ШИРОКОПОЛОСНОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ СИГНАЛА СИНХРОНИЗАЦИИ В СИСТЕМЕ NR Российский патент 2020 года по МПК H04J11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в целом, относится к сетям беспроводной связи и, в частности, к системе и способу широкополосного обнаружения сигнала синхронизации в сетях New Radio.

Уровень техники

Сети беспроводной связи получили широкое распространение во многих частях света. Прогресс уровня технологии связи, повышенная мощность и сложность сетевых радиоустройств, таких как оборудование пользователя (User Equipment, UE), например, смартфоны, и непрерывное повышение сложности и требований к обмену данными в пользовательских приложениях, все это при реализации беспроводных сетей требует значительного расширения полосы пропускания и повышения скоростей передачи данных. Проект партнёрства третьего поколения (Third Generation Partnership Project, 3GPP) разрабатывает и продвигает технические стандарты, определяющие протоколы и требования к беспроводным сетям, обеспечивает оперативное взаимодействие географически и между производителями оборудования. 3GPP определил и по всему миру были развернуты операторы по стандарту 4-го поколения (4G), известному как стандарт долгосрочного развития (Long Term Evolution, LTE), определенный в выпусках 8-13 Технических требований 3GPP. LTE содержит многочисленные положения по адресации требований к широкой полосе пропускания, такие как более широкополосные несущие (до 20 МГц), агрегация несущей (позволяющая получить агрегированную ширину полосы до 100 МГц), мультиантенные технологии (такие как формирование диаграммы направленности, MIMO), координация помех (ICIC, COMP) и т.п.

Текущие усилия 3GPP по стандартизации относятся к стандарту 5-го поколения (5G), упоминаемому как New Radio (NR). NR продолжает и расширяет поддержку LTE более широкой полосы и повышенных скоростей передачи данных, осуществляя операции в диапазоне частот выше 6 ГГц с ещё более широкополосными компонентными несущими. Одновременно NR предоставляет поддержку дешёвым, узкополосным, высоконадежным устройствам с малой потребляемой мощностью и большим покрытием, иногда упоминаемым как устройства связи типа "машина-машина" (Machine-to-Machine, M2M) или Интернет вещей (Internet of Things, IoT).

В сетях 4G или 5G сетевое радиоустройство, желающее соединиться с сетью беспроводной связи, должно установить сетевую синхронизацию ("sync"). Сетевая синхронизация позволяет сетевому радиоустройству регулировать внутреннюю частоту относительно сети и создавать соответствующую временную расстановку сигналов, принятых из сети. В системе NR сетевая синхронизация будет выполняться, используя несколько сигналов.

Первичный сигнал синхронизации (Primary Synchronization Signal, PSS) позволяет сети выполнять обнаружение с большой ошибкой по частоте, доходящей до десятков единиц на миллион (parts per million, ppm). Дополнительно, PSS обеспечивает сетевой опорный временной сигнал. Проект 3GPP выбрал в качестве сигналов PSS математические структуры, известные как последовательности Задова-Чу (Zadoff-Chu, ZC). Одно из интересных свойств последовательностей ZC заключается в том, что путем внимательного выбора двух таких последовательностей одна и та же последовательность корреляции может использоваться для обнаружения, создавая дополнительно лишь пренебрежимо малые сложности.

Вторичный сигнал синхронизации (Secondary Synchronization Signal, SSS) позволяет более точные регулировки частоты и оценку канала, в то же самое время обеспечивая некую основополагающую сетевую информацию, такую как идентичность ячейки на физическом уровне.

Третичный сигнал синхронизации (Tertiary Synchronization Signal, TSS) обеспечивает информацию синхронизации ячейки, например, между лучами, передаваемыми в ячейке.

Физический вещательный канал (Physical Broadcast Channel, PBCH) предоставляет подмножество минимальной системной информации для произвольного доступа.

Эти сигналы синхронизации передаются периодически широковещательно вместе в блоке системной синхронизации (System Synchronization Block, SSB). На фиг. 1 показана одна из возможных структур SSB для NR. Для заданного передающего луча SSB передается периодически, например, каждые 20 мс. На фиг. 2 показано повторение передачи SSB.

SSB в NR будет перекрывать большую полосу частот, чем LTE. Например, SSB может перекрывать 4,32 МГц для частот несущих ниже 6 ГГц и может быть существенно больше для частот несущих выше 6 ГГц.

