专利名称：加速的超级3g小区搜索的方法和设备的制作方法
加速的J^及3G小区才，的方法和设备背景狱在诸如^W动通信系统(GSM)和宽带石盼多址(WCDMA)的移动蜂窝 标准的演进中，诸如正交敝翻(OFDM)的新调制技术很可能被实现。在OFDM 中引入循环前缀使得5SS扩展稳健，并且使非常高的娜轉易。OFDM可以被 认为是调制禾哆址接入方案的结合，该结合以多个用户可共享的方式分割通信信 道。TDMA段是根据时间而定的并且CDMA段是根据扩M^马而定的，而OFDM 段是根据频率而定的。这是将频谱划分为多个等间隔音(tone)的技术。OFDM 接着在m^上携带一部分用户信l、。音可以被认为是唯一的频率，其中^W 与所有其他音正交。FDM通常要求在频率间有^斜户频带，使得这些频軒会相互 干扰。OFDM允iW^的频谱驢，并且因为这醋是正交的，所以这醋相 互并不相干扰。通过允许音重叠，所要求的频谱的总量减少。在OFDM中， 调节音的相位、振幅或两者一起，信息被调制到音上。OFDM系纟緣用繊流并 将iMi^流分裂为N个荆亍的娜流，^h翻流的速率是原^I率的1/N。每 个流接着被鹏至赃唯一频率的音上，并且4顿逆向'^I傅立叶变换(雨)被 结合在一起，以产生要被，的时 形。为了在现有的无线电频谱中将现有的蜂窝系统平滑:tK移到新的高容量高 娜率系统，新系^^、须育,对灵活的BW起作用。用于这样的新的灵活蜂窝系 统的建议^I及3G (S3G， Super 3G)，同样也被称为3GPP的长期演进(3GPP LTE)，该3GPP的长期演进可以被看作3G WCDMA标准的演进。S3G将可能 ^f顿OFDM并且将育滩对从1.25MHz到20MHz的带宽sp起作用。而且，S3G 鹏当旨,在具有大约10米的判5的微小区以及具有大约10-100千米的^[5的 宏小区中工作。高达100Mb/s的娜剩每在高带宽、微小区系统的瞎况下成为可 能。为了实5朋口^$率，可以预期的是不同的循环前缀方案会在S3G中实现。会 有一化的循环前纟細于具有大Eifi扩展的宏小区，从而增加飛肖并陶氏最大数 据率，以及会有一个短的循环前纟細于(具有小的多径分量的)小型小区中，从 而陶氏飛肖并增加最大繊率。S3G系统的灵活性将引A^于移动终端禾鹏户设备(UE)(鄉尔为"移动终 端(多个移动终端)")设计的新挑战。例如，可变的带宽和不同的循环前缀将对 于小区搜索和移动143i程提出了新要求。在诸如WCDMA和GSM的现有蜂窝系 统中，i細固定带宽。这样的系统中的小区搜索过程如下操作1. 对于^f^频，接收信号，并将i刻言号下变频为具有带宽(BW)(等于 蜂窝系统(200kHz GSM/5MHzWCDMA)的带宽)的基带信号并_§3151搜索蜂 窝系统的特定同步信道(GSM: FCH、 SCH突发；以及WCDMA: P-SCH、 S-SCH 信道)执行小区搜索；2. 如果小区被发现，则修正载频(如果初始小区搜索和终端本:t^l荡:^没 有被锁定到蜂窝系统)；以及3. 检测小区ID并且读 新言道(BCH)以及，如果终端被允许，则驻扎 (camp)在该小区(在空闲模式下)^#将该小区包括在相邻集(如果是歡活模式)。i^第一阶段的〗嫁时间可以ffl3K顿历史列表(初始小区，體)殿龄卩列 表(在激活/空闲模式下的小区搜索)而被减少，以便JK贿^^用的i^频的先验 认知。该过程在本申请人的系列号为No.10/315,710的共同未决的美国专利申请中 被讨论。具有固定带宽和固定循环前缀长度的OFDM系统(對以于WLAN)的 传统同步(小区搜索)过程如下1. 对于 1，接收信号，并将iMt号下变频为带宽与OFDM系统带宽 和时隙定时(slot timing)(即SCH信道)相对应的基带信号；2. 执^ffi略的频率修正；3. 抛彌微的频率同步(例如，i顿循环前缀长度的知识)；4. 检测小区ID和读取广膝以及5. 在该小区驻扎。