多級定時和頻率同步的制作方法
【專利摘要】按照本發(fā)明的示范實(shí)施例，定時和頻率偏移估計分為兩級或更多級。在每級中，選擇可用參考符號的不同子集，以執(zhí)行定時同步、頻率同步或者聯(lián)合定時和頻率同步。在每個非最終級中，參考符號的相應(yīng)集合用來執(zhí)行定時同步或頻率同步，以便縮小定時或頻率偏移的不確定性窗口，并且因而減小最終組的搜索空間。在最終級中，參考符號的不同集合可用來對減小的搜索空間執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率同步。
【專利說明】多級定時和頻率同步
[0001]相關(guān)申請
本申請要求2011年11月11日提交的美國臨時專利申請序號61/558696以及2012年10月24日提交的美國專利申請序號13/659310的權(quán)益，通過引用將其結(jié)合到本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]一般來說，本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)，以及更具體來說，涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射裝置與接收裝置之間的同步。

【背景技術(shù)】
[0003]在無線通信系統(tǒng)中，需要同步發(fā)射與接收裝置之間的定時和頻率偏移，以便使接收裝置執(zhí)行數(shù)據(jù)解調(diào)。定時和頻率同步通常通過已知同步信號從發(fā)射裝置的傳輸以及由接收裝置對同步信號的檢測來實(shí)現(xiàn)。同步信號應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地具有適合于從接收裝置的位置、傳播信道和接收器振蕩器偏移所產(chǎn)生的定時和頻率偏移的準(zhǔn)確檢測的特性。
[0004]在長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)中，基站在下行鏈路傳送兩個同步信號:主同步信號(PSS)和輔助同步信號(SSS)。聯(lián)合定時和頻率同步使用PSS和SSS來執(zhí)行，以得到定時和頻率偏移的估計。將定時偏移表示為『并且將頻率偏移表示力I聯(lián)合定時和頻率估計器搜索使量度為最大的對(tv)。要執(zhí)行完全搜索，聯(lián)合定時和頻率估計器計算每個可能對0-,V)的量度，并且選擇使量度為最大的一個作為它對定時和頻率偏移的估計。
能夠通過使用基站所傳送的其它參考符號結(jié)合定時和頻率同步的PSS和SSS，來改進(jìn)同步性能。例如，由基站所傳送的公共參考信號(CRS)和信道狀態(tài)信息參考信號(CS1-RS)能夠由接入終端連同PSS和SSS —起用于定時和頻率同步，以改進(jìn)定時和頻率偏移估計的精度。
在執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率同步中遇到的一個問題是搜索的復(fù)雜度。當(dāng)定時和頻率偏移的不確定性窗口較大時，搜索的復(fù)雜度將增加，并且將需要更多存儲器和/或處理資源來執(zhí)行完全搜索。使這個問題加劇的是，當(dāng)不同類型的參考信號相結(jié)合以用于定時和頻率同步時，一部分信號可增加定時和/或頻率偏移的不確定性，并且因而增加搜索的復(fù)雜度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在本發(fā)明的示范實(shí)施例中，定時和頻率偏移估計分為兩級或更多級。在每級中，選擇可用參考符號的不同子集，以執(zhí)行定時同步、頻率同步或者聯(lián)合定時和頻率同步。在每個非最終級中，參考符號的相應(yīng)集合用來執(zhí)行定時同步或頻率同步，以便縮小定時或頻率偏移的不確定性窗口，并且因而減小最終組的搜索空間。在最終級中，參考符號的不同集合可用來對減小的搜索空間執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率同步。
