CN101095298B - 用于无线通信的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了用于诸如OFDM或OFDMA通信***的无线通信***的快速小区查找、选择和重新选择的技术。在所述技术的各种实现中,从基站到移动站的下行链路子帧被设计为在一个或多个下行链路子帧中包括前同步码或后同步码形式的信息,以推动在接收的移动站处的高速小区查找。所描述的前同步码和后同步码也可用来改进时间和频率上的信号同步的精确性。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求了2004年8月16日提交的、题为“用于快速小区查找的前同步码序列”的第60/601,790号美国临时申请的权益,该申请的全文通过引用并入本文,并作为本申请说明书的一部分。
背景技术
本申请涉及无线通信***中的小区查找和信号同步,所述无线通信***包括基于正交频分复用(OFDM)和正交频分多址接入(OFDMA)的***。
无线通信***使用基站的网络与注册了***中的服务的无线设备通信。各个基站将载有诸如语音数据和其它数据内容的数据的无线电信号发射给无线设备。来自基站的这种信号可包括除了用于各种通信管理功能的数据之外的***开销负载(overhead load),包括使无线设备能够识别基站的小区区段(cell sector)的信息,以在时间和频率上对信号进行同步。在处理数据之前,各个无线设备处理到达的接收到的信号的***开销负载中的上述信息。
基于OFDM和OFDMA的通信***是基于多个副载波的频率正交性的,并且能够被实现以获得宽带无线通信的多种技术优势,例如对多路衰减和干扰的抵抗力。但是,许多基于OFDM和OFDM的无线通信***可能对频率偏移和相位噪声敏感。在基于OFDM或OFDMA的无线通信***中,通过将区域划分为多个可被进一步划分为两个或多个小区区段的小区而提供针对地理区域的无线服务。理论上位于它们覆盖区域的各个小区中心的基站经由从基站发出的下行的(DL)无线电信号向移动用户站(MSS)传送信息。移动用户站也被称为移动站(MS)或无线站。移动站经由上行链路(UL)无线电信号向其服务基站传输信息。
从基站到移动站的下行的无线电信号可包括语音和/或数据业务信号。另外,基站通常需要在其下行的无线电信号中传输前同步码,以识别传输下行的无线电信号的移动站、对应的小区和小区中对应的片段。这种来自基站的前同步码使得移动站能够在时间和频率上使其接收器与所观测的下行的信号同步,以及获得传输下行的信号的基站的标识(例如Idcell和Segment)。
已经开发了IEEE 802.16 OFDMA以提供基于正交频分多址接入(OFDMA)调制技术的无线通信。在当前由IEEE 802.16 OFDMA定义的DL前同步码中,MSS存储预先定义的类似于手工伪噪声(PN)的序列,用于识别IDcell号和相邻小区的片段号。在操作中,MSS在接收到的下行的信号中捕获前同步码码元,并使各个接收到的下行的信号中的前同步码与存储的类似伪噪声(PN)的序列相关,以确定接收到的下行的信号的特定区段的IDcell和Segment。这些前同步码序列被预先手工生成,并由MSS一次处理一个。在当前IEEE 802.16OFDMA的某些实现中具有超过100个这样的序列(例如,114个)。与这些大量的前同步码序列执行互相关可能是耗时的,因此可能对针对移动站的服务质量造成不良影响,尤其是在移动站快速移动时。
图1示出了在OFDMA***中用于OFDMA下行的信号的时域中的信号子帧格式的示例。该子帧结构在IEEE P802.16-REVd/D5-2004标准中定义,并包括多个连续的OFDM码元110、120、130和140。各个OFDM码元具有循环前缀(CP)(112或142)以及快速傅里叶变换(FFT)码元(114或144)(其为频率中的有效载荷序列的逆FFT(IFFT))。CP 112、142是FFT码元114、144(CP 112、142为其前缀)的最后部分116、146的复制。CP 112、142用来对抗移动站处接收到的DL信号中不利的多路效应。
在所示的示例中,下行的子帧中的第一OFDM码元110包含频域中的前同步码的有效载荷。随后的OFDM码元120、130和140中每一个都包含频域中的数据的有效载荷。BS在各个下行的子帧中传输特定小区的前同步码码元110,以便MSS接收器能够在时间和频率上与接收到的下行的信号同步,以及能够执行小区查找、小区选择和小区 重选。
图2示出了根据IEEE P802.16-REVd/D5-2004的MSS中的示例性检测过程。在该前同步码检测方案中,MSS接收器首先在步骤202中通过执行CP相关过程来执行时间同步。一旦时间被同步,则在步骤204中去除CP 112并对具有FFT尺寸长度的剩余时间序列执行FFT操作,从而恢复频率中的有效载荷序列。在步骤206中,将FFT操作的输出序列与频率中的所有预设的、特定小区的前同步码序列中的各个序列相关。例如,在具有114个特定小区的前同步码序列的***中,执行114次相关过程。接着在步骤208中,MSS接收器确定步骤206的最大相关输出是否大于预定的检测阈值。如果最大相关输出大于该阈值,则与该最大相关输出对应的特定小区的前同步码序列被识别,并将相关的BS选作当前服务的BS。接下来,MSS接收器进一步处理其余的下行的子帧信号,例如在数据码元中提取数据。如果最大相关输出不大于检测阈值,则MSS接收器移到下一个接收到的OFDM码元并重复步骤202置步骤208,以找寻大于相关阈值的相关输出。
