蜂窝式正交频分复用系统中的毫微微小区的下行链路网络同步机制.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200980100322.0

申请日:

2009.10.30

公开号:

CN102017738A

公开日:

2011.04.13

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):H04L 27/26申请公布日:20110413|||实质审查的生效IPC(主分类):H04W 56/00申请日:20091030|||公开

IPC分类号:

H04W56/00

主分类号:

H04W56/00

申请人:

联发科技股份有限公司

发明人:

傅宜康

地址:

中国台湾新竹科学工业园区新竹市笃行一路一号

优先权:

2008.10.31 US 61/109,999; 2009.10.30 US 12/589,974

专利代理机构:

北京三友知识产权代理有限公司 11127

代理人:

任默闻

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内容摘要

提供一种蜂窝式正交频分复用系统中用于毫微微基站的下行链路同步的方法。毫微微基站首先扫描从多个相邻宏基站传输的一个或多个已接收的参考信号。然后基于扫描结果毫微微基站从已接收的一个或多个参考信号中确定期望参考信号;最后,毫微微基站基于期望参考信号配置其下行链路无线电信号传输,以使毫微微基站与多个相邻宏基站同步。

权利要求书

1: 一种下行链路传输同步方法,用于蜂窝式正交频分复用系统中,该方法包含 : 通过毫微微基站,扫描并接收从多个相邻宏基站传输的一个或多个参考信号 ; 从该已接收的一个或多个参考信号中确定期望参考信号 ;以及 基于该期望参考信号,配置该毫微微基站的下行链路无线电信号传输,以使该毫微 微基站与该多个相邻宏基站同步。
2: 如权利要求 1 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,在通过该毫微微基站扫 描该一个或多个参考信号之前,由该多个相邻宏基站传输的多个下行链路无线电信号已 同步。
3: 如权利要求 1 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,当从两个基站传输的 多个无线电信号的抵达时间差小于正交频分复用符号的保护区间时,该两个基站达成同 步。
4: 如权利要求 1 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该期望参考信号是在观 察窗口期间第一个被该毫微微基站接收的参考信号。
5: 如权利要求 4 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该观察窗口的长度小于 帧长度的一半,但远大于该多个相邻宏基站之间的传播延迟。
6: 如权利要求 1 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该期望参考信号是在下 行链路帧的起始边界传输的下行链路的前置参考信号,该前置参考信号被该毫微微基站 在特定时间点接收,以及该毫微微基站在该同样的特定时间点传输下行链路帧。
7: 如权利要求 1 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该期望参考信号在下行 链路帧期间在相对于起始点存在一个时间差的时间点传输,该期望参考信号被该毫微微 基站在特定时间点接收,以及该毫微微基站在该同样的特定时间点加上该同样时间差的 该时间点传输下行链路帧。
8: 如权利要求 1 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该一个或多个参考信号 包含由基站传输的具有多径效应的参考信号。
9: 如权利要求 1 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该毫微微基站是该蜂窝 式正交频分复用系统中用于室内覆盖的访问点基站,以及该毫微微基站通过标准宽带物 理链路连接至后端网络服务器。
10: 如权利要求 1 所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该毫微微基站与该多 个相邻宏基站中的每一个有重叠的小区覆盖。
11: 一种毫微微基站,用于蜂窝式正交频分复用系统,该毫微微基站包含 : 射频模块,接收由多个相邻宏基站传输的一个或多个参考信号 ; 时序检测器,检测该多个参考信号中的每一个的对应抵达时间 ; 时序萃取器,基于期望参考信号的该已检测的抵达时间确定期望时序参考 ;以及 时序配置模块,基于该期望时序参考配置该毫微微基站的下行链路传输时序,以使 该毫微微基站与该多个相邻宏基站达成同步。
12: 如权利要求 11 所述的毫微微基站,其特征在于,当从两个基站传输的多个无线电 信号的抵达时间差小于正交频分复用符号的保护区间时,该两个基站达成同步。
13: 如权利要求 11 所述的毫微微基站,其特征在于,该期望参考信号是在观察窗口期 间第一个被该毫微微基站接收的参考信号,以及该观察窗口的长度小于正交频分复用帧 2 长度,但远大于该多个相邻宏基站之间的传播延迟。
14: 如权利要求 11 所述的毫微微基站,其特征在于,该期望参考信号在下行链路帧的 起始边界传输的下行链路的前置参考信号,该前置参考信号被该毫微微基站在该参考时 序接收,以及该毫微微基站在该同样的参考时序传输下行链路帧。
15: 如权利要求 11 所述的毫微微基站,其特征在于,该期望参考信号在下行链路帧期 间在相对于帧起始点存在一个时间差的时间点传输,该期望参考信号被该毫微微基站在 该参考时间点接收,以及该毫微微基站在该同样的参考时间点加上该同样时间差的该时 间点传输下行链路帧。
16: 如权利要求 11 所述的毫微微基站,其特征在于,该一个或多个参考信号包含由基 站传输的具有多径效应的参考信号。
17: 如权利要求 11 所述的毫微微基站,其特征在于,该毫微微基站更包含 : 关联模块,在频域中关联一个或多个已接收的序列,以使该时序检测器在时域中检 测该一个或多个已接收的参考信号的该多个对应抵达时间。
18: 如权利要求 11 所述的毫微微基站,其特征在于,该毫微微基站是该蜂窝式正交频 分复用系统中的用于室内覆盖的访问点基站,以及该毫微微基站通过标准宽带物理链路 连接至后端网络服务器。
19: 一种毫微微基站,用于蜂窝式正交频分复用系统,该毫微微基站包含 : 射频模块,接收由多个相邻宏基站传输的一个或多个参考信号 ;以及 检测装置,检测该多个参考信号中的每一个的对应抵达时间从而确定期望参考信号 的期望时序参考,其中,该毫微微基站基于该期望时序参考配置下行链路传输时序以使 该毫微微基站与该多个相邻宏基站达成同步。
20: 如权利要求 19 所述的毫微微基站,其特征在于,当从两个基站传输的多个无线电 信号的抵达时间差小于预定值时,该两个基站达成同步,以及该预定值小于正交频分复 用符号的保护区间。
21: 如权利要求 19 所述的毫微微基站,其特征在于,该期望参考信号是在观察窗口期 间第一个被该毫微微基站接收的参考信号,以及该观察窗口长度小于帧长度的一半,但 远大于该多个相邻宏基站之间的传播延迟。
22: 如权利要求 19 所述的毫微微基站,其特征在于,该检测装置包含检测与确定该期 望时序参考的时序检测器与时序萃取器。