针对固定BW的OFDM系统的小区搜索过程的深入讨论可以在Minn等人的 "A Robust Timing and Frequency Synchronization for OFDM Systems(对于OFDM系 统的稳健定时和频率同步)"(IEEE Transactions on Communications (正EE通信学 报))，第二巻第4期，2003年7月)("Minn")中找到。由于S3G具，变的 带宽和循环前缀，所以这些传统的小区1 解决方案不育,直接地 用于S3G。 那么，所需要的是，针对具有可变的带宽和循环前缀的蜂窝OFDM系统的f^I和 精确的小区 过程。发明内容本发明第一方面的方法和设备涉及^E^f有可能的带宽(BW)上的小区搜索 的性能。为了 >，嫁时间，在,嫁中^柳可允许的BW柳W^于来自历史列 表的信息。这些历史列表包括所使用的BW和频带。通常在3G波段中，BW是 5MHz或者是5MHz的倍数，而在GSM波段中，BW是200kHz。在GSM向S3G 迁移盼瞎形中，BW可育封氐于5MHz。也就是说，在GSM频谱(例如GSM900) 中，运营商将缓斷也从GSM迁移到3GPPLTE，因此当GSM终端的数目f臓大 时，运营商将首先给3GPPLTE分配频谱的小部分(并且因此出于容量原因，频 谱的大部分需要由GSM载波占用)，并且当GSM被逐步淘汰时，BW将增长。 财卜，在分raUS3G的新波段中，很前能4顿大BW (10-20MHz)。财卜，循 环前缀长度必须被盲目地估计。循环前缀长度可以iSa行时隙定时禾離略的频率 修正之后被估计。虽然在技术上可行的是通过] IM^有可能的带宽执行同步算法来在支持多 个带宽的OFDM系统中执行同步和小区,赎，但是这样的方法離时的，特别是 对于第一同步是耗时的。因而，本发明的第二方面因此集中于识别第一关键 (critical)系统参数，所述第一^H^统織限制可能的同步信号的数目(ttit为 一)。一旦关键系统参数已知，同步过程就可以被限制到所有可能的同步信号的 这个縮總(雌为一)。
在以下部分，本发明将参考在附图中所示的示例性实施例被描述，其中图1是根据本发明的第一方面的^Wl行小区l索的移动终端的框图；图2是本发明的第一方面的小区搜索过程的繊呈亂图3是根据本发明的第二方面的育,i賜勝一关亂系统参数的移动终端的框 亂所述第一关縣统参数限制可能的同步信号的数目"腿为一)；以及图4是本发明的第二方面的用于i湖i傑一关鄉统参数的过程的淑呈亂所 述第一关縣统参数限制可能的同步信号的数目( 为一)。
具体实施方式
图1樹共了根据本发明的第一方面的育,完成小区搜索的移动终端的框图。 参考图1， ff^收机102将至少在第""^ 101接收至啲職电信号下^1为 基带信号。模拟滄波器103 (AF)对期望的信号进行搶波，以及模数(A/D)转换器104为了进一步的^S将基带信号转换^m割言号，以及数字搶波器105(DF) 对iMfe滩号进行滤波。根据图2的流程图，CS小区搜索块106可操作来确定小 区是否!雌现。循环前缀(CP)长度估计器107估计CP的长度。细微FE块108 估计残余的频率體，以及FFT处理器109将时间信号转换成频域信号。图2提供由图1的设^l行的小区,，过程的流禾呈图。以下描^&涉及初始小 区搜索过程，即当(具有接收机和^1#1的)移动终端与网络并不同步时的小区 ， 过程，然而本发明的第一方面的方法并不限于该瞎况。假设S3G0FDM系统 具有多个可能的带宽，例如1.25MHz、2.5MHz、 5MHz、 lOMHz、 15MHz和20MHz，以及具有多个循环前缀长度。移动终端被翻并且开始在針频带⑥搜索oroM小区。接收机首5feM51使模拟滤波器和数字滤波器(AF/DF) ^Z特定BW而被 鹏于可能的BW之一。在本发明的实施例中，在其上开始小区搜索的BW基于 历史信息，例如上次移动终端接通时所用的BW， g基于有关哪个频带目前正 被使用和关于系统知识的信息。通常，如果OFDM系统位于3G波段，则BW可 能是5MHz ^#是5MHz的f織。