专利名称：改进通讯系统中同步和信息传输的方法
技术领域：
本发明涉及一种通讯系统中同步和信息传输方法。此外，本发明还涉及一种发送装置和一种接收装置，以及一种无线通讯系统。
背景技术：
到目前为止，在第三代合作组织无线接入网(RANl)中，对用于小区搜索过程中的演进的通用地面无线接入(EUTRA)同步信道(SCH)提出了若干提案。例如，Motorola, "Cell Search and Initial Acquisition for OFDM Downlink，，, Rl-051329, Seoul,Korea, Nov. 7-11,2005(以下，该论文被称为文件一)。与宽带码分多址(WCDMA)标准中的现有方案比较，摩托罗拉的提案朝着同时获取初始时间同步和小区识别迈进了一步。应用该方案，估计将缩短包括获取整个时间同步和小区识别在内的整个小区搜索过程的耗时。根据该方案，SCH是由两个相同的小区专用OFDM波形级联而成，在这两个波形之前有一个包括L。P个样本的循环前缀(这L。P个样本与OFDM波形的最后L。P个样本一样)。这种SCH被设计用于在接收器中采用盲差分相关检测法来获取初始时间同步，参见， Τ. M. Schmidl and D. C. Cox,"Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM", IEEE Trans. On Communications,Vol. 45,pp. 1613-1621,Dec. 1997(以下，该论文被称为文件五)。在获取初始时间同步之后，通过检测小区专用OFDM波形来识别小区。该小区专用OFDM波形是由一个小区专用的长度为质数的^dofT-Chu序列的元素对子载波进行调制得到的(ZadofT-Chu序列是生成一个更广泛的所谓啁啾类(GCL)序列族的基础)， 参见:B. Μ. Popovic, "Generalized chirp-like polyphase sequences with optimum correlation properties", IEEE Trans. On Information Theory,vol. 38,pp.1406-1409, July 1992.(以下，该论文被称为文件六)。在对接收信号样本组进行差分编码之后，可以使用反离散傅立叶变换(IDFT)来检测出该GCL序列所对应的小区专用标号。尽管上述关于同步信道的方案，在缩短整体小区搜索时间上相当有效，但是由于差分相关函数的宽三角形状，该方案在时间同步上对噪音和干扰依然相当敏感。文件一中所述的SCH信号由一个循环前缀，以及一个紧跟该循环前缀的同步信号 s(k)组成，其中，k = 0，1，...，N-I0该SCH信号是由一个基本小区专用OFDM波形W(I)， 1 = 0,1,... , N/2-1重复两次构成，其中，N代表在发送装置里进行IDFT后获取的OFDM信号样本的数目。可以在接收装置中使用下述算法检测出SCH的时间同步A、由接收到的信号的N个样本组成一个组(即一组N个接收信号样本)。B、将该组中前N/2个样本与该组中后N/2个样本的共轭复数进行相关运算，并保存差分相关的结果。C、对由接收到的信号的N个样本组成的一个新的组(即新的一组N个接收信号样本)重复执行上述两个步骤。与前一个组相比，该组延迟一个样本。D、找出产生最大相关值的N个接收信号样本组对应的延迟，并将其作为OFDM符号解调的初始时间同步。接收到的信号r (k)的差分相关函数C(p)可以用下面的数学表达式表示
N !2-\C(P)= Y^rip+^-Zip + k + NIl)^ ⑴其中，k = 0，1，· · ·，N—1。
k=Q其中，ρ代表一组N个接收信号样本中第一个样本相对于同步信号第一个样本真正位置的时延，*表示复共轭。如果接收到的信号只包括重复的W(k)波形(不包括循环前缀)，则接收信号的差分相关等于波形w(k)的差分相关函数Cw(P)。且这种情况只出现在P =0，士 1，士2，...，士(N/2-1)且N为偶数时，该值可表达如下
N/2-l-\p\N/2-l-\p\Yw{k)-w\k) Yj \W{k)\2 ρ = 0，士 1，士2，...，士(Ν/2-1)。
Cw (ρ) = k=0= k=0 ,
(2)
图1示出了文件一中的同步信号的差分相关函数，该差分相关函数是在有10个样本的循环前缀的情况下，对N= 1 个样本进行快速傅立叶反变换(IFFT)运算得到的。公式⑵对图1所示差分相关函数的宽三角形状进行了解释。三角形状中的小的失真是由信号包络的波动造成的。因此，由公式( 可以看出，差分相关仅仅依赖于同步信号的包络，所以具有恒定包络的不同同步信号能够得到相同的差分相关。图1所示的差分相关函数有一个平台，该平台的长度等于循环前缀的长度(文件五)。可以检测差分相关的峰值，例如，可以通过在接收信号的一个帧(IOms)内的计算来找出相关函数的最大值。但是，用户设备(UE)有可能同时收到来自于多个小区的同步信号，而所有这些信号都将在小区搜索过程中被检测到。