[0006]各子集中的參考符號可包括從可用參考信號中選取的參考符號的任何組合。例如，最好地適合于定時同步的參考符號可選擇用于一級，而最好地適合于頻率同步的參考符號可選擇用于另一級。最終級中的參考符號可包括先前級中的部分、全部參考符號或者沒有包括先前級的參考符號。
本發(fā)明的示范實(shí)施例包括由接入終端所實(shí)現(xiàn)的用于定時和頻率同步的方法。在一種示范方法中，接入終端接收基站所傳送的一個或多個參考信號。定時和頻率偏移估計在多級中執(zhí)行。在一個或多個非最終級中，接入終端減小用于聯(lián)合定時和頻率偏移估計的搜索空間。可通過使用從參考信號中選取的參考符號的第一集合執(zhí)行定時偏移估計、使用從參考信號中選取的參考符號的第二集合執(zhí)行頻率偏移估計或者它們兩者，來減小搜索空間。在最終級中，使用參考符號的第三集合，對減小的搜索空間執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率偏移估計。
[0007]本發(fā)明的其它實(shí)施例包括接入終端，其配置成執(zhí)行多級定時和頻率偏移估計。接入終端包括:收發(fā)器電路，用于從基站接收一個或多個參考信號；以及處理電路處理，配置成執(zhí)行多級定時和頻率同步。處理電路配置成通過基于從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第一集合執(zhí)行定時偏移估計、基于從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第二集合執(zhí)行頻率偏移估計或者它們兩者，來減小用于定時和頻率偏移的搜索空間。處理電路還配置成使用從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第三集合，對所述減小的搜索空間執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率偏移估計，以得到所述定時和頻率偏移的估計。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施例能夠改進(jìn)定時和頻率偏移估計的精度，而無需極大地增加搜索的復(fù)雜度。附加參考信號的使用增加定時和頻率偏移估計的精度。減小在非最終級中用于定時和/或頻率偏移的搜索空間降低搜索的復(fù)雜度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1示出實(shí)現(xiàn)如本文所述的定時和頻率同步的示范無線通信網(wǎng)絡(luò)。
[0010]圖2示出0FDM(正交頻分復(fù)用)網(wǎng)絡(luò)的定時-頻率網(wǎng)格。
[0011]圖3示出示范OFDM網(wǎng)絡(luò)中的時域結(jié)構(gòu)。
[0012]圖4示出用于定時和頻率同步的參考符號的示范集合。
[0013]圖5示出按照一個實(shí)施例的定時和頻率同步的一般化方法。
[0014]圖6示出按照一個實(shí)施例的定時和頻率同步的方法，其中包括用于減小定時不確定性窗口的第一級。
[0015]圖7示出按照一個實(shí)施例的定時和頻率同步的方法，其中包括用于減小頻率不確定性窗口的第一級。
[0016]圖8示出按照一個實(shí)施例的定時和頻率同步的方法，其中包括用于減小定時不確定性窗口的第一級和用于減小頻率不確定性窗口的第二級。
[0017]圖9示出配置成執(zhí)行如本文所述的定時和頻率同步的示范接入終端。
[0018]圖10示出接入終端的示范聯(lián)合定時和頻率估計器。

【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在來看附圖，圖1示出按照本發(fā)明的一個示范實(shí)施例的示范通信網(wǎng)絡(luò)10。通信網(wǎng)絡(luò)10包括多個小區(qū)12，但是圖1中僅示出一個小區(qū)12。各小區(qū)12中的基站20與小區(qū)12中的接入終端40進(jìn)行通信?；?0通過用于下行鏈路通信的下行鏈路信道向接入終端40傳送數(shù)據(jù)，以及通過用于上行鏈路通信的上行鏈路信道從接入終端40接收數(shù)據(jù)。
