CN101406076B - 确定无线通信系统中传输时间的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定无线通信系统中传输时间的方法，所述无线通信系统包括第一无线电收发机，所述第一无线电收发机的覆盖区域中的用户实体与所述第一无线电收发机之间具有第一通信链路，来自所述用户实体的通信在所述第一通信链路中以同步方式实现。该方法包括步骤：在第一时间点，在所述用户实体中，a)为从所述用户实体到所述第一无线电收发机的传输确定第一传输时间，所述传输在所述第一通信链路中实现；b)确定所述用户实体的第一位置表示，所述第一位置表示与所述第一无线电收发机和至少第二和第三无线电收发机相关；在所述第一时间点之后的第二时间点，在所述用户实体中c)确定所述用户实体的第二位置表示，所述第二位置表示与所述第一、第二和第三无线电收发机相关；d)根据所述第一位置和所述第二位置的差，调整所述传输时间。本发明还涉及一种通信系统。

Description

确定无线通信系统中传输时间的系统及方法

技术领域

本发明涉及权利要求1的前序所述的在无线通信系统中确定传输时间的方法。特别地，本发明涉及一种权利要求27的前序所述的系统，一种权利要求52所述的用户实体和一种权利要求53所述的通信系统。

背景技术

无线移动通信系统通常是蜂窝状的，即，此系统的整个覆盖范围被分为若干小区域，其中每个小区域与具有一个或多个无线电收发机的无线基站相关联，所述无线电收发机通过无线接口为与其通信的用户实体(UE)提供通信资源，这些UE包括位于所述区域的具有通信能力的移动电话、智能电话或手持电脑等。这些区域通常被称为小区。

当UE在网络中移动时，此类通信系统通过将UE连接到不同的无线电发射机来支持UE与网络间接口(即，与无线电收发机的连接)移动，从而支持移动性。

此外，当UE在指定无线电收发机的覆盖区域内移动时，通信系统也可以提供移动性，即在通信期间，可以充分改变用户设备到同一无线电收发机的距离。

在一些这样的系统中，利用了用户在时间和频率上多路复用的传输方案。为了符合预定的时隙结构，要求来自不同UE的上行链路传输按照相关时间序列到达基站，以便避免传输冲突。

物理分布的UE到达基站的传播延迟各不相同，因此，需要一种方法来补偿这些差异，以防止来自这些UE的数据在基站上发生冲突。例如，当网络测量到该时间偏差时，基站向UE发送时间提前量(TA)的值。该TA值与从UE发送的信号到达基站所需要的时间长度相对应，UE利用TA来确定合适的传输时间。

当UE同步时，即从UE到基站的通信链路(上行)上的传输被同步。直到失去同步为止UE将一直保持同步状态。例如，这可以是这种情况，当UE远离或接近基站时，如果传播时间改变使得TA不再有效。另外，在无线网络中移动的UE如果在一定时间内不使用上行链路，由于基站的时间参考与UE的内部时间参考之间关系的改变，UE将失去其上行链路同步。例如，这些改变可能是由所述时间参考的不同精度引起的。

当UE需要重新获取上行链路同步时，需要使用为完成该目的而特定设计的程序。然而，该程序通常有缺点。

例如，这些程序可能是基于竞争的，因此在拥塞之前，该程序只能够处理相对较低的负载，降低了资源的利用率。此外，由于UE不能获取基站处的精确接收时间，所以必须为其它用户预留大量保护时间作为余量，因此进一步降低了资源利用率。

因此，需要提供一种确定无线通信系统中传输时间的方法，以克服或至少减轻现有同步解决方案的缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例的目的是提供一种确定无线通信系统中传输时间的方法。该目的是通过权利要求1所述方法的特征部分来实现的。

本发明的进一步目的是提供一种解决上述问题的通信系统。该目的是通过根据权利要求27的特征部分的系统实现的。

根据本发明，提供了确定无线通信系统中传输时间的方法，所述无线通信系统包括第一无线电收发机，所述第一无线电收发机的覆盖区域中的用户实体与所述第一无线电收发机之间具有第一通信链路，来自所述用户实体的通信在所述第一通信链路中以同步方式实现。该方法包括：在第一时间点，在所述用户实体中，a)为从所述用户实体到所述第一无线电收发机的传输确定第一传输时间，所述传输在所述第一通信链路中实现；b)确定所述用户实体的第一位置表示，所述第一位置表示与所述第一无线电收发机和至少第二和第三无线电收发机相关；在所述第一时间点之后的第二时间点，在所述用户实体中，c)确定所述用户实体的第二位置表示，所述第二位置表示与所述第一、第二和第三无线电收发机相关；d)根据所述第一位置和所述第二位置的差，调整所述传输时间。

