CN101286787A - 传输同步信道的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了几种关于同步信道传输的方法。不利用SCH检测同步信道所在的子帧#0的CP长度方法，可以提高用户设备检测同步信道的性能。利用SCH检测子帧#0的CP长度方法，提高利用同步信道检测子帧CP长度的可靠性。提高LTE FDD的SCH性能的方法，通过为短CP子帧的最后一个OFDM符号添加稍长的短CP，提高对P－SCH的保护。

Description

传输同步信道的设备和方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统，更具体的说涉及一种在无线通信系统中的传输同步信道的设备和方法。

背景技术

现在，3GPP标准化组织已经着手开始对其现有系统规范进行长期的演进(LTE)。在众多的物理层传输技术当中，基于正交频分复用(OFDM)的下行传输技术和基于单载波频分多址接入(SCFDMA)的上行传输技术是研究的热点。

无线通信系统根据其双工方式可以分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。FDD双工方式是指无线系统中的两个方向上的通信分别在两个相隔一定距离的频率上完成，从而通信实体可以同时完成接收和发送的操作。TDD双工方式是指无线系统中的两个方向上的通信在相同的频率上完成，从而通信实体不能同时进行接收和发送的操作，即接收和发送的操作在时间上分开。

根据当前LTE的讨论结果，图1是LTE FDD系统下行帧结构，无线帧(radio frame)  (101-103)的时间长度为10ms；每个帧分为多个时隙(slot)(104-107)，目前的假设是每个无线帧包含20个时隙，时隙的时间长度为0.5ms；每个时隙又包含多个OFDM符号，根据目前的假设，LTE系统中有效OFDM符号的时间长度约为66.7μs。OFDM符号的CP的时间长度可以有两种，即短CP的时间长度大约为4.69μs或者5.21μs，长CP的时间长度大约为16.67μs，长CP时隙用于多小区广播/多播和小区半径非常大的情况，短CP时隙(108)包含7个OFDM符号，长CP时隙(109)包含6个OFDM符号。根据目前的讨论结果，连续的两个时隙构成一个子帧(subframe)，并且传输时间间隔(TTI)是1ms，等于一个子帧的时间长度。

在LTE系统中，存在两种TDD系统的帧结构，即一般TDD帧结构(genericTDD frame structure)和备选TDD帧结构(alternative TDD framestruture，缩写为A-TDD)。本专利重点讨论采用A-TDD的系统，根据当前LTE的讨论结果，图2是LTE A-TDD系统的帧结构，无线帧(radio frame)(201-203)的时间长度为10ms；每个帧等分为两个5ms的半帧(half-frame)(204、205)；每个半帧包含7个时隙(206～212)和三个特殊的域，即下行导频时隙(DwPTS)(213)、保护间隔(GP)(214)和上行导频时隙(UpPTS)(215)。并且每个半帧的第一个时隙(206)和DwPTS固定用于下行传输，UpPTS和每个半帧的第二个时隙(207)固定用于上行传输。以抽样频率为30.72MHz为例，每个时隙(206～212)包含20736个抽样，时间为0.625ms；DwPTS包含2572个抽样，时间约为83.7ms；GP包含1536个抽样，时间为50ms；UpPTS包含4340个抽样，时间约为141.3ms。与FDD系统相同，其有效OFDM符号的时间长度约为66.7μs，OFDM符号的CP的时间长度可以有两种，短CP的时间长度大约为7.29μs，长CP的时间长度大约为16.67μs。短CP时隙(216)包含9个OFDM符号和一个时隙间隔(TI)(218)，长CP时隙(217)包含8个OFDM符号和一个TI(219)。注意两种TI(218、219)的时间长度不相等。根据目前的讨论结果，每个时隙是一个子帧。

根据当前LTE FDD系统中对同步信道的讨论结果，参考图1所示的LTEFDD帧结构，图3是同步信道的结构图。同步信道在每个10ms无线帧内传输两次，并分别位于第一个时隙和第十一个时隙。主同步信道(P-SCH)位于时隙的最后一个OFDM符号中，所以其时间位置不随长CP时隙和短CP时隙的变化而变化。次同步信道(S-SCH)位于时隙的倒数第二个OFDM符号中，所以其时间位置随长CP时隙和短CP时隙的变化而变化。根据目前的讨论结果，用户设备根据其检测到的S-SCH的时间位置确定同步信道所在的时隙是长CP时隙或者短CP时隙。

根据当前LTE A-TDD系统中对同步信道的讨论结果，参考图2所示的LTE A-TDD帧结构，图4是同步信道的结构图。与FDD系统相同，同步信道在每个10ms无线帧内传输两次，并分别位于每个半帧的第一个子帧#0和DwPTS。主同步信道(P-SCH)位于DwPTS中，所以其时间位置不随长CP子帧和短CP子帧的变化而变化。次同步信道(S-SCH)位于子帧#0的最后一个OFDM符号中，按照目前的长CP子帧(401)和短CP子帧(402)的结构，两种子帧结构中的S-SCH的时间位置是不同的。在当前LTE A-TDD系统同步信道的讨论中，有公司提出不利用SCH检测CP的长度；另一些公司认为需要最大化FDD和A-TDD系统的一致性，即需要利用SCH检测CP的长度。从而判断S-SCH的时间位置确定同步信道所在的子帧#0是长CP子帧或者短CP子帧。

