CN103782636A - 用于在无线通信系统中同步并获得系统信息的装置及方法 - Google Patents

用于在无线通信系统中同步并获得系统信息的装置及方法 Download PDF

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Abstract

提供了在无线通信系统中获取同步和系统信息的基站和终端使用方法。一种基站的操作方法包括：生成要通过同步信道（SCH）发送的同步信号，生成要通过广播信道（BCH）发送的广播信号，以及通过利用不同的发送波束对所述信道执行波束形成来重复地发送所述SCH和所述BCH。

Description

用于在无线通信系统中同步并获得系统信息的装置及方法
技术领域
本公开涉及无线通信系统。
背景技术
为了满足对无线数据业务量不断增长的需求，无线通信系统正处于支持更高数据传送速率的发展过程中。现在正在被商用化的第四代（4G）系统的技术正被发展为从总体上提高频谱效率以增加数据传送速率。然而，提高频谱效率的技术不足以满足对无线数据业务量的爆炸性增长的需求。
在解决上述问题的一个方法中，使用了相当宽的频带。目前，在传统的移动通信蜂窝式系统中使用的频带通常小于或等于10千兆赫（GHz），因此确保宽频带是很困难的。因此，需要在更高频带下确保宽带频率。然而，用于无线通信的频率越高，传播路径损耗越大。因此，传播距离相对较短，这导致覆盖范围减小。作为解决该问题的方法，波束形成技术被用来减小传播路径损耗并增加传播距离。
波束形成可以分为在发送端执行的发送（TX）波束形成以及在接收端执行的接收（RX）波束形成。通常，TX波束形成通过使用多个天线允许传播所到达的区域密集地定位在特定方向上来增加方向性。在这种情况下，多个天线的聚合可以被称为天线阵列，并且包括在阵列中的每个天线可以被称为阵列元素。所述天线阵列可以以诸如线性阵列、平面阵列等等的各种形式来配置。TX波束形成的使用导致信号方向性的增加，从而增加了传播距离。此外，因为信号几乎不在除了方向性方向之外的方向上发送，所以明显地减小了作用于另一个接收端的信号干扰。接收端可以通过使用RX天线阵列来对RX信号执行波束形成。RX波束形成通过允许传播被集中到特定方向上来减小在特定方向上发送的RX信号强度，并且从RX信号中排除在除了所述特定方向之外的方向上发送的信号，从而提供了阻挡干扰信号的效果。
如上所述，为了促进宽频带，可以引入超高频带，即毫米（mm）波系统。在这种情况下，对波束形成技术加以考虑以克服传播路径损耗。在该技术中，受到波束形成的信号从初始接入时间点开始就被发送和接收。因此，需要用于用户终端在执行波束形成的环境中获得同步和系统信息的方法。
发明内容
为解决上面论述的现有技术的不足，主要目标是至少提供下述优点。因此，本公开的方面将提供用于在无线通信系统中通过使用受到波束形成的同步信道（SCH）来获得同步的装置及方法。
本公开的另一个方面将提供用于在无线通信系统中从受到波束形成的广播信道（BCH）中获得系统信息的装置及方法。
本公开的另一个方面将提供用于通过使用SCH来确定优选发送波束和优选接收波束的装置及方法。
本公开的另一个方面将提供用于在无线通信系统中通过使用系统信息来获得帧同步的装置及方法。
依据本公开的方面，提供一种操作无线通信系统中的基站的方法。所述方法包括：生成要通过SCH发送的同步信号，生成要通过BCH发送的广播信号，以及通过利用不同的发送波束对所述信道执行波束形成来重复地发送SCH和BCH。
依据本公开的另一个方面，提供一种操作无线通信系统中的终端的方法。所述方法包括：检测通过利用不同的发送波束进行波束形成而被重复地发送的SCH中的至少一个；以及通过使用通过利用不同的发送波束进行波束形成而被重复地发送的BCH中的至少一个来获得系统信息。
依据本公开的另一个方面，提供一种无线通信系统中的基站装置。所述装置包括调制解调器，所述调制解调器被配置成生成要通过SCH发送的同步信号并且生成要通过BCH发送的广播信号。所述装置还包括波束形成单元，所述波束形成单元被配置成利用不同的发送波束对所述SCH和所述BCH执行波束形成。所述装置还包括控制器，所述控制器被配置成重复地发送利用不同的发送波束进行波束形成的SCH和BCH。
依据本公开的另一个方面，提供一种无线通信系统中的终端装置。所述装置包括调制解调器，所述调制解调器被配置成检测通过利用不同的发送波束进行波束形成而被重复地发送SCH中的至少一个。所述装置还包括控制器，所述控制器被配置成通过使用通过利用不同的发送波束进行波束形成而被重复地发送的BCH中的至少一个来获得系统信息。
