CN107223355A - 无线通信网络中的同步 - Google Patents

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CN107223355A
CN107223355A CN201580076180.4A CN201580076180A CN107223355A CN 107223355 A CN107223355 A CN 107223355A CN 201580076180 A CN201580076180 A CN 201580076180A CN 107223355 A CN107223355 A CN 107223355A
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马丁·赫斯勒
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Abstract

提供了用于无线通信网络中的同步的机制。发送设备执行方法。该方法包括在时间/频率网格中的第一时间/频率资源上发送第一同步信号。该方法包括从接收设备接收对第一同步信号的响应。该方法包括在时间/频率网格中的第二时间/频率资源上向接收设备发送第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。

Description

无线通信网络中的同步
技术领域
本文提出的实施例涉及无线通信网络，并且具体涉及用于在无线通信网络中同步的方法、发送设备、接收设备、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
在通信网络中，对于给定的通信协议、其参数和部署通信网络的物理环境获得良好的性能和容量可能存在挑战。
例如，当无线设备通电或者当其在蜂窝通信网络中的小区之间移动时，无线设备在小区搜索过程中接收下行链路信号(即，从服务小区的网络节点发送的信号)并与下行链路信号(即，从服务小区的网络节点发送的信号)同步。这种小区搜索过程的一个目的是根据一些质量要求来识别最佳小区，并且在下行链路中实现与蜂窝通信网络的时间和频率同步。
接下来将总结通过长期演进(LTE)版本8举例说明的简化和典型的初始小区搜索过程。无线设备在通电时通常具有2至20ppm(百万分之一)的频率误差。这对应于在2GHz的载波频率下的40至400kHz的频率误差。
主同步信号(PSS)和次同步信号(SSS)由无线设备在小区搜索过程中使用。在频分双工(FDD)的情况下，在帧内时隙0和10的最后的正交频分复用(OFDM)符号中发送PSS，而在PSS之前的OFDM符号中发送SSS。在时分双工(TDD)的情况下，在帧内的时隙3和13的第三OFDM符号中发送PSS，而在时隙2和12的最后OFDM符号(即，在PSS之前的三个符号)中发送SSS。
然后，无线设备尝试检测PSS，从中可以导出小区标识组中的小区ID，该小区标识组由对应于三个不同PSS的三个不同小区标识组成。在该检测期间，无线设备因此必须盲搜索所有这三个可能的小区标识。UE还实现OFDM符号同步和精度约为1kHz的粗频率偏移估计。后者由无线设备通过评估频率误差的几个假设来估计。
然后，无线设备可以继续检测SSS，从中获取物理小区ID并实现无线电帧同步。这里，无线设备还检测是否使用正常或扩展循环前缀。如果无线设备未被预先配置用于FDD或TDD之一，则无线设备可以通过帧中的检测到的SSS相对于检测到的PSS的位置来检测双工模式(即，FDD或TDD)。可以通过将PSS和SSS相关来估计精细频率偏移估计。备选地，由无线设备使用小区特定参考信号(CRS)来估计这种精细频率偏移估计。
在这些同步之后，无线设备可以接收和解码在物理广播信道(PBCH)上发送的主信息块(MIB)。
用于物理下行链路控制信道(PDCCH)的OFDM符号的数量由物理控制格式指示符信道(PCFICH)发信号通知。必须在无线设备可以接收到PDCCH之前对该PCFICH进行解码。这里，对于大带宽分配(超过10个资源块)，由PCFICH发信号通知的OFDM符号的数量可以是1、2或3，对于小带宽(小于或等于10RB)，由PCFICH发信号通知的OFDM符号的数量可以是2、3或4个。子帧的第一OFDM符号用于PDCCH。
在由PDSCH承载的系统信息块(SIB)中发送附加的广播信息。在读取PCFICH和PDCCH之后，可以通过无线设备对该PDSCH进行解码。这里，表示为SIB2的第二SIB包括关于上行链路小区带宽和随机接入配置的信息。因此，在成功解码SIB2之后，无线设备可以在PRACH上发送前导码并在PDSCH上接收随机接入响应(RAR)。
已经提出了用于将来的无线系统的利用许多时间资源的初始同步信号的格式。一般来说，这些格式基于PSS和SSS序列的若干发送。例如，相同的PSS序列可以在子帧内重复四次，使得PSS的接收机可以相干或非相干地累积接收的PSS。对于使用许多天线并且依赖于波束赋形以获得良好的链路预算的通信网络，PSS可以在不同的OFDM符号中用不同的波束赋形器进行波束赋形。
已经提出了一种PRACH前导码，其基于与用于所有其他物理信道的OFDM符号的长度相同的长度的短序列。通过重复该短序列多次来创建前导码序列。该前导码格式的接收机结构使用与其它上行链路信道和信号相同大小的快速傅里叶变换(FFT)。在PRACH前导码的接收机中，可以组合来自不同FFT窗口的若干接收信号。根据相位噪声量、频率误差和无线设备移动的速度，提出了这些FFT窗口的不同组合。通过使用该提出的前导码格式，实现了与LTE版本8中的前导码格式相比对频率误差更具鲁棒性的PRACH检测。
在LTE版本8中经常发送若干广播的信号和信道，其中这些发送占据可用带宽的很大一部分。通过使用重复或波束赋形的同步信号，开销进一步增加。在基于LTE版本8的通信网络中，与业务负载或用户数量无关地发送这些信号和信道。
