CN103813362A - 用于lte系统的联合的小区标识检测和小区测量的方法和移动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于LTE系统的联合小区标识检测和小区测量的方法和移动设备。该方法包括：接收第一OFDM码元；提取第一OFDM码元的第一接收到的小区特定的参考子载波；接收第二OFDM码元；提取第二OFDM码元的第二接收到的小区特定的参考子载波；通过计算第一接收到的小区特定的参考子载波与第二接收到的小区特定的参考子载波的共轭的标量积而生成接收到的子载波对；提供参考序列，其包括针对小区ID的所有可能组合的参考子载波对；将接收到的子载波对与每个参考子载波对相关以生成与每个小区ID相关联的小区特定的相关值；通过搜索最高的相关值并将与最高的相关值相关联的小区ID分配给最强小区来确定最强小区的小区ID。

Description

用于LTE系统的联合的小区标识检测和小区测量的方法和移动设备

技术领域

本发明涉及一种用于LTE系统的联合的小区标识检测和小区测量的方法和移动设备。

背景技术

3GPP LTE是一种使用正交频分复用(OFDM)的通信标准。由于其用于低复杂度接收机实施方式的潜力，OFDM对于高数据速率传输具有特别的吸引力。

在OFDM中，传输带宽被分裂为具有相同宽度的等间隔正交子带。在信道脉冲响应的持续时间不超过保护间隔的持续时间的前提下，并且如果无线电传播信道条件足够慢地变化，则保持正交性。通过对诸如子载波间距和保护间隔持续时间的系统参数的适当选择，满足这两个要求。则通过简单公式y_k，l=h_k，l·x_k，l+n_k，l

来描述一个数据码元的传输。这里，x是被发射的码元，h是复衰减系数，n是随机噪声采样，y是相对应的被接收的码元，k是OFDM子载波索引，以及l是OFDM码元索引。

噪声采样以噪声方差

为特征。在针对所有不同的(k，l)对具有不同的值的情况下，该公式适用于在图1中被图示的时间-频率平面中的全部码元。上述内容适用于具有一个发射(Tx)天线的通信方案。

其中在发射侧和接收侧都使用多天线的OFDM通信方案被称作多输入多输出(MIMO)OFDM。在这种情况下，时间-频率平面内的每个元素符合公式y_k，l=H_k，l·x_k，l+n_k，l，

其中，x是被发射的码元的矢量，H是复衰减系数的矩阵，n是随机噪声采样矢量，y是相应的接收到的码元矢量。随机噪声矢量以其协方差矩阵Φ_nn为特征。

在其中发生从一个发射机到多个接收机的传输的多用户系统中，可以将时间-频率平面中的区域分配给不同的用户。3GPP LTE标准在下行链路、即从基站到终端的传输方向中使用这种正交频分复用接入(OFDMA)。在LTE中，时间-频率平面中的每个元素被称作资源元素，并且整个时间-频率平面被划分成所谓的资源块，所述资源块为频率方向上的12个子载波乘以时间方向上6或7个(取决于循环前缀持续模式)OFDM码元的矩形，如图2中所图示的。

LTE标准描述了蜂窝网络，在该蜂窝网络中将所提供的地区划分成小区，每个小区配备有服务该小区中的移动站的基站。在LTE术语中，基站被称作“演进节点B”(eNB)，并且移动站或终端被称作用户设备(UE)。在LTE中，网络的全部小区运行在相同的中心频率，即频率再用因子是1，这意味着任何移动站将会经历来自网络中相邻小区的干扰。来自相邻小区的干扰取决于临近小区中使用的和没有使用的资源块的模式。由于处理复杂度限制和受限的带宽资源，当网络变得承载有越来越多的用户时，移动站处的接收越来越多地从噪声受限操作转变到干扰受限操作。此外，朝向干扰的基站的通信信道是随时间变化的且是频率选择性的。因此，在LTE网络中当移动站接收信号时，噪声和干扰的混合通常在时间和频率方向两者上都变化。

