專利名稱：用于多載波、多小區(qū)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，具體而言，涉及多載波、多小區(qū)無(wú)線通信系統(tǒng)的方法和
裝置o
背景技術(shù)：
在多載波無(wú)線通信中，如圖1示出的諸如頻率同步和信道估計(jì)的很多重要的系統(tǒng) 功能通過(guò)使用由全部子載波的一部分如導(dǎo)頻子載波提供的網(wǎng)絡(luò)信息而變得便利。接收的子 載波的保真水平指示可將這些功能實(shí)現(xiàn)得怎樣，這又影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率和能力。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，存在若干基站，每個(gè)基站提供對(duì)通常稱為小區(qū)的指定區(qū)域的覆蓋。 如果將小區(qū)分割成扇區(qū)，從系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)來(lái)看，每個(gè)扇區(qū)可視為小區(qū)。由于這個(gè)原因，術(shù) 語(yǔ)“小區(qū)”和“扇區(qū)”是可互換的。網(wǎng)絡(luò)信息可分類為兩類小區(qū)特定的信息，其對(duì)給定的小 區(qū)是特定的；及公共信息，其對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或?qū)φ麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)的一部分如一組小區(qū)是公共的。例如，在多小區(qū)環(huán)境中，每個(gè)小區(qū)的基站發(fā)射機(jī)除數(shù)據(jù)載波之外還發(fā)射其自己的 導(dǎo)頻子載波以由小區(qū)內(nèi)的接收機(jī)使用。在這樣的環(huán)境中，執(zhí)行導(dǎo)頻依賴的功能變成了挑戰(zhàn) 性的任務(wù)，因?yàn)槌啥鄰絺鞑バ诺缹?dǎo)致的衰退之外，來(lái)源于不同小區(qū)處的基站的信號(hào)彼此 干擾。處理該干擾問(wèn)題的一種方法是使每個(gè)小區(qū)基于特定類型的小區(qū)依賴的隨機(jī)過(guò)程 來(lái)發(fā)射特定模式的導(dǎo)頻子載波。該方法在一定程度上減輕了來(lái)自相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻子載波之 間的相互干擾的影響；然而，其沒(méi)有提供對(duì)導(dǎo)頻子載波的獨(dú)特需求的審慎和系統(tǒng)的考慮。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于多小區(qū)、多基站、正交頻分多址無(wú)線通信 系統(tǒng)的方法。所述方法包括由所述無(wú)線通信系統(tǒng)中的基站生成小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波， 其中所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波包括關(guān)于特定小區(qū)、特定基站或兩者的信息，并且所述小 區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波被置于基站信號(hào)中的預(yù)定頻率位置中；由所述基站生成公共導(dǎo)頻子載 波，其中，所述公共導(dǎo)頻子載波包括對(duì)至少多個(gè)小區(qū)、所述基站或兩者公共的信息，并且所 述公共導(dǎo)頻子載波被置于基站信號(hào)中的預(yù)定頻率位置中；以及發(fā)射基站信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多小區(qū)、多基站、正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng) 中的移動(dòng)站。所述移動(dòng)站包括用于接收所述無(wú)線通信系統(tǒng)中的基站發(fā)射的信號(hào)的裝置，其 中所述裝置被配置用于接收包含關(guān)于特定小區(qū)、特定基站或兩者的信息的小區(qū)特定的導(dǎo) 頻子載波信號(hào)；所述裝置還被配置用于接收包含對(duì)多個(gè)所述小區(qū)、所述基站或兩者公共的 信息的公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)；以及所述裝置還被配置用于利用接收到的所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波信號(hào)、所述公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)或所述二者進(jìn)行信道估計(jì)、頻率同步或時(shí)序估計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在多小區(qū)、正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)中的 基站。所述基站包括用于產(chǎn)生并發(fā)射包含小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波和小區(qū)特定的數(shù)據(jù)子載 波信號(hào)的裝置，其中所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波包含關(guān)于特定小區(qū)信息，并且其中所述小 區(qū)特定的數(shù)據(jù)子載波承載關(guān)于特定小區(qū)的數(shù)據(jù)信息；以及用于產(chǎn)生并發(fā)射包含公共導(dǎo)頻子 載波和公共數(shù)據(jù)子載波的信號(hào)的裝置，其中所述公共導(dǎo)頻子載波包含對(duì)多個(gè)小區(qū)公共的信 息，并且其中所述公共數(shù)據(jù)子載波承載關(guān)于多個(gè)小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于多小區(qū)、正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)的 方法。