一種保持上行同步的方法及系統的製作方法

2023-10-11 01:43:44 3

專利名稱：一種保持上行同步的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，特別是保持上行同步的方法及系統。
技術背景在第3代移動通信系統的長期演進方案中(LTE)，由於用戶設備(UE) 的移動或突然的強大千擾會使UE與基站(NodeB)出現不同步的現象。然而， 上行同步狀態的維持是UE能夠同NodeB正常通信的基本條件。目前已有不少公司提出了相應的解決方案， 一種基於竟爭的解決方案，設 計了一個上行同步隨;bU接入信道，主要用於上行共享信道資源的申請。當UE 有上行信令時，使用上行信令作為上行同步保持的測量信號；當UE不發送上 行信令的時候，觸發一個上行同步隨機接入信號，作為上行同步保持的測量信 號。這種方法的問題在於，當UE不發送上行信令的時候，作為上行同步保持 的測量信號是基於竟爭的。基於竟爭的方式的缺點是竟爭會帶來碰撞，導致 檢測性能下降；發射的UE為獲得更好的接入性能一般使用開環功率控制，以 儘量高的功率發射信號，在佔用子栽波時容易對相鄰小區帶來幹擾。一種基於調度的解決方案，設計了新的基於調度的物理信道，在指定的時 頻資源上發送UE的參考信號。這種方法的問題在於增加了系統資源開銷，並 且在每一個子幀中只發射參考信號，導致資源利用率糹艮低。發明內容本發明提供一種保持上行同步的方法及系統，在TDD LTE系統中使UE 同NodeB保持上行同步並儘可能的減少系統資源的開銷。 本發明提供以下技術方案一種在長期演進系統中保持上行同步的方法，包括步驟
處於無上行數據傳輸狀態的UE利用已有的上行資源在指定的時頻位置向 NodeB發送上行信號；Node B根據接收到的上行導頻信號確定時間提前量TA，以及依據該TA 指示所述UE保持上行同步。在無數據流量交互狀態下，所述Node B通過控制信令或廣播消息通知所 述UE在指定的時頻資源中定期發送上行導頻信號。Node B確定TA包括步驟NodeB依據原TA在指定的時刻附近截取部分時域序列，並利用該時域序 列解調出上行導頻序列；將所述上行導頻序列與已知的頻域序列進行線性相關計算，並根據計算值 確定上行定時信息；根據所述上行定時信息與Node B指示UE發送導頻信號的時間點確定TA。從所述指定時刻附近的採樣點開始移動起始採樣點，並且在每個起始採樣 點從所述部分時域序列中獲取一個完整信號長度的信號序列，以及從每個所述 信號序列中解調出上行導頻序列並得到多個所述計算值，依據其中最大的計算 值確定上行定時信息。在數據流量交互狀態下只有下行數據傳輸時，NodeB根據UE發送的上行 信令確定上行定時信息。在數據流量交互狀態下只有上行數據傳輸時，Node B根據UE發送的上行 信息確定上行定時信息。Node B進一步將所述TA與閾值比較，並且僅在所述TA大於閾值時向UE 發送TA調整消息，UE根據該TA調整消息更新上行發送TA。一種基站，包括用於接收處於無上行數據交互狀態的UE發送的上行導頻信號的單元；用於根據接收到的上行導頻信號確定時間提前重TA的單元；用於依據所述TA下發TA調整消息指示所述UE保持上行同步的單元。
還包括用於將TA與閾值比較，並且僅在TA大於所述閾值時下發TA調整消息指 示所述UE保持上行同步的單元。 一種通信系統，包括用戶設備UE，該UE處於無數據流量交互狀態時通過已有的上行信道在 指定的時頻資源中發送上行導頻信號；NodeB，用於根據接收到的上行導頻信號確定時間提前量TA，以及依據 該TA指示所述UE保持上行同步。所述Node B包括用於接收處於無上行數據流量交互狀態的UE發送的上行導頻信號的單元；用於根據接收到的上行導頻信號確定時間提前量TA的單元；用於依據所述TA下發TA調整消息指示所述UE保持上行同步的單元。所述NodeB還包括用於將TA與閾值比較，並且僅在TA大於所述閾值時下發TA調整消息指 示所述UE保持上行同步的單元。在無數據流量交互狀態下，所述Node B通過控制信令或廣播消息通知所 述UE在指定的時頻資源中定期發送上行導頻信號。所述Node B依據原TA在所述指定的時刻附近截取部分時域序列，並從 該時域序列中解調出上行導頻序列；將所述上行導頻序列與已知的頻^列進 行線性相關計算，並根據計算值確定上行定時信息；根據所述上行定時信息與 Node B指示UE發送導頻信號的時間點確定TA。所述從所述指定時刻附近的採樣點開始移動起始採樣點，並且在每個起始 採樣點從所述部分時域序列中獲取一個完整信號長度的信號序列，以及從每個 所述信號序列中解調出上行導頻序列並得到多個所述計算值，依據其中最大的 計算值確定上行定時信息。
