CN104604195B - 在无线通信系统中配置小小区的循环前缀的方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
在此公开一种在无线通信系统中在发射器和接收器之间收发信号的方法。该方法包括：以包括多个符号的子帧为单位收发信号。多个符号中的每个包括有效符号和循环前缀，并且根据在发射器和接收器之间的距离改变循环前缀的长度。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统，并且更加具体地，涉及一种在无线通信系统中配置小小区的循环前缀的方法及其设备。
背景技术
作为本发明所适用的无线通信系统的示例，将示意地描述第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)通信系统。
图1是示出作为无线通信系统的演进通用移动电信系统(E-UMTS)的网络结构的示图。E-UMTS是UMTS的演进形式，并且已经在3GPP中被标准化。通常，E-UMTS可以被称为长期演进(LTE)系统。对于UMTS和E-UMTS的技术规范的细节，参考“3rd GenerationPartnership Project；Technical Specification Group Radio Access Network(第三代合作伙伴计划；技术规范组无线接入网络)”的版本7和版本8。
参考图1，E-UMTS主要包括用户设备(UE)、基站(或eNB或e节点B)、以及接入网关(AG)，该接入网关位于网络(E-UTRAN)的端部并且连接到外部网络。通常，eNB可以同时发送用于广播服务、多播服务和/或单播服务的多个数据流。
对于每个eNB可以存在一个或多个小区。小区被设置为使用诸如1.44、3、5、10、15或20MHz的带宽来向若干UE提供下行链路或上行链路传输服务。不同的小区可以被设置为提供不同的带宽。eNB控制多个UE的数据发送或接收。eNB发送下行链路(DL)数据的DL调度信息，以便于向对应的UE通知其中发送数据的时域/频域、编码、数据大小以及混和自动重传和请求(HARQ)相关的信息。另外，eNB向对应的UE发送上行链路(UL)数据的UL调度信息，以便于向UE通知可以由UE使用的时域/频域、编码、数据大小以及HARQ相关的信息。可以在eNB之间使用用于发送用户业务或控制业务的接口。核心网络(CN)可以包括用于UE的用户登记的AG、网络节点等。AG在跟踪区域(TA)的基础上管理UE的移动性。一个TA包括多个小区。
虽然无线通信技术已经被开发到了基于宽带码分多址(WCDMA)的长期演进(LTE)，但是用户和供应商的需求和预期持续增加。另外，因为其它无线接入技术已经继续被开发，所以需要新的技术演进来确保在未来的高竞争性。需要减少每比特的成本、增加服务可用性、频带的灵活使用、简单的结构、开放接口、适当的用户设备(UE)功耗等。
发明内容
技术问题
本发明的目的是为了提供一种在无线通信系统中配置小小区的循环前缀的方法及其设备。
技术方案
通过提供一种在无线通信系统中在发射器和接收器之间收发信号的方法能够实现本发明的目的，该方法包括：以包括多个符号的子帧为单位收发信号，其中多个符号中的每个包括有效符号和循环前缀，并且其中根据在发射器和接收器之间的距离改变循环前缀的长度。如果在发射器和接收器之间的距离被减少，则循环前缀的长度可以被减少。
如果有效符号的长度被固定并且循环前缀的长度被减少，则被包括在一个子帧中的符号的数目可以被增加。如果被包括在一个子帧的符号的数目被固定，则有效符号的长度可以被增加。
在本发明的另一方面中，提供一种在无线通信系统中在发射器和接收器之间收发信号的方法，包括：以包括多个符号的子帧为单位收发信号，其中多个符号中的每个包括有效符号和循环前缀，并且其中以子帧为单位改变循环前缀的长度。
在本发明的另一方面中，提供一种用于在无线通信系统中收发信号的设备，包括用于以包括多个符号的子帧为单位收发信号的装置，其中多个符号中的每个包括有效符号和循环前缀，并且其中以子帧为单位改变循环前缀的长度。
第一循环前缀长度可以被应用于被包括在一个无线电帧中的最小索引的子帧并且第二循环前缀长度可以被应用于剩余的子帧，并且第一循环前缀长度可以大于第二循环前缀长度。相对于符号，被应用于一个子帧的循环前缀的长度可以被设置为相同的值。
有益效果
根据本发明，能够在无线通信系统中更加有效地配置用于小小区的循环前缀。
本发明的效果不限于上述效果并且从下面的描述对于本领域的技术人员来说在此没有描述的其它效果将会变得显而易见。
附图说明
