CN101227735A - 随机接入信道的zc序列排序方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种随机接入信道的ZC序列排序方法和装置，方法包括以下步骤：设置α为每条ZC序列的逻辑索引，u为每条ZC序列的物理索引，其中，1≤u≤N－1，0≤α≤N－2，N为每条ZC序列的长度；以及建立逻辑索引与物理索引的映射关系为：以u＝N/2为对称轴，u上下对称地映射α，且在对称轴的上方，u单调减小或增大；在对称轴的下方，u单调增大或减小。本发明保证了同一小区内使用不同序列的手机的PRACH具有相近的覆盖范围，从而提高了小区规划的灵活性。

Description

随机接入信道的ZC序列排序方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体来说，涉及一种随机接入信道的ZC序列排序方法和装置。

背景技术

在长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)系统中，随机接入信道(Random Access Channel，简称RACH)使用Zadoff-Chu(简称ZC)序列的循环移位序列作为前导(preamble)，这些循环移位序列又可以称为零相关区域(Zero Correlation Zone，简称ZCZ)序列。

在实际系统中，用户设备(User Equipment，简称为UE)例如手机开机之后首先进行下行同步，之后开始检测广播信道(BroadcastChannel，简称BCH)。基站通过BCH通知手机本小区RACH可以使用的第一条ZC序列的逻辑索引(Logical root sequence number)以及循环移位的步长，手机根据逻辑索引利用一定的映射规则计算出相应的ZC序列的物理索引(Physical root sequence number)，然后根据循环移位步长(如果在高速环境下，还要根据一定的“循环移位限制规则”)生成可用的ZCZ序列。如果ZCZ序列的数量少于预设门限P，则手机自动递增序列索引，利用下一条ZC序列继续生成ZCZ序列，直到ZCZ序列的总数大于等于P为止。最后，手机在所有生成的可用ZCZ序列中随机选择一条作为preamble发送。

ZC序列逻辑索引与物理索引之间的映射过程实际上就是对ZC序列进行重新排序的过程。其中。ZC序列的生成式如式(1)所示，其中N为序列长度，u为序列的物理索引，ZC序列的物理索引是指产生每条ZC序列时所用到的索引，g_u(n)表示物理索引为u的第n个样点的排序值。序列索引指根据某一准则对ZC序列进行排序之后，每条ZC序列在排序之后的队列中的编号。

LTE系统TDD(Time Division Duplex，时分双工)模式的帧结构如图1所示。在这种帧结构中，一个10ms(307200Ts，1ms＝30720 Ts)的无线帧被分成两个半帧，每个半帧分成10个长度为0.5ms时隙，两个时隙组成一个长度为1ms的子帧，一个无线帧中包含10个子帧(编号从0到9)，一个无线帧中包含20个时隙(编号从0到19)。对于长度为5.21us及4.69us的常规循环前缀(Cyclic Prefix，CP)，一个时隙包含7个长度为66.7us的上/下行符号，其中第一个符号循环前缀长度为5.21us，其余6个符号的循环前缀长度为4.69us；对于长度为16.67us的扩展循环前缀，一个时隙包含6个上/下行符号。另外，在这种帧结构中，子帧的配制特点为：

●子帧0和子帧5固定用于下行传输；

●支持5ms和10ms为周期的上下行切换；

●子帧1和子帧6为特殊子帧，用作传输3个特殊时隙DwPTS(Downlink Pilot Time Slot，下行导频时隙)、GP(Guard Period，保护间隔)及UpPTS(Uplink Pilot Time Slot，上行导频时隙)，其中，

DwPTS用于下行传输；

GP为保护时间，不传输任何数据；

UpPTS用于上行传输，至少包含2个上行SC-FDMA符号用于传输物理随机接入信道PRACH(Physical RandomAccess CHannel)。对于5ms的上/下行转换周期，UpPTS及子帧2和子帧7始终用于上行传输。而对于10ms的转换周期，子帧6的UpPTS长度为0，子帧1的UpPTS可以为0也可以大于0。

