通信装置及与小区对准帧边界的方法.pdf

本发明提供一种通信装置及用于通信装置的与小区对准帧边界的方法，其中，所述的通信装置包括：无线射频信号处理模块，用于处理从小区接收的多个无线射频信号并将该多个无线射频信号转换为多个基频信号；以及基频信号处理模块，用于将本地时间基准的时序与该小区的时序同步之后，根据该本地时间基准处理该多个基频信号；其中，该基频处理信号模块更用于从该多个基频信号中撷取预设同步信号并根据该预设同步信号调整该本地时间基准的该时序以将该本地时间基准的帧边界与该小区的帧边界对准，以及其中，该预设同步信号为主同步信号或次同步信号。本发明提供的通信装置可提高边界对准的效率和准确度，从而降低时序错误产生的干扰。

权利要求书1.  一种通信装置，包括： 无线射频信号处理模块，用于处理从小区接收的多个无线射频信号并将该 多个无线射频信号转换为多个基频信号；以及 基频信号处理模块，用于将本地时间基准的时序与该小区的时序同步之后， 根据该本地时间基准处理该多个基频信号； 其中，该基频处理信号模块更用于从该多个基频信号中撷取预设同步信号 并根据该预设同步信号调整该本地时间基准的该时序以将该本地时间基准的帧 边界与该小区的帧边界对准，以及 其中，该预设同步信号为主同步信号或次同步信号。 2.  如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该基频信号处理模块包括： 缓存存储器，用于存储该多个基频信号； 接收模块，耦接于该缓存存储器，该接收模块用于从该多个基频信号中撷 取该预设同步信号，其中，在第一时间应该接收到该预设同步信号； 处理器，耦接于该接收模块，该处理器用于获取第二时间，其中在该第二 时间实际接收到该预设同步信号，且该处理器用于确定该第一时间与该第二时 间之间的第一偏移；以及 时序调整器，用于根据该第一偏移调整该本地时间基准的该时序。 3.  如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该小区是从包括该通信装 置待接的服务小区和该通信装置监测的相邻小区的集合中选择的。 4.  如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，该接收模块更用于从该多 个基频信号中撷取预设参考信号，其中，在第三时间应该接收到该预设参考信 号，该处理器更用于获取第四时间，其中在该第四时间实际接收到该预设参考 信号，且该处理器用于确定该第三时间与该第四时间之间的第二偏移，且该时 序调整器更用于根据该第二偏移进一步调整该本地时间基准的该时序。 5.  如权利要求4所述的通信装置，其特征在于，该预设参考信号为导频信 号。 6.  如权利要求4所述的通信装置，其特征在于，该时序调整器根据该第一 偏移和该第二偏移的计算结果调整该本地时间基准的该时序。 7.  如权利要求6所述的通信装置，其特征在于，该计算结果为该第一偏移 和该第二偏移的平均值。 8.  如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该基频信号处理模块更在 多个不同帧中撷取由该小区传输的该预设同步信号，并根据在该多个不同帧中 接收的该预设同步信号重复调整该本地时间基准的该时序以重复对准该多个帧 边界。 9.  一种用于通信装置的与小区对准帧边界的方法，包括： 在知道该小区的时序之后确定第一时间，其中，在该第一时间应该接收到 预设同步信号，其中，该预设同步信号为主同步信号或次同步信号； 确定第二时间，其中，在该第二时间实际接收到该预设同步信号； 确定该第一时间与该第二时间之间的第一偏移；以及 由该通信装置根据该第一偏移调整本地时间基准的时序以使该本地时间基 准的帧边界与该小区的帧边界对准。 10.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，从包括该通信装置待接的服务 小区和该通信装置监测的相邻小区的集合中选择该小区。 11.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法更包括： 确定第三时间，其中，在该第三时间应该接收到预设参考信号，其中，该 预设参考信号为导频信号； 确定第四时间，其中，在该第四时间实际接收到该预设参考信号； 确定该第三时间和该第四时间之间的第二偏移；以及 根据该第二偏移进一步调整该本地时间基准的该时序。 12.