专利名称：在正交频分复用(ofdm)系统中使循环前缀适应的系统和方法
在正交频分复用(OFDM)系统中使循环前缀适应的系统和方法 背景技术本发明涉及蜂窝通信系统。更特别地，而不是作为限制，本发明涉及一种 在正交频分复用(OFDM)蜂窝通信系统中使循环前缀的长度适应期望期的时 延扩展(delay spread)的系统和方法。OFDM调制日益被考虑用于第四代(4G)蜂窝通信系统的物理层。典型地， ^OFDM码元包括两部分(l)有用部分，和(2)循环前缀(cyclicprefixCP)。 CP是有用部分的最后"M"个采样的复制。CP不携带任何数据，但对于确保 OFDM子载波不互相干扰是必须的。CP越长，OFDM码元在有用部分中會詢多 携带的繊就越少。因此，非常期望的是将CP长度保持得尽可能短。然而， CP的长度必须至少与信道的时延扩展一样长。在蜂窝通信系统中，地理服务区域被划分为多个小区。每个小区包括接入 点(AP)，所述接入点(AP)向在小区内运行的用户终端(UT)传送信息，并 且接收来自UT的信息。在每个小区中，OFDM调制可以被用在AP和UT之间 的下纟，连路上或者被用于UT和AP之间的上纟，淑各上。針小区中的时延扩展 根据小区的几何^# (geometiy)(例如反射物的数量、反射物之间的距离、每 个反射物的吸收系数等)而变化。为了确保在^小区中CP的长度都长于时延扩展，已知的是在每个小区 中4顿相同长度的CP。然而，这样做时，CP的长度都必须l雌择成比任何小 区中最长的时延扩展都长。换句话说，针对所有小区中最坏情况下的时延扩展 ^i^择CP长度。因为时延扩展从小区到小区是不同的，所以很多小区中的CP 长度比时延扩展长很多。因此，在很多小区中都存在着不必要的开销，从而减 少了育^(多在蜂窝系统中传送的有用数据的量。用于确保*小区中CP的长度长于时延扩展的另一种已知方法是对于AP确定其所属小区中的时延扩展，并且将其小区中的CP长度设置为长于 所述确定的时延扩展的长度。这导致了每个小区中CP长度不同。这个方法的问 题是駄指定小区的UT不知道在所述小区中4細的CP长度是多少。UT必须 盲駄，并且在连接育滩被粒之鹏行长久的f將来确定CP长度。逸就导致了在UT和AP能够开始传送有用娜之前有客尠卜的时延(例如，UT和AP能 够开^i吾音呼叫之前的时延)。本领域需要的是一种克服现有技术的缺点且在OFDM蜂窝通信系统中使 循环前缀的长度适应预计的时延扩展的系统和方法。本发明提供这样的系统和 方法。发明内容本发明提供了一种在OFDM蜂窝通信系统中使循环前缀的长度适应期望 的时延扩展的系统和方法。另外，本发明以每个小区为基础来使CP适应，并且 向在小区中运行的UT广播要在針小区中4柳的实际CP长度。因此，在一个方面，本发明涉及一种在OFDM蜂窝通信系统中使循环前缀 的长度适应时延扩展的方法。本方法包括:确定最长时延扩展，所述最长时延扩 展是蜂窝通信系统内任何小区中的最长时延扩展；确定指定小区中的指定时延 扩展；并且如果所述指定时延扩展等于所述最长时延扩展，则将所述指定小区 中循环前缀的长度设置为等于或长于所述最长时延扩展的值。然而，如果所述 指定时延扩展比所述最长时延扩展短，则所述方法就把所述指定小区中循环前 缀的长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩展的 值。所述方法还可以包括使用长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前缀 来广播指定小区中的循环前缀的长度值。在另一个方面，本发明涉及一种在OFDM蜂窝通信系统中使循环前缀的长 度适应时延扩展的方法，所述方法包括确定蜂窝通信系统中^H、区中的时 延扩展的步骤；确定蜂窝通信系统中任何小区中的最长时延扩展的步骤；和定 义比所述最长时延扩展短的短循环前缀长度的步骤。所述方法还包括对于指 定小区，确定所述小区的时延扩展是否短于所述短循环前缀长度。如果所述小 区的时延扩展比所述短循环前缀长度长，则将所述小区的循环前缀长度设置为 等于或长于所述最长时延扩展的值。然而，如果所述小区的时延扩展比所述短 循环前缀长度短，则将所述小区的循环前缀长度设置为等于所述短循环前缀长度的值。