專利名稱：用于在ofdma系統(tǒng)中的同步信道的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及無線通信系統(tǒng)，并且具體涉及用于在正交頻分多址接入 (OFDMA)系統(tǒng)中的同步信道的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在包含多個基站或小區(qū)的無線通信系統(tǒng)中，無線通信設(shè)備的初始任務(wù)是識別和捕獲從小區(qū)發(fā)射的信號。另一主要任務(wù)是搜索小區(qū)以確定哪個小區(qū)最適于與之建立通信。隨著信令系統(tǒng)發(fā)展得越來越復(fù)雜，這些重要的任務(wù)變得更困難和更耗時。最近，提出了正交頻分多址接入(OFDMA)信令系統(tǒng)。OFDMA系統(tǒng)被設(shè)計成工作在不同帶寬中的可擴展帶寬系統(tǒng)。 另外，OFDMA系統(tǒng)使用多載波調(diào)制方法，該多載波調(diào)制方法可能具有在較窄頻率范圍(例如，5MHz)之內(nèi)的數(shù)百個子載波。盡管OFDMA系統(tǒng)的可擴展性有利于這類系統(tǒng)的引入和擴展，但為了快速激活和從小區(qū)到小區(qū)的平滑切換，OFDMA系統(tǒng)的復(fù)雜性必須允許OFDMA無線通信設(shè)備及時地進行信號捕獲。同步信道被提供用來初始信號捕獲和小區(qū)搜索。但是，隨著小區(qū)站點數(shù)量的增加以及OFDMA系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，同步信道信號必須包括越來越多的信息。為快速和可靠接收而將信號分割為序列元素減輕了一些問題，但是序列元素自身必須每個都攜帶序列索引信息。所以，所需的是用于在OFDMA系統(tǒng)中生成和處理包括多個序列元素的改進的同步信道的方法和裝置。另外，結(jié)合附圖和本發(fā)明的背景技術(shù)，從本發(fā)明的以下詳細(xì)說明和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其他期望的特征和屬性將變得顯而易見。


以下將結(jié)合附圖描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記指示相同的元素，并且圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的無線通信系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的正交頻域多址接入(OFDMA)信號的幀結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明替代實施例的OFDMA信號的幀結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的信號信道帶寬占用的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的同步信道的資源塊映射的示意圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明實施例的同步信道序列分配的示意圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明替代實施例的同步信道序列分配的示意圖；圖6C是根據(jù)本發(fā)明另一替代實施例的同步信道序列分配的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的、同步信道信號的子載波映射的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的、圖1的通信系統(tǒng)的基站的框圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的、圖8的基站的基站同步信道信令的流程圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的、圖1的通信系統(tǒng)的無線通信設(shè)備的框圖；并且圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的、圖10的無線通信設(shè)備的初始激活和小區(qū)搜索的流程圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種在無線通信系統(tǒng)中的方法，包括發(fā)射正交頻域多址接入(OFDMA)信號的步驟，該OFDMA信號包括在OFDMA信號帶寬的局限部分之內(nèi)發(fā)射的同步信道信號，該同步信道信號在帶寬的局限部分之內(nèi)具有預(yù)定的時域?qū)ΨQ性，并且包括用于提供至少部分小區(qū)標(biāo)識信息的信息。