專利名稱：多載波碼分多址系統(tǒng)中的同步的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩無線通信系統(tǒng)，更具體地來說涉及在采用OFDM(正交頻分復(fù)用)或類OFDM技術(shù)的蜂窩無線通信系統(tǒng)中的系統(tǒng)接入及物理層分組和前置碼設(shè)計。
背景技術(shù)：
在具有至少一個發(fā)射機和至少一個接收機的無線通信系統(tǒng)中，接收機必需獲得發(fā)射機發(fā)送的信號的定時并與之同步，之后才能從接接收信號中提取信息。無線通信系統(tǒng)中基站發(fā)送的信號的定時，通稱為系統(tǒng)定時。
在采用正交頻分服用(OFDM)的蜂窩無線通信系統(tǒng)中，同步于信號定時允許精確定位信號接收機采用的快速傅立葉變換(FFT)窗口，以從信號中提取信息。
在任何具有多個基站(BTS)和多個移動通信設(shè)備的蜂窩無線通信系統(tǒng)中，同步過程一定會在BTS與系統(tǒng)通信設(shè)備之間頻繁進(jìn)行，以使系統(tǒng)運作起來。下文將移動通信設(shè)備簡稱為UE(用戶設(shè)備)。
再者，每個BTS定義一個地理發(fā)送區(qū)域，通常稱為小區(qū)，相當(dāng)靠近某個特定BTS的UE可接入無線通信系統(tǒng)。特定UE選擇BTS以通過其接入蜂窩無線通信系統(tǒng)的過程稱為小區(qū)選擇。為了優(yōu)化BTS信號的接收，UE需要識別從不同BTS收到的最佳質(zhì)量信號，并切換其接收機以調(diào)諧到最佳BTS給定時間。因此，由于UE的移動性，必須頻繁使用同步過程，以允許在UE變更位置時從一個BTS無縫切換到另一個BTS。
在大多數(shù)目前的蜂窩無線通信系統(tǒng)中，快速系統(tǒng)接入和小區(qū)選擇是移動UE正常工作所需的基本功能?？焖俨东@旨在使UE可與期望的BTS同步。小區(qū)選擇和重新選擇由UE來執(zhí)行，以進(jìn)行同步并測量相鄰BTS之間的信號(包括干擾)功率以及選擇并切換到信號質(zhì)量最佳、即C/I(載波干擾)比最大的BTS。
接入采用OFDM(正交頻分復(fù)用)的無線通信系統(tǒng)的現(xiàn)有解決方案是為無線LAN(局域網(wǎng))系統(tǒng)而設(shè)計的，用于在SISO(信號輸入-信號輸出)配置下進(jìn)行快速分組接入。但無線LAN不具有處理UE移動性的能力，UE移動需要無縫BTS切換。另一方面，某些蜂窩系統(tǒng)，如3G UMTS(第三代通用移動電信系統(tǒng))可以執(zhí)行小區(qū)選擇、BTS識別及BTS C/I比測量。
多輸入多輸出-正交頻分復(fù)用(MIMO-OFDM)是一種創(chuàng)新的高頻譜效率的技術(shù)，用以通過頻率和時間上均快速衰落的無線電信道傳輸高速數(shù)據(jù)。對于高速下行分組數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，物理層分組結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一個基本方面。
OFDM技術(shù)已經(jīng)為DAB(數(shù)字音頻廣播)、DVB-T(數(shù)字視頻廣播-地面)和IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)所采用。DAB和DVB-T用于音頻和視頻地面廣播。在這些系統(tǒng)中，信號在連續(xù)的數(shù)據(jù)流中傳送。因為快速分組訪問并非關(guān)鍵，所以無需前置碼。DAB和DVB-T還適用于單頻率網(wǎng)絡(luò)。在此情況中，每個發(fā)射機以聯(lián)播形式發(fā)送信號。來自相鄰發(fā)射機的干擾可以視為活動回波，可以通過適當(dāng)?shù)那熬Y設(shè)計來處理。IEEE 802.11是無線LAN標(biāo)準(zhǔn)。它是一種基于分組的OFDM傳輸系統(tǒng)。在該標(biāo)準(zhǔn)中引入了前置碼信頭。
在MIMO-OFDM(多輸入多輸出-OFDM)系統(tǒng)中的同步相當(dāng)困難，在MIMO-OFDM系統(tǒng)中每個發(fā)射機和每個接收機都具有多個天線。所增加的任務(wù)復(fù)雜性在于，快速同步過程在很低C/I比條件下必須非?？煽?，才能在整個小區(qū)實現(xiàn)高成功率。此外，高移動性會導(dǎo)致很高的多普勒擴展，這使可靠同步更加困難。
在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，可以兩個步驟來執(zhí)行同步。首先，執(zhí)行幀同步(也稱為粗同步)以確定幀中第一個OFDM符號的起始位置的大概范圍。其次，執(zhí)行定時同步(也稱為細(xì)同步)，以確定精確的FFT窗口位置，以便可以精確地執(zhí)行頻域解調(diào)。
常規(guī)技術(shù)中，細(xì)同步在時域執(zhí)行。其方法是在時域插入周知的導(dǎo)頻訓(xùn)練序列，以便接收機在選擇時隙執(zhí)行互相關(guān)計算。
例如，如

圖1A和1B所示，IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的OFDM幀結(jié)構(gòu)利用多個重復(fù)的短OFDM信頭來實現(xiàn)細(xì)同步，這些信頭一般如標(biāo)記5所示，為選定子載波的幀開始位置處設(shè)置的幾個時域信頭，其后緊接著是訓(xùn)練OFDM符號207。信頭5用于幀同步(即粗同步)。訓(xùn)練OFDM符號207用于精確定位FFT窗口，以便可以正確執(zhí)行頻域解調(diào)。訓(xùn)練OFDM符號207后面是TPS(傳輸參數(shù)信令)OFDM符號205和數(shù)據(jù)OFDM符號30。
TPS OFDM符號205(在頻域有更清楚的圖示，參見圖1B)以對應(yīng)于自適應(yīng)編碼和調(diào)制周期的頻率發(fā)送。訓(xùn)練OFDM符號、TPSOFDM符號和數(shù)據(jù)OFDM符號利用所有的子載波。在802.11系統(tǒng)中，用于粗同步的重復(fù)信頭只在每第四個子載波上發(fā)送。此設(shè)計只適合于只有一個發(fā)射天線的簡單SISO OFDM系統(tǒng)。對于MIMO-OFDM系統(tǒng)來說，前置碼設(shè)計更為復(fù)雜，因為存在多個發(fā)射天線。再者，對于移動通信，高效的前置碼設(shè)計困難得多，因為是多個小區(qū)的環(huán)境，需要在沒有BTS信息可用進(jìn)行初始接入、BTS切換、甚至軟切換。
小區(qū)捕獲和同步過程的現(xiàn)有方法是，采用UMTS WCDMA所用的3步同步法，它需要較長接入時間。當(dāng)可以在時域執(zhí)行細(xì)同步時，MIMO信道的自相關(guān)擾會在非常低的C/I條件下限制此方法的性能。增加相關(guān)長度可以增強時域上細(xì)同步的性能，但代價是開銷和處理復(fù)雜性增加?，F(xiàn)有設(shè)計基于針對單個發(fā)射天線和單個接收天線系統(tǒng)的時域訓(xùn)練序列相關(guān)。但是，簡單地擴展應(yīng)用此時域同步方法將導(dǎo)致性能損失，對低C/I比的應(yīng)用尤其如此。導(dǎo)致性能損失的原因在于MIMO信道之間的自相關(guān)擾，此干擾不易在時域降低。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個寬的方面在于，提供一種適于發(fā)送這樣一種信頭符號格式的MIMO-OFDM發(fā)射機，在這種信頭符號格式中，針對多個天線中的各天線將信頭OFDM符號的子載波劃分成不相鄰的子載波組，且每個天線只在各自的所述子載波組上發(fā)送信頭OFDM符號。
在一些實施例中，有N個天線，并且將按N個子載波隔開的不同子載波組分配給所述多個天線中的各天線。
在一些實施例中，所述信頭符號包含所述多個天線中每一個天線的專用導(dǎo)頻信道子載波上的復(fù)用專用導(dǎo)頻信道和公共同步信道子載波上的公共同步信道。
在一些實施例中，信頭OFDM符號還包含所述多個天線中的每一個天線的復(fù)用廣播信道子載波。
在一些實施例中，發(fā)射機還適于發(fā)送如下前置碼所述前置碼具有前綴，該前綴后緊接著是兩個具有所述信頭OFDM符號格式的完全相同的OFDM符號。在一些實施例中，前綴是兩個完全相同的OFDM符號的周期性擴展。
在一些實施例中，導(dǎo)頻信道具有可實現(xiàn)高效BTS識別的特定于BTS的映射復(fù)序列。
在一些實施例中，公共同步信道是為實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的初始捕獲而設(shè)計的。
在一些實施例中，將公共同步信道用于粗同步和細(xì)同步，并將導(dǎo)頻信道用于細(xì)同步。
在一些實施例中，將公共同步信道用于傳送對一個發(fā)射機的每個發(fā)射天線不同但對通信網(wǎng)內(nèi)不同發(fā)射機的各發(fā)射天線共同的復(fù)序列。
在一些實施例中，發(fā)射機還適于發(fā)送如下OFDM幀以所述前置碼開頭，并且具有散布在每個OFDM幀的剩余部分中的導(dǎo)頻信息。
在一些實施例中，在前置碼期間，N個發(fā)射天線中的每一個天線發(fā)送專用導(dǎo)頻信道子載波、發(fā)送公共同步信道子載波以及發(fā)送廣播信道子載波。
在一些實施例中，將前置碼OFDM符號的子載波組織成以預(yù)定次序，即按N個發(fā)射天線中每個天線的專用導(dǎo)頻信道、N個發(fā)射天線中每個天線的公共同步信道子載波的順序排列的重復(fù)序列。
在一些實施例中，將前置碼OFDM符號的子載波組織成按預(yù)定次序，即按N個發(fā)射天線中每個天線的至少一個專用導(dǎo)頻信道子載波、N個發(fā)射天線中每個天線的至少一個公共同步信道子載波、至少一個廣播信道子載波的順序排列的重復(fù)序列。
