CN101292452A - 便于信号检测和时间同步的改进的信标信号 - Google Patents

Abstract

描述了改进的信标传送方法。在至少两个连续符号周期中的相同音调上发送信标信号，以便即使是没有与发射机维持时间同步，也能在符号周期中进行准确的能量测量。信标信号还结合低功率宽带信号，以便进行信道估计和其它操作，例如时间同步操作。

Description

便于信号检测和时间同步的改进的信标信号

发明领域

本发明涉及用于提供适用于识别发射机和/或进行与发射机有关的时间或其它调整的信号的方法和装置，具体而言，涉及用于产生和使用改进的信标信号的方法和装置。

背景技术

可以周期性地从基站发射机发送窄带高功率信号，以使移动设备能够标识出附近的发射机，并进行各种信号测量。可以使用该信号测量结果来确定从不同发射机所接收的信号的相对强度，并/或用来进行移动调整，例如，时间调整，以便于与从中接收信标信号的基站通信。

在一些系统中，由该系统中的每个发射机周期性地发送信标信号。通常，相邻的发射机在不同的时间发射信标信号。在多数情况下，接收信标的无线终端可以根据频率、时间和或信标信号的其它相关信息来识别出该发射机，例如，基站或基站扇区。在一些已知的系统中，在单个符号传送周期中，使用单个音调来传输信标信号，并在之后的符号周期由发射机发送数据。

这种信标信号的窄带属性使其很难用于时间同步。为了便于时间同步，来自发射机的宽带信号将是优选的。

假设该信标信号是功率极高的信号，那么，即使接收机在符号时间方面与发射机没有完全同步，也相对容易检测到。但遗憾的是，如果与发射站的时间同步不准确，则可能在单个符号周期中检测不到信标信号的全部能量。这对于测量来自不存在时间同步的不同基站发射机的信标的能量造成困难。为了使移动台进行准确的信号强度估计，能够进行准确的能量估计是很重要的。

根据上述讨论，应当理解的是，存在对改进的信标信号传输方法的需求。如果可以得到改进的信标信号和/或发射和/或使用信标信号的方法，同时便于准确的能量检测和/或便于与发射设备，例如基站或基站扇区发射机进行时间同步，则将是理想的。

发明内容

本发明涉及的方法和装置用于产生、发送和/或使用改进的窄带信标信号。根据本发明，在与多个符号传输时间周期相应(例如与两个或多个OFDM符号传输时间周期相应)的时间周期内传输窄带信标信号。本发明的信标信号将会占据对于多个连续的符号传输时间周期而言相同的音调。根据本发明的信标信号以高功率级发送。该信标信号可以以比用于传输用户数据的平均每音调传输功率电平高3db、6db或更高的每音调传输功率电平来发送。在一些实施例中，投入到该信标信号上的发射机能量包括发射该信标信号的时间周期中的整个发射机传输功率的60％或更多。但是，这不是强制性的，在一些实施方式中可以不这样。

除了信标信号外，还可以与信标信号一起发送宽带信号，例如同步信号。在多个符号传输时间周期，宽带同步信号中的音调将与专用于和宽带信号一起发送的信标信号的音调保持相同。

与信标信号一起发送的宽带信号传输是可选的，可以不在所有发送信标信号的情况中出现。

分配给宽带信号的音调通常比发射机所使用的音调少50％。当发送信标信号时，通常将较多数量的音调用作NULL音调。这样，原本应当用于上述音调的功率可以被分配给信标信号，并由于该NULL音调是可以预测的并可以被接收机用于干扰测量，因此还同时提供了可以由接收机用来确定信号干扰级的音调。

接收机可以使用宽带信号来实现时间调整。其还可以使用该宽带信号和NULL音调的测量结果来形成信道估计，可以当与发送所接收的信标信号的基站进行通信时，使用该信道估计。

本发明的信标信号的持续时间为多个符号传输时间，由于信号能量将出现在多于单个符号传输时间周期上，因此便于使用能量检测技术。因此，没能完全与发射机同步的接收机能够在接收到信标信号的一段时间内，例如一个符号传输时间周期内，测量所接收的信号能量，而不需要与信标信号的发射机完全同步。

下面，在详细的描述中讨论和阐释本发明的大量附加特征、益处和实施例。

附图说明

图1是根据本发明所实施的典型无线通信系统的示意图。

图2给出的例子中，基站C和基站D的时间偏移量少于一个符号时间周期，其中每个信标信号占据了一个OFDM符号时间周期，且其中无线终端E接收机已经相对于基站C同步。

图3给出的本发明的示例中，基站A和基站B的时间产生偏移，其中每个信标信号占据了两个OFDM符号时间周期，且其中典型的无线终端接收机已经相对于基站A同步。

图4和5表示根据本发明的典型的OFDM信标信号。

图6和7表示根据本发明的典型OFDM信标信号/宽带同步信号组合。

图8表示根据本发明所实施的典型无线通信系统。

图9表示根据本发明所实施的典型基站，例如接入点(路由器)。

图10表示根据本发明所实施的典型无线终端，例如移动节点。

图11是根据本发明的操作基站的典型方法的流程图。

图12是根据本发明的操作无线终端，例如移动节点的典型方法的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明所实施的典型无线通信系统100的示意图，该典型系统100包括两个相邻的基站，基站A(BS A)102和基站B(BS B)104。小区A 106代表BSA 102的无线覆盖区域，小区B 108代表BSB 104的无线覆盖区域。无线终端(WT)，例如移动节点，可以在该系统的小区间移动，并可以与对等的节点，例如，通过基站的其它WT，进行通信。图1所示的根据本发明所实施的典型WT 110当前使用BS A 102作为其网络接入点，并通过无线通信链路112与BS A 102通信。每个基站(BS A 102，BSB 104)例如周期性地发送信标信号，如较短持续时间的高功率OFDM信号，其基站发射功率主要集中在一个或少数几个音调上。基站A 102发送信标信号114，同时，基站B发送信标信号116。不同基站的信标通常在不同时间发送。WT，如WT 110，监视并处理来自多个BS的信标信号，该多个BS例如是相邻BS。

