用于长范围扩展模式中无线装置的同步信号设计

摘要

公开了涉及特别良好适合于蜂窝通信网络(10)的小区(14)的扩大覆盖区域(16)中的无线装置(22)的同步信号(18)的系统和方法。在一个实施例中，基站(12)在下行链路信道的相干时间期间传送包含基本同步块的多个重复的同步信号(18)，所述同步信号(18)在所述下行链路信道上传送。在相干时间期间基本同步块的多个重复实现了在位于蜂窝通信网络(10)中的无线装置(22)处同步信号(18)的检测期间的相干组合。此相干组合例如使位于由基站(12)服务的小区(14)的扩大覆盖区域(16)中的无线装置(22)能够使用比如果仅使用非相干组合将需要的同步信号更短的同步信号(18)来同步到小区(14)。

说明书

相关申请

本申请要求2013年1月17日提交的临时专利申请序列号61/753,703的权益，该临时专利申请的公开据此通过参考全部结合在本文中。

技术领域

本公开涉及蜂窝通信网络，并且特别地，涉及用于蜂窝通信网络的同步信号。

背景技术

在蜂窝通信网络中存在对支持高效且成本有效装置或终端的不断增加的需要。对于机器对机器(M2M)通信的不断增加的兴趣和开发，这尤其是正确的。在第三代合作伙伴项目(3GPP)标准中，不像传统服务（诸如语音和web流播），M2M服务由于在3GPP技术规范(TS)22.368V11.6.0“用于机器类型通信(MTC)的服务要求;第1阶段”中规定的M2M服务的特定特征而对蜂窝通信网络经常具有非常不同的要求。在蜂窝通信网络中与M2M通信的另一区别特性是，在机器型通信(MTC)装置数量上的大增加。M2M服务的不同要求和MTC装置的大数量对开发用于蜂窝通信网络中M2M应用和MTC装置的成本、频谱和能量有效的无线电接入技术提出了新挑战。

在M2M通信中，MTC装置(例如智能仪表、标志牌、相机、远程传感器、膝上型计算机和仪器)连接到蜂窝通信网络。大多数MTC装置偶尔传送包含测量、报告和触发器（例如温度、湿度、风速等）的一个或仅传送几个短分组。在大多数情况下，期望MTC装置是静态的，或者具有低移动性。MTC装置的共同理解是，MTC装置应该属于低复杂性瞄准低端(每用户的低平均收入、低数据速率、高等待时间容许)应用。也期望MTC装置的功耗/能耗是低的。

几个因素影响制造和操作给定无线装置的成本。主要制造成本动因是：(1)处理速度(主要在接收时)、(2)天线数量和(3)带宽。因此，3GPP无线电接入网(RAN)工作组1(即RAN1)已经研究了用于基于LTE供应低成本MTCUE的长期演进(LTE)用户设备(UE)调制解调器成本降低技术。研究结果记录在3GPP技术报告(TR)36.888V2.0.0(3GPPTdocRP-120714)“关于基于LTE的低成本机器类型通信(MTC)用户设备(UE)的供应的研究”中。自那以后，已经批准了更新的研究项目描述(SID)(3GPPTdocRP-121441,“关于基于LTE的低成本MTCUE的供应的研究”)，其将研究范围扩大到还包含覆盖增强的研究。更确切地说，更新的SID陈述了：

与为“正常LTEUE”设计的定义的LTE小区覆盖脚印比较的覆盖的20dB改进应该目标针对低成本MTCUE，其使用具有放松的等待时间的非常低速率业务(例如，在UL中100字节/消息数量级的大小并且在DL中是20字节/消息，并且允许用于DL的高达10秒的等待时间，并且在上行链路中高达1小时，即，不是语音)。在标识解决方案中，对于版次12达成一致的任何其它相关工作都应该被考虑。

发明内容

公开了涉及特别良好适合于蜂窝通信网络的小区的扩大覆盖区域中的无线装置的同步信号的系统和方法。在一个实施例中，基站在下行链路信道的相干时间期间传送包含基本同步块的多个重复的同步信号，所述同步信号在所述下行链路信道上传送。在相干时间期间基本同步块的多个重复实现了在位于蜂窝通信网络中的无线装置处同步信号检测期间的相干组合。此相干组合例如使位于由基站服务的小区的扩大覆盖区域中的无线装置能够使用比如果仅使用非相干组合将需要的同步信号更短的同步信号来同步到小区。

在一个实施例中，基站根据多载波传送方案传送同步信号，并且基本同步块包含至少在基站的下行链路带宽中的若干载波的子集上传送的符号的序列。比如，在一个具体实施例中，蜂窝通信网络是长期演进(LTE)蜂窝通信网络。另外，在一个实施例中，下行链路信道的相干时间周期是1个子帧。在另一实施例中，下行链路信道的相干时间是2个子帧。

在一个实施例中，同步信号跨越小于下行链路信道的整个带宽。在另一个实施例中，同步信号跨越下行链路信道的整个带宽。

在一个实施例中，基站传送同步信号使得基本同步块的重复包含基本同步块的第一实例和在时间上紧跟着基本同步块的第一实例的基本同步块的第二实例。在另一实施例中，基站传送同步信号使得基本同步块的重复包含基本同步块的第一实例和在时间上与基本同步块的第一实例分离的基本同步块的第二实例。