另外，一種根據(jù)本發(fā)明實施例的無線通信系統(tǒng)中的方法，包括發(fā)射包括同步信道信號的OFDMA信號的步驟，該同步信道信號包括多個同步信道信號序列元素，并且該OFDMA信號包括多個子載波以及多個OFDMA碼元周期，其中多個同步信道信號序列元素分布于多個子載波和/或諸如多個OFDMA碼元周期的多個時間間隔之中。并且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種用于接收OFDMA信號的方法包括以下步驟隔離包括同步信道信號的OFDMA信號的帶寬的一部分，檢測同步信道在OFDMA信號的該部分帶寬內(nèi)的位置，以及對同步通道信號進行解碼以從中導(dǎo)出至少部分小區(qū)標(biāo)識信息。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的正交頻分多址接入(OFDMA)無線通信系統(tǒng)100包括多個基站110和無線通信設(shè)備120。多個基站110經(jīng)由用于無線通信的多個子載波上的 OFDMA射頻(RF)信號來與無線通信設(shè)備120進行通信。與多個基站110之中的每個相關(guān)聯(lián)的是覆蓋區(qū)域125，其中無線通信設(shè)備120可從多個基站110之中的一個或多個接收OFDMA 信號，并向其發(fā)射OFDMA信號。無線通信設(shè)備120將典型地從具有最強信號強度或其他優(yōu)選信號特征的基站接收信令和其他消息，以使得特定的基站110是對于特定無線通信設(shè)備 120的“最佳服務(wù)器”。多個基站110耦合到用于集中控制OFDMA無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制器130。OFDMA無線通信系統(tǒng)是多載波調(diào)制方案，該方案已被提議為目前廣域碼分多址接入(WCDMA)無線通信系統(tǒng)的下一代解決方案。OFDMA是正交頻域復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)的更加一般的實例，其中在不同子載波上可同時發(fā)射用于不同用戶的數(shù)據(jù)。OFDMA無線通信系統(tǒng)具有大量的子載波，其中一個子載波僅占用OFDMA信道帶寬的一小部分(例如，在5兆赫茲 (MHz) OFDMA信道帶寬內(nèi)，每個子載波占用15千赫茲(kHz))。所以例如在5MHz范圍內(nèi)，大約會有300個子載波。因為OFDMA系統(tǒng)被設(shè)計為工作在不同的帶寬內(nèi)，如果需要可添加更多的子載波，所以O(shè)FDMA系統(tǒng)設(shè)計提供了高度可擴展的、多系統(tǒng)帶寬的解決方案。另外，被計劃用于WCDMA系統(tǒng)的下一代演進的OFDMA系統(tǒng)，支持同步系統(tǒng)和非同步系統(tǒng)，并允許大量基站標(biāo)識符(小區(qū)索引cell index)和具有短和長循環(huán)前綴長度的OFDMA碼元結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明實施例的OFDMA系統(tǒng)定義了同步信道，如上所述，該同步信道通過同時捕獲OFDMA系統(tǒng)定時和標(biāo)識最強基站110或“最佳”服務(wù)器，以用于與其建立通信，從而顯著地減少了無線通信設(shè)備120同步到OFDMA系統(tǒng)所需的時間(即初始捕獲和小區(qū)搜索時間)。OFDMA初始捕獲和小區(qū)搜索處理應(yīng)當(dāng)檢測OFDMA碼元定時、幀邊界和頻率誤差，并檢測小區(qū)特定信息，例如基站110的標(biāo)識，并且如果需要的話，檢測其他小區(qū)特定信息，例如
5系統(tǒng)帶寬，以及在基站110上的傳輸天線的數(shù)量或循環(huán)前綴長度。根據(jù)本發(fā)明實施例的同步信號包括至少部分小區(qū)(即基站)標(biāo)識信息。同步信道的小區(qū)標(biāo)識信息可以是標(biāo)識單獨基站110的組的部分小區(qū)標(biāo)識信息(例如，小區(qū)組標(biāo)識信息)，或可以是標(biāo)識唯一基站110 的完整小區(qū)標(biāo)識信息，并且在實施例中還可提供扇區(qū)標(biāo)識信息，在該實施例中可通過天線覆蓋模式和資源分配將基站110分區(qū)為多個扇區(qū)。參照圖2，示范性O(shè)FDMA幀結(jié)構(gòu)描述了包括140個OFDMA碼元的10毫秒傳輸時間的一個OFDMA幀200。幀200包括20個子幀210、220，其中第一子幀210是占用了 7個OFDMA 碼元子幀210的同步信道，其中7個OFDMA碼元230形成短循環(huán)前綴(CP)子幀。