CN101951608B

CN101951608B - 码分多址系统中基于多时延重码的码规划方法

Info

Publication number: CN101951608B
Application number: CN201010510368A
Authority: CN
Inventors: 黄联芬; 袁雁南; 高志斌; 姚彦; 张远见
Original assignee: Xiamen University; Comba Telecom Systems Guangzhou Co Ltd
Current assignee: Xiamen University; Comba Telecom Systems Guangzhou Co Ltd
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: CN101951608A

Abstract

码分多址系统中基于多时延重码的码规划方法，涉及码分多址(CDMA)移动通信技术。提供一种码分多址系统中基于多时延重码的码规划方法。进行相对时延码间相关性分析；采用基于时延码间相关性分析，对CDMA系统进行重码判定；采用基于多时延重码的码规划方法，选择用于相邻小区的扰码组，分配性能好的码字。其突出优点在于提供了基于多时延重码的码规划方法。主要是基于相对距离对多时延码间相关性进行分析，得到了相对距离范围内的不同时延下的扰码分组情况。然后在此基础上进行码规划，避免了因时延而产生的干扰，从而提高了分配质量。因此提供的方法可以提高网络的规划质量，进而提升系统的总体运行性能。

Description

码分多址系统中基于多时延重码的码规划方法

技术领域

本发明涉及码分多址(CDMA)移动通信技术，尤其是涉及一种时分-同步码分多址(TD-SCDMA)移动通信系统中基于扰码分配的码规划方法。

背景技术

由于码分多址(CDMA)移动通信系统的基本特征就是采用不同的码字来区分不同小区的用户、信道信息，因此扰码规划和优化是CDMA系统网络规划和优化不可或缺的一部分。而在TD-SCDMA中扰码长度较短，扩频加扰后形成的复合码中存在重码的可能，因此TD-SCDMA系统的码字是以扰码组的形式进行规划和优化的，同时扰码规划还必须与下行同步码规划同时考虑。

在3GPP规范的TD-SCDMA系统中，表1给出了各种码资源的固定对应关系。在表1中的约束关系下，扰码分配还要求相邻小区没有重复的扰码和下行导频码。在TD-SCDMA中，基站或者移动终端在无线接口发送的信号，要先进行扩频和加扰处理后才送去调制，就是首先用可变扩频因子(OVSF)信道化码将符号进行展宽，然后再进行比特加扰。OVSF码与扰码按位相乘得到复合码作用在用户信息上，起到扩频作用。

表1TD-SCDMA码资源间关系表

针对实际应用，需要首先选定扩频比(SF)，目前SF通常选取2、4、8或16等。当SF＝16时，128个扰码与16个扩频码相乘所得的复合码集合中，实际上只有12个不同的复合码集合。一个集合中的任一复合码与另一集合中的任一复合码都不同，而集合内部的扰码则可能在某些码道上的复合码为重码。相应地，根据扩频比为16的复合码集合，申请号为200610077576.3的中国专利申请给出了128个扰码的12个分组情况，如表2所示。128个扰码在SF分别为1、2、4、8、16时复合码分组情况如表3所示。

表2 128个扰码的分组情况(SF＝16)

分组	扰码标识
		1	0 4 25 26 28 29 33 39 41 42 48 52 54 56 84 89
2	1 5 7 10 15 20 40 46 47 49 61 64 75 82 118 126
		3	2 3 6 11 12 17 22 23 34 35 36 38 45 50 65 86
4	8 9 13 14 18 19 24 27 32 37 44 67 70 104 116 117
		5	16 21 30 31 43 59 78 85 92 94 99 105 107 109 124 125
6	51 58 102 127
		7	53 80 91 100 120
8	55 60 71 83 87 112 115
		9	57 77 81 88 96 97 101
10	62 68 69 76 108 122
		11	63 66 72 79 93 95 106 110 113 123
12	73 74 90 98 103 111 114 119 121

