CN101090281A - 一种上行随机接入前导序列选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种上行随机接入前导序列选择方法，所述上行随机接入前导包括一个或多个ZC根序列，若基站需要一个ZC根序列，则覆盖范围越大的基站选择功率回退CM值越小的序列索引；若基站需要多个ZC根序列，则越远离基站的终端选择功率回退CM值越小的序列索引或其对应扩展序列。这种方法从随机接入根序列在功率回退CM上的差异性出发，根据基站覆盖范围和终端与基站的远近程度有针对性地选择上行随机接入前导的根序列索引，既有利于保证上行随机接入过程的地理覆盖区间、提高消息检测率、减少接入延时，也有利于充分利用序列集合，避免序列在使用上的浪费。

Description

一种上行随机接入前导序列选择方法

技术领域

本发明涉及移动通讯，具体涉及一种上行随机接入前导序列选择方法。

背景技术

未来的移动通信系统要求提供的数据传输速率将高达100Mbit/s以上，支持的业务也将从语音业务扩展到多媒体业务，其中多媒体业务包括实时的流媒体业务。能够在有限的频谱资源上实现高速率和大容量的技术已经成为目前研究的热点。宽带移动通信系统通常要经历信道的频率选择性。所谓信道的频率选择性就是信道在不同频率上的衰减不同。频率选择性信道通常会造成严重的码间干扰ISI、载波间干扰ICI和多址干扰MAI。对抗频率选择性衰落最常用的方法就是在接收端使用单载波均衡技术，其分为单载波时域均衡技术和单载波频域均衡技术两大类。单载波时域均衡技术是一种成熟的技术，具备很强的抗干扰能力。然而，单载波时域均衡器的复杂度与信道的最大时延扩展成三次方增长的比例关系，因此单载波时域均衡器在某些实际应用中难以实现。另一种均衡技术——单载波频域均衡技术克服了单载波时域均衡技术的缺点。在频率选择性衰落信道下，接收信号在时域上是发送信号和信道冲激响应的卷积，而在频域上则是发送信号和信道频域响应的乘积。根据信道估计得到的信道频域响应，单载波频域均衡器可以在各个频点上分别进行均衡，从而使计算复杂度得到大大地降低。理论上，单载波频域均衡器与单载波时域均衡器的性能是一样的，而它的复杂度和正交频分复用系统的复杂度相当。

对于单载波频域均衡器还有更加简化的处理方式，通过为发射符号加入循环前缀或填零，将信号与信道的线性卷积过程转化为循环卷积，简化了接收机的处理，只要信道的最大时延扩展能量窗控制在循环前缀cyclic prefix(简称CP)之内，就能有效的去除用户自身的码间串扰ISI。

如果将上行多用户到达基站的时间都同步在一个基准CP之内，就可以将多用户的接收信号进行联合傅立叶变换处理，简化了接收机多用户的处理。

上行随机接入可以保证上行多用户在发起接入、或由非同步到同步状态的转化中，保证到达基站的时间都同步在一个基准CP之内，上行随机接入的一般性过程的操作可以采取上行接入前导信号作为定时参考，基站测量上行接入前导的参考信号的到达时间，与基准参考时间比较，确定终端发射需要提前的或者滞后的时间，然后通过下行的命令，将需要调整的时间以多进制或者步进调整的方式通知终端调整发射时间。

由于上行随机接入是发起通信过程的前提，所以上行随机接入的接收质量直接影响了用户对业务的质量感受，需要尽力保证上行随机接入的接入概率。

在长期演进LTE系统中，上行随机接入采用了特定的前导序列来区分接入用户，其中对这一特定的前导序列的选择，采用了带零相关窗的Zadoff-Chu(简称ZC)序列(参考3GPP TS 36.211-1.0.0)。

第u个Zadoff-Chu根序列生成是这样定义的：

$x_u\left(n\right)=e^{-j\frac{\mathrm{\πun}(n+1)}{N_{\mathrm{ZC}}}},$ 0≤n≤N_ZC-1，其中Nzc代表序列的长度。

