CN101202585A - 无线通信基站、终端及其获取系统信息的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移动通信终端获取系统信息的方法，包括：搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列信号，建立下行同步；确定所述基站的广播信道在时域和频域上相对于同步序列信号的位置；根据确定的位置接收所述基站在广播信道发送的无线信号，获取系统信息。本发明还提供了采用这一方法的终端和无线通信基站装置。本发明的方法通过识别同步序列获得系统广播信道以及承载广播信道的子载波簇位置可以保证终端快速有效地获取系统信息缩短接入系统的时间，该方法可有效解决移动通信系统相邻小区同步信道间、广播信道间的同频共信道干扰问题，适合于在未来宽带移动通信系统中采用。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信系统，尤其是宽带移动通信系统中的基站、终端以及终端获取移动通信系统的系统广播信息的方法。
背景技术
在现有的第二代和第三代移动通信系统中，系统的带宽都比较窄，如典型的GSM移动通信系统的带宽只有200kHz，同属于UMTS第三代移动通信标准的WCDMA移动通信系统和TD-SCDMA移动通信系统的带宽分别为5MHz和1.6MHz。由于带宽的限制，尽管目前已发展了可显著提高频谱利用率的多入多出(MIMO)天线技术和自适应调制编码(AMC)技术，但仍然无法满足向移动用户提供高达几十Mbps传输速率通信能力的需求。目前在第三代合作伙伴计划(3GPP)所推动的长期演进(LTE)系统中，通过采用正交频分复用(OFDM)调制技术以及高达20MHz的系统带宽，可以大幅度地提高空中接口的传输速率，然而，上述的LTE系统以及为满足高速无线接入而提出的WiMAX系统等，都还达不到国际电信联盟(ITU)提出的未来宽带移动通信系统需求，这一被称之为IMT-Advanced的未来宽带移动通信系统要求系统可以支持高达100MHz的系统带宽，最大的传输速率要求达到1Gbps。
在IMT-Advanced未来宽带移动通信系统需求中，考虑到现有无线频段和将来可能分配的无线频谱，其系统带宽可能是不连续的，因此要求系统设备能够支持不同等级的系统带宽，例如除了最大系统带宽为100MHz外，还需要系统能够支持5MHz、10MHz、20MHz、40MHz、80MHz等不同等级的带宽需求，以满足所分配频段的特点。由于现有的移动通信系统都是基于较窄带宽的设计，并且没有考虑到同一系统需要支持不同带宽的系统配置，因此现有的相关技术不能保证未来宽带移动通信系统既要满足移动终端用户快速地接入系统，又要避免不同小区同步信道间和广播信道间的干扰问题。
发明内容
本发明提供了一种适合于未来宽带移动通信需求的系统，包括由具有支持可变分级带宽的无线通信基站和终端所组成的移动通信系统和在该系统中支持终端快速获取系统广播信息的方法，本发明的技术方案可以解决现有移动通信系统中存在的不同小区同步信道间和广播信道间的干扰问题。
本发明的技术方案如下：
一种获取系统信息的方法，包括以下步骤：
搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列信号，建立下行同步；
确定所述基站的广播信道在时域和频域上相对于同步序列信号的位置；
根据确定的位置接收所述基站在广播信道发送的无线信号，获取系统信息。
其中，所述的广播信道在时域上相对于同步序列的位置具体是通过识别同步序列获得无线帧定时关系而得到的，所述的广播信道在频域上相对于同步序列的位置具体是通过识别同步序列获得预先建立的广播信道所占据的子频段以及子频段宽度与同步序列所占据子频段以及子频段宽度之间的相对关系而得到的。
其中，所述的搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列包括在预先定义的若干个子频段上进行搜索。
其中，所述基站具有预定的工作频段宽度，该工作频段宽度是预先定义的一系列分级频段宽度中的一种，当所述的工作频段宽度仅能被划分为一个子频段时，在所述的无线帧内设置多个下行同步时隙，在一个包括与一个所述无线帧内所设置的下行同步时隙数量相等的小区数量的小区簇内，基站在每个小区内发送的同步序列分别占据不同的下行同步时隙。当该工作频段宽度被划分为多于一个连续的子频段时，所述同步序列在其中的一个子频段上被发送，在一个包括与所划分出的子频段数量相等的小区数量的小区簇内，基站在每个小区内发送的同步序列分别占据不同的子频段。其中，所述的小区可以是通过同一基站提供不同覆盖范围的扇区化小区，小区簇可以是由同一基站的扇区化小区组成。
