CN108347327B - 用于在无线通信系统中检测同步信号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开了用于在到基站的初始接入处理中由终端执行与基站的时间和频率同步的方法和设备。该方法包括由终端接收物理广播信道，和基于接收到的物理广播信道检测同步信号。

Description

用于在无线通信系统中检测同步信号的方法和设备
技术领域
本公开总的来说涉及移动终端，以及更加具体地，涉及用于由需要低功耗和低终端复杂性的终端在初始接入处理中执行与基站的时间和频率同步的方法和设备。
背景技术
为了满足因为第四代(4G)通信系统的商业化导致的无线电数据业务的增加的需要，已经进行研究以开发改进的第五代(5G或者预5G)通信系统，其也被称为超4G网络通信系统或者后长期演化(LTE)系统。
为了实现高数据传输速率，考虑在超高频(毫米波)带，比如60千兆赫兹(GHz)实现5G通信系统。为了在超高频带减轻无线电波的路径损耗和增加无线电波的传送距离，5G通信系统可以实现波束形成、大规模多输入多输出(大规模MIMO)、全维度MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束形成和大规模天线技术。
为了改进系统的网络，在5G通信系统中，已经开发了比如演化小小区、先进小小区、云无线电接入网络(云RAN)、超密集网络、装置到装置通信(D2D通信)、无线回程、移动网络、合作通信、协调多点(CoMP)和接收干扰抵消之类的技术。
此外，在5G系统中，已经开发了混合频移键控(FSK)正交幅度调制(QAM)调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)先进编码调制(ACM)方案以及滤波器组多载波(FBMC)、非正交多路接入(NOMA)和稀疏码多路接入(SCMA)先进接入技术。
因特网从其中由人生成和消耗信息的以人为中心的通信网络演化为其中分布的组件交换和处理信息的物联网(IoT)网络。万物联网(IoE)技术是通过与云服务器的连接的大数据处理技术与IoT结合的另一示例。
为了实现IoT，需要比如感测技术、通信和网络基础设施、服务接口技术和安全性技术之类的技术要素。近年来，已经研究了用于物品之间的连接的比如传感器网络、机器对机器(M2M)和机器类型通信之类的技术。
在IoT环境中，可以提供能够收集和分析从连接的物品生成的数据以创建对人的生活的新价值的智能因特网技术(IT)。IoT通过现有的IT和各种产业之间的融合和聚合，可以应用于各种领域，比如智能家庭智能建筑、智能城市、智能汽车或者互联汽车、智能电网、保健、智能仪器和先进医疗服务。
因此，存在将5G通信系统应用于IoT网络的各种尝试。例如，通过比如波束形成、MIMO和阵列天线的5G通信技术的方式实现传感器网络、机器对机器(M2M)和机器类型通信(MTC)技术。作为大数据处理技术的上述云RAN的应用是5G和IoT技术之间的聚合的示例。
已经开发了通信系统作为提供高速和高质量分组数据服务的宽带通信系统，比如第三代伙伴项目(3GPP)的高速分组接入(HSPA)、LTE或者演进通用陆地无线电接入(E-UTRA)、3GPP2的高速率分组数据(HRPD)、超移动宽带(UMB)和电气与电子工程师协会(IEEE)的802.16e，而不是仅提供早先的面向语音的服务。
在这种通信系统中，终端使用从基站接收到的初始信号(也就是，主同步信号(PSS))和辅同步信号执行同步和小区搜索以接收广播信息，且然后执行与基站的通信。
但是，当前，5G系统中的终端的同步是有问题的，以使得导致不必要的功耗。因而，在现有技术中存在在无线通信系统中解决该问题并改进终端性能的方法和设备的需要。
发明内容
已经做出本公开以解决以上问题和提供以下优点。因此，本公开的一方面是提供能够在无线通信系统中在由终端执行时间和频率同步时减小功耗的设备和方法。
本公开的另一方面是提供用于在无线通信系统中由终端执行用于接收和信号的自相关操作的设备和方法。
本公开的另一方面是提供用于在无线通信系统中使用从基站发送的重复的物理广播信道(PBCH)估计近似PSS传输定时，和检测基于近似PSS传输定时减小的PSS搜索时段中的PSS的方法和设备。
本公开的另一方面是提供通过减小由终端执行初始接入所需的操作量和功耗量而使得能够实现适于IoT的终端的方法和设备。
根据本公开的一方面，终端的方法包括接收物理广播信道，和基于所接收的物理广播信道检测同步信号。
根据本公开的另一方面，终端包括配置为接收物理广播信道的通信单元，和配置为基于所接收的物理广播信道检测同步信号的控制器。
附图说明
根据结合附图的以下描述，本公开的实施例的上述及其他方面、特征和优点将更为明显，在附图中：
图1图示根据本公开的实施例的无线通信系统的下行链路帧结构；
图2图示在根据本公开的实施例的无线通信系统中用于由基站使用PBCH将主信息块(MIB)发送到终端的方法；
图3图示在根据本公开的实施例的无线通信系统中用于重复地发送PBCH的信号的结构；
图4图示在根据本公开的实施例的无线通信系统中由终端使用从基站发送的PSS和SSS执行同步的处理；
图5图示在根据本公开的实施例的无线通信系统中用于由终端检测从基站发送的PSS的方法；
图6A图示根据本公开的实施例的用于由终端检测同步信号的方法；
图6B更详细地图示根据图6A的用于检测同步信号的方法；
图7A、图7B和图7C图示根据本公开的实施例的重复物理广播信道的模式的示例；
图8图示根据本公开的实施例的用于根据物理广播信道的重复模式设置搜索时段的方法；
图9图示用于分析物理广播信道的重复模式的方法；
图10图示根据本公开的实施例的执行自相关的自相关器的结构；
图11图示根据本公开的实施例的由终端使用低功率执行时间和频率同步和小区搜索的处理；和
图12图示根据本公开的实施例的终端的配置。
具体实施方式
将参考附图具体描述本公开的实施例。在下文中，当确定与本公开有关的现有技术的详细说明可能模糊本公开的主旨时，将省略其详细说明。如下术语考虑在本公开中的功能而定义且可以由用户、操作者的意图或者习惯以不同方式解释。因此，应该基于贯穿说明书的内容解释其定义。以下将描述在无线通信系统中用于由终端从基站接收广播信息的技术，且涉及在4G系统之后的用于支持更高数据传输速率的5G通信系统与IoT技术聚合的通信技术和系统。
基于5G通信技术和有关IoT的技术，本公开可以应用于智能服务，比如智能家庭、智能建筑、智能城市、智能汽车或者互连汽车、保健、数字教育、零售业、有关安保和安全的服务。
在下文中，为了说明的方便在以下描述中使用涉及广播信息、控制信息、通信覆盖、事件或者状态变化、网络实体、消息和设备的组件的术语。因此，本公开不由以下描述的术语限制，且可以使用具有相同技术含义的其它术语。
在下文中，某些术语和名称在第三代伙伴项目长期演进(3GPP LTE)标准中定义。但是，本公开不限于此，且可以相同地应用于根据不同标准的系统。
首先，将描述本公开应用到的通信系统中用于发送同步信号和广播信息的方法。