該方法包括由所述無(wú)線通信系統(tǒng)中的移動(dòng)站接收所述無(wú)線通信系統(tǒng)中的基站發(fā)射 的小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波信號(hào)，并利用所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波信號(hào)來(lái)估計(jì)信道系數(shù)， 以便獲取小區(qū)特定的數(shù)據(jù)信息，其中所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波包含關(guān)于特定小區(qū)的信 息，并且其中關(guān)于特定小區(qū)的數(shù)據(jù)信息由小區(qū)特定的數(shù)據(jù)子載波承載；以及由所述移動(dòng)站 接收所述基站發(fā)射的公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)，并利用所述公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)來(lái)估計(jì)復(fù)合信 道系數(shù)，以便獲取對(duì)多個(gè)小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息，其中所述公共導(dǎo)頻子載波包含對(duì)多個(gè)小區(qū) 公共的信息，并且其中對(duì)多個(gè)小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息由公共數(shù)據(jù)子載波承載。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于由基站和移動(dòng)站組成的正交頻分多址無(wú) 線通信網(wǎng)絡(luò)的方法。該方法包括由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一組小區(qū)中的一個(gè)基站生成一個(gè)公 共導(dǎo)頻子載波集，其中，同一組小區(qū)內(nèi)的小區(qū)使用相同的公共導(dǎo)頻子載波集；所述基站對(duì)所 述公共導(dǎo)頻子載波進(jìn)行頻域隨機(jī)化抗干擾處理；由所述基站生成一個(gè)公共數(shù)據(jù)子載波集， 其中，所述公共數(shù)據(jù)子載波承載對(duì)該組內(nèi)的小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息；以及由所述基站發(fā)射包 含所述公共導(dǎo)頻子載波和所述公共數(shù)據(jù)子載波的信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基站。所述基站位于正交頻分多址無(wú)線通信 系統(tǒng)中的一組小區(qū)中，并且包括用于生成一個(gè)公共導(dǎo)頻子載波集的裝置，其中同一組內(nèi) 的小區(qū)使用相同的公共導(dǎo)頻子載波集；以及該裝置還被配置為對(duì)所述公共導(dǎo)頻子載波進(jìn)行 頻域隨機(jī)化抗干擾處理；用于生成一個(gè)公共數(shù)據(jù)子載波集的裝置，其中，所述公共數(shù)據(jù)子載 波承載對(duì)所述組內(nèi)的小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息；以及發(fā)射包含所述公共導(dǎo)頻子載波和所述公共 數(shù)據(jù)子載波的信號(hào)的裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種移動(dòng)站。所述移動(dòng)站位于正交頻分多址無(wú)線 通信系統(tǒng)中的一組小區(qū)中，并且包括接收裝置，用于接收所述的一組小區(qū)內(nèi)的基站發(fā)射的 公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)和公共數(shù)據(jù)子載波信號(hào)，其中同一組內(nèi)的小區(qū)使用相同的公共導(dǎo)頻 子載波集；所述公共導(dǎo)頻子載波已由所述基站進(jìn)行了頻域隨機(jī)化抗干擾處理；以及所述公 共數(shù)據(jù)子載波承載對(duì)所述組內(nèi)的小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息；以及信號(hào)處理裝置，用于利用接收 到的公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)來(lái)估計(jì)信道系數(shù)，以便恢復(fù)所述公共數(shù)據(jù)子載波所承載的公共數(shù) 據(jù)信息。


圖1示出由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成的基本多載波無(wú)線通信系統(tǒng)。圖2示出由子載波構(gòu)成的頻域中的多載波信號(hào)的基本結(jié)構(gòu)。圖3示出在頻域和時(shí)域二者中分割成小單元即子信道和時(shí)隙的無(wú)線資源。
圖4示出包括由基站(BS)提供其每個(gè)的覆蓋的多個(gè)小區(qū)的蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。圖5示出分割成以下兩個(gè)的導(dǎo)頻子載波群小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波和公共導(dǎo)頻子 載波。圖6是圖1示出的導(dǎo)頻生成及插入功能塊的一個(gè)實(shí)施例，其利用微處理器來(lái)生成 導(dǎo)頻子載波并將其插入包含在電子存儲(chǔ)器中的頻率序列中。圖7示出由圖6的微處理器來(lái)生成的實(shí)現(xiàn)相位分集(phase diversity)的公共導(dǎo) 頻子載波。圖8是延遲分集的一個(gè)實(shí)施例，其通過(guò)在基帶或RF中將隨機(jī)延遲持續(xù)時(shí)間疊加到 時(shí)間域信號(hào)來(lái)有效地產(chǎn)生相位分集。圖9示出針對(duì)多個(gè)天線應(yīng)用的擴(kuò)展的兩個(gè)實(shí)例。圖10是共享公共頻率振蕩器的兩個(gè)并置的基站的頻域和時(shí)域中的同步的實(shí)施 例。圖11是共享從GPS信號(hào)生成的公共頻率基準(zhǔn)信號(hào)的位于不同位置的基站的頻域 和時(shí)域中的同步的實(shí)施例。圖12是說(shuō)明由三組小區(qū)(或扇區(qū))和共享其自身的公共導(dǎo)頻子載波集的每組中 的基站所組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)實(shí)施例。圖13示出網(wǎng)絡(luò)中所有基站將承載對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)子載 波與公共導(dǎo)頻子載波一同發(fā)射。
