专利名称：高效及一致的无线下行链路信道配置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域。更具体地，本发明涉及用于无线通信系统的高效下 行链路帧结构。
背景技术：
无线通信系统经常面临类似的性能问题。例如，无线通信系统需要通过使每个 客户能够快速获取并处理系统提供的消息来支持许多客户。此外，客户或用户站需要能 够处理降低性能(诸如小区间干扰)的因素和参数。期望无线系统以优化系统性能的方式解决诸如上述性能问题的各个方面。
发明内容
本文描述了用于无线通信系统中的下行链路信号的配置、配置下行链路信号的 方法、生成下行链路信号的装置、以及用于接收和处理下行链路信号的装置。无线通信 系统中的下行链路信号被重新配置为一系列帧，每一帧均承载提供快速小区搜索和系统 获取的前导码。具体地，前导码包括主前导码和次前导码，其中，主前导码对系统中的 所有基站和基站中的所有扇区是公用的，次前导码对每个基站是高效唯一的，并且可进 一步基于扇区来区分次前导码。此外，导频信号与基站对齐以在帧内的相同时间出现， 并且导频信号的PN序列值基于小区标识和天线标识，从而根据次前导码的获取来实现 对于干扰或相邻基站所发射的导频的预测。同样，从工作带中心向外选择性地分配导频 位。由于导频布置和导频调制，该方案使得在不知道频率带宽的情况下能够进行干扰抑 制和信道估计，这在广播信道系统中尤其有利。一个方面包括在无线通信系统中下行链路信令的方法。该方法包括发射具有至 少一部分是在无线通信系统内的多个扇区和基站上公用的前导码，以及发射在时间和频 率上与不同的基站发射的至少一个不同导频序列对齐的导频序列。
从下面结合附图阐述的详细说明中，本公开的实施方式的特点、目的和优点将 变得显而易见，其中，相同的参考标号表示相同的元件图1是无线通信系统的实施方式的简化框3
图2a至图2b是包括前导码的下行链路帧结构的实施方式的简化时序图；图3是示出OFDMA系统中的下行链路帧的实施方式的时间/频率图；图4是示出时隙的实施方式的简化时间/频率图；图5是示出时隙内的导频布置的实施方式的简化时间/频率图；图6是示出导频序列PN发生器的简化功能图；图7是基站的实施方式的简化功能框图；以及图8是用户站的实施方式的简化功能框图。
具体实施例方式本文描述了一种用于无线通信系统的下行链路信号的配置，具体地，描述了在 正交频分多址(OFDMA)无线通信系统中的下行链路信号的配置。本文描述的下行链路 信号和配置实现了高效的系统设计、支持多输入多输出(MIMO)配置、支持小区间干扰 抑制(IIM)技术并且支持新的帧结构。在其他特征中，下行链路信号的配置可被配置为 包括(1)主通用前导码，(2)基于扇区ID使用可预测PN码的次前导码，(3)独立于系 统带宽的用于主前导码及次前导码两者的固定频率带宽，(4)基于扇区ID和天线ID使用 可预测PN码的导频信号，(5)保持始终如一地设置在独立于所使用的排列方案的时隙内 的导频位，或(6)其某种组合。主前导码可以是通用的前导码。S卩，可以遍布无线通信系统内的所有基站以及 基站中的所有扇区来配置相同的主前导码。使用对所有扇区通用的主前导码使客户站能 够使用宏分集来获取主前导码。次前导码可能对区域中的每个基站是专用的，从而客户站通常不会具有使用相 同的次前导码同时观测两个基站的能力。因此，从客户站的角度来看，可以将次前导码 看作对每个基站是唯一的。次前导码也可标识基站的扇区，或基于基站的扇区配置次前 导码，从而相同基站的不同扇区将发射不同的次前导码。在一个实施方式中，次前导码可具有超过600个的唯一可能性配置。当然，在 其他实施方式中，唯一可能的次前导码的数量可根据具体的系统要求而变化。因此，基 站或基站的扇区不必共享次前导码，除非存在比可能性的数量更多数量的基站或扇区。 在这种情况下，可以这样分配扇区ID或基站ID，使得在特定覆盖区域内发射的次前导码 是明确的。因为次前导码独立于主前导码，所以在获取期间可实施并行处理。用于发射前导码(包括主前导码和次前导码)的带宽可以是固定的。此外，用 于发射前导码的带宽可以等于或小于承载前导码的帧的带宽。当帧具有比前导码更宽的 带宽时，未被前导码包括的帧的频带可用于支持某些其他目的，诸如数据发射。