CN101283564A

CN101283564A - 用于超3g的同步信道方案

Info

Publication number: CN101283564A
Application number: CNA2006800377957A
Authority: CN
Inventors: B·林多夫; S·帕克瓦尔; K·詹吉; R·巴尔德梅尔
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2008-10-08

Abstract

一种设备和方法可操作地允许同步信道(SCH)和广播信道(BCH)信号的使用，其具有等于系统的最小可能BW的带宽(BW)，例如1.25MHz。本发明增加了初始小区的搜索速度。另外，在频域中信号的重复使得在这样一种情形中执行更快小区检测成为可能，即系统/移动终端/UE正在使用更大的BW。当本发明在一个高BW系统中使用时，移动终端/UE可操作地来确定是否在低或者高BW上执行小区搜索以获得充足小区检测性能。

Description

用于超3G的同步信道方案

在诸如全球移动通信系统(GSM)和宽带码分多址(WCDMA)之类的移动蜂窝标准的发展中，可能执行像正交频分复用(OFDM)的新调制技术。OFDM中循环前缀的引入使得它强健地延迟传播并且促进更高的数据速率。OFDM可以被看作调制和多址方案的结合，其以这样的方式分割通信信道，即很多用户可以分享它。然而TDMA片段是依照时间并且CDMA片段是依照扩展码的，OFDM片段是依照频率的。这是将频谱划分为许多等间隔的音调(tone)的一种技术。接着OFDM在每个音调上携带一部分用户信息。音调可以被看作唯一频率，在其中每一个音调都与其他每个音调正交。FDM典型地要求在频率之间存在频率防护频带以使它们之间不相互干扰。OFDM允许各个音调的频谱相互交迭，并且由于它们是正交的，它们可以不相互干扰。通过允许音调之间的交迭，所要求的频谱的全部总体数量减少。在OFDM中，信息是通过调节音调的相位，振幅或者它们二者被调制到音调。OFDM系统捕获数据流并且将它分成N个平行的数据流，每一个都有原速率的1/N的速率。然后，每一数据流以唯一频率被映射到音调并且使用快速傅立叶逆变换(IFFT)结合在一起以产生将被发送的时域波形。

为了平稳地以现有的无线频谱将现有的蜂窝系统迁移到新的高容量高数据速率系统，一个新的系统必须能够操作在灵活的BW上。关于这种新的灵活蜂窝系统的建议是超3G(S3G)，被称为3GPP长期演进(3GPP LTE)，其可被看作3G WCDMA标准的演进。S3G可能使用OFDM并且能够操作在从1.25MHz到20MHz之间的带宽(BW)上。另外，S3G也应该能够在半径大约为10米的微小区中，以及半径大约10-100千米的宏小区中工作。高达100Mb/s的数据速率有可能在高宽带(BW)微小区系统情况中。为了达到那些速率，可预见的是不同的循环前缀方案将在S3G中实现。可以是具有一个很大的延迟扩展的宏小区所用的一个长循环前缀，因此增加了开销并且降低了最大数据速率，并且可以是在小的小区中所使用的一个短循环前缀，具有小的多径分量，从而减少开销并且增加最大数据速率。

S3G系统的灵活性对于移动终端/用户设备(UE)设计将引入新的挑战。例如，可变BW以及不同的循环前缀将对小区搜索和移动性过程的同步信道施加新的需求。在现有的蜂窝系统，如WCDMA和GSM，使用固定的BW。在这种系统中蜂窝搜索过程按照如下执行：

1.对于每个载波频率，接收和下变换信号到具有BW的基带信号上(等同于蜂窝系统的BW(200KHZ GSM/5MHZ WCDMA)并且通过搜索蜂窝系统的特殊同步信道来执行小区搜索(GSM：FCH，SCH脉冲；以及WCDMA：P-SCH，S-SCH信道))；

2.如果小区被找到，校正载波频率(如果初始小区搜索以及移动终端/UE本地振荡器没有被锁定到蜂窝系统)；并且

3.检测小区的ID并且读取广播信道(BCH)以及，如果该移动终端/UE是被允许的，则停留在该小区上(在空闲模式)或者包括邻近组中的小区(如果活跃模式)。

为了提供关于所用的载波频率的先验知识，上述第一阶段的搜索时间可以通过使用历史列表(初始化小区搜索)或者邻近列表(在活跃/空闲模式的小区搜索)被减少。前述的过程在由申请人的受让人共同拥有的美国专利申请序列号No.10/315,710.中被讨论。用于具有固定带宽和固定循环前缀长度的OFDM系统(像WLAN)的常规同步(小区搜索)过程如下：

