專利名稱：無線通信系統(tǒng)中的范圍擴展方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及通信系統(tǒng)，并且更具體而言涉及無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)典型而言包括一個或多個基站或接入點，用于向與每個基站或接入點相關(guān)聯(lián)的地理區(qū)域(或小區(qū))中的移動單元提供無線連接。移動單元和基站通過在無線通信鏈路或空中接口上發(fā)射已調(diào)射頻信號來進行通信?？罩薪鹰戆ㄓ糜趶幕鞠蛞苿訂卧l(fā)射信息的下行鏈路(或前向鏈路)信道以及用于從移動單元向基站發(fā)射信息的上行鏈路(或反向鏈路)信道。通常將上行鏈路信道和下行鏈路信道劃分成數(shù)據(jù)信道、隨機接入信道、廣播信道、尋呼信道、控制信道等等。移動單元可以通過在一個或多個隨機接入信道(RACH)上發(fā)射消息來發(fā)起與基站的通信。上行鏈路隨機接入信道是非同步的并且因此可以在相對于同步的下行鏈路定時的任意時間由基站的覆蓋區(qū)域之中的任意移動單元進行發(fā)射?；局械慕邮掌饕虼吮仨氝B續(xù)地監(jiān)視隨機接入信道，并且在該隨機接入信道上接收的信號中捜索由移動單元發(fā)射的隨機接入信道中的預定的符號序列(有時候被稱為RACH前導碼)。為了使得該搜索過程可行，必須將隨機接入信道的格式標準化。例如，在I. 08MHz帶寬中在Ims的傳輸時間間隔(TTI)期間的子幀中發(fā)射通用移動通信服務(UMTS)長期演進(LTE)系統(tǒng)中的常規(guī)隨機接入信道。由靠近小區(qū)中心的移動單元和靠近小區(qū)邊緣的移動單元發(fā)射的信號的上行鏈路隨機接入的接收時間的偏移量可能有對應于小區(qū)半徑的往返延遲那么多。該偏移量的出現(xiàn)是因為特定子幀的非同步的隨機接入上行鏈路信號是相對于對應的同步的下行鏈路子幀的到達時間來進行發(fā)射的。在小區(qū)中心的移動單元比在小區(qū)邊緣的移動單元更早接收到同步的下行鏈路子幀(相差時間大約是與小區(qū)半徑相對應的單向延遲)，并且從中央移動單元發(fā)射的上行鏈路信號比從邊緣移動單元發(fā)射的上行鏈路信號更早到達基站(相差時間大約是與小區(qū)半徑相對應的單向延遲)。如果與ー個子幀相關(guān)聯(lián)的隨機接入信號與后續(xù)子幀重疊，并且從而與和后續(xù)子幀相關(guān)聯(lián)的隨機接入信號發(fā)生干擾，那么與不同的子幀相關(guān)聯(lián)的隨機接入信道之間將會出現(xiàn)符號間干擾。通過在每個隨機接入信道中包括保護時間，可以降低符號間干擾，其中在該保護時間期間不發(fā)射上行鏈路信號以降低或防止符號間干擾。例如，可以將隨機接入信道子幀劃分成0. 8ms的前導碼和102. 6 i! S的循環(huán)前綴，該循環(huán)前綴包括該前導碼中的符號序列的一部分的副本。將該傳輸時間間隔中的剰余97. s預留為保護時間。
基站的覆蓋區(qū)域與循環(huán)前綴的持續(xù)時間和保護時間相關(guān)。例如，近似為0. Ims的常規(guī)保護時間對應于大約傳播了 15千米的信號的往返延遲。因此，包括近似為0. Ims的保護時間的隨機接入信道格式適用于降低或防止半徑達大約15千米的覆蓋區(qū)域或小區(qū)大小的符號間干擾。類似地，循環(huán)前綴的持續(xù)時間與覆蓋區(qū)域的大小相關(guān)。例如，近似為0.1ms的循環(huán)前綴適用于半徑達大約15千米的覆蓋區(qū)域。雖然可以認為15km的范圍對于常規(guī)無線通信系統(tǒng)而言足夠了，但是在具有良好的無線傳播條件(如沿海區(qū)域中的覆蓋)的情況下，將期望已提議的無線通信系統(tǒng)(如UMTS LTE)的基站范圍増加到至少100千米。用于擴展基站支持的隨機接入信道的范圍的提議包括將傳輸時間間隔增加到2ms。例如，一個提議包括改變隨機接入信道的結(jié)構(gòu)。在該提議中，延長的傳輸時間間隔包括0.8ms的RACH前導碼。循環(huán)前綴(CP)的長度也與希望的覆蓋區(qū)域成比例地増加。