根据当前的LTE的讨论结果，LTE FDD系统和采用一般TDD帧结构的TDD系统称为类型1(type 1)系统；采用备选TDD帧结构的TDD系统称为类型2(type 2)系统。在当前的LTE的讨论中，短CP也称为一般的CP(normalCP)；长CP也称为加长的CP(extended CP)。

发明内容

本发明的目的是提供一种在无线通信系统中传输同步信道的设备和方法。

按照本发明的一方面，一种配置LTE A-TDD系统的子帧结构的方法，包括如下步骤：

a)基站为长CP子帧和短CP子帧设置相同长度的时隙间隔(TI)，并相应地确定各个OFDM符号的CP长度；

b)基站在子帧#0的最后一个OFDM符号上传输S-SCH。

按照本发明的一方面，一种配置LTE A-TDD系统的帧结构的方法，包括如下步骤：

a)在一个半帧中配置七个子帧，每个子帧都包含一定长度的子帧间隔(TI)；

b)在一个半帧中配置内配置三个特殊的子帧DwPTS、GP和UpPTS，其中DwPTS占用子帧#0的TI的抽样。

按照本发明的一方面，一种提高利用SCH检测CP长度的可靠性的方法，包括如下步骤：

a)基站在DwPTS中传输P-SCH；

b)对长CP子帧#0或者短CP子帧#0之一，基站为其最后一个OFDM符号添加加长的CP，并传输S-SCH。

按照本发明的一方面，一种提高利用SCH检测CP长度的可靠性的方法，包括如下步骤：

a)基站为短CP子帧#0对应的P-SCH配置比较短的CP，并传输P-SCH；

b)基站在子帧#0的最后一个OFDM符号中传输S-SCH。

按照本发明的一方面，一种提高LTE FDD的SCH性能的方法，包括如下步骤：

a)基站为短CP时隙的可以用来传输P-SCH和S-SCH的OFDM符号添加稍长的短CP；

b)基站为短CP时隙的其他OFDM符号添加一般的短CP。

按照本发明的一方面，一种生成OFDM符号的方法，包括如下步骤：

a)把需要长CP的信息映射到频域子载波上，并执行IFFT得到时域抽样序列，并添加长CP；

b)把需要短CP的信息映射到频域子载波上，并执行IFFT得到时域抽样序列，并添加短CP和循环后缀。

c)步骤a)和b)中的序列相加得到要完整的OFDM符号。

按照本发明的一方面，一种生成OFDM符号的方法，包括如下步骤：

a)需要的短CP的信息乘以相应的相位偏移；

b)步骤a)中变化后的需要短CP的信息和需要长CP的信息映射到频域子载波上；

c)对步骤b)得到的频域序列进行IFFT变换，并添加长CP，从而得到要完整的OFDM符号。

按照本发明的一方面，一种基站的处理设备，包括发射接收装置，还包括：

a)OFDM符号生成器模块，用于把频域信息变换到时域；

b)添加CP的模块，用于给OFDM符号添加CP；

c)物理信道复用器，用于数据信道和控制信道复用到一起。

按照本发明的一方面，一种用户设备的处理设备，包括发射接收装置，还包括：

a)去除CP的模块，用于去除CP得到有效的OFDM符号；

b)OFDM符号处理模块，用于把时域OFDM符号变换到频域；

c)物理信道解复用器，用于解复用数据信道和控制信道。

采用本发明的方法，可以提高用户设备检测同步信道的性能，或者增加利用同步信道检测子帧CP长度的可靠性。

附图说明

图1是LTE FDD系统的下行帧结构；

图2是LTE A-TDD系统的帧结构；

图3是LTE FDD系统的同步信道结构；

图4是LTE A-TDD系统的同步信道结构；

图5是只改变的一个OFDM符号的CP长度的短CP子帧结构；

图6是用子帧#0的TI的抽样增加GP的抽样个数；

图7是用子帧#0的TI的抽样增加GP和UpPTS的抽样个数；

图8是第一种提高CP检测可靠性的方法；

图9是第二种提高CP检测可靠性的方法；

图10：第三种提高CP检测可靠性的方法

图11是LTE FDD系统的短CP子帧的CP长度设置；

图12是长CP子帧的前两个OFDM符号的处理方法；

图13是基站设备图；

图14是用户设备图。

具体实施方式

本发明下面的描述中，以抽样频率为30.72MHz为例，所述方法同样适用于抽样频率是其他数值的方法。例如如果实际的抽样频率是30.72×KMHz，则下面描述中出现的抽样的个数值M_s需要乘以相应的比例K，即实际的抽样个数值是M_s·K。

对当前的LTE A-TDD系统，根据是否利用SCH检测同步信道所在子帧#0是属于长CP子帧或者短CP子帧，本发明相应地提出解决的方法。本发明上面描述的多种方法可以单独工作，也可以在不互相冲突的前题下联合到一起使用。

不利用SCH检测子帧#0的CP长度

在不需要根据SCH检测子帧#0的CP长度时，为了方便用户设备对同步信道的处理，需要保证在长、短两种CP的子帧结构的系统中，S-SCH相对于P-SCH的定时是相同的。然而，按照目前LTE A-TDD系统中同步信道的结构设计，DwPTS即P-SCH的定时是对齐的，长CP子帧#0和短CP子帧#0的S-SCH的定时有比较小的一个偏差。即短CP子帧#0的S-SCH比长CP子帧#0的S-SCH在定时上提前32个抽样，大约是1μs的时间。

