专利名称：测距信道的结构和方法
技术领域：
概括地说，本公开涉及无线通信技术，具体地说，涉及与正交频分复用(OFDM)有关的技术。
背景技术：
在诸如蜂窝网络之类的无线通信网络中，多个移动站或移动终端(例如，蜂窝电话、智能手机或其它形式的无线通信设备)可以通过针对上行链路和/或下行链路数据通信的正交频分复用的方式与基站进行通信。正交频分复用的网络可以促进基于小区的高速服务，例如，根据IEEE802.16标准提供的那些服务，其中IEEE802.16标准可以称作WiMAX或者有时称作WirelessMAN或者空中接口标准。在使用OFDM的蜂窝网络中，小区的基站可以负责向小区内的移动终端分配OFDM频带子载波频率以便在特定的时隙中使用。如果移动终端与基站之间的距离随着时间而改变，则移动终端与基站之间的无线数据通信的传输延迟也可能改变。这可能不利地导致在基站处接收的数据通信相对于特定的时隙未对齐。当移动终端第一次(例如，在移动终端进入小区时或者在将移动终端从空闲时段唤醒时)与基站进行通信时可能出现类似的问题，这是因为到基站的距离可能还未建立。与本申请有关的技术在提案IEEE802.16m系统描述文档(日期为2008年4月15日的IEEE802.16m-08/003rl)中，记载了:该[802.16m]标准修改IEEE802.16WirelessMAN_0FDMA规范以提供在授权的频带中操作的改进的空中接口。其满足改进的頂T下一代移动网络的蜂窝层需求。这种修改提供了对传统的WirelessMAN-OFMDA装备的不断支持。此外，该标准将解决以下目的:1、该标准的目的是提供支持将来的改进服务和应用(例如，报告ITU-R M.2072中的ITU所描述的那些服务和应用)所需的性能改进。更一般地说，下面的实施方式可以应用于在上行链路上采用多载波或者OFDM型技术的任何通信系统中。
发明内容
在一个方面，提供了 一种在针对移动终端与基站之间的上行链路数据通信使用正交频分复用(OFDM)的无线通信网络中在移动终端与所述基站之间执行定期测距的方法，所述方法包括:定义定期测距信道以供所述移动终端使用，所述定期测距信道包括OFDM频带的多个(N个)子载波频率块，所述N个子载波频率块在所述OFDM频带中是不连续的，所述信道还包括特定的OFDM子帧中的时隙，在所述时隙内将使用所述N个子载波频率块从所述移动终端向所述基站发送测距传输，所述时隙跨越一个或多个OFDM符号周期但是小于所述OFDM子帧的持续时间；以及定期地在所述定期测距信道上从所述移动终端向所述基站发送测距传输，所述发送包括在所述时隙内将所述测距传输作为扩频信号进行传送，所述扩频信号散布在所述N个块的所述子载波频率上，其中，所述测距传输的持续时间小于所述OFDM子帧的所述持续时间。在另一个方面，提供了一种在针对移动终端与基站之间的上行链路数据通信使用正交频分复用(OFDM)的无线通信网络中在移动终端与所述基站之间执行定期测距的方法，所述方法包括:为所述移动终端定义定期测距信道，所述定期测距信道被表示为表示OFDM时间资源和频率资源的图块抽象网格中的多个(N个)图块，所述抽象网格具有包括OFDM子帧的多个OFDM符号周期的时间维度和包括OFDM频带的多个子载波块的频率维度，所述N个图块中的每一个表示分配所述子载波块中的一个以便在所述OFDM符号周期中的一个或多个期间由至少所述移动终端使用，所述N个图块在所述抽象网格的所述频率维度中是不连续的，所述N个图块中的每一个在所述抽象网格的所述时间维度中跨越相同的时隙，所述时隙具有等于一个或多个OFDM符号周期但是小于所述OFDM子帧的持续时间的持续时间；定期地在所述定期测距信道上从所述移动终端向所述基站发送测距传输，所述发送包括在所述时隙内将所述测距传输作为扩频信号进行传送，所述扩频信号散布在所述N个图块的所述子载波频率上，其中，所述测距传输的持续时间小于所述OFDM子帧的所述持续时间。在又一个方面，提供了一种在针对移动终端与基站之间的上行链路数据通信使用正交频分复用(OFDM)的无线通信网络中执行从移动终端到所述基站的初始接入的方法，所述方法包括:定义初始接入信道以供所述移动终端使用，所述初始接入信道包括OFDM频带的多个(N个)子载波频率块，所述N个子载波频率块在所述OFDM频带中是不连续的，所述初始接入信道在特定的OFDM子帧中还包括时隙，在所述时隙内将使用所述N个子载波频率块从所述移动终端向所述基站发送初始接入传输，所述时隙跨越一个或多个OFDM符号周期但是小于所述OFDM子帧的持续时间；以及在所述定期测距信道上从所述移动终端向所述基站发送初始接入传输，所述发送包括在所述时隙内将所述初始接入传输作为扩频信号进行传送，所述扩频信号散布在所述N个块的所述子载波频率上，其中，所述初始接入传输的持续时间小于所述OFDM子帧的所述持续时间，其中，包括所述时隙的OFDM符号周期的数量可以基于所述移动终端与所述基站之间估计的或确定的最大测距延迟来配置。对于本领域普通技术人员而言，鉴于下面结合附图和附录对本公开的具体实施方式
的描述，本公开的各个方面和特征将变得显而易见。
现在将仅通过举例说明的方式参照附图来描述本公开的实施方式，其中:图1是蜂窝通信系统的框图；图2是可以用于实现本公开的一些实施方式的示例性基站的框图；图3是可以用于实现本公开的一些实施方式的示例性无线终端的框图4是可以用于实现本公开的一些实施方式的示例性中继站的框图；图5是可以用于实现本公开的一些实施方式的示例性OFDM发射机架构的逻辑单元分解的框图；图6是可以用于实现本公开的一些实施方式的示例性OFDM接收机架构的逻辑单元分解的框图；以及图7和图8示出了表示与OFDM子帧相关联的时间资源和频率资源的、可以促进对测距信道的定义的抽象网格。在不同的图中使用相似的参考数字来指示类似的元件。