例如，循環(huán)前綴長度每增加0. Ims將使得覆蓋增加15km。保護時間也以與循環(huán)前綴長度相同的速率增加。因此，使用0. 8ms的RACH前導碼，可用于保護時間和循環(huán)前綴的時間是2ms-0. 8ms= 1.2ms。該RACH范圍擴展提議試圖降低RACH前導碼檢測的接收器復雜度。但是保護時間和循環(huán)前綴被視為純開銷，因為在這些間隔期間不能傳輸新信息。因此將保護時間或循 環(huán)前綴長度增加到遠超過0. Ims的當前值將會由于高的資源成本而不被視為是用于擴展小區(qū)范圍的期望方式。在其他提議中，可以預想循環(huán)前綴和保護時間(或保護周期)之間的兩種劃分在一種情況中，可以將子幀的未被分配給前導碼的I. 2ms部分平均分配給保護時間和循環(huán)前綴，使得將RACH覆蓋擴展到90km?？商鎿Q地，可以將子幀的未被分配給前導碼的I. 2ms部分不平均地在保護時間和循環(huán)前綴長度之間分配。如果循環(huán)前綴長度等于或大于0. 667ms,則對保護時間和循環(huán)前綴的分配時間的不平均分配能夠?qū)⒏采w擴展到100km。但是在前導碼由靠近小區(qū)邊緣的移動單元發(fā)射的情況中當保護時間和循環(huán)前綴分配不平均時，可能發(fā)生符號間干擾。此外，從擴展的小區(qū)的邊緣中的移動單元(例如離基站90或IOOkm遠的移動單元)接收的信號強度可能非常低，這可能降低檢測到隨機接入信道的前導碼的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開的主題目的在于解決上述一個或多個問題的影響。下文給出本文公開的主題的簡化概述以提供本文公開主題的ー些方面的基本理解。該概述不是本文公開主題的詳盡綜述。其不是意在標識本文公開主題的關(guān)鍵或至關(guān)重要的元素或者界定本文公開主題的范圍。其唯一目的在于以簡化的形式給出ー些概念以作為稍后討論的更加詳細的描述的序言。在一個實施方式中，提供了ー種用于無線通信系統(tǒng)中的范圍擴展的方法。該方法的一個實施方式包括確定移動單元是否位于與受時間提前量命令支持的時間提前量的范圍相對應的第一范圍內(nèi)。該實施方式還包括當該移動單元在該第一范圍之外時向該移動單元發(fā)射多個時間提前量命令，使得該移動単元能夠通過組合該多個時間提前量命令中的信息來與該基站同步。在另ー個實施方式中，提供了一種無線通信系統(tǒng)中的范圍擴展的方法。該方法的實施方式包括當移動單元位于與受時間提前量命令支持的時間提前量的范圍相對應的第一范圍之外時，在移動單元處從基站接收多個時間提前量命令。該實施方式還包括通過組合該多個時間提前量命令中的信息來將該移動單元與該基站同步。


通過參考結(jié)合附圖所進行的下文的描述，可以理解本文公開的方案，其中在附圖中相同的附圖標記標識相同的元素，并且其中圖I概念性地示出了無線通信系統(tǒng)的ー個示例性實施方式；圖2顯示了隨機接入信道的一個示例性實施方式；圖3概念性地示出了可用于發(fā)射RACH前導碼(如圖2中示出的隨機接入信道)的發(fā)射器的一個示例性實施方式；圖4概念性地示出了可用于檢測與RACH前導碼的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的范圍上的RACH前導碼的接收器的一個實施方式； 圖5概念性地示出了可以確定移動單元是否位于受時間提前量命令和/或由移動単元使用的RACH前導碼結(jié)構(gòu)所支持的范圍內(nèi)的基站的ー個示例性實施方式；圖6A概念性地示出了可用于指示時間提前量的值的時間提前量命令的一個示例性實施方式；圖6B概念性地示出了兩個時間提前量命令，可以組合該兩個時間提前量命令以表示比使用單個時間提前量命令中的比特所能夠表示的時間提前量的最大值更大的時間提前量；圖7概念性地示出了用于向移動單元發(fā)射時間提前量命令的方法的一個示例性實施方式；以及圖8概念性地示出了用于在移動單元處接收時間提前量命令的方法的一個示例性實施方式。雖然本文公開的方案允許有各種修改和可替換的形式，但是在附圖中以實例的方式顯示并且在本文詳細描述了它們的具體實施方式
。但是應該理解，本文中的具體實施方式
