CN101490983A - 在ofdm通信环境中的上行链路接入请求 - Google Patents

在ofdm通信环境中的上行链路接入请求 Download PDF

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Abstract

所要求保护的主题涉及在无线通信环境中获取信道接入。无线终端可以分别在第一和第二邻近发送时段发送第一和第二音调集。第一和第二音调集可以彼此不相交，并且可以分别包括多个邻近音调。然后，终端可以禁止在第三时段期间进行发送，以便从基站接收作为对接入请求的响应的准许信号。第一时段与第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。

Description

在OFDM通信环境中的上行链路接入请求
技术领域
以下描述一般涉及通信系统，更具体地，涉及增强无线终端的信道获取能力。
背景技术
无线网络系统已经成为一种在世界范围内互相通信的流行手段。例如蜂窝电话、个人数字助理等无线通信设备已经变的体积愈发小巧、功能日趋强大，以满足消费者的需求及改进其便携性和便利性。消费者越来越依赖于这些设备，并且要求可靠的服务、扩大的覆盖范围、附加的服务(例如，web浏览功能)以及这类设备在体积和价格上的持续缩减。
(例如，应用频分、时分和码分技术的)典型的无线通信网络包括一个或多个用于向用户和移动(例如，无线)设备提供覆盖范围的基站，该用户和移动设备可在覆盖范围内发送和接收数据。典型基站能够同时发送多个数据流至多个设备以用于提供广播、组播和/或单播服务，其中数据流是由用户设备对其具有独立的接收兴趣的数据组成的流。在基站覆盖范围内的用户设备可能对接收由复合流携带的一个、多于一个或者所有数据流感兴趣。同样地，用户设备可以将数据发送至基站或其它用户设备。
为了与基站通信，无线设备必须首先获取信道，在该信道上可以建立通信链路。进入由特定基站服务的区域的无线设备可以向该基站发送接入请求。在某些系统中，期望自所有无线设备发送至基站的信号被基站以同步的方式接收。然而，由于无线设备对基站而言是新的，有可能无线设备不与基站时序同步。特别地，接入请求信号可能不与基站时序同步。在本领域中，存在未被满足的用于确保无线设备能够在接入过程中实现与基站的时序同步的系统和/或方法的需求。
发明内容
下面给出简要发明内容以提供对所要求保护主题的基本理解。该发明内容并非是广泛的概述，也并不旨在标识关键/重要元件或者界定所要求保护主题的范围。该发明内容的唯一目的在于以一种简化的形式给出某些概念，以作为后面提供的更详细描述的前序。
根据各种方面，用于在无线通信环境中在无线终端处获取同步的方法可以包括：从基站接收下行链路信号；基于所接收的信号确定下行链路信号时序信息；以及根据所确定的下行链路时序信息，确定用于接入请求信号的上行链路发送时间。该方法还可以包括：在第一时段期间发送第一音调集；以及在第二时段期间发送第二音调集，其中所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
根据另一个方面，用于使无线终端与基站同步的装置可以包括：接收机，用于从基站接收下行链路信号；以及处理器，用于估算在所接收的信号中的下行链路信号时序信息，以及根据所述下行链路时序信息识别用于接入请求信号的上行链路发送时间。该装置还可以包括：发射机，用于在第一时段期间发送第一音调集以及在第二时段期间发送第二音调集，其中，所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
另一方面涉及用于在无线通信环境中使无线终端同步的装置，包括：用于从基站接收下行链路信号的模块；用于基于所接收的信号确定下行链路信号时序信息的模块；以及用于根据所确定的下行链路时序信息确定用于接入请求信号的上行链路发送时间的模块。该装置还可以包括：用于在第一时段期间发送第一音调集的模块；以及用于在第二时段期间发送第二音调集的模块，其中，所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
另一方面涉及计算机可读介质，所述介质上存储有计算机可读指令，所述指令包括：从基站接收下行链路信号；基于所接收的信号确定下行链路信号时序信息；根据所确定的下行链路时序信息确定用于接入请求信号的上行链路发送时间；以及在第一时段期间发送第一音调集。所述计算机可读介质还可以存储指令，用于在第二时段期间发送第二音调集，其中，所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
另一方面涉及处理器，其执行用于在无线通信环境中请求信道接入的指令，所述指令包括：从基站接收下行链路信号；以及基于所接收的信号确定下行链路信号时序信息。所述处理器可以执行附加的指令，用于根据所确定的下行链路时序信息确定用于接入请求信号的上行链路发送时间；在第一时段期间发送第一音调集；以及在第二时段期间发送第二音调集，其中，所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
根据另一方面，用于在无线通信环境中向无线终端提供信道接入的方法包括：在信道获取时段期间接收第一音调集与第二音调集；对每个所接收到的音调集执行快速傅立叶变换协议，以针对每个音调集解调出完整的接入请求波形；以及发送用于准许接入一个或多个所请求信道的信号。
为了实现前述以及相关的目的，这里结合以下描述和附图描述了某些示例性的方面。然而，这些方面仅用于指示可在其中采用所要求保护主题的原理的多种方式中的一些方式，所要求保护的主题旨在包括全部这些方面及其等效物。当结合附图对以下详细说明进行考虑时，其它优点以及新颖特征将变得更为清楚。
附图说明
图1示出了结合各种方面，用于对由用户设备发送的接入请求提供监听时段以及确保基站接收到与该接入请求相关的完整波形的时序结构。
图2是无线通信系统的视图。
图3是未知往返传播延时对在基站接收机处接收接入信号的影响的视图。
图4是根据一个或多个方面，用于获取无线通信设备和基站间的通信接入的方法的视图。
图5是根据一个或多个方面，用于在通信环境中为无线设备增加接入准许检测范围的方法的视图。
图6示出了根据这里所描述的一个或多个方面，用于在通信环境中增强无线设备信道获取能力的系统。
