專利名稱：網絡同步方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中的多小區(qū)網絡同步技術，具體地，涉及一種在正交頻分復用(OFDM)系統(tǒng)中利用訓練信息來實現(xiàn)多小區(qū)網絡同步方法。
背景技術：
正交頻分復用(OFDM)是在信道中進行有效信息傳輸?shù)囊环N健全的通信技術。提供正確的同步和優(yōu)良的信道檢測性能都是OFDM傳輸技術有效應用的關鍵要素。OFDM傳輸技術的魯棒性依賴于同步性能的優(yōu)劣。對于單個小區(qū)的網絡，時間和載波同步對于OFDM多址接入方案提供了重要的作用，這是因為僅當理想同步，才能保證各用戶信號之間的正交性。對于多小區(qū)時分雙工(TDD)系統(tǒng)，不僅時間和載波同步是必要的，多小區(qū)間的網絡同步也是十分重要的。特別對于單頻多小區(qū)網絡(SFN)，網絡同步可便于減少多小區(qū)的時隙間干擾，便于資源分配。對于蜂窩TDD網絡，多數(shù)的網絡服務，如小區(qū)間切換也對網絡同步(以下網絡同步特指小區(qū)間同步)有嚴格要求。信道檢測，特別是對于上行(移動站到基站)信道的檢測，對于多小區(qū)蜂窩時分雙工(TDD)系統(tǒng)也十分重要。信道檢測便于消除系統(tǒng)干擾，便于進行資源分配。
常用的網絡同步方案包括1.來自于外部時鐘源(如CDMA2000，TDS-CDMA系統(tǒng))其中一種方案如采用以全球定位系統(tǒng)(GPS)或類似GPS系統(tǒng)為參考時鐘源，系統(tǒng)同步將通過各小區(qū)和GPS時鐘源的同步來完成。另一種方案是通過信息傳輸，并通過主從同步方式完成。將一個或多個基站作為時鐘參考，其他基站將通過檢測這些參考基站的訓練信息獲取網絡同步信息。采用這種方案可以減少或避免對GPS系統(tǒng)的依賴。但問題是若將一個基站確定為參考，則網絡擴展性將受到限制；而若選擇多個基站作為基準參考，則這些基準基站之間也必須做到精確同步。為完成這些基準基站之間的同步，它們之間仍需要設立與外部時鐘源同步的機制；或者需要通過信息交換和信令完成彼此間的同步過程。
2.基于OFDM系統(tǒng)的自組織同步方法Hermann Rohling，Dirk Galda和Egon Schulz等人在2004年無線世界研究論壇(Wireless World Research Forum，WWRF)第八次會議上發(fā)表的“An OFDM based cellular single frequencycommunication network”中提出了一種基于OFDM系統(tǒng)的自組織同步方法?；贠FDM系統(tǒng)，利用OFDM碼元的訓練序列結構，移動站將定期在這個訓練序列資源中傳輸上行檢測信息，自組織網絡同步則通過接收鄰接小區(qū)的上行信號來完成。這種方法的優(yōu)點是無需中心控制器的幫助，從而避免了對包括GPS系統(tǒng)的依賴。同時利用這些上行檢測信息，還完成上行信道的檢測，從而便于整個網絡的信道分配。上述方案特別強調了該自組織同步方法和信道檢測方法在單頻多小區(qū)網絡(SFN)的應用。
上述現(xiàn)有技術問題或要改善的地方在于利用外部時鐘源，如利用GPS方案，時鐘精度取決于外部時鐘源的精度，而且依賴于外部時鐘的信息。而若采用多小區(qū)主從同步方式，一方面主小區(qū)之間的同步需要十分精確；另一方面若網絡延展，必然要求重新選定主小區(qū)，重新定義網絡延展下各主從小區(qū)之間的同步傳輸方式，從而造成了整個系統(tǒng)的同步設計復雜性增加。而在Hermann Rohling等人提出的自組織網絡同步方案中，某小區(qū)可通過對鄰接小區(qū)的移動站的信號進行檢測，從而得出該鄰接小區(qū)和其本身的包括時間和頻率等的同步參數(shù)的偏差，進而得出整個網絡的同步偏移。這種同步方法的最大優(yōu)點就是無中心控制，各小區(qū)自組織確定網絡同步。但由于網絡同步中缺乏同步參照信息，各小區(qū)將自行糾正與鄰接小區(qū)的同步偏移，而對于整個網絡而言，由于缺乏參考信息各小區(qū)單元這種自組織行為可能導致整個網絡的同步混亂，從而增加網絡同步解決的難度。
