专利名称：基于同步信号的信号测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线电通信系统，并且更具体地说，涉及这种系统中接收的信号参数估计的测量。
背景技术：
在蜂窝无线电通信系统标准(诸如长期演进(LTE)和高速分组接入(HSPA))的即将到来的演进中，最大数据速率当然将比先前系统中更高。更高的数据速率通常需要更大的系统信道带宽。对于IMT高级系统(即“第四代” GG)移动通信系统)，考虑100兆赫 (MHz)以及更大的带宽。LTE和HSPA有时被称为“第三代”通信系统，并且当前正在由第三代合作伙伴项目 (3GPP)进行标准化。LTE规范可看作当前宽带码分多址(WCDMA)规范的演进。IMT高级通信系统使用LTE、HSPA的因特网协议(IP)多媒体子系统(IMQ或IMS多媒体电话(IMT)的其它通信系统。3GPP颁布LTE、HSPA、WCDMA和IMT规范以及标准化其它种类蜂窝无线通信系统的规范。LTE系统使用正交频分复用(OFDM)作为从系统节点到用户设备(UE)的下行链路 (DL)中的多址技术(称为0FDMA)。LTE系统具有范围从大约IMHz到20MHz的信道带宽，并且在最大带宽信道上支持高达100兆赫每秒(Mb/s)的数据速率。为LTE下行链路定义的一种类型物理信道是物理下行链路共享信道(PDSCH)，其传递来自LTE协议栈中的较高层的信息，并被映射到一个或多个特定传输信道。在3GPP技术规范(化)36. 211 V8. 4. 0物理信道和调制(版次8) (2008年9月)还有其它规范中描述了 PDSCH和其它LTE信道。在OFDMA通信系统(如LTE)中，要发射的数据流在并行发射的若干窄带副载波之间被划分。一般而言，专用于特定UE的资源块是用于特定时段的特定数量的特定副载波。 资源块由资源单元(RE)构成，每个资源单元是用于较小时段的特定副载波。对于不同用户，可在不同时间使用不同副载波群。因为每个副载波都是窄带，所以每个副载波都主要经受平坦衰落，这使UE更易于解调每个副载波。像许多现代通信系统一样，LTE系统中的DL 传输被组织成10毫秒(ms)持续时间的帧，并且每个帧典型地包含20个接连时隙。在例如 B. Lindoff等人的美国专利申请公布NO.US2008/0031368A1的文献中描述了 OFDMA通信系统。图1描绘了典型蜂窝通信系统10。无线电网络控制器(RNC) 12,14控制各种无线电网络功能，例如包括无线电接入承载设置、分集切换等。一般而言，每个RNC经由一个或多个适当基站(BS)向UE(诸如移动台(MS)、移动电话或其它远程终端)引导呼叫和从UE 引导呼叫，它们通过DL(或前向)和上行链路(UL或反向)信道彼此通信。在图1中，示出 RNC 12耦合到BS 16、18、20，并且示出RNC 14耦合到BS 22、对、26。每个BS (或在LTE词汇中是enodeB)服务于被分成一个或多个小区的地理区域。 在图1中，BS沈显示为具有5个天线扇区S1-S5，它们可说成构成BS沈的小区，但由来自 BS的信号服务的扇区或其它区域也可称为小区。此外，BS可使用多于一个天线向UE发射信号。BS典型地通过专用电话线、光纤链路、微波链路等耦合到它们对应的RNC。RNC 12、 14通过一个或多个核心网络节点(诸如移动交换中心(未示出)和/或分组无线电服务节点(未示出))与外部网络(诸如公共交换电话网(PSTN)、因特网等)连接。应该理解，在LTE和其它通信系统中可以修改在图1中描绘的功能性的布置。例如，RNC 12、14的功能可移动到enodeB 22、对、26，并且其它功能可移动到网络中的其它节点。还将理解，基站可使用多个发射天线向小区/扇区/区域发射信息，并且那些不同发射天线可发送相应的不同导频信号。移动性是蜂窝通信系统(如LTE系统)中的重要功能性。快速而有效的小区搜索和接收信号测量对于UE取得与合适小区(该合适小区可称为“服务小区”)的连接并保持与合适小区的连接以及从一个服务小区切换到另一个而言是重要的。UE定期测量其接收的信号强度和每个所检测小区(包括服务小区)的信号质量，以确定是否需要切换到新小区。 新小区可以在与服务小区相同的频率上或在不同的频率上。在LTE系统中，切换判定基于参考信号接收功率(RSRP)的测量，RSRP可定义为 enodeB发射的参考符号(旧)的平均UE接收信号功率。UE测量其服务小区上的RSRP以及 UE已经作为小区搜索过程的结果检测到的相邻小区上的RSRP，如例如在3GPP TS 36.304 V8. 4. 0的章节5. 2、处于空闲模式的用户设备(UE)过程(版次8) (2008年12月)中所规
