CN101099361B - 在ofdm移动通信系统内实现时间同步的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于获取时间同步的方法及其支持方法。本发明适于，在接收端使其时间同步调谐到发射端的时间同步，或者测量OFDM或者OFDMA无线通信系统内的信号强度的情况下，通过解决读取以均匀间隔插入的当前前同步信号存在的占用时间问题，接收端与位于先前级的发射端同步。在OFDM(正交频分复用)或者OFDMA(正交频分多址)无线通信系统中，本发明包括步骤：利用至少一个子载波调制多个基准信号，以在接收端实现时间同步；以及在至少一个码元时间期间，将利用至少一个子载波调制的至少一个基准信号连续发送到接收端。

Description

在OFDM移动通信系统内实现时间同步的方法
技术领域
本发明涉及一种OFDM(正交频分复用)或者OFDMA(正交频分多址)无线通信系统，更具体地说，本发明涉及一种获取时间同步的方法及其支持方法。尽管本发明可以应用于非常宽的应用范围，但是它尤其适合，在接收端使其时间同步调谐到发射端的时间同步，或者测量OFDM或者OFDMA无线通信系统内的信号强度的情况下，通过解决读取以均匀间隔插入的当前前同步信号存在的占用时间问题，而使得接收端与位于先前级的发射端同步。
背景技术
最近，对适合在有线/无线信道内进行快速数据传送的OFDM(A)系统进行研究和开发付出了许多努力。在OFDM(A)系统中，利用互相正交的多个载波提高频率使用率。在发射端/接收端调制/解调多个载波的过程产生与执行IDF(离散傅立叶反变换)/DFT(离散傅里叶变换)相同的结果，从而利用IFFT(快速傅立叶反变换)/FFT(快速傅里叶变换)快速实现。
PFDM的原理是，利用以将快速数据流划分为多个慢速数据流，且同时通过多个子载波发送慢速数据流，以提高码元持续时间的方式散布的多径延迟，在时域内减小相对分散。因此，以传输码元为单位执行根据OFDM系统的数据传输。
由于利用DFT(离散傅里叶变换)可以对所有子载波集中处理OFDM系统中的调制/解调，所以不需要对每个单独子载波设计调制器/解调器。
图1是OFDM调制器/解调器的原理图。
参考图1，将串行输入的数据流转换为其数量等于子载波数量的并行数据流，然后，利用离散傅立叶反变换，变换每个并行数据流。此外，利用IFFT(快速傅立叶反变换)进行快速数据处理。再将经历了离散傅立叶反变换的数据转换为串行数据，然后，通过进行频率转换发送该串行数据。并且，接收端接收相应信号，且然后以相反过程解调收到的信号。
利用周期性插入数据帧内的前同步信号的方式，现有技术的OFDM无线通信系统使基站的时间同步和频率同步调谐到用户设备的时间同步和频率同步。
图2是根据现有技术的OFDMA无线通信系统中的数据帧的示意图，其中水平轴对应于码元单位的时间轴，而垂直轴对应于子信道单位的频率轴。此外，子信道指多个子载波的子载波束。
参考图2，对要调制的前同步信号分配所有子载波。并且，以均匀间隔插入该前同步信号，以作为所有时间的基准点。由于通过以该前同步信号作为基准插入在基准与用户设备之间发送/接收的所有信号，所以对于互相的数据通信，获取该前同步信号是最基本和最重要的工作。例如，如果用户设备尝试使其时间同步调谐到基站的时间同步的瞬时对应于图1所示的第(k+13)个码元，则直到第(k+30)码元，用户设备不能使其时间同步调谐到基站的时间同步。用户设备在第(k+30)码元获取前同步信号，然后，调谐其时间同步。由于一次尝试通常不能满意地调谐时间同步，所以该用户设备等待下一个前同步信号，以更精确调谐时间同步，然后，重复该处理过程，直到满足规定条件。
然而，由于以均匀间隔插入该前同步信号，所以在读取前同步信号之前，用户设备花费长时间调谐时间同步。由于通过一次获取前同步信号难以调谐时间同步，所以需要多次重复相应处理过程。因此，获取该前同步信号花费大量时间。此外，如果调谐时间同步花费大量时间，则使通信准备被延迟，而且浪费了用户设备的功耗，延长了在引起切换中连接到邻近目标基站的连接延迟，以致降低了通信质量。
