CN101467373A - 通信系统、发送设备、接收设备和同步方法 - Google Patents

通信系统、发送设备、接收设备和同步方法 Download PDF

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Abstract

接收器(2)在各阶段中从大值向小值顺序地切换预设的频率改变量。根据接收方频率改变量来计算用于检测同步信号的接收方频率候选。同步信号检测单元(5)通过利用计算出的接收方频率候选来检测从发送设备发送的同步信号。此外，发送器(1)基于根据同步信号的带宽计算出的最大可能频率改变量来计算发送方频率候选，作为用于发送同步信号的频率候选。当计算出的发送方频率候选存在于系统频带中时，计算出的发送方频率候选被确定为用于发送同步信号的同步信号频率，并且同步信号被从同步信号发送单元(4)发送给接收器(2)。

Description

通信系统、发送设备、接收设备和同步方法
技术领域
本发明涉及用于从多个候选频率中检测接收信息的有效频率的通信系统、发送设备、接收设备和同步方法。
背景技术
通常，在采用诸如便携式终端之类的移动台的通信系统中，多个频率被定义为从基站向移动台发送的下行链路信号的频率。然后，从多个这些频率中选择一个或多个频率，并且利用所选择的一个或多个频率来发送下行链路信号。
图1是示意性地示出用于描述频带搜索的频域的图，该频带搜索是传统的频域搜索。
例如，在作为W-CDMA(宽带码分多址)的标准的3GPP(第三代合作伙伴计划)中，将称为光栅(raster)的276个频率以200kHz的间隔设置在从2110MHz至2170MHz的频域中(除了两端的2.5MHz之外)，如图1所示。然后，从所设置的频率中选择一有效频率，并利用中心位于所选择的有效频率的发送频带来发送下行链路信号。在此，光栅被定义为用于将中心频率置于系统的发送频带内的最小单位。
然后，移动台在通电后或者在检测到超出范围后从候选频率中检测有效频率，并且进一步与基站建立同步。用于检测该有效频率的处理被称为“频带搜索处理”。有效频率的检测可以涉及利用被称为同步信号的已知信号。作为用于加速该频带搜索处理的方法，已经提出了一种用于将多个相邻频率分组成块的方法(例如，见JP-2003-244083-A)。
此外，在3GPP第7版中，已经考虑了使得多个传输带宽(1.25、2.5、5、10、15、20MHz)能够在运营者所拥有的频带内被从窄带设置到宽带的方法(例如，见3GPP TR 25.814.V1.1.1(2006-2)Physical LayerAspects for Evolved UTRA(Release 7)Section 7.1.1)。
此外，已经就可以设置多个带宽以匹配多个带宽的中心频率的系统作出了一种提议，其中，中心频率被设置为光栅的整数倍，并且将同步信号(SCH)置于中心频带中(例如，见3GPP R1-060311 SCH Structure andCell Search Method for E-UTRA Downlink)。
另一方面，近年来，趋于在移动通信(包括3GPP第7版、3GPP长期演进和WiMAX)中采用在抗多路径方面比较优秀的OFDM(正交频分复用)/OFDMA(正交频分复用访问)。在这种情况下，由于在考虑抗衰退性的情况下设置了诸如子载波间隔之类的参数，因此子载波间隔可能不是光栅的整数倍，从而难以简化频带搜索处理和同步处理。
但是，上面所述的方法暗示了这样的问题：因为该方法顺序地搜索许多所设置的候选频率以查找是否存在有效波，所以频带搜索处理需要一段很长的时间来检测有效频率。
此外，需要大量的处理来顺序地搜索许多频率以查找是否存在有效波，并且当使用OFDM作为传输方式时，除非子载波间隔是光栅的整数倍，否则在对每个候选频率的处理中，中间结果等无法被相互参考，从而出现以下问题：无法减少处理量并且频带搜索处理所需要的功耗增大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提供能够以较高速度来实现有效频率检测处理的通信系统、发送设备、接收设备和同步方法。
为了实现上述目的，本发明的特征在于：
在包括用于发送用于建立同步的同步信号的发送设备和用于通过检测同步信号来建立同步的接收设备的通信系统中，
接收设备将下述间隔从长间隔向较短间隔顺序地改变，其中以该间隔进行检测同步信号的尝试，并且
发送设备被设置为以接收设备的长间隔来发送同步信号。
所述通信系统的特征还在于：
所述同步是频率同步，并且同步的建立包括检测有效通信频率，
接收设备在各阶段中从较大值向较小值顺序地切换预设的频率改变量，基于频率改变量来计算用于检测同步信号的接收方候选频率，并且利用计算出的接收方候选频率来检测同步信号，以及
发送设备基于根据通信系统进行通信的系统带宽计算出的最大可能频率改变量来计算作为用于发送同步信号的频率候选的发送方候选频率，并且在发送方候选频率存在于系统频带内时将发送方候选频率确定为用于发送同步信号的同步信号频率。
所述通信系统的特征还在于：
接收设备向接收方频率改变量的整数倍加上偏移以生成接收方候选频率，以及
发送设备向发送方频率改变量的整数倍加上偏移以生成发送方候选频率。
所述通信系统的特征还在于：