基于Hermann Rohling等人提出的自組織網絡同步的思想，本發(fā)明提出了一種在OFDM系統(tǒng)中進行網絡同步方法。在所述方法中，利用了連續(xù)OFDM碼元傳輸訓練序列信息，適于在多小區(qū)情況下的網絡同步，并可同時完成上行信道的信道檢測作用，從而便于系統(tǒng)的資源分配。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提出一種在無線通信系統(tǒng)中進行網絡同步方法，其利用連續(xù)OFDM碼元傳輸訓練序列信息，進行多小區(qū)情況下的網絡同步并可同時實現(xiàn)上行信道的信道檢測。該方法便于資源的分配。
根據本發(fā)明，提出了一種在包括主小區(qū)和從小區(qū)的通信系統(tǒng)中，利用訓練序列信息來實現(xiàn)多小區(qū)網絡同步方法，所述方法包括主基站利用所述訓練序列信息向從基站發(fā)送主基站訓練序列；相鄰從基站小區(qū)內的移動臺利用所述訓練序列信息向所述從基站發(fā)送上行序列；所述從基站接收所述訓練序列信息中所包含的主基站訓練序列和相鄰從基站上行序列，利用所述訓練序列和上行序列，確定主小區(qū)的小區(qū)間同步值和相鄰從小區(qū)的上行同步值在所述從小區(qū)的網絡同步偏移估計中的比重以計算網絡同步偏移值，從而利用所述偏移值來實現(xiàn)網絡同步。
優(yōu)選地，所述訓練序列信息在時域上包括兩個或兩個以上的符號，在頻域上包括由主基站所發(fā)送的訓練序列和從基站小區(qū)內的移動站所發(fā)送的上行序列，所述訓練序列和上行序列在頻域上相分離。
優(yōu)選地，所述計算網絡同步偏移值的步驟包括當所述從小區(qū)越遠離主小區(qū)時，相鄰從小區(qū)的上行同步值在所述從小區(qū)的網絡同步偏移估計中所占比重越大，而當所述從小區(qū)越接近主小區(qū)時，相鄰從小區(qū)的上行同步值在所述從小區(qū)的網絡同步偏移估計中所占比重越小。
優(yōu)選地，所述網絡同步偏移值包括時間偏移值、頻率偏移值或兩者。
優(yōu)選地，所述方法還包括步驟所述從小區(qū)基站從所接收到的訓練序列信息中提取由各小區(qū)內的移動站所發(fā)送的上行序列以實現(xiàn)對所述上行序列的信道檢測。
優(yōu)選地，如果由所述從小區(qū)基站所提取的上行序列來自大功率的相鄰基站，則所述從小區(qū)基站將避免使用該信道資源來接收信號。
優(yōu)選地，如果由所述從小區(qū)基站所提取的上行序列來自小功率的相鄰基站，則所述從小區(qū)基站將復用通過利用其信道資源接收到的信號。
優(yōu)選地，所述主小區(qū)內的基站向整個網絡提供時鐘參考。
優(yōu)選地，所述通信系統(tǒng)為OFDM、MIMO、基站或移動站采用分布式無線電的多小區(qū)網絡。
在本發(fā)明中，結合OFDM系統(tǒng)的傳輸特點，并利用連續(xù)OFDM碼元傳輸訓練序列信息，來實現(xiàn)多小區(qū)蜂窩網絡的網絡同步，并完成上行信道的信道檢測作用，便于資源分配。
在這個由連續(xù)OFDM碼元組成的訓練信息資源中，傳輸了包括至少一個參考基站的訓練信息，以及來自本網絡中其他多個小區(qū)的至少一個移動站的上行檢測信號。利用這個參考基站的傳輸信息，和其他多小區(qū)的多移動站的上行訓練信息，完成網絡的同步檢測?；谶@個OFDM碼元傳輸結構，提出了時間和頻率偏移的檢測算法，算法結合了來自主小區(qū)的小區(qū)間同步檢測和利用鄰接從小區(qū)的上行信號進行上行同步檢測的特點，最終的網絡同步參數(shù)調整值可以是來自上述同步參數(shù)的折衷值。從算法的健壯性和網絡同步偏移估計的可信性方面有了一定的提高。對網絡提供一個中心時鐘源作為時鐘參照，便于網絡中各小區(qū)進行統(tǒng)一的時鐘參照。而且通過調整不同的參數(shù)，在網絡中的不同小區(qū)將會按照不同的參數(shù)來完成同步調整，便于網絡的同步延展。


