TW200830820A - Method and apparatus for fast system initial acquisition in mobile WiMAX systems - Google Patents

Description

200830820 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 此發明係關於基地台與行動器件之間空氣介面通信系統 同步，且更特定言之，係關於初始值捕捉及同步。 【先前技術】 巩仔取 在無線（空氣介面）通信

網路（例如藉由使一用戶單元通電）時，該用戶單元需要決 定自該網路的下行鏈路傳輸之訊框/符號時序，連同頻率 偏移及識別碼（"單元ID”）。決定此資訊的方法包含能隙偵 測、自動關聯、循環前置偵測以及交叉關聯。 、 然而，基於IEEE 802.16e標準的全球互通微波存取信號 之初始值捕捉會引起挑戰。挑戰的某些原因包含低操 號雜訊比（SNR)、前置碼中缺少重複結構、循環前置不一 致的重複、大量可行單㈣以及可能較大的頻=移^ SNR會影響能隙偵測的可靠性，前置碼中缺少重複幹構會 減小自動關聯的效力，重複的不—致性會減小循環 測的效力’以及與大量單元_合的較大頻率偏移會建立 對交叉關聯的重要計算負擔。該問題由下列事實 啟動時用戶單元在通電情況下係”盲目的”(因為 不（即使需要）瞭解網路，包含時序及基地A 疋戍干 單元執行徹底搜尋，此需要大量計算。此用戶 /刀日守雙工（TDD)系統在傳輸及接收的週期 * ▲ 隙偵測嘗試藉由決定適當頻率範圍内t旦 曰月匕 不同週期。此間，之邊緣因此允許決定; 126668.doc 200830820 訊。然而，在低SNR環境（例如接近〇 dB或更低）中，高雜 訊或干擾位準可預防偵測器藉由用戶單元識別傳輸中的停 止。此係因為當SNR係接近於〇犯時，信號及干擾位準係 接近相同。 自動關聯方案在傳輸中利用相同片段。即，當一信號係 與其本身的時間延遲版本關聯時，相同片段（通常為前置 碼）將在自動關聯中產生峰值。此峰值可因此用於初始值 捕捉。然而，若4置碼並沒有重複結構，％自動關聯方案 可能不會提供必要峰值。一替代性具體實施例係平衡循環 前置時序Mil。循環前置係用於正交分頻多卫⑽鑛） 系統的常見技術，針對每一個〇FDM符號對其進行編碼。 此舉提供重複結構之形式，但是其僅出現在傳輸訊框之部 分中而且在TDD系統中並非一致。 父叉關聯方案係用於時序同步的常見技術，在該同步中 參考k號之局部儲存版本係與接收信號關聯以便決定哪一 參考^號與基地台之發射的單元m匹配。藉由網路計晝從 組預定義碼選擇每一個基地台的單元m。然而，基於 IEEE 802.16e標準的全球互通微波存取信號具有由114個可 仃預定義碼組成的較大碼空間。在典型交叉關聯方案中， 接收信號係與所有可行碼連同各種時序偏移關聯。即，典 型交叉關聯方案嘗試解答： 'I |21 其中m係時序偏移，！^係參考碼指標，係取樣指標，L係 126668.doc 200830820 前置碼長度，r(n)係接收信號，以及ck(n)係第k個局部參 考。 此係一維（2D)搜哥問題，其嘗試同時決定識別碼及時序 偏移。同時解答最大化關聯值的瓜及k。計算要求對於可具 有大量（例如114個）匹配濾波器的系統而言可能會變得繁 重，在該等濾波器中每一個濾波器需要採用多個時間軸進 行測試。 【發明内容】

接收仏號可與參考信號的組合關聯，每一個組合表示 該等參考信號的子集，而非個別地與每一個參考信號關 聯。此減小決定時序偏移所需要的計算之數目。一旦已找 到時序偏移，則可採用—維（1D)搜尋㈣與該接的收信號 匹配之特定參考信號。若該等表示之一產生足夠清楚的關 聯峰值，則”有在對應於該表示之子集中的參考信號需要 與接收信號關聯以便決定發射的碼。較A2d搜尋係因此縮 減為較小2D搜尋，然後為1〇搜尋。 本發明之具體實施例將表 j肝衣不使用用於參考信號的子集， 列如該子集中的每一個參考人 盤# H 一 d虎之3计，並且使接收信號 :广表不父叉關聯以決定時序偏移及一候選子集。該候 、子集對應於產生最高關聯值 ' ^ ^ 的表不，且係預期包含與接 L 5虎中的碼匹配之參考作 、 子隹之接^ ^ 。〜。在已找到時序偏移及候選 二ίι 具體實施例接著使僅該候選子集中的 識別碼之何者已出現。 吏决疋所預疋義的 126668.doc 200830820 本發=㈣實施例提供信號_之方法，其包括：使 用參考信號之表示決定一接 八 接收“唬之時序偏移，1中笼 參考信號之至少一個係箱翻你&上 /、肀該# 、 糸預期與該接收信號之至少-部分關 聯，並且其中該等表示之至一 更多個之表示；以及使用時序㈣=等參考”之兩或 便用打序偏移來決定該等參考 何者與該接收信號匹配。唁 ^ 该接收仏諕可以係全球互通微波

