TWI389494B - 於蜂巢搜尋中使用主要及次要同步碼之節點ｂ、使用者設備及方法 - Google Patents

Description

於蜂巢搜尋中使用主要及次要同步碼之節點B、使用者設備及方法

本發明係關於無線通訊領域。具體而言，本發明係關於一分時雙工(Time Division Duplex；TDD)系統之節點B中的蜂巢搜尋。

目前在TDD系統之節點B中的蜂巢搜尋係基於下行鏈路同步時槽的使用。一個十(10)毫秒訊框包含兩個(2)子訊框，每個子訊框均具有一個五(5)毫秒的持續時間。訊框中的兩個子訊框都具有相同的整體結構。因為子訊框為一低碼片率(low-chip rate；LCR)TDD系統中基本的重複上行鏈路(UL)及下行鏈路(DL)時間結構，所以原理上「訊框」在LCR TDD中較無意義。

圖1顯示一子訊框結構。該子訊框包含一主要共同控制實體頻道(Primary Common Control Physical Channel；P-CCPCH)、一下行鏈路引導時槽(Downlink Pilot Timeslot；DwPTS)、一保護時段(Guard Period；GP)以及一上行鏈路引導時槽(Uplink Pilot Timeslot；UpPTS)。通常均將子訊框中的第一時槽用於(DL)P-CCPCHs以載送廣播頻道(BCH)。DwPTS欄位係用作同步信號並包含一32碼片保護時段，其後緊接一64碼片DL同步碼。

因為TDD同步作業系統中擾碼(scrambling codes)與基本中間碼(basic midamble codes)之間是一一對應的，所以使用者信號可由N個擾碼的其中一個改變頻率，N個基本中間碼的其中一個則用於叢發(burst)中的頻道估計。一般而言，N等於128。此外，L個擾碼與基本中間碼屬於M個碼群組的其中一個。因為M一般為32，且L=N/M，所以在本範例中L=4。該M個碼群組中的每個均由DwPTS欄位中的特定DL同步序列表示。相鄰的節點B在其各自的DwPTS欄位中發送一不同的DL同步序列。

蜂巢搜尋的任務為識別節點B所發射的DL同步碼，以使行動或定點使用者設備(UE)建立與該節點B的通訊。例如，典型的蜂巢搜尋必須藉由使五(5)毫秒子訊框中的6400個碼片位置的每個碼片位置與系統中32個可能的DL同步序列相關而識別32個DL同步序列的其中一個。識別一特定的DL同步序列後(因為已知P-CCPCH使用4個擾碼的其中一個，每個擾碼搭配一特定基本中間碼)，會藉由解調P-CCPCH並使用有關其內容的臨限值及/或循環冗餘檢查碼檢查而測試四種可能中的每種可能。

由DwPTS欄位中的正交移相鍵控(Quadrature Phase Shift Keying；QPSK)相位調變圖案表示子訊框之DwPTS欄位前DL時槽中P-CCPCH的存在及BCH交錯時段的開始。DL同步序列係根據第一時槽(TS0)中的中間碼(m(1))所調變。DL同步序列的四個連續相位(稱為四重相位)用以表示在後續的四個子訊框中P-CCPCH的存在。在顯示有一P-CCPCH存在的情況下，後續的下一子訊框即為交錯時段(interleaving period)的第一子訊框。因為QPSK係用作DL同步序列的調變，所以會使用相位45°、135°、225°及315°。不同的四重相位之總數為2，各用於一個P-CCPCH(S1及S2)。在LCR TDD中，通常會將BCH映射到2個實體頻道，其係對應於用作BCH資料之相同時槽(TS)中的2個展頻碼(即在該DwPTS欄位前的DL時槽中稱為S1的P-CCPCH 1及稱為S2的P-CCPCH 2)。其通常統稱為「P-CCPCH」，即使很容易理解在LCR TDD的相同時槽中實際上會包含兩(2)個實體頻道。四重相位通常以一偶數的系統訊框號碼(system frame number；SFN)開頭((SFN mod 2)=0)。表1為四重相位及其意義。