本发明实施例的优点在于，在不消耗通信系统的通信资源的情况下进行同步或重新进行同步，从而可以减少网络中的关于同步程序的信令。

结合如下较佳实施例和附图对本发明的特征和优点作进一步的描述，这些实施例和附图仅是示例性说明，并不用于限定本发明。

附图说明

图1示出了一种可以有利利用本发明的演进的通用地面无线接入(E-UTRA)系统；

图2示出了与同一个基站相关且具有不同传播延迟的UE；

图3示出了图2中具有不同传播延迟且没有合适时间提前量的UE；

图4示出了一种非同步随机接入突发(NSRA)程序；

图5示出了本发明示例性实施例的流程图；

图6示出了一种与多个基站相关的UE；

图7示出了关于传播延迟的基站与UE之间的帧关系。

具体实施方式

参照致力于未来蜂窝通信系统定义的第三代合作伙伴计划(3GPP)，来描述本发明的实施例。目前该未来蜂窝通信系统被称为E-UTRA或长期演进(LTE)。

图1示出了E-UTRA系统100的示例性结构。该E-UTRA系统100由两种节点：无线基站(固定无线电收发机)、eNB(增强的节点B)101-103和aGW(接入网关)104-105。eNB 101-103属于E-UTRAN 106，aGW属于演进的分组核心(EPC)107。用户实体(UE)108通过无线接口Uu接口109连接到网络(E-UTRAN和EPC)。eNB 101-103在特定覆盖区域内处理无线接口上的通信，该特定覆盖区域为小区。其中在该小区内无线信号强度足够大，能够利用UE取得令人满意的通信效果。

当UE 108在通信系统提供的覆盖区域内移动时，从一个小区移动到另一个小区，从而将正在进行的通信从UE目前所属的eNB，即服务小区转移到UE进入的小区，即目标小区。该操作是通过在目标小区的Uu接口上建立通信信道，并在源小区的Uu接口上拆除通信信道来完成的。当通信正在进行时，eNB从UE连续接收传送，如果eNB确定UE需要调整其时间提前量(TA)，如由于UE到eNB的距离增加了或减少了，可以将合适的TA发送给UE。然而在很多应用中，如当需要向UE发送数据或当一个网页被下载到该UE的网页浏览器时，数据被间歇而非连续地从eNB传送到UE的。如下所述，在这种情况下，在数据传输的同时可能会失去UE和eNB之间所需的同步。

为了改进无线接入的性能，在E-UTRA中的上行链路中使用SC-OFDMA(单载波正交频分多址)。在该方案中，用户在时间和频率上是多路复用的，为了满足预定的时隙结构，要求来自不同UE的上行链路传送按照相应时间依次到达eNB。

在下行链路中，由于用户在基站中被多路复用，且这些用户均使用相同的时钟，因此复用是相对比较直接的。在上行链路中，由于用户设备(UE)具有本地生成的参考时间或时钟，针对不同用户该参考时间或时钟的频率略有不同，因此上行链路的情况与下行链路的情况不同。正常情况下，在移动蜂窝系统和3GPP的E-UTRA系统中，下行链路信号的时间在UE中被用作参考。例如，UE可以参考下行方案中的任何合适的帧头或帧尾，较佳地，利用诸如BCH帧的重复帧以确保所有时间中合适的本地时间参考，即与服务基站时间参考的确定关系。在UE开始上行链路(用户到基站)发送之前，需要与服务基站的下行链路进行同步(在载波频率和时间方面)。因此，UE将接近相对稳定的时间参考，但是在基站侧的接收时间将非常依赖于来自于UE的信号的传播延迟。图2示出在网络中分布的具有不同传播延迟的四个UE，所谓传播延迟是指UE发送的传送到达基站(eNB)所需的时间。如果不对传播延迟的差进行补偿，来自于不同UE，例如UE3和UE4的同向传送将在时域中发生冲突，造成用户之间的相互干扰。图3示出了针对单载波频分复用(SC-OFDMA)的方案。从图中可以看出，四个UE，UE1，…，UE4分别被分配以物理资源块(PRB)(即时隙)TS1，…，TS4，UE被允许在所述PRB中发送信息，传送的长度被成为传输时间间隔(TTI)。从图中还可以看出，UE1和UE2在时间排列上是正确的，均在它们自的时隙中接收传送，而不干扰其它UE的传送。但是，来自UE3的传送开始的太晚，尽管UE3的接收是在TS3中开始的，但是直到第四个TS4才完成该接收。因此它与来自UE4的传送相冲突，并且破坏了U3和U4两个传送。这种情况往往处在当网络中物理分布的UE对eNB具有不同传播延迟时，例如由于改变了到eNB的距离和/或到eNB的通路被物体阻塞了，则UE以非同步的方式开始传送。因此，为了避免图3中示出的情况，需要提供补偿这些差的方法。