作为通信系统的代表性示例的LTE系统在下行链路中使用正交频分多路复用(OFDM)方案且在上行链路中使用单载波频分多址(SC-FDMA)方案作为多路接入方案。通常分配和操作如上所述的多路接入方案以使得每个用户的用于携带数据或者控制信息的时间-频率资源彼此不重叠。也就是，实现正交性，由此分类每个用户的数据或者控制信息。在下文中，将在通信系统是LTE系统的假定下描述本公开的实施例，但是本公开也可应用于其他通信系统。
图1图示根据本公开的实施例的无线通信系统的下行链路帧结构。
更具体地，图1图示作为在下行链路中发送数据或者控制信道的无线资源区域的时间-频率域的基本帧结构。
参考图1，在多个矩形图中，横轴表示时域，且纵轴表示频域。时域中的最小传输单位是OFDM符号，Nsymb OFDM符号102配置一个时隙106，且2个时隙配置一个子帧105。在本说明书中，在一个时隙106的长度是0.5毫秒，且子帧105的长度是1.0毫秒的假定下提供描述，但是本公开不限于此，且一个时隙的长度和一个子帧的长度可以不同于上面描述的长度。
一个无线电帧114是由10个子帧配置的时域单元。
在频域中的最小传输单位是子载波，且整个系统传输带的带宽由总共NBW个子载波104配置。
在时间-频率域中，资源的基本单位是资源要素(RE)112，其可以由OFDM符号索引和子载波索引指示。资源块(RB)(或者物理资源块，PRB)108定义为时域中的Nsymb个连续OFDM符号102和频域中的NSC个连续子载波110。因此，一个RB 108由Nsymb×NSC个RE 112配置，且系统传输带由总共NRB＝(NBW/NSC)个资源块配置。
总的来说，数据的最小传输单位是上面描述的RB。在LTE系统中，Nsymb＝7，NSC＝12，且NBW和NRB与系统传输带的带宽成正比。LTE-A系统定义和操作6个传输带宽，且数据速率与对终端调度的RB的数目成正比地增加。在通过以频率划分下行链路和上行链路而操作的FDD系统中，下行链路的传输带宽和上行链路的传输带宽可以彼此不同。信道带宽表示与系统传输带宽对应的RF带宽。以下提供的表1示出了LTE系统中定义的系统传输带宽和信道带宽之间的对应关系。例如，在具有10MHz的信道带宽的LTE系统中，其传输带宽由50个RB配置。
表1
信道带宽BW<sub>Channel</sub>[MHz] 1.4 3 5 10 15 20
传输带宽配置N<sub>RB</sub> 6 15 25 50 75 100
在子帧中的前N个OFDM符号内发送下行链路控制信息。总的来说，N＝{0,1,2}。取决于要在当前子帧中发送的控制信息的量确定N的值。因此，N对于每个子帧改变。控制信息例如包括指示在其上发送控制信息的OFDM符号的数目的控制信道传输时段指示符、用于下行链路数据或者上行链路数据的调度信息和混合自动重发请求(HARQ)响应(ACK/NACK)信号。
LTE系统支持的调制方案是正交相移键控(QPSK)、16正交幅度调制(QAM)和64QAM之一。其调制级(Qm)分别是2、4和6。也就是，通过基站，在QPSK中每个符号可以发送2位，在16QAM中每个符号可以发送4位，且在64QAM中每个符号可以发送6位。
当终端的电源接通时，终端执行初始接入处理。基站发送主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)，以使得小区中存在的终端执行时间和频率同步且可以获得小区信息，并通过使用主信息块(MIB)和系统信息块(SIB)将终端接入基站所需的信息发送到终端。通过PBCH经由固定时间和频率资源发送MIB，且通过物理下行链路共享信道(PDSCH)将SIB发送到终端。
在初始接入处理中，终端使用从基站发送的PSS和SSS执行时间和频率同步并检测小区标识符(ID)。另外，完成与基站的时间和频率同步的终端可以通过接收PBCH获得MIB，且然后可以获得SIB，由此接收用于接入基站的全部广播信息。基站可以不知道终端的存在直到终端被打开和获得广播信息为止。因此，终端在获得广播信息之后执行随机接入过程以接入基站。
如上所述操作的LTE系统可以支持具有对某些功能的限制的低成本和低复杂性的终端(低成本/低复杂性用户设备(UE)或者低成本终端)。低成本终端可以用于机器类型通信(MTC)或者机器对机器(M2M)服务，其具有提供比如遥测、保安服务和物流之类的服务的主要用途，且可以用作能够实现基于蜂窝的IoT的装置。
因而，为了实现低成本和低复杂性，终端的接收天线的数目限于1，由此减小终端的RF装置的成本。替代地，定义低成本终端可以处理的传输块尺寸(TBS)的上限以减小用于终端的数据接收的软缓冲器大小，由此减小软缓冲器成本。通用LTE系统中的终端关于20MHz的最小带宽发送和接收宽带信号而无论系统传输带的带宽如何，而低成本终端可以通过将低成本终端支持的最大RF带宽限于20MHz以下来实现成本和复杂性的附加的减小。例如，在具有20MHz信道带宽的LTE系统中，可以定义低成本终端的操作仅支持1.4MHz的信道带宽。
低成本终端由于MTC/M2M服务或者IoT服务而具有低移动性，但是接收性能例如可能由于它的位置在人们可能不接近的建筑下和终端的低复杂性而恶化，由此减小终端的通信覆盖。因此，需要改进低成本终端的通信覆盖的方法。
需要通信覆盖的改进的终端与由现有的LTE终端提供的覆盖相比，需要大约15分贝(dB)到20dB的改进。也就是，需要通信覆盖的改进的终端应该能够即使对于具有与现有的终端相比低15dB到20dB的级别的接收信号也执行与基站的通信。为了改进终端的通信覆盖，需要现有的物理信道或者新定义的物理信道的重复传输或者绑定(bundling)。重复传输指示以包括要发送的信息的相同子帧多次重复地执行传输。绑定指示通过多个子帧多次发送相同信息，但是该相同信息对于每个子帧以不同HARQ冗余版本或者不同物理信道发送。
基站和终端的接收装置可以通过软组合或者累积重复地发送或者在绑定的同时发送的物理信道信号，而与一般物理信道相比改进通信覆盖。此时，改进通信覆盖需要的重复级别可能对于用于上行链路和下行链路的每个物理信道不同。各个终端同时具有相同通信覆盖所需的重复级别可能不同，且可以表示物理子帧的重复数目，或者实际上使用的重复的数目的指示值。
在下文中，重复和绑定被解释为关于通信覆盖的改进的类似方法。因此，即使仅提到一个，也应该理解为包括重复和绑定的两者。已经主要以低成本终端描述了通信覆盖的改进，但是其可以相同地应用于低成本终端之外的需要通信覆盖的改进的所有终端。
以下提供的表2示出了与当前LTE类别1终端相比改进通信覆盖15dB或更多的基于LTE的低成本终端所需的PBCH的性能增益。如上所述，PBCH是基站通过其发送包括初始接入和终端的通信所需的广播信息的MIB的物理信道。LTE类别1终端支持基于LTE标准的版本的版本8的最低数据速率。
表2
Figure GDA0003493963750000071
在表2中，最大耦合损耗(MCL)是用于使能传输装置和接收装置之间的通信的最大损耗值。也就是，仅当传输装置和接收装置之间的路径损耗或者硬件损耗小于表2示出的MCL值时，通信是可能的。
