CN102017745B - Ofdma电信系统中的快速寻呼接收器 - Google Patents

Abstract

接收站或其它通信网络节点能通过其接收传送站指派到接收站的快速寻呼码字的方法和设备。接收站能基于下行链路帧的前同步码来估计到传送站的信道的特性，并使用相关来检测指派的码字的存在。接收站能基于干扰信号的性质，抑制相关操作中来自其它传送站的干扰。接收站知道来自另一传送站的干扰信号时，接收站能在执行相关操作前减去干扰信号。

Description

OFDMA电信系统中的快速寻呼接收器

技术领域

本发明涉及无线电通信系统，并且更具体地说，涉及此类系统中的寻呼。

背景技术

电气和电子工程师协会(IEEE)802.16宽带无线接入标准工作组正在为无线城域网中的宽带无线电通信系统指定标准。IEEE 802.16系列规范称为无线城域网(WirelessMAN)标准，并且已由名为WiMAX论坛的工业组称为“WiMAX”，即全球微波接入互操作性的缩写。WiMAX论坛的任务是促进和保证符合IEEE 802.16规范的产品的兼容性和互操作性。

WirelessMAN标准定义无线电传送器与无线电接收器之间空中接口的各方面，包括物理(PHY)层和媒体接入控制(MAC)层。WiMAX论坛已定义用于连接WiMAX网络和其它网络(例如符合IEEE 802.11的网络和蜂窝网络)的架构及操作WiMAX网络各种各样的其它方面，包括地址分配、认证等。

图1A、1B示出WiMAX网络的示例，并且应理解的是，图1A、1B所示功能的布置能在WiMAX和其它通信系统中修改。如图1A所示，网络100A包括在称为“小区”的一般如图所示在一定程度重叠的地理区域中分别传送和接收无线电信号的基站(BS)102、104、106、108。订户站(SS)110、112位于小区中，并且根据WiMAX空中接口标准与BS交换无线电信号。SS一般情况下是移动SS(MS)或固定SS，并且将理解的是，网络能包括许多小区和许多SS。在图1A中，BS与也相互通信的接入服务网络(ASN)网关(G/W)114、116通信并受其控制，并且与其它核心网络节点和例如公共交换电话网络和因特网的通信网络(未示出)通信。如下面更详细描述的，例如SS 110、112的SS能组织成用于寻呼的组。

图1B示出如网络100A中一样也包括BS 102、104、106、108和SS 110、112的WiMAX网络100B。网络100B比网100A更分散，因为在图1B中，BS通过合适的路由选择网络118直接相互通信，而路由选择网络118也与其它核心网络节点和通信网络(未示出)通信。

根据IEEE 802.16的一种模式，BS传送的下行链路(DL)无线电信号是正交频分多址(OFDMA)信号。在OFDMA通信系统中，要由BS传送到SS的数据流在并行传送的多个窄带副载波或音(tone)之间分配。副载波的不同组能在不同时间用于不同SS。由于每个副载波是窄带的，因此，每个副载波主要经历平坦衰落，这使得SS解调每个副载波更容易。

由SS传送的DL无线电信号和上行链路(UL)无线电信号根据IEEE 802.16e标准中的时分双工(TDD)布置被组织成图2A、2B中所示的连续OFDMA帧。图2B是图2A的放大图，比图2A中更详细地示出DL和UL子帧的格式。在图2A、2B中，时间、即OFDMA符号编号在水平方向上示出，并且子信道逻辑编号、即OFDM副载波频率由垂直方向指示。图2B示出一个完整的帧和一部分后面的帧，每个DL子帧包括十六个符号，并且每个UL子帧包括十个符号(未对保护符号进行计数)。

如图3在频率域中为2048点快速傅立叶变换(FFT)所示，每个DL帧200以前同步码信号开始，该前同步码信号包括在每第三个OFDM音或副载波上发送的已知二进制信号。图3所示副载波的范围编号为0、3、6、...、1701，但如下解释的，前同步码能使用比此更少的许多副载波。

如图2A、2B所示，每个子帧的前同步码后是DL传送期间及随后的UL传送期间。根据标准，前同步码信号在帧的第一OFDM符号中发送，其在图2B中由索引k来识别，并且由段(即，要使用的音的三个集合之一)和参数IDCell(它是传送小区的标识(ID)信息)来定义。SS使用前同步码实现其接收器与BS(网络)的初始同步，并且确定帧控制报头(FCH)的位置，该报头在帧的DL部分中出现的最早突发中。SS还使用相邻BS传送的信号中的前同步码以与它们同步，以用于为从一个小区到另一小区的切换进行测量的目的。