说明书


蜂窝式正交频分复用系统中的毫微微小区的下行链路网络 同步机制

    交叉引用
     本申请要求如下优先权 :编号为 61/109,999,申请日为 2008/10/31,名称为 “Network Synchronization Mechanism to Support Femtocell in WirelessOFDM Systems” 的 美国临时申请。 其主题在这里一起作为参考。
     技术领域
     本 发 明 是 关 于 蜂 窝 式 (cellular) 正 交 频 分 复 用 (orthogonal frequency divisionmultiplexing,以下简称为 OFDM) 系统,且特别是关于蜂窝式 OFDM 系统中的毫 微微基站的下行链路网络同步。 背景技术 随着室内 (indoor) 无线用户对带宽的需求持续增长,蜂窝式运营商除了提供来 自室外的带宽,正尝试探究提供来自室内的带宽。 然而,由于无线电信号的物理性质, 蜂窝式运营商难以为室内用户提供完整的覆盖性 (fullcoverage)。 当前系统的通用解决 方式之一是蜂窝式强波器 (repeater),但它可能降低已接收的信号的质量且无法提供信号 处理。 解决此难题的另一个方法是中继站 (relay station),但目前中继站尚未商业化且 其仍处于开发阶段。 解决此难题的又一个方法是毫微微小区 (femtocell),其通过再使用 (reuse) 特许频谱 (licensed spectrum) 作为蜂窝式网络基础建设 (infrastructure) 的一部分以 增强室内覆盖。
     图 1( 背景技术 ) 是包含宏 (macro) 基站 11 与毫微微 (femto) 基站 12 的简化蜂 窝式网络 10 的示意图。 蜂窝式网络 10 也包含室外移动台 14 与室内移动台 15。 如图 1 所示,因物理障碍物及 / 或建筑物 13 产生的反射,宏基站 11 为室外移动台 14 提供较强 的信号强度,而为室内移动台 15 提供相对微弱的信号强度。 另一方面,因为毫微微基站 12 位于建筑物 13 之内,所以毫微微基站 12——访问点 (access point) 基站 ( 例如小型室 内基站 ) 可为室内移动台 15 提供高强度的信号与优良的信号质量。
     毫微微小区被预期将成为 4G 系统的支持超高速传输的重要解决方式。 电机与 电子工程师学会 ( 以下简称为 IEEE)802.16m 与第三代合作伙伴计划 ( 以下简称为 3GPP) RAN1&RAN2 都正开发毫微微小区技术作为全球互联微波访问 ( 以下简称为 WiMAX)2.0 与高级 3GPP 长期演进 ( 以下简称为 LTE-Advanced) 系统的部分标准。 由于超高速传输将 导致非常高的功率消耗,且通常用于支持处于室内环境的用户使用的多媒体服务。 通过 使用毫微微基站,可达到更短的传输距离与更低传输功率需求以节省更多无线电资源。 图 2( 背景技术 ) 是 WiMAX 毫微微小区系统 20 的系统架构的示意图。
     通常由全球定位系统 (global positioning system,以下简称 GPS) 执行时序同步。 GPS 是提供可靠定位、导航及时序服务的全球导航卫星系统。 然而,毫微微基站可能无 法接收 GPS 信号且无法获得时序参考。 图 3( 背景技术 ) 是包含 GPS 31 的蜂窝式网络 30
     的示意图。 蜂窝式网络 30 也包含宏基站 32 与宏基站 33,及毫微微基站 34。 如图 3 所 示,宏基站 32 与宏基站 33 可从 GPS 31 接收 GPS 信号,而因为毫微微基站 34 位于建筑 物 35 之内,所以其无法接收 GPS 信号且无法获得时序参考。
     除 GPS 外,后端网络 (backhaul) 的控制信号也可以帮助实现不同基站之间的网 络同步。 然而,毫微微基站的后端网络连接对于获得的时序参考并不精确。 图 4( 背景 技术 ) 是 WiMAX 毫微微小区系统 40 中的毫微微基站的后端网络连接的示意图。 如图 4 所示,毫微微基站的后端网络被期望为低成本的数字用户线 (xDSL) 或有线数据服务接口 规格 (DOCSIS) 链路。 毫微微基站的后端网络连接并非像用于宏基站、微型 (micro) 基 站、微微 (pico) 基站的专属连接那样稳健 (robust) 及可靠。 此外,往返 (round trip) 的延 迟也会随时间改变并导致难以精确时序精细化。 因此,蜂窝式 OFDM 系统中的毫微微基 站的下行链路网络同步仍然是一项挑战。 发明内容 本发明提供一种蜂窝式正交频分复用系统中用于毫微微基站的下行链路同步的 方法。 毫微微基站首先扫描从多个相邻宏基站传输的一个或多个已接收的参考信号。 在 扫描之前,相邻宏基站之间的下行链路传输时间已很好地同步。 以移动台的观点来说, 宏基站传输的无线电信号之间的抵达时间差小于 OFDM 符号的保护区间期间。
     毫微微基站然后基于扫描结果从已接收的一个或多个参考信号中确定期望参考 信号。 在本发明实施方式中,期望参考信号是在观察窗口期间第一个被毫微微基站接收 的参考信号。 在一个实施方式中,观察窗口的长度小于帧长度的一半但远大于多个基站 之间的传播延迟。 期望参考信号的实际抵达时间可通过使用数字信号处理加上时序检测 器与时序萃取器的毫微微基站检测。
     最后,毫微微基站基于期望参考信号配置其下行链路无线电信号传输,以使毫 微微基站与多个相邻宏基站同步。 在一个实施方式中,期望参考信号在下行链路帧的起 始边界通过相邻宏基站传输。 毫微微基站将其下行链路帧的起始边界设置为一个时序, 此时序与当参考信号第一次被毫微微基站接收时的时序相同。 在另一个实施方式中,期 望参考信号由相邻宏基站在下行链路帧的起始边界再加上偏移量传输。 毫微微基站将其 下行链路帧的起始边界设置为一个时序,此时序与当参考信号第一次被毫微微基站接收 时的时序加上同样的偏置相同。
     其他实施方式及有益效果在下文的具体实施方式中详细描述。 此发明内容并非 用于限定本发明。 本发明的保护范围应当以权利要求的界定为准。
     附图说明
     图 1 是包含宏基站与毫微微基站的简化蜂窝式网络的示意图。
     图 2 是 WiMAX 毫微微小区系统的系统架构的示意图。
     图 3 是包含全球定位系统的蜂窝式网络的示意图。
     图 4 是 WiMAX 毫微微小区系统中的毫微微基站的后端网络连接的示意图。
     图 5 是根据本发明实施方式的具有毫微微基站的蜂窝式 OFDM 网络的示意图。
     图 6 是根据本发明实施方式的蜂窝式 OFDM 网络中的毫微微基站的简化方块图。
     图 7 是启动蜂窝式 OFDM 网络中的毫微微基站的方法的流程图。 图 8 是既具有孤立毫微微小区又具有重叠毫微微小区的蜂窝式 OFDM 网络的示 图 9 是具有与三个宏小区重叠的毫微微小区的蜂窝式 OFDM 网络的示意图。 图 10 是被蜂窝式 OFDM 网络中的毫微微小区接收的多个参考信号的示意图。 图 11 是说明一种新的网络同步方法的蜂窝式 OFDM 网络的通用型网络拓朴的示 图 12 是说明一种新的网络同步方法的蜂窝式 OFDM 网络的特殊网络拓朴的示意 图 13 是从多个已接收的参考信号检测期望参考信号的抵达时间的通用方法的示 图 14 是检测参考信号的抵达时间的第一实施方式的示意图。 图 15 是检测具有多径效应的参考信号的抵达时间的第二实施方式的示意图。 图 16 是检测具有多径效应的多个参考信号的抵达时间的第三实施方式的示意 图 17 是通过毫微微基站配置下行链路传输时间的第一实施方式的示意图。 图 18 是通过毫微微基站配置下行链路传输时间的第二实施方式的示意图。意图。
     意图。
     图。
     意图。
     图。
     具体实施方式
     本发明可通过阅读后续的详细描述与范例并参考附图得到充分理解。
     通过再使用特许频谱作为蜂窝式网络基础建设的一部分开发毫微微小区以增 强室内覆盖。 在例如 WiMAX 毫微微小区系统的毫微微小区系统中,室内服务主要由 WiMAX 毫微微小区访问点 (WFAP) 提供。 毫微微小区通常为例如多媒体服务的室内 应用 (application) 提供非常小的小区覆盖 ( 例如小于 35 米 ) 及超高速传输。 通过再使 用与宏小区相同的空中接口及操作于与宏小区相同的特许频谱,网络运营商可降低用 于室内覆盖的宏小区的开发成本且提高室内无线通信服务意愿而从中获利。 然而,对 于蜂窝式 OFDM 及 / 或蜂窝式 OFDMA 网络中保持子载波 (sub-carrier) 之间的正交性 (orthogonality) 与防止载波间干扰 (inter-carrier interference,以下简称为 ICI),毫微微小 区与宏小区之间的下行链路网络同步十分关键。
