CN102457469A - 用于在lte ue接收机中进行异步rsrp测量的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了用于在LTE UE接收机中进行异步RSRP测量的方法和设备。在3GPP LTE中，用户设备必须能够向服务小区的基站报告基准信号接收功率(RSRP)测量。提供了一种用于在LTE用户设备接收机中进行异步RSRP测量的低复杂度方法，该方法包括：对接收的信号进行频率移位，使得上半带或者下半带变得以DC频率为中心；将接收的信号抽取为n·2m个样本的宽度，n是在接收的信号中间隔的基准符号；将样本分为n个样本矢量，每一个样本矢量具有2m的长度，叠加所述的n个样本矢量；并且对叠加的信号执行FFT运算。

Description

用于在LTE UE接收机中进行异步RSRP测量的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于在LTE UE接收机中进行异步RSRP测量的方法和设备。
背景技术
图1示出根据欧洲电信标准协会(ETSI)3GPP(第三代合作伙伴计划)长期演进(LTE)标准必须由电信用户设备(UE)的物理层执行的任务。
当用户设备(UE)进入LTE网络时，其必须执行小区搜索以检测潜在的基站的小区标识符(ID)，在LTE术语中该基站被称为增强型节点B(eNB)。并且，UE必须执行对每个检测的小区的测量以报告基准信号接收功率(PSRP)和相关的基准信号接收质量(RSRQ)。一旦UE与eNB建立了连接，则可以进行数据接收，并且从UE发送到服务eNB的反馈信息有助于最佳地使用对于该eNB可用的带宽并且满足服务质量(QoS)需求。反馈信息和上行链路有效负载数据经由“数据传输”块发送。
如图1所示，典型的LTE UE实现方式必须包括用于如下的计算资源：
小区搜索(10)：PSS(主同步信号)和SSS(辅助同步信号)检测以确定小区ID；
测量(12)：RSRP(基准信号接收功率)、RSRQ(基准信号接收质量)；
数据接收(14)：PCFICH(物理控制格式指示符信道)、PHICH(物理混合ARQ信道)、PDCCH(物理下行链路控制信道)、PDSCH(物 理下行链路共享信道)、PMCH(物理下行链路多播信道)；
反馈信息计算(16)：CQI(信道质量指示符)、PMI(预编码矩阵索引)、RI(秩指示符)；
数据传输(18)：PRACH(物理随机接入信道)、PUCCH(物理上行链路控制信道)、PUSCH(物理上行链路共享信道)。
根据ETSI TS 136 214 V8.7.0，章节5.1.1，“基准信号接收功率(RSRP)定义为承载在考虑的测量频率带宽内的小区专用基准信号的资源元素的功率贡献(以瓦特为单位)上的线性平均。为了进行RSRP确定，应该使用根据ETSI TS 136 211 V8.9.0，章节6.10.1的小区专用基准信号R0。如果UE能够可靠地检测R1可用，则除了R0之外其还可以使用R1来确定RSRP”。ETSI TS 136 211，章节6.10.1定义小区专用基准符号，如图2所示。eNB可以使用1、2或4个发射(Tx)天线，每一个发送小区专用基准符号的特定图案。R0和R1代表在分别用于第一和第二Tx天线的资源块中的基准符号的映射，诸如为使用两个Tx天线的eNB由引用的标准所定义的。
时间频率平面中的每一列对应于一个OFDM符号的子载波。对于正常循环前缀持续时间为14个OFDM符号的情况，两个矩形方案的每一个对应于频率方向上的一个资源块，即12个子载波，并且对应于时间方向上的一个子帧，即2个时隙，1毫秒。阴影方块代表承载小区专用基准符号的OFDM子载波，并且空白方块对应于承载其他种类的符号(大部分情况下为数据符号)的OFDM子载波。图2所示的图案在频率方向上重复以覆盖实际的传输带宽。对于在20MHz带宽运行的系统，在频率方向上OFDM子载波的总数量可以多达1200。这对应于对于每个Tx天线，频率方向上200个基准符号。注意到，这一点很重要，即在一个OFDM符号中，对于低于和高于DC的子载波，这些基准符号在频率方向上分别等距离地间隔。
因为在LTE下行链路信号中DC载波被空置(见ETSI TS 136 211  V8.9.0，章节6.12)，这些未使用的、插入的DC载波迫使否则等距的基准符号网格中的不连续。相对于与eNB相关联的小区标识符(ID)，图2所示的图案在频率方向上被移位。另外，取决于小区ID，采用不同的基准符号调制相位序列。
在LTE网络中频率重用因子是1，即所有的eNB在相同的中心频率工作。LTE标准没有预见eNB之间准确的时间同步。因此，UE将从多个基站接收叠加的信号，各个帧结构在时间上相互移位并且如图2所示的各个基准符号图案在频率方向上移位到各个位置。
