用于同步的方法和装置与流程

本申请要求2016年10月3日递交的，发明名称为“Synchronization Signal Design based on Pulse Position Modulation”的美国临时申请案62/403,220；2016年10月6日递交的，发明名称为“Synchronization Signal Design based on Pulse Position Modulation”的美国临时申请案62/404,807；以及2017年6月7日递交的美国发明专利申请案15/616,277的优先权。且将上述申请作为参考。

技术领域

本发明有关于无线通信，且尤其有关于用于同步的方法和装置。

背景技术：

在此提供的背景描述旨在一般地呈现本发明的上下文。当前署名的发明人的工作(在此背景技术部分描述的程度上)以及在提交申请时可能并无资格成为现有技术的本说明书的各方面，既不明示也不暗示地被承认是本发明的现有技术。

在无线通信网络中，电子装置可发送一个或多个参考信号，用于同步以及/或者装置识别(device identification)。在一示范例中，基站广播主同步信号(Primary Synchronization Signal，PSS)和次同步信号(Secondary Synchronization Signal，SSS)。从PSS和SSS中，用户设备(User Equipment，UE)可获取定时信息(timing information)、频率信息以及基站的识别。

技术实现要素：

本发明的一些方面提出一种装置，包括基带处理电路和发送电路。基带处理电路用来基于特定序列编码参考信号以生成数字流，其中所述特定序列在所选位置具有非0值，且所述特定序列与所述特定序列的移位副本之间的非0值位置重叠数目小于阈值。发送电路用来响应于所述数字流发送无线信号。

在一示范例中，基带处理电路用来基于所述特定序列编码一个或多个参考信号，以用于同步以及/或者装置识别。

根据本发明的一方面，基带处理电路用来基于所述特定序列在时域、频域或时频域中的至少一个域中编码所述参考信号。非0值可为常数、被相位调制或被幅度调制。

在一实施例中，基带处理电路用来基于所述特定序列在频域中编码所述参考信号，其中所述非0值被相位调制以使时域中的峰均功率比最小化。在一示范例中，基带处理电路用来基于所述特定序列在频域中编码所述参考信号，其中非0值根据二进制移相键控被相位调制。

在一实施例中，装置包括序列提供电路，用来提供所述特定序列给所述基带处理电路。在一示范例中，所述序列提供电路包括存储器，以存储所述特定序列。在另一示范例中，所述序列提供电路包括序列生成器电路，以生成所述特定序列。在另一示范例中，所述序列提供电路包括接口电路，以从所述装置之外的外部来源接收所述特定序列。

本发明的一些方面提出一种用于通信的方法，包括：接收在所选位置具有非0值的特定序列，其中所述特定序列与所述特定序列的移位副本之间的非0值位置重叠数目小于阈值；基于特定序列编码参考信号以生成数字流；以及响应于所述数字流发送无线信号。

附图说明

本发明的一些实施例将参考附图进行细节描述，以作为示范例。其中相同的编号代表相同的元件。其中：

图1是根据本发明一实施例的示范性通信系统100的方块示意图。

图2是根据本发明实施例的进程300的流程图。

图3是根据本发明一实施例的LDPB序列示范例的图表示意图。

图4是根据本发明实施例的在不同域中采用LDPB序列的图表示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明实施例的示范性通信系统100的方块示意图。通信系统100包括多个电子装置，如第一电子装置110，第二电子装置160等，采用无线信号进行通信。通信系统中至少一个电子装置采用特定类型序列，用于同步以及/或者装置识别。其中，特定类型序列被称为低密度功率提升(Low Density Power Boosted，LDPB)序列。

通信系统100可为采用适宜无线通信技术的任何适宜无线通信系统，如第二代(second generation，2G)移动网络技术、第三代(third generation，3G)移动网络技术、第四代(fourth generation，4G)移动网络技术、第五代(fifth generation，5G)移动通信技术、全球移动通信系统(Global System for Mobile communication，GSM)、长期演进(Long-Term Evolution，LTE)、新无线(New Radio，NR)接入技术、无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)、蓝牙技术、无线点对点(peer-to-peer)网络技术等。

多个电子装置可为任何适宜装置。在一示范例中，第一电子装置110和第二电子装置160之一为电信服务提供商中的接口节点(interface node)，而另一个为终端装置(terminal device)。举例来说，第一电子装置110为接口节点，第二电子装置160为终端装置。或者，第一电子装置110为终端装置，第二电子装置160为接口节点。在另一示范例中，第一电子装置110和第二电子装置160均为终端装置。

