CN102714833A - 于交接操作时获得目标单元的***帧号 - Google Patents

Abstract

提供一种为交接而获得***帧号的方法。一用户设备在一服务单元中接收来自服务基站的一个交接命令。该用户设备与一目标基站下行同步。同步之后，该用户设备确定目标单元的一无线帧边界。然后，该用户设备根据该无线帧边界获取目标单元的一***帧号。该用户设备通过传送一RACH前置码到所述目标基站，而实现与该目标单元的交接操作进程。该RACH前置码通过一PRACH资源传输，该PRACH资源从***帧号确定，而无需从来自目标基站的PBCH/BCH中读取SFN信息。最后，该用户设备建立与该目标基站的数据连接。通过在读取以及解码之前获得***帧号，减少了交接中断时间。

Description

于交接操作时获得目标单元的***帧号

相关申请的交叉关联

本申请的权利要求基于美国专利法第35U.S.C.§119的规定，要求2011年1月11日申请的，美国临时申请号为61/431,452，题为“Obtaining the System Frame Number of TargetCell during Handover”的临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及无线通信***，尤其涉及无线通信***中的低延迟交接操作。

背景技术

在无线通信***中，如3GPP长期演进/后续演进（The 3rd Generation Partnership ProjectLong Term Evolution/Long Term Evolution-Advanced，简称3GPP LTE/LTE-A）规范中，根据预先定义的无线帧格式，用户设备（User Equipment，简称UE）和基站（eNodeB）通过发送和接收无线信号中承载的数据而实现互相通信。通常情况下，无线帧格式包含一系列无线帧，每个无线帧具有相同的帧长度。并且使用***帧号（System Frame Number，简称SFN）对该多个无线帧进行连续编号。在UE接入服务基站之前，该UE需要与服务基站所使用的无线帧格式同步。物理层（Physical，简称PHY）同步和媒体访问控制（Media AccessControl，简称MAC）层同步也均被执行。

例如，上电后，用户设备首先要求下行（downlink）同步，并通过一个由服务基站传播的同步信道（Synchronization Channel，简称SCH）调整其时钟、频率和功率。下行同步后，UE通过排列进程(ranging procedures)获得上行（uplink，简称UL）物理层同步，以及通过与服务基站的网络接入操作进程获得上行MAC层同步。在同步过程中，UE可以检测出无线帧边缘/边界，并且从基站发出的无线信号中读取到SFN编号信息，以及其他如帧格式和帧结构等信息。

但是，不同基站的无线帧格式可能无法彼此同步。此外，虽然帧的长度通常是相同的，但不同基站的帧结构依赖于SFN，因此可能不同。因此，除了确定帧格式，UE还可能需要SFN以与基站通信。例如，在一随机接入操作进程中，随机接入信道（Random AccessChannel，简称RACH）的无线资源分配就可能涉及到SFN。

不同基站的帧格式之间缺乏同步会带来交接操作的问题。一与当前服务单元同步的UE直到可以与目标单元的帧格式同步才能与目标基站（例如，一目标单元）通信。更具体地，在执行RACH的初始传输时，UE需要知道目标基站的SFN。这是因为RACH信号传输的无线资源（例如，RACH的机会(opportunities)）可能与目标单元的SFN相关。

取得SFN的一架构是为了使UE能够读取目标单元的物理广播信道（Physical BroadcastChannel，简称PBCH）或广播信道（Broadcast Channel，简称BCH）。该UE可以从解码PBCH/BCH过程中确定SFN。该PBCH/BCH每隔10ms重复一次，这意味着它平均需要5ms，在最坏的情况下是10ms的时间段来接收和解码该PBCH/BCH。这样的延迟增加了交接中断时间。因此，UE需要其他的架构以在PBCH/BCH读取操作前为交接操作获得目标单元的SFN。

发明内容

本发明提供一种用于LTE/LTE-A无线通信***的交接方法。一用户设备接收来自服务基站的一交接命令。该用户设备与目标基站下行同步。同步之后，该用户设备确定目标基站的一目标单元的无线帧边界。然后，该用户设备根据该无线帧边界，获取目标单元的一***帧号。该用户设备通过将一RACH前置码传送到该目标基站，而执行与目标单元的交接操作。该RACH前置码通过一PRACH资源传输，该PRACH资源从***帧号确定，而无需从来自目标基站的PBCH/BCH中读取SFN信息。最后，用户设备建立与目标基站的数据连接。通过在PBCH读取操作与解码操作之前获得***帧号，能够减少交接中断时间。

