專利名稱：同步基站的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動無線電信系統(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-CDMA TDD的標準的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖1示意了這樣的電信系統(tǒng)的無線幀。它包含十五個時隙，其中一些時隙，如IT0、IT1、IT2、IT5、IT6和IT8，用來在下行鏈路方向(基站到移動終端)中傳送數(shù)據(jù)(廣義的數(shù)據(jù))，而其他時隙，IT3、IT4、IT7、IT9、IT10、IT11、IT12、IT13和IT14，用來在上行鏈路方向(移動臺到基站)中傳送數(shù)據(jù)。在一個傳輸時隙中，數(shù)據(jù)(D)以一序列符號的形式傳輸。該時隙還包括一個含有允許估計信道的導頻符號的訓練序列(midamble)(M)、功率控制字(TPC)和保護周期(GP’)。這樣的系統(tǒng)中，幾個移動終端或基站可在相同的時隙中發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。通過碼分復用(碼分多址＝CDMA)區(qū)分連接。從或向不同用戶發(fā)送的符號都進行了頻譜擴展，大約以一個“碼片”頻率1/Tc進行，其中Tc是基本的傳輸周期。
因為上行鏈路方向和下行鏈路方向中可使用相同的頻率，所以確?；镜耐绞潜匦璧?。這是因為，如果不滿足這種情形，則上行鏈路信道中以高功率發(fā)送的第一移動終端會對接近該第一終端的、在下行鏈路信道中接收數(shù)據(jù)的第二移動信道產(chǎn)生干擾。W-CDMA TDD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，通過裝配基站的GPS接收機來達到同步。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，進行一個(在幾十毫秒，即幾萬“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，或者更準確地說是通過控制幾個相鄰基站(也稱“B節(jié)點”)的無線接入控制器(RNC)來提供。然后通過相鄰基站間的無線接口有規(guī)則地進行精確同步。該精確同步的目的是尤其要校正相鄰基站間排序時鐘的任何差異。為實現(xiàn)這一目的，要保留特定時隙用于同步信號的發(fā)送和接收。專用于同步的時隙基本包含同步序列(Sync)和保護周期(GP)。就其本身而論，同步是通過對接收序列與發(fā)送序列的復制序列進行相關(guān)而得到的。該相關(guān)是在一個時間窗中進行的，其窗長度由近似同步的精確度容限給出。因而，當基站接收到同步序列并在該窗中檢測到相關(guān)峰時，其序列可與鄰近基站的序列同步。
為了得到可接受的每個符號功率的好的相關(guān)精確度，一般使用的同步序列都是較長的(幾千“碼片”)。保護周期必須比從一個基站到臨近基站的傳播時間大以便避免接收時同步序列侵占相鄰時隙。兩基站間的距離比小區(qū)半徑要大時，保護周期(GP)也要選擇成比正常保護周期(GP’)大。該保護周期(GP)還必須考慮幀時鐘間的差異。
同步序列應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)上的本原多項式而得，GF(2)是基數(shù)為2的Galois域。該序列長度為L，L是2的N次方減1，即L＝2N-1。這種情況特別地是對于在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Gold序列的序列與后者序列的復制的相關(guān)沒有很大的第二峰)。另一方面，不幸地是這些序列沒有這樣好的非周期自相關(guān)特性(孤立的Gold序列與其復制的相關(guān))。此外，一般使用的相關(guān)器在時域中以傳統(tǒng)的自適應FIR濾波器形式操作，該濾波器復雜度為O(L)量級，可以非常高。另外，該序列長度的選擇被減少，因為它們可以如前所說，只取值2N-1，且截短會導致自相關(guān)特性的基本丟失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提出一種通過發(fā)送具有很好的自相關(guān)特性和可能長度的廣泛選擇的相關(guān)序列來同步相鄰基站的方法，并且這是為了使相關(guān)器的復雜度較低。
本發(fā)明由移動無線電信系統(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序列而得，并且至少一個第二基站進行該同步序列與第一序列的復制和第二序列的復制的相關(guān)，然后使相關(guān)的結(jié)果相加以提供同步信息。
優(yōu)選地，該第一和第二序列是Golay互補序列。
按照第一實施方案，該同步序列包含第一和第二序列周圍的保護時間。
按照第二實施方案，該同步序列包含第一序列的周期擴展，其后是第二序列的周期擴展。
