小区搜索中指示同步信道偏移的设备和方法
专利名称：小区搜索中指示同步信道偏移的设备和方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，特别涉及无线通信系统中在小区搜索过 程中指示同步信道偏移的设备和方法。
背景技术：
现在，3GPP标准化组织已经着手开始对其现有系统规范进行长期 的演进(LTE， Long Term Evolution)。在众多的物理层传输技术当中， 基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 以下 简称OFDM)的下行传输技术和基于单载波频分多址接入(Single Carrier Frequency Division Multiple Access,以下简称SC-FDMA)的上行传输技 术是研究的热点。OFDM技术本质上是一种多载波调制通信技术，其基 本原理是把一个高速率的数据流分解为若干个低速率数据流在一组相互 正交的子载波上同时传送。OFDM技术由于其多载波性质，在很多方面 具有性能优势。SC-FDMA技术本质上是一种单载波传输技术，其信号峰 平比(Peak to Average Power Ratio,以下简称PAPR)比较低，从而移动终 端的功率放大器可以以较高的效率工作，扩大小区的覆盖范围，同时通过添 加循环前缀(Cydic Prefix)和频域均衡，其处理复杂度比较低。根据现有的关于LTE的讨论结果，如图1所示是LTE系统下行帧结 构，在LTE系统中的无线资源是指系统或用户设备可以占用的时间和频 率资源，可以用无线帧(Radio Frame) (101-103)为单位来做区分， 无线帧的时间长度与WCDMA系统的无线帧的时间长度相同，即其时间 长度为10ms;每个帧细分为多个时隙(Slot) (104-107)，目前的假 设是每个无线帧包含20个时隙，时隙的时间长度为0.5ms;每个时隙又 包含多个OFDM符号，根据目前的假设，LTE系统中有效OFDM符号的 时间长度约为66.7iJS。 OFDM符号的CP的时间长度可以有两种，即短CP 的时间长度大约为4.8ps，长CP的时间长度大约16.7iJS，长CP时隙用于多小区广播/多播和小区半径非常大的情况，短CP时隙(108)包含7 个OFDM符号，长CP时隙(109)包含6个OFDM符号。在OFDM系统中，如果用户的数据被映射到连续的子载波上，则是 局部式传输。如果用户的数据被映射到分散的子载波上，则是分布式传 输。同一小区内的用户设备所使用的子载波通常不会重叠，这种资源分 配方式被称为在频域的正交资源分配。在时域的正交资源的分配方式是 基站对同一小区内的用户设备使用不同的时隙或OFDM符号来传输数 据。综合频域和时域的资源分配方式，在OFDM系统中可以将下行的资 源以时域和频域二维格的方式分配给用户。无线通信系统中，小区搜索的设计是非常重要的一个方面。小区搜 索的定义有两方面 一方面是指用户设备在开机后，搜索并接入网络的 过程；另一方面是指移动终端已经接入网络后，为了切换等无线资源管 理的需要而搜索当前小区外的其他小区的过程。在前一种情况中，由于 用户设备通常没有更多的可以参考的信息，搜索的过程通常会较长，如 大于几百毫秒；在后一种情况时，由于用户设备可以从当前小区获得邻 近小区的信息，小区搜索的某些步骤可以省略，因而搜索的过程通常较 短，如小于几十毫秒。在宽带码分多址(Wideband CDMA，以下简称WCDMA)系统中， 小区搜索分三步实现第一步时隙词步。在WCDMA中，基站在每个时隙中发射主同步 信道(Primary Synchronization Channel)，在主同步信道中传输的码 字被称为主同步码(Primary Synchronization Code)。全网络使用相同 的主同步码。用户设备使用匹配滤波器(与主同步码相匹配)对接受到 的信号进行操作，即通过检测匹配滤波器输出的峰值来确定时隙的定时 关系。第二步帧同步及扰码组识别。在WCDMA中，同主同步码类似， 基站在每个时隙中发射次同步信道(Secondary Synchronization Channel)，在次同步信道中传输的码字被称为次同步码(Secondary Synchronization Code)。与主同步码不同的是，次同步码有16个。小 区在每一帧的15个时隙当中发射一个次同步码。有64个次同步码的序列对应着扰码组，并且这64个序列的循环移位的序列均不相同，因而用户 设备可以通过相关所有的次同步码的序列的可能性来获得扰码组并且确 定帧的定时关系。第三步识别扰码。在WCDMA中，每个小区下行发射的数据都被 扰码所加扰。每个小区有一个主扰码(Primary Scrambling Code)，广 播信道、主公共导频等均采用主扰码来加扰。WCDMA系统中最大可支 持512个主扰码，每8个主扰码一组对应着1个扰码组。当用户设备在第 二步获得扰码组的信息后，用户设备可以通过对主公共导频相关的结果 来测试8个可能的主扰码。当用户设备识别主扰码后，用户设备可以利用 公共导频进行信道估计来译码并读取广播信道的信息。在LTE系统中，小区搜索的设计目前假设的流程如图2所示。上述图2中的201用户设备通过检测主同步信道获得5毫秒定时。主 同步码在LTE中也是全网络一致的，但是只在特定的时隙内发射。由于 主同步信道在一个无线帧内传输两次，这样当用户设备通过匹配滤波器 获取了主同步码的定时关系后，就已经取得了5毫秒定时关系。上述图2中的202用户设备通过检测次同步信道获得无线帧定时和 小区分组标识。同WCDMA类似，次同步码是小区相关的。不同之处在 于次同步码同主同步码相似，只在特定的时隙内发射。用户设备通过相 关所有可能的次同步码来识别小区所使用的次同步码。当次同步码获取 后，用户设备同时获取了无线帧的定时关系，以及当前小区所属的小区 分组。另外取决与具体的设计，次同步信道还可能指示基站下行发射天 线的数目。上述图2中的203用户设备通过检测参考信号获得小区标识。在LTE 中，与WCDMA的公共导频相对应的是参考信号(Reference Signal)。 用户设备在步骤202中获取了小区分组标识的信息后，通过对参考信号 相关的结果可以测试并识别小区标识。在LTE中，二维的参考信号序列 是由二维的正交序列(Orthogonal Sequence)和二维的伪随机序列 (Pseudo-Random Sequence)产生的。正交序列的数目为3，伪随机 序列的数目在170左右。每个小区的标识对应了正交序列和伪随机序列 的唯一组合，因此大约有510个唯一的小区标识。上述图2中的204用户设备译码读取主广播信道的信息。与WCDMA 类似，用户设备可以利用参考信号进行信道估计来译码并读取主广播信 道的信息。在LTE中，广播信道分为两种主广播信道(Primary Broadcast Channel)和次广播信道(Secondary Broadcast Channel)。主广播信 道是在特定的时频资源上发送的广播信道。主广播信道中通常传输的是 小区中较为重要，需要及时获取的信息，如小区在网络中的标识，随机 接入相关的信息，以及次广播信道的配置信息。次广播信道通常是被调 度传输的，其内容包含其它与系统相关的信息。现有的LTE系统支持多播/广播技术。多播/广播是一种从一个数据源 向多个目标传送数据报文的技术。在OFDM系统中，采用单频网(Single Frequency Network)技术来实现多播/广播会极大地提高业务的数据速 率和覆盖。单频网技术是指参与多播/广播的各个小区在相同的时频资源 上传输完全相同的内容。该技术对基站间的同步有严格的要求。当采用 单频网技术后，采用现有的小区搜索技术，所有的主同步信道和次同步 信道所使用的时频资源完全相同，对于小区搜索的性能主要有两方面的 影响第一、对于主同步信道检测的影响。当小区半径较大时，用户设备 可能会错误地检测到较远小区发射的主同步信道，因而导致获取的5毫秒 定时关系出现偏差。第二、对于次同步信道检测的影响。通常对次同步信道的检测会利 用主同步信道来进行信道估计。由于主同步码是全网络一致的，并且在 相同的时频资源上发射，因此从主同步信道上获取的信道估计是距离用 户设备较近的多个小区的信道的叠加。但是检测次同步信道通常只需要 获取用户设备所处小区的信道情况。因此这种信道估计不匹配的情况会 严重的影响次同步信道检测的性能。对于上述的问题，目前在LTE研究中的一种解决方案是采用多个主 同步码，并且通过网络规划使相邻的小区采用不同的主同步码。这种方 案的缺陷是由于采用了多个主同步码，检测主同步码的复杂度有所提 高，同时检测主同步码的精度也有所下降。发明内容本发明的目的是提供一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示同 步信道偏移的设备和方法。按照本发明的一方面， 一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示 同步信道偏移的方法，包括步骤a) 基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信道，所述的 主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同；b) 基站指示同步信道偏移，所述的同步信道偏移是指主同步信道和 次同步信道在无线帧内的偏移。