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，根据该第一偏移和该第二偏 移的计算结果调整该本地时间基准的该时序。 13.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，该计算结果为该第一偏移和 该第二偏移的平均值。 14.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法更包括： 在多个不同帧中接收该预设同步信号， 其中，根据在该多个不同帧中接收的该预设同步信号，在多个不同时间重 复执行确定该第一时间、确定该第二时间、确定该第一偏移及调整该本地时间 基准的该时序的该多个步骤。 15.  一种用于通信装置的与小区对准帧边界的方法，包括： 从该小区接收主同步信号和次同步信号以获取该小区的时序； 将该通信装置使用的本地时间基准的时序与该小区的该时序同步； 从该小区接收该主同步信号或该次同步信号； 确定第一时间，其中，在该第一时间应该接收到该主同步信号或该次同步 信号； 确定第二时间，其中，在该第二时间实际接收到该主同步信号或该次同步 信号； 确定该第一时间与该第二时间之间的第一偏移；以及 根据该第一偏移调整该本地时间基准的该时序以使该本地时间基准的帧边 界与该小区的帧边界对准。 16.  如权利要求15所述的方法，其特征在于，从包括该通信装置待接的服务 小区和该通信装置监测的相邻小区的集合中选择该小区。 17.  如权利要求15所述的方法，其特征在于，该方法更包括： 确定第三时间，其中，在该第三时间应该接收到预设参考信号，该预设参 考信号为导频信号； 确定第四时间，其中，在该第四时间实际接收到该预设参考信号； 确定该第三时间与该第四时间之间的第二偏移；以及 根据该第二偏移进一步调整该本地时间基准的该时序。 18.  如权利要求17所述的方法，其特征在于，根据该第一偏移和该第二偏移 的计算结果调整该本地时间基准的该时序。 19.  如权利要求15所述的方法，其特征在于，在多个不同帧中重复执行从该 小区接收该主同步信号或该次同步信号的该步骤。 20.  如权利要求19所述的方法，其特征在于，根据在该多个不同帧中接收的 该主同步信号或该次同步信号在多个不同时间重复执行确定该第一时间、确定 该第二时间、确定该第一偏移及调整该本地时间基准的该时序的该多个步骤。

说明书通信装置及与小区对准帧边界的方法
技术领域
本发明有关于一种通信装置，更具体地，本发明有关于一种通信装置及与 小区对准帧边界的方法。
背景技术
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一 种广泛运用于无线通信系统的充满前景的技术。OFDM通过将输入的高速率数 据流分割为多个低速率子数据流实现将频率选择信道转换为频率平坦 (frequency-flat)的子信道集合。为了改进频率分配的效能，提出了正交频分多 址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)技术以通过将可 用的子载波(subcarrier)分割为分配用于不同用户的同时发送的互斥群组 (cluster)以使多个用户存取同一个信道。子载波的正交可确保对抗多址干扰 (multiple access interference)，同时动态子载波分配策略在资源管理上为系统提 供了较高的灵活性。OFDMA已成为用于下一代宽带无线网络的极富前景的技 术。
通过更精确的频率分配，OFDMA信号解调对时序错误(timing error)和载 波频率偏移(offset)变得非常敏感。不准确的频率偏移补偿将毁坏子载波间的 正交且产生载波间干扰(inter-carrier interference，ICI)。时序错误将导致符号间 干扰(inter-symbol interference，ISI)并产生严重的错误率。
因此，需要提供用于通信装置的一种具有改进的对准效率的方法以与小区 对准(align)帧边界(frame boundary)。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种通信装置及与小区对准帧边界的方法。
本发明提供一种通信装置，包括：无线射频信号处理模块，用于处理从小 区接收的多个无线射频信号并将该多个无线射频信号转换为多个基频信号；以 及基频信号处理模块，用于将本地时间基准的时序与该小区的时序同步之后， 根据该本地时间基准处理该多个基频信号；其中，该基频处理信号模块更用于 从该多个基频信号中撷取预设同步信号并根据该预设同步信号调整该本地时间 基准的该时序以将该本地时间基准的帧边界与该小区的帧边界对准，以及其中， 该预设同步信号为主同步信号或次同步信号。
