专利名称：通信系统中符号定时同步的方法
技术领域：
本发明涉及通讯系统，特别地，涉及例如在频分复用系统中执行符号定时的方法与设备。
背景技术：
在通信系统中，例如无线电或者其他无线系统，发送器和接收器不必频繁地访问一个共同的脉冲时钟源。代替地，可能有两个时钟分别地运行，一个在发送器中，而另一个在接收器中。在无线系统中，基站典型地具有非常精确的时钟。可是由于成本的考虑，无线终端，例如移动电话和/或其他移动通信设备经常使用便宜的时钟。在很多情况下，这种便宜的时钟没有在与移动电台交互作用的基站中使用的时钟精确。
发送器和接收器中具有不同时钟的一个后果是即使在通信对话开始时发送器和接收器极佳地同步，发送器和接收器的符号定时也会经常随着时间的过去而漂移。为了保证适当的通信，在整个通信对话过程中维持符号定时同步是很重要的。
在现有的通信同步系统中，接收器符号定时被作为一种发送器符号定时的从动装置。在现有的系统中接收器基于已接收的信号不断地校正接收器符号定时。发送器符号定时简单地基于发送器中使用的时钟，不需要被校正。上面的方法在许多点对点通信系统中工作得很好，只要从不同无线终端接收的符号不需要在基站进行调整，上面的方法在一些多路接入系统中也工作得很好。
然而在其他系统中，现有技术的同步方法不能有效地工作。例如在一个正交频分复用(OFDM)多路接入系统中，一个基站从多个无线终端同时地接收OFDM符号。为了消除无线终端之间的干涉，有利的是使得来自不同无线终端的符号同步地到达基站接收器。由于不同的无线终端很可能有不同的和时变的发送器定时，将基站接收器定时调整为多个独立无线终端的发送器定时的从动装置是很不容易的，其中一个基站接收器可能同多个独立的无线终端交互作用。因此，现有技术的同步系统不能在OFDM多路接入系统中有效地工作。
图1表示一种依照本发明实现的通信系统。
图2表示在如图1表示的系统中使用的基站和无线终端。
图3表示属于图1所示的系统的接收器对一组接收符号进行的处理。
图4和5表示与一个基站接收器的符号处理相关的基站符号定时。
图6表示一种如无线终端接收器符号定时调节那样调节无线终端发送器符号定时的方法。
图7表示依照本发明通过将采样插入到用于调节无线终端发送器定时的符号中所作的符号定时的调节。
图8表示了一个驻留时间与第一和最后一个信号，它们的持续时间可以依照一个本发明的典型实施例进行修改，以进行无线终端符号定时的校正。
图9表示一个OFDM符号，该符号可以通过图1中表示的系统进行发送。
图10和11表示通过修改一个符号中的采样数目产生的符号定时调节，该符号是一个驻留时间中的第一符号。
图12和13表示通过修改一个符号中的采样数目产生的符号定时调节，该符号是一个驻留时间中的最后一个符号。
图14表示一个同时与两个基站通信的无线终端。
图15表示在一个同时与两个基站通信的无线终端中，依照本发明的典型实施例进行符号定时调节的一种方法。
发明内容
本发明针对在OFDM通信系统中实现符号定时同步的方法与设备。OFDM通信系统可以是点对点的或者是多路接入的。在一个多路接入系统中，多个无线终端与单一的基站通信。
与上面讨论的现有系统进行比较，依照本发明，接收器符号定时被固定在基站中。每一个无线终端独立地操作调节自己的发送器定时，使得从多个无线终端接收的符号与基站接收器符号定时同步。
依照本发明，在无线终端，例如，移动电台的发送器定时同步是移动电台的接收器定时同步的从动装置。在一个典型实施例中，无线终端首先基于接收的信号校正它的接收器符号定时。然后无线终端如它的接收器符号定时那样调节它的发送器符号定时。因此，依照本发明的多个实施例，一个移动电台发送器的定时电路被作为移动电台接收器定时电路的从动装置。
依照本发明，接收器符号定时和发送器符号定时的校正分别通过在接收器和发送器的一个特别符号持续时间中插入或者消除数字采样来数字化地实现。
发送器定时调节在某种意义上与接收器定时调节一致，例如当接收器符号定时有一些数量提前或者延迟时，发送器符号定时也分别地提前或者延迟同样的或者基本上同样地数量。因此，在一些实施例中，发送器符号定时调节可以与接收器符号定时调节有轻微地改变，例如不同的程度最多为20％。
依照本发明，当发送器符号定时将要被校正时，一个OFDM符号被选择用作一个转变OFDM符号。依靠定时调节的需要来决定转变OFDM符号的持续时间，例如调节相对于一个正常符号的持续时间。转变OFDM符号具有一个持续时间，该时间比正常OFDM符号的持续时间更长或者更短。在不同的实施例中，除了转变OFDM符号的OFDM符号的持续时间不变化。
在一个依照本发明实现的系统中，一个无线终端，例如移动电台，可以使用同样的音调或者音调集，例如频率子载波或者子载波集，对于一段时间，即通常所说的驻留时间，包括在转换到其他音调或者音调集之前的多个符号定时。这种系统可以出于不同调制的目的转换音调。在一个使用驻留时间的典型实施例中，依照本发明，转变OFDM符号被选择成为驻留时间的第一符号或者最后一个符号。在这样的一种实施例中，当选择驻留时间的第一符号时，调节转变符号的循环前缀的持续时间以取得想得到的符号持续时间。当选择驻留时间中的最后一个符号作为转变符号时，转变符号的持续时间通过改变转变符号FFT(快速傅立叶变换)体的持续时间(与循环前缀的持续时间相反)，来进行调节。