本發(fā)明的另一個寬的方面在于，提供一種適于接收這樣一種信頭符號格式的MIMO-OFDM接收機，在這種信頭符號格式中，針對多個天線中的各天線將信頭OFDM符號的子載波劃分成不相鄰的子載波組，且每個天線只在各自的所述子載波組上發(fā)送信頭OFDM符號。
在一些實施例中，所述接收機適于從N個發(fā)射天線接收，所述N個發(fā)射天線使用分配給所述多個天線中各天線的按N個子載波隔開的不同子載波組。
在一些實施例中，所述接收機還適于基于公共同步信道子載波和/或?qū)Ｓ脤?dǎo)頻信道子載波來執(zhí)行細(xì)同步。
本發(fā)明的另一個寬的方面在于，提供一種發(fā)送分組數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的發(fā)射機。所述分組數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)具有長度對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)同步周期的超幀；超幀包含多個無線電幀；每個無線電幀包含多個對應(yīng)于自適應(yīng)編碼和調(diào)制周期的TPS(傳輸參數(shù)信令)幀；每個TPS幀包含多個對應(yīng)于空中接口時隙大小的時隙；每個時隙包含多個OFDM符號，其中每個OFDM幀的第一個TPS幀的第一個時隙的前兩個符號用作信頭OFDM符號。
在一些實施例中，所述信頭OFDM符號具有這樣一種信頭OFDM符號格式，在這種信頭符號格式中，針對多個天線中的各天線，將信頭OFDM符號的子載波劃分成不相鄰的子載波組，且每個天線只在各自的所述子載波組上發(fā)送信頭OFDM符號。
在一些實施例中，所述信頭OFDM符號包含所述多個天線中各天線的復(fù)用導(dǎo)頻信道子載波和公共同步信道子載波。
在一些實施例中，所述信頭OFDM符號還包含所述多個天線中各天線的復(fù)用廣播信道子載波。
在一些實施例中，所述發(fā)射機還適于通過如下方式以多種不同的模式進(jìn)行發(fā)送每個時隙發(fā)送不同數(shù)量的OFDM符號，其中時隙長度不變且不改變所述時隙上的幀結(jié)構(gòu)。
在一些實施例中，通過縮短OFDM符號持續(xù)時間并縮短FFT大小但不改變采樣頻率來實現(xiàn)每時隙OFDM符號數(shù)量增加的模式。
在一些實施例中，發(fā)射機還適于針對每個TPS幀向相應(yīng)的用戶組發(fā)送，并針對每個TPS幀發(fā)信號指示哪些用戶應(yīng)該解調(diào)整個TPS幀。
本發(fā)明的另一個寬的方面在于，提供一種在OFDM接收機上執(zhí)行同步的方法。所述方法包括在至少一個接收天線中的每個天線上，對接收信號采樣以生成相應(yīng)的時域樣點集；確定至少一個粗同步位置；在至少一個接收天線中的每個天線上a)對關(guān)于所述至少一個粗同步位置之一的多個候選細(xì)同步位置中的每一個位置i)對于每個接收天線，針對所述候選細(xì)同步位置定位FFT窗口，并通過FFT將時域樣點轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻域分量集；ii)對于每個所述至少一個發(fā)射天線，從所述頻域分量集中提取對應(yīng)于該發(fā)射天線的相應(yīng)的接收訓(xùn)練序列；iii)對于每個發(fā)射天線，計算每個相應(yīng)接收訓(xùn)練序列與相應(yīng)的已知發(fā)送訓(xùn)練序列之間的相關(guān)；iv)合并所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)以得到每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果；b)根據(jù)所述多個相關(guān)值確定細(xì)同步位置；綜合從至少一個接收天線得到的細(xì)同步位置以得到總細(xì)同步位置。
在一些實施例中，針對每個接收天線確定粗同步位置，并將其用于確定相應(yīng)的細(xì)同步位置。
在一些實施例中，對每個接收天線確定粗同步位置，并將所述位置中最早的位置用于確定所有接收天線的細(xì)同步位置。
在一些實施例中，通過搜索兩個OFDM符號持續(xù)時間內(nèi)時域樣點之間的相關(guān)峰值，在時域上確定所述至少一個接收天線的粗同步位置。
在一些實施例中，所述方法適用于具有至少兩個天線的OFDM接收機上，其綜合從至少一個接收天線得到的細(xì)同步位置以得到總細(xì)同步位置的步驟包括選擇所述細(xì)同步位置中最早的細(xì)同步位置。
在一些實施例中，對接收信號采樣以生成時域樣點集是在至少三個OFDM符號持續(xù)時間內(nèi)完成的；確定至少一個粗同步位置的步驟包括通過搜索兩個OFDM符號持續(xù)時間內(nèi)收到的時域樣點之間的相關(guān)峰值來執(zhí)行時域上的粗同步，以便按照如下步驟識別出粗同步位置a)對具有一個OFDM符號持續(xù)時間的第一周期的多個起始時間的每一個起始時間，計算多個相關(guān)值，每個相關(guān)值是所述第一周期內(nèi)接收到的第一時域樣點集與緊隨所述第一周期且具有OFDM符號持續(xù)時間的第二周期接收到的第二時域樣點集之間計算出的相關(guān)值；b)識別出對應(yīng)于所述許多相關(guān)值中最大相關(guān)值的粗同步位置。
在一些實施例中，合并所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)以生成各候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果的步驟包括將對應(yīng)各候選同步位置的所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)值一起相乘。
在一些實施例中，將所述方法適用于單發(fā)射天線單接收天線的系統(tǒng)。
在一些實施例中，在公共同步信道子載波上接收訓(xùn)練序列。
在一些實施例中，在OFDM幀前置碼期間接收訓(xùn)練序列。
在一些實施例中，在專用導(dǎo)頻信道子載波上接收訓(xùn)練序列。
在一些實施例中，在OFDM幀前置碼期間接收訓(xùn)練序列。
本發(fā)明的另一個寬的方面在于，提供一種具有至少一個接收天線的OFDM接收機；與每個所述至少一個接收天線對應(yīng)的、適于對接收信號采樣以生成相應(yīng)時域樣點集的接收電路；適于確定至少一個粗同步位置的粗同步器；包括至少一個FFT、至少一個相關(guān)器和至少一個合并器的細(xì)同步器，所述細(xì)同步器適于在所述至少一個接收天線的每個天線上執(zhí)行如下步驟a)對關(guān)于所述至少一個粗同步位置之一的多個候選細(xì)同步位置中的每一個位置i)對于每個接收天線，針對所述候選細(xì)同步位置定位FFT窗口，并通過FFT將時域樣點轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻域分量集；ii)對于每個所述至少一個發(fā)射天線，從所述頻域分量集中提取對應(yīng)于該發(fā)射天線的相應(yīng)的接收訓(xùn)練序列；iii)對于每個發(fā)射天線，計算每個相應(yīng)接收訓(xùn)練序列與相應(yīng)的已知發(fā)送訓(xùn)練序列之間的相關(guān)；iv)合并所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)以得到每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果；b)根據(jù)所述多個相關(guān)值確定細(xì)同步位置；所述接收機還適于綜合從至少一個接收天線得到的細(xì)同步位置以得到總細(xì)同步位置。
在一些實施例中，所述接收機具有至少兩個天線，并適于通過選擇所述細(xì)同步位置中最早的位置而將從所述至少一個接收天線獲得的細(xì)同步位置加以綜合以得到總細(xì)同步位置。
在一些實施例中，所述接收機適于通過將對應(yīng)于每個候選同步位置的所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)一起相乘而合并所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)，以生成對應(yīng)于每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果。
在一些實施例中，所述接收機適于在公共同步信道子載波上接收訓(xùn)練序列。
在一些實施例中，所述接收機適于在專用導(dǎo)頻信道子載波上接收訓(xùn)練序列。
本發(fā)明的另一個寬的方面在于，提供一種執(zhí)行細(xì)同步的方法。所述方法包括在每個所述至少一個接收天線上，接收包含對應(yīng)于每個至少一個發(fā)射天線的相應(yīng)接收頻域訓(xùn)練序列的OFDM符號；通過搜索已知頻域訓(xùn)練序列和接收頻域訓(xùn)練序列之間的最大相關(guān)來執(zhí)行頻域上的細(xì)同步。
本發(fā)明的又一個寬的方面在于，提供一種發(fā)送實現(xiàn)細(xì)同步的信號的方法。所述方法包括從每個至少一個發(fā)射天線上發(fā)送包含相應(yīng)頻域訓(xùn)練序列的OFDM符號。
在一些實施例中，不同的頻域訓(xùn)練序列由各發(fā)射天線發(fā)送，但是相同的頻域訓(xùn)練序列由其他發(fā)射機的對應(yīng)天線發(fā)送。
本發(fā)明的又一個寬的方面在于，提供一種在OFDM接收機上執(zhí)行小區(qū)選擇的方法。所述方法包括在每個至少一個接收天線上對接收信號采樣以生成相應(yīng)的時域樣點集；確定至少一個粗同步位置；在至少一個接收天線的每一個天線上a)在從接收信號中公共同步信道子載波提取的至少一個接收公共同步序列與相應(yīng)的多個發(fā)射天線的對應(yīng)公共同步序列之間執(zhí)行相關(guān)，以識別多個候選相關(guān)峰值；b)選擇M個最強相關(guān)峰以作進(jìn)一步處理；c)在每個相關(guān)峰處，再次將時域樣點轉(zhuǎn)換為頻域分量，并處理包含特定于發(fā)射機的信息的導(dǎo)頻信道子載波，以識別出與各相關(guān)峰相關(guān)聯(lián)的發(fā)射機；d)確定如此識別的每個發(fā)射機的C/I或類似值；選擇具有針對至少一個接收天線中任一天線確定的最大C/I的發(fā)射機。
