CN102907150A - 用于lte下行链路中改进的基站小区同步的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于增强对定时的搜寻性能的方法和装置，包括检测多个信号的移动台，每个信号来自多个小区中的一个，其中多个小区中的一个被移动台标识为强小区，而剩余的小区被移动台标识为弱小区。将第一匹配滤波器应用至来自强小区的信号，以检测与所述强小区相关的第一参数。将第二匹配滤波器应用至来自弱小区中的一个或多个的至少一个信号，导致产生至少一个第二匹配滤波器输出。从至少一个第二匹配滤波器输出移除干扰，以检测与弱小区中的一个相关的一个或多个第二参数，并建立所述弱小区中的一个的定时。

Description

用于LTE下行链路中改进的基站小区同步的方法和装置

优先权

要求于2010年5月24日递交的第61/347,669号美国临时专利申请的优先权，其公开在此通过引用被全文并入。

发明领域

本发明的领域是移动无线通信，且更具体的，是用户设备对eNodeB（或固定站）的检测的改进。

背景

移动通信系统涉及两种类型的设备-固定单元和移动单元。固定单元包括基站、小区或eNodeB，其较复杂并处理从固定网络到多个移动台的数据传输。通常，固定单元是大的单元，其安装在塔上，从而增强其范围和覆盖以延伸至在远和近两种位置的移动台。从基站到移动台的传输称作下行链路。从用户设备到eNodeB的数据传输称作上行链路。移动单元包括终端/用户设备，其尺寸小，通常是人类手掌的尺寸或更小，并被期望消耗尽可能小的功率来执行必要的通信功能。移动台在被开启时搜寻具有最强的信号的基站以建立通信链路，并被期望继续监控相邻小区以测量其定时、频率及ID信息，以防需要切换到该相邻小区。

为促进通信链路的建立，eNodeB被分配有唯一的ID，以由用户设备检测。eNodeB传输将被用户设备处理的同步信号，以检测基站数据传输的定时、频率。特别地，对于LTE，主同步信道（P-SCH）由eNodeB传输，使得用户设备能够检测eNodeB的传输的定时和频率。此外，次同步信道（S-SCH）由eNodeB传输，以帮助检测小区ID和帧定时信息。所使用的同步信号是一类低互相关序列，使得在通常的操作环境下，一个序列的检测没有来自其它序列的侵害，因为在用户设备处的接收器能够针对干扰序列提取出足够的处理增益。然而，在与目标序列相比较时干扰序列在功率上要大得多的场合中，用户设备处的处理是不准确的，并导致定时和频率的错误检测。

在LTE中，对于小区ID分配，已选择总共504个序列。它们进一步被分成168个组，每组三个序列。相应地，每组中的这三个序列根据分配给指定小区的P-SCH序列ID来产生，即，仅有三个不同的被称为Zadoff-Chu序列的唯一序列用于P-SCH信道。因此，eNodeB的蜂窝部署中的每个小区被分配有三个可能序列之一。因此，彼此相邻的eNodeB可能使用相同P-SCH序列是有可能的。

可用于数据传输的信道对于eNodeB和用户设备是公共的，并包括两个组成部分：频率和时间。因此，如果没有指定适当的接入方案，对该信道的接入能够导致竞争和冲突。LTE规定了两种接入方案：时分复用（TDD）和频分复用（FDD）。TDD包括在时间上共享接入信道，而在整个频率上都可以进行接入。将时隙分配给上行链路传输和下行链路传输。下行链路TDD时隙用于在时间上复用同步和用户数据信号。上行链路TDD时隙由多个用户设备共享，其中每个时隙根据eNodeB上的调度决策来唯一地分配给指定用户。FDD包括将频率空间分为两部分，每部分用于上行链路传输和下行链路传输。对于下行链路传输，整个下行链路频率空间都可用，使得所有eNodeB在所有时间进行传输，尽管如此，可用频率带宽小于在时间上受限制的TDD的带宽。类似地，对于上行链路，在对于上行链路传输可用的受限的频率带宽内，在不同小区中的所有用户设备在所有时间都可以传输数据。

在某些场合中，由不同的eNodeB传输的同步信号在时间上被全部或部分地对齐，导致彼此干扰。对于TDD，这是以下的情况：如果在下行链路时隙期间，不同的eNodeB在近似相同的时间传输下行链路数据，导致在给定的用户设备处的彼此干扰，即使传播延迟时间的差异使这些下行链路信号在用户设备处仅被部分地对齐。对于FDD，由于不同的eNodeB在所有时间进行传输，虽然未在时间上对齐，由于传播时间上的差异，同步信号在用户设备处可以部分地重叠是很有可能的。

