TW201407971A - 用於在接收訊號進行檢測的終端及其方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及用於LTE的使用干擾消除的輔同步訊號檢測,其中公開了用於從接收訊號中的強功率SSS序列去除干擾使得能夠檢測到接收訊號中的弱功率SSS序列的方法和系統。該方法和系統可使用接收訊號來進行第一小區搜索以檢測強功率SSS序列。通過使用與強功率SSS序列對應的已知SSS序列,能夠估計接收強功率SSS序列的通道。然後,所估計的通道可用於確定強功率SSS和PSS序列對接收訊號的貢獻,使得其能夠被消除。通過從接收訊號消除強功率SSS和PSS序列的貢獻,可使用接收訊號來進行第二小區搜索以檢測弱功率SSS序列。
Description
本申請總體上涉及蜂窩網路,並且更具體地涉及蜂窩網路中的同步訊號檢測。
圖1示出了在陸地區域110(稱為小區)中分布的長期演進(LTE)蜂窩網路100,各個小區通過基地台120來服務。小區100地理上連接在一起,使得LTE終端130(例如,移動電話、膝上型計算機、平板計算機等)能夠經由基地台120在廣闊的區域中與核心網路(未示出)進行無線通訊。
在LET終端能通過諸如圖1中的LET蜂窩網路100的LTE蜂窩網路進行通訊之前,LTE終端通常需要進行小區搜索以獲得與小區頻率和碼元同步並且檢測小區的物理層標識。例如,LTE終端可進行小區搜索以獲得與小區的同步並且檢測其所在的小區或者某些其他小區的物理層標識。另外,LTE終端可繼續進行小區搜索以獲得與其他附近小區的同步並且檢測其他附近小區的物理層標識。這允許LTE終端在保持與LTE蜂窩網路充分的連通性的同時從一個小區移動至另一個小區。例如,如果由於LTE終端的移動而造成由當前小區支持的訊號質量低於由其他附近小區中的一個支持的訊號質量,則與當前小區的通訊可移交至支持更高訊號質量的附近小區。
從LTE蜂窩網路中的基地台廣播兩個同步訊號(主同步訊號(PSS)和輔同步訊號(SSS))以協助小區搜索。這兩個訊號在
LTE幀內的時域位置通常在幀與幀之間恒定以支持同步並且取决於LTE蜂窩網路是在頻分複用模式(FDD)還是在時分複用模式(TDD)中操作。如圖2中所示,一般的LTE幀結構200持續10ms並且包括兩個5ms的半幀。各個半幀進一步分為均持續1ms的5個子幀(0到4和5到9)。子幀通常携帶14個正交頻分複用(OFDM)碼元。在FDD模式中操作的LTE蜂窩網路中,PSS通常在子幀0和5的最後的OFDM碼元中傳輸,而SSS通常在同一子幀中的就在PSS之前的倒數第二個OFDM碼元中傳輸。在TDD模式中操作的LTE蜂窩網路中,PSS通常在子幀1和6的第三OFDM碼元中傳輸,而SSS通常在子幀0和5的最後的OFDM碼元中傳輸。
在小區搜索期間,LTE終端使用PSS和SSS以獲得與小區的頻率和碼元同步並且檢測小區的物理層小區標識。檢測物理層小區標識涉及從由基地台廣播的SSS序列獲得組標識NID1=(0,...,167),並且從由基地台廣播的PSS序列獲得由NID1標識的組內的標識NID2=(0,1,2)。在從PSS序列檢測到該組內的標識NID2之後從SSS序列檢測組標識NID1。在檢測到NID1和NID2之後,可使用NID=(3*NID1)+NID2的關係來確定物理層單元標識,其中NID是物理層單元標識。因為在各個組內存在168個唯一組標識NID1和三個唯一標識NID2,所以在LTE蜂窩網路中存在總共504個唯一物理層標識。
