CN101394382B - 基于宽带单载波系统减少导频序列碰撞的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于宽带单载波系统减少导频序列碰撞的方法，该方法中同一小区的用户设备UE(User Equipment)根据当前所处小区的小区组内ID号(Identification)，来确定其上行导频符号的时域编号，且同一时间、同一小区组内，各小区的小区组内ID号与对应的导频符号的时域编号具有单映射关系，从而有效降低相邻小区导频序列发生碰撞的概率，提高系统性能，且上行导频符号的时域编号随时间而进行跳变，可以进一步地实现干扰随机化。
Description
技术领域
本发明涉及数字通信领域，特别是涉及基于宽带单载波系统减少导频序列碰撞的方法。
背景技术
基于正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)技术是未来无线通信技术的主要候选方案之一。该方案为不同的用户分配若干不同的子载波，这些子载波在频域允许重叠但始终保持相互正交。OFDMA的一个主要缺点是具有较大的峰均比，会导致功放效率降低。为了克服这一缺点，同时又能够继承OFDMA的优点，3GPP LTE(Long TermEvolution)上行采用一种单载波术-基于离散傅立叶变换扩展的正交频分多址(Discrete Forurier Transform-spread-Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，DFT-s-OFDMA)技术，即用户数据先通过离散傅里叶变换DFT预编码器，DFT变换后的输出值以集中摆放localization的方式排列在OFDMA的子载波上。DFT-s-OFDMA技术虽然同OFDMA技术一样对频率偏差比较敏感，但它具有较低的峰均比，而且对于抵抗多径时延有较好的效果。
图1为3GPP LTE现有的一个DFT-s-OFDMA系统的上行时隙(子帧)结构示意图。在该示意图中，一个上行时隙的持续时间为0.675ms，包含9个DFT-s-OFDM符号，其中上行导频信号固定在编号为l＝4的DFT-s-OFDM符号(如图中阴影标示)上发送。通常来说，上行DFT-s-OFDMA系统对频率资源的分配是以一个资源块(Resource Block，RB)作为基本单位的，其中一个RB在频率上由多个子载波组成(如12个子载波)。根据RB的大小，不同小区在对应所分配的RB子载波上分配不同的上行导频序列。导频序列为截断的或循环扩展的Zadoff Chu序列，原始的Zadoff Chu序列的长度选择最接近所分配的RB对应的子载波数的素数。当RB大小比较小时，如只有1个RB时(每个RB包含12个子载波)，可用的导频序列数目很少。比如，当采用截断的ZadoffChu序列时，原始ZadoffChu序列的长度为11(最接近12的素数)，则可用的Zadoff Chu序列数为10。如果再从这10条可用的序列中，选择相关性好且CM(Cubic Metric)值符合要求的序列，如要求CM值小于QPSK(quadrature phase shift，正交相位变换键控)信号的CM值，则可用的导频序列将进一步减少。由于可用的导频序列数目比较少，则相邻的小区使用相同的导频序列的可能性增大。这样，在一个同步系统中，当所有导频信号都在上行子帧中固定的DFT-s-OFDM符号上发送时，则导频序列容易发生碰撞，导致系统性能下降。
因此，设计一种减少上行导频序列发生碰撞的方法，从而提高系统的性能是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于宽带单载波系统减少导频序列发生碰撞的方法，以提高系统的性能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于宽带单载波系统减少导频序列碰撞的方法，同一小区的用户设备根据当前所处小区的小区组内ID号，来确定其上行导频符号所在的时域编号，且同一时间、同一小区组内，各小区的小区组内ID号与对应导频符号的时域编号具有单映射关系。
进一步地，各小区对应的上行导频符号在时隙的中间段的符号上发送。
进一步地，同一小区组内，相邻小区对应的导频符号的时域编号相邻的。
进一步地，小区的小区组内ID号与对应的导频符号的时域编号l(i)具有如下映射关系：其中N表示时隙内的符号个数，i表示小区的小区组内ID号。
进一步地，同一小区组内，各小区对应的导频符号在时隙的对应数目的间隔符号上发送。
为进一步实现干扰随机化，各小区的小区组内ID号与导频符号的时域编号的对应关系随时间跳变。
进一步地，各小区对应的导频符号的时域编号l(i，m)由小区的小区组内ID号和相对时间确定，并符合如下关系：
其中N表示子帧内的符号个数，i表示小区的小区组内ID号，m表示相对时间，并定义