具體實(shí)施例方式在以下描述中，參照其各個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，提供了用于完全理解和實(shí)現(xiàn)的 特定細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，無(wú)需這樣的細(xì)節(jié)亦可實(shí)踐本發(fā)明。在其他實(shí)例中， 為了避免混淆對(duì)實(shí)施例的描述，沒(méi)有詳細(xì)示出或描述公知的結(jié)構(gòu)和功能。除非上下文清楚地要求，否則，貫穿本說(shuō)明和權(quán)利要求，用語(yǔ)“包括”、“包含”等應(yīng) 以包含性的意義來(lái)解釋而不是排他性或窮盡性的意義，即，其含義為“包括，但不限于”。使 用單數(shù)或復(fù)數(shù)的用語(yǔ)也分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。此外，在用于本申請(qǐng)中時(shí)，用語(yǔ)“在此”、“以 上”、“以下”及類似意義的用語(yǔ)指的是作為整體的本申請(qǐng)而不是本申請(qǐng)任何特定部分。當(dāng)權(quán) 利要求使用用語(yǔ)“或”來(lái)引用一序列兩個(gè)或更多項(xiàng)時(shí)，此用語(yǔ)覆蓋以下所有該用語(yǔ)的解釋 序列中的任何項(xiàng)、序列中的所有項(xiàng)和序列中項(xiàng)的任何組合。圖1示出由發(fā)射機(jī)102和接收機(jī)104組成的基本多載波無(wú)線通信系統(tǒng)。在發(fā)射機(jī) 處的稱為導(dǎo)頻生成及插入的功能塊106生成導(dǎo)頻子載波并將它們插入預(yù)定的頻率位置。接 收機(jī)使用這些導(dǎo)頻子載波來(lái)執(zhí)行特定功能。在本發(fā)明的各方面，根據(jù)其功能以及因此其不 同的需求，導(dǎo)頻子載波分割成兩個(gè)不同的群。每導(dǎo)頻子載波群的發(fā)射格式將如此設(shè)計(jì)使得 其優(yōu)化系統(tǒng)功能，如頻率同步和信道估計(jì)。第一群稱為“小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波”，并將由接收機(jī)104使用來(lái)提取對(duì)每個(gè)單獨(dú) 的小區(qū)特定的信息。例如，在特定接收機(jī)需要能夠?qū)⒁庥麨槠渌玫膶?dǎo)頻子載波與其他小 區(qū)的導(dǎo)頻子載波進(jìn)行區(qū)分的情況下，這些小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波可用于信道估計(jì)。對(duì)于這 些導(dǎo)頻子載波，需要各種抗干擾的方法。第二群稱為“公共導(dǎo)頻子載波”，并設(shè)計(jì)成擁有對(duì)系統(tǒng)的所有基站公共的特征集。因而，系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)接收機(jī)104在無(wú)干擾問(wèn)題的情況下能夠利用這些公共導(dǎo)頻子載波來(lái)執(zhí) 行必要的功能。例如，這些公共導(dǎo)頻子載波可用于頻率同步過(guò)程，其中，不需要區(qū)別不同小 區(qū)的導(dǎo)頻子載波，但理想的是接收機(jī)對(duì)來(lái)自不同小區(qū)的、具有相同載波指數(shù)的公共導(dǎo)頻子 載波的能量進(jìn)行相干組合，以便獲得相對(duì)精確的頻率估計(jì)。本發(fā)明的諸方面提供了限定使接收機(jī)能執(zhí)行不同的系統(tǒng)功能的小區(qū)特定和公共 導(dǎo)頻子載波的發(fā)射格式的方法。具體地，針對(duì)導(dǎo)頻子載波提供了一設(shè)計(jì)準(zhǔn)則集。本發(fā)明的 其他特征進(jìn)一步提供了實(shí)現(xiàn)以上設(shè)計(jì)過(guò)程和方法的設(shè)備或裝置。具體地，通過(guò)操縱導(dǎo)頻子 載波的相位值并通過(guò)使用功率控制，可改善信號(hào)接收。所述方法和過(guò)程還可擴(kuò)展到其他情況，如在單獨(dú)的扇區(qū)中使用多個(gè)天線的情況， 以及使用某些子載波來(lái)承載公共網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)信息的情況?？赏ㄟ^(guò)共享公共頻率振蕩器或公 共頻率基準(zhǔn)信號(hào)在頻率和時(shí)間上同步基站，如從全球定位系統(tǒng)(GPS)提供的信號(hào)生成的基 準(zhǔn)信號(hào)。多載波通信系統(tǒng)在多載波通信系統(tǒng)如多載波碼分多址(MC-CDMA)和正交頻分多址(0FDMA)中，信 息數(shù)據(jù)在頻域中相互正交的子載波上復(fù)用。實(shí)際上，頻率選擇信道在頻率中被分成若干平 行但小的段，其可作為平坦衰落信道(flat fading channel)來(lái)對(duì)待，并因而可使用簡(jiǎn)單的 單抽頭均衡器來(lái)容易地處理。可使用快速傅立葉變換(FFT)來(lái)執(zhí)行調(diào)制/解調(diào)。在多載波通信系統(tǒng)中，可在頻域和時(shí)域二者上分割物理媒介資源(如無(wú)線電或線 纜)。該規(guī)范分割為資源共享提供了高靈活性和精細(xì)粒度。在頻域中多載波信號(hào)的基本結(jié) 構(gòu)由子載波構(gòu)成，并且在特定譜帶或信道中存在固定數(shù)目的子載波。