CN100512066C - 于小区搜寻中使用主要及次要同步码的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种改善的小区搜寻的系统及方法，其包含一具有一主要同步码(PSC)的子帧，该主要同步码(PSC)对该系统中所有节点B都是共享的，并用以表示一组次要同步码(SSC)的位置。此点将可大幅度简化小区搜寻程序并改善小区搜寻的效能。在一项具体实施例中，在PCCPCH中发送主要同步码(PSC)，而在DwPTS时隙中则发送次要同步码(SSC)。

Description

于小区搜寻中使用主要及次要同步码的系统及方法
技术领域
本发明是关于无线通信领域。具体而言，本发明是关于一分时双工(Time Division Duplex；TDD)系统的节点B中的小区搜寻。
背景技术
目前在TDD系统的节点B中的小区搜寻是基于下行链路同步时隙的使用。一个十(10)毫秒帧包含两个(2)子帧，每个子帧均具有一个五(5)毫秒的持续时间。帧中的两个子帧都具有相同的整体结构。因为子帧为一低码片率(low-chip rate；LCR)TDD系统中基本的重复上行链路(UL)及下行链路(DL)时间结构，所以原理上「帧」在LCR TDD中较无意义。
图1显示一子帧结构。该子帧包含一主要共同控制物理信道(PrimaryCommon Control Physical Channel；P-CCPCH)、一下行链路引导时隙(Downlink Pilot Timeslot；DwPTS)、一保护时段(Guard Period；GP)以及一上行链路引导时隙(Uplink Pilot Timeslot；UpPTS)。通常均将子帧中的第一时隙用于(DL)P-CCPCHs以载送广播信道(BCH)。DwPTS字段是用作同步信号并包含一32码片保护时段，其后紧接一64码片DL同步码。
因为TDD同步操作系统中扰码(scrambling codes)与基本中间码(basicmidamble codes)之间是一一对应的，所以用户信号可由N个扰码的其中一个改变频率，N个基本中间码的其中一个则用于丛发(burst)中的信道估计。一般而言，N等于128。此外，L个扰码与基本中间码属于M个码群组的其中一个。因为M一般为32，且L＝N/M，所以在本范例中L＝4。该M个码群组中的每个均由DwPTS字段中的特定DL同步序列表示。相邻的节点B在其各自的DwPTS字段中发送一不同的DL同步序列。
小区搜寻的任务为识别节点B所发射的DL同步码，以使行动或定点用户设备(UE)建立与该节点B的通信。例如，典型的小区搜寻必须通过使五(5)毫秒子帧中的6400个码片位置的每个码片位置与系统中32个可能的DL同步序列相关而识别32个DL同步序列的其中一个。识别一特定的DL同步序列后(因为已知P-CCPCH使用4个扰码的其中一个，每个扰码搭配一特定基本中间码)，会通过解调P-CCPCH并使用有关其内容的临限值及/或循环冗余检查码检查而测试四种可能中的每种可能。
由DwPTS字段中的正交移相键控(Quadrature Phase Shift Keying；QPSK)相位调制图案表示子帧的DwPTS字段前DL时隙中P-CCPCH的存在及BCH交错时段的开始。DL同步序列是根据第一时隙(TS0)中的中间码(m(1))所调制。DL同步序列的四个连续相位(称为四重相位)用以表示在后续的四个子帧中P-CCPCH的存在。在显示有一P-CCPCH存在的情况下，后续的下一子帧即为交错时段(interleaving period)的第一子帧。因为QPSK是用作DL同步序列的调制，所以会使用相位45°、135°、225°及315°。不同的四重相位的总数为2，各用于一个P-CCPCH(S1及S2)。在LCR TDD中，通常会将BCH映射到2个物理信道，其是对应于用作BCH数据的相同时隙(TS)中的2个扩展码(即在该DwPTS字段前的DL时隙中称为S1的P-CCPCH1及称为S2的P-CCPCH2)。其通常统称为「P-CCPCH」，即使很容易理解在LCR TDD的相同时隙中实际上会包含两(2)个物理信道。四重相位通常以一偶数的系统帧号码(system frame number；SFN)开头((SFN mod 2)＝0)。