剩余的19 個子幀240可以是具有6個OFDMA碼元的長CP子幀M0，或具有7個OFDMA碼元的短CP子幀230。盡管圖2中的例子示出了在具有短循環(huán)前綴的第一子幀210中的同步信道，但是為了適應(yīng)OFDMA的系統(tǒng)設(shè)計，可以用任何方式來定義同步信道的位置和其循環(huán)前綴。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，通過將同步信道定位在第一子幀230(如圖所示)或最后子幀中，通過同步信道來定義幀邊界。參照圖3，描述了根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的OFDMA幀結(jié)構(gòu)。根據(jù)本替代實施例， 為了檢測同步信道310，不考慮CP長度，將同步信道310分配到20個子幀320中的多于一個的末端。為了減少非同步OFMDA系統(tǒng)中的初始捕獲和小區(qū)搜索時間以及初始捕獲的存儲器大小，每N個子幀320就發(fā)射同步信道310 —次，其中N是20的約數(shù)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到根據(jù)多種系統(tǒng)設(shè)計，可以修改子幀的系統(tǒng)參數(shù)、OFDMA系統(tǒng)幀的長度和碼元數(shù)量以及其他幀結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且根據(jù)本發(fā)明的OFDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)不限于圖2或圖3的實施例。根據(jù)本發(fā)明實施例的同步信道在OFDMA信號的帶寬的局限部分內(nèi)被發(fā)射，例如 OFDMA信號的中央1. 25MHz帶寬，而不考慮系統(tǒng)的帶寬，由此減少了初始捕獲和小區(qū)搜索的時間，同時保持了 OFDMA無線通信系統(tǒng)的可擴展性。參照圖4，預(yù)定資源塊410是預(yù)定義頻帶。盡管意識到對資源塊可以定義任何頻帶，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，資源塊(RB)的大小是0.375MHz，而一般將同步信道420定義為1. 5MHz，所以其占用了 4個資源塊410。在系統(tǒng)帶寬內(nèi)除了由同步信道420所占用的中央資源塊410以外的子載波碼元被用于其他信道。在另一實施例中，同步信道的帶寬與OFDMA信號帶寬有關(guān)。一些這類例子是OFDMA系統(tǒng)帶寬 430、440、450、460、480。在20MHz OFDMA系統(tǒng)430 (具有48個資源塊410)和lOMHzOFDMA系統(tǒng)440 (具有M 個資源塊410)中，同步信道420使用中央的12個資源塊410。在5MHz OFDMA系統(tǒng)450(具有12個資源塊410)中，同步信道420使用所有的12個資源塊410。在2. 5MHz OFDMA系統(tǒng)460(具有6個資源塊410)中，同步信道420僅使用中央的4個資源塊410。利用同步信道420的對稱性，同步信道420的頻譜470覆蓋了同步信道420的4個資源塊410的中央部分。可以將在同步信道頻譜470的任何一側(cè)上的未使用的子載波用于保護頻帶(guard band)或數(shù)據(jù)(例如，諸如已接收到的上行鏈路業(yè)務(wù)的應(yīng)答的低速率信道，或其他數(shù)據(jù)流/ 信道)。在另一實施例中，其中同步信道的帶寬與OFDMA的信號帶寬相關(guān)，同步信道信號可以在頻率維度(frequency dimension)中重復(fù)，以進一步提升性能。例如，同步信道信號信息可以包含在中央的4個資源塊中。隨后，在同步信道帶寬內(nèi)的4個資源塊的每個附加組可包含同步信道信號的另一傳輸或重復(fù)，該同步信道信號包含在中央的4個資源塊之中。
除了部分或完整的小區(qū)標(biāo)識信息或同步信道信號的重復(fù)或傳輸，對于5MHz或更大帶寬的OFDMA系統(tǒng)來說，同步信道420可使用除了中央的4個資源塊以外的頻帶來增強小區(qū)搜索性能。例如，在同步信道420信息中可包括全部或部分的附加小區(qū)特定信息，例如頻率基準(zhǔn)信息、傳輸天線信息、導(dǎo)頻流(pilot stream)信息或循環(huán)前綴(CP)長度信息。另外，OFDMA系統(tǒng)可以被設(shè)計成在由同步信道420所占用的部分帶寬的多個子載波中的兩個或更多子載波上冗余地發(fā)射同步信道。對于OFDMA系統(tǒng)帶寬是1. 25MHz 480的情況，僅可以容納3個資源塊410，而同步信道420使用所有的3個資源塊410。