CN101574009A

CN101574009A - 小区搜索方法、移动台以及基站

Info

Publication number: CN101574009A
Application number: CNA2007800484258A
Authority: CN
Inventors: 岸山祥久; 樋口健一; 佐和桥卫
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2027-10-30
Also published as: EP2079178A4; CN101574009B; JP4786503B2; WO2008053889A1; JP2008118309A; KR20090064482A; US20100054184A1; US8331347B2; EP2079178A1

Abstract

由通过OFDM方式进行通信的移动台执行的小区搜索方法包括：第1步骤，根据主同步信道序列和接收信号之间的相关检测，检测主同步信道的定时以及载波频率；第2步骤，根据所述主同步信道的定时以及载波频率求出副同步信道的定时以及载波频率，检测包含帧定时以及小区ID组的小区固有控制信息；以及第3步骤，对所述小区ID组的各个小区ID与公共导频信道进行相关，从所述小区ID组中检测小区ID。

Description

小区搜索方法、移动台以及基站

技术领域

本发明涉及在通过OFDM方式进行通信时的小区搜索方法、移动台以及基站。

背景技术

W-CDMA(宽带码分多址，Wideband Code Division Multiple Access)方式中，移动台在电源接通时，在进入软切换(soft handover)之前，或者在通信等待接收时的间歇接收(intermittent reception)模式中，需要检测路径损耗最小的小区(在进入软切换模式之前是路径损耗第2小的小区)。该处理在搜索应连接无线链路的小区的意思上被称为小区搜索。

一般扩频码(spreading code)的同步应该对应进行搜索的全部的扩频码的扩频码长度(码片(chip)数量)的各个定时进行相关检测，并进行同步点的检测。在下行链路中，扰频码数量被设定为充分多的512，以使能够实现灵活的扰频码分配。从而，移动台在初始小区搜索中，需要对512种扰频码依次进行搜索，一般需要非常长的搜索时间。因此在基站之间非同步系统中为了实现高速的小区搜索，提出了3阶段的小区搜索方法(参照非专利文献1)。

非专利文献1：W-CDMA移動通信方式、立川敬二監修、平成14年3月15日第4刷発行、35～36ペ一じ(W-CDMA移动通信方式，立川敬二监修，平成14年3月15日第4次发行，35～36页)

发明内容

发明要解决的课题

另一方面，OFDM(正交频分复用，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)方式有望被视为将来的下一代无线接入方式。但是，还没有确立在OFDM方式中的高速小区搜索方法。

本发明的目的在于在OFDM方式中实现高速小区搜索。

用于解决课题的方法

本发明的上述目的能够通过以下小区搜索方法来解决，即由通过OFDM方式进行通信的移动台来执行的小区搜索方法，包括：第1步骤，根据主同步信道序列和接收信号之间的相关检测(correlation detection)，检测主同步信道的定时以及载波频率；第2步骤，根据所述主同步信道的定时以及载波频率求出副同步信道的定时以及载波频率，检测包含帧定时以及小区ID组的小区固有(cell-specific)控制信息；以及第3步骤，对所述小区ID组的各个小区ID与公共导频信道进行相关，从所述小区ID组中检测小区ID。

此外，本发明的所述目的还可以通过以下的移动台解决，即通过OFDM方式进行通信的移动台，包括：根据主同步信道序列和接收信号之间的相关检测，检测主同步信道的定时以及载波频率的定时检测单元；根据所述主同步信道的定时以及载波频率求出副同步信道的定时以及载波频率，检测包含帧定时以及小区ID组的小区固有控制信息的定时检测单元；以及小区ID检测单元，对所述小区ID组的各个小区ID与公共导频信道进行相关，并从所述小区ID组中检测小区ID。

此外，本发明的所述目的还可以通过以下的基站来解决，即对通过OFDM方式进行通信的移动台发送主同步信道，其特征在于，包括主同步信道序列选择单元，从多个主同步信道序列中，选择在相邻的小区中不同种类的主同步信道序列，所述不同种类的主同步信道序列由在小区间公共的下层码和对每个小区不同的上层码构成。