在上行链路方向上，当UE首次接入网络时，在UE上并没有关于基站与UE之间传播延迟的预设信息，因此该用户上行链路传输很有可能与其它用户的上行传输相干扰。此外，由于UE和eNB之间距离的改变，在无线网络中移动且在一定时间周期内没有使用上行链路的UE，将丢失其上行链路同步。

为了获取或重新获取上面提到的上行链路同步，使用为此目的而设计的程序。在E-UTRA中，例如当网络已利用被称作非同步随机接入(NSRA)的方法测量出时间偏差时，将时间提前量(TA)的值从eNB发送到UE。利用这种方法，非同步UE可以在不与现有小区中的用户发生干扰的情况下接入网络，并且能够使基站为UE估计上行链路时间提前量。图4中示出了NSRA，将在下文中给出描述。

在E-UTRA中，当测量所接收的信号时，由eNB估计时间，所述操作通常是在随机接入期间进行的。eNB可以将合适的时间提前量命令发送给UE，该UE可以对应地调整其上行链路传输时间。

如上所述，SC-OFDMA中的时域被分为帧，其中每帧被分为可分配的最小时间周期，即时隙物理资源块(PRB)。该时隙在长度上与允许UE发送传送的时间间隔(TTI)相对应。在上面的例子中，PRB等于1ms。在随机接入信道(RACH)上传送NSRA请求。RACH资源可以任意分配，例如由一个或一个以上的PRB组成。可能有多个为RACH分配的单频率的连续PRB。或者，可能有在多个频率上分配的RACH资源。例如，RACH资源可以以20ms为周期进行重现。

希望与eNB建立或重新建立通信的非同步UE发送NSRA请求，如在随机接入信道上(RACH)发送NSRA请求。一个NSRA请求包含两个部分，前导信号和一个更高层消息，该前导信号是指在第二部分传送之前被传送的短信号。然而，该更高层的消息只在eNB授权这样做时才被发送。

为了避免与后续通信资源相干扰，即考虑任何时间同步不确定性以会止在使用数据专有资源传输期间，eNB接收RACH信号。在TTI的末端加入保护时间(guard time)，即使前导信号少于，例如1ms。保护间隔的持续时间应当考虑往返延迟和延迟扩展。可以理解，所需要的保护时间取决于小区大小，小区越大，保护时间越长。在图中可以看出，前导信号之后为循环前缀(Cyclic Prefix，CP)，该循环前缀具有与保护时间相应的功能。

根据上述描述，缩短的前导信号仍足以使eNB估计特定UE的接收时间，并随之依此发TA消息信号。然而，该程序依然受到一定限制，例如NSRA是基于竞争的，这意味着虽然eNB能够同时处理通过单个RACH传送的来自于多个UE的接入尝试，但是在拥塞之前该eNB仍只能处理相对较较低的负载，结果会使资源利用率较低。另外，由于可能会存在冲突(多个同时发送NSRA请求的UE利用相同的随机接入前导信号)，程序结束之前的延迟会比较显著。此外，由于UE不知道eNB的精确的接收时间，必须使用大量保护时间作为为其他用户留出的的富余时间，这将导致资源利用率进一步降低。

因此，由于存在这些缺陷，利用NSRA保持所需上行链路的最小接入量是有利的，即特定UE的同步时间周期应当保持的尽量长。

正常情况下，网络和UE在特定UE的同步状态上能够保持一致，即特定该UE是否已被同步。目前，使用提出的3GPP方法来确定UE的同步状态。其中的一个方法为：从最后一个TA命令开始使用一个定时器，其中，当接收到一个TA命令时，该定时器被预设为特定时间。当定时器超时时，认为UE失去上行链路的同步。定时器预设值是静态的，并且是基于系统设计的最大UE速度计算得到的(即对于E-UTRA，500km/h)。或者，可以在广播控制信道(BCCH)上广播小区专有同步超时时间值(sync-time-out)，为具有相对较低最大UE速度的微型小区提供延长的同步时间。

另一种方法是使用自适应定时器，其中所述同步超时时间值是根据每个UE的速度来调整的。UE利用多普勒谱分析或时间调整命令的频率来估计速度，并计算出最坏情况下需要的同步超时时间。