具体实施例方式无线系统概述参照附图，图1示出了控制多个小区12内的无线通信的基站控制器(BSC) 10，其中，小区由相应的基站(BS) 14提供服务。在一些配置中，每一个小区被进一步划分为多个扇区13或区域(未示出)。通常，每一个基站14使用OFDM促进与移动终端和/或无线终端16的通信，这些移动终端和/或无线终端16处于与相应的基站14相关联的小区12内。移动终端16相对于基站14的移动导致信道状况的显著波动。如图所示，基站14和移动终端16可以包括为通信提供空间分集的多个天线。在一些配置中，中继站15可以帮助基站14与无线终端16之间的通信。无线终端16可以从任何小区12、扇区13、区域(未示出)、基站14或中继站15切换18到另一个小区12、扇区13、区域(未示出)、基站14或中继站15。在一些配置中，基站14相互通信或者通过回程网络11与另一个网络(例如，核心网或因特网，其均未示出)进行通信。在一些配置中，不需要基站控制器10。参照图2，示出了基站14的实施例。基站14通常包括控制系统20、基带处理器22、发射电路24、接收电路26、多个天线28和网络接口 30。接收电路26从移动终端16 (在图3中示出)和中继站15 (在图4中示出)提供的一个或多个远程发射机接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未示出)可以协作以放大宽带干扰并且从用于处理的信号中移除宽带干扰。然后，下变频和数字化电路(未示出)将经滤波的接收信号下变频为中频或基带频率信号，然后将该中频或基带频率信号数字化为一个或多个数字流。基带处理器22对数字化的接收信号进行处理，以提取出在接收信号中传递的信息或数据比特。该处理通常包括解调操作、解码操作和纠错操作。因此，基带处理器22通常实现在一个或多个数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)中。然后，在无线网络上经由网络接口 30发送接收信息，或者直接地或在中继站15的帮助下向基站14所服务的另一个移动终端16发送该接收信息。在发射侧，基带处理器22在控制系统20的控制下从网络接口 30接收可以表示语音、数据或者控制信息的数字化数据，并且对数据进行编码以便于传输。经编码的数据被输出到发射电路24，在发射电路24处，该经编码的数据由具有期望的发射频率的一个或多个载波信号进行调制。功率放大器(未示出)将经调制的载波信号放大到适合于传输的水平，并且通过匹配网络(未示出)将经调制的载波信号传送给天线28。将在下面更详细地描述调制和处理的细节。参照图3，示出了移动终端16的实施例。与基站14类似，移动终端16将包括控制系统32、基带处理器34、发射电路36、接收电路38、多个天线40和用户接口电路42。接收电路38从一个或多个基站14和中继站15接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未示出)可以协作以放大宽带干扰并且从用于处理的信号中移除宽带干扰。然后，下变频和数字化电路(未示出)将经滤波的接收信号下变频为中频或者基带频率信号，然后将该中频或基带频率信号数字化为一个或多个数字流。基带处理器34对数字化的接收信号进行处理，以提取出在接收信号中传递的信息或数据比特。该处理通常包括解调操作、解码操作和纠错操作。基带处理器34通常实现在一个或多个数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)中。为了传输，基带处理器34从控制系统32接收可以表示语音、视频、数据或控制信息的数字化的数据，基带处理器34对该数字化的数据进行编码以便于传输。经编码的数据被输出到发射电路36，在发射电路36处，经编码的数据由调制器使用以对处于期望的发射频率处的一个或多个载波信号进行调制。功率放大器(未示出)将经调制的载波信号放大到适合于传输的水平，并且通过匹配网络(未示出)向天线40传送经调制的载波信号。本领域技术人员可以得到的各种调制和处理技术用于移动终端与基站之间的直接的信号传输或者经由中继站的信号传输。在OFDM调制中，传输频带被划分为多个正交载波。每一个载波是根据要发送的数字数据来调制的。因为OFDM将传输频带划分为多个载波，因此针对每一个载波的带宽减小并且针对每一个载波的调制时间增加。因为并行地发送多个载波，因此在任何给定的载波上针对数字数据或符号的传输速率小于当使用单个载波时的传输速率。OFDM调制利用对要发送的信息执行快速傅里叶逆变换(IFFT)。对于解调而言，对接收的信号执行快速傅里叶变换(FFT)恢复了发送的信息。实际上，IFFT和FFT分别是由执行离散傅里叶逆变换(IDFT)和离散傅里叶变换(DFT)的数字信号处理提供的。因此，OFDM调制的表征特征是正交的载波是针对传输信道中的多个频带生成的。调制信号是具有相对低的传输速率并且能够驻留在其各自的频带内的数字信号。单独的载波不是直接由数字信号调制的。相反，所有载波是通过IFFT处理一次性调制的。在操作中，OFDM可以用于从基站14到移动终端16的至少下行链路传输。每一个基站14装备有“η个”发射天线28 (η>=1)，并且每一个移动终端16装备有“m个”接收天线40(m>=l)。显而易见的是，相应的天线可以用于使用适当的双工器或开关进行接收和发送并且仅为了清楚起见而被如此标记。当使用中继站15时，OFDM可以用于从基站14到中继站15的下行链路传输和从中继站15到移动终端16的下行链路传输。参照图4，示出了中继站15的实施例。与基站14和移动终端16类似，中继站15将包括控制系统132、基带处理器134、发射电路136、接收电路138、多个天线130和中继电路142。中继电路142使中继站15能够协助基站14与移动终端16之间的通信。接收电路138从一个或多个基站14和移动终端16接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未示出)可以协作以放大宽带干扰并且从用于处理的信号中移除宽带干扰。然后，下变频和数字化电路(未示出)将经滤波的接收信号下变频为中频信号或者基带频率信号，然后将中频信号或者基带频率信号数字化为一个或多个数字流。基带处理器134对数字化的接收信号进行处理以提取出在接收信号中传递的信息或数据比特。该处理通常包括解调操作、解码操作和纠错操作。基带处理器134通常实现在一个或多个数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)中。