接收设备将偏移设置为零，以及
发送设备将偏移设置为零。
所述通信系统的特征还在于：
发送设备发送已知信号作为同步信号，以及
接收设备利用已知信号或者利用通过IFFT或FFT而从已知信号计算出的副本信号来检测与接收方候选频率的匹配，并存储计算出的副本信号。
所述通信系统的特征还在于：
发送设备发送重复同一样式(pattern)的信号作为同步信号，以及
接收设备通过延迟检测来检测同步信号。
所述通信系统的特征还在于：发送设备将发送方频率改变量设置为系统频带的中心频率的最小放置单位的整数倍。
所述通信系统的特征还在于：接收设备将接收方频率改变量设置为系统频带的中心频率的最小放置单位的整数倍。
此外，一种发送设备向接收设备发送用于在系统频带内建立同步的同步信号，其中：
发送设备基于根据同步信号的带宽计算出的最大可能发送方频率改变量来计算作为用于发送同步信号的频率候选的发送方候选频率，并且在发送方候选频率存在于系统频带内时将发送方候选频率确定为用于发送同步信号的同步信号频率。
所述发送设备的特征还在于：向发送方频率改变量的整数倍加上偏移以生成发送方候选频率。
所述发送设备的特征还在于：将偏移设置为零。
此外，一种接收设备接收从发送设备所发送的同步信号，其中：
接收设备在各阶段中从较大值向较小值顺序地切换预设的接收方频率改变量，基于该接收方频率改变量来计算用于检测同步信号的接收方候选频率，并且利用计算出的接收方候选频率来检测同步信号。
所述接收设备的特征还在于：向接收方频率改变量的整数倍加上偏移以生成接收方候选频率。
所述接收设备的特征还在于：将偏移设置为零。
此外，一种在包括发送设备和接收设备的通信系统中的同步方法，该发送设备用于发送用于在系统频带内建立同步的同步信号，该接收设备用于在系统频带内检测同步信号，所述方法包括：
由接收设备执行的以下处理：将下述间隔从长间隔向较短间隔顺序地改变，其中以该间隔进行检测同步信号的尝试，以及
由发送设备执行的以下处理：将发送设置为以接收设备的长间隔来检测同步信号。
所述同步方法还包括：
由接收设备执行的以下处理：在各阶段中从较大值向较小值顺序地切换预设的频率改变量；
由接收设备执行的以下处理：基于接收方频率改变量来计算用于检测同步信号的接收方候选频率；
由接收设备执行的以下处理：利用计算出的接收方候选频率来检测同步信号；
由发送设备执行的以下处理：基于根据同步信号的带宽计算出的最大可能频率改变量来计算作为用于发送同步信号的频率候选的发送方候选频率；
由发送设备执行的以下处理：在发送方候选频率存在于系统频带内时将发送方候选频率确定为用于发送同步信号的同步信号频率；以及
由发送设备执行的以下处理：利用同步信号频率将同步信号发送给接收设备。
此外，接收方频率改变量和发送方频率改变量包括同一个值。
在如上配置的本发明中，用于在系统频带内建立同步的同步信号被从发送设备发送，并且接收设备从粗略提取的频率向非粗略提取的频率顺序地改变频率(在这些频率上尝试检测同步信号)，并在系统频带内检测同步信号。
在这种方式下，可以实现用于从多个频率候选中检测有效频率的处理的速度的提高，并且可以实现处理所需要的功耗的降低。
如上所述，在本发明中，用于在系统频带内建立同步的同步信号被从发送设备发送，并且接收设备被配置为从粗略提取的频率向非粗略提取的频率顺序地改变频率(在这些频率上尝试检测同步信号)并在系统频带内检测同步信号，而发送设备将同步信号发送频率设置为使得其较早地被接收设备检测到，从而使得可以在较高的速度下实现有效频率检测处理。
附图说明
图1是示意性地示出用于描述作为传统频域搜索的频带搜索的频域的图。
图2是示出根据本发明的通信系统的一个实施例的图。
图3(a)是示意性地示出用于描述图2所示的实施例中的逐步同步信道搜索的第一阶段中的频域的图。
图3(b)是示意性地示出用于描述图2所示的实施例中的逐步同步信道搜索的第二阶段中的频域的图。
图3(c)是示意性地示出用于描述图2所示的实施例中的逐步同步信道搜索的第三阶段中的频域的图。
图4是示出从本发明的较快频带搜索得到的效果的图。
图5是用于描述图2所示的通信系统的接收器中的同步方法的流程图。
图6是用于更具体地示出图5所示流程图的流程图。
图7(a)是说明利用图6所示的流程图所描述的逐步频带搜索处理的第一阶段中的处理的图。
图7(b)是说明利用图6所示的流程图所描述的逐步频带搜索处理的第二阶段中的处理的图。
图7(c)是说明利用图6所示的流程图所描述的逐步频带搜索处理的第三阶段中的处理的图。
图7(d)是说明利用图6所示的流程图所描述的逐步频带搜索处理的第五阶段中的处理的图。
图8是描述用于确定图2所示的通信系统的发送器中的同步信号的发送频率的过程的流程图。
图9是描述用于确定图2所示的通信系统的发送器中的同步信号的发送频率的过程的另一确定方法的流程图。
图10(a)是示意性地示出在具有用于发送包括301个子载波的OFDM信号且TBW_s1＝5MHz的发送频带的系统中，本发明的频域中的同步信号的配置的图。
图10(b)是示意性地示出在具有用于发送包括705个子载波的OFDM信号且TBW_s2＝1.25MHz的发送频带的系统中，本发明的频域中的同步信号的配置的图。
图11是说明3GPP LTE中一般子载波的时域和频域的图。
图12是说明本发明中子载波的时域和频域的图。