在一实施例中，第一电子装置110为电信服务提供商中的接口节点，如基站收发台、节点B、演进节点B(evolved Node B，eNB)等。第一电子装置110包括硬件组件和软件组件，以使能(enable)第一电子装置110和具有在电信服务提供商处所订购服务的终端装置(如第二电子装置160等)之间的无线通信。第一电子装置110适当地耦接至其他适宜节点，如电信服务提供商的干线网(backbone)中的核心节点，电信服务提供商的其他接口节点等。

此外，在本实施例中，第二电子装置160为终端装置。在一示范例中，第二电子装置160为终端用户进行移动通信的UE，如手机、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴式装置等。在另一示范例中，第二电子装置160为固定装置(stationary device)，如台式机。在另一示范例中，第二电子装置160为机器型通信装置，如无线传感器、物联网(Internet of Things，IoT)装置等。

根据本发明的一方面，如第一电子装置110的电子装置用来基于一个或多个LDPB序列生成参考信号，用于同步以及/或者识别。在一实施例中，LDPB序列可源自二进制序列(binary sequence)，其具有0值位置和非0值位置。在一示范例中，LDPB序列具有至少一个0值位置和至少两个非0值位置。非0值位置被选择以实现所需自相关(autocorrelation)特性。举例来说，非0值位置被选择以使根(root)LDPB序列与根LDPB序列的移位副本(copy)(如循环移位或非循环移位)之间的非0值位置的编号重叠(number coincidence)最少。一般来说，LDPB序列中的非0值位置的密度小于阈值，如低于1/2。而LDPB序列的功率被提升(如非0值增加)以将总功率与相关序列(仅作举例)相匹配。在一示范例中，相关序列具有与LDPB序列相同的长度(如位置总数)，在所有位置均为非0值。

在一示范例中，非0值位置可被选择以实现理想的循环自相关特性。在理想的循环自相关特性的示范例中，源自相同根LDPB序列的任何两个循环移位序列的循环移位不同时，这两个循环移位序列具有最多一个重叠的非0值位置。

在一实施例中，LDPB序列基于循环哥隆尺(Circular Golomb Ruler，CGR)序列构建。其中，CGR序列具有理想的循环自相关特性。

在一示范例中，长度为L(如二进制序列的位置总数)的二进制序列可由等式1表示：

在该二进制序列中，当位置具有二进制0时，该位置可被称为0值位置。当位置具有二进制1时，位置可被称为非0值位置。二进制序列中的非0值位置的数目由P表示。

的循环移位为τ个位置(τ为整数)时可由表示。在一示范例中，当二进制序列满足等式2时：

则二进制序列具有理想的循环自相关特性，且二进制序列被称为具有P个非0位置的CGR。其中，<·>表示两个向量之间的内积(inner product)。CGR序列可用来构建具有理想循环自相关特性的LDPB序列。

此外，在一实施例中，为了构建具有P个非0位置的CGR，最短序列长度Lmin满足等式3

Lmin＝P×(P-1)+1 等式3

此外，理论上来说，当(P-1)为可由等式4表示的素数幂(prime power)时：

P-1＝R^N 等式4

具有最短序列长度Lmin的一个或多个CGR序列存在。其中，R为素数(如2,3,5,7,11,13,17…)，N为正整数(如1,2,3,…)。

CGR序列可通过多种方法构建。在一实施例中，CGR序列可采用穷举搜索(exhaustive search)生成。在一示范例中，穷举搜索由电子装置进行，以找到对应于不同数目非0位置的CGR序列。其中，电子装置可为第一电子装置110，第二电子装置160，电信服务提供商的核心节点处的处理器(图未示)或任何其他装置。穷举搜索的结果(如对应于非0位置数目的CGR序列)存储在电子装置(如第一电子装置110，第二电子装置160，电信服务提供商的核心节点等)中的存储器中。所存储的CGR序列可由电子装置(如第一电子装置110等)用于同步和装置识别。附录A显示了对12个非0值位置(P＝12)的穷举搜索结果的示范例，针对最短序列长度为133，穷举搜索找到36个LDPB根序列。

