CN102884771B - 用于非连续信号传送的循环前缀的方法和设备 - Google Patents

Abstract

修改传送的信号以有利于在非连续传送环境中的循环卷积的仿真。这些修改的信号可从熟知的签名序列中推导。在示范方法中，将基础信号的最后段的尾部作为前缀附加到基础信号的初始段以形成第一传送段。通过向除初始段外基础信号的一个或多个段的每个段附加基础信号的前一紧邻段的尾部作为前缀，形成一个或多个另外的传送段。如此形成的传送段在多个非连续传送时间间隔的相应间隔中传送。也描述了用于接收传送的段和重构基础信号的对应方法及对应的传送和接收设备。

Description

用于非连续信号传送的循环前缀的方法和设备

技术领域

本发明一般涉及无线通信系统，并且更具体地说，涉及用于使用在非连续传送间隔中传送的信号，仿真循环卷积的信号处理技术。

背景技术

术语“循环前缀”在通信领域中用于表示在原始信号的开始附加信号的尾部以创建稍微加长的信号。由于循环卷积的周期性质在离散信号处理中提供许多优点，因此，此技术经常在通信系统中用于仿真传送的信号和通信信道的时间不变性脉冲响应的循环卷积。例如，循环前缀技术在使用正交频分复用(OFDM)的无线通信系统中应用，如由第三代合作伙伴计划(3GPP)的成员开发的长期演进(LTE)无线系统中。循环前缀也在签名序列(signaturesequence)的设计中使用，签名序列在通信系统中广泛用于同步、信号标识及诸如此类的目的。

在OFDM系统中，“附连”到每个传送的OFDM符号的开始的循环前缀的使用允许接收器将接收的符号视为好象它是传送的符号和通信信道响应的循环卷积。因此，接收器能够使用简单离散傅立叶变换(DFT)解调接收的信号。在签名序列设计应用中，循环前缀的使用允许“根信号”进行不同的循环时移和频移，以便从相同根序列创建多个签名序列。如果根序列经适当选择，则这些多个版本能够用于标识多个装置或信号源。

在长期演进(LTE)无线通信技术的标准化中，已存在设计用于移动定位的签名序列的工作。用于此应用的序列需要占用其中一些段已经被现有小区特定参考符号(CRS)的传送占用的时隙。相应地，最好是保持要用于定位的新序列与现有CRS在时间上正交。因此，由于在每个时隙中存在携带现有CRS的OFDM符号的原因，设计用于定位应用的任何新序列将可能不作为单个连续信号传送。由于签名序列将包括非连续段，因此，诸如基于循环前缀Zadoff-Chu序列集的那些方案等常规方案不再适用。而是，可能要使用某一形式的跳频模式，从而由于序列的非理想自相关特性原因而可能导致性能退化。

在跳频模式用于签名序列时，确定签名序列的性能的自相关属性通常不如用于诸如m序列或Zadoff-Chu序列等其它基于时间域的序列的那些自相关属性。这主要是由于信号结构的限制，其只允许在给定间隔中传送有限数量的正弦波的其中之一。

已经显示，通过引入独特的循环时间频率偏移，能够从适当选择的根序列推导带有理想循环自相关和互相关函数的大的序列集。这些独特的序列能够用于标识和同步目的，并且通常具有比跳频序列更佳的属性。然而，这些序列不能在非连续传送情况中使用。

发明内容

在本发明的各种实施例中，信号经修改以有利于在非连续传送环境中的循环卷积的仿真。在一些实施例中，这些修改的信号可从当前在连续传送序列的应用中使用的签名序列推导。如在下面的具体实施方式中更全面描述的一样，循环前缀用于有利于为在几个非连续传送间隔中通过色散信道传送的信号进行循环卷积的此仿真。

在本发明的一些实施例中，在多个非连续传送时间间隔中传送信号使得每个非连续传送时间间隔携带信号的对应多个段的一个不同段的方法包括将信号的最后段的尾部作为前缀附加到信号的初始段以形成第一传送段。此方法还包括向除初始段外信号的一个或多个段的每个段附加信号的前一紧邻段的尾部作为前缀，形成对应的一个或多个另外的传送段，以及将第一传送段和一个或多个另外的传送段的每个段在多个非连续传送时间间隔的相应间隔中传送。在一些实施例中，信号包括签名序列的预确定集的一个签名序列；在这些实施例的一些实施例中和在一些其它实施例中，传送段按与信号的对应段在信号本身中出现的相同顺序传送。