发明效果

根据本发明的实施例，能够在OFDM方式中实现高速小区搜索。

附图说明

图1A是表示本发明的实施例的小区搜索方法的流程图(之一)。

图1B是表示本发明的实施例的小区搜索方法的流程图(之二)。

图1C是表示本发明的实施例的小区搜索方法的流程图(之三)。

图2是表示本发明的实施例的基站的结构的方框图。

图3是表示本发明的实施例的移动台的结构的方框图。

图4是表示以3小区结构对多个主(primary)同步信道序列进行分配的情况的图。

图5是表示用于主同步信道序列的两阶层码(code)的图。

图6是表示以3小区结构对不同定时的主同步信道序列进行分配的情况的图。

图7A是表示主同步信道和副(secondary)同步信道的配置的图(之一)。

图7B是表示主同步信道和副同步信道的配置的图(之二)。

图7C是表示主同步信道和副同步信道的配置的图(之三)。

图8A是表示副同步信道序列的结构例的图(之一)。

图8B是表示副同步信道序列的结构例的图(之二)。

标号说明

10 基站

100 数据信道生成器

101 发送数据发生器

103 编码单元

105 数据调制单元

107 复用单元

109 串并行变换单元

111 扰频码生成单元

113 合成单元

115 傅立叶反变换(IFFT)单元

117 CP附加单元

119 CP选择单元

120 同步信道生成器

121 数据发生单元

122 主同步信道(P-SCH)序列选择单元

123 数据调制单元

125 串并行变换单元

20 移动台

201 主同步信道(P-SCH)相关(correlation)单元

203 定时检测单元

205 傅立叶变换(FFT)单元

207 解复用单元

209 信道估计单元

211 解调单元

213 副同步信道(S-SCH)相关单元

215 帧定时以及小区ID组检测单元

217 傅立叶变换(FFT)单元

219 解复用单元

221 导频相关单元

223 小区ID检测单元

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施例。

<主同步信道序列为1种的情况下的小区搜索方法>

典型的是，在小区搜索中用于检测与接收信号之间的相关的主同步信道序列为1种。此时，参照图1A～图1C说明以下方法，即将帧定时检测和小区ID检测分离，从而以3阶段的处理来实现高速小区搜索的小区搜索方法。

图1A是表示本发明的实施例的小区搜索方法的流程图。作为第1步骤，移动台进行小区公共(1种)的主同步信道序列和接收信号的相关检测，并检测主同步信道的定时以及载波频率(S101、S103)。在该第1步骤中，移动台也可以求出信号的相位差，并进行频率偏移补偿。

若可知主同步信道的定时以及载波频率，则副同步信道的定时以及载波频率也可知。根据在副同步信道中使用的小区固有的副同步信道序列，检测帧定时(S105)。典型的是，由于1帧中配置有多个(例如2个)同步信道，因此需要在定时检测后检测帧定时。此外，根据小区固有的副同步信道序列，检测小区ID组(S107)。例如，在利用512种小区ID时，若要直接进行同步信道的相关，则需要512次的相关处理，导致相关处理量增大。因此，例如定义16种小区ID组，对每个小区ID组定义32种小区ID，从而在第2步骤进行16次的相关处理即可。这样，可通过小区ID组的定义来减少相关处理。或者，能够以相同的处理量来承担更多的小区ID。

在基站具有多个发送天线时，基站也可以通过副同步信道对移动台通知发送天线数量，在第2步骤或后述的第3步骤中移动台检测发送天线数量(MIMO(多输入多输出，Multiple Input Multiple Output)天线数量)(S109)。特别地，也可以检测基站用于发送广播信道的发送天线数量。在广播信道中使用以下的发送分集。

1.STBC(空时块码，Space Time Block Code)

2.SFBC(空频块码，Space Frequency Block Code)

3.CDD(循环延迟分集，Cyclic Delay Diversity)

其中，1和2需要在移动台预先识别发送天线数量，因此在利用这样的发送分集时，移动台在第2步骤或第3步骤检测发送天线数量。

此外，由于在小区搜索之后移动台接收广播信道，所以基站也可以通过副同步信道对移动台通知广播信道被映射的子帧的CP(Cyclic Prefix)长度，在第2步骤或后述的第3步骤中移动台检测广播信道的CP长度(S111)。典型地，利用两种CP长度(长CP、短CP)。移动台通过预先检测从基站通知的CP长度，能够提高广播信道的检测处理精度。其中，在预先决定作为CP长度而利用两种的情况下，移动台可以进行两种CP处理，并选择合适的处理结果。此时，移动台没必要通过小区搜索来检测广播信道的CP长度。