在LTE系统中，由终端使用以发送数据到基站的物理上行链路共享信道(PUSCH)具有最低的MCL值，因此PUSCH的通信覆盖相对地小于其他信道。因此，为了与现有的类别1终端相比将低成本终端的通信覆盖改进15dB，通信覆盖需要基于PUSCH的MCL改进15dB。为了上面描述的原因，改进低成本终端的PUSCH的通信覆盖所需的目标MCL是155.7dB，且需要设计以使得所有信道可以满足155.7dB的目标MCL。
在表2中，参考MTC终端的PBCH，需要与类别1终端相比6.7dB的性能增益以满足155.7dB的MCL。然而，类别1终端具有两个接收天线且可以在整个系统带执行通信，反之，低成本终端使用单个接收天线，因此发生3dB的通信覆盖退化。另外，因为低成本终端的接收频带与类别1终端相比是窄带，比如1.4兆赫(MHz)，就分集增益而言，发生大约1dB的通信覆盖退化。
考虑到这种通信覆盖退化，低成本终端需要附加的性能改善以与类别1终端相比提高15dB的覆盖，且该值通常是3到4dB。因此，为了低成本终端与类别1终端相比将通信覆盖提高15dB，PBCH需要10.7dB的性能增益。类似地，就PSS和SSS的接收而言，为了低成本终端与类别1终端相比将通信覆盖提高15dB，需要10.4dB的性能增益。如上所述，可以通过使用附加重复的传输和相应的物理信道和信号的绑定来获得提高通信覆盖所需的性能增益。
用于通信覆盖的扩展的实施例包括由终端从基站重复地接收相同初始信号或者重复地发送相同初始信号到基站。然而，如果从基站发送的信号的重复不足，则终端取决于终端的位置或者情形不能接收基站的PBCH，且因此可能不执行与基站的通信。作为示例，当终端是在比如建筑的地下室的阴影下的区域中使用的智能计或者固定传感器时，因为终端不能移动，如果终端不从基站接收广播信号，则不能连续地执行与基站的通信。因此，基站可以使用预定帧内的附加重复发送PBCH，以使得在阴影下的区域中使用的终端接收PBCH。终端可以相对于从基站重复地发送的PBCH执行组合，由此改进通信覆盖。
图2图示在根据本公开的实施例的无线通信系统中用于由基站使用PBCH将MIB发送到终端的方法。
参考图2，基站生成包括终端的初始接入所需的广播信息的一个MIB201。MIB由24位配置，即，下行链路系统带宽信息的3位，物理HARQ指示符信道配置信息的3位，系统帧编号(SFN)的8位和10个额外位。另外，用于通知基站是否支持需要通信覆盖扩展的终端的通信覆盖扩展模式的1位或者2位信息可以添加到MIB。术语“通信覆盖扩展”可以由比如“广播信息覆盖扩展”或者“PBCH覆盖扩展”的术语替代。
参考图2，基站将由16位配置的循环冗余校验(CRC)位添加到24位的MIB 201，以生成由总共40位配置的MIB位串202。CRC位用于检查在由终端从基站接收的MIB位串中的24位的MIB中是否包括错误位。作为示例，基站将24位的MIB除以预定义的第16阶发生多项式，通过在取决于由基站用于PBCH传输的天线端口的数目确定的掩码位序列和位串的其它位之间执行异或来获得CRC位，并发送添加到MIB 201的相应的CRC位串。
然后，基站执行信道编码和速率匹配操作203，以通过将40位的MIB位串编码到具有1/3的编码率的咬尾卷积码(TBCC)中，来发送MIB位串202，且根据用于PBCH传输的RE的数目(其数目可以取决于双工方式而不同)适当地执行速率匹配。通过这种信道编码和速率匹配操作203，基站可以允许对于从基站到终端的PBCH传输的鲁棒性。
信道编码处理中使用的信道编码位在使用普通循环前缀(CP)的系统中由总共1920位配置，且当使用扩展CP时由1760位配置。基站将由1920位或者1760位配置的信道编码位分段为四个MIB位串204。附图标记205指示由基站通过PBCH发送到终端的四个MIB位串204。
此时，在配置40毫秒的四个无线电帧210中的每一个的第一子帧中发送PBCH。PBCH映射到位于该频率上的系统带宽的中部的6个RB。当基站使用频分多路复用(FDD)和普通CP时，PBCH映射到在该时间上配置子帧的第二时隙的前四个OFDM符号。在40毫秒内依次通过四个PBCH发送上述四个MIB位串204。
四个MIB位串204分别以加扰序列加扰，且加扰序列发生器每40毫秒由小区ID初始化。在每个无线电帧中发送的PBCH使用彼此不同的加扰序列。
终端对于在一个无线电帧中接收的PBCH使用四个不同加扰序列执行解扰，并执行解码。此后，终端检查CRC位，且如果没有错误，可以确定40毫秒中的PBCH的接收时间点。如果终端不与基站相邻且因此接收功率不足，可以通过接收全部四个PBCH信号且然后通过组合处理解码信道信号来检查MIB。如果在解码的MIB中不包括错误，则终端可以获得作为MIB中包括的广播信息的下行链路系统频率信息、PHICH配置信息和SFN信息，并使用获得的广播信息执行与基站的通信。
也就是，终端接收PBCH以通过加扰序列执行解扰，组合分段的位串，且然后执行信道解码。对于解码的位串，终端对于从基站接收到的24位的MIB以与基站相同的方式计算CRC位，并通过比较所确定的CRC位和所接收的CRC位来确定在所接收的24位的MIB中是否发生错误。
例如，如果所确定的CRC位和所接收的CRC位相同，则终端确定在所接收的24位的MIB中没有错误。相反地，如果所确定的CRC位和所接收的CRC位不同，则终端确定在所接收的24位的MIB中存在错误。此时，当终端从基站接收MIB位串时，因为不可能知道由基站用于PBCH传输的天线端口的数目，终端应该以全部天线端口的组合接收PBCH。也就是，终端应该使用与所有天线端口对应的掩码位串比较所确定的CRC位和所接收的CRC位。
图3图示在根据本公开的实施例的无线通信系统中用于重复地发送PBCH的信号的结构。更具体地，图3图示用于低成本终端的PBCH通信覆盖的改进的、在3GPP LTE中考虑的重复地发送PBCH的结构的实施例。
在图3中，一个无线电帧301包括10个子帧302到311。对于低成本终端，与现有的系统不同，MTC-PBCH配置为使得可以在一个无线电帧中的两个子帧中发送PBCH。术语“MTC-PBCH”指的是包括现有的PBCH和用于终端的覆盖扩展而另外重复地发送的PBCH两者的广播信号。
图3图示在一个无线电帧中的两个子帧中发送PBCH，即，在子帧#0 302和子帧#9311的每一个中发送PBCH的示例。然而，本公开不限于此。例如，在时分双工(TDD)中，可以在子帧#0 302和子帧#5 307的每一个中发送PBCH。然而，本公开不需要分开的描述。在图3中，假定无线电帧中的两个子帧用于PBCH传输，但是本公开的实施例不限于重复PBCH的子帧的数目是2的情况。
参考图3，在子帧#0 302中发送现有的(或者传统的)PBCH 317，且在子帧#0 302和子帧#9 311的每一个中，另外重复地发送PBCH，即，PBCH是重复的PBCH 318。除了现有的PBCH 317之外，重复地发送重复的PBCH 318，且除了在系统传输带的中部的六个RB 312中的用于PSS 313、SSS 314控制信号区域(控制区域)315和CRS 316的RE区域，重复的PBCH318可以映射到用于重复的PBCH 318的RE区域。
例如，在使用普通循环前缀的FDD系统中，基站可以在一个无线电帧中总共4.6次发送PBCH到低成本终端。因此，与在每个无线电帧中发送PBCH一次相比，PBCH通信覆盖可以改进大约6.6dB。
