CN102130875A - 载波聚合技术中下行参考信号的产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种适用于先进的长期演进(LTE-Advanced)系统载波聚合技术的下行小区特定参考信号的设计方法。载波聚合技术是3GPP为了满足LTE-Advanced对更宽带宽的需求，同时保持与LTE第8版本的后向兼容性而采用的。然而，载波聚合使得上、下行传输中的立方量度和峰均比变得更高。对于下行传输，虽然在每一个分量载波都使用不同的小区标识来生成参考信号可以消除这一问题，但在相应的上行载波中则会导致其它问题。在本发明所提供的方法中，所有参与聚合的下行分量载波中都使用了相同的小区标识来产生小区特定的参考信号，明显改善了载波聚合中高立方量度/峰均比的问题，同时避免了由于采用不同的小区标识生成参考信号的弊端。

Description

载波聚合技术中下行参考信号的产生方法

技术领域

本发明涉及一种特别适用于先进的长期演进系统载波聚合技术的下行小区特定参考信号的设计方法，属于通信技术领域。

背景技术

先进的长期演进(Long Term Evolution-Advanced，LTE-Advanced)是在LTE基础上的进一步演进，其目的是满足和超过先进的国际移动通信(InternationalMobile Telecommunications-Advanced，IMT-Advanced)的需求，同时保持对LTE第8版本的后向兼容性，即LTE-Advanced系统可以支持原来LTE系统的全部功能，LTE-Advanced终端可以接入采用LTE第8版本技术规范的系统，而采用LTE第8版本技术规范的终端(UE)可以接入LTE-Advanced系统。LTE-Advanced采用了载波聚合(Carrier Aggregation)、上/下行多天线增强(Enhanced UL/DLMIMO)、多点协作(Coordinated Multi-Point)、中继(Relay)等关键技术，来满足其在峰值数据速率、峰值频谱效率、小区平均吞吐量、小区边缘用户性能及覆盖等方面的需求。

载波聚合技术的采用可以满足LTE-Advanced对更大带宽的需求，并且能保持对LTE的后向兼容。目前，LTE支持的最大系统带宽是20MHz，LTE-Advanced通过载波聚合技术将多个与LTE后向兼容的分量载波聚合在一起，可以支持最宽达100MHz的带宽需求。从理论上讲，参与聚合的分量载波在频域上可以是连续的或离散的，具体地可以分为三种场景：带内连续载波聚合、带内非连续载波聚合和带外非连续载波聚合。参与聚合的分量载波数量可以根据实际的带宽需要灵活配置，并且，根据峰值速率在上、下行传输的不同要求，可以支持非对称的载波聚合。对于接收能力超过20MHz的LTE-Advanced终端来说，可以同时接收多个分量载波，对于LTE Rel-8的终端来说，则可以正常接收其中一个分量载波，体现了载波聚合技术的后向兼容性。

由于LTE-Advanced采用了在LTE中不存在的载波聚合这一新技术，直接导致了对现行LTE第8版本技术规范中的参考信号重新设计的问题。在LTE第8版本技术规范中，导频被称为参考信号(Reference Signal，RS)。上行支持两类参考信号：解调用的参考信号(Demodulation RS)和探测用的参考信号(Sounding RS)。上行参考信号用于上行信道估计和上行信道质量测量。下行支持三类参考信号：小区专用参考信号(cell-specific RS)，单频网多播和广播(Multicast and Broadcastover Single Frequency Network，MBSFN)参考信号和终端专用参考信号(UE-specific RS)。下行参考信号用于小区搜索，下行信道估计和下行信道质量测量。参考信号序列是二进制伪随机(PN)序列，在具体设计中采用了长度为31的Gold序列，Gold序列产生器由两个m序列寄存器构成。对于小区专用参考信号的产生，第二个m序列寄存器的初始值决定了Gold序列的输出值，该初始值又取决于小区标识。

应用载波聚合技术时，按照LTE第8版本技术规范产生小区专用参考信号的方法，同一小区中所有参与聚合的分量载波中将使用相同的小区标识，这将导致聚合后的载波整体的立方量度值(CM)和峰均比(PAPR)变得很高，而较低的峰均比对于一个通信系统来说是必须的。在参与聚合的分量载波中分配不同的小区标识来产生参考信号可以解决这一问题，但势必会引入小区标识重新分配和其它一些棘手的问题。因此，目前的研究更倾向于采用原来的小区标识分配方法。

