專利名稱：同步基站的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)無(wú)線電信系統(tǒng)中同步基站的方法。特別是，本發(fā)明涉及用于時(shí)分雙工(TDD)類型的電信系統(tǒng)的同步基站的方法。該電信系統(tǒng)比如可以是目前正為其草擬一般稱作3GPP W-CDMATDD的標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖1示意了這樣的電信系統(tǒng)的無(wú)線幀。它包含十五個(gè)時(shí)隙，其中一些時(shí)隙，如IT0、IT1、IT2、IT5、IT6和IT8，用來(lái)在下行鏈路方向(基站到移動(dòng)終端)中傳送數(shù)據(jù)(廣義的數(shù)據(jù))，而其他時(shí)隙，IT3、IT4、IT7、IT9、IT10、IT11、IT12、IT13和IT14，用來(lái)在上行鏈路方向(移動(dòng)臺(tái)到基站)中傳送數(shù)據(jù)。在一個(gè)傳輸時(shí)隙中，數(shù)據(jù)(D)以一序列符號(hào)的形式傳輸。該時(shí)隙還包括一個(gè)含有允許估計(jì)信道的導(dǎo)頻符號(hào)的訓(xùn)練序列(midamble)(M)、功率控制字(TPC)和保護(hù)周期(GP’)。這樣的系統(tǒng)中，幾個(gè)移動(dòng)終端或基站可在相同的時(shí)隙中發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。通過(guò)碼分復(fù)用(碼分多址＝CDMA)區(qū)分連接。從或向不同用戶發(fā)送的符號(hào)都進(jìn)行了頻譜擴(kuò)展，大約以一個(gè)“碼片”頻率1/Tc進(jìn)行，其中Tc是基本的傳輸周期。
因?yàn)樯闲墟溌贩较蚝拖滦墟溌贩较蛑锌墒褂孟嗤念l率，所以確?；镜耐绞潜匦璧?。這是因?yàn)?，如果不滿足這種情形，則上行鏈路信道中以高功率發(fā)送的第一移動(dòng)終端會(huì)對(duì)接近該第一終端的、在下行鏈路信道中接收數(shù)據(jù)的第二移動(dòng)信道產(chǎn)生干擾。W-CDMATDD系統(tǒng)中相鄰基站間的同步約束在幾微秒(大約5)左右。
為在基站間進(jìn)行同步，目前的技術(shù)現(xiàn)況是已提出了幾種方法。按照第一方法，通過(guò)裝配基站的GPS接收機(jī)來(lái)達(dá)到同步。按照第二方法，首先在初始階段，如在建立網(wǎng)絡(luò)或新基站的階段，進(jìn)行一個(gè)(在幾十毫秒，即幾萬(wàn)“碼片”左右的) 近似同步。這一粗略的初始同步是由網(wǎng)絡(luò)提供的，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)是通過(guò)控制幾個(gè)相鄰基站(也稱“B節(jié)點(diǎn)”) 的無(wú)線接入控制器(RNC)來(lái)提供。然后通過(guò)相鄰基站間的無(wú)線接口有規(guī)則地進(jìn)行精確同步。該精確同步的目的是尤其要校正相鄰基站間排序時(shí)鐘的任何差異。為實(shí)現(xiàn)這一目的，要保留特定時(shí)隙用于同步信號(hào)的發(fā)送和接收。專用于同步的時(shí)隙基本包含同步序列(Sync)和保護(hù)周期(GP)。就其本身而論，同步是通過(guò)對(duì)接收序列與發(fā)送序列的復(fù)制序列進(jìn)行相關(guān)而得到的。該相關(guān)是在一個(gè)時(shí)間窗中進(jìn)行的，其窗長(zhǎng)度由近似同步的精確度容限給出。因而，當(dāng)基站接收到同步序列并在該窗中檢測(cè)到相關(guān)峰時(shí)，其序列可與鄰近基站的序列同步。
為了得到可接受的每個(gè)符號(hào)功率的好的相關(guān)精確度，一般使用的同步序列都是較長(zhǎng)的(幾千“碼片”)。保護(hù)周期必須比從一個(gè)基站到臨近基站的傳播時(shí)間大以便避免接收時(shí)同步序列侵占相鄰時(shí)隙。兩基站間的距離比小區(qū)半徑要大時(shí)，保護(hù)周期(GP)也要選擇成比正常保護(hù)周期(GP’)大。該保護(hù)周期(GP)還必須考慮幀時(shí)鐘間的差異。