按照本发明的另一方面， 一种用户设备进行小区搜索的方法，包括 步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得无线帧定时、小区分组标识以 及同步信道偏移；C)用户设备通过检测参考信号获得小区标识； d)用户设备译码读取主广播信道的信息。按照本发明的另一方面， 一种用户设备进行小区搜索的方法，包括 步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标识；C)用户设备通过检测参考信号获得小区标识，同步信道偏移，以及 无线帧定时；d)用户设备译码读取主广播信道的信息。按照本发明的另一方面， 一种用户设备进行小区搜索的方法，包括 步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标识； C)用户设备检测参考信号获得小区标识；d)用户设备译码主广播信道读取同步信道偏移以及其他的广播信道 的信息，并且获得无线帧定时。按照本发明的另一方面， 一种无线通信系统中的发射同步信道和主 广播信道的基站设备，包括发射部分，还包括同步信道和主广播信道控制模块，用于根据网络规划确定的同步信 道偏移值来确定如何传输主同步信道、次同步信道和主广播信道；所述的发射装置将主同步信道、次同步信道和主广播信道发射到无 线信道中。按照本发明的另一方面， 一种无线通信系统中的进行小区搜索的用 户设备，包括接收部分，还包括物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从次同步信道中获取同步信道偏移值并由 此获得无线帧定时。按照本发明的另一方面， 一种无线通信系统中的进行小区搜索的用 户设备，包括接收部分，还包括物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从参考信号中获取同步信道偏移值并由此 获得无线帧定时。按照本发明的另一方面， 一种无线通信系统中的进行小区搜索的用 户设备，包括接收部分，还包括物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从主广播信道中获取同步信道偏移值并由 此获得无线帧定时。采用本发明提出的在小区搜索过程中指示同步信道偏移的方法，可 以解决在同步网络当中出现的小区搜索性能下降的问题，有效地提高小 区搜索的精度，减少小区搜索的时间。
图l是LTE中下行OFDM系统的帧结构； 图2是LTE中现有的小区搜索的操作； 图3是LTE系统中配置3个同步信道偏移值的示例； 图4是网络配置3个同步信道偏移值的示例；图5是用户设备进行小区搜索的操作方式一；图6是用户设备进行小区搜索的操作方式二；图7是用户设备进行小区搜索的操作方式三；图8是基站发射同步信道和主广播信道的设备图；图9是用户设备进行小区搜索的设备图；图IO是基站发射机硬件框图的一个示例；图11是用户设备接收机硬件框图的一个示例。
具体实施方式
本发明提出了一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示同步信道 偏移的设备和方法。 基站的操作a) 基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信道，所述的 主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同；b) 基站指示同步信道偏移，所述的同步信道偏移是指主同步信道和 次同步信道在无线帧内的偏移。本发明步骤a)中，基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同 步信道，所述的主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同。主同步 信道和次同步信道在无线帧内的偏移的取值对应于不同的小区可以不 同。在本发明中，主同步信道和次同步信道在无线帧内的偏移指的是主 同步信道和次同步信道在无线帧中的时隙偏移；而主同步信道和次同步 信道在每个时隙中所处的OFDM符号的位置固定。当每个无线帧内有 2M(M〉0)个时隙时，由于每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信 道， 一种对称的设计是每M个时隙传输1次主同步信道和次同步信道。这 样主同步信道和次同步信道最多可以有M个不同的偏移值。实际配置中出于降低开销和简化的考虑，可以只配置w(2sa^m)个偏移值。对应于LTE系统，每个无线帧内有20个时隙，因此可以配置的偏移值的个数为 2，3,4，5,6,7,8,9，10。图3是LTE系统中配置3个同步信道偏移值的示例。图3 所示的是短CP的结构。在图3，传输主同步信道的OFDM符号3()2是每个 时隙中的第7个OFDM符号，传输次同步信道的OFDM符号303是每个时 隙中的第6个OFDM符号，而传输参考信号的OFDM符号304是每个时隙 中的第l个和第4个OFDM符号。在每个无线帧内配置了3个不同的偏移 值偏移S,，偏移&，偏移&。偏移S是指传输主同步信道和次同步信 道的时隙301是无线帧中的第1个和第11个时隙；偏移&是指传输主同步 信道和次同步信道的时隙301是无线帧中的第4个和第14个时隙；偏移53 是指传输主同步信道和次同步信道的时隙301是无线帧中的第7个和第17 个时隙。具体的每个小区的偏移取值由网络进行配置。对于异步的网络，由 于各基站间没有严格的同步，因此一种配置方式是所有的小区采用相同 的偏移值；也可以是不同的小区采用可能的偏移值中的一个。对于同步 的网络，以3个偏移值为例， 一种网络配置方式如图4所示。在图4中，小 区404、 405和406采用偏移S,，小区401、 407和408采用偏移^,小区402、 403和409采用偏移&。釆用相同偏移值的小区在地理上不相邻，因次同 步信道之间的影响较小。本发明步骤b)中，基站指示同步信道偏移的处理方式一是指基站在 次同步信道中指示偏移值。该方式有两种实现方式。第1种实现方法是将 偏移值在次同步信道中单独指示。在该实现方法下，基站除了在次同步 信道中传输小区分组标识(以及可能传输的下行发射天线的数目)之外， 基站还传输同步信道的偏移值。如果同步信道有w个不同的偏移值，则 需要有「l0g2 aH个比特来指示偏移值，其中「d代表对x进行向上取整操 作。第2种实现方法是指基站在次同步信道中传输的小区分组标识指示同 步信道偏移。假设同步信道有A^个不同的偏移值S,，&,....^，有P个小区分组标识G,，《，......，GP，并且/^7V (通常为了便于网络部署，尸》AO 。一种通过小区分组标识来指示同步信道偏移的方法是定义Z二「P/AH。 则偏移S,所对应的小区分组标识是G，至Gz ，偏移&所对应的小区分组标识是G^至G^，......，偏移5,(/<^)所对应的小区分组标识是6(,,+1至
G(z，......，偏移&所对应的小区分组标识是(^—,)2+1至^。需要注意的
是通常p是w的整数倍，但是上述的算法同样适用于户不是;v整数倍的情形。
本发明步骤b)中，基站指示同步信道偏移的处理方式二是指基站在 参考信号中指示偏移值。第1种实现方法是通过基站用参考信号中的正交 序列指示同步信道偏移。由于目前LTE系统中的正交序列的个数为3，因 此在该方法中，同步信道的偏移值的个数为3。这样，正交序列与同步信 道偏移是一一对应的关系。即正交序列os,对应于偏移s,，正交序列os, 对应于偏移52，而正交序列o&对应于偏移&。第2种实现方法是指基站 通过小区标识指示同步信道偏移。假设同步信道有w个不同的偏移值 S,，&,Jw，有^个小区分组标识c,，C2，......,ce，并且2》w (通常为了便于
网络部署，2>>AO 。 一种通过小区标识来指示同步信道偏移的方法是 定义y-「2/A0。则偏移S所对应的小区标识是C,至Cy，偏移52所对应的 小区标识是C^至C^ ，......，偏移S,("AO所对应的小区标识是C(,—
至C"，......，偏移^所对应的小区标识是C(^^,至Ce。需要注意的是
通常2是iV的整数倍，但是上述的算法同样适用于2不是w整数倍的情形。
本发明步骤b)中，基站指示同步信道偏移的处理方式三是指基站在 主广播信道中指示同步信道偏移。如果同步信道有W个不同的偏移值，
则需要有「log,AH个比特来指示偏移值。偏移值的信息与其它广播信道的 内容进行信道编码、速率匹配，调制、OFDM调制等操作在主广播信道 中传输。
用户设备的操作
对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式一，用户设备 进行小区搜索时的步骤如图5所示。
上述图5中的501用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时。与 步骤201不同的是，由于主同步信道在无线帧内可以有不同的偏移值， 因此用户设备无法获得5毫秒定时，而只能获得时隙定时。上述图5中的502用户设备通过检测次同步信道获得无线帧定时， 小区分组标识，以及同步信道偏移。与步骤202不同的是，由于基站在 次同步信道中指示偏移值，用户设备除了从次同步信道中可以获取小区 分组标识(以及可能传输的下行发射天线的数目)之外，还可以获取同步 信道偏移值。用户设备可以根据同步信道偏移值获取无线帧定时。在本 步骤中，对应于上文所述的第1种实现方法(即基站将偏移值在次同步信 道中单独指示)，用户设备直接从次同步信道中读取偏移值。对应于上 文所述的第2种实现方法(即基站在次同步信道中传输的小区分组标识指 示了同步信道偏移)，用户设备从小区分组标识中获取偏移值。以上文 中所述的小区分组标识与偏移值的对应关系为例，当用户设备检测到小 区分组标识为G,.时，用户设备可推断出同步信道偏移值为5「,/21。