考虑到涉及在用户设备处来自不同eNodeB的同步信号的全部或部分重叠的这些场景，需要用于增强对不同小区的定时和频率的搜寻性能的技术和装置。

发明概述

本发明涉及增强对固定单元或小区的定时和频率信息的搜寻性能。

在第一方面，移动台检测多个信号，每个信号来自多个小区中的一个，其中所述多个小区中的一个由移动台标识为强小区，而剩余的小区由移动台标识为弱小区。移动台然后将第一匹配滤波器应用至来自强小区的信号，以检测与强小区相关的第一参数。将第二匹配滤波器应用至来自弱小区中的一个或多个的至少一个信号，导致产生至少一个第二匹配滤波器输出。从所述至少一个第二匹配滤波器输出移除与来自强小区的信号相关的干扰，以检测一个或多个第二参数，包括第二定时位置、第二频率偏移、以及第二振幅。移动台选择产生最大信号幅度的第二定时位置，以建立对弱小区中的一个的定时。

改进的另外方面和优势将从优选实施方式的描述中明显可见。

附图简述

在参照附图阅读时，本发明的各个方面现在将在说明书的以下更详细的描述中被进一步地描述，其中：

图1是LTE系统的顶层的框图，具有eNodeB发射器、无线信道、在P-SCH匹配滤波器之前的前端接收器，P-SCH匹配滤波器随后跟随着下游处理模块；

图2是常规匹配滤波器的框图，其为传统选择的接收器，用于处理同步信号以获得定时和频率偏移检测；

图3是本发明的一个方面的框图，其示出匹配滤波器的复输出在被发送以用于下游处理之前如何被处理；以及

图4是示出较强小区在弱信号的处理期间可以如何被消除的流程图。

优选实施方式的详细描述

考虑以上描述的涉及在用户设备处的来自不同eNodeB的同步信号的全部或部分重叠的不同场合，本发明的各个方面涉及被可靠检测的最强信号随即被用于增强较弱小区的定时和频率的搜寻性能的技术。最初，最强小区首先被检测，而没有使用传统匹配滤波器的任何消除。匹配滤波器是这样一种设备，其将进入的所接收的信号与同步序列的本地副本相关联，且产生最大输出平方的时间位置随后被宣布为小区的定时。最强小区在用户设备处的定时位置、频率偏移和振幅信息然后被存储。随即使用匹配滤波器以类似的方式将较弱的信号相关联。在对弱小区序列的处理期间，匹配滤波器的输出由来自目标小区和归属小区两者的贡献组成，后者被认为是干扰。在本发明的实施方式中，在匹配滤波器输出被发送至阈值检测器设备以用于进一步的处理之前，通过消除最强小区的贡献来对其进行清理，其中，消除最强小区的贡献是通过将存储的强小区输出的振幅与强小区序列和弱小区序列之间的互相关相乘并从弱小区匹配滤波器输出减去其结果来实现的。互相关值被实时计算，或是预先存储在查询表中，且是固定的或是基于在用户设备处的、来自eNodeB的信号的到达时间的差异来选择的以用于所述消除。考虑到就振荡器的频率偏移而言，不同的eNodeB大致地被彼此同步，来自最强小区检测的所检测到的频率偏移信息可以用于较弱小区的检测。然而，由于用户设备处的到达时间的差异，对于每个小区，定时需要被分别地建立。

必须注意，在用户设备处对复合的所接收到的同步信号进行的处理涉及来自不同eNodeB的信号的贡献。对于最强小区，通常对来自较弱小区的干扰有足够的处理增益，因此不需要干扰消除。对于较弱小区，可以用连续的方式来移除干扰，而对于每个相继的较弱信号，消除了所有较强信号的贡献。必须注意，对较弱信号的下游处理，例如幅度平方和阈值检测，仅在复信号域中的相减消除之后进行。对于多个接收天线的情况，对于每个天线，所述消除可以分别进行。

图1示出了无线LTE系统的顶层的框图。在本发明的一个方面，假定在用户设备处接收的信号是包括来自不同eNodeB的传输的复合信号。如本领域技术人员所知，匹配滤波器中的处理因此涉及来自期望的和不期望的信号的贡献。还假定在本发明的方面中用于处理器的所感兴趣的信号仅是同步信道，目标是尽可能准确地检测每个eNodeB信号的定时和频率偏移。还假定，由于用户设备处的这些信号的到达时间的差异，在用户设备处，同步信号在时间上可以全部地或部分地重叠。这与信号完全重叠是很不相同的，因为信号完全重叠意味着从eNodeB到用户设备的传播延迟是相同的。然而，即使对于部分重叠的一些情况，也可获得相对没有干扰消除的显著增益。