本发明的优选方案中，建议当交接的目标单元的PRACH的物理资源依赖于目标单元的SFN（例如，在TDD模式中，帧结构类型2具有PRACH配置51，53，54，55，56，57和上行-下行配置3，4，5）时，当前单元的无线帧i和目标单元的无线帧之间的相对时间差的绝对值应小于该无线帧的长度的一半。基于此认识，交接过程中的UE可通过为该目标单元执行同步程序，而获得无线帧时序，即目标单元的SFN。更具体的，当目标单元中的第一无线帧以及服务单元中的第二无线帧具有小于该无线帧长度的一半的距离时，该第一无线帧和第二无线帧具有相同的***帧号。类似的，当目标单元中的第一无线帧以及服务单元中的第二无线帧具有大于该无线帧长度的一半的距离时，该第一无线帧和第二无线帧具有连续的***帧号。

以下将详细描述本发明的其他实施方式以及优选方案。本处的总结并不是对本发明的限定。本发明的范围应根据权利要求理解。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的在无线通信***中实现交接操作进程的方法。

图2为本发明一实施例提供的交接操作进程的示意图。

图3为在LTE/LTE-A***中的TDD模式的上行-下行配置。

图4为在LTE/LTE-A***中的TDD模式的随机接入配置。

图5为在LTE/LTE-A***中为交接操作进程获得***帧号的方法。

图6为本发明另一实施例提供的交接操作进程的示意图。

图7为本发明一实施例提供的为交接操作进程获得***帧号的方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明做进一步的详细描述。

图1为本发明一实施例提供的在无线通信***100中实现交接操作进程的方法示意图。该无线通信***100包括用户设备（user equipment，以下简称UE）101、服务基站（servingbase station，以下简称S-BS）102、目标基站（target base station，以下简称T-BS）103。该UE 101包括内存111、处理器112、交接（HO）控制模块113、和耦合到天线115的射频（RF）收发器模块114（例如，RF发射器和接收器）。在一实施例中，无线通信***100是一种3GPP LTE或LTE-A（LTE-Advances）网络。

该UE 101首先由服务单元121中的S-BS 102服务，然后与T-BS 103执行交接操作以交接至目标单元122。如图1所示，在步骤131中，该UE 101接收到来自S-BS 102的交接命令，以指示UE 101交接到T-BS 103。在步骤132中，UE 101执行与T-BS 103下行同步。该UE 101检测目标单元的无线帧的帧边缘/边界，并获得其他下行-上行参数。在步骤133中，UE 101获得目标单元的SFN（例如，通过交接控制模块113）。在步骤134中，UE 101和T-BS 103执行网络再接入过程以完成交接操作。

在另一方面，该UE 101无需读取和解码从目标基站播出的通过物理广播信道（PBCH）或广播信道（BCH）传输的信息，即可获得目标单元的SFN。相反，该UE 101基于在下行同步过程中获得的帧边界和时序信息，获得目标单元的SFN。基于获得的SFN，该UE 101能够开始执行网络再接入程序（例如，没有额外的时间延迟的越过物理随机接入信道（PRACH）的随机接入程序）。

图2为本发明一实施例提供的一无线通信***200中的交接操作进程的示意图。该无线通信***200包括UE 201，服务基站（eNB）202，目标（eNB）203。在步骤211中，UE 201与其对应的服务基站eNB 202建立数据连接。在步骤212中，UE 201为相邻单元执行扫描和测量操作。在步骤213中，UE 201根据测量结果，通过传送交接请求到其服务eNB 202而启动交接操作。在步骤214中，eNB 202传送交接命令到UE 201以响应该交接请求。在其他实施例中，eNB 202无需接收该交接请求，即可通过传送一交接命令到UE 201来启动该交接操作。在步骤215中，UE 201在检测目标单元的无线帧的帧边缘/边界期间，执行与eNB 203下行（DL）同步，并获得其他下行-上行参数。

在步骤216中，UE 201基于在下行同步过程中获得的帧边界和时序信息获得目标单元的SFN。然后，所获得的SFN被UE 201使用，以立即开始执行PRACH的随机接入程序。举例来说，UE 201使用该SFN来确定一已分配的PRACH资源。在步骤217中，UE201将已分配的PRACH资源的RACH前置码（preamble）传送到目标基站eNB203。在步骤218中，UE201接收到来自eNb203的RACH响应。在步骤219中，UE201传送交接完成的消息至eNB203。最后，在步骤220中，UE201与eNB203建立数据连接以进行数据通信。