每64個碼片DL同步序列組成一QPSK符號。P-CCPCH上的BCH在2個訊框(20毫秒)上交錯。在該2個訊框中4個連續的子訊框包含一BCH段，其使用一可檢查的循環冗餘檢查碼保護。該2個訊框內的4個DL同步序列組成4個QPSK符號，與某一容易測量之參考碼(如PCCPCH中的中間碼)相比，每個單一的QPSK符號獲得一單獨的、不同的相位偏移。完整的BCH段(20毫秒資料)在訊框中只能以偶數的系統訊框號碼(SFN)開頭。若包含於訊框號碼n及號碼n+1中的DL同步序列上的QPSK調變序列S1表示P-CCPCH的存在，則在訊框號碼n+2及n+3中可找到P-CCPCH。此外，該段會在訊框號碼n+2中的第一子訊框中開始。QPSK調變序列的製作方式使得UE可清楚地判定其位於訊框號碼n及n+1的哪個子訊框內。

目前，DL同步序列的長度為64個碼片，其不提供很多展頻增益。UE通常無法在蜂巢邊界同步，這會導致蜂巢搜尋效能相對較差。此外，UE會在重疊的時間從相鄰節點B接收相對較短的DL同步序列，這會在來自不同節點B的DL同步序列間引起顯著的交叉相關，並進一步惡化偵測效能。

目前的蜂巢搜尋系統非常複雜。例如，目前的32DL同步序列據說為隨機選擇的序列，其彼此的交叉相關是最佳的。該類序列的每個均要求完全相關(即長64個碼片)。因此每次蜂巢搜尋中相關的6400個碼片位置要求每個5毫秒子訊框執行6400x32x64=13,107,200次操作。此種處理要求十分麻煩。

本發明揭示一種改善LCR TDD蜂巢搜尋之系統及方法，其包含具有主要同步碼(PSC)的子訊框，該主要同步碼(PSC)對該系統中所有節點B都是共同的，並用以表示一組次要同步碼(SSC)的位置。這可極大地簡化蜂巢搜尋的過程並改善蜂巢搜尋效能。在一項具體實施例中，在P-CCPCH中發送主要同步碼(PSC)，而在DwPTS時槽中則發送次要同步碼(SSC)。

下文將參考圖式說明本發明，在整份說明書中相似的數字代表相似的元件。下文將詳細說明，可藉由引進主要同步碼(PSC)而改善在蜂巢搜尋過程中的偵測效能，該主要同步碼(PSC)對系統中所有節點B都是相同的。該PSC表示一組次要同步碼(SSC)的位置，該次要同步碼(SSC)對每個節點B而言是唯一的。該SSC最好係在DwPTS時槽中發送並與目前的32個DL同步碼相同。

將該PSC引進節點B可降低偵測複雜性。在較佳具體實施例中，該PSC為減少相關複雜性碼，如階層式高萊碼(Hierarchical Golay code)，其相關複雜性為O(2*log(L))，而不是O(L)。

參考圖2，其為根據本發明之子訊框10。該子訊框10包含一P-CCPCH 12、一DwPTS 14、一GP 16、一UpPTS 18以及複數個之資料時槽20a至20n。根據本發明的此項具體實施例，該P-CCPCH 12包含一PSC 22。此點將於圖3中更詳細地說明。雖然該PSC 22表示該SSC的位置，但是該PSC相關峰值並不表示找到該SSC的單一精確之時間，而是表示可能的數量(如16或32)，並與存在多少PSC 22之碼偏移呈函數關係。

