CN101183895A - 移动通信系统,发送设备和传输信号生成方法 - Google Patents

移动通信系统,发送设备和传输信号生成方法 Download PDF

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Abstract

一种发送设备用于移动通信系统中，所述移动通信系统中对预定序列进行循环移位所获得的信号被用于通信。发送设备的快速傅立叶逆变换装置通过快速傅立叶逆变换将对频域的预定序列进行信号处理所获得的信号转换到时域。循环移位装置按照移位预定量对通过快速傅立叶逆变换设备转换到时域的信号中的序列进行循环移位。

Description

移动通信系统，发送设备和传输信号生成方法
本发明基于2006年10月31日提交的日本专利申请第2006-295947号，以及2007年9月6日提交的日本专利申请第2006-231376号，并要求其优先权。这些专利申请的内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及移动通信系统中基站和终端设备之间的通信。
现有技术
长期演进(LTE)移动通信系统中基站和终端设备之间的空中接口上，控制信号和数字信号根据信号的种类经由不同的信道进行传输。例如，将随机接入信道(RACH)映射到物理随机接入信道(PRACH)，前同步信号(preamble)和消息通过RACH进行传输。上行数据信号通过物理上行链路共享信道(PUSCH)进行传输。上行控制信号通过物理上行链路控制信道(PUCCH)进行传输。PUSCH和PUCCH上的帧中包含的参考信号和RACH的前同步信号都是预定模式的信号。
基站检测PUSCH或PUCCH上的参考信号，例如用于允许对各个终端设备发出的上行数据信号和上行控制信号的衰减进行补偿。并且，通过检测RACH上的前同步信号，基站可以识别每个终端设备的接入。
在LTE移动通信系统中，执行码分复用(CDM)以实现同一带宽上多个终端设备发出的参考信号的多路传输。在CDM中，使用每个终端设备专用的循环移位让多个终端设备能够在保持正交性的同时共享同一Zadoff-Chu序列(ZC序列)。
一般情况下，完成预定ZC序列的循环移位后，终端设备执行包括傅立叶变换和傅立叶逆变换等的信号处理，并传输由此获得的信号(参见R1-060373：Comparison of Proposed Uplink Pilot Structures For SC-FFOMA，德克萨斯仪器有限公司，3GPP TSG RAN WG1#44丹佛，科罗拉多州，2006年2月13-17日)。
图1的框图示出了通过考虑参考信号的传输所做的终端设备配置实例。在图1所示的实例中，终端设备对预定ZC序列执行终端设备所专用的循环移位，此后通过离散傅立叶变换(DFT)把ZC序列转换到频域。接下来，终端设备把获得的频域信号映射到副载波上，然后通过离散傅立叶逆变换(IDFT)在时域中恢复信号。最后终端设备在时域中恢复的信号中插入循环前缀(CP)并传输该信号。
基站将CP从接收自基站设备的信号中除去，此后计算所接收的信号和预定ZC序列模式的互相关(crosscorrelation)值，并且基于互相关值检测从终端设备发出的ZC序列和ZC序列的循环移位。
上述技术有以下描述的问题。
希望简化例如上述的，由CDM和循环移位复用的并从终端设备发出的ZC序列形成模式的检测配置。频域互相关方法(多用户信道估计)能有效的做到这一点，在这种方法中，在一个电路中可以检测到具有同一ZC序列但有不同循环移位的多种模式，从而减少了电路个数。
图2A的框图表示了基站配置，该基站中简化了从终端设备发出的模式的检测配置。图2所示的配置是通过考虑信道估计而作出的。图2B的时序图表示了图2A所示基站的信道估计结果。
参考图2A，首先通过快速傅立叶变换(FFT)将已经移除CP的接收信号转换到频域。随后，接收的频域信号和未循环移位的预定ZC序列的共轭复数相乘。接下来，通过快速傅立叶逆变换(IFFT)将获得的作为相乘结果的信号转换到时域，从而获得接收信号和预定ZC序列的互相关值。从获得的互相关值中检测到由终端设备发出的ZC序列。
循环移位可以视为等同于时延。从示例性的图2B所示的互相关值时延谱可以看出，可以检测到使用同一ZC序列的各个终端设备中应用的循环移位量。在图2B所示的实例中，对于同一ZC序列使用不同的循环移位的终端设备UE0至UE3之间的互相关峰值出现在不同时间。
使用这种方法有可能一次获得多个终端设备上的信道估计结果，对于相同ZC序列，所述每个终端设备具有独特的循环移位。
同样的参考图2A，使用IFFT而不是IDFT来简化将频域中计算的互相关值转换成时域中的互相关值的部分。
为了与足够多的不同长度的ZC序列兼容，采样的个数优选地是一个质数或者是一个具有大的质因数的数。