同步序列應(yīng)選擇具有好的自相關(guān)特性，即有非常顯著的自相關(guān)峰。一般使用的同步序列可從GF(2)上的本原多項(xiàng)式而得，GF(2)是基數(shù)為2的Galois域。該序列長(zhǎng)度為L(zhǎng)，L是2的N次方減1，即L＝2N-1。這種情況特別地是對(duì)于在ETSI的工作組TSG-RAN用于同步相鄰基站的、題為“Sequences for the cell sync burst(用于小區(qū)同步脈沖串的序列)”的報(bào)告TSGR1#15(00)0946中提出的所謂的Gold序列。
Gold序列具有好的周期自相關(guān)特性(包含重復(fù)Gold序列的序列與后者序列的復(fù)制的相關(guān)沒(méi)有很大的第二峰)。另一方面，不幸地是這些序列沒(méi)有這樣好的非周期自相關(guān)特性(孤立的Gold序列與其復(fù)制的相關(guān))。此外，一般使用的相關(guān)器在時(shí)域中以傳統(tǒng)的自適應(yīng)FIR濾波器形式操作，該濾波器復(fù)雜度為O(L)量級(jí)，可以非常高。另外，該序列長(zhǎng)度的選擇被減少，因?yàn)樗鼈兛梢匀缜八f(shuō)，只取值2N-1，且截短會(huì)導(dǎo)致自相關(guān)特性的基本丟失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種通過(guò)發(fā)送具有很好的自相關(guān)特性和可能長(zhǎng)度的廣泛選擇的相關(guān)序列來(lái)同步相鄰基站的方法，并且這是為了使相關(guān)器的復(fù)雜度較低。
本發(fā)明由移動(dòng)無(wú)線電信系統(tǒng)中同步基站的一種方法定義，其中第一基站發(fā)送一個(gè)具有后面跟隨著第二序列的第一序列的同步序列，該第一和第二序列從多相互補(bǔ)序列而得，并且至少一個(gè)第二基站進(jìn)行該同步序列與第一序列的復(fù)制和第二序列的復(fù)制的相關(guān)，然后使相關(guān)的結(jié)果相加以提供同步信息。
優(yōu)先地，該第一和第二序列是Golay互補(bǔ)序列。
按照第一實(shí)施方案，該同步序列包含第一和第二序列周圍的保護(hù)時(shí)間。
按照第二實(shí)施方案，該同步序列包含第一序列的周期擴(kuò)展，其后是第二序列的周期擴(kuò)展。
按照第三實(shí)施方案，第一序列的產(chǎn)生是利用第一Golay序列和第一輔助序列，通過(guò)使該第一Golay序列與該第一輔助序列的比特連續(xù)相乘來(lái)進(jìn)行。
同樣地，第二序列的產(chǎn)生可利用互補(bǔ)于該第一Golay序列的第二Golay序列和第二輔助序列，通過(guò)使該第二Golay序列與該第二輔助序列的比特連續(xù)相乘來(lái)進(jìn)行。
有利地，第一輔助序列和第二輔助序列都是Golay互補(bǔ)序列。
按照一種變化的實(shí)施方案，相關(guān)是通過(guò)格狀濾波進(jìn)行的。


上述以及其他的本發(fā)明的特征通過(guò)閱讀與伴隨的附圖相關(guān)的如下描述會(huì)更加清楚，這些圖中圖1概念性地示意了W-CDMA TDD類型傳輸系統(tǒng)的一個(gè)傳輸幀；圖2A示意了本發(fā)明的第一實(shí)施方案；圖2B示意了本發(fā)明的第二實(shí)施方案；圖2C示意了本發(fā)明的第三實(shí)施方案；圖3示意了對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方案有用的相關(guān)器。
具體實(shí)施例方式
基于本發(fā)明的總的想法是為同步相鄰基站而使用一對(duì)互補(bǔ)多相碼和更具體地使用一對(duì)Golay互補(bǔ)碼。在剩余部分的描述當(dāng)中，針對(duì)的不是多相碼而是Golay碼。然而，很清楚本發(fā)明一般地適用于多相碼。
這些互補(bǔ)碼，如這里所知，具有很顯著的特性，即其非周期自相關(guān)函數(shù)的和是Dirac函數(shù)。換句話說(shuō)，若一對(duì)這樣的互補(bǔ)碼表示為(A，B)，就得到AA(m)+BB(m)＝δ(m)，其中m是時(shí)間標(biāo)號(hào)，δ是Kronecker符號(hào)，而是非周期自相關(guān)函數(shù)。