通過參考以下結合附圖對所采用的優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述目的、優(yōu)點和特征將變得顯而易見，其中圖1是示出了將訓練符號包括在其中進行傳輸?shù)某瑤Y構的圖；圖2是示出了根據本發(fā)明實施例的雙OFDM碼元形式的用于網絡同步和信道檢測的訓練符號結構的圖；圖3是示出了根據本發(fā)明實施例的三小區(qū)的基于雙OFDM碼元的信號發(fā)射實例的示意圖；圖4是示出了OFDM系統(tǒng)結構的示意圖；圖5是示出了根據本發(fā)明實施例的網絡擴展下的同步參數(shù)選擇的示意圖；圖6A是示出了根據本發(fā)明實施例的從小區(qū)基站的接收處理過程的流程圖，以及圖6B是示出了根據本發(fā)明實施例的從小區(qū)移動站的信號發(fā)送過程的流程圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
為了實現(xiàn)如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種利用連續(xù)OFDM碼元結構傳輸訓練信息來實現(xiàn)包括網絡同步和上行信道檢測等功能的方法。在所述連續(xù)OFDM碼元資源中，傳輸了包括至少一個基準基站的訓練序列信息、以及來自本網絡中其他多個小區(qū)的至少一個移動站的上行檢測信號。在由連續(xù)OFDM碼元組成的整個可用的時頻空間中，參考基站的訓練序列和多個小區(qū)移動站的上行檢測信號占用了連續(xù)OFDM碼元的不同時頻區(qū)域。本發(fā)明利用連續(xù)OFDM碼元結構傳輸?shù)纳鲜鲇柧毿蛄行畔?，結合OFDM系統(tǒng)的傳輸特點，來實現(xiàn)多小區(qū)蜂窩網絡的包括時間和頻率等網絡同步偏移檢測，并完成上行信道的信道估計和檢測等功能。
連續(xù)OFDM碼元結構和訓練序列分配本發(fā)明適用于在一個多小區(qū)網絡中的上行(移動站到基站的傳輸方向)和下行(基站到移動站的傳輸方向)均采用OFDM傳輸技術，特別是可以直接用于在上行和下行鏈路采用了時分雙工模式(TDD)的系統(tǒng)。本發(fā)明提供的傳輸網絡同步序列和上行信道測量信息的方法將基于連續(xù)OFDM碼元結構(大于等于兩個OFDM碼元)，在該連續(xù)OFDM碼元結構中傳輸?shù)男畔⒍ㄆ诨虬葱柙谀硞€設定時間周期內在網絡中完成傳輸。網絡中各個小區(qū)的移動站或基站將在該設定時間周期內通過檢測完成包括網絡同步和信道檢測在內的處理。
在TDD系統(tǒng)中，信息一般采用幀格式進行傳輸，在一個幀中可包括上行子幀和下行子幀部分。圖1示出了將訓練符號包括在其中進行傳輸?shù)某瑤Y構。超幀是由按照時間或長度等度量的一系列的連續(xù)的幀構成的。在圖1所示的超幀結構中，每個幀，如在第I幀和第J幀中都包括了上行子幀14和下行子幀16。當上下行子幀可變以適應非對稱業(yè)務分布時，上下行子幀的長度在不同幀中將是變長的。在這個超幀結構中，還包括了一個特殊結構12用于傳輸訓練符號信息，圖1表示的是該訓練信息在第I和第J幀中被發(fā)送的結構形式。這個用于傳遞訓練符號的結構12將被進一步設計為連續(xù)OFDM碼元結構，包含兩個或兩個以上連續(xù)OFDM碼元，用于傳輸包括網絡同步信息或者完成信道檢測。