存取信號，其包括包含自一紐箱—A 、、且預疋義碼之識別碼的前置

碼二該組參考信號因此對應於該組預定義碼，而且可藉由 合計或平均每-個子集中的參考信號來建立該等表示。時 序偏移的決定可包括使該接收信號與該等表示交又關聯。 此允許使用交又關聯結果的最高值來識別一候選子集。若 需要，則本發明之具體實施例可重新組態該等子集並建立 新的表示。 可加以輕易地用作修改或設計用以實行本發明之相同目的 之其他結構的基礎。熟習此項技術人士亦應認識到此類等 效構造並不脫離如隨附申請專利範圍中提出的本發明之精 神及範疇。從結合附圖考量的下列說明將較佳地瞭解咸^ 上文已相當廣泛地概述本發明之特徵及技術優點以便可 較佳地瞭解以下本發明之詳細說明。以下說明本發明之額 外特徵及優點，其形成本發明之申請專利範圍的主旨。熟 習此項技術人士應瞭解，所揭示的概念及特定具體^施= 為本發明之特性的新穎特徵，其係關於本發明的組織及操 作方法，以及另外之目的與優點。然而，應清楚地瞭解= 等圖式之每一個係僅提供用於解說及說明之目的且並非匕 126668.doc 200830820 在作為本發明之限制的定義。 【實施方式】 不必同時解決時序偏移並識別特定參考碼兩者 地’計算上有利的係將搜尋間題分成兩個步驟：首先 用較小搜尋m❹m序偏移，並接著_特μ考碼 ❹，若-系統具有⑽個可行碼及⑽個可行時序偏移辦 里，則2D搜尋必須解答1〇〇χ1〇〇=ι〇，_個關聯值。日 若將該等碼分成10個子集，每一個子集1〇個碼，則第而牛 :僅=H)x，，_個關聯值。一旦已識別〗。個候選二 需：”決：序偏移，則該候選子集中的僅1〇個參寺竭將 而要與該接收信號關聯，從而使關聯的總數僅達到 二一。―。以上數目係僅選擇用作= 用個子_示為1j)，則產生 、…7。形成一表示（指示為c’j (Π))的一個方 式係如下所示匯總該等碼： c，i(n)=J；ck(n)3 / = 接著使用該等表示而非所有個別碼進行交又關聯·· max mj M同時解答最大化關聯值的叫。耗此舉保⑽搜尋 =〜、可在相备程度上車交小。在此情況下，已知瓜(指 不為吟僅需要最大化該等關聯，因為㈣如下所示在候 126668.doc -10- 200830820 選者Ij内： max melj ΣΓ

此係id搜尋問題’因為時序偏移係固定的。即使存在關 於哪Ij包含匹配參考信號的不明確值（ambiguity)，仍可 tiDg^t㈣κ目子集中的參考信號，甚至可能所有參 考仏唬此舉仍將提供單一較大2搜尋的計算節省。使用 、口疋的表忍數目，在1D搜尋中測試的1〇〇個參考碼將 使關的〜、數達到l5〇〇〇 + 1〇〇=l，i〇〇，此仍係少於⑺，〇⑻。 此類不明確值通常並不預期會出$見，然而在允許較廣覆蓋 範圍的情況下其係視為可接受。、 圖1顯示依據本發明之一具體實施例藉由一用戶單元對 土也口下行鏈路k號進行初始值捕捉的方法10。通常而 言’透過單元計畫為網路中的每一個基地台指派—識別碼 (Α·Κ·Α·單元id )。基地台在每一個下行鏈路信號中發射 此碼。一組預定參考碼係在框丨〇丨中藉由用戶單元所識 別，並且係在框102中分割成子集。在框103中為每一個子 集產生-表示。當一用戶單元嘗試捕捉與網路的同步時， 其透過框H)3内的所有可行表示進行搜尋並找到與藉由基 地台發射之識別碼的最佳匹配。 基地台信號係在框1〇6中藉由用戶單元44接收，且係在 框107中與該等表示關聯以決㈣序偏移。採用此資訊， 亚可採用亦選擇的一候選子集，用戶能夠在框1〇8中決定 藉由基地台發射的特定碼。在此情況下，已大部分完成初 126668.doc -11 - 200830820 始值捕捉及同步。應該注意，即使兩或更多個子集產生類 似的關聯結果’因此存在關於哪—子集包含匹配參考碼的 不月霉值Μ可將整組參考碼作為！ D問題加以搜尋。因 此，雖然識別-候選子群組可能會加速計算，但不必識別 一候選子集以便獲得重要的計算節省。