当确定网络中用于管理UE的上行链路同步的策略时，关于UE的上行链路同步应该怎样管理，基本上有两种策略可供选择，这两种策略各自具有优缺点。

如果UE保持同步，由于之前不需要NSRA程序用于分组传送，因此降低了分组延迟，从而降低NSRA上的负载。然而，主要缺陷是需要大量的上行链路资源来维护同步。

另一方面，如果允许UE非同步，则不需要上行链路资源来保持非活动UE的同步，然而，这是以分组延迟的增加和NSRA上负载的增加为代价的。

正常情况下，这两种策略的组合可能是最优的。例如，可以使频繁活动的UE保持同步而允许不活动的UE处于非同步状态。然而，例如在为处理高移动性用户(即UE速度达到500km/h)而设计的E-UTRA的系统中，即使UE的平均速度相对较低，由同步引起的在上行链路中信令开销可以很大。如果当UE接收到它的最后TA命令时移动的太远，可能从上行链路的同步范围内移出，需要利用非同步随机接入(NSRA)重新建立同步。

但是，如果所用UE使用的定时器被设置为相同的值，即对应于最差情况下的UE的速度而设定的定时器。在相对较短的时间周期之后，低移动性的UE仍然被认为是非同步的，因此，这将导致网络性能的降低和可能的NSRA的过度使用。

本发明提供了一种克服或至少减小现有技术缺点的方案。该方案通过如下方法实现：在不需要上行传送，例如不需要NSRA的情况下，允许UE将其上行链路同步延长一段时间，即本发明提供了一种替代NSRA的方法，该方法至少能够在一定条件下提供足够准确的同步。

本发明的技术方案是通过观察和/或比较来自于至少三个不同基站的下行链路的时间而实现的。图5公开了本发明的示例性过程500。在原理上，该方法由以下步骤组成：

该过程开始于步骤501，在步骤501中，判断UE是否要获取或重新获取与UE目前所属的eNB的同步。如果是，则在步骤502中，UE使用上述非同步随机接入在上行链路中接入网络(eNB)，并且在步骤503中，在t＝t0时刻，接收时间提前量(TA)的值。

步骤504，在接收时间提前量的值之后，UE以下述方式估计和存储针对三个不同基站的接收时间，该方式将在下文中详细描述。这三个不同基站为提供时间提前量的值的服务基站。不需要确定到邻居基站的实际距离，例如只要UE确定出邻居基站的同步信道的，例如接收时间，就足够了。根据UE的本地时间参考来确定接收时间，然后以能够获取它们内部时间关系的方式将其存储，即可以将确定的接收时间认为是(假定)距离测量(由于TA是从基站而不是从服务基站接收的，不能计算到邻居基站的实际距离，但通过将来自这些基站的接收时间与UE的本地时间参考进行比较，可以确定距离的表示。如果基站是同步的，将来自非服务基站的接收时间与来自于服务基站的接收时间进行比较，能够获得更好的距离表示。由于可以从服务基站获取TA，并且由于同步，当补偿基站的接收时间差时，该距离表示可以用作其它基站的距离测量)。

当已经估计出了同步UE的接收时间之后，步骤505中，直到下一个上行链路活动到来为止，UE可以在一段时间内保持空闲。

步骤506，当UE需要再次在t＝t1发送上行链路数据时，再次为用于步骤504的三个基站估计接收时间。如果UE相对于之前的位置已经移动，则位置的改变可以从t0和t1时刻分别接收自三个不同基站的接收时间的关系的改变上反映出来，即(假定)从UE到相应基站的距离已经改变。

步骤507，例如根据下述的一个算法来计算UE中的新的本地时间参考。例如本地时间参考可以包括一个计数器，该计数器不间断地计数直到计到一个特定值，然后重新开始计数。然而，本地时间通常具有较低的准确性，因此即使UE没有移动，在t＝t1时刻的接收时间与t＝t0时刻的接收时间是不对应的。因此，针对这些不准确性，必须修改本地时间参考，以便恢复在t＝t0时刻的UE处的本地时间参考与在基站处的时间参考之间的对应关系。

该流程结束于步骤508，在步骤508中，通过校正服务基站与(被校正的)本地时间参考之间的时间的改变而校正传输时间，也就是说，补偿在t＝t0时刻发送的TA，因此通过观察所述接收时间而确定的UE的距离改变，从而确定t＝t1时刻的TA。

优点在于，UE可以自主重新获取上行链路同步，从而例如降低NSRA信道上的负载。本发明的优点在于，例如低移动性移动设备(固定的移动设备或缓慢移动的移动设备)可以在更长时间内维持同步，从而大大降低NSRA的负担，进而提高系统资源的利用率。