另外，正如在1991年1月出版的Eletronics Letters Vol.27 No.3的219-220頁(yè)中題為“Efficient pulse compressor for Golaycomplementary sequences(Golay互補(bǔ)序列的有效脈沖壓縮器)”的文章中S.Z.Budisin特別描述的那樣，相關(guān)器可通過(guò)具有O(logL)量級(jí)而非傳統(tǒng)自適應(yīng)FIR濾波器中的O(L)量級(jí)復(fù)雜度的格狀濾波器來(lái)產(chǎn)生。該格狀濾波器也稱作EGC濾波器，代表有效Golay相關(guān)器。EGC濾波器的實(shí)施方案的例子在1999年1月出版的IEEE ElectronicsLetters，Vol.35，No.17上B.M.Popovic的題為“Efficient GolayCorrelator(有效Golay相關(guān)器)”的文章中給出。
此外，對(duì)于給定的授權(quán)長(zhǎng)度，有幾種可能的Golay序列。這是因?yàn)镚olay序列由生成器碼產(chǎn)生，可以看出兩個(gè)相同長(zhǎng)度的不同生成器碼產(chǎn)生具有相同長(zhǎng)度但也不同的Golay序列。這些序列具有很好的互相關(guān)特性(即低的互相關(guān)值)，比如允許基站組使用不同的碼或者在基站排序的不同時(shí)刻再次進(jìn)行基站的同步。
本發(fā)明的第一實(shí)施方案示于圖2A中。按照這一實(shí)施方案，同步序列包括兩個(gè)時(shí)間上復(fù)用的Golay互補(bǔ)序列A和B，每個(gè)序列的前后有保護(hù)時(shí)間，如以本申請(qǐng)人的名義于1999年12月30日提交的法國(guó)申請(qǐng)F(tuán)R-A-9916851中描述的那樣。這一序列由基站發(fā)送而由相鄰基站接收。一旦接收到，同步序列就與序列A的復(fù)制和序列B的復(fù)制相關(guān)，兩個(gè)相關(guān)結(jié)果相加前，與序列A相關(guān)的結(jié)果被延遲從而使其在時(shí)間上跟與序列B相關(guān)的結(jié)果對(duì)齊，當(dāng)A和B的復(fù)制與對(duì)應(yīng)序列對(duì)齊時(shí)得到Dirac峰。保護(hù)時(shí)間GP1、GP2和GP3的出現(xiàn)，是確保相關(guān)時(shí)在中心為時(shí)間對(duì)齊位置的時(shí)間窗中，序列A和B不與相應(yīng)的互補(bǔ)復(fù)制即分別為B和A相重疊。因而第二相關(guān)峰可從序列間的互相關(guān)產(chǎn)生而互補(bǔ)復(fù)制被逐出該窗。更精確地，若GP2＝2.GP3＝2.GP1＝2.GP，兩個(gè)相關(guān)結(jié)果的和在時(shí)間對(duì)齊位置附近寬度為2.GP的窗中具有孤立的Dirac峰。如上所述，相關(guān)有利地由EGC相關(guān)器進(jìn)行。
本發(fā)明的第二實(shí)施方案示意于圖2B中。按照這一實(shí)施方案，同步序列包括兩個(gè)時(shí)間上復(fù)用的Golay互補(bǔ)序列，每個(gè)序列的前后都有周期擴(kuò)展，正如在以本申請(qǐng)人名義提交的題為“Channel estimationsequence and method of estimating a transmission channel using sucha sequence(信道估計(jì)序列和使用這種序列估計(jì)傳輸信道的方法)”的法國(guó)申請(qǐng)中所解釋的那樣。給定序列的周期擴(kuò)展是對(duì)該序列重復(fù)而得的周期序列的一個(gè)截短。為此，它能將要擴(kuò)展的序列與對(duì)應(yīng)該序列末尾的前綴和對(duì)應(yīng)該序列開(kāi)頭的后綴連接。圖2B概念性地示意了對(duì)于兩個(gè)Golay互補(bǔ)序列A和B的前綴和后綴的連接。同步序列本身包括兩個(gè)序列因而被擴(kuò)展為ext(A)和ext(B)。周期擴(kuò)展產(chǎn)生與保護(hù)時(shí)間相同的優(yōu)點(diǎn)，即在特定時(shí)間窗中Dirac峰周圍沒(méi)有第二相關(guān)峰。更精確地，若前綴和后綴是相同大小且都等于E，則時(shí)間對(duì)齊位置附近的寬度為2.E的窗中該相關(guān)結(jié)果的和將具有一個(gè)孤立的Dirac峰。如果考慮到同步序列包含完全的周期序列A和B的情況，這就容易理解了。然后與A和B的復(fù)制相關(guān)產(chǎn)生周期為L(zhǎng)的一系列Dirac峰。大小為E的周期擴(kuò)展等于用時(shí)間對(duì)齊峰周圍的寬度為2.E的窗截短此系列。與前一個(gè)實(shí)施方案比較，該實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)引起發(fā)射機(jī)放大器處序列A和B間的信號(hào)功率的突然變化。這種突然變化會(huì)產(chǎn)生高頻和符號(hào)間干擾并且因此使接收時(shí)的相關(guān)結(jié)果降級(jí)。