在數據流量交,互狀態下只有下行數據傳輸時，Node B根據UE發送的上行 信令確定上行定時信息。在數據流量交互狀態下只有上行數據傳輸時，Node B根據UE發送的上行 信息確定上行定時信息。本發明有益效果如下本發明基於調度的方式保持上行同步，避免了基於竟爭方式所帶來的碰 撞，從而檢測性能較好；本發明在Exchanged Traffic狀態下根據上行數據或上 行導頻信號實時或定期對TA進行檢測，避免了佔用額外資源，並且為TA設 定門限,只有在TA大於門限時才下發同步指令，減少了由於大量UE需要Node B下發同步指令而佔用過多的資源；本發明在No Traffic狀態下Node B動態指 定UE發射的時頻資源，Node B測量相應的時頻資源就可以獲得UE上行同步 定時信息，避免了佔用額外的網絡資源，並且本發明為TA設定門限，只有在 TA大於門限時才下發同步指令，減少了由於Node B下發過多的同步指令而佔 用的資源。


圖1為本發明實施例中狀態轉換示意圖；圖2為本發明實施例中保持上行同步的系統結構圖；圖3為本發明實施例中保持上行同步的裝置結構圖；圖4為本發明實施例中單天線下導頻信號分配示意圖；圖5為本發明實施例中雙天線下導頻信號分配示意圖；圖6為本發明實施例中保持上行同步方法的基本流程圖；圖7為本發明實施例中上行傳輸時保持上行同步方法的流程圖；圖8為本發明實施例中下行傳輸時保持上行同步方法的流程圖；圖9為本發明實施例中無數據傳輸時保持上行同步方法的流程圖。
具體實施方式
本發明提供在三種情形下保持UE與Node B的同步的方法， 一是存在上 行數據傳輸時利用上行數據或上行導頻信號保持同步；二是存在下行數據傳輸 時利用反饋信息的上行信令保持同步；三是沒有信息交互時觸發上行導頻信號 保持同步。在LTE中，根據標準協議25.813中的規定，UE狀態分為LTE—ACTIVE (激活)和LTE_IDLE (空閒)狀態。在LTE_ACTIVE狀態中，又可以分為 Exchange Traffic (數據流量交互)和No Traffic (無數據流量交互)兩個狀態， 在Exchange Traffic狀態中UE和Node B之間進行數據交互，數據交互之後， UE還要將LTE—ACTIVE狀態保持一段時間，即處於No Traffic狀態，如果在 此時間內有數據交互的需要，UE會在同步狀態發起請求，進入到數據交互狀 態，即重新回到Exchange Traffic狀態；否則RRC (無線資源控制)連接釋放， 上行同步不再保持，UE進入到LTE—IDLE狀態。參見圖1所示。參見圖2，本實施例中通信系統包括UE和NodeB,其中UE與NodeB進行數據交互，並接收NodeB發送的指令，更改本地的上 行發送TA (Timing Advance,時間提前量)，以保持與Node B的同步；Node B接收或下發數據，並測量TA，發現TA超過一定的門限時，向UE下發指令， 指示UE進行更新以保持同步。參見圖3，本實施例通信系統中的Node B包括接收單元301、測量單元 302和發送單元303。接收單元301從UE處接收數據。測量單元302根據接收單元301接收到 的數據，在Exchanged Traffic狀態下實時或定期的對UE的TA進行測量，在 No Traffic的狀態下定期的對UE的TA進行測量，當發現TA超過一定的門限 時啟動發送單元303。發送單元303生成同步指令，指示UE根據Node B的 TA進行同步，並將指令下發到UE;在No Traffic狀態下需要生成回復指令， 並下發到l正，指示UE周期性發送上行導頻信號以便測量TA。在TDD LTE中根據標準協議25.814中的規定，上行信道的導頻信號被設 計為短塊(SB， Short Block),即時間長度為一般OFDM (正交頻分復用)信 號的一半，子載波間隔為一般OFDM信號的2倍。