在基站中，如果使用的不是图2A中的IFFT而是对应于终端设备中DFT的IDFT，则终端设备循环移位的采样个数可以对应于基站中IDFT输出采样的整数个数进行设定。然而在这种情况下，基站中傅立叶逆变换的配置变得复杂。
在图2A所示的情况中，通过在基站中使用IFFT来简化傅立叶逆变换的配置。然而这导致终端设备循环移位的采样个数和基站IFFT输出的采样整数个数之间的不一致。
图3示出了包含图1所示终端设备和图2A所示基站的移动通信系统的多用户信道估计实例。假设在这个实例中终端设备UE0，UE1，UE2和UE3将同一ZC序列分别循环移位对应于0，18，36和54个DFT采样的量，并且DFT大小(采样个数)是73，FFT和IFFT大小均为256。
基站IFFT输出的采样率是终端设备DFT输入的采样率的256/73。相应的，终端设备UE0，UE1，UE2和UE3循环移位的量对应于基站IFFT输出的0，63.12，126.25和189.37个采样。这些值减去整数部分所得到的值作为终端设备UE上信道估计结果的定时误差。可以认识到，如图3所示，除终端设备UE0以外的终端设备UE的信道估计结果所包含的定时误差小于一个采样的量。更具体的，UE1上信道估计的结果包含对应于0.12采样的定时误差；UE2上的信道估计结果包含对应于0.25采样的定时误差；UE3上的信道估计结果包含对应于0.37采样的定时误差。
在将这些信道估计结果具体用于解调的情况中，定时误差是造成解调性能恶化的原因。如果通过频域的信号处理补偿这些定时误差，则设备的配置会变得复杂。
发明内容
本发明的一个示范性目的是提供一种移动通信系统、发送设备和传输信号生成方法，其能够在使用通过对序列进行循环移位而获得的预定模式的方法中，利用简单的配置减少定时误差。
为了获得上述目标，根据本发明的一个示范性方面所提供的移动通信系统是将对预定序列进行循环移位所获得的信号用于通信，并且具有发送设备和接收设备的移动通信系统。
发送设备对频域中的预定序列的信号执行信号处理，通过快速傅立叶逆变换将信号转换到时域，此后将被转换到时域中的信号中的序列循环移位一个预定的移位量，并传送已经循环移位的信号。
接收设备计算从发送设备接收的信号和预先存储的序列的互相关值，通过快速傅立叶逆变换将互相关的值转换到时域，并基于时域值的互相关值，检测发送设备中使用的序列和循环移位量。
根据本发明的示范性方面，发送设备是移动通信系统中使用的发送设备，在该移动通信系统中，将对预定序列进行循环移位所获得的信号用于通信。发送设备具有快速傅立叶逆变换装置和循环移位装置。
快速傅立叶逆变换装置通过快速傅立叶逆变换将由频域中在预定序列上进行信号处理所获得的信号转换到时域。
循环移位装置对通过快速傅立叶逆变换装置转换到时域中的信号中的序列按照预定移位量进行循环移位。
本发明示范性方面的传输信号生成方法是移动通信系统中使用的发送设备中的传输信号生成方法，该移动通信系统使用对预定序列进行循环移位所获得的信号进行通信，该方法包含对频域的预定序列进行信号处理，通过快速傅立叶逆变换将经信号处理的频域信号转换到时域，并将转换到时域中的信号中的序列按照预定移位量进行循环移位。
通过参考附图的以下说明，本发明的上述以及其他目的，特点和优点将变得显而易见，附图示出了本发明的实例。
附图说明
图1的框图示出了通过考虑参考信号的传输所做的终端设备配置实例；
图2A的框图示出了基站的配置，该基站中用于检测从终端设备发送的模式的配置进行了简化；
图2B的时序图示出了图2A所示基站进行的信道估计的结果；
图3示出了包含图1所示终端设备和图2A所示基站的移动通信系统的多用户信道估计实例；
图4示出了本发明一个示范性实施例中提出的终端设备的基本配置；
图5示出了使用图4提出的循环移位的定义所进行的多用户信道估计实例；
图6的框图示出了根据本发明示范性实施例的移动通信系统配置；
图7的框图示出了终端设备12的配置；
图8的框图示出了基站11的配置。
具体实施方式
图4示出了本发明示范性实施例中提出的终端设备的基本配置。在以下描述的示范性实施例中，为了防止定时误差，我们提出在图4所示的快速傅立叶逆变换(IFFT)之后进行循环移位，并在IFFT处定义循环移位。在这种定义下，循环移位的采样个数是图2中IFFT输出处的整数。
图5描述了图4中提出的循环移位的多用户信道估计的实例。参考图5，各个终端设备信道估计的结果可以通过采样整数来取出而没有定时误差。
在此提出循环移位的定义。通过考虑简化EUTRA(演进UMTS陆地无线接入)上行链路的多用户信道估计，我们提出在IFFT之后执行循环移位并通过IFFT处的采样定义循环移位。
下文中将详细描述本示范性实施例。