●在5ms周期的上下行切换时，子帧2和子帧6固定用于上行传输；

●在10ms周期上下行切换时，DwPTS存在于两个半帧中，GP和UpPTS存在于第一个半帧中，第二个半帧中的DwPTS时长为1ms，子帧2用于上行传输，子帧7到子帧9用于下行传输。

LTE系统的TDD模式有两大类PRACH，第一类放在非特殊的上行子帧(包含特殊时隙的子帧被称为特殊子帧)内传输；第二类放在UpPTS内传输。第一类PRACH的排序方法是先根据立方度量以1.2dB为门限将所有序列分成两组，再在每一组内根据序列在循环移位限制条件下所支持的最大循环移位量将序列分成若干子组，然后再在每个组内根据序列的立方度量值进行排序。立方度量(Cubic Metric，简称CM)是一种衡量发射数据峰均比的标准，CM越大表示峰均比越高，其计算方法如式(2)所示，

$\mathrm{CM}=\frac{{20\log }_{10}\left\{\mathrm{rms}\right[v_{\mathrm{norm}}^3\left(t\right)\left]\right\}-1.52}{1.56}\mathrm{dB}---\left(2\right)$

其中， $r_{\mathrm{norm}}\left(t\right)=\frac{\left|v\left(t\right)\right|}{\mathrm{rms}\left[v\left(t\right)\right]},$ 而 $\mathrm{rms}\left(x\right)=\sqrt{\frac{\left(x^{\′}x\right)}{M}},$ v(t)为时域信号的幅值，通过在m＝0，1，...M-1时刻对n＝0，1，...N-1的时域信号g_u(n)进行采样，得到一串离散的时域样点v(m)以模拟v(t)，M为向量x的维度，M＞N。

显然向量x的维度M越大，即取样点越多，那么离散的时域样点v(m)模拟v(t)得到的曲线就会越平滑，模拟精度会越高，求得的CM值精度也就越高。

在实现本发明过程中，发明人发现与第一类PRACH相比，第二类PRACH子载波较宽，抗多谱勒频偏的能力较强，不需要通过循环移位限制来解决频偏问题，所以第二类PRACH不能使用第一类PRACH的排序方法。由于现有技术不对第二类PRACH提供合适的ZC序列排序方法，导致不能将CM值相近的序列分配给同一个小区，使得同一小区中使用不同ZC序列的各个UE有不同的覆盖范围，限制了小区规划的灵活性。

发明内容

本发明旨在提供一种ZC序列排序方法和装置，以解决上述的现有技术中缺乏ZC序列排序，导致同一小区中使用不同ZC序列的各个UE有不同的覆盖范围的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种随机接入信道的ZC序列排序方法，包括以下步骤：设置α为每条ZC序列的逻辑索引，u为每条ZC序列的物理索引，其中，1≤u≤N-1，0≤α≤N-2，N为每条ZC序列的长度；以及建立逻辑索引与物理索引的映射关系为：以u＝N/2为对称轴，u上下对称地映射α，且在对称轴的上方，u单调减小或增大；在对称轴的下方，u单调增大或减小。

优选的，在对称轴的上方，u单调减小；在对称轴的下方，u单调增大具体包括：以函数建立逻辑索引与物理索引的映射关系。

优选的，N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：1  1382  137    3  136    4  135    5...69 70。

优选的，在对称轴的上方，u单调增大；在对称轴的下方，u单调减小具体包括：以函数

建立逻辑索引与物理索引的映射关系。

优选的，N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：69 70 6871 67 72 66 73...  1  138。

在本发明的实施例中，还提供了一种随机接入信道的ZC序列排序装置，包括：设置模块，用于设置α为每条ZC序列的逻辑索引，u为每条ZC序列的物理索引，其中，1≤u≤N-1，0≤α≤N-2，N为每条ZC序列的长度；以及建立模块，用于建立逻辑索引与物理索引的映射关系为：以u＝N/2为对称轴，u上下对称地映射α，且在对称轴的上方，u单调减小或增大；在对称轴的下方，u单调增大或减小。

