一种上行预同步方法.pdf

本发明公开了一种上行预同步方法，该方法首先在基站(Node B)中为每一个用户终端(UE)设置一个随机接入定时器，并在Node B存在下行数据需要发送给UE时，进行如下操作：判断对应于所述UE的随机接入定时器是否超时，如果未超时，则直接开始发送所述下行数据；否则，向UE发送上行同步建立的指令，并判断是否在期望的时间内接收到来自于UE的随机接入信号，若接收到，则向UE发送所述下行数据，并重置对应于所述UE的随机接入定时器。应用本发明能够有效地减少UE侧不必要的上行同步尝试，提高系统性能。

1、  一种上行预同步方法，其特征在于：
在基站Node B中，对应于每一个用户终端UE设置一个随机接入定时器；当Node B存在下行数据需要发送给UE时，该方法包括：
A、判断对应于所述UE的随机接入定时器是否超时，如果未超时，则继续执行步骤B，否则，继续执行步骤C；
B、直接开始发送所述下行数据，结束本方法；
C、向UE发送上行同步建立的指令，并判断是否在期望的时间内接收到来自于UE的随机接入信号，若接收到，则向UE发送所述下行数据，并重置对应于所述UE的随机接入定时器。

2、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中进一步包括：
若Node B没有在期望的时间内接收到来自于UE的随机接入信号，则重新向UE发送上行同步建立的指令，直至接收到来自于UE的随机接入信号。

3、  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤A判定对应于所述UE的随机接入定时器未超时，继续执行步骤B之前，进一步包括：
判断所述UE最新的上行信号的位置是否已接近预设的上行检测窗边界，如果是，则继续执行步骤C，否则，继续执行步骤B。

4、  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
若Node B向UE发送了一个上行同步调整的指令，则重置对应于所述UE的随机接入定时器。

5、  根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：
所述随机接入定时器的定时长度由无线网络控制器在所述Node B对应的小区建立或增加增强型CELL FACH功能时，配置给所述Node B。

6、  根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述向UE发送上行同步建立的指令包括：
通过高速共享控制信道HS-SCCH向UE发送上行同步建立的指令。

7、  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
预先在HS-SCCH的命令中增加用于表示上行同步建立的指令。

8、  根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述增加用于表示上行同步建立的指令包括：
以HS-SCCH信道上信道码集信息字段取值为全0的命令作为所述用于表示上行同步建立的指令。

9、  根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：
所述随机接入信号由UE通过上行增强随机接入信道E-RUCCH发送。

