CN101094498A

CN101094498A - 正交频分复用系统中发送和接收小区搜索信息的方法

Info

Publication number: CN101094498A
Application number: CNA2006100612817A
Authority: CN
Inventors: 夏树强; 李永
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: CN101094498B; WO2008000118A1

Abstract

本发明公开了一种正交频分复用系统中发送小区搜索信息的方法和接收小区搜索信息的方法。其中，发送方法包括如下步骤：对映射后的小区搜索信息进行线性变换；对线性变换后的信号进行差分编码处理；对差分处理后的信号进行OFDM调制。接收方法包括如下步骤：移动台进行OFDM解调，接着从OFDM解调的结果中提取出接收的小区搜索信号；对该接收的小区搜索信号进行差分解码；对差分解码后的信号进行逆线性变换。通过本发明，降低了发射机端发送信号的开销，又降低接收机的实现复杂度，提高小区搜索信息的正确检测概率。

Description

正交频分复用系统中发送和接收小区搜索信息的方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种基于正交频分复用(OFDM)系统的小区搜索信息的发送方法。

背景技术

在基于正交频分复用(OFDM)技术的移动通讯系统中，当移动台初始接入系统时，移动台除了要获得基本的时间和频率同步外，还应该获得周围小区中最优小区的索引信息，甚至还可能包括该小区的发射天线数目信息，循环前缀长度信息，系统带宽信息等。这个过程称为小区搜索过程。由于这些信息对于要接入系统的运动来说是必须的，因此，基站如何发送这些信息，即保证移动台能够在恶劣信道下正确检测这些信息，又不增加太多的开销，对于OFDM系统的实现具有重要的意义。

在基于OFDM技术的WiMAX系统中，基站利用一个频域伪随机码来表征小区的索引信息。一个小区索引对应一个伪随机码。该随机码有良好的自相关和互相关特性(这里良好的自相关和互相关特性的含义为：该随机码自身有很强的自相关特性，而不同小区的伪随机码的互相关性却很弱)。在接收端，移动台利用这个性质，拿接收的数据和所有可能的小区伪随机码进行相关，其峰值对应小区就是该移动台周围信号最佳的小区。但是OFDM技术都是应用在宽带系统中，在宽带环境下，信道的频率选择性衰落非常显著，伪随机码的良好的自相关和互相关特性常常受到严重破坏，相应的，移动台也无法利用伪随机码的良好的自相关和互相关特性准确的确定最佳接入小区。

另外，在现有基于OFDM技术的通讯系统中，基站发送的小区搜索信息常常只局限于小区的索引信息，而其它信息如基站的发射天线数目，系统带宽，循环前缀长度类型等信息却没有受到重视。仍以WiMAX系统为例，在该系统中，在一帧的开始，基站利用整个系统带宽，一个OFDM时间内只发送了小区索引信息，而没有传送发射天线数目等信息。这样的后果是：基站在发送天线数目信息发送前，只能用单个天线发送数据，这即不利于系统链路稳定性和吞吐量的提高，也常常成为系统性能提高的瓶颈所在。因此，提出一种新的小区搜索信息发送方式，即考虑小区搜索信息的内容扩展：除了包括小区索引信息外，还包括发射天线数目，系统带宽，循环前缀长度类型等信息，还考虑信道的频率选择性衰落及开销等因素，很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于OFDM系统的小区搜索信息发送方法，解决了目前小区搜索信息单一，在频率选择性信道下检测正确率不高的问题。