本发明另提供一种用于通信装置的与小区对准帧边界的方法，包括：在知 道该小区的时序之后确定第一时间，其中，在该第一时间应该接收到预设同步 信号，其中，该预设同步信号为主同步信号或次同步信号；确定第二时间，其 中，在该第二时间实际接收到该预设同步信号；确定该第一时间与该第二时间 之间的第一偏移；以及由该通信装置根据该第一偏移调整本地时间基准的时序 以使该本地时间基准的帧边界与该小区的帧边界对准。
本发明还提供一种用于通信装置的与小区对准帧边界的方法，包括：从该 小区接收主同步信号和次同步信号以获取该小区的时序；将该通信装置使用的 本地时间基准的时序与该小区的该时序同步；从该小区接收该主同步信号或该 次同步信号；确定第一时间，其中，在该第一时间应该接收到该主同步信号或 该次同步信号；确定第二时间，其中，在该第二时间实际接收到该主同步信号 或该次同步信号；确定该第一时间与该第二时间之间的第一偏移；以及根据该 第一偏移调整该本地时间基准的该时序以使该本地时间基准的帧边界与该小区 的帧边界对准。
本发明提供的通信装置可提高边界对准的效率和准确度，从而降低时序错 误产生的干扰。
附图说明
图1A为TDD模式中包括PSS和SSS的帧结构示意图；
图1B为FDD模式中包括PSS和SSS的帧结构示意图；
图2为小区参考信号的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的通信装置的模块示意图；
图4为根据本发明一个实施例的基频信号处理模块的模块示意图；
图5为根据本发明一个实施例当本地时间基准的时序领先小区的时序时调 整本地时间基准的时序的时序示意图；
图6为根据本发明一个实施例当本地时间基准的时序落后小区的时序时调 整本地时间基准的时序的时序示意图；
图7为根据本发明一个实施例的用于通信装置与小区对准帧边界的方法流 程图。
具体实施方式
以下描述为本发明实施的较佳实施例。以下实施例仅用来例举阐释本发明 的技术特征，并非用来限制本发明的范围。本发明保护范围当视后附的权利要 求所界定为准。
通常，通信装置执行小区查找程序以识别将要待接(camp on)的目标小区 和持续监测(monitor)的至少一个相邻小区。此外，通信装置可执行与通信装 置想要待接的目标小区的小区同步(cell synchronization)。当通信装置想要待 解任何小区时，小区同步是第一步。由此，通信装置取得物理小区识别码(physical  cell id，PCI)、时隙(time slot)及系统帧序号，上述参数将使能通信装置知道 小区的时序并从特定网络中读取系统信息块。
通信装置将根据支持的频段将其无线电波调频至不同的频率信道。假设当 前将其无线电波调频至特定频段或信道，通信装置首先查找主同步信号(primary  synchronization signal，PSS)，其中，该PSS位于第一子帧(sub-frame)(标记 为子帧0)的时隙中，如图1A和图1B所示。其中，图1A为TDD模式中包括 PSS和次同步信号(secondary synchronization signal，SSS)的帧结构示意图。图 1B为FDD模式中包括PSS和SSS的帧结构示意图。上述帧结构使能通信装置 在子帧层级上被同步。在子帧5中重复PSS意味着由于每个子帧为1毫秒(ms)， 因此在5ms的基准上同步通信装置。通过PSS,通信装置也可获取物理层识别码 (physical layer identity)。
在下一步骤中，通信装置查找SSS，SSS也位于PSS的相同子帧中，但在 PSS之前的符号中，如图1A和图1B所示。通过SSS,通信装置可获取物理层 小区识别码群组序号(physical layer cell identity group number)。
通过使用物理层识别码和小区识别码群组序号，通信装置可知道目前用于 此小区的PCI。一旦通信装置知道用于既定小区的PCI,其也将知道小区参考信 号的位置，其中，该小区参考信号为导频信号(pilot signal)，如图2所示。图 2为小区参考信号的示意图。