此外，本发明的实施例尤其利于应用于不需要考虑UE的同步状态的系统(eNB)。这样的解决方案在并行专利申请：名为“用于在无线通信系统中提供通信的系统及方法”，H.Olofsson，M.Roberts，D.Sandberg的，该专利申请已被委托给本申请的代理人，并与本申请具有相同的申请日。在这样的系统中，网络和UE不需要具有相同的同步状态，可以由UE来决定保持同步状态的时间。

因此，根据本发明的实施例，与必须考虑最差情况的系统相比，UE可以在更长的时间内保持同步。

在本实施例中，UE向基站发送其能够延长同步的能力，则基站可以利用该信息来决定哪些UE可以保持同步，而哪些UE不能保持同步。该优化可以基于UE的服务质量(QoS)要求和其上行链路活动历史。基站通知UE保持同步的时间和保持同步的方法。

接下来描述用于以上方法中的一个算法，该算法用于补偿TA以保持同步。在本实施例中，假设UE估计上述三个不同基站的到达时间，得到三个方程。

为了得到UE的本地时间参考，例如在t＝t1时，需要求解包含三个未知数(x，y，dt)的方程式系统和至少三个方程(一个方程代表一个基站)。例如，虽然这些计算仅仅是示例性，可以利用Chaffee，J.，Abel，J.，“Pseudorange方程的精确解法”，航空和电子系统的电气和电子工程师协会(IEEE)会报，AES-30，No.4提出的算法进行计算。当然，根据本领域技术人员所知，可以利用任何合适的计算方法。

当利用这些方程时，不需要知道基站的地理坐标，即不需要知道基站的实际地理位置。也不需要确定除了该服务基站的其他基站的传播延迟。或者，可以计算UE的时间偏移(b)和UE的伪坐标(x，y)。

此外，不需要将本发明限制在确定只有三个基站的时间偏移上，可以确定任意数量基站的时间偏移。当存在更多基站的时间值时，方程式系统将会比较庞大，上述方法能够得出的解至少为平方解。

在下述计算中，Si是所测量的基站i的坐标，u是任意坐标系统中的UE的坐标。UE与基站i之间的距离(见图6)可以表示为：

D_i＝‖S_i-u‖

此外，ρ_i是对应的伪范围测量(pseudo-range measurements)，即由时间偏移得出的距离估计。如本领域技术人员所知，时间偏移可以由来自于特定基站的方案中的任何合适参考来确定，即方案中任意位置的开始或末端。这样，由于只测量时间的变化，从而将考虑距离变化，因此到基站的实际距离(除服务基站之外)是不相关的，ρ_i可以表示为：

ρ_i＝‖S_i-u‖+b

其中，b是UE的本地时间偏移，即在t＝t0和t＝t1之间影响UE的本地时间参考的错误。该方程可以表达为：

ρ_i-b＝‖S_i-u‖

两侧求平方，整理各项得到：

${({\mathrm{\ρ}}_i-b)}^2={\left|\right|S_i-u\left|\right|}^2\⇒$

2S_i ^T-2ρ_ib＝u^Tu-b²+S_i ^TS_i-ρ_i ²

其中，‖x‖表示x的矢量范数。

利用

中的洛伦茨(Lorentz)内积

重写该方程，定义为：

$\⟨\stackrel{\→}{a},\stackrel{\→}{b}\⟩=a_1{b}_1+a_2{b}_2-a_3{b}_3,$ 得到：

$\⟨\left[\begin{array}{c}{S}_i\\ {\mathrm{\ρ}}_i\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}u\\ b\end{array}\right]\⟩=\frac{1}{2}\left(\⟨\left[\begin{array}{c}u\\ b\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}u\\ b\end{array}\right]\⟩+\⟨\left[\begin{array}{c}{S}_i\\ {\mathrm{\ρ}}_i\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}{S}_i\\ {\mathrm{\ρ}}_i\end{array}\right]\⟩\right)$

可以以矩阵形式将这些等式(一个等式代表一个基站)表达为：

$\mathrm{AZw}=\frac{1}{2}\⟨w,w\⟩\stackrel{\→}{1}+r,$

其中，A＝[S ρ]， $Z=\left[\begin{array}{cc}I& 0\\ 0& -1\end{array}\right],$ I为单位矩阵， $\stackrel{\→}{1}=\left[\begin{array}{c}1\\ 1\\ 1\end{array}\right]$ 和r被定义为：