按照第三實施方案，第一序列的產(chǎn)生是利用第一Golay序列和第一輔助序列，通過使該第一Golay序列與該第一輔助序列的比特連續(xù)相乘來進行。
同樣地，第二序列的產(chǎn)生可利用互補于該第一Golay序列的第二Golay序列和第二輔助序列，通過使該第二Golay序列與該第二輔助序列的比特連續(xù)相乘來進行。
有利地，第一輔助序列和第二輔助序列都是Golay互補序列。
按照一種變化的實施方案，相關(guān)是通過格狀濾波進行的。


上述以及其他的本發(fā)明的特征通過閱讀與伴隨的附圖相關(guān)的如下描述會更加清楚，這些圖中圖1概念性地示意了W-CDMA TDD類型傳輸系統(tǒng)的一個傳輸幀；圖2A示意了本發(fā)明的第一實施方案；圖2B示意了本發(fā)明的第二實施方案；圖2C示意了本發(fā)明的第三實施方案；圖3示意了對本發(fā)明的第三實施方案有用的相關(guān)器。
具體實施例方式
基于本發(fā)明的總的想法是為同步相鄰基站而使用一對互補多相碼和更具體地使用一對Golay互補碼。在剩余部分的描述當中，針對的不是多相碼而是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，若一對這樣的互補碼表示為(A，B)，就得到AA(m)+BB(m)＝δ(m)，其中m是時間標號，δ是Kronecker符號，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頁中題為“Efficient pulse compressor for Golay complementarysequences(Golay互補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)器可通過具有O(logL)量級而非傳統(tǒng)自適應FIR濾波器中的O(L)量級復雜度的格狀濾波器來產(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濾波器的實施方案的例子在1999年1月出版的IEEE Electronics Letters，Vol.35，No.17上B.M.Popovic的題為“Efficient Golay Correlator(有效Golay相關(guān)器)”的文章中給出。
此外，對于給定的授權(quán)長度，有幾種可能的Golay序列。這是因為Golay序列由生成器碼產(chǎn)生，可以看出兩個相同長度的不同生成器碼產(chǎn)生具有相同長度但也不同的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刻再次進行基站的同步。
本發(fā)明的第一實施方案示于圖2A中。按照這一實施方案，同步序列包括兩個時間上復用的Golay互補序列A和B，每個序列的前后有保護時間，如以本申請人的名義于1999年12月30日提交的法國申請FR-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的復制和序列B的復制相關(guān)，兩個相關(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間上跟與序列B相關(guān)的結(jié)果對齊，當A和B的復制與對應序列對齊時得到Dirac峰。保護時間GP1、GP2和GP3的出現(xiàn)，是確保相關(guān)時在中心為時間對齊位置的時間窗中，序列A和B不與相應的互補復制即分別為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)生而互補復制被逐出該窗。更精確地，若GP2＝2.GP3＝2.GP1＝2.GP，兩個相關(guān)結(jié)果的和在時間對齊位置附近寬度為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)器進行。
本發(fā)明的第二實施方案示意于圖2B中。按照這一實施方案，同步序列包括兩個時間上復用的Golay互補序列，每個序列的前后都有周期擴展，正如在以本申請人名義提交的題為“Channel estimationsequence and method of estimating a transmission channel using such asequence(信道估計序列和使用這種序列估計傳輸信道的方法)”的法國申請中所解釋的那樣。給定序列的周期擴展是對該序列重復而得的周期序列的一個截短。為此，它能將要擴展的序列與對應該序列末尾的前綴和對應該序列開頭的后綴連接。圖2B概念性地示意了對于兩個Golay互補序列A和B的前綴和后綴的連接。同步序列本身包括兩個序列因而被擴展為ext(A)和ext(B)。周期擴展產(chǎn)生與保護時間相同的優(yōu)點，即在特定時間窗中Dirac峰周圍沒有第二相關(guān)峰。更精確地，若前綴和后綴是相同大小且都等于E，則時間對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的復制相關(guān)產(chǎn)生周期為L的一系列Dirac峰。大小為E的周期擴展等于用時間對齊峰周圍的寬度為2.E的窗截短此系列。與前一個實施方案比較，該實施方案的優(yōu)點是不會引起發(fā)射機放大器處序列A和B間的信號功率的突然變化。這種突然變化會產(chǎn)生高頻和符號間干擾并且因此使接收時的相關(guān)結(jié)果降級。