图7示出了根据本发明实现的示例性通信系统的网络视图。
图8示出了根据本发明实现的示例性基站。
图9示出了根据本发明实现的示例性无线终端。
图10示出了可以结合这里所描述的各种系统和方法而被采用的无线通信环境的视图。
具体实施方式
将参照附图对要求保护的主题进行描述，其中相同的参考标号被用以通篇指示相同的单元。在下面描述中，为说明的目的而陈述了许多特定细节以提供对要求保护的主题的全面理解。然而，显然地，该主题可以在不需要这些特定细节的情况下实现。在其它例子中，在方框图中示出公知的结构和设备以便于描述要求保护的主题。
此外，这里结合用户设备描述各种方面。用户设备也可被称作系统、用户单元、用户站、移动站、移动设备、远程站、远程终端、接入终端、用户终端、终端、用户代理或用户装备。用户设备可以是蜂窝电话、无绳电话、会话初始化协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、PDA、具备无线连接性能的手持设备或其它连接至无线调制解调器的处理设备。
此外，所要求保护的主题方面可以实现为方法、装置或制造产品，其使用标准编程和/或工程技术来制造软件、固件、硬件或三者任意组合，以控制计算机或计算部件实现要求保护的主题的各种方面。这里使用的术语“制造产品”旨在包含可从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但并不限于磁性存储设备(例如：硬盘、软盘、磁条……)、光盘(例如：压缩盘(CD)、数字多用途盘(DVD))、智能卡以及闪存设备(例如：存储卡、存储棒、键驱动(key dive)……)。另外，应当认识到可以使用载波携带计算机可读电子数据，例如那些用于发送和接收语音邮件或者用于接入例如蜂窝网络的网络的数据。当然，在不背离这里所描述的范围和精神的情况下，本领域的技术人员将会意识到可以对该结构做出许多修改。
当无线设备(例如接入终端、用户设备、蜂窝电话、PDA……)希望接入基站时，可能存在未知往返延时的不确定性，这里所描述的各种方面涉及将容许未知往返延时的不确定性最大化，使得基站能够容易地检测接入信号的存在以及到达时间，从而基站可以纠正无线设备的时序并且使得无线设备与其时序同步。例如，可以根据预定时序方案发送多个音调集，该预定时序方案准许基站接收完整波形并且因此相对容易地检测接入请求。例如，可以将在给定的符号时段中的113个音调中的一部分划分为多个子集，每个子集包含8个或16个音调。接入终端可以在第一时段期间(例如，一个或多个符号)发送第一音调集，以及可以在第二时段期间发送第二音调集，以指示接入请求。在某种意义上，当至少存在一个音调，其是第一音调集的成员而不是第二音调集的成员时，第一音调集与第二音调集不同。根据一个方面，在某种意义上，当在第一音调集中无任何音调属于第二音调集时，这两个音调集不相交，反之亦然。
为了达到频率分集的目的，期望第一音调集与第二音调集在频率上充分分开。在一些方面，根据预定的固定映射函数，第一音调集与第二音调集彼此相关。可以在基站处(例如，在一定传播延时后)接收音调集，并且将其解调以用于分析。在给定时段内不用于接入请求的音调可以用于其它用途(例如，数据传输或与之相似的用途)。
在这里描述各种实例以便于理解主要创新点的各种方面和/或实施例。正如在此所使用的，“示例性”以及其它诸如此类的术语旨在被解释为与实例相关，而不是被解释为“优于”或其它诸如此类的意思。这里所描述的各种视图和/或实例被提供用于示例性用途。应当认识到所述主要创新点并不旨在限于这样的实例，而是可以延伸至其它应用。
图1结合各个方面示出了系统100，该系统100用于对用户设备发送的接入请求提供延长的监听时段以及确保基站接收到与该接入请求相关的完整波形。如图所示，超高帧(ultraframe)102包含多个超帧104，其中每个超帧104的持续时间约为11.4毫秒。在每个超帧104的起始处或附近为获取时段106(例如，上行链路接入信道)，此时段的长度可以约为9个符号，或者约为0.9毫秒。可以在给定的符号期间发送全部113个音调或子载波，并且该113个音调中的部分或全部，例如，其中的112个音调，可以被划分为多个子组，每个子组包含预定数目的(例如8个、16个等)音调。接入终端可以发送接入信号，该接入信号包括在第一时段期间的第一音调集108和在第二时段期间的第二音调集110。可以利用接入信号将与接入请求相关的波形传送至服务于该覆盖范围的接入点。例如，第一音调集108与第二音调集110可以为具有8个音调的音调集并且可以彼此不同。第一和第二时段的长度可以约为2个符号，并且也可以彼此不同。另外，第一时段和第二时段可以在时间上邻近。
因而，为进一步说明该实例以及如图1所示，可以在长度为2个符号的第一时段期间发送具有8个音调的第一音调集108以及可以在长度为2个符号的第二时段期间发送具有8个音调的第二音调集110。在长度为9个符号的获取时段106中的前4个符号期间从接入终端发送第一和第二音调集。获取时段106中随后的4个符号被置空，以容纳无线设备可能具有的未知往返延时的不确定性，并且最小化或者防止接入信号与系统中其它信号间的干扰。例如，长度为9个符号的获取时段106的最后1个符号112由无线设备用以发送时序同步信号，该无线设备已经与基站连接并且已与基站时序同步。
下面的讨论涉及上行链路接入信道(UL.ACH)及对UL.ACH的获取，旨在便于理解这里所描述的各个方面。UL.ACH信道可以唯一地使用在任何超时隙(superslot)中具有UL超时隙OFDM符号索引0:8的OFDM符号，并且UL.ACH信道可以被划分为三个子信道。可以利用UL.ACH.AR子信道发送接入请求信号，例如上述的两个8音调信号。可以利用UL.ACH.PA子信道向下行链路寻呼信道(DL.PCH)发送确认，并且可以采用UL.ACH.TC子信道发送时序控制信号。可以基于后跳(post-hop)执行音调索引标记，其中将基本音调预定义为0音调。因而，音调索引直接对应于音调的物理频率位置。具有UL超时隙OFDM符号索引0:8的OFDM符号集可以被称作UL.ACH间隔，该间隔可被用于使得可以在符号0:3期间采用UL.ACH.AR和UL.ACH.PA以及在符号8期间采用UL.ACH.TC，而符号4：7保持预留(例如，在UL接入信道的第4至第7符号期间不发送任何信号)。
