专利名称：于小区搜寻中使用主要及次要同步码的系统及方法
技术领域：
本发明是关于无线通信领域。具体而言，本发明是关于一分时双工(Time Division Duplex；TDD)系统的节点B中的小区搜寻。
背景技术：
目前在TDD系统的节点B中的小区搜寻是基于下行链路同步时隙的使用。一个十(10)毫秒帧包含两个(2)子帧，每个子帧均具有一个五(5)毫秒的持续时间。帧中的两个子帧都具有相同的整体结构。因为子帧为一低码片率(low-chip rate；LCR)TDD系统中基本的重复上行链路(UL)及下行链路(DL)时间结构，所以原理上「帧」在LCR TDD中较无意义。
图1显示一子帧结构。该子帧包含一主要共同控制物理信道(PrimaryCommon Contro1 Physical Channel；P-CCPCH)、一下行链路引导时隙(Downlink Pilot Timeslot；DwPTS)、一保护时段(Guard Period；GP)以及一上行链路引导时隙(Uplink Pilot Timeslot；UpPTS)。通常均将子帧中的第一时隙用于(DL)P-CCPCHs以载送广播信道(BCH)。DwPTS字段是用作同步信号并包含一32码片保护时段，其后紧接一64码片DL同步码。
因为TDD同步操作系统中扰码(scrambling codes)与基本中间码(basicmidamble codes)之间是一一对应的，所以用户信号可由N个扰码的其中一个改变频率，N个基本中间码的其中一个则用于丛发(burst)中的信道估计。一般而言，N等于128。此外，L个扰码与基本中间码属于M个码群组的其中一个。因为M一般为32，且L＝N/M，所以在本范例中L＝4。该M个码群组中的每个均由DwPTS字段中的特定DL同步序列表示。相邻的节点B在其各自的DwPTS字段中发送一不同的DL同步序列。
小区搜寻的任务为识别节点B所发射的DL同步码，以使行动或定点用户设备(UE)建立与该节点B的通信。例如，典型的小区搜寻必须通过使五(5)毫秒子帧中的6400个码片位置的每个码片位置与系统中32个可能的DL同步序列相关而识别32个DL同步序列的其中一个。识别一特定的DL同步序列后(因为已知P-CCPCH使用4个扰码的其中一个，每个扰码搭配一特定基本中间码)，会通过解调P-CCPCH并使用有关其内容的临限值及/或循环冗余检查码检查而测试四种可能中的每种可能。
由DwPTS字段中的正交移相键控(Quadrature Phase Shift Keying；QPSK)相位调制图案表示子帧的DwPTS字段前DL时隙中P-CCPCH的存在及BCH交错时段的开始。DL同步序列是根据第一时隙(TS0)中的中间码(m(1))所调制。DL同步序列的四个连续相位(称为四重相位)用以表示在后续的四个子帧中P-CCPCH的存在。在显示有一P-CCPCH存在的情况下，后续的下一子帧即为交错时段(interleaving period)的第一子帧。因为QPSK是用作DL同步序列的调制，所以会使用相位45°、135°、225°及315°。不同的四重相位的总数为2，各用于一个P-CCPCH(S1及S2)。在LCR TDD中，通常会将BCH映射到2个物理信道，其是对应于用作BCH数据的相同时隙(TS)中的2个扩展码(即在该DwPTS字段前的DL时隙中称为S1的P-CCPCH1及称为s2的P-CCPCH 2)。其通常统称为「P-CCPCH」，即使很容易理解在LCR TDD的相同时隙中实际上会包含两(2)个物理信道。四重相位通常以一偶数的系统帧号码(system frame number；SFN)开头((SFN mod 2)＝0)。
表1为四重相位及其意义。
表1每64个码片DL同步序列组成一QPSK符号。P-CCPCH上的BCH在2个帧(20毫秒)上交错。在该2个帧中4个连续的子帧包含一BCH段，其使用一可检查的循环冗余检查码保护。该2个帧内的4个DL同步序列组成4个QPSK符号，与某一容易测量的参考码(如PCCPCH中的中间码)相比，每个单一的QPSK符号获得一单独的、不同的相位偏移。完整的BCH段(20毫秒数据)在帧中只能以偶数的系统帧号码(SFN)开头。若包含于帧号码n及号码n+1中的DL同步序列上的QPSK调制序列S1表示P-CCPCH的存在，则在帧号码n+2及n+3中可找到P-CCPCH。此外，该段会在帧号码n+2中的第一子帧中开始。QPSK调制序列的制作方式使得UE可清楚地判定其位于帧号码n及n+1的哪个子帧内。
目前，DL同步序列的长度为64个码片，其不提供很多扩频增益。UE通常无法在小区边界同步，这会导致小区搜寻效能相对较差。此外，UE会在重叠的时间从相邻节点B接收相对较短的DL同步序列，这会在来自不同节点B的DL同步序列间引起显著的交叉相关，并进一步恶化侦测效能。