因此，如果UE希望连接到小区或者UE已经连接到LTE小区并希望连接到另一个LTE小区，则每个小区需要被唯一地标识。为了这一目的，基站在主要同步信号(PSS)和次要同步信号(SSS)内传输小区标识(小区ID)。在LTE中具有504个唯一的物理层小区标识，它们被分为168个具有三个标识的组。三个PSS序列被用来指示组内的小区标识，并且168个SSS序列被用来指示组的标识。

在移动无线电接收机中，为了使能可靠的数据接收，需要执行多个参数估计任务，例如，时间同步估计、频率同步估计、信道估计、干扰水平估计、多普勒扩展估计、功率时延曲线估计、反馈信息估计。将PSS检测用于时隙定时检测和物理层ID检测。将SSS检测用于无线电帧检测、循环前缀(CP)长度检测和TDD／FDD检测。SSS检测是基于频域中的相干解调。参见图3，这在弱小区被具有相同PSS的强小区叠加的情况下尤其成为问题。弱小区的信道估计被具有相同PSS的强小区严重地损害。在这种情况中，在多个帧上求平均以及对信道估计的低通滤波并没有帮助，因为干扰并非白噪声类的。

诸如图4中所图示的，为了信道估计的目的，参考码元(子载波)被多路复用到LTE下行链路传输方案的时间-频率平面中。参考码元是在接收机处已知的、并被用于参数估计任务的数据码元。

图5示出用于确定接收到的参考码元的接收功率的最先进技术水平的结构。在时域51中或在频域54中提取出接收到的参考码元。在接收到的参考码元是在时域51中被提取出来的情况下，执行精细频率校正和组合52，并且通过FFT53将所述接收到的参考码元转换到频域。在频域参考子载波(码元)提取54之后，解调56所述接收到的参考码元，并通过计算标量积45将其与接收机处已知的参考码元的序列相关。为了消除噪声的目的，可以在多个子帧上进行平均57。

所有的参考子载波被QPSK调制，目的在于保持所传输的波形的峰均功率比为低的。3GPP技术规范36.211“Physical Channels and Modulation”(发布版本8)中提供的参考信号序列可以被写为：

$r_{{\ln }_s}=\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2c\left(2m\right)+j\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2c(2m+1)$

其中，n_s是具有无线电帧的时隙编号，并且l是该时隙内的OFDM码元编号。伪随机序列c(i)由长度为31的Gold序列构成，其在所述技术规范的第7.2节中被给出。在每个帧的开始处，应当利用c_init=2¹⁰(7*(n_s+1)+l+1)(2*N_cell-ID+1)+2*N_cell-ID+N_CP来初始化扰码序列生成器，其中N_cp对于正常CP为1且对于扩展CP为0。

因此，参考信号序列明显地也携带504个不同小区标识N_cell-id中的一个以及CP模式。在支持非MBSFN传输的小区中的全部下行链路子帧上传送小区特定的参考信号(CRS)。在天线端口0到3中的一个或多个上传送小区特定的参考信号。

为了执行切换，UE通常需要首先检测相邻小区，并随后测量它们的参考子载波接收机功率(RSRP)。小区搜索和测量能完成得越快，则用户将经历的掉话率越低。所以尽可能地减小小区检测时间和小区测量是至关重要的。

因此，提供一种与纯SSS小区识别相比具有改进的性能的、用于LTE系统中的小区识别的方法成为本发明的任务。具体地，提供一种用于LTE系统的联合的小区标识检测和参考子载波接收功率的小区测量的方法是本发明的任务。

发明内容

基本上如附图中的至少一个所展示的和／或结合附图中的至少一个所描述的、如在权利要求中更完整地阐述的，一种用于E-UTRA／LTE UE移动设备和相关的移动设备中的联合的小区标识检测和小区测量的方法，其使用小区特定的参考子载波以基于在所有可能的小区-ID候选上盲计算参考子载波接收功率(RSRP)来检测小区ID。