因此，仍然需要无线通信网络中的改进同步。
发明内容
本文的实施例的目的是在无线通信网络中提供有效的同步。
根据第一方面，提出了一种用于无线通信网络中的同步的方法。该方法由发送设备执行。该方法包括在时间/频率网格中的第一时间/频率资源上发送第一同步信号。该方法包括从接收设备接收对第一同步信号的响应。该方法包括在时间/频率网格中的第二时间/频率资源上向接收设备发送第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
有利地，这提供了无线通信网络中的有效同步。
有利地，这提供了发送设备中的资源的有效利用。
有利地，这提供了同步信号的有效资源分配。
有利地，这使得例如在媒体接入控制过程期间能够适配初始接入所需的资源。
根据第二方面，提出了一种用于无线通信网络中的同步的发送设备。该发送设备包括处理单元。处理单元被配置为使发送设备在时间/频率网格中的第一时间/频率资源上发送第一同步信号。处理单元被配置为使发送设备从接收设备接收对第一同步信号的响应。处理单元被配置为使发送设备在时间/频率网格中的第二时间/频率资源上向接收设备发送第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
根据第三方面，提出了一种用于无线通信网络中的同步的计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序代码，当在发送设备的处理单元上运行所述代码时，使所述发送设备执行根据第一方面的方法。
根据第四方面，提出了一种用于无线通信网络中的同步的方法。该方法由接收设备执行。该方法包括在时间/频率网格中的第一时间/频率资源上接收来自发送设备的第一同步信号。该方法包括发送对第一同步信号的响应。该方法包括在时间/频率网格中的第二时间/频率资源上接收来自发送设备的第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
根据第五方面，提出了一种用于在无线通信网络中同步的接收设备。接收设备包括处理单元。处理单元被配置为使接收设备在时间/频率网格中的第一时间/频率资源上接收来自发送设备的第一同步信号。处理单元被配置为使接收设备发送对第一同步信号的响应。处理单元被配置为使接收设备在时间/频率网格中的第二时间/频率资源上接收来自发送设备的第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
根据第六方面，提出了一种用于无线通信网络中的同步的计算机程序，所述计算机程序包括计算机程序代码，当在接收设备的处理单元上运行所述代码时，使所述接收设备执行根据第四方面的方法。
根据第七方面，提供一种计算机程序产品，其包括根据第三方面和第六方面中至少一个方面的计算机程序以及存储计算机程序的计算机可读装置。
应当注意到：第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七方面中的任何特征合适时可应用于任何其他方面。类似地，第一方面的任何优点可以同样分别适用于第二、第三、第四、第五、第六和/或第七方面，反之亦然。通过以下详细公开，所附从属权利要求以及附图，所包含的实施例的其他目标、特征和优点将是明显的。
一般地，除非本文另有明确说明，否则权利要求中使用的所有术语将根据其技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确说明，否则所有对“一/一个/元素、设备、组件、装置、步骤等”的引用将被公开地解释为指代元素、设备、组件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序来执行。
附图说明
现在通过示例，参考附图来描述本发明的构思，附图中：
图1是示出根据实施例的通信网络的示意图；
图2a是示出根据实施例的发送设备的功能单元的示意图；
图2b是示出根据实施例的发送设备的功能模块的示意图；
图3a是示出根据实施例的接收设备的功能单元的示意图；
图3b是示出根据实施例的接收设备的功能模块的示意图；
图4示出了根据实施例的包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例；
图5、图6、图7和图8是根据实施例的方法的流程图；
图9是根据实施例的信令图；
图10是根据实施例的时间/频率资源的分配的示意图；以及
图11和图12是示出根据实施例的通信网络的示意图。
具体实施方式
现将在下文参考附图(其中示出本发明构思的特定实施例)来更全面地描述本发明构思。然而，本发明构思可以按多种不同形式来体现，并且不应当被解释为受到本文阐述的实施例的限制。相反，通过示例给出这些实施例，使得本公开将透彻和完整，并且向本领域技术人员充分地传达本发明构思的范围。在说明书全文中，相似的标记指代相似的要素。虚线所示的任何步骤或特征都应视为可选项。
图1是示出可应用本文呈现的实施例的通信网络10a的示意图。通信网络10a包括网络节点11a。网络节点11a可以被提供为无线电接入网络节点，诸如无线电基站、基站收发台、无线电网络控制器、node B或演进的node B。网络节点11a被配置为向覆盖区域或小区13内的无线设备12提供网络覆盖。无线设备12可以例如是移动台、移动电话、手机、无线本地环路电话、用户设备(UE)、智能电话、膝上型计算机、平板电脑或调制解调器。为了使无线设备12由网络节点11a服务，在无线设备12和网络节点11a之间建立无线链路14。
如技术人员所理解的，通信网络10a可以包括多个网络节点11a，每个服务于至少一个无线设备12。