其中，所述的广播信道以OFDM调制方式承载系统信息，所述的广播信道在频域上相对于同步序列的位置进一步包括通过识别同步序列获得广播信道所使用的子载波簇。其中，所述承载系统信息的子载波簇由广播信道所占据的频段上等间隔安排的子载波组成。在一个提供连续覆盖的小区簇内，不同小区承载系统信息的子载波簇可设置为具有不同的子载波偏移。不同的子载波偏移与同步序列之间预先建立对应关系，终端通过检测同步序列获得小区承载系统信息的子载波簇的偏移个数。
上述的技术特征，保证了终端可以通过快速的同步序列搜索和识别直接获取广播信道的位置，保证了终端获取系统信息的快速性，从而缩短了终端接入系统的时间。
本发明的终端包括以下功能单元：
用于搜索基站发送的同步序列信号，建立下行同步的同步序列捕获单元；用于确定所述基站的广播信道在时域和频域上相对于同步序列的位置的广播信道位置确定单元；用于根据无线帧定时关系接收基站在广播信道发送的无线信号并获取系统信息的系统信息获取单元。其中，所述的终端通过识别同步序列获得无线帧定时关系而得到广播信道在时域上相对于同步序列的位置，通过识别同步序列获得预先建立的广播信道所占据的子频段以及子频段宽度与同步序列所占据子频段以及子频段宽度之间的相对关系而得到广播信道在频域上相对于同步序列的位置。所述的终端还包括用于支持在预先定义的若干个子频段上搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列的功能单元。
本发明的无线通信基站包括以下功能单元：
用于产生具有预定无线帧定时关系的时序控制信号的时序控制单元；用于根据所述无线帧定时关系在下行同步时隙发送同步序列信号的同步序列发送单元；用于根据所述的无线帧定时关系在广播信道所处的时隙发送承载系统信息的无线信号的系统信息发送单元。其中，组成一个连续覆盖的小区簇的各个小区的同步序列被配置为可唯一地识别并在不同的子频段上发送或者是在无线帧中的不同下行同步时隙内发送。
附图说明
图1为典型的移动通信系统示意图；
图2为本发明所采用的第一种帧结构示意图；
图3为本发明的DST时隙频域子频段(或称子带)划分示意图；
图4为本发明所采用的第二种帧结构示意图；
图5为本发明所采用的广播信道子载波分配示意图；
图6为本发明的终端获取系统信息的流程示意图；
图7为本发明的无线通信基站和终端示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的获取系统信息的方法以及采用本发明方法的终端和无线基站设备进行详细说明。
通常的移动通信系统的结构如附图1所示，该移动通信系统由若干无线通信基站所组成，这些基站拥有一个或数个具有一定覆盖范围的小区或着是扇区，这些小区在网络规划时形成连续覆盖的区域，以保证在整个规划区内都可以提供足够好的无线信号质量。在实际的网络环境中，各个覆盖小区的形状以及无线基站的位置都是不规则的，一般而言，需要在形成一个连续覆盖的小区簇内，每个小区都发送一个唯一能被移动终端识别的信号，该信号用于终端搜索合适的小区并建立与该小区的同步关系，这样才能保证终端有效地接入系统。
满足IMT-advanced需求的无线通信基站可能需要以宽达100MHz的系统带宽提供小区覆盖，或者是以可提供分级可变带宽的形式进行小区覆盖，本发明的无线基站可以并不限定提供满足这样的带宽的具体形式，例如可以采取将基站设计为满足最高的带宽要求，而在使用时仅在需要的频段范围内产生发射信号，或者是根据组网网络规划的需要选配仅满足相应带宽要求的发信机组件，后者通常具有较低的实现成本。为了便于终端搜索小区信号，本发明的无线基站需要对无线接口发送的信号按一定的帧结构要求划分为若干时隙，这种通信系统又可被称之为时隙化的无线通信系统。所述的帧结构具有如附图2或类似的特征，例如，无线帧中的一个时隙被称为导频时隙或同步时隙，在该时隙内发送用于终端搜索小区的同步信号，如图中所示的DST时隙；而在另一时隙被安排作为广播时隙，在该时隙内发送承载系统广播信息的广播信道信号，广播信道并不需要占用该时隙的所有资源，在不对本小区以及周围邻小区产生较强干扰的情况下，这些剩余的资源也可以用来承载例如业务信道数据的传输等；除DST之外的这些业务时隙，其发送信息的最大带宽被配置为与系统频段的带宽相同，如在5MHz带宽的系统中，业务时隙发送的最大带宽为5MHz，而在100MHz的系统中，业务时隙发送的最大带宽为100MHz。