存在三種類型的子載 波1.數(shù)據(jù)子載波，其承載信息數(shù)據(jù)；2.導(dǎo)頻子載波，其相位和振幅是預(yù)定的并為所有接收機(jī)所知，并且其用于協(xié)助系 統(tǒng)功能，如系統(tǒng)參數(shù)的估計(jì)；以及3.靜默(silent)子載波，其沒(méi)有能量，并且用于保護(hù)帶(guard band)和DC載波。數(shù)據(jù)子載波可設(shè)置在稱為子信道的群中以支持多址和可縮放性。形成一個(gè)子信道 的子載波不必彼此相鄰。此概念在圖2中示出，圖2示出了由子載波構(gòu)成的頻域中的多載 波信號(hào)200的基本結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)子載波可以特定的方式分組成子信道。導(dǎo)頻子載波也可以特 定的方式分布在整個(gè)信道之上。時(shí)域中多載波信號(hào)的基本結(jié)構(gòu)由時(shí)隙構(gòu)成以支持多址。圖3示出了頻域和時(shí)域二 者中的資源分割，其示出在頻域和時(shí)域二者上分割成小單元的無(wú)線電資源子信道和時(shí)隙 300。時(shí)域中多載波信號(hào)的基本結(jié)構(gòu)由時(shí)隙構(gòu)成。如圖1所示，在多載波通信系統(tǒng)中，通用的發(fā)射機(jī)可由以下功能塊組成1.編碼及調(diào)制1082.導(dǎo)頻生成及插入1063.反向快速傅立葉變換(IFFT) 1104.發(fā)射 112而通用的接收機(jī)可由以下功能塊組成1 接收 114
7
2.幀同步 1163.頻率和時(shí)序補(bǔ)償1184.快速傅立葉變換(FFT)1205.頻率、時(shí)序和信道估計(jì)1246.信道補(bǔ)償1267.解碼 128蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，通常將由網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供服務(wù)的地理區(qū)分成稱為小區(qū)的更小的 區(qū)域。在每個(gè)小區(qū)中，由基站提供覆蓋。因而，該類型的結(jié)構(gòu)通常稱為蜂窩結(jié)構(gòu)，如圖4 中所示，圖4示出由多個(gè)小區(qū)402組成的蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所述多個(gè)小區(qū)402的每個(gè)由基站 (BS) 404提供覆蓋。移動(dòng)站分布在每個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)?；?04經(jīng)由專用鏈路連接到網(wǎng)絡(luò)主干，并且還提供到其覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)站的 無(wú)線電鏈路。基站404還充當(dāng)通過(guò)無(wú)線電信號(hào)分配信息到其移動(dòng)站和從其移動(dòng)站收集信息 的焦點(diǎn)。每個(gè)覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)站用作用戶和網(wǎng)絡(luò)之間的接口。在M-小區(qū)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中，利用單向或雙向通信及時(shí)分或頻分雙工，位于所有 小區(qū)的發(fā)射機(jī)經(jīng)由特定裝置來(lái)同步并且同時(shí)發(fā)射。在此設(shè)置的特定小區(qū)402、第p小區(qū)中， 接收機(jī)在時(shí)間tk接收在特定子載波、第i子載波的信號(hào)，該信號(hào)可描述為 其中ai,m(tk)和外分別指示與來(lái)自第m小區(qū)基站的第i子載波關(guān)聯(lián)的信號(hào) 振幅和相位。小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波如果為了小區(qū)特定的目的，在第p小區(qū)將第i子載波用作導(dǎo)頻子載波，那么，對(duì)于 在第P小區(qū)的接收機(jī)，所關(guān)心的是由ai,p(tk)和
承載的小區(qū)特定的信息，而由等式 (1)右手側(cè)第二項(xiàng)所述的其他信號(hào)將為干擾，它是來(lái)自其他小區(qū)的非相干的信號(hào)的和。在 此情況下，要求足夠水平的載波對(duì)干擾的比率(CIR)以獲得具有理想精度的對(duì)ai,p(tk)和
的估計(jì)。存在多種方法來(lái)提升CIR。例如，導(dǎo)頻子載波的振幅可設(shè)置成大于數(shù)據(jù)子載波的振 幅；可對(duì)導(dǎo)頻子載波施加功率控制；以及與第P小區(qū)相鄰的小區(qū)可避免將第i子載波用作 導(dǎo)頻子載波。所有這些可利用小區(qū)之間基于特定過(guò)程的協(xié)作而獲得，如下所述。公共導(dǎo)頻子載波用于不同小區(qū)的公共導(dǎo)頻子載波通常在發(fā)射時(shí)間以頻率指數(shù)來(lái)對(duì)準(zhǔn)，如圖5所 示，圖5示出分成兩個(gè)導(dǎo)頻子載波群小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波和公共導(dǎo)頻子載波。用于不同 小區(qū)的小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波不必在頻率上對(duì)準(zhǔn)。它們可由接收機(jī)來(lái)使用以提取小區(qū)特定 的信息。用于不同小區(qū)的公共導(dǎo)頻子載波在頻率上對(duì)準(zhǔn)，并擁有對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有基站公共的 屬性集。因而，系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)接收機(jī)能在無(wú)干擾問(wèn)題的情況下利用這些公共導(dǎo)頻子載波。導(dǎo) 頻子載波的功率可通過(guò)特定的功率控制方案并基于特定應(yīng)用來(lái)變化。