可以基于基站标识和扇区标识来预测由每个基站广播并且在每个基站的每个扇 区中的导频信号。例如，可结合标识基站和扇区的小区ID基于伪随机序列发生器来生 成基站内的特定扇区的导频序列。在某些实施方式中，导频序列也可以取决于天线配置 (诸如用于发射序列的天线的数量)。在一个实施方式中，天线的数量可对应于分集天线 的数量(其可能不同于物理天线的数量)。从所有基站发射的导频信号可以是时间和频率对齐的或同步的，从而在帧内以 基本相同的时间和频率出现。在由第一扇区和第一基站支持的覆盖区域内的客户站可以根据共享消息确定一个或多个邻近基站的标识。因此，由于客户站知道邻近基站的标识 和/或数量，所以它可预测每个邻近基站发射的导频的位置和值。区别地接收和检测时 间上基本对齐的导频音的能力极大地方便了信道估计。高效执行信道估计的能力可以有 助于小区间干扰抑制(IIM)技术的实施。在一个实施方式中，可以按照有助于接收和处理的方式将导频PN序列的位分配 给多个导频子载波。从工作频带的中间开始向外分配导频PN序列位。在每个帧的开始 处，重启或重置导频序列。导频序列可以是可预测的，例如，基于根据获取的次前导码可以确定的扇区ID 和天线ID。在某些情况下，由于客户站在解码广播信道上的信息之前可能不知道扇区中 使用的天线数量，所以可通过利用基于预定的天线数量生成的导频序列，在预定数量的 天线上发送广播信道中的导频信息，诸如当存在单个天线时，可以将其标识为天线0。可 选地，多个天线可以使用天线OPN序列来确定广播信道的PN序列。由于这种可预测性， 可以将干扰抑制用在广播频道上。图1是实施本文所述的先进技术帧结构的下行链路信号配置的系统100的简化功 能框图。无线通信系统100包括多个基站，诸如耦合至网络114(诸如广域网)的基站 110-1和110-2。每个基站(例如，110-1)在其各自的覆盖区域(有时称为小区，例如， 112-1)内为设备服务。第一基站110-1服务第一覆盖区域112-1，第二基站110-2服务相应的第二覆盖 区域112-2。为了讨论的目的，基站110-1和基站110-2被图示为相邻的或邻近的基站。覆盖区域112-1和覆盖区域112-2可被划分为扇区。例如，第一基站110-1可 被配置为使用多个天线以支持具有三个不同扇区112-la、112-lb、和112_lc的划分为扇 区的覆盖区域112-1。例如，基站110-1和基站110-2在各自的覆盖区域112-1和覆盖区域112-2内为 那些设备服务。如图1所示，第一用户站或客户站120a以及第二用户站或客户站120b 在第一覆盖区域112-1内，并可由第一基站110-1支持。第一基站110-1和第二基站110-2中的每个均可以支持如本文所述的高效下行链 路信号结构。基站110-1和基站110-2中的每个均可以发射包括主前导码和次前导码的 前导码。可在系统内的基站110上共享主前导码，而次前导码可以基于基站ID和/或扇 区ID而不同。每个基站(例如，110-1和110-2)也可以发射导频序列，结合基站ID值、扇区 ID值以及天线数量基于伪随机数序列发生器来确定该导频序列。第一用户站或客户站120a以及第二用户站或客户站120b可以被配置为接收高效 下行链路信号并获取帧时序、基站和扇区ID值，或基于高效下行链路信号中的信息进行
通{曰。无线系统100可以是诸如在IEEE 802.16e中所述的正交频分多址(OFDMA)系 统。此外，系统100可以利用IEEE 802.16e的帧结构或某些其他帧结构，诸如针对IEEE 802.16m提出的并且在 2008 年 11 月 5 日提交的题为 “AdvancedTechnologyFrame Structure with Backward Compatibility”的相关申请美国专利申请第12/265,435号中描述的先进帧结构。