发明内容
因此，本发明涉及一种获取时间同步的方法及其支持方法，它们基本上克服了因为现有技术的局限性和缺陷而存在的一个或者多个问题。
本发明的目的是提供一种获取时间同步的方法及其支持方法，利用该方法，可以缩短在发射端与接收端调谐时间同步所需的时间，而且利用该方法，以减少在获取前同步信号之前执行的不必要码元搜索的方式可以减少用户设备的功率消耗。
在下面的描述中将在某种程度上对本发明的其他特征和优点进行说明，而且在某种程度上，根据下面的内容，本发明的其他特征和优点显而易见，或者通过实施本发明，可以得知本发明的其他特征和优点。利用本发明的书面说明及其权利要求和附图特别指出的结构，可以实现和达到本发明的目的和其他优点。
为了实现本发明的这些目的和其他优点，而且根据本发明用途，正如在此所实现和广泛描述的那样，在OFDM(正交频分复用)或者OFDMA(正交频分多址)无线通信系统中，根据本发明时间同步获取支持方法包括步骤：利用全部子载波的一部分调制多个基准信号以在接收端获取时间同步，其中该多个基准信号的每一个包括承载相应基准信号的码元的位置信息，该码元的位置信息是从基准时间起的绝对累计码元时间信息，作为表示相应码元对应于传输帧上的哪个顺序码元的信息；以及在至少一个码元时间期间将利用全部子载波的一部分调制的至少一个基准信号连续发送到接收端。
为了进一步实现本发明的这些目的和其他优点，而且根据本发明用途，在OFDM(正交频分复用)或者OFDMA(正交频分多址)无线通信系统中，时间同步获取支持方法包括步骤：利用全部子载波调制前同步信号，和将该调制的前同步信号发送到接收端；利用全部子载波的一部分调制多个基准信号以在接收端获取时间同步，其中该多个基准信号的每一个包括承载相应基准信号的码元的位置信息，该码元的位置信息是从基准时间起的绝对累计码元时间信息，作为表示相应码元对应于传输帧上的哪个顺序码元的信息；以及在没有对其分配前同步信号的至少一个码元时间期间将利用全部子载波的一部分调制的多个基准信号连续发送到接收端。
为了进一步实现本发明的这些目的和其他优点，而且根据本发明用途，在OFDM(正交频分复用)或者OFDMA(正交频分多址)无线通信系统中，一种时间同步获取方法包括步骤：在至少一个码元时间期间从发射端连续接收利用全部子载波的一部分调制的多个基准信号，其中该多个基准信号的每一个包括承载相应基准信号的码元的位置信息，该码元的位置信息是从基准时间起的绝对累计码元时间信息，作为表示相应码元对应于传输帧上的哪个顺序码元的信息；以及根据至少一个基准信号与发射端实现时间同步。
显然，上面对本发明所做的一般说明和下面对本发明所做的详细说明是典型性的和说明性的，而且它们意在进一步解释所要求的本发明。
附图说明
所包括的附图有助于进一步理解本发明，而且附图引入本说明书、构成本说明书的一部分，它示出本发明实施例，而且它与说明一起用于解释本发明原理。
附图中：
图1是OFDM调制器/解调器的原理图；
图2是根据现有技术的OFDMA无线通信系统中的数据帧的示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的OFDMA无线通信系统中的数据帧的示意图；
图4是根据本发明的另一个实施例的OFDMA无线通信系统中的数据帧的示意图；
图5是根据本发明的又一个实施例的OFDMA无线通信系统中的数据帧的示意图；
图6A和图6B是根据本发明包括基准信号的码元时间配置的典型示意图；以及
图7是根据本发明的分配基准信号的例子的示意图。
具体实施方式
现在，将详细说明本发明的优选实施例，附图示出其例子。
首先，下面将参考附图说明根据本发明优选实施例可应用于OFDM或者OFDMA无线通信系统的时间同步获取方法。
图3是根据本发明的一个实施例的OFDMA无线通信系统中的数据帧的示意图。特别是，图3示出根据OFDMA调制，利用IFFT变换数据流的数据帧的配置，其中水平轴对应于码元单位的时间轴，而垂直轴对应于子信道单位的子载波轴。