根据下面的说明和附图，本发明的这些和其他的优点、方面和新颖的特征以及它的所图示的实施例的细节将会被更充分地理解。

附图说明

将对附图进行参考，其中：

图1图示了在OFDM中使用的用以定义码元的时间-频率平面；

图2示出了LTE时间-频率网格；

图3图示了强LTE小区和弱LTE小区的叠加；

图4图示了在图1的时间-频率平面中定位参考码元的示例；

图5示出了移动设备的最先进技术水平的参考子载波接收功率检测结构；

图6示出了用于将小区特定的参考子载波配对的两个选择；

图7示出了用于联合地检测小区ID和参考子载波接收功率的移动设备的结构；

图8示出了用于通过执行信道估计以及信号重建和估计使用连续的干扰消除来联合地检测小区ID和参考子载波接收功率的结构。

具体实施方式

由于小区干扰，M个小区的接收到的信号互相重叠在相同的小区特定的参考信号(CRS)资源元素R_j，l，f上

$R_{j,l,f}=\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{m,j,l,f}{G}_{m,j,l}$

m是小区索引，j是频率网格中的CRS子载波索引，l是一个无线电帧内的CRS OFDM码元索引，f是无线电帧索引。H是信道响应，并且G是发射的CRS参考子载波。

参考图6和7，描述了用于联合地检测小区ID和参考子载波接收功率的方法和移动设备的优选实施例。

接收包括第一接收到的小区特定的参考子载波R_f，u，f的第一OFDM码元u，并且在模块74中提取接收到的R_j，u，f。接收包括第二接收到的小区特定的参考子载波R_j，v，f的第二OFDM码元v，并且也在模块74中提取接收到的R_j，v，f。以如图6中所示并再次在图7、子图711和712中示出的方式将所述两个OFDM码元配对。可以将任意两个CRS OFDM码元配对，只要它们在时间轴上并不太远即可。如果它们并不太远，则信道响应H_{m，j，u，f}和H_{m，j，v，f}将会近似相等。图6a示出了CRS OFDM码元的配对，所述CRS OFDM码元为在时间轴上以对齐的小区特定的参考子载波分隔开的6个OFDM码元。由于该对齐，图6a中示出的配对在多通路环境中是优选的。图6b示出了相距3个OFDM码元的两个相邻CRS OFDM码元的对。由于其在时间轴上的短距离，如果多普勒扩展较高，则该配对是优选的。

假设一个无线电帧内部的第u个和第v个码元成为被表示为第k对的一对，则在模块75中，根据下式计算该对接收到的子载波

$D_{j,k,f}=R_{j,u,f}*R_{j,v,f}^{*}$

其中，

是接收信号R_j，v，f的共轭。

为了减小噪声，在模块75中，可以根据

在F个无线电帧上对所述标量积求平均。

在模块77中，本地地生成CRS参考子载波，并且针对小区ID的全部可能的组合，根据下式生成包含CRS参考子载波对的参考序列对：

$L_{m,j,k}=G_{m,j,u}*G_{m,j,v}^{*}.$

可以通过强力评估或白名单而提供参考序列。

在还需要盲检测循环前缀的长度的情况下，随后针对小区ID和CP的全部可能的组合计算标量积。

将这对接收到的子载波D_j，k，f与参考序列的每个参考子载波对L_m，j，k相关，用于生成多个小区特定的相关值中与每个小区ID相关联的小区特定的相关值。

RS相关器、即模块79针对小区ID m根据下式将接收到的子载波对与参考子载波对相关：

${\mathrm{COR}}_m=\underset{j=0}{\overset{J-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{j,k}*L_{m,j,k}^{*}/(J*K)$

其中，

是L_m，j，k的复共轭。因此，生成多个小区特定的相关值中的与每个小区ID相关联的小区特定的相关值。

参见图6，通过将两个CRS OFDM码元配对，可以生成接收到的子载波对的序列。在这种情况中，可以在频率轴和／或时间轴上合计RS相关器79的输出，以得到与每个小区ID相关联的单个相关值。

通过在所述多个小区特定的相关值中查找最高的相关值并将与最高相关值相关联的小区ID分配给最强小区的小区ID，来确定最强小区的小区ID。这在RSRP最大值检测器、即模块710中被完成。