因此，仅仅在接收样本的一个帧内进行差分相关峰值检测是不够的，因为这样不能够区别来自于不同小区的峰值。替代地，或更进一步地，应该采用某种基于阈值的选择方法。例如，可以将每个差分相关值的大小和一个自适应阈值进行比较，该自适应阈值与计算观测相关值所用的包含 N/2个样本的相关窗口中的信号的能量成正比。选择所有超过其对应相关窗口中信号能量一定百分点的相关值，将这些值进一步用于峰值检测以确定每一同步信号的准确到达时间。与上述自适应阈值进行比较等价于将文件五，公式(8)中定义的归一化差分相关值(在第二个半符号中用接收能量做归一化)和一个0到1之间的固定阈值进行比较。由于时间同步性能的好坏基本上由差分相关的特性决定，因此不再进一步讨论用信号能量进行归一化的问题。如果差分相关函数有一个冲击脉冲状的形状，与伪随机信号的非周期自相关函数相似，有一个对应于0延迟的窄中央相关峰值，以及对应于其它延迟的低相关旁瓣，那么可以获得更好的时间同步性能。一个具有冲击脉冲形状的差分相关函数可以由以下论文中公式(10)提出的OFDM 同步信号得到B.Park et al，“A Novel Timing Estimation Method for OFDM Systems”，IEEE Communications Letters, Vol. 7, No. 5, pp. 239-241,May 2003 (该论文以下称为文件七)，即s(k) = [W(k)Z(k)W*(k)Z*(k)]，(3)其中，具有Ν/4长度样本的波形函数W(k)是通过对一个伪噪声随机序列进行IFFT 运算而得到的，波形函数Z(k)是一个和W(k)对称的函数。以上公式(3)中所述同步信号通过一个经过修改的差分相关检测出来，该经过修改的差分相关函数定义(文件七)如下
权利要求
1.一种通讯系统中同步的方法，其特征在于，包括生成一个具有时间对称特性、可用于同步的信号，所述信号基于序列集中的可唯一识别序列c(l)，通过一个通讯信道发出所述信号，在所述生成信号的步骤中，生成一个具有中心对称部分s(k)的信号，所述中心对称部分s(k)以绝对值的形式对称，其中，该中心对称部分s (k)具有任意长度N。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括接收所述信号，计算并保存一组N个接收信号样本的相关值，对于新的一组N个接收信号样本，重复上述计算并保存相关值的步骤，所述新的一组N 个接收信号样本比前一组延迟一个样本，找出使相关值最大的一组N个接收信号样本对应的延迟，选择所述延迟为解调的初始时间，从所述序列集中检测出所述唯一序列c(l)，提取出传输信息，在所述计算和保存相关值的步骤中，计算并保存一组N个接收信号样本r(k)，k = 0， 1，...，N-1的反向差分相关D (ρ)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，生成所述信号时，所述中心对称部分 s(k)的绝对值是对称的，原因在于该中心对称部分s (k)的公式为如下公式中的一种sik) = {0,其它，\s\N-l-k), k = 0X...,N-lSK0,其它 ，sik) = {0,其它，5() = 10，其它，sik) = {0,其它，wI0,其它
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，生成信号时，N为正偶数，其中， s(k)具有周期性且周期为N/2，即，s(k) = s(k+N/2)。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，生成信号时，所述s(k)之s(N-k\ k = \”..,N 0,其它s\N-k), k = \,…,N 0,其它前有一个长度为L。P个样本的循环前缀，所述L。P个样本与s (k)的最后L。P个样本相同。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的方法，其特征在于，生成的信号s(k)是通过对具有N个子载波权重的频谱H (η)进行反离散傅立叶变换IDFT运算得到的，所述频谱 H (η)则是通过将一个序列c(l) ,1 = 0,1,...,L-LL^N的元素作为所占用子载波频率的傅立叶系数而得到的。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，生成的所述信号s(k)是通过对具有N个子载波权重的频谱H(n)进行IDFT运算得到，所述H (n) = H(N-n),n = 0,1,2,.. .，N_l，其中，根据DFT的周期性得出H(N) = H(O)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将序列C(I)按如下方式映射到频谱H(n)上
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将序列c(l)按如下方式映射到频谱H(n)