上述图5中的503与步骤203相同，上述图5中的504与步骤204相同。
对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式二，用户设备 进行小区搜索时的步骤如图6所示。
上述图6中的601用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时。与 步骤201不同的是，由于主同步信道在无线帧内可以有不同的偏移值， 因此用户设备无法获得5毫秒定时，而只能获得时隙定时。
上述图6中的602用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标 识。与步骤202不同的是，由于用户设备无法获取同步信道偏移的信息， 用户设备无法确定无线帧定时。
上述图6中的603用户设备检测参考信号获得小区标识，同步信道 偏移，以及无线帧定时。与步骤203不同的是，由于基站在参考信号中 指示偏移值，用户设备除了从参考信号中可以获取小区标识之外，还可 以获取同步信道偏移值。用户设备可以根据同步信道偏移值获取无线帧 定时。在本步骤中，对应于上文所述的第1种实现方法(即基站用参考信 号中的正交序列指示同步信道偏移)，用户设备根据参考信号中的正交 序列获取同步信道偏移。对应于上文所述的第2种实现方法(即基站通过 小区标识指示同步信道偏移)，用户设备从小区标识中获取偏移值。以 上文中所述的小区标识与偏移值的对应关系为例，当用户设备检测到小 区标识为C,.时，用户设备可推断出同步信道偏移值为S「,/yl 。上述图6中的604与步骤204相同。
对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式三，用户设备 进行小区搜索时的步骤如图7所示。
上述图7中的701用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时。与 步骤201不同的是，由于主同步信道在无线帧内可以有不同的偏移值， 因此用户设备无法获得5毫秒定时，而只能获得时隙定时。
上述图7中的702用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标 识。与步骤202不同的是，由于用户设备无法获取同步信道偏移的信息， 用户设备无法确定无线帧定时。
上述图7中的703用户设备检测参考信号获得小区标识。
上述图7中的704用户设备译码主广播信道读取同步信道偏移以及 其他的广播信道的信息，并且获得无线帧定时。与步骤204不同的是， 由于基站在主广播信道中指示偏移值，用户设备可以根据同步信道偏移 值获取无线帧定时。
如图8所示基站发射同步信道和主广播信道的设备图中,，基站的同步 信道和主广播信道控制模块801是本发明的体现。基站的同步信道和主广 播信道控制模块801根据网络规划确定的同步信道偏移值来确定如何传输 主同步信道、次同步信道和主广播信道并相应地在发射装置802中发射。 具体的基站发射硬件框图在实施例中给出。
如图9所示用户设备进行小区搜索的设备图中，用户设备的小区搜索 控制模块903是本发明的体现。901接收装置将基站发送的射频信号进行 接收，进行射频接收和模数转换等处理后在模块902物理信道解复用器中 解复用出主同步信道904、次同步信道905、参考信号906、主广播信道907 和其他物理信道908。小区搜索控制模块903控制小区搜索的过程。具体 而言，对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式一，小区搜 索控制模块从次同步信道中获取同步信道偏移值并由此获得无线帧定 时；对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式二，小区搜索 控制模块从参考信号中获取同步信道偏移值并由此获得无线帧定时；对 应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式三，小区搜索控制模块从主广播信道中获取同步信道偏移值并由此获得无线帧定时。具体的 用户设备接收硬件框图在实施例中给出。实施例本部分给出了该发明的三个实施例。为了避免使本专利的描述过于 冗长，在下面的说明中，略去了对公众熟知的功能或者装置等的详细描 述。第一实施例在本实施例中，基站在次同步信道中传输的小区分组标识指示同步 信道偏移。如图3所示，设定系统支持3个同步信道偏移偏移S,，偏移 &，和偏移&。同时设定系统内有34个小区分组标识G,，G2，......，〔;34，并且小区分组标识与同步信道偏移的对应关系为，偏移S,所对应的小区分组 标识是G,至C^，偏移&所对应的小区分组标识是013至《4，偏移&所对 应的小区分组标识是《5至(736 。基站的操作如下所述。设定按照网络规划，小区的同步信道偏移为 偏移&，则该小区所能使用的小区分组标识为^至( 24，设定该小区的小 区分组标识为G。。则基站在无线帧的第4个和第14个时隙传输主同步信 道和次同步信道，同时在次同步信道中传输的小区分组标识为G,。。用户设备的操作如下所述。首先用户设备通过检测主同步信道获得 时隙定时。然后用户设备检测次同步信道获得小区分组标识(以及可能传 输的下行发射天线的数目)。由于用户设备检测到次同步信道中传输的小 区分组标识为G2。，用户设备可以计算出小区的同步信道偏移为偏移& ， 即主同步信道和次同步信道在无线帧的第4个和第14个时隙传输，因此用 户设备可以获取无线帧定时。然后用户设备检测参考信号获得小区标识， 并且译码读取广播信道的信息。图10是本发明基站发射硬件框图的一个示例。基站的同步信道和主 广播信道控制模块801根据网络规划确定的同步信道偏移值来确定主同步 信道和次同步信道在无线帧内的偏移值从而相应地控制物理信道复用器 1012;同步信道和主广播信道控制模块801还根据网络规划选定的小区分组标识来选择次同步码1006。广播信息1001在信道编码模块10()2中编码， 经过速率匹配模块1003处理后，接着在交织器1004内进行交织并在模块 1005中调制，然后在模块1012中与其他物理信道复用。由同步信道和主 广播信道控制模块801选择的次同步码1006经过模块1007调制后在模块 1012中与其他物理信道复用。主同步码1008经过模块1009调制后在模块 1012中与其他物理信道复用。物理信道复用器1012将调制后的主广播信 道，主同步信道，次同步信道，参考信号1010以及其他下行信道1011进 行复用。这种复用方式既可以是时域上的复用，也可以是频域上的复用。 经过复用后的频域信号由IFFT模块1013变换为时域信号。然后信号在模 块1014中加上CP以消除子载波间的干扰，并经过数/模转换器1015将数字 信号转变为模拟信号。之后信号进入射频发射机1016进行射频相关的操 作。从射频发射机出来的信号通过天线1017发射到无线信道中。图11是本发明用户设备接收硬件框图的一个示例。基站下行发射的 信号由用户设备的天线1120接收，进入用户设备的射频接收机1119。射 频接收机的主要任务是调整振荡器，并作自动增益控制。接收信号然后 在模/数转换器1118内从模拟信号抽样为数字信号。数字信号在模块1117 中去除CP，并且经过FFT模块1116从时域信号转变为频域信号并在模块 902物理信道解复用器中解复用出次同步信道1110、主广播信道1107、主 同步信道1112、参考信号1114和其他下行信道1115。解复用出的主广播 信道1107在模块1106中进行频域均衡来去除无线信道对信号施加的影 响，然后在模块1105中解调，模块1104中解交织，模块1103中解速率匹 配，模块1102中信道译码恢复出发射的广播信息1101。解复用出的次同 步信道1110经过匹配滤波器1109相关出次同步码1108并将其送至小区搜 索控制模块903。解复用出的主同步信道l 112经过匹配滤波器111 l相关来 获取小区的时隙定时。解复用出的参考信号1114经过匹配滤波器1113相 关来获取小区标识。小区搜索控制模块903根据次同步码1108获取同步信 道偏移值并由此获得无线帧定时。第二实施例在本实施例中，基站用参考信号中的正交序列指示同步信道偏移。 如图3所示，设定系统支持3个同步信道偏移偏移S,，偏移&，和偏移 S3。同时设定系统内有3个正交序列OS,， 0&，和<9&。并且正交序列 与同步信道偏移的对应关系为，正交序列OS，对应于偏移S，正交序列 0&对应于偏移&，而正交序列0&对应于偏移&。基站的操作如下所述。设定按照网络规划，小区的同步信道偏移为 偏移&，则该小区的正交序列为0&。则基站在无线帧的第4个和第14个 时隙传输主同步信道和次同步信道，同时参考信号对应的正交序列为用户设备的操作如下所述。首先用户设备通过检测主同步信道获得 时隙定时。然后用户设备检测次同步信道获得获取小区分组标识(以及可 能传输的下行发射天线的数目)。用户设备再通过检测参考信号获得小区标识，并且检测出正交序列为o&。用户设备根据正交序列为o&可以计算出小区的同步信道偏移为偏移&，即主同步信道和次同步信道在无线帧的第4个和第14个时隙传输，因此用户设备可以获取无线帧定时。然后 用户设备译码读取主广播信道的信息。第三实施例-在本实施例中，基站在主广播信道中指示同步信道偏移。如图3所 示，设定系统支持3个同步信道偏移偏移S,，偏移&，和偏移&。基站的操作如下所述。设定按照网络规划，小区的同步信道偏移为偏移^ ，则基站在无线帧的第4个和第14个时隙传输主同步信道和次同 步信道，并且基站在主广播信道中用2比特信息来指示同步信道偏移。设 定比特"00"指示偏移S,，比特"01"指示偏移& ，比特"10"指示 偏移&。则基站在主广播信道中用比特"01"指示偏移52。用户设备的操作如下所述。首先用户设备通过检测主同步信道获得 时隙定时。然后用户设备检测次同步信道获得获取小区分组标识(以及可 能传输的下行发射天线的数目)。用户设备再通过检测参考信号获得小区 标识。然后用户设备译码读取主广播信道的信息，根据指示同步信道偏 移值的取值为"01"，可以获知小区的同步信道偏移为偏移&，即主同步信道和次同步信道在无线帧的第4个和第14个时隙传输，因此用户设备 可以获取无线帧定时。