SB中包含有兩類導頻信號， 一個是用於數據解調的參考信號，稱之為解調導頻(DM pilot, Demodulation pilot);另一個是用於上行信道質量檢測的參考信號，稱之為信道質量指示導 頻(CQI pilot, Channel Quantity Indication pilot )。 DM導頻和UE的數據發射 帶寬相對應，而CQI導頻和UE的調度帶寬相對應，數據發射帶寬包含在上行 調度帶寬之內，是上行調度帶寬的一個子集，Node B通過對某個UE發射的 CQI導頻進行測量，在該UE的整個上行調度帶寬內選擇一個最佳的子帶，在 下行信令中指示此UE用此子帶發射上行數據，子帶的頻域範圍為數據發射帶 寬。本實施例可以通過對CQI導頻進行測量以達到確定TA的目的。圖4示出本實施例中UE為單天線發射時，SB中導頻信號的分配情況，SB 中共有3組CQI導頻，每組導頻通過碼分復用(CDM)方式可以支持3個UE。 可以最多支持9個UE的CQI導頻。圖5示出本實施例中UE為2天線發射時， SB中導頻信號的分配情況，與圖4相比，DM導頻數量增加了， CQI導頻變為 2組。本實施例以CQI導頻為例，根據上行信道中的CQI導頻對TA進行測量。參見圖6,本實施例中UE與Node B保持上行同步的基本流程圖下步驟601: UE與NodeB進行數據交互。步驟602: Node B實時或定期的對TA進行測量，發現TA大於一定的門限時，執行步驟603。步驟603: NodeB向UE發送同步指令，指示UE根據TA進行同步。 步驟604: UE根據同步指令中的TA進行同步，以保持與Node B的上行同步，繼續步驟601，循環往復，直到UE進入到LTE—IDLE狀態。參見圖7,本實施例中UE處於Exchanged Traffic狀態，且進行上行數據傳輸時，保持上行同步的方法流程如下步驟701: UE向NodeB上傳數據，進行上行信息交互。步驟702: Node B實時的根據上行數據或上行信令中的導頻信號對TA進
行檢測，判斷TA是否大於門限值a,本實施例中預先設定a為0.5戶，若是，則執行步驟703,否則繼續檢測，執行步驟702,直到上行數據傳輸結束。 步驟703: NodeB生成同步指令並發送到UE,同步指令中包舍TA信息。 步驟704: l正接收到同步指令後，根據同步指令中的TA信息調整本地的上行發送TA，在下次上傳信息時提前一個TA,以保持與Node B的上行同步。 參見圖8，本實施例中UE處於Exchanged Traffic狀態，且進行下行數據傳輸時，保持上行同步的方法流程如下步驟801: NodeB向UE下發數據，進行下行信息交互。步驟802: UE接收數據並定期發送上行信令以提供反饋信息。步驟803: Node B根據接收到的上行信令對TA進行檢測，判斷TA是否大於門P艮值a，若是，則執行步驟804，否則繼續檢測，執行步驟803，直到下行數據傳輸結束。步驟804: NodeB生成同步指令並發送到UE，同步指令中包含TA信息。 步驟805: UE接收到同步指令後，根據同步指令中的TA信息調整本地的上行發送TA，在下次上傳信息時提前一個TA，以保持與NodeB的上行同步。 參見圖9，本實施例中UE處於No Traffic狀態時，保持上行同步的方法流程如下步驟901: Node B通過控制信令和廣#^言息向UE下發回復指令，命令 UE在指定的時刻點B開始周期性的使用已有信道發送上行導頻信號。步驟卯2: UE 4艮據接收到的回覆指令在指定的時刻點B發送上行信令(可 根據本地原TA調整發送時間)。步驟卯3: NodeB在相應的時刻點A上開始接收上行導頻信號。時刻點A 在時刻點B之前。步驟904:在位置A截取部分時域序列，在該時域序列中針對時刻點A進 一步截取部分時域序列(一個信號的長度)，將部分時域序列通過FFT (快速 傅立葉變換)進行時頻變換，解出上行導頻序列(X,、 X2 、 ...Xn, n表示序
