CN101228727B - 基站、移动台以及方法 - Google Patents

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Abstract

基站使用两个以上的频带的任意一个与移动台进行OFDM方式的通信。基站具有用包含第1频带(20MHz)的光栅上的中心频率(fA)且为第2频带(端部的5MHz)的频带宽度以上的频带发送同步信道以及控制信道的部件。控制信道包含用于确定所述第2频带的中心频率(f’A)的中心频率信息。移动台在包含光栅上的中心频率的频带中获得了中心频率信息之后，转移到所希望的频带，所以能够连接到期望的频带而不用搜索不在光栅上的频率。

Description

基站、移动台以及方法
技术领域
本发明一般与无线通信的技术领域相关联，特别涉及可在多个频带使用的基站、移动台以及方法。
背景技术
在有关宽带码分多址(W-CDMA)方式或者GSM方式等的现有通信***中，通信中所使用的频带的中心频率被规定成与被称为光栅或者频率光栅(raster)的规定的频率一致。频率光栅例如每200kHz排列在频率轴上。所以，移动台按顺序在频率轴上搜索频率光栅(通过每200kHz搜索)，从而确定操作的中心频率，并可连接到下行链路。关于下行链路的小区搜索，记载于非专利文献1、2。
非专利文献1：3GPP、TS25.101、“User Equipment(UE)radio transmissionand reception(FDD)”、pp.12-14
非专利文献2：立川敬二、“W-CDMA移動通信方式”、丸善株式会社、pp.35-45
发明内容
发明要解决的课题
但是，在研究着使用多个宽窄频带的正交频分复用(OFDM)方式的无线通信***。之所以采用OFDM方式，是因为其具有能够有效地抑制多路径传播干扰和码元间干扰等优点。在这样的无线通信***中，考虑了例如20MHz这样的宽带和其一部分频带(例如5MHz)根据移动台的装置结构、基站的装置结构以及应用等而被分开使用，从而不同的操作者可提供服务。
图1是示意性地表示具有多个频带宽度的与OFDM方式的无线通信***相关的频谱。在小区A，无论是20MHz的宽频带宽度，还是5MHz的窄频带宽度，都分别进行OFDM方式的通信。5MHz的窄频带宽度在频率轴上位于20MHz的宽频带宽度的右端。在与小区A分开的小区B，也用5MHz的频带宽度进行OFDM方式的通信。小区B中的频带在频率轴上位于与小区A的20MHz的频带分离的位置。如上述那样，在频率轴上，每一定间隔设定频率光栅。在图示的例子中，以左侧的XHz为起点，每ΔrasterHz设定频率光栅。小区A的20MHz的频带的中心频率fA位于频率光栅X+2Δraster上。小区B的5MHz的频带的中心频率fB位于频率光栅X+5Δraster上。
另一方面，由于副载波间隔与频率光栅没有关系地被规定，所以频率光栅的间隔并不限于为副载波间隔的整数倍。所以，预测宽带20MHz的频带的中心频率fA即便是位于光栅上，其一部分的5MHz的频带的中心频率fA’不总是位于光栅上。因此，可能担心这样的问题，即在小区A要使用5MHz的频带的移动台用于连接到下行链路的步骤和搜索中心频率所需要的处理会复杂。
本发明的课题在于提供一种基站、移动台以及方法，在用两个以上的频带内的任意的频带进行OFDM方式的通信的移动通信***中，容易进行向下行链路信号的连接。
用于解决课题的手段
在本发明中，使用这样的基站，即使用两个以上的频带的任意一个与移动台进行OFDM方式的通信。基站具有用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带发送同步信道以及控制信道的部件。控制信道包含用于确定所述第2频带的中心频率的中心频率信息。
本发明的由基站使用的方法，该基站在使用两个以上的频带的任意一个与移动台进行正交频分复用(OFDM)方式的通信，其特征在于，
用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带发送以及控制信道，