在一个实施例中，基站除了同步信号还传送主同步信号和辅助同步信号。另外，在一个实施例中，主同步信号和辅助同步信号具有与同步信号不同的周期性。在一个具体实施例中，同步信号的周期性小于主同步信号和辅助同步信号的周期性。

在一个实施例中，传送同步信号包含块扩展基本同步块的重复。在一个实施例中，传送同步信号包括根据基于多副载波信号的传送方案(例如基于正交频分复用(OFDM)的传送方案)传送同步信号，使得基本同步块的每个重复在不同多副载波信号符号周期中。另外，块扩展基本同步块的重复包含向基本同步块的每个重复应用来自块扩展序列的不同元素。

在一个实施例中，同步信号还包含在下行链路信道的第二相干时间期间的第二基本同步块的多个重复，所述同步信号在所述下行链路信道上传送。在一个实施例中，第二相干时间在时间上紧跟着所述相干时间。在另一实施例中，第二相干时间在时间上与所述相干时间分离。

在一个实施例中，第二基本同步块不同于所述基本同步块。在另一实施例中，第二同步块与所述同步块相同。另外，在一个实施例中，传送所述同步信号包含向同步信号应用块扩展序列，使得来自块扩展序列的第一元素被应用到基本同步块的重复，并且来自块扩展序列的第二元素被应用到第二基本同步块的重复。在另一实施例中，传送同步信号包含向同步信号应用第一块扩展序列，使得来自第一块扩展序列的第一元素被应用到基本同步块的重复，并且来自第一块扩展序列的第二元素被应用到第二基本同步块的重复，并且向基本同步块的重复应用第二块扩展序列使得向基本同步块的每个重复应用来自第二块扩展序列的不同元素。

在一个实施例中，基站根据跳频方案传送同步信号。

在一个实施例中，同步信号包括具有比基本同步块的重复更宽的带宽的第二部分。

在一个实施例中，传送同步信号包含刺穿（puncturing）同步信号以便在将否则用于同步信号的时间和频率资源内传送一个或多个其它信号。在另一实施例中，传送同步信号包含使用在用于一个或多个其它信号的时间和频率资源周围映射的时间和频率资源传送同步信号。

在一个实施例中，基站使用功率提升方案传送同步信号。在另一实施例中，基站使用射束形成方案运送同步信号。

在一个实施例中，配置成在蜂窝通信网络中操作的无线装置检测来自蜂窝通信网络的基站的下行链路中的同步信号，其中同步信号包含在下行链路信道的相干时间期间的基本同步块的多个重复，所述同步信号在所述下行链路信道上传送。在一个实施例中，在检测到同步信号时，无线装置连接到由基站服务的小区。在一个实施例中，无线装置是机器型通信(MTC)装置。另外，在一个实施例中，无线装置是位于由基站服务的小区的扩大覆盖区域中的MTC装置。

本领域技术人员在结合所附的附图阅读了优选实施例的如下详细描述之后，将认识到本公开的范围并意识到其附加方面。

附图说明

合并到此说明书中并形成其一部分的附图图示了本公开的几个方面，并与说明书一起用来说明本公开的原理。

图1图示了长期演进(LTE)下行链路物理资源；

图2图示了LTE下行链路子帧；

图3图示了LTE下行链路帧结构；

图4图示了LTE下行链路帧结构中的主同步信号(PSS)和辅助同步信号(SSS)的时域位置；

图5图示了根据本公开的一个实施例的包含基站的蜂窝通信网络，基站在基站传送同步信号的下行链路信道相干的时间段内传送具有基本同步块的多个重复的同步信号；

图6图示了根据本公开一个实施例的图5的蜂窝通信网络的操作；

图7图示了根据本公开一个实施例由图5和图6的基站传送的同步信号；

图8图示了根据图7的同步信号的一个示范实现，当重复相同基本同步块时无线装置的同步信号接收器的输出；

图9图示了根据本公开另一实施例由图5和图6的基站传送的同步信号，其中向基本同步块的重复应用块扩展；

图10图示了根据本公开另一实施例由图5和图6的基站传送的同步信号，其中向基本同步块的重复应用块扩展，并且为控制信令保留时间和频率资源；

图11图示了根据本公开另一实施例由图5和图6的基站传送的同步信号，其中同步信号包含外部重复；

图12图示了根据本公开另一实施例由图5和图6的基站传送的同步信号，其中应用跳频方案；

图13图示了根据本公开另一实施例由图5和图6的基站传送的同步信号，其中同步信号包含第一部分和具有比第一部分更宽的带宽的第二部分；

图14图示了根据本公开另一实施例由图5和图6的基站传送的同步信号，其中同步信号被刺穿并映射在为一个或多个信号分配的时间和频率资源周围；

图15图示了根据本公开又一实施例由图5和图6的基站传送的同步信号，其中同步信号被刺穿并映射在为一个或多个信号分配的时间和频率资源周围；

图16图示了根据本公开另一实施例的图5的蜂窝通信网络的操作，其中基站使用功率提升方案传送同步信号；

图17图示了根据本公开另一实施例的图5的蜂窝通信网络的操作，其中基站使用射束形成方案传送同步信号；

图18图示了根据本公开又一实施例的图15的蜂窝通信网络的操作；

图19是图5的基站的一个实施例的框图；以及

图20是图5的机器型通信(MTC)装置的一个实施例的框图。

具体实施方式

下面阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实行实施例的必要信息，并且图示了实行实施例的最佳模式。在按照所附附图阅读如下描述后，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将认识到在本文中未具体解决的这些概念的应用。应该理解，这些概念和应用落在本公开和所附权利要求书的范围内。