所述方法还可以包括〗顿长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前纟I^广播指定小区中的循环前缀长度的值。在又一个方面，本发明涉及一种在OFDM蜂窝通信系统的指定小区中的接 入点中使循环前缀的长度适应时延扩展的系统。所述系统包括时延扩展测量 单元，用于确定指定小区中的指定时延扩展；通信装置，用于从网络接收网络中任何小区中的最长时延扩展的值；和循环前缀长度确定单元，适用于接收所述指定时延扩展和所述最长时延扩展的值，并且为所述指定小区确定循环前缀长度。所述确定单元适用于如果所述指定时延扩展等于所述最长时延扩展， 就将所述指定小区中循环前缀的长度设置为等于或者长于所述最长时延扩展的 值。然而，如果所述指定时延扩展比所述最长时延扩展短，则所述确定单元就 将所述指定小区中循环前缀的长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短 于所述最长时延扩展的值。所述系统还可以包括广播单元，用于使用长度等 于或长于所述最长时延扩展的循环前缀来广播指定小区中的循环前缀的长度 值。
如下M51^出im实施例，参考附图来对本发明的必要特征进行详细描述。 图1是图示本发明第一实施例的步骤的流程图；图2是图示本发明第二实施例的步骤的流程亂图3图示了用于小区中下行链制言道的OFDM码元(symbol),所述小区具有长的时延扩展；图4图示了根据本发明的用于小区中下份连謝言道的OFDM码元，所述小区具有短的时延扩展和经适配的缩短的循环前缀；和 图5是本发明系统的简化框图。 详细描述本发明提供一种在OFDM蜂窝通信系统中使循环前缀的长度适应期望的 时延扩展的方法。另外，本发明以每个小区为基础来使CP适应，并且向在该小 区中运行的UT广播要在針小区中4顿的实际CP长度。在蜂窝系统中，典型地，針小区的AP在下^^S各同步信道(DSCH)上 传送接入信息。所述接入信息可以包蹄如AP身份标识(identity)、同步定时 信息、频率校正等之类的信息。旨UT都在试图与AP通信之前从DSCH读 取接入信息。在本发明中，每个小区中的AP在DSCH上传送正在所述小区中使用的CP 的长度。由于时延扩展是每个小区几何条件的函数，并且每个小区的几何条件 通常是固定的，所以每个AP都會,选择稍长于或等于AP的小区中的时延扩展 的适宜的CP长度。为了确保所有UT都肯詢多在DSCH上读^^ 述信息，用于 DSCH广播的CP长度被^g为等于任何小区中的最长时延扩展的固定长度。因 此，^f顿最坏情况下的CP长度来向UT通知正在*小区中{顿的離的CP长度。图1是图示本发明第一实施例的步骤的流程图。在步骤ll，确定网络中的 任何小区中的最长时延扩展。在步骤12，把用于DSCH广播的CP长度设置为 等于任何小区中的最长时延扩展的固定长度。在步骤13， ^AP都确定AP 的小区的时延扩展。在步骤14，然后，每个AP选择稍长于或等于AP的小区 中的时延扩展的适宜的CP长度。在步骤15， *小区中的AP在DSCH上传 送正在这个小区中f顿的CP长度。为了确保所有UT都會,在DSCH上读取 所述信息，把用于DSCH广播的CP长度设置为等于任何小区中的最长时延扩 展的固定长度。图2是图示本发明第二实施例的步骤的流程图。所述实施例为具有长时延 扩展的小区使用长CP长度，并且为具有短时延扩展的小区使用短CP长度。在 步骤21，确定网络中任何小区中的最长时延扩展。在步骤22，定义短CP长度。 短CP长度可以被定义成使得网络中预定比例的小区能够为OFDM码元使用短 CP长度，这些预定比例的小区具有比短CP长度更短的时延扩展。例如，如果 希望网络中50%的小区使用短CP长度，并且网络中50%的小区具有短于500 个采样的时延扩展，那么可以将短CP长度设置为500个采样。在步骤23，定义长CP长度。长CP长度等于或长于任何小区中的最长时 延扩展。例如，如果任何小区中的最长时延扩展是1012^^样，那么可以把长 CP长度设置为1012个采样。在步骤24，确定指定小区中的时延扩展是否比短 CP长度更短。如果不是，那么过程移动到步骤25，在步骤25，把指定小区中 的CP长度设置为等于长CP长度。然而，如果指定小区中的时延扩展比短CP 长度更短，那么过程移动到步骤 26，在步骤26，把指定小区中的CP长度^S 为等于短CP长度。在步骤27，用于指定小区的AP {顿用于广播的长CP长度 在DSCH上广播所选择的CP长度。图3和4图示了用于小区中下纟ff淑射言道的OFDM码元，其中己经根据图 2的实施例对所述码^ia行了适配。在这两个图中都假设每个OFDM码元包括