参考图3，FCH(帧控制报头)是报头。DL-AMP是包括关于以下行链路传送数据(DL短脉冲串)的调制方法等的信息的消息。UL-MAP是包括关于要以上行链路传送数据(UL短脉冲串)的信息的消息。TTG(发送/接收过渡时隙)是从下行链路数据发送转变为上行链路数据发送的时隙。此外，RTG(接收/发送时隙)是从上行链路数据发送转变为下行链路数据发送的时隙。
图3所示本发明一个优选实施例的特征在于，OFDMA系统可用的子信道(在图3中，属于(s+L)-1和(s+1)子信道的子载波)部分用于分配新基准信号。该基准信号包括用于表示相应码元对应于传输帧内的哪个顺序码元的信息。尽管以在其间留下均匀间隔的方式插入现有技术的OFDMA系统的前同步信号，但是在本发明的优选实施例中，在下行链路的预定时间内，对于几个码元时间(第(k+1)码元至第(k+15)码元)插入新基准信号。
在这种情况下，在至少一个码元时间期间，可以以通过至少一个子载波承载的方式传送该基准信号。
假定在下行链路数据帧中不包括前同步信号的码元数是“NDLS”，则可以利用满足“NDLS≤2M”的最小比特M表示相应码元的索引。可以利用M个子载波表示M个比特。如果将“R”定义为编码率，或者重复计数，则可以对该基准信号分配R*M个子载波。存在一个基准信号(即使可以重复承载该基准信号，也意味着仅重复一个基准信号)。利用邻近子载波或者分散的子载波可以传送该基准信号。
因此，利用表示码元序列0-NDLS的索引构成该基准信号，由此根据前同步信号得知预定码元对应于哪个顺序码元。在这种情况下，表示码元号的任意排列(permuutaion)可以用作索引。例如，可以原样使用数字0-NDLS，也可以使用PN代码等。
利用预定级数确定该基准信号，以表示整个时间内的码元时间。例如，可以将序列1，2，3，...赋予前同步信号后面的码元。
为了使用户设备与基站同步，利用作为OFDM码元的主要特征的循环前缀将同步调谐下行链路中的随机码元。循环前缀指将空信号或者相应码元的后部的一部分附加到位于相应码元前面的一个码元上。
优选地，事先在基站与用户设备之间确定基准信号在子信道轴上的位置。如果在时间同步码元读取其内插入了基准信号的子信道，则根据特定基准点，可以得知相应码元对应于哪个顺序码元，因为该子信道包括表示相应码元对应于传输帧内的哪个顺序码元的信息。因此，可以调谐时间同步。为了实现更精确的时间同步，优选地将码元同步获取过程重复几次。
图4是根据本发明的另一个实施例的OFDMA无线通信系统中的数据帧的示意图。如图3所示，可以对邻近子信道分配该基准信号。作为选择地，如图4所示，可以划分该基准信号，以分别插入互相远离的子信道。此外，可以对该基准信号分配多个子信道。
图5是根据本发明的又一个实施例的OFDMA无线通信系统中的数据帧的示意图。
参考图5，如果因为某些原因，即，一个基站支持多个扇区的原因，整个频带被划分使用，则可以将该基准信号分别插入各划分的频带。在这样做时，在每个划分频带中，插入位置可以不同。根据码元数轴或者子信道轴，可以改变该基准信号的插入位置，而且它在每帧内也不同。
该基准信号应该含有表示码元位置的信息。如图6A所示，该信息表示从随机基准时间开始的绝对累计码元时间。如图6B所示，该信息可以表示每帧的单独码元时间。
图7是根据本发明分配基准信号的基本实现过程的示意图。
参考图7，在具有20MHz信道带宽和5ms帧段的环境下，将2,048个子载波中用于基准信号的子载波编组为36个6子载波组，以被分配为141-146、147-152、153-158、1890-1895、1896-1901以及1902-1907。利用每组的6个子载波，该基准信号可以使用BPSK调制，而且顺序表示二进制000000-111111。因此，所有组重复使用该值。
工业应用
因此，可以应用于OFDM或者OFDMA无线通信系统的本发明保证下面的效果或者优点。
首先，可以缩短用户设备与基站之间实现时间同步所需的时间。
其次，通过在获取前同步信号之前缩短不必要码元搜索时间，可以减少用户设备的功率消耗。
再次，缩短了实现时间同步以及获取进行诸如引起切换等工作所需邻近基站的参数所需的时间。
最后，由于将新基准信号插入现有系统中不使用的保护频带等，所以可以防止现有系统的配置和形式受到影响。