定的一样。 RS或导频在已知频率和时刻从每个NodeB发射，并由UE用于同步和除切换之外还有的其它目的。例如在上面引用的3GPP TS 36. 211章节6. 10和6. 11中描述了这种参考信号和符号。在可便利地呈现在图2中所描绘的频率与时间平面上的特定RE上从enodeB 的可能1、2或4个发射天线中的每个天线发射RS。将理解，图2的布置只是一个示例，并且可以使用其它布置。图2示出了 LTE系统中两个接连时隙(可称为子帧)中的资源块中的副载波布置。图2中描绘的频率范围包含27个副载波，仅明确示出了其中9个。在图2中，由虚线指示的资源块各包含12个间隔开15千赫(kHz)的副载波(它们一起占用180kHz的频率和0. 5ms的时间)，或者一个时隙。图2示出每个时隙包含7个OFDM符号或RE，其中每个都具有短(正常)循环前缀，但是在时隙中可改为使用具有长(扩展)循环前缀的6个OFDM 符号。将理解，资源块对于不同时段可包含不同数量的副载波。由NodeB的第一发射(TX)天线发射的RS表示为R，并且由节点中的可能第二 TX 天线发射的RS表示为S。在图2中，RS描绘为在每个时隙中在OFDM符号0和OFDM符号 4(因为这些符号具有短循环前缀)中的每第6个副载波上发射。同样在图2中，符号4中的RS相对于OFDM符号0 (即时隙中的第一个OFDM符号)中的RS偏移3个副载波。除了参考信号，在小区搜索期间还需要预定同步信号。LTE使用类似于WCDMA的分级小区搜索方案，其中从不同同步信道(SCH)信号中获得同步获取和小区群标识符。由此，用3GPP TS 36. 211章节6. 11中的预定义结构定义主要同步信道(P-SCH)信号和辅助同步信道(S-SCH)信号。例如，可在特定时隙中在特定副载波上发射P-SCH信号和S-SCH 信号。在LTE系统中，enodeB发射两个不同的同步信号主要同步信号(PSS)和辅助同步信号(SSS)。在R. Baldemair等人的美国专利申请公布No. US2008/0267303A1中描述了主要同步信号和辅助同步信号。
在LTE系统中，用包含RS的OFDM符号估计RSRP，并且还应该用用于RSRP测量的 OFDM符号测量接收信号强度指示(RSSI)。图2示出了 SSS和PSS作为OFDM符号5、6 (假设用短循环前缀和频分双工(FDD)操作)。当前LTE系统具有在子帧0和5中的中间6个资源块中发射的PSS和SSS符号。图2还通过时间轴上的4个垂直箭头指示了用于RSRP和RSSI测量的OFDM符号。虽然RSRP指示接收信号强度，但是参考信号接收质量(RSRQ)是UE所看到的小区上载荷的隐式度量，并且因此RSRQ可以是网络用于进行良好切换判定的重要度量。RSRQ可定义为测量的RSRP与测量的RSSI之比。一般而言，RSSI是用于信号质量测量的预定数量资源块上的总接收信号功率。改进基站(网络)中的能源效率近来已经受到了关注。为了降低网络运营商的成本，降低基站的功耗是有用的，特别是在低载荷条件下。那样做的一种方式是在enodeB中使用不连续传输(DTX)，这是说当小区没有载荷或具有低载荷时，enodeB以某一占空比将其时间的一部分花在低功率“休眠”模式中。然而，enodeB不能“休眠”所有时间，因为它需要发射使UE能够找到它并将UE自己与它同步的信号，以及用于切换测量目的的信号。增大DTX可能性并且同时提供良好切换性能的一种方式是使用还用于切换测量的同步信号，例如在B. Lindoff等人的美国专利申请公布No. US2007/0297324A1中所描述的。在LTE系统中，在图2中所描绘的每个资源块中的至少4个OFDM符号中发射的参考信号用于基于RSRP进行切换测量。因此，存在对于将同步信号用于执行用于切换和其它目的的接收信号测量的改进方法和设备的需要。
发明内容