如果為了公共目的在第p小區(qū)將第i子載波用作導(dǎo)頻子載波，那么，不必將等式 (1)右手側(cè)第二項(xiàng)視為干擾。替代地，如果位于所有小區(qū)的基站在頻率和時(shí)間上同步，可通 過(guò)設(shè)計(jì)公共導(dǎo)頻載波將此項(xiàng)變成理想信號(hào)的相干分量來(lái)滿足本發(fā)明此方面中規(guī)定的準(zhǔn)則。 在此情況中，接收機(jī)位于其中的小區(qū)變得不相關(guān)，并且，結(jié)果，接收的信號(hào)可重寫(xiě)為 公共導(dǎo)頻子載波可用于若干功能，如頻率偏移估計(jì)和時(shí)序估計(jì)。為估計(jì)頻率，通常利用在不同時(shí)間的信號(hào)。在具有相同頻率指數(shù)的兩個(gè)公共導(dǎo)頻 子載波的實(shí)例中，相對(duì)于在時(shí)間tk接收的信號(hào)，在時(shí)間tk+1接收的信號(hào)如下給出 其中A t = tk+1_tk。如果A t遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信道的相干周期，并且ai,m(tk) = ciai,m(tk+1)(4)以及 則頻率可通過(guò)下式確定 其中，對(duì)于所有值m，Ci>0及-Ji≤i≤π是預(yù)定的常數(shù)。并且從所有頻率估 計(jì){fj中，可基于特定準(zhǔn)則導(dǎo)出頻率偏移。對(duì)于時(shí)序估計(jì)，通常需要多個(gè)公共導(dǎo)頻載波。在兩個(gè)公共導(dǎo)頻子載波的實(shí)例中，在 fn接收的信號(hào)如下給出 其中△f= fn-fi，并且八指示采樣周期。如果A f 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信道的相干帶寬并且 以及 則可如下確定Ts 其中，對(duì)于所有值m，c(tk) > 0以及-Ji≤Y (tk)≤Ji是預(yù)定的常數(shù)。圖6是圖1示出的導(dǎo)頻生成及插入功能塊106的一個(gè)實(shí)施例，其利用微處理器602 來(lái)生成導(dǎo)頻子載波并將它們插入包含在電子存儲(chǔ)器604中的頻率序列中。在圖6示出的本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，嵌入導(dǎo)頻生成及插入功能塊106中的微處理器602計(jì)算導(dǎo)頻子載波的屬性，如由其需求所規(guī)定的它們的頻率指數(shù)及復(fù)值，并將它們插入包含于如RAM的電子 存儲(chǔ)器604中的頻率序列中，以備IFFT應(yīng)用。用于公共導(dǎo)頻子載波的分集考慮等式(2)，其是許多復(fù)信號(hào)的和，對(duì)于這些信號(hào)，有可能在彼此之上破壞性地 相互疊加，并使得在此特定子載波的接收機(jī)信號(hào)的振幅如此小以致信號(hào)自身變得不可靠。 相集可補(bǔ)償該不利效應(yīng)。在頻率估計(jì)的一個(gè)實(shí)例中，可將隨機(jī)相位錢加到另一導(dǎo)頻子載
波，即第1子載波，其導(dǎo)致 以及 其中，對(duì)于每個(gè)小區(qū)，錢應(yīng)不同地設(shè)置，并假設(shè)滿足以下條件，
，對(duì)于所有值!!！ (13)利用相位分集，預(yù)期| Si (tk) |和| Sl (tk) |兩者同時(shí)減小的可能性相對(duì)小。圖7示 出了相位分集的一個(gè)實(shí)施例，其示出由圖6的微處理器生成的實(shí)現(xiàn)相位分集的公共導(dǎo)頻子 載波。應(yīng)注意時(shí)間延遲將獲得等效的分集效果。圖8示出另一實(shí)施例，其通過(guò)在基帶或RF中將隨機(jī)延遲持續(xù)時(shí)間802加到時(shí)域信 號(hào)來(lái)有效地產(chǎn)生相位分集。對(duì)導(dǎo)頻子載波的功率控制在本發(fā)明一實(shí)施例中，可對(duì)導(dǎo)頻子載波施加功率控制。導(dǎo)頻子載波的功率可單獨(dú) 地或作為子群來(lái)調(diào)節(jié)以便1.滿足其功能性需要；2.適應(yīng)于操作環(huán)境(如傳播信道)；以及3.減小小區(qū)之間或多組小區(qū)之間的干擾。在另一實(shí)施例中，對(duì)小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波和公共導(dǎo)頻子載波不同地實(shí)施了功率 控制。例如，與小區(qū)特定的子載波相比，對(duì)公共導(dǎo)頻子載波施加了更強(qiáng)的功率。到多個(gè)天線的應(yīng)用如果滿足了由用于頻率估計(jì)的等式⑷和(5)或者由用于時(shí)序估計(jì)的等式⑶和 (9)規(guī)定的準(zhǔn)則，由本發(fā)明提供的方法和過(guò)程也可在單獨(dú)的扇區(qū)內(nèi)使用多個(gè)天線的應(yīng)用中 實(shí)施。圖9示出用于擴(kuò)展到多個(gè)天線應(yīng)用的兩個(gè)實(shí)例。在情況(a)中，其中只存在通過(guò) 變換器904連接到天線陣列902 (如，波束形成矩陣)的一個(gè)發(fā)射支路，此實(shí)施與單個(gè)天線 的情況完全相同。在多個(gè)發(fā)射支路連接到不同天線906 (如，在發(fā)射分集方案或多輸入多輸 出方案中)的情況(b)中，用于發(fā)射支路的小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波通常由多天線方案限定， 而生成用于每個(gè)發(fā)射支路的公共導(dǎo)頻子載波是為了滿足用于頻率估計(jì)的(4)和(5)或者用 于時(shí)序估計(jì)的⑶和(9)的要求。小區(qū)特定和公共導(dǎo)頻子載波的聯(lián)合使用在一實(shí)施例中，可基于特定信息理論準(zhǔn)則，如信噪比的優(yōu)化，而在同一過(guò)程中聯(lián)合使用小區(qū)特定和公共導(dǎo)頻子載波。例如，在系統(tǒng)參數(shù)(如頻率)的估計(jì)中，如果其滿足特定 準(zhǔn)則，如超過(guò)CIR閾值，則可選擇一些或所有小區(qū)特定的子載波與公共導(dǎo)頻子載波一起使 用來(lái)改善估計(jì)精度。此外，在一些情形中，公共導(dǎo)頻子載波可與小區(qū)特定的子載波一起使用 以確定小區(qū)特定的信息，所述情形其中之一是在網(wǎng)絡(luò)邊緣處的操作?