CN1879426B - 用于多载波、多小区无线通信网络的方法和装置 - Google Patents

Abstract

多载波蜂窝无线网络(400)利用基站(404)，基站(404)发射两个不同群的导频子载波群：(1)小区特定的导频子载波，其由接收机使用以提取对每个的小区(402)特定的信息；以及(2)公共导频子载波，其被设计成具有对系统所有的基站(404)公共的特征集。规定了小区特定和公共导频子载波的设计准则和发射格式以便使接收机能执行不同的系统功能。此方法和过程可扩展到其他系统，如在单独的扇区中具有多个天线的系统和一些子载波承载公共网络/系统信息的系统。

Description

用于多载波、多小区无线通信网络的方法和装置

对相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2004年1月29日的美国临时专利申请No.60/540,032的权益。

背景技术

在多载波无线通信中，如图1示出的诸如频率同步和信道估计的很多重要的系统功能通过使用由全部子载波的一部分如导频子载波提供的网络信息而变得便利。接收的子载波的保真水平指示可将这些功能实现得怎样，这又影响整个网络的效率和能力。

在无线网络中，存在若干基站，每个基站提供对通常称为小区的指定区域的覆盖。如果将小区分割成扇区，从系统工程的观点来看，每个扇区可视为小区。由于这个原因，术语“小区”和“扇区”是可互换的。网络信息可分类为两类：小区特定的信息，其对给定的小区是特定的；及公共信息，其对整个网络或对整个网络的一部分如一小区群是公共的。

例如，在多小区环境中，每个小区的基站发射机除数据载波之外还发射其自己的导频子载波以由小区内的接收机使用。在这样的环境中，执行导频依赖的功能变成了挑战性的任务，因为除由多径传播信道导致的衰退之外，来源于不同小区处的基站的信号彼此干扰。

处理该干扰问题的一种方法是使每个小区基于特定类型的小区依赖的随机过程来发射特定模式的导频子载波。该方法在一定程度上减轻了来自相邻小区的导频子载波之间的相互干扰的影响；然而，其没有提供对导频子载波的独特需求的审慎和系统的考虑。

附图说明

图1示出由发射机和接收机组成的基本多载波无线通信系统。

图2示出由子载波构成的频域中的多载波信号的基本结构。

图3示出在频域和时域二者中分割成小单元即子信道和时隙的无线资源。

图4示出包括由基站(BS)提供其每个的覆盖的多个小区的蜂窝无线网络。

图5示出分割成以下两个的导频子载波群：小区特定的导频子载波和公共导频子载波。

图6是图1示出的导频生成及插入功能块的一个实施例，其利用微处理器来生成导频子载波并将其插入包含在电子存储器中的频率序列中。

图7示出由图6的微处理器来生成的实现相位分集(phase diversity)的公共导频子载波。

图8是延迟分集的一个实施例，其通过在基带或RF中将随机延迟持续时间叠加到时间域信号来有效地产生相位分集。

图9示出针对多个天线应用的扩展的两个实例。

图10是共享公共频率振荡器的两个并置的基站的频域和时域中的同步的实施例。

图11是共享从GPS信号生成的公共频率基准信号的位于不同位置的基站的频域和时域中的同步的实施例。

图12是说明由三个小区(或扇区)群和共享其自身的公共导频子载波集的每个群中的基站所组成的无线网络的一个实施例。

图13示出网络中所有基站将承载对网络中所有小区公共的数据信息的数据子载波与公共导频子载波一同发射。

具体实施方式

在以下描述中，参照其各个实施例来说明本发明，提供了用于完全理解和实现的特定细节。然而，本领域技术人员应理解，无需这样的细节亦可实践本发明。在其他实例中，为了避免混淆对实施例的描述，没有详细示出或描述公知的结构和功能。