表1为四重相位及其意义。
 
名称 四重相位 意义
S1 135°，45°，225°，135° 在后续的4个子帧中有一P-CCPCH
S2 315°，225°，315°，45° 在后续的4个子帧中没有P-CCPCH
表1
每64个码片DL同步序列组成一QPSK符号。P-CCPCH上的BCH在2个帧(20毫秒)上交错。在该2个帧中4个连续的子帧包含一BCH段，其使用一可检查的循环冗余检查码保护。该2个帧内的4个DL同步序列组成4个QPSK符号，与某一容易测量的参考码(如PCCPCH中的中间码)相比，每个单一的QPSK符号获得一单独的、不同的相位偏移。完整的BCH段(20毫秒数据)在帧中只能以偶数的系统帧号码(SFN)开头。若包含于帧号码n及号码n+1中的DL同步序列上的QPSK调制序列S1表示P-CCPCH的存在，则在帧号码n+2及n+3中可找到P-CCPCH。此外，该段会在帧号码n+2中的第一子帧中开始。QPSK调制序列的制作方式使得UE可清楚地判定其位于帧号码n及n+1的哪个子帧内。
目前，DL同步序列的长度为64个码片，其不提供很多扩频增益。UE通常无法在小区边界同步，这会导致小区搜寻效能相对较差。此外，UE会在重叠的时间从相邻节点B接收相对较短的DL同步序列，这会在来自不同节点B的DL同步序列间引起显著的交叉相关，并进一步恶化侦测效能。
目前的小区搜寻系统非常复杂。例如，目前的32DL同步序列据说为随机选择的序列，其彼此的交叉相关是最佳的。该类序列的每个均要求完全相关(即长64个码片)。因此每次小区搜寻中相关的6400个码片位置要求每个5毫秒子帧执行6400 x 32 x 64＝13,107,200次操作。此种处理要求十分麻烦。
发明内容
本发明揭示一种改善LCR TDD小区搜寻的系统及方法，其包含具有主要同步码(PSC)的子帧，该主要同步码(PSC)对该系统中所有节点B都是共同的，并用以表示一组次要同步码(SSC)的位置。这可极大地简化小区搜寻的过程并改善小区搜寻效能。在一项具体实施例中，在P-CCPCH中发送主要同步码(PSC)，而在DwPTS时隙中则发送次要同步码(SSC)。
附图说明
图1为一子帧的结构。
图2为根据本发明的第一项具体实施例的子帧结构。
图3为DLP-CCPCH时隙，其长832个码片并包含PSC码片序列。
图4为发射器的框图，其在发射前结合PSC序列与P-CCPCH。
图5为一接收器的框图。
图6在时域中区分两个PSC侦测的节点B。
图7为两个节点B发射的基本PSC序列的UE的相关性。
图8为根据本发明的第二项具体实施例的子帧结构。
具体实施方式
下文将参考图式说明本发明，在整份说明书中相似的数字代表相似的组件。下文将详细说明，可通过引进主要同步码(PSC)而改善在小区搜寻过程中的侦测效能，该主要同步码(PSC)对系统中所有节点B都是相同的。该PSC表示一组次要同步码(SSC)的位置，该次要同步码(SSC)对每个节点B而言是唯一的。该SSC最好是在DwPTS时隙中发送并与目前的32个DL同步码相同。
将该PSC引进节点B可降低侦测复杂性。在较佳具体实施例中，该PSC为减少相关复杂性码，如阶层式高莱码(Hierarchical Golay code)，其相关复杂性为O(2*log(L))，而不是O(L)。
参考图2，其为根据本发明的子帧10。该子帧10包含一P-CCPCH12、一DwPTS 14、一GP 16、一UpPTS 18以及多个的数据时隙20a至20n。根据本发明的此项具体实施例，该P-CCPCH 12包含一PSC 22。此点将于图3中更详细地说明。虽然该PSC 22表示该SSC的位置，但是该PSC相关峰值并不表示找到该SSC的单一精确的时间，而是表示可能的数量(如16或32)，并与存在多少PSC 22的码偏移呈函数关是。