同样，基站也可以通过副同步信道对移动台通知公共导频信道被映射的子帧的CP长度，在第2步骤，由移动台检测公共导频信道的CP长度(S113)。由于公共导频信道用于在第3步骤中检测小区ID，因此可通过在第2步骤移动台检测CP长度，从而提高第3步骤的检测精度。

在第3步骤，利用公共导频信道，从在第2步骤中检测到的小区ID组中检测小区ID。具体地说，对小区ID组的各个小区ID与公共导频信道进行相关，并确定小区ID。此时，检测在扇区之间正交的正交导频序列、和在基站中使用的扰频码序列。另外，此时，也可以只检测在扇区之间正交的正交导频序列。

这样，通过进行3阶段的小区搜索，减少在移动台的相关处理，可实现高速的小区搜索。

另外，如图1B以及图1C所示，也可以删除上述步骤中的几个步骤。

<基站的结构例>

图2表示生成用于通过OFDM方式进行3阶段的小区搜索的同步信道的基站10的结构例。基站10发送同步信道，移动台利用该同步信道进行小区搜索。基站10具有数据信道生成器100和同步信道生成器120。在数据信道生成器100中，在编码单元103中对从发送数据发生单元101输入的发送数据序列进行编码，并在数据调制单元105中进行数据调制。然后，在复用单元107对被调制的数据序列复用导频码元，在串并行变换单元109中进行串并行变换从而设为频率轴上的信息码元序列。另外，导频码元中包含小区ID。

对被串并行变换的信息码元序列，在频率方向上乘以扰频码生成单元111输出的扰频码，并输出到合成单元113。合成单元113对被乘以扰频码的码元序列、和在同步信道生成器120中生成的同步信号进行复用。傅立叶反变换单元(IFFT)115将码元序列变换为正交多载波信号。CP(循环前缀，CyclicPrefix)附加单元117在每个傅立叶对象时间(target time)对该多载波信号插入在CP选择单元119中被选择的CP。这样，CP选择单元119例如选择长CP或者短CP。基站10发送该CP附加单元117输出的多载波信号。

在同步信道生成器120中，数据发生单元121生成小区公共的主同步信号序列、和帧定时以及小区ID组那样的小区固有的副同步信道序列。通过这样生成主同步信道和副同步信道，与所在小区无关地，移动台都可以通过取得一种主同步信道序列和接收信号之间的相关，从而进行定时检测。另外，如后所述那样利用多个主同步信道序列时，包括主同步信道(P-SCH)序列选择单元122。此外，在对移动台通知发送天线数量(MIMO天线数量)、广播信道被映射的子帧的CP长度或包含公共导频信道的子帧的CP长度时，也可以在同步信道生成器120中生成这些控制信息作为副同步信道序列。同步信道序列在数据调制单元123中被数据调制，在串并行变换单元125中变换为频率轴。

<移动台的结构例>

图3表示通过OFDM方式进行3阶段的小区搜索的移动台20的结构例子。

在移动台，进行3阶段的小区搜索。作为第1步骤，包括主同步信道(P-SCH)相关单元201、和定时检测单元203。作为第2步骤，包括傅立叶变换(FFT)单元205、解复用单元207、信道估计单元209、解调单元211、副同步信道(S-SCH)相关单元213、帧定时以及小区ID组检测单元215。作为第3步骤，包括傅立叶变换(FFT)单元217、解复用单元219、导频相关单元221、小区ID检测单元223。

在第1步骤，移动台20从接收信号中检测主同步信道的定时以及载波频率。具体地说，移动台20将在天线接收的多载波信号输入到P-SCH相关单元201。P-SCH相关单元201进行预先设定的主同步信道序列和接收信号的相关检测。根据其结果得到的相关值和其定时，定时检测单元203检测FFT定时。