一种上行预同步方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种上行预同步方法。
背景技术
在通用移动通信系统时分复用高速分组接入(UMTS TDD HSPA)演进子系统中，用户设备(UE)有两种基本的运行模式：空闲模式和连接模式。UE开机上电后，进入空闲模式；空闲模式下的UE接收到系统的寻呼或接收到上层请求建立RRC连接时，完成RRC连接建立，并从空闲模式转移到连接模式；当RRC连接释放时，UE从连接模式转移到空闲模式。
在连接模式下，UE有四种状态：CELL_FACH状态、CELL_DCH状态、CELL_PCH状态和URA_PCH状态。不同的状态反映了UE的连接级别以及UE可以使用哪一种传输信道，在满足一定条件的情况下，UE能够在所述四种状态之间转换。其中，在CELL_FACH状态下，UE没有专用信道，UE与基站(Node B)之间使用公共信道传送信令消息和少量的用户数据。
下面对本申请涉及的公共信道进行简要说明：
高速共享控制信道(HS-SCCH)是下行控制信道，用于承载控制信息和命令等，其中，控制信息用于对其伴随业务信道上的数据进行解调；
高速物理下行共享信道(HS-PDSC)是下行业务信道，用于承载数据，这些数据可以根据其伴随控制信道上的控制信息进行解调；
快速物理接入信道(FPACH)是下行控制信道，Node B使用FPACH来响应UE的接入请求，并调整UE的发射功率和同步偏移；
高速共享信息信道(HS-SICH)是上行控制信道，用于反馈相关的上行信息，主要包括：应答消息(ACK)、非应答消息(NACK)和信道质量指示(CQI)；
上行增强随机接入信道(E-RUCCH)是上行控制信道，主要用于上行增强业务的接入请求。
由于公共信道上传送的是Node B与若干UE之间的数据，为了保证数据的正确接收，必须采取一定的同步策略进行同步。目前，业界已达成广泛共识：在CELL_FACH状态下，没有必要要求UE始终保持上行同步，因此，在处于CELL_FACH状态的UE发送上行信号之前，必须先发起一个随机接入过程来获得上行同步。
随机接入过程具体为：UE在上行导频时隙(UpPTS)上发送上行同步码(SYNC-UL)，Node B检测到UE发送的SYNC-UL后，通过FPACH发送ACK，UE接收到Node B的FPACH ACK后，发起E-RUCCH随机接入过程。
考虑到HS-PDSCH与HS-SICH之间存在严格的定时关系，即：Node B在HS-PDSCH上向某个UE发送下行数据之后，需要在期望的时间内收到该UE在HS-SICH上发送的反馈；而UE又必须在获得上行同步之后才能在HS-SICH上发送反馈消息，可见，如果UE在收到HS-PDSCH上的下行数据之后再进行上行同步，则最后发送HS-SICH反馈的时间必将超出Node B期望接收的时间，为此，业界提出了一种由Node B控制UE进行上行预同步的方法。
图1为现有上行预同步方法的示意图。参见图1，该方法包括Node B侧的处理和UE侧的处理，分别如图1上半部分和下半部分所示。图中所示每一个5毫秒(ms)表示一个子帧，每个子帧中包括上行时隙、特殊时隙(包括下行导频时隙、上下行间保护时间间隔和上行导频时隙)和下行时隙，每个子帧的下行时隙的调度情况如图1中上半部分所示，每个子帧的上行时隙的调度情况如图1中下半部分所示。当Node B侧存在下行数据需要向某个UE发送时，将触发以下流程：
第1步：在图1所示第一个5ms的下行时隙，Node B通过HS-SCCH向该UE发送建立上行同步的指令。
第2步：UE接收上述指令之后，在图1所示第二个5ms的UpPTS发送SYNC_UL进行上行同步尝试。
第3步：若没有发生SYNC_UL碰撞，Node B将在收到UE发送的SYNC_UL后，在图1所示第二个5ms的下行时隙，通过FPACH发送ACK消息。
第4步：若UE收到FPACH上的ACK，则在图1所示第三个5ms的上行时隙，通过E-RUCCH发起随机接入；若发生了SYNC_UL碰撞，UE将不会收到FPACH上的ACK，这种情况下，UE将在延迟一定时间后重新发送SYNC_UL，直至收到FPACH上的ACK，才能发起E-RUCCH随机接入。
