CN101048995B - 在采用正交频分多址方案的无线通信系统中获得同步的方法 - Google Patents

Abstract

公开一种在OFDMA无线通信系统中检测初始工作模式的方法，该方法包括从BS接收具有特定图案的参考信号，以及根据接收到的参考信号检测初始工作模式。

Description

在采用正交频分多址方案的无线通信系统中获得同步的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在无线通信系统中检测工作模式的方法，具体涉及一种在采用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统中检测初始工作模式的方法。

背景技术

一般而言，无线通信系统是支持无线通信服务的系统，包括基站(BS)和移动台(MS)。BS和MS通过使用传输帧彼此通信。为了发送和接收传输帧，BS和MS必须获得相互同步。为了获得相互同步，BS向MS发送同步信号以使MS能与从BS发送的帧的开始同步。然后，MS接收从BS发送的同步信号来确认BS的帧定时，并且根据确认的帧定时对接收的帧解码。通常使用在BS与MS之间通信的特定前导序列，作为同步信号。

在采用正交频分复用(OFDM)方案或OFDMA方案的无线通信系统(即，OFDM无线通信系统或OFDMA无线通信系统)中，必须使用具有小的峰均功率比(PAPR)的前导序列。

OFDM或OFDMA无线通信系统的前导序列之所以必须具有小的PAPR，是由于以下原因。

首先，OFDM无线通信系统是多载波通信系统，其中通过使用多个子载波或者包括至少一个子载波的子信道来高速发送/接收数据。各个子载波之间的正交性很重要。由于这个缘故，相位被设置成使得子载波具有相互正交性。然而，当在子载波上的信号发送/接收期间相位被改变时，信号可能在子载波之间重叠。在这种情况下，由于相位改变而重叠的信号的幅度变得与OFDM无线通信系统中提供的放大器的线性区间失去同步，因此不可能正常地发送/接收信号。由于这个原因，OFDM无线通信系统使用具有最小PAPR的前导序列。

此外，OFDM无线通信系统通过在时间上复用一帧来向许多用户，即，许多MS发送数据。在OFDM无线通信系统中，在从帧的起点开始的一定时间段内，也发送指示帧开始的帧前导。此外，由于向各个用户发送的数据可能在一帧内不规则地发送，因此在各个数据前面存在指示数据的开始的突发串前导。因此，MS必须接收数据前导以便确定数据传输的起点。即，MS要求相对于数据传输的起点同步，以便接收数据。为此，MS在接收信号之前必须通过捕获在所有系统中普遍使用的前导序列来调节同步。

图1是示出采用普通OFDMA方案的无线通信系统的下行链路帧结构的图。

参照图1，下行链路帧包括前导部分102、包括帧控制头(FCH)、DL-MAP和UL-MAP的部分104、以及数据传输部分106、108、110、112。

通过前导部分102发送用于获得BS与MS之间的相互同步的同步信号，即，前导序列。在FCH和DL/UL-MAP部分104中，FCH包括DL/UL-MAP的位置和关于随后下行链路帧周期中数据传输的子信道配置方法、以及信道编码方法等的信息。因此，MS在解码FCH之前无法获得关于随后发送的符号的信息。此外，DL/UL部分包括广播控制信息。

通过示例的方式示出的数据传输部分106、108、110、112可以被分成子信道部分使用(PUSC)区域106、子信道全部使用(FUSC)区域108、可选的FUSC区域110、以及自适应调制和编码(AMC)区域112。可以通过时分来在同一帧上将各个数据传输部分106、108、110、112彼此区分开来。

下面是关于各个数据传输部分的简要论述。

首先，将描述PUSC区域。PUSC区域是其中使用PUSC方案配置子信道的数据突发串部分。换而言之，PUSC方案是这样的子信道配置方案，其中所有子信道中仅有部分子信道被逐扇区分配和使用，并且频率重用率大于1。因此，通过将彼此不同的PUSC子信道分配给两个相邻小区的扇区，可以避免各扇区之间的相互干扰。

第二，将描述FUSC区域。FUSC区域是其中使用FUSC方案配置子信道的数据突发串部分。换而言之，FUSC方案是这样的子信道配置方案，其中所有的子信道被分配给所有小区的所有扇区并在其中使用，并且频率重用率是1。在FUSC方案中，可以在所有扇区中使用所有子信道，但是构成子信道的子载波在扇区之间被不同地设置，以便最小化扇区之间的子信道干扰。即，FUSC子信道被设计成使得构成子信道的子载波之间的相碰概率最小。