在第2步骤，移动台20根据副同步信道检测包含帧定时以及小区ID组的小区固有控制信息。具体地说，利用在第1步骤中求出的FFI定时，在FFT单元205对接收信号进行FFT处理，并输入到解复用单元207。通过解复用单元207，被复用的信号被分配为主同步信道(P-SCH)以及副同步信道(S-SCH)。主同步信道被输入到信道估计单元209，副同步信道被输入到解调单元211。在信道估计单元209中，进行信道估计，其结果被输入到解调单元211。在解调单元211进行解调处理，在副同步信道相关单元213中进行相关处理。根据其结果，帧定时以及小区ID组检测单元215检测包含帧定时和小区ID组(小区ID的候选(candidate))的小区固有控制信息。

另外，在基站通过副同步信道对移动台通知发送天线数量(MIMO天线数量)、广播信道被映射的子帧的CP长度或包含公共导频信道的子帧的CP长度时，也可以由帧定时以及小区ID组检测单元215检测这些控制信息。

在第3步骤，移动台20根据导频信道检测小区ID。具体地说，利用在第1步骤求出的FFT定时以及在第2步骤求出的帧定时，FFT单元217对接收信号进行FFT处理，并输入到解复用单元219。通过解复用单元219，被复用的信号被分配为导频信道以及数据信道。导频相关单元221进行小区ID组的各个小区ID的候选和公共导频信道的相关处理，根据其结果，小区ID检测单元223检测小区ID。

<主同步信道序列为多种的情况下的小区搜索方法>

接着，说明在小区搜索中用于检测与接收信号的相关的主同步信道序列为多种的情况下的小区搜索方法。

W-CDMA方式是小区间非同步的系统，因此即使各个小区使用相同(1种)主同步信道序列，在小区搜索中从相邻小区受到的影响小。在OFDM方式中，也同样可以使用1种主同步信道序列。对于同步信道的定时检测，能够通过使用复制品相关(replica correlation)来实现高精度的检测。在利用1种主同步信道序列时，移动台只要进行1种复制品相关即可，因此能够减少移动台的处理量。

但是，在OFDM方式中，从提高接收质量等的观点出发还研究小区间同步的系统。在小区间同步的系统中，存在来自相邻小区的信号在移动台中几乎同时接收的可能性。此时，会求出多个小区的信道被合成的信道的估计值。在副同步信道的检测时，将主同步信道设为参照信号(reference signal)而对副同步信道进行同步检波从而得到高检测精度，但小区间同步的系统中，存在不能正确地进行期望的小区的副同步信道的同步检波的可能性。

从而，通过定义多种主同步信道序列，在相邻小区中利用不同的主同步信道序列，从而可减少上述的问题。

图4表示在3小区结构(3扇区结构)的情况下，分配了主同步信道序列的例子。在图4中利用相当于小区数量的3种的主同步信道序列(p1、p2、p3)，在相邻小区中分配不同的主同步信道序列。

通过在基站的同步信道生成器120的主同步信道序列选择单元122(图2)中选择上述那样的主同步信道序列，从而可在相邻小区中分配不同的主同步信道。

其中，若利用多种主同步信道序列，则需要在移动台20的P-SCH相关部201(图3)中，进行与主同步信道序列的种类数量相当的相关处理，相关处理变得复杂。

因此，作为主同步信道序列，利用由下层码和上层码构成的两阶层码。图5表示两阶层码的例子。通过将在小区间公共的下层码(a1、a2、a3、a4)和对每个小区不同的上层码(c1、c2、c3)进行组合而生成主同步信道序列(p1、p2、p3)。在移动台，能够利用公共的下层码进行相关处理，且相关处理量减少。

另外，即使使用公共的主同步信道序列，且将在帧内发送主同步信道的定时错开，也可以得到与在相邻小区中使用不同的主同步信道序列的情况相同的效果。图6表示这样分配主同步信道的例子。在小区1中，在定时t1发送主同步信道序列p1，在小区2中，在定时t2发送主同步信道序列p1，在小区3中，在定时t3发送主同步信道序列p1。通过分配这些定时以使在相邻小区中不重复，从而能够减少同步检波时来自相邻小区的影响。另外，还可以适用将定义多种主序列的情况(图4)和错开公共的主同步信道序列的定时的情况(图6)进行组合的混合型。