本發(fā)明的第三實施方案示意于圖2C中。按照這種實施方案，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。這樣一個復合序列表示為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是由一對長度為L、經(jīng)大小為E的前綴和后綴擴展的Golay互補序列A、B得到的復合序列。A*X和B*X在時間上復用，且用間隔W隔開。接收到的信號一方面與序列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′＝L+2E的Dirac峰的序列R，其中K是序列X的長度，每個峰被寬度為2.E、僅包含零的窗口包圍。然后序列R用一個線性響應濾波器進行濾波H(z)＝x0+x1·zL′+…+xK·zKL′濾波后的序列R包含一個在寬度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到它。另外，包含時間上復用的序列A*X和B*X的全部序列總長度為2.(L+2.E).K+W，這提供了被允許序列長度的廣泛選擇。
按照另一種變化的實施方案，產(chǎn)生四個復合序列A*X、A*Y、B*X、B*Y，其中A、B形成第一對擴展或未擴展的Golay互補序列，而X、Y形成充當生成器輔助序列的第二對Golay互補序列。
復合序列在時間上復用并用假定相等且寬W的間隔隔開。序列A和B長度為L′＝L+2.E，其中L是基本序列的長度而E是擴展大小，序列X、Y長度為K。因此總序列長度為4(L+2E)K+3W，這提供了允許序列長度的廣泛選擇。
現(xiàn)在的變化利用了這樣的事實，即有L′對子序列Sm和Sm′形式的互補序列(X，Y)，其中通過對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)器的第一級作了如圖3所示的修改。
假定該對序列X和Y已通過基本序列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)級進行與序列對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)乘了一個因子L’。用延遲DXY進行時間對齊后兩個相關(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)器第二級進行與序列對A、B的相關(guān)并且其本身是傳統(tǒng)的。相關(guān)結(jié)果在時間上用延遲DAB對齊并相加，延遲DAB一方面對應于序列A*X和B*X在時間上的差異，另一方面對應于序列A*Y和B*Y在時間上的差異。
這樣形成的相關(guān)器首先進行步長L’的粗相關(guān)，然后進行到抽樣步長的精細相關(guān)。因為執(zhí)行運算的數(shù)目在O(log(K)+log(L))量級，所以其復雜度低。
盡管上述例子僅有兩個序列級和兩個相關(guān)級，但本發(fā)明可直接擴展到任何數(shù)目的序列級和對應的分層相關(guān)器級。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線電電信系統(tǒng)中同步基站的同步信號，包括長度為L的第一多相序列；以及跟隨所述第一多相序列的長度為L的第二多相序列，所述第二多相序列與該第一多相序列互補且通過一個分隔間隔與所述第一多相序列相分隔；所述分隔間隔由所述第一多相序列的周期擴展和/或所述第二互補多相序列的周期擴展組成，每個所述周期擴展具有小于L的長度。
2.按照權(quán)利要求1的同步信號，其中所述第一多相序列從一第一Golay序列形成，而所述第二多相序列從一第二Golay序列形成，該第二Golay序列與所述第一Golay序列互補。
3.按照權(quán)利要求1或2的同步信號，其中所述第一多相序列的周期擴展是所述第一多相序列的開始部分的復制且耦合在所述第一多相序列的結(jié)束處。
4.按照權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求的同步信號，其中所述第二多相序列的周期擴展是所述第二多相序列的結(jié)束部分的復制且耦合在所述第二多相序列的開始處。
5.按照權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求的同步信號，其中所述同步信號與所述第一多相序列的復制以及所述第二多相序列的復制的相關(guān)結(jié)果的總和產(chǎn)生一個在時間窗中孤立的Dirac峰。
6.用于在無線電電信系統(tǒng)中同步基站的同步方法，其中第一基站發(fā)送按照權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求的同步信號，以及第二基站對所述同步信號進行相關(guān)以產(chǎn)生一個相關(guān)信號來提供一個同步信息。