在一些實施例中，在從接收信號中公共同步信道子載波提取的至少一個接收公共同步序列與相應(yīng)的多個發(fā)射天線的對應(yīng)公共同步序列之間執(zhí)行相關(guān)以識別多個候選相關(guān)峰的步驟包括；a)對有關(guān)所述至少一個粗同步位置之一的多個候選細(xì)同步位置中的每一個位置i)對于每個接收天線，定位所述候選細(xì)同步位置的FFT窗口，并通過FFT將時域樣點轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻域分量集；ii)對于至少一個公共同步序列中的每個公共同步序列(每個公共同步序列由至少一個發(fā)射機中的每個發(fā)射機的發(fā)射天線發(fā)送)，從所述頻域分量集提取對應(yīng)于發(fā)射天線的相應(yīng)的接收訓(xùn)練序列；iii)對于所述至少一個公共同步序列中的每個公共同步序列，計算每個相應(yīng)的接收公共同步序列與已知的相應(yīng)同步序列之間的相關(guān)；iv)合并所述相關(guān)，以生成對應(yīng)于每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果；b)確定該相關(guān)中的至少一個峰值，每個所述至少一個峰值是所述相關(guān)中的局部最大值。
在一些實施例中，所述方法還包括根據(jù)所選發(fā)射機的細(xì)同步位置將時域樣點再次轉(zhuǎn)換成頻域分量，并根據(jù)該發(fā)射機的專用導(dǎo)頻信道執(zhí)行進(jìn)一步的細(xì)同步。
在一些實施例中，所述方法適用于具有這樣一種信頭符號格式的MIMO-OFDM幀格式，在這種信頭符號格式中，針對多個天線中的每一個天線將信頭符號的子載波劃分成不相鄰的子載波組，且每個天線只在各自的子載波組上發(fā)送信頭符號；并且其中，所述信頭符號包含所述多個天線中各天線的復(fù)用導(dǎo)頻信道子載波和公共同步信道子載波；所述幀以兩個完全相同的信頭OFDM符號開始，在這兩個符號期間重復(fù)導(dǎo)頻信道子載波的內(nèi)容以及同步信道子載波的內(nèi)容；所述公共同步信道子載波承載對一個基站的各天線不同而對多個基站共同的復(fù)序列；所述專用導(dǎo)頻信道子載波的內(nèi)容至少在本地對特定基站唯一。
在一些實施例中，所述方法還包括為了進(jìn)行發(fā)射機切換，對每個如上所述識別的發(fā)射機，在一定時間間隔上求C/I或類似值的平均值，如果該平均值不同于當(dāng)前選擇發(fā)送的，就在所述時間間隔末促使從一個發(fā)射機切換到具有最大C/I平均值或類似值的發(fā)射機。
附圖簡介現(xiàn)在將要參考附圖，對本發(fā)明的最佳實施例予以詳細(xì)說明，附圖中圖1A是時域上IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)；圖1B是頻域上圖1A所示的幀結(jié)構(gòu)；圖2A是本發(fā)明實施例提供的分組數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)；圖2B是本發(fā)明實施例提供的分組數(shù)據(jù)幀層次結(jié)構(gòu)；圖3是本發(fā)明實施例提供的建議信頭結(jié)構(gòu)；圖4是本發(fā)明實施例提供的時域上的前置碼信頭結(jié)構(gòu)；圖5是本發(fā)明實施例提供的頻域上的前置碼信頭結(jié)構(gòu)；圖6是本發(fā)明實施例提供的MIMO-OFDM發(fā)射機的概念示意圖；圖7A是說明MIMO-OFDM粗同步功能的方框圖；圖7B是說明MIMO-OFDM細(xì)同步功能的方框圖；圖8是顯示多個候選同步位置的導(dǎo)頻信道的標(biāo)記序列相關(guān)輸出的示意圖；圖9是BTSS識別仿真的示意圖；以及圖10是本發(fā)明實施例提供的用于MIMO-OFDM的小區(qū)選擇和重新選擇的方法流程圖。
最佳實施例的詳細(xì)說明現(xiàn)在參考圖2A，其中顯示的是本發(fā)明實施例提供的OFDM分組幀結(jié)構(gòu)。發(fā)送OFDM符號流被組織成這種幀。每個幀由三個主要部分組成前置碼300、散布的導(dǎo)頻信號302以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)符號304。插入前置碼可使UE(用戶設(shè)備)執(zhí)行如下基本操作快速BTS(基站)接入、BTS識別和C/I比測定、組幀和定時同步、頻率和采樣時鐘偏移估計和初始信道估計。具有最小開銷的幀前置碼設(shè)計對最大頻譜效率和無線電容量而言是至關(guān)重要的。
現(xiàn)在參考圖2B，其中顯示的是根據(jù)本發(fā)明實施例組織的MIMO-OFDM的如下幀層次結(jié)構(gòu)最高層是OFDM超幀500(顯示了兩個)。超幀的時長按網(wǎng)絡(luò)同步周期來確定(例如1秒)。超幀由多個也稱為OFDM幀的10毫秒無線電幀502組成。1秒的超幀500中將有100個10毫秒OFDM幀502。
為了支持自適應(yīng)編碼調(diào)制(ACM)，引入快速信令信道(TPS信道-傳輸參數(shù)信令)。每個OFDM幀502再劃分成TPS幀504，在所示實例中每個10毫秒無線電幀502有5個2毫秒TPS幀。在一些實施例中用于TPS的幀長度與ACM單元的持續(xù)時間相等。每個TPS幀還包含允許每個用戶判斷當(dāng)前TPS幀是否包含供它們的數(shù)據(jù)的信令信息。TPS幀可以包含多個用戶的數(shù)據(jù)。
TPS幀504可以進(jìn)一步劃分成多個時隙506，其中每個時隙包含多個OFDM符號，在所示實例中，每個TPS幀504進(jìn)一步劃分為3個時隙506。時隙506的時長由空中接口的時隙長度決定。最小的傳輸單元是一個OFDM符號508，510。一個OFDM符號的時長由傳輸環(huán)境特征決定，例如，最大信道時延、系統(tǒng)采樣時鐘和最大多普勒率。在所示實例中，每個時隙506有四個OFDM符號508和510。
為降低在OFDM符號之間插入保護(hù)間隔引起的開銷，可以設(shè)計各具有不同符號持續(xù)時間和不同前綴的不同OFDM符號模式，例如，0.5k模式和1k模式。為了簡化系統(tǒng)，在執(zhí)行模式切換時保持采樣頻率不變。下文將詳細(xì)描述這些不同的模式。
圖2B的幀結(jié)構(gòu)給出了與UMTS(通用移動電信系統(tǒng))空中接口兼容的幀結(jié)構(gòu)層次的一個例子。在OFDM符號級上，有兩種不同類型的OFDM符號。它們包括前置碼OFDM符號508和常規(guī)數(shù)據(jù)符號510。
現(xiàn)在參考時域表示圖4，每個OFDM幀以前置碼開頭，前置碼由幾個之前設(shè)有前綴607的完全相同的信頭OFDM符號603和605構(gòu)成，前綴607是信頭OFDM符號的循環(huán)擴展。重復(fù)結(jié)構(gòu)用于協(xié)助同步。通過在相鄰OFDM符號之間執(zhí)行相關(guān)直到識別出兩個完全相同的符號為止，可以找出一個OFDM幀的起始位置。例如，每個OFDM符號可以采用1056個樣點。對于前置碼，在前綴607期間，發(fā)送信頭OFDM符號的最后64個樣點。第二個信頭OFDM符號沒有前綴。信頭周期性地插入，以圖2B為例，每10毫秒進(jìn)行一次，即在每個OFDM幀開始位置插入。
再次參考圖2B，注意到，對于非信頭OFDM符號，即對于常規(guī)OFDM符號510，每個OFDM符號最好也具有一個前綴。在“1k”模式下，有32個前綴樣點和表示FFT大小的1024個實際樣點，每個符號總共有1056個樣點。在1/2K模式下，有16個樣點的前綴，每個符號512樣點(表示FFT大小)，總共528個樣點/符號。有利的是，可以利用圖2B的幀結(jié)構(gòu)支持不同的模式，而無需改變采樣頻率。當(dāng)在1/2K模式下，每個時隙506有兩倍數(shù)量的OFDM符號510。在給定時刻選擇的特定模式應(yīng)該使前綴時長大于最大信道時延，在1/K模式下，利用較少的子載波發(fā)送更多的OFDM符號。這在多普勒效應(yīng)顯著時更穩(wěn)健，因為符號持續(xù)時間更短。還有，子載波之間的間距更大，進(jìn)一步增強對多普勒效應(yīng)的容忍度。由此，就有了一種適應(yīng)不同F(xiàn)FT大小但在接收機上采樣率相同的統(tǒng)一幀結(jié)構(gòu)。最好，甚至對不同的模式也采用相同的前置碼。
OFDM是一種并行傳輸技術(shù)。在這種技術(shù)中，整個有效帶寬劃分成多個子載波，且每個子載波獨立進(jìn)行調(diào)制。根據(jù)本發(fā)明的實施例，為了區(qū)分進(jìn)行多天線傳輸?shù)牟煌奶炀€，信頭期間并不在所有發(fā)射天線上使用所有子載波。而是在天線之間分配子載波?，F(xiàn)在參考圖1A來說明此情況的一個實例。包含在一個OFDM符號內(nèi)的子載波頻率分別以圓圈表示。在該實例中，假定MIMO系統(tǒng)中有兩個發(fā)射天線。圖3顯示OFDM符號，其中不同子載波沿著頻率軸400按間隔設(shè)置，而給定時刻所有子載波的內(nèi)容在時間上(沿如圖時間軸402所示)表示一個符號。在此情況中，前兩個OFDM符號408和410用于專用導(dǎo)頻信道信息，而其余符號(只顯示兩個符號412和414)用于常規(guī)OFDM符號。在前兩個OFDM符號408和410中傳輸?shù)膶Ｓ脤?dǎo)頻信道信息交替通過由第一天線和第二天線發(fā)射的子載波發(fā)送。這種情況就發(fā)送第一發(fā)射機的專用導(dǎo)頻信道信息的第一子載波404和發(fā)送第二子載波的專用導(dǎo)頻信道信息的子載波406作了示意，此模式對其余子載波重復(fù)。其余OFDM符號412、414同時包含兩個天線發(fā)送的信息。要理解，也可以采用其他間隔模式。再者，如果有兩個以上的天線，則導(dǎo)頻信道信息將在所有發(fā)射天線之間以某種預(yù)定模式按子載波交替。