本发明的无线基站在DST时隙所发送的同步序列，其信号带宽被限定为可以被系统带宽所能整除的一个频段宽度，例如5MHz或者是10MHz。对于一个宽带无线系统，如果采用蜂窝网的部署方式，由于相邻小区间存在较大的干扰，而这些干扰对于终端进行DST信号的测量和同步以及广播信道(Broadcast channel，BCH)接收的影响非常的大。因此在宽带无线通信系统的设计中，需要仔细考虑来减少这些干扰，从而实现系统中用户的快速接入和切换。
本发明的无线基站采用如下的方式减少相邻蜂窝小区间下行同步信号和广播信道相互干扰的设计方法：图2中的DST时隙发送的下行同步序列信号的带宽与系统的带宽相关。当系统带宽大于预定带宽W1时，其发送带宽为W1，且W1能够被所有大于它的系统带宽整除。由于DST时隙发送的信号带宽小于系统带宽，且占用了一个时隙，则在DST时隙的频域上可以划分为多个带宽为W1的子带宽，如附图3的示例。在图3中，我们假设W1为10MHz带宽，在一个40MHz带宽的系统中，DST时隙在频域上可以划分为4个10Mhz的带宽。在网络规划中，构成一个连续覆盖的小区簇中的各个小区被配置为在图3中不同的子带发送下行同步序列，这样，小区簇中的不同小区由于占用了不同的子带发送同步序列，在频域上将不同小区的下行前导序列进行的频分复用，相邻小区发送信号在DST时隙上是正交的，因此可以避免同步信号间的干扰。典型地，如果覆盖区域内的基站具有3扇区，则需要保证这3个扇区发送的同步序列在不同的子频段上。
当系统带宽等于或小于W1的情况下，由于DST时隙发送的下行同步序列的信号带宽等于系统带宽，因此，小区间无法采用频域划分不同的子带方式实现频域复用方式的干扰避免方法。为了解决这个问题，本发明的无线基站采用在无线帧内设置多个下行同步时隙的帧结构，例如附图4所示的DST1、DST2、DST3等3个下行导频时隙，小区簇内的各个小区分别被配置为在不同的下行同步时隙发送同步序列，这样由于时间上的不重复，可以减少相邻的小区簇中的不同小区之间的下行同步信号干扰。
由此可见，为了使无线基站能够适应于以上这些情况，需要预先定义一种或几种帧结构格式，基站内需要有相应的时序控制单元，能够产生与所选择配置的帧结构相符合的时序控制信号，以便控制基站按照预定的无线帧结构发送或接收无线信号。
同时，相邻小区间广播信号的干扰也需要解决。对于广播信道总是包含终端接入网络所需要知道的最小网络配置信息。只有终端完整地接收到网络的系统广播信息，了解网络配置状况才能接入网络，并在其后进行通信过程。
作为一种可选的实施例，广播信道被预先约定为位于一个基站配置的系统带宽的中部。假设广播信道的发送带宽为W2，小区的系统带宽为Ws，则广播信道位于[(Ws-W2]/2，(Ws+W2)/2]的频段范围内。另外，为了避免干扰，广播信道采用分布式资源配置方式，即发送某个小区广播信道的OFDM子载波不是连续的，而是均匀地间隔配置，形成一个分布式的子载波簇，仅在该分布式的子载波簇上承载广播信道。例如：假设广播采用的子载波间隔为n，则为广播信道配置的子载波之间存在的间隔为n，且每n+1个子载波中分配一个子载波用于发送系统广播。附图5给出了子载波间隔为2的图示，在图中，每3个子载波中有一个用于该小区的系统广播信息发送。
广播信道所处的时隙位于帧结构中预先约定的时隙位置，因此，当终端搜索到同步序列，建立与小区的下行同步关系后，就可以通过无线帧定时关系获知该广播信道的时隙位置。由于广播信道需要在小区的覆盖范围内全向发送，这样在两个小区的边沿交叉地带不同小区的信号强度会比较接近，因此有可能会形成较强的干扰。为对付此种干扰，在一个连续覆盖的小区簇内，每个小区可以在网络规划时设置的广播信道在不同子载波偏移的子载波簇上承载，这样就保证了小区簇内不同小区之间的广播信道是彼此正交的，这样设置的广播信道其干扰将主要来源于小区簇外具有同样子载波偏移的广播信道，因此干扰受到了抑制。典型地，针对一个3扇区的基站其各个扇区的广播信道可以采用不同的子载波偏移，或者是根据组网的需要采用4小区或7小区等其它常见形式的小区簇，这里的前提是需要预先约定足够多的偏移量，但这并不影响本发明技术方案的实施。每个小区的广播信道子载波之间的其它子载波在一定的条件下也可以用作其它信道进行数据传输。
当终端在特定的子频段上搜索到同步序列时，为了能准确地获知广播信道带宽及其频段相对于同步序列信号的位置，就需要预先约定这种对应关系来得到。另外，如果帧结构中包括多个同步时隙，同样也需要通过约定在哪个同步时隙中使用哪个或可以是哪些同步序列中的一个。同样，对于广播信道不同的子载波偏移，也是需要预先约定与同步序列的对应关系。这样，在一个小区簇内，同步序列将可以唯一地识别广播信道频段与同步序列信号频段的相对位置或者是同步序列在帧结构中对应的同步时隙或者是广播信道子载波的偏移量，或者是可以唯一地识别这几种对应关系的组合。