如上所述，当无线设备12通电时，或当其在通信网络10a中的小区13之间移动时，无线设备12在小区搜索过程中接收下行链路信号(即，从服务于小区13的网络节点11a发送的信号)并与下行链路信号(即，从服务于小区13的网络节点11a发送的信号)同步。
然而，如上所述，已经认识到在通信网络10a的当前过程中(诸如在小区搜索过程期间)针对有效同步的一些问题。除了上述问题之外，根据现有技术，固定资源分配被保留用于要与网络节点11a建立连接的无线设备12的随机接入。因此，这些信号的带宽分配并未按照其使用来进行调整。其一方面是：当很少甚至没有无线设备12要接入通信网络10a时，例如在夜间，网络节点11a的发射机不能被关闭。
本文公开的实施例涉及无线通信网络10a中的同步。为了在无线通信网络10a中获得同步，提供了一种发送设备15，一种由发送设备15执行的方法，一种例如以计算机程序产品的形式的包括代码的计算机程序，当在发送设备15的处理单元上运行所述计算机程序时，使发送设备15执行该方法。为了在无线通信网络10a中获得同步，还提供了一种接收设备16，由接收设备16执行的方法，以及一种例如以计算机程序产品形式的包括代码的计算机程序，当在接收设备16的处理单元上运行所述计算机程序时，使接收设备16执行该方法。
因此，网络节点11a和无线设备12中的至少一个包括发送设备15。因此，网络节点11a和无线设备12中的至少一个也包括接收设备16。也就是说，如果网络节点11a包括发送设备15，则无线设备12可以包括接收设备16，反之亦然。下面将公开发送设备15和接收设备16的进一步细节。
图2a中以多个功能单元的方式示意性地示出了根据实施例的发送设备15的组件。使用适当的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等中的一个或多个的任何组合来提供处理单元21，该处理单元能够执行存储在例如存储介质23形式的计算机程序产品41A(如图4中)中的软件指令。处理单元21由此被布置为执行本文公开的方法。存储介质23还可以包括持久存储设备，其例如可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任意单独一个或组合。发送设备15还可以包括用于与接收设备16通信的通信接口22。因此，通信接口22可以包括一个或多个发射机和接收机，发射机和接收机包括模拟与数字组件以及用于无线通信的合适数量的天线和用于有线通信的端口。处理单元21例如通过向通信接口22和存储介质23发送数据和控制信号，通过从通信接口22接收数据和报告，以及通过从存储介质23中取回数据和指令来控制发送设备15的一般操作。为了突出本文提出的构思，省略了发送设备15的其他组件以及相关功能。
图2b中以多个功能模块的方式示意性地示出了根据实施例的发送设备15的组件。图2b的发送设备15包括多个功能模块；配置为执行以下步骤S102的发送第一模块21a，被配置为执行以下步骤S106的接收响应模块21b，以及被配置为执行以下步骤S108的发送第二模块21c。图2b的发送设备15还可以包括多个可选的功能模块，诸如以下任何模块：被配置为执行以下步骤S104的发送广播模块21d，被配置为执行以下步骤S110的接收消息模块21e，以及被配置为执行以下步骤S112调整时间和/或频率模块21f。下面将在可以使用功能模块21a-f的上下文中进一步公开每个功能模块21a-f的功能。一般来说，每个功能模块21a-f可以以硬件或软件来实现。优选地，一个或多个或所有功能模块21a-f可以由处理单元21在可能与功能单元22和/或23协作的情况下实现。处理单元21可以因此被布置为从存储介质23获取由功能模块21a-f提供的指令，并且执行这些指令，由此执行下文将公开的任何步骤。
图3a以多个功能单元的方式示意性地示出了根据实施例的接收设备16的组件。使用适当的中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等中的一个或多个的任何组合来提供处理单元31，其能够执行存储在例如存储介质33形式的计算机程序产品41b(如图4所示)中的软件指令。处理单元31由此被布置为执行本文公开的方法。存储介质33还可以包括持久存储设备，其例如可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任意单独一个或组合。接收设备16还可以包括用于与发送设备15进行通信的通信接口32。因此，通信接口32可以包括一个或多个发射机和接收机，发射机和接收机包括模拟与数字组件以及用于无线通信的合适数量的天线和用于有线通信的端口。处理单元31例如通过向通信接口32和存储介质33发送数据和控制信号，通过从通信接口32接收数据和报告，以及通过从存储介质33中取回数据和指令来控制接收设备16的一般操作。为了突出本文提出的构思，省略了接收设备16的其他组件以及相关功能。
图3b中以多个功能模块的方式示意性地示出了根据实施例的接收设备16的组件。图3b的接收设备16包括多个功能模块；配置为执行以下步骤S202的接收第一模块31a，被配置为执行以下步骤S206的发送响应模块31b，以及被配置为执行以下步骤S208的接收第二模块31c。图3b的接收设备16还可以包括多个可选的功能模块，诸如以下任何模块：被配置为执行以下步骤S204和/或步骤S210的调整时间和/或频率模块31d，以及被配置为执行以下步骤S212的发送消息模块31e。下面在可以使用功能模块31a-e的上下文中进一步公开每个功能模块31a-e的功能。一般地，每个功能模块31a-e可以在硬件或在软件中实现。优选地，一个或多个或所有功能模块31a-e可以由处理单元31在可能与功能单元32和/或33协作的情况下实现。处理单元31可以因此被布置为从存储介质33获取由功能模块31a-e提供的指令，并且执行这些指令，由此执行下文将公开的任何步骤。
