CN102307053A

CN102307053A - 基于协作多点传输的随机序列帧结构

Info

Publication number: CN102307053A
Application number: CN201110293748A
Authority: CN
Inventors: 曹志强; 张忠培
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2011-10-08
Filing date: 2011-10-08
Publication date: 2012-01-04

Abstract

本发明公开了基于协作多点传输的随机序列帧结构，具体涉及两种方案：（1）基于协作多点传输的随机序列帧结构，包括依次排列的时间同步序列、频偏检测序列、时间正交序列、循环间隔序列、频偏检测序列、时间正交序列、循环间隔序列。（2）基于协作多点传输的随机序列帧结构，包括依次排列的时间同步序列、时间正交序列、频偏检测序列、循环间隔序列、时间正交序列、频偏检测序列、循环间隔序列。通过将上述两种随机序列帧结构应用于两个不同的基站中，有效地解决了信号传输过程中两个基站之间的干扰问题，保证了信号的顺利传输。

Description

基于协作多点传输的随机序列帧结构

技术领域

本发明涉及一种无线通信中的协作多点传输技术，具体地说，是涉及一种基于协作多点传输的随机序列帧结构。

背景技术

协作多点传输（CoMP，coordinated Multiple point）是围绕IMT-Advanced的目标而提出的通过小区内不同射频接入点协作、小区与其所属Relay协作、小区间协作等多种多点协作方式。在现有技术中，多天线技术的很多工作如复用、Beamforming的普适性并不是很好，而通过协作多点传输，可以构成虚拟MIMO，从而能够增加小区边缘的传输性能，并且，协作多点传输对终端设备的要求也不是很高。

在“上行链路频率软复用和干扰协调+下行链路终端辅助测量调度规避干扰”成为标准化主流和基本框架的前提下，多址技术与这一框架产生了矛盾。以上行为例，使用频率软复用需要小区边缘频率正交，而多址技术改进则需要小区边缘频率完全复用。相对来说，CoMP则可能与当前同频组网技术有机融合为一体，因此，成为标准化组织如LTE-Advanced重要的标准化方向，目前相关的标准工作刚刚起步。

总之，CoMP引入到蜂窝移动通信系统是非常必要的。从技术角度来看，协作多点传输不仅是提高IMT-Advanced小区边缘频谱效率和平均频谱效率的可行措施，同时还可以与目前主流同频组网技术进行有机融合；从标准角度来看，协作多点传输技术是IMT-Advanced标准的重要方向之一，选择协作多点传输技术领域开展系统研究，并向各个标准化组织提交具有知识产权的标准草案，可以对我国未来的标准化进程有所贡献；从产品制造和产品运营角度来看，协作多点传输技术与目前的系统架构密切相关，也与网络规划和优化密切相关，以主流标准LTE和WiMAX为基础，尽早开展该领域的研究可以促进我国产品制造和产品运营跟上主流技术的发展。

协作多点传输有以下优点：

1.显著提高了cell边缘的速率，使得整个网络用户感受的速率更为平均。小区边缘采用多点信号的发射和接收，可以视为一种宏观意义的分集处理。在多点发射和接收的情况下，既可能有协作MIMO的实现方式，也可能有多点时空发射分集的实现方式，但无论哪种方式，其最终效果都不会差于基础的宏分集合并的效果。这种宏分集意义的分集处理可以提高用户在小区边缘的平均速率，并增加其服务感受。

2.提高中继效率。OFDM技术体系中引入CoMP以及目前实际系统大规模采用的BBU+RRU实现方式，将降低小区之间的切换比例，同时增加小区内部切换比例，并且改变小区间和小区内部的切换模式，即intra NodeB的CoMP所占比例将显著增加，且硬切换模式将改变为软切换。不管具体的RRU地理位置如何分布，基带BBU的处理将更偏向于同一位置，小区内部切换决策和执行也将更有效率。