本发明的同步序列可以不限定于采用类似于现有TD-SCDMA系统下行导频码序列或者是LTE系统中的CAZAC序列等，该同步序列的选用一般应便于终端通过时域或者是频域的相关方法进行识别，也可以是具有特定时域信号功率包络特征的信号等。在相关方法中，终端通过与预先存储的所有序列进行相关而确定是哪一个同步序列。这些技术对本领域的技术人员来说是已知的，因而不需过多赘述。
同时本发明的无线基站也并不限定于是频分双工还是时分双工系统，例如图2的帧结构中完全可以根据需要将一些业务时隙设置为下行时隙，而另一些业务时隙为上行时隙，只需满足上下行时隙之间进行转换的间隔条件即可，而这些信息都可以通过系统广播信息为终端所获知。
如附图6所示，本发明的终端获取系统广播信息方法的具体实施例包括以下步骤：
步骤601，搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列信号，建立下行同步。
终端需要在预定的子频段上搜索同步序列信号，通常终端需要一个对不同子频段上搜索得到的信号进行比较判断的过程，并从中选择一个最强的同步序列信号，为了保证搜索的可靠性，可能需要通过对连续几个无线帧的接收信号进行处理。
步骤602，确定所述基站的广播信道在时域和频域上相对于同步序列信号的位置。
当终端搜索并识别了同步序列之后，就确定了终端与小区下行信号的同步关系，确定了无线帧的位置。此时终端进一步根据预先存储的信息获知广播信道在时域上和频域上相对于同步序列的位置。广播信道在时域上相对于同步序列的位置可以通过识别同步序列获得无线帧定时关系而得到，广播信道在频域上相对于同步序列的位置可以通过识别同步序列获得预先建立的广播信道所占据的子频段以及子频段宽度与同步序列所占据子频段以及子频段宽度之间的相对关系而得到。进一步，终端还可以通过同步序列确定广播信道所使用的子载波簇。
步骤603，根据确定的位置接收所述基站在广播信道发送的无线信号，获取系统信息。
终端将映射在广播信道子载波簇上传输的信号提取出来，进行信道译码等操作后解调出系统信息。
如附图7所示，给出了本发明的终端和无线通信基站装置，其中的终端装置包括：同步序列捕获单元701，用于搜索基站发送的同步序列信号，建立下行同步的，该功能单元具有支持在预先定义的若干个子频段上搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列的功能；广播信道位置确定单元702，用于确定所述基站的广播信道在时域和频域上相对于同步序列的位置的广播信道位置确定单元；系统信息获取单元703，用于根据无线帧定时关系接收基站在广播信道发送的无线信号并获取系统信息的。此外，终端中还包括存储单元704，用于存储预先建立的广播信道所占据的子频段以及频段宽度与同步序列所占据子频段以及子频段宽度之间的相对关系信息。
其中的无线通信基站装置包括：时序控制单元706，用于产生具有预定无线帧定时关系的时序控制信号；同步序列发送单元707，用于根据所述无线帧定时关系在下行同步时隙发送同步序列信号；系统信息发送单元708，用于根据所述的无线帧定时关系在广播信道所处的时隙发送承载系统信息的无线信号的系统信息发送单元。此外，还包括存储单元709，用于存储预先建立的广播信道所占据的子频段以及子频段宽度与同步序列所占据子频段以及子频段宽度之间的相对关系信息，和同步序列信号生成单元710，用于产生同步序列信号。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (21)
1.一种获取系统信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：
搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列信号，建立下行同步；
确定所述基站的广播信道在时域和频域上相对于同步序列信号的位置；
根据确定的位置接收所述基站在广播信道发送的无线信号，获取系统信息。
2.如权利要求1所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述的广播信道在时域上相对于同步序列的位置具体是通过识别同步序列获得无线帧定时关系而得到的。
3.如权利要求1所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述的广播信道在频域上相对于同步序列的位置具体是通过识别同步序列获得预先建立的广播信道所占据的子频段以及子频段宽度与同步序列所占据子频段以及子频段宽度之间的相对关系而得到的。