发送设备15和/或接收设备16可以被提供为独立设备或作为另一设备的一部分。例如，发送设备15和/或接收设备16中的任何一个可以被提供在网络节点11a和/或无线设备12中。发送设备15和/或接收设备16可以被提供为网络节点11a和/或无线设备12的组成部分。也就是说，发送设备15和/或接收设备16的组件可以与网络节点11a和/或无线设备12的其他组件集成；可以共享发送设备15和/或接收设备16以及网络节点11a和/或无线设备12的一些组件。例如，如果网络节点11a和/或无线设备12包括处理单元，则该处理单元可以被布置为与发送设备15和/或接收设备16一起执行网络节点11a和/或无线设备12的处理单元的动作。或者，发送设备15和/或接收设备16可以作为网络节点11a和/或无线设备12中的单独单元提供。
图4示出了包括计算机可读装置43的计算机程序产品41a、41b的一个示例。在该计算机可读装置43上，可以存储计算机程序42a，该计算机程序42a可以使处理单元21以及与之操作上耦合的实体和设备(诸如通信接口22和存储介质23)执行根据本文描述的实施例的方法。因此，计算机程序42a和/或计算机程序产品41a可以提供用于执行本文公开的发送设备15的任何步骤的装置。在该计算机可读装置43上，可以存储计算机程序42b，该计算机程序42b可以使处理单元31以及与之操作上耦合的实体和设备(诸如通信接口32和存储介质33)执行根据本文描述的实施例的方法。因此，计算机程序42b和/或计算机程序产品41b可以提供用于执行如本文所公开的接收设备16的任何步骤的装置。
在图4的示例中，计算机程序产品41a、41b被示出为诸如CD(光盘)或DVD(数字通用盘)或蓝光盘之类的光盘。计算机程序产品41a、41b也可以被实现为存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，以及更具体地实现为设备的诸如USB(通用串行总线)存储器的外部存储器或诸如小型闪存的闪速存储器形式的非易失性存储介质。因此，当计算机程序42a，42b在这里被示意性地示出为所描绘的光盘上的轨道时，计算机程序42a，42b可以以适合于计算机程序产品41a，41b的任何方式存储。
图5和图6是示出由发送设备15执行的用于无线通信网络10a中的同步的方法实施例的流程图。图7和图8是示出由接收设备16执行的用于无线通信网络10a中的同步的方法实施例的流程图。这些方法有利地以计算机程序42a、42b来提供。
现在参考图5，其示出了根据实施例的由发送设备15执行的用于无线通信网络10a中的同步方法。
无线通信网络10a中的同步基于发送两个同步信号的发送设备15。具体地，发送设备15被配置为在步骤S102中，在时间/频率网格100a、100b中的第一时间/频率资源101、102上发送第一同步信号。下面将公开第一同步信号的不同示例。
然后，发送设备15等待对第一同步信号的响应。因此，发送设备15被配置为在步骤S106中从接收设备16接收对第一同步信号的响应。下面将公开响应的不同示例。
发送设备15还被配置为在步骤S108中，在时间/频率网格100a、100b中的第一时间/频率资源103、104上向接收设备16发送第二同步信号。下面将公开第二同步信号的不同示例。
与第一时间/频率资源101、102相比，第一时间/频率资源103、104跨越时间/频率网格100a、100b的更大部分。以下将提供与第一时间/频率资源101、102相比，第一时间/频率资源103、104如何跨越时间/频率网格100a、100b的更大部分的不同示例。
现在将参照图6公开与无线通信网络10a中的同步的进一步细节有关的实施例，图6示出了根据其他实施例的由发送设备15执行的无线通信网络10a中的同步的方法。
如上所述，可能存在第一和第二同步信号的不同示例。现在将依次描述与其相关的不同实施例。
可以在媒体接入控制过程期间发送第一同步信号和第二同步信号。
根据实施例，第一同步信号和第二同步信号是下行链路同步信号。
例如，第一同步信号可以包括用于指示针对随机接入过程的系统覆盖的系统签名索引(SSI)。SSI可以提供在指示系统存在的信号的发送和用户数据发送之间的去耦。可以发送SSI以指示如本文所述的针对媒体接入控制过程的系统覆盖。一般来说，如果SSI由网络节点11a发送，则接收SSI的无线设备12可以使用SSI来确定如何执行随机接入，参见图11。在一些实施例中，可以从多个发送设备15广播SSI发送，但根据SSI所指示的随机接入过程，该多个发送设备15不一定全部被配置用于随机接入接收。因此，这意味着PRACH发送中的接收设备16不能识别PRACH的任何特定的接收机。
这不禁止在与发送SSI的至少一个网络节点11a同步的其他网络节点11a中检测到物理随机接入信道(PRACH)。虽然在其他网络节点11a中可以预期PRACH的稍差一点的定时，但可以使用来自使用广播发送的多个网络节点11a的单个SSI。因此，发送SSI的网络节点11a的定时可能是显著不同的。这意味着对于一些实施例，相对于检测PRACH的网络节点11a中的PRACH到达时间，SSI到达时间不能用作无线设备12的下行链路中的时间/频率参考。因此，在这种情况下，可能需要从网络节点11a发送下行链路定时参考(如由第二同步信号提供的)来向无线设备12提供下行链路时间/频率参考，参见图12。如图12中示意性所示，当检测到与特定网络节点相关的RAR发送时，无线设备因此可以在发送消息3时以关于该特定网络节点的知识继续处理。在一些实施例中，消息3发送还包括可用于与RAR发送相关的接收设备的上行链路同步信号。
此外，上行链路可以与下行链路去耦。例如，在无线设备12中可能存在上行链路波束赋形，先进下行链路波束赋形(例如海量多输入多输出(MIMO))和/或去耦或耦合上行链路/下行链路估计的分布式天线系统。对于这种情况，可以启用附加的上行链路同步信号。