第三，将描述可选的FUSC区域。与FUSC区域类似，可选的FUSC区域使用FUSC方案，但是配置子载波的数学等式与FUSC区域的不同。最后，将描述AMC区域。AMC区域采用这样的方案，其中整个频带被划分成各特定频带，并且各特定频带被自适应地分配给MS，同时根据所划分的频带应用不同的调制和编码方法。

子载波编码方法包括下面四种方案：卷积编码(CC)方案、卷积Turbo编码(CTC)方案、分组Turbo编码(BTC)方案和零尾(Zero Tail)卷积编码(ZTCC)方案。

如上所述，为了发送数据，要求通过利用前导调节BS与MS之间的同步，并且解码FCH和DL/UL-MAP部分。作为示例，在IEEE(电气和电子工程师协会)802.16通信系统中，规定首先调节BS与MS之间的同步，解码FCH和DL/UL-MAP，然后选择上述数据传输的工作模式中的特定一个来进行数据传输。根据当前的IEEE 802.16标准，应当采用PUSC方案作为在初始操作模式确定中使用的子信道化方法，并且应当使用CC方案作为子信道编码方法，这是先决条件。

然而，对选择初始工作模式施加限制，即，如上所述限制于使用特定方案，这在系统设计和管理中已经成为了低效因素。这是因为，可能出现运营商或开发者无法使用被规定为特定系统的必要条件的子信道化和子信道编码方法来进行初始操作模式确定的情况。在这种情况下，存在的问题是，上述对初始工作模式的限制最终导致当前无线接入通信系统中不必要的资源浪费。

发明内容

在无线通信系统中有必要不将初始工作模式限制到特定工作模式。因此，由于上述限制，需要设计用于确定和检测初始工作模式的前导，其在系统开发和管理中提供有效信道估计和同步捕获。

因此，已经开发本发明来解决在现有技术中存在的至少上述问题，并且本发明的目的是提供一种在OFDMA无线通信系统中选择性地确定和检测初始工作模式的方法。

为了实现这个目的，根据本发明的第一方面，提供一种用于在OFDMA无线通信系统中检测初始工作模式的方法，该方法包括：从BS接收具有特定图案的参考信号；以及根据接收到的参考信号检测初始工作模式。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供一种用于在OFDMA无线通信系统中选择性地确定和检测初始工作模式的方法，该方法包括：产生与预定初始工作模式相对应的参考信号和在1024的快速傅里叶变换(FFT)大小的情况下，从BS接收具有下面表1所示的特定图案的参考信号；

表1

以及根据接收到的参考信号检测初始工作模式。

为了实现上述目的，根据本发明的第三方面，提供一种用于在OFDMA无线通信系统中选择性地确定和检测初始工作模式的方法，该方法包括：产生与预定初始工作模式相对应的参考信号，和在512的FFT大小的情况下，从BS接收具有下面表2所示的特定图案的参考信号；

表2

以及根据接收到的参考信号检测初始工作模式。

为了实现上述目的，根据本发明的第四方面，提供一种用于在OFDMA无线通信系统中选择性地确定和检测初始工作模式的方法，该方法包括：产生与预定初始工作模式相对应的参考信号和在128的FFT大小的情况下，从BS接收具有下面表3所示的特定图案的参考信号；

表3

以及根据接收到的参考信号检测初始工作模式。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将更加清楚，其中：

图1是示出采用普通OFDMA方案的无线通信系统的下行链路帧结构的图；

图2是示出根据本发明优选实施例的OFDMA无线通信系统的下行链路帧结构的图；以及

图3是示出在根据本发明优选实施例的OFDMA无线通信系统中，MS根据初始工作模式检测执行的数据解码和传输过程的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的优选实施例。应当注意，相同的组件用相同的附图标记表示，尽管它们是在不同附图中示出的。此外，在下面的描述中，当对并入这里的公知功能和配置的详细描述可能会使本发明的主题模糊时，将省略该描述。

本发明提出一种在正交频分多址(OFDMA)无线通信系统中有选择地确定和检测基站(BS)与移动台(MS)之间的初始工作模式的方法。本发明提出在下行链路帧结构中的前导部分的新前导。可以将对应于每个新提出的前导的工作模式确定为初始工作模式。这里，初始工作模式表示将在MS获得与BS的同步之后在下行链路帧周期期间使用的数据传输方案或子信道编码方案。例如，接收到第一前导的MS可以工作在PUSC方案的初始工作模式中，而接收到第二前导的MS可以工作在FUSC方案的初始工作模式中。此外，接收到第三前导的MS可以工作在可选FUSC方案的初始工作模式中，而接收到第四前导的MS可以工作在AMC方案的初始工作模式中。