在图1中，典型WT 110的接入点是BS A 102，且该WT 110正在进行通信，例如，作为活动的用户，通过BS A 102来接收下行业务信道数据/信息和发送上行业务信道数据/信息。该WT 110相对于时间周期进行时间同步，该时间周期例如是BS A 14操作所依据的OFDM符号时间和循环时间结构。该WT 110可以或可以不相对于BS B 104时间同步。通常，BS A 102和BS B 104的时间周期是不同步的，且小区A 106中的WT 110使用BS A102来作为其当前的网络接入点，并且不与基站B 104时间对准。

图2举出的示例中，BS C和BS D的时间偏移量小于一个符号时间周期，其中每个信标信号占据了一个OFDM符号时间周期，且其中WT E接收机与BS C同步。符号周期时间是指在系统中用于发射调制符号的时间。可以在单个符号周期时间内，使用不同的音调并行地发送多个调制符号，在单个OFDM符号传输时间周期内所发送的调制符号的组合有时称作OFDM符号。该单个符号时间周期有时称作符号周期或符号传输时间周期或OFDM符号传输时间周期。第一幅图202表示典型的由BS C所发送的信标信号204相对于时间206，其中，所示的每个时隙(208、210、212、214、216、218、220、222、224、226、228)代表一个OFDM符号传输时间周期。第二幅图242表示典型的由BS D所发送的信标信号244相对于时间206，其中，每个所示的时隙(248、250、252、254、256、258、260、262、264、266、268)代表一个OFDM符号传输时间周期。注意，在每个BS C OFDM符号时隙和每个BS D OFDM符号时隙之间存在符号时间差别270，如偏移量。第三幅图272表示WTE接收机接收信标信号相对时间274。在接收机中使用FFT来恢复每个符号时间中的不同音调上所发送的符号。如图所示，WT E已经相对于BS C同步；因此，从接收机的一个FFT窗口278中捕获全部的BS C信标信号276。但是，BS D信标信号280相对于WT E接收机不同步，其占据了接收机的两个连续的FFT窗口(282、284)的位置。从分量FFT片段中重组信标信号D和获得信标信号D的准确表示所需的过程是很复杂的操作。所接收的信标能量用来，例如确定哪个BS具有更强的接收信号。

根据本发明，产生并使用持续时间为至少两个OFDM符号传输时间周期的OFDM信标信号。这种方法减化了WT接收机，例如WT 110接收机的检测操作。WT的接收机FFT窗口时间不需要与基站同步。在至少一个FFT窗口中，接收机应当捕捉信标信号的完整符号。在这至少一个FFT窗口中，接收机应当在信标信号的频率上观察峰值。WT 110会在该窗口中测量信标信号的能量含量，并获得对一个符号周期内所接收的信标信号能量的准确表示。这样，可以以可靠的方式比较一个符号周期的信标能量。

图3表示的示例中，BS A 102和BS B 104的时间有偏移，其中，每个信标信号占据两个OFDM符号时间，且其中，WT 110接收机已经相对于BS A 102同步。第一幅图302表示典型的BS A所发送的信标信号304相对于时间306，其中每个所示的时隙(308、310、312、314、316、318、320、322、324、326、328)代表一个OFDM符号传输时间周期。第二幅图342表示典型的由BS B所发送的信标信号344相对于时间306，其中每个所示时隙(348、350、352、354、356、358、360、362、364、366、368)代表一个OFDM符号传输时间周期。注意，在每个BS A OFDM符号时隙和每个BS B OFDM符号时隙之间存在符号时间差异370，例如偏移。第三幅图372表示WT接收机信标信号接收相对于时间374。如图所示，WT 110已经与BS A 102同步；因此，BS A信标信号376全部在接收机的两个FFT窗口(378、380)之中捕获。但是，BS B信标信号381相对于WT接收机不同步，其在接收机的三个连续的FFT窗口(382、384、386)中被捕获。根据本发明，WT的接收机在上述三个连续的OFDM FFT窗口中的第二个内检测信标信号B的峰值的能量含量，从而发现在第二个FFT窗口384内所测量的能量是所接收的信标信号B 381的准确表示。

图4和5表示根据本发明的典型OFDM信标信号。图4是用纵轴402表示频率、横轴404表示时间的图400。可用带宽406，例如用于典型通信的带宽，覆盖了从频率f₀ 408至f₂ 410的范围。例如，可用的带宽406可以对应于由基站所使用的下行音调组，例如，均匀分布的相邻音调构成的音调组113。典型的信标信号412，例如单个音调，位于频率f₁ 414，并且具有两个OFDM符号传输时间周期416的持续时间。图5是在发射信标信号412的时间内，用纵轴502表示功率，横轴504表示频率的图500。发射机发射功率集中在频率为f₁ 414的信标信号412上。采用图4和5的信标信号412，信标信号414可以很容易地被WT接收机(例如WT110)检测到并识别出。当WT检测到并识别出该与例如BS A 102或BS B 104的基站相关联的信标信号时，WT可以辨别并得知大概的接入时间，例如，用于建立与该基站通信的时间。但是，如果WT能够得到比从信标所简单获得的更准确的用于与基站同步和通信的时间信息，则是有益的。具有极小带宽的信标信号在作为获得准确的时间信息的选择上不如具有宽带宽的信号。根据本发明一些实施例的特征，BS将宽带低功率同步信号与窄带高功率信标信号一起发送，WT可以使用该宽带低功率同步信号来与基站同步。在一些实施例中，该宽带信号具有至少比信标信号宽5倍的带宽。在一些实施例中，宽带信号包括的带宽至少为信标信号的10倍，在另一些实施例中，至少为20倍。例如，当信标信号是一个频率音调时，宽带同步信号可以具有至少10或20个音调。这些音调并不需要在频率上相邻。当然，它们会分布在宽的频率范围上，并且在之间留下一些没有发送的音调。该宽带同步信号在与信标信号相同的时间间隔中发送。例如，如果信标信号在2个OFDM符号周期中发送，则宽带同步信号在相同的两个OFDM符号周期中发送。虽然在频率上比信标多很多倍，但是，除该信标以外的宽带信号的总发送功率小于信标信号的功率的一半。例如，可以向宽带信号分配少于40％的总发射功率，而信标信号接收至少60％的功率。