可选地，无线系统100可以支持某些其它类型的通信系统，诸如但不限于，长 期演进(LTE)系统，或者OFDMA、IEEE802.16、或LTE中的一种或多种的某些变形。在申请"Advanced Technology Frame Structure with Backwards Compatibility” 中，描述了将802.16m系统结合在现有802.16e系统内的新的帧结构。以下描述的技术 方面可应用于802.16m系统，包括部署为绿野系统(Greenfield system)的系统或结合在现 有802.16e系统内的系统。该技术方面还可应用于其它类型的系统，包括但不限于，长期 演进(LTE)系统。LTE指的是在第三代合作伙伴项目(3GPP)内提高全球移动电话服务 (UMTS)移动电话标准来应对未来需求的项目。其目标包括提高效率、降低成本、改善 服务，利用新频谱机会和更好地与其他开放标准集成。图2a至图2b是包括前导码的下行链路帧结构的实施方式的简化时序图。图2a示出了实现先进技术的基站透视的先进技术帧实施方式。在操作中，图2a 的帧的实施方式可由图1中所示的系统支持。实现先进技术的基站能够支持与用户站或 客户站的通信，其中，用户站或客户站被配置为接收传统帧(legacy frame)或先进技术帧 或两者。由于以时分方式将帧中的传统和先进技术部分多路复用至空中链路(air link，广 播链路)，所以先进技术使基站能够在每个子子帧中分配或处理资源分配中的数据，以支 持与所有用户站的通信。每个帧201可以包括前导码211，该前导码包括主前导码和次前导码。如图2a 的时序图所示，前导码211的带宽可能比帧201的带宽窄。帧201的带宽可以是固定的 或是可变的，但前导码211的带宽对于所有帧201是固定的。图2b示出了在基本上消除了对于传统通信支持的时刻的先进技术帧203。几乎 整个下行链路和上行链路子帧专用于支持先进技术通信。因此，先进技术帧结构支持向 先进技术的有序转换，同时保持对传统设备的支持。对于传统设备，无论其支持或缺乏，每个帧203均包括前导码211，该前导码包 括主前导码和次前导码。如图2b的帧203所示，前导码211在带宽方面比帧203带宽 窄。在其他实施方式中，前导码211的带宽和帧203的带宽可以基本上相同。在正交频分多址(OFDMA)系统中，发射站可以使用快速傅里叶变换(FFT)来 创建在频带上分布的子载波的规则阵列。调制每个子载波以承载诸如用户数据、控制信 息、导频信令等的信息。接收站也可以使用FFT、IFFT,或某些其他变换以从子载波提 取信息。出于举例的目的，本文包括某些采样数值。这些值仅旨在便于描述。可以使用 许多不同的数值来实施该技术的各方面。在本文所描述的实施例中，将IEEE802.16m系统中的信令的采样时间定义为 Tsamp = 1/(12500 X 2048) S = 0.0390625 μ s,得到 Fs = 25.6MHz。其对应于具有子载波 间隔Δ f = 12.5kHz音调间隔的2048点FFT的采样时间。有用符号时间为Tb = 80 μ s。 该实施例支持有用符号时间的1/8或1/4的循环前缀(CP)。1/8的CP得到保护时间Tg =10 μ s，得到符号时间Ts = 90 μ s, 1/4的CP得到保护时间Tg = 20 μ s,得到符号时间 Ts = 100 μ S。图3是示出配置为如图2a所示的绿野部署的OFDMA帧300的一部分的帧级表
示的示意图。该原理可直接应用于结合图2b所示的另一系统而部署的系统。在图3中，
6在水平轴上示出时间302，并且从左至右增加。在垂直轴上示出频率304，并且从下到上 增加。在OFDMA中，通过给单独的客户站分配OFDAM音调组来实现多路访问。这些 音调在本文中称为子载波。例如，将子载波组306示为图3上的点阵列。在图3中，如 四个符号边界310所示，该子载波组306有五个符号宽。如15个子载波边界312所示， 该子载波组306有16个子载波高。基站不对于特定客户站的使用来分配单独的子载波。相反，基站以固定大小的 组向客户站分配子载波。这些组在本文中称为时隙并经常更一般地称为分配单位。在图 3中，时隙308包含作为5个符号宽及16个子载波高的块而示出的子载波阵列。子信道可被定义为一组邻近的子载波行，其根据以上给出的数值实施例包括16 个子载波行并在频域上跨越200kHz。子信道根据频率测量并延伸超出时隙和帧边界。例 如，使用哈希掩码在图3中示出子信道316，该子信道被指定为子信道1。此外，NsubDE用于表示下行链路跨越的子信道数量，NsubuE用于表示上行链路跨 越的子信道数量。在这个实施例中，子信道的数目可以按照整数步长从6至100变化。 通常，基于可用频谱的频宽确定子信道的数量。子信道数量可在下行链路和上行链路之 间是不同的以允许非对称FDD操作。在非对称FDD系统中，分配给上行链路和下行链 路的频谱的跨度彼此不同。可基于频谱的可用性来设计这种系统或基于如下前提来设计 该系统，即，用于上行链路和下行链路的预期数据负载是不同的。表1示出了一组可能 的系统带宽的某些示例性值，假设NsubDE = Nsubu^表1占用带宽的比较
