蜂窝通信网络中的小区检测的制作方法

本公开涉及在蜂窝通信网络中的小区检测。

背景技术：

高速列车场景对于用户设备(ue)移动性功能来说是挑战性的，因为ue可能快速地离开和进入小区，因此ue必须快速检测用于切换或小区重选的合适候选，以便不丢失连接或错过寻呼或寻呼信号。

目前的第三代合作伙伴计划(3gpp)标准已经部分地考虑到ue速度高达每小时300千米(300km/h)，但仅是针对数据解调部分，而不是针对小区检测。随着高速列车线路的部署量增加，ue用户数量的增加，以及每用户带宽的使用量增加，主要运营商正在要求提高的ue性能以及对超过300km/h的速度的支持。

除了检测适合的相邻小区以进行切换或小区重选的时间相对缩短之外，高速还可能导致接收信号的显著的多普勒频率偏移(或本文中的多普勒频移)。多普勒频移迫使ue在朝着小区移动时相对于在网络中使用的载波频率增大其解调频率，以及在远离小区移动时相对于在网络中使用的载波频率降低其解调频率。多普勒频移的幅度取决于ue朝向发射天线的相对速度，因此在收发机靠近轨道(即，在ue的轨迹与ue和发射天线连成的线之间角度很小)的情况下，ue速度的很大一部分将转移到多普勒频移。此外，当ue经过发射天线时，多普勒频移的正负符号将会突然改变，并且角度越小，改变越突然。

多普勒频移δf可以表示为：

其中c是光速，以及v是ue朝向发射天线的相对速度。利用角α和实际ue速度vue，朝向发射天线的相对速度v引起多普勒频移，得到v＝vuecosα。从负的频移到正的频移的转换有多快取决于小区站点的位置离轨道有多远，在离得远的情况下，多普勒频移较小并且改变没那么突然，而在小区站点靠近轨道的情况下，多普勒频移较高并且改变突然。

在图1中示出了该场景，其中，ue位于与小区a.2连接且远离小区a.2移动的高速列车上，并且很快需要检测其正在移向的小区b.1。根据当前的3gpp标准，小区站点可能距离轨道近得只有2米(m)。列车可以以高达450km/h的速度行驶，并且ue频繁地切换或必须重选要驻留的小区。

到新的主小区(pcell)的切换、新的辅小区(scell)的配置、以及新的主辅小区(pscell)的配置和激活通常基于来自ue的测量报告，其中ue已经被网络节点配置为定期地、基于特定事件或其组合来发送测量报告。测量报告包含检测到的小区的物理小区标识(id)、参考信号强度(参考信号接收功率(rsrp))和参考信号质量(参考信号接收质量(rsrq))。

通过以5毫秒(ms)为基础在每个增强型通用陆地无线电接入网络(eutran)小区中发送的两个信号，即主同步信号和辅同步信号(分别为pss和sss)，来促进3gpp长期演进(lte)系统中的小区检测，所述小区检测旨在检测和确定相邻小区的小区id和小区定时。此外，在每个小区中发送参考信号(rs)，以促进小区测量和信道估计。

pss存在三个版本(三个组内小区id中的每一个对应一个版本)，并且基于zadoff-chu序列，该zadoff-chu序列映射到中心62个子载波并且两侧分别邻接五个未使用的子载波。共有168个小区组，并且关于小区属于哪个小区组的信息由基于m序列的sss承载。该信号还携带关于其是在子帧0还是在子帧5中发送的信息，这用于获取帧定时。对于特定小区，进一步用小区的组内小区(cell-within-group)id对sss进行加扰。因此，总共有2×504个版本，504个物理层小区id中的每一个对应两个版本。与pss类似，sss被映射到中心62个子载波上，并且两侧分别邻接五个未使用的子载波。3gpplte频分双工(fdd)无线电帧中的同步信号的时间(子帧)-频率(子载波)栅格或布局示出在图2中。子帧1-3和6-8可被用于多播-广播单频网络(mbsfn)，或者可被信号通知用于其他目的，由此ue无法预期参考信号出现在第一正交频分复用(ofdm)符号之外。物理广播信道(pbch)(携带主信息块(mib))和同步信号在中心72个子载波上的先前已知的ofdm符号位置上传输。

如本领域公知的，ue对小区的检测基于在接收采样的至少5毫秒上使用三个pss版本的匹配滤波。滤波器输出中的相关峰值可以揭示来自一个或多个小区的同步信号。这被称为符号同步。

在已经建立符号同步并识别出组内小区id时，下一步是sss检测，以获取帧定时和物理层小区id。在解码sss之后，获取小区组id，并且由此获取完整的物理层小区id。此外，确定帧定时和循环前缀配置。

一对pss和sss总是从相同的天线端口发送，但是不同的对可以从不同的天线端口发送(3gpp技术规范(ts)36.211v12.3.0，section6.11)。

现有的在ue处的小区检测方法包括：

非相干pss检测，其中，针对每个接收机分支分别执行匹配滤波，然后在执行峰值检测之前将所有接收机分支的信号幅度(可能平方得到功率)相加。

相干sss检测，其中，在已经建立pss所位于的时间位置之后，在将来自不同接收机分支的sss相干相加并且执行解码之前，相同的pss被用于估计待检测的小区的无线电信道。

非相干sss检测，其中，使用来自pss的定时信息，但是不基于它估计任何无线电信道。

此外，任一方法都可以包括：对来自已经检测到的小区的部分或全部重叠的信号的干扰消除，由此在执行对pss的检测或对sss的解码之前减去先前已知的信号，例如参见共同拥有且转让的题为“channelestimationforinterferencecancellation”的国际公布no.wo2014/135204a1。