0=4596个采样，并且任何小区中的最长时延扩展短于或等于1012 ^t^样。因 此，在这两个图中都将DSCH的CP长度设置为1012 4^样。在图3所示的例 子中，小区具有长于短CP长度的时延扩展(即，比500个采样长)。因此，在 i^信道上为CP4顿长CP长度(即，1012^h^样)。在图4所示的例子中，小区具有比短CP长度短的时延扩展(g卩，比500 4^样短)。因此，在娜信道上为CP4顿短CP长度(即，500^|样)。因 而，就育,携带客砂卜的有用数据。如上所述，DSCH总是〗顿等于或长于任何 小区中的最长时延扩展的CP长度(即，10]2个^l样)。在那些期望时延扩展长于500个采样的小区中，DSCH的有用部分是长度 为7*512的、来自序列集合{ A(j)^l,…,J〉的序列A(i)。對以地，数据信道的有 用部M度为7*512。在那些期望时延扩展短于500^^样的小区中，DSCH的 有用部分是长度也为7*512的、来自序列集合(B(j)，l,...力的序列B(i)。在这些 小区中， 信道的有用部分长度为8*512。如上所述，在图3和4中，无论CP长度为多少，^OFDM码元中的采 样的总数都被固定为Q=4596个采样。如果用Ml指代1012个采样，用M2指 代500个采样，那么每个OFDM码元的有用部分的长度是Q-M1或者Q-M2个 采样。为了解调OFDM码元，接收机常常采用大小等于OFDM码元的有用部 ^:度的离散傅立叶变换(DFT)。所期望的，DFT的长度进行设置以使DFT 能够被高效地计算。在所示的示例性瞎形下，所期望的是确保(Q-Ml)-点DFT 和(Q-M2)-点DFT能够被高效地计算。典型地，使用混合基数技术育,高效的 计算可表达为小素数乘积的DFT长度。在图1中， 信道中的DFT的长度 是7*512;因此，會^I對顿基数为2和基数为7的快速傅里叶变换(FFT)来高 效地计算这些DFT。在图2中，f^信道中的DFT长度是8*512=4096;因此 可以4顿基数为2的FF丁来高效地计算这些DFT。为了便于说明，图24所示的实施例仅仅j顿两个可选的CP长度。然而， 应当理解，通过定义附加的CP长度以供AP在它们各自的小区中使用可以达到 更好的颗粒度。例如，可以以每訓个采样定义CP长度，以致于例如，可以在 时延扩展大于500个采样而小于600个采样的小区中使用长度为600的CP。可 替换地，如第一实施例中所描述的，每个AP可以将其小区内的CP长度设置为 等于或长于所述小区的所测得的时延扩展的任意长度。
图5是本发明系统的简化框图。在一个实施例中，所縣统在OFDM蜂窝 通信网络中的指定小区的接入点(AP) 31中实现。所述系舰可以在网纟維制 节点中实现，所述节点为每个小区确定循环前缀的长度并且向旨小区中的AP 通知要4顿的循环前缀长度是多少。时延扩展测量单元32确定AP的小区中的 小区时延扩展33。小区时延扩展被发送给CP长度确定单元34。 CP长度确定单 元还从网络控制节点35接收网络中樹可小区中的最长时延扩展36的值。CP长 度确定单元为AP的小区确定小区CP长度37，并且向广播单元38提供所述小 区的CP长度。广播单元ffiilDSCH 39向UT 40广播小区的CP长度。DSCH f顿长度等于或长于最长时延扩展的CP，来确保所有UT都倉的幾收至lj广播。如果小区时延扩展33等于最长时延扩展，则CP长度确定单元34就将小 区的CP长度37设置为等于或长于最长时延扩展36的值。然而，如果小区时延 扩展33比最长时延扩展36短，贝ij所述确定单元就将小区的CP长度设置为等于 或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值。虽然本发明的im实施例已经在附图中示出并且在上述详细说明中进行了描述，但是应当理解的是本发明并不局限于所公开的实施例，而是能够在不脱 离本发明的范围的情况下进行很多重新配置、修改和替换。本说明书旨在包括 落入由以下权利要求所定义的本发明的范围内的任何修改。
权利要求