假定網絡中存在三個鄰近(不一定相鄰)小區(qū)，圖2為利用兩個連續(xù)OFDM碼元的資源用于網絡同步和信道檢測的訓練序列結構。該雙OFDM碼元結構可被應用在圖1所述的特殊結構12中。該結構是基于網絡中存在一個主小區(qū)，即所謂的基準基站BS1的服務小區(qū)，其他非基準基站覆蓋的服務小區(qū)均為所謂的從小區(qū)，如移動站MS2-1、MS2-2、MS2-3和MS3-1、MS3-2所處的小區(qū)2和小區(qū)3。各從小區(qū)將以該基準基站提供的時鐘作為網絡同步的基準時間。在該雙OFDM碼元結構中，將整個可用的OFDM時頻域劃分為至少兩個區(qū)域，其中，時頻區(qū)域22用于從小區(qū)的移動站的上行傳輸訓練信息。時頻區(qū)域24用于主小區(qū)的基站發(fā)送訓練信息。這些信號被用作網絡同步和信道檢測。信號的檢測是通過頻率域接收功率來確定的，也即當某個接收信號的接收功率大于設定的功率門限，該信號才被用作信號檢測和網絡同步。由于該雙OFDM碼元結構中既具有主小區(qū)的小區(qū)間同步信號，這從傳輸模型上類似于點對多點的廣播信號，也有多移動站的上行傳遞信號，這從傳輸模型上類似于多點對點的廣播信號，因此，在這一OFDM結構當中，將承載來自多個用戶或發(fā)射機的檢測用信號，而當各信號都存在時間和頻率偏移的時候，從接收端而言，從OFDM系統(tǒng)的處理中，在糾正某個用戶或發(fā)射機的時間頻率偏移時，將會影響到對其他用戶和發(fā)射信號的糾偏。在本發(fā)明中的同步檢測中，是利用頻率域的處理完成的。
圖3表示的是三小區(qū)的基于雙OFDM碼元的信號發(fā)射實例示意圖。在該圖例中，各小區(qū)32中包括了基站34和分布在這三個小區(qū)的移動站36。與圖2的信號分配中的實例相對應，假設小區(qū)1為主小區(qū)，小區(qū)2和3為從小區(qū)。其中，小區(qū)1中有4個移動站MS1-1、MS1-2、MS1-3、MS1-4，其中移動站MS1-1、MS1-2、MS1-3在圖2所示的連續(xù)OFDM碼元結構中發(fā)送上行訓練序列。小區(qū)2中有4個移動站MS2-1、MS2-2、MS2-3、MS2-4，其中移動站MS2-1、MS2-2、MS2-3在圖2所示的連續(xù)OFDM碼元結構中發(fā)送上行訓練序列。小區(qū)3中有4個移動站MS3-1、MS3-2、MS3-3、MS3-4，其中移動站MS3-1、MS3-2在圖2所示的連續(xù)OFDM碼元結構中發(fā)送上行訓練序列。在該雙OFDM碼元結構的傳輸時間內，基站BS1將在分配的時頻區(qū)域發(fā)送小區(qū)間同步訓練序列，其他兩個基站BS2和BS3也將處于偵聽狀態(tài)；而在小區(qū)1中的移動站將不發(fā)送任何信號，處于偵聽狀態(tài)，但小區(qū)2和小區(qū)3的移動站則將在分配的時頻區(qū)域發(fā)送上行訓練序列。也即，移動站MS1-1、MS1-2、MS1-3處于偵聽BS1的訓練信號，小區(qū)2和小區(qū)3中的移動站MS2-1、MS2-2、MS2-3、MS3-1和MS3-2則將傳輸上行信號。
擴展這種設計到多小區(qū)情況。在這種分配狀態(tài)下，基于多個連續(xù)OFDM碼元的結構，將整個可用的OFDM時頻域劃分為至少兩個區(qū)域，為主小區(qū)劃分專有的時頻區(qū)域，同時為其他從小區(qū)劃分專有的上行傳輸?shù)臅r頻區(qū)域。在該多OFDM碼元結構的傳輸時間內，主小區(qū)的基站將在劃分的時頻區(qū)域中進行發(fā)送，主小區(qū)內的移動站則將處于偵聽狀態(tài)；而從小區(qū)的基站將處于偵聽狀態(tài)，而從小區(qū)的移動站將在劃分的時頻區(qū)域傳輸上行檢測信號。則主小區(qū)的移動站將可利用主小區(qū)的發(fā)送信號進行下行同步檢測；而從小區(qū)的基站既可利用主小區(qū)發(fā)送的訓練序列進行小區(qū)間同步檢測，也可利用可測量到的鄰接的從小區(qū)的移動站發(fā)送的上行信號進行上行同步檢測。在利用鄰接從小區(qū)的上行信號進行的上行同步檢測中，各從小區(qū)將可通過從這些鄰接小區(qū)的移動站的上行信號中計算出彼此小區(qū)間的同步偏差。
基于OFDM訓練序列結構的信道檢測對應連續(xù)OFDM碼元中為從小區(qū)移動站上行傳輸訓練信息和主小區(qū)的基站發(fā)送訓練信息的不同時頻區(qū)域，分別利用各從小區(qū)移動站上行傳輸?shù)挠柧毿畔z測各小區(qū)上行信道(注這里可以利用本小區(qū)移動站上行傳輸?shù)挠柧毿畔z測本小區(qū)的上行信道)，和利用主小區(qū)的基站發(fā)送的訓練信息檢測主小區(qū)的下行信道特性。
