所述服務小區的基站周期性地測量和上報與所述用戶設備間的RTT。
4.根據權利要求2所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，所述服務小區的基站按本地策略測量與所述用戶設備間的RTT，如果當前測得的RTT與最近一次上報的RTT的差值大於預置門限，則上報當前測得的RTT。
5.根據權利要求1所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，所述RxTx是預先設定的固定值。
6.根據權利要求1所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，所述步驟A中，由無線網絡控制器實現對T2的計算；所述步驟B中，由基站設置所述搜索窗並在該搜索窗中搜索來自所述用戶設備的上行信號；在所述步驟A和B之間，還包含所述無線網絡控制器將計算得到的T2發送給所述基站的步驟。
7.根據權利要求1所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，無線網絡控制器控制網絡中配置的定位測量設備，測量所述新增小區和服務小區間的下行發射時間差，並將測量結果上報，從而獲得所述新增小區和服務小區的下行發射時間差Tx21。
8.根據權利要求1所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，無線網絡控制器控制配備了全球定位系統裝置的所述新增小區和服務小區的基站上報下行發射信號的全球定位系統時間戳，根據所述新增小區和服務小區的全球定位系統時間戳，獲得所述新增小區和服務小區間的下行發射時間差Tx21。
9.根據權利要求1所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，無線網絡控制器向所述用戶設備下發測量控制消息，要求同頻測量報告中包含小區的同步信息；當小區的信號滿足同頻切換的信號質量要求時，所述用戶設備會上報同頻測量報告，其中包含了所述新增小區和服務小區的上行接收時間差Rx21的測量信息。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，其特徵在於，所述同頻切換是同頻軟切換或同頻硬切換。
全文摘要
本發明涉及移動通信中的切換技術，公開了一種寬帶碼分多址網絡同頻切換中的同步方法，使得WCDMA系統同頻切換時可以快速得到單程傳播時延，從而加快同步的速度。本發明中，單程傳播時延是以服務小區的往返時間為基準，並以測量得到的服務小區和新增小區的時間差、固定的用戶設備收發時間差進行修正後得到。
文檔編號H04B1/707GK1859745SQ200510111609
公開日2006年11月8日 申請日期2005年12月16日 優先權日2005年12月16日
發明者段為明 申請人:華為技術有限公司