OFDMA系统中发射和接收基准前同步码信号的方法

摘要

基于具有恒定振幅(CA)和零自相关(ZAC)属性的CAZAC序列(120)，提供了一种生成用于OFDM和OFDMA通信系统的前同步码序列的技术。所述前同步码序列用以同步和识别单个发射器。例如，可使用频域中的CAZAC序列(160)构建OFDMA码元，所得到的时域波形为近似的CAZAC序列(170)。

说明书

相关申请交叉引用

本发明要求于2004年7月27日在美国提交的、名称为“用于在OFDMA系统中发射和接收基准前同步码信号的方法”的第60/591,894号美国临时申请的优先权。该申请公开的全部内容通过引用并入本申请。

背景技术

本发明涉及正交频分多径复用(OFDM)和正交频分多址接入(OFDMA)的通信系统，更具体地，本发明涉及在OFDM和OFDMA通信系统中的用于快速搜索小区(cell)的前同步码信号的生成和传送、时间同步、以及改正初始频率偏量。

可在各种远程通信系统(包括有线和无线通信系统)中使用OFDM和OFDMA系统，以提供例如语音和数据的各种不同类型服务。无线通信系统通过将某个地理区域分割成多个能够被进一步分割成多个区段的小区，而将该区域覆盖。理论上位于它们覆盖区域的各个小区中心的基站经由下行的(DL)无线电信号向移动用户站(MSS)传送信息。移动站也被称为移动站(MS)、用户站(SS)、或者无线站。所述移动站通过上传的(UL)无线信号把信息传送到它们的服务基站。

从基站到移动站下行的无线电信号可包括语音或数据业务信号、或包括语音和数据业务信号。此外，基站通常还需要在它们下行的无线电信号中传送前同步码信号，以使移动基站识别该无线电信号要下行到的相应小区以及该小区中的相应分段。从基站传送的前同步码信号允许移动站在时域和频域将其接收器与所观察到的下行链路信号同步，并获得传送该下行链路信号的基站的识别，例如，IDcell和分段(Segment)。

IEEE802.16 OFDMA是为了提供基于正交频分多址接入(OFDMA)调制技术的无线通信而开发的。在IEEE802.16 OFDMA中现行定义的DL前同步中，MSS储存用以识别相邻小区的IDcell号和分段号的、预定义的类似于手工伪噪声(PN)的序列。在操作中，MSS在所接收到的下行链路信号中捕获前同步码元，并将各个接收的下行链路信号中的前同步码元和所储存的类似于手工伪噪声的序列相关联，以确定用于接收下行链路信号的特定区段的IDcell和分段。那些前同步码序列是提前手工制作的，并通过MSS每次一个地处理。在现有的IEEE802.16 OFDMA的一些实施例中，这种序列可超过100个。对如此多的前同步码序列执行互相关操作不但耗时还增加硬件的成本。另外，MSS储存所有的前同步码序列，因此，这种储存又进一步增加了硬件成本。

峰值与平均功率比(PAPR)是前同步性能的一个重要参数。为了降低系统成本，前同步码的PAPR应该越小越好。公知的是，OFDM与其它的调制相比，具有更高的PAPR。这对于前同步码来说尤其重要，因为前同步码是在每一帧中传送的。

发明概述

本发明基于具有恒定振幅(CA)和零自相关(ZAC)属性的CAZAC序列，提供了一种生成用于OFDM和OFDMA通信系统的前同步码序列的技术。

在一个实施方式中，描述了一种基于OFDM或OFDMA的通信方法，该方法包括：选择初始CAZAC序列；修改所述初始CAZAC序列，从而生成具有频率防护频带的修改的序列；以及使用所述修改的序列作为从基站到移动站的下行链路信号的前同步码的一部分。

在另一个实施方式中，描述了这样一种基于OFDM或OFDMA的通信方法，该方法包括：在频域选择长度为L的CAZAC序列，所述该CAZAC序列具有连续的第一、第二和第三频率部分；修改所述CAZAC序列，以形成第一修改的序列。所述修改包括将所述CAZAC序列的所述第一部分的频谱部分的振幅设为零、对所述CAZAC序列的所述第二部分的频谱部分增加第一相移、同时不变化所述第三部分。接着，通过把所述CAZAC序列的所述第三部分的频谱部分的振幅设为零、对所述CAZAC序列的所述第二部分的频谱部分增加第二相移、同时不变化所述第一部分，而修改所述CAZAC序列，以形成第二修改的序列。接着结合所述第一和第二修改的序列，以形成长度为2L的频率形式的结合序列，其中所述第一修改的序列的所述第一部分相邻于所述第二修改的序列的所述第三部分。对所述结合后的序列进行反快速傅立叶变换，从而生成用于OFDM或OFDMA通信的时间形式的第一前同步码序列。

在另一个实施方式中，公开了一种基于OFDM或OFDMA的通信方法，该方法包括：对在移动接收器接收的下行链路信号中的前同步码信号进行子采样，以产生频率重叠，以及最小化振幅的变动，其中所述前同步码信号由所述初始CAZAC序列生成，以保持所述初始CAZAC序列的属性，并具有频率防护频带；以及提取所述前同步码信号中的一种顺序的信号部分，以至少识别生成所述下行链路信号的基站。所述前同步码信号由所述初始CAZAC序列生成，以保持所述初始CAZAC序列的属性，并具有频率防护频带。

在一些应用中，在本发明中公开的技术可用来提供下行的(DL)前同步码设计，以允许生成能够便利快速的小区搜索、简单的时间同步、以及改正初始频率偏量的前同步码结构。下行的新前同步码结构基于CAZAC序列。IDcell和分段参数被编码为频域的CAZAC序列的码相、或者时域的近似的CAZAC序列的码相。

上述和其他的实施方式以及它们的变化、改进将在附图、说明书和权利要求中详细描述。

附图说明

图1A.显示了构建前同步码序列的一种示例性方法的处理过程；

图1B显示了在图1A所示的示例性方法的每一处理步骤中获得的结果序列；

图2A.显示了一个在频域对初始的CAZAC序列进行循环移位，以在频域生成两个新的CAZAC序列的示例；

图2B.显示了一个在时域对初始的前同步序列进行循环移位，以在时域生成两个新的前同步码序列的示例；

图3.显示了为不同的OFDM或OFDMA系统而设计的3-层蜂窝的示例；

图4显示了在分段0中前同步码序列在频域中的副载波分配的示例；

图5显示了相应于图4中的、时域波形的相应振幅；

图6显示了没有频道失真的CAZAC序列(由码元分开)经过匹配滤波后产生的时间波形；以及

图7显示了在多径衰减环境下CAZAC序列被匹配滤波后的结果。

具体实施方式

设计一套低的PAPR并具有良好关联属性的前同步码是比较困难的，因为上述两个要求往往是冲突的。在数学方面充分研究过的、被称为CAZAC序列的序列族具有理想的性质，即，恒定的振幅(CA)(表示最低的PAPR)和零自相关(ZAC)。众所周知的CAZAC序列的示例包括Chu和Frank-Zadoff序列。

Chu序列定义为：

c(n)＝exp(jθ_chu(n))，n＝0，1，…L1    (1)

其中在Chu序列中的相位是：