為了便于說明，將在長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)的上下文中描述本發(fā)明的一個示范實(shí)施例。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，本發(fā)明更一般地可適用于其它OFDM系統(tǒng)、例如WiMAXdEEE 802.16)系統(tǒng)。
LTE在下行鏈路使用正交頻分復(fù)用(OFDM)以及在上行鏈路使用離散傅立葉變換(DFT)擴(kuò)展OFDM。LTE系統(tǒng)中的可用無線電資源能夠被看作是定時-頻率網(wǎng)格。圖2示出用于LTE的示范OFDM定時-頻率網(wǎng)格50的一部分。一般來說，定時-頻率網(wǎng)格50分為一毫秒子幀。各子幀包括多個OFDM符號。對于適合于其中預(yù)計多徑色散不是極為嚴(yán)重的狀況中使用的正常循環(huán)前綴(CP)長度，子幀包括14個OFDM符號。如果使用擴(kuò)展循環(huán)前綴，則子幀包括12個OFDM符號。在頻域中，物理資源分為間距為15 kHz的相鄰副載波。副載波的數(shù)量按照所分配系統(tǒng)帶寬而改變。定時-頻率網(wǎng)格50的最小元素是資源元素52。資源元素52在一個OFDM符號間隔期間包括一個OFDM副載波。
如圖3所示，下行鏈路傳輸組織為10 ms無線電幀60。各無線電幀包括10個相等大小子幀62，為了便于論述，其編號為0-9。
[0020]用于下行鏈路傳輸?shù)馁Y源按照稱作資源塊(RB)的單位來分配。各資源塊跨越12個副載波(其可以是相鄰的或者跨頻譜分布)和一個0.5 ms時隙(一個子幀的一半)。因此，資源塊包括用于正常循環(huán)前綴的84個資源元素。術(shù)語“資源塊對”表示占用整個I ms子幀的兩個連續(xù)資源塊。
為了建立與LTE網(wǎng)絡(luò)的連接，接入終端40需要與基站在定時和頻率上同步?；?0傳送兩個參考信號、即主同步信號(PSS)和輔助同步信號(SSS)，以促進(jìn)接入終端40進(jìn)行的小區(qū)搜索定時和頻率同步。對于頻分雙工(FDD)操作，SSS和PSS在子幀O和5的第一時隙的最后2個OFDM符號中傳送。對于時分雙工(TDD)操作，SSS在子幀O和5的第一時隙的第二最后OFDM符號中傳送，以及PSS在子幀I和6的第三OFDM符號中傳送。PSS和SSS在系統(tǒng)帶寬的中心來傳送，占用頻域的6個資源塊。接入終端40能夠使用PSS和SSS來執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率同步，以估計定時和頻率偏移。
[0021]接入終端40能夠使用基站所傳送的其它參考信號來改進(jìn)定時和頻率偏移估計的精度。例如，LTE網(wǎng)絡(luò)使用若干不同類型的下行鏈路參考信號，包括公共參考信號(CRS)、解調(diào)參考信號(DM-RS)和信道狀態(tài)信息參考信號(CS1-RS)。
CRS在每一個下行鏈路子幀以及頻域的每一個資源塊中傳送，因而覆蓋整個小區(qū)帶寬。CRS能夠由接入終端40用來執(zhí)行相干解調(diào)的信道估計。CRS還能夠由接入終端40用來獲取信道狀態(tài)信息(CSI)。對CRS的測量還可用于小區(qū)選擇和切換判定。
[0022]有時稱作接入終端特定參考信號的解調(diào)參考信號(DM-RS)預(yù)計供特定接入終端40或者一組接入終端40使用。因此，DM-RS僅在物理下行鏈路共享信道(PDSCH)上、在用于對特定接入終端40或者一組接入終端40的下行鏈路傳輸?shù)馁Y源塊中傳送。
