CN101159476B - 物理随机接入信道发送方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于时分双工系统的物理随机接入信道发送方法，包括以下步骤：将待发送的数据封装成具有预定帧结构的数据帧；以及在数据帧中的上行导频时隙内的前面多个上行符号上发送物理随机接入信道。采用本发明，UpPTS中用于发送PRACH信道的上行符号不再限制在两个符号，因此，当n＞2时，在UpPTS上可以发送支持更大覆盖的PRACH信道。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别是涉及时分双工系统物理随机接入信道的发送方法。
背景技术
3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴)的LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统定义了两类帧结构，其中第二类帧结构(如图1所示)对应于TD-SCDMA的长期演进，采用TDD(Time Division Duplex，时分双工)模式。在第二类帧结构中，子帧0(subframe 0)固定传下行数据；子帧1～6中前n个子帧用于传上行数据，后6-n个子帧用于传下行数据(1≤n≤6)；特殊时隙DwPTS(Downlink Pilot Time Slot，下行导频时隙)用于传输下行同步信息，GP(Guard Period，保护间隔)为保护带，UpPTS(Uplink Pilot Time Slot，上行导频时隙)用于传输上行同步信息。同时，为了支持大小区，1～6号子帧的前m个子帧也可以用来传上行同步信息，这时剩余的数据子帧中的前n个用来传上行数据，后6-m-n个用于传下行数据。
目前LTE系统的第二类帧结构的好处是可以使LTE系统与TD-SCDMA系统方便的实现邻频共存，即只要使LTE系统的上下行时隙切换比例与TD-SCDMA系统的相同，就可以有效地避免两个系统之间的相互干扰。但是，这种帧结构的缺点也是很明显的，即：GP的设置非常不灵活，在该系统中，GP时隙长度等于50us，当系统需要支持更大范围的覆盖时，GP的长度必须扩大，扩大GP的方法可以是预留UpPTS时隙为GP时隙，或者预留UpPTS时隙和TS1为GP时隙(注意，不可以预留TS1的部分符号为GP，这是因为上行控制信道通常系统带宽的两边，持续时间为一个时隙，如果预留TS1的部分符号为GP，上行控制信道的接收性能会严重下降，也不可以预留DwPTS及TS0的部分符号为GP，这是因为P-SCH(主同步信号)信号在DwPTS上发送，S-SCH(辅同步信号)信号在TS0最后1个符号发送，如果预留DwPTS及TS0的部分符号为GP，用户就可能无法接收P/S-SCH信号，而P/S-SCH信号是用户接入系统首先需要接收的信号，用户无法正确接收P/S-SCH信号，也就无法接入该系统)。
P/S-SCH信号位于下行时隙到上行时隙切换的边界处，如前所述，P/S-SCH信号是用户接入系统首先需要接收的信号，因此，P/S-SCH信号的功率通常会大于其它信号，在蜂窝环境下，由于P/S-SCH信号的功率较大，会严重影响上行时隙信号的接收性能；
DwPTS时隙的利用效率不高，当系统的带宽比较宽时，由于只有P-SCH信号在系统带宽的中间带宽(1.25MHz)发送，因此DwPTS时隙的利用效率会很低。
为了解决上述问题，一些公司提出了一个新的适用于LTE系统TDD模型的帧结构，如图2所示(为了叙述方便，下面将此帧结构称为“新帧结构”)。在这种“新帧结构”中，一个10ms的无线帧被分成两个半帧，每个半帧分成10个长度为0.5ms时隙(编号从0到9)，两个时隙组成一个长度为1ms的子帧，一个半帧中包含5个子帧(编号从0到4)。对于长度为5.21us及4.69us的短CP(Cyclic Prefix)，一个时隙包含7个长度为66.7us的上/下行符号，其中第一个符号CP长度为5.21us，其余6个符号的CP长度为4.69us；对于长度为16.67us的长CP，一个时隙包含6个上/下行符号。另外，在这种帧结构中，子帧的配制特点为：
子帧0固定用于下行传输；
子帧1为特殊子帧，它包含3个特殊时隙，分别是DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)、GP(Guard Period)及UpPTS(UplinkPilot Time Slot)。其中，
DwPTS用于下行传输，最少一个下行OFDM符号用于传输主同步信道P-SCH(Primary-Synchronization Channel，主同步信道)，当DwPTS包含多个OFDM符号的时候，P-SCH放在第一个OFDM符号上(如图2所示)；
GP为保护时间，不传输任何数据；
UpPTS用于上行传输，至少包含2个上行SC-FDMA符号用于传输物理随机接入信道PRACH(Physical Random Access Channel，物理随机接入信道)，当UpPTS包含的号数大于2的时候，PRACH放在前两个符号上传输(如图2所示)。