的描述不是意在將所公開的方案限定于所公開的具體形式，而是相反，本發(fā)明意在覆蓋落入所附權(quán)利要求的范圍中的全部修改、等同形式和替換。
具體實施例方式下文描述了說明性的實施方式。為了清楚起見，在該說明書中未描述實際實現(xiàn)的全部特征。當然，可以認識到在任意該實際實施方式的開發(fā)中，可以做出大量特定于實現(xiàn)的決定以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目的，如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束條件，而這將隨著實現(xiàn)的不同而不同。此外，要認識到這種開發(fā)努力可能是復雜的并且耗費時間的，但是對于受益于本文公開的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言不過是例行公事?，F(xiàn)在將參考附圖來描述所公開的方案。在附圖中僅為了解釋的目的示意性地描述了各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和設備，以免用本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員公知的細節(jié)模糊本發(fā)明。不過，包括了附圖以描述并且解釋本文公開的方案的說明性的實例。應該將本文所使用的詞語和短語理解并且解釋為具有那些詞語和短語被相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的意義一致的意義。本文的術(shù)語和短語的ー貫使用并不打算意味著該術(shù)語或短語的特殊定義，即與本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的普通和慣用意義不同的定義。在說明書中將以用于直接并且毫不含糊地提供 用于術(shù)語或短語的特殊定義的定義方式來清楚地闡述該術(shù)語或短語的范圍打算具有特殊意義，即與熟練技術(shù)人員所理解的意義不同的意義(如特殊定義)。通常，本申請描述可用于擴展無線通信系統(tǒng)之中的基站的范圍的技木。如本文所討論的，基站的范圍與移動單元為了向基站表示它們的存在而發(fā)射的隨機接入前導碼的結(jié)構(gòu)相關(guān)。例如，在前導碼中循環(huán)前綴長度(并且對應的保護時間間隔)每增加0. Ims可以増加15km的附加覆蓋。但是，保護時間和循環(huán)前綴被認為是純開銷，因為在這些時間間隔期間不能傳輸新信息。 因此將保護時間或循環(huán)前綴長度増加到遠超過0. Ims的當前值將會由于高的資源成本而不被視為是用于擴展小區(qū)范圍的期望方式。也可以使用其他技術(shù)來支持范圍擴展。例如，可以基于IOOkm的目標小區(qū)半徑來設計長期演進(LTE)物理層程序和物理層參數(shù)?？梢栽诨竞?或eNB中實現(xiàn)超過IOOkm的小區(qū)范圍擴展。在一個實施方式中，可以使用隨機接入(RA)前導碼檢測RA前導碼的CP長度被設計為支持高達IOOkm并且允許高效的頻域相關(guān)器實現(xiàn)。為了支持范圍擴展，可以使用時域相關(guān)器，或者可替換地可以使用頻域相關(guān)器，與檢測性能折中。對于PUSCH傳輸，時間提前量(TA)命令范圍的限制可能導致接收的來自遠程用戶的上行鏈路信號失去時間校準并且溢出到相鄰子幀，導致干擾。對于RA消息3，RA消息3的接收定時是在特定窗ロ大小中可配置的。可以將針對不同范圍中的用戶的RA消息3調(diào)度在不同子幀(TDM)上?？商鎿Q地，可以使用FDM。TDM/FDM分離對于業(yè)務信道也是可行的。隨著時間的推移，例如當基站確定同步的上行鏈路傳輸未與基站定時參考正確地校準時，可以通過發(fā)送相對TA命令來校正上行鏈路定時偏移。在一個實施方式中，eNB接收器可以支持來自遠程用戶的信號的特殊處理，以確定他們相對于該eNB的位置。例如，eNB可以根據(jù)用戶的范圍(例如0-100kmU00-200km)對接收到的隨機接入信號上放置不同的快速傅里葉變換(FFT)窗。以上技術(shù)方案的基本問題在于預期的容量損失。