第5步：在图1所示第四个5ms的下行时隙，Node B首先通过HS-SCCH发送用于解调其伴随HS-PDSCH的控制信息等，然后通过HS-PDSCH发送下行数据；在图1所示第五个5ms，Node B继续通过HS-PDSCH发送下行数据，直至发送完毕。
第6步：在图1所示第六个5ms，若UE接收数据校验正确，则通过HS-SICH向Node B发送ACK消息，若UE接收数据校验失败，则通过HS-SICH向Node B发送NACK消息。
至此，结束现有上行预同步方法。
上述现有上行预同步方法虽然能够使Node B辨识哪个UE完成了上行同步，但是，该方法没有采取任何措施减少UE的上行同步尝试，若将该上行预同步方法应用于增强型CELL_FACH(增强型CELL_FACH是HSPA+系统在CELL_FACH基础上引入的方案，旨在支持大量同时在线的数据业务用户)，则很可能导致较高的空口SYNC_UL碰撞概率，从而导致系统性能的降低。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种上行预同步方法，以减少UE侧不必要的上行同步尝试。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种上行预同步方法，在基站Node B中，对应于每一个用户终端UE设置一个随机接入定时器；当Node B存在下行数据需要发送给UE时，该方法包括：
A、判断对应于所述UE的随机接入定时器是否超时，如果未超时，则继续执行步骤B，否则，继续执行步骤C；
B、直接开始发送所述下行数据，结束本方法；
C、向UE发送上行同步建立的指令，并判断是否在期望的时间内接收到来自于UE的随机接入信号，若接收到，则向UE发送所述下行数据，并重置对应于所述UE的随机接入定时器。
上述方案中，所述步骤C中可以进一步包括：若Node B没有在期望的时间内接收到来自于UE的随机接入信号，则重新向UE发送上行同步建立的指令，直至接收到来自于UE的随机接入信号。
在步骤A判定对应于所述UE的随机接入定时器未超时，继续执行步骤B之前，可以进一步包括：判断所述UE最新的上行信号的位置是否已接近预设的上行检测窗边界，如果是，则继续执行步骤C，否则，继续执行步骤B。
该方法可以进一步包括：若Node B向UE发送了一个上行同步调整的指令，则重置对应于所述UE的随机接入定时器。
所述随机接入定时器的定时长度可以由无线网络控制器在所述Node B对应的小区建立或增加增强型CELL_FACH功能时，配置给所述Node B。
所述向UE发送上行同步建立的指令可以包括：通过高速共享控制信道HS-SCCH向UE发送上行同步建立的指令。
该方法可以进一步包括：预先在HS-SCCH的命令中增加用于表示上行同步建立的指令。
所述增加用于表示上行同步建立的指令可以包括：以HS-SCCH信道上信道码集信息字段取值为全0的命令作为所述用于表示上行同步建立的指令。
所述随机接入信号可以由UE通过上行增强随机接入信道E-RUCCH发送。
由上述技术方案可见，本发明的上行预同步方法，通过在Node B中为每个UE设置一个随机接入定时器，并在Node B存在下行数据需要发送给UE时，首先判断对应于所述UE的随机接入定时器是否超时，如果未超时，则可以直接开始发送对应于该UE的下行数据，如此，充分利用了现有的联合检测接收机技术可以容忍一定时长下的空间位置移动对应的时间偏移的特性，有效地减少了UE侧不必要的上行同步尝试，从而提高了系统的性能。
为了在减少不必要的上行同步尝试的同时保证系统性能不受影响，本发明引入了进行双重判断的上行预同步方案，即：在判定该UE的随机接入定时器未超时之后，进一步判断该UE最新的上行信号的位置是否已接近预设的上行检测窗边界，如果没有，则表明UE当前所处位置无需进行上行同步更新，可以直接开始发送对应于该UE的下行数据，如此，在保证系统性能不受影响的前提下，达到了减少上行同步尝试的目的。
附图说明
图1为现有上行预同步方法的示意图；
图2为本发明上行预同步方法的原理示意图；
图3为本发明实施例一中上行预同步方法的流程示意图；
图4为本发明实施例二中上行预同步方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