除非上下文清楚地要求，否则，贯穿本说明和权利要求，用语“包括”、“包含”等应以包含性的意义来解释而不是排他性或穷尽性的意义，即，其含义为“包括，但不限于”。使用单数或复数的用语也分别包括复数或单数。此外，在用于本申请中时，用语“在此”、“以上”、“以下”及类似意义的用语指的是作为整体的本申请而不是本申请任何特定部分。当权利要求使用用语“或”来引用一序列两个或更多项时，此用语覆盖以下所有该用语的解释：序列中的任何项、序列中的所有项和序列中项的任何组合。

图1示出由发射机102和接收机104组成的基本多载波无线通信系统。在发射机处的称为导频生成及插入的功能块106生成导频子载波并将它们插入预定的频率位置。接收机使用这些导频子载波来执行特定功能。在本发明的各方面，根据其功能以及因此其不同的需求，导频子载波分割成两个不同的群。每导频子载波群的发射格式将如此设计使得其优化系统功能，如频率同步和信道估计。

第一群称为“小区特定的导频子载波”，并将由接收机104使用来提取对每个单独的小区特定的信息。例如，在特定接收机需要能够将意欲为其所用的导频子载波与其他小区的导频子载波进行区分的情况下，这些小区特定的导频子载波可用于信道估计。对于这些导频子载波，需要各种抗干扰的方法。

第二群称为“公共导频子载波”，并设计成拥有对系统的所有基站公共的特征集。因而，系统内的每个接收机104在无干扰问题的情况下能够利用这些公共导频子载波来执行必要的功能。例如，这些公共导频子载波可用于频率同步过程，其中，不需要区别不同小区的导频子载波，但理想的是接收机对来自不同小区的、具有相同载波指数的公共导频子载波的能量进行相干组合，以便获得相对精确的频率估计。

本发明的诸方面提供了限定使接收机能执行不同的系统功能的小区特定和公共导频子载波的发射格式的方法。具体地，针对导频子载波提供了一设计准则集。本发明的其他特征进一步提供了实现以上设计过程和方法的设备或装置。具体地，通过操纵导频子载波的相位值并通过使用功率控制，可改善信号接收。

所述方法和过程还可扩展到其他情况，如在单独的扇区中使用多个天线的情况，以及使用某些子载波来承载公共网络/系统信息的情况。可通过共享公共频率振荡器或公共频率基准信号在频率和时间上同步基站，如从全球定位系统(GPS)提供的信号生成的基准信号。

多载波通信系统

在多载波通信系统如多载波码分多址(MC-CDMA)和正交频分多址(OFDMA)中，信息数据在频域中相互正交的子载波上复用。实际上，频率选择信道在频率中被分成若干平行但小的段，其可作为平坦衰落信道(flat fading channel)来对待，并因而可使用简单的单抽头均衡器来容易地处理。可使用快速傅立叶变换(FFT)来执行调制/解调。

在多载波通信系统中，可在频域和时域二者上分割物理媒介资源(如无线电或线缆)。该规范分割为资源共享提供了高灵活性和精细粒度。在频域中多载波信号的基本结构由子载波构成，并且在特定谱带或信道中存在固定数目的子载波。存在三种类型的子载波：

1.数据子载波，其承载信息数据；

2.导频子载波，其相位和振幅是预定的并为所有接收机所知，并且其用于协助系统功能，如系统参数的估计；以及

3.静默(silent)子载波，其没有能量，并且用于保护带(guard band)和DC载波。

数据子载波可设置在称为子信道的群中以支持多址和可缩放性。形成一个子信道的子载波不必彼此相邻。此概念在图2中示出，图2示出了由子载波构成的频域中的多载波信号200的基本结构。数据子载波可以特定的方式分组成子信道。导频子载波也可以特定的方式分布在整个信道之上。

时域中多载波信号的基本结构由时隙构成以支持多址。图3示出了频域和时域二者中的资源分割，其示出在频域和时域二者上分割成小单元的无线电资源：子信道和时隙300。时域中多载波信号的基本结构由时隙构成。

