CN100512535C - 一种td-scdma系统多载频覆盖的随机接入方法 - Google Patents
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Abstract
一种实现TD-SCDMA系统多载频覆盖的随机接入方法，将每个小区/扇区设为由多个载频组成的至少一个逻辑小区，使每个逻辑小区中一个载频做为导频载频，其它频点的载频做为辅助载频，该导频载频在下行同步时隙发送下行同步信道，该辅助载频的下行同步时隙处于闭塞状态；设该导频载频和辅助载频使用相同的扰码和基本训练序列码；公共控制信道配置在该导频载频的TS0，用于承载来自传输信道的数据，并提供覆盖整个小区/扇区的系统消息广播；同时将承载接入信道和寻呼信道的辅助公共控制信道和寻呼指示信道配置在该导频载频；在该导频载频和辅助载频上配置有前向物理接入信道和随机接入信道；终端设备UE在导频载频的UpPCH信道接入，或者在辅助载频的UpPCH信道接入。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动通信技术，尤其涉及一种移动通讯系统多载频覆盖的随机接入方法。
背景技术
TD-SCDMA(Time Division-Synchronization Code Division MultipleAccess)是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，TD-SCDMA系统同其它移动通信系统一样，为了满足移动通信市场不断增长的需求，在同一扇区/小区进行多载频覆盖将是TD-SCDMA系统增大系统容量的重要手段。
目前Uu接口对于无线资源的操作、配置都是针对一个载频进行的，在Iub接口小区建立的过程中一个小区(Cell)也是只配置了一个绝对频点号；如果是多载频，则每个载频被当作一个逻辑小区。例如，对于三扇区三载频的情况，则认为有9个逻辑小区，针对每个小区完成独立的操作，也即9个小区发送各自的导频和广播信息。这样，多载频系统的每个载频都必须配置一套完整的公共信道，而其中的广播信道(BCH)、接入信道(FACH)和分组信道(PCH)都为全向信道。则多载频基站在实际组网时不但对发射机功率要求很高，而且，在同频组网的情况下，载频间广播信道的干扰也很严重，同时系统的效率也非常低。在图1中，揭示了一种典型情况，它是一个工作于多载频频率的蜂窝移动通信网，如果此网络使用10MHz带宽，每个基站工作在相同的6个载频频率上。一个终端如果处于小区交界处，它将面临如下具体问题：
1、小区搜索困难。为了解决TDD系统在蜂窝网下的小区初始搜索问题，TD-SCDMA设计了独特的帧结构，通过下行导引时隙(DwPTS)实现小区搜索。此时隙中没有业务数据，信噪比很高。而在图1所示网络中，由于相邻小区都将在此频率发射DwPTS，码不同，基站离距离终端的位置又相差不大，终端接收此导引信号的信噪比可能在-5dB，甚至更差，而且，相邻载频均差不多。这样，将使初始搜索非常困难。
2、终端测量复杂。由于每个载频均为一个小区，图1中此终端将可能测量到邻近18个小区有差不多相同的信号电平。在目前标准中，终端只测量6个最强的小区，面临远远多于此数量的小区，终端完全可能陷入复杂的、难以判别的测量过程中。
3、切换困难。上述的测量结果送到无线网络控制器RNC，将导致切换判定上的困难，并将导致不停的切换过程，使系统负荷明显增加。也可能导致错误的切换判定，降低系统的服务质量。
4、系统效率低。大量的测量结果送到RNC，不停的切换过程，必然将严重降低系统的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种TD-SCDMA系统多载频覆盖情况下的随机接入方法，以解决小区搜索困、终端测量复杂、切换困难和系统效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种TD-SCDMA系统多载频覆盖随机接入方法，包括如下步骤：
通过设置每个小区/扇区为由多个载频组成的至少一个逻辑小区；使每个小区中一个载频做为导频载频，其它频点的载频做为辅助载频；该导频载频在DwPTS时隙发送下行DwPCH信道；该辅助载频的DwPTS时隙处于闭塞状态，不发送下行DwPCH同步信道。