公开了涉及特别良好适合于蜂窝通信网络的小区的扩大覆盖区域中的无线装置的同步信号的系统和方法。在讨论本公开的各种实施例之前，简要讨论长期演进(LTE)和在LTE中使用的常规同步信号是有益的。要指出，虽然本文描述的其中许多实施例相对于LTE和多副载波传送方案(例如正交频分复用(OFDM))描述，但有时使用LTE或像LTE的术语。然而，本文描述的实施例不限于LTE或多副载波传送方案。本文描述的同步信号可用在任何适合类型的无线通信系统中。

LTE是移动宽带无线通信术语，其中从基站(它们被称为增强节点B(eNB))到移动台(它们被称为用户设备装置(UE))的传送使用OFDM发送。OFDM将信号在频率上划分成多个并行副载波。LTE中传送的基本单元是资源块(RB)，其在其最常见配置中由12个副载波和7个OFDM符号(一个时隙)组成。一个副载波和1个OFDM符号的单元被称为资源元素(RE)，如图1中所图示的。从而，RB由84个RE组成。LTE无线电子帧在频率上由多个资源块组成，其中RB的数量确定系统带宽，并且在时间上两个时隙，如图2中所图示的。更另外，在时间上相邻的子帧中的两个RB被称为RB对。当前，LTE支持6、15、25、50、75和100RB对的标准带宽大小，它们分别对应于1.4、3、5、10、15和20兆赫(MHz)的标准带宽。在时域中，LTE下行链路传送被组织成10ms的无线电帧，每个无线电帧由长度T_subframe=1ms的10个相等大小的子帧组成，如图3中所图示的。

在LTE中，主同步信号(PSS)和辅助同步信号(SSS)用于实现小区搜索以及定时和频率同步。由于PSS和SSS是第一信号，因此UE尝试检测何时访问新小区，UE不知道有关这个新小区的任何事情，并且不知道有关这个新小区的PSS和SSS的任何事情(例如，定时或PSS/SSS序列)。因此，重要的是，UE不需要对于大量可能序列进行盲搜索，但优选地必须仅对于一个或仅对于几个序列进行搜索。在LTE中，UE首先对于PSS进行搜索。LTE为PSS定义三个不同序列。因此，为了检测PSS，UE必须对于三个不同PSS序列进行搜索。一旦UE已经检测到PSS，UE就能解码SSS。LTE为PSS定义168个不同序列。用于PSS和SSS的可能序列给出了3*168=504个组合，并且每个组合可用于唯一标识504个小区当中的一个。在检测PSS和SSS之后，UE知道小区身份(ID)，以及小区的频率和定时。

图4图示了时域LTE下行链路帧结构中的PSS和SSS的位置。PSS和SSS各跨越一个OFDM符号(大概1MHz)的62个副载波(加上直流(DC)副载波)如图4中所图示的，PSS和SSS每帧各重复两次(即，每5ms一次)。

LTE中PSS的一个问题是，PSS由位于小区的扩大覆盖区域中的无线装置(例如机器型通信(MTC)装置)检测是困难的，如果不是不可能的话。在这点上，图5图示了根据本公开的一个实施例包含基站12的蜂窝通信网络10，基站12在基站12传送同步信号的下行链路信道相干时间内传送具有基本同步块的多个重复的同步信号(本文称为MTC同步信号)。尽管描述的解决方案可实现在支持任何适合的通信标准并使用任何适合的组件的任何适当类型的蜂窝通信网络中，但所描述的解决方案的具体实施例可实现在LTE蜂窝通信网络中。

如所图示的，蜂窝通信网络10包含服务于小区14的基站12。虽然本文图示并讨论了基站12，但本文描述的基站12的功能性可实现在其它类型的无线电接入点中。小区14具有扩大覆盖区域16。扩大覆盖区域16是建立到基站12的连接的困难大于预先定义的阈值程度(例如不可能或者实际上不可能)的区域。在一个实施例中，扩大覆盖区域16是无线装置与基站12之间的无线电传播路径(在无线电距离方面，例如，最高接收信号强度、最高参考信号接收功率(RSRP)、最高参考信号接收质量(RSRQ)等)比预先定义的阈值程度更差的区域。在一个具体实施例中，扩大覆盖区域16是无线装置与基站12之间传播路径的路径损耗(在无线电距离方面，例如，最高接收信号强度、最高RSRP、最高RSRQ等)超过大约数百米的典型站点间距离的蜂窝通信网络10中的N分贝(dB)的典型路径损耗值的区域。在图5中图示的优选实施例中，扩大覆盖区域16是为低速率MTC装置提供增强覆盖，诸如例如在第三代合作伙伴项目(3GPP)技术报告(TR)36.888V2.0.0(3GPPTdocRP-120714)中阐述的20dB增强。

