[发明专利]移动通讯系统中的上行同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式蜂窝无线通讯系统，更具体地，涉及一种移 动通讯系统中的上行同步方法。

背景技术

参考图1，分布式蜂窝无线通讯系统主要包括终端，基站和核 心网。基站之间根据需要可以有逻辑或者物理的连接，基站组成的 网络称为无线接入网(RAN)，负责接入层事务，例如，无线资源 的管理、以及上下行的无线资源按照共享信道的方式的调度。每个 基站可以与一个或者一个以上的核心网节点(CN)相连。核心网负 责非接入层事务，例如，移动性管理等。终端是指可以与网络进行 通讯的设备，例如手机、或者笔记本电脑等。每个终端在上行方向 上只能连接到网络中的一个基站。

目前最新的分布式移动通讯系统-长期演进系统(简称LTE) 在下行方向上采用频率正交多趾接入技术(简称OFDMA)，而在上 行方向上采用单载波频分多趾接入技术(简称SC-FDMA)。在这 两种多趾技术中，可调度的无线资源块是频域和时域范围内有限的 一个交集，如图2所示。在目前的LTE系统中这个资源块在频域上 是12个子载波，每个子载波是15KHz(千赫兹)，在时域上是1毫 秒，与一个子帧的宽度是一样的。另外，LTE系统中系统帧的长度 是10毫秒，也就是说一个帧内有10个子帧。

参考图3，假设基站在某个帧的2号子帧给终端发送了一个数 据块DATA1，终端因为获得了下行同步，所以也会在相同的子帧收 到DATA1，不过由于无线电波的传输时延，终端上2号帧的起点要 后延一段时间，这段时间和单向的传输时延是一样的。假设终端在 4号子帧应答一个DATA2，如果终端在上行子帧的起点发送 DATA2，同样因为无线电波的传输时延，DATA2不会刚好落在基站 的4号子帧的范围内，而是会延伸到5号子帧的范围。这不但会影 响到5号子帧对应的时域内其他的数据块的接收，而且也会影响到 DATA2本身的解调过程。

基站如果根据每个终端的需要临时调整接收窗口的位置，那么 不但接收机的设计将会非常复杂，而且也使得无线资源的调度变得 凌乱不堪，所以基站总是期望在固定的时间范围内接收上行的数据 块。在这样的前提下，系统应对传输时延的方法是，让终端在发送 上行数据块的时候提前一定的时段，这个时段正好是基站和终端之 间的传输时延的2倍，这个被提前的时段称为时间提前量(简称 TA)。参考图3，虚线表示的DATA2提前了TA来发送，DATA2就 正好落在4号子帧。

如图4所示，LTE中一个子帧内有整数个调制符号组成，比如 14个调制符号。整个子帧的发送提前，也就意味子帧中每个调整符 号的发送提前。一个调制符号的前端有一部分称为循环前缀(简称 CP)，这部分的内容和该调制符号最后一部分的内容，即图中的部 分RP是一样的。

参考图5，从理论上来说，终端发送的某个调制符号最多允许 提前或者落后符号接收窗口一个CP的范围，因为只要超出窗口的 部分不超过一个CP的范围，那么超出窗口的部分可以由窗口内对 应的部分弥补，参考图5的5_1和5_2。然而，因为实际无线传播 的复杂性，比如多径和快衰落，允许偏离的部分要少得多，参考图 中的5_3和5_4。比如在LTE系统中，允许偏离的时差约一个OFDM 采样周期，要比CP的长度小得多。为了描述方便，系统允许的偏 离时段称为Tab。

终端和基站之间建立通讯关系以前，终端会首先驻留到某个小 区。终端首先会通过小区搜索过程获得下行的同步，这样终端才能 接收下行的公共信道上的信息，比如广播信息，寻呼信息等。这时， 终端还没有获得上行的同步。

参考图6，当终端发起呼叫或者响应网络的寻呼的时候，终端 会首先发送一个随机接入消息。这个消息的帧结构从时域上来说， 要比正常的帧来得短，可以称为随机接入帧。当基站收到随机接入 帧的时候，可以根据帧落在随机接入时隙接收窗口内的位置来判断 出基站和终端之间的双向传输延迟。这个双向传输延迟可以作为终 端接入网络以后的初始TA。基站在应答随机接入消息的时候，会把 这个初始的TA值反馈给终端，这样终端就获得了上行的同步。