專(zhuān)利名稱(chēng)：用于快速上行鏈路空中接口同步的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基站和移動(dòng)設(shè)備之間的空中接口通信系統(tǒng)同步，更具體而言，涉及基于從移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的信號(hào)的快速上行鏈路同步。

背景技術(shù)：
在無(wú)線(xiàn)(空中接口)通信系統(tǒng)中，從多個(gè)移動(dòng)設(shè)備傳送的信號(hào)以不同的傳播延遲和不同的功率到達(dá)基站。大的傳播延遲和功率差常常導(dǎo)致信號(hào)在基站的顯著損耗?；緦?duì)來(lái)自移動(dòng)設(shè)備的信號(hào)的傳播延遲和功率電平進(jìn)行控制的一種方法是使每個(gè)移動(dòng)設(shè)備在定義的測(cè)距時(shí)隙或信道上發(fā)送標(biāo)識(shí)其自身的預(yù)定偽隨機(jī)碼。這些碼或測(cè)距信號(hào)由基站(其可包括任何適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)端傳輸點(diǎn))用來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備的時(shí)間延遲和傳輸功率電平。
由于基站不知道哪個(gè)碼是由所述移動(dòng)設(shè)備正在發(fā)送的，基站必須隔離每個(gè)移動(dòng)設(shè)備的子信道碼。一種對(duì)來(lái)自移動(dòng)設(shè)備的碼進(jìn)行隔離的方法是匹配輸入信號(hào)與已知信號(hào)以便確定正在發(fā)送哪個(gè)碼。然而，由于存在許多可能的碼，并且由于它們并不是以已知時(shí)間(相位)到達(dá)基站，這個(gè)問(wèn)題的解決方案變?yōu)槎S的計(jì)算，即首先系統(tǒng)必須進(jìn)行檢查以便了解信號(hào)是否在第一時(shí)間(第一相位)包含已知碼。如果否，則系統(tǒng)必須針對(duì)相繼的時(shí)間片(相位)來(lái)重復(fù)該過(guò)程，以便了解是否正在接收特定的碼。這是耗時(shí)的，并且需要大的處理器資源。此外，對(duì)測(cè)距信道產(chǎn)生影響的信道相位模糊將顯著降低傳播延遲的測(cè)量精度。


發(fā)明內(nèi)容
二維(2D)搜索問(wèn)題被簡(jiǎn)化為通?？梢砸暂^少的時(shí)間來(lái)執(zhí)行的兩個(gè)一維(1D)搜索問(wèn)題。利用了這樣的事實(shí)，即每個(gè)移動(dòng)設(shè)備在多個(gè)子信道上發(fā)送隨機(jī)選擇的測(cè)距碼。在正交頻分多址(OFDMA)和正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中，測(cè)距信道通常由一組相鄰的子載波組成。然后可以假設(shè)相鄰的子載波(因?yàn)樗鼈冊(cè)陬l率和其它特性上接近)將具有近似(盡管不是必須)相同的信道特性。通過(guò)將所接收的相鄰測(cè)距子載波的對(duì)差分相乘(differentially multiplying)，可以去除那些子載波之間的信道相位模糊。每個(gè)測(cè)距碼的功率電平可以通過(guò)使所接收的差分測(cè)距子載波與本地的預(yù)定差分測(cè)距子載波相關(guān)來(lái)計(jì)算。所有具有符合預(yù)定閾值的功率的測(cè)距碼都被選擇為從移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的測(cè)距碼。然后僅針對(duì)所選的測(cè)距碼來(lái)執(zhí)行時(shí)間延遲測(cè)量。由于在大多數(shù)情況下所選測(cè)距碼屬于全部測(cè)距碼的子集，計(jì)算的復(fù)雜度可以減小。
以上已經(jīng)相當(dāng)寬泛地概括了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便使以下對(duì)本發(fā)明詳述可以得到更好的理解。以下將描述形成本發(fā)明權(quán)利要求主題的本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，所公開(kāi)的構(gòu)思和特定的實(shí)施例可容易地用作修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員亦應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這樣的等同構(gòu)造并不偏離所附權(quán)利要求所闡明的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，根據(jù)以下描述，被認(rèn)為是本發(fā)明特有的關(guān)于其組織和操作方法的新特征以及進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解。然而，顯然應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)附圖都僅僅是為了圖示和描述的目的，而不是意圖要形成對(duì)本發(fā)明的限制。



為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為全面的理解，現(xiàn)在來(lái)參照以下結(jié)合附圖所進(jìn)行的描述，在附圖中 圖1示出用于獲得基站和移動(dòng)設(shè)備之間的空中接口通信的上行鏈路同步的流程圖的一個(gè)實(shí)施例；以及 圖2示出其中可實(shí)踐本發(fā)明的構(gòu)思的典型空中接口系統(tǒng)。

具體實(shí)施例方式 圖1示出用于獲得如圖2所示的傳輸點(diǎn)201的基站和如圖2所示的設(shè)備21-1的移動(dòng)設(shè)備之間的空中接口通信(圖2，23)的上行鏈路同步的流程圖10的一個(gè)實(shí)施例。圖1所示的算法可例如由工作于基站24中的處理器241連同存儲(chǔ)器242來(lái)運(yùn)行，所述基站24可與實(shí)際傳輸點(diǎn)處于同一位置，或與其遠(yuǎn)離。