该控制信道包含了确定所述第2频带的中心频率的中心频率信息。
本发明的基站，使用两个以上的频带的任意一个与移动台进行正交频分复用(OFDM)方式的通信，其特征在于：
具有用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带发送同步信道以及控制信道的部件，
所述控制信道包含用于确定所述第2频带的中心频率的中心频率信息。
本发明的移动台，其特征在于，包括：
接收使用两个以上的频带的任意一个所传输的下行链路信号的部件；
检测同步信道以及控制信道的部件，该同步信道以及控制信道用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带从基站发送；
从所述控制信道提取中心频率信息的部件；以及
根据所述中心频率信息，变更进行信号接收的频带的部件，
所述中心频率信息用于确定基站指示的第2频带的中心频率，以使该移动台用于通信中。
本发明的在移动台使用的方法，其特征在于，
接收使用两个以上的频带的任意一个所传输的下行链路信号，
检测同步信道以及控制信道，该同步信道以及控制信道用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带从基站发送，
从所述控制信道提取中心频率信息，
根据所述中心频率信息，变更进行信号接收的频带，
所述中心频率信息用于确定基站指示的第2频带的中心频率，以使移动台用于通信中。
发明的效果
根据本发明，在用两个以上的频带内的任意的频带进行OFDM方式的通信的移动通信***中，容易进行向下行链路信号的连接。
附图说明
图1示意性地表示具有多个频带宽度的有关OFDM方式的无线通信***的频谱。
图2表示本发明的一实施例的发送机的方框图。
图3表示本发明的一实施例的接收机的方框图。
图4是表示同步信道的映射例的图。
图5是表示检测频带的中心的原理的图。
图6是表示控制信道的结构例的图。
图7A是表示本发明的一实施例的动作的流程的图。
图7B是在频率轴上表示本发明的一实施例的动作的图。
图8是表示本发明的一实施例的发送机的方框图。
图9是表示本发明的一实施例的接收机的方框图。
图10是表示检测频带的中心的原理的图。
图11是表示同步信道的其它的映射例的图。
图12是表示同步信道的其它的映射例的图。
图13是表示同步信道的其它的映射例的图。
图14是表示同步信道的其它的映射例的图。
图15是表示控制信道的其它的结构例的图。
图16是表示与控制信道相乘的扰频码的一例的图。
图17是表示与控制信道相乘的扰频码的一例的图。
图18是表示控制信道的结构例的图。
图19是表示控制信道的其它的结构例的图。
图20是表示控制信道的其它的结构例的图。
标号说明
MUX复用单元
FFT快速傅立叶变换单元
IFFT快速傅立叶反变换单元
GI保护间隔***单元或者除去单元
RF无线单元
具体实施方式
在本发明的一实施方式中，用包含第1频带(20MHz)的光栅上的中心频率fA且为第2频带(端部的5MHz)的频带宽度以上的频带，同步信道被从基站发送到移动台。在其中心附近的频带，包含用于确定第2频带的中心频率fA’的中心频率信息的控制信道被从基站发送到移动台。移动台用包含光栅上的中心频率的频带获得了中心频率信息以后，转移至期望的频带，所以能够连接到期望的频带而不搜索未处于光栅上的频率。
同步信道以及控制信道也可以用包含第1频带的光栅上的中心频率且与所述第2频带的频带宽度相等的频带发送。由此，无论使用的频带宽度如何，移动台都能够公平地连接到下行链路。同步信道以及/或者控制信道也可以用第1频带的整个频带发送。由此，可以对应于通信所使用的频带宽度，将不同的信息包含在控制信道中。
同步信道也可以按比副载波间隔更宽的间隔映射到频率方向。未被映射同步信道的副载波可以分配其它的信息，所以能够提高信息的传输效率。
控制信道也可以以被二维扰频码编码，该二维扰频码为在经过第1频带以及一个以上的规定的发送时间间隔而被映射的二维扰频码当中、被映射到包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带的二维扰频码。由此，移动台在确立了同步之后不用切换扰频码而可以将控制信道解调。