图13是说明不要求提供DC子载波的系统中子载波的时域和频域的图。
图14是说明在设有DC子载波的系统中，在同步信号的发送期间频率轴上的子载波的图。
图15是说明在不需要提供DC子载波的系统中，在同步信号的发送期间频率轴上的子载波的图。
图16是示出在被应用于采用无线电通信方式的无线电通信系统时根据本发明的通信系统的一种形式的图。
图17(a)是示出在采用另一种配置时由图16所示的形式中的虚线指出的部分的第一形式的图。
图17(b)是示出在采用另一种配置时由图16所示的形式中的虚线指出的部分的第二形式的图。
具体实施方式
以下将参考附图来描述本发明的实施例。
图2是示出根据本发明的通信系统的一个实施例的图。
如图2所示，本实施例包括作为发送设备的发送器1和作为与发送器1通信的接收设备的接收器2。此外，发送器1包括同步信号生成单元3和同步信号发送单元4。接收器2包括同步信号检测单元5和频率控制单元6。同步信号生成单元3生成用于在发送器1和接收器2之间建立同步的同步信号。同步信号发送单元4将同步信号生成单元3所生成的同步信号发送给接收器2。频率控制单元6向同步信号检测单元5施加用于检测从发送器1发送的同步信号的频率。同步信号检测单元5利用从频率控制单元6所施加的频率来检测同步信号，并将检测结果通知给频率控制单元6。
图3是示意性地示出用于描述图2所示的实施例中的逐步同步信道搜索的频域的图。
如图3所示，接收器2的频率控制单元6顺序地输出用于在各阶段检测同步信号的候选频率，同时在预定频带内从粗略提取的频率改变至非粗略提取的频率。
在图3中，(a)示出在同步检测的第一阶段所尝试的候选频率搜索；(b)示出第二阶段中的候选频率搜索；且(c)示出第三阶段中的候选频率搜索。随着阶段的前进，频率之间的间隔变小。
在发送器1中，用于同步信号发送单元4的发送频率被设置为使得同步信号被承载在由接收器2的频率控制单元6在较早阶段输出的频率上。
图4是示出根据本发明的较快频带搜索的效果的图。
如图4所示，与传统方法相比，以上描述的本发明中的处理可以在频带搜索尝试的较早阶段获得高检测概率。
此外，发送器1的同步信号生成单元3所生成的同步信号可以是在时间轴上重复同一样式的信号，或者是发送和接收之间已知的信号。此外，接收器2的同步信号检测单元5在同步信号在时间轴上重复同一样式时通过延迟检测来检测同步信号，并在同步信号具有已知样式时通过同步检测来尝试进行检测。此外，检测单元的配置和同步信号并不限制本发明的效果，而是可以由任何方法来实现。
此外，如JP-2003-244083-A所述，搜索频带可以被分成多个块以执行功率搜索，并且可以仅在根据本发明的方法进行了功率检测的频带中执行频带搜索处理。
以下将给出对图2所示的通信系统中的同步方法的描述。
图5是用于描述图2所示的通信系统的接收器2中的同步方法的流程图。
这里，BSS_UE(k)表示第k个搜索步长处的接收方频率改变量(频带搜索步长)，并被如表1所示地定义。
表1
 
k 0 1 2 3 4
BSS_UE(k) 3.2MHz 1.6MHz 800kHz 400kHz 200kHz
首先，在步骤1，变量k被设置为作为初始值的零，并且在步骤2，利用BSS_UE(0)宽度上的频带搜索、针对作为接收方候选频率的有效频率来执行同步检测。在步骤3，判断是否检测到有效频率，并且在检测到有效频率时处理结束。
另一方面，当未检测到有效频率时，在步骤4中通过BSS_UE(0)宽度上的频带搜索来判断是否存在下一个接收方候选频率。也就是说，利用简单示例来详细描述，当搜索频带是从2000MHz至2005MHz(在该频带中进行同步检测以检测有效频率)时，假定通过同步检测而发现第一候选频率是2003.2MHz，则因为BBS_UE(0)宽度是3.2MHz，所以下一个候选频率是2006.4MHz，因此超过了频带，这导致缺少下一个候选频率。在此，这里所给出的示例为了方便而使用设定值，这不是实际使用的值。
当在步骤4中通过在BBS_UE(0)宽度上的频带搜索而判断出存在下一个候选频率时，在步骤5中设置下一个候选频率并且执行步骤2的同步检测。
另一方面，当在步骤4中通过在BBS_UE(0)频带上的频带搜索而判断出不存在下一个候选频率时，即，当通过在BBS_UE(0)频带上的频带搜索判断出有效频率搜索处理已经结束时，在步骤6中将BBS_UE(0)的值与光栅的值进行比较。这里假定光栅的值是200kHz。BBS_UE(0)的值是光栅的值的整数倍。
由于BBS_UE(0)的值大于光栅的值，因此在步骤7中设置k＝k+1，并且在下一阶段以类似于BBS_UE(0)中的处理的方式从步骤2开始针对BBS_UE(1)执行处理。
除非在任何BBS_UE(k)中检测到有效频率，否则执行步骤2-7的处理，直到BBS_UE(k)的值降低到光栅的值或者更小为止。如图3所述，执行同步检测，同时接收方频率改变量在各阶段中被从较大值向较小值顺序切换，即，候选频率在各阶段中被顺序地在预定频段中从粗略提取的频率向非粗略提取的频率改变。当即使在值BBS_UE(k)变得等于或小于光栅的值时也未检测到有效频率时，判断出在搜索频带中不存在有效频率。
图6是用于更具体地示出图5所示流程图的流程图。
这里假定同步信号的带宽由SCH_BW指定。还假定用于检测有效频率的搜索频带由下限频率f_L和上限频率f_H来定义。