可以利用UL.ACH.AR子信道发送随机接入信号，并且在UL.ACH间隔中存在6个UL.ACH.AR段。为了定义信道段，可以定义多个音调集，如下表1所示。UL.ACH音调段可以包含音调-符号，该音调-符号在特定数量的OFDM符号上具有特定音调集中的音调，并且可以为UL.ACH音调段指定音调集索引以及OFDM符号索引，在所述OFDM符号期间UL.ACH信道段占据所述音调集。相应地，表1描述了可以在UL.ACH.AR和UL.ACH.PA子信道中使用的音调集的实例。注意，在表1的实例中，每个音调集包含8个邻近音调。
 
音调集索引 音调集中的音调索引
0 0：7
1 8：15
2 16：23
3 24：31
4 32：39
5 40：47
6 48：55
7 56：63
8 64：71
9 72：79
10 80：87
11 88：95
12 96：103
13 104：111
表1
表2描述了可用于UL.ACH.AR的信道段的实例。
Figure A200780026748D00161
Figure A200780026748D00171
表2
例如，可以利用UL.ACH.PA子信道向DL.PCH发送寻呼确认，并且在UL.ACH间隔中存在一个UL.ACH.PA段。下面在表3中提供信道段定义的实例。
Figure A200780026748D00172
表3
注意，在表2和表3所示的实例中，每个段在长度为2个符号的第一时段中包含具有8个邻近音调的第一音调集，以及在长度为2个符号的第二时段中包含具有8个邻近音调的第二音调集。第一和第二音调集不相交并且以固定的方式彼此相关。第一和第二音调集被选择用以最大化接入信号的频率分集。在UL.ACH.AR段和/或UL.ACH.PA段中，具有UL超时隙OFDM符号索引0或2的OFDM符号可以被认为是“初始(primary)”OFDM符号，以及具有索引1或3的OFDM符号可以被认为分别是具有索引0或2的符号的“扩展”OFDM符号。可以构造初始符号，以使其不包含发送所述初始符号的接入终端所特有的任何信息。可以将段中的调制符号设置为(1，1)，并且接入终端可以根据各种协议和/或技术执行段构造。可以将扩展OFDM符号构造为对应的初始OFDM符号的循环扩展。例如，假定OFDM系统使用128-点IFFT和16-点循环前缀。在一个OFDM符号中的采样总数为128+16＝144。在接入终端处，V40和V41分别是初始符号及其扩展符号的时域采样矢量。可以通过将符号(1，1)调制到段中相应的音调上来计算V40，并且不包含接入终端所特有的信息。所给出的V40和V41可按如下方式构造：
For(k＝0；k，128；k++)V41[k]＝V40[k+16]；for
(k＝128；k<144；k++)V41[k]＝V41[k-128]；
现在参照图2，示出了示例性无线通信系统200。系统200可以在一个或多个扇区中包括一个或多个基站202，在基站202之间和/或在基站202与一个或多个移动设备204之间进行对通信信号的发送、接收、重复等。基站可以是用于与终端通信的固定站并且可以被称为接入点、节点B或其它术语。每个基站202可以包括发射机链与接收机链，每个发射机链与接收机链进而可以包含与对信号的发送和接收相关联的多个部件(例如，处理器、调制器、复用器、解调器、解复用器、天线……)，这些部件都应被本领域技术人员所认知。移动设备204可以是，例如，蜂窝电话、智能电话、膝上电脑、手持通信设备、手持计算设备、卫星无线电、全球定位系统、PDA和/或任何其它用于在无线系统200中通信的合适设备。此外，每个移动设备204可以包含一个或多个例如用于多输入多输出(MIMO)系统的发射机链与接收机链。每个发射机链与接收机链可以包括与对信号的发送和接收相关联的多个部件(例如，处理器、调制器、复用器、解调器、解复用器、天线……)，这些部件都应被本领域技术人员所认知。每个移动设备204可以在第一和第二时段期间发送第一和第二音调集，以允许基站202检测接入请求并且准许正在进行请求的移动设备204的接入。
图3是未知往返传播延时对在基站接收机处接收接入信号的影响的视图。坐标轴代表时间。图3示出了在基站接收机处长度为9个符号的UL.ACH间隔。该间隔包含符号0(312)、符号1(314)……以及符号8(328)。符号8由已经连接至基站的无线设备用于发送时序控制信号。符号0-7由新的无线设备用于接入基站。
在示例性OFDM系统中，期望在基站处来自无线设备的上行链路信号与接收机符号时序同步。然而，新无线设备可能不与基站接收机时序同步。根据一个方面，新无线设备接收下行链路信号(例如，来自基站的导频信号)，并且从所接收到的信号中导出下行链路符号时序。无线设备还基于所导出的下行链路符号时序确定用于接入信号的上行链路符号时序。注意，由无线设备确定的上行链路符号时序可能与在基站处的目标符号时序有所偏移，偏移量大约等于基站与终端设备间的往返延时。
在图3所示出的实例中，假设无线设备与基站非常接近。因此，由无线设备发送的包含有第一音调集302和第二音调集304的接入信号，在UL.ACH间隔的开始处到达基站接收机。在另一方面，假设无线设备位于小区的中央。从而，由无线设备发送的接入信号在时间间隔306与308内到达基站接收机。这两种情况中的时间偏移量大约等于往返延时差。
如果无线设备位于小区的边缘处，那么由该无线设备发送的接入信号将进一步延迟到达基站接收机。为了避免延迟的接入信号干扰用于其它信号的符号8，无线设备将在接入信号被发送后的一段时间内保持沉寂(silent)。根据一个方面，无线设备可能在至少4个符号时段内保持沉寂。从而，最大容许往返延时等于4个符号时段。最大容许往返延时是设计小区大小的重要因素。
参照图4-图5，示出了用于改进无线终端的信道获取能力的方法。出于简化说明的目的，将该方法示出及描述为一系列操作，应当理解并认识到该方法并不受到操作次序的限制，根据一个或多个实施例，一些操作可以以不同的次序出现和/或与其它这里示出和描述的操作一起出现。例如，本领域的技术人员应该理解并认识到该方法还可以可选地表现为例如状态图表中的一系列相互关联的状态或事件。此外，可能并非需要将所有示出的操作用于实现根据要求保护的主题的方法。