通过微调各个OFDM符号的CP的长度，可以使长CP子帧和短CP子帧的最后一个OFDM符号的定时对齐，这同时意味着两种子帧的TI的长度相等，或者同时没有TI。为了实现这个目标，可以有三种方法：只修改当前的短CP子帧的CP长度、只修改当前的长CP子帧的CP长度或者同时修改两种子帧的CP长度。短CP子帧的TI包含288个抽样，时间约为9.38μs；长CP子帧的TI包含256个抽样，时间约为8.33μs。即短CP子帧的S-SCH比长CP子帧的TI长32个抽样。这些修改CP长度的方法可以同时作用于所有的下行子帧，也可以只用于子帧#0。

第一种微调CP长度的方法是只修改当前的短CP子帧的CP长度，记需要变化的抽样总数为N^CP，在当前LTE A-TDD系统中，需要增加短CP子帧的CP长度使其TI的长度缩短32个样值。记抽样频率30.72MHz是最小抽样频率的N倍，LTE系统中的最小抽样带宽是1.92MHz，即N等于16。为了保证按照抽样频率30.72MHz的系统需求修改CP的样值数目后，各种不同抽样频率的系统的子帧结构的对应的OFDM符号的CP时间长度能保持相等，CP增加或者减少的数值应该是N的倍数，即在LTE系统中应该是16的倍数。记当前LTE A-TDD系统的下行子帧中的OFDM符号的CP长度是N_i ^CP，则修改之后各个OFDM符号的CP长度为N_i ^CP+N·x_i，这里i是OFDM符号的索引，x_i是任意的整数并满足 $N\·\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{x}_i=N^{\mathrm{CP}}.$ 因为当前LTE A-TDD系统中需要增加的样值总数是32，所以可以有两种修改CP长度的方法。第一种方法是只把一个OFDM符号的CP长度增加32个样值。这个CP增长的OFDM符号可以是子帧内的最后一个OFDM符号，这样，因为子帧#0的最后一个OFDM符号用于传输S-SCH，所以增长S-SCH所在的OFDM符号的CP有利于增加对S-SCH的保护。但是，本发明不限制CP增长的OFDM符号在子帧中的位置。第二种方法是把两个OFDM符号的CP长度分别增加16个样值。这两个CP增长的OFDM符号可以是子帧内的第一个OFDM符号和最后一个OFDM符号。同样，本发明不限制CP增长的两个OFDM符号在子帧中的位置。另外，如果不需要保持各种抽样频率的系统的CP的时间长度相等，可以更灵活的设置每一个OFDM符号的CP长度。

第二种微调CP长度的方法是只修改当前的长CP子帧的CP长度。记需要变化的抽样总数为N^CP，在当前LTE A-TDD系统中，需要减少长CP子帧的CP长度使其TI的长度增加32个样值。与第一种微调CP长度的方法类似，为了保证各种不同抽样频率的系统的子帧结构的对应的OFDM符号的CP时间长度能保持相等，修改之后各个OFDM符号的CP长度为N_i ^CP+N·x_i，并满足 $N\·\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{x}_i=N^{\mathrm{CP}}.$ 因为当前LTE A-TDD系统中需要增加的样值总数是32，第一种方法是只把一个OFDM符号的CP长度减少32个样值。本发明不限制CP缩短的OFDM符号在子帧中的位置。第二种方法是把两个OFDM符号的CP长度分别减少16个样值。本发明不限制CP缩短的两个OFDM符号在子帧中的位置。另外，如果不需要保持各种抽样频率的系统的CP的时间长度相等，可以更灵活的设置每一个OFDM符号的CP长度。

第三种微调CP长度的方法是同时修改两种子帧的CP长度。记两种子帧需要变化的抽样总数分别是N_Short ^CP和N_Long ^CP，在当前LTE A-TDD系统中， $N_{\mathrm{Short}}^{\mathrm{CP}}-N_{\mathrm{Short}}^{\mathrm{CP}}=32.$ 与上面两种微调CP长度的方法类似，为了保证各种不同抽样频率的系统的子帧结构的对应的OFDM符号的CP时间长度能保持相等，修改之后各个OFDM符号的CP长度为N_Short，t ^CP+N·x_Short，i和N_Long，j ^CP+N·x_Long，j，并分别满足 $N\·\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{x}_{\mathrm{Short},i}=N_{\mathrm{Short}}^{\mathrm{CP}}$ 和 $N\·\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{x}_{\mathrm{Long},j}=N_{\mathrm{Long}}^{\mathrm{CP}}.$ 这里，两种子帧的CP分别增加N_Short ^CP个抽样和N_Long ^CP个抽样，这些抽样可以尽量均匀的分配给子帧内的所有OFDM符号的CP，也可以把这N_Short ^CP和N_Long ^CP个抽样完全分配给或者主要分配给子帧的最后一个OFDM符号。这样，因为子帧#0的最后一个OFDM符号用于传输S-SCH，所以增长S-SCH所在的OFDM符号的CP有利于增加对S-SCH的保护。另外，如果不需要保持各种抽样频率的系统的CP的时间长度相等，可以更灵活的设置每一个OFDM符号的CP长度。作为一个特殊情况，当修改之后两种子帧的TI的长度都为0时，短CP子帧的CP需要增加288个抽样，长CP子帧的CP需要增加256个抽样。一种处理方法是对短CP子帧中的9个OFDM符号，每个符号的CP增加32个抽样；同时对长CP子帧中的8个OFDM符号，每个符号的CP增加32个抽样。另一种处理方法是短CP子帧中的最后一个OFDM符号的CP增加288个抽样；同时长CP子帧中的最后一个OFDM符号的CP增加256个抽样。