在下面进行对发明的详细描述之前，陈述贯穿本专利文件中所使用的某些词汇和短语的定义会是有利的：术语“包括”和“包含”及其派生词含义是没有限制的包括；术语“或”是包括性的，意思是和/或；短语“与…相关联”和“与其相关联”及其派生词的含义可以是包括、被包括在内、与…互连、包含、被包含在内、连接到或与…连接、耦接到或者与…耦接、可与…通信、协同、交织、并列、接近于、绑定到或与…绑定、具有、具有…的性质等等；并且术语“控制器”含义是控制至少一个操作的任意设备、系统或它们的一部分，这样的设备可以在硬件、固件或软件或者硬件、固件和软件中至少两种的某种组合中实现。应该注意到，与任意特定控制器相关联的功能可以是集中的或者分布式的，或者位于本地或者是远程地。提供特定词汇和短语的定义以用于本专利文件的通篇文档，本领域普通技术人员应当理解，即便不是在大多数情形下，那么在许多情形下，这些定义也适用于现有的以及将来的对这些所定义词汇和短语的使用。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，现提供结合附图的以下描述，附图中，同样的参考标记表示同样的部分：
图1A和图1B图示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的小区结构的示例；
图2图示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的同步信道（SCH）和广播信道（BCH）的示例结构；
图3图示了根据本公开的实施例的在无线通信系统中通过使用SCH来确定接收波束的方法；
图4是图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的基站的操作的流程图；
图5是图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的终端的操作的流程图；
图6是图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的基站的结构的框图；以及
图7是图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的终端的结构的框图。
具体实施方式
下面论述的图1A到图7以及在本专利文件中用来描述本公开原理的各种实施例仅仅是示例性的，并不应以限制本公开范围的任意方式进行解释。本领域技术人员将理解，可以在任何适当布置的无线网络中实现本公开的原理。
本公开涉及用于在无线通信系统中同步并获得系统信息的装置及方法。下文中描述的本公开涉及在无线通信系统中从受到波束形成的同步信道（SCH）中获得同步以及从广播信道（BCH）中获得系统信息的技术。
所述SCH是输送用于获得终端的时间/频率同步的同步信号的资源时段，并且在帧上具有预设的固定位置。所述同步信号由预先约定的序列组成，并且也可以被称为前导码（preamble）、中导码（midamble）等等。在以下描述中，诸如“SCH被发送/接收”、“同步信号被发送/接收”等等的说明被用于相同的含义。
所述BCH是输送用来访问系统并与系统通信的系统信息的资源时段，并且在帧上具有预设的固定位置。所述BCH也可以被称为帧头、超帧头等等。在以下描述中，诸如“BCH被发送/接收”、“广播信号被发送/接收”等等的说明被用于相同的含义。
通常，移动通信系统采用“小区”的概念。因此，当终端从一个小区移动到另一个小区时执行切换过程。虽然具体情况可以取决于系统特性而不同，但是一个基站（BS）通常通过使用多个扇形天线来形成多个扇形。此外，“天线区域”在本公开中被定义为小区的从属概念。天线区域是在其中执行波束形成的区域性单元。在一个小区中，天线区域通过天线标识符（ID）来区分。分配给每个TX波束的波束索引在一个天线区域中是唯一的。对于每个天线区域，可以分配至少一个射频（RF）链和天线区域，或者可以以划分的方式分配属于一个天线阵列的天线元素。下文中，为了解释方便，用于一个天线区域的至少一个天线的组被称为‘天线群’。即，对于一个天线区域，分配一个天线群。多个天线群在物理上可以被布置在相同的空间中或者分别的空间中。
图1A和图1B图示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的小区结构的示例。图1A图示了每个小区具有一个天线区域的结构，并且图1B图示了每个小区具有两个天线区域的结构。参照图1A和图1B，BS操作三个小区，并且每个天线区域支持三个TX波束。当发送SCH或者BCH时，如图1A中所示，BS改变一个小区中的TX波束并且跨三个单位时间时段发送三个信号。可替换地，如图1B中所示，BS可以改变一个小区中的TX波束并且跨三个单位时间时段发送六个信号。即，因为在图1B中所示的实施例中，属于不同天线区域的两个信号是空分复用的，所以BS可以通过使用不同的天线群同时发送天线区域-0和天线区域-1中的信号。