如图1所示，在多载波通信系统中，通用的发射机可由以下功能块组成：

1.编码及调制108

2.导频生成及插入106

3.反向快速傅立叶变换(IFFT)110

4.发射112

而通用的接收机可由以下功能块组成：

1.接收114

2.帧同步116

3.频率和时序补偿118

4.快速傅立叶变换(FFT)120

5.频率、时序和信道估计124

6.信道补偿126

7.解码128

蜂窝无线网络

在蜂窝无线网络中，通常将由网络来提供服务的地理区分成称为小区的更小的区域。在每个小区中，由基站提供覆盖。因而，该类型的结构通常称为蜂窝结构，如图4中所示，图4示出由多个小区402组成的蜂窝无线网络，所述多个小区402的每个由基站(BS)404提供覆盖。移动站分布在每个覆盖区域内。

基站404经由专用链路连接到网络主干，并且还提供到其覆盖范围内的移动站的无线电链路。基站404还充当通过无线电信号分配信息到其移动站和从其移动站收集信息的焦点。每个覆盖区域内的移动站用作用户和网络之间的接口。

在M-小区的无线网络设置中，利用单向或双向通信及时分或频分双工，位于所有小区的发射机经由特定装置来同步并且同时发射。在此设置的特定小区402、第p小区中，接收机在时间tk接收在特定子载波、第i子载波的信号，该信号可描述为：

其中a_i，m(t_k)和

分别指示与来自第m小区基站的第i子载波关联的信号振幅和相位。

小区特定的导频子载波

如果为了小区特定的目的，在第p小区将第i子载波用作导频子载波，那么，对于在第p小区的接收机，所关心的是由a_i，p(t_k)和

承载的小区特定的信息，、而由等式(1)右手侧第二项所述的其他信号将为干扰，它是来自其他小区的非相干的信号的和。在此情况下，要求足够水平的载波对干扰的比率(CIR)以获得具有理想精度的对a_i，p(t_k)和

的估计。

存在多种方法来提升CIR。例如，导频子载波的振幅可设置成大于数据子载波的振幅；可对导频子载波施加功率控制；以及与第p小区相邻的小区可避免将第i子载波用作导频子载波。所有这些可利用小区之间基于特定过程的协作而获得，如下所述。

公共导频子载波

用于不同小区的公共导频子载波通常在发射时间以频率指数来对准，如图5所示，图5示出分成两个导频子载波群：小区特定的导频子载波和公共导频子载波。用于不同小区的小区特定的导频子载波不必在频率上对准。它们可由接收机来使用以提取小区特定的信息。用于不同小区的公共导频子载波在频率上对准，并拥有对网络中所有基站公共的属性集。因而，系统内每个接收机能在无干扰问题的情况下利用这些公共导频子载波。导频子载波的功率可通过特定的功率控制方案并基于特定应用来变化。

如果为了公共目的在第p小区将第i子载波用作导频子载波，那么，不必将等式(1)右手侧第二项视为干扰。替代地，如果位于所有小区的基站在频率和时间上同步，可通过设计公共导频载波将此项变成理想信号的相干分量来满足本发明此方面中规定的准则。在此情况中，接收机位于其中的小区变得不相关，并且，结果，接收的信号可重写为：

公共导频子载波可用于若干功能，如频率偏移估计和时序估计。

为估计频率，通常利用在不同时间的信号。在具有相同频率指数的两个公共导频子载波的实例中，相对于在时间t_k接收的信号，在时间t_k+1接收的信号如下给出

其中Δt＝t_k+1-t_k。如果Δt远远小于信道的相干周期，并且

a_i，m(t_k)＝c_ia_i，m(t_k+1)                                      (4)

以及

则频率可通过下式确定

$2\mathrm{\π}{f}_i\mathrm{\Δt}=\arg \left\{s_i^{*}\left(k\right)s_i(k+1)\right\}-{\mathrm{\β}}_i---\left(6\right)$

