窄带载波搜索的制作方法

本申请要求于2015年10月2日提交的美国临时专利申请第62/236739号的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文中。

背景技术：

第三代合作伙伴计划(3GPP)的成员已一致同意为所谓的“NB-IoT”(其指“窄带物联网”)定义出规范。这些标准将支持那些可能依赖于电池并且通常仅会发送和接收少量信息的低功率设备的无线通信。支持NB-IoT的无线设备的示例性应用包括：提供具备无线通信能力的停车计时器、工业传感器等。

NB-IoT的无线电接口的设计在于能让运营商便利地将NB-IoT载波部署在其现有的宽带频谱(例如，其现有的长期演进(LTE)频谱)的各部分内或附近。因此，预计NB-IoT的某些方面将被定义为最大可能地利用现有的LTE硬件、设计和程序。然而，为了降低功耗、扩大覆盖范围以及以其他方式改善低功耗无线设备的运行，很可能在LTE规范的基础上在规范的所有层级上作出改变。不过，其他部署也是可能的，其中包括使得NB-IoT载波部署在专用频谱(例如重新整合的GSM频段)中的独立部署。对于搜索NB-IoT载波的窄带接收机而言，可能事先并不知道部署的类型。

在该上下文和其他上下文中，在频谱中搜索窄带载波存在挑战，特别是在低功耗和低成本的情况下更是如此。

技术实现要素：

本文的一个或多个实施例包括一种由用于在不同的可能窄带分配中搜索具有特定特性的窄带载波的窄带接收机实现的方法。该方法包括：在宽带频率网格中搜索允许窄带载波处于其带内或与其相邻的宽带载波的窄带部分，从而获得一个或多个候选宽带网格点。该方法还包括：基于一个或多个可能窄带分配与一个或多个候选宽带网格点的接近度来确定它们的优先级。最后，该方法包括：基于特定特性和优先级确定，在不同的可能窄带分配中搜索具有特定特性的窄带载波。

一个或多个实施例还包括一种由配置为接收具有特定特性的窄带载波的窄带接收机实现的方法。该方法包括：通过在宽带频率网格中搜索允许窄带载波处于其带内或与其相邻的宽度载波的窄带中心部分来在宽度频率网格中搜索这种宽带载波。该方法还包括：在不同的可能窄带分配中搜索具有特定特性的窄带载波。该方法进一步包括：在找到宽带载波和具有特定特性的窄带载波后，基于窄带载波的中心与窄带载波处于其带内或与其相邻的宽带载波的中心之间的频率距离，确定在宽带载波上传输的宽带参考信号的相位。

实施例还包括一种由用于在不同的可能窄带分配中搜索具有特定特性的窄带载波的窄带接收机实现的方法。该方法包括：在不同的可能窄带中的至少一些上分配上执行能量扫描，以获得那些分配的能量分布。该方法还包括：基于所获得的能量分布，从可能的窄带分配中识别一个或多个候选分配。最后，该方法包括：通过在一个或多个候选分配中搜索特定特性，在所述一个或多个候选分配中搜索窄带载波。