盡管已經(jīng)示出了 OFDMA系統(tǒng)帶寬的多種變化，但是在 OFDMA系統(tǒng)帶寬的局限部分中發(fā)射同步信道的其他結(jié)構(gòu)也是可能的。圖5示出5MHz OFDMA通信系統(tǒng)信號帶寬，其中局限的同步信道帶寬510位于5MHz 帶寬的中央1.25MHz中，而且位于由多個資源塊520所跨越的帶寬之內(nèi)但小于該帶寬。在本實例中，同步信道帶寬510未覆蓋多個資源塊大小520。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在由整數(shù)個資源塊520所跨越的未由同步信道510使用的部分帶寬中，數(shù)據(jù)信號530與同步信道同時發(fā)射。為了數(shù)據(jù)信號530的改進檢測，可以由稱為保護頻帶MO的沒有信息發(fā)射的帶寬來將數(shù)據(jù)信號530與同步信道分隔開。同步信道信號是劃分為同步信道信號序列元素的序列。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選序列類型的例子是廣義線性調(diào)頻(GCL)序列(generalized chirp like sequence)。例如，“索弓l”u的長度-Ne的GCL序列被定義為sk = akb, k = 0,…，NG_1 (1)其中b是單位幅度的復(fù)標(biāo)量，并且
權(quán)利要求
1.一種用于在無線通信系統(tǒng)中的基站內(nèi)使用的方法，其中，所述基站具有與其相關(guān)聯(lián)的小區(qū)標(biāo)識信息，與所述基站相關(guān)聯(lián)的所述小區(qū)標(biāo)識信息包括存儲在其存儲設(shè)備中的第一和第二部分小區(qū)標(biāo)識信息，所述基站還包括用于生成同步信道信號的同步信道發(fā)生器以及用于發(fā)射正交頻域多址接入(OFDMA)信號的發(fā)射器電路，所述方法包括下述步驟由所述同步信道發(fā)生器生成包括至少第一和第二同步信道信號的同步信道信號，所述第一和第二同步信道信號包括相應(yīng)的第一和第二組的一個或多個獨立序列元素，以及其中，所述第一組的一個或多個獨立序列元素是基于具有響應(yīng)于在基站的存儲設(shè)備中存儲的所述第一部分小區(qū)標(biāo)識信息所定義的廣義線性調(diào)頻(GCL)序列的序列索引的、GCL序列所生成的，以及其中，所述第二組的一個或多個獨立序列元素是基于利用響應(yīng)于在基站的存儲設(shè)備中存儲的所述第二部分小區(qū)標(biāo)識信息所定義的最大長度二進制序列的循環(huán)移動量的、循環(huán)移動后的最大長度二進制序列所生成的；以及由所述發(fā)射器電路發(fā)射包括所述同步信道信號的OFDMA信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述OFDMA信號包括多個子載波，其中，所述發(fā)射 OFDMA信號的步驟包括將所述第一和第二組的一個或多個獨立序列元素的至少一部分映射到所述多個子載波的至少一部分的每個第η個子載波的步驟，其中，η是大于或等于2的整數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述發(fā)射OFDMA信號的步驟包括發(fā)射包括多個幀的所述OFDMA信號的步驟，所述多個幀中的每個幀包括多個子幀，每N個子幀就發(fā)射同步信道信號一次，其中，N是大于或等于10的整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生成OFDMA信號的步驟包括生成包括同步信道信號的OFDMA信號的步驟，且所述同步信道信號包括所述第一和第二組的一個或多個獨立序列元素，其中，響應(yīng)于所述第二部分小區(qū)標(biāo)識信息得出所述循環(huán)移動后的最大長度二進制序列的循環(huán)移動量，所述第二部分小區(qū)標(biāo)識信息包括識別包含包括所述基站的一個或多個基站的小區(qū)組的小區(qū)組標(biāo)識信息。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一部分小區(qū)標(biāo)識信息包括在包含包括發(fā)射 OFDMA信號的基站的一個或多個基站的小區(qū)組內(nèi)識別所述基站的小區(qū)標(biāo)識信息，以及其中， 所述第二部分小區(qū)標(biāo)識信息包括識別所述小區(qū)組的小區(qū)組標(biāo)識信息。