一般来说，第一同步信号可以被认为是初始同步信号。此外，第一同步信号可以被认为是精简的(lean)，意思是时间和频率分配应当尽可能低，同时仍然允许可靠的检测。此外，所得到的时间和频率估计应该足够好以允许准确地解码例如广播信道。这里，广播信道上的通信可以利用例如具有大的循环前缀、和/或具有低编码率和/或低调制阶数的鲁棒发送方案。以这种方式，该第一同步之后的定时和频率精度不必与在稍后发送中接收专用用户数据时所需的精度一样准确。
如上所述，可能有不同的响应示例。现在将依次描述与其相关的不同实施例。
根据实施例，该响应是随机接入前导码。例如，发送设备15可以被配置为在步骤S104中，在发送第一同步信号之后并在接收到响应之前发送广播信道。
现在将依次描述与第一同步信号和第二同步信号相关的其它实施例。
根据实施例，第一同步信号和第二同步信号是上行链路同步信号。例如，第一同步信号可以是随机接入前导码。例如，每当发送设备15已经检测到来自接收设备16的随机接入前导码时，第二同步信号可以是从发送设备15发送到接收设备16的随机接入响应同步信号。例如，第二同步信号可以是消息3上行链路同步信号。例如，每当接收设备16已经检测到来自发送设备15的随机接入前导码时，所接收的响应可以是从接收设备16发送到发送设备15的随机接入响应。例如，第二同步信号可以是消息3上行链路同步信号。
根据实施例，第一同步信号和第二同步信号是下行链路同步信号。例如，第一同步信号可以是广播同步信号。例如，每当接收设备16已经检测到来自发送设备15的下行链路同步信号时，接收到的响应可以是从接收设备16发送到发送设备15的随机接入前导码。例如，第二同步信号可以是RAR同步信号。
现在将再次描述与响应有关的其它实施例。
如上所述，第一同步信号可以是随机接入前导码。因此，该响应可以是随机接入响应。例如，该响应可以包括在第一同步信号中检测到的随机接入前导的索引和根据检测到的随机接入前导码做出的定时估计的结果。此外，响应还可以包括根据检测到的随机接入前导码做出的频率偏移估计的结果。
现在将接着描述涉及第一同步信号和第二同步信号之间的不同关系的实施例，使得第二时间/频率资源103、104比第一时间/频率资源101、102跨越所述时间/频率网格100a、100b的更大部分。图10是根据实施例的时隙中符号的时间/频率网格100a、100b中的时间/频率资源101、102、103、104的分配的示意图。更详细地，图10示意性地示出了使用第一时间/频率资源101、102的窄带第一同步信号和使用第二时间/频率资源103、104的第二同步信号的示例。第二同步信号具有比第一同步信号更高的带宽，并且第二同步信号在时间上具有比第一同步信号更大的间隔。
一个实施例涉及时间/频率资源的时间跨度。例如，第二时间/频率资源103、104可以比第一时间/频率资源101、102跨越时间/频率网格100a、100b的更大时间部分。
一个实施例涉及时间/频率资源的频率跨度。例如，第二时间/频率资源103、104可以比第一时间/频率资源101、102跨越时间/频率网格100a、100b的更大频率部分。
一个实施例涉及时间/频率资源的数量。例如，第二时间/频率资源103、104在数量上比第一时间/频率资源101、102大。也就是说，可以有比第一时间/频率资源101、102数量更多的第二时间/频率资源103、104。或者，第二时间/频率资源103、104在数量上少于第一时间/频率资源101、102。也就是说，第二时间/频率资源103、104可以比第一时间/频率资源101、102少。
一个实施例涉及第一同步信号和第二同步信号的相对定时。例如，响应于发送设备15接收到对第一同步信号的响应，可以由发送设备15发送第二同步信号。
一个实施例涉及如何将时间/频率资源放置在时间/频率网格100a、100b中。例如，第一同步信号和第二同步信号可以各自包括至少两个正交频分复用(OFDM)。在一个实施例中，第一同步信号的OFDM符号具有第一时间间隔，第二同步信号的OFDM符号具有大于第一时间间隔的第二时间间隔。第一时间间隔可以为零。在一个实施例中，第一同步信号的OFDM符号具有第一频率间隔，并且第二同步信号的OFDM符号具有大于第一频率间隔的第二频率间隔。
如果将若干OFDM符号用于第一同步信号，则这些OFDM符号可以彼此相邻或至少接近地来放置，以便能够捕获大的频率误差。在OFDM符号之间的时间距离过大时，不能检测到大的频率误差。另一方面，如果频率误差较小，则频率误差估计的精度随着用于频率偏移估计的OFDM符号之间的时间距离的增加而改善。这可以用在第二同步信号中，其中包括在第二同步信号中的两个OFDM符号可以被放置在其他OFDM符号之中，如图10所示。
现在将接着描述与由发送设备15执行的无线通信网络10a中的同步相关的更进一步的实施例。
随机接入响应同步信号和消息3上行链路同步信号不能被同时发送。此外，这两个同步信号中的任何一个可以分别以与消息2或消息3结合的联合发送进行发送。也就是说，两个同步信号可以分别以与消息2或消息3结合的联合发送进行发送。因此，第二同步信号可以与有效载荷消息一起发送。例如，可以将随机接入响应形式的下行链路第二同步信号与随机接入响应消息一起发送，使得参考信号和包含随机接入响应消息中的有效载荷的符号一起发送。例如，消息3上行链路同步信号形式的上行链路第二同步信号可以与消息3联合发送。
发送设备15还可以被配置为在步骤S110中，响应于已经发送了消息3同步信号，从接收设备16接收竞争解决消息。竞争解决消息可以包括基于第二同步消息的时间和频率偏移值中的至少一个。附加地或备选地，竞争解决消息可以包括消息3同步信号的索引。然后，发送设备15可以进一步被配置为在步骤S112中，基于接收到的竞争解决消息来调整内部定时和频率设置中的至少一个。
现在参考图7，其示出了根据实施例的由接收设备16执行的无线通信网络10a中的同步方法。