在另一個實施例中，將公共同步信道和專用導(dǎo)頻信道頻率復(fù)用到信頭符號上。為各天線分配相應(yīng)的不重疊的子載波組，以發(fā)送各自的專用導(dǎo)頻信道和公共同步信道。
在另一個實施例中，將公共同步信道、專用導(dǎo)頻信道和廣播信道頻率復(fù)用到信頭符號上。在此配置方案下，信頭符號的全部有效子載波被分成三組。這三組分別映射到公共同步信道、專用導(dǎo)頻信道和廣播信道。
使用兩個發(fā)射機分集的MIMO-OFDM系統(tǒng)中不同信道的映射的實例如圖5所示。在該實例中，顯示了四個OFDM符號712、714、716、718，其中兩個712和714是信頭符號。在信頭符號712和714期間，每相隔一個的子載波用于第一天線，而其余子載波用于第二天線。這很容易推廣到更多數(shù)量的天線。就本實例而言，假定在MIMO系統(tǒng)中有兩個發(fā)射天線。自第一子載波700開始的每第六個子載波用作第一發(fā)射機專用導(dǎo)頻信道子載波。自第二子載波702開始的每第六個子載波用作第二發(fā)射機專用導(dǎo)頻信道子載波。自第三子載波704開始的每第六個子載波用作第一發(fā)射機公共同步信道子載波。自第四子載波706開始的每第六個子載波用作第二發(fā)射機公共同步信道子載波。自第五子載波開始的每第六個子載波用作第一天線的廣播信道子載波，以及自第六子載波710開始的每第六個子載波用作第二天線的廣播信道子載波。
公共同步信道是用于初始接入的通用信道。它還可以用于同步和初步信道估計。當(dāng)應(yīng)用發(fā)射機分集時，不同的發(fā)射機共享公共同步子載波。在上述情況中，在不同的發(fā)射機之間劃分公共同步信道。利用所有終端都知道的公共復(fù)序列來調(diào)制為公共同步信道預(yù)留的子載波。系統(tǒng)內(nèi)所有基站都發(fā)送相同的公共同步序列。如果有多個發(fā)射天線以致每個發(fā)射天線可以發(fā)送唯一的同步序列，這樣就可以有一個或多個所述同步序列。利用這種同步序列，移動臺可以發(fā)現(xiàn)初始同步位置，以進(jìn)一步通過搜索接收的同步序列和已知的發(fā)送同步序列之間的相關(guān)峰值來識別BTS。
專用導(dǎo)頻信道用于BTS/小區(qū)識別，并支持用于小區(qū)選擇、小區(qū)切換和切換的C/I測量。將唯一的復(fù)序列、如PN碼分配給每個BTS，以便調(diào)制專用導(dǎo)頻子載波。在多個發(fā)射天線的情況中，每個天線發(fā)送不同的唯一序列。不同于公共同步信道的情況，不同的基站使用不同的導(dǎo)頻序列發(fā)送。分配給不同BTS的PN碼的準(zhǔn)正交性使執(zhí)行接入點識別和初始干擾測量成為可能。專用導(dǎo)頻信道還可以用于協(xié)助同步處理。
為了充分利用信頭OFDM符號中的子載波，如上所述，最好將某些子載波用作廣播信道。在圖5的實例中，每六個子載波的其中兩個子載波用于此目的。廣播信道可以承載重要的系統(tǒng)信息。STTD(空間時間發(fā)射分集)方案無法用于廣播信道(或信頭OFDM符號中的任何一個子載波)，因為它會破壞同步算法所需的信頭OFDM符號的重復(fù)結(jié)構(gòu)。但是，所有發(fā)射機在同一子載波上發(fā)送廣播信息可能導(dǎo)致發(fā)射機之間的破壞性干擾。為了解決此問題，在不同的發(fā)射機之間劃分廣播信道，這樣在兩個發(fā)射天線的情況中，(映射到廣播信道的)子載波可以交替分配給發(fā)射天線，以實現(xiàn)分集?？梢詰?yīng)用功率提升來進(jìn)一步增強廣播信道。
來自不同BTS的廣播信息可以是不同的。在一些實施例中，對廣播信息進(jìn)行保護(hù)，這樣，靠近小區(qū)邊界的用戶可以在存在強烈干擾的情況下正確地接收它?？梢岳靡粋€短PN碼來散布廣播信息。分配相鄰BTS以使用不同的代碼。插入廣播信道降低了前置碼開銷，并增加頻譜效率。
采用廣播信道發(fā)送對特定基站唯一的信息。單個廣播消息可以在兩個天線的組合廣播信道載波上發(fā)送。通過將前置碼信頭符號設(shè)計為由導(dǎo)頻信道、同步信道和廣播信道組成，降低了前置碼信頭開銷。該公共同步信道是為實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的初始捕獲而設(shè)計的。具有特定于BTS的映射標(biāo)記的專用導(dǎo)頻信道允許進(jìn)行高效的BTS識別?？梢詫⒔M合的公共同步信道和導(dǎo)頻信道一起用于MIMO信道估計。使用組合的公共同步信道和專用導(dǎo)頻信道還允許進(jìn)行高精度同步。頻域訓(xùn)練符號可抗定時差錯和多徑環(huán)境。前置碼設(shè)計允許用戶設(shè)備靈活地執(zhí)行更高效的算法。
注意，一個實施例中專用導(dǎo)頻信道之間、另一個實施例中專用導(dǎo)頻信道和公共同步信道之間、以及再一個實施例中專用導(dǎo)頻信道、公共同步信道和廣播信道之間的子載波的具體細(xì)分只是特殊示例。這些子載波可以任何適合的方式進(jìn)行分配。
現(xiàn)在參考圖6，其中顯示的是MIMO-OFDM發(fā)射機10的概念示意圖。其中顯示從第一發(fā)射天線21發(fā)送四個OFDM符號201的第一樣點集，而從第二發(fā)射天線23發(fā)送四個OFDM符號201的第二樣點集顯示。一般而言，OFDM發(fā)射機會有Nant個發(fā)射天線，其中Nant是設(shè)計參數(shù)。在MIMO-OFDM發(fā)射機10內(nèi)，來自解復(fù)用器23的數(shù)據(jù)發(fā)送到與發(fā)射天線21相連的第一OFDM部件或與發(fā)射天線23相連的第二OFDM部件26。這些部件將數(shù)據(jù)組織到OFDM符號和OFDM幀的子載波上，每個子載波在不同的正交頻率上。每個OFDM部件24和26具有各自的信頭插入器29，用于插入信頭OFDM符號。OFDM符號201和203的樣點集分別表示從發(fā)射天線21和23發(fā)送的OFDM幀的前四個OFDM符號，其中每行數(shù)據(jù)符號或?qū)ьl符號是OFDM符號。第一OFDM符號13和第二(與第一符號完全相同)OFDM符號14表示對第一發(fā)射天線21發(fā)送的OFDM幀唯一的兩個信頭OFDM符號。同樣地，第三OFDM符號17和第四(與第一符號完全相同)OFDM符號表示對第二發(fā)射天線23發(fā)送的OFDM幀唯一的兩個信頭OFDM符號。四個OFDM符號15、16、19和20通常是不相同的OFDM符號，它們由多個數(shù)據(jù)符號構(gòu)成，且每個OFDM子載波上有至少一個一般地如標(biāo)記11所示的數(shù)據(jù)符號。整個OFDM幀通常會具有多得多的數(shù)據(jù)符號。而且，OFDM符號201與OFDM符號203同時發(fā)送，具有相同的定時。
在本實例中，兩個完全相同的信頭OFDM符號由專用導(dǎo)頻信道子載波12和公共同步信道子載波9構(gòu)成。還可能有廣播信道子載波，圖中未顯示。專用導(dǎo)頻信道子載波用于如下詳述的C/I比計算和BTS識別以及細(xì)同步，還可以用于初始信道估計。公共同步信道子載波9用于粗同步和細(xì)同步、初始接入和初始信道估計。
在所示實例中，兩個信頭OFDM符號期間，每四個連續(xù)子載波的第一個用于承載發(fā)射天線21發(fā)送的專用導(dǎo)頻信道符號。同樣地，每四個連續(xù)子載波的第二個被用于承載發(fā)射天線23發(fā)送的專用導(dǎo)頻信道符號。
在導(dǎo)頻信道子載波12和25上傳輸?shù)膶Ｓ脤?dǎo)頻信道信息由特定于基站/扇區(qū)的PN序列來定義。源自該復(fù)偽隨機PN序列的對基站唯一的符號集映射到信頭OFDM符號中的專用導(dǎo)頻信道子載波位置上。
這兩個信頭符號中每四個連續(xù)子載波的第三個用于承載發(fā)射天線21發(fā)送的公共同步信道符號。同樣地，每四個連續(xù)子載波的第四個被用于承載發(fā)射天線23發(fā)送的公共同步信道符號。
在公共同步子載波9和27上傳輸?shù)墓餐叫诺婪栍筛靼l(fā)射天線21和23的唯一復(fù)偽隨機PN序列來定義。源自該復(fù)偽隨機PN序列的符號集映射到信頭OFDM符號中的公共同步信道子載波上。即，通過各發(fā)射天線發(fā)送的公共同步信道符號使用對該發(fā)射天線唯一但對其他基站的對應(yīng)發(fā)射天線相同的PN碼。在本實例中，PNSYNC(1)與發(fā)射天線21相關(guān)聯(lián)，而PNSYNC(2)與發(fā)射天線23相關(guān)聯(lián)。但是，整個通信網(wǎng)絡(luò)中不同發(fā)射機中的類似天線將使用相同的PN碼。例如，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有發(fā)射機上的第一發(fā)射天線21的公共同步信道符號都將使用一個PN碼(PNSYNC(1))，而網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有發(fā)射機上的第二天線22的公共同步信道符號都將使用另一個PN碼(PNSYNC(2))。
參考圖7A，其中顯示了MIMO-OFDM接收機的功能方框圖，該MIMO-OFDM接收機功能適于基于如上詳述的每個發(fā)射天線發(fā)送的兩個重復(fù)OFDM信頭符號來執(zhí)行粗同步。OFDM接收機包括第一接收天線734和第二接收天線735(雖然更常見的情況是，有N多個接收天線)。第一接收天線734在射頻接收機736上接收第一接收信號。第一接收信號是圖6的兩個發(fā)射天線21和23發(fā)送的兩個信號的組合信號，盡管這兩個信號中的每一個信號將按相應(yīng)發(fā)射天線與第一接收天線734之間的相應(yīng)信道改變。第二接收天線735在射頻接收機739上接收第二接收信號。第二接收信號是兩個發(fā)射天線21和23發(fā)送的兩個信號的組合信號，盡管這兩個信號中的每一個信號將按相應(yīng)發(fā)射天線與第二接收天線735之間的相應(yīng)信道改變。(兩個發(fā)射天線中各天線與兩個接收天線中各天線之間的)四個信道可以隨時間和頻率改變，通常彼此不同。