在这个实施例中，基站12以常规方式传送PSS和SSS以及MTC同步信号18。如上面所讨论的，无线装置诸如无线装置20检测PSS/SSS，以确定小区14的小区ID，以及获得小区14的频率和定时。然而，PSS不容易被检测到，或者可能根本不能够被位于扩大覆盖区域16中的装置(诸如MTC装置22)检测到。使装置(诸如MTC装置22)能够检测到PSS的一个潜在解决方案是，在装置处组合PSS的多次发生或实例上的接收能量。然而，使用MTC装置22作为示例获得10dB的覆盖扩展，MTC装置22将需要在PSS的至少10次发生上相干累积接收能量。给定PSS仅每5ms发生一次，相干组合并不是在所有情形下都是可能的，并且必须恢复回到与较低性能的非相干组合。

MTC同步信号18使MTC装置22(以及可能地，扩大覆盖区域16中的任何其它装置)能够使用相干组合检测MTC同步信号18，其具有优于非相干组合的改进性能。要指出，虽然在图5的实施例中基站12传送PSS/SSS和MTC同步信号18，但本公开不限于此。基站12备选地可仅传送MTC同步信号18。然而，传送PSS/SSS和MTC同步信号18在一些实现中是有利的。比如，传送PSS/SSS和MTC同步信号18允许在相同载波上在相同小区14中操作具有正规或常规覆盖的常规无线装置(例如无线装置20)与具有增强覆盖的新无线装置(例如MTC装置22)。

当传送PSS/SSS和MTC同步信号18时，MTC同步信号18的周期性可不同于(例如小于)PSS/SSS的周期性。在导致扩大覆盖区域16的覆盖增强打算用于具有放松的等待时间要求的应用的情况下，这是特别有益的。在此情况下，可采用降低的等待时间要求降低开销。作为一个示例，MTC同步信号18可每秒传送一个，而PSS/SSS每10ms传送两次(即，每10ms帧两次)。用这种方式，可用增加的等待时间换取降低的开销。

MTC同步信号18的周期性可以是固定的(例如在LTE标准中是固定的)或者网络可配置的。另外，在一些情形下，MTC装置22可非相干地组合来自MTC同步信号18的多次发生的能量以便获取同步。在此情况下，如果周期性是固定的，则MTC装置22可能能够以相对直接的方式组合来自MTC同步信号18的多次发生或传送的能量。相反，如果周期性可变，则MTC装置22可能必须基于MTC同步信号18的单次发生或传送诉诸于同步获取，其在一些情形下可对可达的覆盖应用限制。

在一些实施例中，MTC同步信号18可能不非常频繁地传送(即，不频繁传送)。在此情况下，在搜索MTC同步信号18中涉及的处理将相对长，并且潜在地与相对高的功耗关联。然而，一旦MTC装置22已经执行了初始同步获取，MTC装置22就将具有何时传送MTC同步信号18的一些知识，并且可使用这个粗略知识最小化如果/当存在对在不活动周期(例如不连续接收(DRX))之后重新获取同步的需要时涉及的处理。

在图6中图示了蜂窝通信网络10相对于MTC同步信号18的操作。如所图示的，基站12广播MTC同步信号18(步骤100)。在一个优选实施例中，基站12在由基站12传送的下行链路中广播MTC同步信号18。如下面所详细讨论的，MTC同步信号18包含在传送下行链路的下行链路信道是相干的时间段期间的基本同步块的多个重复。这个时间段在本文中也被称为下行链路信道的相干时间。在一个实施例中，相干时间是下行链路的1个子帧或2个子帧。另外，在此实施例中，基本同步块是在一个OFDM符号周期期间映射到若干副载波的符号的序列(例如Zadoff-Chu序列)。MTC装置22使用跨基本同步块的多个重复的相干组合检测MTC同步信号18(步骤102)。然后，在此示例中，MTC装置22基于经由检测到MTC同步信号18和从MTC同步信号18中导出的号码(例如小区ID)(如果对于不同小区存在不同MTC同步信号18的话)获得的频率和定时，连接到由基站12服务小区14(步骤104)。

在图7中图示了MTC同步信号18的一个实施例。如所图示的，MTC同步信号18包含基本同步块s(t)的若干(N个)重复或实例24-0至24-(N-1)(一般在本文中统称为重复24，并单独称为重复24)。从而，重复24包含基本同步块s(t)的初始或第一实例24-0，后面是基本同步块s(t)的一个或多个附加实例24-1至24-(N-1)。在一个实施例中，基本同步块s(t)具有与LTE中的PSS类似的结构，即，在OFDM符号周期期间映射到若干OFDM副载波的Zadoff-Chu序列。在此情况下，为了避免正规无线装置(例如无线装置20)检测MTC同步信号18作为PSS的情形，优选使用不同于在LTE中用于PSS的可能Zadoff-Chu序列的Zadoff-Chu序列。然而，即便基本同步块s(t)的像LTE的结构是优选的，但基本同步块s(t)不限于此。例如，基本同步块s(t)备选地可以是OFDM调制的Frank序列。相同基本同步块s(t)可用于蜂窝通信网络10中的所有小区，或者备选地，在整个蜂窝通信网络10上可使用两个或更多不同的同步块(例如，相邻小区可使用不同基本同步块)。