如圖3所示，P-CCPCH 12包含長度為832個碼片的時槽，其不包含保護時段。使用每個P-CCPCH同時發送該PSC碼片序列{C0,C1,C2,C3.,..C831}。如圖4之發射器69所示，在對應於該P-CCPCH的第一時槽(T0)之時間間隔中，P-CCPCHs 1及2之展頻序列70、72係沿著該PSC碼片序列74發送。藉由一加法器76以碼片方向增加該類序列70、72、74以產生組合碼片序列78。會有一控制器80將該組合序列78放入適當時槽(T0)中，並將適當資訊放入其他時槽中，且會有一發射器82傳送資料流，其包含所有時槽中的資訊。

參考圖5，一接收器90包含一資料流偵測器91及一資料恢復裝置92。該資料流偵測器91接收已發射的資料流。該資料恢復裝置92可恢復資料，其包含解耦前傳的該三個碼片序列70、72、74以供進一步處理。

為能夠可靠地接收傳送信號，接收器必須偵測信號中一定數量的能量。因為能量為功率及持續時間的函數，所以為將相同數量的能量發射至接收器，有兩個基本的選擇：1)在短時間內發射高功率的信號；或2)在長時間內傳送低功率的信號。使用較長展頻碼會導致較高展頻增益(其對抵抗頻道變化極為有利)並給系統中的其他節點B或使用者設備帶來較少干擾。根據本發明的較佳具體實施例使用的該832個碼片長度的序列為低功率、高展頻增益的序列。

因為當碰撞發生時，該類PSC的相關峰值可能會相互抵消，從而逐漸消失，所以應避免相鄰節點B所發送的PSC之碰撞。由於PSC的長度(832個碼片)，來自不同節點B的PSC可在時域中區分。

參考圖6，不同蜂巢的節點B係藉由相位偏移該基本PSC序列而區分。例如，對於節點B1，該基本PSC 26序列為{C0,C1,C2...C831}。節點B2的PSC 28為{C26...C831,C0,C1,C2,...C25}，除了26個碼片發生偏移之外，其與節點B1的PSC 26相同。

應注意，雖然本發明選擇了832個碼片的PSC長度，但這只是為了容易說明本文提出的範例。根據節點B的不同應用及數量，可以使用更大或更小PSC長度以及更大或更小偏移。此外，偏移的長度並非關鍵，其對每個節點B也不必相同。

因為CDMA接收器通常實施稱為超取樣的功能以進行碼片時脈追蹤，所以也有可能進行半碼片偏移。2的超取樣表示在碼片n、n+1/2、n+1、n+3/2、n+2、...處相關以進行碼片追蹤。其關係為：PSC序列的總長度可除以偏移長度以在該系統中」產生不同偏移的數量。如果該PSC長度不能由該偏移長度均勻地除盡，那麼其中一個偏移會較長或較短。因此，節點B2的PSC28序列為{C26...C831,C0,C1,C2...C25}。因此，由於其相關峰值會連續地出現，所以來自不同節點B的PSC序列可輕易區分。如公式1所示，存在足夠的時間(或碼片)用於32個蜂巢(N=32)之分離：

碼片分離=(PSC碼片長度)/N　公式1

在本範例中，如果PSC長度為832個碼片，蜂巢的數量為32，便會導致26個碼片的分離。該UE試圖藉由在滑動的832個碼片段上執行週期性相關而偵測該PSC。每5毫秒可出現一次PSC，其會將何處找到該DwPTS的不確定性減少至N=32種可能性。使用本發明的此項具體實施例，保留由先前技術系統目前指定的DwPTS，而目前在該DwPTS中的N=32DL同步序列則充當次要同步碼(SSC)。

參考圖7，執行節點B1的相關性，並使用832個碼片的滑動窗口以執行節點B2的相關性。在圖5之範例中，藉由一「時間偏移」分離該類節點B，而其相關的發生間隔則為26個碼片。當然，額外的節點B在時域中的分離方式可與圖5的節點B1及2相同。該PSC具有10xlog(832/64)=11.1dB展頻增益，其高於簡單的DL同步序列，由於其長度，交叉相關問題比目前較短的DL同步序列較不容易出現。

