CN102130876A - 载波聚合技术中立方量度改善的方法 - 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)系统中的能改善下行聚合载波立方量度/峰均比的方法。其中，载波聚合技术是为了达到LTE-Advanced对更宽的系统带宽的需求而采用的，同时可以保持与LTE第8版本的后向兼容。然而，由于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，聚合载波的整体立方量度/峰均比变得很高。每一个分量载波都使用不同的小区标识来生成参考信号虽然可以消除这一问题，但在相应的上行载波中又会导致其它棘手的问题。本发明避免了采用不同的小区标识分配方法生成参考信号所带来的弊端，同时能够明显地改善载波聚合中高立方量度/峰均比问题。

Description

载波聚合技术中立方量度改善的方法

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改善聚合载波整体高立方量度/峰均比的方法，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基础上的平滑演进，是第3代合作伙伴计划(3^rd Generation Partnership Project，3GPP)为了满足和超过国际电信联盟(International Telecommunication Union，ITU)先进的国际移动通信(International Mobile Telecommunications-Advanced，IMT-Advanced)第4代(4G)的要求而推出，同时保持对LTE第8版本的后向兼容性。LTE本身已经具备明显的4G技术特征，将LTE升级到4G时并不需要改变其核心，只需要在其基础上作适当的增强和完善，就可以满足IMT-Advanced的需求。

LTE-Advanced在峰值速率方面的要求是，在低移动性下峰值速率达到1Gbit/s，高移动性下峰值速率达到100Mbit/s，为了达到这样的峰值速率，LTE-Advanced提出了系统带宽达100MHz的需求。然而，如此宽的连续频谱很难找到。因此，LTE-Advanced决定采用载波聚合技术来满足这一需求。

载波聚合技术就是将多个在频域上连续的或离散的、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。典型的载波聚合场景包括：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。考虑到系统上、下行不同的峰值速率要求，LTE-Advanced还支持非对称的载波聚合，即上/下行传输的分量载波数目可以不同。载波聚合技术的后向兼容性主要体现在：接收能力超过20MHz的LTE-Advanced终端(UE)可以同时接收多个分量载波，LTE第8版本的终端可以正常接收其中一个分量载波。

然而，载波聚合技术在提供了更大的系统带宽的同时，也引入了新的问题。其中最直接的是导致了聚合载波整体立方量度/峰均比(CM/PAPR)的增加。LTE下行采用了OFDM技术，属于多载波调制技术，主要缺点是具有较大的峰均比。较高的峰均比要求功率放大器具有很大的线性区域，但无线通信终端为了节省成本，通常不会配置线性范围很大的功率放大器。因此，必须采取一定的措施来降低峰均比。立方量度是LTE采用的比峰均比更准确的表征功率放大器功率退化(Power De-Rating)的度量方法。立方量度是LTE采用的比峰均比更准确的表征功率放大器功率退化的度量方法。

在LTE-Advanced下行多载波聚合传输中，CM/PAPR的增加主要是小区参考信号引起的。根据LTE第8版本的技术规范，小区专用参考信号的产生主要是由构成Gold序列产生器的第二个m序列寄存器的初始值决定的，而这一初始值是由小区标识(cell identity)决定的。处于同一小区中的所有分量载波都将分配同一个小区标识，这就导致了聚合后的载波整体CM/PAPR变得很高。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相应的上行链路中的其它一些问题。因此，在参与聚合的所有分量载波中都使用相同的小区标识是更可取的方法。

综上所述，为了改善聚合载波高CM/PAPR这一问题，需要重新考虑参考信号序列的设计问题。

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载波聚合中改善立方量度峰均比的方法。在该方法中引入了分量载波标识和聚合载波总数这两个新的控制变量，使得每一个分量载波产生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，从而消除聚合载波高CM/PAPR的问题，同时，该方案采用了现有的LTE第8版本技术规范中小区标识的分配方法，不存在小区标识重新分配等问题。

技术方案：本发明的聚合载波立方量度改善的方法基于第3代合作伙伴计划第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和聚合载波总数这两个新的控制变量，与小区标识一起控制小区专用参考信号序列的产生，以此消除导致高立方量度/峰均比现象的聚合载波参考信号的周期性，具体方法为：

a.将对应于所有分量载波的第一个m序列寄存器的初始值始终设置为“1”，其二进制形式x₁(n)表示为x₁(0)＝1，x₁(n)＝0，n＝1，2，...，30；

b.根据

确定对应于所有分量载波的第二个m序列寄存器的初始值c_init，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，

表示小区标识，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，其值定义为：

c.根据

得到第二个m序列寄存器初始值的二进制表示形式x₂(i)，i＝0，1，...，30；

d.对于每一个分量载波标识，与之相应的Gold序列产生器输出分别为

n＝0，1，...，30，其中，N_c＝1600，CC表示分量载波，total表示总数，

指分量载波总数，

指分量载波标识；根据该式，Gold序列产生器连续输出的比特每

个分为一组，按照分量载波标识依次分配给每一个分量载波；

e.将参与聚合的所有分量载波对应的Gold序列构成的小区专用参考信号序列连接在一起，即构成了非周期性的聚合载波整体小区专用参考信号序列。

有益效果：对于LTE-Advanced系统采用的载波聚合关键技术，本发明提供了一种消除聚合载波高CM/PAPR的方案。该方案在保证与LTE第8版本技术规范有相同的小区标识分配方式的同时，通过设计新的小区专用参考信号序列产生方案，有效地改善了聚合载波的CM/PAPR，同时避免了小区标识重新分配等问题。

