CN110431811A - 蜂窝网络中的同步 - Google Patents

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本尼·阿苏里
罗伊·罗恩
罗恩·托莱达诺
刘光
纪洛姆·维维尔
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Abstract

本申请提供了一种移动设备初始接入蜂窝无线网络的方法及系统，尤其用于基站到移动设备的定时信息的通信。所述方法及系统尤其适用于使用波束形成的系统，在波束形成中，同步数据可以在传输无线电帧的可变位置中传输。同步序列根据其传输时间进行修改，例如通过循环移位进行修改。

Description

蜂窝网络中的同步
技术领域
本申请涉及蜂窝网络中同步信息的传输，尤其涉及利用波束形成的网络。
背景技术
无线通信系统，例如第三代(3G)移动电话标准和技术已广为人知。3G标准和技术由第三代合作伙伴项目(3GPP，Third Generation Partnership Project)开发。第三代无线通信开发用来支持宏蜂窝移动电话通信。通信系统和网络朝着宽频移动式系统发展。第三代合作伙伴项目开发了所谓的长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统，即演进的通用陆基无线接入网(E-UTRAN，Evolved Universal Mobile Telecommunication SystemTerritorial Radio Access Network)，用于移动接入网络，其中一个或多个宏蜂窝由基站eNodeB或eNB(演进型NodeB)支持。最近，LTE进一步朝着所谓的5G或NR(New Radio，新无线电技术)演进。
5G或NR提出一种新的UE(User Equipment，用户设备)到基站链路的无线链路标准。NR无线链路的一个特点是波束形成的规定，使无线电信号定向，以提高选定方向的覆盖范围。
无线电线路计划采用与LTE类似的同步方案，采用包括主同步信号(PSS，PrimarySynchronisation Signal)和辅同步信号(SSS，Secondary Synchronisation Signal)的同步信号(SS，Synchronisation Signal)。在LTE中，PSS被传输到一个已知的定时位置，以便提取定时信息。例如，在LTE-FDD中，PSS被传输到子帧0和5中的第一个时隙的最后一个OFDM符号处。UE一旦识别出PSS，就能推断出子帧定时(例如OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用技术)符号边界和索引)。然后，UE可以识别出SSS来提取子帧索引，进而可以解码PBCH，以获取系统帧号。
为了适应波束在LTE-NR中的形成，提出将SS传输到一定的位置范围。特定UE接收到的SS将取决于其接收到的波束，不再以LTE中使用的相同方式来推断定时信息。
图1显示了所提出的LTE-NR的SS结构。PSS、SSS和PBCH在SS块中传输，每个SS块与一个或多个波束相对应，一组与所有波束相关的SS块聚合形成一个SS阵，SS阵集合包括一个或多个SS阵。
如图2所示，一个SS阵中的多个SS块可以跨越多个子帧，且可以从不同OFDM符号开始。若相同的SS序列在SS阵(例如每个SS块的SS序列相同)的所有波束中传输，则UE不能明确推断出无线帧中接收到的SS块的定时信息。
因此需要一个系统使UE能够确定定时信息。
发明内容
本发明内容以简化的形式介绍一些概念，更详细的描述详见具体实施方式。本发明内容的目的不是为了确定所要求的主题的主要特征或基本特征，也不是为了协助确定所要求的主题的范围。
本申请实施例提供了一种在无线链路上传输定时信息的方法，包括以下步骤：依次传输多个同步块，每一同步块包括在多个子载波上传输的同步序列；其中，每一同步块的同步序列中的序列相同，且相对于前一同步块，每一同步块的同步序列通过所述子载波周期旋转预设位数。
所述同步序列可以为主同步序列。
所述同步序列可以为辅同步序列。
所述同步序列可以包括辅同步序列，且所述同步块还包括其他非周期旋转数据。
所述其他非周期旋转数据可以包括主同步序列。
不同的同步块可以与波束形成系统中不同的波束子集相关。
所述同步序列可以包括相同数量的元素，所述同步序列在多个子载波上传输，且每个子载波上传输一个元素。
所述多个子载波的个数可以为62，所述同步序列中具有62个元素。
