上行同步（Uplink Synchronization），指的是在同一个小区中，使用同一时隙的不同位置的用户发送的上行信号同时到达基站接收天线的情况。这一技术的主要目标在于减小小区内用户间的上行多址干扰和多径干扰，进而提高小区容量和扩大小区覆盖范围。在中国3G政策背景下，上行同步的应用有助于提升TD-SCDMA的技术特点并增强其自主知识产权。
基本原理
上行同步的建立过程始于UE利用DwPTS上的SYNC_DL信号建立与当前小区的下行同步。随后，UE在UpPTS上开环发送UpPCH信号，根据路径损耗估算UE与Node B之间的传输时间，以此确定上行初始发送定时。Node B在UpPTS上测量UE发送的UpPCH的定时偏差，并通过闭环同步控制将其在下行信道FPACH上告知UE。UE据此调整定时偏差，发送PRACH或上行DPCH，最终建立起上行同步。
建立过程
UE开机后，首先需要与小区建立下行同步，才能继续上行同步的建立。在随机接入阶段，尽管UE能够接收到基站的DwPTS信号，但由于不知道与Node B的距离，UE的上行发射无法同步到达Node B。为了避免对常规时隙造成干扰，上行信道的首次发送在UpPTS这个特殊时隙进行。SYNC_UL突发的发射时刻可以通过对接收到的DwPTS和/或P-CCPCH的功率估计来确定。Node B通过对搜索窗内检测到的SYNC_UL序列进行分析，可以估计出接收功率和时间。接着，Node B向UE发送反馈信息，包括下次发射的功率和时间调整值，帮助UE建立上行同步。正常情况下，NodeB将在收到SYNC-UL后的4个子帧内对UE做出应答。若UE在4个子帧内未收到Node B的应答，则视为同步请求发送失败。UE将随机延迟一段时间后再次尝试同步发送。上行同步不仅适用于系统的随机接入过程，也应用于系统失去上行同步后的重同步过程。
保持
由于UE处于运动状态，其与Node B的距离不断发生变化，因此在整个通信过程中，Node B必须持续监测上行帧中Midamble码的到达时刻，并对UE的发射时刻进行闭环控制，以维持可靠的同步。具体而言，Node B能够在同一个时隙通过测量每个UE的midamble码来估计UE的发射功率和发射时间偏移，然后在下一个可用的下行时隙中发射同步偏移(SS)命令和功率控制(PC)命令，使得UE可以根据这些命令适当地调整其Tx时间和功率。这种机制确保了上行同步的稳定性和可靠性，通常在一个TDD子帧中检查一次上行同步。上行同步的调整步长是可配置和再设置的，取值范围为1/8至1 chip。上行同步的更新有三种可能情况：增加一个步长集团，减少一个步长，或保持不变。
同步精度
在TD-SCDMA系统中，同步调整的步长约为码片宽度的1/8，即约100 ns。在实际系统中，所需的同步精度取决于基带信号的处理能力和检测能力，通常可能在1/8至1个码片的宽度范围内。由于同步检测和控制每5ms执行一次，一般来说，在此时间段内UE的移动范围不会超过十几厘米，因此，这样的同步精度已足以应对UE的高速移动需求。
参考资料
TD-SCDMA.移动通讯网.2024-08-26
上行同步.51CTO博客.2024-08-26
SYNC_DL.移动通讯网.2024-08-26