如参考表2描述的，对于低成本终端的与15dB对应的通信覆盖的改进，在PBCH的情况下，通信覆盖需要改进总共10.7dB。然而，如果使用从当前基站向低成本终端重复地发送的PBCH，则通信覆盖仅可以改进大约6.6dB。在当前的用于低成本终端的3GPP LTE标准中，假定可以使用时间分集获得如上的不足的通信覆盖性能增益。也就是，期望即使通信覆盖不足，如果当信道改进时低成本终端也可以获得根据信道的增益，则PBCH解码是可能的。
如上所述，为了通信覆盖扩展，用于发送MIB的PBCH可以重复地发送。也就是，与现有的LTE通信系统不同，为了低成本终端的覆盖扩展，除现有的PBCH之外，基站使用利用附加时间和频率资源的重复传输。
即使在由低成本终端在初始接入处理中在使用PSS和SSS执行时间和频率同步的过程中，也需要通信覆盖的改进。但是，无论传输时间如何总是在一个小区中发送相同PSS和SSS。更具体地，用于时间和频率同步的由基站发送的PSS和SSS是相同的，且无论时间如何总是在固定周期上发送。也就是，如果可以表示一个基站的小区ID不改变，则基站每5毫秒发送由相同序列配置的PSS和SSS。
如果与基站的通信覆盖足够，则终端执行时间和频率同步，且可以使用一个PSS和一个SSS检测小区ID。相反地，如果终端处于与基站的通信覆盖不足的位置，则它难以使用一个PSS和一个SSS执行与基站的同步。在用于低成本终端的3GPP LTE标准中，附加的重复传输不应用于PSS和SSS，且终端可以通过累积或者组合每5毫秒发送的同步信号来保证通信覆盖。然而，如上所述，因为在相同周期上重复地发送相同PSS和SSS，终端应该通过组合长时间段(比如100毫秒(ms))发送的PSS和SSS来执行与基站的时间和频率同步。
图4图示在根据本公开的实施例的无线通信系统中的由终端使用从基站发送的PSS和SSS执行同步的处理，且图5图示在根据本公开的实施例的无线通信系统中的由终端检测从基站发送的PSS的方法。
首先，参考图4，在步骤S401可以接通终端的电源。
在电源接通之后，终端开始接收信号。终端首先执行PSS检测以执行相对于接收信号的近似时间和频率同步。
终端执行相对于接收信号的PSS的互相关以用于PSS检测。
将参考图5更详细地描述由终端执行PSS的互相关的方法。
参考图5，一个无线电帧501由10个子帧502到511配置。用于终端的同步和小区搜索的由基站发送的PSS 512和SSS 513在子帧#0 502和子帧#5507中发送。当终端的电源接通时，终端尝试相对于从基站接收到的信号的PSS检测。此时，终端使用终端已知的PSS序列523以每个采样时间执行相对于接收信号的互相关。因为基站使用用于发送PSS ID的三个序列，所以终端应该使用预先知道的三个PSS序列513执行互相关。终端使用以下等式(1)执行PSS检测的互相关。
Figure GDA0003493963750000121
在等式(1)中，r(n+k)指示在第(n+k)采样时间由终端接收的接收信号。xi(n)指示根据PSS序列号i的第n PSS序列的值。yi(k)指示通过在第k采样时间执行由终端接收的接收信号和与序列号i对应的PSS序列的互相关而获得的结果值。PSS可以基于i向终端通知与0到2对应的PSS ID信息。
参考图5，终端在设置的搜索时段515期间根据等式1使用预设PSS序列523执行互相关，所述设置的搜索时段515具有可以根据对终端的设置或者终端的较高应用层的设置确定的长度。例如，其中执行互相关的搜索时段515需要设置得比至少一个无线电帧501更长。
再次参考图4，终端执行相对于接收的信号的PSS互相关，并获得结果值yi(k)(在下文中，互相关值)。然后，终端在步骤S403比较互相关值yi(k)和在终端中设置的特定阈值Y。
特定阈值Y可以在终端中设置为软件或者硬件。在步骤S403，如果互相关值yi(k)相对于所有PSS ID小于特定阈值Y，则终端在下一时间k返回到步骤S402以根据等式1连续地执行相对于接收信号的PSS互相关。如果在步骤S403互相关值yi(k)相对于至少一个PSSID大于或等于特定阈值Y，则终端假定检测到PSS。
因而，当假定检测到PSS时，终端可以在步骤S404执行频率同步并检测PSS ID。
例如，终端可以在yi(k)大于Y的位置检测PSS定时517。更具体地，终端可以在搜索时段515期间当yi(k)大于Y时根据采样时间索引k执行帧同步，且可以基于帧中的PSS的位置知道PSS检测之后的帧边界的位置。终端可以在步骤S404当yi(k)大于Y时通过PSS序列索引I获得PSS ID。也就是，在相应的PSS定时517的位置检测到的PSS序列索引成为用于在SSS检测之后检测小区ID的PSS ID。终端可以在步骤S404使用检测到的PSS估计频率偏移。
使用在步骤S404检测到的PSS执行帧同步、检测PSS ID和估计频率偏移的终端在步骤S405执行相对于接收信号的SSS检测。
SSS可以具有总共0到167个序列，且基站根据小区ID具有一个序列，并生成和发送SSS。此时，终端可以在执行SSS检测时使用帧同步、PSS ID和在步骤S404估计的频率偏移估计值。因为终端知道接收信号的帧定时，所以终端在SSS开始的位置接收信号。可以通过执行相对于接收的SSS信号的由终端知道的全部168个SS序列的互相关以找到互相关值最大的SSS序列的索引，来执行SSS检测。
当完成SSS检测时，则终端可以在步骤S406使用在先前步骤中检测到的SSS序列的索引来检测小区ID。
以下等式(2)用于使用PSS ID和SSS ID检测小区ID。
小区ID＝PSS ID+SSS ID×168 (2)
在等式(2)中，PSS ID指示在步骤S404由终端检测到的PSS序列的索引。SSS ID指示在步骤S405由终端估计的SSS序列的索引。
因而，估计小区ID的终端可以完成与基站的时间和频率同步以及小区ID检测，且然后在步骤S407执行PBCH解码。
图4和图5示出了在根据本公开的实施例的无线通信系统中终端使用从基站发送的PSS和SSS执行时间和频率同步以及小区搜索的流程。理解终端可以以在终端的电源接通时，首先检测PSS，并基于通过PSS检测到的信息检测SSS的方式，来执行与基站的时间和频率同步并检测小区信息。
当在终端的电源接通之后不执行与基站的同步时，或者当终端的功耗很大时，执行上述同步处理。特别地，考虑不可能知道终端位于的小区，和终端和基站之间存在时间和频率偏移量的情况，终端的功耗相对大。另外，因为终端应该使用三个序列执行PSS互相关以检测PSS ID，并相对于每个采样时间接收的信号执行与序列长度N对应的互相关，所以复杂性可能显著地增加。
如上所述，初始同步处理中的功耗可能在需要通信覆盖的改进的终端中更严重。例如，需要扩展的通信覆盖的终端，比如低成本终端，可能需要更长时间的相对于PSS和SSS的累积以保证覆盖。为此，在低成本终端中，可能需要PSS检测的搜索时段515设置为远大于一个无线电帧510时段。
作为示例，如果终端在初始同步处理中需要100毫秒或更多的接收信号的累积或者接收信号的互相关以保证通信覆盖，则可能比不需要保证覆盖的终端需要20倍或更多的时间段消耗功率。这种功耗对于用于IoT的终端，比如低成本终端不是优选的。低成本终端目标使用多达10年而不替换商用电池，因此包括初始同步的与基站的传输和接收处理中的大功耗可能不满足相应的需要。因此，为了满足低成本终端的功耗需要，需要能够显著地减小低成本终端的初始接入处理中的功耗量的技术。