图2示出了用于解调P-SCH信号的常规匹配滤波器。图2中所示的匹配滤波器是用于处理同步信道的最广泛使用的接收器。它包括长度64（不同的销售商可使用不同的长度）的抽头延迟线（FIFO）。对于每个时钟周期，复样本移位进入FIFO，且FIFO中的内容与复滤波器抽头(tap)相乘，然后加在一起。抽头是被检测的P-SCH序列的复共轭。涉及三个匹配滤波操作，每一个搜寻唯一的P-SCH序列。复相关性输出的幅度平方随即被计算并在所有接收天线上相加，每个接收天线被独立处理。然后这在所有子帧上平均，以得出决策统计值。该决策统计值然后与阈值进行比较，以确立eNodeB的存在或不存在。在常规的P-SCH接收器中，相关性是独立的，没有来自其它相关性分支的输入。考虑到在用户设备处的所接收的信号是来自多个eNodeB的复合信号，则相关性输出实际上被eNodeB之间的相互干扰所破坏。

图3示出本发明的一个方面，其指出了强小区P-SCH信号从弱小区P-SCH信号检测的消除。如图3所示，在对比阈值测试之前，P-SCH码之间的相互干扰被消除。匹配滤波器首先被用于检测在用户设备处接收的强小区的定时和频率。不需要干扰消除，因为所接收的信号相对噪声和其它干扰具有足够的处理增益。强小区信号的定时、频率和复幅度在导致产生最大平均相关幅度并通过阈值越过(threshold crossing)准则的点处被锁定。第二匹配滤波器被启动以开始检测弱小区的定时，并在连续的定时位置被测试。在被测试的每个定时位置，通过减去来自强小区信号的贡献，弱小区匹配滤波器的相关性输出被清理。要被减去的该复值被表示成所存储的强小区相关值乘以强小区P-SCH码和弱小区P-SCH之间的复互相关值。产生通过阈值越过测试的最大相关性的定时位置被确立为较弱小区的定时。必须注意，虽然频率偏移需要根据强小区信号来估计，但是该过程无需对弱小区信号重复，且对强小区信号所检测到的偏移可以在弱小区定时检测中重复使用，因此降低了弱小区处理所需要的复杂性。总之，每个弱小区PSCH码的每个定时位置通过首先减去由所考虑的弱小区和强小区之间的互相关值加权的所存储的检测到的强小区的峰值输出来测试。

图4示出了弱小区如何能够通过以连续的方式应用以上描述的干扰消除而被检测的流程图。如图所示，在没有任何干扰消除的情况下，最强小区的定时和频率首先通过搜寻全部3种P-SCH码和N个频率偏移仓被确立。导致产生最高相关幅度且越过指定阈值的频率仓和定时位置被锁定为在用户设备处的最强小区的频率偏移和定时。该小区进入强小区列表并被相加，作为要被消除以检测较弱小区的信号。对于较弱小区的检测，仅搜寻一个频率仓，如图4所示。在检测到越来越多的小区时，其被相加，作为从更弱的信号的检测中要被消除的候选，因此得出其中较弱小区检测被改进的连续方式。必须注意，每次，计算在被测试的弱小区P-SCH码和被消除的强小区之间的互相关值。搜寻和测量过程可以被允许连续地运行，因为由于用户设备的移动性，不同小区的振幅和定时可以随时间而改变，且强小区列表需要被刷新。

虽然已经示出并描述了本发明的实施方式，但对于本领域技术人员明显的是，在不偏离本文创造性的概念的情况下，更多的修改是可能的。因此，除了在后附权利要求的主旨范围内，本发明不受限制。

Claims (23)

1.一种用于改进对至少一个小区的定时进行搜寻的方法，所述方法包括：

在移动台检测多个信号，每个信号来自多个小区中的一个，其中所述多个小区中的一个由所述移动台标识为强小区，而剩余的小区由所述移动台标识为弱小区；

将第一匹配滤波器应用至来自所述强小区的信号，以检测与所述强小区相关联的第一参数；

将第二匹配滤波器应用至来自所述弱小区中的一个或多个弱小区的至少一个信号，导致产生至少一个第二匹配滤波器输出；

从所述至少一个第二匹配滤波器输出移除与来自所述强小区的信号相关联的干扰，以检测一个或多个第二参数，该一个或多个第二参数包括第二定时位置、第二频率偏移、以及第二振幅；和

在所述移动台选择产生最大信号幅度的所述第二定时位置，以确立所述弱小区中的一个的定时。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述强小区具有的信噪比大于所述弱小区具有的信噪比。

3.如权利要求1所述的方法，其中移除干扰包括：

将与所述强小区相关联的第一振幅和与所述强小区和所述弱小区分别相关联的强序列和弱序列之间的互相关值相乘，导致产生复值；以及

从所述第二匹配滤波器输出减去所述复值。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述第二匹配滤波器输出包括目标小区和归属小区两者的所述复值。