FCH提供有关DL信号参数的信息，包括DL映射消息(DL-MAP)和信号的接收相关的参数，DL映射消息是定义数据的DL分配的媒体接入控制(MAC)消息。DL-MAP之后可以是UL映射消息(UL-MAP)，该消息提供数据的UL分配和来自识别的SS的信号的传送相关的其它参数。通过来自DL-MAP的时间和频率中的指派，识别的SS能接收在特定位置的数据。类似地，它能识别UL-MAP上的时间和频率中的指派，并相应地传送。图2A、2B还示出传送/接收转换间隙(TTG)间隔，和接收/传送转换间隙(RTG)间隔，它们由BS和SS用于从传送转变到接收且反之亦然。

图2A还示出BS如何寻呼空闲模式中操作的SS，显示了寻呼周期、寻呼偏移、BS寻呼间隔与OFDMA帧之间的关系。图2A中只示出两个连续的寻呼周期。SS只在一部分寻呼周期期间“侦听”来自BS的寻呼消息，并且该寻呼间隔的位置根据与寻呼周期开始的寻呼偏移来确定。寻呼间隔能跨多达几个(例如，5个)OFDMA帧，在此期间，SS需要在接收其寻呼消息前保持“清醒”。

因此，SS在空闲时，即使没有它的寻呼消息并且无系统配置更改/更新，SS也定期开启其基带单元，该单元包括FFT解调器和解码器。SS先与前同步码同步，并读取FCH，随后，它读取DL-MAP以查看广播连接标识符(CID)的位置和格式。如果DL-MAP显示广播CID，则SS将该突发解调以确定是否有BS广播寻呼消息(MOB_PAG-ADV)。

大多数时候，没有寻呼消息，并且SS无需采取动作，但在每个寻呼间隔期间，SS必须完全“清醒”，也就是说，其接收器必须对于多个OFDMA帧上电，这使用电力并且随着时间的过去可能耗尽电池。除MOB_PAG-ADV消息外，信道描述符或广播系统更新的更改能触发空闲SS继续保持以用于更新系统参数或读取其它进入消息。

能降低常规寻呼机制的负面效应的“快速”寻呼机制在当前版本的WiMAC标准中未指定。在此类快速寻呼机制中，简单的信号将向SS组指示在随后传送的信号块中存在寻呼信号。迄今为止，快速寻呼的提议要么从系统的可用资源挪用系统资源，由此降低系统容量，要么占用TDD版本的系统中的传送和接收间隙，这能够在不同的装置实现中导致兼容性的问题。

一个用于移动宽带通信的新标准作为IEEE 802.16m处于开发之下，该标准必需向后兼容符合当前WiMAC标准的产品，并且同时应与当前WiMAX技术相比大大改进性能。在开发IEEE 802.16m中，提出了快速寻呼机制的一种提议，该提议在IEEE C802.16m07/217，“Wake-up Signal for 802.16m OFDMA Idle Mode”(2007年11月7日)中描述。如果SS正确地将快速寻呼信号解码，则SS需要侦听常规寻呼信号；否则，SS能回到“休眠”，由此节省其资源，如电池电力。

本发明人于2007年12月18日提交的美国临时专利申请61/014471、现在为2008年12月18日提交的PCT/IB2008/003550描述了使用前同步码信号中未使用的副载波(即，未使用的系统资源)来发送用于快速寻呼的指派的码字。指派到SS的码字能包括未使用的常规前同步码序列和正交序列，如Walsh-Hadamard(W-H)序列或双正交序列，如W-H序列及其逆序列。那些专利申请通过引用结合于本文中。

对于一个示例，如上面引用的专利申请中所述，W-H码字能用作用于快速寻呼的信号。通过使用长度1024比特的FFT的10-MHz宽WiMAX信道，常规前同步码的长度为284比特。因此，有能用于快速寻呼信号的568个未使用的副载波位置，并且因此能使用长度512比特的W-H码字。对于5-MHz宽的WiMAX信道，FFT大小为512比特，并且前同步码长度为143比特，因此，286个未使用的副载波位置可用于快速寻呼信号，由此允许使用长度256比特的W-H码字。例如8.75MHz的其它信道带宽能以类似的方式适应。每个此类快速寻呼码字能识别SS的相应组，并且DL信号中码字的存在向该码字指派到的SS指示，那些SS需要读取随后DL信号中完整的寻呼消息。

已知W-H码字没有特别符合需要的谱属性，因此，伪随机噪声(PN)掩蔽序列能够例如通过逻辑异或操作与W-H码字组合。如上面引用专利申请中所述，PN掩蔽序列能选择为能使用位移寄存器来生成的长度1023的PN序列的子序列。网络中的不同小区能使用PN序列的不同位移。

在例如CDMA2000和宽带CDMA(WCDMA)等使用码分多址(CDMA)的蜂窝电话网络中，寻呼组由适用标准基于移动台ID预定义。类似地，快速寻呼消息与移动台ID之间的映射也预定义。蜂窝电话架构是集中式，因此中央节点将有关移动台的注册信息传递到寻呼区域中的多个小区。因此，在属于使用快速寻呼消息的指定寻呼区域的任何小区中，能接通移动台。另外，移动台无论何时进入属于不同寻呼区域的新小区，它便通知网络，触发预定义的寻呼区域更新过程。