传统地，在待接小区(也称为服务小区)之后，将通信装置的时序与服务 小区同步，且通信装置不再必须监听(listen)主同步信道(Primary Synchronization  channel，P-SCH)和次同步信道(Secondary Synchronization channel，S-SCH) 以接收PSS和SSS。即使在通信装置接收其他信号的同时接收到PSS和SSS， 也总是丢弃接收到的PSS和SSS。然而，不同于传统设计，在本发明提出的帧 边界对准方法中，在完成小区同步之后进一步使用PSS和SSS以改进边界对准 效率。下述段落论述该方法及采用此方法的通信装置的细节。
图3为根据本发明一个实施例的通信装置的模块示意图。通信装置300可 为笔记型电脑、手机、便携游戏机、便携多媒体播放器、GPS、接收器、个人数 字助理、平板电脑等等。通信装置300可包括至少一个基频信号处理模块310、 至少一个射频(Radio Frequency,RF)信号处理模块320及包括至少一个天线的天 线模块。RF信号处理模块320可通过天线接收RF信号，并处理RF信号以将 接收的RF信号转换为基频信号以供基频信号处理模块310处理，或者RF信号 处理模块320可从基频信号处理模块310接收基频信号并将接收的基频信号转 换为RF信号以供传输至同级通信装置。RF信号处理模块320可包括多个硬件 元件以执行射频转换。例如，RF信号处理模块320可包括混频器以将基频信号 与振荡在无线通信系统的射频中的载波相乘，其中，该无线通信系统可例如长 期演进(Long Term Evaluation，LTE)系统。
基频信号处理系统310可更处理基频信号。基频信号处理系统310也可包 括多个硬件元件以执行基频信号处理。请注意，为了说明本发明的概念，图3 呈现为简化的模块示意图，其中仅显示了与本发明相关的元件，然而，需注意 本发明并不应仅限于图3所示。
如上所述，在完成小区同步之后，通信装置300知道小区的时序。因此， 通信装置300知道小区的系统帧序号，且通信装置300可保持本地系统帧序号 与小区的系统帧数目同步。通信装置300可使用具有与小区时序同步的时序的 本地时间基准(local time base)来保持本地系统帧序号。因此，通信装置300 可在基于本地时间基准的预定义时间从小区接收所需信号。
根据本发明的一个实施例，在已完成小区同步之后，基频信号处理模块310 可更使用如图1A和图1B所示的PSS或SSS以将本地时间基准的帧边界与小区 的帧边界对准。请注意在本发明的实施例中，提出的使用PSS或SSS对准帧边 界的概念可应用至通信装置300待接的服务小区或通信装置300保持监测的相 邻小区。
图4为根据本发明一个实施例的基频信号处理模块的模块示意图。基频信 号处理模块400可包括缓存存储器410、接收模块420、处理器430、时序调整 器(timing adjuster)440及计数器450。请注意，为了说明本发明的概念，图4 呈现为简化的模块示意图，其中仅显示了与本发明相关的元件，然而，需注意 本发明并不应仅限于图4所示。
计数器450可保持对计数值进行计数以作为本地时间基准。RF信号处理模 块320和基频信号处理模块310和400可基于本地时间基准进行操作。例如， 当计数值满足预设计数值时，可调度RF信号处理模块320接收和发送RF信号。 又例如，在正确的时间可调度基频信号处理模块310和400从基频信号中撷取 (retrieve)所需信号或基于计数值处理基频信号。
缓存存储器410可存储基频信号以用于处理。接收模块420可耦接于缓存 存储器410以从基频信号中撷取PSS或SSS。请注意，由于通信装置已完成了 与小区的小区同步，因此已知小区的时序，且PSS和SSS的位置也知道。因此， 不同于在完成小区同步之前执行盲查找，接收模块420现在可基于已知位置直 接从基频信号中撷取PSS或SSS。
处理器430可根据小区和本地时间基准的时序和确定第一时间，其中，在 该第一时间应该接收到PSS或SSS，并获取第二时间，其中在该第二时间通信 装置从接收模块420实际接收到PSS或SSS，且进一步确定第一时间与第二时 间之间的第一偏移。在此，如上所述，第一时间和第二时间可由计数器450的 计数值表示。例如，假设在预设计数值100时应该接收PSS，可将第一时间设 置为预设计数值100。然后，在取回PSS之后，处理器430可更获取时序信息， 其指示了在计数值110时通信装置300从接收模块420实际接收到PSS。因此， 可将第二时间设置为预设计数值110。处理器可进一步确定第一偏移为计数器 450的(110-100＝10)个计数，从而知道本地时间基准的时序领先小区的时序10 个计数。