通常，在初始同步处理中，终端在PSS检测处理中比在SSS检测处理中使用更多功率。因为终端在PSS检测处理中可以不从基站接收任何信息，需要每个采样时间执行相对于PSS的互相关。换句话说，需要终端用于PSS互相关的每个采样时间k执行PSS序列长度的复共轭运算。然而，因为基于在PSS检测之后检测到的帧定时执行SSS互相关，所以操作量与PSS互相关相比非常小。PSS序列包括实数值，但是因为SSS是二进制序列，所以SSS序列具有显著地低的互相关所需的复杂性。因此，为了减小低成本终端的初始接入处理所需的功耗，需要用于减小PSS检测所需的功耗的技术。
在下文中，基站可以是e节点B、节点B、BS、无线电接入单元、基站控制器和网络上的节点中的至少一个，作为执行终端的资源分配的主体。终端可以包括UE、移动站(MS)、蜂窝电话、智能电话、计算机或者能够执行通信功能的多媒体系统。在本公开的实施例中，下行链路指示由基站发送到终端的信号的无线传输路径，且上行链路指示由终端发送到基站的信号的无线传输路径。将通过示例的方式以LTE或者LTE-A系统描述本公开的实施例，但是本公开的实施例也可以通过某些修改而应用于具有类似的技术背景或者信道类型的其他通信系统，而在不脱离基于本领域的技术人员的确定的本公开的范围。
如果终端在PSS检测之前知道近似PSS传输定时，则可以显著地减小PSS检测所需的功耗。也就是，如上参考图5所述，如果终端的PSS探测的搜索时段515不是无线电帧501时段而是限于无线电帧501中的某些时段，则终端可以减少用于互相关的操作，并显著地减少复杂性和功耗量。
在现有的基于LTE的通信系统中，在用于时间和频率同步的从基站发送的PSS的检测之前，终端可以不知道基站的任何时间和频率信息。因此，不可能知道近似PSS传输定时。然而，当重复地发送PBCH以改进低成本终端的通信覆盖时，终端可以使用PBCH的重复传输信息知道近似传输定时，以使得能够在终端的初始同步处理中减小功耗量的方法可以是可能的。
以下是当另外重复地发送PBCH以用于改进低成本终端的通信覆盖时，终端使用重复传输以学习近似PSS传输定时的方法。另外，终端尝试基于近似PSS传输定时的PSS检测。
图6A图示根据本公开的实施例的由终端检测同步信号的方法，且图6B更详细地图示根据图6A的用于检测同步信号的方法。可以使用表达“物理广播信道”和术语“PBCH”两者，且以下描述的同步信号可以解释为指示PSS和SSS中的至少一个。
参考图6A，终端可以在步骤S610接收物理广播信道。
如上参考图2所述，基站通过物理广播信道发送包括终端的初始接入和通信所需的广播信息的MIB。
如果终端接收物理广播信道，则终端可以在步骤S620基于所接收的物理广播信道检测同步信号。
更具体地，如果终端接收物理广播信道，则终端可以分析物理广播信道的接收模式。如上所述，基站可以重复地发送物理广播信道以改进通信覆盖。例如，基站可以重复地发送物理广播信道，以使得在无线电帧中的第一子帧中发送的物理广播信道也在该一个无线电帧中的第二子帧中发送，且可以重复地发送物理信道，以使得在除了第一子帧中的预定符号时段的其他符号时段也发送在第一子帧中的预定符号时段中发送的物理广播信道。
因而，如果终端接收重复地发送的物理广播信道，则终端可以分析预定时段的物理广播信道的接收模式。也就是，终端可以分析可以对应于一个无线电帧(比如10个子帧)的预定时段中的所接收的物理广播信道的接收模式。
终端可以在步骤S612基于在预定时段中重复物理广播信道的位置设置用于同步信号检测的搜索时段。
例如，如果预定时段对应于一个无线电帧，则终端可以确定在一个无线电帧时段中重复地发送物理广播信道的子帧的位置，且可以确定在一个无线电帧时段中重复地发送物理广播信道的子帧之间的间隔。换句话说，终端可以确定在从基站接收到的信号的任何接收时间点到一个无线电帧的时段中重复地发送物理广播信道的子帧的相对位置。
更具体地，再次参考图3，可以在一个无线电帧中的子帧#0和子帧#9中的每一个中重复地发送物理广播信道，且终端可以将在发送物理广播信道的彼此相邻的两个无线电帧中的10个子帧设置为预定时段。在该情况下，可以通过在预定时段中的先前无线电帧的子帧#9和下一无线电帧的子帧#0重复地发送物理广播信道。终端可以将重复物理广播信道的子帧确定为两个连续子帧，且可以根据子帧的相对位置确定通过子帧#0和子帧#9重复地发送物理广播信道。
因而，当确定在预定时段中重复物理广播信道的位置时，终端可以基于该位置设置用于同步信号检测的搜索时段。例如，终端可以基于一个无线电帧中的物理广播信道的重复模式确定同步信号的近似定时，并根据该定时设置搜索时段。在上述示例中，如果根据本公开的实施例的终端确定通过子帧#0和子帧#9重复地发送物理广播信道，包括确定发送同步信号的子帧#0和子帧#5的位置的时段可以设置为搜索时段。
如果设置搜索时段，则根据本公开的实施例的终端可以在步骤S613执行搜索时段中的互相关并检测同步信号。
如上所述，在执行与基站的数据传输和接收时需要最小化低成本终端的功耗，以使得低成本终端可以以一个电池操作10年或更多。因此，在所有情况下需要最小化低成本终端的功耗，且需要在初始接入处理中使用最小化的功率。在现有的LTE系统中，因为执行初始接入的终端需要首先检测的信号是PSS，所以应该尝试PSS检测。然而，因为对于初始接入处理中的PSS检测消耗最大功率，所以不可以最小化PSS检测的功耗。在初始接入处理中，可能由于频率偏移的影响而发生PSS检测中的性能退化。因此，可以根据频率偏移减小PSS检测的覆盖。
为了解决上述问题，如果低成本终端可以在PSS检测之前使用不同的下行链路信号以低功率知道PSS传输定时，则存在减小终端的复杂性和功耗的可能性。因而，终端可以首先基于根据固定传输定时发送从基站发送的同步信号和物理广播信道而估计物理广播信道的传输定时，并基于估计结果估计同步信号的传输定时。因而，终端可以根据基于物理广播信道的重复模式确定的同步信号的近似定时，仅相对于一个无线电帧中的某些时段执行互相关。因此，终端相对于至少一个无线电帧执行互相关，由此消除功耗量的增加。
图7A、图7B和图7C图示根据本公开的实施例的重复物理广播信道的模式的示例。
作为示例，图7A图示发送现有的PBCH的子帧#0中的PBCH的重复结构。可以在位于与现有PBCH相同系统传输带中部的六个RB中执行用于覆盖扩展的PBCH的重复传输。在重复地发送PBCH的区域中，可以使用除了子帧#0的六个资源块700中的控制信道区域701、用于PSS/SSS传输的RE 702和用于CRS传输的RE 703之外的全部RE执行重复传输。
可以在OFDM符号单元中重复PBCH以用于频率偏移的估计。更具体地，在用于发送现有PBCH的OFDM符号当中，包括用于CRS传输的RE的OFDM符号可以映射到可以用于剩余PBCH的重复的OFDM符号当中的包括CRS的OFDM符号，以使得可以重复地发送PBCH。例如，在图7A中，在包括CRS的OFDM符号#7中发送的PBCH可以在包括CRS的OFDM符号#4中另外地重复发送，且在包括CRS的OFDM符号#8中发送的PBCH可以在包括CRS的OFDM符号#11中另外地重复发送。