在一些无线系统中，一个无线通信设备，例如可以同时与两个或者多个基站进行通信。这可以发生，例如当一个移动设备从无线通信系统的一个蜂窝转换到另一个蜂窝，在与一个现有的基站失去或者终止连接之前寻求与一个新基站的通信连接的时候。在这种实施例中，符号可以从两个基站中的每一个接收或者发送到两个基站中的每一个。
依照本发明的一个特征，与两个基站的每一个相关的接收器和发送器符号定时独立地进行执行。依照本发明，与第一基站对应的移动设备接收器决定将要进行的符号定时调节与包括从第一基站接收的符号的数据采样有关。涉及向第一基站进行符号传送的移动设备符号定时以同样的方式被调节，例如与对从第一基站接收的符号处理进行的定时调节在相同的方向且同样的数量。以同样或者相似的方式，与第二基站对应的移动设备接收器决定要进行的符号定时调节与包括从第二基站接收的符号的数据采样有关。涉及向第二基站进行符号传送的移动设备符号定时以同样的方式被调节，例如与对从第二基站接收的符号处理进行的定时调节在相同的方向且同样的数量。因此，单一的移动设备可以实现多个符号定时校正操作，例如每一个与移动设备通信的基站。校正可以相互独立。校正优选的是进行数字处理，但是也可以在模拟领域执行。
尽管在一个OFDM通信系统的典型如下文中所描述的，本发明的符号定时校正技术适用于一个宽范围的数字通信系统，点对点或者多路接入，但是并不必局限于OFDM或者甚至频分复用系统。
通过以上述的方式如以接收器定时调节那样调节移动无线设备的发送器符号定时，可以减少或者避免调节基站接收器符号定时使其匹配一个特定无线通信设备的发送器符号定时的需要。另外，可以减少或者避免将发送器符号定时校正信号发送到各个移动无线设备，以指示各个独立无线设备怎样调节自己的发送定时的需要。因此，本发明的方法与设备可以益于可用通信带宽的有效使用。
具体实施例方式
本发明适用于宽广范围数字通信系统，点对点或者多路接入，其中第一通信设备与第二通信设备通信。
图1表示一个典型的OFDM多路接入系统100，其中几个第一通信设备，就是无线终端104、106，例如移动电台，同时将OFDM信号110、112发送到第二通信设备，就是一个单一基站102。信号110、112的每一个包括一个或者多个符号，例如OFDM符号。无线终端104、106包括用于发送信号110、112的天线105、107。基站102包括用于接收被发送信号110、112的天线103。
在典型系统110中，OFDM符号包括两部分，一个循环前缀和一个FFT体。图9表示这种OFDM符号900的例子，该符号共包括N个采样。循环前缀902包括K个采样，而FFT体904包括N-K个采样。循环前缀中包括的K个采样是通过复制FFT体最后的K个采样906，而且把他们放在发送符号的FFT体部分904前端而得到的。因此，一个符号的循环前缀902通常是FFT体的最后部分的拷贝。
再次参考图1，从不同无线终端105、107发送的OFDM符号相加地到达基站102中的接收器。基站接收器使用一个符号窗口来选择接收到的信号110、112的一部分，以对应于一个OFDM符号。然后基站接收器在符号部分执行一个FFT运算以获取从独立的无线终端发送到基站的信息。接收器符号定时决定在哪放置符号窗口。
图2是表示一个依照本发明实现的基站204和一个典型无线终端202的方框图。基站204可以被用来作为系统100的基站102。无线终端202可以被用来作为图1表示的系统100的无线终端104、106的任何一个。
基站204将信号222发送到无线终端202并从无线终端接收信号224。发送的和接收的信号222、224可以包括，例如，OFDM符号。基站204包括一个时钟230、发送器电路226，接收器电路232、存储器236和中央处理单元240，它们通过总线225连接在一起。基站时钟230用于向发送器电路226提供用于控制符号定时的时钟信号，也可用于向接收器电路232提供用于控制符号定时的时钟信号。一个相对精确的时钟被用来做基站时钟230。由于努力将移动设备的成本保持的低一些，无线终端202的时钟可以没有基站时钟精确。
基站的发送器电路226包括一个固定的发送器符号定时电路228，其对基站时钟230作出响应。接收器电路232类似地包括一个固定地接收器电路定时电路234，其也对基站时钟230作出响应。因此，在系统200中，基站不会基于来自一个独立的无线设备例如无线终端202的信息，而调节或者修改它的发送器或者接收器定时。在实施例中多个无线终端202由单一基站204进行服务，本发明的同步方法可以避免复杂性，即避免由于根据来自多个不同的无线终端202的信息努力调节基站的符号定时产生的复杂性。