图6的框图描述了本发明示范性实施例的移动通信系统配置。参考图6，移动通信系统10具有基站11和终端设备12。基站11和终端设备12在空中接口上传输和接收各种信号。例如，各个终端设备12通过PUSCH将上行数据信号传输到基站11。PUSCH上的上行数据信号帧包含参考信号。例如，在基站11上检测该参考信号，并将该参考信号用于补偿衰减。
参考信号是由将预定ZC序列按照预定量进行循环移位所获得的信号。针对一个ZC序列定义移位量有所不同的多个循环移位。基站11检测循环移位以及ZC序列。
下面，将把重心放在把参考信号从各个终端设备12传输到基站11来进行描述。
图7的框图示出了终端设备12的配置。参考图7，终端设备12具有序列生成单元21，DFT单元22，副载波映射单元23，IFFT单元24，循环移位单元25和CP插入单元26。
序列生成单元21产生的ZC序列是作为参考信号传输到基站11的模式的基础。通过使用Zadoff-Chu零相关区(ZC-ZCZ)序列的生成多项式生成ZC序列。
DFT单元22通过离散傅立叶变换(DFT)将序列生成单元21生成的包含时域ZC序列的信号转换成频域信号。
副载波映射单元23将DFT单元22转换到频域中的信号映射到预定副载波。例如，副载波映射单元23可将利用平方根乃奎斯特滤波器等限制了带宽的信号映射到预定副载波。
IFFT单元24通过IFFT将由载波映射单元23映射到副载波的频域信号转换成时域中的信号。
循环移位单元25将由IFFT单元24在时域中恢复的信号中所包含的ZC序列进行循环移位，循环移位的大小是相应于IFFT单元24输出中的预定采样个数的一个量。相应的，可以视为循环移位量的值是取决于IFFT单元24输出处的采样率的离散值。可以通过IFFT单元24输出处的采样个数来指定循环移位的量。
CP插入单元26加入循环前缀(CP)，即信号(该信号中ZC序列由循环移位单元25进行了循环移位)的尾部部分，作为信号头部之前的循环前缀(CP)。由CP插入单元26加入了CP的信号被传输到PUSCH上。
图8的框图示出了基站11的配置。参考图8，基站11具有CP移除单元31，FFT单元32，乘法单元33，IFFT单元34和检测单元35。
CP移除单元31将CP从终端设备12发出的，在PUSCH上接收的信号中移除。
FFT单元32通过快速傅立叶变换(FFT)将由CP移除单元31已经把CP移除的信号转换成频域中的信号。
乘法单元33将通过把预定ZC序列转换到频域所获得的模式与由FFT单元32转换到频域的信号相乘。在该乘法中应用的ZC序列是没有循环移位的序列。
IFFT单元34通过IFFT将由乘法单元33中的相乘所获得的信号转换成时域中的信号。从而在时域中获得了在PUSCH上接收的信号和ZC序列之间的互相关值。如果从终端设备12传输的参考信号的模式是由循环移位ZC序列所获得的模式，则循环移位的量作为IFFT单元34输出处的时延量。在此示范性实施例中，假设IFFT单元34输出处的采样率与终端设备12中IFFT单元24输出处的采样率是相同的，或者是终端设备12中IFFT单元24输出处的采样率的自然数倍。相应的，IFFT单元34输出处的循环移位的量不包含由于采样率的不同而引起的定时误差。
检测单元35从IFFT单元34的输出中检测由终端设备12发送的作为参考信号传输的模式的ZC序列和循环移位。ZC序列和ZC序列的接收电平可以由互相关峰值的信号电平确定，并且循环移位可由峰值的时延量确定。检测单元35的检测结果可用于解调上行数据信号或者补偿上行信号的衰减。
根据示范性实施例，如上所述，通过将预定ZC序列在频域映射到副载波所获得的信号由IFFT进行处理，并在随后阶段进行循环移位，然后传输已经循环移位的信号。因此可以使用简单配置防止在接收端的IFFT输出中包含由于采样率的不同所造成的定时误差。
更具体的，在相对于同一ZC序列定义了用于通信的具有多个循环移位的预定模式的移动通信系统中，终端设备12在IFFT单元24之后放置有循环移位单元25，并且循环移位单元25通过来自IFFT单元24的输出的采样个数，规定ZC序列的循环移位的量。基站11的配置使得不同程度循环移位相同ZC所获得的多个模式可以一次性从IFFT输出中检测到，因此有可能防止在IFFT输出中包含由于采样率的差别而造成的定时误差。而且，由于采样率的差别所造成的定时误差从信道估计结果(互相关值)中移去了，从而改善了信道估计结果用于解调的情况下的解调性能。
本示范性实施例是通过实例方式根据参考信号在PUSCH上的传输进行说明的。然而本发明并不限于此。本发明可以广泛地应用于使用通过对预定序列应用移位量不同的循环移位而获得的多个模式进行的信号传输。例如，本发明还可以应用于参考信号，PUCCH上的控制信号或RACH上的前同步信号。
虽然本发明的优选示范性实施例是用具体实例进行说明的，但是这些说明仅用于阐述性目的，应该了解到可以对本发明作出各种改变和变换而不会偏离权利要求的精神或范围。