Физический нисходящий канал совместного пользования (Physical Downlink Shared Channel, PDSCH_SIB) обеспечивает остальные требуемые части минимальной системной информации, необходимые сетевому радиоустройству, чтобы осуществлять связь с сетью; однако, PDSCH_SIB не является частью SSB. PDSCH_SIB может передаваться в ресурсах, указанных PBCH.

В системе LTE сигналы синхронизации располагаются в центре полосы частот несущей. Кроме того, несущие частоты могут оцениваться с помощью опорных сигналов конкретных ячеек (Cell-specific Reference Signals, CRS), которые всегда включены и позволяют приёмнику сетевого радиоустройства выполнять спектральную оценку для идентификации различных мест расположения несущих. В отличие от этого, в системе NR SSB будет располагаться в абсолютных позициях по частоте в фиксированной (возможно, зависящей от полосы) частотной сетке, не связанной с центральной частотой сети. Здесь, в сетях NR сетевое радиоустройство должно предполагать подход с поиском сетевой синхронизации по сетке.

По этой причине и, дополнительно, чтобы минимизировать использование энергопотребляющей радиоэлектроники, для сетевого радиоустройства желательно регистрировать как можно большую полосу и затем обрабатывать и анализировать сигналы в автономном режиме "оф-лайн" внутри устройства, чтобы идентифицировать PSS и другие признаки сигнала.

Как система LTE, так и система NR, обе используют в нисходящем канале ортогональное мультиплексирование с частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) и в восходящем канале используют предварительно кодированную версию OFDM под названием мультдоступ с одиночной несущей и частотным разделением каналов (Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA). Эта схема мультиплексирования восходящего канала была выбрана для уменьшения отношения пиковой мощности к средней (Peak to Average Power Ratio, PAPR), снижая, таким образом, необходимость в весьма дорогостоящих и неэффективных усилителях мощности в сетевых радиоустройствах, которые в противном случае, могут потребоваться для технологий с высоким PAPR, таких как OFDM.

При выполнении обнаружения и обработки сигнала синхронизации известно и полезно использовать преобразования во временной/частотной области. Хорошо известные математические преобразования областей содержат дискретное преобразование Фурье (Discrete Fourier Transform, DFT) и быстрое преобразование Фурье (Fast Fourier Transform, FFT). Неотъемлемым свойством DFT является то, что время взятия отсчетов в течение длительности сигнала, к которой применяется DFT, связывается с промежутками между элементами разрешения по частоте преобразованного сигнала. Это промежуток между элементами разрешения по частоте также известен как интервал поднесущих (subcarrier spacing, SCS), если сигнал отсчетов является символом OFDM, полученный отсчетами в соответствии с номинальной частотой отсчетов и длительностью символа. Обычно символ синхронизации OFDM в системе NR имеет SCS, равный 30 кГц., преобразуемый в длительность символа 33,3 мкс (F = 1/T), исключая циклический префикс (cyclic prefix, CP). Количество отсчетов, N, в номинальном периоде отсчетов при этом преобразовании DFT определяет ширину полосы пропускания сигнала в частотной области, BW = N x SCS. Сигнал синхронизации передается менее часто, скажем, каждые 20 мс. Согласно вышесказанному, длительность окна отсчетов символов 20 мс преобразуется в интервал поднесущих 50 Гц и частота отсчетов выбирается таким образом, что сигнал с соответствующей шириной полосы принимается в зависимости от принятого аналогового сигнала. Следовательно, более длительное время преобразуется в более высокую разрешающую способность по частоте, хотя это также требует более длительного DFT. На фиг. 1 поясняется это соотношение.

Одним из применений DFT является гребенка фильтров, где временной сигнал преобразуется в частотную область. В частотной области существует прямая задача по отделению желаемого спектрального контента от нежелательного контента. После этого можно инвертировать желаемый контент DFT обратно во временную область. Поскольку выбирается только поднабор спектрального контента, возможно выполнить IDFT с более короткой длительностью, приводящей к меньшей сложности. Это также подразумевает, что преобразование во временной области содержит меньше отсчетов, чем первоначальный сигнал во временной области. Это отражает только тот факт, что более узкополосный сигнал может иметь разрешение при более низкой частоте отсчетов и длительность сигнала остаётся неизменной. Описанный процесс приводит в итоге к полосовой фильтрации в частотной области.

Для того, чтобы DFT выполнялось эффективно, обычно выбирается длительность, равная 2 в некоторой степени, то есть, 2^k, где k- целое число. В этом случае можно использовать симметрии в DFT и реализовать их с помощью FFT, применяя, например, алгоритм Radix-2. Реализация Radix-2 обычно имеет комплексность N log2 N, делающую очень длинные сигналы также доступными для обратного преобразования снова в частотную область.