4.如权利要求1所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述的搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列包括在预先定义的若干个频段上进行搜索。
5.如权利要求1所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述的广播信道以OFDM调制方式承载系统信息，所述的广播信道在频域上相对于同步序列的位置进一步包括通过识别同步序列获得广播信道所使用的子载波簇。
6.如权利要求1所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述基站具有预定的工作频段宽度，该工作频段宽度被划分为至少一个连续的子频段，所述同步序列在其中的一个子频段上被发送。
7.如权利要求6所述的获取系统信息的方法，其特征在于，在一个包括与所划分出的子频段数量相等的小区数量的小区簇内，基站在每个小区内发送的同步序列分别占据不同的子频段。
8.如权利要求7所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述的小区是通过同一基站提供不同覆盖范围的扇区化小区。
9.如权利要求6所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述预定的工作频段宽度是预先定义的一系列分级频段宽度中的一种。
10.如权利要求6所述的获取系统信息的方法，其特征在于，当所述的工作频段宽度仅能被划分为一个子频段时，在所述的无线帧内设置多个下行同步时隙，在一个包括与一个所述无线帧内所设置的下行同步时隙数量相等的小区数量的小区簇内，基站在每个小区内发送的同步序列分别占据不同的下行同步时隙。
11.如权利要求10所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述的小区簇由通过同一基站提供不同覆盖范围的扇区化小区组成。
12.如权利要求5所述的获取系统信息的方法，其特征在于，所述承载系统信息的子载波簇是在广播信道所占据的子频段上等间隔安排的子载波。
13.如权利要求12所述的获取系统信息的方法，其特征在于，在一个提供连续覆盖的小区簇内，不同小区承载系统信息的子载波簇具有不同的子载波偏移。
14.如权利要求12所述的获取系统信息的方法，其特征在于，预先建立子载波簇偏移个数与同步序列的对应关系，终端通过检测同步序列获得小区承载系统信息的子载波簇的偏移个数。
15.一种终端，与基站通过无线信号进行通信，其特征在于，包括以下功能单元：
同步序列捕获单元，用于搜索基站发送的同步序列，建立下行同步；
广播信道位置确定单元，用于确定所述基站的广播信道在时域和频域上相对于同步序列的位置；
系统信息获取单元，用于根据无线帧定时关系接收基站在广播信道发送的无线信号，并获取系统信息。
16.如权利要求15所述的终端，其特征在于，所述的终端通过识别同步序列获得无线帧定时关系而得到广播信道在时域上相对于同步序列的位置。
17.如权利要求15所述的终端，其特征在于，所述的终端通过识别同步序列获得预先建立的广播信道所占据的子频段以及子频段宽度与同步序列所占据子频段以及子频段宽度之间的相对关系而得到广播信道在频域上相对于同步序列的位置。
18.如权利要求15所述的字段，其特征在于，所述的终端可以在预先定义的若干个子频段上搜索基站在下行同步时隙中发送的同步序列。
19.一种无线通信系统，包括若干具有一或多个覆盖小区的基站，所述基站通过无线信号与终端进行通信，其特征在于，所述的基站包括以下功能单元：
时序控制单元，用于产生具有预定无线帧定时关系的时序控制信号；
同步序列发送单元，用于根据所述无线帧定时关系在下行同步时隙发送同步序列，所述的同步序列可用于确定所述基站的广播信道在时域和频域上相对于同步序列的位置；
系统信息发送单元，用于根据所述的无线帧定时关系在广播信道所处的时隙发送承载系统信息的无线信号。
20.如权利要求19所述的无线通信系统，其特征在于，在一个连续覆盖的小区簇内，各个小区的同步序列可被唯一地识别并在不同的子频段上发送。
21.如权利要求19所述的无线通信系统，其特征在于，在一个连续覆盖的小区簇内，各个小区的同步序列可被唯一地识别并在无线帧中的不同下行同步时隙内发送。
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