CN102118345A - 在通信系统中提供前置码以及产生前置信号的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在通信系统中用于用户终端产生前置信号的方法。该方法包括：产生作为第一序列的正交序列；对正交序列的反相版本执行循环移位以产生第二序列；以及结合第一序列以及第二序列以产生前置信号。

Description

在通信系统中提供前置码以及产生前置信号的系统及方法

技术领域

本专利申请主张于2009年12月29号向美国专利商标局提出申请的美国临时专利申请第61/290878号以及于2010年9月8提出申请的美国临时专利申请第61/380883号的优先权，该专利申请所公开的内容完整结合于本专利申请的说明书中。

本专利申请的公开(disclosure)是有关于在无线通信中提供前置码以及产生前置信号的系统及方法。

背景技术

对未来的无线通信而言，需要具有高频谱效率(spectral efficiency)以及高移动性的宽带传送(Wideband transmission)。可能达到此目标的技术包括正交分频多工(orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)技术以及多输入和多输出(multiple-input and multiple-output，MIMO)技术。

传统情况下，OFDM技术使用多个密集(closely-spaced)正交子载波(orthogonal subcarrier)来承载资料。数据可以被配置(allocate)在多个平行的子通道(subchannel)上，每一数据对应于一个子载波。每一个子载波在相对低的符号率(symbol rate)下，可以用传统的调制方式来做调制，例如正交振幅调制(quadrature amplitude modulation)。此外，对表示传送端(transmitter side)(例如基站)上的数据的OFDM符号可以执行快速傅立叶反变换(inverse fast Fourier Transform，IFFT)，以及在接收端(例如用户终端)可以执行快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)来恢复OFDM符号。此外，OFDM技术可以与在基站和用户终端都使用多个天线的MIMO技术一起使用以增加系统效率。

传统情况下，包括前置码的前置信号可以作为在基站以及用户终端之间传送信号的时间同步的用处。例如，在基站以及用户终端之间的时序偏移(timing offset)待被估测的测距过程期间，基站可以提供多个测距前置码(ranging preamble code，RPC)。用户终端可以随机地选择RPC中的一个以产生测距前置信号以及传送此测距前置信号给基站。通过估测基站与用户终端之间的的信号往返延迟(round trip delay，RTD)，基站接着可以估测基站与用户终端之间的时序偏移。信号RTD是基站广播(broadcast)信息的第一时间与基站从用户终端接收测距前置信号的第二时间之间的时间差。

例如，基于IEEE 802.16m标准，通过使用如下的Zadoff-Chu序列，基站可以提供RPC：

k＝0，1，...，N_RP-1，方程式(1)

其中，x_p(k)是Zadoff-Chu序列；

N_RP是Zadoff-Chu序列的长度以及具有由基站来预定数值；

p是Zadoff-Chu序列的索引(index)以及具有由基站来预定的多个数值；

r_p是Zadoff-Chu序列的根参数(root parameter)以及具有由基站来预定的多个数值；

s_p是Zadoff-Chu序列的每一子码(subcode)的索引以及指示Zadoff-Chu序列的第s_p循环移位版本(cyclic shift version)，以及也具有由基站来预定的多个数值；以及

N_cs是Zadoff-Chu序列的循环移位参数以及也具有由基站来预定数值。

在方程式(1)中，r_p·k·(k+1)项也被称为根序列部分，以及2·k·s_p·N_cs项也被称为循环移位部分。根参数r_p的不同数值可以产生不同的RPC。对于给定的根参数r_p的数值，索引s_p的不同数值可更进一步地产生用于RPC的子码。

传统的情况下，例如通过广播包括方程式(1)中的这些参数的预定数值的信息，基站可以提供多个RPC，以及通过从已广播的信息中选择这些参数中的每一个的数值以及基于方程式(1)来产生RPC，用户终端可以随机地选择RPC中的一个。

基于IEEE 802.16m标准，用户终端还可以产生测距前置信号，如下所示：

$S\left(t\right)=\mathrm{Re}\{e^{j2\mathrm{\π}{f}_{c}t}\underset{k=-(N_{\mathrm{RP}}-1)/2}{\overset{(N_{\mathrm{PR}}-1)/2}{\mathrm{\Σ}}}{x}_p(k+(N_{\mathrm{RP}}-1)/2)\·e^{j2\mathrm{\π}(k+K_{\mathrm{offset}})\mathrm{\Δ}{f}_{\mathrm{RP}}(t-T_{\mathrm{RCP}})}\},$ 方程式(2)

其中，S(t)是已产生的前置信号；

t是从当前的测距过程开始的经过时间(elapse time)；

f_c是载波频率(carrier frequency)；

K_offset是关于频率位置的参数；

f_RP是测距子载波间距(spacing)；以及

T_RCP是测距循环前缀(cyclic prefix)的期间(duration)。

实际上，基站提供有限数量的RPC。当基站同时对多个用户终端执行测距的时候，基站所提供的RPC不足以让每一用户选择不同的RPC，对于用户终端来说，可能会导致因RPC的碰撞(Collision)而让基站无法正确地估测出某一用户终端的RTD。除了碰撞所造成的估测误差，基站所覆盖区域的尺寸、通信信道条件以及用户终端的移动性都可能影响RTD估测的精度(accuracy)。系统效率也可能因此而降低。

例如，为了基站能够覆盖更大的区域范围，则需要更长的符号期间(symbol duration)。然而，为了达到更长的符号期间，也因此载波间距会缩短，随时间改变的通道可能导致降低子信道正交性的信号干扰，此信号干扰被称为载波间干扰(inter-carrier interference，ICI)。由于用户终端的高速移动性、更高的载波频率或者符号期间的增加，ICI可能变得更严重，这导致了RTD的估测的不精确，从而降低系统效率。