小区特定的相关值是作为相关器、即模块79的输出的RSRP值，为：

${\mathrm{COR}}_i=\underset{j=0}{\overset{J-1}{\mathrm{\Σ}}}{G}_{i,j,0}^{*}{G}_{i,j,0}^{*}\underset{f=0}{\overset{F-1}{\mathrm{\Σ}}}((\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{m,j,0,f}{G}_{m,j,0}+n_{j,0,f})\×(\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{m^{\′},j,1,f}^{*}{G}_{m^{\′},j,1}^{*}+n_{j,1,f}))$

${\mathrm{COR}}_i\≈\underset{j=0}{\overset{J-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{i,i,j}^{*}{R}_{i,i,j}{H}_{i,j}^2+\underset{m=0,m\≠i}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{J-1}{\mathrm{\Σ}}}{R}_{i,i,j}^{*}{R}_{m,m,j}{H}_{m,j}^2+\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m^{\′}=0,m^{\′}\≠m}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{INT}}_{i,m,m^{\′}}+\mathrm{NOS}$

第一项是所需要的项。第二项和第三项是交叉小区干扰。第四项是噪声相关的，并且可以通过对长时间和频率求平均而减小。与第一项相比，第二项和第三项是小的。

在另一优选实施例中，以降序的方式将所述多个小区特定的相关值排序。对所述多个小区特定的相关值执行干扰消除，以确定剩余的干扰小区的小区ID。

具体地，对于预定数目的N个最高相关值

以最高的相关值

为开始，根据下式执行连续的干扰消除：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{COR}}}_i={\mathrm{COR}}_i-{\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{i-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{COR}}}_m{\mathrm{RCC}}_{i,m},i=1...N-1;$

其中，RCC_i，m是小区特定的参考子载波i和小区特定的参考子载波m之间的互相关。

然后对剩下的相关值可以根据下式执行干扰消除：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{COR}}}_i={\mathrm{COR}}_i-{\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{N-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{COR}}}_m{\mathrm{RCC}}_{i,m},i=N...M-1,$

其中，M是小区特定的相关值的最大数目。

在又一优选实施例中，如图8中所示，对接收到的CRS子载波执行连续的干扰消除。采样缓冲器82在参考子载波提取模块81之前。在标量积模块83中，通过计算接收到的CRS子载波的标量积来将接收到的CRS子载波配对。在模块84中，执行小区ID和RSRP检测。在模块85中，利用RSRP值估计信道响应。在模块86中，利用信道响应的知识，重建被传输的CRS数据码元，并且从被存储在采样缓冲器82中的接收到的CRS子载波中消除该CRS数据码元。

通过对多于两个的CRS OFDM码元进行配对，可以以更高的计算成本进一步地改进该方法。

本发明的一个优点是，就所需要的时间而言改善了切换性能。

本发明的另一个优点是，在仍然保持高灵敏度的同时减小了计算复杂度。

虽然已经参考一定的实施例描述了本发明，但本领域技术人员将理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以做出多种改变并且可以用等效物替换。此外，可以做出许多修改，以将特别的情况或者材料适配到本发明的教导而不背离其范围。因此，意图是，本发明并不限于所公开的特定实施例，相反本发明将包括落入所附权利要求的范围内的全部实施例。

Claims (14)

1.一种用于通信的方法，所述方法包括：

在移动设备中：

接收包括第一接收到的小区特定的参考子载波的第一OFDM码元；

提取所述第一OFDM码元的所述第一接收到的小区特定的参考子载波；

接收包括第二接收到的小区特定的参考子载波的第二OFDM码元；

提取所述第二OFDM码元的所述第二接收到的小区特定的参考子载波；

通过计算所述第一接收到的小区特定的参考子载波与所述第二接收到的小区特定的参考子载波的共轭的标量积，而生成接收到的子载波对；

提供参考序列，所述参考序列包括针对小区ID的所有可能的组合的参考子载波对，其中，参考子载波对是分别与所述第一和第二接收到的小区特定的参考子载波在时间-频率网格中的相同资源元素处的第一小区特定的参考子载波与第二小区特定的参考子载波的共轭的标量积；