技术实现要素：

公开了与小区检测相关的系统和方法。在一些实施例中，公开了用于在根据无线设备是正在接近当前服务小区还是正在离开当前服务小区来抑制来自无线设备的当前服务小区或先前服务小区的干扰的同时执行小区检测的系统和方法。以这种方式，以特别适合于例如高速列车情景的方式改进了小区检测，但是本文公开的系统和方法不限于此。

在一些实施例中，无线设备的操作方法包括：确定无线设备是正在朝着无线设备的当前服务小区移动还是正在远离无线设备移动的当前服务小区。该方法还包括：如果无线设备正在朝着当前服务小区移动，则在对来自另一小区的预定信号的检测过程中发起对来自无线设备的先前服务小区的传输的抑制，以及如果无线设备正在远离当前服务小区移动，则在对来自另一小区的预定信号的检测过程中发起对来自无线设备的当前服务小区的传输的抑制。

在一些实施例中，如果无线设备正在朝着当前服务小区移动则在对来自另一小区的预定信号的检测过程中发起对来自无线设备的先前服务小区的传输的抑制包括：如果无线设备正在朝着当前服务小区移动，则在对来自另一小区的预定信号的检测过程中发起对来自无线设备的先前服务小区的感知方向的传输的抑制。此外，如果无线设备正在远离当前服务小区移动则在对来自另一小区的预定信号的检测过程中发起对来自无线设备的当前服务小区的传输的抑制包括：如果无线设备正在远离当前服务小区移动，则在对来自另一小区的预定信号的检测过程中发起对来自无线设备的当前服务小区的感知方向的传输的抑制。

在一些实施例中，预定信号是同步信号、发现信号、预留信号或参考信号。

在一些实施例中，确定无线设备是正在朝着无线设备的当前服务小区移动还是正在远离无线设备的当前服务小区移动包括：基于以下项中的至少一个，确定无线设备相对于无线设备的当前服务小区的移动方向：测量的当前服务小区的时间漂移，测量的当前服务小区的参考信号接收功率(rsrp)，当前服务小区的信道质量指示符，当前服务小区的信号与干扰加噪声比(sinr)，检测到的当前服务小区的多普勒频移，以及从控制当前服务小区的基站接收到的一个或多个定时提前命令。

在一些实施例中，确定无线设备是正在朝着无线设备的当前服务小区移动还是正在远离无线设备的当前服务小区移动包括：基于以下项中的至少一个，确定无线设备相对于无线设备的当前服务小区的移动方向：通过定位系统确定的无线设备的位置，以及历史信息。

在一些实施例中，如果无线设备正在朝着当前服务小区移动则在对来自另一小区的预定信号的检测过程中发起对来自无线设备的先前服务小区的传输的抑制包括：如果无线设备正在朝着当前服务小区移动，则在对来自无线设备的先前服务小区的传输进行干扰抑制的情况下运行小区检测过程。此外，在一些实施例中，如果无线设备正在远离当前服务小区移动则在对来自另一小区的预定信号的检测过程中发起对来自无线设备的当前服务小区的传输的抑制包括：如果无线设备正在远离当前服务小区移动，则在对来自无线设备的当前服务小区的传输进行干扰抑制的情况下运行小区检测过程。

在一些实施例中，该方法还包括：确定无线设备是否处于高速列车情景中，并且在确定无线设备处于高速列车场景中时，执行以下步骤：确定无线设备是正在朝着无线设备的当前服务小区移动还是正在远离无线设备的当前服务小区移动；如果无线设备正在朝着当前服务小区移动，则在对来自另一小区的预定信号的检测期间发起对来自无线设备的先前服务小区的传输的抑制；以及，如果无线设备正在远离当前服务小区移动，则在对来自另一小区的预定信号的检测期间发起对来自无线设备的当前服务小区的传输的抑制。

在一些实施例中，该方法还包括：基于无线设备相对于无线设备的当前服务小区的移动方向，检测无线设备的状态的改变，无线设备的状态是保持为朝着无线设备的当前服务小区移动或远离无线设备的当前服务小区移动。该方法还包括：在检测到无线设备的状态的改变时，执行以下步骤：确定无线设备是正在朝着无线设备的当前服务小区移动还是正在远离无线设备的当前服务小区移动；如果无线设备正在朝着当前服务小区移动，则在对来自另一小区的预定信号的检测期间发起对来自无线设备的先前服务小区的传输的抑制；以及，如果无线设备正在远离当前服务小区移动，则在对来自另一小区的预定信号的检测期间发起对来自无线设备的当前服务小区的传输的抑制。

在一些实施例中，确定无线设备是正在朝着无线设备的当前服务小区移动还是正在远离无线设备的当前服务小区包括：确定无线设备是否正在远离无线设备的当前服务小区移动；以及，在确定无线设备正在远离无线设备的当前服务小区移动时，执行在对来自另一小区的预定信号的检测期间发起对来自无线设备的当前服务小区的传输的抑制。该方法还包括：在执行从当前服务小区到新的当前服务小区的频内切换之后，在无线设备正在朝向新的当前服务小区移动的同时，在对来自另一小区的预定信号的检测期间继续抑制来自无线设备的当前服务小区的传输。

在一些实施例中，该方法还包括：如果无线设备正在朝着当前服务小区移动，则在小区检测期间补偿负的频率偏移；如果无线设备正在远离当前服务小区移动，则在小区检测期间补偿正的频率偏移。