IEEE P802.16-REVd/D5-2004具有114个唯一的前同步码序列来表示总计114个BS小区站点和天线片段的组合。下面的表1显示了频率中的114个具有相关的小区标识(即,IDcell和Segment)的前同步码序列的一部分。各个前同步码序列都是手工的伪噪声(PN)序列,其具有频域上的相对较好的自相关特性以及时域上的较小峰值与平均功率比(PAPR)。但是,为所有114个候选前同步码序列执行相关处理是耗时和耗力的。同样,由于CP仅是FFT尺寸的一小部分,因此基于CP的码元定时检测方法可能并非十分精确,并可能引入码元间干扰(ISI),从而会降低随后的小区查找处理的性能。此外,基于CP相关的初始频率估算可能是粗略的,因此可能并不可靠。根据IEEEP802.16-REVd/D5-2004的前同步码设计的这些技术的局限性可导致较长的小区查找时间,这在某些通信应用(例如无线移动通信服务)中可能是不能接受的。
表1
发明内容
本申请着重描述了用于诸如OFDM或OFDMA通信***的无线通信***的快速小区查找、小区选择和小区重新选择的技术。在本申请 中所描述的各种实现中,从基站到移动站的下行链路子帧被设计为在一个或多个下行链路子帧中包括前同步码或后同步码形式的信息,以推动在接收的移动站处的高速小区查找。所描述的前同步码和后同步码也可用来改进时间和频率上的信号同步的精确性。
例如,在一种描述的实现中,小区标识序列作为作从基站到移动站的下行链路信号的每个下行链路子帧、在时间上的开始码元以及至少一部分前同步码来使用。所述小区标识序列是一组小区标识序列的其中之一,并且被指定为识别基站和所述基站的小区区段。在所述下行链路信号的每个下行链路子帧中,在时间上晚于所述小区标识序列的位置处包括至少一个数据码元。在所述下行链路信号的每隔L个帧中,在时间上晚于所述小区标识序列的位置处包括这样一种码元,该码元包括时间上连续设置的序列的多个复制。参数L是大于0的整数,所述序列对于所述移动站能够与之通信的至少一部分基站是公共的。
在另一个实施例中,组标识序列作为从基站到移动站的下行链路子帧的一部分使用,以识别一组基站。不同的组标识序列被分别分配到基站的不同组,同一组中的不同基站具有公共的组标识序列。在下行链路子帧中,以在由所述下行链路子帧中的所述一个组标识序列所识别的组中识别具体基站和该基站的小区区段。还描述了具有特定子帧设计的各种实施例。
描述了在移动站处基于本申请中描述的各种下行链路子帧的、用于小区查找的处理技术。例如,在本申请中的一种用于无线通信的操作移动站的方法包括以下步骤。控制移动站以检测从基站接收到的下行链路信号。所述下行链路信号包括:小区识别序列,其作为从基站到移动站的下行链路信号的下行链路子帧在时间上的开始码元以及至少一部分前同步码;至少一个数据码元,其位于所述下行链路信号的每个下行链路子帧中、在时间上晚于所述小区标识序列的位置处;以及码元,其位于所述下行链路信号的每隔L的帧中的、在时间上晚于所述小区标识序列的位置处,所述码元包括时间上连续设置的序列的多个复制,其中,L是大于0的整数,所述序列对于所述移动站能够与之通信的至少一部分基站是公共的。所述小区标识序列是一组小区 标识序列的其中之一,并且被指定为识别基站和所述基站的小区区段。此外,控制所述移动站以基于所述序列执行时间和频率上的同步,以及执行所述小区标识序列与所述一组小区标识序列之间的相关操作,从而识别所述小区区段和所述基站。
将在附图、详细描述和权利要求中详细描述上述的和其它的实现、变化和修改。
附图说明
图1显示了了时域OFDMA下行的子帧结构的示例;
图2示出了典型的前同步码检测过程;
图3A显示了具有原有(legacy)前同步码之前增加的公共前同步码的下行的子帧结构的实施例;
图3B示出了当公共的前同步码未在每个子帧中传输时,原有的特定小区前同步码的、具有不同位置的缺点;
图4A显示了具有公共后同步码(post-amble)的示例性下行的子帧结构;
图4B示出了当公共的后同步码未在每个子帧中传输时,原有的特定小区前同步码作为每个子帧中的第一OFDM码元而保留;
图4C显示了具有在原有前同步码之后增加的公共的前同步码的示例性下行的子帧结构;
图4D显示了将19个相邻基站根据组标识号而划分为不同组的小区结构的实施例;
图5A示出了在一个OFDM码元中包含两个公共的前同步码序列的公共的前同步码或后同步码的示例性OFDM码元结构;
图5B示出了频率中前同步码序列的交错分配模型,以在IFFT操作之后获得时间上的重复模型;
图6A显示了公共的较短前同步码或后同步码码元的示例性OFDM结构;
图6B显示了公共的较长前同步码或后同步码码元的示例性OFDM结构;
图6C显示了下行的子帧的示例性传输,其中,公共的较短和较长前同步码码元在不同子帧的原有的特定小区前同步码之前被***;
图6D显示了下行的子帧的示例性传输,其中,公共的较短和较长前同步码码元在不同子帧的原有的特定小区前同步码之后被***;
图6E显示了下行的子帧的示例性传输,其中,公共的较短和较长前同步码码元在不同子帧中被***;
图6F显示了示例性的下行的子帧,其中,公共的较短和较长前同步码码元在同一子帧的原有的特定小区前同步码之前被***;
图6G显示了示例性的下行的子帧,其中,公共的较短和较长前同步码码元在同一子帧的原有的特定小区前同步码之后被***;
图6H显示了示例性的下行的子帧,其中,公共的较短和较长前同步码码元***同一子帧中;
图7A显示了在2个天线配置的情况下较短前同步码位和副载波分配的实施例;
图7B显示了在2个天线配置的情况下较长前同步码位和副载波分配的实施例;
图7C显示了在3个天线配置的情况下较长前同步码位和副载波分配的实施例。
