专利名称：用于在ofdma系统中的同步信道的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及无线通信系统，并且具体涉及用于在正交频分多址接入 (OFDMA)系统中的同步信道的方法和装置。
背景技术：
在包含多个基站或小区的无线通信系统中，无线通信设备的初始任务是识别和捕获从小区发射的信号。另一主要任务是搜索小区以确定哪个小区最适于与之建立通信。随着信令系统发展得越来越复杂，这些重要的任务变得更困难和更耗时。最近，提出了正交频分多址接入(OFDMA)信令系统。OFDMA系统被设计成工作在不同带宽中的可扩展带宽系统。 另外，OFDMA系统使用多载波调制方法，该多载波调制方法可能具有在较窄频率范围(例如，5MHz)之内的数百个子载波。尽管OFDMA系统的可扩展性有利于这类系统的引入和扩展，但为了快速激活和从小区到小区的平滑切换，OFDMA系统的复杂性必须允许OFDMA无线通信设备及时地进行信号捕获。同步信道被提供用来初始信号捕获和小区搜索。但是，随着小区站点数量的增加以及OFDMA系统复杂性的增加，同步信道信号必须包括越来越多的信息。为快速和可靠接收而将信号分割为序列元素减轻了一些问题，但是序列元素自身必须每个都携带序列索引信息。所以，所需的是用于在OFDMA系统中生成和处理包括多个序列元素的改进的同步信道的方法和装置。另外，结合附图和本发明的背景技术，从本发明的以下详细说明和所附权利要求，本发明的其他期望的特征和属性将变得显而易见。
以下将结合附图描述本发明，其中相同的附图标记指示相同的元素，并且图1是根据本发明实施例的无线通信系统的框图；图2是根据本发明实施例的正交频域多址接入(OFDMA)信号的帧结构的示意图；图3是根据本发明替代实施例的OFDMA信号的帧结构的示意图；图4是根据本发明实施例的信号信道带宽占用的示意图；图5是根据本发明实施例的同步信道的资源块映射的示意图；图6A是根据本发明实施例的同步信道序列分配的示意图；图6B是根据本发明替代实施例的同步信道序列分配的示意图；图6C是根据本发明另一替代实施例的同步信道序列分配的示意图；图7是根据本发明实施例的、同步信道信号的子载波映射的示意图；图8是根据本发明实施例的、图1的通信系统的基站的框图9是根据本发明实施例的、图8的基站的基站同步信道信令的流程图；图10是根据本发明实施例的、图1的通信系统的无线通信设备的框图；并且图11是根据本发明实施例的、图10的无线通信设备的初始激活和小区搜索的流程图。
具体实施例方式根据本发明的实施例，一种在无线通信系统中的方法，包括发射正交频域多址接入(OFDMA)信号的步骤，该OFDMA信号包括在OFDMA信号带宽的局限部分之内发射的同步信道信号，该同步信道信号在带宽的局限部分之内具有预定的时域对称性，并且包括用于提供至少部分小区标识信息的信息。另外，一种根据本发明实施例的无线通信系统中的方法，包括发射包括同步信道信号的OFDMA信号的步骤，该同步信道信号包括多个同步信道信号序列元素，并且该OFDMA信号包括多个子载波以及多个OFDMA码元周期，其中多个同步信道信号序列元素分布于多个子载波和/或诸如多个OFDMA码元周期的多个时间间隔之中。并且，根据本发明的实施例，一种用于接收OFDMA信号的方法包括以下步骤隔离包括同步信道信号的OFDMA信号的带宽的一部分，检测同步信道在OFDMA信号的该部分带宽内的位置，以及对同步通道信号进行解码以从中导出至少部分小区标识信息。参照图1，根据本发明实施例的正交频分多址接入(OFDMA)无线通信系统100包括多个基站110和无线通信设备120。多个基站110经由用于无线通信的多个子载波上的 OFDMA射频(RF)信号来与无线通信设备120进行通信。与多个基站110之中的每个相关联的是覆盖区域125，其中无线通信设备120可从多个基站110之中的一个或多个接收OFDMA 信号，并向其发射OFDMA信号。无线通信设备120将典型地从具有最强信号强度或其他优选信号特征的基站接收信令和其他消息，以使得特定的基站110是对于特定无线通信设备 120的“最佳服务器”。多个基站110耦合到用于集中控制OFDMA无线通信系统的网络系统控制器130。OFDMA无线通信系统是多载波调制方案，该方案已被提议为目前广域码分多址接入(WCDMA)无线通信系统的下一代解决方案。OFDMA是正交频域复用(OFDM)系统的更加一般的实例，其中在不同子载波上可同时发射用于不同用户的数据。