如上所述，发送设备15可以在步骤S102中发送第一同步信号。这样的第一同步信号可以由接收设备16接收。因此，接收设备16被配置为在步骤S202中，在时间/频率网格100a、100b中的第一时间/频率资源101、102上接收来自发送设备15的第一同步信号。上面已经公开了第一同步信号的示例。
接收设备16对第一同步信号进行响应。因此，接收设备16被配置为在步骤S206中发送对第一同步信号的响应。以上已经公开了响应的示例。
接收设备16被配置为在步骤S208中，在时间/频率网格100a、100b中的第二时间/频率资源103、104上接收来自发送设备15的第二同步信号。上面已经公开了第二同步信号的示例。第二时间/频率资源103、104比第一时间/频率资源101、102跨越时间/频率网格100a、100b的更大部分。以上提供了与第一时间/频率资源101、102相比，第二时间/频率资源103、104可以如何跨越时间/频率网格100a、100b的更大部分的不同示例。
现在将参照图8公开与无线通信网络10a中的同步的进一步细节有关的实施例，图8示出了根据另外的实施例由接收设备16执行的无线通信网络10a中的同步方法。
接收设备16在接收到第一和/或第二同步信号时可以采取不同的方式。现在将依次描述与其相关的不同实施例。
接收设备16可以被配置为在步骤S204中，基于接收到的第一同步信号来调整内部定时和频率设置中的至少一个。接收设备16可以被配置为在第一同步信号是下行链路同步信号的情况下执行步骤S204。
例如，第一同步信号可以包括广播同步信号，然后可以基于广播同步信号来调整接收设备16的内部定时和频率设置中的至少一个。在第一同步信号是下行链路同步信号的情况下，第一同步信号可以包括广播同步信号。
例如，第一同步信号可以包括随机接入前导码，然后可以基于随机接入前导码来调整接收设备16的内部定时和频率设置中的至少一个。在第一同步信号是上行链路同步信号的情况下，第一同步信号可以包括随机接入前导码。
此外，接收设备16可以被配置为在步骤S210中，基于接收到的第二同步信号来调整内部定时和频率设置中的至少一个。接收设备16可以被配置为在第二同步信号是RAR同步信号的情况下执行步骤S210。
如上所述，第二同步信号可以是消息3同步信号。然后，接收设备16可以被配置为在步骤S212中响应于已经接收到来自发送设备15的消息3同步信号而发送竞争解决消息。竞争解决消息可以包括基于第二同步消息的时间和频率偏移值中的至少一个。附加地或备选地，竞争解决消息可以包括消息3同步信号的索引。竞争解决消息还可以包括根据在第二同步信号中检测到的随机接入前导码做出的定时估计的结果。竞争解决消息还包括根据随机接入前导码做出的频率偏移估计的结果。
现在将详细公开基于上述公开的实施例中的至少一些的无线通信网络10a中的同步的一个具体实施例。该具体实施例涉及网络节点11a和无线设备12之间的媒体接入控制过程。参考图9的信令图。
根据需要发送和/或接收的信号，网络节点11a和无线设备12中的每一个可以扮演发送设备15和接收设备16的角色。例如，网络节点11a和无线设备12中的至少一个被配置为发送第一同步信号和第二同步信号。因此，网络节点11a和无线设备12中的至少一个被配置为接收第一同步信号和第二同步信号。
首先，无线设备12被假定为通电，因此没有2至20ppm的对应于2GHz载波的40至400kHz的频率误差和定时。
S301：网络节点11a例如以第一同步信号的形式发送第一组精简广播同步信号，用于无线设备12的粗略的时间和频率同步。第一同步信号可以包括系统签名索引(SSI)。第一同步信号使得无线设备12能够执行粗略的定时估计，以提供上行链路和下行链路定时调整，和/或执行粗略频率偏移估计，以提供上行链路和下行链路频率调整。
S302：网络节点11a发送具有鲁棒格式的广播信道。在这方面，可以通过使用大的循环前缀和/或低编码率和/或低调制阶数来实现鲁棒格式。无线设备12解码广播信道，而不需要精细的定时和频率调整。
S303：无线设备12例如以第一同步信号形式向网络节点11a发送精简随机接入前导码。网络节点11a例如利用对频率误差具有鲁棒性的接收机来检测随机接入前导码并估计其定时。网络节点11a可附加地或备选地执行检测到的随机接入前导码的频率偏移估计。
S304：网络节点11a例如以第二同步信号形式向无线设备12发送随机接入响应同步信号。每当网络节点11a检测到随机接入前导码，就可以发送随机接入响应同步信号。随机接入响应同步信号使无线设备12的精细下行链路时间和频率同步成为可能。因此，无线设备12执行精细定时估计以提供下行链路定时调整，和/或执行精细频率估计以提供下行链路频率调整。
S305：网络节点11a向网络节点11a发送随机接入响应。随机接入响应可以包括检测到的随机接入前导码的索引，和/或根据前导码检测做出的定时估计结果，和/或根据前导码检测做出的频率偏移估计结果。无线设备12可以相应地调整其定时和/或频率。无线设备12可以执行解码以获取上行链路定时估计从而提供上行链路定时调整，和/或解码上行链路频率偏移估计以提供上行链路频率调整。然后进入步骤S306；然而，备选地，无线设备12可再次进入步骤S303。
S306：无线设备12例如以第二同步信号的形式向网络节点11a发送消息3上行链路同步信号。网络节点11a检测同步信号并估计其定时和/或频率偏移。
S307：无线设备12确定控制信息并向网络节点11a发送消息3。
S308：网络节点11a向无线设备12发送竞争解决消息。竞争解决消息可以包括检测到的消息3的索引，和/或根据前导码检测做出的定时估计结果，和/或根据前导码检测做出的频率偏移估计结果。无线设备12可以相应地调整其定时和/或频率。然后，无线设备12可以再次进入步骤S303。