上行随机接入信道选择一个或多个(例如u＝1或2)Zadoff-Chu根序列构成随机接入的前导，

类似Zadoff-Chu根序列这样带零相关窗的序列，在序列通过射频通道进行发射时，不同的序列索引u的序列其峰均比或者是立方制系数CM特性是不相同的，如图1所示：

这是一个ZC序列长度为839，发射带宽为1.08M的系统在不同的索引u下统计出的立方制系数Cubic Metric(简称CM)的值，CM代表射频系统中为了避免发射出现非线性而做出的功率回退，这个值越高，说明为了保证射频线性发射付出的额外射频功率越多，浪费越大，有效功率越小。有效功率越小，则在其他相同条件下，信号覆盖的地理范围越小。但是，目前不同终端与基站中心距离和衰落情况，其随机接入选择采用了相同的处理方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种上行随机接入前导序列选择方法，能根据终端与基站中心的具体距离和衰落情况选择不同的随机接入处理方法。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种上行随机接入前导序列选择方法，所述上行随机接入前导包括一个或多个ZC根序列，

1.1)若基站需要一个ZC根序列，则覆盖范围越大的基站选择功率回退CM值越小的序列索引；

1.2)若基站需要多个ZC根序列，则越远离基站的终端选择功率回退CM值越小的序列索引或其对应扩展序列。

按照本发明提供的选择方法，所述选择方法各步骤中基站覆盖范围的终端仅选择其所在基站已选择的ZC根序列及其扩展，所述已选择的ZC根序列可以是一个或多个。

按照本发明提供的选择方法，所述步骤1.2)中选择包括将基站按覆盖范围大小分组并将序列索引按功率回退CM值大小对应分组而后按组选择。

按照本发明提供的选择方法，所述步骤1.3)还包括基站或终端测量计算路径损耗值并与预设门限比较判断基站与终端间的远离程度。

按照本发明提供的选择方法，所述步骤1.3)还包括基站或终端测量计算下行导频接收功率并与预设门限比较判断基站与终端间的远离程度。

按照本发明提供的选择方法，所述步骤1.3)中测量终端与基站的远离程度包括但不限制于以上两种方法

按照本发明提供的选择方法，所述预设门限的个数等于所述基站需要ZC根序列的个数减一。

按照本发明提供的选择方法，远离程度由终端进行测量时，所述预设门限通过基站广播下发给终端。

按照本发明提供的选择方法，所述步骤1.3)还包括若需要多个，基站仍然需要按覆盖范围选择各自ZC根序列，其中一种优选方式是：

(一)覆盖范围越大的基站选择功率回退CM值越小的序列索引作为其多个ZC根序列中的最小功率回退CM值的对应序列索引；

(二)覆盖范围越小的基站选择功率回退CM值越大的序列索引作为其多个ZC根序列中的最大功率回退CM值的对应序列索引。

这样可以进一步保证上行随机接入过程的地理覆盖区间、提高消息检测率、减少接入延时，也可以进一步充分利用序列集合，避免序列在使用上的浪费。

按照本发明提供的选择方法，所述移动通讯系统是单载波发射和接收系统。

按照本发明提供的选择方法，所述单载波发射和接收系统是LTE移动通信系统。

按照本发明提供的选择方法，所述单载波发射和接收系统是4G移动通信系统。

按照本发明提供的选择方法，所述单载波发射和接收系统是IMT-Advanced系统。

按照本发明提供的选择方法，所述多个是二个及以上。

本发明提供的一种上行随机接入前导序列选择方法，从随机接入根序列在功率回退CM上的差异性出发，根据基站覆盖范围和终端与基站的远近程度有针对性地选择上行随机接入前导的根序列索引，既有利于保证上行随机接入过程的地理覆盖区间、提高消息检测率、减少接入延时，也有利于充分利用序列集合，避免序列在使用上的浪费。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是不同索引下的随机接入序列前导的CM功率回退示意图。

图2是本发明选择随机接入前导序列方法的示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明思想：单载波发射和接收的系统是一种实现更高带宽下高频谱效率、高峰值速率、低峰均比的很有前途的通信系统。基于单载波的随机接入应该灵活选择其上行随机接入信号的接入前导的根序列，以适应不同工作场景。

其次，说明本发明方法：一个典型的LTE移动通信系统包含多个基站和终端；每个基站需要一个或多个随机接入根序列来构成上行随机接入前导，如图2所示，基站或基站覆盖范围内的终端选择根序列索引的方法分为两种，具体是：

(一)当基站只选择一个随机接入前导根序列时，根据基站控制小区覆盖的距离来选择合适的序列索引，优先为覆盖范围大的基站选择CM值较小的序列的索引，然后为覆盖范围小的基站选择CM值居中或较大的序列的索引。