不过，目前在WiMAX通信系统中没有标准化的快速寻呼机制，并且因此没有考虑用于此类快速寻呼信号的接收方法和装置。

发明内容

本申请描述接收站或其它通信网络节点能通过其来接收传送站指派到接收站的快速寻呼码字的方法和设备。接收站能基于帧的前同步码序列来估计到传送站的信道的特性，并使用相关来检测指派的码字的存在。接收站能基于干扰信号的性质，抑制相关操作中来自其它传送站的干扰。接收站知道来自另一传送站的干扰信号时，接收站能在执行相关操作前减去干扰信号。

根据本发明的各方面，提供一种在为正交频分多址使用多个副载波的通信系统中的接收器中检测快速寻呼码字的方法。该方法包括：解调接收信号的对应于副载波的第一集合携带的预定前同步码的部分；基于接收的前同步码来生成信道估计；在携带快速寻呼码字并且与副载波的第一集合不同的副载波的第二集合上插值信道估计；以及基于接收信号和信道估计，确定接收信号是否包括快速寻呼码字。

此外，根据本发明的各方面，提供一种用于在为正交频分多址使用多个副载波的通信系统中的接收器中检测快速寻呼码字的设备。该设备包括：解调器，配置成解调接收信号的对应于副载波的第一集合携带的预定前同步码的部分；信道估计器，配置成基于接收的前同步码来生成信道估计；以及电子处理器，配置成在携带快速寻呼码字并且与副载波的第一集合不同的副载波的第二集合上插值信道估计，并基于接收信号和信道估计来确定接收信号是否包括快速寻呼码字。

附图说明

通过结合附图来阅读本说明书，将理解本发明的几个特征、目的和优点，其中：

图1A、1B示出电信网络的示例；

图2A、2B示出组织为连续帧的下行链路和上行链路信号；

图3示出用于前同步码信号的副载波的布置；

图4A、4B、4C是接收快速寻呼信号的方法的流程图；

图5是接收站的框图；以及

图6示出快速寻呼方法的仿真结果。

具体实施方式

此描述集中在根据WiMAX标准的无线电通信系统，但技术人员将理解，本发明一般涵盖其它无线通信系统。

IEEE 802.16e-2005的8.4.6.1.1部分将DL前同步码定义为使用提升的二进制相移键控(BPSK)调制通过定义PN序列调制的副载波的三个集合之一，其位置能在图2A、2B所示的格式中看到。定义的PN序列在IEEE 802.16e-2005的表309、309a、309b及309c中列出，并且在本申请中一般称为“前同步码序列”。其它通信系统能使用等效于IEEE 802.16e-2005中那些序列的等效序列，并且此类序列和可由IEEE802.16e-2005的将来发展定义的序列对于本申请也称为“前同步码序列”。BS从定义的序列的集合中选择用于在其DL前同步码中使用的前同步码序列。

如上面引用和结合的专利申请中所述，在DL前同步码信号期间未使用的副载波(即，未使用的系统资源)能用于携带快速寻呼码字以发送信号到一个或多个SS，这些码字能够是未使用的前同步码资源或其它适合的序列。参照图3所示的常规前同步码副载波，此类未使用的副载波将编号为1、2、4、5、7、8、...、1696、1697、1699、1700、1702、1703，并且此类未使用副载波的组用于快速寻呼信号。

除其它之外，本发明人认识到，网络中的SS或其它接收站能基于DL前同步码序列来估计网络中SS与BS或其它传送站之间通信信道的特性，并使用相关操作来检测指派的快速寻呼码字的存在。需要时，接收站能基于干扰信号的性质，抑制在相关操作中来自其它传送站的干扰。SS知道来自另一BS的干扰信号时，SS能在执行相关操作前减去干扰信号。

用于上述快速寻呼信号的接收器能实现图4A中所示的步骤。在步骤402中，SS例如通过在接收信号上执行FFT，将接收的DL信号对应于前同步码的部分解调。在步骤404中，SS基于已知前同步码来生成信道估计，并且在步骤406中，SS在未携带前同步码但确实携带快速寻呼码字的副载波上插值信道估计。在步骤408中，SS基于接收信号和信道估计来确定其接收信号是否包括其指派的快速寻呼码字。

例如，在执行步骤408中，SS能使用插值的信道估计，针对其指派的快速寻呼码字的本地存储或生成的版本来相关接收信号，并且比较相关结果或度量与阈值，阈值优选地归一化到接收信号的能量。如果相关度量超过阈值，则SS确定其接收信号包括其指派的码字，并且SS能将完整的常规寻呼信号解码。如果相关度量未超过阈值，则SS确定指派的码字在其接收信号中不存在，并且SS能回到“休眠”模式。