表3 128个扰码在SF分别为1、2、4、8、16时复合码分组情况

这些分组情况在鼎桥、华为和大唐的专利中基本是一致的，但是在实际应用中，可以发现，由于覆盖范围要求、地理位置限制和容量需求等的考虑，广泛地采用了宏蜂窝(Macrocell)、微蜂窝(Microcell)、毫微微蜂窝(Femtocell)。因此由于小区大小差异也就导致邻区交叠区域内信号产生了一定的相对时延，且交叠区相对时延范围常见于-4到+4个码片，因此在码规划和优化的时候，如果没有考虑相对时延问题，仅采用上述两个表格中的0时延分组进行规划，可能造成在复杂蜂窝系统下通信质量较差。显然，在码规划和优化过程中，十分有必要考虑因相对距离等引起的复合码的多时延重码问题。

另外，目前在计算码间相关性的方法中，均采用现代信号处理中的有偏相关法，也即对移出的码位补零：

{\hat{R}}_{xy} (m) = \{\begin{matrix} Σ_{n = 0}^{n - m - 1} x_{n + m} y_{n}^{*} & m &GreaterEqual; 0 \\ {\hat{R}}_{yx}^{*} (m) & m < 0 \end{matrix}

但是从通信的角度以及3GPP中的扩频加扰的处理过程，一旦出现时延，在计算码间相关性时采用补零方法是不合适的。因而有必要采用更合理的信号处理的方法来考察码字之间的相关性问题，以便于实现更好的码规划和优化，以及对码规划和优化方案的评价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种码分多址系统中基于多时延重码的码规划方法。

本发明包括以下步骤：

1)进行相对时延码间相关性分析；

在步骤1)中，所述进行相对时延码间相关性分析的具体步骤如下：

(1)选取码字信号的周期N；

(2)产生时延T后的信号由原信号周期移位得到；

(3)假设两个复合码的码字分别为C₁和C₂，由如下公式得到码间的相关性：

R (C_{1}, C_{2}) = \frac{Σ_{i = 1}^{N} C_{1 i} \cdot C_{2 [(i + T) \mod N]}}{N}

其中，C₁是一个N维向量，可以表示为[C₁₁，C₁₂，…C_1N]，C₂是一个N维向量，可以表示为[C₂₁，C₂₂，…C_2N]。

2)采用基于时延码间相关性分析，对CDMA系统进行重码判定；

在步骤2)中，所述采用基于时延码间相关性分析，对CDMA系统进行重码判定，其具体方法如下：

(1)获取相邻小区的相对距离区间[S₁，S₂]；

(2)计算该距离区间对应的相对时延区间[T₁，T₂]；

(3)计算时延区间[T₁，T₂]内码间互相关性；

(4)在上述区间的某一时延下，若两个码字间最大互相关性为1，则认为这两个码字为重码，因而相邻小区不能同时分配这两个码字对应的扰码。

3)采用基于多时延重码的码规划方法，选择用于相邻小区的扰码组，分配性能好的码字。

在步骤3)中，所述采用基于多时延重码的码规划方法，选择用于相邻小区的扰码组，分配性能较好的码字，其具体方法如下：

(1)根据时延区间[T₁，T₂]内的重码分组的情况，得到可以进行分配的几个码组；

(2)根据码组与下行导频码的对应关系，得到相应的几个下行导频码；

(3)并根据邻小区的下行导频码分配情况，选择一个合适的下行导频码；

(4)在上述选择的下行导频码对应的码组中选取性能较好的码字。

本发明是考虑在CDMA系统中由于基站间相对距离造成信号的相对时延，利用相对时延的码间相关性，提出一种基于多时延重码的分析方法。它是从通信的角度和3GPP中的扩频加扰的处理过程进行思考，当信号间有相对时延时，接收端并不知道产生相对时延，而仍旧以原有的长度进行接收以及相应的解扩运算等。本发明是采用信号处理中的循环移位来考查互相关性，而不是采用有偏相关法中的移位补零方法，这两种方法在0时延情况下的相关性分析结果是完全相同的，但在信号之间有时延(产生移位)的情况下，采用循环移位与移位补零考查的相关性结果有差异，循环移位考查的互相关性更符合3GPP扰码规划方案。