具体实施方式
图1和2中示出的示例显示了根据IEEE 802.16的各种OFDM和OFDMA***在处理各个下行的子帧时,将在下行的信号中接收到的小区标识序列与***的所有可能小区标识序列相关的操作处理。对于具有用于19个相邻基站的114个前同步码PN序列的3层小区***而言,移动站在小区查找期间处理各个下行的子帧时,计算114个相关性。
用于OFDM和OFDMA***的现存前同步码PN序列被称作“原有前同步码序列”,在某种程度上用以表示与本申请中描述的新的前同步码的区别。在移动站处用于小区查找的处理量可通过使用一个或多个前同步码(其在下行的子帧中,对于一些或所有基站是公共的) 而显著减少。类似地,公共的后同步码(post-amble)也可用来推动快速小区查找。在某些实现中,可仅使用从可得的原有前同步码PN序列中选出的一部分来执行相关,以减少在移动站处用于小区查找的处理时间。本申请中描述的用于下行的子帧的前同步码和后同步码的设计保留了原有前同步码序列。在某些实现中,基于本设计的下行的子帧与IEEE P802.16-REVd/D5-2004反向兼容(backward compatible)。
这里描述的一些实施例在原有的特定小区前同步码之后增加了公共前同步码,或者每L子帧增加公共的后同步码(其中L是大于0的整数),用于快速的时间和频率同步以及快速的小区查找。该公共的前同步码或后同步码可实现为,是对所有基站公有的一个序列的重复,或者每一个都对于一组基站公有的N个可能的序列中的一个的重复。
在另外的实施例中,可在原有的特定小区前同步码之前或之后增加公共的前同步码,或者每L子帧增加一个公共的后同步码(其中L是大于0的整数),用于快速的时间和频率同步以及快速的小区查找。该公共的前同步码或后同步码码元可包括FFT码元的前一半中的第一时间序列的重复、FFT码元的后一半中的第二时间序列的重复以及作为第一时间序列的最后部分的复制的CP;进一步,存在一个对于所有基站都是公共的第一序列,以及存在每个都对于相互排斥的基站组而言是公共的N个第二序列。
在另外的实施例中,第一和第二公共前同步码码元可在原有的特定小区前同步码码元之前或之后增加,或者,可每L子帧(L是大于0的整数)增加第一和第二公共后同步码码元,用于快速的时间和频率同步和快速的小区查找。第一公共前同步码或后同步码可包括N个可能的第一序列中的一个,其中N个可能的第一序列中的每一个对于相互排斥的基站组而言是公共的;第二公共前同步码或后同步码可包括M个可能的第二序列中的一个,其中M个可能的第二序列中的每一个对于来自相同基站组的相互排斥的基站子组而言是公共的。上述两个序列可包括在两个不同的OFDM码元中,即,第一序列在第一OFDM码元中,而第二序列在第二OFDM码元中。可例如在同一子帧中实现第一和第二OFDM码元,其中,第二OFDM码元在传输时跟 随第一OFDM码元。第一和第二OFDM码元也可在时间上彼此邻近的两个不同的子帧中实现。
因此,在某些应用中,可控制移动站处理和使用用于粗略的时间和频率同步的第一序列,以及用于精确的定时(timing)和频率同步的第二序列。在其它应用中,移动站可使用第一序列、第二序列或者第一序列和第二序列,来减少用于快速小区确定的原有前同步码中可能的特定小区的前同步码序列的数目。同样,第一序列和第二序列可进一步划分为子序列,所形成的子序列被分配给用于不同天线的不同频率副载波集合,以支持能够MIMO(MIMO-capable)的基站。
现在将详细描述具体实施例。
图3A显示了使用CP作为公共前同步码码元310的前同步码结构的一个实施例,其中公共前同步码码元310增加在原有的特定小区前同步码码元320之前。新的公共前同步码码元310具有对于所有基站都是公共的PN序列314的逆快速傅里叶变换(IFFT)、以及公共前同步码序列314的IFFT的最后时间部分316的复制的CP 312。频率中的公共前同步码序列对所有MSS都是公知的,例如,其为在表1中为标准缺省值的第一PN序列。因此,MSS接收器仅需要测试公共前同步码的唯一时间序列的相关性,以对定时进行同步。频率中的公共前同步码序列314也被谨慎地分配给频率副载波,从而公共前同步码序列314的IFFT在时间上的具有重复的模型。可通过例如将公共前同步码序列314以交错模型分配到频率副载波上,同时将其间的副载波设定为0而实现上述操作。
可以表明,以下的IFFT公式可从该实施例中推导出:
IFFT([a1,0,a2,0,...,aN/2,0])N=[IFFT(a1,a2,...,aN/2)N/2 IFFT(a1,a2,...,aN/2)N/2] (1)
其中,IFFT([x])N表示尺寸为N的序列x的IFFT,N是偶数,而(a1,a2,...,aN/2)是频率形式的公共前同步码序列。因此,MSS接收器可采用重复特性来对频率进行同步。在时间和频率同步之后,MSS接收器可通过使接收到的原有的特定小区前同步码与上面的表1中所示的114个候选前同步码序列进行相关而进一步确定BS标识。
图3A中增加的公共前同步码码元可一方面加速初始小区查找和获取新近到达的MSS的过程,另一方面也可作为对于已经与***锁定的MSS来说是不必要的***开销。因此,从***效率的观点来看,人们希望将公共前同步码码元的传输限制为每L帧一次,其中L大于1。图3B显示了子帧接收的实施例。当在原有的特定小区前同步码码元332之前增加公共前同步码码元330时,原有的特定小区前同步码码元332是第k个子帧中的第二OFDM码元。从第k+1个子帧到第k+L-1个子帧,原有的特定小区前同步码码元340和350作为各个子帧中的第一OFDM码元而保留。由于MSS接收器需要获得不同子帧在不同时间位置处的的特定小区前同步码码元,因此这一公共前同步码设计向MSS接收器的硬件和/或软件增加了不必要的实施复杂度。MSS接收器可进一步使用特定小区前同步码用于信号估算。在某些实现中,噪声信道估算结果可进一步通过低通滤波器来进行平滑。在采样之间的时间保持恒定时,设计滤波器更加容易。但是,在图3B所示的情况下,信道估算采样之间的时间可在子帧之间变化。
