一种用于不连续频段的混合无线通信系统的小区搜索方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统技术领域,特别涉及一种用于不连续频段的混合无线通信系统的小区搜索方法。
背景技术
随着无线通信技术向更大带宽的方向发展,可用于无线通信系统的超大带宽越来越难以找到。目前无线通信系统的带宽已经达到20MHz左右,如果采用FDD(Frequency Division Duplex,以下简称FDD)方式和上下行对称的频谱分配方式,一个系统将总共需要占用40MHz频谱。在现有适用于移动通信的频段(例如3GHz以下频段)中为多个运营商同时分配这样的频谱,已经相当困难。但下一代无线通信系统可能将需要更大的系统带宽,以提供更大的传输速率和系统容量(最大至100MHz)。这样宽的频谱只能在更高的频段(3GHz以上频段)找到。但这样高的频段很难获得蜂窝移动通信系统所需的良好的覆盖和高速移动性能,而只适于提供热点覆盖和支持固定于低速移动终端。
目前有两种常见的公共无线通信系统:
(1)蜂窝移动通信系统
蜂窝移动通信系统可以通过紧密相连的蜂窝形小区提供连续的广域覆盖,并支持终端的高速移动。为了达到这样的性能,蜂窝移动通信系统通常都部署在较低频段(如3GHz以下),因为频率越低,覆盖和高速移动性能越好。但在较低的频段,只有很有限的频率资源可以用于无线通信,因此可以实现的系统带宽较小(如小于20MHz)。
(2)宽带无线接入系统
宽带无线接入系统传统上只提供孤岛形的热点覆盖,针对固定和低速移动终端,因此宽带无线接入系统可以部署在较高频段(如3~6GHz)。但宽带无线接入系统通常拥有比蜂窝移动通信系统更大的带宽,以提供更高的接入数据率。
无论蜂窝移动通信系统还是宽带无线接入系统,都是使用连续的频谱,FDD系统上下之间会保留一定的保护带。但是如果需要在一个系统中实现很高的数据率和系统容量、连续广域覆盖并支持高速移动,就需要同时使用低频段的频谱和高频段的频谱,以实现广域覆盖和高移动性和很大的系统带宽,相应的无线通信系统必须要工作于由高频段频谱和低频段频谱构成的不连续的频谱。因此,一种既可以获得良好的覆盖和移动性,又可以大幅度提高数据率和系统容量的方法是综合使用低频段(3GHz以下)和高频段(3GHz以上),有机地结合广域覆盖的蜂窝移动通信系统和热点覆盖的宽带无线接入系统,实现灵活高效的资源利用方式。
本发明的发明人已在申请日:2006年6月21日,申请号:200610082944.3,发明名称:一种用于不连续频段的混合无线通信的系统和方法的发明专利申请中提出了一种用于不连续频段的混合无线通信(Hybrid Wireless Communications,以下简称HWC)系统,该HWC系统可以使工作于低频段频谱的子系统与工作于高频段频谱的子系统之间实现优势互补,从而充分利用不同频谱的特性,实现频谱资源的最优化利用。而上述HWC系统需要一种小区搜索方法来使终端能够根据不同条件切换到不同的子系统与/或小区。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于不连续频段的HWC系统的小区搜索方法,使得终端可以灵活、可靠地接入混合无线通信系统。
为达上述目的,本发明提供一种用于不连续频段的HWC系统的小区搜索方法,首先提供一种用于不连续频段的HWC系统,包括宽带移动通信(Broadband Mobile Communications,以下简称BMC)子系统和宽带热点接入(Broadband Hotspot Access,以下简称BHA)子系统,上述BMC子系统覆盖小区边缘区域和小区内高速移动的终端,上述BHA子系统覆盖小区中心地区和小区中心地区的低速移动的终端;然后提供一种用于不连续频段的HWC系统的小区搜索方法,包括HWC系统的同步操作和小区识别操作,其中同步操作通过同步信道(Synchronization Channel,以下简称SCH)实现,上述小区识别操作通过SCH或通过广播信道(BroadcastChannel,以下简称BCH)和导频信道实现,上述BMC子系统和上述BHA子系统有相同的时隙长度。