1、一种在正交频分复用(OFDM)蜂窝通信系统中使循环前缀的长度适应时延扩展的方法，所述方法包括确定最长时延扩展，所述最长时延扩展是蜂窝通信系统中任何小区中的最长时延扩展；确定指定小区中的指定时延扩展；如果所述指定时延扩展等于所述最长时延扩展，则将所述指定小区中的循环前缀的长度设置为等于或长于所述最长时延扩展的值；并且如果所述指定时延扩展比所述最长时延扩展短，则将所述指定小区中的循环前缀的长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值。
2、 如权利要求l所述的方法，进一步包括从所述指定小区中的接入点广播 所述指定小区中的循环前缀的长度值。
3、 如权利要求2所述的方法，其中所述广播步骤包括使用同步信道和使用长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前纟I^广播循环前缀的长度值。
4、 一种在正交频分复用(OFDM)蜂窝通信系统中使循环前缀的长度适应时延扩展的方法，所述方^括确定所述蜂窝通信系统中^小区中的时延扩展； 确定所述蜂窝通信系统中任何小区中的最长时延扩展； 定义比所腿长时延扩展短的短循环前缀长度；对于指定小区，确定所述小区的时延扩展是否短于所述短循环前缀长度； 如果所述小区的时延扩展比所述短循环前缀长度长，贝鹏所述小区的循环前缀长度i體为等于或长于所述最长时延扩展的值；并且如果所述小区的时延扩展比所述短循环前缀长度短，鹏每所述小区的循环前缀长度i體为等于所述短循环前缀长度的值。
5、 如权利要求4所述的方法，进一步包括/A^f述小区中的接入点广播所 述小区中的循环前缀长度的值。
6、 如权利要求5所述的方法，其中所述广播步骤包括〗顿同步信道和使 用长度等于或长于所述最长时延扩展的循环前纟^e广播循环前缀长度的值。
7、 如权利要求4所述的方法，其中定义短循环前缀长度的步骤包括定义多 个比所述最长时延扩展短的短循环前缀长度。
8、 如权利要求7所述的方法，其中将所述小区的循环前缀长度體为等于所述短循环前缀长度的值的步骤包括将所述小区的循环前缀长度设置为等于比所述小区的时延扩展大的多个所定义循环前缀长度中的第一循环前缀长度。
9、 一种在正交频分复用(OFDM)蜂窝通信网络中的指定小区中使循环前 缀长度适应时延扩展的系统，所述系统包括时延扩展测量单元，用于确定指定小区中的指定时延扩展； 通信装置，用于从网络接收网络中任何小区中的最长时延扩展的值； 循环前缀长度确定单元，适用于接收所述指定时延扩展和所述最长时延扩 展的值，并且为所述指定小区确定循环前缀长度，其中所述确定单^ig用于如果所述指定时延扩展等于所述最长时延扩展，贝鹏所述指定小区中 的循环前缀长度设置为等于或者长于所述最长时延扩展的值；并且如果所述指定时延扩展比所述最长时延扩展短，贝i鹏所述指定小区中 的循环前缀长度设置为等于或长于所述指定时延扩展并且短于所述最长时延扩 展的值。
10、 如权利要求9所述的系统，其中所述系统在网络控制节点中实现。
11、 如权利要求9所述的系统，其中所述系统在所述指定小区的接入点中实现。
12、 如权利要求ll所述的系统，在所述接入点中进一步包括广播单元，用 于在所述指定小区中广播所述指定小区中的循环前缀长度的值。
13、 如权利要求12所述的系统，其中所述广播单元使用同步信道和l顿长 度等于或长于所述最长时延扩展的循环前纟f^广撤盾环前缀的长度值。
全文摘要
一种在OFDM蜂窝通信网络中的小区中使循环前缀的长度适应时延扩展的系统和方法。所述系统确定网络中任何小区中的最长时延扩展，并且为小区确定时延扩展。如果小区的时延扩展等于所述最长时延扩展，则将小区的CP长度设置为等于或长于所述最长时延扩展的值。然而，如果小区的时延扩展比所述最长时延扩展短，则将小区的CP长度设置为等于或长于小区的时延扩展并且短于所述最长时延扩展的值。广播单元通过下行链路同步信道(DSCH)并且使用等于或长于最长时延扩展的CP长度来广播小区的CP长度，以确保所有用户终端都能够接收到广播。
文档编号H04L27/26GK101213807SQ200680023900
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月30日 优先权日2005年7月1日
发明者K·C·赞吉 申请人:艾利森电话股份有限公司