專利名稱：Ofdm通信系統(tǒng)中利用同步信道獲得鄰近小區(qū)測量的方法和設(shè)備的制作方法
OFDM通信系統(tǒng)中利用同步信道獲得鄰近小區(qū)測量的方法和設(shè)備
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)。更特別地，并且不是為了限制，本發(fā)明關(guān) 注在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中，由用戶設(shè)備(UE)進(jìn)行頻率內(nèi)和頻率間測量的系 統(tǒng)和方法。
在諸如全球移動通信系統(tǒng)(GSM)和寬帶碼分多址(WCDMA)的移動蜂 窩通信標(biāo)準(zhǔn)的演變中，希望實現(xiàn)諸如正交頻分復(fù)用(OFDM)的新調(diào)制技 術(shù)。為了使現(xiàn)有蜂窩通信系統(tǒng)在現(xiàn)有無線電頻譜中平穩(wěn)轉(zhuǎn)換到新的高容 量高數(shù)據(jù)率系統(tǒng)，需要一種能夠在靈活帶寬(BW)上操作的新系統(tǒng)。一 種這樣的靈活蜂窩系統(tǒng)被稱作3GPP的長期演變(3G LTE),其可被看 作3G WCDMA標(biāo)準(zhǔn)的演變。3G LTE將很可能會使用正交頻分復(fù)用(OFDM), 并將能夠在從1. 25MHz到20MHz的帶寬跨度上操作。
人們希望3G LTE系統(tǒng)會允許頻率復(fù)用。在頻率復(fù)用中，所有小區(qū)能 夠使用相同的載波頻率。盡管WCDMA系統(tǒng)也允許頻率復(fù)用，但是在多址 OFDM (OFDMA)中，頻率內(nèi)和頻率間的切換(HO)測量遇到挑戰(zhàn)，因為 快速傅立葉變換(FFT)需要用于數(shù)據(jù)檢測和頻率內(nèi)和頻率間測量。在 WCDMA中，為獲得無線電路徑而需要的路徑搜索器還能被用于信號強度 測量，因此RAKE檢測器可專門用于數(shù)據(jù)檢測，而在OFDMA中FFT被用 于兩個任務(wù)。
上述挑戰(zhàn)通過常規(guī)方法得到不同處理。第 一種常規(guī)方法是為頻率內(nèi)和 頻率間測量生成間隙(gap)。當(dāng)用戶設(shè)備(UE)接近小區(qū)邊界時，UE 請求在接收中中斷，以便將FFT分配給鄰近(NB)小區(qū)。不利的是，這 將導(dǎo)致由于需要中斷數(shù)據(jù)接收而造成的較低吞吐量。第二種常規(guī)方法需 要基站同步。在這種情況下，所有小區(qū)具有同樣的計時，并且當(dāng)實施FFT 時，所有小區(qū)(服務(wù)小區(qū)(SC)和NB小區(qū))導(dǎo)頻信號可被檢測，且信 號強度可被估計。不利的是，該第二種方法需要小區(qū)同步。第三種常規(guī) 方法是4吏用兩個FFT。 一個FFT用于SC沖企測， 一個FFT用于鄰近(NB ) 小區(qū)測量。該第三種常規(guī)方法的缺點是需要兩個FFT,造成UE中增加的 碼片(ship)區(qū)域成本。因此需要高效處理OFDMA系統(tǒng)中頻率內(nèi)和頻率 間測量的方法和i殳備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括利用同步信道(SCH)的方法和設(shè)備，其是利用特定相關(guān) 特性被周期性發(fā)送的已知時間信號。SCH被UE用來獲得時間同步信息并 執(zhí)行小區(qū)搜索。為了執(zhí)行SCH檢測，只需要已知的SCH信號和所接收序 列之間的相關(guān)性，因此FFT不包括在同步步驟中。通常，導(dǎo)頻0FDM符 號以及SCH利用對所有基站來說相同的恒定功率被發(fā)送。因此，基于SC SCH和導(dǎo)頻符號，這些信號之間的功率相關(guān)性被估計，當(dāng)執(zhí)行與其它小 區(qū)的時間同步時應(yīng)用該比率(即接收序列與來自該特定NB小區(qū)的SCH 的相關(guān)性)以便為NB小區(qū)估計導(dǎo)頻信號強度。根據(jù)最新的3GPP規(guī)范， SCH每5毫秒發(fā)送一次。因此，利用該技術(shù)，F(xiàn)FT不需要用于為NB小區(qū) 估計信號強度，因此克服了與常規(guī)方法相關(guān)聯(lián)的上述缺點。本發(fā)明的另 一優(yōu)點是基站收發(fā)信機(也稱作節(jié)點B)無需發(fā)送所有資源塊中的所有 導(dǎo)頻信號，甚至在幾乎是空的小區(qū)內(nèi)會如此，以便實施H0測量。因此， 本發(fā)明適用于減少導(dǎo)頻開銷，使得蜂窩電信系統(tǒng)中的容量增大。