图6和7表示根据本发明的典型OFDM信标信号612/宽带同步信号613的组合。图6是纵轴602为频率，横轴604为时间的图600。可用的带宽614，例如，用于典型通信的带宽，覆盖了从频率f₀ 608至f₂ 610的范围。典型的信标信号612，例如单个音调，位于频率f₁ 614，并且具有两个OFDM符号传输时间周期616的持续时间。典型的宽带同步信号613可以占据从f₀ 608至f₂ 610的频带中除一个或多个信标信号音调外的大部分。优选地，典型的宽带同步信号613是多音调信号，包括多个同时发送的音调。音调的数量至少为10或20。在一些情况下，音调的数量可以为50和60之间，例如56。音调的数量优选地接近总音调数的一半。注意，在典型宽带同步信号中的这些音调不需要相邻。例如，假设所有可用的音调被编号为0、1、2、……N-1，其中N是音调的总数。例如，N＝113。每个音调对应于一个音调频率。那么，典型的宽带同步信号可以包括音调5、6、10、11、13、15、17、20、23、30、33、42、50、59、60、67、68、74、78、80、84、92、95和101，在这种情况下，信号占据了从音调5至音调101的带宽，但是在很多音调中间没有发送，例如音调7、8、9等。

图7是纵轴702为功率，横轴704为频率，在发送信标信号612和宽带同步信号613的时间中的图700。基站发射机的发射功率集中在频率f₁ 614的高功率信标信号上；但是，宽带同步信号613并行地以低很多的功率级来发送。采用图6和7的广播信号，信标信号部分612可以很容易地被WT接收机，例如WT 110接收机检测到并识别出，而宽带同步信号613使WT完成时间同步，这样WT可以在合适的接入时间与所识别出的BS通信。

图8表示根据本发明所实施的典型的无线通信系统10。典型的无线通信系统10例如是OFDM扩频多址无线通信系统。典型的系统10包括多个小区(小区111，小区M 11’)。每个小区(小区111，小区M 11’)分别代表基站(基站112，基站M 12’)的无线覆盖区域。基站(12，12’)通过链路(17，17’)分别与网络节点21耦合。网络节点21，例如路由器，与互联网或其它网络节点耦合。在系统10中，多个移动无线终端，表示为移动节点MN 1(14)至MN N(16)，通过无线链路，使用通信信号13、15与小区I 11中的基站12通信。每个移动无线终端可以对应于不同的移动用户，因此有时称作用户终端。该信号13、15可以是例如OFDM信号。基站12和移动站14、16每个都执行本发明的方法。这样，信号13、15包括上述类型的信号，该信号根据本发明来发送。类似地，在系统10中，多个移动无线终端，如所示的移动节点MN 1’(14’)至MN N’(16’)，通过无线链路，使用通信信号13’、15’与小区M 11’中的基站12’通信。每个无线终端可以对应于不同的移动用户，因此有时称作用户终端。信号13’、15’可以例如是OFDM信号。基站12’和移动站14’、16’每个都执行本发明的方法。这样，信号13’、15’包括上述类型的信号，该信号根据本发明来发送。

每个基站(12、12’)都根据本发明来发送信标信号(19、19’)。信标信号19、19’可以由发射方基站小区内的移动节点和系统中的其它小区，例如系统内相邻小区中的移动节点来接收和处理。例如，信标信号19可以由MN14、16、14’和16’来接收和处理。在本发明的一些实施例中，宽带同步信号(20、20’)在与信标信号(19、19’)相同的时间被传送。例如，在一些实施例中，相对于基站112，宽带同步信号20与信标信号19并行发送。类似地，在一些实施例中，相对于基站M 12’，宽带同步信号20’与信标信号19’并行发送。这些宽带信号(20、20’)与信标信号(19、19’)一样会被检测到。该信标信号(19、19’)用于功率测量和用于识别作为信号源的基站，而该信号(20、20’)的宽带部分由接收WT用来完成与发送所接收的信标的BS有关的时间调整。

图9表示根据本发明所实施的典型基站3000，例如接入点(路由器)。典型的基站3000可以是任何根据本发明所实施的典型基站，例如图1的基站A 102、图1的基站B 104、图8的基站112或图8的基站M 12’。基站3000包括天线2203、2205和接收机/发射机模块2202、2204。接收机模块2202包括解码器2233，用于对从无线终端接收的上行信号解码，而发射机模块2204包括编码器2235，用于对要发送至无线终端的下行信号编码。模块2202、2204通过总线2230耦合至I/O接口2208、处理器(如，CPU)2206和存储器2210。I/O接口2208将基站3000耦合至互联网和/或其它网络节点，例如其它基站。存储器2210包括程序2211和数据/信息2212。处理器2206，例如CPU，执行程序2211，并使用存储器2210中的数据信息2212来控制基站3000的操作，并执行本发明的方法。存储器2210包括程序2211，当由处理器2206执行该程序时，该程序使基站3000根据本发明进行操作，例如发送信标和相关的宽带信号。程序2211包括通信程序2223，用于控制基站3000执行各种通信操作和完成各种通信协议。该程序2211还包括基站控制程序2225，用于控制基站3000来完成本发明的方法步骤。基站控制程序2225包括调度模块2222，用于控制传输调度和/或通信资源分配。因此，模块2222可以用作调度器，例如，将基站3000用作当前的网络接入点，来向无线终端分配上行链路和下行链路信道片断。基站控制程序2225还包括发射机控制模块2223、信标传送模块2224和宽带同步信号生成模块2226。该发射机控制模块2223控制发射机2204在两个连续的时间OFDM符号传输时间周期中基于根据所存储的传输时间表信息2232，以循环方式来发送窄带信标信号，该窄带信标信号至少包括由发射机在所述两个连续的OFDM符号传输时间周期中所发送的功率的60％。该发射机控制模块2223包括发射功率控制模块2225。在一些实施例中，该发射功率控制模块2225控制发射机2204向信标信号提供至少80％的发射机发射功率，该发射功率是在发送信标信号的两个连续符号时间周期中所使用的。发射机控制模块2223还控制发送所产生的宽带同步信号，例如，与窄带信标信号并行发送。信标信号模块2224产生根据本发明的信标信号，该信标信号例如具有高度集中在单个音调上的功率，并且具有至少两个OFDM符号传输时间周期的持续时间，该信标在至少两个OFDM符号传输时间周期中使用相同的物理音调。宽带同步信号生成模块2226产生根据本发明的宽带同步信号，例如使用少于在宽带同步信号的时间间隔中所发射的功率的40％，并使用发射机所使用的下行音调组中的音调的至少30％。在一些实施例中，宽带同步信号使用多个物理音调，所述多个物理音调在两个连续的符号传输时间周期中都包括相同的物理音调。在一些实施例中，下行音调组包括一组连续平均分布的113个音调。在一些这种实施例中，宽带同步信号至少包括所述113个音调中的50个。在一些实施例中，信标信号和宽带同步信号占据两个连续的符号传输时间周期，并为相同的两个连续符号传输时间周期。