Фактический стандартный алгоритм обнаружения синхронизации LTE кратко описывается в статьях 3GPP R1-1611899, 3GPP TSG-RAN WG1, совещание № 87, Reno NV, 14-18 ноября 2015 г. Описанный в них подход предполагает, что присутствие несущей по технологии радиодоступа (Radio Access Technology) мобильной связи в спектре может обнаруживаться, основываясь на оценке плотности мощности. Однако, для NR, где в случае отсутствия данных для передачи будет иметь место небольшая другая сигнализация (например, не всегда включенные опорные сигналы конкретных ячеек или CRS). Следовательно, простая и быстрая оценка спектра невозможна.

Раздел "Уровень техники" в настоящем документе предоставляется, чтобы ввести варианты осуществления настоящего изобретения в технологический и эксплуатационный контекст для помощи специалистам в данной области техники в их понимании контекста и утилиты. Если таковое явно не идентифицируется, то никакое из содержащихся здесь заявлений не принимается в качестве предшествующего уровня техники просто из-за его включения в раздел "Уровень техники".

Раскрытие сущности изобретения

Ниже представлена упрощенная сущность раскрытия, обеспечивающая базовое понимание для специалистов в данной области техники. Этот раздел не является расширенным кратким обзором раскрытия и не предназначен идентифицировать ключевые/критичные элементы вариантов осуществления изобретения или обозначать объем изобретения. Единственная цель этого раздела состоит в представлении некоторых концепций, раскрытых здесь в упрощенной форме, в качестве введения в более подробное описание, представляемое далее.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, описанного и заявленного здесь, сетевой сигнал синхронизации сигнал с определением местоположения неизвестной частоты обнаруживается посредством взятия отсчетов принятого сигнала в полосе, интересующей в отношении частоты, и в периоде повторения сигнала синхронизации во времени. Сигнал преобразуется в частотный домен. Поддиапазоны сигнала в частотной области, соответствующие различным возможным местам расположения синхронизации и смещениям частоты, извлекаются и преобразуются во временной интервал, где поиск сигнала синхронизации ведется в окне приема, используя согласованную фильтрацию во временной области.

Один из вариантов осуществления относится к способу синхронизации с сетью беспроводной связи, выполняемому сетевым радиоустройством. Широкополосный сигнал принимается в течение длительности, по меньшей мере, периода повторения сигнала синхронизации, и принятый широкополосный сигнал запоминается. Принятый широкополосный сигнал преобразуется в частотную область. Выбирается набор элементов разрешения по частоте в сигнале в частотной области, которые соответствуют частоте синхронизации, нумерологии и гипотезе об ошибке по частоте. Выбранный поднабор сигнала в частотной области преобразуется во временной интервал. Сигнал во временной области фильтруется с помощью опорного сигнала синхронизации. Для обнаружения сигнала синхронизации в сигнале во временной области используют критерий.

Другой вариант осуществления относится к сетевому радиоустройству. Устройство содержит одну или более антенн, приемопередатчик и схему обработки, оперативно соединяемую с приемопередатчиком. Схема обработки выполнена с возможностью: приема широкополосного сигнала с длительностью, по меньшей мере, периода повторения сигнала синхронизации и запоминания принятого широкополосного сигнала; преобразования принятого широкополосного сигнала в частотную область; выбора поднабора элементов разрешения по частоте в сигнале в частотной области, которые соответствуют частоте синхронизации, нумерологии и гипотезе об ошибке по частоте; преобразования выбранного поднабора сигнала в частотной области во временную область; фильтрации сигнала во временной области с помощью опорного сигнала синхронизации; и применения критерия для обнаружения сигнала синхронизации в сигнале во временной области.

Краткое описание чертежей

Данное изобретение здесь далее будет описано более полно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны варианты осуществления изобретения. Однако, это изобретение не должно рассматриваться как ограниченное изложенными здесь вариантами осуществления. Скорее, эти варианты осуществления представляются для того, чтобы это раскрытие было полным и законченным и полностью передавало контекст изобретения специалистам в данной области техники. Схожие номера повсеместно относятся к схожим элементам.

Фиг. 1 - диаграммы временной и частотной областей, показывающие преобразования сигнала.

Фиг. 2 - блок-схема последовательности выполнения операций способа синхронизации сетевого радиоустройства с сетью беспроводной связи.