如果每个天线区域具有相同数量的TX波束，则天线区域的数量越大，系统通过使用窄波束可以执行的通信越高效。可替换地，如果每个小区具有相同数量的TX波束，则天线区域的数量越大，系统传输SCH和BCH所需的资源量越少。虽然图1A和图1B中描述了每个天线区域具有三个TX波束，但是根据本公开的另一个实施例，可以使用具有更窄的波束的四个或更多个TX波束。
图2图示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的SCH和BCH的示例结构。图2中假定支持五个TX波束。
参照图2，帧210包括多个子帧220。子帧220被划分成下行链路（DL）时段232和上行链路（UL）时段234。虽然在图2中，DL时段232和UL时段234在时间轴上划分，但是根据本公开的另一个实施例，DL时段232和UL时段234可以在频率轴上划分。DL时段232的一些部分被定义为SCH/BCH时段240。SCH/BCH时段240被周期性地包括。在图2的实施例中，SCH/BCH时段存在于每个帧中。
SCH/BCH时段240位于DL时段232的后面部分。即，位于SCH/BCH时段240的最后部分的BCH-4的最后码元264是DL时段232的最后码元。因此，帧210的同步可以通过确定最后的BCH264的位置来获得。然而，根据本公开的另一个实施例，SCH/BCH时段240可以以分布式的方式布置在子帧220或者帧210中，或者可以位于DL时段232的前面或者中间部分而非位于其后面部分。此外，根据本公开的另一个实施例，包括在一个DL时段232中的SCH/BCH时段240的数量可以是多个。
SCH/BCH时段240包括多个SCH250-254以及多个BCH260-264。一个SCH与一个BCH彼此配对。包括在一对中的SCH和BCH是利用TX波束在相同方向上波束形成的。即，SCH-0250和BCH-0260是在TX波束中、在相同方向上波束形成的。此外，包括在一个帧210中的五个SCH/BCH对是利用TX波束在不同的方向上波束形成的。SCH/BCH对的数量可以取决于BS支持的TX波束数量而变化。在图2中，彼此配对的一个SCH和一个BCH在时间轴上相邻。然而，根据本公开的另一个实施例，彼此配对的SCH和BCH可以彼此间隔开预设数量的码元的长度。例如，多个SCH250-254可以连续地布置，并且多个BCH260-264可以连续地布置。此外，根据本公开的另一个实施例，多个SCH250-254可以由分别区分为主SCH和辅SCH的两个码元组成。
通过SCH250-254发送的同步信号指示小区ID。此外，如果如图1B中所示存在多个天线区域，则同步信号还可以指示天线区域ID。小区ID和天线区域ID可以通过使用构成同步信号的序列、同步信号映射到的子载波的位置、同步信号的加扰码、以及覆盖码（covering code）中的至少一个来指示。
此外，SCH250-254输送通过使用不同的TX波束波束形成的同步信号，并且所述不同的TX波束通过使用波束ID来标识。根据本公开的一个实施例，波束ID可以通过使用SCH250-254来指示。例如，波束ID可以通过使用构成同步信号的序列、同步信号映射到的子载波的位置、同步信号的加扰码、以及覆盖码中的至少一个来指示。根据本公开的另一个实施例，波束ID可以被包括在通过BCH260-264发送的系统信息中。在这种情况下，被应用到SCH-0250的TX波束的波束ID被包括在通过BCH-0260发送的系统信息中。如果波束ID是通过BCH260-264发送的，则同步信号具有相对简单的结构，因此获得同步的过程变成简单和清楚。否则，如果波束ID是通过SCH250-254指示的，则相同的系统信息通过全部BCH260-264来发送。在这种情况下，因为从系统信息生成相同的物理信号，所以终端可以通过组合通过BCH260-264接收到的信号来获得解码增益。然而，即使波束ID是通过BCH260-264发送的，当波束ID被用作系统信息的加扰码而不是系统信息的一个信息项时，终端也可以在执行解扰之后通过组合信号来增加解码增益。