用于不连续频谱的HWC系统的SCH和BCH可以采用两种结构。第一种结构是两个子系统分别发送SCH和BCH,两种信道在时域上交错设置,即BMC子系统和BHA子系统的SCH不放置在相同时隙,BMC子系统和BHA子系统的BCH也不放置在相同时隙。
用于上述第一种结构的小区搜索方法至少包括如下步骤:
第一步,终端在BMC频段内检测SCH,取得同上述BMC子系统和上述BHA子系统的时钟同步和频率同步,并保持同BMC子系统的下行时钟同步和频率同步,识别周围的BMC小区标识符(Identification,以下简称ID),获取上述BMC小区的基本小区特定信息;
第二步,上述终端在BHA频段内检测SCH,保持同上述BHA子系统的时钟同步和频率同步,识别周围的BHA小区ID,获取上述BHA小区的基本小区特定信息;
第三步,上述终端检测周围BMC小区的BCH,获取上述BMC小区的额外信息;
第四步,上述终端检测周围BHA小区的BCH,获取上述BHA小区的额外信息;
第五步,上述终端根据上述检测结果选择接入的小区;
第六步,上述终端根据小区的选择决定对选定的小区发起上行接入尝试。
上述第一步中终端首先同BMC子系统取得同步,如果上述终端处于BHA子系统,则通过BHA子系统的SCH保持上述终端对BHA子系统的同步。上述终端取得同步后分别检测接收到的上述BMC子系统的BCH和上述BHA子系统的BCH与存储的小区ID样本的相关性,从而完成对BMC小区ID和BHA小区ID的识别。上述第五步中,如果检测结果标明上述BHA小区满足接入要求,上述终端接入并驻留在上述BHA子系统中;如果没有BHA小区满足接入要求,上述终端接入并驻留在上述BMC子系统中。上述接入要求包括上述终端在BHA小区的覆盖范围内。
第二种结构是上述BMC子系统发送SCH和BCH,上述BHA子系统仅发送BCH,上述两个子系统之间保持时间同步并具有相同的帧长和帧结构,上述两个子系统的BCH在时域上交错设置。处于空闲状态的终端总是驻留在BMC子系统中,并总是搜索BMC小区以保持同上述HWC系统的连接。
用于上述第二种结构的小区搜索方法至少包括如下步骤:
第一步,终端首先在BMC频段内检测SCH,取得并保持同上述BMC子系统和上述BHA子系统的时钟同步和频率同步,识别周围的BMC小区ID,获取上述BMC小区的基本小区特定信息,同时,上述SCH中也携带BHA小区的基本信息;
第二步,上述终端检测周围BMC小区的BCH,以获取上述BMC小区的额外信息;
第三步,上述终端检测周围BHA小区的BCH和导频信道,用于在激活状态下保持和BHA子系统的时钟/频率同步,并识别周围的BHA小区ID,获得上述BHA小区的额外信息;
第四步,上述终端根据上述检测结果选择接入的小区;
第五步,上述终端根据小区选择决定对选定的小区发起上行接入尝试。
上述终端对上述BHA子系统的检测通过上述BCH和导频信道实现,即上述BMC子系统将周围的BHA小区的BCH和导频信道的发送参数通知上述终端,用以协助上述终端检测BHA小区的BCH和导频信道。上述BMC子系统和上述BHA子系统的载波频率之间有一定的固定关系,上述终端首先同上述BMC子系统取得同步,然后从上述BMC子系统的载波频率推定得到上述BHA子系统的载波频率。
如果上述BMC子系统和上述BHA子系统的基站完全设置在相同的地点且一个BHA小区仅对应一个BMC小区,则上述BMC小区的SCH只携带对应于该小区的BHA小区的信息。如果上述BMC小区的覆盖范围内有一个或多个BHA子系统的基站同BMC子系统的基站设置在不同地点,并且多个BHA小区对应于一个BMC小区,上述BMC小区的SCH携带上述多个BHA小区的基本信息。
当上述终端已经接入上述BHA子系统并处于激活状态时,上述终端利用上述BHA子系统的导频保持频率同步。