为实现本发明目的，在发射端提供一种正交频分复用系统中发送小区搜索信息的方法，包括如下步骤：

步骤一、对映射后的小区搜索信息进行线性变换；

步骤二、对线性变换后的信号进行差分编码处理；

步骤三、对差分处理后的信号进行OFDM调制。

上述方法，步骤一前还包括将一种或多种小区搜索信息映射到一个发送序列的步骤。

为实现本发明目的，在移动台端还提供一种正交频分复用系统中接收小区搜索信息的方法，包括如下步骤：

步骤一、移动台进行OFDM解调，接着从OFDM解调的结果中提取出接收的小区搜索信号；

步骤二、对该接收的小区搜索信号进行差分解码；

步骤三、对差分解码后的信号进行逆线性变换。

上述方法，在步骤三后还包括小区搜索信息逆映射步骤。

在上述的小区搜索信息发送方法中，由于发送信号进行了差分处理，在接收端，接收机不用进行信道估计就可以对接收的小区搜索信息进行检测，即降低了发射机端发送信号的开销，又降低接收机的实现复杂度。在对差分编码信号进行OFDM调制时，差分信号序列都映射在邻近的子载波上，这有利于减小频率选择性衰落信道对接收信号的影响，从而提高小区搜索信息的正确检测概率。而线性变换步骤，则抑制了噪声的影响，从而进一步提高了小区搜索信息的正确检测概率，另外，选择采用具有快速算法的线性变换，比如卷积编码，离散傅立叶变换，哈达马变换等，即可以提高接收机检测信号的速率，又可以降低接收机的实现复杂度。最后，小区映射步骤，诸多小区搜索信息可以映射到一个发送序列中，与传统方法相比，在相同的资源开销下，提高了发送信息的含量。总之，采用本发明提供的小区搜索信息发送方法，具有实现简单，检测准确率高，在同样开销下可以传送更多小区搜索信息等诸多优点。

附图说明

图1本发明发送小区搜索信息的示意图。

图2本发明的承载小区搜索信息的子载波映射示意图。

图3本发明的承载小区搜索信息的子载波另一映射示意图。

具体实施方式

图1是本发明发送小区搜索信息的示意图。

在101线性变换模块，输入的小区搜索信息被进行了线性变换处理，在选择线性变换方式时需要考虑如下因素：(1).这些变换应具有快速算法，从而有利于减小实现的复杂度。(2)这些变换都有抵制噪声能力，有利于提高小区搜索信号的检测性能。较佳的线性变换包括离散傅立叶变换，哈达马变换，线性编码，线性编码具体如卷积编码，正交编码等。这里的小区搜索信息包括小区的索引，发射天线数目，循环前缀长度，系统带宽等信息。在101之前，包括一个映射步骤，即将一种或多种小区搜索信息映射到一个发送序列的步骤，将这些信息映射为0-1信息后发给线性变换模块。

小区搜索信息中的某一种信息可以任意采用的基本映射方式有两种：(1)位图映射方式：以发射天线数目信息为例，设最多发射天线数目为N，则当发射机采用k个发射天线时，该信息可以映射为B＝(0，0，..1，0，0，0)，其中，B中元素的数目为Q，Q≥N，并且，B中只有一个元素为1，其它元素全为0。 (2)二进制映射方式：设某种小区搜索信息数目为M，则当发送第k(k＝0，1，2，3…M-1)个信息时，该信息可以分别映射为(0，0，0，…0)，(0，0，0，…1)， (0，0，0，…1，0)…，这里(0，0，0，…0)，(0，0，0，…1)，(0，0，0，…1，0)分别是k＝0，1，2，3…的二进制表示。

以发射天线数目信息为例，设最多发射天线数目为4，则当发射机分别采用1，2，3，4个发射天线时，该信息可以分别映射为(0，0)，(0，1)，(1，0)，(1，1)。