     OFDMA 已被采用为候选 4G 技术的下行链路传输方案。 OFDMA 既被考虑用于 WiMAX 2.0 又被考虑用于 LTE-Advanced 的下行链路传输。 然而,主要由频率偏置及时 间变化引起的 ICI 是 OFDM 网络中的特殊且显著的难题。 为防止 ICI, OFDM 网络需要 每一个基站同步地传输以保持子载波之间的正交性。 因此,每一基站传输的 OFDM 符号 时序应很好地校准 (align)。 一般而言,来自不同基站的无线电信号的抵达时间之间的差 应小于 OFDM 符号的保护区间 (guard interval) 以防止非期望的 ICI。
     图 5 是根据本发明实施方式的具有毫微微基站的蜂窝式 OFDM 网络 50 的示意 图。 蜂窝式 OFDM 网络 50 包含多个宏基站 51 ~宏基站 57、毫微微基站 58 及全球定位 系统 GPS59。 宏基站 51 ~宏基站 57 从全球定位系统 GPS59 接收 GPS 信号从而获得可靠与精确的时序参考。 因此,宏基站 51 ~宏基站 57 的下行链路传输时间被很好地同步。 以移动台的观点而言,其意味着宏基站 51 ~宏基站 57 传输的无线电信号之间的抵达时间 差小于 OFDM 符号的保护区间期间 (Tg)。 另一方面,毫微微基站 58 无法接收 GPS 信号 以获得时序参考。 在本发明实施方式中,毫微微基站 58 接收并扫描从多个宏基站 51 ~ 宏基站 57 传输的多个参考信号,并确定期望参考信号。 基于期望参考信号,毫微微基站 58 才可以获得时序参考以使毫微微基站 58 与其他宏基站 51 ~宏基站 57 的下行链路传输 时间也很好地同步。
     图 6 是根据本发明实施方式的蜂窝式 OFDM 网络 50 中的毫微微基站 58 的简化 方块图。 毫微微基站 58 包含储存设备 61、中央处理单元 ( 以下简称为 CPU)62、与天线 63 耦接的射频 (radio frequency,以下简称为 RF) 模块 64、信号处理模块 65、时序检测器 与萃取器 66、以及时序配置模块 67。 在图 6 所示的实施方式中, RF 模块 64 通过天线 63 接收参考信号 68( 模拟信号 )。 信号处理模块 65 将模拟信号转换为数字信号并输出参 考信号 68 的对应序列码。 时序检测器与萃取器 66 基于序列码检测参考信号 68 的抵达时 间,然后基于参考信号 68 的已检测的抵达时间确定期望时序参考。 时序配置模块 67 基 于期望时序参考配置毫微微基站 58 的下行链路传输时间以实现网络同步。 图 7 是启动 (activate) 蜂窝式 OFDM 网络中的毫微微基站的方法的流程图。 在步 骤 71 中,毫微微基站首先与其后端网络服务器通信并在开启电源之后登记 (register) 至蜂 窝式网络。 毫微微基站在后端网络服务器授权 (authorize) 前无法传输任何无线电信号。 在步骤 72 中,毫微微基站与后端网络服务器通信以交换其例如可支持通道带宽、协议版 本、功率级别、以及多载波支持的服务能力 (capability)。 此外,后端网络服务器可告知 用于毫微微小区操作的一组参数,例如中心频率与指定频率信道带宽、传输功率、排列 (permutation) 方案、以及可支持吞吐量 (throughput)。 在步骤 73 中,毫微微基站扫描指 定频率信道上的多个参考信号。 多个参考信号从多个相邻宏基站传输。 基于扫描结果, 毫微微基站检测每一个参考信号的抵达时间从而确定期望参考信号 ( 步骤 74)。 最后,毫 微微基站基于期望参考信号的时序设定其下行链路帧边界 (boundary) 以实现毫微微基站 与其他相邻宏基站之间的下行链路网络同步 ( 步骤 75)。 在正确时序配置之后,毫微微基 站可准备启动下行链路传输 ( 步骤 76)。
     启动蜂窝式 OFDM 网络中的毫微微小区的挑战性的难题是如何实现下行链路网 络同步。 为解决此难题需要考虑几个问题。 第一,需要识别下行链路网络同步的目标 (scope)。 也就是说,毫微微小区需要确定其应与 OFDM 网络中的哪些宏基站同步。 第 二,需要从 OFDM 网络中的多个宏基站传输的多个参考信号中确定期望参考信号。 通过 基于期望参考信号配置下行链路传输时间,可实现毫微微小区与其他宏基站之间的网络 同步。 第三,需要检测期望参考信号的实际抵达时间。 毫微微小区可将期望参考信号的 确切抵达时间用于其下行链路传输以实现网络同步。 每一问题将于下文中详细描述。
     图 8 是既具有孤立 (isolated) 毫微微小区又具有重叠 (overlapped) 毫微微小区的 蜂窝式 OFDM 网络 80 的示意图。 蜂窝式 OFDM 网络 80 包含宏基站 81、第一毫微微基 站 82、第二毫微微基站 83、以及移动台 84。 宏基站 81 为小区 85 提供信号覆盖且是移动 台 84 的服务基站,毫微微基站 82 为小区 86 提供信号覆盖,以及毫微微基站 83 为小区 87 提供信号覆盖。 基站的小区覆盖是移动台可在其内建立连接的最大距离。 如图 8 所示,
     小区 86 孤立于小区 85,而小区 87 与小区 85 重叠。 举例而言,因移动台 84 位于小区 86 的小区边界之外,它从毫微微基站 82 接收相对微弱的干扰。 另一方面,因移动台 84 位于 小区 87 的小区边界之内,它从毫微微基站 83 接收相对强烈的干扰。 结果,仅当毫微微 小区覆盖与宏小区覆盖重叠时,由毫微微小区引起由宏小区服务的移动台的干扰难题将 变得显著,并且如果毫微微小区是孤立小区,那么因异步传输的干扰可被忽略。 因此, 在蜂窝式 OFDM 网络中,毫微微小区仅需要与附近的具有重叠小区覆盖的宏小区同步。 也就是说,毫微微小区仅扫描从重叠宏小区传输的参考信号。
     在确定下行链路网络同步目标之后,毫微微小区需要从由附近的宏基站传输的 一个或多个参考信号之中确定期望参考信号。 图 9 是具有与三个宏小区重叠的毫微微小 区的蜂窝式 OFDM 网络 90 的示意图。 蜂窝式 OFDM 网络 90 包含为小区 96 提供小区覆 盖的第一宏基站 91、为小区 97 提供小区覆盖的第二宏基站 92、为小区 98 提供小区覆盖 的第三宏基站 93、以及为小区 99 提供小区覆盖的毫微微基站 94。 在图 9 所示的实例中, 小区 99 与所有三个宏小区 96 ~ 97 重叠,且因毫微微基站 94 与其他第一宏基站 91 ~第 三宏基站 93 之间的异步传输的干扰不可忽略。 为与所有三个宏基站第一宏基站 91 ~第 三宏基站 93 同步,毫微微基站 94 扫描由所有三个宏基站第一宏基站 91 ~第三宏基站 93 传输的多个参考信号,然后确定哪个参考信号是即将使用的期望参考信号,以实现毫微 微基站 94 与其他宏基站第一宏基站 91 ~第三宏基站 93 之间的下行链路同步。 图 10 是通过蜂窝式 OFDM 网络 90 中的毫微微基站 94 接收的多个参考信号的 示意图。 因为第一宏基站 91 ~第三宏基站 93 是与毫微微基站 94 重叠的宏小区,所以 毫微微基站 94 扫描参考信号 ( 例如第一宏基站 91 ~第三宏基站 93 传输的前置参考信号 (preamble) 或同步信号 )。 前置参考信号是在频域中在子载波上调制且在时域中作为第 一个 OFDM 符号传输的默认序列。 在图 10 所示的实例中,从第一宏基站 91 ~第三宏基 站 93 传输的每一前置参考信号的抵达时间都不同,其由多径效应与传播延迟 (propagation delay) 引起。 在不同的抵达时间中,基站间的抵达时间的差异由传播延迟引起,而基站 内的抵达时间的差异由多径效应引起。 毫微微基站 94 必须确定哪个参考信号应被用作其 下行链路传输的期望参考信号以实现下行链路网络同步。 在本发明实施方式中,毫微微 基站 94 始终选择具有最早抵达时间的参考信号作为期望参考信号,无论该参考信号是由 哪个宏基站所传送 ( 通常是最接近毫微微基站的宏基站 )。 选择期望参考信号的数学分析 在下文中详细描述。
