无线通信系统和通信控制方法_2

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例如包括在3GPP(第三代合作伙伴计划)协议中的LTE/SAE(长期演进/系统架构演进)协议的预定的接入技术进行通信。根据3GPP协议中指定的条款,用户设备UE是用户装备,宏基站eNB是演进节点B,交换中心是移动管理实体,服务网关是服务网关,并且TON网关是分组数据网络网关。小基站PhNB是使用与宏基站eNB所使用的频带不同的频带进行无线通信的新型的基站(下文详述)。
[0052]用户设备UE可以与宏基站eNB和小基站PhNB进行无线通信。基站(eNB和PhNB)的每一个由独特的物理小区标识符PCI识别。如下将描述的,基站(eNB和PhNB)的每一个可以由独特的识别信号识别。可以自由地选择用于用户设备UE和基站(eNB和PhNB)的每一个之间的无线通信的方案。例如,可以采用OFDMA(正交频分多址复用)用于下行链路,而可以采用SC-FDMA(单载波频分多址)用于上行链路。宏基站eNB和小基站PhNB可以使用不同的方案进行无线通信。
[0053]宏基站eNB和小基站PhNB通过诸如光纤的可以发射时钟信号的有线的接口互连。宏基站eNB和小基站PhNB可以根据时钟信号相互同步。时钟信号可以在基站之一处(优选地在宏基站eNB处)产生以被发射到其它基站。可替换地,将被发射到基站的时钟信号可以在被置于与所述基站分开的时钟产生器(未在附图中示出)处产生。
[0054]宏基站eNB和小基站PhNB被连接到核心网络。核心网络是包括交换中心、服务网关和TON网关等的分组通信网络。小基站PhNB可以通过路由通过宏基站eNB而连接到核心网络,而不是直接连接到核心网络。
[0055]图2示出了基站(eNB和PhNB)形成在它们周围的小区C的示例。宏基站eNB在它周围形成宏小区Cl,并且小基站PhNB在它们的周围形成小小区C2。在每个小区C中示意性地示出了每个基站的天线。尽管,为了描述的目的,在其上示出宏小区Cl的平面不同于在其上示出小小区C2的平面,在实际中,宏小区Cl和小小区C2可以在相同的诸如地表面的平面上覆盖。基站的小区C是来自基站的无线电波有效地到达用户设备UE的范围。用户设备UE因此可以通过无线与对应于其中存在用户设备UE的小区C的基站通信。
[0056]相比于宏基站eNB,小基站PhNB在规模上较小并且具有较低的无线发射能力(平均发射功率,最大发射功率等)。小基站PhNB所使用以用于无线通信的频带(第二频带;例如,3.5GHz频带)相比于宏基站eNB所使用以用于无线通信的频带(第一频带;例如,2GHz频带),在频率上较高并且具有更大的传播损耗。小小区C2因此在面积上比宏小区Cl更小。
[0057]1(2).无线帧和物理小区标识符
[0058]图3是示出宏基站eNB和小基站PhNB的每一个发射的无线帧F的格式的示意图。多种无线信号(控制信号、用户信号等)由基站(eNB和PhNB)使用无线帧F发射。一个无线帧F包含十个子帧SF。每个子帧SF的时间长度是I毫秒,并且一个无线帧F的时间长度因此是10毫秒。每个子帧SF具有范围从#0到#9的子帧号之一,子帧号以它们的发射次序被滚动地分配给子帧SF。指示物理小区标识符PCI的同步信号SS在无线帧F中的第一和第六子帧SF(SF#0和SF#5)中被发射。同步信号SS在五个子帧的周期(S卩,每5毫秒)中被发射。
[0059]由同步信号SS指示的物理小区标识符PCI被分配到每个基站(每个小区),并且被用于各种类型的处理,所述处理诸如同步建立、小区辨识、信道估计、数据扰频等(参考3GPP TS 36.211 V10.1.0 (2011-03),章节6.11,同步信号)。同步信号SS包括指示小区的本地标识符的PSS(初级同步信号)以及指示小区的群组标识符的SSS( 二级同步信号)。就是说,同步信号SS可以作为识别信号。