因為必須執行該PSC之週期性(即繞回)相關，因此該PSC最好係設計以很好地週期性相關。

熟悉技術人士應明白，雖然本文中將參數N及M特別設置為特定的值，但亦可根據特定應用所需予以修改。例如，雖然N=16足以分離相鄰的節點B，但亦可根據所需將該值變大或變小。

使用本發明，PSC的完全相關會導致每個5毫秒時段執行6400x832+32x32x64=5,324,800+65,535=5,390,335次操作，其比目前執行的每個5毫秒時段13,107,200次操作少2.5倍。如果允許較不複雜的PSC，如階層式碼，其可進一步減少16至32倍的複雜性，根據本發明之蜂巢搜尋方法及系統的整體複雜性可減少至每個5毫秒時段執行171,000至350,000次操作。

參考圖8，其為根據本發明的第二項具體實施例之子訊框50。該子訊框50包含一P-CCPCH 52、一DwPTS 54、一GP 56、一UpPTS 58以及複數個資料時槽60a至60n。此項具體實施例的子訊框50包含一DwPTS 54，其已修改為包含該PSC 62。如圖4所示，除了此種情況下的PSC可以較短(即只有64個碼片)，該PSC 62以相同的方式包含於DwPTS 54中。然後一UE會接收該PSC 62及該DwPTS 54的DL同步序列(如該SSC)。因為只有64個碼片可提供給此項具體實施例之DwPTS 54中的PSC 62，所以此項具體實施例比較無效率。

雖然已根據較佳具體實施例對本發明進行了說明，但是應明瞭，熟悉技術人士可進行其他修改，而不致脫離申請專利範圍中所說明的本發明之範疇。

10．．．子訊框

12．．．主要共同控制實體頻道

14．．．下行鏈路引導時槽

16．．．保護時段

18．．．上行鏈路引導時槽

20a-20n．．．資料時槽

22．．．主要同步碼

69．．．發射器

70．．．展頻序列

72．．．展頻序列

74．．．PSC碼片序列

76．．．加法器

78．．．組合碼片序列

80．．．控制器

82．．．發射器

90．．．接收器

91．．．資料流偵測器

92．．．資料恢復裝置

26．．．主要同步碼

28．．．主要同步碼

50．．．子訊框

52．．．主要共同控制實體頻道

54．．．下行鏈路引導時槽

56．．．保護時段

58．．．上行鏈路引導時槽

60a-60n．．．資料時槽

62．．．主要同步碼

圖1為一子訊框之結構。

圖2為根據本發明的第一項具體實施例之子訊框結構。

圖3為DLP-CCPCH時槽，其長832個碼片並包含PSC碼片序列。

圖4為發射器之方塊圖，其在發射前結合PSC序列與P-CCPCH。

圖5為一接收器之方塊圖。

圖6在時域中區分兩個PSC偵測的節點B。

圖7為兩個節點B發射的基本PSC序列之UE的相關性。

圖8為根據本發明的第二項具體實施例之子訊框結構。

10．．．子訊框

12．．．主要共同控制實體頻道

20a--20n．．．資料時槽

22．．．主要同步碼

14．．．下行鏈路引導時槽

16．．．保護時段

18．．．上行鏈路引導時槽

Claims (15)