在另一实施例中，CGR序列可在联机期间操作中构建。在一示范例中，CGR序列基于构建算法构建，如SINGER在《American Mathematical Society》(1938年，377-385页)的“A Theorem in Finite Projective Geometry and Some Applications to Number Theory”中所揭示的算法。

一般来说，CGR序列中非0值位置的密度相当低(如大约1/(P-1))，特别是在非0值位置的数目P较大时。举例来说，根据等式3，当非0值位置的数目P为3时，CGR序列的最短序列长度Lmin为7，且非0值位置的密度低于1/2。根据等式3，当非0值位置的数目P为4时，CGR序列的最短序列长度Lmin为13，且非0值位置的密度低于1/3。根据等式3，当非0值位置的数目P为5时，CGR序列的最短序列长度Lmin为21，且非0值位置的密度低于1/4。根据等式3，当非0值位置的数目P为10时，CGR序列的最短序列长度Lmin为91，非0值位置的密度低于1/9。

此外，根据本发明的一方面，CGR序列中非0值位置处的功率可被适当提升，以构建LDPB序列，使得根据LDPB序列发送信号的总功率与根据有关序列(例如其与LDPB序列具有相同的长度，在所有位置具有非0值)发送信号的总功率大致相当。

根据本发明的另一方面，LDPB序列可基于非循环二进制序列构建，如哥隆尺(Golomb Ruler，GR)序列，其中任何两对非0值位置相距的距离都不相同。在GR序列示范例中，非0值位置的数目为GR序列的阶(order)，且GR序列的长度对应于最后一个非0值位置。举例来说，长度为73的11阶GR序列在位置0,1,4,13,28,33,47,54,64,70,72处具有非0值。

根据本发明的一方面，通信系统100用来利用相同根LDPB序列生成的一组序列，进行同步和装置识别。在一示范例中，该组序列包括根LDPB序列、根LDPB序列的循环和/或非循环移位副本。在一示范例中，该组序列可被分别分配给不同的装置进行装置识别。在另一示范例中，该组序列中的两个或更多序列可被分配给一个装置，如电子装置110，因此第一电子装置110可利用两个或更多个序列分别通过信号发送不同信息。

在一实施例中，通信系统100可利用多个根LDPB序列生成的一组序列进行同步和装置识别。在一示范例中，多个根LDPB序列可被选择以具有较低数目的交叉重复(cross coincidence)。在一示范例中，长度为133的第一CGR序列和长度为133的第二CGR序列被选择。第一CGR序列包括0,1,3,12,20,34,38,81,88,94,104和109处的非0值位置，而第二CGR序列包括0,1,25,30,40,46,53,96,100,114,122和131处的非0值位置。在一示范例中，第一CGR序列和第二CGR序列的最大互相关(cross correlation)(如交叉重复)为2。在本示范例中，该组序列可包括第一CGR序列，第一CGR序列的循环和/或非循环移位副本，第二CGR序列，以及第二CGR序列的循环和/或非循环移位副本。

特别地，在图1所示的示范例中，第一电子装置110包括耦接在一起的第一收发机113、第一基带处理电路120以及LDPB序列提供电路140。在一实施例中，第一基带处理电路120包括发送处理电路130，用来基于LDPB序列编码参考信号，如PSS、SSS和识别信号等。第一电子装置110可包括其他适宜组件(图未示)，如处理器、存储器等。

第二电子装置160包括耦接在一起的第二收发机163以及第二基带处理电路170。第二基带处理电路170包括接收处理电路180，用来检测参考信号。其中，参考信号基于LDPB序列编码。第二电子装置160可包括其他适宜组件(图未示)，如处理器、存储器等。

需注意，通信系统100可包括其他装置，配置与第一电子装置110或第二电子装置160类似。

需注意，第一基带处理电路120可包括其他适宜组件，如接收处理电路(图未示)等。类似地，第二基带处理电路170可包括其他适宜组件，如发送处理电路(图未示)等。

第一收发机113用来接收和发送无线信号。在一示范例中，第一收发机113包括接收电路RX 116和发送电路TX 115。接收电路RX 116用来响应于天线114捕捉到的电磁波生成电信号，处理电信号以从电信号中提取数字采样。举例来说，接收电路RX 116可滤波、放大、下变频以及数字化电信号，以生成数字采样。接收电路RX 116可将数字采样提供给第一基带处理电路120用于进一步处理。