图1是测距过程期间由传统覆盖大区域范围的基站所获得的功率延迟设定档(power delay profile，PDP)100的示意图。由于区域具有大的尺寸，所以基站提供RPCs并不会支持循环移位，即方程式(1)中的循环移位部分具有例如零的固定数值。当与基站相对近的第一用户终端以及相对远离基站的第二用户终端通过选择用于根参数的相同的数值来选择相同的RPC以执行测距的时候，基站可以分别从第一用户终端以及第二用户终端来侦测测距前置信号102以及测距前置信号104。然而，因为测距前置信号102和测距前置信号104包括相同的RPC，所以基站不能够区分哪个测距前置信号是从哪个用户终端传送来的。从而，发生了碰撞事件。

图2是测距过程期间由与高速移动的第一用户终端以及低速移动的第二用户终端与传统基站进行通信所获得的功率延迟设定档的示意图。当第一用户终端以及第二用户终端选择相同的RPC的不同子码，例如子码1和子码2，以执行测距的时候，基站可以分别从第一用户终端以及第二用户终端侦测测距前置信号202以及测距前置信号204。然而，由于多普勒效应(Doppler effect)，基站也可以在分别对应于RPC的子码0和子码2的时间周期内侦测测距前置信号202的ICI 212和ICI 214。从而，基站不能够区分测距前置信号204以及ICI 214中的哪一个是从第二用户终端传送来的，而发生了碰撞事件。此外，基站也可以将在对应于子码0的时间周期内所侦测的ICI 212解释为来自于第三用户终端的测距前置信号。从而，发生了错误的警告事件。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种在通信系统中提供前置码以及产生前置信号的系统及方法，以降低侦测误差。

根据本实施例，提供了一种产生前置信号的方法，其适用于通信系统中的用户终端。此方法包括：产生作为第一序列的正交序列。接着对正交序列的反相版本(antipodal version)执行循环移位以产生第二序列。结合第一序列以及第二序列以产生前置信号。

根据另一实施例，提供了一种产生一前置信号的方法，其适用于一通信系统中的一用户终端。此方法包括：产生作为第一序列的正交序列以及作为第二序列的正交序列的反相版本。执行第一序列以及第二序列的交叉序连(cross concatenation)以产生结合序列(combined sequence)。此外，对结合序列执行快速傅立叶反变换(inverse fast Fourier Transform，IFFT)或者离散傅立叶反变换(inverse discrete Fourier transform，IDFT)以产生前置信号。

根据一实施例，提供了一种用户终端，其适用于在通信系统中产生前置信号。此用户终端包括处理器，被设置用以执行下列步骤：产生作为第一序列的正交序列。对正交序列的反相版本执行循环移位以产生第二序列。结合第一序列以及第二序列以产生前置信号。

根据一实施例，提出了一种提供测距前置码集合的方法，适用于通信系统中的基站。其中一个测距前置码提供给多个用户终端的每一个，此方法包括：提供测距前置码集合于一第一子集(subset)及一第二子集中，第一子集用于这些用户终端中具有估测信号往返延迟(round trip delay，RTD)小于预定RTD值的用户终端，以及第二子集用于这些用户终端中具有估测RTD不小于预定RTD值的用户终端。

根据一实施例，提出了一种提供测距前置码集合的基站，适用于通信系统中，其中一个测距前置码提供给多个用户终端的每一个。此基站包括处理器，此处理器被设置用以提供测距前置码集合于第一子集及第二子集中。其中，第一子集用于这些用户终端中具有估测信号往返延迟(round trip delay，RTD)小于预定RTD值的用户终端，且第二子集用于这些用户终端中具有估测RTD不小于预定RTD值的用户终端。

根据一实施例，提出了一种提供测距前置码集合的方法，适用于通信系统中的基站，其中一个测距前置码提供给多个用户终端的每一个。其方法包括：提供该测距前置码集合在第一族群(group)及第二族群中。其中，第一族群用于这些用户终端中具有有关多普勒效应(Doppler effect)的功率大于预定阈值的用户终端，且第二族群用于这些用户终端中具有有关多普勒效应的功率不大于预定阈值的用户终端。

根据一实施例，提出了一种提供测距前置码集合的基站，适用于通信系统中，其中一个测距前置码提供给多个用户终端的每一个。此基站包括处理器，此处理器被设置用以提供该测距前置码集合于一第一族群及一第二族群中。其中，第一族群用于这些用户终端中具有有关多普勒效应的功率大于预定阈值的用户终端，且第二族群用于这些用户终端中具有有关多普勒效应的功率不大于预定阈值的用户终端。

根据一实施例，提供了一种产生测距前置信号以传送至基站的方法，适用于通信系统中的用户终端。此方法包括：估测有关多普勒效应的功率。接着，从基站接收预定阈值及接收包括第一族群以及第二族群的测距前置码集合。判断已估测的功率是否大于预定阈值。若判断已估测的功率大于预定阈值，则从第一族群中选择测距前置码以产生测距前置信号。否则，若判断已估测的功率不大于预定阈值，则从第二族群中选择测距前置码以产生测距前置信号。

根据一实施例，提供了一种用户终端，适用于通信系统中产生测距前置信号以传送至基站。此用户终端包括处理器，此处理器被设置用以执行下列步骤：估测有关多普勒效应的功率。接着从基站接收预定阈值及接收第一族群与一第二族群的根序列分配参数。此外，判断已估测的功率是否大于预定阈值。若判断已估测的功率大于预定阈值，则从第一族群中选择测距前置码以产生测距前置信号。否则，若判断已估测的功率不大于预定的阈值，则从第二族群中选择测距前置码以产生测距前置信号。

根据一实施例，提供了一种传送测距前置码至基站的方法，适用于用户终端。此基站被设置以使用波束形成(beamforming)技术以侦测在第一资源上被传送的测距前置码，以及被设置以使用非波束形成技术以侦测在第二资源上被传送的测距前置码。此方法包括：估测多个传送天线串流(transmit streams)的信道质量指示参数(channel quality indicator，CQI)，其中每一指示参数代表的是某一传送串流的CQI。判断多个CQI中的第一个是否显著地大于多个CQI中的其它CQI。从测距前置码集合中随机地选择测距前置码。若判断多个CQI中的第一个显著地大于多个CQI中的其它CQI，则在第一资源上传送已选择的测距前置码。若判断多个CQI中的第一个没有显著地大于多个CQI中的其它CQI，则在第二资源上传送已选择的测距前置码。