设置该导频载频和辅助载频使用相同的扰码和基本midamble码；公共控制信道P-CCPCH(Primary Common Control Physical Channel)配置在导频载频的TSO，用于承载来自传输信道BCH的数据，提供覆盖整个小区/扇区的系统消息广播；承载传输信道FACH和寻呼信道PCH的辅助公共控制信道(S-CCPCH，Secondary Common Control Physical Channel)和寻呼指示信道(PICH)也配置在导频载频。
该导频载频和辅助载频上都可以配置有前向物理接入信道(F-PACH)和随机接入信道(P-RACH，Physical Random Access Channel)。对于一个有N个载波的多载波小区，可以配置m个UpPTS载波，1<＝m<＝N，根据系统配置要求，配置UpPTS信道，导频载频和辅助载频的UpPTS都可以用于随机接入。UE可以在导频载频的UpPCH信道接入，也可以在辅助载频的UpPCH信道接入。
导频载频和辅助载频使用相同的上行同步码SYNC-UL。由于导频和辅助载频的频点不同，不同频点上使用相同的SYNC-UL码不会有大的相互干扰。这种多载频随机接入方式，可以减少多用户接入时碰撞和阻塞的产生。
每个逻辑小区/扇区的不同载频，可以设置不同的接入优先级。接入优先级，在BCH信道的系统消息中广播。UE根据系统消息，随机选择优先级高的载频的UpPCH信道接入。降低接入碰撞严重的载频的接入优先级，提高接入碰撞很少的载频的优先级，可以起到接入负荷分担调度的作用。
随机选择优先级高的载频的UpPCH信道接入是从可用的接入载频中，随机选择一个载频接入，所用的随机函数必须满足每个允许的选择被选中的概率与接入优先级相关，接入优先级高的载频，被选中的概率大；接入优先级低的载频，被选中的概率小。
在小区半径很大的广覆盖小区，UE可能距离基站很远。需要提高时间提前量TA，保证同一时隙，不同UE的上行信号，同步到达节点B(NodeB)。在系统消息中提高辅助载频的接入优先级。由于辅助载频的DwPTS时隙不发送数据，UE可以选取比导频载频接入更大的时间提前量TA(Time Advance)，不必担心与DwPCH碰撞。这样，有利于突破时间提前量TA的限制，增大小区的覆盖半径。
本发明采用的该TD-SCDMA系统多载频覆盖情况下的随机接入方法，UE可以根据优先级，在导频载频或者辅助载频上接入系统，减少多用户接入时碰撞和阻塞的产生。接入优先级的设置可以对接入负荷进行分担，进一步减小碰撞的发生。覆盖半径很大的小区，引导UE在辅助载频接入网络，有利于突破时间提前量TA的限制，增大小区的覆盖半径。
下面结合附图对本发明的具体实施方案进一步详细说明。
附图说明
图1是TD-SCDMA系统多载频覆盖示意图
图2是Cell_A多载频小区的物理帧格式
图3是小区信道配置
图4是小区搜索和随机接入过程的流程图
具体实施方式
在图1中，揭示了一种TD-SCDMA系统多载频覆盖情况，UE位于4个多载频小区Cell_A、Cell_B、Cell_C和Cell_D的覆盖交界处，每个小区有6个载波。小区Cell_A、Cell_B和Cell_C中f3做为导频频点，辅助载频是f1、f2、f4、f5和f6。小区Cell_D中f6做为导频频点，辅助载频是f1、f2、f3、f4和f5。
在图2中，揭示了小区Cell_A多载频小区的物理帧结构，以小区Cell_A为例，小区Cell_A是6载频小区，导频载频是f3，f3载频的DwPTS时隙发送下行导频码SYNC-DL。其它频点f1、f2、f4、f5、f6是“辅助载频”，这些载频的DwPTS时隙处于闭塞(Id1e)状态，不发送任何数据，不发送下行DwPCH同步信道。
TD-SCDMA的码资源被分成32个码组。相邻小区使用不同的码组。例如：Cell_A配置码组1。小区Cell_A的f3载频的DwPTS时隙，发送的下行导频码从码组1中选择，即SYNC-DL0。同一个小区内，使用相同的扰码和基本用户训练序列码(midamble码)。比如，Cell_A的扰码和基本midamble从码组1中选取：扰码Scrambling code1和Midamble1。
每个小区/扇区导频载频和辅助载频，选取相同的上行导频码。例如Cell_A从码组1中选取8个上行导频码SYNC-UPO...7。