本文的实施例还包括接收机以及包括这种接收机的无线电节点(例如，基站或者诸如机器对机器设备之类的无线通信设备)。

本文的实施例还包括计算机程序，所述计算机程序包括指令，这些指令在由接收机的至少一个处理器执行时使得接收机执行如上所述的方法。

最后，实施例包括包含这种计算机程序的载体。所述载体可以是电子信号、光学信号、无线电信号或计算机可读存储介质中的一种。

附图说明

图1是根据一些实施例的包括窄带接收机的无线电节点的框图。

图2是根据一些实施例的由窄带接收机执行的方法的逻辑流程图。

图3是根据一个或多个实施例的由窄带接收机搜索的频域的框图。

图4是根据一些实施例的具有比宽带频率网格更精细的分辨率的窄带频率网格的频域的框图。

图5是根据一些实施例的具有比宽带频率网格更粗的分辨率的窄带频率网格的频域的框图。

图6是根据一个或多个其他实施例的由窄带接收机执行的方法的逻辑流程图。

图7是根据一些实施例的无线电节点的框图。

图7A是根据一些实施例的用户设备的框图。

图8是根据一些实施例的基站和无线设备的框图，其中该基站和无线设备中的任一者或两者可以包括窄带接收机。

具体实施方式

图1示出了包括根据一个或多个实施例配置的窄带接收机12(例如，窄带LTE或IoT接收机)的无线电节点10。无线电节点10可以是用户设备。接收机12配置为在频域中搜索具有特定特性(例如，不同的可能同步信号序列中的一个)的窄带载波14。在可以分配窄带载波16的频域中存在有多个不同的可能窄带分配16。例如，在接收机12是窄带LTE或IoT接收机的一些实施例中，不同的可能窄带分配16是大约180kHz的频率分配(对应于一个LTE物理资源块)，它们沿频域(例如在网格中)每个间隔20kHz。在这些不同的可能窄带分配16中搜索窄带载波14存在挑战，尤其是以低功率和低成本的方式进行搜索时更是如此。

图2示出了根据一些实施例的由接收机12执行的用于在不同的可能窄带分配16中搜索窄带载波的处理100。如图所示，接收机12在宽带频率网格18中搜索允许窄带载波16处于其带内或与其相邻的宽带载波22的窄带部分20，从而获得一个或多个候选宽带网格点18A(方框110)。接收机12基于一个或多个可能的窄带分配16与一个或多个候选宽带网格点18的接近度来确定它们的优先级(方框120)。例如，针对可能窄带分配中的至少一些，接收机12可以基于其与一个或多个候选宽带网格点的接近度不同来对所述至少一些可能窄带分配划分不同的优先级。例如，接收机12可以按照优先级顺序对一个或多个可能窄带分配16进行排序，其中包括窄带载波14的可能性较大的分配与包括窄带载波14的可能较小的分配相比在排序上具有更高的优先级。不管怎样，接收机12随后基于特定特性和优先级，在不同的可能窄带分配16中搜索具有特定特性的窄带载波14(方框130)。举例而言，在一些实施例中，接收机12基于窄带16分配与一个或多个候选网格点18的接近度，按照优先级顺序搜索这些窄带分配16，例如使得先搜索更接近候选宽带网格点的至少一些分配，再搜索远离候选宽带网格点的至少一些其他分配。

在一个或多个实施例中，接收机搜索的宽带载波22的窄带部分简单地是宽带载波的任何部分，无论它是位于载波的中心还是位于其他地方。因此，宽带搜索实际上是相当于粗略地搜索宽带载波的存在。譬如，接收机12可以搜索具有这种宽带载波的能量分布特性的任何窄带部分(例如，具体的方式如识别例如因PRB增强而从能量角度来看显得突出的LTE物理资源块)。无论如何，通过利用窄带载波被部署在这样的宽带载波的带内或与这样的宽带载波相邻的可能性，接收机12将其搜索集中在找到宽带载波的一部分的大致位置的周围。例如，接收机12可以优先考虑位于找到宽带载波的大致位置附近的窄带分配。

相比之下，在图1所示的一个或多个实施例中，接收机搜索的宽带载波22的窄带部分20是宽带载波的中心部分20。在至少一些实施例中，例如，接收机12基于宽带载波22在其中心处具有已知能量特征或分布来识别出宽带载波的中心部分20。在一个实施例中，例如，接收机12搜索在其中心处具有零值(即，DC或零频率或子载波)的窄带中心部分20。