在一些实施例中，所有作为前缀附加的尾部具有单一预确定的长度。在这些实施例的一些实施例中，基于对应于第一传送段和一个或多个另外传送段的传送的估计或预期的传播延迟扩展，选择预确定的长度。在一些实施例中，信号包括一个或多个正交频分复用(OFDM)符号。

在下面还详细描述了用于接收在多个非连续传送时间间隔中传送的信号的方法，其中，每个非连续传送时间间隔携带包括信号的对应多个段的一个不同段的传送的段，每个不同段附加有信号的多个段的一个不同段的尾部作为前缀。示范方法包括从非连续传送时间间隔接收传送的段，以及对于每个接收的传送的段，提取具有长度等于信号的段的对应一个不同段的分部部分。随后，以预确定的顺序组合分部部分以形成信号的接收版本。在一些但并非所有实施例中，预确定顺序是接收传送的段的顺序。在几个实施例中，方法还包括对信号的接收版本执行离散傅立叶变换(DFT)以形成解调的信号。在这些实施例的一些实施例中及在一些其它实施例中，方法包括比较信号的接收版本和一个或多个预确定的签名序列以确定对应于传送的序列的传送器身份。在其它实施例中，方法还包括将信号的接收版本和一个或多个预确定的序列相关以估计对应于传送的序列的到达时间。

也公开了配置成执行上面概述的一种或多种方法的传送器和接收器设备。当然，在不脱离如随附权利要求书中所述的本发明的基本特性的情况下，本发明可以本文中具体所述那些方式外的其它方式执行。在阅读以下描述和查看附图时，技术人员将认识到所述实施例只是说明性的而不是限制性的，并且在随附权利要求书的范围内的所有更改要涵盖在其中。

附图说明

图1示出循环前缀到用于连续传送的信号的应用。

图2示出循环前缀到用于作为非连续传送段的传送的信号的示范应用。

图3是示出用于在多个非连续传送时间间隔中传送信号的示范方法的过程流程图。

图4是示出用于接收在多个非连续传送时间间隔中传送的信号的示范方法的过程流程图。

图5示出示范传送器设备。

图6示出示范接收器设备。

具体实施方式

如上简要所述，附连到每个传送的OFDM符号的开始的循环前缀的使用允许接收器将接收的符号视为好象它是传送的符号和通信信道响应的循环卷积。这在许多情况下简化了接收器处理。例如，在OFDM应用中循环前缀的使用允许接收器使用简单离散傅立叶变换(DFT)过程解调接收的符号。

为在实践中实现循环卷积，长度不小于通信信道的脉冲响应的扩展的循环前缀能够添加到传送序列的开始。此操作的示例在图1中示出，其中，将基础信号100的尾段105重复和作为循环前缀110“附连”到或作为前缀附加到所示传送序列的开始。接收器随后能够使用具有等于原始信号(即，在添加循环前缀前)的长度的持续时间的窗口，提取信号的接收版本的样本。只要循环前缀长度大于或等于信道的延迟扩展(在第一与最后抽头之间的差)，接收器样本的提取段便包含用于信道中的所有多径的传送信号的一个完整周期，并且相当于传送序列和信道的脉冲响应的循环卷积。在图1中，所示接收器窗口示为与信号的最早接收版本(第一抽头)及信号的最后接收版本(最后抽头)重叠。在这两种极端情况下，接收器窗口包含循环传送的信号的完整周期。

如果传送的信号跨两个或更多个非连续传送时间间隔传送，则循环卷积的优点仍能够使用循环前缀原理的一般化实现。此操作的示例在图2中示出，图2示出为在三个非连续传送窗口中传送而分段的信号。添加到每个传送段的开始的循环前缀是前一段的最后部分，第一段的循环前缀从最后段的尾部获得。因此，最后传送段的尾部205作为循环前缀210添加到第一传送段的开始。来自第一传送段的尾部215作为循环前缀220附加到第二传送段的开始。最后，来自第二传送段的尾部225被重复并作为循环前缀230添加到第三传送段的开始。通过添加循环前缀扩充的传送段因而能够在非连续的传送时间间隔中传送。