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将序列C(I)按如下方式映射到频谱 H (η)上
11.根据权利要求6至10中任何一项所述的方法，其特征在于，所述序列C(I)是一个伪随机序列。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述序列C(I)是一个hdoff-Chu序列，其定义如下C (1) = WLil+l)'2 , 1 = 0，1，· · ·，L-l，L 为奇数，其中，Wl = eXp(-j2Ji/L)，j=V^T,r 为 hdoff-Chu 序列的序列索引。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述序列C(I)是一个通用啁啾类GCL序列，其定义如下c(l) = a (l)b (lmod m)，1 = 0，1，· · ·，L-I,其中，L= sm2为奇数，s和m是正整数，{b(l)}是由m个单位模复数组成的中心对称序列，且{a(l)}是长度为L的Zadoff-Chu序列。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述序列C(I)是一个Golay互补序列， c (1)的长度为偶数L，所述Golay互补序列选自一个正交Golay互补对集合。
15.根据权利要求1至14中任何一项所述的方法，其特征在于，使用D(p)\n 12\-\= 咖+幻…+n-幻作为反向差分相关函数，其中，「η代表χ的向上取整函的数，即，k=0I χ I大于或等于X的最小整数，ρ表示一组N个接收样本中第一个样本相对于同步信号第一个样本真正位置的延迟。
16.根据权利要求1至14中任何一项所述的方法，其特征在于，使用D(p)「W/2]-1=Σ呦U + 1)^…+ Ν-1-幻作为反向差分相关函数，其中，「η代表X的向上取整的函数，k=QIxI即，大于或等于X的最小整数，P表示一组N个接收样本中第一个样本相对于同步信号第一个样本真正位置的延迟。
17.根据权利要求1至14中任何一项所述的方法，其特征在于，使用D(p)「W/2]-1=+ 咖+ Ν-1-幻作为反向差分相关函数，其中「η代表X的向上取整的函数，即，k=QIxI大于或等于X的最小整数，P表示一组N个接收样本中第一个样本相对于同步信号第一个样本真正位置的延迟。
18.根据权利要求4至17中任何一项所述的方法，其特征在于， 当接收信号频率误差相对较大时，使用差分相关，当接收信号频率误差相对较小时，使用反向差分相关。
19.根据权利要求1至18中任何一项所述的方法，其特征在于，将序列C(I)映射到信号s(k)的一个发送者的标识上。
20.一种发送装置(120)，用在通信系统中，其特征在于，包括用于生成一个具有时间对称特性、可用于同步的信号的单元，所述信号基于序列集中的可唯一识别的序列C(I)；用于通过一个通讯信道发出所述信号的单元，所述生成信号的单元，用于生成一个具有中心对称部分s(k)的信号，该中心对称部分 s(k)以绝对值的形式对称，且该中心对称部分s (k)具有任意长度N。
21.一种接收装置(130)，用在通信系统中，其特征在于，包括用于接收一个具有时间对称特性、可用于同步的信号的单元，所述信号基于序列集中的可唯一识别的序列C(I)，所述信号为具有中心对称部分s(k)的信号，所述中心对称部分 s(k)以绝对值的形式对称，其中，该中心对称部分s(k)具有任意长度N。
22.如权利要求21所述的接收装置，其特征在于，进一步包括 用于计算并保存一组N个接收信号样本的相关值的单元，对于新的一组N个接收信号样本，重复上述计算和保存相关值的步骤的单元，所述新的一组N个样本比前一组延迟一个样本，用于找出使所述相关值最大的一组N个样本的延迟，选择所述延迟为解调的初始时间的单元，用于从所述序列集中检测出唯一序列c(l)的单元，其中，所述计算和保存所述相关值的单元，用于计算并保存一组N个接收信号样本 r(k)，k = 0，1，...，N-1 的反向差分相关 D (ρ)。
23. 一种无线通讯系统(100)，包括至少一个权利要求20中所述的发送装置(120)，以及至少一个权利要求21中所述的接收装置(130)。
全文摘要
本发明涉及一种通讯系统中同步的方法，该方法包括生成一个具有时间对称特性、可用于同步的信号，所述信号基于序列集中的可唯一识别序列c(l)，通过一个通讯信道发出所述信号，在所述生成信号的步骤中，生成一个具有中心对称部分s(k)的信号，所述中心对称部分s(k)以绝对值的形式对称，其中，该中心对称部分s(k)具有任意长度N。本发明还提供了一个通讯系统中的发送装置和一个接收装置，以及一个无线通讯系统。
文档编号H04L7/04GK102255722SQ201110195658
公开日2011年11月23日 申请日期2006年1月18日 优先权日2006年1月18日
发明者布拉尼斯拉夫·波波维奇 申请人:华为技术有限公司