在一些实施例中，小区检测包括检测辅同步信号(sss)，使得：在小区检测期间补偿负的频率偏移包括在检测sss期间补偿负的频率偏移，以及在小区检测期间补偿正的频率偏移包括在检测sss期间补偿正的频率偏移。

在一些实施例中，负的频率偏移等于无线设备的服务小区的多普勒频移的-2倍，以及正的频率偏移等于无线设备的服务小区的多普勒频移的+2倍。

在一些实施例中，该方法还包括：使用无线设备的服务小区的多普勒频移来重复小区检测。

还公开了无线设备的实施例。

在阅读与附图相关联的实施例的以下详细描述之后，本领域技术人员将清楚本公开的范围并且认识到其附加方面。

附图说明

并入本说明书中并且形成其一部分的附图示出了本公开的几个方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。

图1示出了示例性高速列车场景；

图2示出了比最小下行链路系统带宽1.4mhz(mhz)(72个子载波或6个资源块)宽的传统长期演进(lte)频分双工(fdd)小区的时间-频率栅格；

图3示出了根据本公开一些实施例的，在高速列车上的无线设备或用户设备(ue)经受多次切换或执行多次小区重选，其中在小区检测期间提供了小区抑制；

图4是示出根据本公开一些实施例的利用小区或干扰抑制的小区检测过程的流程图；

图5示出了根据本公开一些实施例的在高速列车上行进的ue所经历的多普勒频移；

图6是示出根据本公开一些实施例的ue保持的离开或接近ue的服务小区的状态的状态图；

图7是示出根据本公开一些实施例的、ue根据ue是正在离开还是接近当前服务小区来抑制或抑制来自ue的当前服务小区或来自ue的先前服务小区的传输的操作的流程图；

图8是示出根据本公开一些实施例的、ue抑制或抑制来自ue的当前服务小区或来自ue的先前服务小区的传输的操作的流程图；

图9是示出根据本公开一些实施例的、ue基于ue是正在接近还是离开ue的当前服务小区来数字补偿多普勒频移的操作的流程图；

图10是根据本公开的一些实施例的小区检测装置的框图；

图11是根据本公开的一些实施例的ue的框图。

具体实施方式

下面阐述的实施例呈现使本领域技术人员实践实施例的信息并且示出实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下描述以后，本领域技术人员将理解本公开的构思并且将认识到本文未具体给出的这些构思的应用。应当理解的是，这些构思和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。值得注意的是，本文描述的实施例关注于第三代合作伙伴计划(3gpp)长期演进(lte)，并且因此经常使用3gpplte术语(例如，用户设备(ue)，主同步信号(pss)和辅同步信号(sss))。然而，本公开不限于3gpplte，而是可以在任何合适的蜂窝通信网络中使用，以改善同步信号检测。因此，可以使用更一般的术语(例如，术语“无线设备”可被用作代替ue的更一般术语)。此外，尽管本文的讨论关注于高速列车场景，但是本公开不限于此。本文描述的实施例可以应用于任何合适的场景(例如，在ue快速地在小区之间转移的非常密集的小小区场景中，和/或存在视线和由于高的ue速度、高的载波频率或这两者引起的高的多普勒频移的场景中)。高达并包括3gpp增强型通用陆地无线电接入(eutra)版本12，通过一致性测试已经确保性能的最大速度如下：针对ue解调为300千米/小时(km/h)，以及针对ue无线电资源管理(rrm)为40千米/小时(小区检测和小区测量)。

今天，高速列车可以达到570km/h以上的速度，尽管商业运行速度一般较低。例如，tgv(法国)以300km/h的速度在商业运营，但是它计划提速到350km/h。中国铁路以350km/h的速度在商业运营，上海磁悬浮(中国)以430km/h的速度在商业运营，以及新干线(日本)以300km/h的速度在商业运营。在许多欧洲国家以及美国，存在以200-250km/h的速度商业运营的列车。

为了在高速行驶时保持数据连接或通话，需要良好的解调性能，但这还不够。如果ue或无线设备未及时切换到下一小区，例如，如果ue或无线设备尚未报告该小区，则该连接或通话可能掉线。类似地，如果ue在检测要驻留的小区方面过慢，则它可能会错过寻呼，例如针对呼入呼叫的寻呼。因此，对于移动性功能而言，uerrm能够支持商业运营的列车使用的速度同样重要。

由于管芯(dye)尺寸和功耗方面的竞争力，芯片厂商的设计通常不会超过符合标准、运营商或ue供应商强加的一致性要求。因此，许多芯片组被设计为只是仅满足这些要求。使用仅满足当前3gpp要求的芯片组的ue在高速列车场景中可能受低于期望性能的影响。

在3gpp无线电接入网(ran)第66号全体会议上，就高速列车场景下的lteue性能提升的工作项目(3gpprp-142307)进行了商定。

本文公开了解决这些问题的系统和方法。在一些实施例中，当处于高速移动中时，一旦ue开始远离站点移动(即，传输起始的地理位置，如，增强的或演进的节点b(enb)、远程无线电头(rrh)或其他发起传输的无线电接入节点的地理位置)，ue发起对来自服务小区的传输的抑制。在切换到同频相邻小区(其然后成为ue的新的服务小区)之后，在ue正在朝着新的服务小区移动的情况下，ue继续抑制来自先前服务小区(即，在切换之前的ue的服务小区)的传输；否则，ue发起对来自新的服务小区的传输的抑制。通过这样做，通过增大信号与干扰加噪声比(sinr)并由此允许更早地检测到小区，ue将其精力集中于前方的小区。早期检测允许更多的时间用于切换准备或小区重选，并因此降低了掉话或者错过寻呼信号或寻呼的风险。