对应上述两种结构的小区搜索方法,上述基本小区特定信息至少包括循环前缀长度,多天线配置参数,BCH发射参数。上述BCH发射参数至少包括BCH的带宽和时/频位置,导频信道的发送参数至少包括导频结构。上述多个BHA小区的基本信息至少包括小区ID,系统带宽,循环前缀(Cyclic Prefix,以下简称CP)长度,多天线(Multiple-Input Multiple-Output,以下简称MIMO)配置参数和BCH发射参数。多天线配置参数至少包括天线的数量。
初始小区搜索完成后,上述终端还周期性的对上述BMC子系统和上述BHA子系统进行检测,以便进行小区重选。
本发明的方法的优点在于无论任何终端处于什么位置,移动性如何,都可以同HWC系统成功建立连接;任何已经同HWC系统建立连接并处于空闲状态的终端,无论驻留于BHA子系统还是BMC子系统,都应该可以周期性的对BHA子系统和BMC子系统进行小区搜索,以实现在两个子系统之间的重新选择;任何已经和HWC系统建立连接并处于激活状态的终端,无论正和BHA子系统进行通信还是正和BMC子系统进行通信,都应该可以周期性的对另一个子系统进行小区搜索,以实现在两个子系统之间的切换。
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于熟悉本技术领域的人员而言,从对本发明方法的详细说明中,本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
附图说明
图1为本发明一实施例的用于不连续频段的HWC系统的示意图。
图2为本发明一实施例的用于不连续频段的HWC系统的另一示意图。
图3为本发明一实施例的用于不连续频段的HWC系统的SCH和BCH的第一种结构示意图。
图4为本发明一实施例的用于不连续频段的HWC系统的SCH和BCH的第二种结构示意图。
图5为本发明一实施例的用于不连续频段的HWC系统的第一种结构的小区搜索方法流程图。
图6为本发明一实施例的用于不连续频段的HWC系统的第二种结构的小区搜索方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例作详细说明。
图1表示本发明一较佳实施例的用于不连续频段的HWC系统,此系统由BMC子系统31和BHA子系统32组成,BMC子系统覆盖区域11为除热点以外的其它区域以及热点区域内的高速移动用户,BHA子系统覆盖区域13为除高速移动用户外的热点区域,在低频段频谱采用BMC子系统31提供支持高移动性的广域覆盖,在高频段频谱采用BHA子系统32提供支持低移动性的热点覆盖。BMC子系统31和BHA子系统32的可以采用相同网络拓扑结构,即两个系统的基站12可以设置于相同站址。这种混合无线通信系统可以使工作于低频段频谱的系统和工作于高频段频谱的系统之间实现优势互补,从而充分的利用不同频谱的特性,以实现频率资源的最优化的利用。
BHA子系统32由于工作于高频段频谱,覆盖范围较小,因此只用来覆盖每个蜂窝小区的中心地带。BMC子系统31由于工作于低频段频谱,覆盖范围较大,因此可以用来覆盖整个小区。另外,如果终端处在BHA子系统覆盖区域13内,但处于高速移动状态下,也由BMC子系统31、而不是BHA子系统32提供连接。这样,如图2所示,由于BHA子系统32已经覆盖了小区中心地区和低移动性终端,BMC子系统31就可以将有限的频率资源用于小区边缘区域和高速移动的终端,从而获得尽可能高的数据率和吞吐量。
本发明一较佳实施例的一种用于不连续频段的HWC系统的小区搜索方法,包括HWC系统的同步操作和小区识别操作,下面分别对用于不连续频段的HWC系统的同步操作和小区识别操作进行介绍。
首先介绍同步操作,图3表示本发明一较佳实施例的用于不连续频段的HWC系统的SCH和BCH的第一种结构。在一个无线帧33内,两个子系统分别发送SCH 34和BCH 35,但在时域上是交错放置的,即BMC子系统31和BHA子系统32的SCH 34不放置在相同时隙,BCH 35也不放置在相同时隙。