首先，如式1所示，在步骤11中将变量k设置为作为初始值的零，并且从最大频带搜索步长BBS_UE(0)开始同步检测。
[表达式1]
k＝0…(式1)
在步骤12，利用式2计算Ntmp。这里假定[]的意思是使得[]内的值被舍去(round off)了小数点右侧。
[表达式2]
Ntmp＝[(f_L+SCH_BW/2)/BSS_UE(k)]   …(式2)
然后，在步骤13，通过式3将(f_L+SCH_BW/2)与(Ntmp×BSS_UE(k))进行比较。
[表达式3]
f_L+SCH_BW/2：Ntmp×BSS_UE(k)     …(式3)
当在步骤13中判断出(f_L+SCH_BW/2)不等于(Ntmp×BSS_UE(k))时，在步骤14中执行式4的计算。
[表达式4]
Ntmp＝Ntmp+1                       …(式4)
这里，如果作为式2、式3和式4的计算结果而在式2的[]内存在小数部分，则执行舍入(round-up)操作。
然后，在式5中将(f_H-SCH_BW/2)与(Ntmp×BSS_UE(k))进行比较，并且在步骤15中判断经过了频带搜索的候选频率是否不大于针对f_H具有裕度SCH_BW/2的值。
[表达式5]
f_H-SCH_BW/2：Ntmp×BSS_UE(k)     …(式5)
另一方面，当在步骤13中判断出(f_L+SCH_BW/2)等于(Ntmp×BSS_UE(k))时，执行步骤15的处理，而跳过步骤14的处理。
当在步骤15中判断出(Ntmp×BSS_UE(k))等于或小于(f_H-SCH_BW/2)时，在步骤16中根据式6来计算候选频率f(k，Ntmp)。
[表达式6]
f(k，Ntmp)＝BSS_UE(k)×Ntmp        …(式6)
然后，在步骤17中针对根据式6计算出的候选频率f(k，Ntmp)来执行同步检测，在步骤18中判断是否检测到同步，并且在检测到同步时频带搜索处理结束。
另一方面，当在步骤18中未检测到同步时，在步骤19中根据式7将Ntmp的值递增1，并且再次执行步骤15的处理。
[表达式7]
Ntmp＝Ntmp+1                       …(式7)
另一方面，当在步骤15中判断出(Ntmp×BSS_UE(k))的值大于(f_H-SCH_BW/2)时，以与先前在图5中描述的步骤6和步骤7中的处理相类似的方式，在步骤21中将k递增1，直到在步骤20中判断出k超过了最大值(本示例中为4)，以执行频带搜索处理。
当即使k超过了最大值也未检测到同步时，判断出在搜索频带中不存在有效频率。
图7是说明已参考图6所示的流程图描述的逐步频带搜索处理的图。
图7(a)示出经过了逐步频带搜索的第一阶段的同步检测的候选频率。在第一阶段，针对候选频率f(0，0)和f(0，1)来进行同步检测，候选频率f(0，0)和f(0，1)存在于在搜索频带(f_L-f_H)的每个上限和每个下限处具有裕度SCH_BW/2的范围内。
图7(b)示出经过了逐步频带搜索的第二阶段的同步检测的候选频率。在第二阶段，在搜索频带内存在四个候选频率f(1，0)～f(1，3)，这四个候选频率通过BSS_UE(1)而彼此分离，但是在第一阶段所尝试的同步检测之后，虚线所示的f(1，1)和f(1，3)未被检测到，因此它们不会再次经受同步检测处理。
同样，图7(c)示出经过了逐步频带搜索的第三阶段的同步检测的候选频率。在第三阶段，在搜索频带内存在八个候选频率f(2，0)～f(2，7)，这八个候选频率通过BSS_UE(2)而彼此分离，但是在第一阶段和第二阶段所尝试的同步检测之后，虚线所示的f(2，0)、f(2，2)、f(2，4)和f(2，6)未被检测到，因此它们不会再次经受同步检测处理。
同样，图7(d)示出经过了逐步频带搜索的第五阶段的同步检测的候选频率。在这种情况下，由于BSS_UE(4)等于Raster，因此以类似于之前的方式，可以完全以光栅的精度来执行频带搜索。
图8是描述用于确定图2所示的通信系统的发送器1中的同步信号的发送频率的过程的流程图。
假定在执行频带搜索时，接收器2在改变各阶段的步长大小的同时，确定尝试检测同步信号的频率。另一方面，发送器1确定同步信号在多个频带搜索步中被发送的频率fp_s1，以使得频带搜索步长被最大化，同时确保同步信号在系统发送频带(fL_s1～fH_s1)内的频带(SCH_BW)。
首先，在步骤31中设置最大频带搜索步长以产生这样的状态：其中频率被最粗略地提取。利用所设置的频带搜索步长，通过预定公式来计算用于插入同步信号的同步信号频率作为发送方候选频率。在步骤32中判断是否可以按计算出的发送方候选频率来发送同步信号，即，发送方候选频率是否存在于系统频带中。
当判断出候选频率无法被发送时，在步骤33，在各阶段中将频带搜索步长顺序地设置为较小的值以改变为非粗略提取的值。利用所改变的频带搜索步长来再次计算发送方候选频率。判断是否可以按计算出的发送方候选频率来发送同步信号，并且当判断出候选频率可以被发送时，在步骤34中将发送方候选频率确定为同步信号频率。
图9是描述确定图2所示的通信系统的发送器1中的同步信号的发送频率的过程的另一确定方法的流程图。
这里，BSS_tmp被定义为用于找出最大频带搜索步长BSS_s1的变量，BSS_s1是最大发送方频率改变量。