其中，对于所有值m，c_i＞0及-π≤β_I≤π是预定的常数。并且从所有频率估计{f_i}中，可基于特定准则导出频率偏移。

对于时序估计，通常需要多个公共导频载波。在两个公共导频子载波的实例中，在f_n接收的信号如下给出

其中Δf＝f_n-f_i，并且T_s指示采样周期。如果Δf远远小于信道的相干带宽并且

a_i，m(t_k)＝c(t_k)a_n，m(t_k)                        (8)

以及

则可如下确定T_S：

$2\mathrm{\π\Δ}{\mathrm{fT}}_s\left(t_k\right)=\arg \left\{s_i^{*}\left(t_k\right)s_{\mathrm{rt}}\left(t_k\right)\right\}-\mathrm{\γ}\left(t_k\right)---\left(10\right)$

其中，对于所有值m，c(t_k)＞0以及-π≤γ(t_k)≤π是预定的常数。

图6是图1示出的导频生成及插入功能块106的一个实施例，其利用微处理器602来生成导频子载波并将它们插入包含在电子存储器604中的频率序列中。在图6示出的本发明的一个实施例中，嵌入导频生成及插入功能块106中的微处理器602计算导频子载波的属性，如由其需求所规定的它们的频率指数及复值，并将它们插入包含于如RAM的电子存储器604中的频率序列中，以备IFFT应用。

用于公共导频子载波的分集

考虑等式(2)，其是许多复信号的和，对于这些信号，有可能在彼此之上破坏性地相互叠加，并使得在此特定子载波的接收机信号的振幅如此小以致信号自身变得不可靠。相位分集可补偿该不利效应。在频率估计的一个实例中，可将随机相位θ_l，m加到另一导频子载波，即第l子载波，其导致

以及

其中，对于每个小区，θ_l，m应不同地设置，并假设满足以下条件，

对于所有值m        (13)

利用相位分集，预期|s_i(t_k)|和|s_l(t_k)|两者同时减小的可能性相对小。图7示出了相位分集的一个实施例，其示出由图6的微处理器生成的实现相位分集的公共导频子载波。应注意时间延迟将获得等效的分集效果。

图8示出另一实施例，其通过在基带或RF中将随机延迟持续时间802加到时域信号来有效地产生相位分集。

对导频子载波的功率控制

在本发明一实施例中，可对导频子载波施加功率控制。导频子载波的功率可单独地或作为子群来调节以便

1.满足其功能性需要；

2.适应于操作环境(如传播信道)；以及

3.减小小区之间或小区群之间的干扰。

在另一实施例中，对小区特定的导频子载波和公共导频子载波不同地实施了功率控制。例如，与小区特定的子载波相比，对公共导频子载波施加了更强的功率。

到多个天线的应用

如果满足了由用于频率估计的等式(4)和(5)或者由用于时序估计的等式(8)和(9)规定的准则，由本发明提供的方法和过程也可在单独的扇区内使用多个天线的应用中实施。

图9示出用于扩展到多个天线应用的两个实例。在情况(a)中，其中只存在通过变换器904连接到天线阵列902(如，波束形成矩阵)的一个发射支路，此实施与单个天线的情况完全相同。在多个发射支路连接到不同天线906(如，在发射分集方案或多输入多输出方案中)的情况(b)中，用于发射支路的小区特定的导频子载波通常由多天线方案限定，而生成用于每个发射支路的公共导频子载波是为了满足用于频率估计的(4)和(5)或者用于时序估计的(8)和(9)的要求。

小区特定和公共导频子载波的联合使用

在一实施例中，可基于特定信息理论准则，如信噪比的优化，而在同一过程中联合使用小区特定和公共导频子载波。例如，在系统参数(如频率)的估计中，如果其满足特定准则，如超过CIR阈值，则可选择一些或所有小区特定的子载波与公共导频子载波一起使用来改善估计精度。此外，在一些情形中，公共导频子载波可与小区特定的子载波一起使用以确定小区特定的信息，所述情形其中之一是在网络边缘处的操作。基站发射机同步

