CN101213807B

CN101213807B - 在正交频分复用（ofdm）中使循环前缀适应的和方法

Info

Publication number: CN101213807B
Application number: CN2006800239001A
Authority: CN
Inventors: K·C·赞吉
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: WO2007004031A1; KR20080044236A; DE112006001728B4; JP4919520B2; KR101257973B1; JP2008545313A; TWI376128B; DE112006001728T5; CN101213807A; TW200718119A; US20070002726A1

Abstract

一种在OFDM蜂窝通信网络中的小区中使循环前缀的长度适应时延扩展的***和方法。所述***确定网络中任何小区中的最长时延扩展，并且为小区确定时延扩展。如果小区的时延扩展等于所述最长时延扩展，则将小区的CP长度设置为等于或长于所述最长时延扩展的值。然而，如果小区的时延扩展比所述最长时延扩展短，则将小区的CP长度设置为等于或长于小区的时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值。广播单元通过下行链路同步信道(DSCH)并且使用等于或长于最长时延扩展的CP长度来广播小区的CP长度，以确保所有用户终端都能够接收到广播。

Description

在正交频分复用(OFDM)***中使循环前缀适应的***和方法

背景技术

本发明涉及蜂窝通信***。更特别地，而不是作为限制，本发明涉及一种在正交频分复用(OFDM)蜂窝通信***中使循环前缀的长度适应期望期的时延扩展(delay spread)的***和方法。

OFDM调制日益被考虑用于***(4G)蜂窝通信***的物理层。典型地，每个OFDM码元包括两部分：(1)有用部分，和(2)循环前缀(cyclic prefix CP)。CP是有用部分的最后“M”个采样的复制。CP不携带任何数据，但对于确保OFDM子载波不互相干扰是必须的。CP越长，OFDM码元在有用部分中能够携带的数据就越少。因此，非常期望的是将CP长度保持得尽可能短。然而，CP的长度必须至少与信道的时延扩展一样长。

在蜂窝通信***中，地理服务区域被划分为多个小区。每个小区包括接入点(AP)，所述接入点(AP)向在小区内运行的用户终端(UT)传送信息，并且接收来自UT的信息。在每个小区中，OFDM调制可以被用在AP和UT之间的下行链路上或者被用于UT和AP之间的上行链路上。每个小区中的时延扩展根据小区的几何条件(geometry)(例如反射物的数量、反射物之间的距离、每个反射物的吸收系数等)而变化。

为了确保在每个小区中CP的长度都长于时延扩展，已知的是在每个小区中使用相同长度的CP。然而，这样做时，CP的长度都必须被选择成比任何小区中最长的时延扩展都长。换句话说，针对所有小区中最坏情况下的时延扩展来选择CP长度。因为时延扩展从小区到小区是不同的，所以很多小区中的CP长度比时延扩展长很多。因此，在很多小区中都存在着不必要的开销，从而减少了能够在蜂窝***中传送的有用数据的量。

用于确保每个小区中CP的长度长于时延扩展的另一种已知方法是：对于每个AP确定其所属小区中的时延扩展，并且将其小区中的CP长度设置为长于所述确定的时延扩展的长度。这导致了每个小区中CP长度不同。这个方法的问题是进入指定小区的UT不知道在所述小区中使用的CP长度是多少。UT必须盲进入，并且在连接能够被建立之前执行长久的程序来确定CP长度。这就导致了在UT和AP能够开始传送有用数据之前有额外的时延(例如，UT和AP能够开始语音呼叫之前的时延)。

本领域需要的是一种克服现有技术的缺点且在OFDM蜂窝通信***中使循环前缀的长度适应预计的时延扩展的***和方法。本发明提供这样的***和方法。

发明内容

本发明提供了一种在OFDM蜂窝通信***中使循环前缀的长度适应期望的时延扩展的***和方法。另外，本发明以每个小区为基础来使CP适应，并且向在小区中运行的UT广播要在每个小区中使用的实际CP长度。