如所图示的，MTC同步信号18包含基本同步块s(t)的密集重复。这是重要的，因为基本同步块s(t)的密集重复实现了在MTC装置22的相干组合。在所图示的实施例中，重复24在时间上彼此紧跟着，即，重复24-1在时间上紧跟着重复24-0，重复24-2在时间上紧跟着重复24-1，以此类推。然而，在备选实施例中，其中至少一些重复24可在时间上分离，例如，重复24-1在时间上可不紧跟着重复24-0，或者换句话说，对于LTE，一个或多个OFDM符号周期可分离相邻的重复24(例如，重复24-0和24-1)。优选地，在此备选实施例中，重复24之间的时间段或间隙是小的，以便最大化相干时间(例如一个子帧)中的重复24的数量(N)，或者换句话说，提供在相干时间中的大量(例如，如果使用每秒OFDM则在一个LTE子帧内大于7个重复，或者如果使用子帧中的每个OFDM符号则是14个重复)重复24。

在此实施例中，MTC同步信号18的总长度不超过传送MTC同步信号18的下行链路信道的相干时间。相干时间是例如取决于移动性的信道属性。大速度导致短相干时间，而小速度导致大相干时间。大致上，相干时间定义为，其中f_d是多普勒频率，其被定义为，其中v是速度(单位m/s)，f是载波频率(单位赫兹(Hz))，并且c是光速(即，3x10⁸m/s)。在一些实施例中，相干时间例如是1个子帧或2个子帧。因此，在一些实施例中，MTC同步信号18的总长度等于或小于下行链路信道的相干时间。然而，如下面所讨论的，在一些实施例中，MTC同步信号18的总长度可扩大为比下行链路信道的相干时间长。要指出的是，如本文所使用的，MTC同步信号18的总长度是由整个MTC同步信号18跨越的时间段，在这个实施例中，包含基本同步块s(t)的所有重复24。

为了避免MTC同步信号18在传送MTC同步信号18的时间期间占据所有时间和频率资源的情形，在一个实施例中，MTC同步信号18不跨越从基站12的下行链路的整个系统带宽，如图7中所图示的。例如，在最小系统带宽是1.4MHz的LTE系统中，MTC同步信号18优选比1.4MHz窄。如果MTC同步信号18不占据全系统带宽，则可使MTC同步信号18比如果它将跨越全系统带宽MTC同步信号18否则可能的更长，因为资源仍留给其它信道和信号，以保持蜂窝通信网络10的操作(例如，与MTC通信信号18并行向无线装置传送数据)。然而，已经说过这个，在一个备选实施例中，MTC同步信号18跨越下行链路的整个系统带宽。

在图7的实施例中，MTC同步信号18利用频率资源(即，副载波)的连续块。另外，频率资源的连续块位于下行链路的系统带宽的中心。然而，在备选实施例中，MTC同步信号18可使用频率资源集合，其中两个或更多频率资源在频率上非邻接(即，不紧接相邻)。例如，MTC同步信号18可使用每n个副载波。这将导致MTC同步信号18使用更宽带宽。

在图7中图示的MTC同步信号18的基于纯重复的实施例的一个缺点是，在MTC装置22的同步信号接收器的输出将产生多个相关峰值，如图8中所图示的。这将导致潜在高概率的虚假同步。当同步信号接收器与MTC同步信号18同步时，真实的定时在最高相关峰值，其在图8中发生在时间=0。然而，甚至对于对应于基本同步块重复间隔的一个或多个时间持续时间的时间偏移，都观察到高相关峰值。例如，在两个基本同步块重复间隔的时间偏移(时间=2)，仍存在基本同步块s(t)的N-2个重复24的重叠，其中N再次是基本同步块s(t)的重复24的总数。基本同步块s(t)的N-2个重复24的这个重叠导致高相关峰值。

图9图示了克服图7的MTC同步信号18的基于纯重复的实施例的缺点的MTC同步信号18的一个实施例。在这个实施例中，使用序列处理良好的非周期性自相关属性，将块扩展应用到基本同步块s(t)的重复24。更确切地说，如图9中所图示的，基本同步块s(t)的重复24-0至24-(N-1)分别乘以期望块扩展序列的元素a(0)、a(1)、…、a(N-1)。特别地，元素a(0)、a(1)、…、a(N-1)是期望块扩展序列的系数。要指出，期望块扩展序列的其中一些元素可具有相同值(例如，1或-1)。例如，如果基本同步块s(t)的重复24的数量(N)是10(大约10dB)，则块扩展序列例如可以是长度11或13的Barker序列。表1在下面图示了在一些实施例中可被用作块扩展序列的长度11和长度13的Barker序列。

表1

LTE子帧由14个OFDM符号组成(在正常循环前缀情况下)，其中0到3个OFDM符号用于控制信令，并且不能用于MTC同步信号18。图10图示了前3个OFDM符号周期保留用于控制信令并且MTC同步信号18占据剩余11个OFDM符号周期的LTE子帧。在此实施例中，MTC同步信号18包含11个重复，也就是，重复24-0至24-10。MTC同步信号18的重复24-0至24-10用长度11的块扩展序列(例如Barker序列)进行块扩展。当然，也有可能使用更长的块扩展序列，使得MTC同步信号18跨越多于一个子帧。

再次指出，不同的基本同步块(例如不同的Zadoff-Chu序列)可用于定义不同小区14的不同MTC同步信号18。除了使用不同基本同步块之外，或备选地，不同块扩展序列可用于定义不同小区14的不同MTC同步信号18。对于Barker序列，对于给定长度仅存在一个序列。因此，如果Barker序列用于不同块扩展序列，则对于不同小区，除了期望长度的Barker序列之外或作为备选，可使用其它块扩展序列。其它块扩展序列可以是具有良好自相关属性(其对得到截然不同的峰值是重要的)和良好互相关属性(其对于序列区分是重要的)的任何序列。此类序列家族的示例是Walsh-Hadamard序列、黄金（Gold）序列、M-序列和Kasami序列。