时序调整器440可耦接于处理器430和计数器450以接收关于第一偏移的 信息并根据第一偏移调整本地时间基准的时序(例如，调整计数器450的计数 值)。继续如上述的实例，当信息指示本地时间基准的时序领先小区的时序10 个计数，时序调整器440可通过减少当前计数值10个计数以调整本地时间基准 的时序。
图5为根据本发明一个实施例当本地时间基准的时序领先小区的时序时调 整本地时间基准的时序的时序示意图。第一行表示通信装置从小区实际接收到 的接收信号的时序。第二行表示在边界对准之前的本地时间基准的时序。第三 行表示在边界对准之后的本地时间基准的时序。当从子帧0撷取PSS或SSS时， 处理器430可基于如第一行所示的实际接收PSS或SSS的时序和如第二行所示 的本地时间基准的时序，确定第一偏移。因此，时序调整器440可调整本地时 间基准的时序以将本地时间基准的帧边界与子帧1中小区的帧边界对准，如第 三行所示。
图6为根据本发明一个实施例当本地时间基准的时序落后小区的时序时调 整本地时间基准的时序的时序示意图。与图5中所示的领先情形相似，当从子 帧0撷取PSS或SSS时，处理器430可基于如第一行所示的实际接收PSS或SSS 的时序和如第二行所示的本地时间基准的时序，确定第一偏移。然后，时序调 整器440可根据第一偏移调整本地时间基准的时序以将本地时间基准的帧边界 与子帧1中小区的帧边界对准，如第三行所示。
图7为根据本发明一个实施例的用于通信装置与小区对准帧边界的方法流 程图。确定第一时间，其中，在该第一时间应该接收到预设同步信号(步骤S702)。 如上所述，预设同步信号可为PSS或SSS。请注意，根据本发明的一个实施例， 对于第一时间，可在从小区接收到PSS和SSS之后执行步骤702以获取小区的 时序，并将通信装置使用的本地时间基准的时序与小区的时序同步。此外，也 可在从小区接收PSS或SSS之前或之后执行步骤S702。
然后，确定第二时间，其中，在该第二时间实际接收到预设同步信号(步 骤S704)。接下来，确定第一时间和第二时间之间的第一偏移(步骤S706)。 最后，根据第一偏移调整通信装置使用的本地时间基准的时序，以使本地时间 基准的帧边界与小区的帧边界对准(步骤S708)。
请注意，根据本发明的一个实施例，可在不同帧中重复接收PSS或SSS若 干次。由此，基于在不同帧中接收到的PSS或SSS，可在不同时间重复执行步 骤S702～S704.
根据本发明的另一个实施例，除了PSS和SSS，图2中所示的参考信号也 可随PSS和SSS一起被使用。需注意，参考信号为小区传送的导频信号。在本 发明的一个实施例中，接收模块420可基于小区时序和本地时间基准时序从基 频信号中撷取参考信号，其中，在第三时间应该接收到该参考信号。处理器430 可基于小区和本地时间基准的时序确定应该接收参考信号的第三时间，并获取 从接收模块420实际接收到参考信号的第四时间，且进一步确定第三时间与第 四时间之间的第二偏移。然后，时序调整器440可根据第二偏移调整本地时间 基准的时序。
在本发明的一些实施例中，时序调整器440可同时根据第一偏移和第二偏 移调整本地时间基准的时序。例如，时序调整器440可根据计算结果(例如第 一偏移和第二偏移的平均值)调整本地时间基准的时序。根据不同的系统需求， 可灵活设计计算结果。在本发明的其他实施例中，时序调整器440也可选择性 地根据第一偏移或第二偏移调整本地时间基准的时序。例如，当第二偏移超出 预设值时，时序调整器440将根据第一偏移调整本地时间基准的时序，这是由 于PSS和SSS可为边界调整提供更宽的动态范围。在本发明的另一些实施例中， 由时序调整器440产生的调整量可能并不完全与第一偏移和第二偏移指示的时 序差值量相同。
由于在完成小区同步之后可使用PSS和SSS，或者结合合参考信号的 PSS/SSS用于边界对准，边界对准的效率和准确度可得到很大改进。
本发明的上述实施例可以多种方式中的任何一种实现。例如，可使用硬件、 软件或二者的组合实现上述实施例。应理解可将执行上述功能的任何元件或元 件集合看作以多种方式实现的一或多个处理器，例如专用硬件，或使用微码或 软件编程的以执行上述功能的通用硬件。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何 所属领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润 饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。