1.对于每个载波频率，接收和下变换信号到具有相应于OFDM系统BW的BW和时隙间隔的基带信号(也就是SCH信道)；

2.执行粗糙频率校正；

3.执行细致的频率同步(例如使用循环前缀长度的知识)；

4.检测小区ID并且读取广播；以及

5.停留在小区上。

用于固定BW的OFDM系统的小区搜索过程的深入讨论可以在Minn等人的“A Robust Timing and Frequency Synchronization for OFDM Systems”，IEEETransactions on Communications，VOL.2 No.4，2003年7月(“Minn”)中找到。这些常规的小区搜索解决方法不能直接地被应用到S3G，因为S3G具有可变BW和循环前缀。期望的是，用于具有可变BW的蜂窝OFDM系统的快速和精确小区搜索过程。

概要

本发明中的方法和设备允许SCH以及BCH信号(SCH和/或BCH)在蜂窝电信系统的使用，使用等于系统最小可能BW的BW，比如1.25MHZ。为了公开目的，SCH和BCH使用的BW共同地并且单独地称为BW_B。SCH和/或BCH信号将在整个系统BW中的至少一些部分重复。这种重复将在相同的OFDM符号或在交错的形式中执行。1.25MHZ BW SCH信号可以是相同的，包括小区组和小区ID信息，或者一些SCH信号表示小区组，一些SCH信号表示小区ID。此外，利用1.25MHZ BW SCH信号和/或BCH信号，UE仅仅需要搜索特定的1.25MHZSCH信号，然后读取包括必需信息的1.25MHZ BCH信号以便停留/连接到小区，而不管系统BW。这个过程增加了初始化小区搜索的速度。此外，如果系统/UE中利用更大的BW，这种重复将有可能执行更快的小区检测。当本发明运用到高BW系统中，UE可操作地来确定是否在低或者高BW上执行小区搜索以获得充足小区检测性能。举个例子，如果高速，快速小区检测是必需的，那么需要多个SCH的关联。本发明使得能够在UE中蜂窝小区搜索过程有效。

附图说明

在下面的部分中，参考在附图中所说明的典型实施例描述本发明，其中：

图1(A)-1(B)是说明SCH和/或BCH如何在蜂窝OFDM系统中传输的时域图表；

图2示出了根据本发明操作的包括两个发射机和一个接收机的系统；以及

图3(A)-3(B)是说明了根据本发明的SCH信号的时域图表。

详细说明

现在参照这些附图，图1(A)-1(B)说明了SCH以及BCH信号如何在蜂窝OFDM系统中传输。图表100A和100B中看到的系统BW是BW_A，SCH和/或BCH BW是BW_B。如图中所看到的，SCH和/或BCH在频域中重复。在图1A和1B中，BW_A＝3*BW_B，因此SCH和/或BCH每个信号将在中心频率上重复三次，在这种情况下：

f_{i} = (i - 1) \cdot \frac{{BW}_{A}}{3} + \frac{{BW}_{A}}{6}, i = 1,2,3 .

下文中，每个这种SCH和/或BCH信号被标注出来：(fi；BW_B)。如在图1(A)中可见的或在交错的形式中，如在图1(B)中可见的，SCH和/或BCH能够在相同OFDM符号中重复。SCH和/或BCH以规则的模式(典型地10ms)进一步在时域中重复，并且BCH以很好定义的时间间隔放置在SCH之后(如图1(A)和1(B)可见的2个OFDM信号)。例如，根据在Minn中所描述的过程产生SCH信号的结构。