Фиг. 3A и 3B - диаграммы частотной и временной областей, показывающие преобразования сигнала с гипотезой об ошибке по частоте и без нее.

Фиг. 4 - блок-схема сетевого радиоустройства.

Фиг. 5 - блок-схема UE.

Фиг. 6 - физические блоки в схеме обработки сетевого радиоустройства, показанного на фиг. 4, или в UE, показанном на фиг. 5.

Фиг. 7 - программные модули в памяти в сетевом радиоустройстве, показанном на фиг. 4, или в UE, показанном на фиг. 5.

Подробное описание

Для простоты и иллюстративных целей настоящее изобретение описывается со ссылкой, главным образом, на примерный вариант его осуществления. В последующем описании многочисленные конкретные подробности излагаются в таком порядке, чтобы обеспечить полное понимание настоящего изобретения. Однако, специалистам в данной области техники должно быть совершенно очевидно, что настоящее изобретение может быть практически осуществлено без ограничения этими конкретными подробностями. В этом описании известные способы и построения в подробностях не описываются, чтобы не перегружать настоящее изобретение излишними деталями.

На фиг. 2 показаны этапы способа 100 синхронизации с сетью беспроводной связи, выполняемого сетевым радиоустройством. Например, сетевое радиоустройство может пытаться синхронизироваться в полосе широкополосной сотовой связи (например, в полосе 7 LTE или в полосе NR), где сигналы синхронизации располагаются в абсолютных положениях частот в соответствии с заданным растром синхронизации, например, с интервалом 1 МГц. Однако, не во всех положениях синхронизации сигналы синхронизации будут передаваться и сетевому радиоустройству нет необходимости априорно знать, в каких положениях содержится сигнал синхронизации, а в каких нет. Поскольку современные сетевые радиоустройства обычно содержат широкополосный радиоприемник, он также может использоваться для обнаружения синхронизации. Кроме того, сетевые радиоустройства обычно позволяют запоминать принятые данные в памяти, в дальнейшем разрешая обработку в автономном режиме.

Способ 100 начинает работать с сетевого радиоустройства, принимающего широкополосный сигнал, то есть, сигнал, имеющий более широкую полосу, чем сигнал синхронизации (этап 102). Сигнал может приниматься в течение длительности, по меньшей мере, периода повторения сигнала синхронизации, то есть, в течение отрезка времени, который требуется сигналу синхронизации для его повторения. В другом варианте осуществления длительность окна приема может быть установлена равной периоду повторения сигнала синхронизации плюс длительность передачи сигнала синхронизации, например, длительность PSS, длительность блока SS или длительность пакета SS в системе NR. Это гарантирует, что по меньшей мере один сигнал синхронизации из непрерывной последовательности сигналов захватывается во время окна приема. После приема широкополосный сигнал записывается и запоминается в памяти для последующей обработки.

Затем, имея принятый и запомненный широкополосный сигнал, он преобразуется в частотную область (этап 104), такую, как при использовании FFT. В одном варианте осуществления сигнал дополняется нулями, предшествующими преобразованию. В другом варианте осуществления запись расширяется таким образом, что регистрируется количество отсчетов, равное 2 в некоторой степени, превышающее период приема. В еще одном варианте осуществления используется сочетание этих двух подходов. В еще одном дополнительном варианте осуществления частота отсчетов регулируется так, чтобы необходимая длительность окна наблюдения в результате соответствовала ровно 2^m отсчетам.

Сетевое радиоустройство принимает решение, какая частота должна пытаться искать синхронизацию в сигнале в частотной области (этап 106). Частота может быть выбрана в соответствии с заданным порядком или последовательно. Сетевое радиоустройство также определяет предполагаемую ошибку по частоте. Из этих двух параметров сетевое радиоустройство выбирает поднабор отсчетов частоты или поддиапазон, так чтобы в нем содержалась вся полоса синхронизации (в том числе, предполагаемая ошибка по частоте) и ничего более. Смотрите фиг. 3. Если требуемая точность гипотезы по частоте является более точной, чем элемент разрешения по частоте, отсчеты частоты могут интерполироваться, чтобы создать эффективную требуемую фазу отсчетов частоты.

Выбранный поднабор в частотной области затем снова преобразуется во временную область, как при использовании IDFT, соответствующего более короткому поднабору сигнала (этап 108). Здесь также, в одном из вариантов осуществления поднабор дополняется нулями, чтобы достигнуть четного количества отсчетов, равного 2 в некоторой степени.