<同步信道的结构例子>

接着表示同步信道的结构例子。如上所述，通过参照主同步信道而对副同步信道进行同步检波从而得到高检测精度。从而，在将主同步信道和副同步信道映射到无线帧的情况下，需要以预先决定的模式进行映射。图7A～图7C表示对1帧配置两个同步信道时的同步信道的结构例子。

图7A表示将主同步信道和副同步信道靠近而配置在开头的子帧以及中央的子帧的情况。这样，通过将主同步信道和副同步信道靠近，从而在以主同步信道进行信道估计时，不易受到时间变动的影响。

图7B表示将主同步信道配置在开头的子帧以及中央的子帧的末尾，将副同步信道配置在下一个子帧的情况。如上所述，由于典型的是利用两种CP长度，所以若图7A那样将主同步信道和副同步信道靠近地配置，则由于主同步信道的CP长度而引起副同步信道的位置改变(若使用长CP，则P-SCH所占的范围变大，S-SCH向前偏移)。从而，能够通过将主同步信道和副同步信道配置在帧末尾，从而可进行不依赖CP长度的处理。

图7C表示将主同步信道和副同步信道进行频率复用，并配置在开头的子帧以及中央的子帧的末尾的情况。通过这样配置，能够减小同步信道的开销。

接着，说明副同步信道的码结构。如上所述，存在在一个帧内配置有多个副同步信道的情况。此时，为了高速地进行小区搜索，优选在多个副同步信道中，仅处理1个副同步信道，从而能够检测小区ID组以及帧定时。

图8A以及图8B表示，在一个帧内映射有两个副同步信道，副同步信道序列由正交序列和扰频序列构成时的副同步信道序列。

在图8A中，作为第1副同步信道序列，从M种类的扰频序列中利用任意一个，从N种类的正交序列选择任意一个。此外，作为第2副同步信道序列，利用与第1副同步信道序列公共的扰频序列，从N种类的正交序列选择与在第1副同步信道序列中被选择的序列预先相对应的序列。例如，预先决定在正交序列a(j1)＝a(1)时，使用正交序列a(j2)＝a(N/2+1)，在正交序列a(j1)＝a(2)时，使用正交序列a(j2)＝a(N/2+2)。这样，通过进行其中一个副同步信道的处理，不需要处理另一个副同步信道。此外，短时间内可接收通过副同步信道通知的控制信号，特别地，具有高速进行用于切换的周边小区搜索的优点。

同样，在图8B中，作为第1副同步信道序列，从M种类的扰频序列利用任意一个，从N种类的正交序列选择任意一个。此外，作为第2副同步信道序列，从M种类的扰频序列选择与在第1副同步信道序列选择的序列预先相对应的序列，选择与第1副同步信道序列公共的正交序列。这样，通过进行其中一个副同步信道的处理，无需处理另一个副同步信道。

此外，也可以将扰频序列和正交序列预先相对应，基于对应关系，在第2副同步信道选择与在第1副同步信道中选择的序列对应的序列。

另外，在图8A以及图8B中说明了由两种序列构成副同步信道的情况，但对于由一种序列构成副同步信道的情况也可以进行同样的处理。即，在一种副同步信道的各个序列存在对应关系的情况下，与所述同样地，通过进行一个副同步信道的处理，从而无需处理另一个副同步信道。

如上所述，根据本发明的实施例，在OFDM方式中可实现高速小区搜索。

本国际申请主张基于在2006年11月1日申请的日本专利申请2006-298310号的优先权，将2006-298310号的全部内容援用到本国际申请中。

Claims

1、一种小区搜索方法，由通过OFDM方式进行通信的移动台执行，所述小区搜索方法包括：

第1步骤，根据主同步信道序列和接收信号之间的相关检测，检测主同步信道的定时以及载波频率；

第2步骤，根据所述主同步信道的定时以及载波频率求出副同步信道的定时以及载波频率，检测包含帧定时以及小区ID组的小区固有控制信息；以及

第3步骤，对所述小区ID组的各个小区ID与公共导频信道进行相关，从所述小区ID组中检测小区ID。

2、如权利要求1所述的小区搜索方法，

还包括在基站具有多个发送天线的情况下，检测发送天线数量的步骤。

3、如权利要求1所述的小区搜索方法，

还包括在基站具有多个发送天线的情况下，检测用于发送广播信道的发送天线数量的步骤。

4、如权利要求1所述的小区搜索方法，

还包括检测广播信道被映射的子帧的CP(循环前缀)长度的步骤。

5、如权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于，

所述第2步骤还包括检测包含在所述第3步骤中使用的公共导频信道的子帧的CP长度的步骤。

6、如权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于，所述第3步骤检测在扇区间正交的正交导频序列。