根据一实施例，提供了一种用户终端，用以传送测距前置码至基站。此基站被设置以使用波束形成(beamforming)技术来侦测在第一资源上被传送的测距前置码，以及被设置以使用非波束形成技术来侦测在第二资源上被传送的测距前置码。此用户终端包括处理器，此处理器被设置用以执行下列步骤：估测多个传送天线串流(transmit streams)的信道质量指示参数(channel quality indicator，CQI)，其中每一指示参数代表的是某一传送串流的CQI。接着判断多个CQI中的第一个是否显著地大于多个CQI中的其它CQI。此外，从测距前置码集合中随机地选择测距前置码。若判断多个CQI中的第一个显著地大于多个CQI中的其它CQI，则在第一资源上传送已选择的测距前置码。若判断多个CQI中的第一个没有显著地大于多个CQI中的其它CQI，则在第二资源上传送已选择的测距前置码。

本发明提出的一种在通信系统中提供前置码以及产生前置信号的系统及方法，通过区分测距前置信号的来源，降低错误的警告事件，提高了系统效率。

应当知晓的是，前面的一般描述以及接下来的详细描述仅仅是本发明的示例以及用于说明本发明，并非用于限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视前附的权利要求所界定者为准。

附图说明

图1是测距过程期间由传统覆盖大区域范围的基站所获得的功率延迟设定档(power delay profile，PDP)100的示意图。

图2是测距过程期间由与高速移动的第一用户终端以及低速移动的第二用户终端与传统基站进行通信所获得的功率延迟设定档的示意图。

图3是根据一实施例所绘示的通信系统300的示意图。

图4是根据一实施例所绘示的一种方法400，其适用于用户终端，例如用户终端304(图3)，以产生测距前置信号的示意图。

图5是根据一实施例所绘示的一种方法500，其适用于用户终端，例如用户终端304(图3)，以产生前置信号的示意图。

图6是根据一实施例所绘示的一种方法600，其适用于用户终端，例如用户终端304(图3)，以产生前置信号的示意图。

图7A～图7C是根据一实施例所绘示的在无线通信系统例如系统300(图3)中执行RPCD方法的流程图700，适用于一测距过程期间。

图8是根据一实施例所绘示的在无线通信系统例如系统300(图3)中执行RPCP方法的流程图800，适用于一测距过程期间。

图9A和图9B是根据一实施例所绘示的在无线通信系统例如系统300(图3)中执行空间分离方法的流程图900，适用于一测距过程期间。

图10是根据一实施例的一种基站1000的方块图。

图11是根据一实施例所绘示的一种用户终端1100的方块图。

【主要元件符号说明】

100：测距过程期间由传统覆盖较大区域范围的基站所获得的功率延迟设定档；

102、104：测距前置信号；

200：测距过程期间由与高速移动的第一用户终端以及低速移动的第二用户终端与传统基站进行通信所获得的功率延迟设定档；

202、204：测距前置信号；

212、214：载波间干扰；

300：通信系统；

302：基站；

306：基站302所覆盖的区域；

304：用户终端；

400、500、600：适用于用户终端以产生测距前置信号的一种方法；

402～408：适用于用户终端以产生测距前置信号的一种方法的各步骤；

502～510：适用于用户终端以产生测距前置信号的一种方法的各步骤；

602～608：适用于用户终端以产生测距前置信号的一种方法的各步骤；

700：在无线通信系统中执行RPCD方法的流程图；

702～736：在无线通信系统中执行RPCD方法的各步骤；

800：在无线通信系统中执行测距前置码分区方法的流程图；

802～814：在无线通信系统中执行测距前置码分区方法的流程图的各步骤；

900：在无线通信系统中执行空间分离方法的流程图；

902～930：在无线通信系统中执行空间分离方法的流程图的各步骤；

1000：基站；

1002、1102：处理器；

1004、1104：随机存取存储器；

1006、1106：只读存储器；

1008、1108：存储器；

1010、1110：数据库；

1012、1112：I/O装置；

1014、1114：界面；

1016、1116：天线；

1100：用户终端；

具体实施方式

下面将详细说明所附附图所绘示的示例性实施例。下文配合所附附图进行说明，除非有特别的标明，否则在所附附图中，不同附图中的相同的数字表述相同或者相似的组件。下文所举的四个实施例并非代表本发明的全部实施例，本说明书及各实例仅被视为示例性的，本发明的真正范围当视前附的权利要求所界定者为准。

图3是根据一实施例所绘示的通信系统300的示意图。通信系统300可以根据不同的标准来操作，例如IEEE 802.16标准族、第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)标准、高速封包存取(High-Speed Packet Access，HSPA)标准、长期演化(Long Term Evolution，LTE)标准以及光通信等等。

在本实施例中，通信系统300包括一基站302以及位于由基站302所覆盖的区域306中的一个或者多个用户终端，例如用户终端304。用户终端304可以是具移动性，例如行动电话(mobile phone)或者膝上型计算机(laptop)。或者，用户终端304可以是不具移动性，例如计算机或者工作站(work station)。通过使用下文描述的方法，通信系统300被设置用以产生前置信号，例如测距前置信号。

如上所述，测距前置信号的载波间干扰(inter-carrier interference，ICI)可以降低无线通信系统的效率。在本实施例中，可以使用不同的方法以产生测距前置信号的来降低ICI，如图4-6所示。