图1是示出作为无线通信系统的示例的演进的通用移动电信系统(E-UMTS)的网络结构的图。
图2是示出基于第三代合作伙伴计划(3GPP)无线电接入网络标准的在用户设备(UE)和演进的通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)之间的无线电接口协议架构的控制面和用户面的图。
图3是示出在3GPP系统中使用的物理信道和使用该物理信道的一般信号传输方法的图。
图4是示出多天线通信系统的配置的图。
图5是示出在LTE系统中使用的下行链路无线电帧的结构的图。
图6是示出在LTE系统中使用的上行链路子帧的结构的图。
图7是示出在下一代通信系统中的分布式天线系统(DAS)的配置的图。
图8示出在DAS中的BTS旅馆的概念的图。
图9是示出现有的LTE系统的帧的结构的图。
图10是示出期待在未来引入到LTE系统中的小小区的概念的图。
图11是示出其中根据具有相同的时间长度的子帧中的不同的循环前缀(CP)长度改变OFDM符号的数目的示例的图。
图12是示出其中根据具有相同的时间长度的子帧中的不同的CP长度改变子载波间距和有效的OFDM符号时段的示例的图。
图13是示出根据本发明的第二实施例的其中多个CP类型被应用于一个子帧的示例的图。
图14是示出根据本发明的第二实施例的其中多个CP类型被应用于一个无线电帧或者一个系统帧的示例的图。
图15是根据本发明的实施例的通信设备的配置的框图。
具体实施方式
将通过参考附图描述的本发明的实施例来理解本发明的配置、操作和其它特征。下面的实施例是对第三代合作伙伴计划(3GPP)系统应用本发明的技术特征的示例。
虽然为了方便而在本说明书中使用LTE系统和LTE-A系统来描述本发明的实施例，但是本发明的实施例适用于与上面的定义相对应的任何通信系统。另外，虽然在本说明书中基于频分双工(FDD)方案来描述本发明的实施例，但是本发明的实施例可以容易地被修改并且适用于半双工FDD(H-FDD)方案或时分双工(TDD)方案。
图2示出了基于3GPP无线接入网络标准的在UE和演进的通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)之间的无线电接口协议的控制面和用户面。控制面指用于发送控制消息的路径，该控制消息用于管理在UE和网络之间的呼叫。用户面指用于发送在应用层中生成的数据的路径，该数据例如语音数据或互联网分组数据。
第一层的物理(PHY)层使用物理信道来向更高层提供信息传送服务。PHY层经由输送信道被连接到位于更高层的媒体访问控制(MAC)层。经由输送信道在MAC层和PHY层之间输送数据。还经由物理信道在发送侧的物理层和接收侧的物理层之间传输数据。物理信道使用时间和频率作为无线电资源。更具体地，在下行链路中使用正交频分多址(OFDMA)方案来调制物理信道，而在上行链路中使用单载波频分多址(SC-FDMA)方案来调制物理信道。
第二层的媒体访问控制(MAC)层经由逻辑信道向更高层的无线电链路控制(RLC)层提供服务。第二层的RLC层支持可靠的数据传输。可以通过MAC内的功能块来实现RLC层的功能。第二层的分组数据会聚协议(PDCP)层执行报头压缩功能来减少不要的控制信息，以有效地在具有相对小的带宽的无线电接口中传输互联网协议(IP)分组，诸如IPv4分组或IPv6分组。
位于第三层底部的无线电资源控制(RRC)层仅在控制面中被定义，并且负责与无线电承载(RB)的配置、重新配置和释放相关联的逻辑、传输和物理信道的控制。RB是第二层在UE和网络之间提供数据通信的服务。为了实现这一点，UE的RRC层和网络的RRC层交换RRC消息。如果已经在无线网络的RRC层和UE的RRC层之间建立了RRC连接，则UE处于RRC连接模式。否则，UE处于RRC空闲模式。位于RRC层上的非接入层(NAS)执行诸如会话管理和移动性管理的功能。
eNB的一个小区被设置为使用诸如1.4、3、5、10、15或20MHz的带宽来向UE提供下行链路或上行链路传输服务。不同的小区可以被设置来为提供不同的带宽。
用于从网络到UE发送数据的下行链路输送信道包括：用于发送系统信息的广播信道(BCH)、用于发送寻呼消息的寻呼信道(PCH)、以及用于发送用户业务或控制消息的下行链路共享信道(SCH)。下行链路多播或广播服务的业务或控制消息可以通过下行链路SCH来发送，并且也可以通过下行链路多播信道(MCH)来发送。用于从UE向网络发送数据的上行链路输送信道包括用于发送初始控制消息的随机接入信道(RACH)以及用于发送用户业务或控制消息的上行链路SCH。位于输送信道上并且被映射到输送信道的逻辑信道包括广播控制信道(BCCH)、寻呼控制信道(PCCH)、公共控制信道(CCCH)、多播控制信道(MCCH)和多播业务信道(MTCH)。