具体实施方式

该方案以LTE第8版本技术规范为基础，在该技术规范中规定的下行参考信号序列是由长度为31的Gold序列产生器的输出序列构成的。Gold序列产生器由两个m序列寄存器构成，其输出c(n)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，即第一个m序列的初始值始终为“1”。

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表示一帧中的时隙序号，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：

如果参与聚合的所有分量载波的时隙序号n_s、OFDM符号序号l和CP指示N_CP都相同，则第二个m序列寄存器的初始值将完全取决于小区标识。因为第一个m序列寄存器的初始值始终为“1”，所以Gold序列产生器的输出值将由第二个m序列寄存器的初始值决定，即由小区标识

决定。当参与聚合的分量载波属于同一小区时，各分量载波将具有同一个小区标识。如果参与聚合的所有分量载波都使用相同的小区标识，根据式(1)～(5)，各分量载波产生的参考信号序列将完全相同，从聚合载波整体来看，各分量载波的参考信号序列形成了周期性的参考信号序列整体，周期即为一个分量载波参考信号序列的长度。假设参与聚合的分量载波数为N，这N个分量载波在频域内是连续的，那么，当对聚合载波整体进行一个IFFT运算后，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。这正是导致聚合载波具有高的CM/PAPR的主要原因。

为了消除这种周期性，可以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生成参考信号，从而解决高CM/PAPR的问题。然而，根据LTE第8版本技术规范，如果在下行分量载波中分配不同的小区标识，最直接的影响是要改变现有的小区标识分配方案，设计新的小区标识分配方案，而小区标识分配将是一个复杂的问题。此外，在每个下行分量载波中分配不同的小区标识还将导致相应上行资源分配将变得更加复杂，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。

为了能有效地降低载波聚合后的CM/PAPR，同时避免小区标识重新分配等问题，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，引入了分量载波标识和聚合载波总数两个新的变量，与小区标识一起控制小区专用参考信号序列的产生，这样，即使各分量载波的小区标识相同，也能保证聚合载波整体的参考信号序列不具备周期性，解决了聚合载波高CM/PAPR的问题。

实例：

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，引入分量载波标识和聚合载波总数两个新的变量，分别记为

和

其中，ID表示标识，total表示总数。对于小区专用参考信号，对应于分量载波标识为

的分量载波来说，其Gold序列产生器的输出定义为：

$c_{N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{CC}}}\left(n\right)=(x_1(n\·N_{\mathrm{total}}^{\mathrm{CC}}+N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{CC}}+N_c)+x_2(n\·N_{\mathrm{total}}^{\mathrm{CC}}+N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{CC}}+N_c))\mathrm{mod}2---\left(6\right)$

其中，

的取值均从0开始，

的取值均从1开始。例如，如果参与聚合的分量载波总数为5个，则

的值取5，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。

将Gold序列产生器连续输出的比特每

个分为一组，依次分配给每一个分量载波。例如，聚合载波总数

为5，对应于每一个分量载波的比特分配方式为：

·Gold序列产生器的输出比特c(n)记为c(0)，c(1)，c(2)，c(3)，c(4)，c(5)，c(6)，c(7)，c(8)，c(9)，c(10)，c(11)，c(12)，c(13)，c(14)，c(15)，c(16)，c(17)，c(18)，c(19)...

·分量载波号

为0的分量载波对应的比特序列c₀(n)为c(0)，c(5)，c(10)，c(15)...

·分量载波号

为1的分量载波对应的比特序列c₀(n)为c(1)，c(6)，c(11)，c(16)...

·按照上述方法对分量载波号

为2、3、4的分量载波分配比特序列。

这里，比特序列c₀(n)，c₀(n)...c₄(n)均为序列c(n)的子序列。

当参与聚合的所有分量载波具有相同的时隙序号n_s、OFDM符号序号l和CP指示N_CP时，该初始值除了受控于小区标识

外，还要取决于另外两个变量

和

当参与聚合的分量载波属于同一小区时，自然具有同一个小区标识值，而每一个分量载波对应的式(6)中的也相同，此时，各分量载波的小区专用参考信号完全取决于

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与其它分量载波相区别的标识号，因此，仍然可以保证每一个分量载波产生的小区专用参考信号都彼此不同，聚合载波整体小区专用参考信号将不是周期性的，导致聚合载波整体高CM/PAPR的主要原因被消除，使得聚合载波具有理想的CM/PAPR。

Claims (1)

1.一种聚合载波立方量度改善的方法，其特征在于基于第3代合作伙伴计划第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和聚合载波总数这两个新的控制变量，与小区标识一起控制小区专用参考信号序列的产生，以此消除导致高立方量度/峰均比现象的聚合载波参考信号的周期性，具体方法为：

a.将对应于所有分量载波的第一个m序列寄存器的初始值始终设置为“1”，其二进制形式x₁(n)表示为x₁(0)＝1，x₁(n)＝0，n＝1，2，...，30；

b.根据

确定对应于所有分量载波的第二个m序列寄存器的初始值c_init，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，

表示小区标识，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，其值定义为：

c.根据

得到第二个m序列寄存器初始值的二进制表示形式x₂(i)，i＝0，1，...，30；

d.对于每一个分量载波标识，与之相应的Gold序列产生器输出分别为

n＝0，1，...，30，其中，N_c＝1600，CC表示分量载波，total表示总数，

指分量载波总数，

指分量载波标识；根据该式，Gold序列产生器连续输出的比特每

个分为一组，按照分量载波标识依次分配给每一个分量载波；

e.将参与聚合的所有分量载波对应的Gold序列构成的小区专用参考信号序列连接在一起，即构成了非周期性的聚合载波整体小区专用参考信号序列。