与此不同，在用于发送现有PBCH的OFDM符号当中，不包括CRS的OFDM符号可以映射到可以用于PBCH的重复传输的OFDM符号当中的不包括CRS的OFDM符号，以使得可以重复地发送PBCH。例如，在图7A中，在不包括CRS的OFDM符号#9中发送的PBCH可以在不包括CRS的OFDM符号#3和OFDM符号#12的至少一个中另外重复地发送，且不包括CRS的OFDM符号#10中发送的PBCH可以映射到不包括CRS的OFDM符号#13并重复地发送。
也就是，在一个子帧中，在重复现有PBCH时，包括CRS的OFDM符号可以映射到包括CRS的OFDM符号且可以重复PBCH。替代地，不包括CRS的OFDM符号可以映射到不包括CRS的OFDM符号且可以重复PBCH。然而，图7A中的OFDM符号单元的PBCH重复映射模式是示例，且本公开可以包括在OFDM符号单元中应用映射的所有情况下的实施例。
图7B和图7C图示与图7A不同的PBCH重复映射模式的示例。具体地，图7B图示在频分双工通信系统中的PBCH重复映射的示例，且图7C图示在时分双工通信系统中的PBCH重复映射的另一示例。
参考图7B，公开了在FDD通信系统中在子帧#0(SF#0)和子帧#9(SF#9)中重复PBCH的特定示例。在图7B中，子帧#9属于子帧#0属于的无线电帧之前的无线电帧。
原则上，即使在图7B中，也在一个子帧中重复现有PBCH，且在包括CRS的OFDM符号中发送的PBCH可以映射到该一个子帧中包括CRS的另一OFDM符号并如图7A地被重复。替代地，在一个子帧中在不包括CRS的OFDM符号中发送的PBCH可以映射到该一个子帧中的不包括CRS的另一OFDM符号并被重复。
更具体地，在子帧#0中包括CRS接入点(AP)1和2的OFDM符号#1中发送的现有PBCH可以分别映射到在子帧#0中包括CRS AP 1和2的OFDM符号#1*和子帧#9中包括CRS AP 1和2的OFDM符号#1*。在子帧#0中不包括CRS的OFDM符号#3中发送的现有PBCH可以分别映射到在子帧#0和子帧#9中不包括CRS的OFDM符号#3*并重复地发送。
与此不同，参考图7B中的710和730，在子帧#0中包括CRS AP 1和2的OFDM符号#2中发送的现有PBCH也可以分别映射到子帧#0中的不包括CRS AP 1和2的OFDM符号#2*730和子帧#9中的不包括CRS AP 1和2的OFDM符号#2*710并发送。例如，如果在包括CRS AP 1和2的OFDM符号中发送的现有PBCH在不包括CRS AP 1和2的OFDM符号中重复地发送，则可以不对与重复PBCH的OFDM符号中的CRS AP 1和2对应的RE做出现有PBCH的重复映射，或者甚至CRS可以重复并映射到与CRS AP 1和2对应的RE。在该情况下，映射到与发送现有PBCH的OFDM符号中的CRS AP 1和2位于的RE相邻的RE的现有PBCH可以重复地映射到与重复PBCH的OFDM符号中的CRS AP 1和2对应的RE。然而，图7B中的PBCH映射模式作为示例，且可以包括不脱离本公开的范围的情况下的任何其他映射模式的所有示例。
图7C图示在TDD通信系统中在子帧#0(SF#0)和子帧#5(SF#5)中重复PBCH的特定示例。在图7C中，子帧#5属于与子帧#0属于的无线电帧相同的无线电帧。
即使在图7C中，在一个子帧中重复现有PBCH时，在包括CRS的OFDM符号中发送的PBCH也可以映射到一个子帧中包括CRS的另一OFDM符号并如图7A地重复。在一个子帧中在不包括CRS的OFDM符号中发送的PBCH可以映射到该一个子帧中的不包括CRS的另一OFDM符号并重复。
具体地，在子帧#0中包括CRS AP 1和2的OFDM符号#1中发送的现有PBCH可以分别映射到子帧#0和子帧#5中的包括CRS AP 1和2的OFDM符号#1*，并重复地发送。在子帧#0中不包括CRS的OFDM符号#3中发送的现有PBCH可以分别映射到在子帧#0和子帧#5中不包括CRS的OFDM符号#3*，并重复地发送。
与此不同，参考图7C中的750和770，在子帧#0中包括CRS AP 1和2的OFDM符号#2中发送的现有PBCH也可以分别映射到子帧#0中不包括CRS AP 1和2的OFDM符号#2*750和子帧#5中不包括CRS AP 1和2的OFDM符号#2*770并发送。例如，如果在包括CRS AP 1和2的OFDM符号中发送的现有PBCH在不包括CRS AP 1和2的OFDM符号中重复地发送，则可以不对与重复PBCH的OFDM符号中的CRS AP 1和2对应的RE做出现有PBCH的重复映射，或者甚至CRS可以重复并映射到与CRS AP 1和2对应的RE。在该情况下，映射到与发送现有PBCH的OFDM符号中的CRS AP 1和2位于的RE相邻的RE的现有PBCH可以重复地映射到与重复PBCH的OFDM符号中的CRS AP 1和2对应的RE。然而，图7C中的PBCH映射模式作为示例，且可以包括任何其他映射模式的所有示例，而不脱离本公开的范围。
参考图7A、图7B和图7C，已经描述了重复地发送用于发送MIB的PBCH以用于通信覆盖扩展的方法。根据本公开的实施例的终端可以使用重复地发送的PBCH的接收模式确定近似PSS传输定时，且可以使用根据PSS传输定时设置的搜索时段以最小功耗检测PSS。
图8图示根据本公开的实施例的用于根据物理广播信道的重复模式设置搜索时段的方法，且图9图示用于分析物理广播信道的重复模式的方法。图8和图9图示用于当基站重复地发送PBCH以用于PBCH通信覆盖扩展时，由终端使用PBCH重复模式检测近似PSS传输定时的方法。
参考图8，一个无线电帧801由10个子帧802到811配置。由基站用于终端的同步和小区搜索而发送的PSS 812和SSS 813在子帧#0 802和子帧#5 807中发送。PBCH和通过其重复地发送PBCH的信号在子帧#0 802和子帧#9 811中发送。
当终端的电源接通时，代替尝试相对于从基站接收到的信号的PSS检测，终端可以使用PBCH和PBCH的重复信号尝试自相关。例如，如在图9中，在现有LTE中，在一个子帧中的十四个OFDM符号(#0到#13)当中的第七OFDM符号中发送的PBCH可以在第四OFDM符号中相同地重复发送。在该情况下，因为两个符号(第四OFDM符号和第七OFDM符号)在时域中具有相同信号特性，如果在两个信号之间使用自相关，则可以获得高相关值。
更具体地，终端确定与不同OFDM符号对应的两个信号并在所确定的两个信号之间执行自相关，以确定两个信号是否具有相同的信号特性。以下等式(3)用于使用重复的两个信号具有相同信号特性的属性执行自相关。
Figure GDA0003493963750000201