尽管在此参考本发明的优选实施例对本发明进行了描述和说明，在不脱离本发明实质范围的情况下，对本发明进行各种修改和变更，对于本技术领域内的技术人员是显而易见的。因此，本发明意在包括落入所附权利要求及其等同的实质范围内的本发明的各种修改和变更。

Claims (13)

1.一种在OFDM(正交频分复用)或者OFDMA(正交频分多址)无线通信系统中支持时间同步获取的方法，该方法包括步骤：
利用全部子载波的一部分调制多个基准信号以在接收端获取时间同步，其中该多个基准信号的每一个包括承载相应基准信号的码元的位置信息，该码元的位置信息是从基准时间起的绝对累计码元时间信息，作为表示相应码元对应于传输帧上的哪个顺序码元的信息；以及
在至少一个码元时间期间将利用全部子载波的一部分调制的至少一个基准信号连续发送到接收端。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果利用多个子载波调制基准信号，则该多个子载波彼此相邻。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，如果利用多个子载波调制基准信号，则该多个子载波互相分离。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，事先在接收端与发射端之间定义对基准信号分配的全部子载波的一部分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，如果发射端划分发送频带供使用，则将该基准信号插入每个划分的频带中。
6.一种在OFDM(正交频分复用)或者OFDMA(正交频分多址)无线通信系统中支持时间同步获取的方法，该方法包括步骤：
利用全部子载波调制前同步信号，并将该调制的前同步信号发送到接收端；
利用全部子载波的一部分调制多个基准信号以在接收端获取时间同步，其中该多个基准信号的每一个包括承载相应基准信号的码元的位置信息，该码元的位置信息是从基准时间起的绝对累计码元时间信息，作为表示相应码元对应于传输帧上的哪个顺序码元的信息；以及
在没有对其分配前同步信号的至少一个码元时间期间，将利用全部子载波的一部分调制的多个基准信号连续发送到接收端。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果利用多个子载波调制基准信号，则该多个子载波互相相邻。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，如果利用多个子载波调制基准信号，则该多个子载波互相分离。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，事先在接收端与发射端之间定义对多个基准信号分配的全部子载波的一部分。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，如果发射端划分发送频带供使用，则将多个基准信号单独插入每个划分的频带中。
11.一种在OFDM(正交频分复用)或者OFDMA(正交频分多址)无线通信系统中获取时间同步的方法，该方法包括步骤：
在至少一个码元时间期间，从发射端连续接收利用全部子载波的一部分调制的至少一个基准信号，其中该至少一个基准信号包括承载相应基准信号的码元的位置信息，该码元的位置信息是从基准时间起的绝对累计码元时间信息，作为表示相应码元对应于传输帧上的哪个顺序码元的信息；以及
根据该至少一个基准信号与发射端实现时间同步。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，事先在接收端与发射端之间定义对至少一个基准信号分配的全部子载波的一部分。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，如果发射端划分发送频带供使用，则将基准信号插入每个划分的频带中。
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