CN102769477A

CN102769477A - 实现小区搜索和下行同步的方法和系统

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Publication number: CN102769477A
Application number: CN2011101171013A
Authority: CN
Inventors: 张际; 冯绍鹏; 于小红
Original assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Current assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2031-05-06
Also published as: CN102769477B

Abstract

本发明提出一种实现小区搜索和下行同步的方法和系统，其中方法包括：将通信系统的频谱的子带划分为多个簇，将每个簇中心位置的子带设置为小区搜索子带，其余子带设置为普通子带；将同步信号分为多个子段；按照较小的周期将所述子段和物理广播信道(PBCH)信号添加到小区搜索子带，并按照较大的周期将所述子段添加到普通子带；在所述通信系统的频谱的普通子带上添加其他下行数据并发送子带信息。本发明能够在保证实现小区搜索和下行同步的同时，能够节约频谱资源。

Description

实现小区搜索和下行同步的方法和系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种实现小区搜索和下行同步的方法和系统。

背景技术

在长期演进(LTE)系统中，通过小区搜索的过程，用户设备(UE)与服务小区实现下行信号时间和频率的同步，并且确定小区的物理层ID。

物理层小区搜索的过程主要涉及两个同步信号，即主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)。小区搜索过程中包括了下行时间和频率的同步及小区物理ID的检测，完成这些操作后，UE就可以开始读取服务小区的物理广播信道(PBCH)中的系统信息，进行进一步的操作。这期间，在通过同步信号的检测与服务小区获得同步以后，UE可以利用下行导频信号(DL CRS)进行更精确的时间与频率同步以及同步的维持。如图1为现有的LTE系统小区搜索过程示意图。

在目前的电力网通信系统中，电力网频谱离散地分布在230M的频段内，其带宽为8.15MHz，共有40个25KHz的子带，最低频点的子带中心位于223.525MHz，最高频点的子带中心位于231.65MHz。如图2为现有的电力网通信系统频率资源分布示意图。

电力网通信系统采用多路正交频分复用系统进行网络覆盖；多路正交频分复用系统采用正交频分复用(OFDM)为基本技术，每一路为承载有效信息的一个子带，不同子带之间的频谱不连续。由于不同子带间子载波不连续，如果采用同步信号在频域按顺序映射的方法，其时域相关性能会受到影响，从而导致不能正常完成小区搜索。因此，为了满足电力网通信系统的需求，已有的方案采用单子带的同步信道结构，在每个子带上均发送主同步信号和辅同步信号，用于实现小区搜索和下行同步。

但是，由于带宽有限，每个子带的OFDM符号中能够放置的同步信号十分有限。例如，在电力网通信系统中，每个子带的每个OFDM符号只能放置长度为10的同步序列。而同步序列的减少将降低系统同步的性能，导致系统无法正常工作，为了解决这一问题，目前采用如下解决方案：

第一步，将产生的同步信号依次分为若干个子段，每个子段的长度不超过一个OFDM符号所能承载的有效子载波数目。第二步，将产生的每个子段分别映射到相应的OFDM符号上，具体映射方式为，将不同的子段映射到频域相同的一个子带上，在时域上按顺序排列。第三步，将每个OFDM符号的频域数据分别进行快速傅里叶逆变换(IFFT)运算，实现从频域到时域转换。第四步，为IFFT运算后生成的序列添加循环前缀(CP)，具体添加方式为，将该序列的尾部数据重复排列，放置到序列的头部。

上述方法由于同步信号需要占用子带的多个OFDM符号，导致大量占用用于发送控制信道及数据信道的资源，频谱效率低。可见，现有的实现小区搜索和下行同步的方法虽然有效解决了子带子载波不连续及子带有效子载波有限的问题，但是频谱资源浪费严重。

发明内容

本发明提供了一种实现小区搜索和下行同步的方法和系统，能够节约频谱资源。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现小区搜索和下行同步的方法，包括：