在102对线性变换后的信号进行差分编码处理模块，线性变换后的信号被进行差分编码处理，差分编码处理可以采用下面两种方法。

方法一：

设线性变换后的输出信号为：x＝(x[1]，....x[N-1])，则步骤二的差分编码处理具体包括如下步骤：

y[0]＝C，C是一个常数；

当x为一个二进制序列时，y[k]＝x[k]y[k-1]，表示模2加，0＜k＜N；

当x为一个非二进制序列时，y[k]＝x[k]×y[k-1]，0＜k＜N，所得到差分处理后的信号为：y＝(y[0]，y[1]，....y[N-1])。

方法二、

设线性变换后的输出信号x的第一个元素x[1]为常数，则步骤二中差分编码处理具体包括如下步骤：

y[1]＝C，C是一个常数；

当x为一个二进制序列时，y[k]＝x[k]y[k-1]，表示模2加，1＜k＜N；

当x为一个非二进制序列时，y[k]＝x[k]×y[k-1]，1＜k＜N；

所得到的差分处理后的信号为：y＝(y[1]，...y[N-1])。

比较可以看出，第二种方法其特点是比第一种节省一个符号。

在103对差分处理信号进行OFDM调制模块，差分处理后的信号映射在邻近的子载波上，然后进行逆离散傅立叶变换处理。

其中，差分编码后的序列交替的映射到第一参考符号和第二参考符号的载波上。在一个子帧中，导频符号包括第一参考符号和第二参考符号，第一参考符号和第二参考符号的导频载波是按照交错(stagger)的方式排列。差分编码后的序列应该交替的映射到第一参考符号和第二参考符号的载波上：有如下几种实现方式：

(1)、序列交替的在当前子帧的第二参考符号和第一参考符号的导频载波上映射；或者

(2)、序列交替的在当前子帧的第二参考符号和下一个子帧的第一参考符号的导频载波上映射；

或者

(3)、序列交替的在当前子帧的第一参考符号和上一个子帧的第二参考符号的导频载波上映射；

为了更好的理解本发明，图2给出了差分处理后信号在邻近的子载波上映射的一个示意图，序列交替的在当前子帧的第二参考符号和下一个子帧的第一参考符号的导频载波上映射。在该实施例中，基站以子帧作为发送信号的基本单位，每个子帧在时间上包括7个OFDM符号，在频域上包括若干数目的子载波。如附图2所示，其中子帧的第一个OFDM符号的第3，9，15....号子载波为导频子载波(图2中第一列带点的格子)，称为第一导频信号；子帧第五个OFDM符号的第0，6，120....号子载波也为导频子载波，称为第二导频信号。该差分处理后的信号现在要映射到前面所属的导频载波上。

设差分处理后需要映射的两个信号序列分别为(x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7...)和(y1，y2，y3，y4，y5，y6，y7...)，则该序列在子载波上的映射如附图2所示。在图2中，x1映射到当前子帧第二参考符号的第一个子载波，x2映射到下一个子帧的第一参考符号的第一个子载波，x3映射到当前子帧第二参考符号的第二个子载波。其中，序列(y1，y2，y3，y4，y5，y6，y7...)和序列(x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7...)的映射规律相同。

图3给出了另外一种映射方法，序列交替的在当前子帧的第二参考符号和第一参考符号的导频载波上映射：x1映射到当前子帧第二参考符号的第一个子载波，x2映射到当前子帧的第二参考符号的第一个子载波，x3映射到当前子帧第一参考符号的第二个子载波。其中，序列(y1，y2，y3，y4，y5，y6，y7...)和序列(x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7...)的映射规律相同。

采用上述小区搜索信号映射方法，映射序列的频域间隔是通常映射方法频域间隔的一般，再加上这些映射序列都已经进行了差分处理，因此，非常适应于在频率选择性显著的信道中传输。比较图2、图3两种映射方法，图2中映射序列的时域间隔比图3中映射序列的时域间隔少一个符号，因此，图2提供的序列映射方法在时间选择性信道下的性能也更为优越。

在接收端，移动台进行和发射端过程相反的逆处理，即可以检测出基站发送的小区搜索信息，该逆处理过程可以描述为：移动台首先进行OFDM解调，接着从OFDM解调的结果中提取出接收的小区搜索信号，该信号中此时已是被信道污染的信号。然后对该接收信号进行差分解码，最后对差分解码后的信号进行逆线性变换小区搜索信息逆映射，其输出结果就是对基站发送小区搜索信息的估计。