图4是根据一实施例所绘示的一种方法400，其适用于用户终端，例如用户终端304(图3)，以产生测距前置信号的示意图。请参照图3和图4，用户终端304产生第一正交序列x_p，1(k)＝[x_p(0)，x_p(1)，...，x_p(N-1)]，例如IEEE 802.16m标准中所使用的Zadoff-Chu序列(402)。用户终端304还可以对第一正交序列x_p，1(k)的反相版本，即[-x_p(0)，-x_p(1)，...，-x_p(N-1)]，执行循环移位以产生第二序列x_p，2(k)(404)。举例来说，x_p，2(k)＝[-x_p(N-1)，x_p(0)，-x_p(1)，...，-x_p(N-2)]。通过将第一序列x_p，1(k)中的每一元素(element)与第二序列x_p，2(k)中相对应的元素相加，用户终端304可以直接在频域中结合第一序列x_p，1(k)以及第二x_p，2(k)以产生结合序列x_p(k)(406)。举例而言，x_p(k)＝[x_p(0)-x_p(N-1)，x_p(1)-x_p(0)，...，x_p(N-1)-x_p(N-2)]。用户终端304也可以正规化(normalize)结合序列x_p(k)。用户终端304还可以对结合序列x_p(k)执行快速傅立叶反变换(inverse fast Fourier Transform，IFFT)或者离散傅立叶反变换(inverse discrete Fourier transform，IDFT)以在时域中产生前置信号S(t)(408)。

图5是根据一实施例所绘示的一种方法500，其适用于用户终端，例如用户终端304(图3)，以产生前置信号的示意图。请参照图3和图5，用户终端304产生第一正交序列x_p，1(k)＝[x_p(0)，x_p(1)，...，x_p(N-1)]，例如IEEE 802.16m标准中所使用的Zadoff-Chu序列(502)，以及对第一序列xp，1(k)执行IFFT或者IDFT以产生第一信号S1(t)(504)。用户终端304也可以对第一正交序列x_p，1(k)的反相版本，即[-x_p(0)，-x_p(1)，...，-x_p(N-1)]，执行循环移位以产生第二序列x_p，2(k)(506)。举例来说，x_p，2(k)＝[-x_p(N-1)，-x_p(0)，-x_p(1)，...，-x_p(N-2)]。用户终端304还可以对第二序列xp，2(k)执行IFFT或者IDFT以产生第二信号S₂(t)(508)。用户终端304接着在时域中结合第一信号S₁(t)以及第二信号S₂(t)以产生前置信号S(t)(510)。此外，用户终端304还可以正规化前置信号S(t)。

图6是根据一实施例所绘示的一种方法600，其适用于用户终端，例如用户终端304(图3)，以产生前置信号的示意图。请参照图3和图6，用户终端304产生第一正交序列x_p，1(k)＝[x_p(0)，x_p(1)，...，x_p(N-1)]，例如IEEE 802.16m标准中所使用的Zadoff-Chu序列(602)，但是第一序列的长度，即M的数值可以是IEEE 802.16m标准中所定义的长度大约一半。在一实施例中，第一序列的长度被设定为等于质数(prime number)，此质数接近并小于方程式(1)中所定义的NRP。用户终端304还产生第一序列x_p，1(k)的反相版本，即[-x_p(0)，-x_p(1)，...，-x_p(M-1)]以作为第二序列x_p，2(k)(604)。通过执行第一序列x_p，1(k)以及第二序列x_p，2(k)的交叉序连(606)，用户终端304接着可在频域中结合第一序列x_p，1(k)以及第二序列x_p，2(k)以产生结合序列xp(k)。举例来说，x_p(k)＝[x_p(0)，-x_p(0)，x_p(1)，-x_p(1)，...，x_p(M-1)，-x_p(M-1)]。用户终端304接着对结合序列x_p(k)执行IFFT或者IDFT以在时域中产生前置信号S(t)(608)。

如上所述，当区域中的第一用户终端以及第二用户终端选择相同的测距前置码(ranging preamble code，RPC)以产生测距前置信号的时候，在覆盖范围大的区域的基站可能会发生碰撞事件。因此可能会导致系统效率下降。在一实施例中的测距过程期间，测距前置分码(ranging preamble code division，RPCD)方法可以被用于改善覆盖范围大的区域中的系统效率。

基于RPCD方法，基站可以提供第一初始RPC集合以及第二切换RPC集合。第二RPC集合还包括第一子集以及第二子集，第一子集被用于已估测的信号往返延迟(round trip delay，RTD)小于预定的RTD值的用户终端，以及第二子集用于已估测的RTD不小于预定的RTD值的用户终端。因此，第一子集被提供给位置相对接近基站的用户终端，以及第二子集被提供给位置相对远离基站的用户终端。

在一实施例中，基站可根据通信标准来提供作为第一RPC集合的多个正交序列。例如，基于IEEE 802.16m标准，通过提供方程式(1)中所示的参数的预定数值，基站可以提供作为第一RPC集合的多个Zadoff-Chu序列。这些预定数值包括用于根参数的多个预定数值以及用于循环移位参数的预定数值Noriginal。此外，如方程式(1)所示，在应用循环移位的时候，第一RPC集合中的每一RPC可以包括多个子码。

在一实施例中，基站可根据第一RPC集合来提供第二RPC集合。举例而言，基站可以将用于第一RPC集合的根参数的预定数值分为第一族群以及第二族群。接着基站可以提供第二RPC集合的第一子集及其第二子集。其中，第二RPC集合的第一子集可根据根参数的预定数值的第一族群及用于循环参数的预定数值N_new(小于数值N_original)来制定。而第二RPC集合的第二子集可根据根参数的预定数值的第二族群及用于循环参数的数值N_original来制定。此外，如方程式(1)所示，当应用循环移位时，第二RPC集合中的每一RPC可以包括多个子码。

因为预定数值N_new小于预定数值N_original，所以第二RPC集合所包含的RPC多于第一RPC集合。因此，相比于使用第一RPC集合，当使用第二RPC集合时，发生碰撞事件的频率较低。

在一实施例中，基于目前在通信系统中的用户终端的总的数量以及预定的阈值N_sth，基站可以分割用于第一RPC集合的根参数的预定数值。阈值N_sth表示基于历史统计(historical statistics)来预定的用户终端的数量，此数量已经被已估测的信号RTD小于预定的RTD数值的基站所侦测。