在图7、9和10的实施例中，MTC同步信号18跨越下行链路信道的单个相干时间。然而，MTC同步信号18可被扩大成超过下行链路信道的相干时间。这例如在获得需要的链路预算所需的重复24的数量超过下行链路信道相干时间的情况下，可能是有益的。在这点上，图11图示了MTC同步信号18的一个实施例，其中MTC同步信号18跨越了下行链路信道的多个相干时间段。在此实施例中，下行链路信道的相干时间是2个子帧。

如所图示的，在此实施例中，MTC同步信号18包含若干(M个)重复块26-0至26-4(即，M=5)，其中每个重复块26跨越2个子帧，使得MTC同步信号18的总长度是10个子帧(即，1帧)。要指出，图11中图示的重复块26的2个子帧长度和MTC同步信号18的总长度只是一个示例。可使用重复块26的其它长度和/或MTC同步信号18的其它长度。

重复块26-0至26-4一般统称为重复块26，并且单独称为重复块26。在此示例中，存在5个重复块26。然而，此实施例的MTC同步信号18可包含两个或更多重复块26中的任何数量重复块。每个重复块26包含基本同步块s(t)的若干重复。使用重复块26-2作为示例，重复块26-2包含在此示例中跨越2个子帧的基本同步块s(t)的若干(N个)重复24。另外，在这个示例中，基本同步块s(t)的重复24由期望块扩展序列a(0)至a(N-1)进行块扩展，如上面所描述的。然而，要指出，块扩展是可选的。形成重复块26-2的基本同步块s(t)的可选块扩展重复24被称为rs2(t)。

用类似方式，每一个其它重复块26包含在此示例中跨越2个子帧的对应基本同步块s(t)的若干重复。另外，可选地可在每一个重复块26中应用块扩展。重复块26-0至26-4中的对应基本同步块s(t)的这些可选块扩展重复分别称为rs0(t)至rs4(t)。然而，要指出，重复块26可使用相同基本同步块s(t)，或者备选地，其中一些或所有重复块26可使用不同基本同步块s(t)。同样，如果块扩展被应用在重复块26内，则重复块26可使用相同块扩展序列，或者备选地，其中一些或所有重复块26可使用不同块扩展序列。此外，每个重复块26可包含对应基本同步块s(t)的相同数量的重复，或者备选地，其中一些或所有重复块26可包含对应基本同步块s(t)的不同数量的重复。更另外，外部块扩展序列α(0)至α(4)可选地被应用到重复块26。在使用不同块扩展序列的情况下，外部块扩展序列可被折叠成重复块26的不同块扩展序列。

在此实施例中，可通过在MTC装置22执行每一个重复块26(其在此示例中每个都具有2个子帧的长度)内的重复的相干组合和MTC同步信号18的总长度上的重复块26的非相干组合，检测MTC同步信号18。要指出，虽然重复块26在此示例中被图示为在时间上紧相连(即，在任两个重复块26之间都没有时间间隙)，MTC同步信号18不限于此。在另一实施例中，在至少一些相邻重复块26之间(例如，在重复块26-0与26-1之间)存在时间间隙(例如，一个或多个OFDM符号周期)。由于跨重复块26的组合是非相干的，因此此类时间间隙不是问题。

图12图示了根据本公开另一实施例类似于图11的但应用跳频方案的MTC同步信号18的实施例。在此实施例中，而不是使用相同频率资源传送所有重复块26，使用由跳频模式定义的不同频率资源传送重复块26。虽然图12图示了在频率资源的两个不同集合之间交替的简单跳频模式，但可使用其它跳频模式。例如，可使用更复杂的跳频模式。如果使用更复杂的跳频模式，则重要的是，可从当前频率位置导出下一频率位置。

在一个实施例中，跳频距离(即，跳之间的频率上的距离)被最大化。因此，在图12的示例中，对应于两个跳频位置的频率资源的集合在系统带宽内的极端位置。然而，要指出，LTE支持几个系统带宽，并且MTC装置22可没有关于从基站12的下行链路的实际系统带宽的先验知识。在此情况下，可由于最小系统带宽(即，在LTE中是1.4MHz)而限定跳频。

如上面所讨论的，在一个实施例中，MTC同步信号18不跨越从基站12的下行链路的整个系统带宽。在一个优选实施例中，MTC同步信号18跨越小于最小系统带宽，其对于LTE是1.4MHz。然而，一个问题是，MTC同步信号18的窄带宽导致比较宽带宽同步信号更差的定时估计。为了解决这个问题，图13图示了根据本公开一个实施例的MTC同步信号18，其中MTC同步信号18包含第一部分28和具有比第一部分28宽的第二部分30。第一部分28采取上面相对于图7、9、10、11乃至12描述的MTC同步信号18的任一实施例的形式。第二部分30可采取任何期望形式，但具有大于MTC同步信号18的第一部分28的带宽(BW₁)的带宽(BW₂)。第二部分30的更宽带宽可用于提供改进的定时估计。