通过本发明中新提出的前导，可以确定和检测包括数据传输方案的初始工作模式，可以确定和检测包括信道编码方案的初始工作模式，并且可以确定和检测包括数据传输方案和信道编码方案这两者的初始工作模式。例如，当在初始工作模式中存在4个数据传输模式和4个信道编码器时，数据传输模式和信道编码器的可能的组合数是16。因此，通过生成第一前导到第十六前导并且使用它们作为下行链路帧的前导，可以在BS与MS之间根据系统要求执行数据传输模式确定和信道编码。

图2是示出根据本发明优选实施例的OFDMA无线通信系统的下行链路帧结构的示意图。

参照图2，下行链路帧结构几乎与图1所示的普通下行链路帧结构相同。然而，根据本发明的下行链路帧结构与普通下行链路帧结构的不同之处在于：前导部分202中包括的前导与现有的前导不同，并且FCH和DL/UL-MAP部分204通过使用根据本发明的前导来检测信息。即，尽管现有的前导用于同步获得、偏移估计和信道估计，但本发明中新提出的前导不仅用于同步获得、偏移估计和信道估计，而且还允许有选择地确定和检测数据传输方案或信道编码方案。因此，如果BS在前导部分中包括特定前导图案并且向MS发送包括该特定前导图案的下行链路帧，则MS选择与所发送的特定前导图案相对应的数据传输模式之一或者信道编码模式之一。

将参照表4到表7描述根据本发明新提出的前导。

在进行描述之前，应当注意，表2和表7中所示的前导是基于存在4个初始工作模式这一假设而设计的，并且按照各个初始工作模式表示不同的前导。使用根据各个初始工作模式确定的前导序列，将初始工作模式彼此区分开来。另一方面，也可以对于一个前导序列以循环移位方案生成不同的前导序列，来将各个初始工作模式彼此区分开来。将通过表4到表7描述根据各个初始工作模式设置的不同前导序列。为了方便说明起见，将给出对用于确定数据传输方案(不包括子信道编码方案)的初始工作模式的描述。

表4表示根据快速傅里叶变换(下面称为‘FFT’)大小的序列长度。

表4

FFT大小	1024	512	128
				序列长度	432	216	54

表5表示根据表4中FFT大小的4个不同的前导序列和各个前导序列的PAPR。

表5

表6表示在使用具有与表4和表5所示的前导序列长度不同的长度的前导序列的情况下的前导序列长度。

表6

FFT大小	1024	512	128
				序列长度	425	213	53

表7表示根据表6中的FFT大小的4个不同前导序列和各个前导序列的PAPR。

表7

如果表4到表7中所示的前导序列是用于确定初始工作模式的数据传输方案的前导序列，那么数据传输方案只需要与各个前导序列一一对应。例如，表示PUSC方案的初始工作模式对应于序列号0，表示FUSC方案的初始工作模式对应于序列号1，表示可选FUSC方案的初始工作模式对应于序列号2，而表示AMC方案的初始工作模式对应于序列号3。如果MS检测到对应于特定序列号的前导序列，则它相应地确定初始工作模式。

在上面描述中，根据各个初始工作模式生成不同的前导序列，以便将初始工作模式彼此区分开来。下面将给出对这样的方案的描述，其中生成一个参考前导序列、通过对其反快速傅里叶变换(IFFT)处理并在时域中循环移位来生成其他前导序列。

对应于FFT大小和序列长度预设和生成参考前导序列，并且根据初始工作模式，通过对所生成的参考前导序列不同地循环移位来生成其他前导序列。通过这种方式，生成根据各个初始工作模式的前导序列。假设所生成的前导序列是用于将初始工作模式的数据传输模式(即，PUSC、FUSC、可选FUSC和AMC方案的数据传输模式)彼此区分开来的前导序列。然后，可以使用所生成的参考前导序列作为表示PUSC方案的第一前导序列。另外，可以使用通过将第一前导序列在时域中循环移位FFT大小的1/4生成的前导序列，作为表示FUSC方案的第二前导序列。类似地，可以使用通过将第一前导序列在时域中循环移位FFT大小的2/4生成的前导序列，作为表示可选FUSC方案的第三前导序列。以同样的方式，可以使用通过将第一前导序列在时域中循环移位FFT大小的3/4生成的前导序列，作为表示AMC方案的第四前导序列。