为了获得终端的帧同步，系统信息包括能够确定SCH/BCH时段240的边界的信息。SCH/BCH时段240在帧中具有固定位置。因此，当SCH/BCH时段240的位置可以被知道时，终端可以确定帧的边界。终端可以检测利用不同的TX波束波束形成的SCH250到254中的至少一个。然而，一个SCH不足以准确地知道SCH/BCH时段240的边界。这是因为所述终端不能知道除了终端本身检测到的SCH之外的SCH的数量。因此，在通过使用系统信息确定SCH的数量之后，换句话说，在确定BS支持的波束数量之后，终端可以通过使用TX波束的数量来确定除了终端本身检测到的SCH之外的SCH的数量，并且可以确定SCH/BCH时段240的边界。例如，如图2中所示，如果SCH/BCH时段240的最后码元是DL时段232的最后码元，则检测到SCH-2252的终端通过使用系统信息确认TX波束的数量是五个，并且确定在SCH-2252之后还存在两个SCH。因此，终端可以确定SCH/BCH时段240的最后码元位置，并且可以确定DL时段232的结束边界。如果SCH/BCH时段240和子帧220的边界之间的位置关系不是预设的，则SCH/BCH时段240和子帧220的边界之间的位置关系可以通过使用系统信息来输送。
图2中图示了一个DL时段232和一个UL时段234被包括在子帧220的范围内，并且多个子帧220的组对应于帧210。然而，根据本公开的另一个实施例，子帧220可以被称为帧，并且帧210可以被称为超帧。
图3图示了根据本公开的实施例的在无线通信系统中通过使用SCH来确定RX波束的方法。图3中假定BS支持四个TX波束，并且终端支持四个RX波束。
参照图3，BS在每个帧中周期性地发送SCH。即，每个帧包括SCH的一个TX时段。在这种情况下，在一个帧期间，BS通过使用可支持的TX波束来向SCH应用波束形成。换句话说，BS在每个帧中发送SCH四次，并且四个SCH利用TX波束A311、TX波束B312、TX波束C313和TX波束D314被波束形成。
因此，终端改变每个帧中的RX波束并且跨多个帧接收SCH。对于一个示例，如果终端仅仅具有一个RX RF链，则终端通过在每个帧中使用一个RX波束来执行波束形成，并且在四个帧期间仅接收SCH。即，如图3中所示，终端通过在帧n中使用RX波束A321、在帧n+1中使用RX波束B322、在帧n+2中使用RX波束C323以及在帧n+3中使用RX波束D324来执行RX波束形成。另举一例，如果终端具有两个RX链，则终端通过使用两个RX波束来在每个帧中执行波束形成，并且在两个帧期间接收SCH。即，如图3中所示，终端通过在帧n中使用RX波束A321和RX波束B322、在帧n+1中使用RX波束C323和RX波束D324来执行RX波束形成。
通过使用上述过程，终端通过组合所有TX波束和RX波束来接收SCH。因此，终端可以将使RX信号强度最大化的一个组合确定为最佳TX波束和最佳RX波束。
BS中使用的TX波束的波束宽度不限于图3的实施例。然而，根据本公开的另一个实施例，终端可以通过以逐步的方式使用具有不同波束宽度的TX波束来确定最佳TX波束。
下文中，将参照附图详细描述使用具有上述结构的SCH和BCH的终端和BS的操作和结构。
图4是图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的BS的操作的流程图。
参照图4，BS在块401中生成同步信号。所述同步信号是包括通过SCH发送的预设序列的信号。所述同步信号指示小区ID。当BS操作一个小区中的多个天线区域时，所述同步信号还指示天线区域ID。在这种情况下，BS针对各个天线区域生成不同的同步信号。此外，根据本公开的一个实施例，所述同步信号可以指示要应用的TX波束ID。在这种情况下，BS针对各个要应用的TX波束生成不同的同步信号。小区ID、天线区域ID和TX波束ID可以通过使用构成同步信号的序列、同步信号映射到的子载波的位置、同步信号的加扰码、覆盖码等等中的至少一个来指示。根据本公开的另一个实施例，所述TX波束ID可以通过BCH来指示，并且在这种情况下，所述同步信号不指示要应用的TX波束ID。
在块403中，BS对系统信息进行编码。换句话说，BS生成要通过BCH发送的广播信号。所述系统信息包括终端用来访问BS的配置信息、系统参数等等。例如，所述系统信息可以包括用于报告BS支持的TX波束数量的信息、能够确定SCH/BCH时段的边界的信息等等。如果SCH/BCH时段在帧上的边界位置不是预设的，则所述系统信息还可以包括用于报告SCH/BCH时段在帧上的边界位置的信息。根据本公开的一个实施例，如果TX波束ID是由SCH指示的，则广播信号对于每个TX波束不是不同的，而是对于每个TX波束是相同的。可替换地，根据本公开的另一个实施例，如果所述TX波束ID是通过BCH来指示的，则所述广播信号对于每个TX波束是不同的。具体来说，所述TX波束ID可以被包括作为系统信息的一个信息项，或者可以以被应用到系统信息的加扰码的形式来指示。