要求位于所有小区的基站在频率和时间上同步。在本发明的一实施例中，并置的基站发射机被锁定到单个频率振荡器，如将小区分成扇区并将这些扇区的基站物理地置于相同地点的情况。

图10是共享公共频率振荡器1002的两个并置基站的频域和时域中的同步的实施例。当接收公共导频子载波时，由这两个基站覆盖的移动站1004不经历干扰。位于不同区域的基站发射机被锁定到公共基准频率源，如GPS信号。图11示出在频域和时域中与位于不同位置的、共享从GPS 1106信号生成的公共频率基准信号的基站1102和1104同步的实施例。当接收公共导频子载波时，由这两个基站1102和1104覆盖的移动站1108不经历干扰。

在一些应用中，整个无线网络可由多个小区(或扇区)群组成，而每个群可具有其自身的公共导频子载波集。在此情景中，仅要求在其群中的那些基站与公共基准同步。当将每个群内的公共导频子载波设计成满足由等式(4)和(5)或者由(8)和(9)限定的准则以便由其基站使用时，将对不同的公共导频子载波集施加特定的抗干扰过程(如，频率或功率控制中的随机化)。当将来自其他群中的小区的信号作为随机干扰而对待时，这将导致来自同一群中的小区的信号相干地相加。

图12示出这样的实施的一个实施例，其中，无线网络由三个群(A、B和C)小区(或扇区)组成。其自己的群内的基站共享相同的公共导频子载波集。在此情景中，仅要求其群内的那些基站与公共基准同步。当将每个群内的公共导频子载波设计成满足在本发明中限定的准则时，将对不同的公共导频子载波集施加特定的抗干扰过程(如，频率中的随机化)。例如，位于群A中的小区A1、A2和A3的基站与其自身的公共基准源同步，并发射相同的公共导频子载波集；而位于群B中的小区B1、B2和B3的基站与其自身的公共基准源同步，并发射位于频域中不同之处的另一公共导频子载波集。

对数据信息发射的扩展

在本发明实施例中说明的所有设计过程、准则和方法可扩展到其中需要将公共网络信息分配到网络内所有接收机的应用。在一实例中，网络内所有基站将其中嵌有对于网络中所有小区公共的数据信息的相同的数据子载波集与一些公共导频子载波一起发射。

图13示出在网络内所有基站将承载对网络中所有小区公共的数据信息的数据子载波与公共导频子载波一起发射。网络内的接收机可基于公共导频子载波来确定复合信道系数(composite channel coefficient)，并将其施加到数据子载波以补偿信道效应，从而恢复数据信息。

以上对本发明实施例的详细说明并非意图为穷尽性的或者将本发明限制到以上公开的精确的形式。尽管为了说明的目的而阐述了本发明特定的实施例和实例，但是，如本领域中的技术人员将认同的，在本发明的范围内多种等价修改是可能的。例如，尽管步骤是以给定的次序提出的，但可替换的实施例可执行具有不同次序的步骤的例程。于此提供的本发明的示教可应用于其他系统，不必是于此说明的系统。在本详细说明的启示下可对本发明作出这些和其他的变化。

可将以上说明的各种实施例的元素和动作加以组合以提供进一步的实施例。

通过引用，这些和其他以上全部美国专利和申请以及其他参考结合于此。如果需要，可修改本发明的各方面以利用以上说明的各种参考的系统、功能和概念来提供本发明的进一步的实施例。

在以上详细说明的启示下可对本发明作出变化。通常，不应将所附权利要求中使用的术语阐释成将本发明限制到本说明中公开的特定实施例，除非以上详细说明清楚地限定了此术语。相应地，本发明的实际范围涵盖所公开的实施例及于权利要求之下实施或实现本发明的所有等价方式。