为了传输，基带处理器134从控制系统132接收可以表示语音、视频、数据或控制信息的数字化的数据，基带处理器134对该数字化的数据进行编码以便于传输。经编码的数据被输出到发射电路136，在发射电路136处，经编码的数据由调制器使用以对处于期望的发射频率处的一个或多个载波信号进行调制。功率放大器(未示出)将经调制的载波信号放大到适合于传输的水平，并且通过匹配网络(未示出)向天线130传送经调制的载波信号。本领域技术人员可以得到的各种调制和处理技术用于移动终端与基站之间的直接的信号传输或者经由中继站间接的信号传输，如上所述。参照图5，将描述逻辑单元的OFDM传输架构。首先，基站控制器10将直接地或者在中继站15的帮助下向基站14发送将发送到各个移动终端16的数据。基站14可以使用与移动终端相关联的信道质量指示符(CQI)来调度用于传输的数据并且选择适当的编码和调制来发送经调度的数据。CQI可以直接来自移动终端16，或者可以在基站14处基于移动终端16提供的信息来确定。在任意一种情况下，针对每一个移动终端16的CQI取决于信道幅度(或者响应)在OFDM频带上变化的程度。使用数据加扰逻辑单元46以减少与数据相关联的峰均功率比的方式来对经调度的数据44(其为比特流)进行加扰。确定经加扰的数据的循环冗余校验(CRC)，并且使用CRC添加逻辑单元48来将CRC附加到经加扰的数据上。接下来，使用信道编码器逻辑单元50来执行信道编码，以有效地将冗余添加到数据上，从而促进移动终端16处的恢复和纠错。再次，针对特定的移动终端16的信道编码基于CQI。在一些实现中，信道编码器逻辑单元50使用已知的Turbo编码技术。然后，由速率匹配逻辑单元52来处理经编码的数据，以补偿与编码相关联的数据扩展。比特交织器逻辑单元54系统地对经编码的数据中的比特进行重新排序以使连续的数据比特的丢失最小化。由映射逻辑单元56根据所选择的基带调制将由此产生的数据比特系统地映射为相应的符号。优选地，使用正交幅度调制(QAM)或者正交相移键控(QPSK)调制。可以基于针对特定的移动终端的CQI来选择调程度。可以使用符号交织器逻辑单元58对这些符号进行系统地重新排序，以进一步支持避免由频率选择性衰落引起所发送的信号的定期数据丢失。此时，各组比特已经映射为表示幅度和相位星座图中的位置的符号。当期望空间分集时，然后由空时分组码(STC)编码器逻辑单元60来处理符号块，其中，STC编码器逻辑单元60以使得发送的符号更能抵抗干扰并且更容易在移动终端16处被解码的方式来对符号进行修改。STC编码器逻辑单元60将处理输入符号，并且提供与基站14的发射天线28的数量对应的“η个”输出。上文参照图5所描述的控制系统20和/或基带处理器22将提供映射控制信号以控制STC编码。此时，假设针对“η个”输出的符号表示要发送的数据并且能够由移动终端16进行恢复。对于当前的实施例，假设基站14具有两个天线28 (η=2)并且STC编码器逻辑单元60提供两个输出符号流。因此，由STC编码器逻辑单元60输出的每一个符号流被发送到相应的IFFT处理器62，为了便于理解，单独地对其进行了描绘。本领域技术人员将认识至IJ，一个或多个处理器可以单独地或者与本文所描述的其它处理结合地用于提供这种数字信号处理。IFFT处理器62将优选地对相应的符号进行操作以提供傅里叶逆变换。IFFT处理器62的输出提供时域的符号。时域符号被分组为帧，由前缀插入逻辑单元64将这些帧与前缀相关联。每一个由此产生的信号在数字域中被上变频为中频，并且经由相应的数字上变频(DUC)和数模(D/A)转换电路66转换为模拟信号。然后，以期望的RF频率对由此产生的(模拟)信号进行调制、对其进行放大，并且经由RF电路68和天线28进行发送。显而易见，预定的移动终端16已知的导频信号分散在子载波之间。下面详细讨论的移动终端16将使用导频信号来进行信道估计。现在参照图6，以说明移动终端16从基站14直接地或者在中继站15的辅助下接收发送的信号。在发送的信号到达移动终端16的天线40中的每一个天线时，相应的信号由相应的RF电路70进行解调和放大。为了简洁和清楚起见，仅详细描述和示出了两个接收路径中的一个接收路径。模数(A/D)转换器和下变频电路72对模拟信号进行数字化和下变频以进行数字处理。由此产生的数字化信号可以由自动增益控制电路(AGC)74使用以基于所接收的信号电平来控制RF电路70中的放大器的增益。首先，将数字化的信号提供给同步逻辑单元76，该同步逻辑单元76包括粗略同步逻辑单元78，所述粗略同步逻辑单元78对多个OFDM符号进行缓存并且计算两个连续的OFDM符号之间的自相关。与相关结果的最大值对应的由此产生的时间索引确定精细的同步搜索窗口，该精细的同步搜索窗口由精细同步逻辑单元80使用以基于报头确定精确的帧起始位置。精细同步逻辑单元80的输出通过帧对齐逻辑单元84来促进帧捕获。适当的帧对齐是重要的，使得后续FFT处理提供从时域到频域的准确转换。精细同步算法基于由报头携带的接收导频信号与已知的导频数据的本地副本之间的相关性。一旦发生帧对齐捕获，就使用前缀移除逻辑单元86来移除OFDM符号的前缀，并且由此产生的采样被发送到频率偏移校正逻辑单元88，该频率偏移校正逻辑单元88补偿由发射机和接收机中的不匹配的本地振荡器引起的系统频率偏移。优选地，同步逻辑单元76包括频率偏移和时钟估计逻辑单元82，该频率偏移和时钟估计逻辑单元82基于报头来帮助估计对发送信号的影响并且将这些估计提供给校正逻辑单元88以正确地处理OFDM符号。此时，时域中的OFDM符号准备好使用FFT处理逻辑单元90转换到频域。结果是发送到处理逻辑单元92的频域符号。处理逻辑单元92使用分散导频提取逻辑单元94来提取分散的导频信号，使用信道估计逻辑单元96基于提取出的导频信号来确定信道估计，并且使用信道重构逻辑单元98来提供对所有子载波的信道响应。为了确定对子载波中的每一个的信道响应，导频信号实质上是多个导频符号，这些导频符号在时间和频率上以已知的方式分散在贯穿OFDM子载波的数据符号之中。继续图6，处理逻辑单元将所接收的导频符号与预计在某些时间处于某些子载波中的导频符号进行比较以确定对在其中发送了导频符号的子载波的信道响应。