在图3中，进一步揭示了小区信道配置，小区的公共控制信道P-CCPCH，配置在导频载频的TSO。S-CCPCH配置在导频载频上，用于承载来自传输信道FACH和PCH的数据。S-CCPCH可以配置在任意下行时隙，也可以与P-CCPCH时分复用在TSO。P-CCPCH广播本小区其它载频的频点和配置，相邻小区的导频频点，本小区各个载频的接入优先级。各个载频都配置有FPACH和PRACH，UE可以在导频载频上接入，也可以在其它辅助载频上接入。
在图4中，揭示了本发明的小区搜索和随机接入过程，移动终端设备(UE)小区搜索和接入网络的过程如下：
步骤S100，在TDD频段内各个载频中搜索导频频点和DwPTS位置。UE开机后，首先测量TDD频段内各个载频的宽带功率。将测得的宽带功率按照强弱排序，然后从最强的频点开始搜索DwPTS。DwPTS时隙两端各有一个零功率区，每帧都以恒定的功率发送。根据DwPTS的特征，可以初步确定其位置。
步骤S110，在DwPTS时隙搜索下行同步码SYNC-DL。有了初步的位置，再根据匹配滤波的原理确定小区使用的SYNC-DL码和时隙的准确位置。确定了小区的SYNC-DL码，也就确定了小区的码组。
步骤S120，确定小区使用的基本用户训练序列码和扰码(ScreamblingCode)。Midamble码的确定基于导频频点TSO的第1或第2信道化码，因为这两个码道通常发射很强，覆盖整个小区/扇区。依次用小区所在码组的4个Midamble码，计算信道的冲激响应，最大者为小区使用的Midamble码。扰码和Midamble码有固定的对应关系，确定了Midamble码也就确定了扰码Scrambling。每个小区/扇区的所有载频都使用相同的基本Midamble码和扰码。步骤S130，判断Midamble码搜索是否成功，若成功，则继续，若失败，则返回执行步骤S100。
步骤S140，建立基本公共控制信道(P-CCPCH)同步和读取系统广播消息。UE在导频频点的TSO时隙，第1或者第2信道，同步P-CCPCH信道，并且读取P-CCPCH信道上广播的系统消息。在多载波覆盖的情况下，系统消息中广播当前小区辅助载频的频点和时隙配置信息(例如TSO是否扩展)，相邻小区的导频频点、导频码、基本Midamble和扰码信息。系统消息中广播辅助载频的接入优先级。
步骤S150，根据系统消息选择接入的导频。UE可以在导频载频，也可以在辅助载频接入网络。根据系统广播消息，UE优先在优先级高的载频的UpPTS时隙发送上行同步码SYNC-UL。这样可以减少接入碰撞和进行小区内多个载频之间的负荷分担。
步骤S160，节点B(NodeB)收到上行同步码SYNC-UL后，在与UpPTS时隙同一载频的FPACH信道上，发送下行消息，调整UE的上行同步和初始功率。
步骤S170，UE接收到FPACH信道消息后，调整上行同步和初始功率；在同一载频的PRACH信道上发送RRC连接请求消息。
步骤S180，NodeB在FACH信道上发送RRC连接建立消息给UE，分配专用信道给UE。分配的专用信道限定在UE接入的载频上。FACH信道配置在导频载频上。
步骤S190，UE在分配的专用信道上发送RRC连接建立完成消息。
步骤S199，随机接入过程结束。
上述内容仅为本发明的最佳实施方案，其并非用来限制本发明的具体实施方式，凡根据本方法的主要发明构思而进行的修改和变动，均应属于本发明权利要求书所要求的保护范围。
Claims (10)
1、一种TD-SCDMA系统多载频覆盖的随机接入方法，包括如下步骤：
将每个小区/扇区设置为由多个载频组成的至少一个逻辑小区，使每个逻辑小区中一个载频做为导频载频，其它频点的载频做为辅助载频，该导频载频在下行同步时隙DwPTS发送下行DwPCH同步信道，该辅助载频的下行同步时隙DwPTS处于闭塞状态，不发送下行DwPCH同步信道；
设置该导频载频和辅助载频使用相同的扰码和基本训练序列码；公共控制信道P-CCPCH配置在该导频载频的TSO，用于承载来自传输信道BCH的数据，并提供覆盖整个小区/扇区的系统消息广播；同时将承载接入信道FACH和寻呼信道PCH的辅助公共控制信道S-CCPCH和寻呼指示信道PICH配置在该导频载频；
在该导频载频和辅助载频上配置有前向物理接入信道和随机接入信道；对于一个有N个载波的多载波小区，可以配置m个UpPTS载波，1<＝m<＝N，根据系统配置要求，配置UpPTS信道，移动终端设备UE在导频载频的UpPCH信道接入，或者在辅助载频的UpPCH信道接入。