Сигнал во временной области, который теперь имеет ширину полосы, соответствующую сигналу синхронизации, и является намного более узкополосным, чем записанный сигнал, фильтруется согласованным фильтром, который предоставляет опорный сигнал синхронизации (этап 110). Опорный сигнал синхронизации создается таким образом, чтобы он удовлетворял требованиям сигнала, полученного повторным взятием отсчетов во временной области, где повторное взятие отсчетов является результатом дополнения нулями.

Наконец, синхронизация обнаруживается в соответствии с некоторым критерием обнаружения (этап 112). Один из таких критериев основан на величине (или мощности) выходного сигнала согласованного фильтра. В дополнительном варианте осуществления ошибка по частоте определяется, идентифицируя, какая предполагаемая ошибка по частоте использовалась для успешного обнаружения. В другом варианте осуществления временная расстановка синхронизации обнаруживается в виде отсчета выходного сигнала фильтра с максимальной величиной (мощностью), компенсируемой для групповой задержки сигнала синхронизации или для половинной длительности опорного сигнала синхронизации.

В дополнительном варианте осуществления более точная оценка ошибки по частоте возможна, выбирая более точное смещение в поднаборе частот вокруг ошибки по частоте, для которого была обнаружена синхронизация. Например, может быть известно, что сигнал синхронизации может быть обнаружен с ошибкой по частоте на 7,5 кГц. Дополнительно предположим, что период синхронизации составляет 20 мс, соответствуя SCS 50 Гц. Чтобы выдвинуть гипотезу с растром 7,5 кГц, разность между начальными точками двух поднаборов для двух гипотез частоты соответствует 150 поднесущим. Обнаружив синхронизацию на одной из них, далее возможно обнаружить синхронизацию, используя меньшую разность, соответствующую меньшей ошибке по частоте. Ошибка по частоте, полученная в результате в наибольшем выходном сигнале фильтра на этапе 112, затем выбирается как более точная ошибка по частоте. Таким образом может быть определена очень малая ошибка по частоте, доходящая до точности SCS, в данном примере, 50 Гц.

На фиг. 4 показано сетевое радиоустройство 30. Сетевое радиоустройство 30 является устройством любого типа, способным к осуществлению связи с сетевым узлом и/или точкой доступа, используя радиосигналы. Сетевое радиоустройство 30 может поэтому упоминаться как устройство типа "машина-машина" (M2M), устройство связи машинного типа (MTC), устройство узкополосного Интернета вещей (NB IoT) и т.д. Сетевое радиоустройство 30 может также быть оборудованием пользователя (UE), таким как мобильный телефон или "смартфон". Сетевое радиоустройство 30 может также упоминаться как радиоустройство, устройство радиосвязи, сетевое радиоустройство, беспроводной терминал или просто терминал, причем, если контекст не указывает иное, использование любого из этих терминов сроков подразумевает включение в него UE или устройств типа "устройство-устройство", устройств типа машины или устройств, способных к связи "машина-машина", датчиков, снабженных сетевым радиоустройством, планшетных компьютеров, поддерживающих беспроводную связь, мобильных терминалов, смартфонов, ноутбуков с встроенным оборудованием (LEE), ноутбуков с вмонтированным оборудованием (LME), аппаратных ключей USB, оборудования беспроводной связи для помещений потребителей (CPE) и т.д. В проводимом здесь обсуждении могут также использоваться термины устройство "машина-машина" (M2M), устройство связи машинного типа (MTC), беспроводной датчик и датчик. Следует понимать, что эти устройства могут быть UE, но могут быть конфигурированы так, чтобы передавать и/или принимать данные без прямого человеческого участия.

В некоторых вариантах осуществления сетевое радиоустройство 30 содержит интерфейс 32 пользователя (дисплей, сенсорный экран, клавиатура или клавиатурная панель, микрофон, громкоговоритель и т.п.); в других вариантах осуществления, таких как многочисленные сценарии M2M, MTC или IoT NB, сетевое радиоустройство 30 может содержать только минимальное или никакое количество интерфейсов 32 пользователя (как указано пунктирными линиями блока 32 на фиг. 4). Сетевое радиоустройство 30 также содержит схему 34 обработки; память 36; и радиосхемы, такие как приемопередатчик 38, одна или более антенн 40 и т.п., чтобы эффективно осуществлять беспроводную связь через радиоинтерфейс с одним или более узлами радиосети и/или точками доступа. Как указано пунктирными линиями, антенна(-ы) 40 может выступать наружу из сетевого радиоустройства 30 или антенна(-ы) 40 может быть внутренней.