将通信系统的频谱的子带划分为多个簇，将每个簇中心位置的子带设置为小区搜索子带，其余子带设置为普通子带；

将同步信号分为多个子段；

按照较小的周期将所述子段和PBCH信号添加到小区搜索子带，并按照较大的周期将所述子段添加到普通子带；

在所述通信系统的频谱的普通子带上添加其他下行数据并发送子带信息。

一种实现小区搜索和下行同步的系统，包括基站和UE，其中，

基站将通信系统的频谱的子带划分为多个簇，将每个簇中心位置的子带设置为小区搜索子带，其余子带设置为普通子带；将同步信号分为多个子段；按照较小的周期将所述子段和PBCH信号添加到小区搜索子带，并按照较大的周期将所述子段添加到普通子带；在所述通信系统的频谱的普通子带上添加其他下行数据并发送子带信息。

可见，本发明提出的实现小区搜索和下行同步的方法和系统，通过将子带分为小区搜索子带和普通子带，并在小区搜索子带和普通子带上按照不同的密度发送同步信号子段，在保证实现小区搜索和下行同步的同时，能够节约频谱资源。

附图说明

图1为现有的LTE系统小区搜索过程示意图；

图2为现有的电力网通信系统频率资源分布示意图；

图3为本发明提出的方法流程图；

图4为本实施例中小区搜索时频位置资源示意图；

图5为本实施例中同步信号子段在无线帧中占用时频位置示意图；

图6为本实施例中基站侧的实现流程图；

图7为本实施例中UE侧完成小区搜索及子带切换的流程图。

具体实施方式

本发明提出一种实现小区搜索和下行同步的方法，如图3为本发明提出的方法流程图，包括：

步骤301：将通信系统的频谱的子带划分为多个簇，将每个簇中心位置的子带设置为小区搜索子带，其余子带设置为普通子带；

步骤302：将同步信号分为多个子段；

步骤303：按照较小的周期将所述子段和PBCH信号添加到小区搜索子带，并按照较大的周期将所述子段添加到普通子带；

步骤304：在所述通信系统的频谱的普通子带上添加其他下行数据并发送子带信息。

上述方法中，将同步信号分为多个子段并将子段添加到小区搜索子带或普通子带的方式可以为；

将同步信号依次分为多个子段，每个子段的长度不超过一个OFDM符号所能承载的有效子载波数目；

将每个子段映射到小区搜索子带或普通子带相应的OFDM符号上，将映射之后的OFDM符号的频域数据进行IFFT运算，为运算之后生成的时域数据添加CP。

对于小区搜索子带，上述较小的周期的长度可以为2个无线帧；这样，每2个无线帧中，将子段添加到一个无线帧相应的OFDM符号中，将PBCH信号添加到另一个无线帧相应的OFDM符号中。

对于普通子带，上述较大的周期的长度可以为40个无线帧；这样，每40个无线帧中，将子段添加到一个无线帧相应的OFDM符号中。

上述步骤304之后可以进一步包括：UE接收子带信息，采用小区搜索子带中的子段和PBCH信号实现小区搜索，并采用所述普通子带中的子段实现下行同步。

上述方法中所述的通信系统可以为电力网通信系统。

以下举具体的实施例详细介绍。

现有的电力网通信系统的频谱一般包括40个子带，本实施例将编号为1～40的40个子带划分为3个簇。其中，第一簇包括子带1～13，子带7为小区搜索子带，其余为普通子带；第二簇包括子带14～26，子带13为小区搜索子带，其余为普通子带；第三簇包括子带27～40，子带32为小区搜索子带，其余为普通子带。当然，这种划分方式只是一种举例，本发明也可以采用其他的划分方式，只要能够兼顾频谱利用率和安全性，并使每个小区搜索子带位于所在簇的中心位置即可。

如图4为本实施例中小区搜索时频位置资源示意图。

其中，3个小区搜索子带同步信号的发送周期较小，每隔一个无线帧发送一次同步信号的子段，用于小区搜索；另一个无线帧用于发送PBCH信号，同步信号的子段与PBCH信号交替发送。这3个小区搜索子带位于三个频谱簇的中心位置。另外37个普通子带发送周期较大，每40个无线帧发送一次同步信号的子段，用于下行同步。同步信号子段发送周期较小的3个小区搜索子带还需要承载广播信道信息，这种设计能有效提高频带利用率。