图4A显示了一种改进的设计,其中,公共后同步码码元412置于一个下行的子帧的末尾。公共后同步码码元412包括CP和公共PN序列的IFFT。与图3A中所示的公共前同步码码元310类似,公共后同步码序列以交错模式被分配给频率副载波,并同时将其间的副载波设定为0。结果,获得重复的时间波形。通过这一新的公共后同步码结构,通过自相关来检测码元时间以及利用公共后同步码码元内的重复性质相对容易。重复的后同步码模式也可用来估算频率偏移,这应该比使用基于CP的方法具有较好性能。这减缓了由基于CP相关性方法的粗略初始频率估算所造成的不可靠性问题。特别地,子帧的这一设计将原有的特定小区前同步码序列作为第一OFDM码元设置在子帧中。
图4B进一步显示了后同步码422不必在每个子帧被传输,而是可在每L个子帧被传输,其中L大于1。该公共后同步码设计不同于图3A所示的公共前同步码设计,其不同点在于,在图4B所示的情况下,原有的特定小区前同步码码元420、430、440总是子帧中的第一 OFDM码元。作为一种可选的实现,图4C显示了不同的公共前同步码设计,其中,公共前同步码码元452在原有的特定小区前同步码码元450之后被增加,从而使得原有的特定小区前同步码码元450总是子帧中的第一OFDM码元。
上述图4A、4B和4C中的子帧设计中的一个共同特征在于,原有的特定小区前同步码码元总是子帧中的第一OFDM码元。在这些设计中,MSS接收器可简化用于检测和处理原有的特定小区前同步码码元的硬件和/或软件,这是因为MSS接收器可受控以寻找用于原有的特定小区前同步码码元的第一OFDM码元。比较而言,图3B中所示的***更为复杂,其中,原有的特定小区前同步码码元可以在下行的子帧中的第一OFDM码元位置,也可以在第二OFDM码元位置,从而使得特定小区前同步码码元的时间形式的位置,根据用于将公共前同步码码元分配给频域中的副载波的特定交错模型,而在各个子帧中是不同的。因此,用于图3B中***的MSS接收器需要被配置为在两个不同位置处监控并检测原有的特定小区前同步码序列,因此需要更为复杂的硬件或软件。
在图4A、4B和4C的子帧设计中,在检测到公共前同步码452或公共后同步码412之后,MSS对照所有候选的前同步码序列来测试接收到的原有的特定小区前同步码码元450或410,以获得小区标识。在原有的特定小区前同步码序列中,不同基站的不同小区片段被分别分配有手工的、唯一的序列。因此,下行的子帧中接收到的序列每次与所有序列中的一个进行比较。本申请中描述的各种实现提供了组标识(ID)序列,以标识下行的帧中所有可得的序列的不同的、相互排斥的组。因此,除了在移动站盲目执行与可得序列的自相关操作之外,移动站可受控以首先识别接收到的下行的帧的组,然后仅与被识别的组中的序列执行自相关。因此,可以删除与其它组中的序列的自相关。此外,某些实现可进一步使用子组分类来将每个组划分为两个或更多的相互排斥的子组,以进一步减少移动站所执行的、与原有的特定小区前同步码序列的自相关操作的数目。
以下实施例示出了使用组ID序列以减少原有的特定小区序列的 处理量,以及使用对于所有基站和网络公共的全局SYNC码元用于同步。在某些实现中,全局SYNC码元可为所有BS使用一个公共PN序列,而组SYNC码元可由例如用于所有BS和网络的8个公共PN序列生成。组ID序列和全局SYNC码元可被设计为具有时间重复结构。全局SYNC码元能够为多区段多小区部署中的MSS简化了频率和粗略的帧定时同步。这一特征在MSS通电之后的初始小区查找期间很重要。组SYNC码元可用于精确定时同步和原有的特定小区前同步码的组标识,其可缩短查找时间并降低用于原有前同步码查找的MSS处理功率。全局SYNC码元有利于支持用于相邻小区的简单和快速的小区查找。根据全局SYNC码元的信号测量,组SYNC码元可用来将相邻小区的组ID识别为移交(handover,HO)候选。组SYNC码元可用来大大减少用于相邻小区查找的原有的特定小区前同步码PN序列的数量。
图4D显示了小区结构的实施例,其中,19个相邻基站被划分为8组。在这一小区结构中,移动站能够与这19个基站通信,并且可选择性地仅与19个基站中作为当前服务基站的一个通信,并监控用于管制移交(handoff)和其它操作的其它基站。根据图4D所示的不同基站的分组,图3A所示的公共前同步码码元310或图4A所示的公共后同步码码元412或图4C所示的公共前同步码码元452可被设计为包括较长或较短的前同步码或后同步码部分。较长或较短的前同步码或后同步码部分的每一个可被设计为具有带两个或更多相同片段的时间上的重复模型,以允许进行时间和频率同步。
图5A和5B示出了增加到各个下行的子帧的较长和较短的前同步码的实施例。较长和较短的后同步码也可类似地构建。图5A显示了具有公共较短前同步码514的IFFT的第一部分。该较短的前同步码包括时间上重复4次的重复模型,以及CP 512(其为部分1的较短前同步码514的IFFT的最后部分516的复制)。该实施例中的第二部分具有公共的较长前同步码520的IFFT,其为时间上重复2次的重复模型。公共的较长前同步码520的2次重复的持续时间与较短前同步码514的4次重复的持续时间相同。图5A所示的公共的前同步码或后同步 码的OFDM码元持续时间与正常OFDM码元持续时间相同。在部分1中,所有基站仅需要1个公共的较短前同步码PN序列。