因此，在一个方面，本发明涉及一种在OFDM蜂窝通信***中使循环前缀的长度适应时延扩展的方法。本方法包括：确定最长时延扩展，所述最长时延扩展是蜂窝通信***内任何小区中的最长时延扩展；确定指定小区中的指定时延扩展；并且如果所述指定时延扩展等于所述最长时延扩展，则将所述指定小区中循环前缀的长度设置为等于或长于所述最长时延扩展的值。然而，如果所述指定时延扩展比所述最长时延扩展短，则所述方法就把所述指定小区中循环前缀的长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值。所述方法还可以包括：使用长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前缀来广播指定小区中的循环前缀的长度值。

在另一个方面，本发明涉及一种在OFDM蜂窝通信***中使循环前缀的长度适应时延扩展的方法，所述方法包括：确定蜂窝通信***中每个小区中的时延扩展的步骤；确定蜂窝通信***中任何小区中的最长时延扩展的步骤；和定义比所述最长时延扩展短的短循环前缀长度的步骤。所述方法还包括：对于指定小区，确定所述小区的时延扩展是否短于所述短循环前缀长度。如果所述小区的时延扩展比所述短循环前缀长度长，则将所述小区的循环前缀长度设置为等于或长于所述最长时延扩展的值。然而，如果所述小区的时延扩展比所述短循环前缀长度短，则将所述小区的循环前缀长度设置为等于所述短循环前缀长度的值。所述方法还可以包括：使用长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前缀来广播指定小区中的循环前缀长度的值。

在又一个方面，本发明涉及一种在OFDM蜂窝通信***的指定小区中的接入点中使循环前缀的长度适应时延扩展的***。所述***包括：时延扩展测量单元，用于确定指定小区中的指定时延扩展；通信装置，用于从网络接收网络中任何小区中的最长时延扩展的值；和循环前缀长度确定单元，适用于接收所述指定时延扩展和所述最长时延扩展的值，并且为所述指定小区确定循环前缀长度。所述确定单元适用于：如果所述指定时延扩展等于所述最长时延扩展，就将所述指定小区中循环前缀的长度设置为等于或者长于所述最长时延扩展的值。然而，如果所述指定时延扩展比所述最长时延扩展短，则所述确定单元就将所述指定小区中循环前缀的长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值。所述***还可以包括：广播单元，用于使用长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前缀来广播指定小区中的循环前缀的长度值。

附图说明

如下通过示出优选实施例，参考附图来对本发明的必要特征进行详细描述。

图1是图示本发明第一实施例的步骤的流程图；

图2是图示本发明第二实施例的步骤的流程图；

图3图示了用于小区中下行链路信道的OFDM码元(symbol)，所述小区具有长的时延扩展；

图4图示了根据本发明的用于小区中下行链路信道的OFDM码元，所述小区具有短的时延扩展和经适配的缩短的循环前缀；和

图5是本发明***的简化框图。

详细描述

本发明提供一种在OFDM蜂窝通信***中使循环前缀的长度适应期望的时延扩展的方法。另外，本发明以每个小区为基础来使CP适应，并且向在该小区中运行的UT广播要在每个小区中使用的实际CP长度。

在蜂窝***中，典型地，每个小区的AP在下行链路同步信道(DSCH)上传送接入信息。所述接入信息可以包括诸如AP身份标识(identity)、同步定时信息、频率校正等之类的信息。每个UT都在试图与AP通信之前从DSCH读取接入信息。

在本发明中，每个小区中的AP在DSCH上传送正在所述小区中使用的CP的长度。由于时延扩展是每个小区几何条件的函数，并且每个小区的几何条件通常是固定的，所以每个AP都能够选择稍长于或等于AP的小区中的时延扩展的适宜的CP长度。为了确保所有UT都能够在DSCH上读取所述信息，用于DSCH广播的CP长度被设置为等于任何小区中的最长时延扩展的固定长度。因此，使用最坏情况下的CP长度来向UT通知正在每个小区中使用的较短的CP长度。