本申请实施例还提供了一种移动设备与基站通信初始化的方法，所述方法由所述移动设备执行，所述方法包括以下步骤：接收基站通过无线信号传输的一个或多个同步块；其中，每一同步块包括在多个子载波上传输的同步序列；每一同步块的同步序列中的序列相同，且相对于前一同步块，每一同步块的同步序列通过所述子载波周期旋转预设位数；检测接收到的至少一个同步块中的同步序列，并识别所述同步序列；获得所述同步块中的定时信息，所述同步块中接收的是识别到的同步序列。
所述同步序列可以为主同步序列。
所述同步序列可以为辅同步序列。
所述同步序列可以包括辅同步序列，且所述同步块还包括其他非周期旋转数据。
所述其他非周期旋转数据可以包括主同步序列。
不同的同步块可以与波束形成系统中不同的波束子集相关。
所述同步序列可以包括相同数量的元素，所述同步序列在多个子载波上传输，且每个子载波上传输一个元素。
所述多个子载波的个数可以为62，所述同步序列中具有62个元素。
所述移动设备可以采用获得的定时信息来获取接收到的无线信号的定时信息。
本申请实施例还提供了一种基站设备，用于执行上述方法。
本申请实施例还提供了一种在无线链路上传输定时信息的方法，包括以下步骤：根据小区ID和无线帧中的时域位置初始化扰码序列，所述无线帧中的时域位置中传输的是被所述扰码序列加扰的数据；采用所述扰码序列加扰数据；采用小区中的物理广播信道传输无线帧中的时域位置中的加扰数据，所述小区由所述小区ID识别获得，所述无线帧中的时域位置用于初始化所述扰码序列，主同步信号、辅同步信号和所述物理广播信道在同步信号块中传输。
所述时域位置包括无线帧中的时隙索引。
所述时域位置包括OFDM符号索引。
根据本申请第四个实施例，本申请实施例还提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行上述第一个实施例的方法。
所述非暂时性计算机可读存储介质可以包括硬盘、只读光盘(CD-ROM，CompactDisc Read Only Memory)、光存储设备、磁存储装置、只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，electrically erasable programmable read only memory)和闪存(FlashMemory)中的至少一个。
附图说明
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中的元件已被简化，并不一定按比例绘制。以方便理解，各附图中已包括参考标记。
图1为同步信号方案的一个实施例的示意图；
图2为波束形成系统中的定时模糊的示意图；
图3为同步序列循环移位的一个实施例的示意图。
具体实施方式
本申请所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
定时信息可以通过多种方式传输到UE，通过SSS、PSS或PBCH信号，利用直接或间接的指示传输。
虽然可以为每个SS块中的PBCH信号的每个波束指定定时，但需要为每个SS块的定时提供不同的PBCH信号，从而防止在UE处连续接收多个不同的SS块(在UE接收多个波束的情况下，可以从同一波束中接收，也可以从多个波束中接收)时的PBCH软组合。
图3是每个SS块(x轴)和每个子载波(y轴)的SSS序列传输示意图。图3中的系统可以表示使用OFDM传输的无线链路。每个dn表示在SS块中传输的SSS序列中的一个元素。在本实施例中，所述序列包括62个元素，16个SS定时索引与16个起始子载波相映射。对于第一个(#0)SS块，第一个SSS元素(d0)以第一频率传输，后续的元素(d1-d61)在后续的子载波上传输。对于第二个SS块(#1)，采用4个元素循环移位，这样第一个元素(d0)以第五频率传输，d58环绕变成以第一频率传输，后续每个SS块采用后续循环移位，从而使每个SS块的序列互不相同。在本实施例中，SSS序列的长度为62，且每个SS块之间具有3个或4个元素的移位，从而提供16个跨子载波的循环移位。长度为62的序列具有16个循环移位，要求每个序列之间平均具有3.875个移位，因此不能使用固定数量的移位。因此，在本实施例中，一个移位的子集由4个子载波组成，一个移位的子集由3个子载波组成，以平均提供3.875个移位。但是，这仅是一个实施例，本申请可以使用任意一个长度为N、循环移位为T的SSS序列，其中T小于N(例如相邻SS块之间的偏移量为N/T)，只要该SSS序列的N/T大于SSS上的剩余载波频偏(Carrier Frequency Offset，CFO)误差除以子载波间隔(subcarrier spacing，SCS)。