权利要求
1. 一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示同步信道偏移的方法，包括步骤a)基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信道，所述的主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同；b)基站指示同步信道偏移，所述的同步信道偏移是指主同步信道和次同步信道在无线帧内的偏移。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤a)中，所述的主 同步信道和次同步信道在相同的时隙中传输。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤b)中，所述的主 同步信道和次同步信道在无线帧内的偏移是指主同步信道和次同步信道 在无线帧中的时隙偏移。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于当每个无线帧内有2M个 时隙时，每A/个时隙传输1次主同步信道和次同步信道，其中，M〉0。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于当每个无线帧内有2M个 时隙时，配置N个偏移值,其中，M〉0， 2《N《M。
6. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤b)中，所述的基 站指示同步信道偏移是指基站在次同步信道中指示偏移值。
7. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤b)中，所述的基 站指示同步信道偏移是指基站在参考信号中指示偏移值。
8. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤b)中，所述的基 站指示同步信道偏移是指基站在主广播信道中指示同步信道偏移。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于将偏移值在次同步信道 中单独指示。
10. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于通过小区分组标识指示 同步信道偏移。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于当同步信道有7V个不 同的偏移值S，,并且有P个小区分组标识G,，G2，......,G,时，定义Z^「iVivl，偏移S,所对应的小区分组标识是G,至A，偏移5'2所对应的小区分组标识是<^+1至(722 ，......，偏移S,("AO所对应的小区分组标识是^(,,+1至&，......，偏移&所对应的小区分组标识是G^,一至Gp。
12. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于基站用参考信号中的正交序列指示同步信道偏移。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于正交序列与同步信道 偏移是一一对应的关系。即，正交序列OS,对应于偏移S,，正交序列0^ 对应于偏移52，而正交序列0&对应于偏移&。
14. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于基站通过小区标识指示 同步信道偏移。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于当同步信道有AA个不 同的偏移值S,，&, jw，并且有^个小区分组标识C,，q,......,Ce时，定义y = fe/iV]，偏移S,所对应的小区标识是C,至C,，偏移&所对应的小区标识是C,+,至C^ ，.......偏移5,(/<^)所对应的小区标识是<:( +1至C,T，......，偏移&所对应的小区标识是C^,+,至Ce。
16. —种用户设备进行小区搜索的方法，包括步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得无线帧定时、小区分组标识以 及同步信道偏移；c) 用户设备通过检测参考信号获得小区标识；d) 用户设备译码读取主广播信道的信息。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于当基站在次同步信道 中将偏移值单独指示时，所述步骤b)的用户设备直接从次同步信道中读 取偏移值。
18. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于当基站在次同步信道 中传输的小区分组标识指示同步信道偏移时，所述步骤b)的用户设备从 小区分组标识中获取偏移值。
19. 一种用户设备进行小区搜索的方法，包括步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标识；C)用户设备通过检测参考信号获得小区标识，同步信道偏移，以及 无线帧定时；d)用户设备译码读取主广播信道的信息。
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于当基站用参考信号中 的正交序列指示同步信道偏移时，所述步骤c)的用户设备根据参考信号 中正交序列获取同步信道偏移。
21. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于当基站通过小区标识 指示同步信道偏移时，所述步骤C)的用户设备从小区标识中获取偏移值。
22. —种用户设备进行小区搜索的方法，包括步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标识； C)用户设备检测参考信号获得小区标识；d)用户设备译码主广播信道读取同步信道偏移以及其他的广播信道 的信息，并且获得无线帧定时。
23. —种无线通信系统中的发射同步信道和主广播信道的基站设备， 包括发射部分，还包括同步信道和主广播信道控制模块，用于根据网络规划确定的同步信 道偏移值来确定如何传输主同步信道、次同步信道和主广播信道；所述的发射装置将主同步信道、次同步信道和主广播信道发射到无 线信道中。
24. —种无线通信系统中的进行小区搜索的用户设备，包括接收部 分，还包括-物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从次同步信道中获取同步信道偏移值并由 此获得无线帧定时。
25. —种无线通信系统中的进行小区搜索的用户设备，包括接收部 分，还包括-物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从参考信号中获取同步信道偏移值并由此 获得无线帧定时。
26.—种无线通信系统中的进行小区搜索的用户设备，包括接收部 分，还包括物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从主广播信道中获取同步信道偏移值并由 此获得无线帧定时。
全文摘要
一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示同步信道偏移的设备和方法，包括步骤基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信道，所述的主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同；基站指示同步信道偏移，所述的同步信道偏移是指主同步信道和次同步信道在无线帧内的偏移。采用本发明的方法，可以解决在同步网络当中出现的小区搜索性能下降的问题，有效地提高小区搜索的精度，减少小区搜索的时间。
文档编号H04B7/26GK101222269SQ20071000455
公开日2008年7月16日 申请日期2007年1月10日 优先权日2007年1月10日