在LTE/LTE-A网络中，用于RACH前置码传输的该PRACH资源（例如，PRACH机会或该物理无线资源模块）取决于不同的帧结构和不同的PRACH前置码格式。在具有RACH前置码格式4的时分双工（TDD）模式（即第2种帧结构类型）中，频率复用按照下列公式完成：

$n_{\mathrm{PRB}}^{\mathrm{RA}}=\left\{\begin{array}{c}6f_{\mathrm{RA}},\mathrm{if}(\left(n_f\mathrm{mod}2\right)*(2-N_{\mathrm{SP}})+t_{\mathrm{BA}}^{\left(1\right)})\mathrm{mod}2=0\\ N_{\mathrm{RB}}^{\mathrm{UL}}-6(f_{\mathrm{RA}}+1),\mathrm{otherwise}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，

表示分配给PRACH机会的第一物理资源模块；f_RA表示在四个（quadruple）频率资源标志

中的一个；

表示上行资源模块的数量；n_f表示***帧号（SFN）；N_SP表示在无线帧内从下行到上行的交接点数量。

从公式（1）可以看出，对于RACH的前置码格式4，PRACH资源可能依赖于帧结构类型2的某些配置下的***帧号（SFN）n_f。例如，如果在无线帧内的下行到上行的交接点数量N_SP不等于2，则分配给PRACH机会的第一物理资源模块可能根据该无线帧是否为偶数帧或奇数帧（例如，SFNn_f是偶数还是奇数）而不同。在图2的例子中，如果当前的无线帧具有偶数SFN（例如，SFN=2i，其中i是整数），则PRACH信道可能被分配在一如方块231所描述的物理位置。另一方面，如果当前的无线帧具有奇数SFN（例如，SFN=2i+1，其中i是整数），则PRACH信道可能被分配在另一如方块232所描述的物理位置。反过来说，在无线帧内的下行到上行的交接点数量N_SP取决于上行-下行配置。

图3为本发明一实施例提供的在LTE/LTE-A***中的TDD模式的上行-下行配置示意图。如3GPP规范中定义的，每个无线帧的长度是10ms且包含十个子帧，每个子帧的长度是1ms。在图3的例子中，有7个上行-下行配置（从0到6）。上行-下行配置0-2和6都有两个下行到上行的交接点（例如，N_SP=2）。以上行-下行配置1为例，下行到上行的交接点周期为5ms，表明每个10ms无线帧内有两个下行到上行的交接点（例如，N_SP=2）。例如，在子帧1中有一下行到上行交接点，在子帧6中有另外一下行到上行的交接点。另一方面，上行-下行配置3-5都具有5ms的交接点周期且只有一下行到上行的交接点（例如，N_SP=1）。例如，在子帧1中只有一下行到上行的交接点。因此，对于上行-下行配置3-5，如方块302所示，PRACH资源分配取决于***帧号n_f。

更具体地说，具有RACH前置码格式4的时分双工（TDD）模式（即帧结构类型2）暗含PRACH配置标志在48和57之间。图4为在LTE/LTE-A***的TDD模式的PRACH配置图。3GPP规范总共定义有64个（0-63）PRACH配置。图4中的表401列出了这些PRACH配置的一部分（例如，PRACH配置指数0，13-26，32，45-58）。可以看到TDD模式的RACH前置格式4暗含PRACH配置标志在48和57之间。根据3GPP规范，PRACH配置指数52不允许使用到TDD上行-下行配置3-5。

总之，在具有PRACH配置48-51和53-57以及上行-下行配置3-5的TDD模式中，PRACH资源分配取决于目标单元的***帧号（SFN）nf。取得SFN的架构之一是为了使UE读取目标单元的物理广播信道（PBCH）或广播频道（BCH）。UE可以从解码PBCH过程中确定SFN。然而，每隔10ms传送该PBCH，意味着它需要平均每5ms（最慢需要10ms左右）来接收和解码PBCH。因为直到PBCH被解码RACH操作进程才能正确进行，因此这样的延迟增加了交接中断时间。

在图4的例子中看出，PRACH配置48-50的PRACH信道密度为0.5每10ms，这相当于20ms的周期。因此，对于PRACH配置48-50，UE能够基于某些***要求的3GPP规范，在PBCH读取之前确定SFN以及PRACH资源分配。然而，对于其余的PRACH配置51和53-57，直到读取了PBCH才能确定其SFN，因此，在PBCH解码之前，RACH可能无法被正确执行。