；景l(fā)射機(jī)同步要求位于所有小區(qū)的基站在頻率和時(shí)間上同步。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，并置的 基站發(fā)射機(jī)被鎖定到單個(gè)頻率振蕩器，如將小區(qū)分成扇區(qū)并將這些扇區(qū)的基站物理地置于 相同地點(diǎn)的情況。圖10是共享公共頻率振蕩器1002的兩個(gè)并置基站的頻域和時(shí)域中的同步的實(shí)施 例。當(dāng)接收公共導(dǎo)頻子載波時(shí)，由這兩個(gè)基站覆蓋的移動(dòng)站1004不經(jīng)歷干擾。位于不同區(qū) 域的基站發(fā)射機(jī)被鎖定到公共基準(zhǔn)頻率源，如GPS信號(hào)。圖11示出在頻域和時(shí)域中與位于 不同位置的、共享從GPS1106信號(hào)生成的公共頻率基準(zhǔn)信號(hào)的基站1102和1104同步的實(shí) 施例。當(dāng)接收公共導(dǎo)頻子載波時(shí)，由這兩個(gè)基站1102和1104覆蓋的移動(dòng)站1108不經(jīng)歷干 擾。在一些應(yīng)用中，整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可由多個(gè)小區(qū)(或扇區(qū))組組成，而每個(gè)組可具有其 自身的公共導(dǎo)頻子載波集。在此情景中，僅要求在其組中的那些基站與公共基準(zhǔn)同步。當(dāng) 將每個(gè)組內(nèi)的公共導(dǎo)頻子載波設(shè)計(jì)成滿足由等式(4)和(5)或者由(8)和(9)限定的準(zhǔn)則 以便由其基站使用時(shí)，將對(duì)不同的公共導(dǎo)頻子載波集施加特定的抗干擾處理(如，頻域隨 機(jī)化或功率控制)。這將導(dǎo)致來(lái)自同一組中的小區(qū)的信號(hào)相干地相加，而來(lái)自其他組中的小 區(qū)的信號(hào)則作為隨機(jī)干擾來(lái)對(duì)待。圖12示出這樣的實(shí)施的一個(gè)實(shí)施例，其中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由三個(gè)組(A、B和C)小區(qū)(或 扇區(qū))組成。其自己的組內(nèi)的基站共享相同的公共導(dǎo)頻子載波集。在此情景中，僅要求其 組內(nèi)的那些基站與公共基準(zhǔn)同步。當(dāng)將每個(gè)組內(nèi)的公共導(dǎo)頻子載波設(shè)計(jì)成滿足在本發(fā)明中 限定的準(zhǔn)則時(shí)，將對(duì)不同的公共導(dǎo)頻子載波集施加特定的抗干擾處理(如，頻域隨機(jī)化)。 例如，位于組A中的小區(qū)A1、A2和A3的基站與其自身的公共基準(zhǔn)源同步，并發(fā)射相同的公 共導(dǎo)頻子載波集；而位于組B中的小區(qū)B1、B2和B3的基站與其自身的公共基準(zhǔn)源同步，并 發(fā)射位于頻域中不同之處的另一公共導(dǎo)頻子載波集。對(duì)數(shù)據(jù)信息發(fā)射的擴(kuò)展在本發(fā)明實(shí)施例中說(shuō)明的所有設(shè)計(jì)過(guò)程、準(zhǔn)則和方法可擴(kuò)展到其中需要將公共網(wǎng) 絡(luò)信息分配到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有接收機(jī)的應(yīng)用。在一實(shí)例中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有基站將其中嵌有對(duì)于網(wǎng) 絡(luò)中所有小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息的相同的數(shù)據(jù)子載波集與一些公共導(dǎo)頻子載波一起發(fā)射。圖13示出在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有基站將承載對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)子 載波與公共導(dǎo)頻子載波一起發(fā)射。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的接收機(jī)可基于公共導(dǎo)頻子載波來(lái)確定復(fù)合信道 系數(shù)(composite channel coefficient)，并將其施加到數(shù)據(jù)子載波以補(bǔ)償信道效應(yīng)，從而 恢復(fù)數(shù)據(jù)信息。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明并非意圖為窮盡性的或者將本發(fā)明限制到以上 公開(kāi)的精確的形式。盡管為了說(shuō)明的目的而闡述了本發(fā)明特定的實(shí)施例和實(shí)例，但是，如本 領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)同的，在本發(fā)明的范圍內(nèi)多種等價(jià)修改是可能的。例如，盡管步驟是 以給定的次序提出的，但可替換的實(shí)施例可執(zhí)行具有不同次序的步驟的例程。于此提供的
11本發(fā)明的示教可應(yīng)用于其他系統(tǒng)，不必是于此說(shuō)明的系統(tǒng)。在本詳細(xì)說(shuō)明的啟示下可對(duì)本 發(fā)明作出這些和其他的變化。可將以上說(shuō)明的各種實(shí)施例的元素和動(dòng)作加以組合以提供進(jìn)一步的實(shí)施例。通過(guò)引用，這些和其他以上全部美國(guó)專利和申請(qǐng)以及其他參考結(jié)合于此。如果需 要，可修改本發(fā)明的各方面以利用以上說(shuō)明的各種參考的系統(tǒng)、功能和概念來(lái)提供本發(fā)明 的進(jìn)一步的實(shí)施例。在以上詳細(xì)說(shuō)明的啟示下可對(duì)本發(fā)明作出改變。通常，不應(yīng)將所附權(quán)利要求中使 用的術(shù)語(yǔ)闡釋成將本發(fā)明限制到本說(shuō)明中公開(kāi)的特定實(shí)施例，除非以上詳細(xì)說(shuō)明清楚地限 定了此術(shù)語(yǔ)。