当UE请求时，eNB可以允许所谓测量间隙的时间图案，该测量间隙是UE将不必接收任何数据的间隔，该测量间隙是留给UE用于如RSRP测量的目的。配置选择是每40ms 6ms的间隙，或者每80ms 6ms的间隙。在间隙持续时间期间，UE实现方式可以利用通常保留用于数据接收的资源来用于其它目的，诸如RSRP测量。但是，在某些情况下，eNB可能拒绝提供测量间隙。在UE实现方式中，这意味着RSRP测量不得不与正常数据接收并行地执行。这意味着来自数据接收路径的资源将不是自由可用的，并且将需要额外的资源用于RSRP。
同频(intra-frequency)测量需求定义在ETSI TS 136 133 V8.10.0，章节8.1.2.2。特别地，“当没有激活的测量间隙时，UE应当能够为8个识别的同频小区执行RSRP和RSRQ测量，并且UE物理层应当能够以200ms的测量周期向更高层报告测量”。通常将在不同的同步时间接收到这8个同频小区。为了避免符号间干扰(ISI)，每个同步时间对应于特定样本提取和FFT。因此，当目标是每子帧报告一个RSRP测量(即8个子帧的周期上8个小区)时，除了用于该子帧的数据接收所需的14次FFT运算之外，为了从4个OFDM符号中提取基准符号，对于每个子帧需要4次额外的FFT运算。
图3示出对于一个接收天线以直接的方式实现RSRP测量功能的 框图。基本上，框20至28计算跨越频带的一组信道估计，并且在框30中该结果被平方并且求和，以便获得单个RSRP值。
当使用图3所示的用于RSRP计算的直接实现方式时，在FFT之后仅有三分之一的OFDM子载波，即那些实际承载基准符号的OFDM子载波，被实际使用，这是相当低效的。
由于LTE的要求，在没有测量间隙的连续操作条件下，UE实现方式将不得不利用专用于数据接收的资源(通常与反馈信息计算一起)，以及专用于测量的资源。
在所描述的RSRP测量中存在的问题是，与来自服务小区eNB的信号到达相比，从其他小区的eNB接收的信号以各种不同的时间同步到达UE。在用户设备接收的信号是从周围所有eNB接收的信号的叠加。为了对多个小区执行测量，UE必须多次处理接收的信号，这需要用于缓存目的存储器以及额外的处理资源。从多达8个相邻eNB产生的RSRP测量结果必须与数据接收同时报告。为了节省能源，RSRP测量所需的复杂度必须保持较低。
因此，本发明的目的是提供一种用于在LTE UE接收机中进行RSRP测量的低复杂度的方法。
发明内容
根据本发明，提供了一种如权利要求1所述的用于在长期演进用户设备中测量基准信号接收功率的方法。
本发明的方法包括以下步骤：从接收的信号中提取时间样本，所述信号包括具有n个子载波的预定义间隔的基准符号；对提取的样本执行快速傅里叶变换(FFT)运算，以变换到频域；以及从频域样本中提取基准符号，以确定接收的信号的基准信号接收功率，其中本发明 的方法特征在于，对接收的信号进行频率移位，使得上半带或下半带变得以DC频率为中心；将接收的信号抽取到n倍于2的幂个样本的宽度，其中n对应于接收的信号中的基准符号间隔；从抽取的信号中提取时间样本，并且对提取的时间样本频率移位第一分立数量的载波，使得基准符号之一落入DC频率；通过将提取的时间样本分为n个样本矢量来组合提取的时间样本，每个样本矢量的长度等于随后应用的FFT函数，并且叠加这n个样本矢量以获得长度等于随后应用的FFT的单个样本矢量；并且对叠加的信号执行FFT运算以从一个基站发送的信号中获得连续集的基准符号载波，所述基准符号载波用于确定该基站发送的信号的基准信号接收功率。
根据本发明的方法采用LTE中的在频率方向上等间隔的小区专用基准符号图案结构，从而减小测量基准信号接收功率时的FFT持续时间，并且因此提供了与采用全尺寸FFT的RSRP测量解决方案相比显著降低的处理复杂度。
附图说明
根据特定实施例的以下详细描述，本发明的额外的特征和优点将是显而易见的，仅通过示例并且参考附图给出本发明的特定实施例。在附图中：
图1示出LTE用户设备接收机的物理层执行的任务；
图2示出时间频率平面中的基准符号的映射；
图3示出用于一个接收天线的普通RSRP测量功能的流程图；
图4示出根据本发明的RSRP测量的信号处理；
图5示出图4的信号处理链的第一部分的一个实施例；以及
图6示出图4的信号处理链的另一部分的一个实施例的细节。
具体实施方式
图3是用于一个接收天线的普通RSRP测量功能的流程图。在20处，从包括例如保护间隔的移除的接收的信号提取时间样本。在22， 执行FFT，以从时域变换到频域。分别在24和26处从频域信号提取和解调基准符号，并且将2维滤波器功能应用到解调的基准符号。简而言之，通过框20-28在频段上计算信道估计集，并且在30，对结果进行平方并且求和，以便于获得单RSRP值。