根据本发明的各方面，提供一种确定OFDM通信系统中的接收器中载荷估计的方法。所述方法包括检测至少一个预定同步信号的至少一个OFDM符号；基于检测的至少一个同步符号确定信号强度度量；检测所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号；其中附近的OFDM符号的通信信道特性基本上与所述至少一个预定同步信号的所述至少一个OFDM符号的通信信道特性相同；基于所述检测的至少一个附近的 OFDM符号确定总信号功率度量；并基于信号强度度量和总信号功率度量确定载荷估计。还根据本发明的各方面，提供一种在接收器中用于确定OFDM通信系统中的载荷估计的设备。所述设备包括检测器，配置成恢复至少一个预定同步信号的至少一个OFDM 符号和所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号，其中附近的OFDM符号的通信信道特性基本上与所述至少一个预定同步信号的所述至少一个OFDM符号的通信信道特性相同；以及信号估计器，配置成基于检测的至少一个同步符号确定信号强度度量；基于所述检测的至少一个附近的OFDM符号确定总信号功率度量；并基于所述信号强度度量和所述总信号功率度量确定所述载荷估计。还根据本发明的方面，提供一种存储有指令的计算机可读介质，当指令由计算机运行时使所述计算机执行确定OFDM通信系统中的接收器中载荷估计的方法。所述方法包括检测至少一个预定同步信号的至少一个OFDM符号；基于检测的至少一个同步符号确定信号强度度量；检测所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号；其中附近的OFDM符号的通信信道特性基本上与所述至少一个预定同步信号的所述至少一个OFDM符号的通信信道特性相同；基于所述检测的至少一个附近的OFDM符号确定总
信号功率度量；并基于信号强度度量和总信号功率度量确定载荷估计。
通过结合附图阅读本说明书将理解本发明的若干特征、目的和优点，附图中图1描绘了蜂窝通信系统；图2描绘了使用正交频分多址的通信系统中的参考主要同步符号和辅助同步符号；图3描绘了使用正交频分多址的通信系统中用于改进的测量的参考主要同步符号和辅助同步符号；图4是生成并通知分量载波小区身份信息的方法流程图；以及图5是蜂窝通信系统中接收器的一部分的框图。
具体实施例方式本描述为了进行有效说明而集中在LTE通信系统上，但是技术人员将理解，本发明一般而言可在其它通信系统中实现。发明人已经认识到，如果PSS和SSS用于切换测量，则enodeB将不需要在没有UE 在其中接收数据的子帧中发射RS，并且因此enodeB的DTX占空比和能源效率可增大。具体地说，同步信号可用于RSRQ测量。基于PSS和SSS之一或二者对信号强度(即RSRP)的估计没有LTE或等效通信系统中的小区载荷(即RSRQ)的估计那么复杂。LTE既支持FDD通信也支持时分双工(TDD) 通信，并且同步且时间对准的小区是TDD (并且可选地FDD)所必需的。由此，测量与PSS和 SSS上的RSRP相同的OFDM符号中的RSSI未正确指示小区载荷。更精确地说，这种RSSI测量对于同步且时间对准的小区的情况总是指示全载荷，因为来自所有小区的PSS和SSS总是冲突并且总是被发射。由此，通常不能根据PSS或SSS确定实际小区载荷。如下面更详细描述的，UE可估计LTE中的接收信号质量以及隐式地估计LTE中的小区载荷(即RSRQ)，并将该估计用于切换目的。简要地说，使用包含PSS和SSS之一或二者的OFDM符号估计信号强度(即RSRP)，并使用与包含所述PSS和SSS的那些OFDM符号相邻或至少在其附近的OFDM符号估计小区载荷(典型地是RSSI)。所用的附近的符号数量优选为足够大以提供RSRQ的有用动态范围，例如从无载荷到全载荷的10dB。这由图3描绘，其类似于图2，示出了 LTE通信系统中具有PSS、SSS和RS的两个接连时隙的OFDM子帧和一部分副载波频率范围。根据本发明，UE能用于测量RSRP的OFDM符号是PSS和SSS之一或二者中的符号，一旦UE已经检测到小区，所述符号对于UE而言就是已知的。沿时间轴的垂直箭头A-H指示UE能用于测量RSSI (和RSRQ)的一些附近的OFDM 符号。