在“新帧结构”中，PRACH信道只占用2个符号，其前导(preamble)及GT(Guard Time)的长度比较短(前导长度为133.3us，GT长度为9.5us(短CP时)或33.5us(长CP时))，所能支持的覆盖很小，应用场景十分有限。
因此，需要一种物理随机接入信号的发送的解决方案，能够解决上述相关技术中的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明针对“新帧结构”提出一种用于时分双工系统的物理随机接入信道发送方法，包括以下步骤：步骤一，将待发送的数据封装成具有预定帧结构的数据帧；以及在数据帧中的上行导频时隙内的前面多个上行符号上发送物理随机接入信道。
在该方法中，上行导频时隙的持续时间大于前面多个上行符号持续的时间。
在该方法中，当上行导频时隙使用常规循环前缀时，多个上行符号的数量大于或等于2且小于或等于14。
当上行导频时隙使用扩展循环前缀时，多个上行符号的数量大于或等于2且小于或等于12。
该方法中的预定帧结构包括：子帧0，固定用于传输下行数据；子帧1，包括：下行链路导频时隙、保护间隔、上行链路导频时隙；子帧1后面的前n个子帧，用于上行传输，其中，1≤n≤3；后3-n个子帧，用于下行传输。
在该方法中，物理随机接入信道包括循环前缀、前导符号以及保护时间，且当物理随机接入信道持续的时间为0.5ms时，物理随机接入信道的循环前缀的持续时间为52.6us，前导符号的持续时间为400us，保护时间为47.4us。
在该方法中，物理随机接入信道包括前导符号以及保护时间，且当物理随机接入持续的时间为0.5ms时，物理随机接入信道的前导符号的持续时间为400us，保护时间为47.4us；或者，前导符号的持续时间为466.7us，保护时间为33.3us。
采用本发明，UpPTS中用于发送PRACH信道的上行符号不再限制在2个符号，因此，当n＞2时，在UpPTS上可以发送支持更大覆盖的PRACH信道。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有的LTE系统的第二类帧结构示意图；
图2示出了新帧结构示意图；
图3示出了根据本发明的物理随机接入信道的发送方法的示意图；
图4示出了根据本发明的物理随机接入信道的发送方法的流程图；以及
图5示出了根据本发明的PRACH信道结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图来详细说明本发明的实施例。
图4示出了根据本发明的物理随机接入信道的发送方法的流程图。参照图4，根据本发明的物理随机接入信道的发送方法包括以下步骤：步骤S402，将待发送的数据封装成具有预定帧结构的数据帧；以及步骤S404，在数据帧中的上行导频时隙内的前面多个上行符号上发送物理随机接入信道。
在该方法中，上行导频时隙的持续时间大于多个上行符号持续的时间。
在该方法中，当上行导频时隙使用常规循环前缀时，多个上行符号的数量大于或等于2且小于或等于14。
当上行导频时隙使用扩展循环前缀时，多个上行符号的数量大于或等于2且小于或等于12。
该方法中的预定帧结构包括：子帧0，固定用于传输下行数据；子帧1，包括：下行链路导频时隙、保护间隔、上行链路导频时隙；子帧1后面的前n个子帧，用于上行传输，其中，1≤n≤3；后3-n个子帧，用于下行传输。
物理随机接入信道包括循环前缀或不包括循环前缀。
在本发明的另一个实施例中，PRACH信道在UpPTS时隙内的前面n个上行符号上发送；
进一步的，UpPTS时隙的持续时间必须大于等于前面n个上行符号持续的时间；
进一步的，n取值与UpPTS时隙使用的循环前缀有关，当UpPTS使用常规循环前缀时，n的取值满足：2≤n≤14；当UpPTS使用扩展循环前缀时，n的取值满足：2≤n≤12；
进一步的，当n＞2时，在UpPTS上可以发送支持更大覆盖的PRACH信道；
具体地，对于PRACH信道的长度可以为0.5ms，也就是对应于当UpPTS使用常规循环前缀时，n＝7的情况，或者是，对应于当UpPTS使用扩展循环前缀时，n＝6的情况。如果令TRA为PRACH信道长度，则TRA＝TCP+TPRE+TGT，其中TCP为前导的CP长度，TPRE为前导长度，TGT为GT(Guard Time)的长度。当UpPTS的持续时间大于等于0.5ms时，第一种PRACH信道可以放在UpPTS内发送。PRACH信道的结构如图5所示。
下面再次结合图1～图3来详细描述另一个实施例。参照图1，在该帧结构中，子帧0固定传下行数据；子帧1-6中前n个子帧用于传上行数据，后6-n个子帧用于传下行数据(1≤n≤6)；特殊时隙DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)用于传输下行同步信息，GP(Guard Period)为保护带，UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)用于传输上行随机接入信息。