     图 11 是说明一种新的网络同步方法的蜂窝式 OFDM 网络 100 的通用网络拓朴的 示意图。 在蜂窝式 OFDM 网络 100 中,当传输信号至毫微微基站 3 时,宏基站 1 是拥有 最短的传播延迟的宏基站。 当传输信号到毫微微基站 3 时,宏基站 2 是任何一个拥有比宏 基站 1 长的传播延迟的宏基站。 宏基站 1 传输信号至毫微微基站 3 的时间是 t1,且宏基 站 2 传输信号至移动台 4 的时间是 t2。 假定移动台 4 与毫微微基站 3 之间的距离小于 150 米,而毫微微小区覆盖通常小于 35 米。 其他时间变量 τ、τ1、及 τ2 所示于图 11,其 中 |τ| >= |τ1| 且 |τ| >= |τ2|。 因为宏基站 1 与宏基站 2 已完成同步 ( 例如通过 GPS 或通过后端网络 ),所以另一重要假设是 TDIFF(BS1, BS2) = |t1+τ1-t2| <= TSYNC,其 中 TDIFF(A,B) 是以移动台 4 的观点由 A 及 B 传输的信号的抵达时间差,且 TSYNC 是两个 不同基站之间满足网络同步条件的最大 OFDM 符号抵达时间差。 基于网络同步的定义,
     TSYNC 始终小于保护区间期间 TG( 例如 IEEE 802.16m 中的 11 微秒或 3GPP LTE 系统中的 8 微秒 ),但可假设其大于 1 微秒 ( 例如 3GPP LTE 系统中的 3 微秒 )。 据观察,如果毫微 微基站 3 将其传输时间设置为 t1( 例如与毫微微基站 3 从最近的宏基站 1 接收参考信号相 同的时间 ),则可满足下行链路网络同步条件。 也就是说,如果毫微微基站 3 与最近的宏 基站 1 同步,则毫微微基站 3 也与任意分布的宏基站 2 同步 ( 例如 TDIFF(BS1,BS3) <= TSYNC 且 TTIFF(BS2, BS3) <= TSYNC)。
     图 12 是说明上述网络同步方法的蜂窝式 OFDM 网络 100 的特殊网络拓朴的示意 图。 在图 12 所示的实例中,宏基站 1、宏基站 2、毫微微基站 3 以及移动台 4 物理上都位 于同一条线上。 假定毫微微基站 3 将其下行链路传输时间设置为 t1。 结果,TDIFF(BS1, BS3) = |(t1+τ1)-(t1+τ1)| = 0, 且 TDIFF(BS2, BS3) = |(t2-(t1+τ1)| = TDIFF(BS2, BS1) <= TSYNC。 因此,如果毫微微基站 3 与宏基站 1 同步,则它与宏基站 1 及宏基站 2 都同步。
     请重新参照图 11 所示的网络 100 的通用网络拓朴,其中毫微微基站 3 也将其下 行链路传输时间设置为 t1。 可以看出,当毫微微基站 3 与宏基站 1 同步时,即可满足网 络同步条件 TDIFF(BS1,BS3) <= TSYNC 与 TDIFF(BS2,BS3) <= TSYNC。 首先,可以看出 TDIFF(BS1,BS3) = |(t1+τ)-(t1+τ1)| = |τ-τ1| <= 2τ( 因为 τ >= τ1) = 2×( 毫 微微小区覆盖 / 传播速度 ) <= 2×150/(3×108) = 10-6 秒= 1 微秒<= TSYNC。 因此, 宏基站 1 与毫微微基站 3 之间的网络同步条件被满足。
     其次,可以看出 TDIFF(BS2,BS3) = |(t1+τ)-t2|。 此等式可在两种不同情景下进 一步展开。 在第一种情景下,如果 (t1+τ) >= t2,那么 TDIFF(BS2,BS3) = t1+τ-t2 <= (t2+τ2)+τ-t2( 因 0 < t1 <= t2+τ2) = τ+τ2 <= 2τ( 因 τ >= τ2) = 2×( 毫 微微小区覆盖 / 传播速度 ) <= 2×150/(3×108) = 10-6 秒= 1 微秒<= TSYNC。 在第二种 情景下,如果 (t1+τ) < t2,那么 TDIFF(BS2, BS3) = t2-t1-τ = (t2-t1-τ1)+(τ1-τ) = TDIFF(BS1,BS2)+(τ1-τ) <= TSYNC+(τ1-τ) <= TSYNC( 因 TDIFF(BS1,BS2) <= TSYNC, 且 τ >= τ1)。 这样,宏基站 2 与毫微微基站 3 之间的网络同步条件在两种情景下也都被 满足。 因此,如果毫微微基站 3 与从其最近的宏基站 1 传输的参考信号同步,那么网络 同步条件被满足。
     在确定下行链路网络同步目标及将从其最近的宏基站传输的第一个已接收的参 考信号确定为期望参考信号之后,毫微微小区仍然需要可检测期望参考信号的实际抵达 时间,然后基于期望参考信号的抵达时间配置其下行链路传输时间。
     图 13 是从多个已接收的参考信号检测期望参考信号的抵达时间的通用方法的示 意图。 参考信号通常由相邻宏基站周期性地 ( 例如每 5 毫秒一个帧 ) 传输,且第一个已 接收的参考信号可通过使用默认观察窗口所鉴别。 举例而言,观察窗口的长度可小于参 考信号周期长度的一半 ( 例如帧期间的一半 )。 如图 13 所示,因为传输延迟与多径效应 通常远小于帧期间的一半,所以毫微微基站可在一个观察窗口内检测通过不同基站传输 的所有参考信号的抵达时间。 因此,毫微微基站可在一个观察窗口内识别并检测第一个 已抵达的参考信号作为期望参考信号。
     图 14 是通过毫微微基站检测参考信号的抵达时间的第一实施方式的示意图。 毫微微基站包含 RF 模块、模拟数字 ( 以下简称为 A/D) 转换器、快速傅立叶变换 (fastFourier transform,以下简称为 FFT) 模块、耦接于天线的关联模块、时序检测器、时序萃 取器以及时序配置模块。 在图 14 所示的实例中,仅一个由宏基站传输的参考信号没有多 径效应。 RF 模块首先在时域中通过天线接收模拟参考信号。 然后模拟参考信号由 A/D 转换器数字化为数字信号,此数字信号在频域中由 FFT 模块在时间点 t0 传送至已接收的 序列中。 然后将此已接收的序列与由关联模块输入的不同的序列关联。 最后,时序检测 器于时间点 t0 检测具有已关联的序列码的参考信号。 时序萃取器然后选择 t0 作为参考信 号的抵达时间。
     图 15 是检测具有多径效应的参考信号的抵达时间的第二实施方式的示意图。 在 图 15 所示的实例中,仅一个由宏基站传输的参考信号具有多径效应。 因此,毫微微基站 可通过时序检测器检测在不同时间点接收的相同的参考信号。 基于时序检测器的输入, 时序萃取器接着通过选择第一个来确定最佳时序参考。 时序配置模块然后使用时序参考 配置毫微微基站的下行链路传输时间以实现网络同步。
     图 16 是检测具有多径效应的多个参考信号的抵达时间的第三实施方式的示意 图。 在图 16 所示的实例中,多个参考信号由多个宏基站传输,每一参考信号都经历多径 衰落信道。 因此,毫微微基站可通过时序检测器检测在不同时间点接收的不同的参考信 号。 基于时序检测器的输入,时序萃取器接着通过选择第一个参考信号 ( 无论由哪个基 站传输此参考信号 ) 确定最佳时序参考。 时序配置模块然后使用时序参考配置毫微微基 站的下行链路传输时间以实现网络同步。 图 17 是通过毫微微基站配置下行链路传输时间的第一实施方式的示意图。 在图 17 所示的实例中,参考信号 ( 例如前置参考信号或同步信号 ) 由相邻基站在下行链路帧的 起始 (starting) 边界传输。 毫微微基站仅仅将其下行链路起始帧边界设置为与当毫微微基 站第一次接收参考信号时的时序相同。
     图 18 是通过毫微微基站配置下行链路传输时间的第二实施方式的示意图。 在图 18 所示的实例中,参考信号 ( 例如后置参考信号 (mid-amble) 或后置参考信号 (post-amble)) 并非由相邻基站在下行链路帧的起始边界传输。 在这种情况下,毫微微基 站首先估测参考信号与前置参考信号之间的时间差。 然后毫微微基站将其下行链路起始 帧边界设置为与当毫微微基站第一次接收参考信号时的时序加上同样的时间差。
     上述的实施方式仅用来例举本发明的实施态样,以及阐释本发明的技术特征, 并非用来限制本发明的范畴。 举例而言,存在许多不同检测已接收的参考信号的时序的 方法,使用关联模块于频域中匹配已接收的序列仅是一个实例。 任何本领域技术人员可 依据本发明的精神轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围,本发明 的权利范围应以权利要求为准。
    