對于第一接收天線734，由粗同步器737對接收信號的離散時間樣點執(zhí)行粗同步，以確定第一信頭符號的起始位置的大概范圍。對于第二天線735，由粗同步器741執(zhí)行類似的處理?？梢栽贠FDM發(fā)射機上使用重復(fù)信頭符號來協(xié)助粗同步。粗同步器737對連續(xù)OFDM符號中的時域信號樣點執(zhí)行相關(guān)測量。得到最高相關(guān)測量值的時域信號樣點是粗同步位置ncoarse。然后將該粗同步位置ncoarse用作可定位細(xì)同步中所用FFT操作中FFT窗口的位置。
開始，粗同步器737啟動時域粗同步處理。采用運行緩沖器(未顯示)來緩存三個連續(xù)OFDM符號期間收到的信號的離散時間樣點，然后按如下公式計算兩個連續(xù)OFDM符號持續(xù)時間之間收集的樣點之間的自相關(guān)γt(n) 其中x(n)是接收信號的時域樣點，N信頭是一個OFDM符號持續(xù)時間內(nèi)的采樣點數(shù)量。
在一些實施例中，在實時實現(xiàn)中采用移動相關(guān)來節(jié)省計算能力。
在一個實施例中，對n＝1(直到n＝Nheader為止)順序計算γt(n)的值，直到相關(guān)值高于某個閾值為止，之后就可以進(jìn)行最大值搜索。繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)值的計算，且最大搜索過程也將繼續(xù)，直到相關(guān)結(jié)果再次低于閾值為止。對應(yīng)于最大相關(guān)值的樣點位置是粗同步位置ncoarse＝arg max(|γ，(n)|)n∈{γt(n)＞γthreadhold}閾值通常是根據(jù)一幀內(nèi)的平均自相關(guān)值來計算的?；蛘?，另一種發(fā)現(xiàn)最大值的方法是確定一個OFDM幀上每個OFDM符號的局部最大值，例如該OFDM幀的長度可以是60個符號。然后，將總的最大值取為局部最大值中的最大值。此過程由兩個粗同步器來完成。值取為局部最大值中的最大值。此過程在兩個粗同步器中進(jìn)行。如果要聯(lián)合繼續(xù)執(zhí)行細(xì)同步，則總的粗同步位置可以取兩個同步值的某個組合值，最好取如此確定的兩個粗同步位置中較早的一個?；蛘撸總€細(xì)同步器(如下詳述)可以從相應(yīng)的粗同步位置開始處理。參考圖7B，其中顯示了MIMO-OFDM細(xì)同步功能的方框圖。在一個實施例，細(xì)同步功能適于根據(jù)如上詳述的、由各發(fā)射天線使用公共同步信道和/或?qū)Ｓ脤?dǎo)頻信道發(fā)送的兩個重復(fù)OFDM信頭符號來執(zhí)行細(xì)同步。更具體地來說，細(xì)同步功能可以對其中嵌入了某種已知訓(xùn)練序列的OFDM幀執(zhí)行細(xì)同步。而且，細(xì)同步處理步驟的輸入是粗同步位置。此粗同步位置可以利用上述方法或利用任何其他適合的方法來確定。與圖7A所示那些完全相同的部件具有類似編號，而且如果在一個實際實施方案中要采用圖7A的公共同步器的話，將會共享這些部件。對一個或多個接收天線中的每一個接收天線重復(fù)圖7B所示的功能。
對一個或多個接收天線中的每一個接收天線執(zhí)行細(xì)同步處理，然后綜合這些細(xì)同步位置而得到總同步位置。概括地說，一旦粗同步器已確定粗同步位置ncoarse，則每個細(xì)同步器對粗同步位置任何一側(cè)的信號樣點執(zhí)行FFT，以生成OFDM子載波的頻帶上的頻域分量。每個細(xì)同步器搜索頻域分量，以定位FFT窗口的精確位置。要在頻域上執(zhí)行OFDM解調(diào)，需要FFT窗口的精確位置。細(xì)同步器通過執(zhí)行已知PN碼(PNSYNC(1)和PNSYNC(2))與參照粗同步位置ncoarse定義的搜索窗口內(nèi)的頻率分量之間的相關(guān)測量來定位FFT窗口的精確位置，每個細(xì)同步器執(zhí)行的相關(guān)測量在頻域上進(jìn)行，并對各已知PN碼(PNSYNC(1)和PNSYNC(2))，即對各發(fā)射天線21和23(或?qū)λ鲆粋€或多個發(fā)射天線中的若干發(fā)射天線)，執(zhí)行一組相關(guān)測量。
每個細(xì)同步器選擇從搜索窗口內(nèi)的起始信號樣點開始的Nsymbol信號樣點，其中Nsymbol是OFDM符號內(nèi)信號樣點的數(shù)量。對于每個發(fā)射天線，每個細(xì)同步器確定頻域信號樣點與對應(yīng)于該發(fā)射天線的PN碼之間的相關(guān)測量值。
更具體地來說，細(xì)同步搜索在ncoarse附近進(jìn)行。假定搜索窗口是2N+1，則搜索范圍是從ncoarse-N到ncoarse+N。令ncoarse(i)＝ncoarse+N-i表示精細(xì)搜索窗口內(nèi)的樣點索引，其中i＝0，...，2N。細(xì)同步從i＝0開始。然后從nstart(0)開始取Nsymbol個樣點，刪除前綴并執(zhí)行FFT。接收的頻域上的OFDM符號可以寫為R(1，i)＝FFt(x(n(i)，1))，n(i)＝[nstart(i)+Nprefixnstart(i)+Nsymbol-1]；1＝1，...，NFFT；其中Nprefix是前綴樣點數(shù)，而NFFT是FFT大小。
因為MIMO-OFDM系統(tǒng)中在不同發(fā)射機之間劃分公共同步信道，所以可從R中提取不同發(fā)射機的公共同步信道承載的復(fù)數(shù)據(jù)R(j，k)SYNC。更具體地來說，提取對應(yīng)于發(fā)送訓(xùn)練序列的復(fù)數(shù)據(jù)。R(j，k)SYNC和PN*(j)SYNC之間的相關(guān)為γf(j,k)(i)=Σm=0NSYNC-1R(j,k)SYNC(m,i)-PN*(j)SYNC(m),i=0,...,2N]]>其中j＝1，2，...，NTX表示發(fā)射機，k＝1，2，...，NRX表示接收機，PN(j)SYNC表示第j個發(fā)射機所用的公共同步PN碼以及NSYNC是通用PN碼的大小。
然后將起始點索引nstart按nstart(1)＝nstart(0)-1移位，然后按上述方法處理另一Nsymbol個樣點。為了得到新的頻域數(shù)據(jù)R(j，k)SYNC(m，i)，我們需要再次執(zhí)行FFT。為此可采用迭代方法來降低計算復(fù)雜性R(1，i)＝R(1，i-1)ei2π(k-1)/NFFT+x(nstart(i)+Nprfix)-x(nstart(i-1)+Naymbol-1)；
其中NFFT是FFT的大小。通過提取R(j，k)SYNC(m，i)計算新的相關(guān)。繼續(xù)執(zhí)行上述過程，直到nstart移出精細(xì)搜索窗口為止。
對于每個接收天線，可以通過找到從i＝0，...，2N個不同天線得到的相關(guān)結(jié)果的乘積的最大值所對應(yīng)的nstart(i)來發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的細(xì)同步位置nfine=argmax(Πj=1NTxΠi=1NRx|γj,k)f(i)|)]]>從數(shù)學(xué)角度而言，對于第k個接收天線，可以根據(jù)如下公式選擇相應(yīng)的細(xì)同步位置nfine(k)=argmax(Πj=1NTx|γj,k)(i)|)]]>為了降低虛警概率，可以設(shè)定一種判據(jù)。例如，如果滿足下列判據(jù)，則可視為達(dá)到細(xì)同步max(Πj=1NTx|γ(j,i)(i)|)>Nthreshold.12N+1.Σi=02NΠj=1NTx|γ(j,i)(i)|]]>其中Nthreshold是由預(yù)設(shè)精細(xì)搜索窗口大小確定的系數(shù)。最好將總細(xì)同步位置取為針對不同接收天線確定的細(xì)同步位置中最早的細(xì)同步位置。
圖7B示意性地說明了針對一個接收天線的細(xì)同步處理步驟。在第一接收機736的輸出上，方框D0 738到D2 742表示FFT方框744，...，748針對不同候選細(xì)同步位置(總共2N+1個)的對齊處理。FFT方框744，...，748對各自的樣點集計算FFT。每個FFT輸出饋送到每個天線對應(yīng)的相關(guān)器方框。如果有兩個發(fā)射天線，則每個FFT輸出將會有兩個這樣的相關(guān)器方框。例如，F(xiàn)FT 744將輸出饋送到第一發(fā)射天線對應(yīng)的第一相關(guān)器方框745以及第二發(fā)射天線對應(yīng)的第二相關(guān)器方框755。注意，如果用于發(fā)送訓(xùn)練序列(以上實例中的公共同步序列或?qū)ьl信道序列)的子載波有間隔，則無需完成整個FFT即可恢復(fù)訓(xùn)練序列分量。第一天線對應(yīng)的相關(guān)器方框745通過乘法器747將FFT輸出的恢復(fù)的訓(xùn)練序列符號位置與第一發(fā)射天線對應(yīng)的已知訓(xùn)練序列相乘，并在加法器751將這些乘積相加。同樣的計算在相關(guān)器755中對第二發(fā)射天線對應(yīng)的已知訓(xùn)練序列和第二發(fā)射天線對應(yīng)的訓(xùn)練序列位置執(zhí)行。這一切是在第一接收機上對每個發(fā)射天線的所有不同的可能移位來執(zhí)行的。在乘法器753中將每個可能移位的對應(yīng)于不同發(fā)射天線的相關(guān)結(jié)果乘起來。選擇得到最大乘積的移位作為該特定接收機的細(xì)同步位置。對任何其他接收天線執(zhí)行同樣的過程，并且最好將總細(xì)同步位置取為如此計算出的細(xì)同步位置中最早的細(xì)同步位置。
