CN102938754A - 超蜂窝移动通信终端直通技术同步序列构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超蜂窝移动通信终端直通技术同步序列构造方法，每个中继终端节点所对应的频域同步序列都由周期性的子载波组构成的，每个子载波组有一个非零子载波，其他子载波全部为零子载波。根据本发明方法所构造的同步序列，序列之前有循环前缀、之后有循环后缀，避免了多径时延以及不同中继链路的定时差异对同步算法性能的影响，可以对接收序列与发送序列做互相关运算并作相应的加权平均来得到定时估计，通过子空间分解法得到频偏估计。本发明方法有效的解决了蜂窝/超蜂窝移动通信系统中协作终端直通场景所特有的多时偏与多频偏问题，计算复杂度低、估计性能好，且能有效避免频偏估计异常值的发生。

Description

超蜂窝移动通信终端直通技术同步序列构造方法

技术领域

本发明属于移动通信中的同步技术领域，涉及一种可应用于蜂窝/超蜂窝移动通信系统适于采用终端直通技术（D2D,Device-to-Device）中协作传输场景的同步序列构造方法。

背景技术

现有蜂窝移动通信系统进一步提高网络容量受到频谱资源和能耗的双重约束，因此如何以受限的频谱与能量大幅度提高网络容量是一个巨大的挑战。将现有蜂窝网络中紧密耦合在一起的控制覆盖和业务覆盖进行适度的分离，然后在此基础上引入网络的柔性覆盖、资源的弹性匹配、以及业务的适度服务机制，从而实现能效与资源的联合优化，这就是新近提出的超蜂窝网络的核心思想。蜂窝以及超蜂窝网络架构下的终端直通技术，可以提高空口频谱使用效率，降低传统蜂窝网的沉重负载，获得更高的系统吞吐量；D2D的终端可以直接或在基站控制下，在继续保持通过基站进行通信的同时与另一个终端直接进行数据通信，从而降低空口资源的占用，提高系统吞吐率，同时还可以减少通信延时、降低干扰水平、节省终端能量，实现能效与资源的双重优化。蜂窝以及超蜂窝系统中的终端直通技术，顺应了移动宽带化的趋势，提高了用户感受，标准化前景及产品商用场景都极为广阔。

然而，在考虑协作的D2D系统中，由于作为协作中继节点的终端地理位置分布的不同以及多个晶振之间的互相不匹配，在多个中继链路之间存在多个不同的定时偏移与多个不同的载波频率偏移，这是协作D2D系统有别于传统点对点通信系统的最显著之处。因此，需要研究针对协作D2D系统的有效的同步序列构造方法。

现有技术还没有专门针对超蜂窝通信系统和协作终端直通技术的同步序列构造方法；且现有技术构造的同类同步序列，分配给不同协作中继的子载波组全部由非零子载波组成，没有零子载波；基于上述同步序列做频偏估计，会在各中继链路的频偏参数取某些特定值的时候出现频偏估计异常值，即出现估计错误，而且这种异常值的出现不是小概率的；现有的多频偏参数估计方法需要做2M维搜索运算，即使可以简化估计算法，也依然需要2M个一维搜索运算，计算复杂度很大。

发明内容

技术问题：本发明的目的是在蜂窝/超蜂窝移动通信系统架构下，针对协作D2D技术，提供一种可以有效估计多个定时偏移与多个频率偏移的超蜂窝移动通信终端直通技术同步序列构造方法。

技术方案：本发明的超蜂窝移动通信终端直通技术同步序列构造方法，包括以下步骤：

1）构造M个长度为N的频域序列，其中M为协作中继终端节点的个数，N为频域序列的长度，将每个频域序列中的N个子载波分成P组，每组包括Q个子载波，其中，P的取值大于多径信道的时延扩展长度，且能被N整除，Q＝N/P，将每个子载波组内连续V个子载波分配给第i个协作中继终端节点，V个子载波由1个非零子载波和V-1个零子载波组成，分配给第i个协作中继终端节点的P个非零子载波的索引值由如下集合确定：