本發(fā)明的第三實(shí)施方案示意于圖2C中。按照這種實(shí)施方案，從Golay序列A或B和輔助序列X按構(gòu)造該分層序列的模式產(chǎn)生復(fù)合序列。更精確地，輔助序列X的第一比特被連續(xù)地與序列A的所有比特相乘，然后第二序列的第一比特被連續(xù)地與序列A的所有比特相乘，等等，并且得到的序列被連接起來(lái)。這樣一個(gè)復(fù)合序列表示為A*X，A是基本序列而X是生成器輔助序列。因而Golay互補(bǔ)序列A和B可被相同或不同的輔助序列X、Y相乘，后者自身還能是Golay序列。
設(shè)A*X和B*X是由一對(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)、經(jīng)大小為E的前綴和后綴擴(kuò)展的Golay互補(bǔ)序列A、B得到的復(fù)合序列。A*X和B*X在時(shí)間上復(fù)用，且用間隔W隔開(kāi)。接收到的信號(hào)一方面與序列A相關(guān)而另一方面與序列B相關(guān)。第一相關(guān)的結(jié)果被延遲(L+2E)+W并與第二相關(guān)的結(jié)果求和。所得的和是具有一系列被值x0、x1、...、xK調(diào)制的周期為L(zhǎng)′＝L+2E的Dirac峰的序列R，其中K是序列X的長(zhǎng)度，每個(gè)峰被寬度為2.E、僅包含零的窗口包圍。然后序列R用一個(gè)線性響應(yīng)濾波器進(jìn)行濾波H(z)＝x0+x1·z-L′+…+xK·z-K.L′濾波后的序列R包含一個(gè)在寬度2.E的零窗中間的、高為2.K.L的Dirac峰，這使得可能很容易檢測(cè)到它。另外，包含時(shí)間上復(fù)用的序列A*X和B*X的全部序列總長(zhǎng)度為2.(L+2.E).K+W，這提供了被允許序列長(zhǎng)度的廣泛選擇。
按照另一種變化的實(shí)施方案，產(chǎn)生四個(gè)復(fù)合序列A*X、A*Y、B*X、B*Y，其中A、B形成第一對(duì)擴(kuò)展或未擴(kuò)展的Golay互補(bǔ)序列，而X、Y形成充當(dāng)生成器輔助序列的第二對(duì)Golay互補(bǔ)序列。
復(fù)合序列在時(shí)間上復(fù)用并用假定相等且寬W的間隔隔開(kāi)。序列A和B長(zhǎng)度為L(zhǎng)′＝L+2.E，其中L是基本序列的長(zhǎng)度而E是擴(kuò)展大小，序列X、Y長(zhǎng)度為K。因此總序列長(zhǎng)度為4(L+2E)K+3W，這提供了允許序列長(zhǎng)度的廣泛選擇。
現(xiàn)在的變化利用了這樣的事實(shí)，即有L′對(duì)子序列Sm和Sm′形式的互補(bǔ)序列(X，Y)，其中通過(guò)對(duì)初始總序列分樣而得Sm(n)＝(A*X)n.L′+m和Sm′(n)＝(B*X)n.L′+m，m＝0、...、L′-1。不用EGC相關(guān)器進(jìn)行相關(guān)，而使用“分層的”相關(guān)器，EGC函數(shù)相關(guān)器的第一級(jí)作了如圖3所示的修改。
假定該對(duì)序列X和Y已通過(guò)基本序列s0、...、sk-1按傳統(tǒng)方式如下遞歸地產(chǎn)生，其中K＝2k-1，并且延遲D0′、D1′、...、Dk-1′有Di′=2Pi,]]>其中(P0，P1，…，Pk-1)是集合(0，1，...，k-1)的排列X0(i)＝δ(i)；Y0(i)＝δ(i)；Xn(i)＝Xn-1(i)+sn-1.Xn-1(i-Di′)；Yn(i)＝Y(jié)n-1(i)-sn-1.Yn-1(i-Di′)；同樣地，假定該對(duì)序列A和B由基本序列t0，…，tl-1產(chǎn)生，其中L＝2l-1，并且延遲D0、D1、...、Dk-1有Di=2Pi,]]>其中(P0，P1，…，Pl-1)是集合(0，1，...，l-1)的排列。