目前的小区搜寻系统非常复杂。例如，目前的32DL同步序列据说为随机选择的序列，其彼此的交叉相关是最佳的。该类序列的每个均要求完全相关(即长64个码片)。因此每次小区搜寻中相关的6400个码片位置要求每个5毫秒子帧执行6400×32×64＝13,107,200次操作。此种处理要求十分麻烦。
发明内容
本发明揭示一种改善LCR TDD小区搜寻的系统及方法，其包含具有主要同步码(PSC)的子帧，该主要同步码(PSC)对该系统中所有节点B都是共同的，并用以表示一组次要同步码(SSC)的位置。这可极大地简化小区搜寻的过程并改善小区搜寻效能。在一项具体实施例中，在P-CCPCH中发送主要同步码(PSC)，而在DwPTS时隙中则发送次要同步码(SSC)。
图1为一子帧的结构。
图2为根据本发明的第一项具体实施例的子帧结构。
图3为DLP-CCPCH时隙，其长832个码片并包含PSC码片序列。
图4为发射器的框图，其在发射前结合PSC序列与P-CCPCH。
图5为一接收器的框图。
图6在时域中区分两个PSC侦测的节点B。
图7为两个节点B发射的基本PSC序列的UE的相关性。
图8为根据本发明的第二项具体实施例的子帧结构。
具体实施例方式
下文将参考图式说明本发明，在整份说明书中相似的数字代表相似的组件。下文将详细说明，可通过引进主要同步码(PSC)而改善在小区搜寻过程中的侦测效能，该主要同步码(PSC)对系统中所有节点B都是相同的。该PSC表示一组次要同步码(SSC)的位置，该次要同步码(SSC)对每个节点B而言是唯一的。该SSC最好是在DwPTS时隙中发送并与目前的32个DL同步码相同。
将该PSC引进节点B可降低侦测复杂性。在较佳具体实施例中，该PSC为减少相关复杂性码，如阶层式高莱码(Hierarchical Golay code)，其相关复杂性为O(2*log(L))，而不是O(L)。
参考图2，其为根据本发明的子帧10。该子帧10包含一P-CCPCH 12、一DwPTS 14、一GP 16、一UpPTS 18以及多个的数据时隙20a至20n。根据本发明的此项具体实施例，该P-CCPCH 12包含一PSC 22。此点将于图3中更详细地说明。虽然该PSC 22表示该SSC的位置，但是该PSC相关峰值并不表示找到该SSC的单一精确的时间，而是表示可能的数量(如16或32)，并与存在多少PSC 22的码偏移呈函数关是。
如图3所示，P-CCPCH 12包含长度为832个码片的时隙，其不包含保护时段。使用每个P-CCPCH同时发送该PSC码片序列{C0，C1，C2，C3.，..C831}。如图4的发射器69所示，在对应于该P-CCPCH的第一时隙(T0)的时间间隔中，P-CCPCHs 1及2的扩展序列70、72是沿着该PSC码片序列74发送。通过一加法器76以码片方向增加该类序列70、72、74以产生组合码片序列78。会有一控制器80将该组合序列78放入适当时隙(T0)中，并将适当信息放入其它时隙中，且会有一发射器82传送数据流，其包含所有时隙中的信息。
参考图5，一接收器90包含一数据流侦测器91及一数据恢复装置92。该数据流侦测器91接收已发射的数据流。该数据恢复装置92可恢复数据，其包含解耦前传的该三个码片序列70、71、72以供进一步处理。
为能够可靠地接收传送信号，接收器必须侦测信号中一定数量的能量。因为能量为功率及持续时间的函数，所以为将相同数量的能量发射至接收器，有两个基本的选择1)在短时间内发射高功率的信号；或2)在长时间内传送低功率的信号。使用较长扩展码会导致较高展频增益(其对抵抗信道变化极为有利)并给系统中的其它节点B或用户设备带来较少干扰。根据本发明的较佳具体实施例使用的该832个码片长度的序列为低功率、高展频增益的序列。
因为当碰撞发生时，该类PSC的相关峰值可能会相互抵消，从而逐渐消失，所以应避免相邻节点B所发送的PSC的碰撞。由于PSC的长度(832个码片)，来自不同节点B的PSC可在时域中区分。
参考图6，不同小区的节点B是通过相位偏移该基本PSC序列而区分。例如，对于节点B1，该基本PSC 26序列为{C0，C1，C2...C831}。节点B2的PSC 28为{C26...C831，C0，C1，C2，...C25}，除了26个码片发生偏移的外，其与节点B1的PSC 26相同。
应注意，虽然本发明选择了832个码片的PSC长度，但这只是为了容易说明本文提出的范例。根据节点B的不同应用及数量，可以使用更大或更小PSC长度以及更大或更小偏移。此外，偏移的长度并非关键，其对每个节点B也不必相同。