可见，在应用载波聚合技术时需要重新考虑参考信号序列的设计问题，使聚合后的载波有理想的立方量度值/峰均比。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种先进的长期演进系统载波聚合技术中下行参考信号的产生方法。在该方法中采用了现有的LTE第8版本技术规范中小区标识的分配方法，通过引入分量载波标识这一新的变量，使得每一个分量载波中的小区专用参考信号彼此不同，避免的聚合载波产生周期性的参考信号这一问题，从而有效抑制了聚合载波高CM/PAPR的问题。

技术方案：本发明的长期演进载波聚合中下行参考信号的产生方法，基于第3代合作伙伴计划关于长期演进系统第8版本技术规范的小区标识分配方案，引入了分量载波标识这一个新的控制变量，与小区标识共同决定Gold序列产生器的第二个m序列寄存器的初始值c_init，以此产生互异的分量载波参考信号序列，具体方法为：

a.根据每一个分量载波标识确定对应于该分量载波的第二个m序列寄存器的初始值n＝0，1，...，30，其中，n_s表示一帧中的时隙序号，l是该时隙中的OFDM符号序号，

是小区标识，CC表示分量载波，

指分量载波标识，CP表示循环前缀，N_CP指示采用了扩展循环前缀还是正常循环前缀，其值定义如下：

b.根据

得到对应于每一个分量载波的第二个m序列寄存器初始值的二进制表示形式x₂(i)，i＝0，1，...，30；

c.将对应于所有分量载波的第一个m序列寄存器初始值始终设置为“1”，其二进制形式x₁(n)，n＝0，1，...，30，表示为：“0000000000000000000000000000001”；

d.将两个m序列寄存器的输出进行模2运算即可得到对应于每一个分量载波的Gold序列产生器的输出c(n)＝(x₁(n+N_c)+x₂(n+N_c))mod2，其中N_c＝1600；

e.将对应于每一个分量载波的彼此互异的小区专用参考信号序列组合在一起，构成不具有周期性的聚合载波整体的参考信号序列。

有益效果：对于LTE-Advanced系统采用的载波聚合关键技术，本发明提供了一种新的小区专用参考信号序列产生方案，该方案在保证与LTE Rel-8标准有相同的小区标识分配方式的同时，消除了聚合载波整体具有周期性的小区专用参考信号序列这一问题，有效地改善了由于载波聚合而带来的高CM/PAPR问题。

具体实施方式

LTE第8版本技术规范规定的下行参考信号是由长度为31的Gold序列构成的。Gold序列产生器的输出定义为：

c(n)＝(x₁(n+N_c)+x₂(n+N_c))mod2(1)

x₁(n+31)＝(x₁(n+3)+x₁(n))mod2(2)

x₂(n+31)＝(x₂(n+3)+x₂(n+2)+x₂(n+1)+x₂(n))mod2(3)

其中，n＝0，1，...，M_PN-1，M_PN-1为Gold伪随机序列的长度，N_c＝1600。第一个m序列寄存器初始化为x₁(0)＝1，x₁(i)＝0，i＝1，2，...，30。第二个m序列寄存器的初始值定义为：

$c_{\mathrm{init}}={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{30}{x}_2\left(i\right)\·2^i---\left(4\right)$

其值根据具体应用而定。对于小区专用参考信号，c_init定义为：

$c_{\mathrm{init}}=2^{10}\·(7\·(n_s+1)+l+1)\·(2\·N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+1)+2\·N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+N_{\mathrm{CP}}---\left(5\right)$

式中，n_s表示一帧中的时隙号，l是该时隙中的OFDM符号序号，

是小区标识，N_CP指示采用了扩展循环前缀(Cyclic Prefix，CP)还是正常CP，其值定义如下：

可见，第二个m序列的初始值由时隙序号、OFDM符号序号、小区标识和CP指示决定，当时隙号、OFDM符号序号和CP指示给定时，该初始值完全由小区标识决定，因此，小区专用参考信号序列完全取决于小区标识。

如果参与聚合的所有分量载波都使用相同的小区标识，则产生的参考信号序列将完全相同，从聚合载波整体来看，形成了周期性的参考信号序列。假设有N个频域内连续的分量载波参与聚合，当对聚合载波整体进行一个FFT操作的时候，经IFFT运算输出的序列具有如下的性质：