通过上述的微调CP长度的方法，可以使长、短CP的两种子帧的最后一个OFDM符号的定时对齐，即两种子帧的TI的长度相等并记为N^TI。在当前的LTE A-TDD系统中，当只修改当前的短CP子帧的CP长度时，N^TI等于256；当只修改当前的长CP子帧的CP长度时，N^TI等于288。但是实际上在LTE A-TDD系统中TI的用处并不大，尤其是根据目前的讨论结果，子帧#0和DwPTS都是固定用于下行传输，这样子帧#0后部的TI完全可以用做其他的用途。

下面的描述中记当前LTE A-TDD中，DwPTS的抽样个数为N^DwPTS(N^DwPTS等于2572)，GP的抽样个数为N^GP(N^GP等于1536)，UpPTS的抽样个数为N^UpPTS(N^UpPTS等于4340)，P-SCH在DwPTS中传输，其CP的抽样个数为N^PSCH，N^PSCH等于524(或者512)。

第一种利用TI的方法是利用这个N^TI个抽样增加P-SCH的CP的抽样个数，则修改之后的P-SCH的CP的抽样个数为N^PSCH+N^TI。P-SCH的CP的抽样个数增多意味着系统对P-SCH的保护加强。

第二种利用TI的方法是保持P-SCH的CP的抽样个数不变，但是把DwPTS朝子帧#0的方向移动，并占用子帧#0的TI的抽样，其移动的抽样个数为N^TI。在保持子帧TS1～TS6的定时位置不变的情况下，根据对GP和UpPTS的处理方式可以进一步分为三种方法。第一种方法是保持UpPTS的抽样个数不变，则GP的抽样个数增加N^TI，新的GP的抽样个数为N^GP+N^TI。第二种方法是保持GP的抽样个数不变，则UpPTS的抽样个数增加N^TI，新的UpPTS的抽样个数为N^UpPTS+N^TI。注意目前的LTE A-TDD系统UpPTS的长度小于两个完整的上行SCFDMA符号及CP的长度。通过增加UpPTS的抽样个数，使UpPTS的长度大于等于两个完整的上行SCFDMA符号及CP的长度，从而在必要时可以用UpPTS传输两个完整的SCFDMA符号。第三种方法是同时修改GP和UpPTS的抽样个数，例如把UpPTS增加x个抽样，从而使UpPTS的长度大于等于两个完整的上行SCFDMA符号及CP的长度；同时GP增加N^TI-x个抽样。

利用SCH检测子帧#0的CP长度

按照目前LTE A-TDD系统中同步信道的结构设计，DwPTS即P-SCH的定时是对齐的，长CP子帧#0和短CP子帧#0的S-SCH的定时有比较小的一个偏差。即短CP子帧#0的S-SCH比长CP子帧#0的S-SCH在定时上提前32个抽样，大约是1μs的时间。这个时间偏差小于CP的长度，显然依赖这么小的一个时延来检测CP的长度是不可靠的。

提高利用SCH检测子帧#0的CP长度的可靠性的方法是增加长CP子帧#0和短CP子帧#0的S-SCH相对于各自的P-SCH的定时的偏差。具体的说，记短CP子帧#0的S-SCH相对于其P-SCH提前T^Short个样值；记长CP子帧#0的S-SCH相对于其P-SCH提前T^Long个样值。在当前的LTE A-TDD结构中

为了提高利用SCH检测子帧#0的CP的可靠性，需要尽量增大|T^Short-T^Long|，这里函数|x|是x的绝对值。

第一种提高检测CP长度的可靠性的方法是把长CP子帧#0或者短CP子帧#0之一的最后一个OFDM符号(S-SCH)的定时朝P-SCH的方向移动T^shifi个样值，并占用子帧#0的TI的抽样，从而减少其相对于P-SCH的提前量，同时保持另一种CP的子帧#0的最后一个OFDM符号的定时不变，进而增大两种CP的子帧#0中的最后一个OFDM符号(S-SCH)相对于各自的P-SCH的定时的偏差。这里，根据当前LTE A-TDD的帧结构，对长CP子帧#0，T^shifi小于等于256；对短CP子帧#0，T^shifi小于等于288。

第二种提高检测CP长度的可靠性的方法是减少短CP子帧#0对应的P-SCH的CP的抽样数，即把DwPTS中的P-SCH的有效OFDM符号向子帧#0的方向移动，从而减少其最后一个OFDM符号(S-SCH)相对于P-SCH的提前量，进而增大两种CP的子帧#0中的最后一个OFDM符号(S-SCH)相对于各自的P-SCH的定时的偏差。记当前P-SCH的CP的抽样数为N^PSCH，N^PSCH等于524(或者512)；记变化之后的P-SCH的CP的抽样数为N_new ^PSCH。第一种方法是N_new ^PSCH需要大于等于短CP子帧的正常的CP的长度，即N_new ^PSCH大于等于224。这样短CP子帧#0的最后一个OFDM符号相对于P-SCH的定时偏差减小了