如果同步位置漂移或丟失，則可以每幀跟蹤定時同步。例如，在采用前述前置碼的系統(tǒng)中，每次前置碼到達(dá)接收機時，利用同樣的粗同步和細(xì)同步方法重復(fù)執(zhí)行同步的2步驟處理。在此情況中，根據(jù)同步位置漂移應(yīng)該在當(dāng)前位置附近的假設(shè)，可以采用較小的搜索窗口N。捕獲之后，可以在相關(guān)器中利用分配用于調(diào)制不同BTS的專用導(dǎo)頻信道的專用導(dǎo)頻信道碼，或者可以采用公共同步序列或某種其他訓(xùn)練序列。
已經(jīng)針對具有一個以上發(fā)射天線的MIMO-OFDM發(fā)射機描述了本發(fā)明的一個實施例。在OFDM接收機上執(zhí)行同步的方法還可以適用于從只有一個發(fā)射天線的OFDM發(fā)射機接收的信號，其條件是由該OFDM發(fā)射機將已知的訓(xùn)練序列插入幀中。
最后，在本發(fā)明的上述實施例中，只有一個具有多個天線的發(fā)射機和一個具有多個天線的接收機。在下文中，本發(fā)明的概念將擴大到涵蓋具有多個MIMO-OFDM發(fā)射機和多個MIMO-OFDM接收機的多蜂窩小區(qū)環(huán)境。
多蜂窩環(huán)境中的接入在多蜂窩環(huán)境中的系統(tǒng)接入引入了小區(qū)選擇的新問題，這是因為將會有許多發(fā)射機發(fā)送相同的公共導(dǎo)頻符號。在本發(fā)明的另一個實施例中，接收機利用先前介紹的發(fā)送信頭來執(zhí)行系統(tǒng)接入和小區(qū)選擇。
在初始捕獲期間，UE以執(zhí)行粗同步啟動。這可以采用前述方法或某種其他方法來完成。一幀時長之后可確定粗同步位置。之后根據(jù)公共同步信道執(zhí)行細(xì)同步搜索算法。因為公共同步信道承載的數(shù)據(jù)對所有BTS都是相同的，所以可以在多小區(qū)環(huán)境和多徑衰落傳播信道中發(fā)現(xiàn)多個指峰(finger)(峰值)。這些指峰通常對應(yīng)于不同的BTS和/或不同的路徑。參考圖8，其中顯示的是在多蜂窩環(huán)境中計算的(公共同步信道的)細(xì)同步原始輸出的一個實例，該輸出是樣點索引的函數(shù)。在本實例中，有5個顯著的指峰400、402、404、406和408。選擇M個最強的指峰，并定位對應(yīng)的位置，其中M是系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)。這些位置用作最終同步位置的候選位置，還作為供識別BTS之用的位置。
圖8的結(jié)果不足以進(jìn)行BTS識別，因為BTS發(fā)送相同的公共同步序列。在每個候選同步位置上，計算收到的專用導(dǎo)頻信道子載波與分配給不同BTS的所有可能復(fù)序列(專用導(dǎo)頻PN序列)的相關(guān)，以掃描確定所有可能的相鄰BTS的存在。在多發(fā)射天線情況中，最好根據(jù)所有專用導(dǎo)頻子載波上多個天線的合并專用導(dǎo)頻PN序列來執(zhí)行此相關(guān)，以對每個索引生成一個相關(guān)結(jié)果。圖9顯示BTS掃描結(jié)果與檢查點(候選同步位置)之間的關(guān)系的一個實例。通過檢測每候選同步位置上最大相關(guān)值所對應(yīng)的PN碼來實現(xiàn)BTS識別。可以根據(jù)每個檢查點上的所有相關(guān)結(jié)果來計算C/I。在初始捕獲階段，小區(qū)選擇是通過選擇具有最大C/I比的BTS來確定的。在本實例中，識別出兩個BTS，第一BTS BTS1和第二BTS BTS2。在使用多天線接收機分集的情況下，小區(qū)選擇的最終決定應(yīng)該基于對由接收機上不同接收機天線獲得的最高C/I的比較來作出。
為了獲得最終同步位置，再次執(zhí)行細(xì)同步，但采用專用導(dǎo)頻信道和通過BTS識別找到的專用復(fù)序列來執(zhí)行。使用細(xì)同步位置附近的較小搜索窗口。比較不同接收機的最終同步結(jié)果。將對應(yīng)于最早時間樣點的位置用作最終同步位置。此步驟用于降低因短期衰落而選擇弱路徑(多徑)的概率。為了降低虛警概率，可以設(shè)定一個閾值。此閾值可以是相對于最終同步位置的指峰強度與搜索窗口內(nèi)相關(guān)值的平均值之比。
在正常數(shù)據(jù)處理階段，細(xì)同步和BTS識別步驟在每幀收到新的前置碼時重復(fù)，但在BTS掃描時采用小的候選PN碼集合。在識別BTS之后，可以通過搜索強干擾來生成BTS候選對象列表。此列表周期性地更新，例如每10毫秒更新一次，為BTS切換以及甚至軟切換提供信息?？梢栽O(shè)置某種判據(jù)來觸發(fā)BTS切換和軟切換。為了平均衰落影響，BTS切換和軟切換的決策可以基于某個時期內(nèi)的觀測來作出。該判據(jù)可以是表示C和最強I的最大相關(guān)值的比較結(jié)果。應(yīng)注意，在小區(qū)切換和軟切換之后，還可以通過初始接入中的最后一步來調(diào)整同步?？偟男^(qū)選擇和重新選擇方法如圖10所示。
在第一步驟600中，根據(jù)例如時域上的前置碼信頭來執(zhí)行粗同步。這包括通過查找兩個完全相同的符號來發(fā)現(xiàn)每個幀之間的大致邊界。對相鄰符號持續(xù)時間上的樣點進(jìn)行相關(guān)，直到找到峰值為止。步驟600依賴于以兩個相鄰的相同符號開頭的幀的前置碼。
接著在步驟602中，在粗同步峰值處，計算FFT并轉(zhuǎn)去在頻域上處理公共同步信道。將搜索窗口中心定位于同步位置+/-一定數(shù)量樣點之處。根據(jù)604，選擇M個最強的相關(guān)峰值。此時，尚不知道每個峰值與哪一個BTS相關(guān)聯(lián)。也尚未確定BTS標(biāo)識。
然后，在步驟606，對每個相關(guān)峰值，再次利用包含特定于基站的復(fù)序列的專用導(dǎo)頻信道計算FFT和與細(xì)同步過程相關(guān)聯(lián)的相關(guān)值。隨后執(zhí)行步驟608，其中進(jìn)行與BTS標(biāo)識復(fù)序列的相關(guān)處理，以識別相關(guān)基站。在步驟610中，對每個如此識別的每個BTS計算C/I。在步驟612中，根據(jù)這些C/I比執(zhí)行BTS選擇和BTS切換。如上所述，BTS切換根據(jù)這些C/I比在一定時間間隔上的平均值來執(zhí)行。
最后，為了進(jìn)行接入，根據(jù)614，計算FFT并將細(xì)同步適用于具有最大C/I比的BTS的專用導(dǎo)頻信道。
對公共同步信道執(zhí)行BTS初始同步。將特定于BTS的序列嵌入到頻域中，在頻域執(zhí)行BTS識別處理，以消除MIMO-OFDM信道間干擾。根據(jù)每個MIMO-OFDM BTS的導(dǎo)頻信道執(zhí)行BTS功率估計。根據(jù)C/I比測量值執(zhí)行BTS選擇。
通過將BTS同步和小區(qū)選擇結(jié)合，其結(jié)果是改善了嚴(yán)重多徑信道和高干擾環(huán)境中在服務(wù)BTS的同步和識別。可以對組合的公共同步信道和專用導(dǎo)頻信道執(zhí)行信道估計。為按C/I估計值進(jìn)行小區(qū)切換和軟切換設(shè)置了判據(jù)。
在上述實例中，接入是根據(jù)嵌入先前討論的前置碼中的同步信道和導(dǎo)頻信道來執(zhí)行的。更具體地說，接入可以利用以任何適當(dāng)方式嵌入到OFDM符號流中的這樣的信道來執(zhí)行。
上述內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明原理應(yīng)用的說明。本技術(shù)領(lǐng)域人員可以在不背離本發(fā)明范圍和精神的前提下實施其它配置和方法。
權(quán)利要求
1.一種適于發(fā)送這樣一種信頭符號格式的多輸入多輸出-正交頻分復(fù)用發(fā)射機，在這種信頭符號格式中，針對多個天線中的各天線將信頭正交頻分復(fù)用符號的子載波劃分成不相鄰的子載波組，且每個天線只在各自的所述子載波組上發(fā)送信頭正交頻分復(fù)用符號。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其特征在于有N個天線，并且將按N個子載波隔開的不同子載波組分配給所述多個天線中的各天線。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其特征在于所述信頭符號包含所述多個天線中的每一個天線的專用導(dǎo)頻信道子載波上的復(fù)用專用導(dǎo)頻信道和公共同步信道子載波上的公共同步信道。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射機，其特征在于所述信頭正交頻分復(fù)用符號還包含所述多個天線中的每一個天線的復(fù)用廣播信道子載波。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其特征在于所述發(fā)射機還適于發(fā)送如下前置碼所述前置碼具有前綴，該前綴后緊接著是兩個具有所述信頭正交頻分復(fù)用符號格式的完全相同的正交頻分復(fù)用符號。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)射機，其特征在于所述前綴是兩個完全相同的正交頻分復(fù)用符號的周期性擴展。
7.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射機，其特征在于所述導(dǎo)頻信道載波具有可實現(xiàn)高效基站收發(fā)信臺識別的特定于基站收發(fā)信臺的映射復(fù)序列。
8.如權(quán)利要求3中任意一項所述的發(fā)射機，其特征在于所述公共同步信道是為實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的初始捕獲而設(shè)計的。
9.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射機，其特征在于將所述公共同步信道用于粗同步和細(xì)同步，而將所述導(dǎo)頻信道用于細(xì)同步。