1. 一種用於分時雙工(TDD)蜂巢搜尋之方法，該方法包含：偵測一主要同步碼(PSC)，該PSC在一子訊框中複數時槽的其中之一被傳送，該PSC為所有節點B所共有，並且利用一節點B特定循環碼偏移(Cyclic Code Shift)藉由該節點B的每一個被傳送；以及偵測一次要同步碼(SSC)，該SSC基於該已偵測之PSC在該子訊框中複數時槽的其中之一被傳送，且該SSC對一特定群組的節點B而言是唯一的；其中藉由該節點B特定循環碼偏移來定義的一碼片分離係等於一PSC碼片長度除以蜂巢數目。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該PSC在一主要共同控制實體頻道(P-CCPCH)被傳送，而且該次要同步碼在一下行鏈路引導時槽(DwPTS)中被傳送。
3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中一下行鏈路引導時槽(DwPTS)包含該PSC。
4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中該DwPTS更包含該SSC。
5. 一節點B，用於使用一無線分時雙工/分碼多重存取(TDD/CDMA)格式來通訊，該節點B包含：一產生器，用於產生包括一主要同步碼(PSC)的一主要共同控制實體頻道(P-CCPCH)，以及用於產生包括至少一次要同步碼(SSC)的一下行鏈路引導時槽(DwPTS)，該PSC為所有節點B所共有，並且指示該SSC的位置，該SSC對一特定群組的節點B而言是唯一的，使用一節點B特定循環碼偏移(Cyclic Code Shift)來傳送該PSC；一時槽控制器，用以放置該P-CCPCH於一子訊框的複數時槽的其中之一、放置該DwPTS於該子訊框的該複數時槽的其中之一、以及產生一資料流；以及一傳送器，用以傳送該資料流；其中藉由該節點B特定循環碼偏移來定義的一碼片分離係等於一PSC碼片長度除以蜂巢數目。
6. 如申請專利範圍第5項所述的節點B，其中該P-CCPCH位於一第一時 槽，該DwPTS位於一第二時槽。
7. 一節點B，用於使用一無線分時雙工/分碼多重存取(TDD/CDMA)格式來通訊，該節點B包含：一第一產生器，用以產生一主要同步頻道，及一被所有節點B所共有的一主要同步碼，該主要同步碼利用一節點B特定循環碼偏移經由該主要同步頻道被傳送；一第二產生器，用以產生相關於該主要同步頻道的一第二同步頻道，及一次要同步碼，該次要同步碼對一特定群組的節點B而言是唯一的，且經由該第二同步頻道被傳送；一控制器，用以放置該主要同步頻道在一第一時槽中，及該第二同步頻道在一第二時槽中產生一資料流；以及一傳送器，用以傳送該資料流；其中藉由該節點B特定循環碼偏移來定義的一碼片分離係等於一主要同步碼碼片長度除以蜂巢數目。
8. 如申請專利範圍第7項所述的節點B，其中一下行鏈路引導時槽(DwPTS)包含該主要同步碼。
9. 如申請專利範圍第8項所述的節點B，其中該DwPTS更包含該次要同步碼。
10. 一種使用者設備(UE)，支援蜂巢搜尋，並且使用無線分時雙工/分碼多重存取的格式，該使用者設備包含：一接收器，用以偵測一資料流，該資料流包含在一子訊框中的複數時槽的其中之一被傳送的一主要同步碼、及在該子訊框中的時槽的其中之一被傳送的一次要同步碼，該主要同步碼為所有節點B所共有，並且利用一節點B特定循環碼偏移藉由該節點B的每一個被傳送，且該次要同步碼對一特定群組的節點B而言是唯一的；以及一資料恢復裝置，用以恢復該次要同步碼；其中藉由該節點B特定循環碼偏移來定義的一碼片分離係等於一主要同步碼碼片長度除以蜂巢數目。
11. 如專利申請範圍第10項所述的使用者設備，其中該主要同步碼指示該 次要同步碼的位置。
12. 如專利申請範圍第10項所述的使用者設備，其中該主要同步碼是位於一主要共同控制實體頻道(P-CCPCH)之內。
13. 如專利申請範圍第10項所述的使用者設備，其中該次要同步碼是位於一下行鏈路引導時槽之內。
14. 如申請專利範圍第10項所述的使用者設備，其中一下行鏈路引導時槽(DwPTS)包含該主要同步碼。
15. 如申請專利範圍第14項所述的使用者設備，其中該DwPTS更包含該次要同步碼。