当前相信，UE基于在4个OFDM符号的时间窗口内的符号来估计RSRP和RSRQ是优选的，并且因此在图3中，例如OFDM符号对(C，D)、(D，E)或(E，F)优选用于RSSI和RSRQ 估计。将注意到，在图3中，OFDM符号3由箭头C指示，OFDM符号4由箭头D指示，(随后帧中的)OFDM符号0由箭头E指示，并且(随后帧中的)OFDM符号2由箭头F指示。包含在 4符号时间窗口中的符号可视为在时间上并且在频谱上“在附近”，这是说通信信道特性、尤其是信道的脉冲响应对于这些符号基本上相同。虽然如此，但其它OFDM符号对(例如对 (B，D)、(A, D)、(C，E)、(E，G)或(E，H))也可以是“在附近”。在通常实现中，在估计中使用与PSS或SSS相邻的OFDM符号，或来自PSS或SSS的给定数量(例如2个、3个等)的符号。对于预定最大多普勒频移设计典型通信系统，并且从而可容易地确定“附近的”符号。图4是在接收器中确定包含图3所描绘的预定参考和同步信号的OFDM通信系统中信号测量的方法流程图，信号测量包括载荷估计(诸如RSRQ)。在步骤402，接收器基于一个或多个预定同步信号的一个或多个符号确定信号强度度量，诸如RSRP。这不同于基于包含RS的OFDM符号估计RSRP的传统接收器的操作。在步骤402，接收器可通过检测包含预定同步信号(诸如PSS或SSQ的第一 OFDM 符号执行该确定。例如在LTE系统中，UE可通过计算其接收信号的快速傅里叶变换(FFT) 来执行OFDM符号检测。接收器然后可根据所检测符号通过在所有PSS/SSS副载波(在LTE 系统中总共有62个)上对所检测符号进行相干和不相干平均来确定RSRP。计算RSRP的方法在本领域是已知的。例如，对应于来自TX天线1的PSS符号Pi 的UE的基带信号Yi可写为如下Yi1 = Hi1PJEi 公式 1从该公式中可使用已知PSS符号Pi来估计通信信道的脉冲响应氏。公式1中包含噪声E”对于SSS符号可写出类似公式。M个所接收同步符号的相干平均之后对N个相干平均值的不相干平均(即N个资源块上的不相干平均)可写为如下
, N , M , οSest^Z
n=1 m=1其中Sest是RSRP测量(估计)，而Pest是基于同步符号Pi的信道响应估计。在许多OFDM通信系统中，数字M典型地可大约为12或13，并且数字N典型地可大约为5，这就是说，求平均在跨越一个资源块的一个副载波上是相干的，而在其余副载波上是不相干的。回想起例如SSS在典型情况下包括62个副载波，那可意味着，计算M= 13、 12、12、12和13个副载波的相干平均值的N= 5个不相干平均值。技术人员将理解，可使用基于PSS和/或SSS符号计算RSRP的其它方法。在步骤404，接收器基于RSRP所基于的一个或多个OFDM符号附近或与其相邻的一个或多个符号，那就是说不基于同步信号符号，来确定总信号功率度量(诸如RSSI)或总接收信号功率的等效估计。这不同于基于用于RSRP测量的OFDM符号估计RSSI的传统接收器的操作。在步骤404，接收器可通过计算其接收信号的FFT来检测附近的OFDM符号从而执行该确定。当通信信道特性、尤其是信道的脉冲响应对于这些符号基本上相同时，OFDM符号“在附近”。接收器然后可以任何合适方式根据检测的非同步信号符号确定RSSI。如本领域已知的，可通过计算给定时段上所接收信号的方差来估计RSSI。例如，UE可通过对跨越若干资源块(例如6个资源块，用于总共72个副载波)的符号的副载波的幅度平方求平均来计算RSSI。RSSI可写为如下
权利要求
1.一种确定正交频分复用(OFDM)通信系统中接收器中的载荷估计的方法，所述方法包括检测至少一个预定同步信号的至少一个OFDM符号；基于检测的至少一个同步符号确定信号强度度量；检测所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号；其中附近的OFDM符号的通信信道特性基本上与所述至少一个预定同步信号的所述至少一个OFDM 符号的通信信道特性相同；基于所述检测的至少一个附近的OFDM符号确定总信号功率度量；以及基于所述信号强度度量和所述总信号功率度量确定所述载荷估计。