这是因为WCDMA 4OT 5MHz的BW并皿 营商在其频谱(15-20MHz)中具有固定数目的WCDMA载波。然而，在GSM到 S3G迁移盼瞎形中，BW可能小(小于5MHz)，并且因此该搜索可能会以1.25 或2.5MHz的小BW开始。财卜，在仅分配给S3G的新波段中，大约10-20MHz 的大BW是可能的。用于不同频带的可能的BW可以被存储在移动终端中的新旬 表中。可替换地，有关可能的所用BW的信息可以被存储在用户身份识别模土央 (SM)卡中并且因此由运营商进行硬编码。无论什么过程，細于执行初始小区搜 索，该过程都被如图1所示的移动终端的控制单元(CU) 110雜制。如图2中所示，在步骤201，接收机首先3131使模拟滤波器和数字滤波器 (AF/DF) ^Z特定BW而lte于可能的BW之一。在步骤202，小区搜索iffil尝 i，测同步符号(SCH)而开始。发现时间同步的方法被描述，例如在Mim中被 描述。如果在步骤203没有发现SCH，则该方法返回至陟骤201。如果在步骤203 发现SCH，贝赎着在步骤204执fi^且略的频率修正，以便执^ffi略频率同步f, 频率i^Mf言息被反馈到CU (参见图l的块IIO)，并且本;ttt荡^l皮修正。接着 在步骤205，循环前缀长度被估计，Sffl3i^^收到的信号与接收到的信号的延 迟复制进行相互关联而完成，其中相^tt样的数目对应于fl^Mi环前缀长度。换 言之，必须执纟亍与该系统中现存的可能的循环前缀一样多的相关。循环前缀长度检测可以被 ^为<formula>formula see original document page 9</formula>L尸 OLwG允许的CP其中N、 Ntt和LcP分别是没有循环扩展的OFDM符号的长度、有循附广展 的OFDM符号的长度以及循环前缀的长度。；^#对粗略的频率{ 所修正的 接收信号。d指示OFDM符号(主符号，非循环扩展)的开始并且在定时同步期 间被发现。在1上的斜啦示i^作在^F个符号上被平均。导致最高的相关 值的循环前缀长度被用做^if循环前缀。在循环前缀被估计之后，使用循环前缀 长度的知识，在步骤206执4彌微的频率同步。<formula>formula see original document page 9</formula>频率iMMft肩45由CU 110被反馈到移动终端的 接收机102。 一旦移动 终端与小区在频斜n时间上同步，小区ID京jt^、须在步骤207在CS单元106 {顿 例如在Minn中和在本申请人的序列号为No.10/315,710的共同未决的专利申请中 所描述的技术被检测。最后，在步骤208，舰FFT鹏和解码广衝言息，如果允许的话，贝i形动 终端将驻扎在该小区。假如该移动终端并不被允许驻扎在该小区或如果没有发现 用于该BW的定时匹配(SCH)，贝IMT^收机102适于新的BW，诸如在特定 频带中的下一可能的BW，并且小区搜索过程再次开始，如由CU110所控制的那 样。本发明的第一方面可以进一步地鄉广展如下在移动终端被同步到网络盼隋 况下，从而具有时间和频率同步，以及小区搜索出于移动性的原因而被完成，小 区，嫁过程的鹏可以Mil在小区ID中包含有关循环前缀长度的信息而被增加。 例如，在两个(2)可能的循环前缀瞎形下，低于^^数目(例如五十(50))的 小区K)意味i^豆循环前缀，而高于五十(50)的小区ID意味^:循环前缀。在 这种情况下，移动终端仅需^l行以下小区3叟索步骤1. 在可能的BW上搜索^g^频；2. 发现时隙定时；3. 检测小区ID并且由此接收循环前缀长度信息；以及4.读取BCH。取决刊寺定OFDM系统的带宽和其他特征，不同的同步信号可以是可3Sffl的。对此的原因是窄带传输信道具，小的频率，。SIM窄带信道m的信号因此比,宽带信道发送的信号更易于l财尤乱。被设计用于窄带禾喷带信道的同 步信号之间的可能的差别包括但不限制于带宽、同步符号的数目和同步，試。由 于同步信号的多样性，没有单个同步算法可以IM于移动终^/用户设备(UE)的 接收机中，而与所有可能的同步信号相匹配的算法必须被使用。