图4是根据一个或多个方面，用于获取无线通信设备和基站间的通信接入的方法400的视图。在402处，无线设备(例如，接入终端、蜂窝电话、PDA等)可以接收来自基站的信号，该基站服务于无线设备位于的区域。无线设备可以在404处分析信号以估算信号时序信息等，以用于向基站的信号发送。在406处，无线设备可以确定发送时间，在该发送时间期间，将接入请求信号发送至基站。在406处的确定可以至少部分地基于从402处接收到的信号中收集到的时序信息。在408处，无线设备可以在接入请求信号发送时段的第一部分期间发送第一音调集。然后，该无线设备可以在发送时段的第二部分期间发送第二音调集。每个音调集可以包含例如8个音调，其中在长度为2个符号的第一时段发送第一音调集以及在长度为2个符号的第二时段发送第二音调集。另外，上述用于发送第一和第二音调集的长度为2个符号的时段可以是邻近的，从而其共同跨越4个符号长度的时段。
根据一个实例，总共有113个音调可以用于在任何给定符号时段期间的传输，并且可以被划分为14个子组，每个子组含有8个音调(例如0-7、8-15等)。可以从第一音调子集中选择具有8个音调(例如，音调0-7)的第一音调集，以在408处在长度为2个符号的第一发送时段期间进行发送。进一步说明该实例，可以选择具有8个音调(例如，音调56-63)的第二音调集，以在410处在长度为2个符号的第二发送时段期间进行发送。以这种方式，确保在8个接收机符号窗口(例如，312、314、……、326)中的至少一个内，使基站接收到完整的1个符号时段内的接入信号的OFDM符号波形，尽管到达的接入信号不与基站接收机时序同步，其中该基站在第一符号期间(例如，在某一传播延时之后)接收音调集并开始对音调集进行解调。有利的是，基站接收机并不需要将其符号窗口移动一部分符号时段以检测接入信号及其到达时序。基站接收机可以将其符号窗口移动一部分符号时段以改进检测质量。
图5是根据一个或多个方面，用于在通信环境中为无线设备增加接入准许检测范围的方法500的视图。在502处，可以在第一时段期间自无线设备发送第一音调集。在504处，可以在第二时段期间发送第二音调集。第一和第二音调集中每个音调集可以包含例如8个音调或任何其它合适数目的音调，并且第一和第二音调集可以携带包含与请求接入一个或多个通信信道相关的信息的波形。用于发送每个独立音调集的时段可以是1个符号时段、2个符号时段或任何其它合适的发送时段。在506处，无线设备可以在第三时段保持沉寂(例如，禁止传输)，该第三时段可以包含例如4个符号时段或者其它合适的持续时间。通过在506处保持沉寂，无线设备并不引起对其它上行链路信号的干扰，所述其它上行链路信号例如由其它已与基站连接的无线终端发送的信号。在508处，无线设备可以在第三时段及随后的时段期间监听接入准许信号。在510处，无线设备可以继续发送。例如，如果已经接收到接入准许信号，那么无线设备可以根据在接入准许信号中所提供的信息调整其发射机符号时序，并且在510处，开始在准许的信道上发送数据。如果接入被拒绝或者没有接收到准许，那么无线设备可以通过在下一个获取时段期间重新发送相同的或不同的音调集来重新发起接入请求。
图6示出了根据这里所描述的一个或多个方面，用于在通信环境中增强无线设备信道获取能力的系统600。系统600被表示为一系列相互关联的功能方框，这些功能方框表示可以由处理器、软件或两者的组合(例如固件)实现的功能。系统600包含用于接收的模块602，该模块接收来自基站的信号，该信号可以为信标信号、数据信号或任何其它用于向无线设备指示基站的出现、位置和/或能力的合适类型的信号。系统600还包含用于确定信号时序信息的模块604。用于确定发送时间的模块606可以估算信号时序信息并且识别将接入请求信号从设备发送至基站的时间。一旦识别出该发送时间，则用于发送的模块608可以在发送时间的第一部分期间(例如，长度为2个符号的部分或其它合适的持续时间)发送第一接入请求音调集。用于发送的模块608可以在发送时段的第二部分期间(例如，长度为2个符号的第二部分或其它合适的持续时间)发送第二接入请求音调集，该发送时段的第二部分可以邻近于该发送时段的第一部分。一旦已经发送了接入请求音调集，用于发送的模块608可以在发送时段的第三部分期间保持沉寂，以避免由于未知往返延时造成的对其它上行链路信号的干扰。
图7示出了根据本发明实现的示例性通信系统700，该系统700包括多个小区：小区1 702、小区M 704。注意，如小区边界区域768所指示的，相邻小区702、704轻微重叠，因此可能造成在由相邻小区中的基站发送的信号之间的信号干扰。示例性系统700中的每个小区702、704包括三个扇区。根据本发明，也可能存在未被细分成多个扇区的小区(N＝1)、具有两个扇区的小区(N＝2)以及具有多于三个扇区的小区(N>3)。小区702包括：第一扇区，扇区1 710；第二扇区，扇区2 712；以及第三扇区，扇区3714。每个扇区710、712、714具有两个扇区边界区域；每个边界区域由两个相邻的扇区共享。扇区边界区域可能造成在由相邻扇区中的基站发送的信号之间的信号干扰。线段716表示扇区1 710与扇区2 712之间的扇区边界区域；线段718表示扇区2 712与扇区3 714之间的扇区边界区域；线段720表示扇区3 714与扇区1710之间的扇区边界区域。相似地，小区M704包括：第一扇区，扇区1 722；第二扇区，扇区2 724；以及第三扇区，扇区3 726。线段728表示扇区1 722与扇区2 724之间的扇区边界区域；线段730表示扇区2 724与扇区3 726之间的扇区边界区域；线段732表示扇区3 726与扇区1 722之间的扇区边界区域。小区1 702包括：基站(BS)，基站1 706；以及每个扇区710、712、714中的多个端节点(EN)。扇区1 710包括分别经由无线链路740、742耦合至BS 706的EN(1)736与EN(X)738；扇区2 712包括分别经由无线链路748、750耦合至BS 706的EN(1’)744与EN(X’)746；扇区3 726包括分别经由无线链路756、758耦合至BS 706的EN(1”)752与EN(X”)754。相似地，小区M 704包括基站M 708以及每个扇区722、724、726中的多个端节点(EN)。