图3表示在基站接收器232执行的操作。如图3所示，一个基站102接收到的信号要经受多个处理操作。在步骤304中，以一个固定的速率对收到的信号进行采样。然后在步骤306，接收器电路从对应于固定符号窗口的采样信号中取走N个采样。然后在步骤308中在选择的采样集中丢弃循环前缀。随着循环前缀的丢弃，在步骤310对相对于一个收到的符号的选择采样集的剩余部分执行FFT，步骤304、306、308和310在一段时间内被重复的执行以恢复发送的信号。
在一个实施例中，基站102包括一个用于执行图3中表示的每一个功能或者步骤的电路。在另一个实施例中，一些或者全部的功能/步骤在软件控制下在CPU240上实现。执行表示的操作的软件程序可以存储在基站102内包括的存储器236中。依照图3中表示的处理，基站接收器232以一个固定的速率对收到的信号进行采样。出于解释的目的，假设一个OFDM符号的总长度等于N个采样，一个OFDM符号的循环前缀的长度等于K个采样。
基于接收器符号定时，基站102在接收到的数字信号采样序列中重复地选择N个采样，例如对应于一个被发送符号的一个采样集。基站丢弃最初的K个采样，保留剩下的N-K个采样。然后在N-K个采样上执行一个FFT运算，以恢复无线终端发送的信号。采样速率得自于基站102使用的时钟230，其可能与每一个无线终端202使用的时钟210完全不同。基站102的采样操作和接收器符号定时是固定，也就是不会基于收到信号进行调节。
再次参考图2，可以看到无线终端202包括一个时钟210、接收器电路206、发送器电路212、存储器216与一个中央处理单元220，它们通过总线215连接到一起。时钟210为接收器电路206和发送器电路214提供一个定时信号。由于在不同的无线终端202中建立的时钟不同，发送器和接收器定时可能不得不阶段性地进行调节，以补偿预期的时钟速度和/或基站时钟230的速度在时钟速度上的变化。存储器216包括由CPU220执行的定时控制程序218。定时控制程序218包括用于控制无线终端202和其中包括的电路206、212，以实现本发明的符号定时调节方法的软件和/或其他处理指令。除了定时控制程序218，存储器216被用来存储将要被终端202发送的数据以及终端202收到的数据。
接收器电路206通过接收器电路中包括的天线，负责接收从基站204发送到无线终端202的信号222。接收器电路206也负责处理收到的信号222，例如像下面将要讨论的那样数字化信号并且将他们分割成多个符号。接收器符号定时同步电路208被用来依照本发明决定在接收器符号定时中应该进行什么调节，还用来将符号定时调节信息传送到发送器电路212中包括的发送器符号定时同步电路214。为了匹配基站发送器电路226的定时，接收器符号定时同步电路208调节接收器定时。
无线终端发送器电路214负责产生要被无线终端传输的信号224。发送器电路212包括一个用于广播信号224的天线。这个信号包括，例如OFDM符号。发送器电路212也包括发送器符号定时同步电路214，例如其依照本发明阶段性地调节发送的符号定时。像下面将要描述的，这也可以通过向一个或者多个被传输的符号中添加或者消除采样来完成。电路214所作的符号定时调节与接收器符号定时同步电路208所作的符号定时调节在相同的方向并且有相同或者基本上相同的数量。因为基站时钟230被用来驱动基站的接收器电路定时以及它自己的发送器定时，假定无线终端的接收器电路206在将无线接收器定时同步到基站发送器定时是成功的，对于无线终端的发送器电路222的相应调节将有利于无线终端的发送器电路212与基站的接收器电路234的同步。
通过使无线发送器符号定时调节作为一个接收器定时变化的函数，在基站时钟230和无线终端时钟210之间的定时偏差可以通过以上面描述的方式进行符号定时校正被补偿，该校正相对频繁地发生，例如在每一个驻留时间开始的时候。
一个无线设备202相对一个固定基站，例如基站204的运动，可能对收到的符号定时方面有一些影响。例如，当无线终端离基站移动的更远，距离的增长可能呈现给无线符号终端接收器一种基站发送器符号定时的延迟。为了抵销无线终端与基站之间距离增加的效果，可以延迟无线终端的接收器符号定时并提前无线终端的发送器符号定时。因为无线终端移动造成的符号定时变化的速率趋向于显著低于无线终端时钟210和基站时钟230之间的差异影响符号定时的速率。因此，由于在一个无线终端时钟和一个基站时钟的偏差引起的符号定时错误的校正可能比针对忙于接收器和发送器电路之间的距离改变的效果的符号定时校正更重要。
在无线终端202和基站204之间的距离移动和变化的影响可以忽略或者通过使用一个附加的定时控制程序或者电路而校正。在一个实施例中，无线终端202包括一个附加的定时控制程序和/或子程序，该程序被设计用来校正由于无线终端移动造成的符号定时变化。这种校正可以基于，例如出于决定传送和/或接收延迟的目的而发送到无线终端和/或从无线终端发送信息和/或周期的信号。这样的一个调节程序可附加在用于根据本发明校正时钟定时偏差的程序218。
为了消除来自不同无线终端的OFDM信号之间的干扰和相邻的OFDM符号之间的干扰，将从无线终端收到的信号与接收器符号定时同步是很重要的。特别地，应该放置接收器符号窗口，使得在符号窗口中的信号包括一个来自任何给定的无线终端的单一OFDM符号。