5.如权利要求3所述的方法，还包括：

在查询表内存储所述互相关值，其中所述互相关值是固定的或是基于在移动台中所述多个信号的到达时间的差异来选择的。

6.如权利要求1所述的方法，其中应用所述第二匹配滤波器包括重新使用所述第一参数中的第一频率偏移。

7.如权利要求1所述的方法，还包括在使来自所述强小区的信号最大化的点处锁定来自所述强小区的信号的第一定时位置、第一频率偏移和第一振幅。

8.如权利要求1所述的方法，还包括将所述弱小区中的所述一个标识为所述强小区。

9.一种用于增强对至少一个小区的定时和频率信息的搜寻性能的装置，该装置包括：

移动台，其配置为：

检测多个信号，每个信号来自于多个小区中的一个，其中所述多个小区中的一个被所述移动台标识为强小区，而剩余的小区被所述移动台标识为弱小区；

将第一匹配滤波器应用至来自所述强小区的信号，以检测与所述强小区相关联的第一参数；

将第二匹配滤波器应用至来自所述弱小区中的一个或多个弱小区的至少一个信号，导致产生至少一个第二匹配滤波器输出；

从所述至少一个第二匹配滤波器输出移除与来自所述强小区的信号相关联的干扰，以检测一个或多个第二参数，该一个或多个第二参数包括第二定时位置、第二频率偏移、以及第二振幅；和

选择产生最大信号幅度的所述第二定时位置，以确立所述弱小区中的一个的定时。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述强小区具有的信噪比大于所述弱小区具有的信噪比。

11.如权利要求9所述的装置，其中所述移动台还被配置成：

将与所述强小区相关联的第一振幅和与所述强小区和所述弱小区分别相关联的强序列和弱序列之间的互相关值相乘，导致产生复值；以及

从所述第二匹配滤波器输出减去所述复值。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述第二匹配滤波器输出包括目标小区和归属小区两者的所述复值。

13.如权利要求11所述的装置，其中所述移动台还配置为：

在查询表内存储所述互相关值，其中所述互相关值是固定的或是基于与来自所述强小区和所述弱小区的所述多个信号相关联的到达时间的差异来选择的。

14.如权利要求9所述的装置，其中所述移动台还被配置成重新使用与来自所述强小区的信号相关联的频率偏移。

15.如权利要求9所述的装置，其中所述移动台还被配置成在导致产生最大平均相关性幅度的点处锁定来自所述强小区的信号的第一定时位置、第一频率偏移和第一振幅。

16.一种用于改进对至少一个小区的定时进行搜寻的装置，该装置包括：

用于检测多个信号的设备，每个信号来自多个小区中的一个，其中所述多个小区中的一个由所述移动台标识为强小区，而剩余的小区由所述移动台标识为弱小区；

用于将第一匹配滤波器应用至来自所述强小区的信号以检测与所述强小区相关联的第一参数的设备；

用于将第二匹配滤波器应用至来自所述弱小区中的一个或多个弱小区的至少一个信号从而导致产生至少一个第二匹配滤波器输出的设备；

用于从所述至少一个第二匹配滤波器输出移除与来自所述强小区的信号相关联的干扰以检测一个或多个第二参数的设备，所述一个或多个第二参数包括第二定时位置、第二频率偏移、以及第二振幅；以及

用于选择产生最大信号幅度的所述第二定时位置以确立所述弱小区中的一个的定时的设备。

17.如权利要求16所述的装置，其中所述强小区具有的信噪比大于所述弱小区具有的信噪比。

18.如权利要求16所述的装置，其中用于移除干扰的所述设备包括：

用于将与所述强小区相关联的第一振幅和与所述强小区和所述弱小区分别相关联的强序列和弱序列之间的互相关值相乘以导致产生复值的设备；以及

用于从所述第二匹配滤波器输出减去所述复值的设备。

19.如权利要求18所述的装置，其中所述第二匹配滤波器输出包括目标小区和归属小区两者的所述复值。

20.如权利要求18所述的装置，还包括用于在查询表内存储所述互相关值的设备，其中所述互相关值是固定的或是基于所述多个信号的到达时间的差异来选择的。

21.如权利要求18所述的装置，其中应用所述第二匹配滤波器的所述设备包括用于重新使用与来自所述强小区的信号相关联的第一频率偏移的设备。

22.如权利要求16所述的装置，还包括用于在使来自所述强小区的信号最大化的点处锁定来自所述强小区的信号的第一定时位置、第一频率偏移和第一振幅的设备。

23.如权利要求16所述的方法，其中将所述弱小区中的所述一个标识为所述强小区。

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