将所述接收到的子载波对与所述参考序列的每个参考子载波对相关，以用于生成多个小区特定的相关值中的与每个小区ID相关联的小区特定的相关值；

通过在所述多个小区特定的相关值中搜索最高的相关值并将与所述最高的相关值相关联的小区ID分配给最强小区的小区ID，来确定最强小区的小区ID。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，针对包含在所述第一和所述第二OFDM码元内的特定数目的多个小区特定的参考子载波，生成接收到的子载波对的序列，其中，针对所述序列内的每个接收到的子载波对，生成与每个小区ID相关联的相关值，并且其中，通过合计在所述LTE时间-频率网格的频率轴上的每个接收到的子载波对的相关值，生成所述多个小区特定的相关值中的与每个小区ID相关联的单个相关值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过合计在时间轴和频率轴上的每个接收到的子载波对的相关值，生成所述多个小区特定的相关值中的与每个小区ID相关联的单个相关值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考序列包括针对小区ID和循环前缀的长度的全部可能组合的参考子载波对。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和所述第二OFDM码元是LTE时间-频率网格上的分离的3个或6个OFDM码元。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过计算所述LTE时间-频率网格的相同频率仓或相邻频率仓的两个小区特定的参考子载波的标量积，而生成所述接收到的子载波对。

7.根据权利要求1所述的方法，其中生成接收到的子载波对包括在多个无线电帧上对标量积求平均。

8.根据权利要求1所述的方法，其中以降序的方式对所述多个小区特定的相关值进行排序，并且对所述多个小区特定的相关值执行干扰消除以确定剩余的干扰小区的小区ID。

9.根据权利要求8所述的方法，其中针对预定义数目的N个最高相关值以最高的相关值

作为开始，根据下式执行连续的干扰消除：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{COR}}}_i={\mathrm{COR}}_i-{\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{i-1}{\stackrel{\‾}{\mathrm{COR}}}_m{\mathrm{RCC}}_{i,m},i=1...N-1;$

其中，RCC_i，m是小区特定的参考子载波i和小区特定的参考子载波m之间的互相关。

10.根据权利要求8所述的方法，其中对剩下的相关值根据下式执行干扰消除：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{COR}}}_i={\mathrm{COR}}_i-\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{COR}}}_m{\mathrm{RCC}}_{i,m},i=N...M-1$

其中，M是所述多个小区特定的相关值中的小区特定的相关值的最大数目。

11.根据权利要求1所述的方法，其中通过强力评估或白名单来提供所述参考序列。

12.根据权利要求1所述的方法，其中至少两个另外的OFDM码元被用于生成接收到的小区特定的参考子载波对。

13.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述多个小区特定的相关值执行信道估计，并且其中，重建所传输的码元并将其从所述接收到的小区特定的参考子载波中消除。

14.一种移动设备，包括

用于接收包括第一接收到的小区特定的参考子载波的第一OFDM码元的装置；

用于提取所述第一OFDM码元的所述第一接收到的小区特定的参考子载波的装置；

用于接收包括第二接收到的小区特定的参考子载波的第二OFDM码元的装置；

用于提取所述第二OFDM码元的所述第二接收到的小区特定的参考子载波的装置；

用于通过计算所述第一接收到的小区特定的参考子载波与所述第二接收到的小区特定的参考子载波的共轭的标量积而生成接收到的子载波对的装置；

用于提供参考序列的装置，所述参考序列包括针对小区ID和循环前缀的长度的所有可能组合的参考子载波对，其中，参考子载波对是第一小区特定的参考子载波与第二小区特定的参考子载波的共轭的标量积；

用于将所述接收到的子载波对与所述参考序列的每个参考子载波对相关以生成多个小区特定的相关值的装置；

用于通过在所述多个小区特定的相关值内搜索最高的相关值并将与最高的相关值相关联的小区ID分配给最强小区的小区ID来确定最强小区的小区ID的装置。

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