在一实施例中，基站可以提供一个或者多个附加的RPC集合，其类似于上述有关第二RPC集合。基此，可以进一步地改善系统效率。

图7A～图7C是根据一实施例所绘示的在无线通信系统例如系统300(图3)中执行RPCD方法的流程图700，适用于一测距过程期间。请参照图3和图7A，对于基站来说，基站302可以广播第一RPC集合与第二RPC集合，以及可以开始使用第一RPC集合以执行在区域306中的所有用户终端的测距。因此，基站302分别接收多个测距前置信号以及侦测从用户终端传送的多个RPC，已侦测的RPC来自于第一RPC集合(702)。根据已侦测的RPC，基站302可以粗略地估测用于每一用户终端的信号RTD，以及判断已估测的信号RTD小于预定的RTD数值的用户终端的数量。基站302更进一步地判断已估测的信号RTD小于预定的RTD数值的用户终端的数量是否达到预定阈值N_sth(704)。如果基站302判断用户终端的数量达到预定阈值N_sth(704-是)，则通过广播切换信息以通知用户终端切换到第二RPC集合，接着基站302使用第二RPC集合来执行在区域306中的所有用户终端的测距(706)。否则，重复步骤702。

接下来，基站302分别侦测来自区域306中的用户终端所传送的多个RPC，已侦测的RPC来自于第二RPC集合(708)。基于已侦测的RPC，基站302还可以更精准地估测用于各个用户终端中的信号RTD。因此，基站302可以精准地估测基站302与区域306中的各个用户终端之间的时序偏移。

请参照图3和图7B，对于用户终端来说，例如，判断用户终端304是否具移动性(712)。若判断用户终端304具移动性(712-是)，则用户终端304从基站302所提供的第一RPC集合中随机地选择RPC，以产生测距前置信号，且传送此包括所选RPC的测距前置信号给基站302(714)。

用户终端304更进一步地判断是否从基站302接收切换信息(716)。若判断用户终端304没有从基站302接收切换信息(716-否)，则用户终端304更判断是否从基站302接收其信号RTD的估测(718)。若判断用户终端304从基站302接收了已估测的信号RTD(718-是)，则用户终端304接着判断其是否从基站302接收测距确认(acknowledgement)ACK，测距确认ACK用以指示在测距过程期间，基站302已经成功地估测待被决定的所有的通信参数(720)。若判断用户终端304接收了测距确认ACK(720-是)，则测距过程结束。否则，若用户终端304没有接收已估测的信号RTD(718-否)或者测距确认ACK(720-否)，则重复步骤714。

若判断用户终端304从基站302接收了切换信息(716-是)，则基于切换信息，用户终端304接着判断其是否被基站302分类为具有相对小的信号RTD的用户终端，即已估测的信号RTD小于预定的RTD数值的用户终端(722)。若判断用户终端304被分类为具有相对小的信号RTD的用户终端(722-是)，则用户终端304从基站302所提供的第二RPC集合的第一子集中随机地选择具有用于循环移位参数的预定数值N_new的RPC，以产生测距前置信号，且传送此包括所选RPC的测距前置信号给基站302(724)。接着判断用户终端304是否从基站302接收测距确认ACK(726)。若判断用户终端304接收了测距确认ACK(726-是)，则测距过程结束。否则(726-否)，重复步骤724。

若判断用户终端304没有被分类为具有相对小的信号RTD的用户终端(722-否)，则用户终端304从基站302所提供的第二RPC集合的第二子集中随机地选择具有用于循环移位参数的预定数值N_original的RPC，以产生测距前置信号，且传送此包括所选的RPC的测距前置信号给基站302(728)。接着判断用户终端304是否从基站302接收测距确认ACK(730)。若判断用户终端304接收了测距确认ACK(730-是)，则测距过程结束。否则(730-否)，重复步骤728。

在一实施例中，若判断用户终端304是不具移动性(712-否)，则请参照图3和图7C。判断用户终端304是否将在前面的测距试验(trial)期间从基站302所接收的已估测的信号RTD存储到其存储装置中(732)。

若判断用户终端304将在前次开机的测距程序中从基站302所接收的已估测的信号RTD存储到其存储装置中(732-是)，则用户终端304从基站302所提供的第二RPC集合的第一子集中随机地选择RPC，此时用户终端会搭配调整其传送时间领先或延迟存储装置中的RTD值，以产生测距前置信号，且传送此包括所选RPC的测距前置信号给基站302(734)。接着判断用户终端304是否从基站302接收测距确认ACK(736)。若判断用户终端304接收了测距确认ACK(736-是)，则测距过程结束。否则(736-否)，重复步骤734。

若判断用户终端304没有将在前面的测距试验期间从基站302所接收的已估测的信号RTD存储到其存储装置中(732-否)，则用户终端304从基站302所提供的第二RPC集合的第二子集中随机地选择RPC，以产生测距前置信号，且传送此包括所选RPC的测距前置信号给基站302(738)。接着判断用户终端304是否从基站302接收测距确认ACK(740)。若判断用户终端304接收了测距确认ACK(740-是)，则测距过程结束。否则(740-否)，重复步骤738。

在上述所绘示的实施例中，假定基站302提供第一RPC集合以及第二RPC集合。然而，应当知晓的是，基站302可以提供如上所述的附加的RPC集合。

基于上述，在测距过程期间，由于多普勒效应也可能降低系统效率，因此，在一实施例中，可以使用测距前置码分区(ranging preamble code partition，RPCP)方法来改善系统效率。

基于RPCP方法，基站提供RPC集合以及将RPC集合分区为第一族群以及第二族群，第一族群用于有关多普勒效应的功率大于预定的阈值的用户终端，以及第二族群用于有关多普勒效应的功率不大于预定的阈值的用户终端。因此，第一族群被提供给以相对高的速度移动的用户终端，以及第二族群被提供给以相对低的速度移动的用户终端。