通常,LTE終端從某些基地台接收强功率同步訊號(即,PSS和SSS)並且從其他基地台接收較弱功率同步訊號。在LTE終端,强功率同步訊號可淹沒弱功率同步訊號,這防止LTE終端獲得與生成弱功率同步訊號的小區的同步並且防止檢測這些小區的物理層標識。獲得與這些小區的同步並且檢測這些小區的物理層標識由於幾個原因而可以是有利的,這些原因包括例如由於LTE終端的移動而將通訊從一個小區移交至另一個小區。
本文公開了一種用於在接收訊號中檢測第一輔同步訊號(SSS)序列以及第二輔同步訊號序列的方法,該方法包括:在接收訊號中檢測第一輔同步訊號序列;估計接收第一輔同步訊號序列的通道;使用通道估計來估計第一輔同步訊號序列對接收訊號的貢獻;從接收訊號消除第一輔同步訊號序列的貢獻估計以產生干擾消除的接收訊號;以及使用干擾消除的接收訊號來檢測第二輔同步訊號序列。
優選地,該方法進一步包括:在檢測第二輔同步訊號序列之前從接收訊號消除第三輔同步訊號序列的貢獻估計。
優選地,估計通道進一步包括:使用接收訊號以及與第一輔同步訊號序列對應的已知輔同步訊號序列。
優選地,估計通道進一步包括:將接收訊號的採樣的頻域表示乘以與第一輔同步訊號序列對應的已知輔同步訊號序列。
優選地,該方法進一步包括:基於在接收訊號中的第一輔同步訊號序列的位置來獲得接收訊號的採樣。
優選地,該方法進一步包括:基於頻域表示中的元素(element)的估計的能量以及通道的估計的延遲擴展來去除採樣的頻域表示中的噪聲。
優選地,該方法進一步包括:使用第二輔同步訊號序列來獲取與小區的同步。
優選地,該方法進一步包括:使用第二輔同步訊號序列來確定小區的物理層小區標識。
本文還公開了一種用於在接收訊號中檢測第一輔同步訊號(SSS)以及第二輔同步訊號序列的終端,該終端包括:通道估計器,被配置為估計接收第一輔同步訊號序列的通道;干擾消除器,被配置為通過以下操作來產生干擾消除的接收訊號:使用通道估計來估計第一輔同步訊號序列對接收訊號的貢獻並且從接收訊號消除第一輔同步訊號序列的貢獻估計,以及使用通道估計來估計
第一主同步訊號序列對接收訊號的貢獻並且從接收訊號消除第一主同步訊號序列的貢獻估計;以及檢測器,被配置為使用干擾消除的接收訊號來檢測第二輔同步訊號序列。
優選地,序列檢測器被進一步配置為在接收訊號中檢測第一輔同步訊號序列。
優選地,通道估計器被進一步配置為使用接收訊號和與第一輔同步訊號序列對應的已知輔同步訊號序列。
優選地,通道估計器被進一步配置為將接收訊號的採樣的頻域表示乘以與第一輔同步訊號序列對應的已知輔同步訊號序列來估計通道。
優選地,基於接收訊號中的第一輔同步訊號序列的位置來獲得接收訊號的採樣。
優選地,通道估計器被進一步配置為基於頻域表示中的元素的估計的能量和通道的估計的延遲擴展來去除採樣的頻域表示中的噪聲。
優選地,序列檢測器被進一步配置為使用第二輔同步訊號序列來獲得與小區的同步。
優選地,序列檢測器被進一步配置為使用第二輔同步訊號序列來確定小區的物理層小區標識。
本文還公開了一種用於在接收訊號中檢測第一序列和第二序列的終端,該終端包括:通道估計器,被配置為估計接收第一序列的通道;干擾消除器,被配置為使用通道估計來估計第一序列對接收訊號的貢獻並且被配置為從接收訊號消除貢獻估計以產生干擾消除的接收訊號;以及檢測器,被配置為使用干擾消除的接收訊號來檢測第二序列。
優選地,通道估計器被進一步配置為使用接收訊號和與第一序列對應的已知序列。
優選地,通道估計器被進一步配置為將接收訊號的採樣的頻
域表示乘以與第一序列對應的已知序列來估計通道。