扇区1 722包括分别经由无线链路740’、742’耦合至BS M 708的EN(1)736’与EN(X)738’；扇区2 724包括分别经由无线链路748’、850’耦合至BS M 708的EN(1’)744’与EN(X’)746’；扇区3 826包括分别经由无线链路756’、758’耦合至BS 808的EN(1”)852’与EN(X”)854’。系统700还包括网络节点760，该网络节点760分别经由网络链路762、764耦合至BS1 706和BSM 708。网络节点760还经由网络链路766耦合至其它网络节点，例如，其它基站、AAA服务器节点、中间节点、路由器等以及互联网。网络链路762、764、766可以是例如光缆。每个端节点，例如EN 1 736，可以是包括发射机以及接收机的无线终端。无线终端，例如EN(1)736，可以在系统700中移动并且可以经由无线链路与EN当前所位于的小区内的基站通信。无线终端(WT)，例如EN(1)736，可以经由例如BS 706的基站和/或网络节点760与对等节点通信，所述对等节点例如在系统700中或系统700外的其它WT。WT，例如EN(1)736，可以是移动通信设备，例如蜂窝电话、具有无线调制解调器的个人数字助理等。根据本发明，每个基站使用与在其它符号时段(例如，非条状符号时段)分配音调和确定音调跳跃的方法不同的方法，在条状符号时段执行音调子集分配。无线终端使用本发明的音调子集分配方法以及从基站处接收到的信息(例如，基站斜率(slope)ID、扇区ID信息)，以确定可以用于在特定的条状符号时段接收数据和信息的音调。根据本发明构造音调子集分配序列，以将扇区间以及小区间的干扰散布于各个音调。
图8示出了根据本发明的示例性基站800。示例性基站800实现本发明的音调子集分配序列，对于小区的每个不同的扇区类型生成不同的音调子集分配序列。可以使用基站800作为图8的系统800中的基站806、808中的任何其一。基站800包括通过总线809耦合在一起的接收机802、发射机804、处理器806(例如CPU)、输入/输出接口808以及存储器810。各种元件802、804、806、808以及810可以经由总线809交换数据和信息。
使用耦合至接收机802的扇区化天线803从来自基站小区内的每个扇区的无线终端传输中接收数据和其它信号，例如，信道报告。使用耦合至发射机804的扇区化天线805将例如控制信号、导频信号、信标信号等数据和其它信号发送至在基站小区中每个扇区内的无线终端900(如图10所示)。在本发明的各种实施例中，基站800可以采用多个接收机802和多个发射机804，例如，对应于每个扇区的单独接收机802以及对应于每个扇区的单独发射机804。处理器806可以是例如通用中央处理单元(CPU)。处理器806在一个或多个存储于存储器810的例程818的引导下控制基站800的操作并且实现本发明的方法。I/O接口808提供至其它网络节点的连接，将BS800耦合至其它基站、接入路由器、AAA服务器节点等其它网络以及互联网。存储器810包括例程818和数据/信息820。
数据/信息820包括数据836，并且无线终端(WT)数据/信息844包括多个WT信息集：WT 1信息846以及WT N信息860。每个WT信息集，例如WT 1信息846，包括数据848、终端ID 850、扇区ID 852、上行链路信道信息854、下行链路信道信息856以及模式信息858。
例程818包括通信例程822以及基站控制例程824。基站控制例程824包括用于条状符号时段的音调子集和发送时段分配例程830，其可将音调集指定至一个或多个无线终端。例如，处理器806可以实现音调子集和发送时段分配例程830，以按照针对前述附图所阐明的方式指定音调集和/或子集。接收机802可以接收包含与所指定的音调子集相关的信息的信号，处理器806可以根据该信号实现到达时间估算例程862，该例程862用于确定信号的到达时间并且将所确定的到达时间与所期望的信号到达时段进行比较。基于所述比较，可以实现时序控制例程864，以生成时序控制命令，该命令指示终端调整其发送时间以使得该终端与基站同步。然后，该时序控制命令可以由发射机804发送。
数据836包括：要被发送的数据，该数据将被发送至发射机804中的编码器814，以便在数据被发送至WT之前对其进行编码；以及从WT接收到的数据，该数据已在其被接收到之后经过了接收机802中的解码器812的处理。
数据848可以包括WT 1 900从对等节点处所接收到的数据，WT 1 900期望发送至对等节点的数据，以及下行链路信道质量报告反馈信息。终端ID 850是基站800指定的ID，该ID用于识别WT 1 900。扇区ID 852包括用于识别正在进行操作的WT 1 900所在的扇区的信息。扇区ID 852可以用于例如确定扇区类型。上行链路信道信息854包括用于识别供WT 1 900使用的信道段8的信息，该信道段例如用于数据的上行链路业务信道段，用于请求、功率控制、时序控制等的专用上行链路控制信道。指定给WT1900的每个上行链路信道包括一个或多个逻辑音调，根据本发明，每个逻辑音调跟随在上行链路跳跃序列之后。下行链路信道信息856包括用于识别信道段8的信息，该信道段用于传送数据和/或信息至WT 1 900，例如，用于用户数据的下行链路业务信道段。指定给WT 1 900的每个下行链路信道包括一个或多个逻辑音调，每个逻辑音调跟随在下行链路跳跃序列之后。模式信息858包括用于识别WT 1 900的操作状态(例如，睡眠、保持等)的信息。
通信例程822控制基站800以执行各种通信操作以及实现各种通信协议。使用基站控制例程824控制基站800以执行基站的基本功能任务，例如，信号生成和接收、调度，以及控制基站800以实现本发明的方法的步骤，包括在条状符号时段期间使用本发明的音调子集分配序列发送信号至无线终端。
根据本发明，音调子集和发送时段分配例程830使用本发明的方法和包括扇区ID 852的数据/信息820来构造在条状符号时段中使用的音调子集。下行链路音调子集分配序列对于小区中的每个扇区类型而言不相同，并且对相邻小区而言也不相同。WT 900在条状符号时段根据下行链路音调子集分配序列接收信号；基站800使用相同的下行链路音调子集分配序列以生成发送信号。