现有的联合检测接收机技术可以容忍一定时长(可达秒级)下的空间位置移动对应的时间偏移，因此，在完成一次上行同步之后的一定长度的时间窗内无需再次进行上行同步更新。例如，即使考虑高速移动的情况，如120km/h，如果上行同步无需更新的置信长度为100ms，则对应的最大时间偏移为1us，约为1个码片的长度，这个偏移对接收机性能基本没有影响。
本发明上行预同步方法正是利用上述特性，在现有上行预同步方法的基础上引入定时器机制，即：在某UE进行过一次上行同步之后启动该UE对应的随机接入定时器，并在存在下行数据需要发送给所述UE时，根据对应于该UE的随机接入定时器是否超时来判定是否需要进行上行预同步，从而实现减少UE侧不必要的上行同步尝试的目的。
图2为本发明上行预同步方法的原理示意图。参见图2，该图与图1的表示方式类似，包括Node B侧的处理和UE侧的处理，分别如图2上半部分和下半部分所示。较之图1，图2对子帧的表示进行了简化，例如：对于Node B侧的处理，仅示出了下行时隙，而未示出整个子帧，同样地，对于UE侧的处理，也仅示出了上行时隙，未示出整个子帧。图2所示本发明上行预同步方法的原理是：
在Node B向UE发送过一次上行同步建立的指令、UE进行了上行同步尝试及随机接入之后，直至对应于该UE的随机接入定时器超时之前，UE无需再次进行上行同步更新，在这段时间内，当Node B存在下行数据需要向该UE发送时，直接发送即可。
另外，在上述定时器机制的基础上，本发明还提出了一种检测窗机制，即：通过判断所述UE最新的上行信号的位置是否已接近预设的上行检测窗边界来判定UE是否需要进行上行预同步，该方案能够在保证系统性能不受影响的前提下，减少上行同步尝试。
下面通过两个实施例对本发明进行详细说明。
实施例一：
本实施例中仅通过定时器机制判断UE是否需要进行上行预同步。
图3为本发明实施例一中上行预同步方法的流程示意图。参见图3，该方法包括：
步骤301：在Node B中，对应于每一个UE设置一个随机接入定时器。
本步骤中，所述随机接入定时器的定时长度可以由无线网络控制器(RNC)在所述Node B对应的小区建立或增加增强型CELL_FACH功能时，配置给所述Node B。
步骤302：判断是否存在下行数据需要发送给UE，如果是，则继续执行步骤303，否则，结束本方法流程。
步骤303：判断对应于该UE的随机接入定时器是否超时，如果未超时，则继续执行步骤307，否则，继续执行步骤304。
本步骤中，若随机接入定时器未超时，则表明UE上一次获得的上行同步继续有效，无需进行上行同步更新。
步骤304：向UE发送上行同步建立的指令。
本步骤中，可以通过HS-SCCH向UE发送上行同步建立的指令，具体地，可以通过预先在HS-SCCH的命令中增加用于表示上行同步建立的指令的方式实现。
现有映射到HS-SCCH上的控制信息包含以下信息比特：
1)信道码集信息(Channelisation-code-set information)，7bit，表示为：X_ccs，1，X_ccs，2，...，X_ccs，8；
2)时隙信息(Time slot information)，5bit，分别表示为：X_ts，1，X_ts，2，...，X_ts，5；
3)调制方案信息(Modulation scheme information)，1bit表示为：X_ms，1；
4)传输块大小信息(Transport-block size information)6bit，表示为：X_tbs，1，X_tbs，2，...，X_tbs，6；
5)快速混合自动重传进程信息(Hybrid-ARQ process information)，3bit，表示为：X_hap，1，X_hap，2，X_hap，3；
6)冗余和星座版本信息(Redundancy and constellation version)，3bit，表示为：X_rv，1，X_rv，2，X_rv，3；
7)新数据标记(New data indicator)，1bit，表示为：X_nd，1；
8)HS-SCCH循环序列数(HS-SCCH cyclic sequence number)，3bit，表示为：X_hcsn，1，X_hcsn，2，X_hcsn，3；
9)UE标识(UE identify)，16bit，表示为：X_ue，1，X_ue，2，...，X_ue，16。
本发明建议使用信道码集信息字段取值为全0的命令作为本发明所述用于表示上行同步建立的指令。当然，在实际应用中，可以采用其他字段的其他不同取值作为本发明所述用于表示上行同步建立的指令，只要不与现有命令冲突即可。