在接收器，提取每个接收的段的一部分，并且丢弃剩余部分。一般而言，提取部分的长度将等于对应传送段减去前缀的长度。图2示出用于三个传送的段的每个段的接收样本的提取，接收窗口根据信号的早到版本230(对应于最短路径和/或多抽头接收器中的第一抽头)和信号的迟到达版本240(对应于最长路径和/或多抽头接收器的最后抽头)映射。在适当定位时，提取的窗口应各包含用于信道中每个多径的原始未加前缀段的循环偏移(并可能增益调整)的版本。只要循环前缀的长度不小于信道的最大延迟扩展，这便始终是可能的。用于多个段的提取窗口应根据原始传送间隔分隔，使得在组合提取的段(在图2中示为RX段0、1和2)时，它们形成相当于原始基础信号(即，在引入循环前缀前)和色散信道的脉冲响应的循环卷积的单个段。

鉴于图2所示示例，本领域技术人员将理解，图3示出用于准备和在多个非连续传送时间间隔中传送信号，使得每个非连续传送时间间隔携带信号的对应多个段的一个不同段的示范方法。如在方框310所示，所示过程以将原始或“基础”信号分割成N个段开始，其中，N等于2或更大。如在方框320所示，将最后段(第N段)的尾部作为前缀附加到基础信号的第一段(第1段)以形成第一传送段。

通过将前N-1个段的每段的尾部作为前缀附加到下一段，形成剩余的传送段。用于此过程的示范迭代算法在图3的方框330到360示出。如在方框330所示，将索引I初始化为一。如在方框340所示，将第I段(在第一次迭代，第1段)的尾部作为前缀附加到基础信号的第I+1段以形成另外的传送段I+1。随后，如在方框350所示，增大索引I。如果增大的索引小于N-1，则如在方框340所示，形成下一传送段。在索引I达到N-1时，则如在方框370所示，前缀附加过程完成，并且第一传送段和另外的传送段在非连续传送时间间隔中传送。

分段成多个段的基础信号可以是签名序列的预确定集的一个签名序列，包括在序列作为单个连续信号传送的应用中通常使用的那些。因此，可使用本文中所述的方案，为序列必须在非连续传送环境中使用的情况调适已经为特定应用开发的技术和序列。

上述和图3所示技术允许在如何传送序列方面的灵活性。在一些实施例中，第一传送段(即，对应于基础信号的开始的传送段)和另外的传送段按对应段在基础信号中出现的相同顺序传送。然而，此顺序不是必需的。因此，这些段可以以任何预确定的顺序传送。在关于传送顺序的信息已知的条件下，接收器能够将段按正确的顺序装配回去。同样地，上述技术的一些实施例可为所有传送段使用单个预确定长度的作为前缀附加的尾部，而其它实施例可能为一个或多个传送段使用不同长度。在一些实施例中，基于对应于传送段的传送的估计或预期传播延迟扩展，选择预确定的长度，而在其它实施例中，可选择预确定的长度以适应最差情况延迟扩展。

在一些实施例中，如涉及LTE无线通信系统的那些实施例的一些实施例中，第一传送段和一个或多个另外的传送段包括一个或多个正交频分复用(OFDM)符号。然而，也设想了在不使用OFDM的系统中使用本文中所述的技术。

图4示出诸如可能使用在无线移动终端中的接收器实现的用于接收在多个非连续传送时间间隔中传送的信号的示范方法，其中，每个非连续传送时间间隔携带包括基础信号的对应多个段的一个不同段的传送的段。基础信号的这些段的每个段附加有基础信号的多个段的一个不同段的尾部作为前缀。(因此，在至少一些实施例中，以上面参照图3所述的方式形成传送的段。)。