首先，为频带搜索步长设置最小值。具体而言，在步骤41，光栅的值Raster被设置为频带搜索步长的初始值，如式8所示。
[表达式8]
BSS_tmp＝Raster                     …(式8)
在这种情况下，当光栅未被定义时，为频带搜索步长设置预设的最小值。
然后，在步骤42，利用式9计算NL_tmp。这里假定[]的意思是使得[]内的值被舍去了小数点右侧。
[表达式9]
NL_tmp＝[(fL_s1+SCH_BW/2)/BSS_tmp]   …(式9)
然后，在步骤43，在式10中将(fL_s1)与(NL_tmp×BSS_tmp)进行比较。
[表达式10]
fL_s1：NL_tmp×BSS_tmp               …(式10)
当在步骤43中确定(fL_s1)不等于(NL_tmp×BSS_tmp)时，在步骤44中执行式11的计算。
[表达式11]
NL_tmp＝NL_tmp+1                     …(式11)
这里，如果作为式9、式10和式11的计算结果而在式9的[]内的除法中存在小数部分，则执行舍入操作。
然后，在步骤45中根据式12来计算变量NH_tmp。此外，当在步骤43中确定fL_s1等于(NL_tmp×BSS_tmp)时，执行步骤45的处理，同时跳过步骤44的处理。
[表达式12]
NH_tmp＝[(fH_s1+SCH_BW/2)/BSS_tmp]   …(式12)
随后，在步骤46中通过式13将NL_tmp与NH_tmp进行比较。
[表达式13]
NL_tmp：NH_tmp                       …(式13)
当判断出NL_tmp不等于NH_tmp时，因为BSS_tmp还未达到最大值，所以在步骤47中根据式14来将频带搜索步长BSS的值计算为大值。然后，再次执行步骤42-45的处理。
[表达式14]
BSS_tmp＝BSS_tmp×2                …(式14)
另一方面，当判断出NL_tmp等于NH_tmp时，因为BSS_tmp已达到最大值，所以在步骤48中根据式15、式16和式17来确定发送同步信号的频率fp_s1。
[表达式15]
Ns1＝NL_tmp                         …(式15)
[表达式16]
BSS_s1＝BSS_tmp                   …(式16)
[表达式17]
fp_s1＝Ns1×BSS_s1                 …(式17)
通过这种方式，不管频带搜索步长是从较大值向较小值改变还是从较小值向较大值改变，都可以确定在发送方发送同步信号的频率。
图10是示意性地示出本发明的频域中的同步信号的配置的图。这里，假定是OFDM信号。
在图10(a)中，假定系统具有5MHz的发送频带TBW_s1，用于发送包括301个子载波的OFDM信号。此外，fc_s1是系统s1的中心频率。还假定同步信号SCH的频带SCH_BW被设置为1.25MHz，同步信号的中心频率fp_s1可以被独立于系统的中心频率fc_s1来设置。
在这种情况下，由于TBW_s1大于SCH_BW，因此如果光栅具有足够小的值，则可以在已参考图8或图9的流程图描述的处理中选择大的BSS_s1。
以下将利用特定值作为示例来进行描述。
作为特定示例，假定fL_s1＝2130.9MHz，fc_s1＝2133.4MHz，fH_s1＝2135.9MHz，Raster＝200kHz，频带搜索步长的最大值为6.4MHz，并且子载波间隔Δf＝15kHz。这里，将根据图8所示的流程图来给出描述，其中频带搜索步长的值被从频带搜索步长的最大值顺序减小。
首先，判断在2131.525MHz和2135.275MHz之间的发送频带的6.4MHz最大频带搜索步长中是否存在作为6.4MHz频带搜索步长的整数倍的同步信号频率，该发送频带包括频带内为SCH_BW的裕度。这里，不存在频率是6.4MHz频带搜索步长的整数倍的同步信号。
因此，在下一阶段中将频带搜索步长设置为3.2MHz，并判断在2131.525MHz和2135.275MHz之间的频带中是否存在频率是3.2MHz频带搜索步长的整数倍的同步信号。在这种情况下，存在2134.4MHz作为候选。
但是，2134.4MHz和fc_s1之间的差是1MHz，无法被作为Δf的15kHz整除。由于这意味着该频率不是子载波频率，因此用于在其上承载同步信号的子载波与系统的子载波频率不匹配，从而判断出设置为fp_s1是不合适的。因此，在下一步骤中将频带搜索步长进一步减小为1.6MHz。对于作为1.6MHz频带搜索步长的整数倍的同步信号频率，在2131.525MHz和2135.275MHz之间的频带中存在两个候选2132.8MHz和2134.4MHz。
这里，2132.8MHz和fc_s1之间的差是600kHz，可以被Δf整除，因此判断出用于在其上承载同步信号的子载波与系统的子载波频率相匹配，从而fp_s1＝2132.8MHz。在这种情况下，fp_s1具有的子载波数是111。
接下来，假定在图10(b)中，系统具有1.25MHz的发送频带TBW_s2，并且发送包括75个子载波的OFDM信号。此外，fc_s2是系统s2的中心频率。还假定同步信号SCH的频带SCH_BW被设置为1.25MHz。