圖2顯示參考信號子集之管理及使用的方法2()。如先前 說明而執行框1G2及⑻的程序。然:而，在框加中，監視 子木、、且之性旎。可使用各種性能度量，例如偵測、記憶 ，使用以及4算時間之或然率。#需要，則可在框加中 猎由改變大小或採料同準㈣參考信號分組成子集而重 新組恶子集。新子集將因此需要新表示，此係藉由返回至 框103來執行。亦可透過方法2G進行迭代來最佳化子集。 可行的係’改變操作環境可能會推動對重新組態子集的要 -般而έ ’子集越大，則可獲得越佳的計算節省。铁 而，此達到—成本。必須同時加以表示之每-個子集中‘的 參考碼越多，則當t試解決時序偏料㈣的㈣率將越 圖3顯示針對不同子隼 一 卞杲大小的表不性能曲線3〇 1及3〇2 緣圖3 0。如圖所+，# & ^ 、 ’、曲線301採用一組總數為114的參考碼 表示偵測或然率對大小為 干耵穴〗、為9的子集之SNR。曲線3 小為15的子隼之祕处 _ 衣不大 、,^ ^ 肊。可以預期，當子集大小增加時，偵 測或然率因一給定SNR而下降。 、 :°因此’在速度與精確度之間存在折衷。選擇操作點的 >則可包3所需要的偵測或然率、SNR及計算負擔。 126668.doc -12 - 200830820 圖4顯示空氣介面系統4〇，其包括基地台單元4i及用戶 單元44。基地台41使用天線42發射—信號，其係藉由天線 43拾取並發送至用戶單元44中的接收器4卜處理器^與記 憶體47通信以便儲存並擷取參考碼及其表示。記憶體π亦 可包含軟體’其包括可藉由處理器46執行用以實施本發明 之一具體實施例之至少-部分的指令。記憶體何包括容 納該等指令的電腦可讀取媒體。 儘管已詳細說明本發明及其優點，但是應該瞭解可在本 文中進行各種變更、替換及改動而不脫離如藉由隨附申請 專利範圍定義的本發明之精神及範疇。此外，本申請案之 範疇並非旨在限於說明書中說明的程序、機械、製造、物 質的組成物、構件、方法及步驟之特定具體實施例。熟習 此項技術人士應從本發明之揭示内容輕易地明白，可依據 本發明利用執行與本文說明的對應具體實施例實質上相同 的功能或達到與其實質幼同的結果之現有或以後開發的 程序、機械、製造、物質的組成物、構件、方法或步驟。 因此，隨附中請專利範圍係旨在將此類程序、機械、製 造、物質的組成物、構件、方法或步驟包含在其範疇内。 【圖式簡單說明】 為更完全瞭解本發明，現在參考結合附圖進行的以下說 明，在該等附圖中： 圖1說明藉由-用戶單元對—網路τ行鏈路傳輸進行初 始值捕捉的方法之一項具體實施例； 圖2說明參考信號子集之管理及使用的方法之一項具體 126668.doc -13· 200830820 實施例； 圖3顯示不同子集大小的表示性能曲線；以及 圖4顯示其中可實施本發明之概念的空氣介面系統。 【主要元件符號說明】 40 空氣介面系統 41 基地台單元 42 天線 43 天線 44 用戶單元 45 接收器 46 處理器 47 記憶體

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Claims (1)