存储器2210还包括由通信程序2223所使用的数据/信息2212和控制程序2225。该数据/信息2212包括对每个工作的移动站用户2213、2213’的入口，其列出了正由用户所操作的活动，并包括用于标识由用户用来操作活动的移动站(MT)的信息，和例如与该活动有关的用户数据的信息。数据信息2212还包括与BS 3000所发送的信标有关的信标信号信息2228，例如音调信息、功率信息、时间持续信息，如两个连续的OFDM符号时间周期、在循环的下行链路时间结构中的时间位置等。与要由BS 3000所发送的宽带同步信号有关的宽带同步信号信息2230，例如音调信息、功率级信息、时间持续信息、在循环的下行时间结构中的时间位置如与信标信号并行等，也作为一部分被包括在数据/信息2212中。数据/信息2212还包括所存储的传输时间表信息2232，例如，循环的传输时间表，其包括用于标识在该时间表中，应在何处发送信标和宽带同步信号的信息，以及所存储的频率结构信息2234，例如用于标识由基站所使用的下行链路和上行链路音调频率的信息、在音调组中所使用的音调数量如113和与音调组中的音调有关的信道片段结构信息。

服务器和/或主机设备可以使用与图9所示的典型接入路由器的电路相同或相似的电路来实现，但是具有适于特定服务器/主机设备要求的接口和/或控制程序。这种服务器和/或主机中的该控制程序和/或硬件使设备能够执行上述方法。

图10表示根据本发明所实施的典型无线终端4000，例如移动节点。典型无线终端4000可以是任何根据本发明所实施的典型无线终端，例如，图1的WT 110，图8的MN 114、MN N 16、MN 1’14’或MN N’16’。该移动节点4000可以用作移动终端(MT)。该无线终端4000包括通过总线2311耦合在一起的接收机2302、发射机2304、处理器2306、用户I/O设备2307和存储器2310，各个部分可以通过该总线交换数据和信息。

该无线终端4000包括接收机和发射机天线2303、2305，该天线分别耦合至接收机和发射机模块2302、2304。该无线终端接收机2303通过天线2302接收包括信标信号和宽带时间同步信号的下行信号。在一些实施例中，使用单个天线用于接收机和发射机，例如，与复用模块相结合。该接收机模块2302包括解码器2333，而发射机模块2304包括编码器2335。用户I/O设备2307，例如麦克风、小键区、键盘、相机、鼠标、开关、扬声器、显示器等，使WT 4000的用户能够输入用户数据、输出用户数据、控制程序并控制至少一些无线终端的操作，例如，启动通信会话。

存储器2310包括程序2321和数据/信息2362。在存储于存储器2310中的一个或多个程序2321控制下的处理器2306，例如CPU，使用数据/信息2362来使无线终端4000根据本发明方法来操作。为了控制无线终端的操作，程序2321包括通信程序2323和无线终端控制程序2325。该通信程序2323实施无线终端4000所使用的各种通信息协议。该无线终端控制程序2325负责确保无线终端根据本发明的方法操作。无线终端控制程序2325包括信标信号检测模块2327、信标信号测量和估计模块2354和切换控制模块2355。信标信号检测模块2327用于检测和识别来自多个小区和或扇区及站发射机的信标信号。信标信号检测和估计模块2329测量所接收的信标信号的能量级和/或强度，并根据所接收的其它信标信号来估计信标信号。宽带同步信号估计模块2331处理所接收的宽带同步信号，并从该信号中确定同步时间，例如，在与作为移动节点接入点的不同基站建立通信中所使用的信号。宽带同步信号估计模块2331处理所接收的宽带同步信号，以产生时间调整控制信号。信道估计模块2354基于所接收的宽带同步信号和包含在该宽带信号中的Null音调来执行信道估计。切换控制模块2355用于改变接入点，例如，从一个基站到另一个基站，且该切换控制模块2355使用由宽带信号估计模块2331所提供的信息，在切换过程中的合适时间，控制发射机2304的时间调整。另外，该切换控制模块2355基于宽带信号2351，使用信道估计来启动另一信道估计2352，当接入发射了用来产生信道估计的宽带信号的点时，使用该信道估计2352。

数据/信息2362包括用户/设备/会话/资源信息2312，例如，用户信息、设备信息、WT 4000状态信息、对等节点的信息、地址信息、路由信息、会话参数、空中链路资源信息，例如用于识别分配给WT 4000的上行链路和下行链路信道片断的信息。用户/设备/会话/资源信息2312可以访问和用于执行本发明的方法和/或本发明所实施的数据结构。数据/信息2362还包括系统数据/信息2333，其包括多组系统基站信息(BS 1数据/信息2360、……、BS N数据/信息2361)。BS 1数据/信息2360包括信标信息2335、同步信号信息2337、时间信息2339和频率信息2341。数据/信息2362还包括终端ID2343，例如BS分配的标识符、例如适用于当前接入点也适用于其它基站的时间信息2345、基站识别信息2347，例如为当前接入点ID和与所接收的信标信号有关的每个BS的ID。数据/信息2362还包括接收自和发送至与WT 4000进行通信会话的WT 4000的对等接点的数据2349，例如，用户数据，如语音数据、图像数据、音频数据、文本数据、文件数据等。