優選地,通道估計器被進一步配置為基於頻域表示中的元素的估計的能量和通道的估計的延遲擴展來去除採樣的頻域表示中的噪聲。
100‧‧‧蜂窩網路
110‧‧‧陸地區域
120‧‧‧小區通過基地台
130‧‧‧LTE終端
200‧‧‧LTE幀結構
302~310‧‧‧步驟
400‧‧‧LTE終端
402‧‧‧天線
404‧‧‧收發機
406‧‧‧小區搜索模組
408‧‧‧通道估計器
410‧‧‧干擾消除器
412‧‧‧檢測器
結合在本文中並且形成說明書的一部分的附圖示出了本公開的實施方式並且與描述一起進一步用於解釋實施方式的原理並使得本領域中的技術人員能實現並使用這些實施方式。
圖1示出了根據本公開的實施方式的LTE蜂窩網路。
圖2示出了根據本公開的實施方式的一般LTE幀結構。
圖3示出了根據本公開的實施方式的使用干擾消除(interference cancelation)來檢測在LTE蜂窩網路中的弱功率SSS序列的方法的流程圖。
圖4示出了根據本公開的實施方式的示例性LTE終端。
將參照附圖來描述本公開的實施方式。要素首先出現的附圖通常由對應參考數字中的最左數位來表示。
在下面的描述中,為了提供對本發明的實施方式的透徹理解而給出了大量具體細節。然而,對本領域中的技術人員顯而易見的是,在沒有這些具體細節的情況下也可以實現包括結構、系統以及方法的實施方式。本文中的描述和表示是由本領域的有經驗的或有技術的人員使用,從而向本領域中的其他技術人員最有效地傳達其工作的通常手段。在其他情況中,未描述已知的方法、過程、組件和電路以避免不必要地使本發明的各方面模糊。
在說明書中對“一個實施方式”、“實施方式”、“實例實施方式”等的引用表示所描述的實施方式可包括具體特徵、結構或特性,但是各個實施方式可能不必包括該具體特徵、結構或特性。此外,這些術語不一定指代相同的實施方式。此外,當聯繫
實施方式描述具體特徵、結構或特性時,認為無論是否明確地描述,聯繫其他實施方式來影響這種特徵、結構或特性是在本領域的技術人員的知識範圍內的。
下面描述的是從接收訊號中的一個或多個强功率SSS序列去除干擾使得在接收訊號中的一個或多個弱功率SSS序列能夠被檢測到的方法和系統。該方法和系統能夠使用接收訊號進行第一小區搜索以檢測强功率SSS序列。使用與此强功率SSS序列對應的已知SSS序列,能夠估計接收强功率SSS序列的通道。然後,所估計的通道可用於確定强功率SSS序列對接收訊號的貢獻的估計使得其能夠被消除。所估計的通道能夠進一步用於確定發送强功率SSS序列的小區的PSS序列的貢獻的估計使得該PSS序列的貢獻也能夠從接收訊號消除。通過强功率SSS序列的估計貢獻和從接收訊號消除的PSS序列,能夠使用接收訊號來進行第二小區搜索以檢測弱功率SSS序列。
一旦被檢測,弱功率SSS序列就可用於獲得與弱功率SSS序列所源於的小區的同步並且檢測該小區的物理層標識。獲得與此小區的同步並且檢測此小區的物理層標識由於幾個原因是有益的,這幾個原因包括由於(例如)LTE終端的移動而將來自當前小區的通訊移交至與弱功率SSS序列對應的小區。
應當注意的是,如“强功率”的對SSS/PSS序列的描述是指在不消除來自一個或多個其他SSS序列的對接收訊號的估計貢獻的情況下在小區搜索期間能從接收訊號檢測的到那些SSS/PSS,而如“弱功率”的對SSS序列的描述是指在不消除來自一個或多個其他SSS序列的對接收訊號的估計貢獻的情況下在小區搜索期間不能從接收訊號檢測到的那些SSS/PSS。