优选的，建立模块以函数

建立逻辑索引与物理索引的映射关系。

优选的，N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：1  1382  137    3  136    4  135    5...69 70。

优选的，建立模块以函数

建立逻辑索引与物理索引的映射关系。

优选的，N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：69 70 6871 67 72 66 73...  1  138。

因为当序列的物理索引小于等于N/2时，序列的CM值近似地随序列物理索引的增加而增加，而当序列的物理索引大于等于N/2时，序列的CM值近似地随序列物理索引的增加而减小，所以上述实施例的ZC序列排序方法和装置相当于按照CM值对ZC序列进行了合适的排序，所以将CM值相近的ZC序列分配给同一个小区，这保证了同一小区内使用不同序列的手机的PRACH具有相近的覆盖范围，从而提高了小区规划的灵活性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为LTE系统TDD模式的帧结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的ZC序列排序方法的流程图；

图3示出了排序前根序列物理索引与CM值对应关系(N为139)；以及

图4示出了根据本发明实施例的ZC序列排序装置的方框图。

具体实施方式

下面以LTE的FDD模式为例，详细说明本发明的具体实施方式。

图2示出了根据本发明实施例的ZC序列排序方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S10，设置α为每条ZC序列的逻辑索引，u为每条ZC序列的物理索引，其中，1≤u≤N-1，0≤α≤N-2，N为每条ZC序列的长度；以及

步骤S20，建立逻辑索引与物理索引的映射关系为：以u＝N/2为对称轴，u上下对称地映射α，且在对称轴的上方，u单调减小或增大；在对称轴的下方，u单调增大或减小。显然，这里以α为横轴，以u为纵轴。u在对称轴的上方即u大于等于N/2；u在对称轴的下方即u小于等于N/2。

图3示出了排序前根序列物理索引与CM值对应关系(N为139)，观察图3，可以看到当序列的物理索引小于等于N/2时，序列的CM值近似地随序列物理索引的增加而增加，而当序列的物理索引大于等于N/2时，序列的CM值近似地随序列物理索引的增加而减小。

因此，本实施例的排序方法利用上述性质，相当于按照CM值对ZC序列进行了合适的排序，所以将CM值相近的ZC序列分配给同一个小区，这保证了同一小区内使用不同序列的手机的PRACH具有相近的覆盖范围，从而提高了小区规划的灵活性。

实施例一

优选的，在对称轴的上方，u单调减小；在对称轴的下方，u单调增大具体包括：以函数

建立逻辑索引与物理索引的映射关系。这个公式等价于

随遍机接入信道使用的ZC序列长度N为139，可用序列数为138。

那么，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：1 138  2 137  3136    4  135    5...69 70。

实施例二

优选的，在对称轴的上方，u单调增大；在对称轴的下方，u单调减小具体包括：以函数

建立逻辑索引与物理索引的映射关系。这个公式等价于

随机接入信道使用的ZC序列长度N为139，可用序列数为138。

那么，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：69  70 68 71 67 7266 73...  1  138。

图4示出了根据本发明实施例的ZC序列排序装置的方框图，包括：

设置模块10，用于设置α为每条ZC序列的逻辑索引，u为每条ZC序列的物理索引，其中，1≤u≤N-1，0≤α≤N-2，N为每条ZC序列的长度；以及

建立模块20，用于建立逻辑索引与物理索引的映射关系为：以u＝N/2为对称轴，u上下对称地映射α，且在对称轴的上方，u单调减小或增大；在对称轴的下方，u单调增大或减小。

优选的，建立模块以函数建立逻辑索引与物理索引的映射关系。

N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：1 138  2 1373  136    4  135    5...69 70。

优选的，建立模块以函数

建立逻辑索引与物理索引的映射关系。

N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：69 70 68 71 67 7266 73...  1  138。