號)，並採用對應的頻域序列(Y,、 Y2、 ...Y )與解出的上行導頻序列進行線性相關計算，公式為X, x y—, +X2 x y_2 + ... +X" x fn ,記錄計算結果。再 針對下一個時刻點B、時刻點C和時刻點D截取部分時域序列並進行線性相關 計算。(時刻點A、 B、 C和D為順序依次排列的採樣點。)步驟905:將在三個時刻點處的計算結果進行比較，發現在時刻點C的計 算結果最大，則時刻點C即為當前的上行定時信息。若時刻點D處的計算結果最大則需要進一步對時刻點E進行計算，若時 刻點A處的結果大於時刻點B處的結果，則說明時刻點A即為當前的上行定 時信息，不需要再對時刻點C進行計算。步驟906:判斷時刻點B (指定點)與時刻點C (結果最大值點)的時間 差是否大於a,即TA是否大於a，若是，則執行步驟907;否則繼續步驟902， 直到UE退出No Traffic狀態。步驟907: NodeB生成同步指令並發送到UE,同步指令中包含TA信息。步驟卯8: UE接收到同步指令後，根據同步指令中的TA信息調整本地的 上行發送TA,在下次上傳信息時提前一個TA，以保持與Node B的上行同步。這種情況會佔用 一定的上行導頻資源，但是考慮到上行同步保持信號發射 周期較長，對資源佔用的影響可以忽略。例如，5M帶寬的系統支持200個 ACTIVE狀態的UE，假設上行調度帶寬為5M，根據上行導頻的設計， 一個上 行時隙可以支持9個CQI導頻(在單天線的情況下)，即使全部UE需要保持 上行同步，保持上行同步周期保守的估計一般等於ls，即每l個子幀需要發射 一個UE的上行同步保持信號，僅佔用1/9的CQI導頻資源。處於No Traffic 狀態是小概率的，不可能全部UE都處在No Traffic狀態，實際佔用的CQI導 頻資源會更少，如果上行調度帶寬小於5M，會進一步減少資源的佔用率。也 可利用其它導頻信號進行檢測，方法相同。本發明基於調度方式保持上行同步，避免了因為竟爭而帶來性能的下降， 不會有竟爭帶來的碰撞，檢測性能較好。從接入時延的角度來看，對於TDD
系統，上行時隙本身就是基於調度的，同時，上行同步保持需要的周期較長， 對於時延並不敏感，所以由於信號只會在預定的時頻資源上發射，因而時延較 大的問題不會帶來較大的影響，故使用基於調度的方式可以獲得更高的可靠 性。本發明在Exchanged Traffic狀態下根據上行數據或上行導頻信號實時或定 期對TA進行檢測，避免了佔用額外資源，並且為TA設定門限，只有在TA大 於門限時才下發同步指令，減少了由於大量UE需要Node B下發同步指令而 佔用過多的資源；本發明在No Traffic狀態下Node B動態指定UE發射CQI 導頻信號的時頻資源，NodeB測量相應的CQI導頻信號就可以獲得UE上行同 步定時信息，避免了佔用額外的網絡資源，並且UE移動速度很大(^00Km/h) 是不常見的情況，所以本發明為TA設定門限，只有在TA大於門限時才下發 同步指令，減少了由於Node B下發過多的同步指令而佔用的資源。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發 明的精神和範圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求 及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1、一種上行同步保持方法，其特徵在於，包括以下步驟處於無上行數據傳輸狀態的用戶終端UE利用已有的上行資源在指定的時頻位置向基站Node B發送上行信號；基站根據接收到的上行導頻信號確定時間提前量TA，以及依據該TA指示所述用戶終端保持上行同步。
2、 如權利要求1所述的上行同步保持方法，其特徵在於，在無數據流量 交互狀態下，所述Node B通過控制信令或廣播消息通知所述UE在指定的時 頻資源中定期發送上行導頻信號。
3、 如權利要求2所述的上行同步保持方法，其特徵在於，NodeB確定TA 包括步驟NodeB依據原TA在指定的時刻附近截取部分時域序列，並利用該時^ 列解調出上行導頻序列；將所述上行導頻序列與已知的頻域序列進行線性相關計算，並根據計算值 確定上行定時信息；根據所述上行定時信息與Node B指示UE發送導頻信號的時間點確定TA。
4、 如權利要求3所述的上行同步保持方法，其特徵在於，從所述指定時刻附近的採樣點開始移動起始採樣點，並且在每個起始採樣點從所述部分時域序列中獲取一個完整信號長度的信號序列，以及從每個所述信號序列中解調出上行導頻序列並得到多個所述計算值，依據其中最大的計算值確定上行定時信 臺