OFDMA无线通信系统具有大量的子载波，其中一个子载波仅占用OFDMA信道带宽的一小部分(例如，在5兆赫兹 (MHz) OFDMA信道带宽内，每个子载波占用15千赫兹(kHz))。所以例如在5MHz范围内，大约会有300个子载波。因为OFDMA系统被设计为工作在不同的带宽内，如果需要可添加更多的子载波，所以OFDMA系统设计提供了高度可扩展的、多系统带宽的解决方案。另外，被计划用于WCDMA系统的下一代演进的OFDMA系统，支持同步系统和非同步系统，并允许大量基站标识符(小区索引cell index)和具有短和长循环前缀长度的OFDMA码元结构。根据本发明实施例的OFDMA系统定义了同步信道，如上所述，该同步信道通过同时捕获OFDMA系统定时和标识最强基站110或“最佳”服务器，以用于与其建立通信，从而显著地减少了无线通信设备120同步到OFDMA系统所需的时间(即初始捕获和小区搜索时间)。OFDMA初始捕获和小区搜索处理应当检测OFDMA码元定时、帧边界和频率误差，并检测小区特定信息，例如基站110的标识，并且如果需要的话，检测其他小区特定信息，例如
5系统带宽，以及在基站110上的传输天线的数量或循环前缀长度。根据本发明实施例的同步信号包括至少部分小区(即基站)标识信息。同步信道的小区标识信息可以是标识单独基站110的组的部分小区标识信息(例如，小区组标识信息)，或可以是标识唯一基站110 的完整小区标识信息，并且在实施例中还可提供扇区标识信息，在该实施例中可通过天线覆盖模式和资源分配将基站110分区为多个扇区。参照图2，示范性OFDMA帧结构描述了包括140个OFDMA码元的10毫秒传输时间的一个OFDMA帧200。帧200包括20个子帧210、220，其中第一子帧210是占用了 7个OFDMA 码元子帧210的同步信道，其中7个OFDMA码元230形成短循环前缀(CP)子帧。剩余的19 个子帧240可以是具有6个OFDMA码元的长CP子帧M0，或具有7个OFDMA码元的短CP子帧230。尽管图2中的例子示出了在具有短循环前缀的第一子帧210中的同步信道，但是为了适应OFDMA的系统设计，可以用任何方式来定义同步信道的位置和其循环前缀。根据本发明的另一实施例，通过将同步信道定位在第一子帧230(如图所示)或最后子帧中，通过同步信道来定义帧边界。参照图3，描述了根据本发明的替代实施例的OFDMA帧结构。根据本替代实施例， 为了检测同步信道310，不考虑CP长度，将同步信道310分配到20个子帧320中的多于一个的末端。为了减少非同步OFMDA系统中的初始捕获和小区搜索时间以及初始捕获的存储器大小，每N个子帧320就发射同步信道310 —次，其中N是20的约数。本领域的技术人员将意识到根据多种系统设计，可以修改子帧的系统参数、OFDMA系统帧的长度和码元数量以及其他帧结构参数，并且根据本发明的OFDMA系统的帧结构不限于图2或图3的实施例。根据本发明实施例的同步信道在OFDMA信号的带宽的局限部分内被发射，例如 OFDMA信号的中央1. 25MHz带宽，而不考虑系统的带宽，由此减少了初始捕获和小区搜索的时间，同时保持了 OFDMA无线通信系统的可扩展性。参照图4，预定资源块410是预定义频带。尽管意识到对资源块可以定义任何频带，根据本发明的一个实施例，资源块(RB)的大小是0.375MHz，而一般将同步信道420定义为1. 5MHz，所以其占用了 4个资源块410。在系统带宽内除了由同步信道420所占用的中央资源块410以外的子载波码元被用于其他信道。在另一实施例中，同步信道的带宽与OFDMA信号带宽有关。一些这类例子是OFDMA系统带宽 430、440、450、460、480。在20MHz OFDMA系统430 (具有48个资源块410)和lOMHzOFDMA系统440 (具有M 个资源块410)中，同步信道420使用中央的12个资源块410。在5MHz OFDMA系统450(具有12个资源块410)中，同步信道420使用所有的12个资源块410。在2. 5MHz OFDMA系统460(具有6个资源块410)中，同步信道420仅使用中央的4个资源块410。利用同步信道420的对称性，同步信道420的频谱470覆盖了同步信道420的4个资源块410的中央部分。可以将在同步信道频谱470的任何一侧上的未使用的子载波用于保护频带(guard band)或数据(例如，诸如已接收到的上行链路业务的应答的低速率信道，或其他数据流/ 信道)。在另一实施例中，其中同步信道的带宽与OFDMA的信号带宽相关，同步信道信号可以在频率维度(frequency dimension)中重复，以进一步提升性能。例如，同步信道信号信息可以包含在中央的4个资源块中。随后，在同步信道带宽内的4个资源块的每个附加组可包含同步信道信号的另一传输或重复，该同步信道信号包含在中央的4个资源块之中。