终端可以通过两个子系统的SCH 34分别得到两个子系统的下行时钟和载频频率。这种结构的优点是,如果SCH34携带小区ID,终端可以更快地获得BHA子系统32和BMC的子系统31的小区ID。终端应该总是首先和BMC子系统31取得同步,因为如果一个终端不在BHA子系统32的覆盖范围内或处于高速移动中,该终端可能无法成功接受BHA子系统32的SCH34,由于终端不可能知道自己所处的位置是否在BHA子系统的覆盖范围内,也就无法正确的选择应该搜索哪个子系统的SCH信道,而BMC子系统31可以提供全区域覆盖并支持各种移动性,终端总可以接入BMC子系统31。但BHA子系统32的SCH34仍可以用于在BHA子系统32中的终端保持对BHA子系统32的同步,包括周期性的更新系统时钟和频率信息。
图4表示本发明另一较佳实施例的用于不连续频段的HWC系统的SCH34和BCH35的第二种结构。只有BMC子系统31发送SCH34,而BHA子系统32不发送SCH34。两个子系统都发送BCH35,但在时域上是交错放置的。对于这种结构,处于空闲状态的终端总是驻留在BMC子系统31中,并总是搜索BMC小区以保持和系统的连接。在BMC子系统31中的处于激活状态的终端,当移动到BHA子系统32的覆盖范围内并处于低移动性时,可以被重新调度到BHA子系统32。当然这种结构的基础是两个子系统之间是保持时钟同步的。
这种结构可以保证终端很稳定的驻留在系统中,并可以避免BHA子系统32中的SCH34开销。但是,这种结构意味着BHA子系统32中没有SCH34可用于取得和保持频率同步,但是由于BMC子系统31和BHA子系统32的载波频率之间有一定的固定关系,终端可以先和BMC子系统31取得同步,然后再从BMC子系统31的载波频率推得BHA子系统32的载波频率。当终端已经和BHA子系统32连接并处于激活状态时,终端可以利用BHA子系统32的导频保持频率同步。
另外,对于这种结构,两个子系统应该具有相同的帧长和帧结构。这样一个终端和BMC子系统31取得帧同步,就等于和BHA子系统32取得帧同步。
然后介绍小区识别操作,小区识别操作又可以分为小区ID识别和小区特定信息获取两个环节。
小区ID识别:小区ID识别和选择可以基于SCH34或其他信道,如BCH35和导频信道。
对于图3所示的第一种结构,终端可以分别使用各自的SCH35进行小区ID识别。在取得同步后,终端就可以分别检测接收到的BMC子系统31的SCH34和BHA子系统32的SCH34与存储的小区ID样本的的相关性,从而完成对BMC小区和BHA小区的ID的识别。为了可以在一个无线帧内完成对BMC子系统31和BHA子系统32的小区ID搜索,BMC子系统31和BHA子系统32的SCH34应该交错放置,也就是放置在不同的时隙中,如图3所示。
如果搜索结果表明,有BHA小区满足接入的要求,也就是该终端在BHA子系统覆盖区域13内,终端就可以接入并驻留在BHA子系统32中。如果没有BHA小区满足接入的要求,也就是该终端不在BHA子系统覆盖区域13,终端就接入并驻留在BMC子系统31中。当初始小区搜索完成后,终端还将周期性的对BMC子系统31和BHA子系统32进行小区测量,以便进行小区重选。这种操作可以通过SCH34完成,也可以通过BCH35或导频信道完成。当终端移动出BHA子系统覆盖区域13时,就需要转而驻留到BMC子系统31中。
对于图4所示的第二种结构,所有处于空闲状态的终端都应始终驻留于BMC子系统31中。终端在初始化小区搜索时只对BMC子系统31进行小区搜索。但是终端需要周期性的测量周围的BMC小区和BHA小区,以便在转化到激活状态时可以按需要被调度到BHA子系统32。由于BHA子系统32中没有SCH 34,这种对BHA子系统32的周期性测量只能通过BCH 35和导频信道实现。但是在终端读取BCH35和导频信道之前,BMC子系统31要负责将周围的BHA小区的BCH35和导频信道的发射参数,如BCH35带宽和位置、导频结构等,通知终端,以协助终端读取BHA小区的BCH35和导频。由于终端可以从BMC子系统31的SCH34间接获得BHA子系统32的时钟,检测BHA子系统32的BCH35和导频信道的同步要求已经满足。