这^1程非常耗 时。为了縮短该时间，本发明的第二部分涉及i賜i傑一关縣统参数，所述第一 关IK统参数允iW^可能的同步信号( 为一)。关键参数包括但不限于m)m中的系统带宽以皿向FFT (IFFT)大小。其中，系统带宽和MT大小可以分别M:测量功率谱密度和禾鹏接收到的信号的循环平稳(cyclostationaiy)特性被i肌一旦系统参数已知，同步过程就奶页针对那些可倉調于所i湖啲关縣统参 数的同步信号Mm行。参考图3，关麟统参f^测块301i賜咲縣统参数(例如，MT大小、 带宽)并且将这个信息(SCH格继择)反馈到执行小区#嫁302块中。基于SCH 格^^择，该执行小区搜索302 j顿用于执行小区搜索的魏的SCH信号。图4图解说明了由图3的设备所执4亍的步骤。 一旦关 统参数在步骤401 己被检测，誠的SCH格A就在步骤402 Mi^择并且接着在步骤403禾佣戶;f^择 的SCH执行小区搜索。在S3G中，对于所支持的带宽l,25MHz、 2.5MHz、 5.0MHz、 lO.OMHz或 20.0MHz，同步信号可以不同。不同的MT大小》細于产生具有战带宽的信号， 分别针对1.25 MHz、 2.5MHz、 5.0MHz、 10.0 MHz或20.0MHz为128、 256、 512、 1024或2048。系统带宽或ffFT大小的识别接着指示哪种同步信号被4柳。同步 信号辦中^^及多少OFDM符号纟賊一个同步符号，而且涉及诸如符号模式等等 的更详细的参数。如本领Jl!^术人员可以働早的那样，本申请中所描述的仓噺内容可以在申请 的宽范围上被修改和被改变。因此，受专利j斜户的主题的范围不应当娜艮于战 讨论的樹可特^^例性教导，而是可割tt也由随后的权利要求所限定。
权利要求
1. 一种在具有某个数目的带宽(BW)可能性和某个数目的循环前缀可能性的OFDM蜂窝电信系统中执行小区搜索的方法，该方法包括以下步骤使移动终端/用户设备(UE)中的前端接收机适应某个载频f0和BW，所述BW包括所述系统的某个数目的BW；开始小区搜索；如果时隙定时被发现，则执行粗略的频率修正；估计循环前缀长度；使用所述循环前缀的知识执行频率修正；检测小区ID；以及读取广播信道。
2. 如权利要求l所述的方法，其中，在不ttW;ti:的，嫁Ji(WS于来自历史列表的信息。
3. 如权利要求l戶服的方法，其中，在不刚Wa的搜菊l(WS于有3^f 用的当前频带的信息。
4. 如权利要求3戶腿的方法，其中，所述频带魏自l顿下列标准的频带:^W动通信系统(GSM)，宽带，多址(WCDMA)逾S-95。
5. 如权利要求l所述的方法，其中，估计所述循环前缀的步马iiS—步包括 以下步骤将所接收至啲信号与所述信号輕少两个不同的抽機(不同数目的 抽样)上的延iSlfe科目互关联，其中执行相关的抽# 应于系统中的可能的循环前缀，并朋刑古计的循环前缀长度^^有可能的循环前缀长度中4妙;f述相关最大化。
6. 如权利要求l戶腿的方法，^^3G移动终端中被实现。
7. —种用于在具有^^数目的带宽可能性的OFDM!^窝电信系统中执行小 区搜索和同步的方法，该方S^括以下步骤识别 >可能同步信，的至少一个关,统 ;以及 在有限数目的不同同步信号上执行小区J嫁和同步。
8. 如权利要求7所述的方法，其中，可能的同步信号縮鹏精确地包括一
9. 如权利要求7戶;M的方法，其中，^>可能的同步信号的数目的关膨系统参数之一是系统带宽(BW)。
10. 如^1利要求9戶脱的方法，其中，可能的同步信号縮,精确地包括一 个同步信号。
11. 如权利要求7所述的方法，其中，M^、可能的同步信号的数目的关縣 统参数是用于产舒;f錢的信号的t^I傅立叶变换(FFT)大小。
12. 如权利要求ll戶腿的方法，其中，可能的同步信号縮纖精确地包括
13.^权利要求7所述的方法，其中， >可能的同步信号的数目的关统参数跡发送的信号的循环扩展的长度。
14. 如权利要求13所述的方法，其中，可能的同步信号縮鹏精确地包括 一个同步信号。