除了部分或完整的小区标识信息或同步信道信号的重复或传输，对于5MHz或更大带宽的OFDMA系统来说，同步信道420可使用除了中央的4个资源块以外的频带来增强小区搜索性能。例如，在同步信道420信息中可包括全部或部分的附加小区特定信息，例如频率基准信息、传输天线信息、导频流(pilot stream)信息或循环前缀(CP)长度信息。另外，OFDMA系统可以被设计成在由同步信道420所占用的部分带宽的多个子载波中的两个或更多子载波上冗余地发射同步信道。对于OFDMA系统带宽是1. 25MHz 480的情况，仅可以容纳3个资源块410，而同步信道420使用所有的3个资源块410。尽管已经示出了 OFDMA系统带宽的多种变化，但是在 OFDMA系统带宽的局限部分中发射同步信道的其他结构也是可能的。图5示出5MHz OFDMA通信系统信号带宽，其中局限的同步信道带宽510位于5MHz 带宽的中央1.25MHz中，而且位于由多个资源块520所跨越的带宽之内但小于该带宽。在本实例中，同步信道带宽510未覆盖多个资源块大小520。根据本发明的实施例，在由整数个资源块520所跨越的未由同步信道510使用的部分带宽中，数据信号530与同步信道同时发射。为了数据信号530的改进检测，可以由称为保护频带MO的没有信息发射的带宽来将数据信号530与同步信道分隔开。同步信道信号是划分为同步信道信号序列元素的序列。根据本发明的优选序列类型的例子是广义线性调频(GCL)序列(generalized chirp like sequence)。例如，“索弓l”u的长度-Ne的GCL序列被定义为sk = akb, k = 0,…，NG_1 (1)其中b是单位幅度的复标量，并且
权利要求
1.一种用于在无线通信系统中的基站内使用的方法，其中，所述基站具有与其相关联的小区标识信息，与所述基站相关联的所述小区标识信息包括存储在其存储设备中的第一和第二部分小区标识信息，所述基站还包括用于生成同步信道信号的同步信道发生器以及用于发射正交频域多址接入(OFDMA)信号的发射器电路，所述方法包括下述步骤由所述同步信道发生器生成包括至少第一和第二同步信道信号的同步信道信号，所述第一和第二同步信道信号包括相应的第一和第二组的一个或多个独立序列元素，以及其中，所述第一组的一个或多个独立序列元素是基于具有响应于在基站的存储设备中存储的所述第一部分小区标识信息所定义的广义线性调频(GCL)序列的序列索引的、GCL序列所生成的，以及其中，所述第二组的一个或多个独立序列元素是基于利用响应于在基站的存储设备中存储的所述第二部分小区标识信息所定义的最大长度二进制序列的循环移动量的、循环移动后的最大长度二进制序列所生成的；以及由所述发射器电路发射包括所述同步信道信号的OFDMA信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述OFDMA信号包括多个子载波，其中，所述发射 OFDMA信号的步骤包括将所述第一和第二组的一个或多个独立序列元素的至少一部分映射到所述多个子载波的至少一部分的每个第η个子载波的步骤，其中，η是大于或等于2的整数。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述发射OFDMA信号的步骤包括发射包括多个帧的所述OFDMA信号的步骤，所述多个帧中的每个帧包括多个子帧，每N个子帧就发射同步信道信号一次，其中，N是大于或等于10的整数。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述生成OFDMA信号的步骤包括生成包括同步信道信号的OFDMA信号的步骤，且所述同步信道信号包括所述第一和第二组的一个或多个独立序列元素，其中，响应于所述第二部分小区标识信息得出所述循环移动后的最大长度二进制序列的循环移动量，所述第二部分小区标识信息包括识别包含包括所述基站的一个或多个基站的小区组的小区组标识信息。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一部分小区标识信息包括在包含包括发射 OFDMA信号的基站的一个或多个基站的小区组内识别所述基站的小区标识信息，以及其中， 所述第二部分小区标识信息包括识别所述小区组的小区组标识信息。