公式(1)建议了可通过两种方式形成时间上重复的前同步码码元。一种方式是首先将前同步码码元以交错模型分配给频率副载波,并同时将其间的副载波设定为0(如图5B所示),然后以扩大的FFT尺寸执行IFFT。另一种方式是首先使用十分之一(decimated)的FFT尺寸、且不与空的(null)副载波交错地执行前同步码序列的IFFT,然后在时间上重复IFFT的输出。这两种方式在数学上是等价的。图5A是对第二种方式形象化的图解。
通过上述新颖的公共前同步码或后同步码码元结构,在较短前同步码部分内的重复性质可用来通过自相关来检测码元时间。重复的较短前同步码模型也可用来估算频率偏移。在检测了公共的前同步码或后同步码码元时间且频率偏移被校正后,MSS接收器可开始处理公共的较长前同步码或后同步码部分。
以这种方式,上述公共的较长前同步码或后同步码可用于一个或多个功能。例如,较长的前同步码或后同步码可用来获得更精确的码元定时。具有时间上较大长度的公共的较长前同步码部分的特殊结构可用来容忍较大的定时误差。因此,公共的较长前同步码部分可用来通过较长前同步码或后同步码校正处理计算信道分布(profile),以获得较好的定时和频率同步。对于另一实施例,较长的前同步码或后同步码可用来通过其额外的时间长度携带可能难以包括在较短的前同步码或后同步码中的附加信息。在这里所示的具体实施例中,公共的较长前同步码或后同步码部分用来携带组ID序列,其被移动站使用以减少在原有的特定小区前同步码码元320、410、450上进行检测的候选的特定小区前同步码序列的数目。
图5A和5B中示出了在较长前同步码或后同步码中使用组ID序列的一个实施例,其中,具有较长和较短前同步码的附加OFDM码元包括在子帧并和原有的特定小区前同步码序列码元一起作为类似图3A和4C中的前同步码。类似地,具有较长和较短前同步码的附加OFDM码元可包括在子帧中作为类似图4A中的后同步码。
参照图5A和5B中的前同步码实施例,如上面的表1所示的特定小区前同步码序列首先被划分为几个组,例如8个组。图4D显示了组分配的实施例。各个组可通过可被视为用于原有的特定小区前同步码的组ID的、唯一的较长前同步码序列而被识别。在当前实施例中,8个不同组分别具有总共8个较长前同步码序列。各个BS将其较长前同步码520的IFFT的重复作为如图5B所示的公共前同步码的第二部分中的原有前同步码组ID发送。因此,对于特定组中的基站来说,较长的前同步码是公共的。由于组ID序列的不同,较长的前同步码对于不同的组是不同的。MSS可以非常小的复杂度检测所述组ID,这是因为具有较少数量的可能的较长前同步码序列(仅8个)以及较短的前同步码长度(仅为原有前同步码长度的1/4)。一旦MSS得知前同步码组ID,则MSS可开始在接收到的原有的特定小区前同步码码元中、在识别的组内部查找可能的特定小区前同步码序列。在该实施例中,各组中可能的特定小区前同步码序列的数量仅为特定小区前同步码序列总量的1/8,即为15或16,而不是114(缺少组分类时)。
在操作中,移动站首先处理CP 512和较短的前同步码514,以创建初始的时间和频率同步。接着,较长的前同步码520由移动站处理,用于(1)精确的时间和频率同步,以及(2)识别接收到的子帧的组。可通过在具有公知的组标识序列的、接收到的较长前同步码512之间执行相关操作来执行组的识别。在选择了组之后,移动站继续将接收到的子帧中的原有的特定小区前同步码序列与识别的组内的原有的特定小区前同步码序列进行相关。因此,移动站不执行接收到的原有的特定小区前同步码序列与识别的组外部的原有的特定小区前同步码序列之间的自相关操作。这减少了在移动站处用于各子帧的处理时间。
在其它实现中,较长的前同步码和较短的前同步码可设置在不同的OFDM码元中。各较短的前同步码仍然比各较长的前同步码短,但是可能在时间上比图5A的设计中的较短的前同步码长,在图5A的设计中,较长和较短的前同步码均设置在公共的OFDM码元内。同样,单独的OFDM码元中的较短的前同步码可能足够长,以包括除了公共序列之外的附加信息,例如组ID序列,同时,在以下的实施例中,较 长的前同步码包括子组ID序列。
图6A和6B分别显示了具有多个同样的前同步码602以及在时间上处于开始的较短前同步码之前具有一个CP的较短前同步码OFDM码元的实施例,以及具有多个较长前同步码604以及在时间上处于开始的较长前同步码之间具有一个CP的单独的较长前同步码OFDM码元的实施例。较短和较长的前同步码序列被设计为在单个子帧或两个不同的相邻子帧中使用。在单个OFDM码元中的公共的较短前同步码序列和公共的较长前同步码序列的使用可进一步提高小区查找速度和小区查找的其它方面。在图6A中,公共的较短前同步码为较短的前同步码602的IFFT的8次重复和1个CP。在图6B中,公共的较长前同步码或较长后同步码码元包括较长的前同步码604的IFFT的4次重复和1个CP。用于较短和较长前同步码的这种单独的OFDM码元可用来在各种配置中构建下行的子帧。现在分别参照图6C至6H描述用于较短和较长前同步码的、基于单独的OFDM码元的下行的子帧的实施例。