至少部分由于單個時間提前量命令不具有足夠的范圍來指示遠距離用戶所需的時間提前量，所以來自遠程用戶的信號可能溢出到由調(diào)度器提供的2個子幀中。希望能夠在更大的范圍上校準接收信號，以避免容量損失。因此本申請中所述的技術(shù)的實施方式不依賴于修改隨機接入消息的結(jié)構(gòu)。本文所述的技術(shù)也可以提供用于使得移動單元能夠接收必要的時間提前量信息以使得該移動單元能夠快速與基站同步的時間校準機制。因此ー些實施方式可以降低或消除上行鏈路傳輸溢出到多個子幀。在一個實施方式中，基站可以確定移動單元與基站相隔的距離是否在受時間提前量命令所支持的時間提前量的范圍內(nèi)。如果是，那么可以使用單個時間提前量命令來表示該移動単元所需要的時間提前量。如果不是，那么基站可以向移動單元發(fā)射多個時間提前量命令，該移動単元可以組合該多個時間提前量命令中的信息以確定用干與基站同步的時間提前量。圖I概念性地示出了無線通信系統(tǒng)100的一個示例性實施方式。在所示實施方式中，基站105通過空中接ロ或無線通信鏈路115提供到移動單元110的無線連接。用于建立、維護、操作、解除分配和/或拆除無線通信鏈路115的技術(shù)是本領(lǐng)域中已知的，并且為了清楚起見本文將僅討論與本文要求的主題有關(guān)的那些用于建立、維護、操作、解除分配和/或拆除無線通信鏈路115的方面。此外，受益于本公開的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應該認識到圖I中所示的特定無線通信系統(tǒng)意圖用于說明而不是為了限制所要求的主題。例如，無線通信系統(tǒng)100的可替換的實施方式可以包括其他數(shù)量的基站105和/或移動單元110?；?05和移動單元110可以通過交換隨機接入消息和時間提前量命令，通過無線通信鏈路115發(fā)起無線通信。在所示的實施方式中，基站105和移動單元110被配置為通過時間同步的業(yè)務或數(shù)據(jù)信道進行通信。例如，頻分雙エ(FDD)和/或時分雙エ(TDD)信道可以使用用于上行鏈路和/或下行鏈路傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)，在該幀結(jié)構(gòu)中將每個信道分割成5ms或IOms的巾貞,其中姆個巾貞又被分割成子巾貞或時隙,例如0. 5ms的時隙。但是,至少部分地由于基站105與每個移動單元110之間可變的(并且最初未知的)往返時間延遲，所以基站105和移動單元110最初可能不同步?；?05和/或移動單元110中的信號處理時間也可能加劇不同歩。如本文所討論的，從移動単元110發(fā)射到基站105的隨機接入信道的結(jié)構(gòu)對應于基站105的范圍(R)。圖2顯示了隨機接入信道200的一個示例性實施方式。在該實施方式中，隨機接入信道200包括循環(huán)前綴205和傳輸序列210，傳輸序列210可以包括隨機接入信道(RACH)前導碼。例如，物理層隨機接入前導碼(如隨機接入信道200)可以由長度為Tcp的循環(huán) 前綴205和長度為Tseq的序列部分210組成。在表I中列出了示例性的參數(shù)值，并且示例性的參數(shù)值取決于幀結(jié)構(gòu)和隨機接入配置。協(xié)議棧中的更高層可以控制前導碼格式。根據(jù)第三代合作伙伴計劃(3GPP)并且更具體而言在3GPP TS 36.211 v9. I. 0中所述的標題為“3GPP Technical Specification Group Radio Access Network, Evolved Universa丄Terrestrial Radio Access (E-UTRA), Physical Channels and Modulation”的標準和/或協(xié)議定義了表I中所列的前導碼格式。還根據(jù)3GPP標準和/或協(xié)議定義了基本時間單位(Ts)。表I :隨機接入前導碼參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于在基站中實現(xiàn)的方法，包括 確定移動單元是否位于與受時間提前量命令所支持的時間提前量的范圍相對應的第一范圍中；以及 當所述移動單元位于所述第一范圍之外時，向所述移動單元發(fā)射多個時間提前量命令，使得所述移動単元能夠通過組合所述多個時間提前量命令中的信息來與所述基站同步。