无论如何，在接收机搜索宽带载波的中心部分20的这样的实施例中，宽带载波的中心频率与宽带频率网格的宽带网格点之一对齐。例如，在宽带载波20是LTE系统或者LTE的演进系统的载波的情况下，接收机的宽带搜索网格的宽带网格点18间隔约100kHz，并且每个LTE载波以这些网格点之一为中心。在这些实施例中接收机12识别的一个或多个候选宽带网格点18A是这样的宽带载波20的中心的候选。因此，接收机12实际上基于一个或多个可能窄带分配16与允许窄带载波处于其内或与之相邻的宽带载波的中心频率的候选的距离来确定它们的优先级。接收机12可以例如优先搜索在距离上更接近宽带载波的中心18A的候选的至少一些窄带分配16A，再搜索在距离上远离宽带载波的中心18A的候选的至少一些其他窄带分配16B。在至少一个实施例中，按照这种从中心18A向外散发的优先级顺序，接收机12搜索宽带载波的中心18A的候选的周围的邻接或不邻接的窄带分配16。

图3示出了用于执行从宽带载波的中心18A的候选向外散发的非邻接优先级顺序搜索的一个示例性方案。如图所示，接收机12在搜索在距离上离一个或多个候选宽带网格点18A较远的至少一些可能窄带分配26、28之前先搜索在距离上离一个或多个候选宽带网格点18A较近的至少一些其他可能窄带分配24。具体而言，接收机12首先在块24内搜索可能窄带分配，块24将位于具有假定带宽(例如，10MHz)的宽带载波20的带内，并且距离在内阈值和外阈值(由频率块24的边界表示)之间。

如果这种搜索没有确定地揭示窄带载波，则接收机12随后在块26内搜索可能窄带分配，块26的距离大于第一假定宽带边缘阈值(这里由载波20的带宽表示)，从而那些分配将会位于具有相同或不同假定带宽的宽带载波20附近。也就是说，在针对带内部署的最可能候选中未能找到窄带载波之后，接收机12在搜索时跳过块24与块26之间的至少一些分配，从而按照非邻接顺序进行搜索，这基于窄带载波代之为位于宽带载波20附近(例如，在载波20的保护频带内)的假设。

当然，关于在频域中在哪寻找宽带载波边缘处的窄带载波的假定必须与关于宽带载波的带宽的假定相结合。在至少一些实施例中，接收机12基于宽带载波20的不同假定带宽来执行连续搜索。例如，在块26内未能找到窄带载波之后，接收机12接下来可以基于假定宽带载波20的不同带宽来执行非邻接搜索。例如，接收机12在块28内搜索可能窄带分配，块28的距离大于第二假定宽带边缘阈值，从而那些分配将与具有更大假定带宽的宽带载波相邻。在一个或多个实施例中，接收机12类似地地确定宽带载波20的不同可能带宽的优先级(例如，基于它们被部署的可能性，也许如接收机的位置或其他配置所通知的可能性)。利用这种带宽优先级确定，接收机12按照优先级带宽顺序以不同的假定带宽执行连续搜索。

在至少一些实施例中，不同的可能窄带分配16包括以在频率上与宽带频率网格有重叠的窄带频率网格的不同的可能窄带网格点为中心的窄带分配。在这一点上，图4和图5示出了不同的实施例。图4示出了接收机12采用具有比宽带频率网格的分辨率(例如，100kHz)更精细的分辨率(例如，20kHz)的窄带搜索网格(如窄带网格点30)的实施例。作为对比，图5示出了接收机12采用具有比宽带频率网格的分辨率(例如，100kHz)更粗的分辨率(例如，180kHz)的窄带搜索网格(如窄带网格点32)的实施例。

在至少一些实施例中，接收机12动态地调整其窄带搜索网格，以便具有不同的分辨率。例如，在一个实施例中，接收机12在找到宽带载波20的中心频率18A后使用较粗分辨率的搜索网格来搜索窄带载波。在一个NB-IoT实施例中，例如，接收机12针对窄带载波使用180kHz搜索网格，而针对宽带载波使用100kHz搜索网格。替代地，接收机12可以针对窄带载波使用900kHz搜索网格(其是180kHz窄带分配分辨率和LTE100kHz搜索网格的最小公倍数)，而针对宽带载波使用100kHz搜索网格。在任何情况下，窄带网格点的子集可以与宽带网格点对齐。