相應(yīng)地，本發(fā)明的實(shí)際范圍涵蓋所公開(kāi)的實(shí)施例及于權(quán)利要求之下實(shí)施或?qū)?現(xiàn)本發(fā)明的所有等價(jià)方式。盡管以特定權(quán)利要求的形式呈現(xiàn)了本發(fā)明的特定方面，發(fā)明人以任意數(shù)目的權(quán)利 要求形式預(yù)期本發(fā)明的各方面。例如僅將本發(fā)明的一個(gè)方面作為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的體現(xiàn)引 用時(shí)，而其他方面亦可同樣的以計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)體現(xiàn)。相應(yīng)地，發(fā)明人保留在提出本申請(qǐng) 之后添加額外權(quán)利要求的權(quán)利以尋求針對(duì)本發(fā)明其他方面的這樣的額外權(quán)利要求的形式。
權(quán)利要求
一種用于多小區(qū)、多基站、正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)的方法，所述方法包括由所述無(wú)線通信系統(tǒng)中的基站生成小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波，其中所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波包括關(guān)于特定小區(qū)、特定基站或兩者的信息，并且所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波被置于基站信號(hào)中的預(yù)定頻率位置中；由所述基站生成公共導(dǎo)頻子載波，其中，所述公共導(dǎo)頻子載波包括對(duì)至少多個(gè)小區(qū)、多個(gè)基站或兩者公共的信息，并且所述公共導(dǎo)頻子載波被置于基站信號(hào)中的預(yù)定頻率位置中；以及發(fā)射基站信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)單獨(dú)地或以包括多個(gè)導(dǎo)頻子載波的子群來(lái)調(diào)節(jié) 和控制所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波或所述公共導(dǎo)頻子載波的信號(hào)功率。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中由不同基站發(fā)射的公共導(dǎo)頻子載波在發(fā)射時(shí)在頻率 上對(duì)齊，而由不同基站發(fā)射的小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波不必在發(fā)射時(shí)在頻率上對(duì)齊。
4.一種移動(dòng)站，所述移動(dòng)站在多小區(qū)、多基站、正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)中，所述移 動(dòng)站包括用于接收所述無(wú)線通信系統(tǒng)中的基站發(fā)射的信號(hào)的裝置，其中所述裝置被配置用于接收包含關(guān)于特定小區(qū)、特定基站或兩者的信息的小區(qū)特定的導(dǎo) 頻子載波信號(hào)；所述裝置還被配置用于接收包含對(duì)多個(gè)所述小區(qū)、所述基站或兩者公共的信息的公共 導(dǎo)頻子載波信號(hào)；以及所述裝置還被配置用于利用接收到的所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波信號(hào)、所述公共導(dǎo)頻 子載波信號(hào)或所述二者進(jìn)行信道估計(jì)、頻率同步或時(shí)序估計(jì)。
5.一種基站，所述基站在多小區(qū)、正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)中，所述基站包括用于產(chǎn)生并發(fā)射包含小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波和小區(qū)特定的數(shù)據(jù)子載波信號(hào)的裝置，其 中所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波包含關(guān)于特定小區(qū)信息，并且其中所述小區(qū)特定的數(shù)據(jù)子載 波承載關(guān)于特定小區(qū)的數(shù)據(jù)信息；以及用于產(chǎn)生并發(fā)射包含公共導(dǎo)頻子載波和公共數(shù)據(jù)子載波的信號(hào)的裝置，其中所述公共 導(dǎo)頻子載波包含對(duì)多個(gè)小區(qū)公共的信息，并且其中所述公共數(shù)據(jù)子載波承載關(guān)于多個(gè)小區(qū) 公共的數(shù)據(jù)信息。
6.一種用于多小區(qū)、正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)的方法，所述方法包括由所述無(wú)線通信系統(tǒng)中的移動(dòng)站接收所述無(wú)線通信系統(tǒng)中的基站發(fā)射的小區(qū)特定的 導(dǎo)頻子載波信號(hào)，并利用所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波信號(hào)來(lái)估計(jì)信道系數(shù)，以便獲取小區(qū) 特定的數(shù)據(jù)信息，其中所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波包含關(guān)于特定小區(qū)的信息，并且其中關(guān) 于特定小區(qū)的數(shù)據(jù)信息由小區(qū)特定的數(shù)據(jù)子載波承載；以及由所述移動(dòng)站接收所述基站發(fā)射的公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)，并利用所述公共導(dǎo)頻子載波 信號(hào)來(lái)估計(jì)復(fù)合信道系數(shù)，以便獲取對(duì)多個(gè)小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息，其中所述公共導(dǎo)頻子載 波包含對(duì)多個(gè)小區(qū)公共的信息，并且其中對(duì)多個(gè)小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息由公共數(shù)據(jù)子載波承 載。