在一些实施例中，如将在下文进一步描述的，ue检测或确定并保持跟踪其是正在朝着还是远离服务小区站点移动。在ue正在远离站点移动的情况下，来自ue正在寻找的小区的信号可能看起来具有两倍的多普勒频移，因为服务小区被ue用作频率参考，其中ue可能正在朝着仍待检测的小区的站点移动。因此，在一些实施例中，当ue正在远离服务小区站点移动时，ue在与根据服务小区确定的相同载波频率以及该载波频率加上两倍多普勒频移后的频率二者上搜索小区。另一方面，在一些实施例中，如果ue正在朝着服务小区站点移动，则ue在与服务小区相同的载波频率以及该载波频率减去两倍多普勒频移后的频率二者上搜索候选小区。注意，由于相对于基站的方向(角度和距离)的不同，候选小区的多普勒频移可能与服务小区的多普勒频移不同。

对频移的估计和对ue是否已经经过服务小区的站点的检测可以基于例如在滑动时间间隔上所应用的自动频率控制(afc)命令的累积。

在本公开的一个方面，ue对来自ue在执行小区检测时正在移离的最强小区的传输进行干扰抵制(rejection)。这提高了从ue接下来将进入其覆盖范围的小区接收到的信号的sinr，并且因此允许与没有干扰抵制的情况相比更早地检测到那些小区，如图3所示，图3示出了在高速列车上的ue经受多次切换或执行多次小区重选。天线图示出了对于图3的(a)至(c)中的每个位置哪个小区被抑制。ue正在集中精力在前向方向上寻找，并且最小化来自反向方向的最强小区(图3(a)中的服务小区或图3(b)中的先前服务小区)的干扰。

不总是抑制来自最强小区(服务小区)的传输的原因在于：当最强小区(服务小区)的站点在列车移动朝向的方向上时，仅使用两个接收天线操作的ue也将抵制从同一站点但是针对另一扇区发送的信号的相当大的部分，参见图3(b)中的小区b.1和b.2。在小区b.1和b.2同步的情况下，ue可以对服务小区b.1使用干扰消除技术(例如，减去已知的同步信号-参见上面的背景技术部分)，以改进对来自小区b.2的sss的检测。

使用不止两个接收天线操作的ue可以减小天线图中的角凹槽的宽度，然后有可能也能够抵制服务小区，但是该操作在服务小区和要切换到的下一小区是从几乎相同的方向接收到的情况下对于估计误差将是敏感的。虽然凹槽变窄，但是存在下述风险，即它被布置为使得其也部分地或完全抑制来自要切换到的下一小区的传输。另外，当在无线电资源控制(rrc)空闲模式下，该技术还将要求ue使用更多的接收机分支，对功耗和待机时间造成损失。

干扰抵制可以通过使得在要被抵制的小区的相同天线端口上发送的同步信号和其他信号以相消方式相加的方式组合来自两个或更多个接收天线分支的接收信号来实现。通过适当地选择组合权重，一个或多个天线上的大部分不需要的分量消除了其他天线上的对应分量。结果，从其他小区接收的信号分量的sinr增大，并且小区检测性能提高。

可在本文描述的实施例中使用的干扰抑制方案的实施例在2015年1月30日提交的题为“interferencerejectionforimprovedcelldetection”的美国临时专利申请no.62/110,166中进行了概述，通过引用将其全文并入本文，尽管这并不是必需的。下面简要描述干扰抑制方案的一些实施例。

通过((2×1)向量)表示在两个接收分支上针对子载波k接收的资源单元，以及((p×1)向量)表示从小区q接收的并且从p(q)天线端口发送的复数信息，以及((2×p)矩阵)表示从小区q使用的天线端口中的每一个到两个接收天线中的每一个的无线电信道，所接收的资源单元可以近似地由((2×1)向量)描述，其中vk表示来自没包括在该模型中的其他小区的噪声和干扰。

该近似在于：当根据小区1的定时对正交频分复用(ofdm)符号进行采样时，可能没有与其他小区q＝2..q的符号定时对齐，因此在采样的ofdm符号期间端口的数目可能会改变。但是，这对要解决的问题没有影响。

从单个端口发送同步信号，因此当承载小区1的sss的ofdm符号被采样时，无线电信道矩阵(或在这种情况下为(2×1)向量)变为

因为sss是先前已知的，所以可以估计无线电信道，得到为了消除或抵制来自所考虑端口的传输，在约束条件下确定与正交的一组权重θk，以避免两个权重为零的无用解决方案

权重对应于跨越的空值空间的特征向量，并且可以例如经由特征值分解来确定。通过使用得到的权重在接收分支上进行组合来找到所得到的资源单元zk，其中小区1的同步信号被抵制。

该推导可被扩展到子带，甚至全带宽。取决于信道估计是如何构建的(是否由过度确定的系统构建)，可能使得不存在空值空间，于是可以代之以采取跨越与最小特征值关联的子空间的特征向量。