数据/信息2362还包括时间调整控制信号信息2350、基于宽带信号/Null音调2351的信道估计2351和对新接入点的信道估计2352。时间调整控制信号信息2350是宽带信号估计模块2331的输出，并被用作切换控制模块2355的输入。基于宽带信号/Null音调的信道估计2351是信道估计模块2354的输出，并用作切换控制模块2355的输入，该切换控制模块2355使用信道估计2351来启动另一信道估计，该信道估计用于新接入点2352。

图11是根据本发明操作基站的典型方法的流程图1100，该基站例如是图9的典型基站3000。该典型的方法在步骤1102开始，其中基站开机并初始化。操作从开始步骤1102进入步骤1104和步骤1110。在步骤1104，操作基站维持正由该基站所使用的循环传输结构中的当前时间索引。在步骤1104输出当前时间索引1106。步骤1104在基站操作中以进行的基础来执行。在步骤1110，基站将当前时间索引1106与所存储的传输时间表信息1108进行比较。在步骤1112，基站基于比较的结果继续进行。如果比较结果表明应该传输信标信号，则操作进入步骤1116；否则，操作进入步骤1114。

在步骤1114，操作基站发送非信标信号，例如，不包括信标信号的OFDM符号信号。操作经由连接节点A 1122从步骤1114进入步骤1110。

在步骤1116，操作基站并行发送窄带信标信号和宽带同步信号。步骤1116包括并行操作的子步骤1118、1120和1122。在子步骤1118，基站操作其发射机，使其以比在两个连续符号时间周期中所发射的非信标信号更高的功率来发射信标信号，该信标信号在两个连续符号传输时间周期占据了一个音调。在一些实施例中，窄带信标信号对应于发射机在循环信标信号传输时间周期中至少一次发生期间或之间所使用的下行链路音调的2％以下。在子步骤1120，基站操作其发射机，以多于正在由发射机所使用下行链路音调组中40％的音调来发射零值。在一些实施例中，在子步骤1120，基站操作其发射机以下行链路音调组中总数的50％以上来发送零值，该下行链路音调组与基站发射机相对应，并包括用于发送单个高功率信标音调的音调，例如在113个音调的下行链路音调组中的57个Null音调。在子步骤1122，基站操作其发射机，使其发送包括至少50个非零信号值的宽带同步信号，每个非零信号值都在下行链路音调组的音调中的不同音调上发送。操作通过连接节点A 1122从步骤1116进入步骤1110。

在一些实施例中，循环传输时间表为，发射机将在每个循环信标信号之间的至少50个符号传输时间周期中发送信号。在一些实施例中，由于下行链路音调组相对应的基站扇区发射机在每个信标时隙发送一次窄带信标信号，该信标信号具有两个连续的OFDM符号传输时间周期的持续时间，例如，其中信标时隙在循环传输时间表中为892个连续的OFDM符号传输时间周期。

图11的流程图1100描述了根据本发明的操作基站的典型方法。流程图1100的方法适用于各种结构，包括：覆盖了整个小区的基站发射机，其作为与基站相对应的接入点；与基站扇区相对应的基站发射机，其作为与基站扇区相对应的接入点；与下行链路音调和/或下行链路音调组有关的基站小区发射机，其作为与小区和音调组/音调结合相对应的接入点；与下行链路音调和/或下行链路音调组有关的基站扇区发射机，其作为与基站扇区和音调组/载波结合相对应的接入点。

根据本发明的典型无线通信系统可以包括多个基站发射机，每个都根据本发明的方法来工作。例如，操作第一小区中的第一发射机在至少两个连续时间周期中按循环时间表发送窄带信标信号，该信标信号至少包括该第一发射机在这两个连续时间周期中所发射的功率的60％，并且，操作位于该第一发射机附近的第二基站发射机在至少两个连续时间周期发送窄带信标信号，所述窄带信标信号至少包括在这两个连续时间周期中由该第二发射机所发送的功率的60％。在一些实施例中，该第一和第二发射机位于通信系统的相邻小区中，且第一和第二发射机在不同的非重叠的时间周期中发送信标信号。在多个实施例中，操作第一发射机，使其在与信标信号对应的两个连续时间周期中的至少一个期间从该第一发射机发送宽带信号。在一些这种实施例中，宽带信号具有与信标信号相同的持续时间。在一些实施例中，宽带信号和信标信号占据两个连续的符号传输时间周期。在一些实施例中，信标信号使用单个物理音调，该单个音调在信标信号所传输的两个连续时间周期的每一个中是相同的。在一些实施例中，宽带信号使用多个物理音调，所述多个物理音调包括在所述至少两个连续时间周期的每一个中的相同物理音调。在多个实施例中，宽带信号使用由第一发射机在符号传输时间周期中用于发射符号的音调中的至少30％，该符号传输时间周期紧跟在所述信标信号传输的至少两个连续符号时间周期之后。在一些实施例中，在下行链路音调组的113个音调中，至少有50个音调用于宽带信号。

在多个实施例中，在所述信标传输间隔的至少两个连续符号时间周期中，信标信号至少使用发射机功率的80％。在一些实施例中，在所述信标传输间隔的至少两个连续符号时间周期的一个中，宽带信号使用了发射机功率的20％或更少。在多个实施例中，宽带信号在频率宽度上至少比窄带信标信号宽5倍。在多个实施例中，宽带信号在频率宽度上至少比窄带信标信号宽10倍。在多个实施例中，宽带信号在频率宽度上至少比窄带信标信号宽20倍。

在一些实施例中，信标信号小于3个音调宽度。在一些这种实施例中，信标信号为单个音调宽，且发射机使用至少为100个音调，例如113个音调的下行链路音调组来发射。在一些实施例中，发射机是OFDM发射机，符号时间是用于单个OFDM符号的时间。

图12是根据本发明用于操作无线终端(例如移动节点)的典型方法的流程图1200。该典型无线终端例如是图10的无线终端4000。该典型方法在步骤1202开始，其中无线终端开机并初始化。操作从开始步骤1202进入步骤1204和1206。在步骤1204，操作无线终端，使其接收由第一基站发射机并行发送的信标信号和宽带信号，例如单音调信标信号和宽带同步信号。在步骤1206，操作无线终端，使其接收由第二基站发射机并行发送的信标信号和宽带信号。操作从步骤1204进入步骤1208和1210。操作从步骤1206进入步骤1212和1214。