优选地，在第一部分28和第二部分30中使用的序列是相关的，即，如果MTC装置22能够检测第一部分28，则MTC装置22知道(至少部分知道)哪个(哪些)用在MTC同步信号18的第二部分30中。第二部分30的一个示例在LTE中是公共参考信号(CRS)或演进/增强同步信号(ESS)。MTC同步信号18的第二部分30在时间上可仅跟在第一部分28之后，或者在第一部分28与第二部分30之间可存在时间间隙。

在上面描述的任何实施例中，MTC同步信号18可使用在由一个或多个其它信号(例如，控制信号，诸如物理下行链路控制信道(PDCCH)、物理混合自动重复请求指示符信道(PHICH)、物理控制格式指示符信道(PCFICH)等)使用的时间和频率资源周围映射的时间和频率资源，或者MTC同步信号18可被刺穿，使得将否则由MTC同步信号18使用的时间和频率资源被用于一个或多个其它信号(例如，参考符号，诸如CRS、信道状态信息参考信号(CSI-RS)、ESS等)。在这点上，图14图示了MTC同步信号18的一个实施例，其中MTC同步信号18被映射在为控制信令保留的时间和频率资源周围。更确切地说，在此示例中，MTC同步信号18跨越2个子帧。为了实现下行链路中的调度(假定MTC同步信号18不跨越下行链路的整个系统带宽)和上行链路中的调度，期望，基站12在下行链路中传送控制信令。因此，在此示例中，MTC同步信号18被映射在两个子帧中每个子帧中的前三个或前四个OFDM符号周期周围，两个子帧被保留用于控制信令。此映射对MTC装置22已知，或者使其已知。

图15图示了MTC同步信号18的一个实施例，其中MTC同步信号18被刺穿，在此示例中，使能够传送一个或多个参考信号。除了图14的映射之外，或者在没有图14的映射的情况下，可使用这个刺穿。更确切地说，可存在对于基站12传送其它信号(例如CRS、CSI-RS、ESS等)的需要，这可附加于上面讨论的控制信令。由于常规无线装置(例如无线装置20)预期存在这些信号，因此MTC同步信号18在此实施例中被刺穿，以允许传送这些其它信号。换句话说，尽管某些时间和频率资源在原则上由MTC同步信号18占据的时间-频率平面内，但这些时间和频率资源不用于MTC同步信号18，而是相反用于传送其它信号。在一个实施例中，MTC装置22不知道刺穿，在此情况下，在MTC装置22执行同步过程可略微降级。然而，刺穿的量使得同步过程超出某一可接受程度不降级。在备选实施例中，MTC装置22知道哪些时间和频率资源用于传送其它信号，在此情况下，MTC同步信号18可以上面相对于图14描述的方式类似的方式，映射在那些时间和频率资源周围。

在上面描述的MTC同步信号18的实施例中，如果MTC同步信号18的传送功率增加，则MTC同步信号18的所需长度或持续时间可被缩短。这是因为检测MTC同步信号18需要一定量的能量(即，功率乘以时间)。图16图示了根据一个实施例的图5的蜂窝通信网络10的操作，其中基站12利用功率提升方案增加MTC同步信号18的传送功率。如所图示的，基站12使用功率提升方案广播MTC同步信号18(步骤200)。

在一个实施例中，MTC同步信号18跨越小于下行链路的整个系统带宽。由于MTC同步信号18未跨越下行链路的整个系统带宽，因此功率提升方案可通过有效地从对于MTC同步信号18未使用(或以降低的功率使用)的至少一些副载波中窃取功率并将这个窃取的功率应用到MTC同步信号18，来提升MTC同步信号18的传送功率。更确切地说，根据OFDM，通过不在未用于MTC同步信号18的至少一些并且可能所有副载波上传送，本该应用到那些副载波的功率被重新分布给用于传送的副载波(它们至少包含用于MTC同步信号18的副载波)。MTC装置22检测MTC同步信号18，并且在此示例中，然后连接到由基站12服务的小区14(步骤202和204)。

在本公开的另一实施例中，射束形成用于传送MTC同步信号18和/或常规同步信号(PSS/SSS)。射束形成的优点是，传送的功率被集中在一个或几个方向，并且增加了在接收装置接收的功率。在这点上，图17图示了根据一个实施例的图5的蜂窝通信网络10的操作，其中基站12利用盲射束形成方案向MTC装置22传送MTC同步信号18。要指出的是，类似的盲射束形成方案可用于传送PSS/SSS。如所图示的，基站12经由以角度θ₀的盲射束形成广播MTC同步信号18(步骤300-0)。可应用射束形成，具有或没有图16的功率提升方案。基站12继续经由以不同角度θ₁、θ₂等的盲射束形成传送MTC同步信号18，直到基站12经由以对应于MTC装置22位置的角度θ_X的盲射束形成传送MTC同步信号18(步骤300-X)。在那点，MTC装置22能够检测MTC同步信号18(步骤302)。然后，在此示例中，MTC装置22连接到由基站12服务的小区14(步骤304)。要指出的是，基站12不停止以角度θx传送MTC同步信号18，因为基站12不知道是否存在本该以其它角度服务的其它MTC装置22。换句话说，基站12循环通过所有角，并且周期性重复。