在解調(diào)參考信號用于信道估計時、例如在利用非基于碼本的預(yù)編碼時，CSI參考信號預(yù)計供接入終端40用來獲取信道狀態(tài)信息。因?yàn)镈M-RS連同其關(guān)聯(lián)下行鏈路傳輸一起經(jīng)過預(yù)編碼，所以預(yù)編碼DM-RS能夠由接收裝置用來對所傳送層進(jìn)行解調(diào)和恢復(fù)，而無需接收裝置被顯式通知關(guān)于對發(fā)射側(cè)應(yīng)用的特定預(yù)編碼。在這類情況下，仍然可期望接收裝置向基站發(fā)信號通知預(yù)編碼器推薦。因?yàn)镈M-RS本身經(jīng)過預(yù)編碼，所以它們只能用來估計預(yù)編碼層(包括任何預(yù)編碼)所遇到的等效信道、而不是物理信道。因此，在這類情形中，終端特定CS1-RS可用于信道估計，作為用于生成CSI的過程的一部分。例如，在LTE網(wǎng)絡(luò)中利用傳輸模式9(如LTE的發(fā)布10所定義，其提供用于總共八層的傳輸?shù)姆腔诖a本的預(yù)編碼)時，CS1-RS由UE用來生成CSI。CS1-RS具有比CRS明顯要低的定時/頻率密度，并且因此在參考信號僅針對CSI的情況下更為有效。另外，因?yàn)镃S1-RS的定時/頻率分配能夠有選擇地配置，所以在這類情形中將CS1-RS用于CSI生成能夠引起顯著靈活性。
在本發(fā)明的示范實(shí)施例中，多個參考信號用于定時和頻率偏移估計，以改進(jìn)定時和頻率偏移估計的精度。估計過程分為兩級或更多級。在每級中，選擇可用參考符號的不同子集，以執(zhí)打定時冋步、頻率冋步或者聯(lián)合定時和頻率冋步。在非最終級中，可執(zhí)打定時和/或頻率同步，以減小定時和/或頻域中的不確定性窗口。對減小的搜索空間的聯(lián)合定時和頻率冋步然后在最終級中執(zhí)打。
[0023]用于定時和頻率同步的參考信號能夠建模為:

【權(quán)利要求】
1.一種在無線通信網(wǎng)絡(luò)(10)中將接收裝置(40)與發(fā)射裝置(20)同步的方法，所述方法包括接收由所述發(fā)射裝置傳送給所述接收裝置的一個或多個參考信號(105)； 其特征在于，通過基于從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第一集合執(zhí)行定時偏移估計或者基于從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第二集合執(zhí)行頻率偏移估計或者它們兩者，來減小用于定時和頻率偏移的搜索空間(110);以及 使用從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第三集合，對所述減小的搜索空間執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率偏移估計(115)，以得到所述定時和頻率偏移的估計。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，減小用于定時和頻率偏移的所述搜索空間包括通過使用參考符號的所述第一集合執(zhí)行定時偏移估計來減小時域中的所述搜索空間以得到所述減小的搜索空間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用參考符號的所述第一集合來執(zhí)行定時偏移估計包括使用從一個或多個同步信號中選取的參考符號來執(zhí)行定時偏移估計。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率偏移估計包括使用從一個或多個信道狀態(tài)信息(CSI)參考信號、一個或多個同步信號或者它們兩者中選取的參考符號，來執(zhí)行定時和頻率偏移估計。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，減小用于定時和頻率偏移的所述搜索空間包括通過使用參考符號的所述第二集合執(zhí)行頻率偏移估計來減小頻域中的所述搜索空間以得到所述減小的搜索空間。
6.如權(quán)利要求5 所述的方法，其中，使用參考符號的所述第二集合來執(zhí)行頻率偏移估計包括使用從一個或多個信道狀態(tài)信息(CSI)參考信號中選取的參考符號來執(zhí)行頻率偏移估計。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率偏移估計包括使用從一個或多個同步信號、一個或多個信道狀態(tài)信息(CSI)參考信號或者它們兩者中選取的參考符號，來執(zhí)行定時和頻率偏移估計。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，減小用于定時和頻率偏移的所述搜索空間包括: 通過使用參考符號的所述第一集合執(zhí)行定時偏移估計，來減小時域中的所述搜索空間；以及 通過使用參考符號的所述第二集合執(zhí)行頻率偏移估計，來減小頻域中的所述搜索空間。