還應注意,儘管以下在LTE蜂窩網路的背景中描述了本公開的方法和系統,但本公開的方法和系統不限於此。本領域的技術人員將會認識到本公開的方法和系統可用於在小區搜索操作期間
的其他蜂窩網路。
2.使用干擾消除的SSS序列檢測
現在參照圖3,根據本公開的實施方式描述了用於檢測LTE蜂窩網路中的弱功率SSS序列(例如,NID1值)的方法的流程圖300。流程圖300的方法可由LTE終端(例如,移動電話、膝上型電腦、尋呼機、個人數位助理、平板電腦、電子閱讀器等)中的諸如數位訊號處理器的處理器來實現。
流程圖300的方法開始於步驟302,這裏,由LTE終端進行最初的小區搜索以檢測在LTE網路上接收的採樣訊號x(k)中的强功率SSS序列。接收訊號x(k)對應於從LTE蜂窩網路中的基地台廣播的重叠OFDM碼元所組成的“合成”OFDM碼元,並且k表示採樣實例(sampling instance)。在接收訊號x(k)中檢測的强功率SSS序列與重叠OFDM碼元中的一個對應。在接收訊號x(k)中檢測强功率SSS序列的方法是已知的並且在本文中不詳細說明。
在步驟304,估計由LTE終端接收在步驟302檢測的强SSS序列的通道。在一個實施方式中,通過對接收訊號x(k)進行快速傅裏葉變換(FFT)以將接收訊號x(k)變換到頻域中來估計該通道。假定LTE網路中使用的OFDM碼元具有例如128個相關聯的時域採樣並且以合適的速率來採樣接收訊號x(k)使得其包括與上述“合成”OFDM碼元的時域採樣對應的128個時域採樣,則可進行接收訊號x(k)的128點FFT以恢復由“合成”OFDM碼元的64個正交音(tone)承載的數據。將接收訊號x(k)的FFT表示為:
在等式(1)中,Nfft=128。
在進行FFT之後,可提取出接收訊號X的頻域表示中的感興趣音。將所提取的感興趣音表示為:
其中,StartTone和EndTone是變量。在一個實施方式中,確定變量StartTone和EndTone,使得感興趣的音總共包括63個:在DC音兩側的31個最近音和DC音自身。在其他實施方式中,可從包括所有音的接收訊號的頻域表示中提取更多或更少的音。
接下來,由表示的在SSS上的所提取的感興趣音可以與被估計通道的强功率SSS序列對應的已知SSS序列C點乘。將這兩個值的點積表示為:
其中*表示點乘的運算符。
在獲得了矢量Y之後,可用接近矢量Y中的DC音的兩個音中的一個的值、接近矢量Y中的DC音的兩個音的平均值或某些其他值來代替矢量Y在其DC音指數(index)處的值。可通過例如將在指數63處的音的值附加至矢量Y的末尾或者通過將指數1處的音的值預附加至矢量Y的開始來將矢量Y延伸至長度64。此矢量可通過確定64點或128點快速傅裏葉逆變換(IFFT)來變換。
為了進行128點IFFT,可在矢量Y的開始和末尾對該矢量附加相等數量的零,以使其從64長度的矢量變成128長度的矢量。將此矢量的IFFT表示為:
在等式(4)中,Nifft=64或128。
接下來,通過使用與具有最高能量的矢量y中的值相關聯的矢量y中的指數LocMax的估計並且通過使用被估計通道的延遲擴展ChanSpread的估計,矢量y中的噪聲值可置零。將矢量y如下具體置零:
y(1:Loc Max -2)=0; (5)
y((Loc Max +ChanSpread+1):N ifft )=0 (6)
