CN1996791B - 一种宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法，包括在帧结构中的下行导频时隙内设置一个OFDM符号；用下行同步导频时隙内的一个OFDM符号构造下行同步信道；或用下行导频时隙内的两个OFDM符号构造下行同步信道；UE从接收到的OFDM符号中获取下行同步信息。本发明有利于提高系统的同步性能。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法。
背景技术
TD-SCDMA是第三代移动通信系统的三种大国际标准中唯一采用时分双工(TDD)方式，支持上下行非对称业务传输，在频谱利用上具有较大的灵活性。该系统综合采用了智能天线、上行同步、联合检测和软件无线电等无线通信中的先进技术，使系统具有较高的性能和频谱利用率。随着社会的发展以及技术的进步，人们对移动通信的要求不断提高，希望系统能够提供大容量、高速率、低时延的数据传输服务。为了满足这种日益增长的需求，TD-SCDMA系统同样需要不断演进和提高性能。
在TD-SCDMA的演进方案中，为了得到高速率大容量的服务，需要占用更宽的带宽，我们可以称之为宽带时分双工蜂窝系统。在宽带时分双工蜂窝系统中，数据部分的传输可以采用OFDM(正交频分复用)方式。OFDM方式已经在宽带无线局域网中得到了应用，在蜂窝移动通信中的应用还需要解决一系列的问题。为了实现在OFDM方式下的下行同步，需要在宽带系统的条件下引入新的下行同步信道(Synchronization Channel，SCH)来实现下行同步的方法，并需要在新的情况下设计信号结构和工作方式。而在已有的宽带无线局域网中同步方法不能满足时分双工蜂窝系统多小区工作的要求，在多小区工作时难以快速进行小区搜索和建立上下行链路的同步。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法，该方法采用OFDM符号建立小区下行同步信道，使得UE可以通过该信道实现小区初搜和同步建立。
为达到上述目的，本发明提供了一种宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法，包括：
a.在帧结构中的下行导频时隙内设置一个OFDM符号；
b.用下行导频时隙内的一个OFDM符号构造下行同步信道，所述OFDM符号在时域上呈现出两个对称信号波形；
c.UE将接收到的OFDM符号的时域接收信号进行差分相关，获取下行同步信息。
所述下行同步信道由下行业务时隙TS0的一个或几个OFDM符号和下行导频时隙内的OFDM符号构造。
所述OFDM符号采用的子载波间隔与下行业务时隙中传输数据采用的OFDM相同。
每个构造下行同步信道的OFDM符号子载波是部分子载波频带或整个当所述下行同步信道的带宽采用OFDM部分子载波构造时，不同小区或扇区用于构造下行同步信道的子载波位置相同或不同。
本发明提供的另一种宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法，包括：
a.在帧结构中的下行导频时隙内设置两个OFDM符号；
b.用下行导频时隙内的两个OFDM符号构造下行同步信道，所述OFDM符号在时域上呈现出两个对称信号波形；
c.UE将接收到的OFDM符号的时域接收信号进行差分相关，获取下行同步信息。
每个OFDM符号的长度与下行业务时隙中OFDM符号的长度相同或不同。
每个构造下行同步信道的OFDM符号子载波是部分子载波频带或整个OFDM子载波频带。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明针对宽带时分双工蜂窝系统的需求，提出了基于OFDM符号的下行同步信道的设计方法和系统同步工作方式，可以实现系统的有效工作。当下行导频时隙(DwPTS)内放置一个OFDM符号时，构造下行同步信道(SCH信道)的OFDM与下行业务时隙的OFDM符号的参数相似，便于实现。当DwPTS时隙内放置两个OFDM符号时，可以使得设计更为灵活，下行导频时隙占用的资源较少，且可提高同步性能。
附图说明
图1为TD-SCDMA系统的帧结构形式示意图；
图2为本发明下行同步方法的下行同步信道采用部分OFDM符号的带宽构造的示意图；
图3为本发明下行同步方法的下行同步信道采用整个OFDM符号的带宽构造的示意图；
图4为本发明下行同步方法的不同小区的SCH信道采用不同位置的子载波频带的示意图；
图5为本发明下行同步方法中一个TS0OFDM符号和DwPTS信道的OFDM符号构造的下行同步信道的示意图；
图6为本发明下行同步方法中的DwPTS信道内放置两个短OFDM符号来构造下行同步信道的示意图；
图7为本发明下行同步方法中的DwPTS信道内放置两个OFDM符号来构造下行同步信道的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