尽管以特定权利要求的形式呈现了本发明的特定方面，发明人以任意数目的权利要求形式预期本发明的各方面。例如仅将本发明的一个方面作为计算机可读介质的体现引用时，而其他方面亦可同样的以计算机可读介质来体现。相应地，发明人保留在提出本申请之后添加额外权利要求的权利以寻求针对本发明其他方面的这样的额外权利要求的形式。

Claims (30)

1.一种多载波无线通信网络，包括：

多个基站之一，提供对小区的通信覆盖，并配置成发射小区特定的导频子载波和公共导频子载波，其中，所述小区特定的导频子载波包含关于特定小区、特定基站或两者的信息，并且其中，所述公共导频子载波包含对多个所述小区、所述基站或两者公共的信息；以及

移动站，能够接收由所述基站发射的所述小区特定的导频子载波和所述公共导频子载波，并且其中，所述导频子载波被用于网络操作中，所述网络操作包括帧同步、频率同步、时序估计、信道估计以及对其他系统参数的估计。

2.如权利要求1所述网络，其中由不同基站发射的公共导频子载波在发射时以频率指数对准。

3.如权利要求1所述网络，其中所述移动站的接收机在不同时间t_k和t_k+1使用同一频率指数i的公共导频子载波通过

来估计接收的信号的频率，这里假设：

Δt＜＜通信信道的相干周期；

a_i，m(t_k)＝c_ia_i，m(t_k+1)；以及

其中：

表示所述接收的信号；

c_i＞0及-π≤β_i≤π是针对所有M个小区的预定的常数；

Δt＝t_k+1-t_k；

s_i(t_k)是在时间t_k在多个小区中的第p小区中接收的第i载波的信号；以及

a_i，m(t_k)和

指示在时间t_k的信号振幅和相位，与来自多个小区中的第m小区的基站的第i子载波关联。

4.如权利要求1所述网络，其中所述移动站的接收机通过利用两个公共导频子载波来计算所接收的信号在时间t_k的采样周期T_s(t_k)，所述两个公共导频子载波在相同时间t_k发射，但有不同的频率指数i和n，这里假设：

Δf＜＜通信信道的相干带宽；

a_i，m(t_k)＝c(t_k)a_n，m(t_k)；以及

其中：

表示所接收的信号；

c(t_k)＞0以及-π≤γ(t_k)≤π是针对所有M个小区的预定的常数；

Δf＝f_n-f_i；

s_i(t_k)是在时间t_k在多个小区中的第p小区中接收的第i子载波的信号；

s_n(t_k)是在时间t_k在多个小区中的第p小区中接收的第n子载波的信号；

a_i，m(t_k)和

指示在时间t_k的信号振幅和相位，与来自多个小区中的第m小区的基站的第i子载波关联；以及

a_n，m(t_k)和

指示在时间t_k的信号振幅和相位，与来自多个小区中的第m小区的基站的第n子载波关联。

5.如权利要求1所述网络，其中通过所述基站将随机相位θ_l，m叠加到第l子载波而获得相位分集，使得：

并且

其中：

θ_l，m对于每个小区是不同的；

对于所有值m，

-π≤β_l≤π是针对所有M个小区的预定的常数；

指示在时间t_k的相位，与来自多个小区中的第m小区的基站的第i子载波关联；以及

指示在时间t_k的相位，与来自多个小区中的第m小区的基站的第l子载波关联。

6.如权利要求1所述网络，其中所述基站配置成通过单独地或以包括多个导频子载波的子群来调节所述导频子载波的功率以对所述导频子载波施加功率控制。

7.如权利要求1所述网络，其中所述多个基站中的每个基站包括在单独的扇区内的多个天线并利用连接到不同天线的多个发射支路，并且其中为了频率估计，生成用于每个发射支路的公共导频子载波，使得：

a_i，m(t_k)＝c_ia_i，m(t_k+1)并且

其中：

c_i＞0以及-π≤β_i≤π是针对所有M个小区的预定的常数；以及

a_i，m(t_k)和

指示在时间t_k的信号振幅和相位，与来自多个小区中的第m小区的基站的第i子载波关联。

8.如权利要求1所述网络，其中所述多个基站中的每个基站包括在单独的扇区内的多个天线并利用连接到不同天线的多个发射支路，并且其中为了时序估计，生成用于每个发射支路的公共导频子载波，使得：

