[发明专利]多路接入无线通信系统的上行链路定时同步和接入控制

说明书

本发明涉及在美国专利申请代理人案卷号No.Laroia 14-7-3-3中所描述的发明，该发明以发明人R.Laroia的名义申请，其名称为“Signal Construction,Detection and Estimation for Uplink TimingSynchronization and Access Control in a Multi-Access WirelessCommunication System”，该申请作为参考包含于此。

本发明一般涉及无线通信系统，尤其涉及用于在多路接入无线通信系统中实现上行链路定时同步和接入控制的技术。

进来已经提出正交频分复用(OFDM)作为用于下一代蜂窝无线系统的多路接入方案。设计这些系统中的一个至关重要的问题是需要严格的定时同步以及接入控制。尽管已经深入地研究了定时同步和接入控制，并且业已知道多种这样的技术，但是OFDM多用户环境中的同步和接入控制提出了多个不能由常规技术充分解决的特有挑战。

例如，和其他多用户系统不同，OFDM系统中的移动站一般不能被逐一地同步。因此，为了保持小区中(in-cell)的正交性，并且避免符号间的干扰(ISI),OFDM传输通常要求来自所有移动站的所有信号路径在基站抽样周期的指定循环扩展中同步地到达给定的基站。于是，OFDM定时同步需要小区中用户之间的某些形式的协调和反馈。

此外，由于OFDM同步误差必须被吸取到上述循环扩展中，因此同步误差必须远小于符号周期。然而，从常规的OFDM数据符号中很难得到这种分数的符号定时精度。这是由于OFDM数据符号一般包括线性调制的离散单音，该离散单音的周期可以与符号周期一样长。根据这种窄带信号来精确估计定时可能是很困难的。

因此需要改进用于OFDM系统中的定时同步以及接入控制。

本发明提供了改进的定时同步以及接入控制技术，这些技术尤其适用于正交频分复用(OFDM)多路接入无线系统的上行链路信道。根据本发明，移动站在专用定时和接入间隔中传送某些定时和接入信号。这种定时和接入间隔定期地产生于上行链路数据流中，并且在这些间隔期间，所有上行链路传输可能被暂停。数据传输的暂停使得将使用预先规定的宽带定时和接入信号。

更具体地，根据本发明，专用定时和接入间隔的使用使得定时同步和接入控制将从数据通信中分离出来。这种分离允许定时和接入使用不同于数据通信的信令的信令，并且消除这些通信之间的干扰。例如，定时和接入信号可以被指配比数据信号更宽的带宽，以便可以更容易地从该定时和接入信号中估计出移动站的定时。而且，通过使用专用定时和接入间隔，“新”移动站，即尝试初次接入给定基站的移动站通常没有被定时同步或者功率控制，这些移动站在它们的接入尝试期间不会破坏数据业务。

在一个示意性实施例中，OFDM无线系统中的每个基站使它的下行链路和上行链路实现同步。不同基站的下行链路和上行链路不必同步。需要与给定基站上行链路接入的移动站通过使其传输定时同步到接收的下行链路，来开始开环定时同步。该开环定时下行链路同步自动地将上行链路同步到基站和移动站之间的往返传播延迟之内。

在开环同步之后，移动站可以尝试接入上行链路信道，并且改进上行链路同步。为此目的，移动站从预先规定的接入信号的指定组中选择一个信号，并且将选择的信号在任何一个定时和接入间隔中传送。在每个定时和接入间隔中，基站搜索一个或多个接入信号的存在。如果接入信号被检测到，并且该接入被授权，则基站可以在预订的下行链路信道中传送一个确认。该确认可以包含与初始定时和功率校正一起的初始上行链路和下行链路信道指配。移动站接着可以在指配的信道上开始呼叫初始化。

本发明的一个改进特征在于，在移动站和被请求的业务都没有被在接入信号中识别出的情况下，该接入信号可以是通用的。在确认被授权之后，在指配的信道上执行所有识别和呼叫初始化。有利的是，这种两级进程使随机接入、异步定时和接入间隔组中的传输保持最大。此外，利用指定间隔中的通用接入信号可以减少基站的搜索空间。

在初始信道获取以及定时同步之后，移动站继续执行它们与同一基站连接的持续时间长的重新同步。对于重新同步而言，移动站在定时和接入间隔中向基站传送预先确定定时的重新同步信号。基站测量信号的到达时间，并且向移动站发送适当的定时校正。连续的重新同步使得移动站跟踪从移动站到基站的传播延迟中的时钟偏移和变化。