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1、10申请公布号CN102017738A43申请公布日20110413CN102017738ACN102017738A21申请号200980100322022申请日2009103061/109,99920081031US12/589,97420091030USH04W56/0020060171申请人联发科技股份有限公司地址中国台湾新竹科学工业园区新竹市笃行一路一号72发明人傅宜康74专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人任默闻54发明名称蜂窝式正交频分复用系统中的毫微微小区的下行链路网络同步机制57摘要提供一种蜂窝式正交频分复用系统中用于毫微微基站的下行链路同步的方法。毫微微基。

2、站首先扫描从多个相邻宏基站传输的一个或多个已接收的参考信号。然后基于扫描结果毫微微基站从已接收的一个或多个参考信号中确定期望参考信号;最后,毫微微基站基于期望参考信号配置其下行链路无线电信号传输,以使毫微微基站与多个相邻宏基站同步。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010030986PCT申请的申请数据PCT/CN2009/0747322009103087PCT申请的公布数据WO2010/048899EN2010050651INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图11页CN102017750A1/2页21一种下行链路传输同步方法,用于蜂窝。

3、式正交频分复用系统中,该方法包含通过毫微微基站,扫描并接收从多个相邻宏基站传输的一个或多个参考信号;从该已接收的一个或多个参考信号中确定期望参考信号;以及基于该期望参考信号,配置该毫微微基站的下行链路无线电信号传输,以使该毫微微基站与该多个相邻宏基站同步。2如权利要求1所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,在通过该毫微微基站扫描该一个或多个参考信号之前,由该多个相邻宏基站传输的多个下行链路无线电信号已同步。3如权利要求1所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,当从两个基站传输的多个无线电信号的抵达时间差小于正交频分复用符号的保护区间时,该两个基站达成同步。4如权利要求1所述的下行链路传输同步。

4、方法,其特征在于,该期望参考信号是在观察窗口期间第一个被该毫微微基站接收的参考信号。5如权利要求4所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该观察窗口的长度小于帧长度的一半,但远大于该多个相邻宏基站之间的传播延迟。6如权利要求1所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该期望参考信号是在下行链路帧的起始边界传输的下行链路的前置参考信号,该前置参考信号被该毫微微基站在特定时间点接收,以及该毫微微基站在该同样的特定时间点传输下行链路帧。7如权利要求1所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该期望参考信号在下行链路帧期间在相对于起始点存在一个时间差的时间点传输,该期望参考信号被该毫微微基站在特定时间点接。

5、收,以及该毫微微基站在该同样的特定时间点加上该同样时间差的该时间点传输下行链路帧。8如权利要求1所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该一个或多个参考信号包含由基站传输的具有多径效应的参考信号。9如权利要求1所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该毫微微基站是该蜂窝式正交频分复用系统中用于室内覆盖的访问点基站,以及该毫微微基站通过标准宽带物理链路连接至后端网络服务器。10如权利要求1所述的下行链路传输同步方法,其特征在于,该毫微微基站与该多个相邻宏基站中的每一个有重叠的小区覆盖。11一种毫微微基站,用于蜂窝式正交频分复用系统,该毫微微基站包含射频模块,接收由多个相邻宏基站传输的一个或多个参。

6、考信号;时序检测器,检测该多个参考信号中的每一个的对应抵达时间;时序萃取器,基于期望参考信号的该已检测的抵达时间确定期望时序参考;以及时序配置模块,基于该期望时序参考配置该毫微微基站的下行链路传输时序,以使该毫微微基站与该多个相邻宏基站达成同步。12如权利要求11所述的毫微微基站,其特征在于,当从两个基站传输的多个无线电信号的抵达时间差小于正交频分复用符号的保护区间时,该两个基站达成同步。13如权利要求11所述的毫微微基站,其特征在于,该期望参考信号是在观察窗口期间第一个被该毫微微基站接收的参考信号,以及该观察窗口的长度小于正交频分复用帧权利要求书CN102017738ACN102017750。

7、A2/2页3长度,但远大于该多个相邻宏基站之间的传播延迟。14如权利要求11所述的毫微微基站,其特征在于,该期望参考信号在下行链路帧的起始边界传输的下行链路的前置参考信号,该前置参考信号被该毫微微基站在该参考时序接收,以及该毫微微基站在该同样的参考时序传输下行链路帧。15如权利要求11所述的毫微微基站,其特征在于,该期望参考信号在下行链路帧期间在相对于帧起始点存在一个时间差的时间点传输,该期望参考信号被该毫微微基站在该参考时间点接收,以及该毫微微基站在该同样的参考时间点加上该同样时间差的该时间点传输下行链路帧。16如权利要求11所述的毫微微基站,其特征在于,该一个或多个参考信号包含由基站传输的。

8、具有多径效应的参考信号。17如权利要求11所述的毫微微基站,其特征在于,该毫微微基站更包含关联模块,在频域中关联一个或多个已接收的序列,以使该时序检测器在时域中检测该一个或多个已接收的参考信号的该多个对应抵达时间。18如权利要求11所述的毫微微基站,其特征在于,该毫微微基站是该蜂窝式正交频分复用系统中的用于室内覆盖的访问点基站,以及该毫微微基站通过标准宽带物理链路连接至后端网络服务器。19一种毫微微基站,用于蜂窝式正交频分复用系统,该毫微微基站包含射频模块,接收由多个相邻宏基站传输的一个或多个参考信号;以及检测装置,检测该多个参考信号中的每一个的对应抵达时间从而确定期望参考信号的期望时序参考,。

9、其中,该毫微微基站基于该期望时序参考配置下行链路传输时序以使该毫微微基站与该多个相邻宏基站达成同步。20如权利要求19所述的毫微微基站,其特征在于,当从两个基站传输的多个无线电信号的抵达时间差小于预定值时,该两个基站达成同步,以及该预定值小于正交频分复用符号的保护区间。21如权利要求19所述的毫微微基站,其特征在于,该期望参考信号是在观察窗口期间第一个被该毫微微基站接收的参考信号,以及该观察窗口长度小于帧长度的一半,但远大于该多个相邻宏基站之间的传播延迟。22如权利要求19所述的毫微微基站,其特征在于,该检测装置包含检测与确定该期望时序参考的时序检测器与时序萃取器。权利要求书CN1020177。

10、38ACN102017750A1/7页4蜂窝式正交频分复用系统中的毫微微小区的下行链路网络同步机制0001交叉引用0002本申请要求如下优先权编号为61/109,999,申请日为2008/10/31,名称为“NETWORKSYNCHRONIZATIONMECHANISMTOSUPPORTFEMTOCELLINWIRELESSOFDMSYSTEMS”的美国临时申请。其主题在这里一起作为参考。技术领域0003本发明是关于蜂窝式CELLULAR正交频分复用ORTHOGONALFREQUENCYDIVISIONMULTIPLEXING,以下简称为OFDM系统,且特别是关于蜂窝式OFDM系统中的毫微微基。