图4是一个时序图400，它表示一个从两个无线终端104、106的收到的信号与基站接收器符号定时同步的情况。行402表示由第一无线终端104发送的两个序列符号X0、X1。行404表示由第二无线终端106发送的两个序列符号Y0、Y1。行406表示相应时间段内的两个连续的基站接收器符号窗口W1、W2，在该时间段内发送的符号数据被选择作为一个收到的信号。第一窗口W1从时间T1延伸到时间T2。第二窗口W2从时间T3延伸到T4。注意相对于T2和T3之间的时间内符号窗口W1与W2之间有一段时期，该时期内不使用收到的符号数据。这个时间段等于或者小于发送的符号的循环前缀。当接收器符号定时适当地与发送器符号定时对准时，窗口W1和W2将与图4所示的发送的符号X0、Y0与X1、Y1一致，实现发送的信号的正确恢复。
但是，从不同的终端104、106接收的OFDM信号可能不总是互相对准，接收器的符号窗口导致符号数据可能的损失。例如，图5提供一个时序图500，其中，例如，因为在移动电台的发送器没有同步，收到的OFDM信号没有对准。在图5的图解中，行502对应于由第一无线终端104发送的符号X0和X1。行504对应于由第二无线终端106发送的符号Y0和Y1。行506表示相应时间段内的两个连续的基站接收器符号窗口W1、W2，在该时间段内发送的符号数据被选择作为一个收到的信号。图5中显示的典型符号窗口定时导致来自第一无线终端104的符号被正确地接收。然而，因为第二无线终端发送器和基站接收器之间符号定时的不同，来自第二无线终端106的符号不能将被正确地检测。在图5的例子中，不存在可以与所有收到的OFDM信号，也就是来自无线终端104、106的OFDM符号，同步的基站接收器符号定时。
假定在无线终端中的发送器可能没有同步，例如，在一个OFDM多路接入系统中，则现有技术的同步系统(其基本的想法是固定发送器符号定时并调节接收器符号定时来完成同步)不能有效地工作。
依照本发明，与现有技术的同步系统不同，基站接收器使用固定的符号定时。每一个无线终端独立地调节自己的发送器定时，使得从所有无线终端接收的信号与基站接收器符号定时同步。
图6是一个方框图600，从一个功能的观点表示由无线终端执行的步骤，该步骤作为依照本发明实现的一个通信系统中执行的符号定时同步中的一部分。在步骤602无线终端202接收一个从基站204发送的信号。然后在步骤604接收器定时和同步电路208提前或者延迟接收器符号定时D个采样，其中D是一个正整数，通常是非零的整数。接收器符号定时调节信息，例如，接收器定时提前或者延迟的采样数字D被发送到无线终端的发送器符号定时同步电路212。图6中的箭头605被用来表示数值D的发送和定时校正的方向，也就是将要被提前或者延迟。发送器符号定时同步电路214提前或者延迟发送器符号定时相同的或者基本上相同的数值D，其中正是通过这个数值D调节接收器符号定时。然后在步骤606中由无线设备发送被调节的发送器符号定时产生的符号。
在无线终端202中发送器定时的调节可以基于从基站204接收的校正指令，例如在U.S.专利申请(09/503,040)中所描述和使用的。在引用的U.S.专利申请所描述的系统中，每一个无线终端202向基站204发送一个称做定时控制信号的特殊信号。基站204估计收到定时控制信号的到达时间，根据接收到的信号发送一个校正指令校正无线终端的发送定时，因此确保无线终端的发送器和基站接收器之间的同步。当不同的无线终端202对于基站204具有独特的未知传播延迟的时候，这样的一个封闭环系统是很有用的，这个延迟可以从独立的无线终端发送到基站204的信号决定。
在引用的专利申请中描述的封闭环系统需要额外的系统资源，也就是带宽和功率，向基站204发送定时控制信号，然后将校正信息反馈给无线终端202，如果封闭环系统仅仅负责校正无线终端发送器和基站接收器之间的迟缓的漂移定时失配，额外的资源开销可能不是很重要，例如出于补偿由于无线终端202与基站204之间的距离的改变而引起的传播延迟变化的目的。
然而，正如我们在背景部分注意到的，无线终端202通常使用便宜的和不是非常精确的时钟210。如果封闭环系统被用来补偿无线终端发送器和基站接收器之间的迟缓的漂移定时失配，该失配可归因于时钟不同和/或时钟不精确，在无线终端202和基站204之间的时钟漂移可能非常快，以致于额外的资源开销可能很大。
依照本发明，无线终端发送器符号定时的调节从动于它的接收器定时同步。特别地，无线终端202首先基于收到的信号执行它的接收器符号定时同步。在无线终端的接收器符号定时同步可以使用多个包括许多知名同步技术的方法中的任何一个。
考虑如下情况，本发明的无线终端202通过实现的定时同步方法检测到接收器符号定时应该相应地提前一些数量，例如，对应于收到的信号的D个采样的Δ。就是说在基站204的发送器符号定时早于在无线终端202的接收器符号定时Δ时间量。这样的一个定时漂移很可能是因为基站204与无线终端202之间的时钟失配。依照本发明，一个共同的时钟210被用来驱动在无线终端202中的接收器和发送器电路206与212。因此，在基站204的接收器符号定时也可能早于无线终端202的发送器符号定时Δ时间量。为了校正定时错误，依照本发明，无线终端202提前它的发送器符号定时相同的或者基本上相同的时间量Δ，以调节无线终端的接收器定时。