如果SS具有多个接收天线，则SS能从每个天线计算信号的单独相关度量，将单独的相关度量相加，并随后比较相加的度量和阈值。在给定天线上，如果每个关注的副载波上的信道估计表示为c(k)，接收信号表示为r(k)，快速寻呼码字符号表示为b(k)，以及PN掩码序列表示为m(k)，则相关度量R给出为：

$R=\mathrm{Re}\left\{\underset{k}{\mathrm{\Σ}}r\left(k\right)c^{*}\left(k\right)b\left(k\right)m\left(k\right)\right\}$

其中，k是PN掩码序列滞后或时间偏移的索引，Re{.}指示实部，*指示复共轭，以及b(k)和m(k)取-1或+1的值。

作为计算每个其指派的码字的相关度量的备选，SS能通过在步骤408中基于修改的“信号”r(k)c*(k)m(k)执行快速Walsh变换(FWT)，同时为所有快速寻呼W-H码字计算相关度量。如果指派的W-H码字是FWT结果中最大的几个元素之一，则SS确定其指派的码字在其接收信号中存在，并且SS能将完整的常规寻呼信号解码。

将理解的是，用于快速寻呼码字的双正交相对物的相关度量只是上面计算的度量的负值。另外，如上将相关度量最大化相当于将接收信号与根据信道估计修改的码字之间的总均方误差降到最低。

如果指派到特定小区中SS的整个集合的W-H码字和PN掩码序列偏移的数量受到限制，则SS将如通过上述参考引用和结合的专利申请中所述，指派到寻呼组。由对应于寻呼组的SS确定对应于该特定寻呼组的快速寻呼码字在其接收信号中存在，这将促使寻呼组中的SS读取DL-MAP。将理解的是，由于在FWT后，SS检测到对应于其它寻呼组的寻呼信号的可能性降低，因此，SS检测到其寻呼组的快速寻呼信号的可能性能增大。另外，误警率，即SS在其指派的码字不存在时确定其存在的比率将更低，但如下所述，误警率可不具有很多关注。

在前面计算中SS接收信号中的干扰被假设为加性白高斯噪声(AWGN)。需要时，能通过最小均方误码差(MMSE)或干扰抑制组合(IRC)接收器来利用干扰消除的可能性，这在例如对Bottomley的美国专利5680419“Method of and Apparatus for Interference RejectionCombining in Multi-Antenna Digital Cellular Communication Systems”等文献中描述。IRC接收器一般选择将空间噪声白化后将均方误差降到最低的码字，但发明人已认识到，在IRC接收器使用期望的和干扰的信号的知识时，能获得更佳的性能。

在使用如上所述的快速寻呼的系统中，要检测的快速寻呼信号是BPSK信号，并且主要由来自其它基站的前同步码和快速寻呼信号组成的干扰信号也是BPSK信号。在此类信号环境中，SS能在确定快速寻呼码字在其接收信号中是否存在的过程(步骤408)中实现干扰消除的方法。

图4B、4C是示出此类干扰消除方法的流程图，方法有利地包括单天线干扰消除(SAIC)方法，如在第三代合作伙伴项目(3GPP)技术报告(TR)45.903 V6.0.1有关单天线干扰消除(SAIC)用于GSM网络的可行性研究(Feasibility Study on Single Antenna Interference Cancellation(SAIC)for GSM Networks)(发行版6)(2004年11月)中所述，单天线干扰消除(SAIC)方法已在例如GSM/GPRS系统的蜂窝电信系统中应用。SAIC接收器将复合基带接收信号分离成同相和正交分量(步骤4081)，这些分量被视为是从两个天线接收的信号。如果接收器具有两个物理天线，则该信号被视为在四个天线上接收。

在副载波k上，假设在天线1和天线2上接收信号分别表示为r₁(k)和r₂(k)，并在副载波k上用于天线1和天线2的信道估计分别表示为c₁(k)和c₂(k)。接收器将信号r₁(k)分离成其同相分量r₁ ^I(k)和其正交分量r₁ ^Q(k)，并将信号r₂(k)分离成其同相分量r₂ ^I(k)和其正交分量r₂ ^Q(k)。因此，接收信号能以矩阵或向量形式如下写出：

$\left(\begin{array}{c}{r}_1\left(k\right)\\ r_2\left(k\right)\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{c}_1\left(k\right)\\ c_2\left(k\right)\end{array}\right)b\left(k\right)m\left(k\right)+\left(\begin{array}{c}{n}_1\left(k\right)\\ n_2\left(k\right)\end{array}\right)$

其中，n₁(k)和n₂(k)是两个天线上的噪声(损害)信号，由干扰和加性噪声组成，其它参数如上所述，并且可认识到b(k)和m(k)是实数的。前面的表达式能根据同相和正交分量表示如下：