上面的例子是针对两个接收分支的。这可以如下扩展到n个接收分支。将使用n个接收机天线的ue侧接收的资源单元k表示为(n×1)向量：

以及将从小区q(已知的或未知的)发送的信息表示为(n×1)向量：

其中，p(q)是该小区中用于该资源单元的天线端口的数目，以及ue看到的来自小区q的每个天线端口的无线电信道((n×p)矩阵)被表示为：

接收到的资源单元k可以某种程度简化表示为如下的(n×1)向量：

其中q是接收到的小区的总数，l是已经检测到的小区的数目，以及vk是加性噪声。从单个天线端口发送同步信号，因此，对于所考虑的资源单元(假设它与采样的ofdm符号对齐)，仅存在发送自基站或enb的一个信号，并且因此每个接收天线仅有一个权重，因此用于同步信号的无线电信道可被描述为如下(n×1)矩阵/向量：

期望抑制来自一个或多个已经检测到的小区的任何传输，因为它们可能与还未检测到的小区的同步信号部分重叠。此外，同步信号经常是从用于其他信道以及传输模式的物理天线发送的，因此也将抑制来自除同步信号之外的信号的一些干扰。

假设l＜n，即，要抑制的小区少于用于小区检测的接收分支的数目，则期望找到一组系数θk((n×1)向量)(空间权重将基于这组系数)，其满足

即，通过如信道估计(n×1向量)(q＝1...l)所捕获的、消掉了已经经历特定无线电信道的信号分量的一组系数。

将信道估计排列成(n×l)矩阵可以形成二次形式由于l＜n，这意味着向量θk在((n×n)矩阵)的空值空间中，并且可以例如经由特征值分解找到。在n＝l+1的情况下，在空值空间中只有一个向量，因此它是唯一确定的；但是在n＞l+1的情况下，将存在可单独地或以线性组合的方式用作系数的若干个向量。

当对于不同的子带(子载波组)具有不同的权重时，需要注意不要使不同子载波上的期望信号分量在相干和中以相消方式相加，即在针对除抑制分量之外的“方向”的θk和θk+1之间引入突变相移。备选地，可以例如对每个子带执行相干和，随后执行幅度平方，然后对其执行求和。

对于每个用于整个带宽的接收天线单个权重的情况，例如可以形成(n×l)矩阵：

其中并且约束条件θ^hθ＝1下搜索θ，其中θ^hcc^hθ＝0。假定单组权重(m＝1)，一个要阻止的小区和两个接收分支(36)(n＝2)，则权重

可被用于抑制在检测到的小区中发出pss和sss的方向。

备选地，可以确定通过下式来形成权重

然后搜索与最小特征值相关联的子空间，因为cc^h不是设计为秩亏的，因此不能保证存在空值空间。方案之间的区别主要在于：在后一种备选方案中，平均信道权重是以最小二乘方式隐含导出的。

应该注意，这些只是用于确定权重的众多备选方案中的一些方案。然而，目的是相同的：同时或顺序地抑制来自一个或多个已经检测到的小区的信号分量。

使用该干扰抑制方案的小区检测过程如图4所示。如图所示，在适当的时间量(例如5-6毫秒(ms))内获取同相正交相位(iq)采样，并将其存储在存储器中(步骤100)。值得注意的是，通过存储或缓冲iq采样，可以对iq采样进行空间滤波以进行小区检测，而不影响使用未经空间滤波的iq采样进行正常信号处理的能力(例如，对来自服务小区的期望信号的接收)。

要被抵制的小区的sss被定位在记录的数据中，并被用于估计要被抵制的小区的无线电信道。信道估计被用于形成组合权重的一个或多个集合(如上所述)，所述权重集合在被应用于接收到的信号时抑制要被抵制的小区(步骤102)。换言之，确定用于对来自先前检测到的要被抵制的强小区的感知方向的传输进行空间滤波(本文中也称为抑制、抵制或阻止)的组合权重的集合。如上所述，基于先前检测到的强小区的估计的无线电传播信道来确定该组合权重的集合，其中所述估计基于来自该小区的已知的或预定的传输(例如，sss传输)。如本文所述，要抵制的小区根据或者取决于ue是在接近还是在远离其当前服务小区(其在本文中也被称为接近或远离其当前服务小区的站点或传输源)。

如上所述，执行pss检测，其中使用与pss匹配的滤波器对来自接收分支的iq采样进行滤波，在对组合滤波器输出进行幅度平方之前先进行加权和相干累加。检测指示小区候选的峰值(步骤104)。换言之，使用在步骤102中确定的组合权重的集合来执行pss检测。在pss检测期间，来自n个接收天线的iq采样根据在步骤102中确定的组合权重的集合进行组合，使得来自要被抵制的小区的感知方向的传输被空间过滤掉。然后基于所得的组合信号执行pss检测。

如果在pss检测中已经发现了好的小区候选，如可以从常规度量确定的好的小区候选(步骤106；是)，则定位与小区候选的同步信号对应的ofdm符号，并且使用与检测到的峰值(当m＞1时)关联的组合权重的集合来对其进行组合(步骤108)。权重可以与pss检测中使用的权重相同(例如，针对整个带宽使用单个权重)，或者可以导出具有更细粒度(每个子带甚或子载波)的权重的新集合。使用组合信号执行sss检测(步骤110)。此后，针对该测量时机完成该过程(步骤112)。在未找到好的小区的情况下(步骤106；否)，终止小区检测(步骤112)，不尝试检测sss。