在下面的部分中，參照附圖中示出的示例性實施例，對本發(fā)明進(jìn)行描
述，其中
圖1是用于DL OFDM系統(tǒng)的時頻結(jié)構(gòu)；
圖2是本發(fā)明方法的流程圖；和
圖3是適用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備的框圖。
具體實施例方式
圖1提供了用于OFDM系統(tǒng)的下行鏈路(DL)部分的時頻結(jié)構(gòu)。通常 持續(xù)10ms并具有特定帶寬的超幀101由多個子幀102組成。如這里所 示，同步信道(SCH) 103以規(guī)則時間間隔發(fā)送，通常每5ms對應(yīng)于一個 0FDM符號。SCH由諸如移動終端、蜂窩電話等等的UE使用，以從小區(qū) 獲得時間和頻率同步信息，并因此被用在小區(qū)搜索程序中。示例性SCH 由(a)兩個不同信號組成，對所有小區(qū)來說相同并用于時間同步的主 要信號，和對不同小區(qū)來說不同并用于檢測小區(qū)ID的次要信號，或者 由(b)以下方式構(gòu)成的一個信號，使得計時可通過信號的自相關(guān)找到，而小區(qū)ID通過與已知小區(qū)ID序列的互相關(guān)找到。本發(fā)明可適用于前述 任意的SCH結(jié)構(gòu)。為了UE檢測小區(qū)，SCH信號103通常以來自所有小區(qū) 的相等高功率發(fā)送。在圖l中還注意到，每個OFDM符號中的某些子載 波104是已知的導(dǎo)頻信號。這些導(dǎo)頻信號被用于估計頻域中的無線電信 道，并用于均衡信道。在蜂窩系統(tǒng)中，導(dǎo)頻信號105通常還用作信號強 度的指示符，例如通過將明確定義數(shù)目的導(dǎo)頻信號功率求和。該信號強 度被估計用于(l)服務(wù)小區(qū)(SC)，它是UE連接到或預(yù)占的小區(qū)和(2) 檢測的鄰近(NB)小區(qū)，它是在小區(qū)搜索中UE已經(jīng)檢測的小區(qū)。估計 的信號強度由UE用于在移動過程中尋找適當(dāng)?shù)腍O候選。為了具有足夠 的信號強度測量，使用高和相等的功率發(fā)送導(dǎo)頻信號105。
SCH功率被定義為通過在相關(guān)峰值周圍的循環(huán)前綴長度上求和的相關(guān) 結(jié)果的幅度。在數(shù)學(xué)上，它被寫作
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中Di是時間i上的相關(guān)結(jié)果的幅度平方，i。是給出最大Di (相關(guān)峰 值)的時間索引，T。p是循環(huán)前綴的長度(采樣中)。導(dǎo)頻功率是對明 確定義數(shù)目的OFDM符號或資源塊(OFDM符號組)中導(dǎo)頻的信道估計的 幅度平方和，即
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中PiHhil2, hi是對導(dǎo)頻i的信道估計。通常，所包括的導(dǎo)頻數(shù)目 是通過一個OFDM符號106中的全部帶寬發(fā)送的導(dǎo)頻105的數(shù)目，或者 一個資源塊107中的所有導(dǎo)頻之和，如圖1所示。 一個資源塊是可被分 配給一個用戶的最小數(shù)據(jù)量。它是頻率中12個子載波和7個OFDM符號 的塊，即在5ms的時間內(nèi)。
SCH功率與導(dǎo)頻功率之間的比率是恒定的,即PpilDt/PSM=Y 。在本發(fā)明 的一個實施例中，比率Pp"。t/Ps^Y可由UE從查詢表中獲得。如果y可 從查詢表中獲得，則其值可基于操作者需求和/或所發(fā)送導(dǎo)頻的數(shù)目， 其反過來取決于已知的系統(tǒng)參數(shù)，諸如當(dāng)前帶寬和發(fā)射天線的數(shù)目。在本發(fā)明的另一實施例中，y通過sc估計，而對于nb小區(qū)，導(dǎo)頻功率根 據(jù)如下公式估計
<formula>formula see original document page 10</formula>