在步骤1210，无线终端测量在第一测量时间间隔中，从第一基站发射机所接收的第一信标信号中的所接收的能量总量，以产生第一信号能量值，测量信号1 1220，在该第一测量时间间隔的整个持续时间内从第一发射机接收第一信标信号。在步骤1212，无线终端测量在第二测量时间间隔中，从第二基站发射机所接收的第二信标信号中的所接收的能量总量，以产生第二信号能量值，测量信号2 1224，在该第二测量时间间隔的整个持续时间内从第二发射机接收第二信标信号。

在步骤1208，无线终端基于从第一基站发射机所接收的宽带信号确定发射机时间调整，时间调整1 1218。操作从步骤1208进入步骤1216。在步骤1216，无线终端根据从第一基站发射机所接收的宽带信号执行信道估计操作，获得信道估计1 1232。

在步骤1214，无线终端根据从第二基站发射机所接收的宽带信号来确定发射机的时间调整，时间调整2 1226。操作从步骤1214进入步骤1228。在步骤1228，无线终端根据从第二基站发射机接收的宽带信号执行信道估计操作，获得信道估计2 1234。

操作从步骤1210和1212进入步骤1222，在步骤1222无线终端比较第一和第二测量信号能量值(1220、1224)。操作从步骤1222进入步骤1230。在步骤1230，无线终端根据第一和第二能量值的比较结果来选择与第一基站发射机或第二基站发射机相对应的接入点。操作从步骤1230进入步骤1236。在步骤1236，无线终端确定在步骤1230所选择的接入点是否是WT当前所进行时间同步的接入点，该时间同步例如是闭环时间同步。如果所选择的接入点是WT不具有时间同步的接入点，则操作进入步骤1238；否则，操作经由连接点A 1242进入步骤1204和1206。

在步骤1238，无线终端使用基于与所选择的接入点相对应的所接收的宽带信号的信道估计操作结果，信道估计1 1232或信道估计2 1234，来启动另一信道估计，例如用于之后非信标下行链路信号的信道估计。操作从步骤1238进入步骤1240。在步骤1240，无线终端使用所确定的时间调整，时间调整1 1218或时间调整2 1226来做出发射机时间信号调整，该时间调整是基于所接收的与所选择的接入点相对应的宽带信号。操作经由节点A1242从步骤1240进入步骤1204和1206，以接收附加信标信号。

在一些实施例中，第一和第二测量时间间隔是不同的。在一些这种实施例中，第一和第二测量时间间隔是相互不重叠的。在一些实施例中，宽带信号包括多个以至少为15个音调宽而在频率带上分布的音调。

在一些实施例中，基于所接收的宽带信号而确定发射机时间调整和/或执行信道估计操作的步骤，是当作出选择要使用该接入点且所选择的接入点对应于新的接入点或切换时，对指定的接入点操作；但是，基于所接收的宽带信号而确定发射机时间调整和/或执行信道估计操作的步骤，当作出选择不使用该接入点或当该接入点是当前正在使用的接入点，具有当前的信道估计并已经闭环时间同步时，例如，当前所使用的链路接入点时，不是对指定的接入点而进行的。

在一些实施例中，无线终端在与发射机相对应的下行链路音调组中，例如113个连续平均分布的音调中，接收下行链路信号。在一些这种实施例中，宽带信号包括下行链路音调组中的至少30％的音调。在一些实施例中，宽带信号至少包括50个发送非零值的音调。在一些实施例中，在发送信标的间隔中，使用发射机所发射功率的至少60％来发送信标信号，而在发送信标信号的间隔中，使用发射机发射功率的少于或等于40％来在相同的间隔中发送宽带信号。

在一些实施例中，第一和第二基站发射机与位于不同位置的基站相对应。在一些实施例中，第一和第二基站发射机与相同基站的不同基站扇区发射机相对应。在一些实施例中，第一和第二基站发射机与不同下行链路音调组和/或载波相对应。在一些实施例中，第一和第二基站发射机与相同基站的相同扇区的不同音调组和/或载波相对应。

在一些实施例中，基站发射机在信标/宽带信令传输时间周期中在音调组的至少一些音调上发射有意设置的零值。

在本发明的一些实施例中，在与信标信号相同的符号时间中，信标信号位于用于发送宽带信号的一个音调的顶部。在这种实施方式中，宽带信号会使用与信标信号相同的音调。在另一实施例中，信标和宽带信号不使用相同的音调。宽带信号不需要使用该信号所分布的波段中的每个音调，但是可以使用多个分布的音调来完成。宽带信号音调的分布可以预先选择，并使无线终端知晓。

本发明的技术可以使用软件、硬件和/或软件和硬件的结合来实施。本发明涉及实施本发明的装置，例如，类似移动终端的移动节点、基站、通信系统。本发明还涉及于本发明有关的方法，例如，控制和/或操作移动节点、基站和/或通信系统，如主机，的方法。本发明还涉及机器可读介质，例如，ROM、RAM、CD、硬盘等，该机器可读介质包括用于控制机器来实施根据本发明的一个或多个步骤的机器可读指令。

在多个实施例中，此处所描述的节点使用一个或多个模块来实施，以执行根据本发明一个或多个方法的步骤，例如，信号处理、消息生成和/或传输步骤。因此，在一些实施例中，本发明的各个特征是使用模块来完成的。这些模块可以使用软件、硬件或软件和硬件的结合来实施。多数上述方法或方法步骤都可以使用机器可操作的指令来实施，例如软件，该指令包含在类似存储设备的机器可读介质中，例如RAM、软盘等，以控制机器，例如，在一个或多个节点中，用于执行上述方法的全部或一部分的，常用的具有或不具有附加硬件的计算机。因此，除了别的以外，本发明还涉及包括计算机可执行指令的机器可读介质，用于使机器，例如处理器和相关硬件，执行上述方法的一个或多个步骤。

虽然上面围绕着OFDM系统进行了描述，但是至少本发明的一些方法和装置还适用于更宽范围的包括许多其它频分复用的系统和非OFDM和/或非蜂窝系统的通信系统。本发明的许多方法和装置还适用于多扇区多小区无线通信系统的环境中。