На фиг. 5 представлен вариант осуществления, в котором сетевым радиоустройством 30 является UE 31. В целом, UE 31 содержит те же самые схемы и компоненты, которые описаны выше. В частности, UE 31 может содержать сложный интерфейс 32 пользователя и может дополнительно содержать такие признаки, как фотокамера, акселерометр, схема спутникового приемника сигналов навигации, вибрационный двигатель и т.п. (не показанные на фиг. 4).

Схема 34 обработки может содержать любой конечный автомат последовательного действия, выполненный с возможностями исполнения машинных команд, хранящихся в качестве считываемых машиной компьютерных программ в памяти 36, таких как один или более реализуемые аппаратными средствами конечные автоматы (например, в дискретной логике, FPGA, ASIC и т.д.); программируемая логика вместе с соответствующим встроенным микропрограммным обеспечением; одна или более хранящихся программ, универсальные процессоры, такие как микропроцессор или цифровой сигнальный процессор (DSP) или любое сочетание вышеупомянутого.

Память 36 может содержать любые непереносимые машиночитаемые носители, известные в технике или которые могут быть разработаны, в том числе, но не ограничиваясь только этим, магнитные носители (например, дискета, жесткий диск и т.д.), оптические носители (например, CD-ROM, DVD-ROM и т.д.), твердотельные носители (например, SRAM, DRAM, DDRAM, ROM, PROM, EPROM, флэш-память, твердотельный диск, и т.д.) и т.п.

Радиосхемы могут содержать один или более приемопередатчиков 38, используемых для связи с одним или более другими приемопередатчиками через сеть радиодоступа (Radio Access Network, RAN) согласно одному или более протоколам связи, известным в технике или которые могут быть разработаны, таким как IEEE 802.xx, CDMA, WCDMA, GSM, LTE, UTRAN, WiMax, NB-IoT, NR и т.п. Приемопередатчик 38 реализует функциональные возможности передатчика и приемника, соответствующие каналам связи RAN (например, назначения частот и т.п.). Функции передатчика и приемника могут совместно использовать компоненты схемы и/или программное обеспечение или, альтернативно, могут реализовываться раздельно.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, память 36 выполнена с возможностью хранения, а схема 34 обработки выполнена с возможностью исполнения программного обеспечения 42, которое, когда выполняется, способно заставить сетевое радиоустройство 30 синхронизироваться с сетью беспроводной связи, передающей сигналы синхронизации только на некоторой заданной интервальной сетке в широкополосных несущих. В частности, программное обеспечение 42, когда выполняется на схеме 34 обработки, способно выполнять описанный и заявленный здесь способ 100. Это позволяет сетевому радиоустройству 30 надежно принимать и обрабатывать широкополосные сигналы синхронизации без априорного точного знания, где передаются сигналы синхронизации.

На фиг. 6 представлен пример схемы 34 обработки, такой, которая имеется в сетевом радиоустройстве 30 на фиг. 4 или в UE 31 на фиг. 5. Схема 34 обработки содержит множество физических блоков. В частности, схема 34 обработки содержит блок 46 приема и запоминания широкополосного сигнала, блок 48 преобразования из временной области в частотную область, блок 50 выбора элементов разрешения по частоте, блок 52 преобразования из частотной области во временную область, блок 54 фильтрации опорного сигнала синхронизации и блок 56 обнаружения сигнала синхронизации.

Блок 46 приема и запоминания широкополосного сигнала выполнен с возможностью приема широкополосного сигнала длительностью, по меньшей мере, равной периоду повторения сигнала синхронизации и запоминания принятого широкополосного сигнала. Блок 48 преобразования из временной области в частотную область выполнен с возможностью преобразования принятого широкополосного сигнала в частотную область. Блок 50 выбора элементов разрешения по частоте выполнен с возможностью выбора поднабора элементов разрешения по частоте в сигнале в частотной области, который соответствуют частоте синхронизации, нумерологии и гипотезе об ошибке по частоте. Блок 52 преобразования из частотной области во временную область выполнен с возможностью преобразования выбранного поднабора сигнала из частотной области во временную область. Блок 54 фильтрации опорного сигнала синхронизации выполнен с возможностью фильтрации сигнала во временной области с помощью опорного сигнала синхронизации. Блок 56 обнаружения сигнала синхронизации выполнен с возможностью обнаружения сигнала синхронизации в сигнале во временной области.