在一个或多个实施例中，接收机12有利地利用对宽带载波的中心和窄带载波的中心的发现来确定在宽带载波上传输的宽带参考信号的相位(例如，在基于LTE的实施例中是宽带小区特定的参考信号)。也就是说，在找到了具有特定特性的窄带载波后，接收机12基于窄带载波的中心与窄带载波处于其带内或与其相邻的宽带载波的中心之间的频率距离来确定在宽带载波上传输的宽带参考信号的相位。

例如，在一个或多个基于LTE的实施例中，参考信号序列是3GPP TS 36.211 v12.7.0的第6.10.1.1章和第6.10.1.2章中描述的小区特定的参考信号序列：

该参考信号序列如下定义：

其中n_s是无线帧内的时隙编号，而l是时隙内的OFDM符号编号。伪随机序列c(i)在第7.2条中进行定义。伪随机序列生成器应在每个OFDM符号开始时利用进行初始化，其中是小区身份编号，并且

应根据如下等式将参考信号序列映射到用作在时隙n_s中天线端口p的参考符号的复值调制符号

其中

k＝6m+(v+v_shift)mod6

变量v和v_shift定义不同参考信号在频域中的位置，其中v由下式给出

小区特定的频移由给出。

对于每个PRB，有两个资源单元被分配给一个天线端口在某些OFDM符号上的CRS。

PRB0，m＝0和m＝1；

PRB1，m＝2和m＝3；

因此，PRB编号可以与索引m有关，具体为：m＝2*PRB+j，j＝0或1。

m’值是使用上面的m到m’换算式而获得的。因此，对于每个PRB而言，根据等式(1)使用m’值来获得CRS码相位。

上面的m到m’换算式可以被重写为m’＝m+N_max-N(这里省略了一些下标和上标)

需要注意的是，N_max是LTE所允许的最大PRB数量(这是所有UE都已知的)，而N是特定LTE载波中的PRB数量(这是UE未知的)。

N与由D表示的中间PRB编号(其具有DC子载波)有关，具体为：N＝2*D

m’＝m+N_max-N＝2PRB+j+N_max-2D＝2(PRB-D)+N_max。

因此，通过掌握PRB-D值(其是NB-LTEPRB相对于具有DC的PRB的偏移量)，接收机12可以计算出m’，CRS码相位。

在一个或多个实施例中，接收机12基于所确定的宽带参考信号的相位来解调在窄带载波上传输的并且包括系统信息的广播信道(例如，物理广播信道PBCH)。这样做被证实具备有利性，这是因为无需使用独特的参考信号来解调这样的广播信道。此外，广播信道的系统信息(例如，主信息块MIB)不需要传送窄带载波(例如，NB IoT PRB)的中心与窄带载波处于其带内或与其相邻的宽带载波的中心之间的频率距离(即偏移量)。实际上，在一个或多个实施例中，系统信息包括关于窄带载波的系统帧号的信息，但是却不包括指示窄带载波的中心与窄带载波处于其带内或与其相邻的宽带载波的中心之间的频率距离的信息。

作为上述实施例的替代或补充，窄带接收机可以配置为执行如图6所示的处理。如图所示，接收机12在宽带频率网格中搜索允许窄带载波处于其带内或与其相邻的宽带载波，具体实现方式是通过在该宽带频率网格中搜索这种宽带载波的窄带中心部分(方框210)。接收机12进一步在不同的可能窄带分配中搜索具有特定特性的窄带载波(方框220)。在一个或多个实施例中，接收机12不一定需要如上所述基于窄带分配与宽带载波的中心部分的接近度来划分窄带分配的优先级。因此，无论以何种方式找到了窄带载波，在找到宽带载波和具有特定特性的窄带载波之后，接收机12都基于窄带载波的中心与窄带载波处于其带内或与其相邻的宽带载波的中心之间的频率距离来确定在宽带载波上传输的宽带参考信号的相位(方框130)。