5、 如權利要求1所述的上行同步保持方法，其特徵在於，在數據流量交 互狀態下只有下行數據傳輸時，Node B根據UE發送的上行信令確定上行定時 信息。
6、 如權利要求1所述的上行同步保持方法，其特徵在於，在數據流量交 互狀態下只有上行數據傳輸時，Node B根據UE發送的上行信息確定上行定時 信息。
7、 如權利要求1至6中任一項所述的上行同步保持方法，其特徵在於， Node B進一步將所述TA與閾值比較，並且僅在所述TA大於閾值時向UE發 送TA調整消息，UE根據該TA調整消息更新上4亍發送TA。
8、 一種基站，其特徵在於，包括用於接收處於無上行數據交互狀態的UE發送的上行導頻信號的單元；用於根據接收到的上行導頻信號確定時間提前量TA的單元；用於依據所述TA下發TA調整消息指示所述UE保持上行同步的單元。
9、 如權利要求8所述的基站，其特徵在於，還包括用於將TA與閾值比較，並且僅在TA大於所述閾值時下發TA調整消息指 示所述UE保持上行同步的單元。
10、 一種通信系統，其特徵在於，包括用戶設備UE,該UE處於無數據流量交互狀態時通過已有的上行信道在 指定的時頻資源中發送上行導頻信號；NodeB，用於根據接收到的上行導頻信號確定時間提前量TA，以及依據 該TA指示所述UE保持上行同步。
11、 如權利要求IO所述的通信系統，其特徵在於，所述NodeB包括 用於接收處於無上行數據流量交互狀態的UE發送的上行導頻信號的單元；用於根據接收到的上行導頻信號確定時間提前量TA的單元；用於依據所述TA下發TA調整消息指示所述UE保持上行同步的單元。
12、 如權利要求11所述的通信系統，其特徵在於，所述NodeB還包括 用於將TA與閾值比較，並且僅在TA大於所述閾值時下發TA調整消息指示所述UE保持上行同步的單元。
13、 如權利要求10所述的通信系統，其特徵在於，在無數據流量交互狀 態下，所述Node B通過控制信令或廣播消息通知所述UE在指定的時頻資源 中定期發送上行導頻信號。
14、 如權利要求13所述的通信系統，其特徵在於，所述Node B依據原 TA在所述指定的時刻附近截取部分時域序列，並從該時域序列中解調出上行 導頻序列；將所述上行導頻序列與已知的頻域序列進行線性相關計算，並根據 計算值確定上行定時信息；根據所述上行定時信息與Node B指示UE發送導 頻信號的時間點確定TA。
15、 如權利要求14所述的通信系統，其特徵在於，所述從所述指定時刻 附近的採樣點開始移動起始採樣點，並且在每個起始採樣點從所述部分時域序 列中獲取一個完整信號長度的信號序列，以及從每個所述信號序列中解調出上 行導頻序列並得到多個所述計算值，依據其中最大的計算值確定上行定時信 息。
16、 如權利要求10所述的通信系統，其特徵在於，在數據流量交互狀態 下只有下行數據傳輸時，NodeB根據UE發送的上行信令確定上行定時信息。
17、 如權利要求10至16中任一項所述的通信系統，其特徵在於，在數據 流量交互狀態下只有上行數據傳輸時，Node B根據UE發送的上行信息確定上 行定時信息。
全文摘要
本發明公開了一種在長期演進系統中保持上行同步的方法及系統，在TDD LTE系統中使UE同Node B保持上行同步並儘可能的減少系統資源的開銷。本發明中Node B接收UE發送的上行信息；Node B根據接收到的上行信息確定時間提前量TA，並且僅在該TA大於閾值時向UE下發TA調整消息；UE根據所述TA調整消息對本地的上行發送TA進行更新以保持上行同步。另外，處於無數據流量交互狀態的UE通過已有的上行資源在指定的時頻資源中向所述Node B發送上行導頻信號。該系統包括UE和與UE連接的Node B，其中Node B包括接收單元、測量單元和發送單元。
文檔編號H04B7/26GK101154984SQ20061011336
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月25日 優先權日2006年9月25日
發明者洋 於, 孫韶輝, 張瑞齊, 王映民 申請人:大唐移動通信設備有限公司