在一示范例中，发送电路TX 115用来从第一基带处理电路120接收数字流(如输出采样)，处理数字流以生成射频(Radio Frequency，RF)信号，并引起天线114将电磁波发送到空中以承载数字流。在一示范例中，发送电路TX 115可将数字流转换为模拟信号，并放大、滤波和上变频模拟信号以生成RF信号。

在图1所示的示范例中，LDPB序列提供电路140用来提供一个或多个LDPB序列给发送处理电路130。在一示范例中，LDPB序列提供电路140作为存储LDPB序列的存储器电路实现。LDPB序列由穷举搜索或理论构建所预定。在一示范例中，LDPB序列被分配给第一电子装置110。LDPB序列可以以任何合适形式存储。在一示范例中，LDPB序列以多个非0值位置的形式存储。

在一实施例中，LDPB序列与相位调制配置存储在一起。在一示范例中，LDPB序列用于在频域编码参考信号。相位调制配置被预定，以使时域的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)最小化，如可优化第一收发机113中功率放大器(图未示)的性能。在一示范例中，相位调制中采用二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)。随后，每个非0值位置可从两个相位中选择一个相位用于相位调制。在一示范例中，用于LDPB序列的所选相位组合被测试，以确定具有最低PAPR的相位调制配置。

需注意，LDPB序列提供电路140可利用其他适宜电路实现。在另一示范例中，LDPB序列提供电路140可作为处理器实现，其执行软件指令以生成空中的一个或多个LDPB序列。在另一示范例中，LDPB序列提供电路140利用逻辑电路实现，其被配置以生成空中的一个或多个LDPB序列。在另一示范例中，LDPB序列提供电路140利用通信接口电路实现，其被配置以从位于第一电子装置110之外的外部来源(external source)接收一个或多个LDPB序列。其中，外部来源如电信服务提供商的核心节点。

根据本发明的一方面，发送处理电路130用来接收一个或多个LDPB序列，并基于一个或多个LDPB序列编码一个或多个参考信号。其中参考信号用于同步以及/或者装置识别，如PSS、SSS等。此外，在一实施例中，发送处理电路130可适当编码其他信息(如数据和控制信息)，并响应于已编码参考信号、数据和控制信息，生成数字流(如输出采样)。

需注意，一个或多个LDPB序列可被映射并用于各种域中，如时域、频域、二维时频域等。在一实施例中，发送处理电路130可基于一个或多个LDPB序列在时域编码参考信号。在一示范例中，非0值放置在对应于LDPB序列中非0值位置的不同时标(time mark)上。

在另一实施例中，发送处理电路130可基于一个或多个LDPB序列在频域编码参考信号。在一示范例中，非0值放置在对应于LDPB序列中非0值位置的特定子载波上。

在另一实施例中，发送处理电路130可基于一个或多个LDPB序列在二维视频域编码参考信号。举例来说，在正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统中，采用资源元素集合来承载参考信号，每个资源元素对应于频域中的特定子载波和时域中的特定符号。在本示范例中，发送处理电路130可将LDPB序列映射到上述资源元素集合上。举例来说，发送处理电路130可将非0值放置在映射到LDPB序列中非0值位置的资源元素上。在一实施例中，非0值为复值(complex value)以用于相位调制和功率提升，波形根据复值和资源元素的位置进行调制。

需注意，在一示范例中，上述资源元素集合可为任意资源元素集合。

根据本发明的一方面，发送处理电路130也可处理其他信息，如控制信息、数据等。举例来说，发送处理电路130可根据适宜信道编码技术处理数据，其中信道编码技术可为错误检测编码技术、速率匹配编码技术、低密度奇偶校验(Low Density Parity Check，LDPC)编码技术、极化编码技术(polar coding)等。在一示范例中，数据可被适当调制并复用，以生成OFDM符号。随后，OFDM符号进行交织(interleave)并映射到数据传送所分配的资源元素上。

发送处理电路130随后基于各种信息处理的资源元素映射结果生成数字流，其中信息处理如参考信号处理、数据处理、下行链路控制信息处理等。

需注意，发送处理电路130可执行其他适当功能，如扰码(scrambling)等。需注意，发送处理电路130可以采用各种技术实现。在一示范例中，发送处理电路130作为集成电路实现。在另一示范例中，发送处理电路130可作为执行软件指令的一个或多个处理器实现。

根据本发明的一方面，参考信号可由第二电子装置160检测，以提供时间同步信息、频率同步信息、装置识别、数据信道的子载波间隔、载波中心频率的位置等给第二电子装置160。