同样如上所述，接收机可以基于所确定的宽带参考信号的相位来解调在窄带载波上传输的并且包括系统信息的广播信道。在至少一个实施例中，系统信息包括关于窄带载波的系统帧号的信息，但是却不包括指示窄带载波的中心与窄带载波处于其带内或与其相邻的宽带载波的中心之间的频率距离的信息。

在一个或多个实施例中，特定特性包括：一个或多个不同的可能已知信号序列构成的集合的传输，并且搜索包括：将在分配中接收到的信号与所述不同的可能已知信号序列进行相关，进而识别出所述一个或多个信号序列构成的集合是在哪个窄带分配内传输的。在一个这样的实施例中，不同的可能已知信号序列包括一个或多个恒包络零自相关(CAZAC)序列。作为替代或补充，不同的可能已知信号序列包括一个或多个同步信号序列(例如，在基于LTE的实施例中为PSS和/或SSS)。

在至少一些实施例中，接收机12是直接转换接收机。直接转换接收机(DCR)也被称为零中频或零差接收机，其直接将接收信号从载波频率下变频到基带，而不是先转换到中频(IF)(即，在单个步骤中)。出于多种原因，证明了DCR架构的简易性是有利的。首先，DCR无需体积较大的片外前端镜像抑制滤波器，所述滤波器是必需抑制信号镜像的常规超外差接收机中必不可少的。其次，在所需的频谱直接下变频到基带的情况下，DCR能够在模数转换(ADC)之后使用简单的模拟低通滤波器或数字信号处理(DSP)来执行通道选择。基带滤波意味着器件寄生不太严重，并且放大所需的电流也较小。因此，DCR证实了对于低成本和低功耗应用而言是有前景的。

在至少一些实施例中，接收机10被包括在无线电节点(例如，无线通信设备或基站)内。在一个或多个实施例中，此无线电节点根据窄带物联网(NB-IoT)规范进行操作。

就此而言，本文描述的实施例是在RAN中操作的背景下或者结合RAN来进行解释的，所述RAN采用特定的无线电接入技术通过无线电通信信道与无线通信设备(也可互换地被称为无线终端或UE)进行通信。更具体地，实施例是在NB-IoT规范的开发背景中描述的，特别是当其涉及到频谱中NB-IoT操作的规范的开发和/或使用当前由E-UTRAN(有时被称为演进UMTS陆地无线电接入网络并且被广泛地称为LTE系统)使用的设备时。然而，应该理解的是，这些技术可以应用于其他无线网络以及E-UTRAN的后继者。因此，本文中使用来自LTE的3GPP标准的术语对信号的提及应当被理解为更一般地适用于其他网络中具有类似特性和/或目的的信号。

如本文所述，无线电节点可以是能够通过无线电信号与另一节点通信的任何类型的节点。在本公开的背景下，应该理解的是，无线电节点可以是无线设备或无线电网络节点(例如，基站)。无线设备可以指机器对机器(M2M)设备、机器类型通信(MTC)设备和/或NB-IoT设备。无线设备也可以是UE，但是应该注意的是，从拥有和/或操作该设备的个人这一意义上来说，UE不一定具有“用户”。无线设备也可以被称为无线电设备、无线电通信设备、无线终端、或者简单地就是终端---除非上下文另外指示，否则这些术语中的任一个的使用都旨在包括设备到设备UE或设备、机器类型设备或能够进行机器对机器通信的设备、配备有无线设备的传感器、启用了无线的台式计算机、移动终端、智能电话、嵌入了笔记本电脑的设备(LEE)、安装在笔记本电脑上的设备LME)、USB加密狗、无线客户端设备(CPE)等。在本文的讨论中，也可以使用术语机器对机器(M2M)设备、机器类型通信(MTC)设备、无线传感器以及传感器。应该理解的是，这些设备可以是UE，但是通常配置为在没有直接人员交互的情况下发送和/或接收数据。