因为CDMA接收器通常实施称为超取样的功能以进行码片时钟信号追踪，所以也有可能进行半码片偏移。2的超取样表示在码片n、n+1/2、n+1、n+3/2、n+2、...处相关以进行码片追踪。其关是为PSC序列的总长度可除以偏移长度以在该系统中」产生不同偏移的数量。如果该PSC长度不能由该偏移长度均匀地除尽，那么其中一个偏移会较长或较短。因此，节点B2的PSC 28序列为{C26...C831，C0，C1，C2...C25}。因此，由于其相关峰值会连续地出现，所以来自不同节点B的PSC序列可轻易区分。如公式1所示，存在足够的时间(或码片)用于32个小区(N＝32)的分离码片分离＝(PSC码片长度)/N 公式1在本范例中，如果PSC长度为832个码片，小区的数量为32，便会导致26个码片的分离。该UE试图通过在滑动的832个码片段上执行周期性相关而侦测该PSC。每5毫秒可出现一次PSC，其会将何处找到该DwPTS的不确定性减少至N＝32种可能性。使用本发明的此项具体实施例，保留由先前技术系统目前指定的DwPTS，而目前在该DwPTS中的N＝32DL同步序列则充当次要同步码(SSC)。
参考图7，执行节点B1的相关性，并使用832个码片的滑动窗口以执行节点B2的相关性。在图5的范例中，通过一「时间偏移」分离该类节点B，而其相关的发生间隔则为26个码片。当然，额外的节点B在时域中的分离方式可与图5的节点B1及2相同。该PSC具有10xlog(832/64)＝11.1dB展频增益，其高于简单的DL同步序列，由于其长度，交叉相关问题比目前较短的DL同步序列较不容易出现。
因为必须执行该PSC的周期性(即绕回)相关，因此该PSC最好是设计以很好地周期性相关。
熟悉技术人士应明白，虽然本文中将参数N及M特别设置为特定的值，但亦可根据特定应用所需予以修改。例如，虽然N＝16足以分离相邻的节点B，但亦可根据所需将该值变大或变小。
使用本发明，PSC的完全相关会导致每个5毫秒时段执行6400×832+32×32×64＝5,324,800+65,535＝5,390,335次操作，其比目前执行的每个5毫秒时段13,107,200次操作少2.5倍。如果允许较不复杂的PSC，如阶层式码，其可进一步减少16至32倍的复杂性，根据本发明的小区搜寻方法及系统的整体复杂性可减少至每个5毫秒时段执行171,000至350,000次操作。
参考图8，其为根据本发明的第二项具体实施例的子帧50。该子帧50包含一P-CCPCH 52、一DwPTS 54、一GP 56、一UpPTS 58以及多个数据时隙60a至60n。此项具体实施例的子帧50包含一DwPTS 54，其已修改为包含该PSC 62。如图4所示，除了此种情况下的PSC可以较短(即只有64个码片)，该PSC 62以相同的方式包含于DwPTS 54中。然后一UE会接收该PSC 62及该DwPTS 54的DL同步序列(如该SSC)。因为只有64个码片可提供给此项具体实施例的DwPTS 54中的PSC 62，所以此项具体实施例比较无效率。
虽然已根据较佳具体实施例对本发明进行了说明，但是应明了，熟悉技术人士可进行其它修改，而不致脱离权利要求中所说明的本发明的范畴。
权利要求
1.一种在一具有多个节点B的TDD系统中用于小区搜寻的方法，该方法包括搜寻一主要同步码(PSC)并与其同步，该主要同步码(PSC)对所有的该等多个节点B都是共同的；使用该主要同步码(PSC)查找一次要同步码(SSC)，该次要同步码(SSC)对一特定节点B是唯一的；以及使该次要同步码(SSC)同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，是在一子帧内发射数据，该子帧包含一主要共同控制物理信道(P-CCPCH)及一下行链路引导时隙(DwPTS)，且其中在该P-CCPCH中发送该主要同步码(PSC)并在该DwPTS中发送该次要同步码(SSC)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该主要同步码(PSC)表示该次要同步码(SSC)的位置。