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号在时间上与所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号相邻。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述信号强度度量是参考信号接收功率，而所述总信号功率度量是接收信号强度指示。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述载荷估计对应于所述信号强度度量与所述总信号功率度量之比。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个预定同步信号是长期演进通信系统中的主要同步信号和辅助同步信号中的至少一个。
6.一种在接收器中用于确定正交频分复用(OFDM)通信系统中载荷估计的设备，所述设备包括检测器，配置成恢复至少一个预定同步信号的至少一个OFDM符号和所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号，其中附近的OFDM符号的通信信道特性基本上与所述至少一个预定同步信号的所述至少一个OFDM符号的通信信道特性相同；以及信号估计器，配置成基于检测的至少一个同步符号确定信号强度度量；基于所述检测的至少一个附近的OFDM符号确定总信号功率度量；以及基于所述信号强度度量和所述总信号功率度量确定所述载荷估计。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号在时间上与所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号相邻。
8.如权利要求6所述的设备，其中所述信号强度度量是参考信号接收功率，而所述总信号功率度量是接收信号强度指示。
9.如权利要求6所述的设备，其中所述载荷估计对应于所述信号强度度量与所述总信号功率度量之比。
10.如权利要求6所述的设备，其中所述至少一个预定同步信号是长期演进通信系统中的主要同步信号和辅助同步信号中的至少一个。
11.一种存储有指令的计算机可读介质，当所述指令由计算机运行时使所述计算机执行确定正交频分复用(OFDM)通信系统中接收器中的载荷估计的方法，其中所述方法包括检测至少一个预定同步信号的至少一个OFDM符号；基于检测的至少一个同步符号确定信号强度度量；检测所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号；其中附近的OFDM符号的通信信道特性基本上与所述至少一个预定同步信号的所述至少一个OFDM 符号的通信信道特性相同；基于所述检测的至少一个附近的OFDM符号确定总信号功率度量；以及基于所述信号强度度量和所述总信号功率度量确定所述载荷估计。
12.如权利要求11所述的介质，其中所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号附近的至少一个OFDM符号在时间上与所述至少一个预定同步信号的所述OFDM符号相邻。
13.如权利要求11所述的介质，其中所述信号强度度量是参考信号接收功率，并且所述总信号功率度量是接收信号强度指示。
14.如权利要求11所述的介质，其中所述载荷估计对应于所述信号强度度量与所述总信号功率度量之比。
15.如权利要求11所述的介质，其中所述至少一个预定同步信号是长期演进通信系统中的主要同步信号和辅助同步信号中的至少一个。
全文摘要
用于确定正交频分复用(OFDM)通信系统中的接收器中载荷估计的方法和设备，方法包括检测至少一个预定同步信号的至少一个OFDM符号；基于检测的至少一个同步符号确定信号强度度量；检测至少一个预定同步信号的OFDM符号附近的至少一个OFDM符号；基于检测的至少一个附近的OFDM符号确定总信号功率度量；并基于信号强度度量和总信号功率度量确定载荷估计。
文档编号H04B17/00GK102461023SQ201080026148
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年6月8日
发明者B·林多夫, W·米勒, Y·贾丁 申请人:瑞典爱立信有限公司