在等式(3)中，r(k)指示在第k采样时间由终端接收到的接收信号。K指示在其之间执行自相关的两个信号之间的OFDM符号间隔。例如，如果如在图9中执行重复地发送PBCH的第四OFDM符号和第七OFDM符号之间的自相关，则K＝3。NFFT指示用于生成OFDM信号的FFT的大小，且NCP指示CP的长度。N指示用于自相关的窗口的大小，且通常可以具有NFFT+NCP的值。z(k)指示第k采样时间中的自相关值。在图9中，相关窗口#1 903可以指示r(n+K(NFFT+NCP)+k)的信号。相关窗口#2 904指示r(n+k)的信号。终端执行在两个相关窗口中存在的信号之间的复共轭运算，并计算NFFT+NCP时段期间的平均以导出自相关值。
此时，当两个相关窗口具有相同信号特性时，自相关值z(k)可以具有最大值。图9图示当使用用于PBCH的重复传输的第四OFDM符号和第七OFDM符号之间的相同信号特性计算自相关的情况。然而，如果对于附加覆盖扩展需要性能改进，则终端可以另外使用用于PBCH的重复传输的其他OFDM符号。例如，可以计算自相关以确定OFDM符号#3和OFDM符号#9之间的相同信号特性。在该情况下，在等式3中K可以是6，且可以计算和求和根据各个重复模式的z(k)，由此改进自相关的可靠性。
根据本公开的实施例的终端可以通过自相关的结果值和预设阈值之间的比较知道近似PBCH传输定时，且当求出近似PBCH传输位置时，则也可以估计PSS传输定时。因为在从基站发送的PSS和PBCH之间总是存在固定传输定时，终端基于所估计的PBCH传输定时估计PSS传输定时。
自相关就复杂性而言比互相关具有低复杂性。等式(4)递归地表示等式(3)如下。
z(k)＝z(k-1)+r(K·(NFFT+NCP)+k)·r*(k)-r(N+K·(NFFT+NCP)+k)·r*(N+k)
(4)
根据等式(3)的自相关每个采样时间k需要N个复共轭运算。但是，根据等式(4)，相同自相关每个采样时间k仅需要两个复共轭运算。因此，终端可以以最小运算估计近似PSS传输定时。
因而，终端可以通过使用预先知道的PBCH重复模式相对于每个采用使用等式(3)或者等式(4)计算自相关，来如814获得自相关值。如图8所示，自相关的结果值在发送PBCH和PBCH重复模式的子帧#0802和子帧#9811中高。
终端比较自相关值与预设阈值。如果自相关值大于预设阈值，则终端可以确定近似PSS传输定时，并基于近似PSS传输定时设置PSS检测的搜索时段。更具体地，参考图8，终端可以确定自相关值大于预设阈值的位置为子帧#0802和子帧#9811，可以基于由终端确定的近似子帧位置推断发送PSS的子帧#0802和子帧#5807的位置，且可以基于推断的位置设置用于PSS检测的搜索时段815。
此后，终端使用终端预先知道的PSS序列，仅在搜索时段815中相对于接收信号每个采样时间执行互相关。由终端执行的互相关根据上面参考图4和图5描述的等式(1)执行，且因为基站使用三个序列用于发送PSS ID，终端应该使用预先知道的三个PSS序列执行互相关。
如果如在图8中，使用自相关预先设置近似PSS搜索时段和在搜索时段中执行PSS检测，与一个无线电帧时段设置为搜索时段和如参考图5描述的执行PSS检测的情况相比，需要的复共轭量可能显著地减小。例如，当如在图8中使用自相关将PSS搜索时段减小到2个子帧时需要的复共轭量如以下表3所示。
表3
Figure GDA0003493963750000221
在表3中，需要比现有方法小大约5倍的乘法的数目。
根据上面描述的等式(3)和(4)的自相关操作可以由终端使用以估计与基站的频率偏移。如果当自相关操作根据等式(3)和(4)具有最大值时通过矢量-角度转换估计相位信息，则可以估计在基站和终端之间存在的频率偏移。当终端在PSS检测之前估计频率偏移时可以更精确地执行PSS检测。
图10图示根据本公开的实施例的执行自相关的自相关器的结构。
根据本公开的终端的自相关器可以包括K个符号延迟器1002、复共轭转换器1003、复共轭器1004、累加器1005、矢量角度转换器1006和绝对值提取器1007。
当由终端接收到的接收信号1001输入到自相关器时，接收信号1001在K符号延迟器1002中延迟K个OFDM符号时段。相对于延迟多达K个OFDM符号的接收信号，在复共轭转换器1003中执行复共轭转换操作。接收信号1001和复共轭转换器1003的输出信号在复共轭器1004中经历复共轭运算，并对于N个采样在累加器1005中累加。当使用绝对值提取器1007获得在累加器1005中累加的信号的绝对值时，导出根据本公开的实施例的自相关值。
终端比较从绝对值提取器1007输出的信号与预设阈值，且如果根据输出信号的值大于预设阈值，则可以如参考图8描述的估计PBCH传输定时和PSS传输定时。
如果根据从绝对值提取器1007输出的信号的值大于预设阈值，则终端的自相关器可以通过使用矢量-角度转换器1006对来自累加器1005的输出执行矢量-角度转换来估计频率偏移，且可以补偿如上所述的频率偏移，由此改进PSS检测的精确性。
图11图示根据本公开的实施例的由终端使用低功率执行时间和频率同步和小区搜索的处理。
参考图11，当在步骤S1101接通终端的电源时，则终端开始接收信号并在步骤S1102首先执行自相关操作以执行近似时间和频率。使用上面参考图8和图9描述的等式(3)或者(4)，执行自相关以确定PBCH的重复模式。
终端在步骤S1103确定从自相关操作导出的自相关值是否大于或等于预设阈值。如果根据自相关操作的结果值小于预设阈值，则终端返回到步骤S1102并连续地执行自相关操作。与此不同，如果结果值大于预设阈值，则根据本公开的实施例的终端在步骤S1105设置用于执行PSS互相关的搜索时段。包括通过自相关获得的近似PSS传输定时的短时间段设置为用于PSS互相关的搜索时段。终端使用相对于接收信号在终端中预设的PSS序列执行PSS检测的互相关。可以使用等式(1)获得互相关。
然后，终端执行比较互相关值yi(k)和在终端中设置的特定阈值Y的处理。更具体地，根据本公开的实施例的终端在步骤S1106执行确定互相关值是否大于特定阈值的处理。在终端中设置的该特定阈值Y可以设置为软件或者硬件。
如果互相关值yi(k)相对于所有PSS ID小于特定阈值Y，则终端在下一时间k返回到步骤S1105以根据等式(1)连续地执行相对于接收信号的PSS互相关。
如果互相关值yi(k)相对于至少一个PSS ID大于特定阈值Y，则终端假定检测到PSS，且可以执行频率同步，检测PSS ID和估计频率偏移。更具体地，当yi(k)大于Y时，终端可以从采样时间索引k执行帧同步，且当yi(k)大于Y时，可以通过PSS序列索引i获得PSSID。终端可以使用检测到的PSS估计频率偏移，且可以基于PSS检测之后帧中的PSS的位置知道帧边界的位置。终端使用PSS ID以在SSS检测之后检测小区ID。
因而，执行帧同步、检测PSS ID和估计频率偏移的终端在步骤S1108执行相对于接收信号的SSS检测。SSS可以具有总共0到167个序列，且基站根据小区ID而具有一个序列，并生成和发送SSS。根据本公开的实施例的终端可以在执行SSS检测时使用帧同步、PSS ID和在步骤S1107估计的频率偏移估计值。
因为终端知道接收信号的帧定时，所以终端在SSS开始的位置接收信号。此时，可以通过执行相对于接收的SSS信号的由终端知道的全部168个SSS序列的互相关以找到互相关值最大的SSS序列的索引，来执行SSS检测。