如在方框410所示，所示过程以在非连续传送时间间隔中接收传送的段开始。在一些实施例中，传送的段可在传送时间间隔的预确定模式中传送，或者在其它实施例中，接收器可得到传送的段的特定位置的通知。任何情况下，如在方框420所示，所示过程继续的操作是提取每个传送的段的分部部分。一般情况下，如图2所建议的一样，传送的段的分部部分将具有某个长度，该长度等于或约等于用于形成传送的段的来自原始基准序列(即在添加循环前缀前)的段的长度。换而言之，从传送的段提取的分部部分的长度通常将是传送的段的长度减去循环前缀的长度。

如在方框430所示，随后可级联接收的段的提取的分部部分以形成基础信号的接收版本。本领域技术人员将理解，在一些实施例中，提取的段部分级联的顺序可以是与接收段的顺序相同。然而，在其它实施例中，可使用某一其它预确定的顺序。随后，如在方框440所示，处理基础信号的接收版本。在几个实施例中，此处理包括对基础信号的接收版本执行离散傅立叶变换(DFT)。如上所述，本文中所述分段技术有利于简化解调接收的信号，这是因为可将接收的信号视为好象它与通信信道的脉冲响应循环卷积。

基础信号的接收版本的其它处理例如能够包括比较基础信号的接收版本和一个或多个预确定的签名序列，以确定对应于传送的序列的传送器身份。在其它实施例中，此处理可能转而包括将基础信号的接收版本和一个或多个预确定的序列相关以估计对应于传送的序列的到达时间；此到达时间可能在一些实施例中用于为接收器和/或传送器确定位置。

传送器设备500和接收器设备600分别在图5和6中示出。在本发明的一些实施例中，上述技术可在象所示那些装置等接收器和/或传送器装置中实现。在这些技术到下行链路(基站到移动台)通信的应用中，图5的传送器设备500可对应于基站(例如，LTE演进NodeB或e-NodeB)，而图6的接收器600可对应于移动台。然而，没有什么将本文中所述技术限制到下行链路通信，因此，接收器600可在一些实施例中对应于基站或其它固定站，而传送器500可在其它实施例中对应于移动台。

图5示出配置成执行本文中所述技术以便使用多个非连续传送时间间隔传送信号的传送器500的示范框图。传送器500包括传送电路510，传送电路510包括用于将信号处理器560提供的基带信息信号转换成射频信号以便借助于天线550通过空气传送的模拟和射频组件。传送电路510包括调制器电路520、上变频器电路530和功率放大器电路540。本领域技术人员将理解，传送电路510的细节将取决于诸如支持的频带、支持的无线通信标准(如3GPP的LTE规范)及诸如此类等因素。然而，那些细节不是本发明的完全理解所必需的。

用于将信号分段并且添加循环前缀的上述一种或多种技术使用信号处理电路560实现，其可包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器或诸如此类，并且其可在一些实施例中在专用集成电路(ASIC)中实现。信号处理器560配置有程序代码572，程序代码572与可包括签名序列或其它基础信号序列的一个或多个预确定的参考信号574一起存储在存储器570中。存储器570可包括一个或多个存储器装置，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、光和/或磁存储装置及诸如此类的一种或多种，并且可在各种实施例中实现为一个或多个分开的装置和/或在ASIC或芯片上系统(SoC)中完全或部分与信号处理器560组合。

程序代码572包括用于执行任何上述技术以便在多个非连续传送时间间隔中传送信号的程序指令，并且也可包括用于控制传送电路510，实现用于无线通信链路的一个或多个协议栈等的程序指令。具体而言，程序代码572在一些实施例中包括用于通过将基础信号的最后段的尾部作为前缀附加到基础信号的初始段以形成第一传送段的指令及用于通过向除初始段外基础信号的一个或多个段的每个段附加基础信号的前一紧邻段的尾部作为前缀来形成一个或多个另外的传送段的指令。在这些实施例的一些实施例中，程序代码572可还包括用于控制传送电路510以将第一传送段和一个或多个另外的传送段的每个段在多个非连续传送时间间隔的相应间隔中传送的程序指令。在其它实施例中，一个或多个另外的处理电路或其它控制电路可控制传送电路510的所有或部分操作。