系统 带宽 (MHz)Nsuta802.16m 占用 带宽(MHz).16e PUSC 占用 带宽(MHz).16e FUSC 占用 带宽(MHz) 16e AMC 占用 带宽(MHz)1.2561.200.931.171.193.50163.203.293.343.385.00234.604.604.674.747.00336.606.576.656.768.75428.408.218.318.4510.00479.409.209.319.4620.009418.8018.3918.6318.91时隙的持续时间称为时隙时间(h.)。在图3中，时隙时间为5个符号宽。时隙 时间是时间的测量并延伸超出子信道边界。例如，使用哈希掩码在图3中示出时隙时间 320，该时隙时间被指定为时隙6。使用以上逐步阐明和描述的定义，时隙可以定义为在时间和频率方面以一个时 隙时间跨越一个子信道的区域。假设帧的持续时间是5ms，使用以上给出的示例性数字学，表2示出了用于每个 支持的CP的每帧时隙时间的数量，以及在帧结束时未使用的时间量。
权利要求
1.一种在无线通信系统中下行链路信令的方法，所述方法包括发射具有至少一部分对于所述无线通信系统内的多个扇区和基站是公用的前导码；以及发射在时间和频率上与不同的基站发射的至少一个不同的导频序列对齐的导频序列。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，发射所述前导码包括 发射对于多个扇区和基站公用的主前导码；以及发射次前导码。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，发射所述前导码包括基于一族ZadoffChu序 列来生成次前导码。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，发射所述前导码进一步包括将所述Zadoff Chu序列映射到至少标识基站和扇区的小区ID。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于至少标识基站和扇区的小区ID来 生成所述导频序列。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于天线端口值来生成所述导频序列。
7.—种在基本上如本文所述的无线通信系统中下行链路信令的方法。
8.—种被配置为在基本上如本文所述的无线通信系统中发射下行链路信令的装置。
9.一种被配置为在基本上如本文所述的无线通信系统中接收下行链路信令的装置。
10.一种在广播信道结构中分配导频的方法，使得能够进行基本上如本文所述的PN 序列的可预测性和干扰抑制。
全文摘要
本发明描述了一种无线通信系统中用于下行链路信号的配置、配置下行链路信号的方法、生成下行链路信号的装置、用于接收和处理下行链路信号的装置。无线通信系统中的下行链路信号被重新配置为一系列帧，其中每个帧承载提供快速小区搜索和系统获取的前导码。具体地，前导码包括主前导码和次前导码，其中，主前导码对系统中的所有基站和基站中的所有扇区是公用的，次前导码对每个基站是高效唯一的，并且可进一步基于扇区来区分。此外，导频信号与基站对齐以在帧内的相同时间出现，并且导频信号的PN序列值基于小区标识和天线标识，从而根据次前导码的获取实现干扰或邻近基站所发射的导频的预测。同样，从工作带中心向外选择性地分配导频位。由于导频布置和导频调制，该方案使得在不知道频率带宽的情况下能够进行干扰抑制和信道估计，这在广播信道系统中尤其有利。
文档编号H04B1/76GK102017461SQ200980112997
公开日2011年4月13日 申请日期2009年3月9日 优先权日2008年3月10日
发明者吉恩·马什, 威廉·伯奇尔, 斯里坎斯·古马迪, 米歇尔·文格勒 申请人:蔚蓝公司