$\left(\begin{array}{c}{r}_1^I\\ r_1^Q\\ r_2^I\\ r_2^Q\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{c}_1^I\\ c_1^Q\\ c_2^I\\ c_2^Q\end{array}\right)b\left(k\right)m\left(k\right)+\left(\begin{array}{c}{n}_1^I\\ n_1^Q\\ n_2^I\\ n_2^Q\end{array}\right)$

这能够是等效地表示为：

其中，粗体字型表示向量。

由于损害信号的主要BPSK性质，来自两个天线的同相和正交分量高度相关。如果损害是高斯式，则接收器在如上所述确定快速寻呼码字的存在中在白化噪声的同时将均方误差度量降到最低。对于每个副载波k，该均方误差度量的值E(k)给出为：

其中，()^T表示转置，并且是损害相关矩阵，其由下式给出：

其中，E{.}表示期望值。快速寻呼码字的最佳估计由b(k)的所有可能选择中在快速寻呼副载波上将误差e降到最低的那个码字b(k)来提供，误差e由下式给出：

$e=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}E\left(k\right)$

扩展E(k)给出以下表达式：

前面表达式中的第一项和最后项与b(k)无关，因为b(k)和m(k)均是二进制值，因此均方对所有码字是相同的。将误差e降到最低因此相当于在副载波k上将相关度量R最大化，这由下式给出：

该最大化能通过计算损害相关矩阵(图4B、4C中的步骤4083)并进行标量序列的FWT(步骤4085)而实现。损害相关值的矩阵能以各种备选方式来计算，图4B、4C中示出了其中的两种。

对于图4B所示的第一示例，在码字级别的导频符号能由BS在SS已知的其它情况下未使用的副载波的集合上传送。如上所述，在使用10-MHz宽WiMAX信道的情况下有568个未使用的副载波，并且快速寻呼码字的长度能够是512比特(副载波)。因此，56个导频符号能与快速寻呼码字的比特散布在一起。SS将此类导频符号解调(步骤4083-1)，并且以常规方式基于解调的导频符号来生成信道估计(步骤4083-2)。使用基于此类导频符号的信道估计和快速寻呼码字与前同步码的相对传送功率级别的知识，导频符号的贡献能减去(步骤4083-3)，单独留下损害，从其能计算损害相关矩阵

目前认为损害相关矩阵必须插值到所有码字位置，并且实现此需要足够数量和散布的导频符号副载波。根据已知导频符号p(k)和导频副载波与前同步码副载波的传送功率级别的比率α，在给定副载波k上相关矩阵由下式给出：

其中，参数如上所述。

对于图4C所示的第二示例，能通过注意到损害和快速寻呼码字是不相关的而简化计算。因此，通过将一些DL数据符号解调(步骤4083-6)、计算数据相关矩阵(步骤4083-7)、并且计算数据相关矩阵与码字的相关矩阵的差，能计算损害相关矩阵(步骤4083)。由于码字是二进制，因此，其相关矩阵只取决于接收器基于已知前同步码和码字的功率级别已确定(步骤404)的信道估计，而在码字相对于前同步码的相对功率在网络中已预定或由BS广播时能够知道码字的功率级别。作为一种备选，接收器能基于其接收的前同步码和码字的级别来估计功率级别差。对因此获得的损害相关矩阵能进行平滑以使局部效应变平坦，并且在该情况下，相关矩阵给出为：

其中，参数如上所述。

在前面两个示例中，在单个副载波k上计算的损害相关矩阵是秩1的。甚至在插值或平滑后，结果损害相关矩阵最可能是低秩的，并且是奇异的。由于在度量的计算中需要损害相关矩阵的逆，因此，通过将取决于接收信号级别的低方差的对角矩阵添加到能够实现规则化，该对角矩阵例如是具有等于通过适合的缩放因子来缩放的信号的平均级别的元素的对角矩阵。缩放因子能够选择为使得对角矩阵的元素具有的幅值低于预期损害级别的幅值。

在WiMAX系统中，SS极可能知道将是在其“活动集合”中BS的相邻BS使用的前同步码。该前同步码信息一般情况下包括在SS的服务BS传送的广播消息或切换有关消息中。SS通常尝试同步相邻BS的前同步码以便评定其用于小区更改或切换的适合性。在此类情况下，SS能在尝试上述接收过程前减去相邻小区前同步码的贡献，这能进一步改进SS确定在其接收信号中其快速寻呼码字的存在中的准确度。因此，在执行步骤404中，SS基于相邻小区的前同步码，例如通过在每副载波基础上将其接收信号与近邻的已知前同步码序列相关，生成相邻小区信道的信道估计。SS能跨副载波来平滑生成的每子信道信道估计(例如，通过适合的滤波)以抑制噪声。随后，在步骤408中，近邻信道估计乘以已知近邻前同步码信号以获得SS随后能从其接收信号中减去的假设的接收前同步码信号。SS随后如上所述操控结果信号，完成确定其快速寻呼码字的存在的步骤。