該第一相關(guān)級(jí)進(jìn)行與序列對(duì)X、Y的相關(guān)，但不同于傳統(tǒng)EGC相關(guān)器之處在于為考慮到在樣值中的散布，延遲已經(jīng)乘了一個(gè)因子L’。用延遲DXY進(jìn)行時(shí)間對(duì)齊后兩個(gè)相關(guān)結(jié)果相加，延遲DXY一方面分離序列A*X和A*Y，另一方面分離序列B*X和B*Y。該相關(guān)器第二級(jí)進(jìn)行與序列對(duì)A、B的相關(guān)并且其本身是傳統(tǒng)的。相關(guān)結(jié)果在時(shí)間上用延遲DAB對(duì)齊并相加，延遲DAB一方面對(duì)應(yīng)于序列A*X和B*X在時(shí)間上的差異，另一方面對(duì)應(yīng)于序列A*Y和B*Y在時(shí)間上的差異。
這樣形成的相關(guān)器首先進(jìn)行步長(zhǎng)L’的粗相關(guān)，然后進(jìn)行到抽樣步長(zhǎng)的精細(xì)相關(guān)。因?yàn)閳?zhí)行運(yùn)算的數(shù)目在O(log(K)+log(L))量級(jí)，所以其復(fù)雜度低。
盡管上述例子僅有兩個(gè)序列級(jí)和兩個(gè)相關(guān)級(jí)，但本發(fā)明可直接擴(kuò)展到任何數(shù)目的序列級(jí)和對(duì)應(yīng)的分層相關(guān)器級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)無(wú)線電電信系統(tǒng)的基站，其特征在于所述基站發(fā)送一個(gè)同步信號(hào)，該同步信號(hào)包括第一多相序列和跟隨該第一多相序列的第二多相序列，該第二多相序列與該第一多相序列互補(bǔ)且通過(guò)所述第一多相序列的周期擴(kuò)展和所述第二多相序列的周期擴(kuò)展中的至少一個(gè)而連接到所述第一多相序列，其中，所述第一多相序列的周期擴(kuò)展是所述第一多相序列的截短的復(fù)制；以及所述第二多相序列的周期擴(kuò)展是所述第二多相序列的截短的復(fù)制。
2.按照權(quán)利要求1的移動(dòng)無(wú)線電電信系統(tǒng)的基站，其中所述第一多相序列包括第一Golay序列，而所述第二多相序列包括第二Golay序列，該第二Golay序列與所述第一Golay序列互補(bǔ)。
3.按照權(quán)利要求1或2的移動(dòng)無(wú)線電電信系統(tǒng)的基站，其中所述第一多相序列的周期擴(kuò)展由所述第一多相序列的開(kāi)始部分組成，該開(kāi)始部分與所述第一多相序列的后沿和所述第二多相序列的前沿相級(jí)聯(lián)。
4.按照權(quán)利要求1或2的移動(dòng)無(wú)線電電信系統(tǒng)的基站，其中所述第二多相序列的周期擴(kuò)展由所述第二多相序列的結(jié)束部分組成，該結(jié)束部分與所述第一多相序列的后沿和所述第二多相序列的前沿相級(jí)聯(lián)。
5.按照權(quán)利要求1或2的移動(dòng)無(wú)線電電信系統(tǒng)的基站，其中所述第一多相序列的周期擴(kuò)展由所述第一多相序列的開(kāi)始部分組成，該開(kāi)始部分與所述第一多相序列的后沿相級(jí)聯(lián)，以及所述第二多相序列的周期擴(kuò)展由所述第二多相序列的結(jié)束部分組成，該結(jié)束部分與所述第一多相序列的周期擴(kuò)展的后沿和所述第二多相序列的前沿相級(jí)聯(lián)。
全文摘要
移動(dòng)無(wú)線電信系統(tǒng)中同步基站的方法，其特征在于，第一基站發(fā)送一個(gè)具有后面跟隨著第二序列的第一序列的同步序列，該第一和第二序列從多相互補(bǔ)序列而得，并且至少一個(gè)第二基站進(jìn)行該同步序列與第一序列的復(fù)制和第二序列的復(fù)制的相關(guān)，然后相關(guān)的結(jié)果相加以提供同步信息。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1630221SQ20051000455
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2001年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月3日
發(fā)明者M·魯多爾夫, B·杰喬西 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社