CN101163123A - 前置帧的生成方法和生成前置帧的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了前置帧的生成方法和生成前置帧的装置，其核心思想是天线标识码与同步码相乘产生同步符号，与其它小区信息相乘产生其它小区信息符号，因为天线标识符标记不同的天线，故由所述同步符号和其它小区信息符号生成的前置帧，可以支持多天线，提高网络信号接收质量。

Description

前置帧的生成方法和生成前置帧的装置

技术领域

本发明涉及正交频分复用技术，尤其涉及正交频分复用前置帧的生成方法和生成前置帧的装置。

背景技术

正交频分复用技术(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplex)技术以其频谱效率高、均衡简单、频率资源分配灵活等优点而在过去的十几年间受到了广泛的研究与应用，对频带很宽的无线信道，采用OFDM技术可以避免均衡器的使用，极大降低接收机的复杂性。目前采用了OFDM技术的标准或协议包括DAB、DVB-T、802.11系列、802.16及xDSL标准等。此外，OFDM或者多载波技术也可以适应B3G(beyond three generation，后3G)和4G高动态数据速率的特征。

在通信系统中，信息以数据帧的形式进行传输，数据帧包括前置帧(Preamble)和物理帧，物理帧用于控制信道和数据信道的传输，通常每隔若干个物理帧需要放置一个前置帧，前置帧用来完成系统的时频同步、系统广播控制以及提供小区负载信息、频谱测量等功能。

请参考图1，为现有技术中IEEE 802.20的前置帧结构示意图。该前置帧包括8个OFDM符号(图中从编号0到7)，其中，第5、第6个OFDM符号用来发射同步信号F-ACQCH，第7个OFDM符号用来发送小区负载信息F-OSICH。第5、6、7个OFDM符号还联合用来进行小区扰码搜索，具体来说，用小区扰码生成序列的第0、1位生成的扰码对第5个OFDM符号进行加扰，用小区扰码生成序列的第0至7位生成的扰码对第6个OFDM符号进行加扰，用小区扰码生成序列的第0至11位生成的扰码对第7个OFDM符号进行加扰，这样在接收端通过对这三个符号的扰码进行搜索，可以获得小区的扰码信息。在前置帧的第0到第4个OFDM符号中每间隔4个子载波均匀放置公共导频信号F-CPICH用于信道估计。前置帧中还包括广播信道，移动台通过解调广播信道获得系统配置信息和扇区配置信息。

多输入多输出天线技术(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)是移动通信发展的方向，在前置帧的传输过程中，若采用空间分集的MIMO技术，可以有效地提高广播信号的接收质量，但多天线引入需要考虑天线间的相互干扰和终端对接入天线的识别问题，从上述的前置帧结构可以看出，现有技术生成的前置帧没有考虑使用多天线发送的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供前置帧的生成方法和生成前置帧的装置，以使得生成的前置帧支持多天线，提高网络信号接收质量。

为解决上述技术问题，本发明的一个实施例提供了一种正交频分复用前置帧的生成方法，包括：天线标识码与同步码相乘，产生同步符号；天线标识码与其它小区信息相乘，产生其它小区信息符号；对所述同步符号、所述其它小区信息符号、导频符号和小区广播信道符号进行加扰，生成前置帧。

本发明的一个实施例提供了一种生成正交频分复用前置帧的装置，包括同步符号产生单元、其它小区信息符号产生单元、导频符号产生单元、小区广播信道符号产生单元、扰码产生单元、符号加扰单元和前置帧生成单元；同步符号产生单元，用于天线标识码与同步码相乘，产生同步符号；其它小区信息符号产生单元，用于天线标识码与其它小区信息相乘，产生其它小区信息符号；导频符号产生单元，用于产生导频符号；小区广播信道符号产生单元，用于产生小区广播信道符号；扰码产生单元，用于产生扰码；符号加扰单元，用于使用所述扰码产生单元产生的扰码，对所述同步符号、其它小区信息符号、导频符号和小区广播信道符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元；前置帧生成单元，用于组织加扰后的符号，生成前置帧。

从以上技术方案可以看出，由于本发明通过天线标识码与同步码相乘产生同步符号，通过天线标识码与其它小区信息相乘产生其它小区信息符号，对所述同步符号、所述其它小区信息符号、导频符号和小区广播信道符号进行加扰，生成前置帧；本发明使用不同的天线标识码标记不同的天线，采用本技术方案生成的前置帧可以解决不同天线的相互干预，终端接收到该前置帧后，可以识别出当前接入的天线。