[0060]图4是示出包括在物理小区标识符PCI中的本地标识符和群组标识符的表。有168种类型的群组标识符和3种类型的本地标识符。因为对每个群组标识符有3种类型的本地标识符,所以有504( = 168X3)种类型的物理小区标识符PCI。
[0061]I (3).同步建立和小区辨识(小区搜索)
[0062]I (3)-1.使用同步信号的同步建立和小区辨识(小区搜索)的概要
[0063]图5是示意性地示出用于使用同步信号SS(PSS和SSS)的同步建立和小区辨识(小区搜索)的操作的流程的流程图。小区搜索包括在第一阶段中的处理以及在第二阶段中的处理。在第一阶段中,用户设备UE计算从基站(例如,宏基站eNB)接收的无线信号和存储在用户设备UE中的PSS副本信号之间的相关性,以检测包括在无线信号中的PSS的发射定时(子帧定时)和本地标识符。在下文中,检测PSS的发射定时(子帧定时)的处理可以被称为“定时搜索处理”。
[0064]在第二阶段中,用户设备UE,基于在第一阶段中检测的发射定时,计算包括在接收的无线信号中的SSS和存储在用户设备UE中的SSS副本信号之间的相关性,以检测包括在无线信号中的SSS的发射定时(帧定时)和群组标识符。通过在第一阶段中和在第二阶段中进行的处理,识别由在接收的无线信号中的同步信号SS所指示的本地标识符和群组标识符。因此,用户设备UE辨识发射同步信号SS的基站(eNB或PhNB)的物理小区标识符PC10
[0065]在第一阶段中,由于用户设备UE不知道同步信号SS位于接收的无线信号中的哪里,用户设备UE在整个接收的无线信号之上计算相关性。在第二阶段中,由于用户设备UE可以基于在第一阶段中检测的发射定时辨识同步信号SS在接收的无线信号中的位置(并且因此SSS的位置),用户设备UE仅对于与接收的无线信号中的SSS对应的部分计算相关性。在第一阶段中用于计算的处理负载因此比在第二阶段中的大得多。
[0066]1(3)-2.使用在宏基站处的发射定时的小基站小区搜索
[0067]参考图6和7,描述了根据本实施例的识别小基站PhNB的物理小区标识符PCI的识别处理。图6是识别物理小区标识符PCI的识别处理的示例的操作流程。图7是示出由相互同步的宏基站eNB和小基站PhNB进彳丁的无线彳目号发射的不例的不意图。
[0068]第一实施例的宏基站eNB和小基站PhNB如上所述是相互同步的。就是说,如图7所示,在宏基站eNB发射同步信号SS的发射定时和小基站PhNB发射同步信号SS的发射定时之间没有区别(或者,在发射定时之间的区别相比于无线信号单元(资源元素,等)的持续定时小得多)。
[0069]宏基站eNB在发射定时处周期性地发射指示识别宏基站eNB的物理小区标识符PCI的同步信号SS,所述发射定时诸如图3和7中所示的定时(SlO)。用户设备UE,基于从宏基站eNB接收的同步信号SS,进行小区检测(识别指示宏基站eNB的物理小区标识符PCI的处理)以及与宏基站eNB的同步建立(S20)。更具体地,如上所述,用户设备UE基于包括在来自宏基站eNB的同步信号SS中的PSS检测PSS的发射定时以及本地标识符(第一阶段)。用户设备UE,基于包括在来自宏基站eNB的同步信号SS中的SSS,然后检测SSS的发射定时和群组标识符以识别同步信号SS的发射定时和物理小区标识符PCI。用户设备UE然后建立与宏基站eNB的无线连接(S30)。
[0070]宏基站eNB通知用户设备UE与宏基站eNB和位于附近的小基站PhNB之间的同步状态有关的同步状态信息,以及与小基站PhNB所使用以发射同步信号SS的识别信号频率有关的频率信息(S40)。在第一实施例中,由于宏基站eNB和小基站PhNB被同步,同步状态信息指示“宏基站eNB和小基站PhNB被同步”。用户设备UE存储接收的同步状态信息和接收的频率信息。