与此形成对比的是，不能够有选择地确定初始工作模式的无线通信系统只能预先确定一个对应于FFT大小和序列长度的前导序列，并且使用它作为下行链路帧的前导。

MS检测特定前导序列的方法可以采用时域中或频域中的自相关技术。

图3是示出在根据本发明优选实施例的OFDMA无线通信系统中，MS根据初始工作模式检测执行的数据解码和传输过程的流程图。

参照图3，在步骤302中，MS从BS接收对应于表5或表7中特定前导序列号的前导，然后前进到步骤304。在步骤304中，MS通过使用接收到的特定前导来检测初始工作模式，然后前进到步骤306。在步骤306中，MS根据检测的初始工作模式解调和解码FCH，来提取相关信息，然后前进到步骤308。在步骤308中，MS提取分配给DL/UL-MAP的广播信息和数据帧相关信息，然后前进到步骤310。在步骤310中，MS解码在下行链路帧周期内接收的下行链路数据，或者在上行链路帧周期内向BS发送数据。

如上所述，本发明提出新的前导序列，允许有选择地确定初始工作模式，从而MS可以根据前导序列的检测，有选择地确定初始工作模式。因此，本发明的前导序列可以应用于不是固定地工作、而是灵活地工作在初始工作模式中的系统。

尽管参照其特定优选实施例示出和描述了本发明，但本领域技术人员将理解，可以做出形式和细节的各种改变，而不背离权利要求书所限定的本发明宗旨和范围。

Claims (9)

1.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中获得同步的方法，该方法包括步骤：

在发射机中生成用于获得与接收机的同步的第一序列，来将其发送到接收机；以及

在接收机中接收该第一序列，以通过使用该第一序列和第二序列来获得与发射机的同步，

其中，在接收机具有1024的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列和第二序列中的每一个由下表中所示的序列表示：

  473A0B21CE9537F3A0B20316AC873A0B21CE95378C5F4DFCE9537F3A0B21CE9537F3A0B20316AC80C5F4DE316AC873A0B20316AC800

2.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中获得同步的方法，该方法包括步骤：

在发射机中生成用于获得与接收机的同步的第一序列，来将其发送到接收机；以及

在接收机中接收该第一序列，以通过使用该第一序列和第二序列来获得与发射机的同步，

在接收机具有512的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列和第二序列中的每一个由下表中所示的序列表示：

  5642862D90FE75642862A6F018B642862D90FE749BD79D590FE740

3.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中获得同步的方法，该方法包括步骤：

在发射机中生成用于获得与接收机的同步的第一序列，来将其发送到接收机；以及

在接收机中接收该第一序列，以通过使用该第一序列和第二序列来获得与发射机的同步，

其中，在接收机具有128的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列和第二序列中的每一个由下表中所示的序列表示：

  590A18B643F9D0

4.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中操作发射机以便获得同步的方法，该方法包括步骤：

在发射机中生成用于获得与接收机的同步的第一序列，来将其发送到接收机，

其中，在接收机具有1024的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列由下表中所示的序列表示：

  473A0B21CE9537F3A0B20316AC873A0B21CE95378C5F4DFCE9537F3A0B21CE9537F3A0B20316AC80C5F4DE316AC873A0B20316AC800

5.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中操作发射机以便获得同步的方法，该方法包括步骤：

在发射机中生成用于获得与接收机的同步的第一序列，来将其发送到接收机，

其中，在接收机具有512的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列由下表中所示的序列表示：

  5642862D90FE75642862A6F018B642862D90FE749BD79D590FE740

6.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中操作发射机以便获得同步的方法，该方法包括步骤：

在发射机中生成用于获得与接收机的同步的第一序列，来将其发送到接收机，

其中，在接收机具有128的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列由下表中所示的序列表示：

  590A18B643F9D0

7.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中操作接收机以便获得同步的方法，该方法包括步骤：

从发射机接收第一序列；以及

通过使用该第一序列和第二序列来获得与发射机的同步，

其中，在接收机具有1024的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列和第二序列中的每一个由下表中所示的序列表示：

  473A0B21CE9537F3A0B20316AC873A0B21CE95378C5F4DFCE9537F3A0B21CE9537F3A0B20316AC80C5F4DE316AC873A0B20316AC800

8.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中操作接收机以便获得同步的方法，该方法包括步骤：

从发射机接收第一序列；以及

通过使用该第一序列和第二序列来获得与发射机的同步，

其中，在接收机具有512的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列和第二序列中的每一个由下表中所示的序列表示：

  5642862D90FE75642862A6F018B642862D90FE749BD79D590FE740

9.一种用于在正交频分多址OFDMA无线通信系统中操作接收机以便获得同步的方法，该方法包括步骤：

从发射机接收第一序列；以及

通过使用该第一序列和第二序列来获得与发射机的同步，

其中，在接收机具有128的快速傅立叶变换FFT大小的情况下，第一序列和第二序列中的每一个由下表中所示的序列表示：

  590A18B643F9D0

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