基于OFDM訓練序列結構的網絡同步方法本發(fā)明采用連續(xù)OFDM碼元結構傳輸包括至少一個基準基站的訓練序列信息以及來自本網絡中其他多個小區(qū)的上行訓練序列。這些序列可用于向網絡提供包括小區(qū)間同步和利用鄰接從小區(qū)的上行信號進行上行同步等檢測功能，最終的網絡同步參數(shù)調整值可以是來自上述同步參數(shù)調整值的折衷。
圖4示出了OFDM系統(tǒng)結構，以下利用該模型說明訓練信息在OFDM系統(tǒng)的傳輸和處理原理。由信號(x0，x1，…，xN-1)構成了一個未經OFDM調制的信息，其中N為整個可用子載波，這里為簡便計，假定FFT的大小也等于N，即未考慮到保護帶寬的影響。信號(x0，x1，…，xN-1)經過OFDM調制，也即離散富立葉反變換IDFT模塊402，再經過添加循環(huán)前綴，以及并/串變換模塊404等處理后，將通過信道進行傳輸。在接收端，信號首先經過串/并轉換模塊406，再被去除循環(huán)前綴，后被送到離散富立葉變換DFT模塊410，得到(y0，y1，…，yN-1)，完成整個OFDM系統(tǒng)的傳輸和處理。其中OFDM的循環(huán)前綴的作用可以消除OFDM碼元間的多徑干擾。
在用于傳輸訓練信息的連續(xù)OFDM碼元結構中，在每個OFDM碼元中，至少針對每個上行用戶信號分配兩個相鄰子載波。同時，為便于算法實現(xiàn)，在連續(xù)OFDM碼元中分配給同一用戶的子載波在頻域段分布相同。以下以雙OFDM碼元結構說明包括時間和頻率等同步檢測算法，通過利用該連續(xù)OFDM碼元結構，該同步檢測算法將時間偏移和頻率偏移轉換為相位偏移值，從而得出有關的同步參數(shù)。下面分別介紹基于雙OFDM碼元的時間偏移和頻率偏移檢測方法。對于多于2個OFDM碼元的連續(xù)OFDM碼元結構，其檢測方法可依次類推。
基于雙OFDM碼元的上行時間同步檢測時間偏移主要是利用第一個OFDM碼元來完成的。暫不考慮利用基準基站的訓練序列完成的小區(qū)間同步檢測。假定從第u個子載波到第u+M-1個子載波的M(M＜N)個相鄰子載波被分配給移動站i，移動站i分布在某小區(qū)A的鄰接小區(qū)B并且在該鄰接小區(qū)B已完成了下行同步。該小區(qū)A能夠檢測到該移動站i的上行傳輸信號。以下說明的是小區(qū)A利用移動站i的上行信號完成小區(qū)A，B間的上行時間同步檢測，從而得到彼此小區(qū)間的同步信息。假定此時共有L個上行信號，對于移動站i，其在該OFDM符號的上行發(fā)送符號可表示為 對上行發(fā)送符號Xi進行N長的富立葉反變換，表示為Si＝IFFT(Xi) (1)在接收端，接收信號將是包括L個上行信號的混合信號，r(n)=Σi=0L-1ri(n)=Σi=0L-1(Si(n-θi)ej2πϵin/N+Wi(n))---(2)]]>其中，θi和εi分別表示來自移動站i的信號的時間和頻率偏移，Wi為高斯白噪聲。令截取循環(huán)前綴后的接收信號為r＝(r(0)，r(1)，…，r(N-1))，假定其他移動站的上行信號偏差為零，也暫不考慮頻偏影響和高斯噪聲的影響，對接收信號r進行離散富立葉變換FFT。因為接收的多用戶信號在時域滿足線性疊加特性，則有FFT(r)=Σi=0L-1FFT(ri)---(3)]]>則對于第i個用戶信號有