UE开启后，首先检索小区搜索子带信号，并选择三个簇中的一个小区搜索子带信号进行小区搜索；完成小区搜索后，转移到当前簇中的普通子带，发送上行数据，并通过检测普通子带的同步信号子段保持下行同步。

上述过程中，生成同步信号子段并添加到子带的方式可以为：将同步信号依次分为若干个子段，每个子段的长度不超过一个OFDM符号所承载的有效子载波数目。然后将产生的每个子段序列分别映射到相应的OFDM符号上，这些不同的子段映射到频域相同的一个子带上，在时域上按顺序排列。之后将每个OFDM符号的频域数据分别进行IFFT运算，实现频域到时域转换。最后添加CP，将同步信号尾部数据重复排列，放置到之前生成序列的头部。

如图5为本实施例中同步信号子段在无线帧中占用时频位置示意图，其中SSS的子段占用一个无线帧中的子帧0，PSS的子段占用一个无线帧中子帧1的一部分。

如图6为本实施例中基站侧的实现流程图。包括：

步骤601：将40个子带划分为3个簇，将每个簇的中心子带设置为小区搜索子带，小区搜索子带的子带序号分别为7、20和32，将其余子带设置为普通子带。

步骤602：对于小区搜索子带，生成同步信号(包括PSS和SSS)，将生成的同步信号划分为多个子段，并将各个子段添加在小区搜索子带无线帧相应的OFDM符号上，每2个无线帧添加一个子段；

步骤603：生成PBCH信号，在没有添加同步信号子段的无线帧相应的OFDM符号上添加PBCH信号。

在步骤602和603中，同步信号子段与PBCH信号在小区搜索子带的无线帧交替放置。

同时，针对普通子带，执行步骤604。

步骤604：对于普通子带，生成同步信号(包括PSS和SSS)，将生成的同步信号划分为多个子段，并将各个子段添加在普通子带无线帧相应的OFDM符号上，每40个无线帧添加一个子段。

步骤605：将小区搜索子带与普通子带合并并发送子带信息。

如图7为本实施例中UE侧完成小区搜索及子带切换的流程图。包括：

步骤701：UE接入小区搜索子带。

步骤702～706：UE接收小区搜索子带信号，进行小区搜索。

步骤707：UE判断小区搜索是否完成，如果完成，则执行步骤708；否则，返回执行步骤702。

步骤708：UE转移到普通子带。

步骤709～710：UE接收普通子带信号，进行下行同步。

步骤711：UE判断是否保持同步，如果是，则进行数据传输；否则，返回执行701。

本发明还提出一种实现小区搜索和下行同步的系统，包括基站和UE，其中，

上述系统中，基站将同步信号分为多个子段并将子段添加到小区搜索子带或普通子带的方式可以为；将同步信号依次分为多个子段，每个子段的长度不超过一个OFDM符号所能承载的有效子载波数目；将每个子段映射到小区搜索子带或普通子带相应的OFDM符号上，将映射之后的OFDM符号的频域数据进行IFFT运算，为运算之后生成的时域数据添加CP。

上述较小的周期的长度可以为2个无线帧；对于小区搜索子带，基站可以在每2个无线帧中，将子段添加到一个无线帧相应的OFDM符号中，将PBCH信号添加到另一个无线帧相应的OFDM符号中。

上述较大的周期的长度可以为40个无线帧；对于普通子带，基站可以在每40个无线帧中，将子段添加到一个无线帧相应的OFDM符号中。

上述系统中，UE接收子带信息，采用所述小区搜索子带中的子段和PBCH信号实现小区搜索，并采用所述普通子带中的子段实现下行同步。

上述系统中所述的通信系统可以为电力网通信系统。

综上可见，本发明提出的方法和系统，将专网中的子带分为多个簇，每个簇中的中心子带设置为小区搜索子带，其它子带设置为普通子带。UE开机后首先接入小区搜索子带，之后在小区搜索子带完成时间同步、粗频偏估计、小区搜索及PBCH信息接收的工作；完成小区搜索后，转入普通子带，进行同步跟踪及数据发送。