发明者张玉建, 李周镐, 李小强 申请人:北京三星通信技术研究有限公司;三星电子株式会社
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，特别涉及无线通信系统中在小区搜索过 程中指示同步信道偏移的设备和方法。
背景技术：
现在，3GPP标准化组织已经着手开始对其现有系统规范进行长期 的演进(LTE， Long Term Evolution)。在众多的物理层传输技术当中， 基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 以下 简称OFDM)的下行传输技术和基于单载波频分多址接入(Single Carrier Frequency Division Multiple Access,以下简称SC-FDMA)的上行传输技 术是研究的热点。OFDM技术本质上是一种多载波调制通信技术，其基 本原理是把一个高速率的数据流分解为若干个低速率数据流在一组相互 正交的子载波上同时传送。OFDM技术由于其多载波性质，在很多方面 具有性能优势。SC-FDMA技术本质上是一种单载波传输技术，其信号峰 平比(Peak to Average Power Ratio,以下简称PAPR)比较低，从而移动终 端的功率放大器可以以较高的效率工作，扩大小区的覆盖范围，同时通过添 加循环前缀(Cydic Prefix)和频域均衡，其处理复杂度比较低。根据现有的关于LTE的讨论结果，如图1所示是LTE系统下行帧结 构，在LTE系统中的无线资源是指系统或用户设备可以占用的时间和频 率资源，可以用无线帧(Radio Frame) (101-103)为单位来做区分， 无线帧的时间长度与WCDMA系统的无线帧的时间长度相同，即其时间 长度为10ms;每个帧细分为多个时隙(Slot) (104-107)，目前的假 设是每个无线帧包含20个时隙，时隙的时间长度为0.5ms;每个时隙又 包含多个OFDM符号，根据目前的假设，LTE系统中有效OFDM符号的 时间长度约为66.7iJS。 OFDM符号的CP的时间长度可以有两种，即短CP 的时间长度大约为4.8ps，长CP的时间长度大约16.7iJS，长CP时隙用于多小区广播/多播和小区半径非常大的情况，短CP时隙(108)包含7 个OFDM符号，长CP时隙(109)包含6个OFDM符号。在OFDM系统中，如果用户的数据被映射到连续的子载波上，则是 局部式传输。如果用户的数据被映射到分散的子载波上，则是分布式传 输。同一小区内的用户设备所使用的子载波通常不会重叠，这种资源分 配方式被称为在频域的正交资源分配。在时域的正交资源的分配方式是 基站对同一小区内的用户设备使用不同的时隙或OFDM符号来传输数 据。综合频域和时域的资源分配方式，在OFDM系统中可以将下行的资 源以时域和频域二维格的方式分配给用户。无线通信系统中，小区搜索的设计是非常重要的一个方面。小区搜 索的定义有两方面 一方面是指用户设备在开机后，搜索并接入网络的 过程；另一方面是指移动终端已经接入网络后，为了切换等无线资源管 理的需要而搜索当前小区外的其他小区的过程。在前一种情况中，由于 用户设备通常没有更多的可以参考的信息，搜索的过程通常会较长，如 大于几百毫秒；在后一种情况时，由于用户设备可以从当前小区获得邻 近小区的信息，小区搜索的某些步骤可以省略，因而搜索的过程通常较 短，如小于几十毫秒。在宽带码分多址(Wideband CDMA，以下简称WCDMA)系统中， 小区搜索分三步实现第一步时隙词步。在WCDMA中，基站在每个时隙中发射主同步 信道(Primary Synchronization Channel)，在主同步信道中传输的码 字被称为主同步码(Primary Synchronization Code)。全网络使用相同 的主同步码。用户设备使用匹配滤波器(与主同步码相匹配)对接受到 的信号进行操作，即通过检测匹配滤波器输出的峰值来确定时隙的定时 关系。第二步帧同步及扰码组识别。在WCDMA中，同主同步码类似， 基站在每个时隙中发射次同步信道(Secondary Synchronization Channel)，在次同步信道中传输的码字被称为次同步码(Secondary Synchronization Code)。与主同步码不同的是，次同步码有16个。小 区在每一帧的15个时隙当中发射一个次同步码。有64个次同步码的序列对应着扰码组，并且这64个序列的循环移位的序列均不相同，因而用户 设备可以通过相关所有的次同步码的序列的可能性来获得扰码组并且确 定帧的定时关系。第三步识别扰码。在WCDMA中，每个小区下行发射的数据都被 扰码所加扰。每个小区有一个主扰码(Primary Scrambling Code)，广 播信道、主公共导频等均采用主扰码来加扰。WCDMA系统中最大可支 持512个主扰码，每8个主扰码一组对应着1个扰码组。当用户设备在第 二步获得扰码组的信息后，用户设备可以通过对主公共导频相关的结果 来测试8个可能的主扰码。当用户设备识别主扰码后，用户设备可以利用 公共导频进行信道估计来译码并读取广播信道的信息。在LTE系统中，小区搜索的设计目前假设的流程如图2所示。上述图2中的201用户设备通过检测主同步信道获得5毫秒定时。主 同步码在LTE中也是全网络一致的，但是只在特定的时隙内发射。由于 主同步信道在一个无线帧内传输两次，这样当用户设备通过匹配滤波器 获取了主同步码的定时关系后，就已经取得了5毫秒定时关系。上述图2中的202用户设备通过检测次同步信道获得无线帧定时和 小区分组标识。同WCDMA类似，次同步码是小区相关的。不同之处在 于次同步码同主同步码相似，只在特定的时隙内发射。用户设备通过相 关所有可能的次同步码来识别小区所使用的次同步码。当次同步码获取 后，用户设备同时获取了无线帧的定时关系，以及当前小区所属的小区 分组。另外取决与具体的设计，次同步信道还可能指示基站下行发射天 线的数目。上述图2中的203用户设备通过检测参考信号获得小区标识。在LTE 中，与WCDMA的公共导频相对应的是参考信号(Reference Signal)。 用户设备在步骤202中获取了小区分组标识的信息后，通过对参考信号 相关的结果可以测试并识别小区标识。在LTE中，二维的参考信号序列 是由二维的正交序列(Orthogonal Sequence)和二维的伪随机序列 (Pseudo-Random Sequence)产生的。正交序列的数目为3，伪随机 序列的数目在170左右。每个小区的标识对应了正交序列和伪随机序列 的唯一组合，因此大约有510个唯一的小区标识。上述图2中的204用户设备译码读取主广播信道的信息。与WCDMA 类似，用户设备可以利用参考信号进行信道估计来译码并读取主广播信 道的信息。在LTE中，广播信道分为两种主广播信道(Primary Broadcast Channel)和次广播信道(Secondary Broadcast Channel)。主广播信 道是在特定的时频资源上发送的广播信道。主广播信道中通常传输的是 小区中较为重要，需要及时获取的信息，如小区在网络中的标识，随机 接入相关的信息，以及次广播信道的配置信息。次广播信道通常是被调 度传输的，其内容包含其它与系统相关的信息。现有的LTE系统支持多播/广播技术。多播/广播是一种从一个数据源 向多个目标传送数据报文的技术。在OFDM系统中，采用单频网(Single Frequency Network)技术来实现多播/广播会极大地提高业务的数据速 率和覆盖。单频网技术是指参与多播/广播的各个小区在相同的时频资源 上传输完全相同的内容。该技术对基站间的同步有严格的要求。当采用 单频网技术后，采用现有的小区搜索技术，所有的主同步信道和次同步 信道所使用的时频资源完全相同，对于小区搜索的性能主要有两方面的 影响第一、对于主同步信道检测的影响。当小区半径较大时，用户设备 可能会错误地检测到较远小区发射的主同步信道，因而导致获取的5毫秒 定时关系出现偏差。第二、对于次同步信道检测的影响。通常对次同步信道的检测会利 用主同步信道来进行信道估计。由于主同步码是全网络一致的，并且在 相同的时频资源上发射，因此从主同步信道上获取的信道估计是距离用 户设备较近的多个小区的信道的叠加。但是检测次同步信道通常只需要 获取用户设备所处小区的信道情况。因此这种信道估计不匹配的情况会 严重的影响次同步信道检测的性能。对于上述的问题，目前在LTE研究中的一种解决方案是采用多个主 同步码，并且通过网络规划使相邻的小区采用不同的主同步码。这种方 案的缺陷是由于采用了多个主同步码，检测主同步码的复杂度有所提 高，同时检测主同步码的精度也有所下降。发明内容本发明的目的是提供一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示同 步信道偏移的设备和方法。按照本发明的一方面， 一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示 同步信道偏移的方法，包括步骤a) 基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信道，所述的 主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同；b) 基站指示同步信道偏移，所述的同步信道偏移是指主同步信道和 次同步信道在无线帧内的偏移。