如图3所示，P-CCPCH 12包含长度为832个码片的时隙，其不包含保护时段。使用每个P-CCPCH同时发送该PSC码片序列{C0，C1，C2，C3.，..C831}。如图4的发射器69所示，在对应于该P-CCPCH的第一时隙(T0)的时间间隔中，P-CCPCHs1及2的扩展序列70、72是沿着该PSC码片序列74发送。通过一加法器76以码片方向增加该类序列70、72、74以产生组合码片序列78。会有一控制器80将该组合序列78放入适当时隙(T0)中，并将适当信息放入其它时隙中，且会有一发射器82传送数据流，其包含所有时隙中的信息。
参考图5，一接收器90包含一数据流侦测器91及一数据恢复装置92。该数据流侦测器91接收已发射的数据流。该数据恢复装置92可恢复数据，其包含解耦前传的该三个码片序列70、72、74以供进一步处理。
为能够可靠地接收传送信号，接收器必须侦测信号中一定数量的能量。因为能量为功率及持续时间的函数，所以为将相同数量的能量发射至接收器，有两个基本的选择：1)在短时间内发射高功率的信号；或2)在长时间内传送低功率的信号。使用较长扩展码会导致较高展频增益(其对抵抗信道变化极为有利)并给系统中的其它节点B或用户设备带来较少干扰。根据本发明的较佳具体实施例使用的该832个码片长度的序列为低功率、高展频增益的序列。
因为当碰撞发生时，该类PSC的相关峰值可能会相互抵消，从而逐渐消失，所以应避免相邻节点B所发送的PSC的碰撞。由于PSC的长度(832个码片)，来自不同节点B的PSC可在时域中区分。
参考图6，不同小区的节点B是通过相位偏移该基本PSC序列而区分。例如，对于节点B1，该基本PSC26序列为{C0，C1，C2...C831}。节点B2的PSC28为{C26...C831，C0，C1，C2，...C25}，除了26个码片发生偏移的外，其与节点B1的PSC26相同。
应注意，虽然本发明选择了832个码片的PSC长度，但这只是为了容易说明本文提出的范例。根据节点B的不同应用及数量，可以使用更大或更小PSC长度以及更大或更小偏移。此外，偏移的长度并非关键，其对每个节点B也不必相同。
因为CDMA接收器通常实施称为超取样的功能以进行码片时钟信号追踪，所以也有可能进行半码片偏移。2的超取样表示在码片n、n+1/2、n+1、n+3/2、n+2、...处相关以进行码片追踪。其关是为：PSC序列的总长度可除以偏移长度以在该系统中」产生不同偏移的数量。如果该PSC长度不能由该偏移长度均匀地除尽，那么其中一个偏移会较长或较短。因此，节点B2的PSC28序列为{C26...C831，C0，C1，C2...C25}。因此，由于其相关峰值会连续地出现，所以来自不同节点B的PSC序列可轻易区分。如公式1所示，存在足够的时间(或码片)用于32个小区(N＝32)的分离：
码片分离＝(PSC码片长度)/N           公式1
在本范例中，如果PSC长度为832个码片，小区的数量为32，便会导致26个码片的分离。该UE试图通过在滑动的832个码片段上执行周期性相关而侦测该PSC。每5毫秒可出现一次PSC，其会将何处找到该DwPTS的不确定性减少至N＝32种可能性。使用本发明的此项具体实施例，保留由先前技术系统目前指定的DwPTS，而目前在该DwPTS中的N＝32DL同步序列则充当次要同步码(SSC)。
参考图7，执行节点B1的相关性，并使用832个码片的滑动窗口以执行节点B2的相关性。在图5的范例中，通过一「时间偏移」分离该类节点B，而其相关的发生间隔则为26个码片。当然，额外的节点B在时域中的分离方式可与图5的节点B1及2相同。该PSC具有10 x log(832/64)＝11.1dB展频增益，其高于简单的DL同步序列，由于其长度，交叉相关问题比目前较短的DL同步序列较不容易出现。
因为必须执行该PSC的周期性(即绕回)相关，因此该PSC最好是设计以很好地周期性相关。
熟悉技术人士应明白，虽然本文中将参数N及M特别设置为特定的值，但亦可根据特定应用所需予以修改。例如，虽然N＝16足以分离相邻的节点B，但亦可根据所需将该值变大或变小。
使用本发明，PSC的完全相关会导致每个5毫秒时段执行6400 x 832+32 x 32 x 64＝5,324,800+65,535＝5,390,335次操作，其比目前执行的每个5毫秒时段13,107,200次操作少2.5倍。如果允许较不复杂的PSC，如阶层式码，其可进一步减少16至32倍的复杂性，根据本发明的小区搜寻方法及系统的整体复杂性可减少至每个5毫秒时段执行171,000至350,000次操作。