图6C显示了这样的一种下行的子帧,其中公共的较短前同步码码元610和公共的较长前同步码码元614在交替的下行的子帧中分别在原有前同步码码元612和616之前***。首先,如上面的表1中所示,原有的特定小区前同步码序列被划分为4个不同的组。各组可通过唯一的较短前同步码PN序列来识别。较短的前同步码PN序列可用来标识组内的原有的特定小区前同步码的组ID。各前同步码组被进一步划分为8个不同的子组,各子组可通过唯一的较长前同步码PN序列而被识别。较长的前同步码PN序列可用来标识原有的特定小区前同步码的子组ID。在该示例性组和子组方案中,总共具有8个较长的前同步码PN序列。所有MSS通过预定的标准缺省值而得知较短和较长的前同步码PN序列,例如,8个较长的频率中的前同步码序列可为来自表1的前8个原有PN序列,如果需要则从末尾截取,以便其IFFT能够适应于时间上的重复模型。4个较短的前同步码PN序列可通过类似方式进行标准化。
作为一个具体实施例,具有表1中的索引i的特定小区前同步码 的组ID PreambleGroupIDi和子组ID PreambleSubGroupIDi可通过以下公式与其相应的IDcelli相关:
PreambleSubGroupIDi=mod(IDcelli) (3)
其中,[]表示取整运算符,mod()表示模运算符。与每个组ID相关的有31或32个原有的特定小区前同步码序列。共享相同IDcell号的特定小区前同步码序列在同一组的同一子组中。如果组ID未知,则各个子组ID可与15或16个原有的特定小区前同步码PN序列相关。如果组ID已知,则各个子组ID可与3或4个原有的特定小区前同步码PN序列相关。
在检测了公共的较短和较长前同步码之后,可通过公共的较短和较长前同步码所表示的ID号的组合而获得IDcell号。例如,IDcell的2个最高有效位(MSB)的值(可为0到3之间的数字)是从公共的较短前同步码PN序列的检测中获知的组ID。而其余的3个最低有效位(LSB)的值(可为0到7之间的数字)是从较长前同步码PN序列的检测中获知的子组ID。
在图6C所示的实施例中,BS发送其较短的前同步码作为各个偶数子帧中的原有的特定小区前同步码的组ID。因为可能的较短前同步码序列的数量较少(仅4个)以及前同步码长度较短(仅原有前同步码长度的1/8),因此MSS可以非常小的复杂度检测该组ID。一旦MSS获得前同步码组ID,则其开始在原有的特定小区前同步码码元上、在特定组内查找可能的特定小区前同步码序列。各组中的可能的特定小区前同步码序列的数量仅为的特定小区前同步码序列总量的1/4。另外,BS发送其较长的前同步码作为各个奇数子帧中的原有的特定小区前同步码的子组ID。因为可能的较长前同步码序列的数量较少(仅8个)以及前同步码长度较短(仅原有前同步码长度的1/4),因此,MSS同样可以非常小的复杂度检测子组ID。
在该具体情况下,在识别特定小区前同步码序列的候选者时可能 存在两种情形:
1.如果MSS已经从之前的子帧获得组ID,则一旦MSS通过较长的前同步码相关得知原有前同步码子组ID,MSS便立即获知了IDDcell号。MSS可以开始在原有的特定小区前同步码码元上查找具有特定IDcell的可能的特定小区前同步码序列。各子组中的可能的特定小区前同步码序列的数量仅为的特定小区前同步码序列总量的1/32,即为3或4。
2.如果MSS可在不具有组ID的知识情况下,通过较长前同步码的相关而成功地获得子组ID,则MSS便获知了特定小区前同步码序列的候选者可能在4组的任意1个组的特定子组中。因此,MSS可以开始在原有前同步码码元上、在所有4组的特定子组内查找可能的特定小区前同步码序列。特定小区前同步码序列的候选者的总量是特定小区前同步码序列总量的1/8,即为15或16。
此外,通过公共的较短和较长前同步码序列,使用序列的自相关性质来检测移动站处的码元时间可能相对容易。较短前同步码模型的重复可用来估算频率偏移,这应该比使用基于CP的方法具有更好的性能。MSS接收器进一步执行较长前同步码的相关处理,以获得更好的定时和频率同步,以及减少待查找的候选的特定小区前同步码序列的数目。
图6D显示了单独在两个相邻子帧中可选地使用较长和较短前同步码码元的实施例。在该实施例中,除了公共的较短前同步码码元622和公共的较长前同步码码元626分别置于原有的特定小区前同步码620和624之后以外,公共的较短前同步码码元622和公共的较长前同步码码元626分别与图6A和6B中所示的相同。在该码元结构中,如果在每个子帧中不需要公共的较短前同步码码元622或公共的较长前同步码码元626,则原有的特定小区前同步码620和624总是为各子帧中的第一OFDM码元。因此,由于如图4B和图3B所示的类似原因,MSS接收器的硬件和/或软件可得以简化。
因为降低实现复杂度的同样原因,图6E显示了另一种可选的实现,其中,除了公共的较短后同步码码元632和公共的较长后同步码 码元636分别置于两个不同的下行的子帧的末尾处以外,公共的较短后同步码码元632和公共的较长后同步码码元636与分别与图6A和6B中所示的公共的较长和较短前同步码相同,以使得原有的特定小区前同步码(630和634)作为用于各子帧的第一OFDM码元而保持。
图6F显示了在一个子帧内使用较长和较短前同步码码元的实施例。公共的较短前同步码码元640和公共的较长前同步码码元642分别与图6A和6B中所示的相同,而公共的较短前同步码码元640和公共的较长前同步码码元642被***在同一下行的子帧中的原有特定小区前同步码码元644之前。
图6G显示了在一个子帧内使用较长和较短前同步码码元的另一个实施例。公共的较短前同步码码元652和公共的较长前同步码码元654分别与图6A和6B中所示的相同。公共的较短前同步码码元652和公共的较长前同步码码元654置于原有的特定小区前同步码码元650之后,从而使得原有的特定小区前同步码码元650作为用于各下行的子帧的第一OFDM码元而保留,而与公共的较短前同步码码元652和公共的较长前同步码码元654***的频率无关,因而简化了MSS接收器实现。