其中WN=e-j2πN.]]>令τ(k)(u≤k≤u+M-2)為相鄰兩個子載波接收信號的差分值τ(k)=yi(k+1)yi(k)=x(k+1)x(k)WN-θi]]>，u≤k≤u+M-2(4)則有θ~i=N2πarg(τ(k)x(k)x(k+1)),]]>u≤k≤u+M-2(5)也即用戶的時間偏移經過離散富立葉變換FFT轉換為相位偏移，從相鄰子載波接收信號的差分值的相位偏移可以得出來自移動站i的時間偏移值θi。假定在鄰接小區(qū)B有來自多個移動站的接收信號，則可通過采用如上的方法，計算出各自信號的時間偏移值。通過對來自同一鄰接小區(qū)的這些移動站的上行檢測信號的時間偏移值取加權平均值，可以得到利用上行檢測信號，得到的該小區(qū)A和這個鄰接小區(qū)的時間偏移值。采用該算法，至少需要在一個OFDM碼元中提供2個相鄰子載波給某個移動站。采用同樣算法，同樣可以利用相位偏移得到從基準基站的訓練序列完成的小區(qū)間同步檢測的時間偏移值。最終的網絡時間偏移值將是以上得到的時間偏移值的折衷值，折衷值可利用如公式(8)中的控制參數(shù)x進行調節(jié)，其中x∈
，即0≤x≤1。
基于雙OFDM碼元的上行頻率偏移檢測頻率偏移是通過雙OFDM碼元的相同子載波的接收信號的處理得到的。采用最大似然估計算法，用戶i的頻率偏移εi為ϵ~i=(1/2π)arg{(Σk=uu+M-1Im[Y2(k)Y1*(k)])/(Σk=uu+M-1Re[Y2(k)Y1*(k)])}---(6)]]>其中，Y1，Y2分別表示為前后兩個OFDM碼元的接收信號。通過對來自同一鄰接小區(qū)的這些移動站的上行檢測信號的頻率偏移值取平均值，可以得到利用上行檢測信號，得到的該小區(qū)A和這個鄰接小區(qū)的頻率偏移值。采用同樣算法，同樣可以利用相位偏移得到從基準基站的訓練序列完成的小區(qū)間同步檢測的頻率偏移值。最終的網絡頻率偏移值將是以上得到的頻率偏移值的折衷值，折衷值可利用如公式(8)中的控制參數(shù)x進行調節(jié)，其中x∈
，即0≤x≤1。
擴展網絡同步連續(xù)OFDM碼元結構可被周期性地或按需在超幀結構的某個設定時間內傳輸，基于這個連續(xù)OFDM碼元資源中所傳的信息，網絡中各小區(qū)可用于網絡同步和信道檢測。在主小區(qū)中，主小區(qū)中的移動站將可利用主小區(qū)基站在設定的連續(xù)OFDM碼元的對應時頻區(qū)域發(fā)送的訓練序列，進行下行同步檢測。在從小區(qū)中，從小區(qū)將利用主小區(qū)發(fā)送的小區(qū)間同步訓練序列信號做小區(qū)間同步，并可利用鄰接小區(qū)的上行信號做上行同步檢測。對于某從小區(qū)，令δk(n)為對于BS k在第n次上行同步檢測中得到的時間或頻率偏移值。ρj為來自第j個用戶的時間或頻率偏移。P為從鄰接小區(qū)的上行信號中選定的滿足接收功率要求的信號數(shù)目，因此P小于該鄰接小區(qū)的激活的移動站的數(shù)目，待估的時間或頻率偏移值δ，η為控制調整速率的控制因子，ψj為控制來自各移動站的估計值可信度的控制參數(shù)。則有，δk[n+1]=δk[n]+ηPΣj=1Pψj(ρj[n+1]-ρj[n])---(7)]]>令γ為來自利用主小區(qū)的同步序列得出的時間或者頻率偏移值，則最終的網絡同步的時間或者頻率偏移值β可由下式得到。其中Δδ[n]和Δγ[n]為在第n次和n+1次中檢測的偏移值，x(0≤x≤1)為控制參數(shù)，用于協(xié)調來自小區(qū)間同步或者自治同步得到的偏移估計占最終的同步偏移β中的比例。若x＝0，則網絡同步偏移將完全取決于小區(qū)間同步處理，若x＝1，則網絡同步偏移將完全取決于來自鄰接小區(qū)的上行同步信號處理。
β[n+1]＝β[n]+{x*Δδ[n]+(1-x)*Δγ[n]}(8)下面將參考附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
圖6A是示出了根據本發(fā)明實施例的從小區(qū)基站的接收處理過程的流程圖。如圖6A所示，在步驟101，系統(tǒng)通信將處于圖1中特殊結構12所對應的時隙。在步驟105，確定本基站是否處于從小區(qū)基站狀態(tài)。如果確定為肯定，則繼續(xù)到步驟111，在步驟111，接收特殊結構12所對應的連續(xù)OFDM碼元。在步驟115，基于上述接收到的連續(xù)OFDM碼元進行上行信道檢測和網絡同步檢測。然后，在步驟121處，根據檢測后所得的參數(shù)，進行相應的配置或操作。如果在步驟105處的確定結果為否定，則在步驟130處執(zhí)行相應的處理過程。