图6的接收器设备600可以以类似的方式理解，这是因为图6示出配置成执行本文中所述技术以接收在多个非连续传送时间间隔中(例如，由图5的传送器500)传送的信号的接收器600的示范框图。接收器设备600包括接收器(RX)电路610，接收器电路610包括用于将接收天线650捕获的射频信号转换成基带信息信号以便由信号处理电路660处理的模拟和射频组件。RX电路610包括低噪声放大器电路620、下变频器电路630和采样器电路640；采样器电路640将下变频器电路630提供的模拟信号转换成数字形式以便由信号处理电路660处理，信号处理电路660可配置成对接收的样本执行各种滤波和/或其它信号调节任务。同样地，本领域技术人员将理解，RX电路610的细节将取决于诸如支持的频带、支持的无线通信标准(如3GPP的LTE规范)及诸如此类等因素。同样地，那些细节不是本发明的完全理解所必需的。

上述用于处理在多个非连续传送时间间隔中接收的信号的一种或多种技术使用信号处理电路660实现，信号处理电路660可包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器及诸如此类，并且象信号处理器560一样，信号处理电路660可在一些实施例中在专用集成电路(ASIC)中实现。信号处理器660配置有程序代码672，程序代码672与可包括签名序列或其它基础信号序列的一个或多个预确定的参考信号674一起存储在存储器670中。象存储器570一样，存储器670可包括一个或多个存储器装置，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、光和/或磁存储装置及诸如此类的一种或多种，并且可在各种实施例中实现为一个或多个分开的装置和/或在ASIC或芯片上系统(SoC)中完全或部分与信号处理器660组合。

程序代码672包括用于执行任何上述技术以接收在多个非连续传送时间间隔中传送的基础信号并且处理接收的传送段以恢复基础信号的接收版本的程序指令，并且也可包括用于控制RX电路610，实现用于无线通信链路的一个或多个协议栈等的程序指令。具体而言，程序代码672在一些实施例中包括用于控制RX电路610以从非连续传送时间间隔接收传送的段的程序指令及用于通过从每个接收的传送的段提取分部部分以及按预确定的顺序组合分部部分来形成基础信号的接收版本的程序指令，分部部分具有等于基础信号的段的对应一个不同段的长度。在一些实施例中，程序代码可还包括用于处理基础信号的接收版本的指令，如用于使用离散傅立叶变换解调信号的指令、用于比较参考信号的接收版本和一个或多个预确定的签名序列(例如，一个或多个参考信号674)以确定传送器身份的指令和/或用于将基础信号的接收版本和一个或多个预确定的序列(例如，一个或多个参考信号674)相关以估计对应于传送的序列的到达时间的指令。

本领域技术人员将理解，传送器设备500和接收器600的电路可以在某些细节方面与上面提供的概括描述不同的方式配置。例如，一个或多个上述信号处理和控制功能性可使用专用硬件而不是配置有程序指令的微处理器实现。此类变化及与每种变化相关联的工程折衷将容易为技术人员所理解。实际上，所有前面的描述和附图表示本文中教导的方法和设备的非限制性示例。因此，本发明不受前面的描述和附图限制。而是，本发明只受随附权利要求书及其法律等同限制。

Claims (22)

1. 一种在多个非连续传送时间间隔中传送信号使得每个所述非连续传送时间间隔携带所述信号的对应多个段的一个不同段的方法，所述方法包括：

将所述信号的最后段的尾部作为前缀附加到所述信号的初始段以形成第一传送段；

向除所述初始段外所述信号的一个或多个段的每个段附加所述信号的前一紧邻段的尾部作为前缀，以形成对应的一个或多个另外的传送段；以及

将所述第一传送段和所述一个或多个另外的传送段的每个段在所述多个非连续传送时间间隔的相应间隔中传送。

2. 如权利要求1所述的方法，其中所述信号包括签名序列的预确定集的一个签名序列。

3. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一传送段和所述一个或多个另外的传送段按所述信号的对应段在所述信号中出现的顺序传送。