在第二电子装置160中，第二收发机163用来接收和发送无线信号。在一示范例中，第二收发机163包括接收电路RX 166和发送电路TX 165。接收电路RX 166用来响应于天线164捕捉到的电磁波生成电信号，并处理电信号以从电信号中提取数字采样。举例来说，接收电路RX 166可滤波、放大、下变频以及数字化电信号，以生成数字采样。接收电路RX 166可将数字采样提供给第二基带处理电路170用于进一步处理。

在一示范例中，发送电路TX 165用来从第二基带处理电路170接收数字流(如输出采样)，处理数字流以生成RF信号，并引起天线164将电磁波发送到空中以承载数字流。在一示范例中，发送电路TX 165可将数字流转换为模拟信号，并放大、滤波和上变频模拟信号以生成RF信号。

根据本发明的一方面，接收处理电路180用来从接收电路RX 166接收数字采样。基于数字采样，接收处理电路180检测一个或多个基于LDPB序列编码的参考信号，并基于LDPB序列与第一电子装置110建立时间以及/或者频率同步。

需注意，虽然图1所示的示范例中每个装置采用一根天线，通信系统100可被适当调整，以采用多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)天线技术。

图2是根据本发明实施例的进程200的流程图。在一示范例中，进程200由第一电子装置110执行，以发送包括一个或多个参考信号的无线信号。其中，上述参考信号基于LDPB序列编码。进程开始于S201，并进入到S210。

在S210中，接收一个或多个LDPB序列。在图1所示的示范例中，第一基带处理电路130从序列提供电路140接收一个或多个LDPB序列。

在S220中，基于LDPB序列编码参考信号。在图1所示的示范例中，发送处理电路130可基于一个或多个LDPB序列在二维时频域编码参考信号。在OFDM系统的示范例中，资源元素集合用来承载参考信号，且每个资源元素对应于频域中的特定子载波和时域中的特定符号。在本示范例中，发送处理电路130可将LDPB序列映射到上述资源元素集合上。举例来说，发送处理电路130可将非0值放置在映射到LDPB序列中非0值位置的资源元素上。在一实施例中，非0值为复值以用于相位调制和功率提升。此外，波形根据复值和资源元素的位置进行调制。

在S230中，基于各种信息处理生成数字流。在图1所示的示范例中，发送处理电路130基于各种信息处理(如参考信号处理、数据处理、下行链路控制信息处理)的资源元素映射结果生成数字流。

在S240中，响应于数字流发送无线信号。在图1所示的示范例中，发送电路TX 115从第一基带处理电路120接收数字流，处理数字流以生成RF信号，并使得天线114发送电磁波到空中以承载数字流。进程随后进入S299并结束。

图3是根据本发明一实施例的LDPB序列示范例的图表300的示意图。图表300采用实心矩形代表非0值位置，并采用空矩形代表0值位置。LDPB序列为具有4个非0值位置的CGR，LDPB序列的长度为13，且非0值的密度低于1/3。

图表300包括根序列310以及多个循环移位副本321-332。图3所示示范例中的LDPB序列具有理想的循环自相关特性。举例来说，310和321-332中的任何两个序列最多有一个重叠的非0值位置。

图4是根据本发明实施例的在不同域中采用LDPB序列的图表400的示意图。图表400采用实心矩形代表非0值位置，并采用空矩形代表0值位置。LDPB序列为具有5个非0值位置的CGR，LDPB序列的长度为21，且非0值的密度低于1/4。

图表400包括LDPB在时域中的第一映射410。LDPB序列中的每个位置可根据第一映射410映射到时间标尺中的时标上。

图表400包括LDPB在频域中的第二映射420。LDPB序列中的每个位置可根据第二映射420映射到频域中的子载波上。

图表400包括LDPB在二维时频域中的第三映射430。LDPB序列中的每个位置可根据第三映射430映射到二维时域中的资源元素上。

附录A：P＝12，Lmin＝133时的穷举搜索结果

当以硬件实现时，硬件可包括分离组件、集成电路、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)等中的一个或多个。

本发明虽以特定实施例揭露如上以用于示范目的，但可对示范例进行变更、润饰和改动。相应地，上述实施例仅用于说明的目的，并非用以限定本发明。在不脱离本发明的权利要求书的范围内，可进行修改。