图3是示出在3GPP系统中使用的物理信道以及使用该物理信道的一般信号传输方法的示图。
当接通电源或UE进入新的小区时，UE执行初始小区搜索操作，诸如与eNB的同步(S301)。UE可以从eNB接收主同步信道(P-SCH)和辅助同步信道(S-SCH)，执行与eNB的同步，并且获取诸如小区ID的信息。此后。UE可以从eNB接收物理广播信道，以便于在该小区内获取广播信息。同时，UE可以接收下行链路基准信号(DL RS)，以便于在初始小区搜索步骤中确认下行链路信道状态。
已经完成了初始小区搜索的UE可以接收物理下行链路控制信道(PDCCH)并根据包括在PDCCH中的信息来接收物理下行链路共享信道(PDSCH)，以便于获取更详细的系统信息(S302)。
同时，如果初始地接入eNB或者不存在用于信号传输的无线电资源，则UE可以执行关于eNB的随机接入过程(RACH)(步骤S303至S306)。在该情况下，UE可以通过物理随机接入信道(PRACH)来发送特定序列作为前导(S303和S305)，并且通过PDCCH和与之相对应的PDSCH来接收对该前导的响应消息(S304和S306)。在基于竞争的RACH的情况下，可以进一步执行竞争解决过程。
已经执行了上述过程的UE可以执行PDCCH/PDSCH接收(S307)和物理上行链路共享信道(PUSCH)/物理上行链路控制信道(PUCCH)传输(S308)作为一般的上行链路/下行链路信号传输过程。特别地，UE通过PDCCH接收下行链路控制信息(DCI)。在此，DCI包括诸如UE的资源分配信息的控制信息并且其格式根据使用用途而不同。
在上行链路中从UE向eNB发送或在下行链路中从eNB向UE发送的控制信息包括下行链路/上行链路ACK/NACK信号、信道质量指示符(CQI)、预编码矩阵索引(PMI)、秩指示符(RI)等。在3GPP LTE系统的情况下，UE可以通过PUSCH和/或PUCCH来发送诸如CQI/PMI/RI的控制信息。
在下文中，将会描述多输入多输出(MIMO)系统。在MIMO系统中，多个传输天线和多个接收天线被使用。通过此方法，能够提高数据传输/接收效率。即，因为在无线通信系统的发射机或者接收机中使用多个天线，所以容量能够被增加并且性能能够被提高。在下文中，MIMO也可以被称为“多天线”。
在多天线技术中，单个天线路径没有被用于接收一个消息。而是，在MIMO技术中，经由数个天线接收到的数据片段被收集并且组合以便完善数据。如果MIMO技术被使用，则在具有特定大小小区区域内可以提高数据传送速率或者在确保特定数据传送速率的同时系统覆盖可以被增加。另外，在移动通信终端、转发器等等中可以广泛地使用此技术。根据MIMO技术，能够克服使用单个天线在常规移动通信的传输量中的限制。
在图4中示出一般多天线(MIMO)通信系统的配置。在发射机中提供NT个传输天线，并且在接收机中提供NR个接收天线。如果在发射机和接收机二者处使用多个天线，则与在发射机和接收机中的任何一个中使用多个天线相比，理论的信道传输容量被增加。信道传输容量的增加与天线的数目成比例。因此，传送速率被改善，并且频率效率被改善。如果在使用单个天线的情况下最大传送速率是RO，则在使用多个天线情况下的传送速率理论上能够增加了如由以下等式1所示的值，该值通过使RO乘以速率增加比率Ri来获得。在此，Ri是两个值NT和NR中较小的值。
<等式1>
Ri＝min(NT，NR)
例如，在使用四个发送天线和四个接收天线的MIMO通信系统中，能够在理论上获取是单个天线系统四倍的传送速率。在二十世纪九十年代中期已经证明了MIMO系统的理论增加之后，迄今为止已经积极地开发了各种实质上改善数据传输速率的技术。另外，一些技术已经被应用于各种无线通信标准中，诸如第三代移动通信和下一代局域网(LAN)。
根据迄今对MIMO天线的研究，已经积极地进行了各种研究，诸如对关于各种信道环境和多接入环境中MIMO天线通信容量的计算的信息理论的研究、对MIMO系统的无线电信道的模型和测量的研究以及对提高传输可靠性和传输速度的空间-时间信号处理技术的研究。
将使用数学建模更详细地描述MIMO系统的通信方法。如在图7中所示，假定存在NT个发射天线和NR个接收天线。在被发送的信号中，如果存在NT个发射天线，则最大可发送的信息片段的数量为NT。可以通过下面等式2示出的向量表达被发送的信息。
<等式2>
被发送的信息可以具有不同的传输功率。如果相应的发送功率为则可以将具有经调节的功率的发送信息通过下面的等式3中的向量来表示。
<等式3>