附图说明

图1为现有技术中IEEE 802.20的前置帧结构示意图；

图2为本发明的方法流程图；

图3为本发明实施例一中小区结构示意图；

图4为本发明实施例一中前置帧示意图；

图5为本发明实施例中同步符号产生示意图；

图6为本发明实施例二中前置帧示意图；

图7为本发明实施例三的装置示意图；

图8为本发明实施例四的装置示意图。

具体实施方式

本发明提供前置帧的生成方法和生成前置帧的装置，请参考图2，为本发明的方法流程图。

步骤201、天线标识码与同步码相乘，产生同步符号；

步骤202、天线标识码与其它小区信息相乘，产生其它小区信息符号；

步骤203、对所述同步符号、所述其它小区信息符号、导频符号和小区广播信道符号进行加扰，生成前置帧。

为进一步理解本发明，以下结合具体实施方式对本技术方案进行详细的描述。

实施例一：

在一个时分双工(TDD，Time Division Duplex)系统中，假设系统占用的带宽为1.25MHz，2.5MHz，5MHz，10MHz，15MHz，20MHz，100MHz中的任何一种，所要求的子载波间隔为30kHz，有64个子载波。信道最大延迟为1us，邻区干扰另外造成的延迟为2us。循环前缀CP要求不小于信道最大延迟与邻区干扰造成延迟的和，即1us+2us＝3us；因此包括CP的OFDM符号的长度不小于37.3us。最大多普勒扩展为162Hz，因此相干时间约为40个OFDM符号。请参考图3，为本发明实施例一中小区结构示意图，一个小区内有一个基站BS和若干个中继站RS，BS/RS使用两根天线发射前置帧。

请参考图4，为本发明实施例一中前置帧示意图。前置帧包括10个OFDM符号，其中D-BCCHc为小区公共广播信道，承载BS与RS相同的广播信息；D-BCCHs为小区特定广播信道，承载BS与RS不同的广播信息。同步符号SYN放置在OFDM符号1，为插入的同步序列，用小区扰码生成序列的一部分序列产生的扰码对SYN符号进行加扰，SYN符号用于系统同步，包括下行信道同步、搜索小区扰码、信道估计等。

请参考图5，为本发明实施例中同步符号产生示意图。选择同步符号SYN为0、1周期重复码，与天线标识码相乘，经过小区扰码加扰后，这样产生的SYN在时域上呈现出两段重复的特性。可以用来实现时频起始同步。所有的BS和RS站使用相同的0、1周期重复序列。所述天线标识码为基站天线标识码或中继天线标识码。

天线标识码具有以下时域特性，对任意两个天线标识码进行时域循环卷积运算，卷积结果的信号能量集中在信道最大多径时延到正交频分复用符号长度与信道最大多径时延之差的区域内，所述具有特定时域特性的标识码可以为沃尔什序列或正交相移序列。具体的，任意两个天线标识序列的乘积，用反向快速傅立叶变换转换到时域后，信号能量分布在[CP，N-CP]区域，即在[0，CP-1]，[N-CP，N-1]区域的信号为0，N是OFDM符号的长度。

例如，天线标识码q_i的时域信号可以设计为：

q_i＝δ[n-(i-1)·d]，i＝1，2，…，m，d＞CP，(m-1)·d＜N-CP

δ(n)是冲激信号，可以验证，该序列满足上述特性。在该实例中，q_i为正交相移序列。

每根发射天线分配一个天线标识码，用来区分不同天线的信道。如果天线标识码1已经被分配给了小区内的天线1，则该码不能被分配给本小区内其它任意一根天线使用。

其它小区干扰(CLI，cell load information)符号位于第8个OFDM符号，用完整的小区扰码生成序列产生的小区扰码对导频信道，CLI符号以及广播信道进行加扰。以下为CLI符号设计实例：使用 $e^{j{\mathrm{\θ}}_x}({\mathrm{\θ}}_x\∈\{0,\frac{2\mathrm{\π}}{3},\frac{4\mathrm{\π}}{3}\left\}\right)$ 表示三种不同的CLI状态。