在大量接入无线设备12的情况下，即当需要频繁地发送随机接入响应同步信号和/或消息3上行链路同步信号时，相对于精简的广播同步信号，这里所描述的同步过程可能变得不太频谱高效。由于至少这些原因，网络节点11a和无线设备12可以在所描述的接入过程和另外的接入过程之间切换，其中另外的接入过程包括发送至少一个附加的宽带广播的同步信道和/或PRACH信道。无线设备12可以被配置为盲检测要使用的接入过程。或者，精简广播同步信号用于系统广播，其中系统广播包括关于要使用的PRACH格式的信息。
总之，本文所公开的实施例中的至少一些提供采用在随机接入之前发送的具有较少资源分配的一组精简同步信号、随后是在随机接入之后发送的具有较大资源分配的一组同步信号的小区搜索帧格式。此外，本文公开的实施例中的至少一些提供了将在随机接入响应之前使用的精简随机接入分配和随机接入前导码格式，随后是在随机接入响应之后使用的较大的随机接入分配和第二随机接入前导码。
以上已经参考一些实施例主要地描述了发明构思。然而，本领域技术人员容易理解的是，除上述公开之外的其它实施例可能等同地处于在由所附权利要求所限定的本发明构思的范围之内。例如，虽然一些示例已经在包括至少一个网络节点和至少一个无线设备的蜂窝通信系统的上下文中示出了本文公开的实施例，但是这里公开的实施例同样适用于其他场景类型的无线通信网络，以便在无线设备12的无线电接入技术(RAT)的改变期间(例如，从蜂窝通信网络到无线局域网，或反之亦然，或者在两种类型的蜂窝通信网络之间，或者在两种类型的无线局域网之间)提供同步，以提供设备到设备(D2D)通信的同步，或者在无线回程网络中提供节点到节点的同步等。

Claims (36)

1.一种用于无线通信网络(10a，10b，10c，10d，10e)中的同步的方法，所述方法由发送设备(15)执行，所述方法包括：
在时间/频率网格(100a，100b)中的第一时间/频率资源(101，102)上发送(S102)第一同步信号；
从接收设备(16)接收(S106)对所述第一同步信号的响应；以及
在时间/频率网格中的第二时间/频率资源(103，104)上向接收设备发送(S108)第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一同步信号和所述第二同步信号是下行链路同步信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中述第一同步信号和所述第二同步信号各自包括至少两个正交频分复用OFDM符号，所述第一同步信号的OFDM符号具有第一时间间隔，所述第二同步信号的OFDM符号具有大于所述第一时间间隔的第二时间间隔。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一同步信号和所述第二同步信号各自包括至少两个正交频分复用OFDM符号，所述第一同步信号的OFDM符号具有第一频率间隔，所述第二同步信号的OFDM符号具有大于第一频率间隔的第二频率间隔。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一同步信号包括系统签名索引SSI，以指示针对随机接入过程的系统覆盖。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一同步信号是随机接入前导码。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二同步信号是每当所述发送设备已经检测到来自所述接收设备的随机接入前导码时从所述发送设备向所述接收设备发送的随机接入响应同步信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述响应是随机接入前导码。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
在发送第一同步信号之后并在接收到响应之前发送(S104)广播信道。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一同步信号和所述第二同步信号是上行链路同步信号。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二同步信号是消息3上行链路同步信号。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述响应是随机接入响应。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述响应包括在所述第一同步信号中检测到的随机接入前导码的索引和根据检测到的随机接入前导码做出的定时估计的结果。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述响应还包括根据检测到的随机接入前导码做出的频率偏移估计的结果。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
响应于已经发送了所述消息3同步信号，从所述接收设备接收(S110)竞争解决消息，所述竞争解决消息包括基于所述第二同步消息的时间和频率偏移值中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
基于所接收的竞争解决消息，调整(S112)内部定时和频率设置中的至少一个。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二时间/频率资源比所述第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大时间部分。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二时间/频率资源比所述第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大频率部分。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二时间/频率资源在数量上大于所述第一时间/频率资源。