示出本發(fā)明步驟200的流程圖在圖2中提供。當(dāng)實施這些步驟時，UE 被連接(激活模式)或預(yù)占(空閑模式)在SC上。在步驟201中，UE 將用于SC的SCH與接收信號相關(guān)，以便在步驟202中尋找SC SCH的計 時和功率。接下來，在步驟203中，UE實施接收信號的FFT,以獲得導(dǎo) 頻和數(shù)據(jù)符號，并基于SC導(dǎo)頻符號計算信號強度。在步驟204中，比 率Y通過查詢表獲得，或者由UE計算得到。在步驟205中，以規(guī)律的方 式(通常10-20次/秒)，UE將接收的信號與SC SCH以及與被檢測集合 中的所有NB小區(qū)SCH相關(guān)。然后，在步驟206中，為SC和NB小區(qū)計 算功率。在步驟207中，導(dǎo)頻功率根據(jù)上面的方程(3)計算。在步驟 208中，UE將用于NB小區(qū)的導(dǎo)頻功率與用于SC的導(dǎo)頻功率進(jìn)行比較， 在步驟209中，檢測是否需要HO。如果是，則在步驟210中開始HO程 序，如果不是，則該過程返回到步驟205。
圖3是適用于實現(xiàn)上述新穎方法的設(shè)備框圖300。如圖所示，信號在 天線3(H中接收，并在前端接收機(Fe RX) 302中被下變換為基帶信號。 信號被發(fā)送到快速傅立葉變換(FFT)單元303和小區(qū)搜索(CS)單元 304。 CS單元304通過將接收的信號與SCH信號相關(guān)以及計時SC和NB 小區(qū)來尋找新的小區(qū)。計時信息由FFT單元303用于確定在其上實施FFT 的采樣。導(dǎo)頻被提取，并被發(fā)送到信道估計(CH估計)單元305,估計 信道(由向量H表示)。
并且，SC導(dǎo)頻功率在CH估計單元305中被計算，并與SC的SCH功率 估計一起被饋送到y(tǒng)估計單元306。
y被獲得(通過查詢表或被估計) 并被應(yīng)用于在控制單元(CU) 307中對NB小區(qū)的SCH功率估計，且用于 NB小區(qū)的導(dǎo)頻功率被計算。該導(dǎo)頻功率被饋送到層3處理(L3 proc) 單元308,其將用于SC和NB小區(qū)的功率比較并決定是否需要HO。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到的，本申請中所述的創(chuàng)新性概念可在 寬的應(yīng)用范圍內(nèi)修改和變化。因此，受專利保護(hù)的主題范圍不應(yīng)當(dāng)限于 上述討論的任何特定示例性教導(dǎo)，而是由下面的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1、一種由OFDMA系統(tǒng)中連接到服務(wù)小區(qū)(SC)的用戶設(shè)備(UE)實施測量的方法，所述OFDMA系統(tǒng)正在以規(guī)則的時間間隔發(fā)送已知的同步信道(SCH)和子載波片段上的已知導(dǎo)頻符號，該方法包括由UE通過將接收的信號與已知SCH相關(guān)，在UE上為SC確定同步位置和SCH信號強度；由UE在接收的信號上實施快速傅立葉變換(FFT)，以獲得頻域中的信號強度，并利用已知的導(dǎo)頻符號來估計導(dǎo)頻信號強度；由UE通過將接收的信號與用于NB小區(qū)的已知同步序列相關(guān)，確定至少一個鄰近(NB)小區(qū)上的同步位置和SCH信號強度；和由UE基于用于NB小區(qū)的SCH信號強度和比率γ，確定用于該至少一個NB小區(qū)的導(dǎo)頻信號強度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，用于實施頻率內(nèi)測量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，用于實施頻率間測量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括，由ue確定sc導(dǎo)頻信號與 sch信號強度之間的比率y 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中導(dǎo)頻信號與sch信號強度之間的比 率y通過查詢表獲得。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括獲得sch計時的步驟，其中 時間位置被選擇為使得相關(guān)的幅度的平方在最大值上，且功率是最大值 附近相關(guān)的幅度的平方和。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中最大值附近的采樣數(shù)目對應(yīng)于循環(huán) 前綴的長度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，用于順應(yīng)第三代長期演變(3g lte)的 系統(tǒng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，用于WiMax (IEEE 802.16 )系統(tǒng)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在從如下組中選擇的UE中實現(xiàn)，該組 包括移動終端、尋呼機、智能電話、移動電話和計算機。