本发明的突出优点在于提供了基于多时延重码的码规划方法。主要是基于相对距离对多时延码间相关性进行分析，得到了相对距离范围内的不同时延下的扰码分组情况。然后在此基础上进行码规划，避免了因时延而产生的干扰，从而提高了分配质量。因此本发明提供的方法可以提高网络的规划质量，进而提升系统的总体运行性能。

附图说明

图1是本发明所述的将站间相对距离映射到相对时延的映射图。

图2是基于多时延重码分组表产生的步骤图。

图3是基于多时延重码的码规划步骤的流程图。

具体实施方式

本发明所述的将站间相对距离映射到相对时延的映射图，如图1所示。设站1所在点为O₁，站2所在点为O₂。连接O₁和O₂，与信号辐射圆的交点分别为A和B，其中O₁A＝S₁₁，O₁B＝S₁₂，O₂B＝S₂₁，O₂A＝S₂₂。假设S₁₁≤S₂₁，易证得交叠区域中每一点到O₁和O₂的相对距离，均在以A、B两点为界限的区间内。并且当[S₁₁，S₁₂]与[S₂₁，S₂₂]交集为空集时，相对距离范围为[S₂₁-S₁₂，S₂₂-S₁₁]；当[S₁₁，S₁₂]与[S₂₁，S₂₂]交集为非空集时，相对距离范围为[0，S₂₂-S₁₁]。信号的传输速度为c，则可得到对应的时延范围[(S₂₁-S₁₂)/c，(S₂₂-S₁₁)/c]或[0，(S₂₂-S₁₁)/c]。根据每码片传输时间t(如TD-SCDMA的码片速率为1.28MChips/s，则t＝1/1.28M)，则可将上述时延区间[S₂₁-S₁₂/c，(S₂₂-S₁₁)/c]或[0，(S₂₂-S₁₁)/c]转换为码片区间

或

，为了确保涵盖所有可能的时延范围，我们对上边界向上取整，下边界向下取整。在采用定向天线覆盖的情况下，也可以由与上述过程类似的方法得到。

多时延重码分析过程如图2所示。在TD-SCDMA中，在扩频比SF＝16的情况下，每个数据经扰码和扩频后产生对应的16个加扰扩频后的复合码。如果两个扰码的各16个复合码中存在码字相同的情况，即复合码的互相关性最大值为1，便判定这两个码为重码。不过在多时延的情况下，还要考虑有相对时延时，将相应的扩频码循环移位以得到时延后对应的码字。经过实际调研和测量，[-4，4]码片内的时延均较为常见。而由TD-SCDMA的原理知，-N和N的时延的相关性分析结果是一样的，因此我们只需分析[0，4]时延即可。在0时延下的TD-SCDMA的重码情况，鼎桥的专利已给出，因此下面我们给出据图2流程得到时延区间[1，4]中的多时延重码分析情况。由于多时延情况下的重码情况较为复杂，采用分层描述的方式。

表4相对时延为1和3情况下的重码分析

经过运算分析，在时延1和3情况下，复合码重码分析的结果均为表4的结果。在分层结构中，第1层的码在相关性上为最优，因为第1层中的码和任何其它码均不为重码。对于第2层的码，集合2.1a内任意码字和集合2.1b中的任意码字均互为重码，而集合2.1a(或2.1b)内任一码字与除集合2.1b(或2.1a)外的任一码字均不为重码。同样，集合2.2a内任意码字和集合2.2b中的任意码字均互为重码，而集合2.2a(或2.2b)内任一码字与除集合2.2b(或2.2a)外的任一码字均不为重码。