图6H显示了在一个子帧内使用较长和较短前同步码码元的另一个实施例。公共的较短前同步码码元662和公共的较长前同步码码元664分别与图6A和6B中所示的公共的较短和较长前同步码相同。公共的较短前同步码码元662和公共的较长前同步码码元664置于下行的子帧的末尾,从而使得原有的特定小区前同步码码元660作为用于各下行的子帧的第一OFDM码元而保留,因而简化了MSS接收器实现。
上述的较长和较短前同步码也可用来支持能够具有MIMO(多输入多输出)天线技术的MS。MIMO天线技术在发射器(例如基站)中使用两个或更多的发射器天线,以实现基于时空编码(STC)的传输分集(通常称作“发射分集”),从而降低由于包括多路衰减的各种因素导致的信号衰落。
在某些实现中,公共的较短和较长前同步码PN序列可划分为子 序列,如图7A、7B和7C所示。各个较短的前同步码PN序列具有2个子序列,而各个较长的前同步码PN序列具有4个子序列,并具有以下的副载波分配:
ShortPreambleCarrierSeti=i+2k (4)
LongPreambleCarrierSetj=j+4k (5)
其中,i=0,1,是较短前同步码载波集合的编号,j=0,1,2,3,是较长前同步码载波集合的编号,而k是运行的PN序列位索引0,1,2,3,4...。表2列出了用于支持总计4个天线的、具有MIMO能力的BS的公共的较短和较长前同步码的载波集合分配的实施例。
表2
图7A描述了表2中所列的2个天线配置的情况下的较短前同步码位和副载波分配的实施例。由较短前同步码的偶数位构成的、较短前同步码的一个子序列被分配给副载波的一半集合(与图5B中所示的副载波的完整集合相比),然后其间的副载波被设置为0,之后执行IFFT,增加CP,将所形成的波形在天线1上发射。同时,由较短前同步码的奇数位构成的、较短前同步码的另一个子序列被分配给副载波的另一半集合,然后其间的副载波被设置为0,之后执行IFFT,增加CP,将所形成的波形在天线2上发射。MSS从天线1和2接收 合成的较短前同步码。在FFT操作之后,MSS接收器可使用完整的较短前同步码序列用于相关处理,以找到组ID。
图7B描述了表2中所列的2个天线配置的情况下的较长前同步码位和副载波分配的实施例。由较长前同步码的奇数位构成的、较长前同步码的四个子序列中的两个被分配给副载波的一半集合,然后其间的副载波被设置为0,之后执行IFFT,增加CP,将所形成的波形在天线1上发射。同时,由较长前同步码的偶数位构成的另外两个子序列被分配给副载波的另一半集合,然后其间的副载波被设置为0,之后执行IFFT,增加CP,将所形成的波形在天线2上发射。在FFT操作之后,MSS接收器可使用完整的较长前同步码序列用于相关处理,以找到组ID。然后,给定检测的组ID和子组ID,MSS可在有限数量的可能候选者中检测原有的特定小区前同步码。
图7C描述了表2中所列的3个天线配置的情况下的较长前同步码位和副载波分配的实施例。由较长前同步码的偶数位构成的、较长前同步码的四个子序列中的两个被分配给副载波的一半集合,然后其间的副载波被设置为0,之后执行IFFT,增加CP,将所形成的波形在天线3上发射。同时,剩余两个子序列中的一个被分配给副载波剩余两个1/4集合中的一个,然后其间的副载波被设置为0,之后执行IFFT,增加CP,将所形成的波形在天线1上发射。天线2上也采用类似的处理。
如表2所示,我们试图在同一天线上为较短和较长的前同步码序列的子序列尽可能地使用不同的副载波,以研究频率分集。
在实现中,上述的技术及其变型可实现为计算机软件指令或固件指令。这种指令可存储在具有一个或多个机器可读存储介质的物品中或存储在连接到一个或多个计算机的一个或多个机器可读存储装置中。在操作中,所述指令由例如一个或多个计算机处理器执行,以使得机器能够执行所述的功能和操作。例如,生成下行的子帧的技术可实现为存储在基站中或控制基站的控制模块中的计算机指令。处理下行的子帧的技术可实现为存储在移动站中的计算机指令。
本文仅描述了少量的实施例。但是,可基于此处描述和示出的内 容进行其它实现和改进。
Claims (16)
1.一种用于无线通信的方法,包括:
使用小区标识序列作为从基站到移动站的下行链路信号的每个下行链路子帧在时间上的开始码元以及至少一部分前同步码,其中,所述小区标识序列是一组小区标识序列的其中之一,并且被指定为识别基站和所述基站的小区区段;
在所述下行链路信号的每个下行链路子帧中,在时间上晚于所述小区标识序列的位置处包括至少一个数据码元;以及
在所述下行链路信号的每隔L个帧中,在时间上晚于所述小区标识序列的位置处包括码元,该码元包括时间上连续设置的序列的多个复制,
其中,L是大于0的整数,所述小区标识序列对于所述移动站能够与之通信的基站的至少一部分是公共的。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述小区标识序列对于所有基站都是公共的。
3.如权利要求1所述的方法,其中,所述基站划分为多个不同组,每个组具有多个基站,并且其中所述小区标识序列对于属于一个组的基站是公共的,且在各个组中是相互不同的。
4.如权利要求1所述的方法,其中,在时间上晚于所述小区标识序列的所述多个复制的位置处,所述码元进一步包括较长序列的多个复制,其中,所述较长序列在时间上长于所述小区标识序列。
5.如权利要求4所述的方法,其中,所述基站划分为多个不同组,每个组具有多个基站,并且其中所述较长序列是组标识序列、且对于属于一个组的基站是公共的。
6.如权利要求4所述的方法,其中,所述码元进一步包括时间上早于所述小区标识序列的所述多个复制的循环前缀,其中所述循环前缀是所述小区标识序列的最后部分的复制。