10.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射機，其特征在于將所述公共同步信道用于傳送對一個發(fā)射機的各發(fā)射天線不同而對不同發(fā)射機的相應(yīng)發(fā)射天線共同的復(fù)序列。
11.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其特征在于適于發(fā)送如下正交頻分復(fù)用幀以所述前置碼開頭，并且具有散布在每個正交頻分復(fù)用幀中剩余正交頻分復(fù)用符號中的導(dǎo)頻信息。
12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其特征在于在所述前置碼期間，N個發(fā)射天線中的每一個天線發(fā)送專用導(dǎo)頻信道子載波、發(fā)送公共同步信道子載波和發(fā)送廣播信道子載波。
13.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射機，其特征在于將所述前置碼正交頻分復(fù)用符號的子載波組織成以預(yù)定次序，即按N個發(fā)射天線中每個天線的專用導(dǎo)頻信道、對應(yīng)N個發(fā)射天線中每個天線的公共同步信道子載波的順序排列的重復(fù)序列。
14.如權(quán)利要求4所述的發(fā)射機，其特征在于將所述前置碼正交頻分復(fù)用符號的子載波組織成以預(yù)定次序，即按N個發(fā)射天線中每個天線的至少一個專用導(dǎo)頻信道子載波、N個發(fā)射天線中每個天線的至少一個公共同步信道子載波、至少一個廣播信道子載波的順序排列的重復(fù)序列。
15.一種適于接收這樣一種信頭符號格式的多輸入多輸出-正交頻分復(fù)用接收機，在這種信頭符號格式中，針對多個天線中的各天線將信頭正交頻分復(fù)用符號的子載波劃分成不相鄰的子載波組，且每個天線只在各自的所述子載波組上發(fā)送信頭正交頻分復(fù)用符號。
16.如權(quán)利要求15所示的接收機，其特征在于所述接收機適于從N個發(fā)射天線接收，所述N個發(fā)射天線使用分配給所述多個天線中各天線的按N個子載波隔開的不同子載波組。
17.如權(quán)利要求15所述的接收機，其特征在于所述信頭正交頻分復(fù)用符號包含所述多個天線中各天線的復(fù)用導(dǎo)頻信道子載波和公共同步信道子載波。
18.如權(quán)利要求17所述的接收機，其特征在于所述信頭正交頻分復(fù)用符號還包含所述多個天線中各天線的復(fù)用廣播信道子載波。
19.如權(quán)利要求15所述的接收機，其特征在于所述發(fā)射機還適于接收如下前置碼所述前置碼具有前綴，該前綴后緊接著是兩個具有所述信頭正交頻分復(fù)用符號格式的完全相同的正交頻分復(fù)用符號。
20.如權(quán)利要求15所述的接收機，其特征在于所述專用導(dǎo)頻信道具有特定于BTS的映射復(fù)序列，所述接收機適于根據(jù)所述專用導(dǎo)頻信道執(zhí)行BTS識別。
21.如權(quán)利要求19所述的接收機，其特征在于所述專用導(dǎo)頻信道具有特定于BTS的映射復(fù)序列，所述接收機適于根據(jù)所述專用導(dǎo)頻信道執(zhí)行BTS識別。
22.如權(quán)利要求21所述的接收機，其特征在于所述信頭正交頻分復(fù)用符號包含所述多個發(fā)射天線中各天線的復(fù)用專用導(dǎo)頻信道子載波和公共同步信道子載波；所述接收機還適于通過搜索完全相同的連續(xù)正交頻分復(fù)用符號之間的相關(guān)峰值來對所述公共同步信道執(zhí)行粗同步。
23.如權(quán)利要求22所述的接收機，其特征在于所述接收機還適于基于公共同步信道子載波和/或?qū)Ｓ脤?dǎo)頻信道子載波執(zhí)行細(xì)同步。
24.一種發(fā)送分組數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的發(fā)射機，它包括長度對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的同步周期的超幀；所述超幀包含許多無線電幀；每個無線電幀包含許多對應(yīng)于自適應(yīng)編碼和調(diào)制周期的傳輸參數(shù)信令(傳輸參數(shù)信令)幀；每個傳輸參數(shù)信令幀包含許多對應(yīng)于空中接口時隙大小的時隙；每個時隙包含許多正交頻分復(fù)用符號，且將每個正交頻分復(fù)用符號的第一個傳輸參數(shù)信令幀的第一個時隙的前兩個符號用作信頭正交頻分復(fù)用符號。
25.如權(quán)利要求24所述的發(fā)射機，其特征在于所述信頭正交頻分復(fù)用符號具有這樣一種信頭正交頻分復(fù)用符號格式，在這種信頭符號格式中，針對多個天線中的每一個天線將信頭正交頻分復(fù)用符號的子載波劃分成不相鄰的子載波組，且每個天線只在各自的所述子載波組上發(fā)送信頭正交頻分復(fù)用符號。
26.如權(quán)利要求24所述的發(fā)射機，其特征在于所述信頭正交頻分復(fù)用符號包含所述多個天線中各天線的復(fù)用導(dǎo)頻信道子載波和公共同步信道子載波。
27.如權(quán)利要求24所述的發(fā)射機，其特征在于所述信頭正交頻分復(fù)用符號還包含所述多個天線中各天線的復(fù)用廣播信道子載波。
28.如權(quán)利要求24所述的發(fā)射機，其特征在于所述發(fā)射機還適于通過如下方式以多種不同的模式進(jìn)行發(fā)送每時隙發(fā)送不同數(shù)量的正交頻分復(fù)用符號，其中所述時隙長度不變且不改變所述時隙上的幀結(jié)構(gòu)。
29.如權(quán)利要求28所述的發(fā)射機，其特征在于通過縮短正交頻分復(fù)用符號持續(xù)時間以及縮短快速傅里葉變換大小、但不改變采樣頻率的方法來實現(xiàn)每時隙正交頻分復(fù)用符號數(shù)量遞增的模式。
30.如權(quán)利要求24所述的發(fā)射機，其特征在于所述發(fā)射機適于針對每個傳輸參數(shù)信令幀向相應(yīng)的組用戶發(fā)送，并且針對每個傳輸參數(shù)信令幀發(fā)送信號指示哪個用戶應(yīng)該解調(diào)整個傳輸參數(shù)信令幀。
31.一種適于接收和處理如權(quán)利要求24所述的發(fā)射機發(fā)送的正交頻分復(fù)用幀的接收機。
32.一種在正交頻分復(fù)用接收機上執(zhí)行同步的方法，所述方法包括如下步驟在至少一個接收天線中的每個天線上，對接收信號采樣以生成相應(yīng)的時域樣點集；確定至少一個粗同步位置；在至少一個接收天線中的每個天線上a)對關(guān)于所述至少一個粗同步位置之一的多個候選細(xì)同步位置中的每一個位置i)對于每個接收天線，針對所述候選細(xì)同步位置定位快速傅里葉變換窗口，并通過快速傅里葉變換將時域樣點轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻域分量集；ii)對于每個所述至少一個發(fā)射天線，從所述頻域分量集中提取對應(yīng)于該發(fā)射天線的相應(yīng)的接收訓(xùn)練序列；iii)對于每個發(fā)射天線，計算每個相應(yīng)接收訓(xùn)練序列與相應(yīng)的已知發(fā)送訓(xùn)練序列之間的相關(guān)；iv)合并所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)以得到每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果；b)根據(jù)所述多個相關(guān)值確定細(xì)同步位置；綜合從至少一個接收天線得到的細(xì)同步位置以得到總細(xì)同步位置。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于針對每個接收天線確定粗同步位置，并將其用于確定相應(yīng)的所述細(xì)同步位置。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于針對每個接收天線確定粗同步位置，并將所述位置中最早的一個用于確定所有接收天線的細(xì)同步位置。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于通過搜索兩個正交頻分復(fù)用符號持續(xù)時間內(nèi)的時域樣點之間的相關(guān)峰值，在時域上確定至少一個接收天線的粗同步位置。
36.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于適用于具有至少兩個天線的正交頻分復(fù)用接收機之上，且其綜合從所述至少一個接收天線獲得的細(xì)同步位置以得到總細(xì)同步位置的步驟包括選擇所述細(xì)同步位置中最早的細(xì)同步位置。
37.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于對接收信號采樣以生成時域樣點集是在至少三個正交頻分復(fù)用符號持續(xù)時間內(nèi)完成的；確定至少一個粗同步位置的步驟包括通過搜索兩個正交頻分復(fù)用符號持續(xù)時間內(nèi)收到的時域樣點之間的相關(guān)峰值來執(zhí)行時域上的粗同步，以便按照如下步驟識別出粗同步位置a)對具有一個正交頻分復(fù)用符號持續(xù)時間的第一周期的多個起始時間的每一個起始時間，計算多個相關(guān)值，每個相關(guān)值是所述第一周期內(nèi)接收到的第一時域樣點集與緊隨所述第一周期且具有正交頻分復(fù)用符號持續(xù)時間的第二周期接收到的第二時域樣點集之間計算出的相關(guān)值；b)識別出對應(yīng)于所述許多相關(guān)值中最大相關(guān)值的粗同步位置。
38.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于合并所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)值以生成對應(yīng)于每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果的步驟包括將對應(yīng)于每個候選同步位置的所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)值一起相乘。