11、站的下行链路网络同步。背景技术0004随着室内INDOOR无线用户对带宽的需求持续增长,蜂窝式运营商除了提供来自室外的带宽,正尝试探究提供来自室内的带宽。然而,由于无线电信号的物理性质,蜂窝式运营商难以为室内用户提供完整的覆盖性FULLCOVERAGE。当前系统的通用解决方式之一是蜂窝式强波器REPEATER,但它可能降低已接收的信号的质量且无法提供信号处理。解决此难题的另一个方法是中继站RELAYSTATION,但目前中继站尚未商业化且其仍处于开发阶段。解决此难题的又一个方法是毫微微小区FEMTOCELL,其通过再使用REUSE特许频谱LICENSEDSPECTRUM作为蜂窝式网络基础建设I。

12、NFRASTRUCTURE的一部分以增强室内覆盖。0005图1背景技术是包含宏MACRO基站11与毫微微FEMTO基站12的简化蜂窝式网络10的示意图。蜂窝式网络10也包含室外移动台14与室内移动台15。如图1所示,因物理障碍物及/或建筑物13产生的反射,宏基站11为室外移动台14提供较强的信号强度,而为室内移动台15提供相对微弱的信号强度。另一方面,因为毫微微基站12位于建筑物13之内,所以毫微微基站12访问点ACCESSPOINT基站例如小型室内基站可为室内移动台15提供高强度的信号与优良的信号质量。0006毫微微小区被预期将成为4G系统的支持超高速传输的重要解决方式。电机与电子工程师学会。

13、以下简称为IEEE80216M与第三代合作伙伴计划以下简称为3GPPRAN1RAN2都正开发毫微微小区技术作为全球互联微波访问以下简称为WIMAX20与高级3GPP长期演进以下简称为LTEADVANCED系统的部分标准。由于超高速传输将导致非常高的功率消耗,且通常用于支持处于室内环境的用户使用的多媒体服务。通过使用毫微微基站,可达到更短的传输距离与更低传输功率需求以节省更多无线电资源。图2背景技术是WIMAX毫微微小区系统20的系统架构的示意图。0007通常由全球定位系统GLOBALPOSITIONINGSYSTEM,以下简称GPS执行时序同步。GPS是提供可靠定位、导航及时序服务的全球导航卫。

14、星系统。然而,毫微微基站可能无法接收GPS信号且无法获得时序参考。图3背景技术是包含GPS31的蜂窝式网络30说明书CN102017738ACN102017750A2/7页5的示意图。蜂窝式网络30也包含宏基站32与宏基站33,及毫微微基站34。如图3所示,宏基站32与宏基站33可从GPS31接收GPS信号,而因为毫微微基站34位于建筑物35之内,所以其无法接收GPS信号且无法获得时序参考。0008除GPS外,后端网络BACKHAUL的控制信号也可以帮助实现不同基站之间的网络同步。然而,毫微微基站的后端网络连接对于获得的时序参考并不精确。图4背景技术是WIMAX毫微微小区系统40中的毫微微基站。

15、的后端网络连接的示意图。如图4所示,毫微微基站的后端网络被期望为低成本的数字用户线XDSL或有线数据服务接口规格DOCSIS链路。毫微微基站的后端网络连接并非像用于宏基站、微型MICRO基站、微微PICO基站的专属连接那样稳健ROBUST及可靠。此外,往返ROUNDTRIP的延迟也会随时间改变并导致难以精确时序精细化。因此,蜂窝式OFDM系统中的毫微微基站的下行链路网络同步仍然是一项挑战。发明内容0009本发明提供一种蜂窝式正交频分复用系统中用于毫微微基站的下行链路同步的方法。毫微微基站首先扫描从多个相邻宏基站传输的一个或多个已接收的参考信号。在扫描之前,相邻宏基站之间的下行链路传输时间已很好。

16、地同步。以移动台的观点来说,宏基站传输的无线电信号之间的抵达时间差小于OFDM符号的保护区间期间。0010毫微微基站然后基于扫描结果从已接收的一个或多个参考信号中确定期望参考信号。在本发明实施方式中,期望参考信号是在观察窗口期间第一个被毫微微基站接收的参考信号。在一个实施方式中,观察窗口的长度小于帧长度的一半但远大于多个基站之间的传播延迟。期望参考信号的实际抵达时间可通过使用数字信号处理加上时序检测器与时序萃取器的毫微微基站检测。0011最后,毫微微基站基于期望参考信号配置其下行链路无线电信号传输,以使毫微微基站与多个相邻宏基站同步。在一个实施方式中,期望参考信号在下行链路帧的起始边界通过相邻。

17、宏基站传输。毫微微基站将其下行链路帧的起始边界设置为一个时序,此时序与当参考信号第一次被毫微微基站接收时的时序相同。在另一个实施方式中,期望参考信号由相邻宏基站在下行链路帧的起始边界再加上偏移量传输。毫微微基站将其下行链路帧的起始边界设置为一个时序,此时序与当参考信号第一次被毫微微基站接收时的时序加上同样的偏置相同。0012其他实施方式及有益效果在下文的具体实施方式中详细描述。此发明内容并非用于限定本发明。本发明的保护范围应当以权利要求的界定为准。附图说明0013图1是包含宏基站与毫微微基站的简化蜂窝式网络的示意图。0014图2是WIMAX毫微微小区系统的系统架构的示意图。0015图3是包含全。

18、球定位系统的蜂窝式网络的示意图。0016图4是WIMAX毫微微小区系统中的毫微微基站的后端网络连接的示意图。0017图5是根据本发明实施方式的具有毫微微基站的蜂窝式OFDM网络的示意图。0018图6是根据本发明实施方式的蜂窝式OFDM网络中的毫微微基站的简化方块说明书CN102017738ACN102017750A3/7页6图。0019图7是启动蜂窝式OFDM网络中的毫微微基站的方法的流程图。0020图8是既具有孤立毫微微小区又具有重叠毫微微小区的蜂窝式OFDM网络的示意图。0021图9是具有与三个宏小区重叠的毫微微小区的蜂窝式OFDM网络的示意图。0022图10是被蜂窝式OFDM网络中的毫微。

19、微小区接收的多个参考信号的示意图。0023图11是说明一种新的网络同步方法的蜂窝式OFDM网络的通用型网络拓朴的示意图。0024图12是说明一种新的网络同步方法的蜂窝式OFDM网络的特殊网络拓朴的示意图。0025图13是从多个已接收的参考信号检测期望参考信号的抵达时间的通用方法的示意图。0026图14是检测参考信号的抵达时间的第一实施方式的示意图。0027图15是检测具有多径效应的参考信号的抵达时间的第二实施方式的示意图。0028图16是检测具有多径效应的多个参考信号的抵达时间的第三实施方式的示意图。0029图17是通过毫微微基站配置下行链路传输时间的第一实施方式的示意图。0030图18是通过。

20、毫微微基站配置下行链路传输时间的第二实施方式的示意图。具体实施方式0031本发明可通过阅读后续的详细描述与范例并参考附图得到充分理解。0032通过再使用特许频谱作为蜂窝式网络基础建设的一部分开发毫微微小区以增强室内覆盖。在例如WIMAX毫微微小区系统的毫微微小区系统中,室内服务主要由WIMAX毫微微小区访问点WFAP提供。毫微微小区通常为例如多媒体服务的室内应用APPLICATION提供非常小的小区覆盖例如小于35米及超高速传输。通过再使用与宏小区相同的空中接口及操作于与宏小区相同的特许频谱,网络运营商可降低用于室内覆盖的宏小区的开发成本且提高室内无线通信服务意愿而从中获利。然而,对于蜂窝式O。