参考图8，其为根据本发明的第二项具体实施例的子帧50。该子帧50包含一P-CCPCH 52、一DwPTS 54、一GP 56、一UpPTS 58以及多个数据时隙60a至60n。此项具体实施例的子帧50包含一DwPTS 54，其已修改为包含该PSC 62。如图4所示，除了此种情况下的PSC可以较短(即只有64个码片)，该PSC 62以相同的方式包含于DwPTS 54中。然后一UE会接收该PSC 62及该DwPTS 54的DL同步序列(如该SSC)。因为只有64个码片可提供给此项具体实施例的DwPTS 54中的PSC 62，所以此项具体实施例比较无效率。
虽然已根据较佳具体实施例对本发明进行了说明，但是应明了，熟悉技术人士可进行其它修改，而不致脱离权利要求中所说明的本发明的范畴。

Claims (9)

1.一种在包括多个节点B及一用户设备UE的一分时双工TDD无线通信系统中用于小区搜寻的方法，该方法包括：
每一所述节点B在多个时隙其中之一发射一主要同步码PSC，该主要同步码PSC为具有一不同的码偏移的一共同主要同步码PSC的一周期偏移版本；
每一所述节点B发射多个次要同步码SSC其中一个次要同步码；
一用户设备UE侦测该主要同步码PSC；及
该用户设备UE侦测基于所侦测的主要同步码PSC所发射的次要同步码SSC，由此该用户设备UE决定基于所侦测的次要同步码SSC决定多个扰码群组中的其中一个扰码群组。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在一主要共同控制物理信道P-CCPCH中平行发送该主要同步码PSC，并在一下行链路引导时隙DwPTS中发送该次要同步码SSC。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该在一下行链路引导时隙DwPTS中平行发送该主要同步码PSC及该次要同步码SSC。
4.一种在一分时双工TDD无线通信系统中用于支持一用户设备UE的小区搜寻的节点B，该分时双工无线通信系统包括多个节点B及该用户设备UE，该节点B包括：
一产生器用于产生一主要同步码PSC序列及多个次要同步码SSC序列其中一个次要同步码，该主要同步码PSC为具有一不同的码偏移的一共同主要同步码PSC的一周期偏移版本；
一时隙控制器，其将该主要同步码PSC及该次要同步码SSC放入适当的时隙中；以及
一发射器，其用以同时在多个时隙中的其中一个时隙发射该主要同步码PSC及该次要同步码SSC。
5.如权利要求4所述的节点B，其特征在于，该时隙控制器将该主要同步码PSC平行放入一主要共同控制物理信道P-CCPCH中，及将该次要同步码SSC放入一下行链路引导时隙DwPTS中。
6.如权利要求4所述的节点B，其特征在于，在一下行链路引导时隙DwPTS中平行发送该主要同步码PSC及该次要同步码SSC。
7.一种在一分时双工TDD无线通信系统中用于小区搜寻的用户设备UE，该分时双工无线通信系统包括多个节点B及该用户设备UE，该用户设备UE包括：
一数据流侦测器，用以接收由该节点B发射的一数据流，该数据流包含一主要同步码PSC及一次要同步码SSC，该主要同步码PSC为具有一不同的码偏移的一共同主要同步码PSC的一周期偏移版本，及该节点B发送所述次要同步码SSC其中一次要同步码；以及
一数据恢复装置，其用于由所接收的数据流侦测一主要同步码PSC及侦测基于所侦测的主要同步码PSC的所发送的次要同步码SSC，由此该用户设备UE决定基于所侦测的次要同步码SSC的多个扰码群组其中一个扰码群组。
8.如权利要求7所述的用户设备，其特征在于，在一主要共同控制物理信道P-CCPCH中平行发送，并在一下行链路引导时隙DwPTS中发送该次要同步码SSC。
9.如权利要求7所述的用户设备，其特征在于，在一下行链路引导时隙DwPTS中平行发送该主要同步码PSC和该次要同步码SSC。
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