对结果进行插值以估计对大多数(如果不是所有的话)剩余子载波(针对这些子载波没有提供导频符号)的信道响应。实际的和插值的信道响应用于估计总信道响应，该总信道响应包括对OFDM信道中的大多数(如果不是所有的话)子载波的信道响应。根据针对每一个接收路径的信道响应导出的频域符号和信道重构信息被提供给STC解码器100，STC解码器100提供对两个接收路径的STC解码以恢复发送的符号。信道重构信息向STC解码器100提供足以在处理相应的频域符号时移除传输信道的影响的均衡信息。使用符号解交织器逻辑单元102按顺序将恢复的符号放回原处，其中，符号解交织器逻辑单元102对应于发射机的符号交织器逻辑单元58。然后，使用解映射逻辑单元104将解交织的符号解调或解映射为相应的比特流。然后，使用比特解交织器逻辑单元106对比特进行解交织，其中比特解交织器逻辑单元106对应于发射机架构的比特交织器逻辑单元54。然后，由速率解匹配逻辑单元108来处理解交织的比特，并且将其呈送给信道解码器逻辑单元110以恢复最初加扰的数据和CRC校验和。因此，CRC逻辑单元112移除CRC校验和，以传统的方式核查经加扰的数据，并且将其提供给解扰逻辑单元114以使用已知的基站解扰码进行解扰，从而恢复最初发送的数据116。与恢复数据116并行地是确定CQI或者至少确定足以在基站14处创建CQI的信息，并且将其发送到基站14。如上所述，CQI可以取决于载波与干扰比(CR)以及信道响应在OFDM频带中的各个子载波上变化的程度。对于该实施方式，将针对OFDM频带中的用于发送信息的每一个子载波的信道增益相互比较以确定信道增益在OFDM频带上变化的程度。虽然大量技术可用于测量变化的程度，但是一种技术是计算贯穿OFDM频带中的用于发送数据的每一个子载波的信道增益的标准偏差。在一些实施方式中，中继站可以使用仅一个无线电台以时分的方式进行操作，或者包括多个无线电台。图1至图6提供了可以用于实现本申请的实施方式的通信系统的一个具体实施例。应当理解的是，可以使用具有不同于该具体实施例的架构的通信系统来实现本申请的实施方式，但是以与本文所描述的实施方式的实现一致的方式进行操作。图7示出了表示用于图1的示例性扇区18的单个OFDM子帧的可分配的时间资源和频率资源的抽象网格700。网格700可以可替换地称作“资源块”。在一些实施方式中，在相关的示例性扇区18或小区14 (图1)的基站16的存储器(未明确示出)中，抽象网格700可以表示为相应的数据结构，例如，表格或者二维阵列。基站可以负责在在扇区中操作的任何移动终端之间分配所表示的时间资源和频率资源。用抽象网格700表示其时间资源分配和频率资源分配的OFDM子帧可以是F个子帧中的一个，这F个子帧在源自小区或扇区内的各个移动终端的与基站16进行的上行链路数据通信中包括OFDM帧，其中，F是大于I的整数。如图所示，抽象网格700具有时间维度和频率维度，其分别在横轴和纵轴上示出。网格700的其它表示是可能的。将清楚的是，网格700是抽象的，并且实际上在一些实施方式中不一定能逻辑地或物理地表示(无论是表示为网格本身还是其它)。网格700的时间维度中的每一列表示单个OFDM符号周期。OFDM符号周期可以是由可操作的标准(例如，IEEE802.16m)指定的用于发送OFDM符号的预先确定的持续时间。在所示的实施例中，网格700的时间维度包括标记为a-f的六列。列的数量(六)反映这样的事实，即，所表示的OFDM子帧具有六个OFDM符号周期的持续时间。在可替换的实施方式中，时间维度中的OFDM符号周期的数量可以小于或大于六。示例性的抽象网格700的频率维度包括标记为701-716的十六行。行的数量(十六)反映了这样的事实，即，可操作的OFDM频带的子载波频率(或者简称为“子载波”)已经划分为十六个块。十六个子载波块中的每一个能够被分配给不同的移动终端；此外，多于一个的子载波块可以指派给单个移动终端。在可替换的实施方式中，频率维度中的块的数量可以小于或大于十六。频率维度中的每一个块包含(跨越)多个正交的子载波频率，这些正交的子载波频率的数量可以是例如6、9或者18。每一个块中的子载波频率的范围可以使得在子范围内从最高子载波频率到最低子载波频率的增益变化最小。换言之，每一个块中的子载波频率的范围可以跨越小于信道的相干带宽的频率。每一个子载波频率可以用于调制一个调制符号。因此，每一个子载波可以表示在单个OFDM时间周期期间的一个比特，或者如果被适当地调制，则表示多于一个的比特。网格700的行与列之间的每一个交叉点形成图块。图块表示分配由行表示的子载波块以便在由列表示的OFDM符号周期期间使用。在图7中，包含字母数字标识符的图块表示时间资源和频率资源已经分配给由字母数字标识符标识的信道。空的图块可以表示与该图块相关联的时间资源和频率资源还未被分配或者与它们已经被分配以便用于与本公开无关(即，与定期测距无关)的用途。基于上述约定可以看出，图7示出了网格700的二十一个分配的图块。具体地说，图块701a、708a和715a已经被共同分配作为其标识符为“A”的第一信道；图块701b、708b和715b已经被共同分配作为其标识符为“B”的第一信道；图块701c、708c和715c已经被共同分配作为其标识符为“C”的第一信道；图块701d、708d和715d已经被共同分配作为其标识符为“D”的第一信道；图块701e、708e和715e已经被共同分配作为其标识符为“E”的第一信道；图块701f、708f和715f已经被共同分配作为其标识符为“F”的第一信道；并且图块702a、709a和716已经被共同分配作为其标识符为“G”的第一信道。如将描述的，分配可以由基站14或基站控制器10来集中协调。网格中的可能的不同信道的数量被称作M。例如，如果图7的具有96个图块的整个网格用于定期测距，并且如果假设N=3 (B卩，针对每一个信道存在三个图块)，则M将为96/3或者32。通常，M是可配置的。如上所述，在网格700内，分配给特定的移动终端的多个图块被统称为“信道”(或者可替换地，称作“位置”或“传输机会”)。在所示的实施方式中，定义每一个信道的图块的数量为三。