参照图2，在该帧结构中，一个10ms的无线帧被分成两个半帧，每个半帧分成10个长度为0.5ms时隙(编号从0到9)，两个时隙组成一个长度为1ms的子帧，一个半帧中包含5个子帧(编号从0到4)。对于长度为5.21us及4.69us的短CP(Cyclic Prefix)，一个时隙包含7个长度为66.7us的上/下行符号，其中第一个符号CP长度为5.21us，其余6个符号的CP长度为4.69us；对于长度为16.67us的长CP，一个时隙包含6个上/下符号。在“新帧结构”中，PRACH信道在UpPTS时隙的前两个符号发送，由于GP的持续时间可以随着覆盖不同而不同，因此，GP需用通过打掉上行符号来满足覆盖要求时，PRACH的位置就需要相应的往后移动，也就是说，PRACH在一帧中的相对位置实际上是不固定的，这给PRACH的检测带来一定麻烦。另外，PRACH信道只占用2个符号，其前导及GT(GuardTime)的长度比较短(前导长度为133.3us，GT长度为9.5us(短CP时)或33.5us(长CP时))，所能支持的覆盖很小，应用场景十分有限。
参照图3，PRACH信号在UpPTS的最后n个上行符号上发送；
进一步的，UpPTS时隙的持续时间必须大于等于n个上行符号持续的时间；
进一步的，n取值与UpPTS时隙使用的循环前缀有关，当UpPTS使用常规循环前缀时，n的取值满足：2≤n≤14；当UpPTS使用扩展循环前缀时，n的取值满足：2≤n≤12；
进一步的，当n＞2时，在UpPTS上可以发送支持更大覆盖的PRACH信道。
下面给出长度为0.5ms的RACH信道的几个实施例。同样的，我们令TRA为PRACH信道长度，且TRA＝TCP+TPRE+TGT，其中TCP为前导的CP长度，TPRE为前导的长度，TGT为GT(Guard Time)的长度：
(1)TCP＝52.6us，TPRE＝400us，TGT＝47.4us；
(2)TCP＝0us，TPRE＝400us，TGT＝100us；
(3)TCP＝0us，TPRE＝466.7us，TGT＝33.3us。
对于(1)这种带循环前缀的PRACH信道设计，能够支持频域检测，从而降低了接收机的复杂度，提高了检测性能。对于(2)这种不带循环前缀而增加GT的长度的PRACH设计，从GT角度来说，增加了PRACH的覆盖。对于(3)这种不带循环前缀而增加Preamble长度的PRACH设计，在相同覆盖的条件下提高了Preamble的检测性能，或者是在相同的检测性能要求下，提高了覆盖。
采用本发明，PRACH信道是在UpPTS上最后多个符号上发送。当确定了用于发送PRACH信道的符号数后，PRACH信道的位置是固定的，它不会随着GP所需支持的覆盖不同而不同，从而有利于接收机对PRACH的接收检测。另外，采用本发明，UpPTS中用于发送PRACH信道的上行符号不再限制在2个符号，因此，当n＞2时，在UpPTS上可以发送支持更大覆盖的PRACH信道。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种物理随机接入信道发送方法，用于时分双工系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将待发送的数据封装成具有预定帧结构的数据帧；以及
步骤二，在所述数据帧中的上行导频时隙内的前面多个上行符号上发送物理随机接入信道；
其中，所述预定帧结构为一个10ms的无线帧被分成两个半帧，每个半帧分成10个长度为0.5ms时隙，两个时隙组成一个长度为1ms的子帧，所述上行导频时隙位于所述数据帧的第二个子帧上，所述多个上行符号的数量大于2。
2.根据权利要求1所述的物理随机接入信道发送方法，其特征在于，所述上行导频时隙的持续时间大于所述多个上行符号持续的时间。
3.根据权利要求2所述的物理随机接入信道发送方法，其特征在于，当所述上行导频时隙使用常规循环前缀时，所述多个上行符号的数量大于2且小于或等于14。
4.根据权利要求2所述的物理随机接入信道发送方法，其特征在于，当所述上行导频时隙使用扩展循环前缀时，所述多个上行符号的数量大于2且小于或等于12。
5.根据权利要求1所述的物理随机接入信道发送方法，其特征在于，所述预定帧结构包括：
子帧0，固定用于传输下行数据；以及
子帧1，包括：下行链路导频时隙、保护间隔、上行导频时隙；
子帧1后面的前n个子帧，用于上行传输，其中，1≤n≤3；
后3-n个子帧，用于下行传输。
6.根据权利要求1所述的物理随机接入信道发送方法，其特征在于，所述物理随机接入信道包括循环前缀、前导符号以及保护时间。
7.根据权利要求6所述的物理随机接入信道发送方法，其特征在于，当所述物理随机接入信道持续的时间为0.5ms时，物理随机接入信道的循环前缀的持续时间为52.6us，前导符号的持续时间为400us，保护时间为47.4us。
8.根据权利要求1所述的物理随机接入信道发送方法，其特征在于，所述物理随机接入信道包括前导符号以及保护时间。
9.根据权利要求8所述的物理随机接入信道发送方法，其特征在于，当所述的物理随机接入信道持续的时间为0.5ms时，物理随机接入信道的前导符号的持续时间为400us，保护时间为100us，或者，前导符号的持续时间为466.7us，保护时间为33.3us。
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