3.降低网络规划的规模和复杂度。采用CoMP结合BBU+RRU，将改变射频和基带同处一个物理位置的宏小区，其相干覆盖组网方式为BBU连接RRU的分布式接入点相干覆盖组网方式。多BBU所属的RRU内部频率协调、功率协调等无线资源管理问题属于小区eNB内部范畴，不属于网络规划范畴，因此网络规划网元数目将显著降低。

虽然协作多点传输有上述诸多优点，但是，由于接收机需要在各基站间进行信道估计和正确的解码，需要做到接收机在各基站中很好的时间同步与频率同步，并且正确地估计各个基站对该接收机的信噪比，而此时的各个基站相对与其他基站都是干扰，这边需要一个新的随机序列帧结构方案来解决该干扰问题，以保证基站之间信号的顺利传输。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于协作多点传输的随机序列帧结构，实现不同基站之间信号的时间同步与频率同步，并准确估计基站对接收机的信噪比，避免基站之间信号传输时的干扰问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下两种随机序列帧结构：

一.基于协作多点传输的随机序列帧结构，包括依次排列的时间同步序列、频偏检测序列、时间正交序列、循环间隔序列、频偏检测序列、时间正交序列、循环间隔序列。

二.基于协作多点传输的随机序列帧结构，包括依次排列的时间同步序列、时间正交序列、频偏检测序列、循环间隔序列、时间正交序列、频偏检测序列、循环间隔序列。

将上述两种随机序列帧结构分别应用于两个不同的基站之中，即可有效解决不同基站之间信号的时间同步与频率同步，并准确估计基站对接收机的信噪比，避免基站之间信号传输时的干扰问题。

进一步地说，在上述两中随机序列帧结构中，所述时间同步序列包括第一PN序列，以及分别排列于该第一PN序列前后两端的保护间隔；所述频偏检测序列包括第二PN序列，以及分别排列于该第二PN序列前后两端的保护间隔；

所述第一PN序列的长度为256帧，第二PN序列的长度为128帧，而所有保护间隔均为32帧的0值；所述时间正交序列为与频偏检测序列等长的0值；所述循环间隔序列为长度为128帧的0值。

本发明的设计原理在于：利用PN序列理想的互相关性和自相关性再结合门限来判断时间同步点；利用各序列按照帧结构进行发送，使得估计一个基站的频率偏移和信噪比时，另一个基站不会对其产生影响；同时在各序列间添加了循环间隔，以达到提高帧结构的抗多径能力。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明巧妙地利用PN序列的互相关性和自相关性，结合设定的门限来确定基站的时间同步点，并通过在第一PN序列前后设置保护间隔来防止多径延迟；从而达到提高帧结构的抗多径能力；

2.本发明通过巧妙地设计两个随机序列帧结构，使一个基站的频偏检测序列在时间和位置上均完全对应于另一个基站的时间正交序列，而时间正交序列由0值构成，不仅使两个基站的PN序列之间实现了时间正交性，而且在估计一个基站的频率偏移和信噪比时，由0值构成的时间正交序列也不会对另一基站的信号传输产生任何影响，如此即可完全避免两个基站之间相互干扰问题；

3.本发明在同一个基站的PN序列中，通过插入循环间隔序列，有效地防止了两个基站之间出现时间的相对偏移时传输性能降低，保证了系统的传输性能。

附图说明

图1为本发明的一种随机序列帧结构的示意图。

图2为本发明的另一种随机序列帧结构的示意图。

图3为本发明中时间同步序列的示意图。

图4为本发明中频偏检测序列的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，一种基于协作多点传输的随机序列帧结构，包括依次排列的时间同步序列、频偏检测序列、时间正交序列、循环间隔序列、频偏检测序列、时间正交序列、循环间隔序列。

如图2所示，另一种基于协作多点传输的随机序列帧结构，包括依次排列的时间同步序列、时间正交序列、频偏检测序列、循环间隔序列、时间正交序列、频偏检测序列、循环间隔序列。