11、 一種在移動通信系統(tǒng)中利用同步信道(SCH)實施測量的方法， 包括如下步驟將UE連接或預(yù)占在移動電信網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)小區(qū)(SC)上； UE將SC SCH與接收的信號相關(guān)，以獲得SC SCH的計時和功率； UE實施接收的信號的快速傅立葉變換(FFT),以獲得導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符 號；UE基于SC導(dǎo)頻符號計算信號強度；獲得比率Y=PPn。t/PSCH;UE以規(guī)律的方式將接收的信號與SC SCH以及與被檢測集合中的所有 鄰近(NB) NB小區(qū)SCH相關(guān)；UE為SC和NB小區(qū)計算SCH功率； UE根據(jù)&,歸,=; 涯細(xì)計算導(dǎo)頻功率；UE將用于NB小區(qū)的導(dǎo)頻功率與用于SC的導(dǎo)頻功率相比較；和 基于該比較，確定是否需要切換(HO)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，用于實施頻率內(nèi)測量。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，用于實施頻率間測量。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中比率Y-Ppu。t/P迎由UE計算。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中比率y=Ppil。t/PSCH* UE從查詢表獲4曰付。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，用于順應(yīng)第三代長期演變(3G LTE)的系統(tǒng)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，用于WiMax (IEEE 802.16 )系統(tǒng)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，在從如下組中選擇的ue中實現(xiàn)，該組 包括移動終端、尋呼機、智能電話、移動電話和計算機。
19、 一種適用于在0fdma系統(tǒng)中當(dāng)被連接到服務(wù)小區(qū)(sc)時實施測 量的設(shè)備，所述0FDMA系統(tǒng)正在以規(guī)則的時間間隔發(fā)送已知的同步信道(sch)和子載波片段上的已知導(dǎo)頻符號，該設(shè)備包括 用于通過將接收的信號與已知sch相關(guān)，在ue上為sc確定同步位置和sch信號強度的裝置；用于在接收的信號上實施快速傅立葉變換(fft)，以獲得頻域中的信號的裝置；用于利用已知的導(dǎo)頻符號來估計導(dǎo)頻信號強度的裝置； 用于確定導(dǎo)頻信號和SCH信號強度之間的比率y的裝置； 用于通過將接收的信號與用于nb小區(qū)的已知同步符號相關(guān)，確定至少一個鄰近(nb)小區(qū)上的同步位置和sch信號強度的裝置；和用于基于用于nb小區(qū)的sch信號強度和比率y ,確定用于該至少一個nb小區(qū)的導(dǎo)頻信號強度的裝置。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中該設(shè)備可操作地實施頻率內(nèi)測量。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中該設(shè)備可操作地實施頻率間測量。
22、 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中比率y通過查詢表獲得。
23、 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括用于獲得sch計時的裝置， 其中時間位置被選擇為使得相關(guān)的幅度的平方在最大值上，且功率是最 大值附近相關(guān)的幅度的平方和。