图2示出了根据本发明操作的包括两个发射机201A，201B和一个接收机202的系统。接收机202优选地包括移动终端/UE的接收机部分。正如所看到的，接收机202与发射机A 201A同步的并且对从第一个发射机，发射机A 201A发射的数据执行数据检测。同时，接收机202通过寻找新的小区，在这种情况下至少一个第二个发射机，发射机B 201B来执行小区搜索，通过使接收到的延迟版本的信号互相关联以便从发射机B 201B中找到SCH信号。在发射机A和B，201A，201B中，SCH和/或BCH信号分别在OFDM调制器203A，203B中时间/频率复用，这种调制器适合于执行产生OFDM调制信号所必需的常规步骤。在频域中重复的SCH和/或BCH信号的数量取决于系统BW BW_A。然后，OFDM调制宽带信号将分别在前端发射机(FE TX)204A，204B中转换为无线电信号，并且通过发射机天线205A，205B传输。接收机202在天线206接收BW BW_A的信号(其可以包括多个天线)，包括来自发射机A和B，201A，201B的信号并且在前端接收机(Fe RX)207将信号下变换到具有BW BW_A的基带信号。该信号然后馈送到OFDM检测器208，该OFDM检测器208检测和解码来自发射机A2 01A的信号。同时，接收到的信号馈送到小区搜索单元209上，该小区搜索单元209利用中心频率/带宽(fj；BW_B)在至少一个SCH信号BW上处理接收到的信号。在其上执行小区搜索的SCH BW的数量将由控制单元210(CU)确定。这个确定是其中基于移动终端/UE BW的容量，基于关于使用从发射机A 201A发射的导频符号获得的信噪比(SNR)和多普勒测量，系统BW BW_A的信息，以及基于关于在从发射机A 201A接收的相邻小区上的BW的信息。通过示例性并且非限制，如果SNR低或者多普勒高，很有可能移动终端/UE很快将离开小区的覆盖区域到它然后目前所连接的区域，因此快速寻找新的小区是非常重要的。在这种情况下，CU 210确定以在多个BW_B上(例如，如果参考图1A-1B，则在所有3个SCH信号101上)关联所接收的信号。另一方面，如果多普勒低并且SNR高，则到新小区的切换可能不是必需的，因此，小区搜索可能在常规“慢搜索”模式中进行，其中移动终端/UE仅在一个SCH信号BW(fl；BW_B)上关联所接收的信号。如果该SCH(fj；BW_B)关联值超过确定的阈值，则发现新发射机B 204B的定时。然后，小区ID必须被检测到。根据本发明，小区ID的检测可以通过两种不同的方式实现。在第一种方法中，如图3(A)所见到的，SCH信号进一步被分裂为子序列A和B，其中子序列A与小区组相关并且子序列B给出小区ID。当发现定时时，移动终端/UE使所接收的信号与特定A子序列关联以发现小区组。然后，UE使所接收的信号与特定B子序列关联以发现小区ID。之后，检测到在相应中心频率(fj；BW_B)上的BCH。在操作中，本发明的OFDM蜂窝电信系统包括具有至少第一发射机的移动终端/用户设备(UE)，该系统可操作在BW，BW_A上，该系统具有同步信道(SCH)和广播信道(BCH)，SCH和BCH中每个可操作在确定的BW上(这样的SCH和BCH BW共同地并且单独地称为BW_B)，其中SCH和/或BCH信号定位在BW_A宽带系统BW中并且SCH和BCH在BW_A宽带系统BW中至少重复两次。使用等于该系统的最小可能BW的BW，通过在频域中对于整个系统BW的至少一些部分重复SCH和/或BCH信号，上述设备适合用于允许SCH和/或BCH。

在第二种方法中，在不同中心频率上的SCH信号不需要是相同的。而是，一些SCH能够代表小区组(仅仅子序列A)，以及一些小区ID(仅仅子序列B)，如在图3(B)中所见的。在这种方法中，所有的SCH信号都可以用于发现定时，而不管使用子序列A还是子序列B。因此，一些SCH信号给出小区组并且另外的SCH信号给出小区ID。移动终端/UE使所接收的信号与特定的A子序列相关联以找到小区组。然后，移动终端/UE使所接收的信号与特定的B子序列相关联以找到小区ID。之后，检测到在相应中心频率(fj；BW_B)上的BCH。

正如本领域的技术人员所意识到的，能够在广泛的应用范围上修改和改变在本申请中所描述的创新性概念。因此，所要求专利保护的主题的范围不应该限于上述的任何特定典型教导，而是由下面的权利要求所限定。