在上述两种随机序列帧结构中，相应的序列完全相同，其不同之处仅在于排列顺序。下面分别对上述两种随机序列帧结构中的各个序列进行说明。

如图3所示，所述时间同步序列包括第一PN序列，以及分别排列于该第一PN序列前后两端的保护间隔。该第一PN序列长度为256帧，接收机根据本地PN序列与基站发射机的PN序列做乘法运算，同时与设定的门限进行比较，从而求出该基站的时间同步点。而该第一PN序列前后两端的保护间隔由长度为32帧的0值构成，其功能在于提高帧结构的抗多径能力。所述的门限由时间同步序列中第一PN序列的长度决定。

如图4所示，所述频偏检测序列包括第二PN序列，以及分别排列于该第二PN序列前后两端的保护间隔。其中，第二PN序列的长度为128帧，同样地，在该第二PN序列的前后两端也分别设置有由长度为32帧的0值构成的保护间隔。在本发明所述的两种随机序列帧结构中，均包括两个频偏检测序列，而每一个频偏检测序列中均包括一个第二PN序列，通过对第二PN序列进行共轭复乘并进行累加，可得出固定长度的相位偏移。如果信号在基站和用户之间存在频偏，那么该频偏将作为相位旋转反映到前后两个相关符号上，它们之间的相位差表示为：

，

，其中R(x)为接收信号，

为前后序列之间产生的相位旋转角，D为相关PN序列之间的距离，M为PN序列中互相关的长度，

为该天线产生的频率偏移，

为圆周率，N为OFDM符号长度，即512帧。由于两个PN序列的距离相差为2×128，可以发现两个PN序列的相位旋转角可以表示为

，该算法可检测的频偏范围为-1<

<1。

所述时间正交序列为与频偏检测序列等长的0值，如果频偏检测序列的长度为第二PN序列的长度128与第二PN序列的前后两端的保护间隔的长度32×2之和，即频偏检测序列的总长度为128+32×2，那么时间正交序列的长度也为128+32×2。在本发明所述的两种随机序列帧结构中，均含有两个时间正交序列，时间正交序列的功能在于与另一基站的频偏检测序列形成时间正交性。由于时间正交序列是由0值构成，并且其长度与频偏检测序列完全相同，如此，在估计一个基站的频率偏移和信噪比时，另一个基站正好传输时间正交序列，而时间正交序列不会对另一基站的各种序列产生影响，故采用本发明所述的两种随机序列帧结构分别进行传输信号时，可以有效地避免对方基站的干扰。

所述循环间隔序列为长度为128帧的0值，其功能在于防止两个基站之间出现时间的相对偏移时传输性能降低。同样地，本发明所述的两种随机序列帧结构中，均包含两个循环间隔序列。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims

1.基于协作多点传输的随机序列帧结构，其特征在于，包括依次排列的时间同步序列、频偏检测序列、时间正交序列、循环间隔序列、频偏检测序列、时间正交序列、循环间隔序列。

2.基于协作多点传输的随机序列帧结构，其特征在于，包括依次排列的时间同步序列、时间正交序列、频偏检测序列、循环间隔序列、时间正交序列、频偏检测序列、循环间隔序列。

3.根据权利要求1或2所述的基于协作多点传输的随机序列帧结构，其特征在于，所述时间同步序列包括第一PN序列，以及分别排列于该第一PN序列前后两端的保护间隔。

4.根据权利要求3所述的基于协作多点传输的随机序列帧结构，其特征在于，所述频偏检测序列包括第二PN序列，以及分别排列于该第二PN序列前后两端的保护间隔。

5.根据权利要求4所述的基于协作多点传输的随机序列帧结构，其特征在于，所述第一PN序列的长度为256帧，第二PN序列的长度为128帧，而所有保护间隔均为32帧的0值。

6.根据权利要求5所述的基于协作多点传输的随机序列帧结构，其特征在于，所述时间正交序列为与频偏检测序列等长的0值。

7.根据权利要求6所述的基于协作多点传输的随机序列帧结构，其特征在于，所述循环间隔序列为长度为128帧的0值。