На фиг. 7 представлен пример программного обеспечения 42, такого, которое присутствует в памяти 36 сетевого радиоустройства 30 на фиг. 4 или UE 31 на фиг. 5. Программное обеспечение 42 содержит множество программных модулей. В частности, программное обеспечение 42 содержит модуль 58 приема и запоминания широкополосного сигнала, модуль 60 преобразования из временной области в частотную область, модуль 62 выбора элементов разрешения по частоте, модуль 64 преобразования из частотной области во временную область, модуль 66 фильтрации опорного сигнала синхронизации и модуль 68 обнаружения сигнала синхронизации.

Модуль 58 приема и запоминания широкополосного сигнала выполнен с возможностью приема широкополосного сигнала в течение длительности, по меньшей мере, периода повторения сигнала синхронизации и запоминания принятого широкополосного сигнала. Модуль 60 преобразования из временной области в частотную область выполнен с возможностью преобразования принятого широкополосного сигнала в частотную область. Модуль 62 выбора элементов разрешения по частоте выполнен с возможностью выбора поднабора элементов разрешения по частоте в сигнале в частотной области, которые соответствуют частоте синхронизации, нумерологии и гипотезе об ошибке по частоте. Модуль 64 преобразования из частотной области во временную область выполнен с возможностью преобразования выбранного поднабора сигнала в частотной области во временную область. Модуль 66 фильтрации опорного сигнала синхронизации выполнен с возможностью фильтрации сигнала во временной области с помощью опорного сигнала синхронизации. Модуль 68 обнаружения сигнала синхронизации выполнен с возможностью применения критерия для обнаружения сигнала синхронизации в сигнале во временной области.

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют многочисленные преимущества по сравнению с предшествующим уровнем техники. Они позволяют эффективный поиск синхронизации, когда местоположение сигнала синхронизации по частоте неизвестно сетевому радиоустройству, в то время как спектральный анализ плотности мощности в спектре является неэффективным из-за невыгодной передачи в отсутствие данных. Варианты осуществления изобретения приводят в результате к улучшенному обнаружения сигнала синхронизации и/или к повышенной энергетической эффективности UE.

Настоящее изобретение может, конечно, быть выполнено другими способами, отличными от конкретно изложенных здесь, не отступая от существенных характеристик изобретения. Существующие варианты осуществления во всех отношениях должны рассматриваться как иллюстративные и не создающие ограничений и все изменения, попадающие в рамки смысла и диапазона эквивалентности приложенной формулы изобретения, должны считаться охваченными ею.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат заключается в улучшенном обнаружении сигнала синхронизации и/или повышенной энергетической эффективности UE. Сетевой сигнал синхронизации с неизвестным местоположением частоты обнаруживается посредством отсчетов принятого сигнала в интересующей по частоте полосе и в течение периода повторения сигнала синхронизации во времени. Сигнал преобразуется в частотную область. Поддиапазоны сигнала в частотной области, соответствующего различным возможным местам расположения сигнала синхронизации и смещениям по частоте, извлекаются и преобразуются во временной интервал, где поиск сигнала синхронизации ведется в пределах длительности окна приема, используя согласованную фильтрацию во временной области. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ (100) синхронизации с сетью беспроводной связи, выполняемый сетевым радиоустройством (30), содержащий этапы, на которых:

принимают (102) широкополосный сигнал в течение длительности, равной, по меньшей мере, периоду повторения сигнала синхронизации, и сохраняют принятый широкополосный сигнал;

преобразуют (104) принятый широкополосный сигнал в частотную область;

выбирают (106) поднабор элементов разрешения по частоте сигнала в частотной области, которые соответствуют частоте синхронизации, нумерологии и гипотезе об ошибке по частоте;

преобразуют (108) выбранный поднабор сигнала в частотной области во временную область;

фильтруют (110) сигнал во временной области с помощью опорного сигнала синхронизации и

применяют (112) некоторый критерий для обнаружения сигнала синхронизации в сигнале во временной области.

2. Способ по п. 1, в котором на этапе преобразования (104) принятого широкополосного сигнала в частотную область преобразуют принятый широкополосный сигнал с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT).

3. Способ по п. 1 или 2, в котором принятый широкополосный сигнал дополняется нулями, чтобы иметь длительность, равную 2 в некоторой степени.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором выбранный поднабор сигнала в частотной области дополняется нулями, чтобы иметь длительность, равную 2 в некоторой степени.