根据上述对本发明的描述，对上述本发明的方法和装置的大量其它的变形对本领域技术人员是显而易见的。这种变形都在本发明的范围之内。本发明的方法和装置可以，并在多个实施例中，与用于在接入点和移动节点之间提供无线通信链路的CDMA、正交频分复用(OFDM)和/或各种其它类型的通信技术一起使用。在一些实施例中，该接入点作为基站而实施，该基站使用OFDM和/或CDMA与移动节点建立通信链路。在多个实施例中，移动节点以笔记本电脑、个人数据助理(PDA)或其它便携式设备来实施，上述设备包括用于实施本发明方法的接收机/发射机电路和逻辑和/或程序。

Claims (60)

1、通信方法，包括：

操作第一小区中的第一发射机，使其基于循环时间表在至少两个连续符号时间周期内发射窄带信标信号，所述窄带信标信号至少包括由所述第一发射机在所述两个连续时间周期内所发射的功率的百分之六十。

2、根据权利要求1所述的通信方法，进一步包括：

周期性地操作位于所述第一发射机附近的第二发射机，使其在至少两个连续符号时间周期内发射窄带信标信号，所述窄带信标信号至少包括由所述第二发射机在所述两个连续时间周期内所发射的功率的百分之六十。

3、根据权利要求2所述的通信方法，其中所述第一和第二发射机位于通信系统的相邻小区中，且其中所述第一和第二发射机在不同的不重叠的符号时间周期内发送信标信号。

4、根据权利要求1所述的通信方法，进一步包括：

操作第一发射机，使其在所述至少两个连续的符号时间周期中的至少一个内发送宽带信号，所述宽带信号使用由所述第一发射机在所述至少两个连续的符号时间周期中的所述至少一个内所发送的功率的百分之四十以下。

5、根据权利要求4所述的方法，其中，所述宽带信号与所述信标信号具有相同的持续时间。

6、根据权利要求5所述的方法，其中，所述信标信号与所述宽带信号占用两个连续的符号传输时间周期。

7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述信标信号使用对于所述至少两个连续符号传输时间周期中的每一个而言都相同的单个物理音调。

8、根据权利要求7所述的方法，其中，所述宽带信号使用多个物理音调，所述多个物理音调包括在所述至少两个连续符号传输时间周期中的每一个内均相同的物理音调。

9、根据权利要求7所述的方法，其中，所述宽带信号使用由所述第一发射机在紧跟所述至少两个连续符号传输时间周期之后的一个符号传输时间周期内发射符号所使用的音调的至少百分之三十。

10、根据权利要求7所述的方法，其中，113个音调中的至少50个音调用于发送所述宽带信号。

11、根据权利要求4所述的通信方法，其中，所述信标信号使用在所述至少两个连续符号时间周期内的发射机功率的至少80％。

12、根据权利要求11所述的通信方法，其中，所述宽带信号使用在所述至少两个连续符号时间周期之一内的发射机功率的20％或以下。

13、根据权利要求11所述的通信方法，其中，所述宽带信号在频率宽度方面比所述窄带信标信号至少宽5倍。

14、根据权利要求11所述的通信方法，其中，所述宽带信号在频率宽度方面比所述窄带信标信号至少宽10倍。

15、根据权利要求11所述的通信方法，其中，所述宽带信号在频率宽度方面至少比所述窄带信标信号宽20倍。

16、根据权利要求12所述的通信方法，其中，所述信标信号小于3个音调宽。

17、根据权利要求16所述的通信方法，其中所述信标信号是单个音调，且其中所述发射机在每个符号时间内使用至少100个音调来进行发送。

18、根据权利要求17所述的通信方法，其中所述发射机是OFDM发射机，且其中符号时间是用于发射单个OFDM符号的时间。

19、根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一和第二发射机是与位于小区中的一个基站的不同扇区相对应的发射机。

20、根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一和第二发射机是与位于相邻小区中的不同基站相对应的发射机。

21、根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

操作无线终端，使其接收由所述第一和第二基站发射机所发送的信标信号，并测量从所述每一发射机所接收的至少一个信标信号，以针对来自所述每一发射机的至少一个信标信号获得在一个符号时间内所接收的能量，在该符号时间内，在整个符号时间中都接收信标信号。

22、根据权利要求21所述的方法，进一步包括：

操作无线终端，使其对在用于接收第一基站信标信号的符号传输时间周期内接收到的第一基站信标信号中所测量的能量，与在用于接收第二基站信标信号的符号传输时间周期内接收到的第二基站信标信号中所测量的能量进行比较，其中，在用于接收第一基站信标信号的符号传输时间周期内，在用于测量能量的整个符号时间内接收第一基站信标信号，在用于接收第二基站信标信号的符号传输时间周期内，在用于测量能量的整个符号时间内接收第二基站信标信号。

23、根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

基于所测量的信标信号能量，对所述无线终端所要交互的发射机进行选择。

24、根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

操作无线终端，使其基于在与信标信号相同的符号时间周期内所接收的宽带信号而做出时间信号调整。

25、根据权利要求25所述的方法，其中所述时间信号调整是在无线终端确定出它应当跟与它不具有时间同步的发射机进行交互之后做出的，所述用于做出所述时间信号调整的宽带信号来自所述无线终端所要交互的发射机。

26、根据权利要求24所述的方法，其中所述无线终端使用所述宽带信号进行信道估计。

27、根据权利要求26所述的方法，其中所述宽带信号包括多个分布在至少为15个音调宽的频带上的音调。

28、通信系统，包括：

第一基站，包括：

第一发射机，用于在多个音调上进行发射；

所存储的发射时间表信息；和

第一发射机控制模块，用于控制所述第一发射机基于循环方式根据所存储的时间表信息，在至少两个连续符号时间周期中发送窄带信标信号，所述窄带信标信号包括由所述第一发射机在所述两个连续时间周期内发射的功率的至少百分之六十。

29、根据权利要求28所述的系统，进一步包括：

位于所述第一发射机附近的第二发射机，用于在所述多个音调上进行发射；和

第二发射机控制模块，用于控制所述第二发射机在至少两个连续符号时间周期内发送另一窄带信标信号，所述另一窄带信标信号包括由所述第二发射机在所述两个连续时间周期内发射的功率的至少百分之六十。