图1是图示本发明第一实施例的步骤的流程图。在步骤11，确定网络中的任何小区中的最长时延扩展。在步骤12，把用于DSCH广播的CP长度设置为等于任何小区中的最长时延扩展的固定长度。在步骤13，每个AP都确定AP的小区的时延扩展。在步骤14，然后，每个AP选择稍长于或等于AP的小区中的时延扩展的适宜的CP长度。在步骤15，每个小区中的AP在DSCH上传送正在这个小区中使用的CP长度。为了确保所有UT都能够在DSCH上读取所述信息，把用于DSCH广播的CP长度设置为等于任何小区中的最长时延扩展的固定长度。

图2是图示本发明第二实施例的步骤的流程图。所述实施例为具有长时延扩展的小区使用长CP长度，并且为具有短时延扩展的小区使用短CP长度。在步骤21，确定网络中任何小区中的最长时延扩展。在步骤22，定义短CP长度。短CP长度可以被定义成使得网络中预定比例的小区能够为OFDM码元使用短CP长度，这些预定比例的小区具有比短CP长度更短的时延扩展。例如，如果希望网络中50％的小区使用短CP长度，并且网络中50％的小区具有短于500个采样的时延扩展，那么可以将短CP长度设置为500个采样。

在步骤23，定义长CP长度。长CP长度等于或长于任何小区中的最长时延扩展。例如，如果任何小区中的最长时延扩展是1012个采样，那么可以把长CP长度设置为1012个采样。在步骤24，确定指定小区中的时延扩展是否比短CP长度更短。如果不是，那么过程移动到步骤25，在步骤25，把指定小区中的CP长度设置为等于长CP长度。然而，如果指定小区中的时延扩展比短CP长度更短，那么过程移动到步骤26，在步骤26，把指定小区中的CP长度设置为等于短CP长度。在步骤27，用于指定小区的AP使用用于广播的长CP长度在DSCH上广播所选择的CP长度。

图3和4图示了用于小区中下行链路信道的OFDM码元，其中已经根据图2的实施例对所述码元进行了适配。在这两个图中都假设每个OFDM码元包括Q＝4596个采样，并且任何小区中的最长时延扩展短于或等于1012个采样。因此，在这两个图中都将DSCH的CP长度设置为1012个采样。在图3所示的例子中，小区具有长于短CP长度的时延扩展(即，比500个采样长)。因此，在数据信道上为CP使用长CP长度(即，1012个采样)。

在图4所示的例子中，小区具有比短CP长度短的时延扩展(即，比500个采样短)。因此，在数据信道上为CP使用短CP长度(即，500个采样)。因而，就能够携带额外的有用数据。如上所述，DSCH总是使用等于或长于任何小区中的最长时延扩展的CP长度(即，1012个采样)。

在那些期望时延扩展长于500个采样的小区中，DSCH的有用部分是长度为7*512的、来自序列集合{A(j):j＝1，...，J}的序列A(i)。类似地，数据信道的有用部分长度为7*512。在那些期望时延扩展短于500个采样的小区中，DSCH的有用部分是长度也为7*512的、来自序列集合{B0):j＝1，...，J}的序列B(i)。在这些小区中，数据信道的有用部分长度为8*512。

如上所述，在图3和4中，无论CP长度为多少，每个OFDM码元中的采样的总数都被固定为Q＝4596个采样。如果用M1指代1012个采样，用M2指代500个采样，那么每个OFDM码元的有用部分的长度是Q-M1或者Q-M2个采样。为了解调OFDM码元，接收机常常采用大小等于OFDM码元的有用部分长度的离散傅立叶变换(DFT)。所期望的是对DFT的长度进行设置以使DFT能够被高效地计算。在所示的示例性情形下，所期望的是确保(Q-M1)-点DFT和(Q-M2)-点DFT能够被高效地计算。典型地，使用混合基数技术能够高效的计算可表达为小素数乘积的DFT长度。在图1中，数据信道中的DFT的长度是7*512；因此，能够使用基数为2和基数为7的快速傅里叶变换(FFT)来高效地计算这些DFT。在图2中，数据信道中的DFT长度是8*512＝4096；因此可以使用基数为2的FFT来高效地计算这些DFT。