在一优选实施例中，建议当交接的目标单元的PRACH的物理资源依赖于目标单元的SFN（例如，在TDD模式中，帧结构类型2具有PRACH配置51，53，54，55，56，57和上行-下行配置3，4，5）时，当前单元的无线帧i和目标单元的无线帧之间的相对时间差的绝对值应小于该无线帧的长度的一半。基于此认识，交接过程中的UE可通过为该目标单元执行同步程序，而获得无线帧时序，即目标单元的SFN。

图5为本发明一实施例提供的在LTE/LTE-A***中为交接操作进程获得***帧号的方法示意图。在交接前，UE由一当前服务单元服务，因而具有当前单元的帧边界和SFN信息。例如，UE知道当前单元的第i个无线帧501（例如，SFN=i）在时间点t_i开始。交接操作进程启动后，UE首先执行与目标单元的下行同步。下行同步后，UE获取目标单元的帧边界信息。例如，该UE知道发生在时间点t_i之后的目标单元的无线帧（例如，无线帧502）的第一开始边界是位于时间点t’。该UE也知道这两个无线帧边界(t’-t_i)之间的时间差少于一帧的长度（例如，307200Ts）。

然后，UE尝试确定目标单元的无线帧502的***帧号。由于当前单元的无线帧（例如，第i帧）和目标单元的无线帧（例如，同样是第i帧）之间的相对时间差的绝对值应小于该无线帧的长度的一半，UE可以对应推断出无线帧502的***帧号。如图5顶端部分所示，如果时间差(t’-t_i)少于153600Ts（例如，无线帧长度的一半），则无线帧502的SFN也等于i（例如，无线帧502与无线帧501均是第i个无线帧）。另一方面，如图5所示的底端部分，如果时间差(t’-ti₎大于153600Ts（例如，无线帧长度的一半），则无线帧502的SFN等于(i+1)（例如，无线帧502是第(i+1)个无线帧）。一旦UE确定目标单元的SFN，UE也可以决定PRACH物理资源的分配，并开始立即执行RACH程序，而无需等待PBCH读取。

图6为本发明另一实施例提供的用于无线通信网络600的交接操作进程的示意图。该无线通信***600包括UE 601、服务eNB 602、目标eNB 603。与图2中的UE 201相似，UE 601最初由服务eNB 602进行服务，进而交接至目标eNB 603。因此，本实施例的步骤611到617类似于图2的步骤211到217。在步骤616中，如上面的图5所示，UE 601基于从同步过程中获得的帧边界和时序信息，获得目标单元的***帧号（SFN）。然后，UE使用该SFN来确定分配的PRACH资源。在步骤617中，UE601通过经由所分配的PRACH资源将RACH前置码发送到目标基站eNB 603，而开始随机接入程序。

然而，由于同步错误或其他错误（例如，服务单元和目标单元之间的实际时间大于的无线帧长度的一半），可能使得所获得的目标单元的***帧号不正确。因此，UE 601可能不会接收到来自目标基站BS 603的任何RACH响应。在步骤618读取和解码PBCH之后，如果UE 601仍然没有接收到eNB 603授权的随机接入响应，则UE 601根据从PBCH获得的信息导出一新的目标单元SFN。如果该新的目标单元SFN与先前的RACH程序使用的SFN不同，则UE 601放弃正在进行的随机接入操作进程，并启动一新的操作进程。也就是说，UE 601使用最新获得的SFN来获取PRACH资源的物理位置，然后在步骤619中发送一新的RACH前置码至目标基站eNB 603。在步骤620中，UE601接收来自eNB 603的RACH响应。在步骤621中，UE 601传送交接完成信息至eNB 603。最后，在步骤622中，UE 601建立与目标基站eNB 603的数据连接。

图7为本发明一实施例提供的为交接操作获得***帧号的方法流程图。在步骤701中，UE接收来自服务单元的服务基站的交接命令。在步骤702中，UE执行与目标基站下行同步。该UE经由同步确定目标单元的无线帧边界。在步骤703中，UE基于该无线帧边界获得目标单元的***帧号。在步骤704中，UE通过传送一RACH前置码到目标基站而实现与目标单元的交接操作进程。该RACH前置码通过一PRACH资源传输，该PRACH资源从***帧号确定，而无需从来自目标基站的PBCH/BCH中读取SFN信息。在步骤705中，UE建立与目标基站的数据连接。