在IOT场景下，本文描述的无线设备可以是，或者可以被控在，执行监测或测量并且将这种监测或测量的结果传输给另一设备或网络的机器或设备。这种机器的具体示例如功率计、工业机械或者家用电器或个人设备(例如，冰箱、电视机、如手表之类的个人可穿戴设备等)。在其它场景下，如本文所述的无线设备可以被包括在车辆中并且可以执行对车辆的操作状态或与车辆相关联的其他功能的监测和/或报告。

鉴于上述修改和变化，本领域技术人员将认识到，图1中所示的接收机12可以配置为通过实施任何功能装置或单元来如上所述地发挥作用。在一个实施例中，例如，接收机包括配置为执行图2和/或图6中所示的相应步骤的相应电路。这方面的电路可以包括专用于执行某些功能处理的电路和/或与存储器相结合的一个或多个微处理器。在采用存储器(其可以包括一种或多种类型的存储器，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存设备、光学存储设备等)的实施例中，存储器存储程序代码，该程序代码当由一个或多个微处理器执行时执行在此描述的技术。

本文的实施例还包括包含接收机12的对应无线电节点。图7示出了根据一个或多个实施例的无线电节点300的其他细节。无线电节点300例如经由任何功能装置或单元而配置为实现上述接收机处理。

在至少一些实施例中，无线电节点300包括一个或多个接收机处理电路310，其配置为诸如通过实现功能装置或单元(例如，示出为配置为实现图2中所示的相应处理的宽带搜索模块360、优先级确定模块370以及窄带搜索模块380)来实现上述处理。在一个实施例中，例如，接收机处理电路310将功能装置或单元实现为相应的电路。在这方面，电路可以包括专用于执行某些功能处理的电路和/或与存储器相结合的一个或多个微处理器。在采用存储器340(其可以包括一种或多种类型的存储器，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存设备、光学存储设备等)的实施例中，存储器存储程序代码，该程序代码当由一个或多个微处理器执行时执行在此描述的技术。在至少一些实施例中，无线电节点300还包括配置为经由一根或多根相关联的天线350接收所接收的信号的射频接收机(RF RX)320。

本文的实施例还包括包含接收机12的对应用户设备(UE)。图7A示出了根据一个或多个实施例的用户设备400的其他细节。用户设备400例如经由任何功能装置或单元而配置为实现上述方法。

在至少一些实施例中，用户设备400包括配置为实现上述处理的处理电路410。因此，在一些示例中，可以使用处理电路410来实现上述窄带接收机12。这方面的电路可以是专用于执行上述处理的电路(例如ASIC)和/或可以包括与存储器相结合的一个或多个微处理器。在采用存储器440(其可以包括一种或多种类型的存储器，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存设备、光学存储设备等)的实施例中，存储器存储程序代码，该程序代码当由一个或多个微处理器执行时执行在此描述的技术。在至少一些实施例中，用户设备400还包括配置为经由一根或多根相关联的天线450来接收所接收的信号的RF RX420。

如图8所示，在一个实施例中，无线通信设备(例如M2M设备)形式的无线电节点包括如本文教导的用于处理基站发送的下行链路信号的接收机12的实施例。作为替代或补充，基站包括如本文教导的用于处理由设备发送的上行链路信号的接收机12的实施例，其可以与下行链路信道相同或不同。

本领域的技术人员还将认识到，本文的实施例还包括对应的计算机程序。

计算机程序包括在网格节点的至少一个处理器上执行时使得所述节点执行上述相应处理中的任何处理的指令。在这方面的计算机程序可以包括对应于上述装置或单元的一个或多个代码模块。

实施例还包括包含这种计算机程序的载体。所述载体可以包括电子信号、光学信号、无线电信号或计算机可读存储介质中的一种。

本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的基本特征的情况下，本发明可以以不同于在此具体阐述的方式的其他方式来执行。因此，介绍的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，并且所有落入所附权利要求的含义和等同范围内的改变都被涵盖在其中。