在一实施例中，基站可以基于通信标准来提供作为RPC集合的多个正交序列。举例而言，基于IEEE 802.16m标准，通过提供方程式(1)中所示的参数的预定数值，基站可以提供作为RPC集合的多个Zadoff-Chu序列。这些预定数值包括用于根参数的多个预定数值。

在一实施例中，基站将RPC集合的根参数的预定数值分区为第一族群以及第二族群。举例来说，基于高速的用户终端的数量对由历史统计所决定的通信系统中的用户终端的总数量的比率，基站可以将根参数的预定数值进行分区。

在一实施例中，基站还可以使用根参数的预定数值的第一族群来提供RPC的第一族群，在此RPC的第一族群上应用限制的(restricted)循环移位。当限制的循环移位被应用在RPC上的时候，则不可以使用某些RPC的子码，例如RPC的子码0-3中的子码0和子码2。举例来说，通过屏蔽(mask)RPC的一个或者多个循环移位位置，基站可以对RPC应用限制的循环移位。基站也使用根参数的预定数值的第二族群来提供RPC的第二族群，在此RPC的第二族群上应用非限制的(non-restricted)循环移位。当非限制的循环移位被应用在RPC上的时候，则可以使用所有的RPC的子码，例如RPC的子码0-3。

图8是根据一实施例所绘示的在无线通信系统例如系统300(图3)中执行RPCP方法的流程图800，适用于一测距过程期间。请参照图3和图8，对于基站来说，基站302广播包括RPC集合的信息以及预定的测距侦测阈值，此RPC集合还包括RPC集合的第一族群以及RPC集合的第二族群，在此RPC的第一族群上应用限制的循环移位，在此RPC的第二族群上应用非限制的循环移位。

对于用户终端来说，通过来自于基站302的下行链路传送来估测多普勒移位，用户终端304估测有关多普勒效应的信号功率(802)。用户终端304也接收预定的测距侦测阈值(804)。用户终端304接着判断有关多普勒效应的功率是否大于测距侦测阈值(806)。

若用户终端304判断有关多普勒效应的信号功率大于测距侦测阈值(806-是)，这意味着用户终端304正在以相对高的速度移动，则用户终端304从RPC的第一族群中随机地选择RPC，以产生测距前置信号，且传送此包括所选RPC的测距前置信号给基站302，在此RPC的第一族群上应用限制的循环移位(808)。接着用户终端304判断其是否从基站302接收测距确认ACK，测距确认ACK用以指示在测距过程期间，基站302已经成功地估测待被决定的所有的通信参数(810)。若用户终端304判断其接收了测距确认ACK(810-是)，则测距过程结束。否则(810-否)，重复步骤808。

若用户终端304判断有关多普勒效应的信号功率不大于测距侦测阈值(806-否)，这意味着用户终端304正在以相对低的速度移动，则用户终端304从RPC的第二族群中随机地选择RPC，以产生测距前置信号，且传送此包括所选RPC的测距前置信号给基站302，在此RPC的第二族群上应用非限制的循环移位(812)。用户终端304更进一步地判断其是否从基站302接收测距确认ACK(814)。如果用户终端304判断其接收了测距确认ACK(814-是)，则测距过程结束。否则(814-否)，重复步骤812。

在一实施例中，当系统中的基站被配置为使用波束形成(beamforming)技术以侦测在第一时间/频率资源上被传送的测距前置码以及被配置为使用非波束形成(non-beamforming)技术以侦测在第二时间/频率资源上被传送的测距前置码的时候，在测距过程期间，也可以使用空间分离方法(spatial separation method)来改善无线通信系统的效率。

图9A和图9B是根据一实施例所绘示的在无线通信系统例如系统300(图3)中执行空间分离方法的流程图900，适用于一测距过程期间。请参照图3和图9A，对于基站来说，通过使用波束形成技术或者非波束形成技术，经由下行链路传送，基站302可以提供RPC集合(902)。基站302接着检查其是否从第一资源或者第二资源上的测距前置信号接收。

在一实施例中，基站302接收第一资源上的测距前置信号(904)。为了从特定的方向来接收测距前置信号，基站302还在已接收的信号上执行后编码(postcode)(906)。从而，基站302可以侦测从特定的方向接收的包含在测距前置信号中的RPC(908)。

在一实施例中，基站302接收第二资源上的测距前置信号(910)。从而，基站302可以直接地侦测包含在已接收的测距前置信号中的RPC(912)。

请参照图3和图9B，对于用户终端来说，用户终端304基于下行链路传送中的前置、中置(midamble)、引导(pilot)信号来估测信道质量指示参数(channel quality indicator，CQI)(920)。举例而言，如果基站302使用用于下行链路传送的非波束形成技术，则用户终端304可以估测每个传送天线(per-transmit-antenna)的CQI。再举例而言，如果基站302使用用于下行链路传送的波束形成技术，则用户终端304可以估测每个传送串流(per-transmit-stream)的CQI。用户终端304更进一步地判断CQI中的任何一个是否显著大于其它的CQI(922)。

如果用户终端304判断CQI中的其中一个显著地大于其它的CQI(922-是)，则用户终端304从RPC集合中随机地选择RPC，以产生测距前置信号，且在第一资源上传送此包括所选RPC的测距前置信号给基站302(924)。用户终端304接着判断其是否从基站302接收测距确认ACK，测距确认ACK用以指示在测距过程期间，基站302已经成功地估测待被决定的所有的通信参数(926)。如果用户终端304判断其接收了测距确认ACK(926-是)，则测距过程结束。否则(926-否)，重复步骤924。

如果用户终端304判断没有任何一个CQI显著地大于其它的CQI(922-否)，则用户终端304从RPC集合中随机地选择RPC，以产生测距前置信号，且在第二资源上传送此包括所选RPC的测距前置信号给基站302(928)。用户终端304接着判断其是否从基站302接收测距确认ACK(930)。如果用户终端304判断其接收了测距确认ACK(930-是)，则测距过程结束。否则(930-否)，重复步骤928。

