[发明专利]用于无线正交频分多址接入系统的低延迟同步机制

说明书

交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119要求如下优先权：编号为61/163,934，申请日为2009/3/27，名称为“Synchronous scheme for advanced wireless OFDMAcommunication systems”的美国临时申请。其主题在此一并作为参考。

技术领域

本发明有关于蜂窝式正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，以下简称为OFDM)系统，特别有关于先进式无线正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，以下简称为OFDMA)通信系统中的基站(base station，以下简称为BS)的低延迟网络同步。

背景技术

在无线通信系统中，例如通过电气与电子工程师学会(IEEE)802.16m规格定义的无线通信系统，BS与移动台(mobile station，以下简称为MS)通过发送与接收载送在超帧(superframe)序列中的数据与彼此通信。在MS接入BS之前，执行物理(physical，以下简称为PHY)层同步与媒体访问控制(Media Access Control，以下简称为MAC)层同步。在开启电源之后，MS首先通过服务(serving)BS广播的同步信道(synchronization channel，以下简称为SCH)获得下行链路(downlink，以下简称为DL)同步并调整其时序(timing)、频率及功率。在DL同步之后，MS通过测距(ranging)程序获得与服务BS的上行链路(uplink，以下简称为UL)PHY层同步并通过网络登录(entry)程序获得与服务BS的UL MAC层同步。

SCH为每一个超帧内的无线资源区域(radio resource region)，BS利用超帧传输前导(preamble)。前导是便于网络同步的预定义码序列。一般来说，前导被设计用来实现以下目标：提供时域与频域中的用于网络同步的可靠参考信号；支持用于数据与超帧报头(superframe header，以下简称为SFH)译码的信道估计；提供DL信道质量指示(channel quality indicator)测量并接收信号强度指示(signal strength indicator)测量；减少网络登录延迟；最小化通信成本(overhead)。因此，亟需设计良好的SCH架构以实现这些目标。

在当前的IEEE 802.16m无线系统中，已提出阶层式(hierarchical)两段同步机制。在第一阶段中，利用主先进式(primary advanced，以下简称为PA)前导来提供粗略的时序同步。在第二阶段中，利用多个次先进式(secondaryadvanced，以下简称为SA)前导来提供精细的时序同步与小区ID侦测。PA前导与多个SA前导都在超帧中时分复用(time-domain multiplex，以下简称为TDM)。举例来说，每一个超帧有四个帧、一个PA前导及三个SA前导，所述一个PA前导与三个SA前导分布在超帧内的每一个帧中。设计一种阶层式SCH结构，可以减少网络等待时间及/或提供在网络登录延迟与小区ID侦测的稳健性之间的期望折衷，仍为一项挑战。

发明内容

在先进式无线正交频分多址接入通信系统中，采用阶层式同步以提供基站与移动台之间的同步。在阶层式同步架构中，利用主先进式前导来提供粗略的时域同步，而利用多个累积次先进式前导来侦测小区ID。在时域中累积以提供正确的小区ID信息的次先进式前导的数目取决于网络环境与前导序列设计的稳健性，而所述数目转而决定网络登录延迟。设计良好的同步架构可以减少网络登录延迟且并未降低系统性能。一般来说，可通过调整超帧中的超帧报头、主先进式前导及次先进式前导的相对位置而减少网络登录延迟。

本发明提出三种不同的同步信道架构以提供在网络登录延迟与次先进式前导设计及小区ID侦测的稳健性之间的不同折衷。在第一实施例中，提出S-P-S-S前导分配机制为不同的网络环境提供稳健的小区ID侦测与减少的网络登录延迟。在第二实施例中，提出S-S-P-S前导分配机制以提供小区ID侦测的高可靠性与低网络登录延迟之间的良好平衡。在第三实施例中，提出S-S-S-P前导分配机制为具有良好信道条件与稳健的次先进式前导设计的简单网络配置提供合理的小区ID侦测可靠性与最低的网络登录延迟。