39.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于所述方法適用于單發(fā)射天線單接收天線系統(tǒng)。
40.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于在公共同步信道子載波上接收所述訓(xùn)練序列。
41.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于在正交頻分復(fù)用幀前置碼期間接收所述訓(xùn)練序列。
42.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于在專用導(dǎo)頻信道子載波上接收所述訓(xùn)練序列。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于在正交頻分復(fù)用幀前置碼期間接收所述訓(xùn)練序列。
44.一種正交頻分復(fù)用接收機，它包括至少一個接收天線；與每個所述至少一個接收天線對應(yīng)的、適于對接收信號采樣以生成相應(yīng)時域樣點集的接收電路；適于確定至少一個粗同步位置的粗同步器；包括至少一個快速傅里葉變換、至少一個相關(guān)器和至少一個合并器的細(xì)同步器，所述細(xì)同步器適于在所述至少一個接收天線的每個天線上執(zhí)行如下步驟a)對關(guān)于所述至少一個粗同步位置之一的多個候選細(xì)同步位置中的每一個位置i)對于每個接收天線，針對所述候選細(xì)同步位置定位快速傅里葉變換窗口，并通過快速傅里葉變換將時域樣點轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻域分量集；ii)對于每個所述至少一個發(fā)射天線，從所述頻域分量集中提取對應(yīng)于該發(fā)射天線的相應(yīng)的接收訓(xùn)練序列；iii)對于每個發(fā)射天線，計算每個相應(yīng)接收訓(xùn)練序列與相應(yīng)的已知發(fā)送訓(xùn)練序列之間的相關(guān)；iv)合并所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)以得到每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果；b)根據(jù)所述多個相關(guān)值確定細(xì)同步位置；所述接收機還適于綜合從至少一個接收天線得到的細(xì)同步位置以得到總細(xì)同步位置。
45.如權(quán)利要求44所述的接收機，其特征在于具有至少兩個天線，且適于通過選擇所述細(xì)同步位置中最早的位置而將從所述至少一個接收天線獲得的細(xì)同步位置加以綜合以得到總細(xì)同步位置。
46.如權(quán)利要求44所述的接收機，其特征在于所述接收機適于通過將對應(yīng)于每個候選同步位置的所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)一起相乘而合并所述至少一個發(fā)射天線的相關(guān)，以生成對應(yīng)于每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果。
47.如權(quán)利要求44所述的接收機，其特征在于所述接收機適于在公共同步信道子載波上接收所述訓(xùn)練序列。
48.如權(quán)利要求44所述的接收機，其特征在于所述接收機適于在專用導(dǎo)頻信道子載波上接收所述訓(xùn)練序列。
49.一種執(zhí)行細(xì)同步的方法，其特征在于它包括在每個至少一個接收天線上接收包含對應(yīng)于每個至少一個發(fā)射天線的相應(yīng)接收頻域訓(xùn)練序列的正交頻分復(fù)用符號；通過搜索已知頻域訓(xùn)練序列和所述收到的頻域訓(xùn)練序列之間的最大相關(guān)來執(zhí)行頻域上的細(xì)同步。
50.一種發(fā)送可實現(xiàn)細(xì)同步的信號的方法，它包括從每個至少一個發(fā)射天線上發(fā)送包含相應(yīng)頻域訓(xùn)練序列的正交頻分復(fù)用符號。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于不同的頻域訓(xùn)練序列由各發(fā)射天線發(fā)送，但是相同的頻域訓(xùn)練序列由其他發(fā)射機的對應(yīng)天線來發(fā)送。
52.一種在正交頻分復(fù)用接收機上執(zhí)行小區(qū)選擇的方法，所述方法包括如下步驟在至少一個接收天線中的每個天線上，對接收信號采樣以生成相應(yīng)的時域樣點集；確定至少一個粗同步位置；在至少一個接收天線中的每一個天線上a)執(zhí)行從接收信號中公共同步信道子載波提取的至少一個接收公共同步序列與相應(yīng)的多個發(fā)射天線的對應(yīng)公共同步序列之間的相關(guān)，以識別多個候選相關(guān)峰值；b)選擇M個最強相關(guān)峰值以作進(jìn)一步處理；c)在每個相關(guān)峰值處，再次將時域樣點轉(zhuǎn)換為頻域分量并處理包含特定于發(fā)射機的信息的導(dǎo)頻信道子載波，以識別與各相關(guān)峰值相關(guān)聯(lián)的發(fā)射機；d)確定如此識別出的每個發(fā)射機的C/I或類似值；選擇具有針對所述至少一個接收天線中任一天線確定最大C/I的發(fā)射機。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于執(zhí)行從所述接收信號中公共同步信道子載波提取的至少一個接收公共同步序列與相應(yīng)的多個發(fā)射天線的對應(yīng)公共同步序列之間的相關(guān)以識別多個候選相關(guān)峰值的步驟包括；a)對關(guān)于所述至少一個粗同步位置之一的多個候選細(xì)同步位置中的每一個位置i)對于每個接收天線，針對所述候選細(xì)同步位置定位快速傅里葉變換窗口，并通過快速傅里葉變換將時域樣點轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻域分量集；ii)至少一個公共同步序列中的各公共同步序列由至少一個發(fā)射機中的各發(fā)射機的發(fā)射天線發(fā)送，對于所述各公共同步序列，從所述頻域分量集提取對應(yīng)于所述發(fā)射天線的相應(yīng)的接收訓(xùn)練序列；iii)對于所述至少一個公共同步序列中的每個公共同步序列，計算每個相應(yīng)的接收公共同步序列與已知的相應(yīng)同步序列之間的相關(guān)；iv)合并所述相關(guān)以生成對應(yīng)于每個候選同步位置的總相關(guān)結(jié)果；b)確定所述相關(guān)中的至少一個峰值，每個所述至少一個峰值是所述相關(guān)中的局部最大值。在一些實施例中，所述方法還包括根據(jù)所選發(fā)射機的細(xì)同步位置將時域樣點再次轉(zhuǎn)換成頻域分量，并根據(jù)該發(fā)射機的專用導(dǎo)頻信道執(zhí)行進(jìn)一步的細(xì)同步。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于還包括根據(jù)所選發(fā)射機的細(xì)同步位置將時域樣點再次轉(zhuǎn)換成頻域分量，并根據(jù)該發(fā)射機的專用導(dǎo)頻信道執(zhí)行進(jìn)一步的細(xì)同步。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于所述方法適用于具有這樣一種信頭符號格式的多輸入多輸出-正交頻分復(fù)用幀格式，在這種信頭符號格式中，針對多個天線中的每一個天線將信頭符號的子載波劃分成不相鄰的子載波組，且每個天線只在各自的子載波組上發(fā)送信頭符號；并且其中，所述信頭符號包含所述多個天線中各天線的復(fù)用導(dǎo)頻信道子載波和公共同步信道子載波；所述幀以兩個完全相同的信頭正交頻分復(fù)用符號開始，在這兩個符號期間重復(fù)導(dǎo)頻信道子載波的內(nèi)容以及同步信道子載波的內(nèi)容；所述公共同步信道子載波承載對一個基站的各天線不同而對多個基站共同的復(fù)序列；所述專用導(dǎo)頻信道子載波的內(nèi)容至少在本地對特定基站唯一。
56.如權(quán)利要求52所述的方法，它還包括如下步驟為了進(jìn)行發(fā)射機切換，對每個如此識別的發(fā)射機，在一定時間間隔上求C/I或類似值的平均值，如果該平均值不同于當(dāng)前選擇發(fā)送的，就在所述時間間隔末促使從一個發(fā)射機切換到具有最大C/I平均值或類似值的發(fā)射機。
全文摘要
提供一種在OFDM通信系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行捕獲同步和小區(qū)選擇的方法和裝置。執(zhí)行粗同步以確定搜索窗口。然后通過測量信號樣點子集與已知值之間的相關(guān)來執(zhí)行細(xì)同步，其中第一信號樣點位于搜索窗口內(nèi)。在接收信號的頻域上執(zhí)行相關(guān)處理。在多輸出OFDM系統(tǒng)中，OFDM發(fā)射機的每個天線具有唯一的已知值。所述已知值以連續(xù)的導(dǎo)頻符號對的形式發(fā)送，每對導(dǎo)頻符號在OFDM幀內(nèi)的子載波頻率的同一子集上發(fā)送。
文檔編號H04L5/02GK1736052SQ02824991
公開日2006年2月15日 申請日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月17日
發(fā)明者J·馬, M·賈, P·朱, 童文 申請人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司