图10是根据一实施例的一种基站1000的方块图。例如基站1000可以是基站302(图3)。请参照图10，基站1000可以包括如下元件中的一个或者多个：处理器1002被设置用来执行计算机程序指令以执行各种程序以及方法、随机存取存储器(random access memory，RAM)1004以及只读存储器(read only memory，ROM)1006，被设置用以存取和存储信息以及计算机程序指令、存储器1008用以存储数据以及信息、数据库(database)1010用以存储表格、列表或者其它数据结构、I/O装置1012、接口1014或天线1016等等。上述每一组件为本领域具有一般知识者皆知，在此不予赘述。

图11是根据一实施例所绘示的一种用户终端1100的方块图。例如用户终端1100可以是用户终端304(图3)。请参照图11，用户终端1100可以包括如下组件中的一个或者多个：处理器1002被设置用来执行计算机程序指令以执行各种程序以及方法、随机存取存储器(random access memory，RAM)1104以及只读存储器(read only memory，ROM)1106被设置用以存取和存储信息以及计算机程序指令、存储器1108用以存储数据以及信息、数据库(database)1110用以存储表格、列表或者其它数据结构、I/O装置1112、接口1114或天线1116等等。上述每一组件为本领域普通技术人员所公知，在此不予赘述。

通过阅读本说明书及实践本文所公开的实施例，本发明的其它实施例对于熟悉此项技术者将显而易见。本发明的范围旨在涵盖遵循本发明的一般原理而对本发明做出的任何改动、使用或修改，这些改动、使用或修改可包含属于此项技术中习知或惯常作法的与本发明不同之处。本说明书及各实例旨在仅被视为示例性的，本发明的真正范围及精神应由权利要求表示。

应当知晓的是，本发明并非限定于上述的或者所附附图中绘示的确切的结构，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作少量的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视前附的权利要求所界定者为准。

Claims (30)

1.一种产生一前置信号的方法，其特征在于，适用于一通信系统中的一用户终端，其方法包括：

产生作为一第一序列的一正交序列；

对该正交序列的一反相版本执行循环移位以产生一第二序列；以及

结合该第一序列与该第二序列以产生该前置信号。

2.根据权利要求1所述的产生一前置信号的方法，其特征在于，产生该正交序列包括：

产生作为该正交序列的一Zadoff-Chu序列。

3.根据权利要求1所述的产生一前置信号的方法，其特征在于，结合该第一序列与该第二序列以产生该前置信号包括：

结合该第一序列与该第二序列以产生一结合序列；以及

对该结合序列执行一快速傅立叶反变换或一离散傅立叶反变换以产生该前置信号。

4.根据权利要求1所述的产生一前置信号的方法，其特征在于，结合该第一序列与该第二序列以产生该前置信号包括：

对该第一序列执行一快速傅立叶反变换或一离散傅立叶反变换以产生一第一信号；

对该第二序列执行该快速傅立叶反变换或该离散傅立叶反变换以产生一第二信号；以及

结合该第一信号与该第二信号以产生该前置信号。

5.一种产生一前置信号的方法，其特征在于，适用于一通信系统中的一用户终端，其方法包括：

产生作为一第一序列的一正交序列与作为一第二序列的该正交序列的一反相版本；

执行该第一序列与该第二序列的交叉序连以产生一结合序列；以及

对该结合序列执行一快速傅立叶反变换或一离散傅立叶反变换以产生该前置信号。

6.一种用户终端，其特征在于，适用于一通信系统中产生一前置信号，该用户终端包括：

一处理器，该处理器被设置用以执行下列步骤：

产生作为一第一序列的一正交序列；

对该正交序列的一反相版本执行循环移位以产生一第二序列；以及

结合该第一序列与该第二序列以产生所述前置信号。

7.根据权利要求6所述的用户终端，其特征在于，该处理器还被设置用以根据第三代合作伙伴计划标准或长期演化标准来操作。

8.根据权利要求6所述的用户终端，其特征在于，其中该处理器还被设置用以根据一通信标准来操作。

9.一种提供测距前置码集合的方法，其特征在于，适用于一通信系统中的一基站，其中一测距前置码提供给多个用户终端的每一个，其方法包括：

提供该测距前置码集合在一第一子集及一第二子集中，该第一子集用于这些用户终端中具有一估测信号往返延迟小于一预定往返延迟值的用户终端，以及该第二子集用于这些用户终端中具有一估测信号往返延迟不小于该预定往返延迟值的用户终端。

10.根据权利要求9所述的提供测距前置码集合的方法，其特征在于，该测距前置码集合是一测距前置码第二集合，其方法包括：

提供测距前置码的一第一集合；

基于测距前置码的该第一集合来执行这些用户终端的测距，以估测多个信号往返延迟，该些信号往返延迟是该基站与这些用户终端之间的信号往返延迟；

判断小于该预定往返延迟值的已估测的这些用户终端之信号往返延迟的总数量是否达到一预定阈值；以及

若判断该数量达到该预定阈值，则基于该测距前置码第二集合来执行测距。

11.根据权利要求10所述的提供测距前置码集合的方法，其特征在于，还包括：

广播一切换信息以通知这些用户终端从测距前置码的该第一集合切换到该测距前置码第二集合。

12.根据权利要求9所述的提供测距前置码集合的方法，其特征在于，提供该测距前置码集合于一第一子集及一第二子集中包括：

提供作为该测距前置码集合的多个正交序列，各这些正交序列至少由一循环移位参数来决定，这些正交序列其中一部份具有用于该循环移位参数的一第一数值，且这些正交序列中的剩余的另一部份具有一第二数值，该第二数值小于用于该循环移位参数的该第一数值，

其中该测距前置码集合的该第一子集包括具有用于该循环移位参数的该第二数值的多个正交根序列；以及

该测距前置码集合的该第二子集具有用于该循环移位参数的该第一数值的这些正交根序列。

13.一种提供测距前置码集合的一基站，其特征在于，适用于一通信系统，其中一测距前置码提供给多个用户终端的每一个，该基站包括：

一处理器，该处理器被设置用以提供该测距前置码集合于一第一子集及一第二子集中，该第一子集用于这些用户终端中具有估测信号往返延迟小于一预定往返延迟值的用户终端，以及该第二子集用于这些用户终端中具有估测信号往返延迟不小于该预定往返延迟值的用户终端。