在块405中，BS通过使用不同的TX波束对信号执行波束形成来重复地发送同步信号和广播信号。换句话说，在一个SCH/BCH时段期间，BS发送利用不同的TX波束波束形成的SCH和BCH。因此，一个SCH/BCH时段包括SCH和BCH的对，所述对的数量达BS支持的TX波束的数量。在这种情况下，当BS操作一个小区中的多个天线区域时，BS在所述天线区域中同时发送SCH和BCH。即，因为天线区域可以被独立地进行波束形成，所以BS对每个天线区域形成一个TX波束，即，同时形成数量达天线区域数量的TX波束。
在块407中，BS确定SCH/BCH的TX时段是否结束。例如，所述SCH/BCH的TX时段可以是子帧、帧或者超帧。即，SCH/BCH时段被周期性地布置，并且在帧中具有固定位置。当SCH/BCH的TX时段结束时，过程返回到块401。然而，根据本公开的另一个实施例，先前生成的同步信号和广播信号可以被重用。在这种情况下，过程返回到块405。
虽然图4中未示出，但是BS还可以执行从接收SCH和BCH的终端接收对优选TX波束ID的反馈的过程。在这种情况下，BS识别终端的优选TX波束，并且在执行调度时使用终端的优选TX波束。
图5是图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的终端的操作的流程图。
参照图5，终端在块501中通过使用SCH来确定优选TX波束和优选RX波束。SCH被周期性地发送，并且在一个时段期间，利用不同的TX波束波束形成的SCH被重复地发送。例如，SCH的TX时段可以是帧或者超帧。因此，因为终端在多个时段期间改变每个时段中的RX波束并且接收SCH，所以终端可以通过组合所有TX波束和RX波束来接收SCH。因此，终端可以将使RX信号强度最大化的一个组合确定为优选TX波束和优选RX波束。在这种情况下，终端可以同时应用的RX波束的数量可以取决于包括在终端中的RX RF链的数量而变化。
在块503中，终端通过使用SCH来获得小区ID、天线区域ID以及TX波束ID中的至少一个。通过SCH接收到的同步信号指示小区ID。当BS操作一个小区中的多个天线区域时，所述同步信号还指示天线区域ID。此外，根据本公开的一个实施例，所述同步信号可以指示TX波束ID。小区ID、天线区域ID和TX波束ID可以通过使用构成同步信号的序列、同步信号映射到的子载波的位置、同步信号的加扰码、覆盖码等等中的至少一个来指示。即，终端可以通过使用检测到的同步信号的序列、同步信号映射到的子载波的位置、检测到的同步信号的加扰码、覆盖码等等中的至少一个来标识小区ID、天线区域ID和TX波束ID中的至少一个。根据本公开的另一个实施例，TX波束ID可以通过使用BCH来指示。在这种情况下，所述同步信号不指示要应用的TX波束ID。
在块505中，终端对BCH进行解码。BCH与SCH配对。BCH是利用与跟所述BCH配对的SCH相同的TX波束波束形成的。BCH与跟所述BCH配对的SCH间隔开与预设的码元数量相对应的距离。例如，如图2中所示，彼此配对的SCH和BCH可以以连续的方式布置。因此，检测同步信号的终端可以根据同步信号确定利用相同的TX波束波束形成的BCH的位置。在这种情况下，终端可以将在块501中确定的优选RX波束应用到所述BCH。所述BCH输送系统信息。所述系统信息包括终端用来访问BS的配置信息、系统参数等等。根据本公开的一个实施例，如果TX波束ID是由SCH指示的，则广播信号对于每个TX波束不是不同的，而是对于每个TX波束是相同的。因此，终端可以通过组合多个广播信号来增加解码增益。可替换地，根据本公开的另一个实施例，如果所述TX波束ID是通过BCH来指示的，则所述广播信号对于每个TX波束是不同的。具体来说，所述TX波束ID可以被包括作为系统信息的一个信息项，或者可以以被应用到系统信息的加扰码的形式来指示。当所述TX波束ID是以加扰码的形式来指示的时，终端可以在执行解扰之后通过组合多个广播信号来增加解码增益。
在块507中，终端获得帧同步。即，所述终端通过使用通过BCH获得的系统信息和检测到的同步信号的位置来确定超帧、帧、子帧等等的边界。即，终端通过使用系统信息来确定SCH/BCH时段的边界，并且根据SCH/BCH时段的边界确定帧的边界。例如，如果SCH/BCH时段的结束边界在帧中具有固定位置，则终端通过使用系统信息来确定SCH的数量，计算位于终端检测到的SCH之后的SCH的数量，确定SCH/BCH时段的结束边界，并且根据所述结束边界和帧的位置关系来确定帧的边界。在这种情况下，如果SCH/BCH时段在帧上的边界位置不是预设的，则所述终端可以通过使用系统信息来获得用于报告SCH/BCH时段在帧上的边界位置的信息。
虽然图5中未示出，但是终端还可以执行反馈在块501中确定的优选TX波束的TX波束ID的过程。
图6是图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的BS的结构的框图。