按照本发明的另一方面， 一种用户设备进行小区搜索的方法，包括 步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得无线帧定时、小区分组标识以 及同步信道偏移；C)用户设备通过检测参考信号获得小区标识； d)用户设备译码读取主广播信道的信息。按照本发明的另一方面， 一种用户设备进行小区搜索的方法，包括 步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标识；C)用户设备通过检测参考信号获得小区标识，同步信道偏移，以及 无线帧定时；d)用户设备译码读取主广播信道的信息。按照本发明的另一方面， 一种用户设备进行小区搜索的方法，包括 步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标识； C)用户设备检测参考信号获得小区标识；d)用户设备译码主广播信道读取同步信道偏移以及其他的广播信道 的信息，并且获得无线帧定时。按照本发明的另一方面， 一种无线通信系统中的发射同步信道和主 广播信道的基站设备，包括发射部分，还包括同步信道和主广播信道控制模块，用于根据网络规划确定的同步信 道偏移值来确定如何传输主同步信道、次同步信道和主广播信道；所述的发射装置将主同步信道、次同步信道和主广播信道发射到无 线信道中。按照本发明的另一方面， 一种无线通信系统中的进行小区搜索的用 户设备，包括接收部分，还包括物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从次同步信道中获取同步信道偏移值并由 此获得无线帧定时。按照本发明的另一方面， 一种无线通信系统中的进行小区搜索的用 户设备，包括接收部分，还包括物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从参考信号中获取同步信道偏移值并由此 获得无线帧定时。按照本发明的另一方面， 一种无线通信系统中的进行小区搜索的用 户设备，包括接收部分，还包括物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从主广播信道中获取同步信道偏移值并由 此获得无线帧定时。采用本发明提出的在小区搜索过程中指示同步信道偏移的方法，可 以解决在同步网络当中出现的小区搜索性能下降的问题，有效地提高小 区搜索的精度，减少小区搜索的时间。
图l是LTE中下行OFDM系统的帧结构； 图2是LTE中现有的小区搜索的操作； 图3是LTE系统中配置3个同步信道偏移值的示例； 图4是网络配置3个同步信道偏移值的示例；图5是用户设备进行小区搜索的操作方式一；图6是用户设备进行小区搜索的操作方式二；图7是用户设备进行小区搜索的操作方式三；图8是基站发射同步信道和主广播信道的设备图；图9是用户设备进行小区搜索的设备图；图IO是基站发射机硬件框图的一个示例；图11是用户设备接收机硬件框图的一个示例。
具体实施方式
本发明提出了一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示同步信道 偏移的设备和方法。 基站的操作a) 基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信道，所述的 主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同；b) 基站指示同步信道偏移，所述的同步信道偏移是指主同步信道和 次同步信道在无线帧内的偏移。本发明步骤a)中，基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同 步信道，所述的主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同。主同步 信道和次同步信道在无线帧内的偏移的取值对应于不同的小区可以不 同。在本发明中，主同步信道和次同步信道在无线帧内的偏移指的是主 同步信道和次同步信道在无线帧中的时隙偏移；而主同步信道和次同步 信道在每个时隙中所处的OFDM符号的位置固定。当每个无线帧内有 2M(M〉0)个时隙时，由于每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信 道， 一种对称的设计是每M个时隙传输1次主同步信道和次同步信道。这 样主同步信道和次同步信道最多可以有M个不同的偏移值。实际配置中出于降低开销和简化的考虑，可以只配置w(2sa^m)个偏移值。对应于LTE系统，每个无线帧内有20个时隙，因此可以配置的偏移值的个数为 2，3,4，5,6,7,8,9，10。图3是LTE系统中配置3个同步信道偏移值的示例。图3 所示的是短CP的结构。在图3，传输主同步信道的OFDM符号3()2是每个 时隙中的第7个OFDM符号，传输次同步信道的OFDM符号303是每个时 隙中的第6个OFDM符号，而传输参考信号的OFDM符号304是每个时隙 中的第l个和第4个OFDM符号。在每个无线帧内配置了3个不同的偏移 值偏移S,，偏移&，偏移&。偏移S是指传输主同步信道和次同步信 道的时隙301是无线帧中的第1个和第11个时隙；偏移&是指传输主同步 信道和次同步信道的时隙301是无线帧中的第4个和第14个时隙；偏移53 是指传输主同步信道和次同步信道的时隙301是无线帧中的第7个和第17 个时隙。具体的每个小区的偏移取值由网络进行配置。对于异步的网络，由 于各基站间没有严格的同步，因此一种配置方式是所有的小区采用相同 的偏移值；也可以是不同的小区采用可能的偏移值中的一个。对于同步 的网络，以3个偏移值为例， 一种网络配置方式如图4所示。在图4中，小 区404、 405和406采用偏移S,，小区401、 407和408采用偏移^,小区402、 403和409采用偏移&。釆用相同偏移值的小区在地理上不相邻，因次同 步信道之间的影响较小。本发明步骤b)中，基站指示同步信道偏移的处理方式一是指基站在 次同步信道中指示偏移值。该方式有两种实现方式。第1种实现方法是将 偏移值在次同步信道中单独指示。在该实现方法下，基站除了在次同步 信道中传输小区分组标识(以及可能传输的下行发射天线的数目)之外， 基站还传输同步信道的偏移值。如果同步信道有w个不同的偏移值，则 需要有「l0g2 aH个比特来指示偏移值，其中「d代表对x进行向上取整操 作。第2种实现方法是指基站在次同步信道中传输的小区分组标识指示同 步信道偏移。假设同步信道有A^个不同的偏移值S,，&,....^，有P个小区分组标识G,，《，......，GP，并且/^7V (通常为了便于网络部署，尸》AO 。一种通过小区分组标识来指示同步信道偏移的方法是定义Z二「P/AH。 则偏移S,所对应的小区分组标识是G，至Gz ，偏移&所对应的小区分组标识是G^至G^，......，偏移5,(/<^)所对应的小区分组标识是6(,,+1至
G(z，......，偏移&所对应的小区分组标识是(^—,)2+1至^。需要注意的
是通常p是w的整数倍，但是上述的算法同样适用于户不是;v整数倍的情形。
本发明步骤b)中，基站指示同步信道偏移的处理方式二是指基站在 参考信号中指示偏移值。第1种实现方法是通过基站用参考信号中的正交 序列指示同步信道偏移。由于目前LTE系统中的正交序列的个数为3，因 此在该方法中，同步信道的偏移值的个数为3。这样，正交序列与同步信 道偏移是一一对应的关系。即正交序列os,对应于偏移s,，正交序列os, 对应于偏移52，而正交序列o&对应于偏移&。第2种实现方法是指基站 通过小区标识指示同步信道偏移。假设同步信道有w个不同的偏移值 S,，&,Jw，有^个小区分组标识c,，C2，......,ce，并且2》w (通常为了便于
网络部署，2>>AO 。 一种通过小区标识来指示同步信道偏移的方法是 定义y-「2/A0。则偏移S所对应的小区标识是C,至Cy，偏移52所对应的 小区标识是C^至C^ ，......，偏移S,("AO所对应的小区标识是C(,—
至C"，......，偏移^所对应的小区标识是C(^^,至Ce。需要注意的是
通常2是iV的整数倍，但是上述的算法同样适用于2不是w整数倍的情形。
本发明步骤b)中，基站指示同步信道偏移的处理方式三是指基站在 主广播信道中指示同步信道偏移。如果同步信道有W个不同的偏移值，
则需要有「log,AH个比特来指示偏移值。偏移值的信息与其它广播信道的 内容进行信道编码、速率匹配，调制、OFDM调制等操作在主广播信道 中传输。
用户设备的操作
对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式一，用户设备 进行小区搜索时的步骤如图5所示。
上述图5中的501用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时。与 步骤201不同的是，由于主同步信道在无线帧内可以有不同的偏移值， 因此用户设备无法获得5毫秒定时，而只能获得时隙定时。上述图5中的502用户设备通过检测次同步信道获得无线帧定时， 小区分组标识，以及同步信道偏移。与步骤202不同的是，由于基站在 次同步信道中指示偏移值，用户设备除了从次同步信道中可以获取小区 分组标识(以及可能传输的下行发射天线的数目)之外，还可以获取同步 信道偏移值。用户设备可以根据同步信道偏移值获取无线帧定时。在本 步骤中，对应于上文所述的第1种实现方法(即基站将偏移值在次同步信 道中单独指示)，用户设备直接从次同步信道中读取偏移值。对应于上 文所述的第2种实现方法(即基站在次同步信道中传输的小区分组标识指 示了同步信道偏移)，用户设备从小区分组标识中获取偏移值。以上文 中所述的小区分组标识与偏移值的对应关系为例，当用户设备检测到小 区分组标识为G,.时，用户设备可推断出同步信道偏移值为5「,/21。