同样地，当无线终端202检测到接收器符号定时应该延迟一些数量Δ的时候，无线终端202也也延迟它的发送符号定时相同的或者基本上相同的时间量Δ，例如D个采样。
如上面所讨论的，图6表示依照本发明在无线终端执行的操作。表示的功能可以通过使用在无线终端中的CPU执行一个或者多个从存储器中得到的程序来执行，该程序也包括在无线终端中。每一个无线终端首先基于收到的信号校正它的接收器符号定时，例如，使用一个常规的定时同步方法。然后，如接收器符号定时同步那样调节无线终端的发送器符号定时，例如，作为一种从动装置。当接收器符号定时被校正时，无线终端也在相同的方向以相同的或者基本上相同数量的调节来校正它的发送器符号定时。例如，当无线终端检测到接收器定时需要延迟D个采样，无线终端发送器定时也延迟D个采样。同样地，当无线终端检测到接收器定时需要提前D个采样，无线终端中的发送器定时也提前D个采样。如果闭环定时控制被用在无线终端中，则除了所述闭环定时控制以外，在一个实施例中本发明的定时调节被附加地应用。
图7表示无线终端发送器符号定时的典型调节，其中在D个采样将要被添加到一个符号时间段来进行必要的定时调节。
当一个无线终端202将要调节它的发送器符号定时时，它首先选择一个即将被发送的OFDM符号作为转变OFDM符号，也就是这个符号的持续时间将要被修改以实现想得到的符号定时改变。例如在图7中，在符号X0的持续时间，无线终端X决定调节它的发送器符号定时D个采样。然后符号X1被选择作为转变符号。一般地，转变OFDM符号不需要是要立即发送的下一个OFDM符号。如果定时调节将要提前D个采样，转变OFDM符号的持续时间通过消除D个采样而缩短。如果定时调节将要延迟D个采样，转变OFDM符号的持续时间通过添加D个采样而扩大。
在图7中，被选择的转变符号X1704的持续时间延长D个采样，因此延迟发送器定时D个采样。这导致符号X0 702、X2 706、X3 708每一个具有N个采样，而转变符号X1 704包括N+D个采样。因此，其他非转变OFDM符号的持续时间保持在每一个符号的N个采样不改变。转变符号X1连同传送序列700中的其他符号一起被无线终端202发送到基站204。
图8表示转变OFDM符号的选择和一种在一个系统中改变转变OFDM符号持续时间的方法，在该系统中无线终端以相同的音调在几个连续的符号上发送符号，并持续一段所谓的驻留时间。这个无线终端保持相同的音调(例如，频率子载波)的期间被称成为驻留时间(dwell time)。在一段驻留时间坚持相同的音调的目的是使用不同的调制。
依照本发明的一个针对转变符号选择的特征，转变OFDM符号被选择作为一个驻留时间中的第一符号或者最后一个符号。如果第一符号是转变符号，转变符号的持续时间通过循环地添加或者消除循环前缀部分的采样来改变。如果最后一个符号是转变符号，符号持续时间可以通过循环地在FFT体部分添加或者消除采样来改变。图8表示在转变符号中循环地在循环前缀或者FFT体中添加或者消除采样的操作。在进行调节之后，被调节的符号通过无线发送器发送到基站。
在图8的表示中，驻留时间810对应四个符号802、804、806和808。依照本发明的一个特征，第一符号802或者最后一个符号808被选择作为转变符号。
图10和11表示在一个驻留时间内的第一符号修改，以实现一个符号定时校正。图10表示了采样被添加到转变符号中因此延长符号的情况。位于FFT体1004中最后K个采样之前的D个采样1005被复制且放置在规则的K个采样循环前缀的正常K个采样的前面，形成循环前缀1003包括K+D个采样。如图10所示执行的符号前面的D个采样的循环拷贝导致一个带有N+D个采样的符号1000。
图11表示从转变符号中消除N个采样，因此将符号从正常的N个采样缩短到包括N-D个采样的符号1100的情况。这种缩短是通过减少循环前缀D个采样1102来减少循环前缀的大小，形成一个具有K-D个采样1103的循环前缀。注意图11中的例子，只有符号的最后K-D个采样被复制作为循环前缀使用。在图11中使用虚线来指示没有包括在转变符号中的D个采样。
图12和13表示在驻留时间中最后字符的修改，以实现一个符号定时校正。图12表示向转变符号中添加N个采样，因此延长符号的情况。FFT体的D个采样1205与直接在前的K个采样循环前缀1202被复制，随后的D个采样循环前缀1202被复制到符号的末端，且放置在K个采样1206的后面用来创建循环前缀1206。在这种方式中，图12中表示的转变符号的FFT体延长D个采样1207，导致一个转变符号具有N+D个采样1200，一个FFT体包括N-K+D个采样。
在图13中，通过从要被发送的符号末端消除D个采样1307，总的符号长度被缩短到N-D个采样。循环前缀1302包括在消除D个采样1307之前从FFT体的最后K个采样1306复制的K个采样。