小区特定信息的获取:
对于图3中的第一种结构,BMC小区和BHA小区可以分别通过它们的SCH34发送它们的基本小区特定信息,其他额外的小区特定信息可以通过它们的BCH35发送。
对于图4中的第二种结构,由于BHA子系统32不发送BHA35,BMC子系统31的SCH34在携带本系统的信息的同时,还必须携带BHA子系统32的基本小区特定信息。如果BHA子系统32和BMC子系统31的基站12完全设置在相同的地点且一个BHA小区只对应于一个BMC小区,如图1所示,一个BMC小区的SCH34只携带对应于这个小区的BHA小区的信息就可以了。但如果一个BMC小区覆盖范围内的有些BHA基站并不和BMC基站设置在相同地点,且多个BHA小区对应于一个BMC小区的话,这个BMC小区的SCH34就需要携带多个BHA小区的信息,如他们的小区ID、系统带宽、CP长度、MIMO配置参数和BCH发射参数等。
在初始小区搜索过程完成后,终端仍需要周期性更新周围小区的小区特定信息,以准备随时进行小区重选和重新调度。如果终端处于激活状态,此终端需要中止本子系统在一个时隙内的数据发送和接收,跳转到另一个子系统进行测量。为了实现这种跨子系统测量,BMC子系统31和BHA子系统32应该采用相同的时隙长度,且两个子系统的BCH35应该交替放置,也就是应放在不同的时隙中,如图3、4所示。采用这种设计,一个工作于BMC子系统31的激活终端就可以在跳转到BHA子系统32读取BCH35的同时也不错过BMC子系统31本身的BCH35,反之亦然。
图5表示本发明一较佳实施例的用于不连续频段的HWC系统的第一种结构的小区搜索方法流程。
第一步,终端首先在BMC频段内检测SCH34,以取得和BMC子系统31及BHA子系统32的下行时钟同步和频率同步,并保持和BMC子系统31的下行时钟同步和频率同步。同时通过SCH34识别周围的BMC小区ID,并获取这些小区的基本小区特定信息,包括CP长度、MIMO配置参数和BCH发射参数等。
第二步,终端对BHA频段内的SCH34进行检测,以保持和BHA子系统32的时钟同步和频率同步。同时通过SCH34识别周围的BHA小区ID,并获取这些小区的基本小区特定信息,包括CP长度、MIMO配置参数和BCH发射参数等。
第三步,终端检测周围BMC小区的BCH35,以获取这些小区的额外信息。
第四步,终端检测周围BHA小区的BCH35,以获取这些小区的额外信息。
第五步,终端根据小区搜索的情况选择接入的小区,即是接入BMC子系统31还是接入BHA子系统32以及接入那个小区。
第六步,终端根据小区选择决定对选定的小区发起上行接入尝试。
图6表示本发明一实施例的用于不连续频段的HWC系统的第二种结构的小区搜索方法流程。
第一步,终端首先在BMC频段内检测SCH34,以取得并保持和BMC子系统31及BHA子系统32的下行时钟同步和频率同步。同时通过SCH34识别周围的BMC小区ID,并获取这些小区的基本小区特定信息,包括CP长度、MIMO配置参数和BCH发射参数等。另外,BMC子系统31的SCH34中也携带BHA小区的基本信息,包括CP长度、MIMO配置参数和BCH发射参数,以及导频结构等,以帮助终端对BHA小区进行搜索。
第二步,终端检测周围BMC小区的BCH35,以获取这些小区的额外信息。
第三步,终端检测周围BHA小区的BCH35或导频信道,以在激活状态下保持和BHA子系统32的时钟/频率同步。同时通过BCH35识别周围的BHA小区ID,并获取这些小区的额外信息。
第四步,终端根据小区搜索的情况选择接入的小区,即是接入BMC子系统31,还是接入BHA子系统32;以及接入那个小区。出于空闲状态的终端只接入BMC小区。
第五步,终端根据小区选择决定对选定的小区发起上行接入尝试。
当然,本发明提供的实施例只是为了详尽地说明按照本发明内容提供的用于不连续频段的HWC系统和方法,因而都是示例性的实施方式,并不能将它看作是对于本发明的限制,而且,凡是在本发明宗旨之内的显而易见的修改亦应归于本发明的保护范围之内。