上述图5中的503与步骤203相同，上述图5中的504与步骤204相同。
对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式二，用户设备 进行小区搜索时的步骤如图6所示。
上述图6中的601用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时。与 步骤201不同的是，由于主同步信道在无线帧内可以有不同的偏移值， 因此用户设备无法获得5毫秒定时，而只能获得时隙定时。
上述图6中的602用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标 识。与步骤202不同的是，由于用户设备无法获取同步信道偏移的信息， 用户设备无法确定无线帧定时。
上述图6中的603用户设备检测参考信号获得小区标识，同步信道 偏移，以及无线帧定时。与步骤203不同的是，由于基站在参考信号中 指示偏移值，用户设备除了从参考信号中可以获取小区标识之外，还可 以获取同步信道偏移值。用户设备可以根据同步信道偏移值获取无线帧 定时。在本步骤中，对应于上文所述的第1种实现方法(即基站用参考信 号中的正交序列指示同步信道偏移)，用户设备根据参考信号中的正交 序列获取同步信道偏移。对应于上文所述的第2种实现方法(即基站通过 小区标识指示同步信道偏移)，用户设备从小区标识中获取偏移值。以 上文中所述的小区标识与偏移值的对应关系为例，当用户设备检测到小 区标识为C,.时，用户设备可推断出同步信道偏移值为S「,/yl 。上述图6中的604与步骤204相同。
对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式三，用户设备 进行小区搜索时的步骤如图7所示。
上述图7中的701用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时。与 步骤201不同的是，由于主同步信道在无线帧内可以有不同的偏移值， 因此用户设备无法获得5毫秒定时，而只能获得时隙定时。
上述图7中的702用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标 识。与步骤202不同的是，由于用户设备无法获取同步信道偏移的信息， 用户设备无法确定无线帧定时。
上述图7中的703用户设备检测参考信号获得小区标识。
上述图7中的704用户设备译码主广播信道读取同步信道偏移以及 其他的广播信道的信息，并且获得无线帧定时。与步骤204不同的是， 由于基站在主广播信道中指示偏移值，用户设备可以根据同步信道偏移 值获取无线帧定时。
如图8所示基站发射同步信道和主广播信道的设备图中,，基站的同步 信道和主广播信道控制模块801是本发明的体现。基站的同步信道和主广 播信道控制模块801根据网络规划确定的同步信道偏移值来确定如何传输 主同步信道、次同步信道和主广播信道并相应地在发射装置802中发射。 具体的基站发射硬件框图在实施例中给出。
如图9所示用户设备进行小区搜索的设备图中，用户设备的小区搜索 控制模块903是本发明的体现。901接收装置将基站发送的射频信号进行 接收，进行射频接收和模数转换等处理后在模块902物理信道解复用器中 解复用出主同步信道904、次同步信道905、参考信号906、主广播信道907 和其他物理信道908。小区搜索控制模块903控制小区搜索的过程。具体 而言，对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式一，小区搜 索控制模块从次同步信道中获取同步信道偏移值并由此获得无线帧定 时；对应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式二，小区搜索 控制模块从参考信号中获取同步信道偏移值并由此获得无线帧定时；对 应于上文所述的基站指示同步信道偏移的处理方式三，小区搜索控制模块从主广播信道中获取同步信道偏移值并由此获得无线帧定时。具体的 用户设备接收硬件框图在实施例中给出。实施例本部分给出了该发明的三个实施例。为了避免使本专利的描述过于 冗长，在下面的说明中，略去了对公众熟知的功能或者装置等的详细描 述。第一实施例在本实施例中，基站在次同步信道中传输的小区分组标识指示同步 信道偏移。如图3所示，设定系统支持3个同步信道偏移偏移S,，偏移 &，和偏移&。同时设定系统内有34个小区分组标识G,，G2，......，〔;34，并且小区分组标识与同步信道偏移的对应关系为，偏移S,所对应的小区分组 标识是G,至C^，偏移&所对应的小区分组标识是013至《4，偏移&所对 应的小区分组标识是《5至(736 。基站的操作如下所述。设定按照网络规划，小区的同步信道偏移为 偏移&，则该小区所能使用的小区分组标识为^至( 24，设定该小区的小 区分组标识为G。。则基站在无线帧的第4个和第14个时隙传输主同步信 道和次同步信道，同时在次同步信道中传输的小区分组标识为G,。。用户设备的操作如下所述。首先用户设备通过检测主同步信道获得 时隙定时。然后用户设备检测次同步信道获得小区分组标识(以及可能传 输的下行发射天线的数目)。由于用户设备检测到次同步信道中传输的小 区分组标识为G2。，用户设备可以计算出小区的同步信道偏移为偏移& ， 即主同步信道和次同步信道在无线帧的第4个和第14个时隙传输，因此用 户设备可以获取无线帧定时。然后用户设备检测参考信号获得小区标识， 并且译码读取广播信道的信息。图10是本发明基站发射硬件框图的一个示例。基站的同步信道和主 广播信道控制模块801根据网络规划确定的同步信道偏移值来确定主同步 信道和次同步信道在无线帧内的偏移值从而相应地控制物理信道复用器 1012;同步信道和主广播信道控制模块801还根据网络规划选定的小区分组标识来选择次同步码1006。广播信息1001在信道编码模块10()2中编码， 经过速率匹配模块1003处理后，接着在交织器1004内进行交织并在模块 1005中调制，然后在模块1012中与其他物理信道复用。由同步信道和主 广播信道控制模块801选择的次同步码1006经过模块1007调制后在模块 1012中与其他物理信道复用。主同步码1008经过模块1009调制后在模块 1012中与其他物理信道复用。物理信道复用器1012将调制后的主广播信 道，主同步信道，次同步信道，参考信号1010以及其他下行信道1011进 行复用。这种复用方式既可以是时域上的复用，也可以是频域上的复用。 经过复用后的频域信号由IFFT模块1013变换为时域信号。然后信号在模 块1014中加上CP以消除子载波间的干扰，并经过数/模转换器1015将数字 信号转变为模拟信号。之后信号进入射频发射机1016进行射频相关的操 作。从射频发射机出来的信号通过天线1017发射到无线信道中。图11是本发明用户设备接收硬件框图的一个示例。基站下行发射的 信号由用户设备的天线1120接收，进入用户设备的射频接收机1119。射 频接收机的主要任务是调整振荡器，并作自动增益控制。接收信号然后 在模/数转换器1118内从模拟信号抽样为数字信号。数字信号在模块1117 中去除CP，并且经过FFT模块1116从时域信号转变为频域信号并在模块 902物理信道解复用器中解复用出次同步信道1110、主广播信道1107、主 同步信道1112、参考信号1114和其他下行信道1115。解复用出的主广播 信道1107在模块1106中进行频域均衡来去除无线信道对信号施加的影 响，然后在模块1105中解调，模块1104中解交织，模块1103中解速率匹 配，模块1102中信道译码恢复出发射的广播信息1101。解复用出的次同 步信道1110经过匹配滤波器1109相关出次同步码1108并将其送至小区搜 索控制模块903。解复用出的主同步信道l 112经过匹配滤波器111 l相关来 获取小区的时隙定时。解复用出的参考信号1114经过匹配滤波器1113相 关来获取小区标识。小区搜索控制模块903根据次同步码1108获取同步信 道偏移值并由此获得无线帧定时。第二实施例在本实施例中，基站用参考信号中的正交序列指示同步信道偏移。 如图3所示，设定系统支持3个同步信道偏移偏移S,，偏移&，和偏移 S3。同时设定系统内有3个正交序列OS,， 0&，和<9&。并且正交序列 与同步信道偏移的对应关系为，正交序列OS，对应于偏移S，正交序列 0&对应于偏移&，而正交序列0&对应于偏移&。基站的操作如下所述。设定按照网络规划，小区的同步信道偏移为 偏移&，则该小区的正交序列为0&。则基站在无线帧的第4个和第14个 时隙传输主同步信道和次同步信道，同时参考信号对应的正交序列为用户设备的操作如下所述。首先用户设备通过检测主同步信道获得 时隙定时。然后用户设备检测次同步信道获得获取小区分组标识(以及可 能传输的下行发射天线的数目)。用户设备再通过检测参考信号获得小区标识，并且检测出正交序列为o&。用户设备根据正交序列为o&可以计算出小区的同步信道偏移为偏移&，即主同步信道和次同步信道在无线帧的第4个和第14个时隙传输，因此用户设备可以获取无线帧定时。然后 用户设备译码读取主广播信道的信息。第三实施例-在本实施例中，基站在主广播信道中指示同步信道偏移。如图3所 示，设定系统支持3个同步信道偏移偏移S,，偏移&，和偏移&。基站的操作如下所述。设定按照网络规划，小区的同步信道偏移为偏移^ ，则基站在无线帧的第4个和第14个时隙传输主同步信道和次同 步信道，并且基站在主广播信道中用2比特信息来指示同步信道偏移。设 定比特"00"指示偏移S,，比特"01"指示偏移& ，比特"10"指示 偏移&。则基站在主广播信道中用比特"01"指示偏移52。用户设备的操作如下所述。首先用户设备通过检测主同步信道获得 时隙定时。然后用户设备检测次同步信道获得获取小区分组标识(以及可 能传输的下行发射天线的数目)。用户设备再通过检测参考信号获得小区 标识。然后用户设备译码读取主广播信道的信息，根据指示同步信道偏 移值的取值为"01"，可以获知小区的同步信道偏移为偏移&，即主同步信道和次同步信道在无线帧的第4个和第14个时隙传输，因此用户设备 可以获取无线帧定时。