个样值，T小于等于300。第二种方法是配置N_new ^PSCH小于短CP子帧的正常的CP的长度，即N_new ^PSCH小于224。特别地，N_new ^PSCH可以等于类型1系统的短CP子帧的OFDM符号的CP长度，即144或者160个抽样。本发明不限制是否对P-SCH(903)添加循环后缀。

上面描述了修改LTE A-TDD系统的CP长度的方法，实际上在LTE FDD系统中同样存在设置CP长度的问题。为了保证各种不同的抽样频率的情况下，时隙的各个OFDM符号在定时上是对齐的，相应地限制了时隙的各个OFDM符号的CP的长度的设计，导致这些OFDM符号的CP的长度可能是不一样的。目前LTE FDD系统的长CP时隙的各个OFDM符号的CP长度是相同的，而短CP时隙的OFDM符号的CP长度有两种。记短CP子时隙中的各个OFDM符号的CP长度是N_i ^CP，这里i是OFDM符号的索引。为了尽可能的加强对同步信道(P-SCH和S-SCH)的保护，配置P-SCH和S-SCH所在的OFDM符号具有最长和第二长的CP。根据当前LTE FDD系统的时隙参数，短CP时隙中包含7个OFDM符号，其中6个OFDM符号具有正常长度的短CP，约为4.69μs，另外一个OFDM符号的CP长度稍长，约为5.21μs。另外，根据当前LTE FDD系统中的同步信道的讨论结果，P-SCH占用时隙的最后一个OFDM符号，S-SCH占用时隙的倒数第二个OFDM符号。所以配置时隙的最后一个OFDM符号具有较长的CP，即约为5.21μs的CP，从而增强对P-SCH的保护。另外，第一个到第六个OFDM符号具有正常长度的短CP，即约为4.69μs的CP，这里S-SCH所在OFDM符号和其他OFDM符号的CP保护性能是相等的。

LTE系统中可以同时存在短CP的OFDM符号和长CP的OFDM符号，这样当用户设备缺乏相关的CP长度的信息时，用户设备不能预先知道有效OFDM符号的精确定时位置。本发明提出一种配置有效OFDM符号的定时和添加CP的方法。这里假设需要在同一个OFDM符号内按照频分复用(FDMA)的方式发送两种CP长度需求不同的信息，记需要短CP的信息为I^short，需要短CP的信息为I^long。记有效OFDM符号的抽样个数为N^FFT，短CP的抽样个数为N^short，长CP的抽样个数为N^long。记信息I^short占用的子载波的集合是C^short，信息I^long占用的子载波的集合是C^long。因为OFDM系统中的IFFT/FFT运算是线性运算，包含这两种信息的OFDM符号可以等效为CP长度需求不同的这两种信息的叠加，其中，子载波集合C^long发送的信息I^long添加N^long的抽样的长CP；子载波集合C^short发送的信息I^short添加N^short的抽样的短CP和N^long-N^short个抽样的循环后缀(Cyclic Postfix)。

第一种生成OFDM符号的方法是为每种CP需求不同的信息分别生成一个OFDM符号，然后进行叠加。具体的说，对信息I^long，在频域内的子载波集合C^long上携带其信息，同时集合C^short的子载波置0；然后执行IFFT变换到时域，记时域内的抽样序列为T_e ^long；接下来把T_e ^long的后N^long的样值作为CP添加到T_e ^long的前面，从而得到包含信息I^long的长度为N^FFT+N^long的抽样序列T^long。对信息I^short，在频域内的子载波集合C^short上携带其信息，同时集合C^long的子载波置0；然后执行IFFT变换到时域，记时域内的抽样序列为T_e ^short；接下来，把T_e ^short的后N^short的样值作为CP添加到T_e ^short的前面；并把T_e ^short的前N^long-N^short的样值作为循环后缀(Cyclic Postfix)添加到T_e ^short的后面，从而得到包含信息I^short的长度为N^FFT+N^long的抽样序列T^short。最后，两个抽样序列T^long和T^short相加的到包含这两种信息的完整的OFDM符号。