此外，可以使用如在下面等式4中示出的传输功率的对角矩阵P来表达
<等式4>
考虑通过将加权矩阵W应用于具有经调节的传输功率的信息向量来构造NT个实际上发送的信号加权矩阵用于根据发送信道状态等等，将发送信息适当地分发给每个天线。通过使用如在下面等式5中示出的向量X可以表达这样的发送的信号Wij表示第i个发送天线与第j个信息之间的加权。W也称为加权矩阵或预编码矩阵。
<等式5>
通常，信道矩阵的秩的物理意义可以是能够经由给定的信道发送不同信息的元素的最大数目。因此，因为信道矩阵的秩被定义为独立的行或列的数目的较小者，所以矩阵的秩不大于行或列的数目。通过等式6在数学上表达信道矩阵H的秩rank(H)。
<等式6>
rank(H)≤min(NT，NR)
另外，使用MIMO技术发送的不同信息被定义为“被发送的流”或者“流”。这样的“流”可以被称为“层”。然后，被发送的流的数目不大于作为能够发送不同信息的最大数目的秩。因此，通过下面的等式7表达信道秩H。
<等式7>
流的#≤rank(H)≤min(NT，NR)
其中，“流的#”表示流的数目。应注意的是，经由一个或者多个天线可以发送一个流。
存在用于使一个或者多个流与数个天线相关联的各种方法。根据MIMO技术的种类将会描述这些方法。经由数个天线发送一个流的方法被称为空间分集方法,并且经由数个天线发送数个流的方法被称为空间复用方法。另外，作为空间分集方法和空间复用方法的组合的混合方法可以被使用。
图5是示出在下行链路无线电帧中的子帧的控制区域中包括的控制信道的图。
参考图5，子帧包括14个OFDM符号。根据子帧设置，第一个至第三个OFDM符号用作控制区域，并且其余的13至11个OFDM符号用作数据区域。在图5中，R1至R4表示用于天线0至3的基准信号(RS)或者导频信号。不考虑是控制区域还是数据区域，RS都被固定为子帧内的恒定图案。将控制信道分配给控制区域中的没有对其分配RS的资源，并且将业务信道也分配给数据区域中的没有对其分配RS的资源。对控制区域分配的控制信道的示例包括物理控制格式指示符信道(PCFICH)、物理混和ARQ指示符信道(PHICH)、物理下行链路控制信道(PDCCH)等。
物理控制格式指示符信道(PCFICH)向UE通知每子帧用于PDCCH的OFDM符号的数目。PCFICH位于第一OFDM符号处，并且被配置在PHICH和PDCCH之前。PCFICH包括四个资源元素组(REG)，并且基于小区标识(ID)使REG散布在控制区域中。一个REG包括四个资源元素(RE)。RE指示被定义为一个子载波×一个OFDM符号的最小物理资源。根据带宽PCFICH具有1至3或者2至4的值，并且使用四相相移键控(QPSK)方案来进行调制。
物理混和ARQ指示符信道(PHICH)用于携带对于上行链路传输的HARQ ACK/NACK。即，PHICH指示信道，该信道用于发送用于UL HARQ的DL ACK/NACK信息。PHICH包括一个REG，并且在小区特定的基础上进行加扰。ACK/NACK由一个比特来指示，并且使用二进制相移键控(BPSK)方案调制。利用2或4的扩展因子(SF)来重复地扩展被调制的ACK/NACK。被映射到相同资源的多个PHICH配置PHICH组。根据扩展码的数目确定在PHICH组中复用的PHICH的数目。为了获得分集增益，在频域和/或时域中PHICH(组)被重复三次。
对子帧的前n个OFDM符号分配物理下行链路控制信道(PDCCH)。这里，n是1或更大的整数，并且通过PCFICH来指示。PDCCH包括一个或多个控制信道元素(CCE)。PDCCH向每个UE或UE组通知与作为输送信道的寻呼信道(PCH)和下行链路共享信道(DL-SCH)的资源分配相关的信息、上行链路调度许可、HARQ信息等。通过PDSCH来发送寻呼信道(PCH)和下行链路共享信道(DL-SCH)。因此，eNB和UE通过PDSCH来发送和接收除了特定控制信息或特定服务数据之外的数据。
指示PDSCH的输送被发送到哪个UE(一个或多个UE)的信息以及指示UE如何接收和解码PDSCH数据的信息以被包括在PDCCH中的状态来进行发送。例如，假设利用无线电网络临时标识(RNTI)“A”来对特定的PDCCH进行CRC掩模，并且经由特定的子帧来发送与使用无线电资源(例如，频率位置)发送的数据有关的信息“B”以及传输格式信息(例如，传输块大小、调制方案、编码信息等)“C”。在该情况下，位于小区内的一个或多个UE使用其本身的RNTI信息来监视PDCCH，并且如果存在具有“A”RNTI的一个或多个UE，则UE接收PDCCH，并且通过关于接收到的PDCCH的信息来接收由“B”和“C”指示的PDSCH。