因为当序列的物理索引小于等于N/2时，序列的CM值近似地随序列物理索引的增加而增加，而当序列的物理索引大于等于N/2时，序列的CM值近似地随序列物理索引的增加而减小，所以上述实施例的ZC序列排序装置相当于按照CM值对ZC序列进行了合适的排序，所以将CM值相近的ZC序列分配给同一个小区，这保证了同一小区内使用不同序列的手机的PRACH具有相近的覆盖范围，从而提高了小区规划的灵活性。

上述的公式计算简单，并且很好地反映了图2实施例的映射关系，利用公式进行计算，从而不需要在基站及手机中保存映射表格，节省了存储空间，降低了设计成本。之所以能够建立计算如此简单的公式来建立映射关系，是因为本发明发现了当序列的物理索引小于等于N/2时，序列的CM值近似地随序列物理索引的增加而增加，而当序列的物理索引大于等于N/2时，序列的CM值近似地随序列物理索引的增加而减小，由此建立了一种简单地映射关系，即以u＝N/2为对称轴，u上下对称地映射α，且在对称轴的上方，u单调减小或增大；在对称轴的下方，u单调增大或减小。

从以上的描述中，可以看出，上述实施例的排序方法和装置得到的排序结果可以使运营商根据序列的CM特性进行序列规划和分配，将CM值相近的序列分配给同一个小区，保证同一小区内使用不同序列的手机的PRACH信道具有相近的覆盖范围。另外，序列u与N-u具有完全相同的CM值，因此使用本方法和装置得到的排序结果能够使序列u与N-u分配给同一个小区，由于序列u与N-u在序列结构上有对称性质，所以可以降低基站接收机的检测复杂度。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种随机接入信道的ZC序列排序方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置α为每条ZC序列的逻辑索引，u为所述每条ZC序列的物理索引，其中，1≤u≤N-1，0≤α≤N-2，N为所述每条ZC序列的长度；以及

建立所述逻辑索引与物理索引的映射关系为：以u＝N/2为对称轴，u上下对称地映射α，且在所述对称轴的上方，u单调减小或增大；在所述对称轴的下方，u单调增大或减小。

2.根据权利要求1所述的ZC序列排序方法，其特征在于，在所述对称轴的上方，u单调减小；在所述对称轴的下方，u单调增大具体包括：

以函数

建立所述逻辑索引与物理索引的映射关系。

3.根据权利要求2所述的ZC序列排序方法，其特征在于，N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：

1  138    2  137    3  136    4  135    5...69 70。

4.根据权利要求1所述的ZC序列排序方法，其特征在于，在所述对称轴的上方，u单调增大；在所述对称轴的下方，u单调减小具体包括：

以函数

建立所述逻辑索引与物理索引的映射关系。

5.根据权利要求4所述的ZC序列排序方法，其特征在于，N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：

69    70 68 71 67 72 66 73...  1  138。

6.一种随机接入信道的ZC序列排序装置，其特征在于，包括：

设置模块，用于设置α为每条ZC序列的逻辑索引，u为所述每条ZC序列的物理索引，其中，1≤u≤N-1，0≤α≤N-2，N为所述每条ZC序列的长度；以及

建立模块，用于建立所述逻辑索引与物理索引的映射关系为：以u＝N/2为对称轴，u上下对称地映射α，且在所述对称轴的上方，u单调减小或增大；在所述对称轴的下方，u单调增大或减小。

7.根据权利要求6所述的ZC序列排序装置，其特征在于，所述建立模块以函数

建立所述逻辑索引与物理索引的映射关系。

8.根据权利要求7所述的ZC序列排序装置，其特征在于，N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：

1  138    2  137    3  136    4  135    5...69 70。

9.根据权利要求7所述的ZC序列排序装置，其特征在于，所述建立模块以函数建立所述逻辑索引与物理索引的映射关系。

10.根据权利要求9所述的ZC序列排序装置，其特征在于，N＝139，对于α＝0，1，2，...137，映射到的u是：

69    70 68 71 67 72 66 73...  1  138。

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