也即是说，具有图7中的公共信道标识符的每一个三图块集合定义单个信道以供信道分配到的特定移动终端16使用。因此，在图7中定义了总共七个定期测距信道，即，子帧中所示的信道的数量为七(A-G)。通常，针对每一个信道所分配的图块的数量为N，其中，N是大于I的整数。针对每一个信道的图块的数量在不同的移动终端(甚至在相同的小区12或者扇区13 (图1)中的移动终端)之间可以是不同的，并且可以被动态地配置，如将描述的。信道与移动终端之间的关系是一对一的或者一对多的。在后一种情况下，使用相同的信道的每一个移动终端可以采用多个正交或低相关性的序列(如下所述)中的不同的序列来允许在基站处从由多个移动终端在该信道上同时发送的多个信号中确定其信号。为了清楚起见，应当清楚的是，用于标识图7中的不同的移动终端的标识符A-G与用于标识网格700的列的标识符a-f没有关系。还应当清楚的是，使用标识符A-G标识的移动终端不必在图1中明确地示出。此外，应当清楚的是，图7中所示的分配是从某一特定的时刻开始的。当移动终端16被激活或被无效时，或者当它们进入或退出相关的扇区18时，所分配的信道可以改变。
在图7的网格中定义的信道是定期测距信道(或者简称为“测距信道”)。这些信道旨在承载专用于测距的传输。测距是指估计或确定由于移动终端与基站之间的传输延迟造成的无线传输与预先确定的上行链路子帧时序的时序偏移的程度。定期可以例如允许按需对移动终端与基站之间的数据通信进行调整，以考虑移动终端在相关的小区、扇区或区域中的移动。例如，如果确定移动终端16当前远离基站14，则移动终端16可以被配置为在时间上稍微提前一些(前向时移)发送其传输，以考虑较大的MS到BS的传输延迟。相反,如果确定移动终端16当前接近基站14，则移动终端16可以被配置为在时间上稍微晚些(后向时移)发送其传输，以考虑在该情况下最小的MS到BS的传输延迟。这可以允许源自小区、扇区或区域中的各个移动终端的传输在到达基站时彼此基本上一致。因此，可以最小化在子帧的相邻OFDM符号周期内源自不同的移动终端的传输之间的干扰。通常，在从移动终端到基站的定期测距信道上定期发送的每一个测距传输可以包括已知的消息或一组已知的信号。该消息或信号用于估计或确定移动传输的到达相对于在基站处定义的上行链路子帧的时序的时序。例如，该消息或信号可以允许对源自移动终端的接收的无线传输与OFDM子帧时隙(例如，一个或多个OFDM符号周期)之间的时序偏移进行估计或确定。该消息或信号可以例如是正交或低相关性的序列，例如，Walsh序列、gold序列或Zadoff-chu序列。在该序列是由基站指派的情况下，基站可以向使用相同信道(例如，图7中的信道A)的每一个移动终端指派唯一的序列。例如，指派给使用信道A的第一移动终端的序列可以与指派给使用信道A的第二移动终端的序列不同，并且可以与其正交或者具有低相关性。基站可以在信道之间重用序列。可以例如在标准IEEE802.16e和/或IEEE802.16m中的任意一个或这二者中定义测距传输的内容，标准IEEE802.16e和/或IEEE802.16m通过引用的方式并入本文。为了清楚起见，测距传输与可以在OFDM数据通信中使用的导频符号是不同的。测距传输是指在定义信道的多个子载波上发送的并且用于测距的目的的已知的消息或信号，例如序列。导频符号是被传送以用于信道估计的目的的已知符号。定期测距信道可以定义如下。首先，F子帧中的包括OFDM帧的一个子帧被首先选择以用于在其中定义定期测距信道。通常是由移动终端16来选择子帧，但是不一定在所有实施方式中都成立(例如，可以由基站14来选择子帧)。在一些实施方式中，由于要用于定期测距的子帧是预先确定的，因此不一定需要选择OFDM子帧。表示所选择的或预先确定的OFDM子帧的时间资源和频率资源的抽象网格可以用于促进信道定义。在图7中示出了示例性的网格700，如上所述。此后，为该信道选择相关子帧的时间资源和频率资源。这可以通过从抽象网格700中选择多个(N个)图块来实现。该选择通常是由基站进行的，并且然后例如根据IEEE标准802.16e和/或802.16m中定义的机制传送给移动终端16，但是不一定在所有实施方式中都成立。选择OFDM子帧和/或N个图块可以可选择地被整体或部分地随机化，以最小化针对相同的小区、扇区或区域中的不同的移动终端所定义的定期测距信道之间的竞争。在一些实施方式中，例如如果为了其它目的而预留或已经使用了某些网格图块，则从其中选择N个图块的图块是网格中的总图块的有限子集。在一些实施方式中，所选择的N个频率子载波块和所选择的OFDM符号周期中任意一个或两个可以由移动终端16基于对同步信道的平均功率估计来动态地选择。为了清楚起见，同步信道是移动终端使用以对基站的信号进行初始捕获并且用于初始下行链路定时的信道。移动站可以估计来自基站的同步信道的接收功率。如果估计结果显示更高的功率(这可能指示用户接近基站)，则使用短持续时间(例如，图7中的一个OFDM符号周期的持续时间)的测距信道。如果估计结果具有较低的功率(这可能显示移动终端不接近基站)，则可以使用更长的信道持续时间(例如，图8中的两个OFDM符号周期的持续时间)。接收功率的估计可以来自由基站传送的多个下行链路消息，例如，广播消息、信令信道等。N个图块中的在定义单个定期测距信道期间所选择的每一个图块跨越子帧的相同的时间段，即，位于抽象网格700的相同的列内。这反映出这样的事实，即，将同时使用所选择的子载波块中的每一个的子载波来发送测距传输。所选择的时间段(即，在该实施例中，所选择的列)可以在本文中称作信道的“时隙”。为了清楚起见，如果假设网格700的每一个图块具有一个OFDM符号周期的固定宽度，则可以认为跨越多个OFDM符号周期的信道具有为N的倍数的多个图块(例如，如果跨越的OFDM符号周期的数量为二，则可以认为图块的数量为2N)。可替换地，如果认为单个子载波频率块的多个相邻OFDM符号周期形成单个“宽”图块，则可以认为包括多列宽的信道的图块的数量为N。不论这些语义如何，所选择的图块在抽象网格700的频率维度中将不是连续的。换言之，在网格700的相关列中没有两个所选择的图块是彼此相邻的。这是为了向每一个测距传输中引入频率分集，以抵抗频率选择性衰落。