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述移動單元是否位于所述第一范圍中包括 在與所述第一范圍相對應的至少ー個第一時間窗中搜索隨機接入信道上接收的信號，以及 在與超過所述第一范圍的至少ー個第ニ范圍相對應的至少ー個第ニ時間窗中搜索所述隨機接入信道上接收的信號。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，確定所述移動單元是否位于所述第一范圍中包括 在與大約IOOkm的第一范圍相對應的至少ー個第一時間窗中搜索隨機接入信道上接收的信號，以及 在與從大約IOOkm到大約200km的至少ー個第二范圍相對應的至少ー個第二時間窗中捜索所述隨機接入信道上接收的信號。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述移動單元是否位于所述第一范圍中包括 確定所述移動單元是否位于可以使用具有預定數(shù)量比特的時間提前量消息來表示的時間提前量范圍中。
5.如權(quán)利要求I所述的方法， 其中，發(fā)射所述多個時間提前量命令包括發(fā)射第一時間提前量命令，所述第一時間提前量命令包括位于受所述時間提前量命令所支持的范圍之外的時間提前量的第一值以指示將要發(fā)射至少ー個第二時間提前量命令，并且 其中，發(fā)射所述多個時間提前量命令包括發(fā)射所述至少ー個第二時間提前量命令，所述至少ー個第二時間提前量命令包括時間提前量的至少ー個第二值，使得能夠組合所述第ー值與所述至少ー個第二值以指示與所述第一范圍之外的距離相對應的時間提前量。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，包括與所述多個時間提前量命令同時地發(fā)射參考定時信號，使得所述移動単元能夠使用所述多個時間提前量命令來與所述參考定時信號進行同步。
7.一種在移動單元中實現(xiàn)的方法，包括 當所述移動單元位于與受時間提前量命令所支持的時間提前量的范圍相對應的第一范圍之外吋，從基站接收多個時間提前量命令；以及 通過組合所述多個時間提前量命令中的信息來將所述移動單元與所述基站同歩。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，接收所述多個時間提前量命令包括 當所述基站確定所述移動単元位于大約IOOkm的第一范圍之外時接收所述多個時間提前量命令。
9.如權(quán)利要求7所述的方法， 其中，接收所述多個時間提前量命令包括接收第一時間提前量命令，所述第一時間提前量命令包括位于受所述時間提前量命令所支持的范圍之外的時間提前量的第一值，以指示將要發(fā)射至少ー個第二時間提前量命令，并且 其中，接收所述多個時間提前量命令包括發(fā)射所述至少ー個第二時間提前量命令，所述第二時間提前量命令包括所述時間提前量的至少ー個第二值，使得能夠組合所述第一值與所述至少ー個第二值以指示與所述第一范圍之外的距離相對應的時間提前量。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，包括與接收所述多個時間提前量命令同時地接收參考定時信號，并且使用所述多個時間提前量命令來與所述參考定時信號進行同歩。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于無線通信系統(tǒng)中的范圍擴展的方法。該方法的一個實施方式包括確定移動單元是否位于與受時間提前量命令所支持的時間提前量的范圍相對應的第一范圍中。該實施方式還包括當該移動單元在該第一范圍之外時，向該移動單元發(fā)射多個時間提前量命令，使得該移動單元能夠通過組合該多個時間提前量命令中的信息來與該基站同步。
文檔編號H04W56/00GK102656929SQ201080049415
公開日2012年9月5日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者F-C·程, J·A·李 申請人:阿爾卡特朗訊