Claims (14)

1.一种移动通信系统，其中将通过对预定序列进行循环移位而获得的信号用于通信，该系统包含：
发送设备，其对频域中的用于所述预定序列的信号进行信号处理，通过快速傅立叶逆变换把所述信号转换到时域，随后将所述转换到时域的信号中的所述序列按照预定移位量进行循环移位，并传输所述循环移位后的信号；和
接收设备，其计算从所述发送设备接收的信号和预先存储的所述序列之间的互相关值，通过快速傅立叶逆变换把所述互相关值转换到时域，并基于所述时域中的互相关值来检测在所述发送设备中使用的序列和循环移位量。
2.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述接收设备中的快速傅立叶逆变换的输出的采样率是所述发送设备中的快速傅立叶逆变换的输出的采样率的自然数倍。
3.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述预定移位量的循环移位是由将快速傅立叶逆变换的输出循环移位对应于预定的采样个数的一个量来实现的。
4.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述循环移位的量通过所述发送设备中快速傅立叶逆变换的输出中的采样个数来规定。
5.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述发送设备是终端设备，所述接收设备是基站。
6.如权利要求1所述的移动通信系统，其中所述通过对序列进行循环移位而获得的模式信号是用于对数据信号或控制信号进行解调的参考信号，或者是用于随机接入的前同步信号。
7.一种用于移动通信系统中的发送设备，所述移动通信系统中将通过对预定序列进行循环移位而获得的信号用于通信，所述发送设备包含：
快速傅立叶逆变换单元，用于通过快速傅立叶逆变换将对频域中的预定序列进行信号处理获得的信号转换到时域；和
循环移位单元，用于将通过所述快速傅立叶逆变换单元转换到时域的信号中的所述序列按照预定移位量进行循环移位。
8.如权利要求7所述的发送设备，其中所述快速傅立叶逆变换单元的输出的采样率的整数倍与接收设备中的快速傅立叶逆变换单元的输出的采样率是一致的。
9.如权利要求7所述的发送设备，其中所述循环移位单元通过将所述快速傅立叶逆变换单元的输出循环移位相应于预定的采样个数的一个量，实现所述预定量的循环移位。
10.如权利要求7所述的发送设备，其中所述循环移位单元中的循环移位量是通过所述发送设备中的快速傅立叶逆变换单元的输出中的采样个数规定的。
11.如权利要求7所述的发送设备，其中所述发送设备是把上行信号传输到基站的终端设备。
12.如权利要求7所述的发送设备，其中通过对所述序列进行循环移位而获得的模式信号是用于数据信号或控制信号的解调的参考信号，或者是用于随机接入的前同步信号。
13.一种用于移动通信系统中的发送设备，所述移动通信系统中将通过对预定序列进行循环移位而获得的信号用于通信，所述发送设备包含：
快速傅立叶逆变换装置，用于通过快速傅立叶逆变换将对频域中的预定序列进行信号处理所获得的信号转换到时域；和
循环移位装置，将由所述快速傅立叶逆变换装置转换到时域的信号中的所述序列按照预定移位量进行循环移位。
14.一种在用于移动通信系统的发送设备中使用的传输信号生成方法，该移动通信系统中对预定序列进行循环移位以用于通信，所述方法包含：
对频域中的预定序列进行信号处理；
通过快速傅立叶逆变换将经所述信号处理处理的频域信号转换到时域；和
将所述转换到时域的信号中的所述序列按预定移位量进行循环移位。
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