步骤305：判断是否在期望的时间内接收到来自于UE的随机接入信号，若接收到，则继续执行步骤306，否则，继续执行步骤304。
根据背景技术所述现有上行预同步方法，在UE接收到Node B通过HS-SCCH发送的建立上行同步的指令后，将在下一个子帧的UpPTS发送SYNC_UL进行上行同步尝试，并在收到Node B通过FPACH发送的ACK消息后，通过E-RUCCH发起随机接入，因此，如果没有发生SYNC_UL，Node B将在期望的时间内收到来自于UE的随机接入信号，此时，可以如背景技术所述现有上行预同步方法一样，开始发送下行数据，即：继续执行步骤306。但是，如果NodeB没有在期望的时间内收到来自于UE的随机接入信号，则表明UE的随机接入失败的，此时，应当返回步骤304，重新向上行同步建立的指令。
步骤306：向UE发送下行数据，并重置对应于所述UE的随机接入定时器，结束本方法流程。
由于本次操作使UE进行了一次上行同步，因此，本步骤中，应当重置对应于所述UE的随机接入定时器。
步骤307：直接向UE发送下行数据。
至此，结束本发明上行预同步方法流程。
在上述方法的基础上，若Node B向UE发送了一个上行同步调整的指令，则按照现有技术，UE将进行上行同步调整，此时，需要重置对应于所述UE的随机接入定时器。
由上述实施例可见，本发明的上行预同步方法，通过在Node B中为每个UE设置一个随机接入定时器，并在Node B存在下行数据需要发送给UE时，首先判断对应于所述UE的随机接入定时器是否超时，如果未超时，则可以直接开始发送对应于该UE的下行数据，如此，充分利用了现有的联合检测接收机技术可以容忍一定时长下的空间位置移动对应的时间偏移的特性，有效地减少了UE侧不必要的上行同步尝试，从而提高了系统的性能。
实施例二：
本实施例中将定时器机制与检测窗机制相结合，判断UE是否需要进行上行预同步。
图4为本发明实施例二中上行预同步方法的流程示意图。参见图4，该方法包括：
步骤401：在Node B中，对应于每一个UE设置一个随机接入定时器。
步骤402：判断是否存在下行数据需要发送给UE，如果是，则继续执行步骤403，否则，结束本方法流程。
步骤403：判断对应于该UE的随机接入定时器是否超时，如果未超时，则继续执行步骤404，否则，继续执行步骤405。
本步骤中，若随机接入定时器已超时，则表明UE上一次获得的上行同步已经有效，需要执行一次新的上行同步，即：需要进行上行同步更新；否则，需要进行下一步的判断，已确定是否需要进行上行同步更新。
步骤404：判断所述UE最新的上行信号的位置是否已接近预设的上行检测窗边界，如果是，继续执行步骤405，否则，继续执行步骤408。
本步骤中，由于在Node B向UE发送下行信号之后，需要在期望的时间内收到UE的上行信号反馈，所述期望的时间体现在时隙上就是上行检测窗。若UE最新的上行信号的位置已接近预设的上行检测窗边界，则UE的下一个上行信号将很可能超出上行检测窗边界，超出上行检测窗边界的信号将视为无效，因此，即使此时该UE的随机接入定时器并未超时，仍然需要进行上行同步更新，以保证数据的正确接收。
步骤405：向UE发送上行同步建立的指令。
本步骤中可以按照与步骤304相同的方式通过HS-SCCH向UE发送上行同步建立的指令，在此不再赘述。
步骤406：判断是否在期望的时间内接收到来自于UE的随机接入信号，若接收到，则继续执行步骤407，否则，继续执行步骤405。
步骤407：向UE发送下行数据，并重置对应于所述UE的随机接入定时器，结束本方法流程。
步骤408：直接向UE发送下行数据。
至此，结束本发明上行预同步方法流程。
由上述实施例可见，本发明为了在减少不必要的上行同步尝试的同时保证系统性能不受影响，本发明引入了进行双重判断的上行预同步方案，即：在判定该UE的随机接入定时器未超时之后，进一步判断该UE最新的上行信号的位置是否已接近预设的上行检测窗边界，如果没有，则表明UE当前所处位置无需进行上行同步更新，可以直接开始发送对应于该UE的下行数据，如此，在保证系统性能不受影响的前提下，达到了减少上行同步尝试的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。