1. 200830820 十、申請專利範圍： l 一種信號偵測之方法，其包括： 使用參考^號之表示來決_ 移，其中該等參考㈡之n/w之—時序偏 ^ 5 ,h立 Q〜至乂 一個係預期與該接收信號 之至V—部分關聯， . 算夂老h ，、中該等表不之至少-個係該 荨參考㈣之兩或更多個之―表H及 ^ 使用該時序偏移決定贫葷失 號匹配。 …’考^唬之何者與該接收信 _ 2.如凊求項1之方法，其中該接收 波存取（WiMAX)信號。 4匕括一全球互通微 3.如請求項1之方法，其中該接收信號包括： 一前置碼。 4·如明求項3之方法，其中該前置碼包括： 屬於—組預定義碼之一識別碼。. 5·如睛求項4之方法，盆 6如請长心 m預疋義碼包含114個碼。 • 義碼。 八 > 考^就對應於該等預定 7·如請求項1之方法，進-步包括： ， 決定該等表示。 、 如1求項7之方法’其中該決定該等表示· 匯總用於參考信號之該等 ' . 信號。 千夂至個的該等參考 9 ·如請求項7 $ f 平均田法’其中該決定該等表示包括： =於參考信號之該等子集之至小 又至個的該等表者 126668.doc 200830820 信號 10·如請求们之方法，其中該決定一時序偏移包括： 使該接收信號與該等表示關聯。 11_如請求項1之方法，進一步包括： 識別參考信號之一候選子集，其中該候選子集對應於 具有該等關聯之一最高值的一表示。 12·如μ求項u之方法，其中該決定該等參考信號之何者與 該接收信號匹配包括： 使該接收信號與該候選子集中的參考信號關聯。 13·如請求項！之方法，進一步包括： 重新組態該等子集。 14· 一種在電腦可讀取媒 一 、^ 媒體上加以執仃且在藉由一處理器加 以執行時可執行信號偵 • 识判扪电細权式，該電腦程式包 括： 用以使用參考作赛一 ，ϋ之表不來決疋一接收信號之一時序 偏移之碼’其中兮· A _±L tj fc. 千為專參考信號之至少一個係 收信號之至少一部分關萨，而曰“ 貝U接 I刀關％，而且其中該等表示 個係該等參考信號之+ + $ # / ^ ~ 泥之兩或更多個之一表示；以及 用以使用該時庠偽4 Μ A 1 于序偏移決定該等參考信號 收信號匹配之碼。 ^考與該接 15·如請求項14之電腦程式，其中該接收信號包括： 一前置碼。 16·如請求項15之電腦程式，其中該前置碼包括. 屬於一組預定義碼之—識別碼。 126668.doc 200830820 17.如清求項16之電腦程式，i中嗜蓉 ，、甲茨寺參考信號對應於該 預定義碼。 18·如請求項丨4之電腦程式，其中該決定表示包括： 匯總用於參考信號之該等子隼 哥于木之至少一個的該等參考 信號。 19·如請求項14之電腦程式，直中嗜 ，、甲茨决疋一時序偏移包括： 使該接收信號與該等表示關聯。 20·如請求項14之電腦程式，其進一步包括： 用以識別參考信號之一候選子隼 、丁釆的碼，其中該候選子 集對應於具有該等關聯之一最高值的一表示。 儿如請求項！4之電腦程式，其中該決定該^參考信號之何 者與該接收信號匹配包括： 使該接收信號與該候選子集中的參考信號關聯。 2厶如請求項14之電腦程式，其進一步包括： 用以重新組態該等子集的碼。 23·如請求項22之電腦程式，其進一步包括： 用以最佳化該等子集的碼。 认如請求項23之電腦程式，其中該最佳化嘗試因選擇的偵 测或然率而最小化計算負擔。 25· —種用以偵測信號之系統，其包括： 用以接收信號之構件； 用以使用參考信號之表示來決定該接收信號之一時序 =之構件，其中該等參考信號之至少―個係預期與該 接收信號之至少一部分關聯，而且其 T邊等表示之至少 126668.doc 200830820 一個係該等參考信號之兩或更多個之_表示；以 用以使用該時序偏移決定該等\u及 收信號匹配之構件。 考“之何者與該接 26.如請求項25之系統，其中該接收信號包括： ^置碼’其包括屬於—組職細之—識別碼。 ·=項25之系統，其中該等參考信號對應於該等預定 義碼。 28·如請求項25之系統，其進一步包括： 用以決定該等表示之構件。 29.如請求項25之系統，其中該決定該等表示包括： 匯總用於參考信號之今莖主隹 — 虎之該4子集之至少-個的該等參考 4吕號。 3〇.如請求項25之系統，其中該決定一時序偏移包括： 使該接收信號與該等表示關聯。 3 1 ·如請求項25之系統，其進一步包括： 用以識別參考信號之一候選隹 k于木之構件，其中該候選 子集對應於具有該等關聯之一最高值的—表示。 32·如請求項25之系統，盆中嗜也 /、甲β决疋該等參考信號之何者與 该接收信號匹配包括： 使該接收信號與該候選子隼中 丁果甲的參考信號關聯。 126668.doc