参照图6，所述BS包括调制解调器610、接收器620、TX RF链630、波束形成单元640、天线阵列650以及控制器660。
调制解调器610根据系统的物理层标准执行在基带信号和位流之间的转换功能。例如，在OFDM方案中，在数据传输过程中，调制解调器610通过对TX位流执行编码和调制来生成复合码元（complex symbol），将所述复合码元映射到子载波，然后通过执行快速傅里叶逆变换（IFFT）操作和循环前缀（CP）插入操作来配置OFDM码元。此外，在数据接收过程中，调制解调器610在OFDM码元的基础上拆分基带信号，通过使用快速傅里叶变换（FFT）操作恢复映射到子载波的信号，然后通过执行解调和解码恢复RX位流。接收器620将从终端接收到的RF信号转换成基带数字信号。虽然未具体示出，但是接收器620包括天线、RX RF链等等。
TX RF链630将从调制解调器610提供的基带数字信号流转换成RF模拟信号。例如，TX RF链630可以包括放大器、混频器、振荡器、数模转换器（DAC）、滤波器等等。图6中仅图示了一个TX RF链630。然而，根据本公开的另一个实施例，所述BS可以包括多个TX RF链。在这种情况下，BS可以同时形成数量达TX RF链的数量的多个TX波束。
波束形成单元640对从TX RF链630提供的TX信号执行TX波束形成。例如，波束形成单元640包括多个相位变换器、多个放大器以及信号加法器。即，波束形成单元640将从TX RF链630提供的TX信号拆分成包括在天线阵列650中的多个天线的数量，并且调节所拆分的信号中的每一个的相位和大小。天线阵列650是一组多个天线。天线阵列650包括多个阵列元素，并且通过无线电信道发送从波束形成单元640提供的信号。
控制器660控制BS的总体功能。例如，控制器660生成TX业务包和消息并且将它提供给调制解调器610，并且对从调制解调器610提供的RX业务包和消息进行译码。具体来说，控制器660根据本公开的一个实施例提供对发送SCH和BCH的控制。下面将描述用于发送SCH和BCH的控制器660的操作。
控制器660控制调制解调器610确定同步信号的序列，并且通过对所述序列进行解调来生成所述同步信号。所述同步信号指示小区ID。当BS操作一个小区中的多个天线区域时，所述同步信号还指示天线区域ID。在这种情况下，控制器660针对各个天线区域生成不同的同步信号。此外，根据本公开的一个实施例，所述同步信号可以指示要应用的TX波束ID。在这种情况下，控制器660针对各个要应用的TX波束生成不同的同步信号。小区ID、天线区域ID和TX波束ID可以通过使用构成同步信号的序列、同步信号映射到的子载波的位置、同步信号的加扰码、覆盖码等等中的至少一个来指示。根据本公开的另一个实施例，所述TX波束ID可以通过BCH来指示，并且所述同步信号不指示要应用的TX波束ID。
随后，控制器660控制调制解调器610生成系统信息并且通过对序列进行编码和解调来生成广播信号。根据本公开的一个实施例，如果TX波束ID是由SCH指示的，则广播信号对于每个TX波束不是不同的，而是对于每个TX波束是相同的。可替换地，根据本公开的另一个实施例，如果所述TX波束ID是通过BCH来指示的，则所述广播信号对于每个TX波束是不同的。具体来说，所述TX波束ID可以被包括作为系统信息的一个信息项，或者可以以被应用到系统信息的加扰码的形式来指示。所述系统信息可以包括用于报告BS支持的TX波束的数量的信息以便所述终端能够获得帧同步。
控制器660控制波束形成单元640周期性地发送同步信号和广播信号并且在一个时段期间重复地发送同步信号和广播信号使得被重复地发送的同步信号和广播信号被利用不同的TX波束波束形成。换句话说，在一个SCH/BCH时段期间，控制器660发送利用不同的TX波束波束形成的SCH和BCH。在这种情况下，当BS操作一个小区中的多个天线区域时，控制器660在所述天线区域中同时发送SCH和BCH。当BS操作多个天线区域时，所述BS包括多个TX RF链，或者以划分的方式将天线阵列650的天线元素分配给多个天线区域。
此外，控制器660控制接收器620从接收SCH和BCH的终端接收对优选TX波束ID的反馈。控制器660识别终端的优选TX波束，并且在执行调度时使用终端的优选TX波束。
图7是图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的终端的结构的框图。
参照图7，所述终端包括天线阵列710、波束形成单元720、RX RF链730、调制解调器740、发送器750以及控制器760。