可使用迄今描述的实施例，不管MTC装置22是移动的还是静态的。然而，在一些情况下，可能已知MTC装置22是静态的。如果MTC装置22是静态的，则可使用如下实施例。在一个实施例中，基站22使用射束形成和/或功率提升，向静态MTC装置(例如MTC装置22)已知位于的位置传送PSS/SSS和/或MTC同步信号18。例如，在一个具体实施例中，基站12使用功率提升和/或射束形成传送PSS/SSS，以使用PSS/SSS实现MTC装置22的初始同步。然而，在这个初始同步之后，如果丢失了同步，则MTC装置22可仅通过检测MTC同步信号18来重新获得同步。功率提升和/或射束形成还可用于MTC同步信号18。此类方案可能是期望的，因为在初始同步之后已经获取物理小区ID，已经检测到循环前缀长度，已经检测到时分双工(TDD)/频分双工(FDD)模式等。一旦静态装置已经获得此信息，此信息就将不改变，或者至少将仅不频繁改变。因此，如果静态装置丢失同步，则静态装置可通过检测MTC同步信号18重新获得同步(即，没有必要总是检测PSS/SSS)。作为备选实施例，这可仅应用于SSS。

MTC同步信号18可对于所有小区14使用相同时间和频率资源传送，或者可至少对于相邻小区14使用不同时间和频率资源传送。如果在不同小区14内使用不同时间和频率资源，则可使用专用信令或经由广播向静态装置指示为MTC同步信号18分配的时间和频率资源。对于至少在相邻小区14中的MTC同步信号18使用不同时间和频率资源最小化了以上其它解决方案(例如功率提升)势必有的同步信道中其它小区干扰的问题。

图18图示了根据另一实施例的蜂窝通信网络10的操作，其中基站12传送PSS/SSS和MTC同步信号18，并且静态MTC装置22基于PSS/SSS执行初始同步，并基于MTC同步信号18执行随后同步。如所图示的，基站12传送PSS/SSS(步骤400)。可选地，可应用功率提升和/或射束形成。MTC装置22(其在此示例中是静态的)检测PSS/SSS，并连接到由基站12服务的小区14(步骤402和404)。有时在此之后，MTC装置22丢失同步(步骤406)。要指出，步骤406不是活动步骤(即，MTC装置22不活动地丢失同步)。而是，丢失同步有时例如由于处于空闲模式或使信道条件变坏而发生。

当MTC装置22期望重新获得同步时，MTC装置22检测由基站12传送的MTC同步信号18(步骤408和410)。要指出，在此示例中，基站12传送PSS/SSS和MTC同步信号18，但可能具有不同周期性。在检测到MTC同步信号18时，MTC装置22已经重新获得同步，并且在此示例中，重新连接到由基站12服务的小区14(步骤412)。

除了初始同步，MTC装置22还可在某一点同步到PSS/SSS，例如以便获得任何更新信息，诸如小区ID、循环前缀长度等。这在自优化网络(SON)的情况下可能特别有益。比如，到PSS/SSS的同步对于新小区/基站建立可能是期望的。在一个实施例中，当存在网络更新时，可对于PSS/SSS应用功率提升和/或射束形成，以便实现MTC装置22检测PSS/SSS。

尽管所图示的基站12(或等效地无线电接入节点)可包含任何适合的硬件或硬件和软件的组合，但在图19中更详细图示了基站12(或其它无线电接入节点)的一个实施例。如图19中所示，基站12包含包括处理器34、存储器36和网络接口32的处理系统32以及包含连接到一个或多个天线43的收发器42的无线电单元40。在具体实施例中，由基站12所提供的上面描述的一些或所有功能性可由执行存储在计算机可读介质(诸如存储器36)上的处理器34提供。基站12的备选实施例可包含负责提供附加功能性(包含上面标识的任何功能性和/或支持上面描述的解决方案所必需的任何功能性)的附加组件。

同样，尽管图示的MTC装置22(同样还有图示的无线装置20)可表示包含任何适合的硬件或硬件或软件的组合的通信装置，但在具体实施例中，这些无线通信装置可表示诸如在图20中图示的MTC装置22的示例实施例的装置。如图20中所示，MTC装置22包含处理器44、存储器46、收发器48和天线50。在具体实施例中，由MTC装置22提供的上面描述的一些或所有功能性可由执行存储在计算机可读介质(诸如存储器46)上的指令的处理器44提供。MTC装置22的备选实施例可包含除了图20中示出的组件之外的附加组件，它们可负责提供MTC装置22的功能性的某些方面，包含上面描述的任何功能性和/或支持上面描述的解决方案所必需的任何功能性。

此公开通篇使用如下首字母缩略词。

3GPP第三代合作伙伴项目

CRS公共参考信号

CSI-RS信道状态信息参考信号

DC直流

dB分贝

DRX不连续接收

eNB增强节点B

ESS演进/增强同步信号

FDD频分双工

Hz赫兹

ID身份

LTE长期演进

M2M机器对机器

MHz兆赫

ms毫秒

MTC机器型通信

OFDM正交频分复用

PCFICH物理控制格式指示符信道

PDCCH物理下行链路控制信道

PHICH物理混合自动重复请求指示信道

PSS主同步信号

RAN无线电接入网

RB资源块

RE资源元素

RSRP参考信号接收功率

RSRQ参考信号接收质量

SID研究项目描述

SON自优化网络

SSS辅助同步信号

TDD时分双工

TR技术报告

TS技术规范

UE用户设备。

本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施例的改进和修改。所有此类改进和修改都被认为在本文公开的概念和随附权利要求书的范围内。