7.按照權(quán)利要求6的同步方法，其中所述第二基站使所述同步信號與該第一多相序列的復制及該第二多相序列的復制相關(guān)，該相關(guān)結(jié)果然后被相加以給出在時間窗中具有孤立的相關(guān)峰的所述相關(guān)信號。
8.按照權(quán)利要求7的同步方法，其特征在于，所述分隔間隔具有一長度，該長度等于從所述相關(guān)步驟得到的該時間窗的長度，以便不包括第二相關(guān)峰。
9.按照權(quán)利要求7的同步方法，其特征在于，在所述第二基站的該相關(guān)步驟是通過一個格狀濾波來實現(xiàn)的。
10.無線電電信系統(tǒng)，包括第一基站，其發(fā)送按照權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求的同步信號，以及第二基站，其對所述同步信號進行相關(guān)以產(chǎn)生一個相關(guān)信號來提供一個同步信息。
11.按照權(quán)利要求10的無線電電信系統(tǒng)，其特征在于，所述第二基站包括一個相關(guān)器，其使所述同步信號與該第一多相序列的復制及該第二多相序列的復制相關(guān)，以及一個加法器，其使該相關(guān)結(jié)果相加以給出在時間窗中具有孤立的相關(guān)峰的所述相關(guān)信號。
12.一種移動無線電電信系統(tǒng)的基站，其特征在于所述基站發(fā)送一個同步信號，該同步信號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且通過所述第一多相序列的周期擴展和所述第二多相序列的周期擴展中的至少一個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展是所述第一多相序列的截短的復制；以及所述第二多相序列的周期擴展是所述第二多相序列的截短的復制。
13.按照權(quán)利要求12的移動無線電電信系統(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。
14.按照權(quán)利要求12或13的移動無線電電信系統(tǒng)的基站，其中所述第一多相序列的周期擴展由所述第一多相序列的開始部分組成，該開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聯(lián)。
15.按照權(quán)利要求12或13的移動無線電電信系統(tǒng)的基站，其中所述第二多相序列的周期擴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聯(lián)。
16.按照權(quán)利要求12或13的移動無線電電信系統(tǒng)的基站，其中所述第一多相序列的周期擴展由所述第一多相序列的開始部分組成，該開始部分與所述第一多相序列的后沿相級聯(lián)，以及所述第二多相序列的周期擴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展的后沿和所述第二多相序列的前沿相級聯(lián)。
17.一種用于在無線電電信系統(tǒng)中同步基站的同步信號，包括第一多相序列；以及跟隨所述第一多相序列的第二多相序列，所述第二多相序列與該第一多相序列互補；以及所述第一多相序列的周期擴展和所述第二多相序列的周期擴展中的至少一個將所述第二多相序列連接到所述第一多相序列。
18.一種用于在無線電電信系統(tǒng)中同步基站的同步信號，包括由第一Golay碼和該第一Golay碼的周期擴展組成的第一序列；以及與所述第一序列級聯(lián)且由與該第一Golay碼互補的第二Golay碼組成的第二序列；其中所述第一Golay碼的周期擴展被放置在該第一Golay碼和該第二Golay碼之間。
19.一種用于在無線電電信系統(tǒng)中同步基站的同步信號，包括由第一Golay碼組成的第一序列；以及與所述第一序列級聯(lián)且由與該第一Golay碼互補的第二Golay碼和該第二Golay碼的周期擴展組成的第二序列；其中所述第二Golay碼的周期擴展被放置在該第一Golay碼和該第二Golay碼之間。
20.一種用于在無線電電信系統(tǒng)中同步基站的同步信號，包括由第一Golay碼和該第一Golay碼的周期擴展組成的第一序列；以及與所述第一序列級聯(lián)且由與該第一Golay碼互補的第二Golay碼和該第二Golay碼的周期擴展組成的第二序列；其中所述第一Golay碼的周期擴展和所述第二Golay碼的周期擴展被放置在該第一Golay碼和該第二Golay碼之間。
全文摘要
移動無線電信系統(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序列而得，并且至少一個第二基站進行該同步序列與第一序列的復制和第二序列的復制的相關(guān)，然后相關(guān)的結(jié)果相加以提供同步信息。
文檔編號H04B1/707GK1897493SQ200610099670
公開日2007年1月17日 申請日期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 申請人:三菱電機株式會社