天线阵列710是一组天线，并且包括多个阵列元素。波束形成单元720对通过构成天线阵列710的多个天线接收到的信号执行RX波束形成。例如，波束形成单元720包括多个相位变换器、多个放大器以及信号加法器。即，波束形成单元720通过调节和相加通过各个天线接收到的信号的相位来执行RX波束形成。RX RF链730将RF模拟RX信号转换成基带数字信号。例如，RX RF链730可以包括放大器、混频器、振荡器、模数转换器（ADC）、滤波器等等。图7中仅图示了一个RX RF链730。然而，根据本公开的另一个实施例，所述终端可以包括多个RX RF链。在这种情况下，终端可以同时形成数量达RX RF链的数量的多个RX波束。
调制解调器740根据系统的物理层标准执行基带信号和位流之间的转换功能。例如，在OFDM方案中，在数据传输过程中，调制解调器740通过对TX位流执行编码和调制来生成复合码元，将所述复合码元映射到子载波，然后通过执行IFFT操作和CP插入操作来配置OFDM码元。此外，在数据接收过程中，调制解调器740在OFDM码元的基础上拆分从RX RF链730提供的基带信号，通过使用FFT操作恢复映射到子载波的信号，然后通过执行解调和解码恢复RX位流。具体来说，调制解调器740针对从BS发送的同步信号测量RX信号强度。更具体地，调制解调器740检测从BS发送的SCH，针对每个SCH测量RX信号强度，然后将所述RX信号强度提供给控制器760。
发送器750将从调制解调器740提供的TX信号转换成RF信号，然后将所述RF信号发送到BS。虽然未具体示出，但是发送器750包括TX RF链、天线等等。
控制器760控制终端的总体功能。例如，控制器760生成TX业务包和消息并且将它提供给调制解调器740，并且对从调制解调器740提供的RX业务包和消息进行译码。具体来说，控制器760提供对通过检测SCH和BCH确定优选TX/RX波束以及获得同步和系统信息的控制。下面将描述用于检测SCH和BCH的控制器760的操作。
控制器760通过使用从BS发送的SCH来确定优选TX波束和优选RX波束。控制器760控制波束形成单元720在多个时段期间改变每个时段中的RX波束并且接收SCH，从而获取所有TX波束和RX波束的组合的RX信号强度。因此，控制器760可以将使RX信号强度最大化的一个组合确定为优选TX波束和优选RX波束。在这种情况下，终端可以同时应用的RX波束的数量可以取决于包括在终端中的RX RF链的数量而变化。此外，控制器760可以通过使用发送器750来反馈优选TX波束的TX波束ID。
控制器760通过使用SCH来获得小区ID、天线区域ID以及TX波束ID中的至少一个。通过SCH接收到的同步信号指示小区ID。当BS操作一个小区中的多个天线区域时，所述同步信号还指示天线区域ID。此外，根据本公开的一个实施例，所述同步信号可以指示TX波束ID。即，控制器760可以通过使用调制解调器740检测到的同步信号的序列、同步信号映射到的子载波的位置、检测到的同步信号的加扰码、覆盖码等等中的至少一个来标识小区ID、天线区域ID和TX波束ID中的至少一个。根据本公开的另一个实施例，TX波束ID可以通过使用BCH来指示。在这种情况下，所述同步信号不指示要应用的TX波束ID。
控制器760控制调制解调器740对BCH进行解码。BCH与SCH配对。BCH是利用与跟所述BCH配对的SCH相同的TX波束波束形成的。因此，检测同步信号的调制解调器740根据同步信号确定利用相同TX波束波束形成的BCH的位置，对所述BCH进行解码，并且向控制器760提供对所述BCH解码的结果。根据本公开的一个实施例，如果TX波束ID是由SCH指示的，则广播信号对于每个TX波束不是不同的，而是对于每个TX波束是相同的。因此，在这种情况下，调制解调器740可以通过组合通过多个BCH接收到的信号来增加解码增益。可替换地，根据本公开的另一个实施例，如果所述TX波束ID是通过BCH来指示的，则所述广播信号对于每个TX波束是不同的。具体来说，所述TX波束ID可以被包括作为系统信息的一个信息项，或者可以以被应用到系统信息的加扰码的形式来指示。在这种情况下，调制解调器740可以在执行解扰之后通过组合通过多个BCH接收到的信号来增加解码增益。
控制器760获得帧同步。即，控制器760通过使用通过BCH获得的系统信息和检测到的同步信号的位置来确定超帧、帧、子帧等等的边界。即，控制器760通过使用系统信息来确定SCH/BCH时段的边界，并且根据所述边界获得帧同步。例如，如果SCH/BCH时段的结束边界在帧中具有固定位置，则控制器760通过使用系统信息来确定SCH的数量，确定位于终端检测到的SCH之后的SCH的数量，确定SCH/BCH时段的结束边界，并且根据所述结束边界和帧的位置关系来确定帧的边界。在这种情况下，如果SCH/BCH时段在帧上的边界位置不是预设的，则控制器760可以通过使用系统信息来获得用于报告SCH/BCH时段在帧上的边界位置的信息。