本发明也适用于通信系统，其中第一通信设备同时与第二通信设备和第三通信设备通信。
图14表示第一通信设备，也就是一个与第二和第三通信设备通信的移动终端1406，也就是，依照本发明同时的两个基站1402与1404。这样的情况发生在，例如当移动终端1406移动到由第二基站B1404服务的新蜂窝时，而仍旧注册在第一基站A1402的时候。与基站B1404的通信可能发生在，例如在终止与旧基站1404的通信之前注册到新的基站1404。
当在与两个基站1402、1404的通信中，理想的是移动终端1406为到/来自每一个基站1402、1404的通信维持和调节不同的符号定时窗口。图15表示一种同时维持一个移动终端1406和两个不同的基站1402、1404之间符号定时同步的方法。
移动终端符号定时同步方法1500在步骤1502随着移动终端1406接收一个表示从基站1402与1404传送的信号而开始。通过在步骤1504执行一个模拟到数字的转换操作，将收到的模拟信号被转换成多个数字采样。然后数字采样沿着两个独立的接收器处理路径进行处理。
第一接收器处理路径在步骤1506开始，对应于旨在恢复从基站A收到的符号的处理。作为在步骤1506中执行的接收器处理的一部分，执行一个符号定时校正操作，以将用于处理由A/D转换器提供的采样的符号窗口与基站A1402包含的发送器的符号定时同步。与处理从基站A收到的信号相关的符号定时校正信息，例如接收器定时将被提前或者延迟的采样数目，被传送给发送器处理步骤1510，该步骤负责产生将要被发送到基站A的符号。作为步骤1510中的处理的一部分，用于发送到基站A的符号定时被调节的数量与处理来自基站A 1402信号的移动终端的接收器符号定时所调节的数量相同的或者基本上相同。
第二接收器处理路径在步骤1508开始，对应于旨在恢复从基站B 1404收到的符号的处理。作为在步骤1508中执行的接收器处理的一部分，执行一个符号定时校正操作，以将用于处理由A/D转换器提供的采样的符号窗口与基站B1404包括的发送器的符号定时同步。与处理从基站B 1404收到的信号相关的符号定时校正信息，例如接收器定时将被提前或者延迟的采样数目被传送给发送器处理步骤1512，该步骤负责产生将要被发送到基站B 1404的符号。作为步骤1512中的处理的一部分，用来发送到基站B 1404的符号定时被调节的数量与处理来自基站B 1404的信号的移动终端的接收器符号定时所调节的数量相同的或者基本上相同。
假定步骤1510与1512的输出是模拟信号，它们被允许在步骤1514中进行的传输之前添加到一起。如果步骤1510与1512的输出是数字采样，数字信号可以在步骤1514进行的传输之前被加在一起然后经受D/A转换。
以上面描述的方式中，一个无线终端可以如基于从不同的基站同时接收的信号进行的分开的接收器符号定时校正那样独立地调节对应于不同的无线终端分开的发送器符号定时窗口。
各种方法的步骤可以以多种方式实现，例如使用软件、硬件或者软件与硬件的组合来执行上面讨论的每个独立的步骤或者步骤的组合。因此，本发明的各种实施例包括执行各种方法步骤的装置。每个装置可以使用软件或者硬件实现，例如电路，或者软件与硬件的组合。当使用软件时，执行一个步骤的装置也可以包括电路，例如用于执行软件的处理器。因此，在其他事件中，本发明针对计算机可执行指令，例如用于控制机器的软件或者用于执行上面讨论的一个或者多个步骤的电路。
权利要求
1.一种在第一通信设备中调节符号定时的方法，该方法包括决定一个将要进行的接收器符号定时调节，以调节所述第一通信设备中的接收器符号定时，使接收器符号定时同步于一个第二通信设备的符号定时；以及根据所决定的接收器符号定时调节，调节所述第一通信设备中一个发射器的符号定时。
2.权利要求1中的方法，其中所述的接收器符号定时调节指示符号定时应该被调节对应于D个数字信号采样的数量。
3.权利要求2中的方法，其中所述第一通信设备是一个无线终端。
4.权利要求3中的方法，其中第二通信设备是一个基站。
5.权利要求3中的方法，进一步包括调节在所述的第一通信设备中的接收器的符号定时，以延迟所述的接收器符号定时D个采样；其中调节在所述的第一通信设备中所述发送器的符号定时的步骤包括，调节所述的无线终端包括的所述的发送器符号定时，以延迟符号传输D个或者基本上D个采样。
6.权利要求5中的方法，其中延迟符号的传输包括向由所述的发送器发送的符号中添加D个采样的步骤，从而增加所述符号的持续时间。
7.权利要求6中的方法，其中调节所述发送器符号定时的步骤包括步骤选择在一个驻留时间中第一或者最后一个符号其中一个，该符号作为添加所述D个采样的符号使用，以调节符号定时。
8.权利要求7中的方法，其中一个驻留时间中的第一符号被选择作为所述添加D个采样的符号，选择的第一符号具有N个采样，调节符号定时的步骤进一步包括从所述的第一符号体中复制D个采样，在所述的符号的开始处插入D个复制的采样以产生具有N+D个采样的第一符号。