例如，图7中的为信道“A”选择的三个图块701a、708a和715a均处于网格700的相同列(列a)中，这指示其均出现在相关的OFDM子帧的相同的OFDM符号周期中。同样地，它们在列a中是不连续的。作为至少一些实施方式中的信道定义的另一个方面，指派或者以其它方式选择作为信道上的测距传输使用的序列。如上所述，针对给定的信道的序列将是特定于移动终端的。也即是说，就特定的信道(例如，图7的信道“A”)由多于一个的移动终端用于测距传输而言，使用该信道的每一个移动终端将使用不同的序列(例如，多个正交或低相关性序列中的一个)。然而，用于一个信道的序列也可以用于包括不同的N图块集合的另一个信道。在本实施方式中，该序列具有大于I的长度L。在一些实施方式中,测距传输可以是非序列的预先确定的消息或信号(例如，如果每一个信道将由仅一个移动终端使用的话)。在一些实施方式中，基站可以经由来自基站的下行链路连接上的通信向移动终端告知哪一些(N个)图块将定义信道和/或将在该信道上使用的序列和/或移动终端将在该信道上使用的序列。可以在标准IEEE802.16e和/或802.16m中定义用于该通信的机制。一旦移动终端知道了定义信道的图块并且知道了将在该信道上使用的序列，移动终端此后就可以定期地通过该信道向基站发送测距传输，例如，如上所定义的。在本实施方式中，发送测距传输包括在OFDM子帧的所选择的时隙中在N个块的子载波频率上扩展所指派的或选择的长度为L的序列，其中，扩展产生扩频信号。通常，发送包括在所选择的时隙内在N个块的相应的子载波频率上发送消息或信号的组成要素(例如，序列的各个部分或比特)。如果信道持续时间跨越多于一个的OFDM符号周期，则可以在信道持续时间的仅一部分期间发送OFDM符号，以减小干扰在相邻时隙中在相同的子载波频率上发送的数据的可能性。然后，可以在基站14处使用每一个测距传输来估计或确定源自移动终端的传输相对于OFDM子帧的时序的当前时序偏移。
在一些实施方式中，由每一个测距传输使用的OFDM符号周期的数量(例如，信道跨越的列的数量)是可以由例如基站或移动终端基于移动终端与基站之间的估计的或确定的最大测距延迟来配置的。例如，包括定期测距信道的OFDM符号周期的数量可以随着估计的或确定的最大测距延迟的增加而增加。测距传输的持续时间通常将小于OFDM子帧的持续时间。然而，在某些情况下，测距传输的持续时间可能与OFDM子帧的持续时间匹配，例如，如果移动站与基站之间的距离较大的话。在一些实施方式中，针对在其中定义了定期测距信道的子帧的抽象网格中的图块子集可以被预留用于定义定期测距信道。可以从仅该图块子集中选择为定义测距信道所选择的N个图块。例如，在图7中，预留的图块子集可以是网格700的行701、702、708、709、715和716中的所有图块。该预留的图块子集被称作“定期测距区域”。基站可以通过下行链路通信的方式向相关扇区或小区中的每一个移动终端告知定期测距区域的边界。可以通过包含的图块的标识符的方式或者通过包含的子载波频率块和/或OFDM符号周期的标识符的方式来指示该区域。在一些实施方式中，为特定的扇区定义的定期测距区域可以在时间上和频率上与附近扇区的定期测距区域对齐。例如，如果对于彼此相邻的两个扇区而言，针对特定的OFDM子帧的抽象网格是相同的，则可以有意使这些抽象网格中的预留图块的子集相同。在其它实施方式中，为特定的扇区定义的定期测距区域可能未在时间或频率上与其它扇区的定期测距区域对齐。如果已经定义了定期测距区域，则定期测距区域的大小(B卩，网格中预留的图块的子集的范围)可以是特定于扇区的或者特定于小区的。如果对于不同的扇区而言，定期测距区域的大小是不同的，则该区域中的被预留以可能由小区边缘的用户的移动终端使用的至少一部分应当例如在相邻的扇区或小区之间在频率上和时间上对齐。如本领域中公知的，小区边缘的用户是其移动终端远离其各自的基站并且正在接近另一个小区的边界的用户。小区边缘的用户的移动终端通常以较高的功率进行传送以便在基站处被接收。这可能干扰在其它基站处对期望的信号的接收。例如针对小区边缘的用户的定期测距区域的对齐允许在不同的小区中同时传送这些高功率的信号。这意味着可以使用除了用于测距的时间资源和频率资源以外的时间资源和频率资源的数据或其它敏感信号可以免受小区边缘的用户的高功率测距传输影响。图8示出了针对图1的示例性小区或扇区的三个定期测距信道的定义，这些信道不同于图7中定义的七个定期测距信道中的任意一个。图8中使用的约定与图7中使用的约定相同。与抽象网格700类似，抽象网格800包括十六行801-816和六列a-f。十六行反映了如图7中一样，将可操作的OFDM频带划分为十六个块，并且六列a-f反映了所表示的OFDM子帧的持续时间是六个OFDM符号周期。如图8所示，定义了三个定期测距信道。标记为“A”的第一信道由图块801a_801b、808a-808b和815a_815b定义。标记为“B”的第二信道由图块801c-801d、808c_808d和815c-815d定义。标记为“C”的第三信道由图块801e_801f、808e_808f和815e_815f定义。为了清楚起见，图8中的标识符和“C”不是指与图7中的标识符和“C”指代的信道相同的信道。图8中定义的三个定期测距信道与图7中的定期测距信道的不同之处主要在于每一个信道跨越两个OFDM符号周期而不是一个OFDM符号周期。不必在测距信道的整个持续时间期间传送在这些信道上发送的测距传输(例如，序列)。例如，可以在单个OFDM符号周期的持续时间期间发送传送每一个测距传输，所述OFDM符号周期被定时以占用由定义信道的两列所定义的时隙的“中间”(即，前沿缓冲间隔在时隙内的测距传输的实质内容之前，并且拖尾缓冲间隔在时隙中的测距传输的实质内容之后，在此期间，移动终端不在相关的子载波上发送数据)。缓冲间隔的持续时间(即，其持续时间之和)实质上可以等于包括测距传输的实质内容的消息、信号或序列的持续时间。通过使用前沿缓冲和拖尾缓冲来发送序列，可以防止或限制对可能在子帧的先前或后续时隙中发送的任何数据的干扰。考虑到信道的时间资源/频率资源不重叠，相同的序列可以用于每一个信道的测距传输。通常应当注意的是，如上所述的与定义和使用定期测距信道有关的各种方法和技术也可以用于定义或使用初始接入信道。