图5是例如WiMAX OFDMA网络100中SS的能为上述方法接收快速寻呼设置信息和码字的接收站500的一部分的框图。将理解的是，图5所示的功能块能以各种各样的等效方式组合和重新布置，并且许多功能能够由一个或多个适当编程的数字信号处理器和其它已知电子电路来执行。

接收站500包括用于接收BS传送的DL信号的一个或多个适合的天线501。接收信号提供到合适的OFDM无线电接收器502，该接收器在谱上将接收信号转换成谱的更方便部分，例如基带。无线电502产生的信号由用于OFDM解调的合适处理器503解调，如FFT，并且处理器503与信道估计器504和快速寻呼信号检测器505通信。如图5所示，接收站500在适当编程的控制器506的控制下操作。控制器506基于处理器503生成的信号和估计器504生成的信道估计，将接收的DL信号携带的OFDMA符号解码。如上所述，能基于前同步码符号和/或另外的导频符号来生成信道估计。控制器506一般提供解码的符号以便在节点500中进一步处理，并且确定SS是否需要在随后的帧中醒来以读取常规寻呼信号。

检测器505能够是相关器，检测接收的DL信号中是否存在与接收器500相关联的快速寻呼码字。如上所述，接收站500能通过将其接收信号与对应于节点500的快速寻呼码字的集合相关，确定它是否接收其对应的快速寻呼码字。控制器适当地编程为基于来自检测器505的信号，计算与其PG对应的快速寻呼码字的相关度量。控制器506基于度量之间的差来确定传送了哪个快速寻呼码字。

以下描述与如上所述采用快速寻呼码字的WiMAX网络的链路和系统仿真有关。系统仿真包括用于每BS具有三个扇区的BS的网络和均匀分布SS的路径损耗、天线方向图和遮蔽衰落。回绕过程用于去除边缘效应。BS的段已记录，并且对于每个SS，前同步码通过随机选择的IDCeII生成，并且快速寻呼码字在比前同步码的级别更低的指定功率级别来“传送”。对于干扰小区，如从对应段中系统仿真获得的，生成在比服务小区的前同步码功率级别更低的信号功率级别的不同前同步码，并且生成在其余副载波中偏移与在服务小区前同步码和服务小区码字之间偏移类似的快速寻呼信号。在对应于给定噪声系数的级别添加AWGN。从不同BS到SS的信号经过不同的无线电信道。仿真的信道应用于来自每个BS的信号，并且组合信号随后由SS接收。由于使用了对应于BS传送功率的来自系统仿真的相对信号级别，因此，实现的平均载波干扰比(CINR)是固定的。对于不同基站的信道实现的每个集合，使用许多噪声实现来求平均值，并且还使用信道实现的多个集合。

仿真的性能根据漏检概率和误警概率来表征。BS发送指派的码字到SS，但SS不确定码字存在时发生漏检；因此，SS将不读取预期发送给它的完整常规寻呼信号，这对网络的寻呼性能有害。在BS发送不同的码字而SS确定发送了其指派的码字时发生误警。误警将使SS读取完整的寻呼消息，并因此将对系统的寻呼性能不会有害，但这将降低SS的电池寿命。

仿真中使用的参数在下面表1中示出。

表1

方面	值
		小区/站点的数量	57/19
再使用	1/1(1/3用于前同步码)
		路径损耗模型	ITU Vehicular
站点到站点距离	2.8公里(km)
		穿透损耗	无
遮蔽标准偏差	8dB
		遮蔽相关距离	100米(m)

带宽	10MHz
		FFT大小	1024
传送功率(用于前同步码)	20瓦(W)
		噪声系数	9dB
信道模型	步行B(Pedestrian B)
		寻呼信号的相对功率	-20dB
码字大小	512

图6示出作为漏检概率和误警概率的累积分布函数(CDF)的仿真的结果。由于为损害进行了AWGN假设，因此，非干扰消除接收器在图6中表示为AWGN(曲线1、4、7、10、13)；由于假设不知道干扰源前同步码，因此，干扰消除接收器在图6中表示为(曲线2、5、8、11、14)；以及由于假设知道干扰源前同步码，增强干扰消除接收器在图6中表示为Enh.IC(曲线3、6、9、12、15)。

图6示出对应于在W-H操作的输出的顶部N个候选的选择的三个不同阈值的结果。指示为Th1的曲线1、2、3具有N＝1；指示为Th2的曲线4、5、6、7、8、9具有N＝2；以及指示为Th3的曲线10、11、12、13、14、15具有N＝3。在图6中能够看到，通过更宽松的阈值(N的更高值)，在误警概率增大的代价下，降低了漏检概率。

通过仿真的非干扰消除接收器，可能遇到10％或更大漏检概率的用户数量能够是相当大。例如，图6示出20％-25％的此类用户遇到此类漏检概率，但漏检的概率随着使用的干扰消除的程度而改进。通过盲干扰消除接收器，6％-10％的用户具有10％或更大的漏检概率，并且通过增强干扰消除接收器，4％-6％的用户具有10％或更大的漏检概率。图6中的曲线10-15示出误警概率对所有用户保持在大约1％或更低，因此，更宽松的阈值能够用于改进漏检概率。