4. 如权利要求1所述的方法，其中所有作为前缀附加的尾部具有单一预确定的长度。

5. 如权利要求4所述的方法，还包括基于对应于所述第一传送段和所述一个或多个另外传送段的传送的估计或预期的传播延迟扩展，选择所述预确定的长度。

6. 如权利要求1所述的方法，其中所述信号包括一个或多个正交频分复用(OFDM)符号。

7. 一种接收在多个非连续传送时间间隔中传送的基础信号的方法，其中每个所述非连续传送时间间隔携带包括所述基础信号的对应多个段的一个不同段的传送的段，每个不同段附加有所述基础信号的所述多个段的一个不同段的尾部作为前缀，所述方法包括：

从所述非连续传送时间间隔接收所述传送的段；

对于每个所接收的传送的段，提取具有长度等于所述基础信号的段的对应一个不同段的分部部分；

以预确定的顺序组合所述分部部分以形成所述基础信号的接收版本。

8. 如权利要求7所述的方法，其中所述预确定的顺序是接收所述传送的段的顺序。

9. 如权利要求7所述的方法，还包括对所述基础信号的接收版本执行离散傅立叶变换(DFT)以形成解调的信号。

10. 如权利要求7所述的方法，还包括比较所述基础信号的接收版本和一个或多个预确定的签名序列以确定对应于所述传送的序列的传送器身份。

11. 如权利要求7所述的方法，还包括将所述基础信号的接收版本和一个或多个预确定的序列相关以估计对应于所述传送的序列的到达时间。

12. 一种配置成在多个非连续传送时间间隔中传送信号使得每个所述非连续传送时间间隔携带所述信号的对应多个段的一个不同段的传送器设备，所述传送器设备包括：

信号处理电路，配置成通过将所述信号的最后段的尾部作为前缀附加到所述信号的初始段以形成第一传送段，以及通过向除所述初始段外所述信号的一个或多个段的每个段附加所述信号的前一紧邻段的尾部作为前缀以形成一个或多个另外的传送段；以及

传送电路，配置成将所述第一传送段和所述一个或多个另外的传送段的每个段在所述多个非连续传送时间间隔的相应间隔中传送。

13. 如权利要求12所述的传送器设备，其中所述信号包括签名序列的预确定集的一个签名序列。

14. 如权利要求12所述的传送器设备，其中所述信号处理电路配置成按所述信号的对应段在所述信号中出现的顺序提供所述第一传送段和所述一个或多个另外的传送段到所述传送电路。

15. 如权利要求12所述的传送器设备，其中所有作为前缀附加的尾部具有单个预确定的长度。

16. 如权利要求15所述的传送器设备，其中所述信号处理电路还配置成基于对应于所述第一传送段和所述一个或多个另外的传送段的传送的估计或预期的传播延迟扩展，选择所述预确定的长度。

17. 如权利要求12所述的传送器设备，其中所述信号包括一个或多个正交频分复用(OFDM)符号。

18. 一种配置成接收在多个非连续传送时间间隔中传送的基础信号的接收器设备，其中每个所述非连续传送时间间隔携带包括所述基础信号的对应多个段的一个不同段的传送的段，每个不同段附加有所述基础信号的所述多个段的一个不同段的尾部作为前缀，所述接收器设备包括：

接收电路，配置成从所述非连续传送时间间隔接收所述传送的段；以及

信号处理电路，配置成通过从每个所接收的传送的段提取分部部分以及按预确定的顺序组合所述分部部分，形成所述基础信号的接收版本，所述分部部分具有等于所述基础信号的段的对应一个不同段的长度。

19. 如权利要求18所述的接收器设备，其中所述预确定的顺序是接收所述传送的段的顺序。

20. 如权利要求18所述的接收器设备，其中所述信号处理电路还配置成通过对所述基础信号的接收版本执行离散傅立叶变换(DFT)，形成解调的信号。

21. 如权利要求18所述的接收器设备，其中所述信号处理电路还配置成通过比较所述基础信号的接收版本和一个或多个预确定的签名序列以确定对应于所述传送的序列的传送器身份。

22. 如权利要求18所述的接收器设备，其中所述信号处理电路还配置成通过将所述基础信号的接收版本和一个或多个预确定的序列相关，估计对应于所述传送的序列的到达时间。