导频信道放置在OFDM符号7，用于对信道进行估计。导频符号的产生方法有多种，可以是把不同天线的导频设置在不同的子载波上，产生导频符号；也可以是把具有特定时域特性的序列设置在子载波上，产生导频符号，所述特定时域特性为，对任意两个序列进行时域循环卷积运算，卷积结果的信号能量集中在信道最大多径时延到正交频分复用符号长度与信道最大多径时延之差的区域内，所述具有特定时域特性的序列可以为沃尔什序列或正交相移序列。

小区广播信道符号包括小区公共广播信道符号和小区特定广播信道符号。加扰过程为：使用不超过总序列长度的小区扰码生成序列产生小区部分扰码，采用所述小区部分扰码对所述同步符号进行加扰；使用全部小区扰码生成序列产生小区部分扰码，采用所述小区扰码对所述其它小区信息符号、导频符号和小区公共广播信道符号进行加扰；使用中继扰码生成序列产生中继扰码，采用所述中继扰码对所述小区特定广播信道符号进行加扰。

SYN符号、CLI符号以及放置导频的符号可以在时间上等间隔分布，间隔符号数根据系统的相干时间设计。

用SYN符号进行信道估计的结果用于接收端接收第0个OFDM符号的广播信道。第2到第6个OFDM符号上的信道通过对第1个符号和第7个符号的信道估计结果插值得到。用CLI符号进行信道估计的结果用于接收端接收第9个OFDM符号的广播消息。

对终端来说，利用SYN符号和CLI符号上加载的扰码可以实现小区扰码的快速搜索。即在接收端分两步进行搜索，先对SYN符号进行扰码相关搜索，得到部分小区扰码生成序列，再对CLI符号进行扰码相关搜索，得到全部的小区扰码。

在本实施例中，根据本发明的设计，使用中继扰码生成序列产生中继扰码，采用所述中继扰码对所述小区特定广播信道符号进行加扰；终端接收到前置帧后，可以识别出中继，从而使得本技术方案可以应用于存在中继的系统。本发明前置帧在使用两根天线进行传输的情况下，可以完成时频同步、快速小区搜速、消息广播等功能，还能在同时存在不超过8个中继干扰的情况下很好地工作。如果要支持更多的中继，可以将一个小区分为若干扇区，例如分为3个扇区，每个扇区使用一个扰码，这样每个扇区都可以支持8个中继，整个小区可以支持24个中继。

实施例二：

在本实现方案中，假设信道有较大的多径扩展，多径数为8，同时多普勒扩展为1.62kHz，因此相干时间约为3个OFDM符号。在频分双工(FDD，Frequency Division Duplex)模式下，假设前置帧包括12个OFDM符号，基站使用两根天线发射前置帧，在FDD下不考虑小区内有中继的情况，因此导频设计只需考虑区分多天线。

请参考图6，为本发明实施例二中前置帧示意图。在该实现方案中，OFDM符号1作为SYN符号，用于时频同步，在OFDM符号7和OFDM符号10上放置公共导频，OFDM符号4用于发送小区负载信息CLI。在OFDM符号1和OFDM符号4上叠加扰码，接收端通过相关扰码搜索，可以实现快速得到小区扰码。

对于基站的不同天线，SYN符号与CLI符号均乘以不同的天线标识码进行天线区分。假设小区内有n个发射源，信道的最大多径时延为L个采样点，则在需要插导频的OFDM符号里放置不少于nL个导频符号，导频在子载波上等间隔放置。不同发射源的导频都分配在相同的时频资源上，但采用不同的导频符号，要求不同发射源导频在时域上的循环卷积是时延大于L且小于等于(N-L)的冲激响应，例如可以采用沃尔什序列，或正交的相移序列，但不限于列举的两种序列。由于信道多径数为8，天线个数为2，根据上述的放置导频的方法，在OFDM符号7和OFDM符号10上分别放置16个导频符号即可，导频在该OFDM符号上间隔相等的子载波均匀放置，例如第一根天线上的导频用全1序列，第二根天线上的导频用+1，-1交叠的序列。

小区广播信道符号为小区公共广播信道符号。加扰过程为：使用不超过总序列长度的小区扰码生成序列产生小区部分扰码，采用所述小区部分扰码对所述同步符号进行加扰；使用全部小区扰码生成序列产生小区扰码，采用所述小区扰码对所述其它小区信息符号、导频符号和小区公共广播信道符号进行加扰。