本发明的宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法当TD-SCDMA帧结构的业务时隙TS0～TS6的数据传输部分采用OFDM方式时，在TD-SCDMA帧结构中的下行导频时隙内设置一个OFDM符号；用下行导频时隙内的一个OFDM符号构造下行同步信道；或用下行导频时隙内的两个OFDM符号构造下行同步信道；UE将接收到的OFDM符号的时域接收信号进行差分相关方法获取下行同步信息。
为了更好地说明本发明，首先对TD-SCDMA的帧结构进行简要说明。图1为TD-SCDMA系统的帧结构形式示意图。如图1所示，TD-SCDMA标准在物理层拥有独特的帧结构，每个无线子帧由7个业务时隙(TS0～TS6)和三个特殊时隙构成。每帧有两个上、下行转换点，Ts 0为下行时隙、Ts 1为上行时隙，并有GP、Dwpts、Uppts三个特殊的时隙。业务时隙用来传送数据，三个特殊时隙分别为DwPTS(下行导频信道，用于系统的下行同步信息的发送)，UpPTS(上行导频信道，用于用户接入的上行同步信息发送)，GP(转换保护时隙，用于提供下行发送时隙向上行发送时隙转换的时间间隔)。TD-SCDMA将每个无线帧分为两个5ms的子帧。一子帧中的业务时隙总共为7个，除时隙Ts0必须用于下行、时隙Ts1必须用于上行方向外，其余时隙的方向可以变化。TD-SCMDA系统是一个码片速率为1.28Mcps，带宽为1.6MHz的系统。其数据部分和上下行的导频部分采用同样的信号格式。在TD-SCDMA演进方案中，带宽可以到20MHz以上，同时可以支持不同带宽1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz和20MHz工作。当下行业务时隙数据传输部分采用OFDM方式，则相应下行导频特殊时隙部分的信号设计可以采用单载波的信号方式，或者采用多个窄带并行传输的OFDM工作方式。本发明给出了在下行导频特殊时隙中采用OFDM符号来构造下行同步信道的方法。
根据TD-SCDMA的帧结构特点，为了使得TD-SCDMA演进系统能够与现有的TD-SCDMA(1.6MHz)系统之间实现邻频共站址部署，相互之间不造成干扰，DwPTS的时隙长度是受到限制。即TD-SCDMA演进系统的GP时隙的中心位置必须与现有TD-SCDMA系统的对齐，这样才能保证不会造成邻频干扰。同时，GP时隙的长度与系统设计的小区最大覆盖范围与联系，必须保证一定的长度，从而使得DwPTS时隙长度受限制。在下行导频特殊时隙的时间长度有限的情况下，为了用于OFDM的下行同步信道，可以在该特殊时隙内设置一个或两个OFDM符号。
当在下行导频特殊时隙内放置一个OFDM符号时，可以用下行导频特殊时隙内的单个OFDM符号来构造SCH，也可以用下行导频特殊时隙内的单个OFDM符号和下行业务时隙TS0中的一个或多个符号联合组成SCH。
图2为本发明下行同步方法的下行同步信道采用部分OFDM符号的带宽构造的示意图。当下行导频特殊时隙内放置一个OFDM符号，则该OFDM符号采用的子载波间隔与下行业务时隙中传输数据采用的OFDM相同。该OFDM符号的CP长度可以与下行业务时隙中OFDM符号的CP长度相同或不同。用下行导频特殊时隙内的单个OFDM符号来构造SCH；在这种方法中，当系统采用的带宽比较大的情况下(如20MHz)，则用于下行同步信道SCH的带宽，可以采用整个OFDM带宽的一部分，如1.25MHz、5MHz等；也可以采用整个OFDM符号的带宽。如图2所示，下行同步信道采用了部分OFDM符号的带宽构造。除了用于下行同步信道的OFDM部分带宽外，其他子载波可以用于传输数据或不发数据。
图3为本发明下行同步方法的下行同步信道采用整个OFDM符号的带宽构造的示意图。如图3所示，下行同步信道采用了整个OFDM符号构造下行同步信道。除了用于下行同步信道的OFDM部分带宽外，其他子载波可以用于传输数据或不发数据。
图4为本发明下行同步方法的不同小区的SCH信道采用不同位置的子载波频带的示意图。如图4所示，当采用OFDM部分子载波构造SCH信道时，不同小区或扇区用于构造SCH信道的子载波位置可以不同，这样可以减少不同小区或扇区间的干扰。如图3所示，有A、B、C三个小区，其用于构造小区SCH信道的子载波间隔不同。
在这个方案中，UE可以将接收到的OFDM符号的时域接收信号进行差分相关方法获取下行同步信息。如通过对同步信号中子载波的频域信号设计，使得通过IFFT后在一个OFDM符号的时域上呈现出两个对称信号波形，这样可以通过差分相关进行同步处理。
图5为本发明下行同步方法中一个TS0时隙的OFDM符号和DwPTS信道的OFDM符号构造的下行同步信道的示意图。如果采用多个OFDM构造SCH信道，则可以将下行业务时隙TS0的一个或几个OFDM符号与下行导频特殊时隙内的OFDM符号组成一个SCH信道，如图5所示，在图5中给出了一个采用一个TS0时隙的OFDM符号和DwPTS信道的OFDM符号构造SCH信道的例子。当DwPTS时隙内的一个OFDM符号与下行业务时隙内多个OFDM共同构造SCH信道时，可以考虑DwPTS时隙内的一个OFDM符号与下行业务时隙内的导频符号共同构造SCH信道的方法。由于每个下行业务时隙内都有用于进行信道估计的导频符号，这些导频符号是已知，且一般发射功率较高，能够提高下行同步和频偏估计的准确性，以及小区初搜的性能。图5是一个TS0时隙的OFDM符号和DwPTS信道的OFDM符号构造的SCH信道，同样，每个OFDM符号可以采用如图2或图3一样的部分OFDM子载波带宽或整个OFDM符号子载波带宽来构造SCH信道。