权利要求
1. 一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示同步信道偏移的方法，包括步骤a)基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信道，所述的主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同；b)基站指示同步信道偏移，所述的同步信道偏移是指主同步信道和次同步信道在无线帧内的偏移。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤a)中，所述的主 同步信道和次同步信道在相同的时隙中传输。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤b)中，所述的主 同步信道和次同步信道在无线帧内的偏移是指主同步信道和次同步信道 在无线帧中的时隙偏移。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于当每个无线帧内有2M个 时隙时，每A/个时隙传输1次主同步信道和次同步信道，其中，M〉0。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于当每个无线帧内有2M个 时隙时，配置N个偏移值,其中，M〉0， 2《N《M。
6. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤b)中，所述的基 站指示同步信道偏移是指基站在次同步信道中指示偏移值。
7. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤b)中，所述的基 站指示同步信道偏移是指基站在参考信号中指示偏移值。
8. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤b)中，所述的基 站指示同步信道偏移是指基站在主广播信道中指示同步信道偏移。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于将偏移值在次同步信道 中单独指示。
10. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于通过小区分组标识指示 同步信道偏移。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于当同步信道有7V个不 同的偏移值S，,并且有P个小区分组标识G,，G2，......,G,时，定义Z^「iVivl，偏移S,所对应的小区分组标识是G,至A，偏移5'2所对应的小区分组标识是<^+1至(722 ，......，偏移S,("AO所对应的小区分组标识是^(,,+1至&，......，偏移&所对应的小区分组标识是G^,一至Gp。
12. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于基站用参考信号中的正交序列指示同步信道偏移。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于正交序列与同步信道 偏移是一一对应的关系。即，正交序列OS,对应于偏移S,，正交序列0^ 对应于偏移52，而正交序列0&对应于偏移&。
14. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于基站通过小区标识指示 同步信道偏移。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于当同步信道有AA个不 同的偏移值S,，&, jw，并且有^个小区分组标识C,，q,......,Ce时，定义y = fe/iV]，偏移S,所对应的小区标识是C,至C,，偏移&所对应的小区标识是C,+,至C^ ，.......偏移5,(/<^)所对应的小区标识是<:( +1至C,T，......，偏移&所对应的小区标识是C^,+,至Ce。
16. —种用户设备进行小区搜索的方法，包括步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得无线帧定时、小区分组标识以 及同步信道偏移；c) 用户设备通过检测参考信号获得小区标识；d) 用户设备译码读取主广播信道的信息。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于当基站在次同步信道 中将偏移值单独指示时，所述步骤b)的用户设备直接从次同步信道中读 取偏移值。
18. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于当基站在次同步信道 中传输的小区分组标识指示同步信道偏移时，所述步骤b)的用户设备从 小区分组标识中获取偏移值。
19. 一种用户设备进行小区搜索的方法，包括步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标识；C)用户设备通过检测参考信号获得小区标识，同步信道偏移，以及 无线帧定时；d)用户设备译码读取主广播信道的信息。
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于当基站用参考信号中 的正交序列指示同步信道偏移时，所述步骤c)的用户设备根据参考信号 中正交序列获取同步信道偏移。
21. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于当基站通过小区标识 指示同步信道偏移时，所述步骤C)的用户设备从小区标识中获取偏移值。
22. —种用户设备进行小区搜索的方法，包括步骤a) 用户设备通过检测主同步信道获得时隙定时；b) 用户设备通过检测次同步信道获得小区分组标识； C)用户设备检测参考信号获得小区标识；d)用户设备译码主广播信道读取同步信道偏移以及其他的广播信道 的信息，并且获得无线帧定时。
23. —种无线通信系统中的发射同步信道和主广播信道的基站设备， 包括发射部分，还包括同步信道和主广播信道控制模块，用于根据网络规划确定的同步信 道偏移值来确定如何传输主同步信道、次同步信道和主广播信道；所述的发射装置将主同步信道、次同步信道和主广播信道发射到无 线信道中。
24. —种无线通信系统中的进行小区搜索的用户设备，包括接收部 分，还包括-物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从次同步信道中获取同步信道偏移值并由 此获得无线帧定时。
25. —种无线通信系统中的进行小区搜索的用户设备，包括接收部 分，还包括-物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从参考信号中获取同步信道偏移值并由此 获得无线帧定时。
26.—种无线通信系统中的进行小区搜索的用户设备，包括接收部 分，还包括物理信道解复用器，用于从接收信号中解复用出主同步信道、次同 步信道、参考信号、主广播信道和其他物理信道；小区搜索控制模块，用于从主广播信道中获取同步信道偏移值并由 此获得无线帧定时。
全文摘要
一种无线通信系统中在小区搜索过程中指示同步信道偏移的设备和方法，包括步骤基站在每个无线帧内传输两次主同步信道和次同步信道，所述的主同步信道中传输的主同步码在全网络内相同；基站指示同步信道偏移，所述的同步信道偏移是指主同步信道和次同步信道在无线帧内的偏移。采用本发明的方法，可以解决在同步网络当中出现的小区搜索性能下降的问题，有效地提高小区搜索的精度，减少小区搜索的时间。
文档编号H04B7/26GK101222269SQ20071000455
公开日2008年7月16日 申请日期2007年1月10日 优先权日2007年1月10日
发明者张玉建, 李周镐, 李小强 申请人:北京三星通信技术研究有限公司;三星电子株式会社
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