第二种生成OFDM符号的方法是对信息I^short在频域内进行处理，然后与信息I^long一起执行IFFT变换到时域，并添加长度为N^long个抽样的CP。根据IFFT/FFT变换的性质，在时域内对序列x(n)的循环移位对应于在频域内其傅立叶变换X(k)＝DFT(x(n))的相位偏移，即 $\mathrm{DFT}\left(x(n+m)\right)=e^{-j\·\frac{2\mathrm{\πkm}}{N}}\·\mathrm{DFT}\left(x\left(n\right)\right),$ 这里n是序列样值的索引，m是序列向左循环移动的抽样数目，k是频域内子载波的索引。因为短CP的抽样个数比长CP少N^long-N^short，所以信息I^short的有效OFDM符号的定时比信息I^long的有效OFDM符号的定时提前T^shifi＝N^long-N^short个样值，即相当于在时域内循环移位了T^shifi个抽样。记信息I^short在频域内的各个子载波上的调制符号是S_k ^short，则其在时域上循环移位了T^shifi个抽样的信号在频域内的形式是注意这里信息I^short实际上只占用子载波集合C^short。记信息I^long在频域内的各个子载波上的调制符号是S_k ^long，则包含两种信息的OFDM符号在频域内各个子载波上的值是 $S_k=\left\{\begin{array}{cc}{e}^{-j\·\frac{2\mathrm{\πk}\·T^{\mathrm{shift}}}{N}}\·S_k^{\mathrm{short}}& ,k\∈C^{\mathrm{short}}\\ S_k^{\mathrm{long}}& ,k\∈C^{\mathrm{long}}\end{array}\right..$ 接下来，对序列S_k执行IFFT变换到时域得到序列T，然后把序列T的后N^long的样值作为CP添加到T_e ^long的前面，从而得到包含N^FFT+N^long个抽样的完整OFDM符号。

图13是基站的设备图。这里OFDM符号生成器模块(1302)和添加CP的模块(1303)是本发明的体现。基站把各个用户设备的数据信道和控制信道经物理信道复用器(1301)后，在OFDM符号生成器模块(1302)中变换到时域抽样序列，并在模块1303中添加CP，经数/模(D/A)变换模块(1304)处理后，通过发射装置(1305)发射。

图14是用户设备的设备图。这里去除CP的模块(1403)和OFDM符号处理器模块(1404)是本发明的体现。用户设备通过接收装置(1401)接收基站的信号，经模/数(A/D)变换模块(1402)处理后，在模块1203中去除CP，然后在OFDM符号处理器(1404)中变换到频域，接着，经物理信道解复用器(1405)解复用出数据信道和控制信道。

实施例

本部分给出了该发明的五个实施例，为了避免使本专利的描述过于冗长，在下面的说明中，略去了对公众熟知的功能或者装置等的详细描述。以下描述以抽样频率30.72MHz为例。

第一实施例

本实施例中描述只修改当前的短CP子帧的CP长度来实现长CP子帧和短CP子帧的最后一个OFDM符号的定时对齐的修改方法。在当前LTE A-TDD系统中，需要增加短CP子帧的CP长度使其TI的长度缩短32个样值。

如表1所示是一种修改之后的系统参数，这里只把一个OFDM符号的CP长度增加32个样值。这个CP增长的OFDM符号可以是子帧内的最后一个OFDM符号，因为子帧#0的最后一个OFDM符号用于传输S-SCH，所以增长S-SCH所在的OFDM符号的CP有利于增加对S-SCH的保护。如图5所示，长CP子帧(500)的CP长度和TI的长度不变，即CP是512个样值(501)，有效OFDM符号的长度是2048个样值(502)，TI是256个样值(503)。短CP子帧(510)的最后一个OFDM符号，即子帧#0中用于S-SCH的OFDM符号的CP长度增加为256个样值(511)，有效OFDM符号的长度是2048个样值(512)，TI的长度缩短为256个样值(513)，这样两种CP的子帧的最后一个OFDM符号的定时是相同的。

表1：只把一个OFDM符号的CP增加32个样值的系统参数

如表2所示是另一种修改之后的系统参数，这里把两个OFDM符号的CP长度分别增加16个样值。这个CP增长的OFDM符号可以是子帧内的第一个OFDM符号和最后一个OFDM符号。

表2：把两个OFDM符号的CP分别增加16个样值的系统参数

第二实施例

本实施例中描述利用子帧#0的TI来改变GP和UpPTS的抽样个数的方法。以实施例一中的修改当前的短CP子帧的CP长度的方法为例，修改之后两种CP的子帧的TI的抽样个数都是256。

图6是用子帧#0的TI的抽样增加GP的抽样个数的示例。与图5类似，子帧#0的最后一个OFDM符号即用于S-SCH的OFDM符号的CP增加32个抽样为256个抽样(601)，从而两种CP的子帧#0的S-SCH(602、612)的定时是相同的，并且两种CP的子帧#0的TI(603、613)长度都是256个样值。DwPTS(604、614)整体朝子帧#0的方向移动了256个抽样，并占用子帧#0的TI的256个样值。同时，UpPTS(606、616)的定时和抽样数不变，相应地，GP(605、615)的长度增加256个样值为1792个抽样。

图7是用子帧#0的TI的抽样同时增加GP和UpPTS的抽样个数的示例。与图5类似，子帧#0的最后一个OFDM符号即用于S-SCH的OFDM符号的CP增加32个抽样为256个抽样(701)，从而两种CP的子帧#0的S-SCH(702、712)的定时是相同的，并且两种CP的子帧#0的TI(703、713)长度都是256个样值。DwPTS(704、714)整体朝子帧#0的方向移动了256个抽样，并占用子帧#0的TI的256个样值。GP(705、715)的长度增加72个样值为1408个抽样，UpPTS(706、716)的长度增加184个样值为4524个抽样，这里4524＝2048×2+214×2，从而UpPTS内可以容纳两个完整SCFDMA符号和两个长度为214个抽样的CP。