過(guò)程101不時(shí)地從接收自移動(dòng)設(shè)備的信號(hào)中提取測(cè)距子載波。實(shí)際上，測(cè)距子載波與其它數(shù)據(jù)如凈荷數(shù)據(jù)等是分離的。每個(gè)測(cè)距信道由多個(gè)子載波組成。例如，在OFDMA系統(tǒng)中，可規(guī)定144個(gè)測(cè)距子載波。在此討論的概念特別適合于OFDMA以及OFDM系統(tǒng)。移動(dòng)設(shè)備選擇偽隨機(jī)碼并將該碼在所有測(cè)距子載波上傳送。偽隨機(jī)碼標(biāo)識(shí)移動(dòng)設(shè)備，并且如以下將討論的，基站然后確定每個(gè)所接收的隨機(jī)碼的平均功率電平以便確定發(fā)送該碼的移動(dòng)設(shè)備是否應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)其發(fā)送功率。
過(guò)程102然后將相鄰的測(cè)距子載波差分相乘?？勺龀鱿噜徸虞d波的信道相干的近似，使得在相鄰子載波之間相位特性將近似相同。該近似在子載波間距小于信道相干帶寬時(shí)是有用的。然后可通過(guò)將特定子載波與相鄰子載波的共軛相乘來(lái)去除每個(gè)子載波上的信道相位旋轉(zhuǎn)。
過(guò)程103將差分測(cè)距子載波與可預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)在圖2所示的存儲(chǔ)器242中的可能差分測(cè)距碼的本地復(fù)制(local replica)相乘，然后將相乘的結(jié)果相加。這產(chǎn)生了可能測(cè)距碼和移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的測(cè)距碼之間的相關(guān)。移動(dòng)設(shè)備所發(fā)送的測(cè)距碼的相關(guān)值將是最高值。以這種方式，如以下將討論的，相關(guān)值可以由基站24用于隔離每個(gè)移動(dòng)設(shè)備的測(cè)距碼。
過(guò)程104計(jì)算所述相關(guān)值的功率以便于在隨后的過(guò)程中進(jìn)行閾值比較。過(guò)程105確定哪些測(cè)距碼是由移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的。功率超過(guò)預(yù)定閾值的所有測(cè)距碼將被選擇為發(fā)送的測(cè)距碼。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可接受的功率電平，則該移動(dòng)設(shè)備可被告知增加其功率并且在后續(xù)時(shí)間幀發(fā)送另一個(gè)測(cè)距碼。
此時(shí)，已經(jīng)針對(duì)某個(gè)移動(dòng)設(shè)備識(shí)別了所述碼。過(guò)程106比較所選測(cè)距碼的功率電平與目標(biāo)功率電平，并由此確定后續(xù)發(fā)送中的該移動(dòng)設(shè)備的功率調(diào)節(jié)值。過(guò)程107使用幾種方法來(lái)計(jì)算時(shí)間延遲，如相位檢測(cè)、逆FFT或正弦波相關(guān)。該時(shí)間延遲對(duì)應(yīng)于基站和移動(dòng)設(shè)備之間的往返延遲，并且移動(dòng)設(shè)備可使用該值來(lái)調(diào)節(jié)其在后續(xù)幀中的發(fā)送時(shí)間。
所發(fā)送的測(cè)距碼可表示為 Xt(k，l)∈{-1，1} 其中k是測(cè)距子載波索引(k＝1，...，K)，且l是測(cè)距序列索引(l＝1，...，L)。
頻域中的所接收的測(cè)距碼是 其中H(k，l)是第l個(gè)所發(fā)送的測(cè)距序列的第k個(gè)子載波的復(fù)信道傳遞函數(shù)，τ(l)是對(duì)應(yīng)于第l個(gè)測(cè)距序列的傳播延遲，且N是子載波號(hào)。
將相鄰的測(cè)距碼差分相乘得到 假定相鄰信道是相干的，我們得到 將所接收的差分測(cè)距碼與本地差分測(cè)距碼相乘并將結(jié)果相加得到 功率則為 P(l，l′)＝|R(l，l′)|2 當(dāng)l’＝l時(shí)可獲得最大值P(l，l’)，即 因此，選擇功率P超過(guò)預(yù)定閾值Pth的測(cè)距碼序列可表示為 Ls＝{l′P(l，l′)＞Pth} 計(jì)算發(fā)送時(shí)間的一種方法是逆快速傅立葉變換(IFFT)方法。測(cè)距信道的信道脈沖響應(yīng)由以下來(lái)計(jì)算 發(fā)送時(shí)間延遲τ可基于第一路徑的信道脈沖響應(yīng)來(lái)獲得。然而，該方法需要IFFT運(yùn)算，這可能是耗時(shí)且資源密集的。另一種估算發(fā)送時(shí)間延遲的方法是相位檢測(cè)方法，其計(jì)算差分相關(guān)值的相位旋轉(zhuǎn)θ并根據(jù)以下來(lái)獲得發(fā)送時(shí)間延遲τ 盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)理解可在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行對(duì)各種改變、替換和更改。而且，并非想要將本發(fā)明的范圍局限于說(shuō)明書(shū)中所描述的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，可根據(jù)本發(fā)明來(lái)利用執(zhí)行與在此所述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本相同的結(jié)果的當(dāng)前存在或以后開(kāi)發(fā)的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟。因此，意圖是所附權(quán)利要求在其范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟。