图6是示出在LTE系统中使用的上行链路子帧的结构的图。
参考图6，上行链路子帧可以被划分成对其分配携带控制信息的物理上行链路控制信道(PUCCH)的区域，和对其分配携带用户数据的物理上行链路共享信道(PUSCH)的区域。子帧的中间部分被分配给PUSCH，并且频域中的数据区域的两侧部分被分配给PUCCH。在PUCCH上发送的控制信息包括被用于HARQ的ACK/NACK、指示下行链路信道的状态的信道质量指示符(CQI)、用于MIMO的秩指示符(RI)、作为上行链路无线电资源分配请求的调度请求(SR)等等。用于一个UE的PUCCH使用在子帧内的时隙中占用不同的频率的一个资源块。即，被分配给PUCCH的两个资源块在时隙的边界处跳频。图6示出具有m＝0的PUCCH、具有m＝1的PUCCH、具有m＝2的PUCCH、以及具有m＝3的PUCCH被分配给子帧的情况。
在当前无线通信环境下，当要求机器对机器(M2M)通信和高数据传输的各种装置已经出现并且扩散时，蜂窝网络的数据需求已经快速地增加。为了满足数据需求，通信技术已经被开发成用于有效地使用更多的频带的载波聚合技术、用于在被限制的频率内增加数据容量的多天线技术、多基站协作技术等等，并且通信环境已经被演进使得位于用户周围的可接入的节点的密度被增加。具有其密度高度的节点的系统可以通过节点之间的协作具有更高的系统性能。这样的方法与其中节点没有协作的情况相比较提供更好的性能，因为每个节点用作独立的基站(BS)、高级BS(ABS)、节点-B(NB)、e节点B(eNB)、接入点(AP)等等。
以分布式天线系统(DAS)的远程无线电头端(RRH)或者天线节点(AN)的形式实现这样的节点。DAS意指一种系统，用于在单个BS处，管理位于小区内的各种位置处的天线，不同于其中天线被集中在小区的中心处的集中式天线系统(CAS)。DAS不同于毫微微/微微小区，因为数个天线节点配置一个小区。
最初，DAS被用于通过安装多个天线重复地发送信号以便于覆盖阴影区域。然而，DAS被视为MIMO系统，因为BS天线同时发送和接收数个数据流使得支持一个或者数个用户。另外，由于高频效率MIMO系统被视为用于满足下一代通信要求的重要因素。从MIMO系统的角度来看，DAS具有比CAS的低的通过减少用户和天线之间的距离获得的高功率效率、由于BS天线之间的低相关性和干扰的高信道容量以及具有相对均匀的质量的通信性能，不论小区内的用户的位置如何。
图7是示出下一代通信系统的DAS的配置的图。
参考图7，DAS包括BS和被连接到BS的天线节点。每个天线节点通过有线或者无线被连接到BS并且可以包括一个或者数个天线。通常，属于一个天线节点的天线属于相同的点，在最近的天线之间的距离是数米或者更少，并且天线节点用作用户设备(UE)可接入的AP。通常，在现有的DAS中，天线节点等同于天线。然而，为了有效地管理DAS，在天线节点和天线之间的关系应被清楚地定义。
图8示出DAS中的BTS旅馆的概念的图。
图8(a)示出现有的蜂窝系统。一个基站收发器(BTS)控制三个扇区并且通过中枢网络被连接到基站控制器(BSC)/无线电网络控制器(RNC)。
然而，在图8(b)中示出的DAS中，分别被连接到每个AN的BTS被安装在一个地点。这被称为BTS旅馆。在这样的情况下，能够减少安装BTS的土地和建筑物的成本并且容易地保持和管理BTS。通过在一个地点安装BTS和MSC/BSC/RNC，能够显著地减少回程容量。
图9是示出现有的LTE系统的帧的结构的图。特别地，图9(a)示出正常的循环前缀(CP)情况并且图9(b)示出扩展的CP情况。
在LTE系统中，如在图9中所示，两个帧结构被支持，以便于使LTE系统能够支持蜂窝系统的各种场景。实际上，LTE系统覆盖室内小区、市内小区、郊外小区、乡下小区等等，并且UE的移动速度包括高达350至500km每小时。LTE系统的中心频率通常是400MHz至4GHz并且可用的频带是1.4至20MHz。这意指延迟扩展和多普勒频率可以根据中心频率和可用频带而变化。
参考图9，无线电帧具有10ms(327200×Ts)的长度并且包括具有相同大小的10个子帧。每个子帧具有1ms的长度并且包括2个时隙。每个时隙具有0.5ms(15360xTs)的长度。Ts表示采样时间，并且通过Ts＝1/(15kHZ×2048)＝3.2552×10-8≈33ns表示。
在正常的CP情况下，CP长度TCP是160×TS，其在第一符号中大约是5.1μs。在其它的符号中，子载波间距Δf是15kHz并且CP长度TCP是144×TS，其大约是4.7μs。然而，在扩展CP情况下，子载波间距Δf等于15kHz但是CP长度TCP是512×TS，其大约是16.7μs。