表5相对时延为2情况下的重码分析

经过运算分析，第1层的32个码在相关性上为最优，因为第1层中的码和任何其它码均不为重码。对于第2层的码，集合2.1a内任意码字和集合2.1b中的任意码字均互为重码，而集合2.1a(或2.1b)内任一码字与除集合2.1b(或2.1a)外的任一码字均不为重码。同样，集合2.2a内任意码字和集合2.2b中的任意码字均互为重码，而集合2.2a(或2.2b)内任一码字与除集合2.2b(或2.2a)外的任一码字均不为重码。集合2.3a内任意码字和集合2.3b中的任意码字均互为重码，而集合2.3a(或2.3b)内任一码字与除集合2.3b(或2.3a)外的任一码字均不为重码。

表6相对时延为4情况下的重码分析

经过运算分析，在相对时延为4的情况下，无扰码满足第1层条件。对于第2层的码，集合2.1a内任意码字和集合2.1b中的任意码字均互为重码，而集合2.1a(或2.1b)内任一码字与除集合2.1b(或2.1a)外的任一码字均不为重码。其它在第2层的四组情况相同。而第3层的码，集合3.1内的码彼此互为重码，与除集合3.1外的任何码字均不为重码。同样集合3.2内的码彼此互为重码，与除集合3.2外的任何码字均不为重码。

在以上关系的基础上，码资源的规划可以由图3流程得到。在分配基扰码组时，可以根据各个扰码组间互相关性最大值的排列情况，优先选择相关性较小的一组。同样在确定扰码时，则可以根据某种评分准则，优先选择扰码评价分较高的码字。例如在[0，4]时延范围内，就先以0时延的重码分析表为基础进行分配。然后将[1，4]时延的重码分析表作为检验项，因为[1，4]时延下的重码分析表和0时延下的重码表有着密切的关系，所以很快就可以得到分配的结果是否满足[1，4]时延下的约束关系。满足则进而分配下行导频码，从而确定扰码。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改动和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.码分多址系统中基于多时延重码的码规划方法，其特征在于包括以下步骤：

1）进行相对时延码间相关性分析；所述进行相对时延码间相关性分析的具体步骤如下：

（1）选取码字信号的周期N；

（2）产生时延T后的信号由原信号周期移位得到；

（3）假设两个复合码的码字分别为C₁和C₂，由如下公式得到码间的相关性：

R (C_{1}, C_{2}) = \frac{Σ_{i = 1}^{N} C_{1 i} \cdot C_{2 [(i + T) \mod N]}}{N}

其中，C₁是一个N维向量，表示为[C₁₁,C₁₂,…C_1N]，C₂是一个N维向量，表示为[C₂₁,C₂₂,…C_2N]；

2）采用基于时延码间相关性分析，对CDMA系统进行重码判定；所述采用基于时延码间相关性分析，对CDMA系统进行重码判定，其具体方法如下：

（1）获取相邻小区的相对距离区间[S₁,S₂]；

（2）计算该距离区间对应的相对时延区间[T₁,T₂]；

（3）计算时延区间[T₁,T₂]内码间互相关性；

（4）在上述区间的某一时延下，若两个码字间最大互相关性为1，则认为这两个码字为重码，因而相邻小区不能同时分配这两个码字对应的扰码；

3）采用基于多时延重码的码规划方法，选择用于相邻小区的扰码组，分配性能好的码字；所述采用基于多时延重码的码规划方法，选择用于相邻小区的扰码组，分配性能较好的码字，其具体方法如下：

（1）根据时延区间[T₁,T_2]内的重码分组的情况，得到可以进行分配的几个码组；

（2）根据码组与下行导频码的对应关系，得到相应的几个下行导频码；

（3）并根据邻小区的下行导频码分配情况，选择一个合适的下行导频码；

（4）在上述选择的下行导频码对应的码组中选取性能较好的码字。