返回到检测ue是在朝着服务小区行进还是在远离服务小区，ue例如可以基于下述中的任一个或其组合来检测或确定这一点：

测量的服务小区的时间漂移。在接近小区时时间漂移的趋势与在ue远离该小区移动时时间漂移的趋势将具有相反的符号。

测量的服务小区的参考信号接收功率(rsrp)。当接近小区时，rsrp增加，而当远离小区移动时rsrp减小。

检测到的多普勒频移。当ue经过服务小区站点时，频率偏移的符号发生改变，服务小区站点的位置离轨道越近，从频率偏移到负频率偏移的改变越突然。

在rrc连接状态下，ue还可以使用反映从ue到该小区的距离的enb定时提前命令。当接近小区时，定时提前减小，反之亦然。信道质量索引(cqi)或sinr可以以与rsrp相同的方式指示，因为当接近小区时，sinr将增大，因此信道质量将提高。如果关于网络布局的地理信息可用，并且例如ue正在使用全球定位系统(gps)或其他定位方式，则该信息也可被用于确定ue是在接近还是在离开服务小区。在ue存储特定历史信息的情况下，可以使用指纹打印技术来确定ue相对于服务小区的位置，并且可以在确定是离开还是在接近服务小区时利用这样的信息。

对于远离轨道的服务小区站点(例如，这可以由ue例如通过分析下行链路路径损耗或定时提前来推断)，频率偏移将不太可能会有明显的改变，因此当确定服务小区站点是在ue之前还是在ue之后时，rsrp或时间漂移可能比多普勒频移检测更可靠。然而，对于靠近轨道的服务小区站点，频率偏移的符号将非常快速地改变，并且在这种情况下使用多普勒频移检测作为快速确定ue现在已经经过服务小区站点的手段将更可靠；参见图5。图5的图示出了以450km/h行进并经过天线站点(2.5千兆赫兹(ghz)带宽、天线离轨道20米(m))的ue经历的多普勒频移(在y轴上以赫兹(hz)为单位)。

在一些实施例中，如图6所示，ue保持是在接近服务小区还是离开服务小区的状态，并且如果例如rsrp趋势检测器和多普勒频移检测器中的任一个或这两者已经指示已经发生改变时，可以在状态之间转换。如果在接近状态下并且多普勒频移检测器指示已经从正频率偏移切换到负频率偏移，和/或rsrp趋势检测器指示rsrp已经从上升级别切换到下降级别，则状态改变为离开，如图6的状态变化1所示。如果在离开状态下且多普勒频移检测器指示已经从正频率偏移切换到负频率偏移，和/或rsrp趋势检测器指示rsrp已经从下降级别切换到上升级别，则状态改变为接近，如图6的状态变化2所示。在切换和小区重选期间保留状态，并且基于新的服务小区的特性来触发转移。应当注意，不能假定切换将导致ue进入接近状态；它完全取决于网络布局。

状态变化的动作在图7的流程图中示出。具体地，图7示出了ue根据ue是处于接近状态还是处于离开状态来发起并因此执行对来自ue的先前服务小区和ue的当前服务小区中的任一个的传输的抑制的操作。如图所示，当发生状态改变(步骤200)并且状态改变为接近(步骤202；是)时，ue重新配置干扰抵制以抑制来自先前服务小区的传输(步骤204)。结果，当例如执行图4的小区检测过程时，ue将在小区检测期间抑制来自ue的先前服务小区的干扰传输。如果状态代之为改变为离开(步骤202；否)，则ue重新配置以抑制当前服务小区(步骤206)。结果，于是执行图4的小区检测过程，ue将在小区检测期间抑制来自ue的当前服务小区的干扰。一旦对先前服务器小区或当前服务小区的抑制完成，则处理结束(步骤208)。

然而，注意本公开不限于小区检测。在对ue已知的任何合适的预定信号的检测期间，可以使用干扰抵制来抑制来自先前服务小区(步骤204)或当前服务小区的传输(步骤206)。在一些实施例中，ue已知的预定信号是同步信号(例如，pss检测或sss)、发现信号(例如，用于许可辅助接入(laa)的发现信号))、预留信号(例如，用于laa的预留信号)或参考信号。

图8示出了根据本公开的一些实施例的小区检测过程。如图所示，ue首先例如如上所述地确定ue相对于ue的当前服务小区(或当前服务小区的站点)的移动方向(步骤300)。然后，ue基于ue相对于当前服务小区的移动方向来确定是抑制来自ue的当前服务小区的传输还是抑制来自ue的先前服务小区的传输(步骤302)。然后，在该示例中，ue在对来自ue的当前服务区小区或先前服务小区的传输执行干扰抑制的(在步骤302中确定)同时，运行小区检测过程(步骤304)。

在本公开的第二方面中，当执行小区检测、小区跟踪和小区测量时，ue使用关于接近还是离开服务小区的信息来补偿所记录的用于频率偏移的iq采样。

题为“amethodforcommunicatinginawirelesscommunicationnetwork”的欧洲专利申请no.ep2360967a1包括用于测量等的频率偏移补偿。然而，本公开的这个方面不是关于多普勒估计，而是关于哪两个假设用于与仍待检测的小区的频率偏移有关的调查。关于是抑制来自服务小区的传输(干扰)还是抑制来自先前服务小区的传输(干扰)的决定取决于服务小区在ue后方还是前方(即，ue是在接近还是在离开服务小区)，可以按照上述第一方面所概述的那样确定的信息。

ue调谐其无线电接收机以匹配服务小区的感知到的下行链路载波频率。因此，当接近服务小区时，存在ue解调频率相对于网络使用的实际频率的正的多普勒频移。相反，当离开服务小区时，存在负的多普勒频移。该调谐例如由常规的afc功能来处理。