在UE处，解码SSS以识别序列，进而识别SS块号，从而推测出子帧定时信息。
任意不同序列的连接或交叉可以为SSS创建一个更长的序列，该序列可以是一个基序列，在频域中可以采用循环移位。
在一个实施例中，SSS序列可以为LET-SSS序列，如图3中的实施例所示，该LET-SSS序列包括长度为62的SSS序列，该SSS序列由两个长度为31且乱序的M序列连接而成。
在另一个实施例中，SSS序列可以为改进的ZC序列，该ZC序列由两个反相ZC序列的交叉而成，或者该ZC序列就是一个普通的ZC序列。
对于不同的波束，可以使用不同的序列。例如，第一波束可以使用两个波束序列M1和M2，第二波束可以使用两个波束序列M3和M4。序列之间可以不发生移位，但是若每个波束都使用多个SS块，则对于特定波束，每个SS块中的序列可以循环移位。
上述实施例对SSS使用循环移位。LET-SSS中具有168个不同的SSS序列。因此要在UE处检测SSS，则需要3*T*168个相关性，其中T为所支持的循环移位数(乘以3是为了在SC分离(0,+/-1)中允许CFO误差)。因此上述实施例需要3*16*168＝8,064个相关性。
相比之下，PSS仅使用3个不同序列，因此应用循环移位产生的额外相关性的数量显著减少。但是，PSS用于评估CFO(Carrier Frequency Offset，抗载波频偏)，因此除了CFO引起的频移外，应用上述方法中的进一步频移不合理。一般来说，PSS检测是初始访问中最具挑战的部分，因为其使用了联合符号定时的盲检测和CFO。分析显示，尽管需要搜索大量的序列，但SSS的检测复杂度低于PSS的检测复杂度，因为小区ID是根据PSS检测结果中的估计频率和定时来进行检测的。因此相对于PSS，在SSS上发送附加SS定时信息更优。
循环移位之间的偏移量必须考虑SSS(一个子载波间隔-{-1,0,1})上的剩余CFO误差。对于长度为62的SSS序列和16个连续波束，每个波束都有一个SS块，3.875(如3或4)的偏移量为每个SS块提供一个唯一的序列，从而允许3*SCS具有剩余CFO，以提供可接受的检测性能。更长的SSS(例如提高到255个元素)允许SS块之间具有更大偏移量来指示更多的SS定时指示。1SCS允许一个CFO误差，则T必须小于或等于N/2，附加限定T<N/3，但该附加限定不是必要限定。
物理广播信道(PBCH)与PSS和SSS一起在每个SS块中传输，但目前还不能利用这一点来推断定时信息。在调制之前，采用小区特定扰码加扰信号。该扰码由相关标准(3GPP TS36.211)定义。在目前的定义中，该扰码基于小区ID在特定帧中被初始化。根据目前的定义，PBCH在每个SS块中以同样的方式被初始化，不能用来区分SS块。
基站具有每个SS块的定时信息，被称为SS定时索引(SSTimeIndex)。当前，cinit为9比特数据(小区ID)，但是扰码序列具有31个空闲比特。扰码序列初始化可以被重新定义为包括小区ID和SS定时索引。因此UE接收的PBCH信号依赖于传输PBCH信号的SS块，PBCH可以用于推断UE处的定时信息。PBCH将通过对SS定时索引的彻底搜索来解码。
SS定时索引可以基于无线帧中的时隙索引和/或传输SS块的OFDM符号索引来定义。
在一个具体的实施例中，
本申请实施例中的信号处理功能，尤其是gNB和UE的信号处理能力，可以由本利领域技术人员所熟知的计算系统或结构体系来实现。计算系统可以是台式电脑、膝上型电脑或笔记本电脑、手持式计算设备(PDA、手机、掌上型电脑等)、主机、服务器、客户端，或者其他任何类型的特殊或通用计算机设备，这些设备可以满足或应用于给定的应用程序或环境。计算系统可以包括一个或多个处理器，该处理器可以执行通用或专用处理引擎，例如微处理器、单片机或其他控制模块。
所述计算系统还可以包括主存储器，例如随机存取记忆体(Random AccessMemory，RAM)或其他动态存储器，用于存储由处理器执行的信息和指令。所述主存储器还可以用于存储临时变量或处理器执行指令期间的其他中间信息。所述计算系统同样可以包括只读存储器(ROM，Read Only Memory)或其他静态存储设备，用于存储处理器执行的静态信息和指令。
所述计算系统还可以包括信息存储系统，该信息存储系统包括，例如媒体驱动器和可移动存储接口。所述媒体驱动器可以包括驱动器或支持固定或可移动存储介质的其他机制，例如硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、光碟机(CD)或数字视频驱动(DVD)读写驱动器(R或RW)，或者其他固定或可移动媒体驱动器。存储介质可以包括，例如硬盘、软盘、磁带、光盘、CD、DVD，或者由媒体驱动器读写的其他固定或可移动媒介。所述存储介质可以包括存储有特定计算机软件或数据的计算机可读存储介质。