2、根据权利要求1所述的TD-SCDMA系统多载频覆盖的随机接入方法，其特征在于，将每个逻辑小区/扇区的不同载频设置不同的接入优先级，并将该接入优先级在传输信道BCH的系统消息中广播；移动终端设备UE根据该系统消息，随机选择优先级高的载频的UpPCH信道接入。
3、根据权利要求2所述的TD-SCDMA系统多载频覆盖的随机接入方法，其特征在于，所述的随机选择优先级高的载频的UpPCH信道接入是从可用的接入载频中，随机选择一个载频接入，所用的随机函数必须满足每个允许的选择被选中的概率与接入优先级相关，接入优先级高的载频，被选中的概率大；接入优先级低的载频，被选中的概率小。
4、根据权利要求1或2所述的TD-SCDMA系统多载频覆盖的随机接入方法，其特征在于，每个逻辑小区/扇区内的导频载频和辅助载频使用相同的上行同步码SYNC-UL。
5、根据权利要求1或2所述的TD-SCDMA系统多载频覆盖的随机接入方法，其特征在于，通过在该系统消息中提高辅助载频的接入优先级，使距离基站较远的移动终端设备UE选取比该导频载频接入更大的时间提前量TA。
6、根据权利要求1或2所述的TD-SCDMA系统多载频覆盖的随机接入方法，其特征在于，该移动终端设备UE随机接入的步骤进一步包括：
步骤S100，在TDD频段内各个载频中搜索导频频点和下行同步时隙DwPTS位置；
步骤S110，在下行同步时隙DwPTS搜索下行同步码SYNC-DL；
步骤S120，确定小区使用的基本用户训练序列码和扰码；
步骤S130，判断该用户训练序列码搜索是否成功，若成功，则继续执行下一步，若失败，则返回执行步骤S100；
步骤S140，建立基本公共控制信道同步和读取系统消息；
步骤S150，根据该系统消息选择接入的导频；
步骤S160，节点B收到上行同步码SYNC-UL后，在与上行同步时隙UpPTS同一载频的前向物理接入信道FPACH上，发送下行消息，调整移动终端设备UE的上行同步和初始功率；
步骤S170，该移动终端设备UE接收到前向物理接入信道FPACH的消息后，调整上行同步和初始功率，并在同一载频的随机接入信道PRACH上发送无线资源控制RRC连接请求消息；
步骤S180，节点B在前向接入信道FACH上发送无线资源控制RRC连接建立消息给移动终端设备UE，分配专用信道给移动终端设备UE；
步骤S190，移动终端设备UE在分配的专用信道上发送无线资源控制RRC连接建立完成消息。
7、根据权利要求6所述的TD-SCDMA系统多载频覆盖的随机接入方法，其特征在于，所述的步骤S180中分配专用信道给移动终端设备UE是在UE接入的载频上分配专用信道。
8、一种移动终端设备随机接入方法，适用于TD-SCDMA系统多载频覆盖的环境，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S100，在TDD频段内各个载频中搜索导频频点和下行同步时隙DwPTS位置；
步骤S110，在下行同步时隙DwPTS搜索下行同步码SYNC-DL；
步骤S120，确定小区使用的基本用户训练序列码和扰码；
步骤S130，判断该用户训练序列码搜索是否成功，若成功，则继续执行下一步，若失败，则返回执行步骤S100；
步骤S140，建立基本公共控制信道同步和读取系统消息；
步骤S150，根据该系统消息选择接入的导频，其中，该系统消息中包含已设置的不同接入优先级消息；
步骤S160，节点B收到上行同步码SYNC-UL后，在与上行同步时隙UpPTS同一载频的前向物理接入信道FPACH上，发送下行消息，调整移动终端设备UE的上行同步和初始功率；
步骤S170，该移动终端设备UE接收到前向物理接入信道FPACH的消息后，调整上行同步和初始功率，并在同一载频的随机接入信道PRACH上发送无线资源控制RRC连接请求消息；
步骤S180，节点B在前向接入信道FACH上发送无线资源控制RRC连接建立消息给移动终端设备UE，分配专用信道给移动终端设备UE；
步骤S190，移动终端设备UE在分配的专用信道上发送无线资源控制RRC连接建立完成消息。
9、根据权利要求8所述移动终端设备随机接入方法，其特征在于，在步骤S150中，该移动终端设备UE根据该系统消息选择接入优先级高的载频接入。
10、根据权利要求8所述移动终端设备随机接入方法，其特征在于，所述的步骤S180中分配专用信道给移动终端设备UE是在UE接入的载频上分配专用信道。
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