15. —种OFDMilt窝电信系统，其包括i^S^个数目的带宽可能性和^^数 目的循环前缀可能性的装置，其中有對寺定小区的循环前缀长度的信息被并入小 EIEX言息中。
16. —种具有^h数目的带宽(BW)可能性和某个数目的循环前缀可能性 的OFD,窝电信系统，敏FD贿窝电信系统包括移动终^/用户设备(UE)，所述移动终^/用户设备(UE)能在^^ 禾HBWJ:^作，戶，W包括戶;M^统的^^数目的BW;戶;M移动终^/UE可操作来开始小区搜氣如果时隙定时l^:现，贝U执^ffi略的频率修正；估计循环前缀长度；4OT戶;M循环前缀的知识执t彌率修正；检测小区iD;以及读m^;Mn謝言道。
17. 如权利要求16戶脱的OFDM^窝电信系统，适于对^j^述不同的BW上的戶;M，嫁进行排^s于来自历史列表的信息。
18. 如权利要求16所述的OFDM!li窝电信系统，适于对^^f述不同的BW上 的搜索进行排^S于有，万用的当前频带的信息。
19. 如权利要求18戶腿的OFDM!^窝电信系统，其中，戶; ^频带魏自使 用以下标准的频带:^S动通信系统(GSM)，宽带石盼多址(WCDMA)敏S-95。
20. 如权利要求16戶，的OFDM!^窝电信系统，其中，移动终^/UE^估计 循环前缀时进一步适于将所接收到的信号与所述信号超少两个不同抽機(不同数目的抽样)上的^Jfe科目互关联，其中执行相关的抽t^t应"K)FDM^ 窝电信系统中的可能的循环前缀，以^M古计的循环前缀长度^^有可能的循环 前缀长度中傲鹏目关最大化。
21. —种^OFDMli窝电信系统^ffl的移动终^/用户设备(UE)，戶;MOFDM 蜂窝电信系统具有鹏 ^数目的带宽可能性和某个数目的循环前缀可能性的装 置，其中，有對寺定小区的循环前缀长度的信息被并入小区ID信息中，所述移动 终^/UE包括适于利用^^腿小区，嫁过程中检测到的戶脱小ElD中的循环前缀 长度信息来检测特定小区的CP的^fi。
22. —种可操作^l行小区〗嫁和同步并且具有^t数目的带宽可能性的 OFD贿窝电信系统，该OFD,窝电信系统包括用于i湖iM^可能的同步信，的至少一个关ll^统参数的装置；以及 用于在有限数目的不同同步信号上执行小区!嫁禾峒步的體。
23. 如权利要求22戶腿的OFD赠窝电信系统，其中，可能的同步信号缩 離精确地包括一个同步信号。
24. 如权利要求22戶腿的OFDM^窝电信系统，其中，M^、可能的同步信 号的数目的关皿统参数之一是系统带宽(BW)。
25. 如权利要求24戶腿的OFD,窝电信系统，其中，可能的同步信号縮 纖精确地包括一个同步信号。
26. 如权利要求22戶腐的OFDM^窝电信系统，其中，M^可能的同步信 号的数目的关鶴统参数是用于产對;f发送的信号盼决速傅立叶变换(FFT汰小。
27. 如权利要求26戶腿的OFDM!^窝电信系统，其中，可能的同步信号縮 鹏精确地包括一个同步信号。
28. 如权利要求22戶腿的OFDM!^窝电信系统，其中， >可能的同步信 号数目的关皿统参数^^皿的信号的循环扩展的长度。
29. 如权利要求28戶腿的OFDM^窝电信系统，其中，可能的同步信号縮 鹏精确地包括一个同步信号。
全文摘要
本发明的第一方面的方法和系统适于在所有可能的带宽上执行小区搜索。为了减小搜索时间，可允许的BW在搜索中被使用的5顺序基于来自历史列表的信息。这些历史列表包括所使用的BW和频带。本发明的第二方面是一种适于执行小区搜索和同步的方法和OFDM蜂窝电信系统，其中该系统具有某个数目的带宽可能性。该方法包括以下步骤10识别减少可能的同步信号集的至少一个关键系统参数；以及在有限数目的不同同步信号上执行小区搜索和同步。
文档编号H04L27/26GK101283563SQ200680037777
公开日2008年10月8日 申请日期2006年10月3日 优先权日2005年10月11日
发明者B·林多夫, R·巴尔德梅尔 申请人:艾利森电话股份有限公司