当ue在接近服务小区的同时正在搜索新小区的情况下，ue可能进入正在发射与ue正在移动的相同方向上的波束的相邻小区的覆盖范围内。因此，一旦ue进入覆盖范围，ue正在离开该小区，并且在ue解调频率与该相邻小区的感知频率之间存在两倍的多普勒频移。然而，朝着ue的方向进行发射的新小区被感知为具有与ue解调频率相同的载波频率。

由于在几千赫兹(khz)的范围内的频率偏移降低了sss检测的灵敏度，因此在执行小区检测时(以及诸如小区跟踪和移动性测量等其他处理中)，ue可以补偿这种偏移。具体地，当在接近服务小区的同时搜索相邻小区的情况下，ue假设：(1)与服务小区相比不存在频率偏移，以及(2)存在包括两倍多普勒频移的负的频率偏移。通过使用所记录的iq采样本身执行小区检测来涵盖第一假设，而通过对所记录的iq采样的频率进行数字移动以补偿在执行小区检测时可能由doppler引起的移动来涵盖第二假设。

当ue正在远离服务小区移动时，存在另一种方法，并且ue可以假设：(1)与服务小区相比不存在频率偏移，以及(2)存在包括两倍多普勒频移的正的频率偏移。

ue可以通过累积在一段时间内执行的频率校正来估计多普勒频移，以捕获如图5所示的ue解调频率的快速变化，或者ue可以根据多普勒扩展(其需要来自多个角的反射；因此，这主要适用于城市地区)来估计偏移。ue可以备选地对移动的幅度使用固定假设，例如，2khz或者已经根据最大支持速度和操作频带导出的某个数字或者例如由运营商或第三方来源提供的某个数字。

具有频率补偿的小区检测如图9所示。当以高的多普勒频移执行小区检测时，ue可以例如既针对作为用于接收服务小区的频率的ue解调频率(步骤400)又针对略微偏移的频率在ue未能识别出质量好的相邻小区(例如，通过sinr、rsrp和/或参考信号接收质量(rsrq)和类似度量来确定)的情况下(步骤402；否)运行小区检测(例如，如图4所示)。ue如前所述较早地确定(步骤404)ue是在接近还是在离开服务小区。在ue正接近服务小区的情况下(步骤404：是)，ue对两倍的负的多普勒频移进行数字补偿(步骤406)，然后用该补偿重复小区检测(步骤410)。否则，在ue正离开服务小区的情况下(步骤404：否)，ue相对于ue解调频率的两倍的正的多普勒频移进行数字补偿(步骤408)，然后用该补偿重复小区检测(步骤410)。然后，该过程完成(步骤412)。如果ue检测到质量好的相邻小区(步骤402；是)，则该过程完成(步骤412)。是否执行步骤404-410还取决于ue遇到的场景-无论是通过自主检测(也包括对ue历史的使用)，从网络获取信息，从第三方来源获取信息，还是经由ue用户界面设置模式。

图10示出了根据本公开的一些实施例的小区检测装置10。根据本文所述的实施例，小区检测装置10在ue内或期望执行小区检测的任何其它无线设备内实现。如图所示，小区检测装置10包括两个或更多个接收天线，其连接到无线电前端接收机(ferx)单元12(例如，ue的无线电前端)。所接收的信号被传递给数据解调和解码单元14，并且为了rrm的目的通过数字滤波器(df)16，将信号带宽和采样速率缩小到移动性测量感兴趣的带宽(通常等于eutra系统的最小下行链路带宽)。所接收到的采样被存储在采样缓冲器18中，即存储器中，用于进一步处理。无线电前端接收机单元12和数字滤波器16均由控制单元(cu)20控制。

小区检测装置10还包括的rrm相关的功能：通常以硬件实现的pss检测单元或pss检测器22；sss检测单元或sss检测器24；以及通常以软件(如由至少一个处理器(如至少一个中央处理单元(cpu)执行的软件)、专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)实现的sss检测器预处理器26；通常以软件(例如，由至少一个处理器执行的软件)实现的权重计算器单元或组合权重计算器28；通常由软件(例如，由至少一个处理器执行的软件)实现的小区测量单元或小区测量器30，以及，通常以软件(例如由至少一个处理器执行的软件)实现的rsrp趋势检测器32，所有这些都由控制单元20控制。虽然不是必需的，但是关于pss检测单元22、sss检测单元24、sss检测器预处理器26和权重计算器单元28的更多信息，感兴趣的读者可以参考美国临时专利申请no.62/110,166。一般而言，pss检测单元22操作为使用组合权重集合来组合从n个接收天线接收的信号，从而根据ue正在离开还是正在接近当前的服务小区抑制ue的来自当前服务区小区或先前服务小区的感知方向的传输。然后将所得信号用于pss检测，例如以常规方式(例如，使用pss匹配滤波器、峰值检测等)进行的pss检测。组合权重由权重计算器单元28如上所述计算，并提供给sss检测器预处理器26。sss检测器预处理器26应用权重集合对来自当前服务区小区或先前服务小区的传输进行空间滤波，以提供用于sss检测的信号。然后可以例如以常规方式进行sss检测。

此外，小区检测装置10包括支持数据解调和解码的功能(例如，数据解调和解码单元14)、afc34和多普勒频移检测器36。如上所述，还可以包括cqi趋势检测器38和/或服务小区漂移趋势检测器40，以替代例如rsrp趋势检测器32或扩展关于状态转换的决策基础(接近或离开服务小区)。所述单元的配置和控制由控制单元20处理。