为了便于说明，图2-4所示的实施例仅仅使用两个可选的CP长度。然而，应当理解，通过定义附加的CP长度以供AP在它们各自的小区中使用可以达到更好的颗粒度。例如，可以以每100个采样定义CP长度，以致于例如，可以在时延扩展大于500个采样而小于600个采样的小区中使用长度为600的CP。可替换地，如第一实施例中所描述的，每个AP可以将其小区内的CP长度设置为等于或长于所述小区的所测得的时延扩展的任意长度。

图5是本发明***的简化框图。在一个实施例中，所述***在OFDM蜂窝通信网络中的指定小区的接入点(AP)31中实现。所述***还可以在网络控制节点中实现，所述节点为每个小区确定循环前缀的长度并且向每个小区中的AP通知要使用的循环前缀长度是多少。时延扩展测量单元32确定AP的小区中的小区时延扩展33。小区时延扩展被发送给CP长度确定单元34。CP长度确定单元还从网络控制节点35接收网络中任何小区中的最长时延扩展36的值。CP长度确定单元为AP的小区确定小区CP长度37，并且向广播单元38提供所述小区的CP长度。广播单元通过DSCH 39向UT 40广播小区的CP长度。DSCH使用长度等于或长于最长时延扩展的CP，来确保所有UT都能够接收到广播。

如果小区时延扩展33等于最长时延扩展，则CP长度确定单元34就将小区的CP长度37设置为等于或长于最长时延扩展36的值。然而，如果小区时延扩展33比最长时延扩展36短，则所述确定单元就将小区的CP长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值。

虽然本发明的优选实施例已经在附图中示出并且在上述详细说明中进行了描述，但是应当理解的是本发明并不局限于所公开的实施例，而是能够在不脱离本发明的范围的情况下进行很多重新配置、修改和替换。本说明书旨在包括落入由以下权利要求所定义的本发明的范围内的任何修改。

Claims

1.一种在正交频分复用(OFDM)蜂窝通信***中使循环前缀的长度适应时延扩展的方法，所述方法包括：

确定最长时延扩展，所述最长时延扩展是所述蜂窝通信***中任何小区中的最长时延扩展；

确定指定小区中的指定时延扩展，其中所述时延扩展是每个小区的几何条件的函数；

如果所述指定时延扩展等于所述最长时延扩展，则将所述指定小区中的循环前缀的长度设置为等于或长于所述最长时延扩展的值；

如果所述指定时延扩展比所述最长时延扩展短，则将所述指定小区中的循环前缀的长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值，以及

从所述指定小区中的接入点广播所述指定小区中循环前缀的长度值。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述广播步骤包括使用同步信道和使用长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前缀来广播所述指定小区中循环前缀的长度值。

3.一种在正交频分复用(OFDM)蜂窝通信网络中的指定小区中使循环前缀长度适应时延扩展的***，所述***包括：

时延扩展测量单元，用于确定指定小区中的指定时延扩展，其中所述时延扩展是每个小区的几何条件的函数；

通信装置，用于从网络接收网络中任何小区的最长时延扩展的值；

循环前缀长度确定单元，适用于接收所述指定时延扩展和所述最长时延扩展的值，并且为所述指定小区确定循环前缀长度，其中所述确定单元适用于：

如果所述指定时延扩展等于所述最长时延扩展，则将所述指定小区中的循环前缀长度设置为等于或者长于所述最长时延扩展的值；和

如果所述指定时延扩展比所述最长时延扩展短，则将所述指定小区中的循环前缀长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值；以及

广播单元，用于在所述指定小区中广播所述指定小区中的循环前缀长度的值。

4.如权利要求3所述的***，其中所述***在网络控制节点中实现。

5.如权利要求3所述的***，其中所述***在所述指定小区中的接入点中实现。

6.如权利要求3所述的***，其中所述广播单元适用于使用同步信道和使用长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前缀来广播所述指定小区中循环前缀的长度值。