用包含第1频带的光栅上的中心频率且与第2频带的频带宽度相等的频带所发送的基本控制信息也可以包含使用哪个频带的移动台都共用的控制信息，用第2频带以外的第3频带所传输的控制信息也可以包含使用所述第3频带的移动台所固有的控制信息。
本发明的一实施方式的移动台具有：将使用两个以上的频带的任意一个所传输的下行链路信号接收的部件；检测用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带、从基站所发送的同步信道以及控制信道的部件；从所述控制信道提取用于确定所述第2频带的中心频率的中心频率信息的部件；以及根据所述中心频率信息而变更进行信号接收的频带的部件。
实施例1
图2示意性地表示本发明的一实施例的发送机。发送机一般设置在基站。发送机包括：复用单元(MUX)，将发送数据和同步图案进行复用；IFFT单元，对被复用后的数据进行快速傅立叶反变换；保护间隔赋予单元(GI)，对傅立叶反变换后的、已以OFDM方式调制的信号附加保护间隔，并且输出要进行发送的码元；无线单元(RF)，将要进行发送的码元的信号形式变换成用于以无线频率发送的信号形式。
图3表示本发明的一实施例的接收机的方框图。接收机典型地设置在移动台中。接收机具有：无线单元(RF)，将由天线接收到的信号变换成数字形式的码元；保护间隔除去单元(GI)，从码元中除去保护间隔并输出有效码元；IFFT单元，对有效码元的数据进行快速傅立叶变换并进行OFDM方式的解调；以及相关检测单元，计算OFDM方式的解调后的数据和规定的同步图案之间的相关，并检测相关峰值。
图4表示由图2的复用单元进行复用的同步信道的映射例。基站以及移动台可以用各种宽窄频带的任意一个进行通信，在图示的例子中，表示在通信中使用20MHz、10MHz、5MHz时的同步信道的映射例。在基站使用20MHz的频带宽度的情况下，基站的发送机对所有副载波映射同步信道的数据。为简明起见，在20MHz中仅描绘了40个副载波，但是实际上存在多个副载波。图中1～40的编号表示编码的相位。在同步信道以d1、d2、......d40的数据序列来表现任意的同步图案(pattern)的情况下，该数据序列排列于频率轴方向并被映射到各副载波。图中以方形所包围的数字“1”、“2”、......相当于上述的d1、d2、......。
在基站利用20MHz的频带，移动台也利用相同的20MHz的频带的情况下，移动台通过小区搜索能够容易地发现该20MHz的频带的中心频率，连接到下行链路，并能够进行以后的通信。在移动台使用与20MHz的频带的中心频率不同的5MHz的频带的情况下，进行以下这样的动作。移动台对图3的相关检测单元提供d16、d17、......d25的同步图案。于是，如图5所示，移动台可以检测出20MHz的频带的中心频率fA。在相关检测单元，在接收信号和同步信道的复本d16、d17、......d25之间也错开相位，同时进行相关计算，检测相关值为峰值的频率。在相关计算中，即使错开一个副载波，相关值也会变小，可以正确地检测频带的中心。作为同步图案，也可以使用PN码序列、金色码(gold code)序列等其它的各种各样的序列。这是因为通过进行相关计算，获得某些峰值，确定其位置即可。
在下面的例子中，在利用5MHz的频带的移动台所属的小区中，准备了20MHz、10MHz以及5MHz的频带宽度，移动台可以使用其任意一个。基站除了如图4(1)所示在整个副载波映射同步信道并发送之外，还如图6所示，在以中心频率fA为中心的5MHz的频带，发送面向所有用户的控制信息(公共控制信道)。如与图5关联地说明的那样，利用5MHz的频带的移动台也能够检测中心频率fA，并能够将用以频率fA为中心的5MHz的频带所传输的控制信道适当地进行解调。在该公共控制信道中包含了中心频率信息，该中心频率信息能够确定使用了20MHz的频带的一部分的5MHz的频带的中心频率fA’(通常不在光栅上)的位置。中心频率信息也可以包含表示了例如频率fA’距离光栅上的频率fA何种程度的信息。移动台将公共控制信道进行解调，并读取中心频率信息，调整(图3的RF单元这样的)无线单元内的频率合成器(synthesizer)，使移动台接收的5MHz的频带的中心与频率fA’一致。以后，移动台可以使用20MHz的频带的右端的5MHz而进行数据信道等通信。