Claims

1.OFDM蜂窝电信系统，包括：

移动终端/用户设备(UE)；

至少一个第一发射机，

该系统操作在带宽(BW)，BW_A上；

该系统具有同步信道(SCH)和广播信道(BCH)，SCH和BCH中每个可操作在确定的BW上(这样的SCH和BCH BW共同地并且单独地称为BW_B)；

其中SCH和/或BCH信号定位在BW_A宽带系统BW中并且SCH和BCH在BW_A宽带系统BW中至少重复两次。

2.根据权利要求1所述的OFDM蜂窝电信系统，其中SCH和/或BCH在BW_A的频域中的重复是在相同的OFDM符号中进行的。

3.根据权利要求1所述的OFDM蜂窝电信系统，其中SCH和/或BCH在频域中的重复是在交错的形式中进行的。

4.根据权利要求1所述的OFDM蜂窝电信系统，其中所有的SCH信号是相同的并且更进一步包括多个重复的子序列。

5.根据权利要求4所述的OFDM蜂窝电信系统，其中所述重复的子序列是符号反向的。

6.根据权利要求1所述的OFDM蜂窝电信系统，其中SCH信号的至少一个包括第一组重复的子序列并且SCH信号的至少一个包括第二组重复的子序列。

7.根据权利要求6所述的OFDM蜂窝电信系统，其中第一组子序列是符号反向的。

8.根据权利要求6所述的OFDM蜂窝电信系统，其中第二组子序列是符号反向的。

9.用于在OFDM蜂窝电信系统中操作的移动终端/用户设备(UE)，所述移动终端可操作来接收和关联同步信道(SCH)信号和广播信道(BCH)信号，每个SCH和BCH具有确定的带宽(BW)，(这样的SCH和BCH共同地并且单独地称为具有BW_B)；

10.根据权利要求9所述的移动终端/UE，其适合为确定的SCH信号确定同步度量。

11.根据权利要求10所述的移动终端/UE，其中如果所述度量高于预先确定的阈值，则发现新小区的定时。

12.根据权利要求11所述的移动终端/UE，其中移动终端/UE可操作地来使所接收的序列与子序列A相关联以发现小区组；

移动终端/UE可操作地来使所接收的信号与子序列B相关联以检测小区ID；以及

其中移动终端/UE在至少一个BCH中心频率/BW(fi，BW_B)上检测该小区BCH。

13.根据权利要求11所述的移动终端/UE，其中移动终端/UE可操作地将所接收的具有一个子序列的序列直接关联到小区ID，并且在至少一个BCH中心频率/BW(fi，BW_B)上检测该小区的BCH。

14.根据权利要求10所述的移动终端/UE，其中由移动终端/UE使用的小区搜索关联的BW依赖于系统的BW、多普勒测量，或信噪比中的一个。

15.用于使用等于系统的最小可能BW的带宽(BW)允许同步信道和广播信道(SCH和/或BCH)的设备，该设备包括：

在蜂窝电信系统中可操作的移动终端/用户设备(UE)，所述移动终端/用户设备具有接收机部分；

所述接收机部分可操作地与蜂窝电信系统的第一发射机同步，并且对来自蜂窝电信系统的第一发射机的数据执行数据检测；

所述接收机部分通过搜索蜂窝电信系统中的至少一个第二个发射机来同时执行小区搜索，通过使接收到的延迟版本的信号互相关联以便从至少第二发射机中找到同步信道(SCH)信号；以及

其中第一和至少第二发射机可操作地使用调制器时间和频率复用SCH和广播信道(SCH和/或BCH)信号，所述调制器适合于输出正交频分调制(OFDM)符号。

16.根据权利要求15所述的设备，其与第一发射机和至少第二发射机结合，每个这样的发射机具有各自的OFDM调制器，使用它们各自的OFDM调制器可操作地时间和频率复用SCH和/或BCH信号。

17.根据权利要求16所述的设备，其中第一发射机和至少一个第二发射机可操作地在频域中重复SCH和/或BCH信号。

18.根据权利要求17所述的设备，其中由第一发射机和至少一个第二发射机中的每个重复SCH和/或BCH信号的次数依赖于系统BW BW_A。

19.根据权利要求18所述的设备，第一发射机和至少一个第二发射机中的每个都具有前端发射机以及发射机天线，该第一发射机和至少一个第二发射机可操作地在它们各自的前端发射机(Fe TX)中转换OFDM调制基带信号为无线电信号并且通过发射机天线传送所述无线电信号。