在可选实施例中，信息存储系统可以包括其他类似组件，用于允许计算机程序或其他指令或数据加载到所述计算系统中。这些组件可以包括，例如可移动存储单元和接口，如程序盒式存储器和盒接口，移动式存储器(如闪存或其他移动式存储器模块)和存储器插槽，以及允许软件和数据从移动式存储单元传输到计算系统的其他移动式存储单元和接口。
所述计算系统还可以包括通信接口。该通信接口可以用于允许软件和数据在计算系统和外部设备之间传输。例如，通信接口可以包括调制解调器、网络接口(如以太网或其他网卡)、通信端口(如通用串行总线(USB)端口)、PCMCIA插槽和卡等。通过通信接口传输的软件和数据以信号的形式存在，这些信号可以是能够被通信接口介质接收的电子信号、电磁信号、光学信号或其他信号。
在本申请中，术语“计算机程序产品”、“计算机可读介质”等等一般用于指代有形媒体，例如内存、存储设备或存储单元。这些和其他形式的计算机可读介质可以存储一个或多个指令，供包括计算机系统的处理器使用，以使处理器执行指定操作。这些指令一般被称为“计算机程序代码”(可以以计算机程序的形式或其他分组形式分组)，当这些指令被执行时，能够使计算机系统执行本申请实施例中的功能。需要注意的是，代码可以直接使处理器执行指定的操作，也可以编译后执行指定的操作，和/或与其他软件、硬件和/或固件元素(例如，执行标准功能的库)组合执行指定的操作。
在由软件实现的实施例中，软件可以存储在计算机可读介质中，并使用例如可移动存储驱动器加载到计算系统中。由计算机系统中的处理器执行的控制模块(如软件指令或可执行计算机程序代码)使处理器执行如本申请所述的功能。
进一步地，本申请可以应用于在网络单元中用于执行信号处理功能的任何电路中。例如，进一步设想半导体商可以在独立设备的设计中采用创新理念，独立设备可以是数字信号处理器的微控制器(DSP)、专用集成电路(ASIC)和/或任何其他子系统元件。
为了描述清楚，上述描述参照单一处理逻辑描述本申请实施例。但是，本申请可以通过多个不同的功能单元和处理器同样实现信号处理功能。因此，对特定功能单元的引用只能被视为对提供所描述功能的适当方法的引用，而不表明严格的逻辑、物理结构或组织的。
本申请的各个方面可以以任何适当的形式实现，包括硬件、软件、固件或这些的任何组合。本申请可以选择性地，至少部分地作为计算机软件，运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器或可配置模块上的计算机软件组件，如FPGA器件。因此，本申请实施例中的元件和组件可以以任何适当的方式在物理上、功能上和逻辑上实现。实际上，功能可以在单个单元中实现，也可以在多个单元中实现，或者作为其他功能单元的一部分实现。
虽然本申请已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。此外，尽管可能会出现与特定实施例相关的特征描述，但本领域技术人员可以根据本申请获得所述实施例的各种特征。权利要求中，术语“包括”不排除其他元件或步骤的存在。
进一步地，虽然多个方法、元件或方法步骤单独列出，但其可以由例如单个单元或处理器来实现。另外，尽管不同特征可以包括不同权利要求，但这些特征可以有利地结合，特征列入在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行的和/或无利的。同样，包括在一套权利要求中的特征并不意味着对这套权利要求进行限制，而是表明该特征在适当情况下同样适用于其他类别的权利要求中。
进一步地，权利要求中特征的排序并不意味着必须以特定顺序执行所述特征，特别是方法声明中各个步骤的顺序并不意味着必须按照这个顺序执行这些步骤。相反，这些步骤可以按照任何合适的顺序执行。另外，单数引用并不排除复数的情况。因此，单数“一(a)”、“一(an)”、“第一”、“第二”等不排除为复数。
虽然本申请已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。此外，尽管可能会出现与特定实施例相关的特征描述，但本领域技术人员可以根据本申请获得所述实施例的各种特征。权利要求中，术语“包括(comprising)”或“包括(including)”不排除其他元件的存在。