图7A表示本发明的一实施例的动作的流程图，图7B示意性地表示在该流程中移动台连接到下行链路的情况。参照两图的同时说明动作例。用包含20MHz的频带的中心频率的5MHz的频带(中央频带)，控制信道以及同步信道从基站被发送。无论移动台在业务量数据的通信上要使用的频带宽度如何(5MHz、10MHz、20MHz)，该控制信道以及同步信道都被设定成哪个移动台都共用的图案。在步骤1中，从基站发送同步以及控制信道，移动台通过进行小区搜索而接收同步信道并取得同步。在步骤2中，移动台接收控制信道并进行解调，读取频率信息。频率信息中包含与分配到该移动台的频带相关的信息(中央频带以及被允许使用的频带(使用允许频带)间的偏移量等)。在频率信息中也可以包含表示了该小区的频带宽度为20MHz的基站信息(不是必须的)。在步骤3中，移动台对由控制信道所通知的被允许使用的频带调整接收信号的频率，并变更进行通信的频带。以后，移动台使用允许频带(例如具有5MHz的频带宽度)开始数据通信。如上述那样，中央频带的中心频率fA虽然位于光栅上，但是并不限于使用允许频带的中心频率fA’位于光栅上。所以，没有上述的频率信息，移动台不容易进行使用允许频带的中心频率的检测。由于无论是哪个移动台都能够容易地检测中央频带的光栅上的中心频率，并将控制信道解调，所以，移动台能够容易地将通信的中心频率转移到不在光栅上的期望的频率。
如图7所示，利用5MHz的移动台首先检测20MHz的频带的中心频率fA，并接收用中心的5MHz的频带所传输的公共控制信道。基站将那样的控制信道准备为发送数据，并且需要与同步信道一起发送到下属的移动台。移动台根据控制信道的指示内容，移动到被允许使用的右端的5MHz的频带。以后，用移动后的频带进行通信。
另外，在图2、3的例子中，在频域对同步信道进行复用以及分离，但是如图8、9所示，也可以在时域进行复用以及分离。这是因为移动台能够检测20MHz的频带的中心并能够将控制信道解调即可。
实施例2
图10也表示同步信道的映射例。但是，在图10的例子中，基站仅能够在5MHz的频带进行通信，而移动台具有可以使用20MHz的频带的性能。此时，移动台不能进行使用20MHz的整个频带的通信。基站如图4的(3)所示，将作为总共40个的数据序列的一部分的d16、d17、......d25这样的10个数据序列作为同步信道的图案发送到下属的移动台。移动台准备图4的(1)所示的d1、d2、......d40这样的总共40个数据序列，计算其与接收信号之间的相关，并检测峰值的位置。如图10所示，移动台检测5MHz的频带的中心频率fA而确保同步，并接收用该频带所发送的控制信道，而且，基站能够获知仅能够用5MHz进行通信的情况。
基站用哪个频带进行通信既可以由下行的控制信道报告，也可以如以下的例子说明那样在移动台进行判断。作为一例，移动台如图10所示导出3种相关值。第1相关值为与中心附近的数据序列d16～d25相关的相关值，第2相关值为与除了中心附近的数据序列d16～d25之外还考虑了其两侧的数据序列d11～d30相关的相关值，第3相关值为与经过整个频带的数据序列d1～d40相关的相关值。例如，如上述的例子那样，假设基站仅用5MHz的频带发送同步信道，则第1、第2以及第3相关值都表示大小相等的峰值。但是，如果基站如图4的(2)所示，用10MHz的频带发送同步信道，则第1相关值小于第2相关值，第2相关值和第3相关值为相同程度大小。这是因为较长的数据序列的相关值提供较大的峰值。进而，如果基站用20MHz的整个频带发送同步信道，则按照第1、第2、第3相关值的顺序可以获得大的相关值。所以，通过计算第1至第3相关值，并比较它们的大小，就能够确定基站的频带。