20.根据权利要求19所述的设备，进一步包括：

具有至少一个接收机天线的前端接收机，该至少一个接收机天线耦合到该前端接收机的输入端；与该前端接收机的第一输出耦合的OFDM检测器；与该前端接收机的第二输出耦合的小区搜索单元；以及与该小区搜索单元耦合的控制单元(CU)；

该前端接收机适合于在该至少一个接收机天线上从第一发射机和至少一个第二发射机接收具有BW_A的信号；

前端接收机的接收机部分，其可操作地将信号下变换到具有BW_A的基带信号；

该前端接收机可操作地将信号馈送到OFDM检测器；

该OFDM检测器适合于检测和解码源于第一发射机的信号；

该前端接收机适合于同时将所接收的信号馈送到小区搜索单元；

该小区搜索单元适合于在具有中心频率/BW(fi，BW_B)的至少一个SCH信号BW上处理所接收的信号；以及

CU适合于确定在其上执行小区搜索的SCH BW的数目。

21.根据权利要求20所述的设备，其中该CU可操作地基于以下之一确定在其上执行小区搜索的SCH BW的数目：移动终端/UE BW容量、关于使用从第一发射机发射的导频符号获得的信噪比(SNR)和多普勒测量的信息、系统BW BW_A、以及关于在相邻小区上从第一发射机接收的BW的信息。

22.根据权利要求21所述的设备，其中，如果SNR为低或者多普勒测量为高，则该CU适合于在整个BW_A上关联接收到的信号。

23.根据权利要求21所述的设备，其中如果多普勒测量为低并且SNR为高，CU使小区搜索在“慢搜索”模式中进行，其中移动终端/UE仅在一个SCH信号BW(fl；BW_B)上关联所接收的信号。

24.根据权利要求21所述的设备，其中如果该SCH(fj；BW_B)关联值超过确定的阈值，则发现该至少第二发射机的定时并且检测小区ID。

25.根据权利要求24所述的设备，其中通过把SCH信号分裂为子序列A和B由移动终端/UE执行小区ID的检测，其中子序列A与小区组相关并且子序列B给出小区ID；

其中当发现定时时，移动终端/UE使所接收的信号与特定A子序列关联以发现小区组；

其中移动终端/UE然后可操作地使所接收的信号与特定B子序列关联以发现小区ID；以及

其中之后检测到在相应中心频率(fj；BW_B)上的BCH。

26.根据权利要求24所述的设备，其中当在不同的中心频率上的SCH信号不相同时，移动终端/UE适合于检测小区ID。

27.根据权利要求26所述的设备，进一步包括移动终端/UE可操作地使所接收的信号与特定A子序列关联以发现小区组；以及

移动终端/UE进一步可操作地使所接收的信号与特定B子序列关联以发现小区ID，并且之后在相应中心频率(fj；BW_B)上检测BCH。

28.使用等于系统的最小可能BW的带宽(BW)允许同步信道和广播信道(SCH和/或BCH)的方法，包括在频域中对于整个系统BW的至少一些部分重复SCH和/或BCH信号。

29.根据权利要求28所述的方法，进一步包括执行在相同OFDM符号上的重复步骤。

30.根据权利要求28所述的方法，进一步包括执行在交错形式上的重复步骤。

31.根据权利要求28所述的方法，其中SCH信号的BW为1.25MHz。

32.根据权利要求31所述的方法，其中包括小区组和小区ID信息的SCH信号相同。

33.根据权利要求31所述的方法，其中一些SCH信号表示小区组以及另外一些SCH信号表示小区ID。

34.根据权利要求28所述的方法，其在移动终端/用户设备(UE)中实现。

35.根据权利要求34所述的方法，其中移动终端/UE可操作地来搜索特定的SCH信号并且然后读取包括必需信息的BCH信号以便停留/连接到小区，而不管系统BW。

36.根据权利要求35所述的方法，其中SCH和/或BCH信号的BW为1.25MHz。

37.根据权利要求28所述的方法，其由高BW系统中的移动终端/用户设备(UE)实现。

38.根据权利要求37所述的方法，其中移动终端/UE可操作地来确定是否在低或高的带宽上执行小区搜索以获得充足小区检测性能。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，如果高速，快速小区检测是必需的，则使用多个SCH关联。

40.根据权利要求28所述的方法，其中SCH和/或BCH信号在频域中被重复多次。

41.根据权利要求40所述的方法，其中SCH和/或BCH信号的每个信号都在中心频率上被重复三次。