a_i，m(t_k)＝c(t_k)a_n，m(t_k)并且

其中：

c(t_k)＞0以及-π≤γ(t_k)≤π提针对所有M个小区的预定的常数；以及

a_i，m(t_k)和指示在时间t_k的信号振幅和相位，与来自多个小区中的第m小区的基站的第i子载波关联；以及

a_n，m(t_k)和

指示在时间t_k的信号振幅和相位，与来自多个小区中的第m小区的基站的第n子载波关联。

9.如权利要求1所述网络，其中所述小区特定的导频子载波和所述公共导频子载波二者在基于信息理论准则的过程中联合使用。

10.如权利要求1所述网络，其中所述网络操作是频率同步和信道估计。

11.如权利要求1所述网络，其中微处理器计算由所述小区特定的导频子载波和所述公共导频子载波的需求规定的所述小区特定的导频子载波和所述公共导频子载波的属性，并将所述小区特定的导频子载波和所述公共导频子载波插入包含于电子存储器中的频率序列。

12.如权利要求1所述网络，其中所述网络中的一组基站，连同小区特定的导频子载波和公共导频子载波两者一起，发射嵌入关于特定小区的数据信息的小区特定的数据子载波以及其中嵌入对所述网络中的由所述一组基站限定的一组小区公共的数据信息的公共数据子载波，并且，其中所述网络内的接收机基于小区特定的导频子载波确定信道系数，并将所述信道系数施加到小区特定的数据子载波以补偿信道效应并恢复小区特定的数据信息，并且基于公共导频子载波来确定复合信道系数，并且将所述复合信道系数施加到公共数据子载波以补偿信道效应并恢复公共数据信息。

13.一种减低小区、基站和移动站的多载波无线通信网络中的导频信号衰退的方法，所述方法包括：

在所述基站生成小区特定的导频子载波，以便执行网络操作，其中所述小区特定的导频子载波包括关于特定小区、特定基站或两者的信息；

将所生成的小区特定的导频子载波插入基站信号中的预定频率位置中；

在所述基站生成公共导频子载波，以便执行网络操作，其中，所述公共导频子载波包括对至少多个小区、基站或两者公共的信息；

将所生成的公共导频子载波插入所述基站信号中预定频率位置中；以及

发射所述基站信号，

其中，所述网络操作包括帧同步、频率同步、时序估计、信道估计以及对其他系统参数的估计。

14.如权利要求13所述方法，其中由不同基站发射的公共导频子载波在发射时间以频率指数对准。

15.如权利要求13所述方法，其中，所述基站发射的信号由移动站接收，并且其中，如果第一时间和第二时间之间的时间差显著短于通信信道的相干周期，并且与在所述第一时间生成的、来自一小区的频率指数相关联的信号振幅是与在所述第二时间生成的、来自该小区的频率指数相关联的信号振幅的预定的倍数，并且与在所述第一时间生成的、来自一小区的相同频率指数子载波相关联的相位处于与在所述第二时间生成的、来自该小区的相同频率指数子载波相关联的相位的±180°内，则使用在所述第一时间和所述第二时间生成的相同频率指数的公共导频子载波来估计所接收的基站信号的频率。

16.如权利要求13所述方法，其中所述网络操作是频率同步和信道估计。

17.如权利要求13所述方法，其中通过将随机相位叠加到子载波相位来防止信号衰退而获得相位分集，其中，所叠加的相位对每个小区是不同的，或者其中，通过在基带或RF中将随机延迟持续时间叠加到时域信号来获得相位分集。

18.如权利要求13所述方法，其中通过单独地或以包括多个导频子载波的子群来调节所述小区特定的导频子载波和所述公共导频子载波的功率，以控制所述小区特定的导频子载波和所述公共导频子载波的信号功率。