这里，解调和提取搜索信号都属于现有技术，不做赘述。差分解码，简单描述如下：

设移动台接收的小区搜索信号为x(0)，x(1)，...x(N-1).差分解码的输出为y(1)，...y(N-1).则差分过程可以描述为：

y[1]＝x*[0]x[1]

y[2]＝x*[1]x[2]

y[3]＝x*[2]x[3]

……

其中，x*[k]表示x[k]的共轭。

逆映射方法也有多种，这里介绍两种，就是前面介绍的映射方法的逆过程，不做赘述。

熟悉本技术领域的人员应理解，因此，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明作等效变化与修改，都被本发明的专利范围所涵盖。

Claims

1、一种正交频分复用系统中发送小区搜索信息的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、对映射后的小区搜索信息进行线性变换；

步骤二、对线性变换后的信号进行差分编码处理；

步骤三、对差分处理后的信号进行OFDM调制。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一前还包括将一种或多种小区搜索信息映射到一个发送序列的步骤。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤一采用具有快速算法以及抵制噪声能力的线性变换方法。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述线性变换方法可以是离散傅立叶变换或哈达马变换或卷积编码或正交编码或伪正交编码。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，设线性变换后的输出信号为：

x＝(x[1]，....x[N-1])，则步骤二的差分编码处理具体包括如下步骤：

y[0]＝C，C是一个常数；

当x为一个非二进制序列时，y[k]＝x[k]×y[k-1]，0＜k＜N，

所得到差分处理后的信号为：y＝(y[0]，y[1]，....y[N-1])。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，设线性变换后的输出信号x的第一个元素x[1]为常数，则步骤二中差分编码处理具体包括如下步骤：

y[1]＝C，C是一个常数；

当x为一个非二进制序列时，y[k]＝x[k]×y[k-1]，1＜k＜N；

所得到的差分处理后的信号为：y＝(y[1]，....y[N-1])。

7、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的小区搜索信息包括：小区的索引、发射天线数目、循环前缀长度、系统带宽。

8、根据权利要求2或7所述的方法，其特征在于，任一种小区搜索信息可以采用的映射方法有两种：

(1)位图映射方式：设某种小区搜索信息数目为N，则当发送第k个信息时，该信息可以映射为B＝(0，0，…1，0，0，0)，其中，B中元素的数目为Q，Q≥N，并且，B中只有一个元素为1，其它元素全为0，并且″1″元素是B中倒数第k个元素；

(2)二进制映射方式：设某种小区搜索信息数目为M，则当发送第k(k＝0，1，2，3…M-1)个信息时，该信息可以分别映射为(0，0，0，…0)，(0，0，0，…1)，(0，0，0，…1，0)…，这里(0，0，0，…0)，(0，0，0，…1)，(0，0，0，…1，0)分别是k＝0，1，2，3…的二进制表示。

9、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤三具体包括，将差分处理后的信号映射在邻近的子载波上，然后进行逆离散傅立叶变换处理。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，差分处理后的信号交替的映射到第一参考符号和第二参考符号的载波上，具体为：

(1)、序列交替的在当前子帧的第二参考符号和第一参考符号的导频载波上映射；

或者

其中，在一个子帧或帧中，导频符号包括第一参考符号和第二参考符号，第一参考符号和第二参考符号的导频载波是交错排列的。

11、一种正交频分复用系统中接收小区搜索信息的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤二、对该接收的小区搜索信号进行差分解码；

步骤三、对差分解码后的信号进行逆线性变换。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤三后还包括小区搜索信息逆映射步骤。

13、根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，设移动台接收的小区搜索信号为x(0)，x(1)，...x(N-1)，差分解码的输出为y(1)，....y(N-1)，所述步骤二的差分解码处理具体为：

y[1]＝x^*[0]x[1]

y[2]＝x^*[1]x[2]

y[3]＝x^*[2]x[3]

......

其中，x^*[k]表示x[k]的共轭。