典型实施例，如在网络中分别有A、B、C三种覆盖距离的基站，覆盖距离A＜B＜C，移动网络中A覆盖距离的基站有50个，B类型的基站有30个，C类型的基站有5个。可以使用的根序列有839个，优先为C类型的基站选择839个根序列中功率回退最少的5个索引，分配给C类型的5个基站，然后为B类型基站选择功率回退次少的30个索引，最后为A类型基站选择功率回退较大的50个索引。

以上只是其中一种典型方式，只要不违反覆盖范围大的基站选择功率回退CM值较小的序列的索引，覆盖范围小的基站选择功率回退CM值较大的序列的索引的实施方案的任何实施方案都应该被本发明特征所覆盖。

(二)当基站可以选择二个或以上的随机接入前导根序列时，远离基站的终端优先选择功率回退CM值较小的序列的索引，然后靠近基站的终端选择功率回退CM值较大的序列的索引。

判断终端与基站远离程度可以采用测量计算路径损耗值或下行导频接收功率以及其他的可能测量值来实现，路径损耗值约大，下行导频功率越小，则终端越远离基站；反之，则终端跟靠近基站。

典型实施例，如网络中的基站可以配置了二个随机接入前导根序列a和b，a的功率回退值CM大于b的值，①根序列a和b不能通过循环移位的方式进行扩展，则远离基站的终端优先选择b，靠近基站的终端选择a。

一般情况下，②随机接入前导根序列都可以通过循环移位的方式进行序列扩展，获得根序列下的扩展ZC码，扩展ZC码同样可以用来构成随机接入前导。典型的循环移位扩展的数学表达如下所示：

x_u，v(n)＝x_u((n+vN_CS)modN_ZC)，其中Ncs为循环移位间隔

假设a、b索引的序列都可以分别扩展为64个扩展ZC序列(含根序列本身)，则覆盖范围内的终端根据距离基站的远近，远离基站的终端优先选择b根序列的扩展序列，接近基站的终端选择a根序列的扩展序列。终端可以根据一个或多个门限值，确定自身属于远离基站的终端还是接近基站的终端，此门限值可以是预定义的路径损耗门限值或下行导频接收功率门限或其他门限值，也可以通过系统广播将可变的路径损耗门限值或下行导频接收功率门限或其他门限值广播给终端使用。

本发明中提供了根据随机接入根序列在功率回退CM上的差异，有针对性地选择上行随机接入前导的根序列索引的方法，既有利于保证上行随机接入过程的地理覆盖区间、提高消息检测率、减少接入延时，也有利于充分利用序列集合，避免序列在使用上的浪费。

Claims (10)

1、一种上行随机接入前导序列选择方法，所述上行随机接入前导包括一个或多个ZC根序列，其特征在于，

1.1)若基站需要一个ZC根序列，则覆盖范围越大的基站选择功率回退CM值越小的序列索引；

1.2)若基站需要多个ZC根序列，则越远离基站的终端选择功率回退CM值越小的序列索引或其对应扩展序列。

2、根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述选择方法各步骤中基站覆盖范围的终端仅选择其所在基站已选择的ZC根序列及其扩展。

3、根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述步骤1.2)中选择包括将基站按覆盖范围大小分组并将序列索引按功率回退CM值大小对应分组而后按组选择。

4、根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述步骤1.3)还包括基站或终端测量计算路径损耗值并与预设门限比较判断基站与终端间的远离程度。

5、根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述步骤1.3)还包括基站或终端测量计算下行导频接收功率并与预设门限比较判断基站与终端间的远离程度。

6、根据权利要求4或5所述选择方法，其特征在于，所述预设门限的个数等于所述基站需要ZC根序列的个数减一。

7、根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述步骤1.3)还包括若需要多个，则覆盖范围越大的基站选择功率回退CM值越小的序列索引作为其多个ZC根序列中的最小功率回退CM值的对应序列索引。

8、根据权利要求7所述选择方法，其特征在于，所述步骤1.3)还包括若需要多个，则覆盖范围越小的基站选择功率回退CM值越大的序列索引作为其多个ZC根序列中的最大功率回退CM值的对应序列索引。

9、根据权利要求1所述选择方法，其特征在于，所述移动通讯系统是单载波发射和接收系统。

10、根据权利要求9所述选择方法，其特征在于，所述单载波发射和接收系统是LTE移动通信系统、IMT-Advanced系统或4G移动通信系统。

Images