7、如权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于，所述第3步骤检测在扇区间正交的正交导频序列、和基站中所使用的扰频码序列。

8、如权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于，

所述主同步信道序列包括由在小区之间公共的下层码和对每个小区不同的上层码构成的多种主同步信道序列，

所述第1步骤进行下层码和接收信号之间的相关检测，通过该相关结果检测上层码，从而检测主同步信道的定时以及载波频率。

9、如权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于，在无线帧内多个副同步信道被映射的情况下，且该多个副同步信道的各个序列具有预先决定的对应关系的情况下，

所述第2步骤从所述多个副同步信道中的一个副同步信道，检测包含帧定时以及小区ID组的小区固有控制信息。

10、如权利要求1所述的小区搜索方法，其特征在于，在无线帧内被映射多个副同步信道的情况下，且副同步信道由正交序列和扰频序列构成的情况下，且该正交序列和该扰频序列具有预先决定的对应关系的情况下，

11、如权利要求10所述的小区搜索方法，其特征在于，

所述正交序列和所述扰频序列的预先决定的对应关系是，

在所述多个副同步信道中的一个副同步信道的扰频序列为c(i1)＝{c(1)，c(2)，...，c(M)}且正交序列为a(j1)＝{a(1)，a(2)，...，a(N/2)}的情况下，所述多个副同步信道中的其它的副同步信道的扰频序列为c(i2)＝c(i1)且正交序列为a(j2)＝{a(N/2+1)，a(N/2+2)，...，a(N)}。

12、如权利要求10所述的小区搜索方法，其特征在于，

所述正交序列和所述扰频序列的预先决定的对应关系是，

在所述多个副同步信道中的一个副同步信道的扰频序列为c(i1)＝{c(1)，c(2)，...，c(M/2)}且正交序列为a(j1)＝{a(1)，a(2)，...，a(N)}的情况下，所述多个副同步信道中的其它的副同步信道的扰频序列为c(i1)＝{c(M/2+1)，c(M/2+2)，...，c(M)}且正交序列为a(j2)＝a(j1)。

13、一种移动台，通过OFDM方式进行通信，包括：

定时检测单元，根据主同步信道序列和接收信号之间的相关检测，检测主同步信道的定时以及载波频率；

定时以及小区ID组检测单元，根据所述主同步信道的定时以及载波频率求出副同步信道的定时以及载波频率，检测包含帧定时以及小区ID组的小区固有控制信息；以及

小区ID检测单元，对所述小区ID组的各个小区ID与公共导频信道进行相关，并从所述小区ID组中检测小区ID。

14、一种基站，对通过OFDM方式进行通信的移动台发送主同步信道，其特征在于，

包括主同步信道序列选择单元，从多个主同步信道序列中，选择在相邻的小区中不同种类的主同步信道序列，

所述不同种类的主同步信道序列由在小区间公共的下层码和对每个小区不同的上层码构成。

15、如权利要求14所述的基站，

还包括同步信道生成器，生成包含帧定时以及小区ID组的小区固有控制信息作为副同步信道序列。

16、如权利要求15所述的基站，其特征在于，

在所述基站具有多个发送天线时，所述同步信道生成器还将发送天线数量作为副同步信道序列而生成。

17、如权利要求15所述的基站，其特征在于，

所述同步信道生成器还将广播信道被映射的子帧的CP(循环前缀)长度作为副同步信道序列而生成。

18、如权利要求15所述的基站，其特征在于，

所述同步信道生成器还将包含公共导频信道的子帧的CP长度作为副同步信道序列而生成。

19、如权利要求15所述的基站，其特征在于，

还包括数据信道生成器，生成小区ID作为公共导频码元。