SYN符号、CLI符号还可以用于信道估计，从而利用在SYN符号、CLI符号、D-CPICH符号上的信道估计结果，再通过时域插值的方法估计出发送广播信息上的信道。

本实施例中，SYN符号、CLI符号以及放置导频的符号在时间上是等间隔分布的。根据本发明的设计，该前置帧在使用两根天线进行传输的情况下，可以完成时频同步、快速小区搜索、消息广播等功能，还能在使用多天线的情况下很好地工作。

相对于上述前置帧生成方法，本发明还提供了生成前置帧的装置。

实施例三：

请参考图7，为本发明实施例三的装置示意图。

一种的生成正交频分复用前置帧的装置700，包括同步符号产生单元710、其它小区信息符号产生单元730、导频符号产生单元720、小区广播信道符号产生单元740、扰码产生单元750、符号加扰单元760和前置帧生成单元770。

其中，所述扰码产生单元750包括小区扰码产生单元752和小区部分扰码产生单元751；所述符号加扰单元760包括小区扰码加扰单元762和小区部分扰码加扰单元761。

同步符号产生单元710，用于天线标识码与同步码相乘，产生同步符号；

其它小区信息符号产生单元730，用于天线标识码与其它小区信息相乘，产生其它小区信息符号。

导频符号产生单元720，用于产生导频符号。

小区广播信道符号产生单元740，用于产生小区公共广播信道符号。

小区部分扰码产生单元751，使用不超过总长度的小区扰码生成序列产生小区部分扰码。

小区扰码产生单元752，使用全部小区扰码生成序列产生小区扰码。

小区部分扰码加扰单元761，用于采用所述小区部分扰码，对所述同步符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元770。

小区扰码加扰单元762，用于采用所述小区扰码，对所述其它小区干扰符号、导频符号和小区公共广播信道符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元770。

前置帧生成单元770，用于组织加扰后的符号，生成前置帧。

请参考图8，为本发明实施例四的装置示意图。

一种的生成正交频分复用前置帧的装置800，包括同步符号产生单元810、其它小区信息符号产生单元830、导频符号产生单元820、小区广播信道符号产生单元840、扰码产生单元850、符号加扰单元860和前置帧生成单元870。

其中，所述扰码产生单元850包括小区扰码产生单元852、小区部分扰码产生单元851和中继扰码产生单元853；所述符号加扰单元860包括小区扰码加扰单元862、小区部分扰码加扰单元861和中继扰码加扰单元863。

同步符号产生单元810，用于天线标识码与同步码相乘，产生同步符号。

其它小区信息符号产生单元830，用于天线标识码与其它小区信息相乘，产生其它小区信息符号。

导频符号产生单元820，用于产生导频符号。

小区广播信道符号产生单元840，用于产生小区公共广播信道符号和小区特定广播信道符号。

小区部分扰码产生单元851，使用不超过总长度的小区扰码生成序列产生小区部分扰码。

小区扰码产生单元852，使用全部小区扰码生成序列产生小区扰码。

中继扰码产生单元853，使用中继扰码生成序列产生中继扰码。

小区部分扰码加扰单元861，用于采用所述部分小区扰码，对所述同步符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元870。

小区扰码加扰单元862，用于采用所述小区扰码，对所述其它小区干扰符号、导频符号和小区公共广播信道符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元870。

中继扰码加扰单元863，用于采用所述中继扰码，对所述小区特定广播信道符号加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元870。

前置帧生成单元870，用于组织加扰后的符号，生成前置帧。

以上对本发明所提供的前置帧的生成方法和生成前置帧的装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种正交频分复用前置帧的生成方法，其特征在于，包括：

天线标识码与同步码相乘，产生同步符号；

天线标识码与其它小区信息相乘，产生其它小区信息符号；

对所述同步符号、所述其它小区信息符号、导频符号和小区广播信道符号进行加扰，生成前置帧。

2.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述天线标识码为基站天线标识码或中继天线标识码。

3.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述同步码为依次放置在偶数子载波和奇数子载波上的1与0符号。