图9示出了示例性无线终端(端节点)900，该无线终端900可以被用作为如图7所示的系统700中的任何一个无线终端(端节点)，例如EN(1)736。根据本发明，无线终端900实现音调子集分配序列。无线终端900包括由总线910耦合至一起的接收机902、发射机904、处理器906和存储器908，该接收机包括解码器912，该发射机包括编码器914。各种元件902、904、906、908可以通过总线910交换数据和信息。用于接收来自基站706的信号的天线903被耦合至接收机902。用于将信号发送至例如基站706的天线905被耦合至发射机904。
根据各种方面，接收机902可以从基站处接收多个资源指定。另外，接收机902可以接收发送时段指定，在发送时段期间，终端900可以发送与两个音调子集相关的信号。在一些方面，可以通过无线终端的MAC标识符隐性地给出对音调集以及发送时段的指定，在这种情况下，无线终端接收MAC标识符的指定，然后从所接收到的MAC标识符中导出所指定的音调集和发送时段。例如，处理器906可以实现信号生成例程956，该例程生成包含与所指定的音调子集相关的信息的信号，该信号可由发射机904发送至基站。然后，基站可以向无线终端900提供时序控制命令。一旦接收机902接收到该时序控制命令时，处理器906就可以实现时序控制例程958，该例程估算时序控制命令并且调整无线终端的发送时间以使得无线终端与基站同步。
处理器906，例如CPU，通过执行例程920以及使用存储器908中的数据/信息922，来控制无线终端900的操作并且实现本发明的方法。数据/信息922包括用户数据934以及用户信息936。用户数据934可以包括：打算发到对等节点的数据，该数据在被发射机904发送至基站706之前被路由至编码器914进行编码；以及从基站706处接收到的数据，该数据已经由接收机902中的解码器912处理。用户信息936包括上行链路信道信息938、下行链路信道信息940、终端ID信息942、基站ID信息944、扇区ID信息946以及模式信息948。上行链路信道信息938包括用于识别上行链路信道段的信息，该上行链路信道段已经由基站706分配给无线终端900以供其在向基站706进行发送时使用。上行链路信道可以包括上行链路业务信道、专用上行链路控制信道，例如，请求信道、功率控制信道和时序控制信道。根据本发明，每个上行链路信道包括一个或多个逻辑音调，每个逻辑音调跟随在上行链路音调跳跃序列之后。上行链路跳跃序列在同一小区的每个扇区类型之间以及在相邻小区之间均不相同。下行链路信道信息940包括用于识别下行链路信道段的信息，该下行链路信道段已经由基站706分配给WT 900以供其在BS 706发送数据/信息至WT900时使用。下行链路信道可以包括下行链路业务信道以及指定信道，每个下行链路信道包括一个或多个逻辑音调，每个逻辑音调跟随在下行链路跳跃序列之后，该下行链路跳跃序列在小区的每个扇区间同步。
用户信息936还包括：终端ID信息942，其为基站706指定的标识；基站ID信息944，用于识别已经与WT建立起通信的特定基站706；以及扇区ID信息946，用于识别WT 900当前位于的小区的特定扇区。基站ID944提供小区斜率值，以及扇区ID信息946提供扇区索引类型；根据本发明，可以使用小区斜率值以及扇区索引类型导出上行链路音调跳跃序列。用户信息936还包括模式信息948，用于识别WT 900的状态为睡眠状态、保持状态或开启状态中的何种状态。
例程920包括通信例程924以及无线终端控制例程926。通信例程924控制WT 900使用的各种通信协议。无线终端控制例程926控制无线终端900的基本功能，包括对接收机902以及发射机904的控制。无线终端控制例程926包括用于条状符号时段的音调子集和发送时段分配例程930。根据本发明，音调子集和发送时段分配例程930使用用户数据/信息922以及基站ID信息944来生成下行链路音调子集分配序列，并且处理所接收到的从基站706发送的数据，其中所述用户数据/信息922包括下行链路信道信息940，所述基站ID信息944例如斜率索引以及扇区类型。当处理器906执行音调子集和发送时段分配例程930时，该例程用以确定无线终端900在何时以及在何音调上从基站706处接收一个或多个条状符号信号。上行链路音调子集和发送时段分配例程930使用根据本发明实现的音调子集分配函数以及自基站706处接收的信息来确定应在其上进行发送的音调。
图10示出了示例性无线通信系统1000。为简明起见，无线通信系统1000描绘了一个基站和一个用户设备。然而，应当认识到该系统可以包括多于一个基站和/或多于一个用户设备，其中附加的基站和/或用户设备可以基本上与下述示例性基站和用户设备相似或不同。另外，应当认识到基站和/或用户设备可以采用这里所描述的系统和/或方法。
现在参照图10，在下行链路上，在接入点1005处，发送(TX)数据处理器1010接收、格式化、编码、交织以及调制(或符号映射)业务数据并且提供调制符号(“数据符号”)。符号调制器1015接收并且处理数据符号和导频符号，并且提供符号流。符号调制器1015对数据符号和导频符号进行复用，并将其提供给发射机单元(TMTR)1020。每个发送符号可以是数据符号、导频符号或者零值信号。可以在每个符号时段连续发送导频符号。导频符号可被频分复用(FDM)、正交频分复用(OFDM)、时分复用(TDM)、频分复用(FDM)或者码分复用(CDM)。
TMTR 1020接收符号流，并将符号流转换成一个或多个模拟信号，并且进一步地调节(例如，放大、滤波以及上变频)该模拟信号以生成适合于在无线信道上传输的下行链路信号。然后，通过天线1025将下行链路信号发送至用户设备。在用户设备1030处，天线1035接收下行链路信号并且将接收到的信号提供给接收机单元(RCVR)1040。接收机单元1040调节(例如，滤波、放大以及下变频)所接收到的信号，并且对调节后的信号进行数字化以获取采样。符号解调器1045对接收到的导频信号进行解调，并将其提供给处理器1050以用于信道估计。符号解调器1045还从处理器1050处接收对下行链路的频率响应估计；对所接收到的数据符号执行数据解调以获取数据符号估计(其为对所发送的数据符号的估计)；并且将数据符号估计提供给RX数据处理器1055，该RX数据处理器1055对数据符号估计进行解调(例如符号解映射)、解交织和解码，以恢复所发送的业务数据。在接入点1005处，符号解调器1045以及RX数据处理器1055所执行的处理分别与符号调制器1015以及TX数据处理器1010所执行的处理互补。