24、 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中最大值附近的采樣數(shù)目對應(yīng)于循環(huán)前綴的長度。
25、 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，用于順應(yīng)第三代長期演變(3G LTE) 的系統(tǒng)。
26、 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，用于WiMax (IEEE 802.16 )系統(tǒng)。
27、 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，在從如下組中選擇的UE中實現(xiàn)，該組 包括移動終端、尋呼機、智能電話、移動電話和計算機。
28、 一種適用于在OFDMA系統(tǒng)中當(dāng)被連接到服務(wù)小區(qū)(SC)時實施測 量的設(shè)備，所述0FDMA系統(tǒng)正在以規(guī)則的時間間隔發(fā)送已知的同步信道(SCH)和子載波片段上的已知導(dǎo)頻符號，該設(shè)備包括 天線；耦合到天線的前端接收機，適用于下變換基帶信號；耦合到前端接收機的快速傅立葉變換(FFT)單元和小區(qū)搜索(CS) 單元，該CS單元適用于通過將接收的信號與SCH信號相關(guān)以及對SC和 NB小區(qū)計時來尋找新的小區(qū)；該FFT單元適用于接收計時信息以確定何處進(jìn)行FFT;信道(CH)估計單元；該FFT單元提取導(dǎo)頻信號并將其發(fā)送到CH估計單元； 該CH估計單元適用于估計信道； 該CH估計單元進(jìn)一步適用于計算SC導(dǎo)頻功率； 耦合到CH估計單元的y估計單元，適用于獲得比率y ; 該CH估計單元適用于將SC導(dǎo)頻功率和SC的SCH功率估計饋送到y(tǒng) 估計單元；耦合到y(tǒng)估計單元的控制單元；該y估計單元適用于獲得比率y并將其應(yīng)用到控制單元中對NB小區(qū) 的SCH功率估計；層3 (L3)處理單元；該控制單元適用于為NB小區(qū)計算導(dǎo)頻功率，并將導(dǎo)頻功率饋送到L3 處理單元；和L3處理單元適用于將用于SC和NB小區(qū)的功率相比較，并確定是否需 要切換。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中該設(shè)備可操作地實施頻率內(nèi)測量。
30、 根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中該設(shè)備可操作地實施頻率間測量。
31、 根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中比率y是由y估計單元從查詢表獲得。
32、 根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，用于順應(yīng)第三代長期演變(3G LTE) 的系統(tǒng)。
33、 根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，用于WiMax (IEEE 802.16 )系統(tǒng)。
34、 根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，在從如下組中選擇的UE中實現(xiàn)，該組 包括移動終端、尋呼機、智能電話、移動電話和計算機。
全文摘要
OFDM系統(tǒng)的方法和設(shè)備，用戶設(shè)備UE采用同步信道SCH獲得時間同步信息并執(zhí)行小區(qū)搜索。為了執(zhí)行SCH檢測，只需要已知SCH信號和接收序列之間的相關(guān)性(201)，因此FFT不包括在同步步驟中。通常，SCH和導(dǎo)頻符號利用對所有基站來說相同的恒定功率而被發(fā)送。因此，基于服務(wù)小區(qū)SC的SCH和導(dǎo)頻符號，這些信號之間的功率相關(guān)被估計(202、203、204)，當(dāng)執(zhí)行與其它小區(qū)的時間同步時應(yīng)用該比率(即接收序列與來自該特定鄰近小區(qū)的SCH的相關(guān)性)為鄰近小區(qū)估計導(dǎo)頻信號強度(205、206、207)。
文檔編號H04W88/02GK101473620SQ200780023189
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者A·沃倫, B·林多夫 申請人:艾利森電話股份有限公司