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中: 使用參考符號的所述第一集合來執(zhí)行定時偏移估計包括使用從一個或多個同步信號中選取的參考符號來執(zhí)行定時偏移估計； 使用參考符號的所述第二集合來執(zhí)行頻率偏移估計包括使用從一個或多個信道狀態(tài)信息參考信號中選取的參考符號來執(zhí)行頻率偏移估計；以及 執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率偏移估計包括使用從一個或多個信道狀態(tài)信息(CSI)參考信號、一個或多個同步信號或者它們兩者中選取的參考符號，來執(zhí)行定時和頻率偏移估計。
10.一種接入終端(40)，包括: 收發(fā)器電路(44)，用于從基站接收一個或多個參考信號；以及 處理電路(46)，執(zhí)行定時和頻率同步，所述處理電路配置成:通過基于從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第一集合執(zhí)行定時偏移估計或者基于從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第二集合執(zhí)行頻率偏移估計或者它們兩者，來減小用于定時和頻率偏移的搜索空間；以及使用從所述一個或多個參考信號中選取的參考符號的第三集合，對所述減小的搜索空間執(zhí)行聯(lián)合定時和頻率偏移估計，以得到所述定時和頻率偏移的估計。
11.如權(quán)利要求10所述的接入終端(40)，其中，所述處理電路(46)還配置成通過使用參考符號的所述第一集合執(zhí)行定時偏移估計來減小時域中的所述搜索空間以得到所述減小的搜索空間。
12.如權(quán)利要求11所述的接入終端(40)，其中，所述處理電路(46)配置成使用從一個或多個同步信號中選取的參考符號來執(zhí)行所述定時偏移估計。
13.如權(quán)利要求12所述的接入終端(40)，其中，所述處理電路(46)配置成使用從一個或多個信道狀態(tài)信息(CSI)參考信號、一個或多個同步信號或者它們兩者中選取的參考符號來執(zhí)行所述定時和頻率偏移估計。
14.如權(quán)利要求10所述的接入終端(40)，其中，所述處理電路(46)配置成通過使用參考符號的所述第二集合執(zhí)行頻率偏移估計來減小頻域中的所述搜索空間以得到所述減小的搜索空間。
15.如權(quán)利要求14所述的接入終端(40)，其中，所述處理電路(46)配置成通過使用從一個或多個信道狀態(tài)信息(CSI)參考信號中選取的參考符號執(zhí)行頻率偏移估計，使用參考符號的所述第二集合 來執(zhí)行頻率偏移估計。
16.如權(quán)利要求15所述的接入終端(40)，其中，所述處理電路(46)配置成使用從一個或多個同步信號、一個或多個信道狀態(tài)信息(CSI)參考信號或者它們兩者中選取的參考符號，來執(zhí)行所述定時和頻率偏移估計。
17.如權(quán)利要求10所述的接入終端(40)，其中，所述處理電路(46)配置成通過使用參考符號的所述第一集合執(zhí)行定時偏移估計并且使用參考信號的所述第二集合執(zhí)行頻率偏移估計，來減小定時和頻域中的所述搜索空間。
18.如權(quán)利要求17所述的接入終端(40)，其中，所述處理電路(46)配置成: 使用從一個或多個同步信號中選取的參考符號來執(zhí)行所述定時偏移估計； 使用從一個或多個信道狀態(tài)信息參考信號中選取的參考符號來執(zhí)行所述頻率偏移估計；以及 使用從一個或多個信道狀態(tài)信息(CSI)參考信號、一個或多個同步信號或者它們兩者中選取的參考符號，來執(zhí)行所述聯(lián)合定時和頻率偏移估計。
【文檔編號】H04L27/26GK104081840SQ201280066915
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月11日
【發(fā)明者】桂建卿, H.庫拉帕蒂, 鄭榮復(fù) 申請人:瑞典愛立信有限公司