例如，在已参考图9所示的流程图描述的处理中，由于TBW_s2＝SCH_TBW，因此建立BSS_s2＝Raster，从而fp_s2＝fc_s2。
在上述描述中，在式6和式17中同步信号的频率是频带搜索步长的整数倍，但是可以向频带搜索步长的整数倍加上偏移以定义式18和式19。
[表达式18]
fp_sl_offset＝foffset+Ns1_offset×BSS_s1_offset        …(式18)
[表达式19]
foffset(k，Ntmp)＝foffset+BSS_UK(k)×Ntmp            …(式19)
与式18和式19一起，在已参考图6所示的流程图描述的处理中，用式20替换式2；用式21替换式3；用式22替换式5；并且用式19替换式6。
[表达式20]
Ntmp＝[(f_L-foffset+SCH_BW/2)/BSS_UK(k)]            …(式20)
[表达式21]
f_L-foffset+SCH_BW/2：Ntmp×BSS_UK(k)               …(式21)
[表达式22]
f_H-foffset-SCH_BW/2：Ntmp×BSS_UK(k)               …(式22)
图11是说明3GPP LTE中一般子载波的时域和频域的图。
如图11所示，在3GPP LTE中，对于接收器中切割的DC(直流)成分的简化配置，系统频带的中心频率处的子载波定义了不同于正常子载波的子载波，称为“DC子载波”。在所定义的子载波处不发送数据。系统s3包括正常数据发送子载波133、135、139、141和在系统频带TBW_s3的中心频率fc_s3处的DC子载波134、140，在DC子载波134、140上不发送数据。此外，用于频带SCH_BW中的同步信号的子载波130、132、136、138以预定的同步信号插入周期被插入，并且它们的中心频域131、137是不发送同步信号的区域。
图12是说明本发明中子载波的时域和频域的图。
如图12所示，系统s4包括正常数据发送子载波145、147、151、153和在系统频带TBW_s4的中心频率fc_s4处的DC子载波146、152，在DC子载波146、152上不发送数据。此外，用于同步信号的子载波142、144、148、150从中心频率fc_s4有所偏移，它们以预定的同步信号插入周期被插入，并且与DC子载波146、152的情况一样，在中心位于中心频率fp_s4的中心频域143、149中的子载波上不发送同步信号。
此外，在子载波间隔和接收器之间的关系中，在不要求提供DC子载波的系统中，可以通过将系统的中心频率fc设置在子载波之间的频率处来实现排除中心频率fc处的数据的配置。
图13是说明不要求提供DC子载波的系统中子载波的时域和频域的图。
如图13所示，系统s5包括正常数据发送子载波157、159、163、165，其中系统频带TBW_s5的中心频率fc_s5延伸通过数据发送子载波157、163和数据通信子载波159、165之间的频域158、164。此外，从中心频率fc_s5有所偏移的用于同步信号的子载波154、156、160、162以预定的同步信号插入周期被插入，并且其中心频率fp_s5延伸通过分别用于同步信号的子载波154、160和用于同步信号的子载波156、162之间的频域155、161。
图14是说明在设有DC子载波的系统中，在同步信号的发送期间频率轴上的子载波的图。
如图14所示，同步信号由包括同步信号的子载波170、172和DC子载波171构成。DC子载波171被置于同步信号的中心频率fp处，并且不包括同步信号。
此外，在不要求提供DC子载波的系统中，可以通过将fp设置在包括同步信号的子载波之间来实现排除同步信号的中心频率fp处的同步信号的配置。
图15是说明在不要求提供DC子载波的系统中，在同步信号的发送期间频率轴上的子载波的图。
如图15所示，同步信号由包括同步信号的子载波173、174构成。于是，同步信号的中心频率fp被设置为使得其位于包括同步信号的子载波173和包括同步信号的子载波174之间的频率处。
图16是示出根据本发明的通信系统的一种形式的图，该通信系统被应用于采用无线电通信方式的无线电通信系统。
如图16所示，这种形式包括基站101和移动台112。无线电波111被在基站101和移动台112之间发送/接收，以实现通信。
此外，基站101包括网络通信单元102、无线电调制单元103、同步信号插入单元104、同步信号生成单元105、基站无线电单元109和基站天线110。
移动台包括移动台天线113、移动台无线电单元114、频带搜索步长生成单元115、频带搜索步长改变单元116、同步频率候选计算单元117、同步检测单元118、无线电解调单元119、解码单元120和输出单元121。
网络通信单元102接收从网络接收到的信号。无线电调制单元103执行调制，例如IFFT(逆快速傅立叶变换)或FFT(快速傅立叶变换)，以针对在网络通信单元102接收到的信号进行OFDM通信等。同步信号生成单元105生成在时间轴上重复同一样式并且可以被延迟检测的信号，或者生成作为可以被同步检测的已知信号的同步信号，以与移动台112建立同步。同步信号插入单元104插入由同步信号生成单元105所生成的同步信号，该同步信号的中心位于移动台112利用最大可能频带搜索步长可以检测到同步信号的频率处。基站无线电单元109包括发送器和放大器，该单元109将同步信号插入单元104的输出信号作为无线电波111从基站天线110发送。