另外，增强干扰消除接收器的改进仿真性能指示相邻小区前同步码测量的性能上快速寻呼信号的仿真中的良性效应。相邻小区前同步码被可靠地检测到，这导致可靠的减去，从而改进了性能。

本发明使得能够可靠地接收快速寻呼信号，由此改善SS的电池寿命。在使用干扰消除接收时，快速寻呼信号能使用更低功率，由此降低对要求检测前同步码信号的操作的影响。

将理解，上述过程在需要时可重复执行，例如，以响应传送器和接收器交换的通信信号的随时间变化的性质。本发明的原理、方面和实施例的描述和示例旨在涵盖结构和功能等效物，并且此类等效物要包括当前已知功能等效物和将来形成的功能等效物，而无论结构如何。技术人员也将理解，框图能表示实施技术的原理的说明性电路的概念视图，并且流程图、状态转变图、伪码及诸如此类表示可在计算机可读媒体中表示并因此由计算机或处理器来执行的过程，而无论此类计算机或处理器是否明确示出。

为便于理解，本发明的许多方面根据能由例如可编程计算机系统的元件执行的动作序列来描述。可以认识到，各种动作能够通过专用电路(例如，互相连接以执行特殊功能的离散逻辑门或专用集成电路)、通过一个或多个处理器执行的程序指令或通过两者的组合来执行。实现本发明的实施例的无线收发器能包括在例如移动电话、寻呼机、耳机、膝上型计算机和其它移动终端、基站及诸如此类中。

另外，本发明可另外视为完全包含在任何形式的计算机可读存储媒体内，媒体中存储有适当的指令集以便供指令执行系统、设备或装置(例如基于计算机的系统、包含处理器的系统或可从媒体获取指令并执行指令的其它系统)来使用或与其结合使用。在本文使用时，“计算机可读媒体”能够是能包含、存储、传递或输送程序以供指令执行系统、设备或装置来使用或与其结合使用的任何部件。计算机可读媒体例如能够但不限于是电、磁、光、电磁、红外线或半导体系统、设备、装置或媒体。计算机可读媒体更具体的示例(非详尽列表)包括具有一个或多个导线的电子连接、便携式计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)和光纤。

因此，本发明可在许多不同形式中实施，并非所有形式已在上面描述，并且所有此类形式要视为在本发明范围内。对于本发明不同方面的每个方面，任何此类形式可称为“配置成”执行所述动作的“逻辑”，或者称为执行所述动作的“逻辑”。

要强调的是，术语“包括”和“包括......的”在本申请中使用时指明所述特征、整体、步骤或组件的存在，而不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、组件或它们的组的存在或添加。

上述特定实施例只是说明性的，不应以任何方式视为限制性的。本发明的范围由随附权利要求来确定，并且落在权利要求范围内的所有变化和等效物要涵盖于其中。

Claims (24)

1.一种在为正交频分多址使用多个副载波的通信系统中的接收器中检测快速寻呼码字的方法，包括：

解调接收信号的对应于所述副载波的第一集合携带的预定前同步码的部分；

基于所接收的前同步码来生成信道估计；

在携带所述快速寻呼码字并且与副载波的所述第一集合不同的副载波的第二集合上插值所述信道估计；以及

基于所述接收信号和信道估计，确定所述接收信号是否包括快速寻呼码字，其中确定包括使用所述信道估计针对快速寻呼码字的本地版本来相关所述接收信号。

2.如权利要求1所述的方法，还包括比较相关结果和阈值。

3.如权利要求1所述的方法，其中相关包括根据以下等式来计算相关度量R：

$R=\mathrm{Re}\{\underset{k}{\mathrm{\Σ}}r\left(k\right)c*\left(k\right)b\left(k\right)m\left(k\right)\}$

其中，Re指示实部，k是时间偏移的索引，r(k)表示所述接收信号，c*(k)表示信道估计的复共轭，b(k)表示所述快速寻呼码字，以及m(k)表示已知伪随机噪声序列。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述快速寻呼码字包括在是Walsh-Hadamard序列的快速寻呼码字的集合中，并且相关包括计算用于快速寻呼码字的所述集合的快速Walsh变换和从所述快速Walsh变换的结果来确定所述接收信号中是否存在所述快速寻呼码字。

5.如权利要求4所述的方法，其中确定包括消除所述接收信号中的干扰，其中所述干扰包括至少一个其它的预定的前同步码或其它的快速寻呼码字。

6.如权利要求5所述的方法，其中消除干扰包括通过进行标量的序列的快速Walsh变换来最大化相关度量，所述标量通过根据对应于副载波的所述第二集合上干扰的相关矩阵和副载波的所述第二集合上的信道估计来修改副载波上的接收信号而获得。