本公开提供了在无线通信系统中通过使用受到波束形成的SCH和BCH来获得同步并且获得系统信息的过程。因此，可以通过使用用于获得初始同步的过程来应用波束形成，从而实现高效通信。
根据权利要求和说明书中的描述的本发明的实施例可以以硬件、软件或者硬件和软件的组合的形式实现。
这样的软件可以被存储在计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序（软件模块），所述一个或多个程序包括当被电子设备中的一个或多个处理器执行时使得电子设备执行本发明的方法的指令。
这样的软件可以以易失性的或者非易失性的存储装置的形式存储，所述存储装置诸如例如，像ROM那样的存储设备，不管其是否是可擦除的或者可重写的，或者这样的软件可以以诸如例如，RAM、存储芯片、设备或者集成电路的存储器的形式存储，或者这样的软件可以被存储在诸如例如，CD、DVD、磁盘或者磁带等等的光学或者磁性可读介质上。将会理解，所述存储设备和存储介质是适合于存储程序的机器可读存储装置的实施例，所述程序包括当被执行时实现本发明的实施例的指令。实施例提供了包括代码的程序以及存储这样的程序的机器可读存储装置，所述代码用于实现如本说明书的权利要求中的任意一个所主张的装置或者方法。更进一步，这样的程序可以经由任意介质以及适当地包括所述介质的实施例来电子地传输，所述介质比如通过有线或无线连接携带的通信信号。

Claims (15)

1.一种操作无线通信系统中的基站的方法，所述方法包括：
生成要通过同步信道（SCH）发送的同步信号；
生成要通过广播信道（BCH）发送的广播信号；以及
通过利用不同的发送波束对所述信道执行波束形成来重复地发送所述SCH和所述BCH。
2.如权利要求1所述的方法，其中，重复地发送所述SCH和所述BCH包括：
通过使用多个天线群当中的第一天线群来针对第一天线区域形成发送波束，所述多个天线群被分别分配给包括在一个小区中的多个天线区域；以及
通过使用所述多个天线群当中的第二天线群来针对第二天线区域形成发送波束。
3.如权利要求2所述的方法，其中，重复地发送所述SCH和所述BCH包括：同时形成针对第一天线区域的发送波束和针对第二天线区域的发送波束。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述同步信号指示与发送所述同步信号的天线群相对应的天线区域的天线区域ID。
5.一种操作无线通信系统中的终端的方法，所述方法包括：
检测通过利用不同的发送波束进行波束形成而被重复地发送的同步信道（SCH）中的至少一个；以及
通过使用通过利用不同的发送波束进行波束形成而被重复地发送的广播信道（BCH）中的至少一个来获得系统信息。
6.如权利要求5所述的方法，其中，通过BCH中的至少一个来获得系统信息包括：
组合通过所述BCH中的至少两个而接收到的广播信号；以及
对组合的广播信号进行解码。
7.如权利要求5所述的方法，还包括通过使用所述系统信息来获得帧同步。
8.如权利要求7所述的方法，其中，获得帧同步包括：
通过使用所述系统信息来确定在其中所述SCH和所述BCH被重复地发送的时段的边界。
9.如权利要求8所述的方法，其中，通过使用所述系统信息来确定在其中所述SCH和所述BCH被重复地发送的时段的边界包括：
通过使用所述系统信息来确定从基站发送的SCH的数量；以及
通过使用发送波束的数量来计算位于所检测到的SCH之后的SCH的数量。
10.如权利要求5所述的方法，其中，检测通过利用不同的发送波束进行波束形成而被重复地发送的SCH中的至少一个包括：
通过应用不同的接收波束来检测利用相同的发送波束进行波束形成的SCH；以及
确定使接收信号强度最小化的优选发送波束和优选接收波束的组合。
11.如权利要求1或权利要求5所述的方法，其中，通过SCH接收到的同步信号指示小区ID和应用到同步信号的发送波束ID中的至少一个。
12.如权利要求11所述的方法，其中，小区ID和应用到同步信号的发送波束ID中的至少一个通过使用以下各项中的至少一个来指示：构成所述同步信号的序列、所述同步信号映射到的子载波的位置、所述同步信号的加扰码、以及覆盖码。
13.如权利要求1或权利要求5所述的方法，其中，通过BCH接收到的广播信号指示应用到所述广播信号的发送波束ID。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述发送波束ID通过使用包括在所述系统信息中的信息项和应用到所述系统信息的加扰码中的至少一个来指示。
15.一种布置为实现权利要求1到14之一所述的方法的装置。
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