移动台无线电单元114包括接收器和放大器，该单元114通过移动台天线113接收从基站天线110发送的无线电波111。频带搜索步长生成单元115存储或者生成多个频带搜索步长并且对它们进行传递。频带搜索步长改变单元116从多个频带搜索步长中选择一个频带搜索步长。在这种情况下，首先选择较大的值，然后在各阶段处顺序地选择较小的值。同步信号频率候选计算单元117从由频带搜索步长改变单元116所选择的频带搜索步长中，利用预定的计算式来计算同步信号的候选频率。同步检测单元118通过延迟检测或同步检测来检测同步信号是否存在于候选频率处。无线电解调单元119利用在同步检测单元118检测同步的定时来针对OFDM解调执行FFT或IFFT等。解码单元120对由无线电解调单元119所解调的信号进行解码。输出单元121显示经解码单元120解码的信号，或者从扬声器等将其可听地输出。
这里，如果同步检测单元118未能检测到同步，则同步信号频率候选计算单元117根据预定式子从与以上相同的频带搜索步长中指定下一个候选频率，并且同步检测单元118再次检测同步。
当从同一频带搜索步长计算出的候选频率不再存在于搜索频带中时，频带搜索步长改变单元116选择下一个频带搜索步长，同步信号频率候选计算单元117根据预定式子从新的频带搜索步长指定候选频率，并且同步检测单元118再次检测同步。
在图16所示的形式中，无线电调制单元103和无线电解调单元119可以遵循除了OFDM之外的诸如MC-CDMA(多载波码分多址)、FDMA(频分多址)等的通信系统。此外，也可以采用有线通信机制，而非无线电通信机制。
图17是示出在采用另一种配置时，由图16所示的形式中的虚线指出的部分的形式的图。
如图17(a)所示，该形式与图16所示的形式中的虚线指出的部分的不同之处在于移动台无线电单元122、同步信号频率候选计算单元123和同步检测单元126的配置。
同步信号频率候选计算单元123控制包括超外差变换或直接变换的移动台无线电单元122的振荡器，并且控制该振荡器以使得同步信号候选频率被变换到进入同步检测单元126的基带频率(＝0Hz)或者恒定中间频率。
具体而言，假定第n阶段的同步信号候选频率是fpch_c(n)，并且在该定时n处在移动台无线电单元122中通过降频变换而指定的无线电单元频率是fradio(n)，其中如式23所示来定义fpch_c(n)。但是，在这种情况下，并未考虑从移动台无线电单元122到同步检测单元126的数据的延迟。
[表达式23]
fpch_c(n)＝fradio(n)                …(式23)
此外，与图7(a)～(d)所示的函数f(k，Ntmp)的关系由式24、式25、式26和式27来表示。
[表达式24]
fpch_c(0)＝f(0，0)                 …(式24)
[表达式25]
fpch_c(1)＝f(0，1)                 …(式25)
[表达式26]
fpch_c(2)＝f(1，0)                 …(式26)
[表达式27]
fpch_c(3)＝f(1，2)                …(式27)
因此，与f(k，Ntmp)的情况一样，中心在fpch_c(n)处的信号被施加到同步检测单元126。同步检测单元126一直检测中心在相同的0Hz或者中间频率处的同步。
此外，如图17(b)所示，该形式与图16所示的形式中的虚线指出的部分的不同之处在于移动台无线电单元124的配置。
在移动台无线电单元124中，假定在定时n处通过降频变换而指定的无线电单元频率是fradio(n)，并且通过同步检测单元118而数字地指定的数字频率是fdig(n)，则它们之间的关系由式28来表示。但是，在这种情况下，并未考虑从移动台无线电单元124到同步检测单元118的数据的延迟。
[表达式28]
fpch_c(n)＝fradio(n)+fdig(n)           …(式28)
由于为移动台无线电单元124指定的无线电单元频率fradio(n)是模拟的这一事实，因此如果无线电单元频率fradio(n)被改变，则需要长时间来稳定频率，从而频率改变将需要长时间。
另一方面，在同步检测单元118中指定数字频率fdig(n)的方法一般涉及将正弦、余弦信号乘以接收到的信号。另一方面，当使用延迟检测时，可以采用改变接收到的信号所经过的滤波器的方法。当利用副本信号来执行同步检测时，该方法通过在生成副本时从频率轴到时间轴的变换(IFFT、FFT)中、在频率轴上的移位和变换来检测匹配。这种情况下的同步检测利用已知信号来检测匹配。或者，同步检测可以利用通过IFFT、FFT等从已知信号计算出的副本信号来检测匹配。然后，可以由在频率轴上已被移位的多个信号来生成多个副本信号，并且可以存储并使用所生成的副本信号。
在这种情况下，如果使用多个先前计算并存储的副本，则存储容量可能引起问题。