每N个连续输出的符号中，只有一个非零，其它N-1个符号全是零。这样就会导致聚合载波具有高的CM/PAPR。

从影响小区专用参考信号序列的几个因素来看，如果在每一个参与聚合的分量载波中使用彼此互异的小区标识来产生参考信号，将会消除这种周期性，从而解决高CM/PAPR的问题。然而，如果在下行分量载波中分配不同的小区标识，根据LTE Rel-8标准，将导致相应上行链路中的上行解调参考信号、探测参考信号和物理上行共享信道(PUSCH)跳频序列的不同，物理上行控制信道(PUCCH)的正交性也会遭到破坏，信道估计性能和信道探测性能也将下降。此外，相应上行资源分配将变得更加复杂。

为此，本发明提供了一种基于相同小区标识分配的载波聚合小区专用参考信号序列的产生方案。在该方案中，引入了载波分量标识这一新的变量，使得小区标识将不是影响小区专用参考信号序列的唯一因素，因此，即使小区标识相同，只要每一个分量载波的标识是不同的，产生的参考信号序列就是不同的，聚合载波整体的参考信号序列将不具备周期性，消除了高CM/PAPR的主要原因。同时，分量载波标识互异这一条件是很容易满足的。

在保证仍然采用LTE第8版本技术规范中小区标识的分配方法的前提下，引入一个新的变量——分量载波标识，即参与聚合的分量载波的编号，记为

其中，CC表示分量载波。对于小区专用参考信号，对应于每一个分量载波的Gold序列产生器的第二个m序列寄存器的初始值c_init重新定义为：

$c_{\mathrm{init}}=2^{10}\·(7\·(n_s+1)+l+1)\·(2\·N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+1)\·(N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{CC}}+3)+2\·N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+N_{\mathrm{CP}}---\left(6\right)$

其中，

的取值从0开始。例如，如果参与聚合的分量载波总数为5个，则分量载波标识的取值分别为0、1、2、3、4，每一个分量载波都具有与其它分量载波相异的编号。

根据式(4)，已知c_init的大小，可以求出Gold序列产生器的第二个m序列寄存器的初始值的二进制表示形式。此时，当参与聚合的所有分量载波具有相同的时隙序号、OFDM符号序号和CP指示时，该初始值已经不是由小区标识唯一决定的，还要取决于分量载波标识。通过对分量载波标识的定义可以知道，构成聚合载波的每一个分量载波都具有自己独一无二的、与其它分量载波相区别的标识号，因此，即使式(6)中在LTE第8版本技术规范中已经定义的所有变量取值都相同，还能保证本发明新定义的变量在每一个分量载波中彼此互异，这样，每一个分量载波产生的小区专用参考信号都彼此不同，组合在一起构成的聚合载波整体小区专用参考信号将不是周期性的，破除了导致聚合载波整体高CM/PAPR的主要原因，从而消除聚合载波高CM/PAPR的问题。

Claims (1)

1.一种载波聚合技术的下行参考信号的产生方法，其特征在于基于第3代合作伙伴计划关于长期演进系统第8版本技术规范的小区标识分配方案，引入了分量载波标识这一个新的控制变量，与小区标识共同决定Gold序列产生器的第二个m序列寄存器的初始值c_init，以此产生互异的分量载波参考信号序列，具体方法为：

a.根据每一个分量载波标识确定对应于该分量载波的第二个m序列寄存器的初始值

n＝0，1，...，30，其中，n_s表示一帧中的时隙序号，l是该时隙中的OFDM符号序号，

是小区标识，CC表示分量载波，

指分量载波标识，CP表示循环前缀，N_CP指示采用了扩展循环前缀还是正常循环前缀，其值定义如下：

b.根据

得到对应于每一个分量载波的第二个m序列寄存器初始值的二进制表示形式x₂(i)，i＝0，1，...，30；

c.将对应于所有分量载波的第一个m序列寄存器初始值始终设置为“1”，其二进制形式x₁(n)，n＝0，1，...，30，表示为：“0000000000000000000000000000001”；

d.将两个m序列寄存器的输出进行模2运算即可得到对应于每一个分量载波的Gold序列产生器的输出c(n)＝(x₁(n+N_c)+x₂(n+N_c))mod2，其中N_c＝1600；

e.将对应于每一个分量载波的Gold序列构成的彼此互异的小区专用参考信号序列组合在一起，构成不具有周期性的聚合载波整体的参考信号序列。