9.权利要求7的方法，其中一个驻留时间中的最后一个符号被选择作为所述添加D个采样的符号，选择的最后一个符号具有N个采样，调节符号定时的步骤进一步包括从所述的第一个符号体中复制D个采样，在所述的符号的末尾处插入D个复制的采样以产生具有N+D个采样的最后一个符号。
10.权利要求3中的方法，进一步包括其中调节在所述无线终端内的所述发送器的符号定时的步骤包括，调节所述的第一通信设备包括的所述发送器符号定时，以提前符号传输D个或者基本上D个采样。
11.权利要求10中的方法，其中提前符号传输包括从由所述发送器发送的符号中消除D个采样的步骤，从而减少所述符号的持续时间。
12.权利要求11中的方法，其中调节所述的发送器的符号定时的步骤包括选择在一个驻留时间中第一或者最后一个符号，该符号作为消除所述D个采样的符号使用，来调节符号定时。
13.权利要求11中的方法，其中调节所述发送器符号定时的步骤包括步骤选择驻留时间中的第一符号作为从其中消除所述的D个采样的所述符号，以调节符号定时，第一符号包括以K个采样循环前缀开始的N个符号；以及从所述第一符号的K个采样循环前缀的开始处删除D个采样，以产生一个具有N-D个采样的第一符号，其中N，D和K为正的非零整数。
14.权利要求11中的方法，其中在驻留时间中的最后一个符号被选择从其中消除D个采样的所述符号，选择的最后一个符号具有N个采样，调节符号定时的步骤进一步包括从所述的最后一个符号的末端删除D个采样，以产生一个具有N-D个采样的最后一个符号，其中N和D为正的非零整数。
15.权利要求2的方法，其中所述决定一个接收器符号定时调节的步骤包括接收从所述第二通信设备发送的符号定时校正信号。
16.权利要求2中的方法，进一步包括调节接收器符号定时D个信号采样。
17.一种移动通信设备，包括一个时钟；一个连接到所述时钟的接收器符号定时控制电路，用于确定一个接收器符号定时调节，以将接收器符号定时同步到一个广播信号符号定时；以及一个连接到所述的时钟和所述的接收器符号定时控制电路的发送器符号定时控制电路，该发送器符号定时控制电路从所述接收器符号定时调节电路接收符号定时调节信息，且按照一个数量和方向进行发送器的符号定时调节，该数量和方向与由所述的接收器符号定时控制电路进行的接收器符号定时调节的数量和方向相同或者基本上相同。
18.权利要求17中的移动通信设备，其中所述的发送器符号定时控制电路包括一种装置，用于在传输之前选择一个将要被传输的符号进行延长或者缩短，以实现所述的符号定时调节。
19.权利要求18中的移动通信设备，其中选择一个符号的所述装置选择在一个驻留时间中的第一或者最后一个符号进行延长或者缩短，符号定时控制电路进一步包括复制电路，当所述发送器符号定时将要被延迟时，执行一个循环复制，以将复制的采样添加到将要被传输的所述选择的符号；以及删除电路，当所述发送器符号定时将要被提前时，从将要被发送的已选择的符号中删除采样。
20.权利要求19中的移动通信设备，其中所述的符号为频分复用符号，移动通信设备进一步包括一个天线，用于发送多个符号，其中包括了一个其持续时间已经被所述复制电路或者所述删除电路之一改变的符号。
21.一种通信系统，包括第一基站，第一基站包括1)一个基站时钟，2)一个连接到所述时钟的用于接收符号的接收器，接收器电路具有固定的符号定时；以及3)一个连接到所述时钟的用于发送符号的接收器，发送器电路具有固定的符号定时；以及第一移动通信设备，用于接收所述第一基站的符号广播，且发送符号到所述第一基站，移动通信设备包括；1)一个从所述第一基站接收信号的接收器电路，接收器电路包括用于根据从所述基站接收的信号调节接收器符号定时的接收器符号定时调节电路；以及2)一个向所述第一基站发送符号的发送器电路，发送器电路包括从属于所述接收器符号定时调节电路的发送器符号定时控制电路，发送器符号定时控制电路对发送器符号定时进行调节，该调节与接收器符号定时调节电路对接收器符号定时进行的调节相同或者基本上相同。
22.权利要求21中的系统，其中从所述第一基站接收的信号是一个用于控制接收器电路进行符号定时校正的定时控制信号。
23.权利要求21中的通信系统，进一步包括第二移动通信设备，用于接收所述第一基站的符号广播，且向所述的第一基站发送符号，移动通信设备包括；1)一个从所述第一基站接收信号的接收器电路，接收器电路包括用于根据从所述第一基站接收的信号调节接收器符号定时的接收器符号定时调节电路；以及2)一个向所述第一基站发送符号的发送器电路，发送器电路包括从属于所述接收器符号定时调节电路的发送器符号定时控制电路，发送器符号定时控制电路对发送器符号定时进行调节，该调节与接收器符号定时调节电路对接收器符号定时进行的调节相同或者基本上相同。
24.权利要求23中的系统，进一步包括用于向第一和第二移动通信设备发送符号的第二基站；其中第一移动通信设备的接收器符号定时调节电路包括一种装置，该装置用于在处理对应于第一和第二基站的每一个基站的符号时，独立地决定将要进行的符号定时调节；以及其中第一移动通信设备中的发送器符号定时控制电路包括一种装置，当分别地处理相应第一和第二基站的符号时，该装置用于如决定要进行的符号定时调节那样独立地调节分别发送到第一和第二基站的符号的符号定时。