小区搜索子带密集地发送同步信号。在小区搜索子带中，每个无线帧轮流发送同步信号及PBCH信号，其中同步信号包括PSS和SSS；同步信号被分成若干个子段，占用该小区搜索子带的多个OFDM符号。通过密集地发送同步信号及PBCH信号，可以确保系统完成小区搜索，定时同步，粗频偏估计的工作，并完成PBCH信号中系统信息的接收工作。

普通子带中每40个无线帧发送一次同步信号，用于进行更精确的时间与频率同步以及同步的维持。由于在小区搜索子带中，小区搜索、定时同步和粗频率同步等已经完成，因此，在普通子带中只需稀疏地设置同步信号就可以完成同步维持及时间频率细同步的工作，提高了普通子带的频谱利用率。

本发明通过将子带分为小区搜索子带及普通子带，并使UE在不同子带上分别完成不同任务的方式有效地提高了频谱利用率，尤其提高了普通子带的频谱利用率，解决了专网中小区搜索及同步过程频谱利用率低的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims

1.一种实现小区搜索和下行同步的方法，其特征在于，所述方法包括：

将同步信号分为多个子段；

按照较小的周期将所述子段和物理广播信道PBCH信号添加到小区搜索子带，并按照较大的周期将所述子段添加到普通子带；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将同步信号分为多个子段并将子段添加到小区搜索子带或普通子带的方式为；

将同步信号依次分为多个子段，每个子段的长度不超过一个正交频分复用OFDM符号所能承载的有效子载波数目；

将每个子段映射到小区搜索子带或普通子带相应的OFDM符号上，将映射之后的OFDM符号的频域数据进行快速傅里叶逆变换IFFT运算，为运算之后生成的时域数据添加循环前缀CP。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述较小的周期的长度为2个无线帧；

对于小区搜索子带，每2个无线帧中，将子段添加到一个无线帧相应的OFDM符号中，将PBCH信号添加到另一个无线帧相应的OFDM符号中。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述较大的周期的长度为40个无线帧；

对于普通子带，每40个无线帧中，将子段添加到一个无线帧相应的OFDM符号中。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

UE接收所述子带信息，采用所述小区搜索子带中的子段和PBCH信号实现小区搜索，并采用所述普通子带中的子段实现下行同步。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通信系统为电力网通信系统。

7.一种实现小区搜索和下行同步的系统，其特征在于，所述系统包括基站和UE，其中，

基站将通信系统的频谱的子带划分为多个簇，将每个簇中心位置的子带设置为小区搜索子带，其余子带设置为普通子带；将同步信号分为多个子段；按照较小的周期将所述子段和物理广播信道PBCH信号添加到小区搜索子带，并按照较大的周期将所述子段添加到普通子带；在所述通信系统的频谱的普通子带上添加其他下行数据并发送子带信息。

8.根据权利要7所述的系统，其特征在于，所述基站将同步信号分为多个子段并将子段添加到小区搜索子带或普通子带的方式为；将同步信号依次分为多个子段，每个子段的长度不超过一个正交频分复用OFDM符号所能承载的有效子载波数目；将每个子段映射到小区搜索子带或普通子带相应的OFDM符号上，将映射之后的OFDM符号的频域数据进行快速傅里叶逆变换IFFT运算，为运算之后生成的时域数据添加循环前缀CP。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，

所述较小的周期的长度为2个无线帧；

对于小区搜索子带，基站在每2个无线帧中，将子段添加到一个无线帧相应的OFDM符号中，将PBCH信号添加到另一个无线帧相应的OFDM符号中。

10.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，

所述较大的周期的长度为40个无线帧；

对于普通子带，基站在每40个无线帧中，将子段添加到一个无线帧相应的OFDM符号中。

11.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述UE接收所述子带信息，采用所述小区搜索子带中的子段和PBCH信号实现小区搜索，并采用所述普通子带中的子段实现下行同步。

12.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述通信系统为电力网通信系统。