14.根据权利要求13所述的提供测距前置码集合的一基站，其特征在于，该处理器还被设置用以根据第三代合作伙伴计划标准或长期演化标准来操作。

15.根据权利要求13所述的提供测距前置码集合的一基站，其特征在于，该处理器还被设置用以根据一通信标准来操作。

16.一种提供测距前置码集合的方法，适用于一通信系统中的一基站，其中一测距前置码提供给多个用户终端的每一个，其方法包括：

提供该测距前置码集合于一第一族群及一第二族群中，该第一族群用于这些用户终端中具有多普勒效应相关功率大于一预定阈值的用户终端，以及该第二族群用于这些用户终端中具有多普勒效应相关功率不大于该预定阈值的用户终端。

17.根据权利要求16所述的提供测距前置码集合的方法，其特征在于，提供该测距前置码集合于一第一族群及一第二族群中包括：

提供作为该第一族群的一第一多个正交序列，在该第一多个正交序列上应用限制的循环移位；以及

提供作为该第二族群的一第二多个正交序列，在该第二多个正交序列上应用非限制的循环移位。

18.根据权利要求16所述的提供测距前置码集合的方法，其特征在于，其方法还包括：

广播该预定阈值给所述多个用户终端。

19.一种提供测距前置码集合的一基站，其特征在于，适用于一通信系统，其中一测距前置码提供给多个用户终端的每一个，该基站包括：

一处理器，该处理器被设置用以提供该测距前置码集合于一第一族群及一第二族群中，该第一族群用于这些用户终端中具有多普勒效应相关功率大于一预定阈值的用户终端，以及该第二族群用于这些用户终端中具有多普勒效应相关功率不大于该预定阈值的用户终端。

20.根据权利要求19所述的提供测距前置码集合的一基站，其特征在于，该处理器还被设置用以根据第三代合作伙伴计划标准或长期演化标准来操作。

21.根据权利要求19所述的提供测距前置码集合的一基站，其特征在于，该处理器还被设置用以根据一通信标准来操作。

22.一种产生一测距前置信号的方法，适用于一通信系统中的一用户终端，该测距前置信号用以传送至一基站，其方法包括：

估测有关多普勒效应的一功率；

从该基站接收一预定阈值及接收包括一第一族群与一第二族群的一测距前置码集合；

判断已估测的该功率是否大于该预定阈值；

若判断已估测的该功率大于该预定阈值，则从该第一族群中选择一测距前置码以产生该测距前置信号；以及

若判断已估测的该功率不大于该预定阈值，则从该第二族群中选择一测距前置码以产生该测距前置信号。

23.根据权利要求22所述的产生一测距前置信号的方法，其特征在于，估测有关多普勒效应的一功率包括：

根据从该基站的下行链路传送来估测一多普勒移位。

24.一种用户终端，其特征在于，适用于一通信系统中产生一测距前置信号以传送至一基站，该用户终端包括：

一处理器，该处理器被设置用以执行下列步骤：

估测有关多普勒效应的一功率；

从该基站接收一预定阈值及一第一族群与一第二族群的根序列分配参数；

判断已估测的该功率是否大于该预定阈值；

若判断已估测的该功率大于该预定阈值，则从该第一族群中选择一测距前置码以产生该测距前置信号；以及

若判断已估测的该功率不大于该预定阈值，则从该第二族群中选择一测距前置码以产生该测距前置信号。

25.根据权利要求24所述的用户终端，其特征在于，该处理器还被设置用以根据第三代合作伙伴计划标准或长期演化标准来操作。

26.根据权利要求24项所述的用户终端，其特征在于，该处理器还被设置用以根据一通信标准来操作。

27.一种传送一测距前置码至一基站的方法，其特征在于，适用于一用户终端，其中该基站被设置以使用波束形成技术来侦测在一第一资源上被传送的测距前置码，以及被设置以使用非波束形成技术来侦测在一第二资源上被传送的测距前置码，其方法包括：

估测多个信道质量指示参数；

判断前述多个信道质量指示参数中的第一个是否显著地大于前述多个信道质量指示参数中的其它信道质量指示参数；

从一测距前置码集合中随机地选择一测距前置码；

若判断多个信道质量指示参数中的该第一个显著地大于前述多个信道质量指示参数中的其它信道质量指示参数，则在该第一资源上传送已选择的该测距前置码；以及

若判断多个信道质量指示参数中的该第一个没有显著地大于前述多个信道质量指示参数中的其它信道质量指示参数，则在该第二资源上传送已选择的该测距前置码。

28.一种用户终端，其特征在于，用以传送一测距前置码至一基站，其中该基站被设置以使用波束成形技术来侦测在一第一资源上被传送的测距前置码，以及被设置以使用非波束形成技术来侦测在一第二资源上被传送的测距前置码，该用户终端包括：

一处理器，该处理器被设置用以执行下列步骤：

估测多个信道质量指示参数；

判断前述多个信道质量指示参数中的第一个是否显著地大于前述多个信道质量指示参数中的其它信道质量指示参数；

从一测距前置码集合中随机地选择一测距前置码；

若判断多个信道质量指示参数中的该第一个显著地大于前述多个信道质量指示参数中的其它信道质量指示参数，则在该第一资源上传送已选择的该测距前置码；以及

若判断多个信道质量指示参数中的该第一个没有显著地大于前述多个信道质量指示参数中的其它信道质量指示参数，则在该第二资源上传送已选择的该测距前置码。

29.根据权利要求28所述的用户终端，其特征在于，该处理器还被设置用以根据第三代合作伙伴计划标准或长期演化标准来操作。

30.根据权利要求28所述的用户终端，其特征在于，该处理器还被设置用以根据一通信标准来操作。

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