第三实施例

本实施例中描述提高利用SCH检测子帧#0的CP长度的可靠性的方法。这里假设当前LTE A-TDD系统的DwPTS中的P-SCH的CP的长度是524个抽样。

图8是通过把长CP子帧#0的最后一个OFDM符号的定时朝P-SCH的方向移动来提高利用SCH检测子帧#0的CP长度的可靠性的方法。如图8所示，对短CP子帧#0(806)，其用于S-SCH(801)的最后一个OFDM符号相对于其P-SCH(802)的定时提前2048+288+524＝2860个抽样。对长CP子帧#0，其用于S-SCH的最后一个OFDM符号的CP长度是768个抽样(803)，同时其有效OFDM符号(804)相对与其P-SCH(805)的定时提前是2048+524＝2572个抽样。这样两种CP的子帧#0的S-SCH相对于其各自的P-SCH的定时偏差是2860-2572＝288个抽样，时间约为9.38μs。

图9是通过减少短CP子帧#0对应的P-SCH的CP的抽样数来提高利用SCH检测子帧#0的CP长度的可靠性的方法。如图9所示，对长CP子帧#0(908)，其用于S-SCH(905)的最后一个OFDM符号相对于其P-SCH(906)的定时提前2048+256+524＝2828个抽样。对短CP子帧#0(907)，其相应的P-SCH(903)的CP(902)缩短为224个抽样，即等于一般的短CP的长度，本发明不限制是否对P-SCH(903)添加循环后缀(904)，其用于S-SCH(901)的最后一个OFDM符号相对于其P-SCH(903)的定时提前2048+288+224＝2560个抽样。这样两种CP的子帧#0的S-SCH相对于其各自的P-SCH的定时偏差是2828-2560＝268个抽样，时间约为8.72μs。

图10是综合了图5描述的方法和图9描述的方法之后的联合方法。如图10所示，通过增加短CP子帧#0(1011)的最后一个OFDM符号(1002)的CP(1001)的长度为256个样值，有利于提高S-SCH的性能，并且两种CP的子帧的最后一个OFDM符号的定时是相同的，这里两种CP的子帧的TI(1003、1009)的长度都是256个样值。如图10所示，对长CP子帧#0(1012)，其用于S-SCH(1008)的最后一个OFDM符号相对于其P-SCH(1010)的定时提前2048+256+524＝2828个抽样。对短CP子帧#0(1011)，其相应的P-SCH(1005)的CP(1004)缩短为256个抽样，即大于一般的短CP的长度，并且和短CP子帧#0中的S-SCH的CP(1001)长度相等，本发明不限制是否对P-SCH(1005)添加循环后缀(1006)，其用于S-SCH(1002)的最后一个OFDM符号相对于其P-SCH(1005)的定时提前2048+256+256＝2560个抽样。这样两种CP的子帧#0的S-SCH相对于其各自的P-SCH的定时偏差是2828-2560＝268个抽样，时间约为8.72μs。

第四实施例

本实施例中描述配置LTE FDD系统的短CP子帧的各个OFDM符号的CP长度的方法。如图11所示，每个子帧的第一个到第六个OFDM符号具有一般长度的CP(1101～1106)，即抽样个数为144，时间约为4.69μs。而第七个OFDM符号(1107)配置稍长的CP，其抽样个数为160，时间约为5.21μs。根据如图3所示的LTE FDD系统的同步信道结构，每帧的第一个和第十一个子帧的第七个OFDM符号用于传输P-SCH，从而增强对P-SCH的保护。

第五实施例

在LTE中，为了支持单播(Unicast)业务和多播广播业务(MBMS)，系统中同时存在短CP的子帧和长CP的子帧。在长CP子帧内同样需要传输Unicast业务，这包括基站对上行传输进行调度的控制信令，基站发送的上行数据传输的HARQ ACK/NACK信息，同时还需要发送Unicast公共导频信息等。这里假设长CP子帧的第一个OFDM符号完全用于Unicast业务，并且其第二个OFDM符号的一部分用于Unicast业务，另一部分用于MBMS业务。其他OFDM符号完全用于MBMS业务。

图12是对长CP子帧的前2个OFDM符号处理后的新长CP子帧结构的示例，如图12所示，第一个OFDM符号(1203)完全用于Unicast业务，所以这个OFDM符号(1203)配置短CP(1201)，这个短CP(1201)的长度和LTE系统的短CP子帧的第一个OFDM的CP长度相等。而对第二个OFDM符号，在用于传输Unicast业务的子载波上，OFDM符号(1203)的定时与LTE系统的短CP子帧的第二个OFDM的定时相同，相应地这些子载波的CP(1202)与LTE系统的短CP子帧的第二个OFDM符号的CP长度相同，同时这些子载波添加了循环后缀(1205)，循环后缀的长度等于长CP子帧的第三个OFDM符号的CP的开始定时和短CP子帧的第二个OFDM符号的结束定时的差值。对第二个OFDM符号，在用于传输MBMS业务的子载波上，OFDM符号(1208)的定时与当前的长CP子帧的第二个OFDM符号的定时相同，同时其CP(1206)的长度加长，CP的长度等于当前的长CP子帧的第二个OFDM符号的开始和短CP子帧的第一个OFDM符号的结束定时的差值。对第三个OFDM符号和后面的OFDM符号，其OFDM符号(1209)的定时及CP(1207)长度与当前长CP子帧的结构相同。