21、FDM及/或蜂窝式OFDMA网络中保持子载波SUBCARRIER之间的正交性ORTHOGONALITY与防止载波间干扰INTERCARRIERINTERFERENCE,以下简称为ICI,毫微微小区与宏小区之间的下行链路网络同步十分关键。0033OFDMA已被采用为候选4G技术的下行链路传输方案。OFDMA既被考虑用于WIMAX20又被考虑用于LTEADVANCED的下行链路传输。然而,主要由频率偏置及时间变化引起的ICI是OFDM网络中的特殊且显著的难题。为防止ICI,OFDM网络需要每一个基站同步地传输以保持子载波之间的正交性。因此,每一基站传输的OFDM符号时序应很好地校准ALIGN。一般。

22、而言,来自不同基站的无线电信号的抵达时间之间的差应小于OFDM符号的保护区间GUARDINTERVAL以防止非期望的ICI。0034图5是根据本发明实施方式的具有毫微微基站的蜂窝式OFDM网络50的示意图。蜂窝式OFDM网络50包含多个宏基站51宏基站57、毫微微基站58及全球定位系统GPS59。宏基站51宏基站57从全球定位系统GPS59接收GPS信号从而获得可靠说明书CN102017738ACN102017750A4/7页7与精确的时序参考。因此,宏基站51宏基站57的下行链路传输时间被很好地同步。以移动台的观点而言,其意味着宏基站51宏基站57传输的无线电信号之间的抵达时间差小于OFDM。

23、符号的保护区间期间TG。另一方面,毫微微基站58无法接收GPS信号以获得时序参考。在本发明实施方式中,毫微微基站58接收并扫描从多个宏基站51宏基站57传输的多个参考信号,并确定期望参考信号。基于期望参考信号,毫微微基站58才可以获得时序参考以使毫微微基站58与其他宏基站51宏基站57的下行链路传输时间也很好地同步。0035图6是根据本发明实施方式的蜂窝式OFDM网络50中的毫微微基站58的简化方块图。毫微微基站58包含储存设备61、中央处理单元以下简称为CPU62、与天线63耦接的射频RADIOFREQUENCY,以下简称为RF模块64、信号处理模块65、时序检测器与萃取器66、以及时序配置。

24、模块67。在图6所示的实施方式中,RF模块64通过天线63接收参考信号68模拟信号。信号处理模块65将模拟信号转换为数字信号并输出参考信号68的对应序列码。时序检测器与萃取器66基于序列码检测参考信号68的抵达时间,然后基于参考信号68的已检测的抵达时间确定期望时序参考。时序配置模块67基于期望时序参考配置毫微微基站58的下行链路传输时间以实现网络同步。0036图7是启动ACTIVATE蜂窝式OFDM网络中的毫微微基站的方法的流程图。在步骤71中,毫微微基站首先与其后端网络服务器通信并在开启电源之后登记REGISTER至蜂窝式网络。毫微微基站在后端网络服务器授权AUTHORIZE前无法传输任何。

25、无线电信号。在步骤72中,毫微微基站与后端网络服务器通信以交换其例如可支持通道带宽、协议版本、功率级别、以及多载波支持的服务能力CAPABILITY。此外,后端网络服务器可告知用于毫微微小区操作的一组参数,例如中心频率与指定频率信道带宽、传输功率、排列PERMUTATION方案、以及可支持吞吐量THROUGHPUT。在步骤73中,毫微微基站扫描指定频率信道上的多个参考信号。多个参考信号从多个相邻宏基站传输。基于扫描结果,毫微微基站检测每一个参考信号的抵达时间从而确定期望参考信号步骤74。最后,毫微微基站基于期望参考信号的时序设定其下行链路帧边界BOUNDARY以实现毫微微基站与其他相邻宏基站之。

26、间的下行链路网络同步步骤75。在正确时序配置之后,毫微微基站可准备启动下行链路传输步骤76。0037启动蜂窝式OFDM网络中的毫微微小区的挑战性的难题是如何实现下行链路网络同步。为解决此难题需要考虑几个问题。第一,需要识别下行链路网络同步的目标SCOPE。也就是说,毫微微小区需要确定其应与OFDM网络中的哪些宏基站同步。第二,需要从OFDM网络中的多个宏基站传输的多个参考信号中确定期望参考信号。通过基于期望参考信号配置下行链路传输时间,可实现毫微微小区与其他宏基站之间的网络同步。第三,需要检测期望参考信号的实际抵达时间。毫微微小区可将期望参考信号的确切抵达时间用于其下行链路传输以实现网络同步。。

27、每一问题将于下文中详细描述。0038图8是既具有孤立ISOLATED毫微微小区又具有重叠OVERLAPPED毫微微小区的蜂窝式OFDM网络80的示意图。蜂窝式OFDM网络80包含宏基站81、第一毫微微基站82、第二毫微微基站83、以及移动台84。宏基站81为小区85提供信号覆盖且是移动台84的服务基站,毫微微基站82为小区86提供信号覆盖,以及毫微微基站83为小区87提供信号覆盖。基站的小区覆盖是移动台可在其内建立连接的最大距离。如图8所示,说明书CN102017738ACN102017750A5/7页8小区86孤立于小区85,而小区87与小区85重叠。举例而言,因移动台84位于小区86的小区。

28、边界之外,它从毫微微基站82接收相对微弱的干扰。另一方面,因移动台84位于小区87的小区边界之内,它从毫微微基站83接收相对强烈的干扰。结果,仅当毫微微小区覆盖与宏小区覆盖重叠时,由毫微微小区引起由宏小区服务的移动台的干扰难题将变得显著,并且如果毫微微小区是孤立小区,那么因异步传输的干扰可被忽略。因此,在蜂窝式OFDM网络中,毫微微小区仅需要与附近的具有重叠小区覆盖的宏小区同步。也就是说,毫微微小区仅扫描从重叠宏小区传输的参考信号。0039在确定下行链路网络同步目标之后,毫微微小区需要从由附近的宏基站传输的一个或多个参考信号之中确定期望参考信号。图9是具有与三个宏小区重叠的毫微微小区的蜂窝式O。

29、FDM网络90的示意图。蜂窝式OFDM网络90包含为小区96提供小区覆盖的第一宏基站91、为小区97提供小区覆盖的第二宏基站92、为小区98提供小区覆盖的第三宏基站93、以及为小区99提供小区覆盖的毫微微基站94。在图9所示的实例中,小区99与所有三个宏小区9697重叠,且因毫微微基站94与其他第一宏基站91第三宏基站93之间的异步传输的干扰不可忽略。为与所有三个宏基站第一宏基站91第三宏基站93同步,毫微微基站94扫描由所有三个宏基站第一宏基站91第三宏基站93传输的多个参考信号,然后确定哪个参考信号是即将使用的期望参考信号,以实现毫微微基站94与其他宏基站第一宏基站91第三宏基站93之间的。

30、下行链路同步。0040图10是通过蜂窝式OFDM网络90中的毫微微基站94接收的多个参考信号的示意图。因为第一宏基站91第三宏基站93是与毫微微基站94重叠的宏小区,所以毫微微基站94扫描参考信号例如第一宏基站91第三宏基站93传输的前置参考信号PREAMBLE或同步信号。前置参考信号是在频域中在子载波上调制且在时域中作为第一个OFDM符号传输的默认序列。在图10所示的实例中,从第一宏基站91第三宏基站93传输的每一前置参考信号的抵达时间都不同,其由多径效应与传播延迟PROPAGATIONDELAY引起。在不同的抵达时间中,基站间的抵达时间的差异由传播延迟引起,而基站内的抵达时间的差异由多径效。

31、应引起。毫微微基站94必须确定哪个参考信号应被用作其下行链路传输的期望参考信号以实现下行链路网络同步。在本发明实施方式中,毫微微基站94始终选择具有最早抵达时间的参考信号作为期望参考信号,无论该参考信号是由哪个宏基站所传送通常是最接近毫微微基站的宏基站。选择期望参考信号的数学分析在下文中详细描述。0041图11是说明一种新的网络同步方法的蜂窝式OFDM网络100的通用网络拓朴的示意图。在蜂窝式OFDM网络100中,当传输信号至毫微微基站3时,宏基站1是拥有最短的传播延迟的宏基站。当传输信号到毫微微基站3时,宏基站2是任何一个拥有比宏基站1长的传播延迟的宏基站。宏基站1传输信号至毫微微基站3的时。