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором опорный сигнал синхронизации регулируется, чтобы соответствовать результирующей частоте отсчетов сигнала во временной области.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором сигнал синхронизации обнаруживается по величине результата операции корреляции, превышающей пороговое значение.

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором временная расстановка сигнала синхронизации определяется как выходное значение сигнала после фильтрации, дающее в результате наивысшее значение величины, уменьшенное на задержку фильтра.

8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором этапы выбора (106), преобразования (108), фильтрации (110) и применения (112) повторяют с использованием различных гипотез об ошибке по частоте и выбирают гипотезу, дающую в результате наибольшую выходную величину после фильтрации.

9. Способ по любому из пп. 1-8, дополнительно содержащий этап, на котором анализируют спектр, чтобы идентифицировать вероятные сети и, следовательно, вероятные возможные положения сигнала синхронизации.

10. Способ по п. 9, в котором сетевое радиоустройство идентифицирует доминирующую сеть и, исходя из идентификации доминирующей сети и динамического диапазона его приемника, идентифицирует поддиапазоны, вероятно, попадающие ниже динамического диапазона приемника сетевого радиоустройства.

11. Сетевое радиоустройство (30), содержащее:

одну или более антенн (40);

приемопередатчик (38); и

схему (34) обработки, функционально соединенную с приемопередатчиком и выполненную с возможностью

приема (102) широкополосного сигнала в течение длительности, равной, по меньшей мере, периоду повторения сигнала синхронизации, и сохранения принятого широкополосного сигнала;

преобразования (104) принятого широкополосного сигнала в частотную область;

выбора (106) поднабора элементов разрешения по частоте в сигнале в частотной области, которые соответствуют частоте синхронизации, нумерологии и гипотезе об ошибке по частоте;

преобразования (108) выбранного поднабора сигнала в частотной области во временную область;

фильтрации (110) сигнала во временной области с помощью опорного сигнала синхронизации и

применения (112) некоторого критерия для обнаружения сигнала синхронизации в сигнале во временной области.

12. Устройство по п. 11, в котором схема (34) обработки выполнена с возможностью преобразования принятого широкополосного сигнала в частотную область путем преобразования принятого широкополосного сигнала с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT).

13. Устройство по п. 11 или 12, в котором схема (34) обработки дополнительно выполнена с возможностью дополнения нулями принятого широкополосного сигнала, чтобы иметь длительность, равную 2 в некоторой степени.

14. Устройство по любому из пп. 11-13, в котором схема (34) обработки дополнительно выполнена с возможностью дополнения нулями выбранного поднабора сигнала в частотной области, чтобы иметь длительность, равную 2 в некоторой степени.

15. Устройство по любому из пп. 11-14, в котором схема (34) обработки дополнительно выполнена с возможностью регулирования опорного сигнала синхронизации, чтобы соответствовать результирующей частоте отсчетов сигнала во временной области.

16. Устройство по любому из пп. 11-15, в котором схема (34) обработки дополнительно выполнена с возможностью обнаружения сигнала синхронизации по величине результата операции корреляции, превышающей пороговое значение.

17. Устройство по любому из пп. 11-16, в котором схема (34) обработки дополнительно выполнена с возможностью определения временной расстановки сигнала синхронизации как выходного значения после фильтрации, дающей в результате наивысшее значение величины, уменьшенное на задержку фильтра.

18. Устройство по любому из пп. 11-17, котором схема (34) обработки дополнительно выполнена с возможностью повторения операций выбора (106), преобразования (108), фильтрации (110) и применения (112) с использованием различных гипотез об ошибке по частоте, и выбора гипотезы, дающей в результате наибольшую выходную величину после фильтрации.

19. Устройство по любому из пп. 11-18, в котором схема (34) обработки дополнительно выполнена с возможностью анализа спектра, чтобы идентифицировать вероятные сети и, следовательно, вероятные возможные положения сигнала синхронизации.

20. Устройство по п. 19, в котором схема (34) обработки дополнительно выполнена с возможностью идентификации доминирующей сети и, исходя из идентификации доминирующей сети и динамического диапазона его приемника, идентификации поддиапазонов, вероятно, попадающих ниже динамического диапазона приемника сетевого радиоустройства.

21. Устройство по любому из пп. 11-20, характеризующееся тем, что является оборудованием пользователя.

22. Устройство по любому из пп. 11-20, характеризующееся тем, что является любым из следующих устройств: устройство типа "машина-машина" (M2M), устройство связи машинного типа (MTC) и устройство узкополосного Интернета вещей (NB IoT).