$r=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\\ r_3\end{array}\right],$ 其中 $r_i=\⟨\left[\begin{array}{c}{S}_i\\ {\mathrm{\ρ}}_i\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}{S}_i\\ {\mathrm{\ρ}}_i\end{array}\right]\⟩,$

代入2λ＝<w，w>，上述等式被表达为：

$\mathrm{Zw}=\mathrm{\&lambda;}{A}^{-1}\stackrel{\&RightArrow;}{1}+A^{-1}r,$ 用洛伦茨(Lorentz)功能负荷量将该方程表示为：

${\mathrm{\&lambda;}}^2\&lang;A^{-1}\stackrel{\&RightArrow;}{1},A^{-1}\stackrel{\&RightArrow;}{1}\&rang;+2(\&lang;A^{-1}\stackrel{\&RightArrow;}{1},A^{-1}r\&rang;-1)\mathrm{\&lambda;}+\&lang;A^{-1}r,A^{-1}r\&rang;=0$

可以解出λ₁和λ₂。

计算出两个可能的伪位置(pseudo-positions)和时间偏移，为：

$w=A^{-1}(\mathrm{\&lambda;}\stackrel{\&RightArrow;}{1}+r),$ 其中 $w=\left[\begin{array}{c}u\\ -b\end{array}\right]$ 为解向量，即如上所述，u为伪位置，b为本地时间偏移。将b用于补偿本地时间参考，以便补偿如下所述的本地时间参考与基站时间参考之间的时间变化。按照规定，有两个解候选，但是应当选择最接近测得的基站的解，因为该解最有可能是正确的解。应当注意，当UE具有来自三个以上可用基站的时间测量值时，矩阵A应当为长方形，方程系统将会比较复杂。在这种情况下，应当将逆矩阵(A^-1)变换为摩尔-彭罗斯伪逆矩阵(A⁺)，定义为：

A⁺＝(A^TA)^-1A^T，其中A^T是矩阵A的转置。

如上所述，当UE执行，如同步程序以与基站同步时，UE被提供以时间提前量。该时间提前量被用于设置合适的发送参考，即调整传输时间以保证基站的正确接收。由于UE频率生成精度的限制，如果未被补偿(对于一个20ppm的振荡器，在0.05秒左右)，则UE不能在很长时间内保持其上行链路同步，即与基站的时间参考相比，内部时间参考将过快或过慢。即使在这样短的时期内，由于时间参考值将不再有效，将导致传输时间的丢失。

经过一段时间后，必须补偿UE的未补偿的本地时间参考T_uncomp。

通过利用以上方法，可以根据T_comp＝T_uncomp+b来计算时间偏移b，该时间偏移b用于补偿本地时间参考，其中b是时间偏移，T_comp是补偿的时间参考。

在t₀时刻，计算该时间参考T_comp，并储存该时间参考T_comp和接收的时间提前量(TA₀)。在t₁时刻，当将重新获取上行链路同步时，再次计算T_comp。根据TA₁＝TA₀+2(BS₁-BS₀)，利用该旧TA值计算新TA值。

其中，BS₁由UE在t₁时刻(参照T_comp)测得的服务基站的时间。如果UE的本地时间参考没有在t＝t1时被补偿，BS₁将是不准确的，因此TA₁也是不准确的。

图7示出了基站和UE的帧时序的时间提前量的意义。

可以看出，由于传播延迟的存在，基站中开始于t_A的帧A在UE中被认为开始于t_A+α。如果给UE分配了帧B用于上行链路的传输，则根据UE的传输时间，来自于UE的传输开始的时刻将比帧B开始的时刻早TA个时间长度。其中，如上所述，例如TA在NSRA程序中被传送至UE。但是，该TA的值仅适用于UE的内部时间参考与基站的内部时间参考之间的关系保持同步的情况，即如果与基站的内部时间参考相比，UE的内部时间参考较慢，传输将开始地太迟，直到部分进入帧C为止传输才能结束，如图3中为UE3所描述的情形。相反地，如果UE的内部时间参考较快，部分传输可能在基站的帧A中被接收到，从而可能干扰该帧中来自于另一个UE的数据。

但是，如上所述，如果用计算得到的差值b来补偿T_uncomp，UE的内部时间参考再次被调整为对应于主要向UE发送TA的时间关系，从而接收时间中的任何差别都可以用于补偿时间提前量。

因此，当接收到TA，并且在接下来的时刻能够重新获得同步，假设UE能够测量来自于至少三个不同基站的下行链路时间，且假设至少三个基站在两种情况下都相同。在本发明实施例中，UE被允许在延长的时间内保持同步。由于重新获取上行链路同步的程序既降低性能(在分组延迟和UE功耗方面)，又消耗无线网络资源(即增加了非同步RACH上的负载)。