25.权利要求23中的系统，其中所述第一基站包括的发送器是一个OFDM发送器。
26.一种在通信设备中进行符号定时调节的方法，该通信设备包括一个在多个驻留时间中的每一个发送多个信号的发送器，该方法包括步骤决定在一个驻留时间期间符号定时将被提前或者延迟的采样数目；当所述符号定时将要在所述驻留时间期间被延迟所决定的采样数目时，在所述驻留时间中第一符号和最后一个符号其中一个中增加所决定的采样的数目；以及当所述符号定时将要在所述驻留时间期间被提前所决定的采样数目时，在所述驻留时间中第一符号和最后一个符号其中一个中减少所决定的采样的数目。
27.权利要求26中的方法，其中在驻留时间中的剩下的符号中的采样数目不会将改变的它们的符号数目来作为进行符号定时调节的一部分，该驻留时间包括所述驻留时间的第一符号和最后一个符号中的所述的一个，其中从所述的驻留时间中添加或者消除采样来调节符号定时。
28.权利要求26中的方法，其中所述驻留时间中的第一符号和最后一个符号中的所述一个是所述第一符号，第一符号包括一个循环前缀部分和一个主体部分；以及其中在所述的第一符号中增加采样数目包括从所述第一符号的主体部分复制采样并将复制的采样插入到所述的第一符号的开始，以增加所述第一符号中的采样数目。
29.权利要求26中的方法，其中所述驻留时间中的第一符号和最后一个符号中的所述一个是所述第一符号，第一符号包括一个循环前缀部分和一个主体部分；以及其中在所述第一符号中减少采样数目包括从循环前缀部分的开始处消除采样，以减少所述第一符号中的采样数目。
30.权利要求26中的方法，其中所述驻留时间中的第一符号和最后一个符号中的所述一个是所述的最后一个符号，最后一个符号包括一个循环前缀部分和一个主体部分；以及其中在所述最后一个符号中增加采样数目包括从所述第一符号的主体部分复制采样并将复制的采样插入到所述的第一采样的末尾，以增加所述第一符号中的采样数目。
31.权利要求26中的方法，其中所述驻留时间中的第一符号与最后一个符号中的所述一个是所述最后一个符号；以及其中在所述第一符号中减少采样数目包括从所述的最后一个符号的末尾处消除采样，以减少在所述的最后一个符号中的采样数目。
32.一种通信设备，包括一个发送器，其在多个驻留时间的每一个中发送多个符号，该发送器包括用于决定在一个驻留时间期间符号定时将被提前或者延迟的采样数目的装置；用于当所述符号定时将要在所述驻留时间期间被延迟所决定的采样数目时，在所述驻留时间中第一符号和最后一个符号中的一个增加已决定的采样的数目的装置；以及用于当所述符号定时将要在所述驻留时间期间被提前所决定的采样数目时，在所述驻留时间中第一符号和最后一个符号中的一个减少所决定的采样的数目的装置。
33.权利要求32中的设备，其中所述的驻留时间中的第一符号和最后一个符号中的所述一个是所述第一符号，第一符号包括一个循环前缀部分和一个主体部分；以及其中用于在所述第一符号中增加采样数目的所述装置包括用于从所述第一符号的主体部分复制采样并将复制的采样插入所述的第一符号的开始处以增加所述的第一符号中的采样数目的装置。
34.权利要求32中的设备，其中所述的驻留时间中的第一符号和最后一个符号中的所述一个是所述第一符号，第一符号包括一个循环前缀部分和一个主体部分；以及其中用于在所述的第一符号中减少采样数目的所述装置包括用于从循环前缀部分的开始处消除采样以减少所述第一符号中的采样数目的装置。
35.权利要求32中的设备，其中所述驻留时间中的第一符号和最后一个符号中的所述一个是所述最后一个符号，最后一个符号包括一个循环前缀部分和一个主体部分；以及其中用于在所述的最后一个符号中增加采样数目的装置包括用于从所述第一符号的主体部分复制采样并将复制的采样插入到所述第一采样的末尾以增加所述的第一符号中的采样数目的装置。
36.权利要求32中的方法，其中所述驻留时间中的第一符号与最后一个符号中的所述一个是所述最后一个符号；以及其中用于在所述第一符号中减少采样数目的设备包括用于从所述的最后一个符号的末尾处消除采样以减少在所述最后一个符号中的采样数目的装置。
全文摘要
描述一种在OFDM通信系统中的符号定时同步，在该通信系统中多个无线终端与单一的基站通信。基站发送器和接收器符号定时是固定的。每个无线终端独立地操作调节它的发送器定时。在无线终端的发送器定时同步从动于终端的接收器符号定时同步。每个无线终端首先基于从基站接收的符号校正它的接收器符号定时。然后，无线终端如它的接收器符号定时那样调节它的发送器符号定时。当接收器符号定时将被提前或者延迟一些数目时，发送器符号定时也分别地被提前或者延迟一些或者基本上相同的数目。符号定时调节可以通过在驻留时间中的第一或者最后的符号中添加或者删除数字采样而进行。
文档编号H04L7/033GK1504024SQ02808089
公开日2004年6月9日 申请日期2002年3月4日 优先权日2001年3月9日
发明者拉吉夫·拉罗伊雅, 拉吉夫 拉罗伊雅, 厉隽怿, 米尔 帕里兹斯基, 弗拉迪米尔·帕里兹斯基 申请人:弗拉里奥恩技术公司