4.一种在一具有多个节点B的TDD系统中用于小区搜寻的方法，该方法包括搜寻一主要同步码(PSC)，该主要同步码(PSC)对一TDD系统中的所有节点B是共同的；当侦测到该主要同步码(PSC)时，与该主要同步码(PSC)同步；使用该主要同步码(PSC)以减少一次要同步码(SSC)的搜寻参数，该次要同步码(SSC)对一特定节点B是唯一的；侦测该次要同步码(SSC)；以及与该侦测得的次要同步码(SSC)同步。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该主要同步码(PSC)是位于一第一时隙中，而该次要同步码(SSC)则是位于一第二时隙中。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该主要同步码(PSC)及该次要同步码(SSC)都位于相同的时隙中。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在一子帧内发射数据，该子帧包含一主要共同控制物理信道(P-CCPCH)及一下行链路引导时隙(DwPTS)，且其中在该P-CCPCH中发送该主要同步码(PSC)以及在该DwPTS中发送该次要同步码(SSC)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该主要同步码(PSC)表示该次要同步码(SSC)的位置。
9.一种用于以一无线分时双工/码分多址(TDD/CDMA)格式通信的节点B，该节点B包括一产生器，用以产生一包含一主要同步码(PSC)的主要共同控制物理信道(P-CCPCH)，且用以产生包含至少一次要同步码(SSC)的一下行链路引导时隙(DwPTS)，该主要同步码(PSC)表示后续的次要同步码(SSC)的位置；一时隙控制器，其将该P-CCPCH及该DwPTS放入适当的时隙中并建立一数据流；以及一发射器，其用以发射该数据流。
10.如权利要求9所述的节点B，其特征在于，该P-CCPCH是位于一第一时隙中，而该DwPTS则是位于一第二时隙中。
11.一种用于以一无线分时双工/码分多址(TDD/CDMA)格式通信的节点B，该节点B包括一产生器，用以产生一主要同步信道(PSC)；一第二产生器，用以产生一次要同步信道(SSC)，该次要同步信道(SSC)与该主要同步信道有关；一控制器，用以将该主要同步信道放入一第一时隙中并将该次要同步信道放入一第二时隙中以建立一数据流，该第二时隙是位于该第一时隙之后；以及一发射器，用以发射该数据流。
12.如权利要求11所述的节点B，其特征在于，该第一时隙为一主要共同控制物理信道(P-CCPCH)。
13.如权利要求11所述的节点B，其特征在于，该第二时隙为一下行链路引导时隙(DwPTS)。
14.一种用户设备(UE)，其支持使用一无线分时双工/码分多址(TDD/CDMA)格式的小区搜寻，该用户设备包括用以侦测所接收的一数据流的构件，该数据流包含一具有一主要同步码(PSC)及一次要同步码(SSC)的字段，该SSC与该PSC有关；以及一数据恢复装置，其用以恢复该SSC。
15.如权利要求14所述的用户设备，其特征在于，该主要同步码(PSC)表示该次要同步码(SSC)的位置。
16.如权利要求15所述的用户设备，其特征在于，该次要同步码(SSC)是位于该主要同步码(PSC)之后。
17.如权利要求14所述的用户设备，其特征在于，该主要同步码(PSC)是位于一主要共同控制物理信道(P-CCPCH)内。
18.如权利要求14所述的用户设备，其特征在于，该次要同步码(SSC)是位于一下行链路引导时隙(DwPTS)内。
19.一种用户设备(UE)，其支持使用一无线分时双工/码分多址(TDD/CDMA)格式的小区搜寻，该用户设备包括一数据流侦测器，用以侦测一接收的数据流，该数据流包含一字段，该字段具有表示一第二码的位置的一第一码；以及一数据恢复装置，用以处理该第一及第二码。
20.一种用户设备(UE)，其通过选择并利用多个可用时隙中的至少一时隙以及多个码中的至少一码而支持使用一无线分时双工/码分多址(TDD/CDMA)格式的通信，该用户设备包括一数据流侦测器，用以侦测一接收的数据流，该数据流包含一含有一主要同步码(PSC)的主要共同控制物理信道(P-CCPCH)，以及一含有一次要同步码(SSC)的下行链路引导时隙(DwPTS)，该次要同步码(SSC)与该主要同步码(PSC)有关；以及一数据恢复装置，其用以处理该主要同步码(PSC)及该次要同步码(SSC)。
全文摘要
本发明揭示一种改善的小区搜寻的系统及方法，其包含一具有一主要同步码(PSC)的子帧，该主要同步码(PSC)对该系统中所有节点B都是共享的，并用以表示一组次要同步码(SSC)的位置。此点将可大幅度简化小区搜寻程序并改善小区搜寻的效能。在一项具体实施例中，在PCCPCH中发送主要同步码(PSC)，而在DwPTS时隙中则发送次要同步码(SSC)。
文档编号H04B1/707GK1596515SQ02823858
公开日2005年3月16日 申请日期2002年11月27日 优先权日2001年11月29日
发明者马立安·鲁道夫 申请人:美商内数位科技公司