權(quán)利要求
1.一種建立基站和移動(dòng)設(shè)備之間的空中接口通信的方法，所述方法包括
從所述移動(dòng)設(shè)備在多個(gè)子載波信號(hào)上傳送且在所述基站接收的測(cè)距信號(hào)中去除相位模糊；以及
當(dāng)所述相位模糊已經(jīng)去除時(shí)，確定由所述移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的標(biāo)識(shí)碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括
確定所述移動(dòng)設(shè)備和所述基站之間的傳播時(shí)間；以及
確定所述基站和所述移動(dòng)設(shè)備之間的空中接口通信的可接受的功率電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述確定傳播時(shí)間包括
相位檢測(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述確定傳播時(shí)間包括從包含以下方法的列表中選擇的方法
逆快速傅立葉變換(FFT)和正弦波相關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述去除相位模糊包括
將相鄰的測(cè)距子載波差分相乘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定標(biāo)識(shí)碼包括
使所述信號(hào)與可能的碼相關(guān)；以及
將相關(guān)值與閾值相比較。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述相關(guān)包括
將所述子載波與所述可能的碼的本地復(fù)制相乘；以及
將所述相乘的結(jié)果相加。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括
如果未確定出標(biāo)識(shí)碼，則指示所述移動(dòng)設(shè)備增加發(fā)送功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，用于在正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)中使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，用于在正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中使用。
11.一種空中接口通信系統(tǒng)，包括
用于從移動(dòng)設(shè)備在多個(gè)子載波信號(hào)上傳送且在基站接收的測(cè)距信號(hào)中去除相位模糊的裝置；以及
用于當(dāng)所述相位模糊已經(jīng)去除時(shí)，確定由所述移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的標(biāo)識(shí)碼的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括
用于確定所述移動(dòng)設(shè)備和所述基站之間的傳播時(shí)間的裝置；以及
用于確定所述基站和所述移動(dòng)設(shè)備之間的空中接口通信的可接受的功率電平的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述用于確定傳播時(shí)間的裝置使用相位檢測(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述用于確定傳播時(shí)間的裝置使用逆快速傅立葉變換(FFT)和正弦波相關(guān)之一。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述用于去除相位模糊的裝置包括
用于將相鄰的測(cè)距子載波差分相乘的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述用于確定標(biāo)識(shí)碼的裝置包括
用于使所述信號(hào)與可能的碼相關(guān)的裝置；以及
用于將相關(guān)值與閾值相比較的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述用于相關(guān)的裝置包括
用于將所述子載波與所述可能的碼的本地復(fù)制相乘的裝置；以及
用于將所述相乘的結(jié)果相加的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括
用于在未確定出標(biāo)識(shí)碼時(shí)，指示所述移動(dòng)設(shè)備增加發(fā)送功率的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)。
全文摘要
通過(guò)將2D搜索問(wèn)題簡(jiǎn)化為通?？梢砸暂^少的時(shí)間來(lái)執(zhí)行的兩個(gè)1D搜索問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了快速上行鏈路同步。利用了移動(dòng)設(shè)備在多個(gè)子載波上發(fā)送測(cè)距碼。假設(shè)相鄰的子載波將具有近似等效的信道特性，可通過(guò)差分組合相鄰子載波的對(duì)來(lái)去除相位模糊。一旦去除了相位模糊，就可以相對(duì)快地確定碼、時(shí)序和功率電平。在一個(gè)實(shí)施例中，將所接收的信號(hào)和可能的碼之間的相關(guān)值與一閾值相比較。
文檔編號(hào)H04B7/26GK101192881SQ20061016084
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者宣 李, 沈滿(mǎn)元, 邢冠斌 申請(qǐng)人:昂達(dá)博思公司