7.一種用于由基站和移動(dòng)站組成的正交頻分多址無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的方法，所述方法包括由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一組小區(qū)中的一個(gè)基站生成一個(gè)公共導(dǎo)頻子載波集，其中，同一 組小區(qū)內(nèi)的小區(qū)使用相同的公共導(dǎo)頻子載波集；所述基站對(duì)所述公共導(dǎo)頻子載波進(jìn)行頻域隨機(jī)化抗干擾處理； 由所述基站生成一個(gè)公共數(shù)據(jù)子載波集，其中，所述公共數(shù)據(jù)子載波承載對(duì)該組內(nèi)的 小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息；以及由所述基站發(fā)射包含所述公共導(dǎo)頻子載波和所述公共數(shù)據(jù)子載波的信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中同一組小區(qū)內(nèi)的基站使用相同的頻域隨機(jī)化處理對(duì)所述公共導(dǎo)頻子載波進(jìn)行處理，而 不同組的小區(qū)中的基站使用不同的頻域隨機(jī)化處理。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括 由移動(dòng)站接收所述基站發(fā)射的信號(hào)；所述移動(dòng)站利用接收到的信號(hào)中的公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)來(lái)估計(jì)信道系數(shù)，以便恢復(fù)公 共數(shù)據(jù)子載波所承載的公共數(shù)據(jù)信息。
10.一種基站，所述基站位于正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)中的一組小區(qū)中，所述基站包括用于生成一個(gè)公共導(dǎo)頻子載波集的裝置，其中 同一組內(nèi)的小區(qū)使用相同的公共導(dǎo)頻子載波集；以及 該裝置還被配置為對(duì)所述公共導(dǎo)頻子載波進(jìn)行頻域隨機(jī)化抗干擾處理； 用于生成一個(gè)公共數(shù)據(jù)子載波集的裝置，其中，所述公共數(shù)據(jù)子載波承載對(duì)所述組內(nèi) 的小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息；以及發(fā)射包含所述公共導(dǎo)頻子載波和所述公共數(shù)據(jù)子載波的信號(hào)的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的基站，其中同一組小區(qū)內(nèi)的基站使用相同的頻域隨機(jī)化處理對(duì)公共導(dǎo)頻子載波進(jìn)行處理，而不同 組的小區(qū)中的基站使用不同的頻域隨機(jī)化處理。
12.—種移動(dòng)站，所述移動(dòng)站位于正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)中的一組小區(qū)中，所述移 動(dòng)站包括接收裝置，用于接收所述的一組小區(qū)內(nèi)的基站發(fā)射的公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)和公共數(shù)據(jù) 子載波信號(hào)，其中同一組內(nèi)的小區(qū)使用相同的公共導(dǎo)頻子載波集； 所述公共導(dǎo)頻子載波已由所述基站進(jìn)行了頻域隨機(jī)化抗干擾處理；以及 所述公共數(shù)據(jù)子載波承載對(duì)所述組內(nèi)的小區(qū)公共的數(shù)據(jù)信息；以及 信號(hào)處理裝置，用于利用接收到的公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)來(lái)估計(jì)信道系數(shù)，以便恢復(fù)所 述公共數(shù)據(jù)子載波所承載的公共數(shù)據(jù)信息。
13.如權(quán)利要求12所述的移動(dòng)站，其中所述移動(dòng)站利用接收到的公共導(dǎo)頻子載波信號(hào)來(lái)進(jìn)行頻率同步或時(shí)間同步。
14.如權(quán)利要求12所述的移動(dòng)站，其中來(lái)自同一組小區(qū)內(nèi)的公共導(dǎo)頻信號(hào)在所述移動(dòng)站中相干地相加，而來(lái)自其他組的小區(qū) 內(nèi)的公共導(dǎo)頻信號(hào)則在所述移動(dòng)站中被當(dāng)成隨機(jī)干擾。
全文摘要
用于多載波、多小區(qū)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的方法和裝置。一種用于多小區(qū)、多基站、正交頻分多址無(wú)線通信系統(tǒng)的方法包括由基站生成小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波，其中所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波包括關(guān)于特定小區(qū)、特定基站或兩者的信息，并且所述小區(qū)特定的導(dǎo)頻子載波被置于基站信號(hào)中的預(yù)定頻率位置中；由所述基站生成公共導(dǎo)頻子載波，其中，所述公共導(dǎo)頻子載波包括對(duì)至少多個(gè)小區(qū)、所述基站或兩者公共的信息，并且所述公共導(dǎo)頻子載波被置于基站信號(hào)中的預(yù)定頻率位置中；以及發(fā)射基站信號(hào)。
文檔編號(hào)H04W16/02GK101854188SQ20101015409
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者李克民, 李小東, 羅國(guó)揚(yáng), 黃海明 申請(qǐng)人:橋揚(yáng)科技有限公司