实施例3
图11表示同步信道的其它映射例。只要移动台能够确保同步，同步信道就不一定要被***到所使用的频带的整个频带。在图示的例子中，同步信道以每两个副载波间歇地***到频率轴方向。另外，同步信道不仅是频率轴方向，如图12所示，也可以***到时间轴方向。无论如何，由于能够对未***同步信道的副载波映射其它的信号，所以将同步信道的映射量抑制到最小限度，从而能够提高信息传输效率。
如上述那样，根据在小区所支持的频带宽度，同步信道的映射图案可以不同，并且如图13所示那样，无论移动台用哪个频带进行通信，都可以用中心附近相同的频带宽度发送同步信道。此时，如图10说明那样，或许难以在移动台判断基站的频带。但是，无论所使用的频带宽度如何，从公平地进行小区的检测精度等观点来看，优选共用被***同步信道的频带。
图14表示在使用5MHz以上的频带的情况下，用5MHz发送同步信道，并且在使用小于5MHz的频带的情况下，根据频带宽度而同步信道的映射不同的例子。在可使用的频带有显著的宽窄这种情况下，会顾虑如果寻求小区检测精度的公平性，则不会充分地获得在使用宽带的情况下的小区检测精度。在宽带的情况下的同步信道结构是最佳的，所以会有很大不同。此时，通过图14所示来进行，能够顾及到小区的检测精度以及公平性双方。
实施例4
图15表示与图6所示的公共控制信道不同的公共控制信道的结构。在图15的结构例中，在中心的5MHz的第1频带中，包含面向所有用户的控制信息、和面向使用5MHz的频带的用户的控制信息。在后者的控制信息中包含表示了中心频率fA和使用的频带的中心频率fA’之间的关系等的中心频率信息。在第1频带的两侧各自为2.5MHz的第2频带中，传输面向所用用户的控制信息的冗余信息、和面向使用10MHz的频带的用户的控制信息。前者的冗余信息由冗余比特表现，所述冗余比特根据对控制信息实施的纠错编码的各种算法而导出。后者的控制信息包含了使用10MHz的频带的用户使用的中心频率信息。在该第2频带的再两侧的第3频带，传输面向所有用户的控制信息的冗余信息、和面向使用10MHz的频带的用户的控制信息。与用户使用的频带一致，通过将控制信息等分散来传输，从而能够根据例如移动台的等级而改变控制信道的传输内容。
实施例5
除了同步信道之外，还可以对从基站所发送的控制信道和数据信道适用基站固有的扰频码。此时，如果对通信所使用的每个频带宽度完全独立地设定扰频码，则在同步确立后，移动台用于将控制信道解码的处理会复杂。在本实施例中，使用以规定的期间以及20MHz的整个频带所定义的全部或者一部分二维码来决定扰频码。
图16表示一例与控制信道等相乘的扰频码的图。在图示的例子中，首先规定经过频率方向的40个副载波以及时间方向的8码元的二维码。相邻的码元为频率轴方向的相位相互仅错开一个副载波的关系。在基站使用20MHz的整个频带来发送控制信道等的情况下，这些所有的扰频码与控制信道相乘并发送。在基站仅使用5MHz的频带的情况下，使用被映射到包含中心频率fA的5MHz的频带的扰频码。在基站仅使用10MHz的频带的情况下，使用被映射到包含中心频率fA的10MHz的频带的扰频码。因此，移动台在同步确立后不切换扰频码就能够将控制信道解调，并能够容易地连接到下行链路。
经过20MHz的整个频带以及8码元的二维码也可以不是图16所示那样的反复图案。图17表示不是反复图案而以一连串的数据序列来准备二维码的情况。即使使用这样的二维码，也能获得与上述同样的效果。
实施例6
在第1实施例等中，移动台的使用频带的最小宽度为5MHz，同步信道以及控制信道用5MHz的中央频带进行传输。但是，也可以用5MHz以外的频带宽度传输同步信道以及控制信道。在图18所示的例子中，表示移动台可使用的频带为1.25MHz、中央频带为1.25MHz的情况。图19虽然与第4实施例的图15一样，但是不同方面是中央的最小频带宽度为1.25MHz。进而，组合图18以及图19所示的结构例，如图20所示，也可以用1.25MHz的频带以及中央的5MHz的频带传输控制信道。由此，对于利用5MHz以上的频带宽度的用户，带来宽带化的好处(控制信道的高质量化等)，同时也可以顾及到移动台间的公平性。