7.如权利要求6所述的方法，其中最大化所述相关度量包括计算所述相关矩阵的逆。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述标量由下式给出

r^T(k)(R_n(k))^-1c(k)m(k)

其中，k是时间偏移的索引，r^T(k)是表示所述接收信号的向量的转置，R_n(k)是损害相关矩阵，c(k)是表示信道估计的向量，以及m(k)表示已知伪随机噪声序列。

9.如权利要求7所述的方法，其中在确定所述相关矩阵的逆之前将低方差的对角矩阵添加到所估计的相关矩阵。

10.如权利要求6所述的方法，其中通过解调副载波的所述第二集合携带的已知导频符号、基于所解调的已知导频符号来生成信道估计以及减去所述导频符号的贡献来估计所述相关矩阵。

11.如权利要求6所述的方法，其中通过解调至少一个数据符号、基于所解调的数据符号来计算数据相关矩阵以及计算所述码字的相关矩阵和所述数据相关矩阵的差来估计所述相关矩阵。

12.如权利要求5所述的方法，其中消除干扰包括：基于相邻小区的前同步码来生成所述相邻小区的信道的近邻信道估计、将所述近邻信道估计乘以已知近邻前同步码以获得假设的接收近邻前同步码信号以及从所述接收信号减去所述假设的接收近邻前同步码信号。

13.一种用于在为正交频分多址使用多个副载波的通信系统中的接收器中检测快速寻呼码字的设备，包括：

解调器，配置成解调接收信号的对应于所述副载波的第一集合携带的预定前同步码的部分；

信道估计器，配置成基于所接收的前同步码来生成信道估计；以及

电子处理器，配置成在携带所述快速寻呼码字并且与副载波的所述第一集合不同的副载波的第二集合上插值所述信道估计，并基于所述接收信号和信道估计来确定所述接收信号是否包括快速寻呼码字，

其中所述电子处理器配置成通过使用所述信道估计针对所述快速寻呼码字的本地版本来相关所述接收信号，从而确定所述接收信号是否包括所述快速寻呼码字。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述电子处理器配置成比较相关结果和阈值。

15.如权利要求13所述的设备，其中相关包括根据以下等式来计算相关度量R：

$R=\mathrm{Re}\{\underset{k}{\mathrm{\Σ}}r\left(k\right)c*\left(k\right)b\left(k\right)m\left(k\right)\}$

其中，Re指示实部，k是时间偏移的索引，r(k)表示所述接收信号，c*(k)表示信道估计的复共轭，b(k)表示所述快速寻呼码字，以及m(k)表示已知伪随机噪声序列。

16.如权利要求13所述的设备，其中所述快速寻呼码字包括在是Walsh-Hadamard序列的快速寻呼码字的集合中，并且相关包括计算用于快速寻呼码字的所述集合的快速Walsh变换和从所述快速Walsh变换的结果来确定所述接收信号中是否存在所述快速寻呼码字。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述电子处理器配置成通过消除所述接收信号中的干扰来确定所述接收信号是否包括所述快速寻呼码字，以及所述干扰包括至少一个其它的预定的前同步码或其它的快速寻呼码字。

18.如权利要求17所述的设备，其中消除干扰包括通过进行标量的序列的快速Walsh变换来最大化相关度量，所述标量通过根据对应于副载波的所述第二集合上干扰的相关矩阵和副载波的所述第二集合上的信道估计来修改副载波上的接收信号而获得。

19.如权利要求18所述的设备，其中最大化所述相关度量包括计算所述相关矩阵的逆。

20.如权利要求18所述的设备，其中所述标量由下式给出

r^T(k)(R_n(k))^-1c(k)m(k)

其中，k是时间偏移的索引，r^T(k)是表示所述接收信号的向量的转置，R_n(k)是损害相关矩阵，c(k)是表示信道估计的向量，以及m(k)表示已知伪随机噪声序列。

21.如权利要求19所述的设备，其中所述电子处理器配置成在确定所述相关矩阵的逆之前将低方差的对角矩阵添加到所估计的相关矩阵。

22.如权利要求18所述的设备，其中通过解调副载波的所述第二集合携带的已知导频符号、基于所解调的已知导频符号来生成信道估计以及减去所述导频符号的贡献来估计所述相关矩阵。

23.如权利要求18所述的设备，其中通过解调至少一个数据符号、基于所解调的数据符号来计算数据相关矩阵以及计算所述码字的相关矩阵和所述数据相关矩阵的差来估计所述相关矩阵。

24.如权利要求17所述的设备，其中消除干扰包括：基于相邻小区的前同步码来生成所述相邻小区的信道的近邻信道估计、将所述近邻信道估计乘以已知近邻前同步码以获得假设的接收近邻前同步码信号以及从所述接收信号减去所述假设的接收近邻前同步码信号。