因此，由于长的CP长度，导致扩展的CP可以支持相对宽的郊外小区或者乡下小区。通常，因为在郊外或者乡下小区中延迟扩展被增加，所以为了解决符号间干扰(ISI)，具有相对大的长度的扩展的CP是必需的。然而，存在由于相对开销增加导致频率效率/传输资源损失出现的权衡。
在未来，已经检查了将本地区域引入到LTE系统。即，为了增强每个用户的服务支持，期待引入基于“本地小区接入”的概念的新小区部署。
图10是示出期待在未来引入到LTE系统的小小区的概念的图。
参考图10，在具有比在现有的LTE系统中管理的频带高的中心频率的带中可以设置更宽的系统带宽。另外，通过现有的蜂窝带基于诸如系统信息的控制信号支持基本小区覆盖并且在高频的小小区中使用更宽的频带带宽可以执行用于最大化传输效率的数据传输。因此，“本地区域接入”的概念被用于位于较狭窄的区域中的低到中等移动性UE和其中在UE和BS之间的距离具有小于其中UE和BS之间的距离具有km的单位的小区的100m的单位的小小区。
在这样的小区中，因为在UE和BS之间的距离短并且高频带被使用，所以可以预测下述信道特性。
首先，从延迟扩展的角度来看，随着BS和UE之间的距离被减少，信号延迟可能被减少。如果与LTE系统相同的OFDM帧被应用，则因为被分配的频带相对大，所以频率间距可以被设置为显著地大于15kHz的值。最终，从多普勒频率的角度来看，因为高频带被使用，所以比相同的UE的低频带高的多普勒频率出现并且从而相干时间可以被显著地减少。在此，相干时间意指当信道是静态的或者均匀的时的时间。为了参考，相干频带意指伴随时间其是静态的或者均匀的带宽。
在本发明中，提出被期待在未来被引入的用于小小区(或者本地区域接入)的灵活的帧结构并且提供考虑小小区的频带的特性的各种实施例。
通常，信道延迟速度趋向于在具有5GHz或者更高的中心频率的高频带中被减少并且在高频带中信道路径损耗被显著地增加，使得可以仅在BS附近确保稳定的性能。期待在未来相同的OFDM被用于小小区的多个接入方案并且考虑到高频带的特性需要改变帧结构。
在OFDM符号的产生中，CP被必需地插入到OFDM/OFDMA符号的前部分中以便于防止ICI。然而，在当前LTE系统中，正常的CP长度是4.5μs并且扩展的CP长度是16.7μs，如上所述。然而，因为小小区具有相对短的延迟扩展，所以不需要保持长的CP长度并且根据情形可以设置非常短的CP长度。CP长度中的这样的减少导致传输资源的增加。结果，能够增加频率效率。
然而，显著性地减少所有的CP长度可以在时序同步获取中产生不良效果。更加具体地，在LTE系统中，通常，通过小区搜索和同步过程获取初始时序。这时，在CP之间的相干性或者在诸如小区特定的参考信号的参考信号之间的相干性可以被同时使用。因此，如果CP长度显著性地短，则可能难以获取精确的时序同步。另外，在实际实现中，因为CP被用作用于通过相干性测量频率偏移以实现调制的重要因素，所以有必要确保最小的CP长度。
为此，相对长的CP长度必须被包括在帧结构中。在下文中，假定具有相对长的长度的CP被称为第一CP并且具有短的长度的CP被称为第二CP。
第一实施例
首先，在设置用于小小区的帧中，CP长度可以被不同地设置。因为小小区向位于相对窄的覆盖中的UE提供服务，所以延迟扩展短并且ISI出现的可能性比一般的低频率蜂窝通信的低。因此，与现有的系统相比较，小小区可以被设置为具有相对短的长度的第二CP并且可以被设置为0。
1)首先，在CP长度变化中，子帧时段/帧时段可以被固定并且OFDM符号长度可以变化。在这样的情况下，用于适合固定的帧时段的两种解决方案是必需的。
首先，在频率轴上的子载波间距被固定并且在时间轴上的OFDM符号的数目被调节以对应于固定的帧时段。例如，如果子载波空间是Δf，则通过等式8中示出的关系可以表达有效的符号时段TDFT。
<等式8>
另外，通过下面的等式9可以表达具有被附接的CP的最终的OFDM符号时段TSYM。
<等式9>
TSYM＝TCP+TDFT
因为子帧包括N个OFDM符号，所以通过等式10可以表达子帧时段TSYM。
<等式10>
Tsf＝N×TSYM
因为子载波间距Δf被固定，则有效的OFDM符号时段TDFT被固定。因此，如果CP长度TCP被减少，则配置单个子帧的OFDM符号的数目N’被增加(N’>N)并且，如果CP长度TCP被增加，则OFDM符号的数目N’被减少(N’<N)。
图11是示出其中在具有相同时间长度的子帧中根据不同循环前缀(CP)长度改变OFDM符号的数目的示例的图。
参考图11，能够看到即使当由于CP长度中的变化配置子帧的OFDM符号的数目从N变成(N+1)时子载波间距Δf1和Δf2是相同的。