在上行链路上，TX数据处理器1060处理业务数据并且提供数据符号。符号调制器1065接收数据符号，将数据符号与导频符号复用，执行调制，并且提供符号流。然后，发射机单元1070接收符号流，并且对符号流进行处理以生成上行链路信号，通过天线1035将该上行链路信号发送至接入点1005。
在接入点1005处，来自用户设备1030的上行链路信号由天线1025接收并且由接收机单元1075处理以获取采样。然后，符号解调器1080处理采样，并且为上行链路提供接收到的导频符号和数据符号估计。RX数据处理器1085处理数据符号估计以恢复由用户设备1030发送的业务数据。处理器1090对在上行链路上进行发送的每个活动用户设备执行信道估计。多个用户设备可以在上行链路上在为其分别指定的导频子载波集上并行发送导频，其中所述导频子载波可以交织。
处理器1090和1050分别引导(例如，控制、协调、管理等)在接入点1005以及用户设备1030处的操作。处理器1090和1050可以分别与用于存储程序代码和数据的存储器单元(未示出)相关联。处理器1090和1050可以使用这里所描述的任何方法。处理器1090和1050还可以分别执行计算以分别导出对于上行链路和下行链路的频率和脉冲响应估计。
对于软件实现，这里所描述的技术可以通过用于执行这里所描述的功能的模块(例如，进程、函数等)来实现。软件代码可以存储在存储器单元中并且由处理器执行。存储器单元可以在处理器内部或处理器外部实现，在后者的情况下，存储器单元可以经由本领域公知的各种方式通信耦合至处理器。
上面的描述包括一个或多个实施例的实例。当然，这里无法为了描述前述实施例而描述出所有部件或方法的可能组合，但是本领域的技术人员可以认识到存在各种实施例的进一步组合和转变。相应地，所描述的实施例旨在包含落在所附权利要求的精神和范围内的所有这些更改、修改以及变化。此外，关于在详细说明或权利要求中使用的词语“包含”，该词语旨在表示包括在内的，其含义与词语“包括”在被用作权利要求里的过渡词时的释意相似。

Claims (61)

1、一种用于在无线通信环境中在无线终端处获取同步的方法，包括：
从基站接收下行链路信号；
基于所接收的信号确定下行链路信号时序信息；
根据所确定的下行链路时序信息，确定用于接入请求信号的上行链路发送时间；
在第一时段期间发送第一音调集；以及
在第二时段期间发送第二音调集，其中所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二时段紧接在所述第一时段之后。
3、根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不相交。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一时段与所述第二时段分别具有大约为两个符号时段的持续时间。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不同。
6、根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一音调集与所述第二音调集分别包括多个邻近音调。
7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一音调集与所述第二音调集中的每一个内的音调数目在8至32之间。
8、根据权利要求6所述的方法，其中，根据预定函数，通过所述第一音调集来确定所述第二音调集。
9、根据权利要求8所述的方法，还包括禁止在第三时段期间发送信号，所述第三时段紧接在所述第二时段之后。
10、根据权利要求9所述的方法，其中，所述第三时段具有至少为四个符号时段的持续时间。
11、根据权利要求9所述的方法，还包括接收对所述接入请求信号的响应，所述响应至少包括时序校正命令。
12、根据权利要求11所述的方法，还包括根据所述时序校正命令调整所述上行链路发送时间，以及使用调整后的上行链路发送时间发送所述信号。
13、一种装置，用于使无线终端与基站同步，包括：
接收机，用于从基站接收下行链路信号；
处理器，用于估算在所接收的信号中的下行链路信号时序信息，以及根据所述下行链路时序信息识别用于接入请求信号的上行链路发送时间；以及
发射机，用于在第一时段期间发送第一音调集以及在第二时段期间发送第二音调集，其中，所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
14、根据权利要求13所述的装置，其中，所述第二时段紧接在所述第一时段之后。
15、根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不相交。
16、根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一时段与所述第二时段分别具有大约为两个符号时段的持续时间。
17、根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不同。
18、根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一音调集包括多个邻近音调，以及所述第二音调集包括多个邻近音调。
19、根据权利要求18所述的装置，其中，所述第一音调集与所述第二音调集中的每一个内的音调数目在8至32之间。
20、根据权利要求18所述的装置，其中，根据预定函数，通过所述第一音调集确定所述第二音调集。
21、根据权利要求19所述的装置，其中，所述发射机不在第三时段期间发送信号，所述第三时段紧接在所述第二时段之后。
22、根据权利要求21所述的装置，其中，所述第三时段具有至少为四个符号时段的持续时间。
23、根据权利要求21所述的装置，其中，所述接收机在所述第三时段期间监听对所述接入请求信号的响应，所述响应至少包括时序校正命令。
24、根据权利要求20所述的装置，还包括根据所述时序校正命令调整所述上行链路发送时间，以及使用调整后的上行链路发送时间发送所述信号。
25、一种装置，用于在无线通信环境中使无线终端同步，包括：
用于从基站接收下行链路信号的模块；
用于基于所接收的信号确定下行链路信号时序信息的模块；