圖6B是示出了根據本發(fā)明實施例的從小區(qū)移動站的信號發(fā)送過程的流程圖。如圖6B所示，在開始階段，系統(tǒng)通信將處于圖1中特殊結構12所對應的時間。在步驟152，將確定移動站是否處于從小區(qū)。在該確定為肯定的情況下，移動站在被分配的時頻資源區(qū)域內發(fā)送上行傳輸訓練信息。如果在步驟152的確定結果為否定，則移動站不發(fā)送信號而進行其他相應的處理。
另外，本發(fā)明采用連續(xù)OFDM碼元結構進行鄰接小區(qū)上行信道功率檢測，以便于信道資源分配。也即通過在為上行信號劃分的時頻區(qū)域中檢測各移動站的上行信號的功率，若某上行信號屬于鄰接小區(qū)且其功率大，則對該小區(qū)而言，該子載波區(qū)端將受到較大的干擾，該小區(qū)再做信道資源分配時應盡量避免使用這個區(qū)段。相反，只有當檢測的鄰接小區(qū)上行信號干擾功率較小，該區(qū)段才能被該小區(qū)復用。
此外，本發(fā)明可以擴展網絡的同步檢測。圖5是網絡擴展下的同步參數(shù)選擇?；谏鲜鼍W絡同步檢測算法，網絡同步可根據連續(xù)OFDM碼元傳輸周期，周期性或按需進行同步檢測和信道檢測等。也即通過調整控制參數(shù)x，決定來自主小區(qū)的小區(qū)間同步值和來自鄰接小區(qū)的上行同步值在整個網絡偏移估計的比重，以適應擴展網絡環(huán)境下的網絡同步。當從小區(qū)離主小區(qū)近時，選用的x值小，同步偏移估計更大程度取決于來自主小區(qū)的同步序列得出的時間或者頻率偏移值；甚至當在主小區(qū)內的移動站進行下行同步，x＝0，則同步偏移估計完全取決于小區(qū)間同步結果。當小區(qū)遠離主小區(qū)時，采用的x值就大些，這樣同步偏移估計值將更大程度取決于從小區(qū)的各移動站的上行序列得出的時間或者頻率偏移值。采用這種策略能更有效地完成網絡擴展該網絡只有一個中心時鐘源作為時鐘參照，便于網絡中的各小區(qū)的統(tǒng)一的時鐘參照；各小區(qū)可采用不同的調整參數(shù)，便于網絡的同步延展。
此方法可同樣適用于多天線(如MIMO系統(tǒng)，基站或移動站采用分布式無線電(Distributed Radio)的多小區(qū)網絡)蜂窩網。其中一種最簡單的實施例，就是把分配給基站或移動站的時頻資源，再進一步分成幾份，并把這幾份分別分配給基站或移動站的多個天線。這同樣可以實現(xiàn)基站間同步和上下行同步檢測的目的。
上述實施例可以組合使用。
本發(fā)明的效果利用OFDM系統(tǒng)的傳輸特點，利用連續(xù)OFDM碼元傳輸訓練序列信息，來實現(xiàn)多小區(qū)網絡的網絡同步，并完成上行信道的信道檢測作用，便于資源分配。
在這個由連續(xù)OFDM碼元組成的訓練信息資源中，傳輸了包括至少一個參考基站的訓練信息，以及來自本網絡中其他多個小區(qū)的移動站的上行檢測信號。利用這個參考基站的傳輸信息，和其他多小區(qū)的多移動站的上行訓練信息，完成網絡的同步檢測。
基于這個OFDM碼元傳輸方法，提出了時間和頻率偏移的檢測算法，該算法結合了來自主小區(qū)的小區(qū)間同步檢測和利用鄰近從小區(qū)的上行信號進行上行同步檢測的特點，最終的網絡同步參數(shù)調整值可以是來自上述同步參數(shù)的折衷值。從算法的健壯性和網絡同步偏移估計的可信性方面有了一定的提高。
對網絡提供一個中心時鐘源作為時鐘參照，便于網絡中各小區(qū)進行統(tǒng)一的時鐘參照。而且通過調整不同的參數(shù)，在網絡中的不同小區(qū)將會按照不同的參數(shù)來完成同步調整，便于網絡的同步延展。
盡管以上已經結合本發(fā)明的優(yōu)選實施例示出了本發(fā)明，但是本領域的技術人員將會理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改、替換和改變。因此，本發(fā)明不應由上述實施例來限定，而應由所附權利要求及其等價物來限定。