以上，说明了本发明的优选的实施例，但是本发明并不限定于此，在本发明的宗旨的范围内，可以进行各种变形以及变更。为说明方便，本发明分成几个实施例进行说明，但是各个实施例的划分在本发明中并非本质，可以根据需要使用一个以上的实施例。
本国际申请要求基于2005年6月14日提出的日本专利申请第2005-174399号的优先权，其全部内容引入到本国际申请。

Claims (10)

1.一种由基站使用的方法，该基站在使用两个以上的频带的任意一个与移动台进行正交频分复用(OFDM)方式的通信，其特征在于，
用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带发送以及控制信道，
该控制信道包含了确定所述第2频带的中心频率的中心频率信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
同步信道以及控制信道用包含所述第1频带的光栅上的中心频率且与所述第2频带的频带宽度相等的频带被发送。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
同步信道用所述第1频带整个频带被发送。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
同步信道以宽于副载波间隔的间隔被映射到频率方向。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
控制信道用二维扰频码被编码，所述二维扰频码为在经过第1频带以及一个以上的规定的发送时间间隔而被映射的二维扰频码当中、映射到包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带的二维扰频码。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
用包含第1频带的光栅上的中心频率且与第2频带的频带宽度相等的频带发送基本控制信息，该基本控制信息包含对于使用哪个频带的移动台都共用的控制信息，
用所述第2频带以外的第3频带所传输的控制信息，包含对使用所述第3频带的移动台特定的控制信息。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
包含所述光栅上的中心频带的规定的频带宽度内映射同步信道以及扰频码，该同步信道以及扰频码是对用不同的频带宽度进行通信的移动台共用的图案。
8.一种基站，使用两个以上的频带的任意一个与移动台进行正交频分复用(OFDM)方式的通信，其特征在于：
具有用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带发送同步信道以及控制信道的部件，
所述控制信道包含用于确定所述第2频带的中心频率的中心频率信息。
9.一种移动台，其特征在于，包括：
接收使用两个以上的频带的任意一个所传输的下行链路信号的部件；
检测同步信道以及控制信道的部件，该同步信道以及控制信道用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带从基站发送；
从所述控制信道提取中心频率信息的部件；以及
根据所述中心频率信息，变更进行信号接收的频带的部件，
所述中心频率信息用于确定基站指示的第2频带的中心频率，以使该移动台用于通信中。
10.一种在移动台使用的方法，其特征在于，
接收使用两个以上的频带的任意一个所传输的下行链路信号，
检测同步信道以及控制信道，该同步信道以及控制信道用包含第1频带的光栅上的中心频率且为第2频带的频带宽度以上的频带从基站发送，
从所述控制信道提取中心频率信息，
根据所述中心频率信息，变更进行信号接收的频带，
所述中心频率信息用于确定基站指示的第2频带的中心频率，以使移动台用于通信中。
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