其中t为当前时间，t0为一固定时间，T是上行导频符号的时域编号随时间跳变的周期。
进一步地，固定时间t0为开机时间或用户设备接入系统的时间。
进一步地，T是一个时隙或一个时隙的倍数的时长。
相较于现有技术，采用本发明方法同一时间、同一小区组内，UE所在小区的小区组内ID号与发送上行导频信号的DFT-s-OFDM符号的时域编号具有单映射关系，从而将小区组内各小区的上行导频符号的时域编号错开，使导频编号因UE当前所在的小区的小区组内ID号不同而有所不同，从而有效降低相邻小区导频序列发生碰撞产生相互干扰的可能，提高系统性能。而上行导频符号的时域编号随时间进行跳变，则在降低导频序列碰撞概率的基础上，进一步地实现干扰随机化。
附图说明
图1是现有宽带单载波系统的一种上行时隙发送导频信号的时域编号示意图。
图2是本发明宽带单载波系统中小区组内ID号和导频符号的时域编号对应关系示意图。
图3是本发明宽带单载波系统中相对时间为1时，小区组内ID号和导频符号的时域编号对应关系示意图。
图4是本发明宽带单载波系统中相对时间为2时，小区组内ID号和上行导频符号的时域编号的对应关系示意图。
具体实施方式
为便于描述，本发明将发送导频信号的DFT-s-OFDM符号称为导频符号。将一个时隙里的DFT-s-OFDM符号编号，并将该编号称为时域编号。而导频符号的时域编号即为发送导频信号的DFT-s-OFDM符号的时域编号。
本发明的核心思想是：基于宽带单载波系统，同一小区的用户设备UE(User Equipment)根据当前所处小区的小区组内ID号(Identification)，来确定其上行导频符号的时域编号，且同一时间、同一小区组内，各小区的小区组内ID号与对应的导频符号的时域编号具有单映射关系，使同一小区组内不同小区对应的上行导频符号的时域编号不一样，而同一小区内的UE采用频分的方式在相同时域编号的符号上发送导频信号。
为便于深刻理解本发明，以下结合图2进行说明。图2是本发明针对现有宽带单载波系统DFT-s-OFDMA系统所提供的小区组内ID号和导频符号的时域编号对应关系示意图。在该示意图中，上行导频符号不再固定在时域编号l＝4的符号上发送，而是根据UE当前所在的小区的小区组内ID号，来确定其发送上行导频信号的DFT-s-OFDM符号的时域编号。
根据当前3GPP LTE的有关规定，共有510个小区Cell ID(CellIdentification)，分为170个小区ID组，每个小区ID组里面包含3个小区组内的小区ID。小区ID号由两部分组成，小区组号以及小区组内ID号。当UE接入系统时，在小区搜索过程中得到UE所在小区的小区ID组号和小区组内的小区ID号，因此，当UE进行上行传输时，小区ID组号和小区组内的小区ID号是已知的。假设一个上行时隙包括N个DFT-s-OFDM符号，时域编号为0，1，2，...，N-1；UE所在小区的小区组内ID号为i(i＝0，1，2)。
基于上述宽带单载波系统小区及小区组的划分方法，本发明根据UE所在小区的小区组内ID号确定导频符号的时域编号的一种优选的映射关系如下：
其中
表示向下取整。
根据上述(1)式，UE的导频符号将在中间段某个DFT-s-OFDM符号上发送，从而保证信道估计的性能良好。
理论上，本发明方法各小区的导频信号可以在时隙的任意对应数目的DFT-s-OFDM符号上发送，但是从信道估计的性能角度考虑的话，上述实施例以导频符号在中间段发送为例进行说明。
根据上式实施例，同一小区组内，相邻小区对应的导频符号的时域编号也是相邻的，当然相邻小区对应的导频符号的时域编号也可以根据某种映射关系间隔开。
假设上行子帧包含的DFT-s-OFDM符号数N＝9，根据(1)式，则当UE所在的小区的小区组内ID号为0时，上行导频符号在l＝3的符号上发送；当UE所在的小区的小区组内ID号为1时，上行导频符号在l＝4的符号上发送；当UE所在的小区的小区组内ID号为2时，上行导频符号在l＝5的符号上发送。如图2所示，同一小区组内，相邻小区对应的导频符号的时域编号也是相邻的，其中图中阴影标示为上行导频符号所在位置，以下同。
为了在降低导频序列碰撞概率的基础上，进一步地实现干扰随机化，本发明还提供了一种上行导频符号的时域编号随时间进行跳变的方法，但不限于此方法：假设某一固定时间为t0(相对固定时间可以为开机时间或UE接入系统时间)，当前时间为t，定义
其中T是上行导频符号的时域编号随时间跳变的周期(T的取值可以是一个时隙，或一个时隙的倍数)，则上行导频符号所在的DFT-s-OFDM符号的时域编号为：
其中，上式中的“3”是根据小区组内的小区个数确定的。
以下仍然假设上行时隙包含的DFT-s-OFDM符号数N＝9，每个小区ID组里面包含3个小区组内的小区ID，由(1)式和(2)式我们可以看出，(1)式是(2)式中m＝0时的一个特例，也就是导频符号的时域编号不随时间跳变的一个特例，小区组内ID号和上行导频符号的时域编号的对应关系仍如图2所示。