4.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述小区广播信道符号为小区公共广播信道符号；

所述加扰过程为：

使用不超过总序列长度的小区扰码生成序列产生小区部分扰码，采用所述小区部分扰码对所述同步符号进行加扰；

使用全部小区扰码生成序列产生小区扰码，采用所述小区扰码对所述其它小区信息符号、导频符号和小区公共广播信道符号进行加扰。

5.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述小区广播信道符号包括小区公共广播信道符号和小区特定广播信道符号；

所述加扰过程为：

使用不超过总序列长度的小区扰码生成序列产生小区部分扰码，采用所述小区部分扰码对所述同步符号进行加扰；

使用全部小区扰码生成序列产生小区扰码，采用所述小区扰码对所述其它小区信息符号、导频符号和小区公共广播信道符号进行加扰；

使用中继扰码生成序列产生中继扰码，采用所述中继扰码对所述小区特定广播信道符号进行加扰。

6.根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述天线标识码为具有特定时域特性的标识码，所述特定时域特性为，对任意两个天线标识码进行时域循环卷积运算，卷积结果的信号能量集中在信道最大多径时延到正交频分复用符号长度与信道最大多径时延之差的区域内。

7.根据权利要求6所述的生成方法，其特征在于，所述具有特定时域特性的标识码包括沃尔什序列和正交相移序列。

8.根据权利要求1～7其中之一所述的生成方法，其特征在于，所述导频符号产生过程为，把不同天线的导频设置在不同的子载波上，产生导频符号。

9.根据权利要求1～7其中之一所述的生成方法，其特征在于，所述导频符号产生过程为，把具有特定时域特性的序列设置在子载波上，产生导频符号；所述特定时域特性为，对任意两个序列进行时域循环卷积运算，卷积结果的信号能量集中在信道最大多径时延到正交频分复用符号长度与信道最大多径时延之差的区域内。

10.根据权利要求9所述的生成方法，其特征在于，所述具有特定时域特性的序列包括沃尔什序列和正交相移序列。

11.一种生成正交频分复用前置帧的装置，其特征在于，包括同步符号产生单元、其它小区信息符号产生单元、导频符号产生单元、小区广播信道符号产生单元、扰码产生单元、符号加扰单元和前置帧生成单元；

同步符号产生单元，用于天线标识码与同步码相乘，产生同步符号；

其它小区信息符号产生单元，用于天线标识码与其它小区信息相乘，产生其它小区信息符号；

导频符号产生单元，用于产生导频符号；

小区广播信道符号产生单元，用于产生小区广播信道符号；

扰码产生单元，用于产生扰码；

符号加扰单元，用于使用所述扰码产生单元产生的扰码，对所述同步符号、其它小区信息符号、导频符号和小区广播信道符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元；

前置帧生成单元，用于组织加扰后的符号，生成前置帧。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述扰码产生单元包括小区扰码产生单元和小区部分扰码产生单元；所述符号加扰单元包括小区扰码加扰单元和小区部分扰码加扰单元；

小区部分扰码产生单元，使用不超过总长度的小区扰码生成序列产生小区部分扰码；

小区扰码产生单元，使用全部小区扰码生成序列产生小区扰码；

所述小区广播信道符号为小区公共广播信道符号；

小区部分扰码加扰单元，用于采用所述小区部分扰码，对所述同步符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元；

小区扰码加扰单元，用于采用所述小区扰码，对所述其它小区干扰符号、导频符号和小区公共广播信道符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述扰码产生单元包括小区扰码产生单元、小区部分扰码产生单元和中继扰码产生单元；所述符号加扰单元包括小区扰码加扰单元、小区部分扰码加扰单元和中继扰码加扰单元；

小区部分扰码产生单元，使用不超过总长度的小区扰码生成序列产生小区部分扰码；

小区扰码产生单元，使用全部小区扰码生成序列产生小区扰码；

中继扰码产生单元，使用中继扰码生成序列产生中继扰码；

所述小区广播信道符号包括小区公共广播信道符号和小区特定广播信道符号；

小区部分扰码加扰单元，用于采用所述部分小区扰码，对所述同步符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元；

小区扰码加扰单元，用于采用所述小区扰码，对所述其它小区干扰符号、导频符号和小区公共广播信道符号进行加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元；

中继扰码加扰单元，用于采用所述中继扰码，对所述小区特定广播信道符号加扰，将加扰后的符号发送给所述前置帧生成单元。

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