当考虑20MHz带宽情况(参见ETSI TS 136 101 V8.10.0，章节5.6)时，接收机将通常在框20对于每个OFDM符号提取2048个时间样本，并且将在22处使用具有2048的长度的FFT。如上所述，基准符号在频率方向上等距地隔开，并且取决于来自一个或两个Tx天线的基准信号是否存在于OFDM符号中而具有3或者6的间隔。因此，只有最多三分之一的OFDM子载波将实际在步骤24处被提取并且用于进一步的处理，即实际上携带基准符号的那些子载波。
本发明的方法的目标在于有效地解调OFDM符号中的等距间隔的基准符号，并且采用小区专用基准符号图案的结构以减少仅用于解调基准符号的FFT的大小，而不使用完整大小的FFT和基准符号提取。
将参考图4至图6在下面对此进行详细解释，其中图4是根据本发明的RSRP测量的直到FFT步骤的信号处理的流程图；图5示出了图4的前两个步骤；并且图6示出了图4的组合步骤。
在LTE中不使用DC(即中心频率载波)的事实给上述基准符号的等距间隔施加了单独的不规则性。
为了解决这一问题，一次仅处理频带的一半，即DC载波的下一半或者上一半。因此，在40处，对接收的信号进行频率移位，使得上一半或者下一半频带变为以DC频率为中心。
优选地，移位方向以统一的周期交替，即频带的上一半或者下一半交替地用于多个OFDM符号的RSRP测量。能够对于每个OFDM符号 切换移位方向。在另一实施例中，能够在每个子帧之后切换移位方向。在目前的优选实施例中，在每个时隙，即半子帧之后切换移位方向。
在接下来的步骤中，在42处，接收到的信号被抽取到2的幂的n倍(n·2m)个样本的宽度。这里，n对应于接收的信号中的基准符号间隔。在图2中示出的基准符号图案R0和R1中，基准符号间隔n为6，例如对于使用两个Tx天线的eNB由LTE标准进行定义。还将理解的是，图5和图6仅仅示出了本发明的一个优选示例性实施例以帮助全面地理解本发明的原理。特别地，图5和图6示出了20MHz带宽情况的优选实施例，其中来自一个Tx天线的载波具有以6个子载波为间隔的200个基准符号。
在图5中，在(a)处，以DC频率为中心的接收的信号由移频单元40进行移位，从而在步骤(b)处，正半频带大致以DC为中心。然后，移位后的信号被抽取3/4或者3/4除以2的整数幂。
在如图5中所示的20MHz情况的示出的目前优选实施例中，抽取包括在步骤(c)处通过重采样器51首先抽取3/4，以及在步骤(d)处在抽取滤波器52中接下来抽取1/2，这给出了3/8的总体抽取。注意的是，奈奎斯特频率相应地减少到原始采样频率的3/16，如图5中所示。
在步骤42的抽取之后，将需要2048*3/8＝768的长度的FFT以提取上一半带宽或者下一半带宽(DC载波以上或以下)的所有15kHz宽子载波。
然而，本发明的方法现在采用了具有基准符号的等距间隔n的小区专用基准符号图案的结构。图6示出了图4的样本提取44和分段组合46的步骤的处理细节。特别地，为了仅每n个子载波进行提取，抽取的信号被划分为n个样本矢量，每个样本矢量具有等于接下来应用的FFT函数的长度。在示出的示例中，为了仅每个6个子载波进行提 取，768个时域样本的抽取信号被分为每个为128个样本的6个分段。然后，这些6个分段被叠加以获得长度为2m的单个样本矢量，即等于接下来被应用的FFT的长度的单个样本矢量。即，在示出的实施例中，一个FFT持续时间由128个时间样本构成。
本领域技术人员将会清楚的是，一个基准符号子载波必须被移位到DC载波，以便于提取基准符号而不是数据符号，如在图6的方案中的右手侧所示出的。因此，步骤44包括将时间样本频率移位分立数目的子载波，从而基准符号中的一个落入DC频率。
现在，对叠加的信号执行FFT运算步骤48，并且获得基准符号载波的连续集以用于确定来自发送该信号的基站的信号的基准信号接收功率。
如在介绍部分中所提及的，与从服务小区eNB到达的信号相比，从其它小区的eNB接收的信号以各种不同的时间同步到达UE处。在用户设备接收的信号是从周围的所有eNB接收的信号的叠加。即，为了对多个小区执行测量，UE必须多次处理接收的信号。
为此，在本发明的优选实施例中，在步骤44之后，存储接收到的信号的抽取版本，以便于对于不同相邻小区的不同时间同步被多次处理。
此外，长度为128的FFT通常用于小区搜索和检测，即在图1的框10和14中。利用根据本发明的RSRP测量功能的优选实施例的长度为128的FFT，本发明的方法提供了UE的物理层的特别有效的实施，因为可以使用共享的FFT资源来实施最多8个同频小区的小区搜索和测量。因此，能够通过重新使用已有的处理资源来实施本发明的方法。在集成电路(IC)中进行实施时，该重新使用转换为更小的管芯尺寸和因此更低的成本。

Claims (15)

1.一种用于在长期演进用户设备中测量基准信号接收功率的方法，包括步骤：
从接收的信号中提取时间样本，所述信号包括具有n个子载波的预定义间隔的基准符号；
对所提取的样本执行快速傅里叶变换(FFT)运算，以变换到频域；
从频域样本中提取所述基准符号，以确定所述接收的信号的基准信号接收功率；
其特征在于，对于每个OFDM符号，所述样本提取步骤包括：