Claims (21)

1.一种在无线链路上传输定时信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：
依次传输多个同步块，每一同步块包括在多个子载波上传输的同步序列；
其中，每一同步块的同步序列中的序列相同，且相对于前一同步块，每一同步块的同步序列通过所述子载波周期旋转预设位数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步序列为主同步序列。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步序列为辅同步序列。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步序列包括辅同步序列，且所述同步块还包括其他非周期旋转数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述其他非周期旋转数据包括主同步序列。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，不同的同步块与波束形成系统中不同的波束子集相关。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述同步序列包括相同数量的元素，所述同步序列在多个子载波上传输，且每个子载波上传输一个元素。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述多个子载波的个数为62，所述同步序列中具有62个元素。
9.一种移动设备与基站通信初始化的方法，所述方法由所述移动设备执行，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
接收基站通过无线信号传输的一个或多个同步块；其中，每一同步块包括在多个子载波上传输的同步序列；每一同步块的同步序列中的序列相同，且相对于前一同步块，每一同步块的同步序列通过所述子载波周期旋转预设位数；
检测接收到的至少一个同步块中的同步序列，并识别所述同步序列；
获得所述同步块中的定时信息，所述同步块中接收的是识别到的同步序列。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述同步序列为主同步序列。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述同步序列为辅同步序列。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述同步序列包括辅同步序列，且所述同步块还包括其他非周期旋转数据。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述其他非周期旋转数据包括主同步序列。
14.根据权利要求9至13任一项所述的方法，其特征在于，不同的同步块与波束形成系统中不同的波束子集相关。
15.根据权利要求9至14任一项所述的方法，其特征在于，所述同步序列包括相同数量的元素，所述同步序列在多个子载波上传输，且每个子载波上传输一个元素。
16.根据权利要求9至15任一项所述的方法，其特征在于，所述多个子载波的个数为62，所述同步序列中具有62个元素。
17.根据权利要求9至16任一项所述的方法，其特征在于，所述移动设备采用获得的定时信息来获取接收到的无线信号的定时信息。
18.一种基站设备，用于执行如权利要求1至16任一项所述的方法。
19.一种在无线链路上传输定时信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据小区ID和无线帧中的时域位置初始化扰码序列，所述无线帧中的时域位置中传输的是被所述扰码序列加扰的数据；
采用所述扰码序列加扰数据；
采用小区中的物理广播信道传输无线帧中的时域位置中的加扰数据，所述小区由所述小区ID识别获得，所述无线帧中的时域位置用于初始化所述扰码序列，主同步信号、辅同步信号和所述物理广播信道在同步信号块中传输。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述时域位置包括无线帧中的时隙索引。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述时域位置包括OFDM符号索引。
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