初始接入信道用于发送初始接入传输，该初始接入传输是在移动终端进入相关的小区或扇区以后或者在其从空闲时段唤醒之后从移动终端到基站的初始通信。初始接入通常是由已知消息或者一组已知信号中的一个从移动终端到基站的传输构成，以用于估计移动传输的到达相对于在基站处定义的上行链路子帧的时序的时序。正如上面的测距传输一样，消息或信号可以例如是序列，例如，Walsh序列、gold序列或者Zadoff-chu序列。指派给使用特定的信道的第一移动终端的序列可以与指派给使用相同的信道的第二移动终端的序列不同，并且可以与其正交或者具有低相关性。在初始接入时，移动传输相对于子帧的时序偏移可以明显大于在定期测距的情况下的时序偏移。为了初始接入，要使用的信道可以从可用的或者通常为该目的而预留的预先确定的一组时间资源/频率资源中随机地进行选择。附录A描述了上文所描述的实施方式的各个方面。上文所描述的各个方法和技术可以以硬件、固件、软件或其组合实现。在固件和/或软件的情况下，处理器可执行指令可以例如从计算机可读介质或机器可读介质(例如，磁性存储介质或者光盘)装载到计算设备(例如，移动终端、基站或基站控制器)的存储器中，并且可以由一个或多个处理器在该设备处执行以实现相关的方法或技术。上面所描述的本公开的实施方式仅旨在作为实施例。本领域技术人员可以在不偏离本公开的范围的情况下实现对特定的实施方式的替换、修改和改变。附录A>化繁为简测距信道的结构和方法引言>在19442R0中，记载了与初始接入信道的时间频率分配有关的细节。>该文档给出了初始接入/测距和定期信道的包括在符号结构上的细节。.在该文档中，假设初始接入区域可以用于测距，和/或测距也可以用于初始接入.也可以独立地执行初始接入和测距，但是这里的设计应用于初始接入和测距中的任意一个UL初始接入信道
权利要求
1.一种在针对移动终端与基站之间的上行链路数据通信使用正交频分复用(OFDM)的无线通信网络中在移动终端与所述基站之间执行定期测距的方法，所述方法包括: 定义定期测距信道以供所述移动终端使用，所述定期测距信道包括OFDM频带的多个，即N个子载波频率块，所述N个子载波频率块在所述OFDM频带中是不连续的，所述信道还包括在特定的OFDM子帧内的时隙，在所述时隙内将使用所述N个子载波频率块从所述移动终端向所述基站发送测距传输，所述时隙跨越一个或多个OFDM符号周期但是小于所述OFDM子帧的持续时间；以及 定期地在所述定期测距信道上从所述移动终端向所述基站发送测距传输，所述发送包括在所述时隙内将所述测距传输作为扩频信号进行传送，所述扩频信号散布在所述N个块的子载波频率上，其中，所述测距传输的持续时间小于所述OFDM子帧的持续时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，包括所述时隙的所述OFDM符号周期的数量可以基于所述移动终端与所述基站之间估计的或确定的最大测距延迟来配置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，包括所述时隙的OFDM符号周期的数量随着所述估计的或确定的最大测距延迟的增加而增加。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测距传输包括消息或信号，并且其中，所述发送包括在所述OFDM子帧的所述时隙内在所述N个块的各个子载波频率上传送所述消息或信号的组成要素。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述时隙跨越所述子帧的多个邻接的OFDM符号周期，其中，所述测距传输包括所述时隙内的前沿缓冲间隔和所述时隙内的拖尾缓冲间隔，并且其中，所述移动终端抑制所述在所述前沿缓冲间隔和所述拖尾缓冲间隔期间传送所述消息或信号的所述组成要素。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动终端是第一移动终端，所述测距传输是第一测距传输，并且其中，所述定期测距信道还由第二移动终端使用以用于发送第二测距传输，并且其中，所述第一测距传输和所述第二测距传输中的每一个包括彼此正交的序列。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述定期测距信道与所述基站的小区的扇区相关联，其中，所述N个子载波频率块和所述时隙是从所述OFDM频率范围的子载波频率块的预先确定的子集以及所述子帧的OFDM符号周期的预先确定的子集中选择的，所述OFDM频率范围的子载波频率块的预先确定的子集和所述子帧的OFDM符号周期的预先确定的子集被统称为所述扇区的定期测距区域，并且其中，所述扇区的所述定期测距区域在时间上和频率上与相邻扇区的定期测距区域对齐。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述定期测距信道与所述基站的小区的扇区相关联，其中，所述N个子载波频率块和所述时隙是从子载波频率块的预先确定的子集以及所述子帧的OFDM符号周期的预先确定的子集中选择的，所述子载波频率块的预先确定的子集和所述子帧的OFDM符号周期的预先确定的子集被统称为所述扇区的定期测距区域，并且其中，所述子载波频率块的所述预先确定的子集和OFDM符号周期的所述预先确定的子集中的任意一个或这二者分别与相邻扇区的定期测距区域的子载波频率块的子集和OFDM符号周期的子集是不同的。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述扇区的所述定期测距区域的一部分旨在用于定义小区边缘的用户的定期测距信道，并且其中，所述部分在时间上和频率上与所述相邻扇区的旨在用于定义小区边缘的用户的定期测距信道的定期测距区域的一部分对齐。
10.根据权利要求1所述的方法，其中定义所述定期测距信道的所述N个频率子载波块和所述时隙中的一个或这二者是由所述移动终端基于对用于基站信号的初始捕获和初始下载定时的同步信道的平均功率估计来动态选择的。