其中,Nifft是等式(4)中所使用的值。例如可通過將等式(4)的矢量y中的各個元素平方並且識別具有最大值的被平方的元素的指數來估計指數LocMax。可選地,例如可在基於在LTE蜂窩網路上更早或更晚接收的訊號和/或基於由其他天線接收的相同訊號x(k)來以與矢量y相似的方式計算多個矢量,將這些計算的矢量的各個元素平方並且將各個所計算的矢量的對應的平方元素相加或取平均,並且最後使用相加或取平均的平方元素來識別具有最大值的相加或取平均的被平方的元素的指數之後,估計指數LocMax。還應注意,在上面的等式(5)中所使用的值2可以被安排為可配置的並且能被設定成任意合適值。選擇待置零的噪聲值位置的方法可以以其他可選方式來進行,例如選擇小於作為對y估計的噪聲功率的比例縮放版本而獲得的閾值的所有值。
在矢量y中的噪聲值已被置零之後,可檢測矢量y的64點或128點(如在等式(4)中所選擇的)FFT,以估計由LTE終端接收强功率SSS序列的通道。將矢量y的噪聲值被置零後的矢量y的FFT表示為:
在等式(7)中,Nfft=64或128,這取决於在等式(4)中選擇的Nifft。
在步驟306,使用在等式(7)中獲得的所估計的通道H來確定强功率SSS和PSS序列對接收訊號x(k)的貢獻的估計。從等式(7)中的通道估計H中選擇在傳輸同步訊號的音位置處所需的通道估計並且將其稱為HSSS。可通過將估計的通道HSSS分別與對應於强功率SSS序列的已知SSS序列CSSS或對應於强功率PSS序列CPSS點乘來具體確定强功率SSS和PSS序列對接收訊號x(k)的貢獻的估計。將這兩個值的點積表示為:
R SSS =H SSS * C SSS (8)
R PSS =H SSS * C PSS (8a)
其中,*表示點乘法的運算符。
在步驟308,强功率SSS序列的估計的貢獻RSSS和强功率PSS的估計的貢獻RPSS可如下分別從在接收訊號X的頻域表示中的感興趣音和中消除。
最後,在步驟310,使用在上面的等式(9)中表示的干擾消除接收訊號來進行弱功率SSS序列的小區搜索。弱功率SSS序列的小區搜索可使用已知技術來進行,其可使用如以上等式(9a)中表示的來從接收訊號消除干擾的PPS序列。
一旦被檢測,弱功率SSS序列就可用於獲得與弱功率SSS序列所源自的小區的同步並且檢測該小區的物理層標識。獲得與此小區的同步並且檢測此小區的物理層標識由於幾個原因可以是有益的,這幾個原因包括由於例如LTE終端的移動而將來自當前小區的通訊移交至與弱功率SSS序列對應的小區。
應當注意,在進行步驟310之前,對於在接收訊號x(k)中檢測的其他强功率SSS和PSS序列可再次重複步驟302-308。另外,還應注意,與步驟302中檢測的强功率SSS和PSS序列相反,可再重複步驟304-308以去除在步驟310中檢測的弱功率SSS和PSS序列。
圖4示出了根據本公開的實施方式的示例性LTE終端400的框圖。LTE終端400可以是例如移動電話、膝上型電腦、尋呼機、個人數位助理、平板計算機、電子閱讀器等並可用於實現使用如圖3的流程圖300中所示的干擾消除來檢測LTE蜂窩網路中的弱功率SSS序列(例如,NID1值)的方法。
如圖4中所示,LTE終端400包括天線402、收發機404以及小區搜索模組406。小區搜索模組406具體包括通道估計器408、
干擾消除器410以及檢測器412。可以以硬體硬體、軟體或其任意組合來實現這些模組。例如,這些模組中的一個或多個可由在計算機可讀介質中所儲存的軟體來實現並且由諸如數位訊號處理器的處理器來執行。在其他示例中,這些模組中的一個或多個可由被具體配置為實現一個或多個模組的功能的專門硬體塊或專用處理器來實現。