32、间是T1,且宏基站2传输信号至移动台4的时间是T2。假定移动台4与毫微微基站3之间的距离小于150米,而毫微微小区覆盖通常小于35米。其他时间变量、1、及2所示于图11,其中|1|且|2|。因为宏基站1与宏基站2已完成同步例如通过GPS或通过后端网络,所以另一重要假设是TDIFFBS1,BS2|T11T2|TSYNC,其中TDIFFA,B是以移动台4的观点由A及B传输的信号的抵达时间差,且TSYNC是两个不同基站之间满足网络同步条件的最大OFDM符号抵达时间差。基于网络同步的定义,说明书CN102017738ACN102017750A6/7页9TSYNC始终小于保护区间期间TG例如IEEE80。

33、216M中的11微秒或3GPPLTE系统中的8微秒,但可假设其大于1微秒例如3GPPLTE系统中的3微秒。据观察,如果毫微微基站3将其传输时间设置为T1例如与毫微微基站3从最近的宏基站1接收参考信号相同的时间,则可满足下行链路网络同步条件。也就是说,如果毫微微基站3与最近的宏基站1同步,则毫微微基站3也与任意分布的宏基站2同步例如TDIFFBS1,BS3TSYNC且TTIFFBS2,BS3TSYNC。0042图12是说明上述网络同步方法的蜂窝式OFDM网络100的特殊网络拓朴的示意图。在图12所示的实例中,宏基站1、宏基站2、毫微微基站3以及移动台4物理上都位于同一条线上。假定毫微微基站3将其。

34、下行链路传输时间设置为T1。结果,TDIFFBS1,BS3|T11T11|0,且TDIFFBS2,BS3|T2T11|TDIFFBS2,BS1TSYNC。因此,如果毫微微基站3与宏基站1同步,则它与宏基站1及宏基站2都同步。0043请重新参照图11所示的网络100的通用网络拓朴,其中毫微微基站3也将其下行链路传输时间设置为T1。可以看出,当毫微微基站3与宏基站1同步时,即可满足网络同步条件TDIFFBS1,BS3TSYNC与TDIFFBS2,BS3TSYNC。首先,可以看出TDIFFBS1,BS3|T1T11|1|2因为12毫微微小区覆盖/传播速度2150/3108106秒1微秒TSYNC。因。

35、此,宏基站1与毫微微基站3之间的网络同步条件被满足。0044其次,可以看出TDIFFBS2,BS3|T1T2|。此等式可在两种不同情景下进一步展开。在第一种情景下,如果T1T2,那么TDIFFBS2,BS3T1T2T22T2因0T1T2222因22毫微微小区覆盖/传播速度2150/3108106秒1微秒TSYNC。在第二种情景下,如果T1T2,那么TDIFFBS2,BS3T2T1T2T111TDIFFBS1,BS21TSYNC1TSYNC因TDIFFBS1,BS2TSYNC,且1。这样,宏基站2与毫微微基站3之间的网络同步条件在两种情景下也都被满足。因此,如果毫微微基站3与从其最近的宏基站1传。

36、输的参考信号同步,那么网络同步条件被满足。0045在确定下行链路网络同步目标及将从其最近的宏基站传输的第一个已接收的参考信号确定为期望参考信号之后,毫微微小区仍然需要可检测期望参考信号的实际抵达时间,然后基于期望参考信号的抵达时间配置其下行链路传输时间。0046图13是从多个已接收的参考信号检测期望参考信号的抵达时间的通用方法的示意图。参考信号通常由相邻宏基站周期性地例如每5毫秒一个帧传输,且第一个已接收的参考信号可通过使用默认观察窗口所鉴别。举例而言,观察窗口的长度可小于参考信号周期长度的一半例如帧期间的一半。如图13所示,因为传输延迟与多径效应通常远小于帧期间的一半,所以毫微微基站可在一个。

37、观察窗口内检测通过不同基站传输的所有参考信号的抵达时间。因此,毫微微基站可在一个观察窗口内识别并检测第一个已抵达的参考信号作为期望参考信号。0047图14是通过毫微微基站检测参考信号的抵达时间的第一实施方式的示意图。毫微微基站包含RF模块、模拟数字以下简称为A/D转换器、快速傅立叶变换FAST说明书CN102017738ACN102017750A7/7页10FOURIERTRANSFORM,以下简称为FFT模块、耦接于天线的关联模块、时序检测器、时序萃取器以及时序配置模块。在图14所示的实例中,仅一个由宏基站传输的参考信号没有多径效应。RF模块首先在时域中通过天线接收模拟参考信号。然后模拟参考。

38、信号由A/D转换器数字化为数字信号,此数字信号在频域中由FFT模块在时间点T0传送至已接收的序列中。然后将此已接收的序列与由关联模块输入的不同的序列关联。最后,时序检测器于时间点T0检测具有已关联的序列码的参考信号。时序萃取器然后选择T0作为参考信号的抵达时间。0048图15是检测具有多径效应的参考信号的抵达时间的第二实施方式的示意图。在图15所示的实例中,仅一个由宏基站传输的参考信号具有多径效应。因此,毫微微基站可通过时序检测器检测在不同时间点接收的相同的参考信号。基于时序检测器的输入,时序萃取器接着通过选择第一个来确定最佳时序参考。时序配置模块然后使用时序参考配置毫微微基站的下行链路传输时。

39、间以实现网络同步。0049图16是检测具有多径效应的多个参考信号的抵达时间的第三实施方式的示意图。在图16所示的实例中,多个参考信号由多个宏基站传输,每一参考信号都经历多径衰落信道。因此,毫微微基站可通过时序检测器检测在不同时间点接收的不同的参考信号。基于时序检测器的输入,时序萃取器接着通过选择第一个参考信号无论由哪个基站传输此参考信号确定最佳时序参考。时序配置模块然后使用时序参考配置毫微微基站的下行链路传输时间以实现网络同步。0050图17是通过毫微微基站配置下行链路传输时间的第一实施方式的示意图。在图17所示的实例中,参考信号例如前置参考信号或同步信号由相邻基站在下行链路帧的起始START。

40、ING边界传输。毫微微基站仅仅将其下行链路起始帧边界设置为与当毫微微基站第一次接收参考信号时的时序相同。0051图18是通过毫微微基站配置下行链路传输时间的第二实施方式的示意图。在图18所示的实例中,参考信号例如后置参考信号MIDAMBLE或后置参考信号POSTAMBLE并非由相邻基站在下行链路帧的起始边界传输。在这种情况下,毫微微基站首先估测参考信号与前置参考信号之间的时间差。然后毫微微基站将其下行链路起始帧边界设置为与当毫微微基站第一次接收参考信号时的时序加上同样的时间差。0052上述的实施方式仅用来例举本发明的实施态样,以及阐释本发明的技术特征,并非用来限制本发明的范畴。举例而言,存在许。

41、多不同检测已接收的参考信号的时序的方法,使用关联模块于频域中匹配已接收的序列仅是一个实例。任何本领域技术人员可依据本发明的精神轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围,本发明的权利范围应以权利要求为准。说明书CN102017738ACN102017750A1/11页11图1图2说明书附图CN102017738ACN102017750A2/11页12图3图4说明书附图CN102017738ACN102017750A3/11页13图5图6说明书附图CN102017738ACN102017750A4/11页14图7说明书附图CN102017738ACN102017750A5/11页15图8图9说明书附图CN102017738ACN102017750A6/11页16图10图11说明书附图CN102017738ACN102017750A7/11页17图12图13说明书附图CN102017738ACN102017750A8/11页18图14说明书附图CN102017738ACN102017750A9/11页19图15说明书附图CN102017738ACN102017750A10/11页20图16说明书附图CN102017738ACN102017750A11/11页21图17图18说明书附图CN102017738A。

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