虽然本发明已以较佳实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的范围内，可以做一些改动，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的范围为准。

Claims (18)

1.一种用于LTE/LTE-A无线通信***的交接方法，该方法包含：

用户设备接收来自服务基站的一个交接命令，其中该用户设备由服务基站的一个服务单元服务；

用户设备与目标基站下行同步，其中该用户设备确定目标基站的一目标单元的无线帧边界；

根据该无线帧边界，获取目标单元的一***帧号；以及

用户设备根据所获取的***帧号，在读取通过目标基站传播的广播信道的***帧号信息之前，执行与该目标单元的交接操作进程。

2.如权利要求1所述的交接方法，其特征在于，该交接操作进程基于所获得的***帧号来传输物理随机接入信道的物理资源。

3.如权利要求2所述的交接方法，其特征在于，该用户设备采用一时分多工帧结构，其中该物理随机接入信道具有一前置码格式4。

4.如权利要求3所述的交接方法，其特征在于，该物理随机接入信道具有一列配置指数，该配置指数包含位于上行-下行配置3-5范围内的51、53、54、55、56、57。

5.如权利要求1所述的交接方法，其特征在于，该用户设备假设服务单元的无线帧和目标单元的相同无线帧之间的相对时间差的绝对值小于该无线帧的长度的一半。

6.如权利要求5所述的交接方法，其特征在于，当目标单元中的第一无线帧以及服务单元中的第二无线帧具有小于该无线帧长度的一半的距离时，该第一无线帧和第二无线帧具有相同的***帧号。

7.如权利要求5所述的交接方法，其特征在于，当目标单元中的第一无线帧以及服务单元中的第二无线帧具有大于该无线帧长度的一半的距离时，该第一无线帧和第二无线帧具有连续的***帧号。

8.一种用于LTE/LTE-A无线通信***的用户设备，该用户设备包含：

射频模组，用于接收来自服务基站的一交接命令，其中该用户设备由服务基站的一服务单元服务，且该用户设备执行与一目标基站的目标单元的下行同步；以及

控制模组，用于确定目标单元的无线帧边界，并根据该无线帧边界，获取目标单元的一***帧号，其中该用户设备根据所获取的***帧号，在读取一通过目标基站传播的广播信道的***帧号信息之前交接该目标单元。

9.如权利要求8所述的用户设备，其特征在于，该交接操作进程基于所获得的***帧号来传输物理随机接入信道的物理资源。

10.如权利要求8所述的用户设备，其特征在于，该用户设备采用一时分多工帧结构，其中该物理随机接入信道具有一前置码格式4。

11.如权利要求10所述的用户设备，其特征在于，该物理随机接入信道具有一列配置指数，该配置指数包含位于上行-下行配置3-5范围内的51、53、54、55、56、57。

12.如权利要求8所述的用户设备，其特征在于，该用户设备假设服务单元的无线帧和目标单元的相同无线帧之间的相对时间差的绝对值小于该无线帧的长度的一半。

13.如权利要求12所述的用户设备，其特征在于，当目标单元中的第一无线帧以及服务单元中的第二无线帧具有小于该无线帧长度的一半的距离时，该第一无线帧和第二无线帧具有相同的***帧号。

14.如权利要求12所述的用户设备，其特征在于，当目标单元中的第一无线帧以及服务单元中的第二无线帧具有大于该无线帧长度的一半的距离时，该第一无线帧和第二无线帧具有连续的***帧号。

15.一种方法包含：

与目标基站下行同步，其中用户设备由服务基站的一服务单元服务，且该用户设备确定目标基站的一目标单元的无线帧边界；

根据该无线帧边界，在读取一通过目标基站传播的广播信道的***帧号信息之前获取目标单元的一第一***帧号；以及

基于该第一***帧号，在一物理随机接入信道上执行与该目标单元的随机接入操作进程，其中该用户设备采用时分多工帧结构，且该物理随机接入信道具有一前置码格式4。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该物理随机接入信道具有一列配置指数，该配置指数包含位于上行-下行配置3-5范围内的51、53、54、55、56、57。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该用户设备假设服务单元的无线帧和目标单元的相同无线帧之间的相对时间差的绝对值小于该无线帧的长度的一半。

18.如权利要求15所述的方法，进一步包含：

读取来自该目标基站的广播信道的***帧号信息，并导出该目标单元的一第二***帧号，其中该第二***帧号与第一***帧号不同；以及

基于该目标单元的第二***帧号，执行另一随机接入操作进程。

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