2)接下来，在CP长度变化中，在时间轴上的OFDM符号的数目可以被固定并且在频率轴上的子载波间距Δf可以被调节以对应于固定的帧时段。因此，因为配置单个子帧的OFDM符号的数目被固定，所以通过改变子载波间距调节由于CP长度中的变化的子帧时段配置。
如上面的等式8中所示，子载波间距Δf是有效的OFDM符号时段的TDFT的倒数。在此，子帧时段等于等式10但是具有被附接的CP的最终的OFDM符号TSYM可以被改变并且通过下面的等式11表达。
<等式11>
在等式11中，不同于TCP，并且也不同于TDFT。
图12是示出其中根据具有相同时间长度的子帧中的不同CP长度改变子载波间距和有效的OFDM符号时段的示例的图。
参考图12，能够看到在应用不同的CP长度之前和之后配置子帧的OFDM符号的数目等于N。结果，CP长度被减少，有效的OFDM符号时段被增加，并且从而子载波间距被减少(Δf2(＜Δf1))。换言之，能够看到有效的OFDM符号长度TDFT，2(＞TDFT，1)被增加。在这样的情况下，因为采样时间Ts和芯片时间被改变，所以由于OFDM符号中的变化的可变化的FFT/IFFT结构必须被包括。
3)在CP长度增加中，OFDM符号时段可以被固定并且子帧/帧时段可以被不同地设置。结果，总帧时段被改变。
根据系统的要求和需要配置可变化的CP长度并且最初设置的OFDM符号被固定。因此，即使当CP长度被改变时，根据CP长度总子帧时段被设置并且从而没有改变单个子载波间距。因此，在没有变化的情况下使用现有的OFDM调制/解调块。
相反地，在其中OFDM符号和子载波间距Δf的数目没有被改变的情况下，如果CP长度被减少则子帧时段被减少并且如果CP长度被增加则被增加。
第二实施例
接下来，在设置用于小小区的帧中，为了获取与BS的同步并且测量频率偏移，具有各种长度的CP的子帧/帧可以被配置。
被插入以防止OFDM符号的ISI的CP也被用于获取时序偏移和频率偏移。因此，必须确保用于获取最小的偏移值的CP长度。然而，没有必要将第一CP插入到所有的符号中以便于获取这样的偏移值。通过定期地插入第一CP并且将信息提供给UE，能够解决时序偏移和频率偏移获取问题。当配置系统时使用预先定义的方法可以设置这样的帧设置信息或者通过单独的信令被发送到UE。
A)为了同时应用第一CP和第二CP，首先，多个CP类型可以被应用于帧。
图13是示出根据本发明的第二实施例的其中多个CP类型被应用于一个子帧的示例的图。
参考图13，第一CP仅被插入进子帧的第一符号并且第二CP被插入进剩余的符号。尽管为了方便起见在图13中示出仅包括第一CP和第二CP的子帧，但是可以进一步包括第三CP、第四CP等等。
这样的结构的示例，在现有的LTE系统中，在子帧#0和#5中存在同步信道(PSS/SSS)并且是系统信息的PBCH被发送。因此，不同的CP结构可以被应用于特定的OFDM符号和剩余的OFDM符号使得现有的UE获取相同的子帧同步和系统信息。
B)接下来，为了同时应用第一CP和第二CP，相同的CP长度被应用于一个子帧但是不同的CP可以被应用于不同的子帧。
图14是示出其中根据本发明的第二实施例的多个CP类型被应用于一个无线电帧或者一个系统帧的示例的图。
参考图14，第一CP被插入进系统帧或者无线电帧的一些子帧的所有符号中，并且第二CP被插入进剩余的子帧。类似地，尽管为了方便起见在图10中示出其中第一子帧仅包括第一CP并且剩余的子帧仅包括第二CP的示例，但是可以进一步包括第三CP、第四CP等等。
图15是示出根据本发明的实施例的通信设备的配置的框图。
参考图15，通信设备1500包括处理器1510、存储器1520、射频(RF)模块1530、显示模块1540和用户接口模块1550。
为了便于描述示出通信设备1500并且可以省略其中的一些模块。此外，通信设备1500还可以包括必要的模块。此外，通信设备1500的一些模块可以被细分。处理器1510可以被配置成执行根据参考附图描述的本发明的实施例的操作。对于处理器1510操作的详细描述，可以参考关于图1至图14的描述。
存储器1520被连接到处理器1510，以便存储操作系统、应用、程序代码、数据等。RF模块1530被连接到处理器1510，以便执行将基带信号转换成无线电信号或者将无线电信号转换成基带信号的功能。RF模块1530执行模拟转换、放大、滤波和频率上变换或其逆处理。显示模块1540被连接到处理器1510，以显示各种信息。作为显示模块1540，尽管没有被限制，可以使用诸如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、或者有机发光二极管(OLED)的众所周知的装置。用户接口模块1550被连接到处理器1510，并且可以通过诸如键盘或触摸屏的众所周知的用户接口的组合来配置。