7.如权利要求1所述的方法,其中,所述时间上晚于所述小区标识序列的位置处包括的码元进一步包括时间上早于所述序列的所述多个复制的循环前缀,其中所述循环前缀是所述序列的最后部分的复制。
8.如权利要求1所述的方法,其中,所述码元在时间上置于所述开始码元之后以及所述至少一个数据码元之前。
9.如权利要求1所述的方法,其中,所述时间上晚于所述小区标识序列的位置处包括的码元在时间上置于所述子帧的末尾作为后同步码。
10.如权利要求1所述的方法,进一步包括:
在时间上晚于具有所述小区标识序列的多个复制的所述码元的位置处包括较长序列的多个复制,其中所述较长序列在时间上长于所述小区标识序列,
其中,所述小区标识序列包括组标识序列,以在多个不同组中识别一组基站,以及
其中,所述较长序列包括子组识别序列,以在各组基站中识别基站子组。
11.如权利要求10所述的方法,进一步包括:
将所述小区标识序列划分为多个较短子序列;
在频域将所述较短子序列分配给不同的副载波作为不同的较短子序列载波集合;
将所述较长序列划分为多个较长子序列;
在频域将所述较长子序列分配给不同的副载波作为不同的较长子序列载波集合;以及
将所述不同的较短和较长子序列载波集合分配给所述基站中用于下行链路传输的两个或更多的不同天线。
12.一种用于无线通信的方法,包括:
控制移动站以检测从基站接收到的下行链路信号,其中所述下行链路信号包括:
小区识别序列,其作为从基站到移动站的下行链路信号的下行链路子帧在时间上的开始码元以及至少一部分前同步码;
至少一个数据码元,其位于所述下行链路信号的每个下行链路子帧中、在时间上晚于所述小区标识序列的位置处;以及
码元,其位于所述下行链路信号的每隔L的帧中的、在时间上晚于所述小区标识序列的位置处,所述码元包括时间上连续设置的序列的多个复制,其中,L是大于0的整数,所述小区标识序列对于所述移动站能够与之通信的至少一部分基站是公共的,
其中,所述小区标识序列是一组小区标识序列的其中之一,并且被指定为识别基站和所述基站的小区区段;
控制所述移动站以基于所述小区标识序列执行时间和频率上的同步;以及
控制所述移动站以执行所述小区标识序列与所述一组小区标识序列之间的相关操作,从而识别所述小区区段和所述基站。
13.如权利要求12所述的方法,其中,在时间上晚于所述小区标识序列的所述多个复制的位置处,所述码元进一步包括较长序列的多个复制,其中,所述较长序列在时间上长于所述小区标识序列,以及
所述方法进一步包括:
控制所述移动站以处理所述码元中的所述小区标识序列的所述多个复制,用于时间和频率上的粗略同步;以及
控制所述移动站以处理所述码元中的所述较长序列的所述多个复制,用于时间和频率上的精确同步。
14.如权利要求12所述的方法,其中,在时间上晚于所述小区标识序列的所述多个复制的位置处,所述码元进一步包括较长序列的多个复制,其中,所述较长序列在时间上长于所述小区标识序列,并且所述较长序列是组标识序列、且对于不同组的基站中的属于一个组的基站是公共的,
所述方法进一步包括:
控制所述移动站以处理所述码元中的所述小区标识序列的所述多个复制,以及识别发出所述下行链路信号的所述基站所属的组;以及
控制所述移动站以执行所述下行链路信号中的所述小区标识序列与仅用于所述识别的组的小区标识序列集的一部分之间的相关操作,而不执行所述下行链路信号中的所述小区标识序列与用于不同于所述识别的组的其它小区标识序列集之间的相关操作。
15.如权利要求12所述的方法,其中,所述下行链路信号进一步包括第二码元,所述第二码元位于在时间上晚于具有所述小区标识序列的所述多个复制的所述码元的位置处,并且所述第二码元包括较长序列的多个复制,其中,所述较长序列在时间上长于所述小区标识序列,
其中,所述小区标识序列包括组识别序列,以在多个不同组中识别一组基站,以及
其中,所述较长序列包括子组识别序列,以在各组基站中识别基站子组,
所述方法进一步包括:
控制所述移动站以处理所述码元中的所述小区标识序列的所述多个复制、以及识别发出所述下行链路信号的所述基站所属的组;
控制所述移动站以处理所述第二码元中的所述较长序列的所述多个复制、以及在所述识别的组内识别子组;以及
控制所述移动站以执行所述下行链路信号中的所述小区标识序列与仅用于所述识别的子组的所述小区标识序列集的一部分之间的相关操作,而不执行所述下行链路信号中的所述小区标识序列与不同于所述识别的子组的其它子组之间的相关操作,以及不执行所述下行链路信号中的所述小区标识序列与不同于所述识别的组的其它组的小区标识序列之间的相关操作。
16.如权利要求12所述的方法,其中,所述下行链路信号进一步包括第二码元,所述第二码元位于在时间上晚于具有所述小区标识序列的所述多个复制的所述码元的位置处,并且所述第二码元包括较长序列的多个复制,其中,所述较长序列在时间上长于所述小区标识序列,
其中,所述小区标识序列包括组识别序列,以在多个不同组中识别一组基站,以及
其中,所述较长序列包括子组识别序列,以在各组基站中识别基站子组,
所述方法进一步包括:
控制接收所述下行链路信号的移动站,以处理所述第二码元中的所述较长序列的所述多个复制,以及识别发出所述下行链路信号的所述基站所属的子组;以及
控制所述移动站,以执行所述下行链路信号中的所述小区标识序列与所有组中仅用于所述识别的子组的小区标识序列集的一部分之间的相关操作,而不执行所述下行链路信号中的所述小区标识序列与不同于所述识别的子组的其它子组的小区标识序列之间的相关操作。
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