当检测到SSS时，则根据本公开的实施例的终端可以使用在先前步骤中检测到的SSS序列的索引来检测小区ID。如等式(2)表示的，上面描述的用于使用PSS ID和SSS ID检测小区ID，PSS ID指示在步骤S1107由终端检测到的PSS序列的索引。SSS ID指示在步骤S1108由终端估计的SSS序列的索引。
估计小区ID的终端可以完成与基站的时间和频率同步和小区ID检测，且然后执行PBCH解码。
图12图示根据本公开的实施例的终端的配置。
参考图12，终端1200包括通信单元1210、存储器1220和控制器1230。
通信单元1210执行用于通过无线信道发送和接收信号的功能，比如根据系统的物理层标准的基带信号和位串之间的转换。例如，在数据传输时，通信单元1210通过编码和调制传输位串而生成复符号。当接收数据时，通信单元1210通过解调和解码基带信号恢复接收位串，将基带信号上变频为射频(RF)频带信号且然后通过天线发送转换的RF频带信号，并将通过天线接收的RF频带信号下变频为基带信号。例如，通信单元1210可以包括传输滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、数模转换器(DAC)、或者模数转换器(ADC)。
通信单元1210可以包括多个RF链且可以执行波束形成。对于波束形成，通信单元1210可以调整通过多个天线或者天线单元发送和接收的每一个信号的相位和大小。通信单元1210可以包括多个通信模块以支持多个不同无线电接入技术。
通信单元1210可以包括多个不同通信模块以处理不同频带的信号。例如，不同通信标准可以包括蓝牙低能量(BLE)、无线高保真(Wi-Fi)、WiFi吉字节(WiFiGig)和蜂窝网络，比如LTE，且不同频带可以包括超高频(SHF)带，比如2.5或者5GHz，和毫米波(mm波)频带，比如60GHz。具体来说，通信单元1210可以根据各种实施例从基站接收包括广播信息的信号。
通信单元1210发送和接收如上所述的信号，且可以被称为发射器、接收器或者收发器。用于通过无线信道执行的传输和接收的处理可以由通信单元1210执行。
存储器1220存储数据，比如用于终端的操作的基本程序、应用程序和配置信息，且可以由易失性存储器、非易失性存储器或者易失性存储器和非易失性存储器的组合配置。存储器1220存储与根据控制器1230的控制在通信系统中执行的接收广播信息的操作有关的程序和各种数据，并存储预设阈值用于与由控制器1230确定的自相关值比较。该阈值可以用于通过与所确定的自相关值的比较来确定基站是否支持PBCH覆盖扩展。存储器1220响应于控制器1230的请求提供存储的数据。
控制器1230控制终端的总体操作。例如，控制器1230通过通信单元1210发送和接收信号，并在存储器1220中记录数据和读取数据。为此，控制器1230可以包括至少一个处理或者微处理器，或者可以是处理器的一部分。通信单元1210和控制器1230的部分可以被称为通信处理器(CP)。具体来说，控制器1230可以控制终端以执行在这里的操作，比如相对于接收信号的自相关操作以确定PSS检测的搜索时段。控制器1230可以基于自相关操作执行用于接收信号的频率偏移估计和补偿。
本公开可以以其他特定形式实现而不改变其精神或者实质特征。因此，应当理解上述实施例是示例且不是限制性的。应该解释本公开的范围由以下权利要求而不是上述详细说明定义，且从权利要求的含义、范围和等效得出的所有修改或者改变包括在本公开的范围中。
虽然已经在其实施例中示出和描述了本公开，本领域技术人员将理解在其中可以做出形式和细节上的各种改变而不脱离本公开如所附权利要求及其等效物所定义的精神和保护范围。

Claims (14)

1.一种无线通信系统中的终端的方法，所述方法包括：
在初始接入的情况下，在基于物理广播信道PBCH的周期和映射模式确定的时间资源中检测同步信号；
基于同步信号在PBCH上接收主信息块MIB，
其中，PBCH的周期和映射模式是预先确定的，并且
其中，在初始接入的情况下，周期是2个无线电帧。
2.如权利要求1所述的方法，其中，检测所述同步信号包括：
基于PBCH的周期和映射模式确定同步信号的时间资源；
使用与时间资源对应的信号和预设序列导出互相关值；和
基于所述互相关值和特定阈值之间的比较检测同步信号。
3.如权利要求2所述的方法，
其中，在所述互相关值大于特定阈值的情况下，基于与时间资源对应的信号的接收时间检测所述同步信号。
4.如权利要求1所述的方法，
其中，基于自相关值和预设阈值之间的比较，确定包括重复的PBCH的至少一个子帧，
其中，自相关值是基于对应于PBCH的第一信号分量和对应于重复的PBCH的第二信号分量导出的。
5.如权利要求4所述的方法，其中，在自相关值大于预设阈值的情况下，包括与第一信号分量对应的正交频分复用OFDM符号和与第二信号分量对应的OFDM符号的至少一个子帧被确定为PBCH重复的位置。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一信号分量和所述第二信号分量中的每一个对应于子帧中的正交频分复用OFDM符号，且基于与第一信号分量对应的OFDM符号和与第二信号分量对应的OFDM符号之间的间隔确定所述自相关值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在初始接入的情况下，PBCH的映射模式每2个无线电帧重复一次。
8.一种执行无线通信的终端，所述终端包括：
通信单元；和
控制器，与通信单元耦合并且配置为：
在初始接入的情况下，在基于物理广播信道PBCH的周期和映射模式确定的时间资源中检测同步信号，
基于同步信号在PBCH上接收主信息块MIB，
其中，PBCH的周期和映射模式是预先确定的，并且
其中，在初始接入的情况下，周期是2个无线电帧。
9.如权利要求8所述的终端，其中，所述控制器进一步配置为：
基于PBCH的周期和映射模式确定同步信号的时间资源；
使用与时间资源对应的信号和预设序列导出互相关值，和
基于所述互相关值和特定阈值之间的比较检测同步信号。
10.如权利要求9所述的终端，
其中，在所述互相关值大于特定阈值的情况下，基于与时间资源对应的信号的接收时间检测同步信号。
11.如权利要求8所述的终端，
其中，所述控制器进一步配置为，基于自相关值和预设阈值之间的比较确定包括重复的PBCH的至少一个子帧，
其中，自相关值是基于对应于PBCH的第一信号分量和对应于重复的PBCH的第二信号分量导出的。
12.如权利要求11所述的终端，其中，所述控制器进一步配置为，在自相关值大于预设阈值的情况下，将包括与第一信号分量对应的正交频分复用OFDM符号和与第二信号分量对应的OFDM符号的至少一个子帧确定为PBCH重复的位置。
13.如权利要求11所述的终端，其中，所述第一信号分量和所述第二信号分量中的每一个对应于子帧中的正交频分复用OFDM符号，且基于与第一信号分量对应的OFDM符号和与第二信号分量对应的OFDM符号之间的间隔确定所述自相关值。
14.如权利要求8所述的终端，其中，在初始接入的情况下，PBCH的映射模式每2个无线电帧重复一次。
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