因此，假定Δfdig表示可由单独改变数字频率来支持的范围，则当计算出的fpch_c(n)满足式29时，仅控制同步检测单元以指定频率。或者，当不满足式29时，可以采用控制移动台无线电单元124或者控制移动台无线电单元124和同步检测单元118这两者以指定频率的方法。
[表达式29]
fradio(n-1)-fdig/2<fpch_c(n)<fradio(n-1)+fdig/2         …(式29)

Claims (16)

1.一种通信系统，包括发送设备和接收设备，该发送设备用于发送用于建立同步的同步信号，该接收设备用于通过检测该同步信号来建立同步，所述通信系统的特征在于：
所述接收设备将下述间隔从长间隔向较短间隔顺序地改变，其中以该间隔进行检测所述同步信号的尝试，以及
所述发送设备被设置为以所述接收设备的长间隔来发送所述同步信号。
2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于：
所述同步是频率同步，并且所述同步的建立包括检测有效通信频率，
所述接收设备在各阶段中从较大值向较小值顺序地切换预设的频率改变量，基于该频率改变量来计算用于检测所述同步信号的接收方候选频率，并且利用计算出的接收方候选频率来检测所述同步信号，以及
所述发送设备基于根据所述通信系统进行通信的系统带宽计算出的最大可能频率改变量来计算作为用于发送所述同步信号的频率候选的发送方候选频率，并且在所述发送方候选频率存在于系统频带内时将所述发送方候选频率确定为用于发送所述同步信号的同步信号频率。
3.如权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于：
所述接收设备向所述接收方频率改变量的整数倍加上偏移以生成所述接收方候选频率，以及
所述发送设备向所述发送方频率改变量的整数倍加上偏移以生成所述发送方候选频率。
4.如权利要求3所述的通信系统，其特征在于：
所述接收设备将偏移设置为零，以及
所述发送设备将偏移设置为零。
5.如权利要求1至4中任一项所述的通信系统，其特征在于：
所述发送设备发送已知信号作为所述同步信号，以及
所述接收设备利用所述已知信号或者利用通过IFFT或FFT而从所述已知信号计算出的副本信号来检测与所述接收方候选频率的匹配，并存储所述计算出的副本信号。
6.如权利要求1至4中任一项所述的通信系统，其特征在于：
所述发送设备发送重复同一样式的信号作为所述同步信号，以及
所述接收设备通过延迟检测来检测所述同步信号。
7.如权利要求1至6中任一项所述的通信系统，其特征在于：
所述发送设备将所述发送方频率改变量设置为所述系统频带的中心频率的最小放置单位的整数倍。
8.如权利要求1至7中任一项所述的通信系统，其特征在于：
所述接收设备将所述接收方频率改变量设置为所述系统频带的中心频率的最小放置单位的整数倍。
9.一种发送设备，用于向接收设备发送用于在系统频带内建立同步的同步信号，其中：
所述发送设备基于根据所述同步信号的带宽计算出的最大可能发送方频率改变量来计算作为用于发送所述同步信号的频率候选的发送方候选频率，并且在所述发送方候选频率存在于所述系统频带内时将所述发送方候选频率确定为用于发送所述同步信号的同步信号频率。
10.如权利要求9所述的发送设备，其特征在于：
向所述发送方频率改变量的整数倍加上偏移以生成所述发送方候选频率。
11.如权利要求10所述的发送设备，其特征在于：
将所述偏移设置为零。
12.一种接收设备，用于接收从发送设备所发送的同步信号，其中：
所述接收设备在各阶段中从较大值向较小值顺序地切换预设的接收方频率改变量，基于该接收方频率改变量来计算用于检测所述同步信号的接收方候选频率，并且利用计算出的接收方候选频率来检测所述同步信号。
13.如权利要求12所述的接收设备，其特征在于：
向所述接收方频率改变量的整数倍加上偏移以生成所述接收方候选频率。
14.如权利要求13所述的接收设备，其特征在于：
将所述偏移设置为零。
15.一种在包括发送设备和接收设备的通信系统中的同步方法，该发送设备用于发送用于在系统频带内建立同步的同步信号，该接收设备用于在所述系统频带内检测所述同步信号，所述方法包括：
由所述接收设备执行的以下处理：将下述间隔从长间隔向较短间隔顺序地改变，其中以该间隔进行检测所述同步信号的尝试，以及
由所述发送设备执行的以下处理：将发送设置为以所述接收设备的长间隔来检测所述同步信号。
16.如权利要求15所述的同步方法，包括：
由所述接收设备执行的以下处理：在各阶段中从较大值向较小值顺序地切换预设的频率改变量；
由所述接收设备执行的以下处理：基于接收方频率改变量来计算用于检测所述同步信号的接收方候选频率；
由所述接收设备执行的以下处理：利用计算出的接收方候选频率来检测所述同步信号；
由所述发送设备执行的以下处理：基于根据所述同步信号的带宽计算出的最大可能频率改变量来计算作为用于发送所述同步信号的频率候选的发送方候选频率；
由所述发送设备执行的以下处理：在所述发送方候选频率存在于所述系统频带内时将所述发送方候选频率确定为用于发送所述同步信号的同步信号频率；以及
由所述发送设备执行的以下处理：利用所述同步信号频率将所述同步信号发送给所述接收设备。
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