Claims (29)

1. 一种配置LTE A-TDD系统的子帧结构的方法，包括如下步骤：

a)基站为长CP子帧和短CP子帧设置相同长度的时隙间隔(TI)，并相应地确定各个OFDM符号的CP长度；

b)基站在子帧#0的最后一个OFDM符号上传输S-SCH。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤a)中，各种不同抽样频率的系统的子帧结构的对应的OFDM符号的CP时间长度相等。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤a)中，增加LTE A-TDD子帧的最后一个OFDM符号配置较长的CP。

4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，短CP子帧的最后一个OFDM符号的CP长度是256×Ts ms，其他OFDM符号的CP长度是224×Ts ms，这里Ts是抽样频率是30.72MHz时的抽样间隔。

5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤a)中，两种子帧的TI的长度都为0。

6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，短CP子帧中的最后一个OFDM符号的CP是512×Ts ms，长CP子帧中的最后一个OFDM符号的CP是768×Tsms，这里Ts是抽样频率是30.72MHz时的抽样间隔。

7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，短CP子帧的每个OFDM符号的CP是256×Ts ms，长CP子帧中的每个OFDM符号的CP是544×Ts ms，这里Ts是抽样频率是30.72MHz时的抽样间隔。

8. 一种配置LTE A-TDD系统的帧结构的方法，包括如下步骤：

a)在一个半帧中配置七个子帧，每个子帧都包含一定长度的子帧间隔(TI)；

b)在一个半帧中配置内配置三个特殊的子帧DwPTS、GP和UpPTS，其中DwPTS占用子帧#0的TI的抽样。

9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于在步骤b)中，子帧#0的TI的抽样用于增加GP的抽样个数。

10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于在步骤b)中，子帧#0的TI的抽样用于增加UpPTS的抽样个数。

11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于在步骤b)中，子帧#0的TI的抽样用于同时增加GP和UpPTS的抽样个数。

12. 一种提高利用SCH检测CP长度的可靠性的方法，包括如下步骤：

a)基站在DwPTS中传输P-SCH；

b)对长CP子帧#0或者短CP子帧#0之一，基站为其最后一个OFDM符号添加加长的CP，并传输S-SCH。

13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于在步骤b)中，长CP子帧#0的最后一个OFDM符号的CP长度是768×Ts ms。

14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于在步骤b)中，短CP子帧#0的最后一个OFDM符号的CP长度是512×Ts ms。

15. 一种提高利用SCH检测CP长度的可靠性的方法，包括如下步骤：

a)基站为短CP子帧#0对应的P-SCH配置比较短的CP，并传输P-SCH；

b)基站在子帧#0的最后一个OFDM符号中传输S-SCH。

16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于在步骤a)中，变化之后的P-SCH的CP的抽样数目大于等于短CP子帧的正常的CP的长度。

17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，短CP子帧#0对应的P-SCH的CP是256×Ts ms。

18. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，短CP子帧#0对应的P-SCH的CP是224×Ts ms。

19. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于在步骤a)中，变化之后的P-SCH的CP的抽样数目等于类型1系统的短CP子帧的OFDM符号的CP长度。

20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，P-SCH的CP是144×Ts ms或者160×Ts ms，这里Ts是抽样频率是30.72MHz时的抽样间隔。

21. 一种提高LTE FDD的SCH性能的方法，包括如下步骤：

a)基站为短CP时隙的可以用来传输P-SCH和S-SCH的OFDM符号添加稍长的短CP；

b)基站为短CP时隙的其他OFDM符号添加一般的短CP。

22. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于在步骤a)中，LTE FDD系统的时隙的最后一个OFDM符号的CP加长。

23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在LTE FDD系统中的短CP时隙的最后一个OFDM符号的CP长度是160×Ts ms。

24. 一种生成OFDM符号的方法，包括如下步骤：

a)把需要长CP的信息映射到频域子载波上，并执行IFFT得到时域抽样序列，并添加长CP；

b)把需要短CP的信息映射到频域子载波上，并执行IFFT得到时域抽样序列，并添加短CP和循环后缀；

c)步骤a)和b)中的序列相加得到要完整的OFDM符号。

25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于在步骤b)中，循环后缀的抽样数目等于长CP和短CP的抽样个数的差值。

26. 一种生成OFDM符号的方法，包括如下步骤：

a)需要的短CP的信息乘以相应的相位偏移；

b)步骤a)中变化后的需要短CP的信息和需要长CP的信息映射到频域子载波上；

c)对步骤b)得到的频域序列进行IFFT变换，并添加长CP，从而得到要完整的OFDM符号。

27. 根据权利要求26所述的方法，其特征在于在步骤a)中，相位偏移取决于长CP和短CP的抽样个数的差值。

28. 一种基站的处理设备，包括发射接收装置，还包括：

a)OFDM符号生成器模块，用于把频域信息变换到时域；

b)添加CP的模块，用于给OFDM符号添加CP；

c)物理信道复用器，用于数据信道和控制信道复用到一起。

29. 一种用户设备的处理设备，包括发射接收装置，还包括：

a)去除CP的模块，用于去除CP得到有效的OFDM符号；

b)OFDM符号处理模块，用于把时域OFDM符号变换到频域；

c)物理信道解复用器，用于解复用数据信道和控制信道。

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