当下行导频特殊时隙内放置两个OFDM符号时，有两种情况，一种是在下行导频特殊时隙内OFDM符号的子载波间隔是其他下行业务时隙OFDM符号子载波间隔的两倍，另一种是在下行导频特殊时隙内OFDM符号的子载波间隔与其他下行业务时隙OFDM符号子载波相同。
图6为本发明下行同步方法中的DwPTS信道内放置两个短OFDM符号来构造下行同步信道的示意图。为了和现有TD-SCDMA系统实现邻频共站址部署，TD-SCDMA演进系统的DwPTS的长度受到限制，如果在DwPTS时隙中放置两个OFDM符号，则有利于系统构造同步信道，实现快速同步。如图6所示，在DwPTS时隙内放置了两个OFDM符号。由于时隙长度有限，每个OFDM符号的长度(不含CP)是下行业务时隙的OFDM符号(不含CP)的一半。也就是说，这两个OFDM符号的子载波间隔是下行业务时隙的OFDM符号子载波间隔的两倍。这两个OFDM符号的CP长度可以与下行业务时隙OFDM符号的CP长度一致或不一致。在图6中，DwPTS时隙内的两个OFDM符号可用于构造SCH信道。
图7为本发明下行同步方法中的DwPTS信道内放置两个OFDM符号来构造下行同步信道的示意图。如图6所示，在下行导频特殊时隙内放置两个OFDM符号，每个OFDM符号的子载波间隔与其他下行业务时隙的OFDM符号子载波间隔相同。DwPTS时隙OFDM符号的的CP与其他下行业务时隙OFDM符号CP长度可以相同，也可以不同。
由于DwPTS内放置了两个与下行业务时隙相同的OFDM符号，则图7的DwPTS时隙的长度将比图6的要长。在图7中，DwPTS时隙内的两个OFDM符号可用于构造SCH信道。同样，在图6和图7中，DwPTS时隙中的两个OFDM符号可以采用部分OFDM子载波或整个OFDM子载波来构造SCH信道。UE通过接收到SCH信道中的两个OFDM符号的子载波，进行相应的处理，可以实现小区下行同步。
本发明的宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法提出基于OFDM符号的宽带时分双工蜂窝系统的上下行同步信道，为宽带时分双工蜂窝系统实现系统同步和小区初步搜索提供了有效的解决方案。本发明方法提出了在时分双工OFDM系统中，TD-SCDMA帧结构中的下行同步特殊时隙可以设置一个或两个OFDM符号。当DwPTS时隙置一个OFDM符号时，SCH信道可以采用该时隙内一个OFDM符号来构造SCH信道，或采用DwPTS内的OFDM符号和一个或几个TS0时隙内的OFDM一起构造SCH信道；同时，每个构造SCH的OFDM符号子载波可以是部分子载波频带或整个OFDM子载波频带；当DwPTS时隙置一个OFDM符号，SCH信道采用该OFDM符号与TS0时隙内的一个或几个OFDM一起构造SCH信道。TS0时隙内的符号可采用导频符号，用于提高同步和小区初搜性能。
当DwPTS时隙置两个OFDM符号时，每个OFDM符号(不包含CP)的长度是下行业务时隙的OFDM符号(不包含CP)长度的一半，且CP长度可以不相同；SCH信道可以采用该时隙内两个OFDM进行构造，且每个OFDM符号可以采用部分或全部子载波来构造SCH信道；当DwPTS时隙内置两个OFDM符号来构造SCH信道，每个OFDM符号(不包含CP)与下行业务时隙的OFDM符号(不包含CP)长度相同；DwPTS时隙内OFDM符号的CP与下行业务时隙的OFDM符号的CP长度可以相同或不同；且每个OFDM符号可以采用部分或全部子载波来构造SCH信道；当OFDM部分子载波构造SCH信道时，不同小区或扇区用于构造SCH信道的子载波位置可以不同，这样可以减少不同小区或扇区间的干扰。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
Claims (1)
1.一种宽带时分双工蜂窝系统下行同步方法，包括：
a.在帧结构中的下行导频时隙内设置一个OFDM符号；
b.用下行导频时隙内的一个OFDM符号构造下行同步信道，具体的，所述下行同步信道由下行业务时隙TS0的一个或几个OFDM符号和下行导频时隙内的OFDM符号构造，下行业务时隙TS0内的符号采用导频符号；
c.UE将接收到的OFDM符号的时域接收信号进行差分相关，获取下行同步信息；
所述OFDM符号采用的子载波间隔与下行业务时隙中传输数据采用的OFDM相同；
每个构造下行同步信道的OFDM符号子载波是部分子载波频带或整个OFDM子载波频带；
当所述下行同步信道的带宽采用OFDM部分子载波构造时，不同小区或扇区用于构造下行同步信道的子载波位置相同或不同。
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