20.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述第二时间/频率资源在数量上少于所述第一时间/频率资源。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中响应于接收到对所述第一同步信号的响应而发送所述第二同步信号。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在媒体接入控制过程期间发送所述第一同步信号和所述第二同步信号。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二同步信号与有效载荷消息一起发送。
24.一种用于无线通信网络(10a，10b，10c，10d，10e)中的同步的方法，所述方法由接收设备(16)执行，所述方法包括：
在时间/频率网格(100a，100b)中的第一时间/频率资源(101，102)上接收(S202)来自发送设备(15)的第一同步信号；
发送(S206)对所述第一同步信号的响应；以及
在时间/频率网格中的第二时间/频率资源(103，104)上接收(S208)来自发送设备的第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括：
基于接收到的第一同步信号来调整(S204)内部定时和频率设置中的至少一个。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述第一同步信号包括随机接入前导码，以及基于所述随机接入前导码来调整所述内部定时和频率设置中的所述至少一个。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，还包括：
基于所接收的第二同步信号来调整(S210)内部定时和频率设置中的至少一个。
28.根据权利要求25所述的方法，其中所述第二同步信号是消息3同步信号。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括：
响应于已经接收到所述消息3同步信号，向所述发送设备发送(S212)竞争解决消息，所述竞争解决消息包括所述消息3同步信号的索引。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述竞争解决消息还包括根据在所述第二同步信号中检测到的随机接入前导码做出的定时估计的结果。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中所述竞争解决消息还包括根据所述随机接入前导码做出的频率偏移估计的结果。
32.一种用于无线通信网络(10a，10b，10c，10d，10e)中的同步的发送设备(15)，所述发送设备包括处理单元(21)，所述处理单元被配置为使所述发送设备：
在时间/频率网格(100a，100b)中的第一时间/频率资源(101，102)上发送第一同步信号；
从接收设备(16)接收对所述第一同步信号的响应；以及
在时间/频率网格中的第二时间/频率资源(103，104)上向接收设备发送第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
33.一种用于无线通信网络(10a，10b，10c，10d，10e)中的同步的接收设备(16)，所述接收设备包括处理单元(31)，所述处理单元被配置为使所述接收设备：
在时间/频率网格(100a，100b)中的第一时间/频率资源(101，102)上接收来自发送设备(15)的第一同步信号；
发送对第一同步信号的响应；以及
在所述时间/频率网格中的第二时间/频率资源(103，104)上接收来自所述发送设备的第二同步信号，其中所述第二时间/频率资源比所述第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
34.一种用于无线通信网络(10a，10b，10c，10d，10e)中的同步的计算机程序(42a)，所述计算机程序包括计算机代码，当在发送设备(15)的处理单元(21)上运行所述代码时，使发送设备：
在时间/频率网格(100a，100b)中的第一时间/频率资源(101，102)上发送(S102)第一同步信号；
从接收设备(16)接收(S106)对第一同步信号的响应；以及
在时间/频率网格中的第二时间/频率资源(103，104)上向接收设备发送(S108)第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
35.一种用于无线通信网络(10a，10b，10c，10d，10e)中的同步的计算机程序(42b)，所述计算机程序包括计算机代码，当在接收设备(16)的处理单元(31)上运行所述代码时，使接收设备：
在时间/频率网格(100a，100b)中的第一时间/频率资源(101，102)上接收(S202)来自发送设备(15)的第一同步信号；
发送(S206)对第一同步信号的响应；以及
在时间/频率网格中的第二时间/频率资源(103，104)上接收(S208)来自发送设备的第二同步信号，其中第二时间/频率资源比第一时间/频率资源跨越所述时间/频率网格的更大部分。
36.一种计算机程序产品(41a，41b)，包括根据权利要求34和35中至少一项所述的计算机程序(42a，42b)以及存储所述计算机程序的计算机可读装置(43)。
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