11.一种在针对移动终端与基站之间的上行链路数据通信使用正交频分复用(OFDM)的无线通信网络中在移动终端与所述基站之间执行定期测距的方法，所述方法包括: 为所述移动终端定义定期测距信道，所述定期测距信道被表示为表示OFDM时间资源和频率资源的图块的抽象网格中的多个，即N个图块，所述抽象网格具有包括OFDM子帧的多个OFDM符号周期的时间维度和包括OFDM频带的多个子载波块的频率维度，所述N个图块中的每一个表示分配所述子载波块中的一个以便在所述OFDM符号周期中的一个或多个期间由至少所述移动终端使用，所述N个图块在所述抽象网格的所述频率维度中是不连续的，所述N个图块中的每一个在所述抽象网格的所述时间维度上跨越相同的时隙，所述时隙具有的持续时间等于一个或多个OFDM符号周期但是小于所述OFDM子帧的持续时间； 定期地在所述定期测距信道上从所述移动终端向所述基站发送测距传输，所述发送包括在所述时隙内将所述测距传输作为扩频信号进行传送，所述扩频信号散布在所述N个图块的所述子载波频率上，其中，所述测距传输的持续时间小于所述OFDM子帧的持续时间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，包括所述时隙的OFDM符号的数量能基于所述移动终端与所述基站之间估计的或确定的最大测距延迟来配置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，包括所述测距传输的所述OFDM符号的数量随着所述估计的或确定的最大测距延迟的增加而增加。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述定期测距信道与所述基站的小区的扇区相关联，其中，所述N个图块是 从所述网格的预先确定的图块子集中选择的，所述预先确定的图块子集被称为所述扇区的定期测距区域，并且其中，所述扇区的所述定期测距区域在时间维度上和频率维度上与相邻扇区的定期测距区域对齐。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述定期测距信道与所述基站的小区的扇区相关联，其中，所述N个图块是从所述网格的预先确定的图块子集中选择的，所述预先确定的图块子集被称为所述扇区的定期测距区域，并且其中，所述扇区的定期测距区域的大小与相邻扇区的定期测距区域的大小是不同的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述扇区的定期测距区域的一部分用于定义小区边缘的用户的定期测距信道，并且其中，所述部分在时间维度上和频率维度上与所述相邻扇区的定期测距区域的一部分对齐。
17.根据权利要求11所述的方法，其中定义所述定期测距信道的所述N个图块是由所述移动终端基于对用于基站信号的初始捕获和初始下载定时的同步信道的平均功率估计来动态选择的。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述抽象网格在所述时间维度上包括六个OFDM符号周期，其中，所述多个，S卩，N个，图块是三个图块，并且其中，所述三个图块中的每一个跨越两个邻接的OFDM符号周期。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述定期测距信道是第一定期测距信道，所述测距传输是第一测距传输，并且所述方法还包括:定义第二定期测距信道和第三定期测距信道，所述第二定期测距信道和所述第三定期测距信道中的每一个被表示为所述抽象网格的不同三图块集合，每一个三图块集合在所述网格的所述频率维度上是不连续的，并且在所述网格的所述时间维度上跨越两个邻接的OFDM符号周期，每一个所述三图块集合在所述网格的所述频率维度上包括与所述第一定期测距信道的相应的三个图块相同的子载波；以及 分别定期地在所述第二定期测距信道和所述第三定期测距信道上从所述移动终端向所述基站发送第二测距传输和第三测距传输，所述测距传输包括所述发送，所述发送包括将所述测距传输作为扩频信号进行传送，所述扩频信号在两个OFDM符号周期期间作为所述两个OFDM符号散布在所述N个图块的子载波频率上，其中，所述测距传输的持续时间小于所述OFDM子帧的所述持续时间。
20.一种在针对移动终端与基站之间的上行链路数据通信使用正交频分复用(OFDM)的无线通信网络中执行从移动终端到所述基站的初始接入的方法，所述方法包括: 定义初始接入信道以供所述移动终端使用，所述初始接入信道包括OFDM频带的多个，即N个，子载波频率块，所述N个子载波频率块在所述OFDM频带中是不连续的，所述初始接入信道还包括在特定的OFDM子帧中的时隙，在所述时隙内将使用所述N个子载波频率块从所述移动终端向所述基站发送初始接入传输，所述时隙跨越一个或多个OFDM符号周期但是小于所述OFDM子帧的持续时间；以及 在所述定期测距信道上从所述移动终端向所述基站发送初始接入传输，所述发送包括在所述时隙内将所述初始接入传输作为扩频信号进行传送，所述扩频信号散布在所述N个块的子载波频率上，其中，所述初始接入传输的持续时间小于所述OFDM子帧的持续时间，其中，包括所述时隙的所述OFDM符号周期的数量可以基于所述移动终端与所述基站之间估计的或确定的最大测 距延迟来配置。
全文摘要
为了促进在针对上行链路数据通信使用正交频分复用(OFDM)的无线通信网络中的移动终端与所述基站之间的测距，定义了定期测距信道以供移动终端使用。该信道指定在OFDM频带内的多个，即N个子载波频率块，这些子载波频率块在OFDM频带内是不连续的。该信道还指定OFDM子帧中的跨越一个或多个OFDM符号周期的时隙。在指定的时隙内在指定的N个子载波频率块上将测距传输作为扩频信号进行定期发送。测距传输的持续时间可以小于OFDM子帧的持续时间。表示与子帧相关联的时间资源和频率资源的图块的抽象网格可以促进信道定义。类似的方法可以用于定义初始接入信道以进行初始接入传输。
文档编号H04B7/208GK103190091SQ201080068454
公开日2013年7月3日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者R·诺瓦克, 方莫寒 申请人:苹果公司