用于根据所确定的下行链路时序信息确定用于接入请求信号的上行链路发送时间的模块；
用于在第一时段期间发送第一音调集的模块；以及
用于在第二时段期间发送第二音调集的模块，其中，所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
26、根据权利要求25所述的装置，其中，所述第二时段紧接在所述第一时段之后。
27、根据权利要求26所述的装置，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不相交。
28、根据权利要求25所述的装置，其中，所述第一时段与所述第二时段分别具有大约为两个符号时段的持续时间。
29、根据权利要求25所述的装置，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不同。
30、根据权利要求26所述的装置，其中，所述第一音调集与所述第二音调集分别包括多个邻近音调。
31、根据权利要求30所述的装置，其中，所述第一音调集与所述第二音调集中的每一个内的音调数目在8至32之间。
32、根据权利要求30所述的装置，其中，根据预定函数，通过所述第一音调集确定所述第二音调集。
33、根据权利要求32所述的装置，其中，所述用于发送的模块禁止在第三时段期间发送信号，所述第三时段紧接在所述第二时段之后。
34、根据权利要求33所述的装置，其中，所述第三时段具有至少为四个符号时段的持续时间。
35、根据权利要求33所述的装置，其中，所述用于接收的模块接收对所述接入请求信号的响应，所述响应至少包括时序校正命令。
36、根据权利要求35所述的装置，还包括用于根据所述时序校正命令调整所述上行链路发送时间以及使用调整后的上行链路发送时间发送所述信号的模块。
37、一种计算机可读介质，所述介质上存储有计算机可读指令，所述指令包括：
从基站接收下行链路信号；
基于所接收的信号确定下行链路信号时序信息；
根据所确定的下行链路时序信息确定用于接入请求信号的上行链路发送时间；
在第一时段期间发送第一音调集；以及
在第二时段期间发送第二音调集，其中，所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
38、根据权利要求37所述的计算机可读介质，其中，所述第二时段紧接在所述第一时段之后。
39、根据权利要求38所述的计算机可读介质，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不相交。
40、根据权利要求37所述的计算机可读介质，其中，所述第一时段与所述第二时段分别具有大约为两个符号时段的持续时间。
41、根据权利要求37所述的计算机可读介质，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不同。
42、根据权利要求38所述的计算机可读介质，其中，所述第一音调集与所述第二音调集分别包括多个邻近音调。
43、根据权利要求42所述的计算机可读介质，其中，所述第一音调集与所述第二音调集中的每一个内的音调数目在8至32个音调之间。
44、根据权利要求42所述的计算机可读介质，还包括用于根据预定函数基于所述第一音调集确定所述第二音调集的指令。
45、根据权利要求44所述的计算机可读介质，还包括用于禁止在第三时段期间发送信号的指令，所述第三时段紧接在所述第二时段之后。
46、根据权利要求45所述的计算机可读介质，其中，所述第三时段具有至少为四个符号时段的持续时间。
47、根据权利要求45所述的计算机可读介质，还包括用于接收对所述接入请求信号的响应的指令，所述响应至少包括时序校正命令。
48、根据权利要求47所述的计算机可读介质，还包括用于根据所述时序校正命令调整所述上行链路发送时间以及使用调整后的上行链路发送时间发送所述信号的指令。
49、一种处理器，其执行用于在无线通信环境中请求信道接入的指令，所述指令包括：
从基站接收下行链路信号；
基于所接收的信号确定下行链路信号时序信息；
根据所确定的下行链路时序信息确定用于接入请求信号的上行链路发送时间；
在第一时段期间发送第一音调集；以及
在第二时段期间发送第二音调集，其中，所述第一时段和所述第二时段的起始取决于所确定的上行链路发送时间。
50、根据权利要求49所述的处理器，其中，所述第二时段紧接在所述第一时段之后。
51、根据权利要求50所述的处理器，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不相交。
52、根据权利要求49所述的处理器，其中，所述第一时段与所述第二时段分别具有大约为两个符号时段的持续时间。
53、根据权利要求49所述的处理器，其中，所述第一音调集与所述第二音调集不同。
54、根据权利要求50所述的处理器，其中，所述第一音调集与所述第二音调集分别包括多个邻近音调。
55、根据权利要求54所述的处理器，其中，所述第一音调集与所述第二音调集中的每一个内的音调数目在8至32个音调之间。
56、根据权利要求54所述的处理器，还包括用于根据预定函数基于所述第一音调集确定所述第二音调集的指令。
57、根据权利要求56所述的处理器，还包括用于禁止在第三时段期间发送信号的指令，所述第三时段紧接在所述第二时段之后。
58、根据权利要求57所述的处理器，其中，所述第三时段具有至少为四个符号时段的持续时间。
59、根据权利要求57所述的处理器，还包括用于接收对所述接入请求信号的响应的指令，所述响应至少包括时序校正命令。
60、根据权利要求59所述的处理器，还包括用于根据所述时序校正命令调整所述上行链路发送时间以及使用调整后的上行链路发送时间发送所述信号的指令。
61、一种用于在无线通信环境中向无线终端提供信道接入的方法，包括：
在信道获取时段期间接收第一音调集与第二音调集；
对每个所接收到的音调集执行快速傅立叶变换协议，以针对每个音调集解调出完整的接入请求波形；以及
发送用于准许接入一个或多个所请求信道的信号。
62、根据权利要求61所述的方法，还包括在所述信道获取时段的最初五个符号期间执行所述快速傅立叶变换协议，并且在所述获取时段的最后四个符号期间发送用于准许接入的所述信号。
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