对所述接收的信号进行频率移位(40)，使得上半带或下半带变得以DC频率为中心；
将所述接收的信号抽取(42)到每个OFDM符号的FFT持续时间的、即每个OFDM子载波间隔的倒数的n 2m个样本的宽度，其中n对应于所述接收的信号中的多个OFDM子载波中的基准符号间隔；
从所抽取的信号中提取(44)时间样本，并且所述提取的时间样本频率移位第一分立数量的载波，使得所述基准符号之一落入所述DC频率；
通过将所提取的时间样本分为n个样本矢量来组合(46)所述提取的时间样本，所述样本矢量的每一个长度等于随后应用的FFT函数，并且叠加所述n个样本矢量以获得长度等于随后应用的FFT函数的单个样本矢量；并且
其中对于所叠加的信号执行所述FFT运算步骤(48)，以便从由一个基站发送的信号中获得连续集的基准符号载波，所述基准符号载波用于确定由所述基站发送的信号的所述基准信号接收功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述抽取步骤(42)包括3/8抽取。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述3/8抽取被分成3/4抽取和随后的1/2抽取。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述3/8抽取被分成1/2抽取和随后的3/4抽取。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述抽取步骤包括3/4抽取。
6.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中所述方法在所述抽取步骤(42)之后进一步包括存储所抽取的信号；并且
从所述抽取的信号中提取(44)时间样本，并且对所述提取的时间样本频率移位第二分立数量的载波，使得所述基准符号的另一个落入所述DC频率，以便对于从第二基站发送的信号中提取基准符号的不同的时间点，关于相同的抽取的信号数据计算RSRP值。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中所述FFT步骤包括执行具有2的幂的长度FFT。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述FFT具有128的长度。
9.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中在将半带频率移位到DC频率的步骤中，所述移位方向是以统一的周期交替的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述交替周期是一个OFDM符号。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述交替周期是一个子帧。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述交替周期是一个时隙。
13.一种用于在长期演进用户设备接收机中进行基准信号接收功率测量的设备，包括：
用于从接收的信号中提取时间样本的装置，所述信号包括具有n个子载波的预定义间隔的基准符号；
用于对所提取的时间样本执行FFT运算以变换到频域的装置；
用于从频域样本中提取所述基准符号以确定所述接收的信号的基准信号接收功率的装置；
其特征在于，所述提取装置包括：
频率移位装置，对所述接收的信号进行频率移位，使得上半带或下半带变得以DC频率为中心；
抽取滤波器装置，将所述接收的信号抽取到每个OFDM符号的FFT持续时间的、即每个OFDM子载波间隔的倒数的n 2m个样本的宽度，其中n对应于所述接收的信号中的多个OFDM子载波中的基准符号间隔；
从所抽取的信号中提取时间样本并且对所述提取的时间样本频率移位第一分立数量的载波使得所述基准符号之一落入所述DC频率的装置；
用于通过将所述提取的时间样本分为n个每个长度为2m的样本矢量来组合所述提取的时间样本，并且叠加所述n个样本矢量以获得长度为2m的单个样本矢量的装置；并且
适于2m个时间样本的FFT持续时间的FFT装置。
14.根据权利要求13所述的设备，进一步包括在所述抽取滤波器装置下游的存储装置，所述存储装置用于缓存所述抽取的接收信号。
15.一种长期演进用户设备接收机，包括：至少小区搜索装置(10)、基准测量装置(12)、数据接收装置(14)、反馈信息计算装置(16)和数据传输装置(18)；其中所述测量装置包括根据权利要求13所述的用于进行基准信号接收功率测量的设备，并且其中所述小区搜索装置和所述用于进行基准信号接收功率测量的设备共享快速傅里叶变换单元。
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