6.一种用于在无线通信设备中使用的方法，所述无线通信设备包括用于接收并解调包括同步信道信号的正交频域多址接入(OFDMA)信号的接收器电路和用于检测所述同步信道信号的控制器，所述方法包括下述步骤由所述接收器电路从发射所述OFDMA信号的基站接收包括所述同步信道信号的所述 OFDMA信号，所述同步信道信号包括多个同步信道信号序列元素，其中，与发射OFDMA信号的基站相关联的小区标识包括第一和第二部分小区标识信息；由所述控制器在所述OFDMA信号中检测所述同步信道信号的第一和第二同步信道信号，所述第一和第二同步信道信号包括相应的第一和第二组的一个或多个独立序列元素， 所述第一组的一个或多个独立序列元素基于广义线性调频(GCL)序列，以及所述第二组的一个或多个独立序列元素基于循环移动后的最大长度二进制序列；以及由所述控制器进一步响应于所述第一组的一个或多个独立序列元素的所述GCL序列的序列索引来确定第一部分小区标识信息，并响应于所述第二组的一个或多个独立序列元素的最大长度二进制序列的循环移动量来确定所述第二部分小区标识信息。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述确定第一和第二部分小区标识信息的步骤包括响应于所述第二组的一个或多个独立序列元素的循环移动后的最大长度二进制序列的循环移动量来确定第二部分小区标识信息的步骤，所述第二部分小区标识信息包括识别包含包括发射所述OFDMA信号的所述基站的一个或多个基站的小区组的小区组标识信息。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述OFDMA信号包括多个子载波，以及其中，所述检测多个同步信道信号序列元素的步骤包括检测映射到所述多个子载波的至少一部分的每个第η个子载波的、所述第一和第二组的一个或多个独立序列元素的至少一部分的步骤， 其中，η是大于或等于2的整数。
9.如权利要求6所述的方法，其中，所述OFDMA信号包括多个帧，所述多个帧中的每个帧包括多个子帧，以及其中，所述检测所述第一和第二组的一个或多个独立序列元素的步骤包括在所述多个子帧中的每N个子帧中检测所述第一和第二组的一个或多个独立序列元素的步骤。
10.如权利要求6所述的方法，其中，所述OFDMA信号包括多个帧，所述多个帧中的每个帧具有帧边界，以及其中，所述检测所述第一和第二组的一个或多个独立序列元素的步骤包括响应于接收到所述第一和第二组的一个或多个独立序列元素来检测所述帧边界的步骤。
11.如权利要求6所述的方法，其中，发射OFDMA信号的步骤包括其中每N个子帧就发射同步信道信号一次的、发射OFDMA信号的步骤，其中，N等于10，以及每个子帧具有0. 5毫秒的持续时间且包括多个OFDMA符号。
12.如权利要求6所述的方法，其中，与发射OFDMA信号的基站相关联的小区标识包括第一和第二部分小区标识信息，以及其中，所述第一部分小区标识信息包括在包含包括发射OFDMA信号的基站的一个或多个基站的小区组内识别所述基站的小区标识信息，以及其中，所述第二部分小区标识信息包括识别所述小区组的小区组标识信息。
全文摘要
提供了一种方法和装置，用于发射正交频域多址接入(OFDMA)信号，OFDMA信号(818)包括在OFDMA信号的带宽的局限部分之内发射的同步信道信号，同步信道信号在带宽的局限部分(816)之内具有预定的时域对称性。同步信道信号使具有较低计算负荷的初始捕获和小区搜索方法成为可能，该初始捕获和小区搜索方法在支持多种系统带宽、同步和非同步系统、较大的小区索引和具有短和长循环前缀长度的OFDMA码元结构的OFDMA系统中，通过对通信信道信号(1112)的序列元素进行差分处理，提供了OFDMA码元定时检测和频率误差检测，以及帧边界检测和小区特定信息检测(1114)。
文档编号H04L27/26GK102281250SQ20111026572
公开日2011年12月14日 申请日期2007年1月27日 优先权日2006年2月8日
发明者凯文·L·鲍姆, 布赖恩·K·克拉松, 林博史, 福田昌也, 秋田英范, 维贾伊·南贾, 罗伯特·T·洛夫, 肯尼斯·A·斯图尔特 申请人:摩托罗拉移动公司