图3和图4是根据式(2)相对时间改变时，小区组内ID号和上行导频符号所在的DFT-s-OFDM符号的时域编号的对应关系示意图。
如图3所示，当相对时间m＝1时，根据式(2)，则当UE所在的小区的小区组内ID号为0时，上行导频符号在l＝4的符号上发送；当UE所在的小区的小区组内ID号为1时，上行导频符号在l＝5的符号上发送；当UE所在的小区的小区组内ID号为2时，上行导频符号在l＝3的符号上发送。
如图4所示，当相对时间m＝2时，根据式(2)，则当UE所在的小区的小区组内ID号为0时，上行导频符号在l＝5的符号上发送；当UE所在的小区的小区组内ID号为1时，上行导频符号在l＝3的符号上发送；当UE所在的小区的小区组内ID号为2时，上行导频符号在l＝4的符号上发送。
图3和图4所示的情形即为本发明所述的同一小区组内，相邻小区对应的导频符号的时域编号相邻或循环相邻。
由于小区组内ID号只有3个，因此，本发明实施例不同小区的UE的导频符号时域编号对应有3个可变的位置，因此，相较于现有技术，即使不同小区的UE使用相同的导频序列，其发生碰撞的概率也降到原来的1/3，减少了碰撞可能。
与现有技术相比，采用本发明的方法，上行导频符号的时域编号是根据当前所处的小区的小区组内ID号确定的。由于同一时间、同一小区组内，UE所在小区的小区组内ID号与发送上行导频信号的DFT-s-OFDM符号的时域编号具有单映射关系，从而将小区组内各小区的上行导频符号的时域编号错开，使导频编号因UE当前所在的小区的小区组内ID号不同而有所不同，这样，即使相邻小区使用的上行导频序列是相同的，也能够避免相互之间的干扰，所以本发明方法可以在可用的导频序列数相同的条件下，有效降低相邻小区导频序列发生碰撞产生相互干扰的可能，提高系统性能。而上行导频符号的时域编号随相对时间的改变而进行跳变，则在降低导频序列碰撞概率的基础上，进一步地实现干扰随机化。
采用本发明方法，UE在完成小区搜索后可以获得当前所在小区的小区组内ID号，且从接入到小区开始算起，UE是可以得知其当前时间，那么相对时间m也就是已知的。所以采用本发明方法确定UE上行导频符号的时域编号不需要增加任何额外的信令开销。
熟悉本技术领域的人员应理解，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 (9)
1.一种基于宽带单载波系统减少导频序列碰撞的方法，其特征在于：同一小区的用户设备根据当前所处小区的小区组内ID号，来确定其上行导频符号所在的时域编号，且同一时间、同一小区组内，各小区的小区组内ID号与对应上行导频符号的时域编号具有单映射关系；
其中，每个小区ID组里面包含3个小区组内的小区ID，所述小区的小区组内ID号为i，i的取值为0，1，2；所述上行导频符号为发送导频信号的基于离散傅立叶变换扩展的正交频分复用DFT-s-OFDM符号；所述时域编号为对一个上行时隙里的所述DFT-s-OFDM符号的编号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：各小区对应的上行导频符号在上行时隙的中间段的符号上发送。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：同一小区组内，相邻小区对应的上行导频符号的时域编号相邻。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：小区的小区组内ID号与对应的上行导频符号的时域编号l(i)具有如下映射关系：
其中N表示上行时隙内的DFT-s-OFDM符号个数，i表示小区的小区组内ID号，表示向下取整。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：同一小区组内，各小区对应的上行导频符号在上行时隙的对应数目的间隔符号上发送。
6.如权利要求1、2、3或5中任一项所述的方法，其特征在于：各小区的小区组内ID号与上行导频符号的时域编号的对应关系随时间跳变。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：各小区对应的上行导频符号的时域编号l(i，m)由小区的小区组内ID号和相对时间确定，并符合如下关系：
其中N表示上行时隙内的DFT-s-OFDM符号个数，i表示小区的小区组内ID号，m表示相对时间，并定义
其中t为当前时间，t0为一固定时间，T是上行导频符号的时域编号随时间跳变的周期。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：固定时间t0为开机时间或用户设备接入系统的时间。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：T是一个上行时隙或一个上行时隙的倍数的时长。
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