權利要求
1.一種在包括主小區(qū)和從小區(qū)的通信系統(tǒng)中，利用訓練序列信息來實現(xiàn)多小區(qū)網絡同步方法，所述方法包括主基站利用所述訓練序列信息向從基站發(fā)送主基站訓練序列；相鄰從基站小區(qū)內的移動臺利用所述訓練序列信息向所述從基站發(fā)送上行序列；所述從基站接收所述訓練序列信息中所包含的主基站訓練序列和相鄰從基站上行序列，利用所述訓練序列和上行序列，確定主小區(qū)的小區(qū)間同步值和相鄰從小區(qū)的上行同步值在所述從小區(qū)的網絡同步偏移估計中的比重以計算網絡同步偏移值，從而利用所述偏移值來實現(xiàn)網絡同步。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述訓練序列信息在時域上包括兩個或兩個以上的符號，在頻域上包括由主基站所發(fā)送的訓練序列和從基站小區(qū)內的移動站所發(fā)送的上行序列，所述訓練序列和上行序列在頻域或時域上相分離。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述計算網絡同步偏移值的步驟包括當所述從小區(qū)越遠離主小區(qū)時，相鄰從小區(qū)的上行同步值在所述從小區(qū)的網絡同步偏移估計中所占比重越大，而當所述從小區(qū)越接近主小區(qū)時，相鄰從小區(qū)的上行同步值在所述從小區(qū)的網絡同步偏移估計中所占比重越小。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述網絡同步偏移值包括時間偏移值、頻率偏移值或兩者。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于還包括步驟所述從小區(qū)基站從所接收到的訓練序列信息中提取由各小區(qū)內的移動站所發(fā)送的上行序列以實現(xiàn)對所述上行序列的信道檢測。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于如果由所述從小區(qū)基站所提取的上行序列來自大功率的相鄰基站，則所述從小區(qū)基站將避免使用該信道資源來接收信號。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于如果由所述從小區(qū)基站所提取的上行序列來自小功率的相鄰基站，則所述從小區(qū)基站將復用通過利用其信道資源接收到的信號。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述主小區(qū)內的基站向整個網絡提供時鐘參考。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述通信系統(tǒng)為OFDM、MIMO、基站或移動站采用分布式無線電的多小區(qū)網絡。
全文摘要
根據本發(fā)明，提出了一種在包括主小區(qū)和從小區(qū)的通信系統(tǒng)中，利用訓練序列信息來實現(xiàn)多小區(qū)網絡同步方法。所述方法包括主基站利用所述訓練序列信息向從基站發(fā)送主基站訓練序列；相鄰從基站小區(qū)內的移動臺利用所述訓練序列信息向所述從基站發(fā)送上行序列；所述從基站接收所述訓練序列信息中所包含的主基站訓練序列和相鄰從基站上行序列，利用所述訓練序列和上行序列，確定主小區(qū)的小區(qū)間同步值和相鄰從小區(qū)的上行同步值在所述從小區(qū)的網絡同步偏移估計中的比重以計算網絡同步偏移值，從而利用所述偏移值來實現(xiàn)網絡同步。
文檔編號H04L27/26GK1870467SQ20051007391
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權日2005年5月23日
發(fā)明者曹鋒銘, 仲川, 王海, 廖敬一 申請人:北京三星通信技術研究有限公司, 北京郵電大學