本文公开的实施例使得ue能够在高速列车场景中决定要抑制哪个小区以改善用于相关切换或小区重新选择候选的小区检测。此外，本公开的实施例使得ue能够确定在小区检测中要考虑哪些频率偏移，从而进一步提高并改善灵敏度。提高的小区检测性能降低了由于因较迟的小区重选引起的较迟的切换或丢失来自网络节点/基站/enb的寻呼/寻呼信号造成的无线电链路故障(rlf)的风险。

尽管不限于任何特定的益处或优点，但是本文公开的实施例提供了优于常规小区检测方案的多个益处和优点。例如，当处于rrc连接模式时，ue能够较早地识别相关小区以较早地进行切换，从而允许网络有足够的时间准备切换。这降低了在高速行进时出现rlf或掉话的风险。当处于rrc空闲模式时，ue能够较早地识别要驻留的相关小区，从而能够较早地评估小区重选。这就为网络提供了关于小区重选阈值的更多调优可能性。这降低了在高速行进时ue丢失寻呼的风险。

图11示出了根据本公开一些实施例的ue42。如图所示，ue42包括一个或多个处理器44(例如，cpu、asic、fpga)、存储器46以及包括连接到多个天线54的一个或多个发射机50和一个或多个接收机52的收发机48。如上所述，在一些实施例中，图10的小区检测装置10的至少一些组件以软件实现。该软件可以存储在存储器46中并由处理器电路44执行，由此ue42操作为提供对应的功能。如上所述，在一些实施例中，图10的小区检测装置10的至少一些组件以硬件方式实现。该硬件可被包括在处理器44(例如，硬件信号处理器)内，或者可以在处理器44的外部(未示出)。

在一些实施例中，提供一种包括指令的计算机程序，所述指令当由至少一个处理器执行时使得该至少一个处理器执行根据本文所述的任何实施例的小区检测装置10的功能。在一些实施例中，提供了包含上述计算机程序产品的载体。载波是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质(例如，诸如存储器46之类的非暂时计算机可读介质)之一。

本公开涉及用于改善小区检测的系统和方法，其特别适用于例如高速列车场景，但不限于该场景。例如，本文描述的实施例可以应用于任何合适的场景(例如，在ue快速地在小区之间转移的非常密集的小小区场景中，和/或存在视线和由于高的ue速度、高的载波频率或这两者引起的高的多普勒频移的场景中)。公开了在蜂窝通信网络中的无线设备(例如，ue)的操作方法的实施例。在一些实施例中，无线设备的操作方法包括：确定无线设备是在接近无线设备的服务小区的站点还是在离开(即远离)无线设备的服务小区的站点。无线设备的操作方法还包括：如果无线设备正在接近无线设备的服务小区的站点，则例如在执行小区检测时，发起对来自无线设备的先前服务小区的传输的抑制。相反，无线设备的操作方法还包括：如果无线设备正在离开无线设备的服务小区的站点，则例如在执行小区检测时，发起对来自无线设备的对齐服务小区的传输的抑制。以这种方式，由于部分地或完全地抑制了来自ue接下来不会切换到的强小区的传输(干扰)，改善了小区检测。

在一些实施例中，无线设备的操作方法还包括：确定无线设备是否处于高速列车场景中，以及响应于无线设备处于高速列车场景中，执行上述步骤。

此外，在一些实施例中，无线设备的操作方法还包括：保持无线设备的状态，其中所述状态指示无线设备是正在接近还是在离开无线设备的服务小区的站点。

还公开了这样的无线设备的操作方法的实施例，其中根据无线设备是正在接近还是离开无线设备的服务小区的站点，调整用于小区检测的多普勒频移(例如，在高速列车场景中)。在一些实施例中，无线设备的操作方法包括：确定无线设备是正在接近还是在离开无线设备的服务小区的站点；以及，执行带数字频率补偿的小区检测，所述数字频率补偿是：如果无线设备正在接近无线设备的服务小区的站点，则补偿负的频率偏移，或者如果无线设备正在离开无线设备的服务小区的站点，则补偿正的频率偏移。在一些实施例中，(正的或负的)频率偏移是无线设备的服务小区的多普勒频移的两倍。在一些实施例中，该方法还包括：在没有(正的或负的)频率偏移的情况下执行小区检测。

还公开了根据本文公开的方法操作的无线设备的实施例。

贯穿本公开使用以下缩写词。

3gpp第3代合作伙伴计划

afc自动频率控制

asic专用集成电路

cpu中央处理单元

cqi信道质量索引

cu控制单元

df数字滤波器

enb增强的或演进的节点b

eutra演进通用陆地无线电接入

utran演进通用陆地无线电接入网

fdd频分双工

ferx前端接收机

fpga现场可编程门阵列

ghz千兆赫兹

gps全球定位系统

hz赫兹

id标识

iq同相正交相位

khz千赫兹

km/h千米每小时

laa许可辅助接入

lte长期演进

m米

mbsfn多播单频网络

mhz兆赫兹

mib主信息块

ms毫秒

ofdm正交频分复用

pbch物理广播信道

pcell主小区

pscell主辅小区

pss主同步信号

ran无线接入网络

rlf无线电链路故障

rrc无线电资源控制

rrh远程无线电头

rrm无线电资源管理

rs参考信号

rsrp参考信号接收功率

rsrq参考信号接收质量

scell辅小区

sinr/snr信号对干扰加噪声比

sss辅同步信号

ts技术规范

ue用户设备

本领域技术人员将认识到对本公开的实施例的改进和修改。所有这些改进和修改被认为落入本文公开的构思和所附权利要求的范围内。