通过根据预定格式将本发明的构成组件和特征组合，提出上述实施例。只要没有另外说明，各个构成组件或特征应被视为可选因素。如果需要，各个构成组件或特征可以不与其它构成组件或特征组合。而且，可以组合某些构成组件和/或特征，以实施本发明的实施例。在本发明实施例中公开的操作顺序可以变成其它顺序。任何实施例的一些组件或特征也可以被包含在其它实施例中，或者根据需要，可以由其它实施例的构成组件或特征来代替。而且，显而易见的是，引用特定权利要求的某些权利要求可以与引用除了这些特定权利要求以外的其它权利要求的另一些权利要求相组合，以构成实施例或在本申请提交之后，通过修改方式添加新的权利要求。
通过例如硬件、固件、软件或其组合的多种方式，能够实施本发明的实施例。通过特定应用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等，能够实施本发明。
如果通过固件或软件本发明的操作和功能，则能够以例如模块、过程、功能等的各种格式的形式，实施本发明。软件代码可以被存储在存储器单元中，以由处理器驱动。存储单元可以位于处理器的内部或外部，使得其能够经由各种众所周知的部件，与前述处理器通信。
本领域的技术人员应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变更。因此，意在本发明涵盖对本发明的修改和变更，只要它们落在随附的权利要求及其等同物的范围内。
【工业适用性】
虽然描述了用于在无线通信系统中配置小小区的CP的方法及其设备应用于3GPPLTE系统的示例，但是除了3GPP LTE系统之外本发明还可应用于各种无线通信系统。
Claims (6)
1.一种在无线通信系统中在发射器和接收器之间收发信号的方法，所述方法包括：
以包括多个符号的子帧为单位收发信号，
其中，所述多个符号中的每个包括有效符号和循环前缀，
其中，所述循环前缀是第一循环前缀或第二循环前缀，
其中，根据在所述发射器和所述接收器之间的距离改变所述第一循环前缀和所述第二循环前缀的长度，
其中，所述第二循环前缀的长度短于所述第一循环前缀的长度，
其中，仅所述子帧的第一符号包括所述第一循环前缀，并且所述子帧的剩余符号包括所述第二循环前缀，
其中，用于发送在所述多个符号当中的同步信号的每个符号包括所述第一循环前缀，以及
其中，在频率轴上的子载波间隔的长度根据所述第一循环前缀和所述第二循环前缀的长度而改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果在所述发射器和所述接收器之间的距离被减少，则所述第一循环前缀和所述第二循环前缀的长度被减少。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，如果所述第一循环前缀和所述第二循环前缀的长度被减少，并且被包括在一个子帧中的符号的数目被固定，则所述有效符号的长度被增加。
4.一种用于在无线通信系统中收发信号的设备，所述设备包括：
收发器，所述收发器被配置为收发信号；以及
处理器，所述处理器被配置为控制所述收发器，
其中，所述处理器进一步被配置为以包括多个符号的子帧为单位从发射器接收所述信号，
其中，所述多个符号中的每个包括有效符号和循环前缀，
其中，所述循环前缀是第一循环前缀或第二循环前缀，
其中，所述第一循环前缀和所述第二循环前缀的长度根据所述设备和所述发射器之间的距离而改变，
其中，所述第二循环前缀的长度短于所述第一循环前缀的长度，
其中，仅所述子帧的第一符号包括所述第一循环前缀，并且所述子帧的剩余符号包括所述第二循环前缀，
其中，用于发送在所述多个符号当中的同步信号的每个符号包括所述第一循环前缀，以及
其中，载波间隔根据所述第一循环前缀和所述第二循环前缀的长度而改变。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，如果所述设备和所述发射器之间的距离被减少，则所述第一循环前缀和所述第二循环前缀的长度被减少。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，如果所述第一循环前缀和所述第二循环前缀的长度被减少，并且被包括在一个子帧中的符号的数目被固定，则所述有效符号的长度被增加。
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