在LTE終端400的操作中,天線402被配置為接收由位於不同小區中的基地台在LTE網路上傳輸的訊號。這些訊號可根據圖2中所示的基本LTE幀結構來格式化並且包括如上面提到的PSS和SSS序列。收發器404被配置為將由天線402接收的訊號下變頻並且採樣。此訊號的下變頻和採樣的部分與以上在圖3中提及的接收訊號x(k)對應,並且能夠由收發器404提供至小區搜索模組406,以進行使用如圖3的流程圖300中所示的干擾消除來檢測弱功率SSS序列(例如,NID1值)的方法。具體地,檢測器412可以被配置為進行流程圖300中的步驟302和310,通道估計器408可以被配置為進行步驟304,干擾消除器410可以被配置為進行步驟306和308。然而,應注意的是,通道估計器408、干擾消除器410以及檢測器412可以被配置為進行其他功能。
3.結論
本公開借助於示出具體功能及其關係的實現的功能塊來描述。為了便於描述而在本文中人為定義了這些功能塊的界限。只要可適當實現功能塊的具體功能及其關係,就可定義可選邊界。
302~310‧‧‧步驟
Claims (10)
- 一種用於在接收訊號中檢測第一輔同步訊號(SSS)序列以及第二輔同步訊號序列的方法,所述方法包括:在所述接收訊號中檢測所述第一輔同步訊號序列;估計接收所述第一輔同步訊號序列的通道;使用通道估計來估計所述第一輔同步訊號序列對所述接收訊號的貢獻;從所述接收訊號消除所述第一輔同步訊號序列的貢獻估計以產生干擾消除的接收訊號;以及使用所述干擾消除的接收訊號來檢測所述第二輔同步訊號序列。
- 根據請求項1所述的方法,進一步包括:在檢測所述第二輔同步訊號序列之前從所述接收訊號消除第三輔同步訊號序列的貢獻估計。
- 根據請求項1所述的方法,其中,估計所述通道進一步包括:使用所述接收訊號以及與所述第一輔同步訊號序列對應的已知輔同步訊號序列。
- 根據請求項1所述的方法,其中,估計所述通道進一步包括:將所述接收訊號的採樣的頻域表示乘以與所述第一輔同步訊號序列對應的已知輔同步訊號序列。
- 根據請求項4所述的方法,進一步包括:基於在所述接收訊號中的所述第一輔同步訊號序列的位置來獲得所述接收訊號的採樣。
- 根據請求項4所述的方法,進一步包括:基於所述頻域表示中的元素的估計的能量以及所述通道的估計的延遲擴展來去除所述採樣的所述頻域表示中的噪聲。
- 根據請求項1所述的方法,進一步包括:使用所述第二輔同步訊號序列來獲取與小區的同步。
- 根據請求項要求1所述的方法,進一步包括:使用所述第二輔同步訊號序列來確定小區的物理層小區標識。
- 一種用於在接收訊號中檢測第一輔同步訊號(SSS)以及第二輔同步訊號序列的終端,所述終端包括:通道估計器,被配置為估計接收所述第一輔同步訊號序列的通道;干擾消除器,被配置為通過以下操作來產生干擾消除的接收訊號:使用通道估計來估計所述第一輔同步訊號序列對所述接收訊號的貢獻並且從所述接收訊號消除所述第一輔同步訊號序列的貢獻估計;以及使用所述通道估計來估計第一主同步訊號序列對所述接收訊號的貢獻並且從所述接收訊號消除所述第一主同步訊號序列的貢獻估計;以及檢測器,被配置為使用所述干擾消除的接收訊號來檢測所述第二輔同步訊號序列。
- 一種用於在接收訊號中檢測第一序列和第二序列的終端,所述終端包括:通道估計器,被配置為估計接收所述第一序列的通道;干擾消除器,被配置為使用所述通道估計來估計所述第一序列對所述接收訊號的貢獻並且被配置為從所述接收訊號消除貢獻估計以產生干擾消除的接收訊號;以及檢測器,被配置為使用所述干擾消除的接收訊號來檢測所述第二序列。
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