但是需要指出的是，与t0与t1之间的时间相比，基站之间的相对时间漂移应当被认为很小。如果基站利用普通时钟，基站之间的相对时间漂移则不是问题，否则基站通常使用具有很高精度的内部时间参考。

在另外一个实施例中，例如基站在广播信道上发送它们的地理位置。在这样的解决方案中，在切换时不需要估计邻居基站的传输时间，只需要在t＝t0时从服务基站获取TA就足够了，然后在t＝t1时，以t0和t1之间的距离变化来补偿获取的TA。在一个实施例中，例如UE具有从定位系统，如全球定位系统(GPS)接收信号。在这样的解决方案中，如果服务基站发送其位置，UE不需要或至少不需要使用来自其它基站的信号，而只使用来自服务基站的信号。

虽然是以E-UTRA系统为例对本发明实施例进行了描述，但是通常情况下，可以将本发明的原理应用于无线通信系统中，因此可用于应用于任何需要同步上行传输的系统。

进一步地此外，虽然结合针对蜂窝通信系统对本发明实施例进行了描述。但是，应当理解，本发明实施例可以等同地应用于这样的系统，在该系统中，相对于至少三个无线电收发机用户实体是活动的，且用户实体与无线电收发机之间的通信是同步的。

Claims (44)

1.一种确定无线通信系统中传输时间的方法，所述无线通信系统包括第一无线电收发机，所述第一无线电收发机的覆盖区域中的用户实体与所述第一无线电收发机之间具有第一通信链路，来自所述用户实体的通信在所述第一通信链路上以同步方式实现，其特征在于，该方法包括：

在第一时间点，所述用户实体

a)为从所述用户实体到所述第一无线电收发机的传输确定第一传输时间，所述传输在所述第一通信链路中实现；

b)确定所述用户实体的第一位置表示，所述第一位置表示与所述第一无线电收发机和至少第二和第三无线电收发机相关；

在所述第一时间点之后的第二时间点，所述用户实体

c)确定所述用户实体的第二位置表示，所述第二位置表示与所述第一、第二和第三无线电收发机相关；

d)根据所述第一位置和所述第二位置的差，调整所述传输时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，确定所述第一位置表示包括确定分别由所述各无线电收发机发起的传输中的参考和所述用户实体的第一本地时间参考之间的第一关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，确定所述第二位置表示包括确定分别由所述各无线电收发机发起的传输中的参考和所述用户实体的第二本地时间参考之间的第二关系。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在确定所述第二关系时或在此之前，根据所述无线电收发机发起的传输获取时间偏移，利用所述时间偏移补偿所述第一本地时间参考。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述时间偏移是由所述第二关系相对于所述第一关系的差确定的。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述补偿是在所述用户实体的本地时间参考与所述无线电收发机的时间参考相比运行过快或过慢时，对所述本地时间参考进行的补偿。

7.根据权利要求2至6中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述无线电收发机发起的传输和所述用户实体的所述本地时间参考之间的所述关系是通过与所述用户实体的本地时间参考相比，确定所述无线电收发机发起的传输的结束或开始而确定的。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述无线电收发机发起的传输的结束或开始是所述无线电收发机发送的任何合适的物理资源块的结束或开始。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传输的结束或开始是所述无线电收发机发送的帧的结束或开始。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一传输时间是从所述第一无线电收发机发送到所述用户实体的。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果确定用户实体与无线电收发机之间的所述第一通信链路没有被同步，通过在所述用户实体中启动同步程序来确定所述第一传输时间，所述同步程序是非同步随机接入NSRA程序。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括确定所述用户实体的同步状态。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述用户实体根据所估计的所述用户实体的速度和自最近一次接收到时间提前量命令以来的时间，确定同步状态。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述用户实体根据其当前位置确定其上行链路同步状态。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述用户实体的当前位置是由定位系统所确定的。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述同步程序包括：

向所述无线电收发机发送非同步随机接入请求；和

所述无线电收发机对所述非同步随机接入请求进行响应，所述响应包括至少一个用于确定所述传输时间的参数，所述参数是时间提前量的值。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用户实体向网络发送所述用户实体所能维护同步的能力。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信系统是蜂窝通信系统，所述通信系统包括至少一个小区，所述每个小区包括至少一个无线电收发机，用于与在覆盖区域内的至少一个用户实体进行通信。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线电收发机是蜂窝通信系统中的无线基站。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线电收发机是演进的通用地面无线接入E-UTRA系统中的增强节点eNB。