6.一種用于在無線通信設(shè)備中使用的方法，所述無線通信設(shè)備包括用于接收并解調(diào)包括同步信道信號的正交頻域多址接入(OFDMA)信號的接收器電路和用于檢測所述同步信道信號的控制器，所述方法包括下述步驟由所述接收器電路從發(fā)射所述OFDMA信號的基站接收包括所述同步信道信號的所述 OFDMA信號，所述同步信道信號包括多個同步信道信號序列元素，其中，與發(fā)射OFDMA信號的基站相關(guān)聯(lián)的小區(qū)標(biāo)識包括第一和第二部分小區(qū)標(biāo)識信息；由所述控制器在所述OFDMA信號中檢測所述同步信道信號的第一和第二同步信道信號，所述第一和第二同步信道信號包括相應(yīng)的第一和第二組的一個或多個獨立序列元素， 所述第一組的一個或多個獨立序列元素基于廣義線性調(diào)頻(GCL)序列，以及所述第二組的一個或多個獨立序列元素基于循環(huán)移動后的最大長度二進制序列；以及由所述控制器進一步響應(yīng)于所述第一組的一個或多個獨立序列元素的所述GCL序列的序列索引來確定第一部分小區(qū)標(biāo)識信息，并響應(yīng)于所述第二組的一個或多個獨立序列元素的最大長度二進制序列的循環(huán)移動量來確定所述第二部分小區(qū)標(biāo)識信息。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述確定第一和第二部分小區(qū)標(biāo)識信息的步驟包括響應(yīng)于所述第二組的一個或多個獨立序列元素的循環(huán)移動后的最大長度二進制序列的循環(huán)移動量來確定第二部分小區(qū)標(biāo)識信息的步驟，所述第二部分小區(qū)標(biāo)識信息包括識別包含包括發(fā)射所述OFDMA信號的所述基站的一個或多個基站的小區(qū)組的小區(qū)組標(biāo)識信息。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述OFDMA信號包括多個子載波，以及其中，所述檢測多個同步信道信號序列元素的步驟包括檢測映射到所述多個子載波的至少一部分的每個第η個子載波的、所述第一和第二組的一個或多個獨立序列元素的至少一部分的步驟， 其中，η是大于或等于2的整數(shù)。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述OFDMA信號包括多個幀，所述多個幀中的每個幀包括多個子幀，以及其中，所述檢測所述第一和第二組的一個或多個獨立序列元素的步驟包括在所述多個子幀中的每N個子幀中檢測所述第一和第二組的一個或多個獨立序列元素的步驟。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述OFDMA信號包括多個幀，所述多個幀中的每個幀具有幀邊界，以及其中，所述檢測所述第一和第二組的一個或多個獨立序列元素的步驟包括響應(yīng)于接收到所述第一和第二組的一個或多個獨立序列元素來檢測所述幀邊界的步驟。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，發(fā)射OFDMA信號的步驟包括其中每N個子幀就發(fā)射同步信道信號一次的、發(fā)射OFDMA信號的步驟，其中，N等于10，以及每個子幀具有0. 5毫秒的持續(xù)時間且包括多個OFDMA符號。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，與發(fā)射OFDMA信號的基站相關(guān)聯(lián)的小區(qū)標(biāo)識包括第一和第二部分小區(qū)標(biāo)識信息，以及其中，所述第一部分小區(qū)標(biāo)識信息包括在包含包括發(fā)射OFDMA信號的基站的一個或多個基站的小區(qū)組內(nèi)識別所述基站的小區(qū)標(biāo)識信息，以及其中，所述第二部分小區(qū)標(biāo)識信息包括識別所述小區(qū)組的小區(qū)組標(biāo)識信息。
全文摘要
提供了一種方法和裝置，用于發(fā)射正交頻域多址接入(OFDMA)信號，OFDMA信號(818)包括在OFDMA信號的帶寬的局限部分之內(nèi)發(fā)射的同步信道信號，同步信道信號在帶寬的局限部分(816)之內(nèi)具有預(yù)定的時域?qū)ΨQ性。同步信道信號使具有較低計算負(fù)荷的初始捕獲和小區(qū)搜索方法成為可能，該初始捕獲和小區(qū)搜索方法在支持多種系統(tǒng)帶寬、同步和非同步系統(tǒng)、較大的小區(qū)索引和具有短和長循環(huán)前綴長度的OFDMA碼元結(jié)構(gòu)的OFDMA系統(tǒng)中，通過對通信信道信號(1112)的序列元素進行差分處理，提供了OFDMA碼元定時檢測和頻率誤差檢測，以及幀邊界檢測和小區(qū)特定信息檢測(1114)。
文檔編號H04L27/26GK102281250SQ20111026572
公開日2011年12月14日 申請日期2007年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者凱文·L·鮑姆, 布賴恩·K·克拉松, 林博史, 福田昌也, 秋田英范, 維賈伊·南賈, 羅伯特·T·洛夫, 肯尼斯·A·斯圖爾特 申請人:摩托羅拉移動公司