19.如权利要求13所述方法，其中在单独的扇区内使用多个天线，而多个发射支路连接到不同的天线，并且其中，为了频率估计，生成用于每个发射支路的公共导频子载波，使得在规定的时间的特定频率指数的导频子载波的信号振幅和相位之间存在预定的关系。

20.如权利要求13所述方法，其中在单独的扇区之内使用多个天线，而多个发射支路连接到不同的天线，并且其中，为了时序估计，生成用于每个发射支路的公共导频子载波，以使所述公共导频子载波的振幅是由其余的基站生成的振幅的预定的倍数，而所述公共导频子载波的相位与由其余的基站生成的那些的相位具有预定的差。

21.如权利要求13所述方法，其中所述小区特定的导频子载波和所述公共导频子载波二者在基于信息理论准则的过程中联合使用。

22.如权利要求13所述方法，其中所述基站发射的信号由移动站接收。

23.一种用于通过减小信号衰退效应来增强小区、基站和移动站的无线多载波通信网络的性能的系统，所述系统包括：

用于在所述基站生成小区特定的导频子载波和公共导频子载波的装置，其中，所述小区特定的导频子载波包括关于特定小区、特定基站或两者的信息，而所述公共导频子载波包括对至少多个所述小区、基站或两者公共的信息；

用于将所生成的小区特定的导频子载波和公共导频子载波插入基站信号中的预定频率位置中的装置；以及

用于发射所述基站信号的装置。

24.如权利要求23所述系统，还包括用于通过移动站接收所述基站发射的信号的装置。

25.如权利要求23所述系统，还包括用于利用所接收的导频子载波以便执行包括频率同步和信道估计的网络操作的装置。

26.一种减轻小区、基站和移动站的多载波无线通信网络中的导频信号衰退的方法，所述方法包括接收基站发射的信号，其中，利用接收的包含关于特定小区、特定基站或两者的信息的小区特定的导频子载波信号和包含对多个所述小区、所述基站或两者公共的信息的公共导频子载波信号二者或者利用所述小区特定的导频子载波信号以便执行网络操作，所述网络操作包括帧同步、频率同步、时序估计、信道估计以及对其他系统参数的估计。

27.如权利要求26所述方法，其中如果第一时间和第二时间之间的时间差显著短于通信信道的相干周期，并且与在所述第一时间生成的、来自小区的频率指数相关联的信号振幅是与在所述第二时间生成的、来自该小区的频率指数相关联的信号振幅的预定的倍数，并且与在所述第一时间生成的、来自小区的相同频率指数子载波关联的相位处于与在所述第二时间生成的、来自该小区的相同频率指数子载波相关联的相位的±180°内，则使用在所述第一时间和所述第二时间生成的相同频率指数的公共导频子载波来估计所接收的基站信号的频率。

28.如权利要求26所述方法，其中移动站接收所述基站发射的信号。

29.如权利要求26所述方法，还包括：执行所述网络操作。

30.一种多载波无线通信网络，包括：

多个基站之一，提供对小区的通信覆盖，并配置成发射小区特定的导频子载波、公共导频子载波、小区特定的数据子载波和公共数据子载波，其中，所述小区特定的导频子载波包含关于特定小区、特定基站或两者的信息，并且其中所述公共导频子载波包含对多个所述小区、所述基站或两者公共的信息，并且其中关于特定小区的数据信息嵌入在所述小区特定的数据子载波中，而其中对所述网络中的多个小区公共的数据信息嵌入在所述公共数据子载波中；以及

其中，在网络操作中利用所述导频子载波，并且其中，在所述网络内的接收机基于小区特定的导频子载波来确定信道系数，并将所述信道系数施加到小区特定的数据子载波以补偿信道效应并恢复小区特定的数据信息，并基于公共导频子载波来确定复合信道系数，并将所述复合信道系数施加到所述公共数据子载波的集以补偿信道效应并恢复公共数据信息。

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