21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一通信链路是上行链路。

22.一种确定无线通信系统中传输时间的系统，所述无线通信系统包括第一无线电收发机，所述第一无线电收发机的覆盖区域中的用户实体与所述第一无线电收发机之间具有第一通信链路，来自所述用户实体的通信在所述第一通信链路中以同步方式实现，其特征在于，该系统包括：

在第一时间点，所述用户实体中，

a)用于确定从所述用户实体到所述第一无线电收发机的传输的第一传输时间的单元，所述传输在所述第一通信链路中实现；

b)用于确定所述用户实体的第一位置表示的单元，所述第一位置表示与所述第一无线电收发机和至少第二和第三无线电收发机相关；

在所述第一时间点之后的第二时间点，所述用户实体中，

c)用于确定所述用户实体的第二位置表示的单元，所述第二位置表示与所述第一、第二和第三无线电收发机相关；和

d)用于根据所述第一位置和所述第二位置的差，调整所述传输时间的单元。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，确定所述第一位置表示包括确定分别由所述各无线电收发机发起的传输中的参考和所述用户实体的第一本地时间参考之间的第一关系组成。

24.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，确定所述第二位置表示包括确定分别由所述各无线电收发机发起的传输中的参考和所述用户实体的第二本地时间参考之间的第二关系组成。

25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，进一步包括：

在确定所述第二关系时或之前，根据所述无线电收发机发起的传输获取时间偏移，利用所述时间偏移补偿所述第一本地时间参考的单元。

26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述时间偏移由所述第二关系相对于所述第一关系的差确定。

27.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述补偿是在所述用户实体的本地时间参考与所述无线电收发机的时间参考相比运行过快或过慢时，对所述本地时间参考进行的补偿。

28.根据权利要求23至27中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述无线电收发机发起的传输和所述用户实体的所述本地时间参考之间的所述关系是通过与所述用户实体的本地时间参考相比，确定所述无线电收发机发起的传输的结束或开始而确定的。

29.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述无线电收发机发起的传输的结束或开始是所述无线电收发机发送的合适的物理资源块的结束或开始。

30.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述传输的结束或开始是所述无线电收发机发送的帧的结束或开始。

31.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第一传输时间是从所述第一无线电收发机发送到所述用户实体的。

32.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，如果确定用户实体与无线电收发机之间的所述第一通信链路没有被同步，通过在所述用户实体中启动同步程序来确定所述第一传输时间，所述同步程序是非同步随机接入NSRA程序。

33.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，进一步包括确定所述用户实体的同步状态。

34.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述用户实体根据所估计的所述用户实体的速度和自最近一次接收到时间提前量命令以来的时间，确定同步状态。

35.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述用户实体根据其当前位置确定其上行链路同步状态。

36.根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述用户实体的当前位置是由定位系统所确定的。

37.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，所述同步程序包括：

向所述无线电收发机送非同步随机接入请求，和

所述无线电收发机对所述非同步随机接入请求进行响应，所述响应包括至少一个可以确定所述传输时间的参数，所述参数是时间提前量的值。

38.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，用户实体向网络发送所述用户实体所能维护同步的能力。

39.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述无线通信系统是蜂窝通信系统，所述通信系统包括至少一个小区，每个所述小区包括至少一个无线电收发机，用于与在覆盖区域内的至少一个用户实体进行通信。

40.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述无线电收发机是蜂窝通信系统中的无线基站。

41.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述无线电收发机是演进的通用地面无线接入E-UTRA系统中中的增强节点eNB。

42.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第一通信链路是上行链路。

43.一种确定用于无线通信系统中传输时间的系统的用户实体，所述无线通信系统包括第一无线电收发机，所述第一无线电收发机的覆盖区域中的用户实体与所述第一无线电收发机之间具有第一通信链路，来自所述用户实体的通信在所述第一通信链路中以同步方式实现，其特征在于，所述用户实体包括：

在第一时间点，

a)用于确定从所述用户实体到所述第一无线电收发机的传输的第一传输时间的单元，所述传输在所述第一通信链路中实现；

b)用于确定所述用户实体的第一位置表示的单元，所述第一位置表示与所述第一无线电收发机和至少第二和第三无线电收发机相关；

在所述第一时间点之后的第二时间点，

c)用于确定所述用户实体的第二位置表示的单元，所述第二位置表示与所述第一、第二和第三无线电收发机相关；和

d)用于根据所述第一位置和所述第二位置的差，调整所述传输时间的单元。

44.通信系统，其特征在于，它包括根据权利要求22至42中任一权利要求所述的系统。

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