30、根据权利要求29所述的系统，其中所述第二发射机位于第二基站内，所述第一和第二发射机位于通信系统的相邻小区内。

31、根据权利要求28所述的系统，其中所述第一基站进一步包括：

宽带信号产生模块，用于产生将要在所述至少两个连续符号时间周期的至少一个中发送的宽带信号，所述宽带信号使用由所述第一发射机在所述至少两个连续符号时间周期的至少一个中所发射的功率的百分之四十以下。

32、根据权利要求31所述的系统，其中所述宽带信标信号与所述信标信号具有相同的持续时间。

33、根据权利要求32所述的系统，其中所述信标信号和所述宽带信号占用两个连续的符号传输时间周期。

34、根据权利要求33所述的系统，其中所述信标信号使用对于所述两个连续符号传输时间周期中的每一个而言都相同的单个物理音调。

35、根据权利要求34所述的系统，其中所述宽带信号使用多个物理音调，所述多个物理音调包括在所述两个连续符号传输时间周期中的每一个内都相同的物理音调。

36、根据权利要求34所述的系统，其中所述宽带信号使用由所述第一发射机在紧跟所述两个连续符号传输时间周期之后的一个符号传输时间周期中发射符号所用的音调的至少百分之三十。

37、根据权利要求34所述的系统，其中，113个音调中的至少50个音调用于发射所述宽带信号。

38、根据权利要求31所述的系统，其中所述控制模块包括发射功率控制模块，用于控制所述发射机向所述信标信号提供在所述两个连续符号时间周期中所使用的发射机发射功率的至少80％。

39、操作无线终端的方法，包括：

接收由第一和第二发射机发射的信标信号；

测量在第一测量时间间隔内，根据第一发射机所接收的第一信标信号中的接收能量总量，产生第一测量信号能量值，其中在所述第一测量时间间隔中，在所述第一测量时间间隔的整个持续时间内，从第一发射机接收第一信标信号；和

测量在第二测量时间间隔内，根据第二发射机所接收的第二信标信号中的接收能量总量，产生第二测量信号能量值，其中在所述第二测量时间间隔中，在所述第二测量时间间隔的整个持续时间内，从第二发射机接收第二信标信号。

40、根据权利要求39所述的方法，其中所述第一和第二测量时间间隔是不同的。

41、根据权利要求40所述的方法，其中所述第一和第二测量时间间隔是相互不重叠的。

42、根据权利要求39所述的方法，进一步包括：

比较所述第一和第二测量信号能量值。

43、根据权利要求42所述的方法，进一步包括：

基于所述第一和第二测量信号能量值的比较结果，而在与所述第一发射机对应的接入点和与所述第二发射机对应的接入点之间进行选择。

44、根据权利要求42所述的方法，进一步包括：

基于在与信标信号相同的符号时间周期内所接收的宽带信号，而进行发射机时间信号调整。

45、根据权利要求44所述的方法，其中在无线终端确定它应当和与该无线终端还不具有时间同步的接入点进行交互之后，进行所述发射机时间信号调整。

46、根据权利要求44所述的方法，进一步包括：

基于所述与信标信号一起从该终端试图连接的接入点处的发射机所接收的宽带信号，而执行信道估计操作。

47、根据权利要求46所述的方法，其中所述宽带信号包括多个分布在至少为15个音调宽的频带上的音调。

48、无线终端，包括：

信标信号测量模块；和

宽带信号估计模块，用于处理宽带同步信号，以产生时间调整控制信号。

49、根据权利要求48所述的无线终端，进一步包括：

信道估计模块，基于所述接收到的宽带信号和包含在所述宽带信号中的NULL音调而执行信道估计。

50、根据权利要求49所述的无线终端，进一步包括：

切换控制模块，使用由所述宽带信号估计模块所提供的信息来改变接入点和调整发射机时间。

51、根据权利要求50所述的无线终端，其中所述切换控制模块基于所述宽带信号，使用所述信道估计来启动另一信道估计，当连接到发送了用于产生所述信道估计的宽带信号的点时，需要使用所述另一信道估计。

52、通信方法，包括：

操作第一小区中的第一发射机，使其在第一循环信标信号传输时间周期内发送窄带信标信号，所述窄带信标信号是在所述第一循环信标信号传输时间周期内所出现的两个连续符号传输时间周期中发送的，所述窄带信标信号占用由所述发射机以比在所述至少两个连续符号传输时间周期中所发送的任何非信标信号音调都要高的功率级所发射的单个信号音调。

53、根据权利要求52所述的方法，进一步包括：

操作第一发射机，使其不使用等于或超过所述至少一个以所述较高功率级所发送的信号音调的每音调能量发送任何信号，而在各所述循环第一信标信号传输时间周期之间的至少50个符号传输时间周期内发送信号。

54、根据权利要53所述的方法，其中，所述窄带信标信号包括具有所述较高功率级的单个信号音调，所述音调的频率在两个连续符号传输时间周期中相同。

55、根据权利要求54所述的方法，其中，所述窄带信标信号对应于由所述第一发射机在所述第一循环信标信号传输时间周期出现至少一次期间和之间所使用的下行链路音调的百分之二以下。

56、根据权利要求54所述的方法，进一步包括：

操作所述第一发射机，使其在一个下行链路音调组中的下行链路音调总量的百分之40以上的音调上发送零值，该下行链路音调组与所述第一发射机相对应，并且包括用于发射所述单个高功率音调的音调。

57、根据权利要求54所述的方法，进一步包括：

操作所述第一发射机，使其在下行链路音调组中的下行链路音调总量的百分之50以上的音调上发送零值，该下行链路音调组与所述第一发射机相对应，并且包括用于发射所述单个高功率音调的音调。

58、根据权利要求57所述的方法，其中，所述下行链路音调组中的音调总数包括113个音调。

59、根据权利要求57所述的方法，进一步包括：

操作所述第一发射机，使其在所述连续符号传输时间周期内发送宽带同步信号。

60、根据权利要求59所述的方法，其中，所述宽带同步信号至少包括50个非零信号值，每个非零信号值都在所述下行链路音调组中的一个不同音调上传输。

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