[0071 ] 小基站PhNB在发射定时处周期性地发射指示识别小基站PhNB的物理小区标识符PCI的同步信号SS,所述发射数据诸如图7中所示的定时(S50)。用户设备UE,基于从小基站PhNB接收的同步信号SS,进行小区检测(识别指示小基站PhNB的物理小区标识符PCI的处理)(S60)。使用在步骤S40处通知的同步状态信息和频率信息进行刚刚上面描述的小区检测。更具体地,当同步状态信息指示“宏基站eNB和小基站PhNB被同步”时,用户设备UE在不对小基站PhNB进行定时搜索处理的情况下,基于由宏基站eNB发射的同步信号SS的发射定时在由频率信息所指示的并由小基站PhNB所述使用的识别信号频率上进行检测处理以检测本地标识符和群组标识符。用户设备UE然后建立与小基站PhNB的无线连接(S70)ο
[0072]在步骤S60处的小区检测中,用户设备UE不需要搜索包括在来自小基站PhNB的无线信号中的同步信号SS的位置(发射定时)。就是说,用户设备UE可以省略小区搜索的第一阶段。这是由于以下事实而变为可能,因为如上所述,宏基站eNB和小基站PhNB被同步并且宏基站eNB和小基站PhNB使用共同的发射定时以发射同步信号SS,所以用户设备UE可以将在步骤S20处获得的在宏基站eNB处的同步信号SS的发射定时认为是在小基站PhNB处的同步信号SS的发射定时以进行小区检测(计算与副本信号的相关性)。
[0073]1(4).每个元件的配置
[0074]1(4)-1.用户设备的配置
[0075]图8是示出根据第一实施例的用户设备UE的配置的框图。用户设备UE包括无线通信单元110、存储单元120和控制器130。在附图中,用于输出音频、图像等的输出设备以及用于接受来自用户的指令的输入设备的示意为了简洁而被省略。无线通信单元110是用于与宏基站eNB和与小基站PhNB进行无线通信的元件。无线通信单元110包括收发天线、用于接收无线信号(无线电波)并将它们转换为电信号的接收电路以及用于将电信号(诸如控制信号和用户信号)转换为无线信号(无线电波)并将它们发射的发射电路。存储单元120存储与通信控制有关的信息,特别是,在用户设备UE已经与之建立同步的基站(例如,eNB、PhNB)处的同步信号SS的发射定时、所述同步状态信息以及频率信息。控制器130交换用户信号和控制信号并包括小区搜索器132。小区搜索器132进行上述类型的小区搜索;就是说,常规的两个阶段的小区搜索(图5)以及用于使用在宏基站eNB处的发射定时的小基站PhNB的小区搜索(图6等)。控制器130和包括在控制器130中的元件是由提供在用户设备UE中的CPU (中央处理单元;未在附图中示出)执行存储在存储单元120中的计算机程序并且根据计算机程序操作的事实实现的功能块。
[0076]1(4) -2.宏基站的配置
[0077]图9是示出根据第一实施例的宏基站eNB的配置的框图。宏基站eNB包括无线通信单元210、网络通信单元220、存储单元230和控制器240。无线通信单元210是用于与用户设备UE进行无线通信的元件,并且具有与用户设备UE的无线通信单元110类似的配置。网络通信单元220是用于与网络NW中的其它节点(小基站PhNB、交换中心等)进行通信的元件,并与其它节点交换信号。存储单元230存储与通信控制有关的信息。控制器240交换用户信号和控制信号,并包括发射单元242和信息通知单元244。发射单元242通过无线通信单元210发射指示识别宏基站eNB的物理小区标识符PCI的同步信号SS。信息通知单元244通过无线通信单元210通知用户设备同步状态信息和频率信息。控制器240和控制器240中的元件是由提供在宏基站eNB中的CPU (未在附图中示出)执行存储在存储单元230中的计算机程序并根据计算机程序操作的事实实现的功能块。
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