{v+pQ+(i-1)V|v＝0;p＝0,1,…,P-1}，

分配给第i个协作中继终端节点的P(V-1)个零子载波的索引值由如下集合确定：

{v+pQ+(i-1)V|v＝1,…,V-1;p＝0,1,…,P-1}，

其中，1≤i≤M，v表示每组内V个子载波的索引值，p表示P个子载波组的索引值，V满足MV＜Q，V的值由下式确定：

(x)_M表示对x取模M运算之后的余数，

表示小于x的最大整数；

2）对步骤1）中构造出的M个频域序列分别做反离散傅立叶变换运算，得到所对应的M个时域序列；

3）在步骤2）中构造出的M个时域序列前面插入循环前缀，后面加上循环后缀，则得到最终的对应于M个中继终端节点的同步序列。

本发明是基于蜂窝/超蜂窝移动通信终端直通技术针对协作D2D所存在的多个定时偏移与多个频率偏移这一问题所提出来的。所构造的同步序列由非零子载波和零子载波生成，各个中继终端节点所对应的同步序列在频域互相正交，且都是由周期性的子载波组构成的，每个子载波组有一个非零子载波，其他子载波全部为零子载波。基于所构造的同步序列可同时估计出所有中继链路的时偏和频偏，实现低复杂度多参数估计。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有以下优点：

本发明所提出的序列构造方法，接收机中的定时估计和频偏估计算法只需要做简单的互相关运算和Q维矩阵的特征分解运算就可以获得良好的估计性能，而不需要做2M维搜索运算，利于接收机的低复杂度实现；

基于本发明所提出的序列构造方法，可以有效避免采用传统序列做多频偏参数估计而产生的异常值，并已得到仿真验证。

本发明所提出的序列构造方法可以推广至分布式天线系统、中继系统、无线传感器网、自组织网等其他通信系统中。

本发明所构造出的同步序列具有生成简单、系统负载低的优点，基于所构造序列的定时估计与频偏估计方法具有较低的计算复杂度，同时能够达到令人满意的系统性能要求，并且能够有效避免频偏估计异常值的出现。

附图说明

图1是协作终端直通技术系统模型框图。

图2是同步序列整体结构示意图。

图3是本发明的协作终端直通技术同步序列构造方法的逻辑流程图。

图中：S表示源终端节点，R₁、R₂与R_M分别表示第1个、第2个与第M个中继终端节点，D表示目的终端节点，N_cp表示循环前缀的长度，N_PP表示循环后缀的长度，IDFT表示反离散傅立叶变换。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明利用非零子载波和零子载波所构造的适于蜂窝/超蜂窝移动通信系统中终端直通协作传输场景的周期同步序列，各个中继终端节点所对应的频域同步序列互相正交，且都是由周期性的子载波组构成的，每个子载波组有一个非零子载波，其他子载波全部为零子载波。基于所构造的同步序列可同时估计出所有中继链路的时偏和频偏，实现低复杂度多参数估计。

本发明的超蜂窝移动通信终端直通技术同步序列构造方法，具体实现步骤如下：

1）构造M个长度为N的频域序列，其中M为协作中继终端节点的个数，N为频域序列的长度，同步序列的长度即为子载波个数，将每个频域序列中的N个子载波分成P组，每组包括Q个子载波，其中，P的取值大于多径信道的时延扩展长度，且能被N整除，Q＝N/P，将每个子载波组内连续V个子载波分配给第i个协作中继终端节点，V个子载波由1个非零子载波和V-1个零子载波组成，分配给第i个协作中继终端节点的P个非零子载波的索引值由如下集合确定：

{v+pQ+(i-1)V|v＝0;p＝0,1,…,P-1}，

分配给第i个协作中继终端节点的P(V-1)个零子载波的索引值由如下集合确定：

{v+pQ+(i-1)V|v＝1,…,V-1;p＝0,1,…,P-1，

其中，1≤i≤M，v表示每组内V个子载波的索引值，p表示P个子载波组的索引值，V满足MV＜Q，V的值由下式确定：

(x)_M表示对x取模M运算之后的余数，

表示小于x的最大整数；

上述M个长度为N的频域序列的构造方法，可以通过下述步骤具体实现：首先，生成M个长度为P由非零子载波组成的基础序列；然后，对生成的基础序列做均匀插零操作，扩展成长度为N＝PQ的序列；最后，对所构造出的M个序列分别做循环右移位操作（移位偏移量分别为0,V,2V,…,(M-1)V）；

2）对步骤1）中构造出的M个频域序列分别做反离散傅立叶变换运算，得到所对应的M个时域序列；

3）在步骤2）中构造出的M个时域序列前面插入循环前缀，后面加上循环后缀，则得到最终的对应于M个中继终端节点的同步序列。

Claims (1)

1.一种超蜂窝移动通信终端直通技术同步序列构造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）构造M个长度为N的频域序列，其中M为协作中继终端节点的个数，N为频域序列的长度，将每个频域序列中的N个子载波分成P组，每组包括Q个子载波，其中，P的取值大于多径信道的时延扩展长度，且能被N整除，Q＝N/P，将每个子载波组内连续V个子载波分配给第i个协作中继终端节点，所述V个子载波由1个非零子载波和V-1个零子载波组成，分配给第i个协作中继终端节点的P个非零子载波的索引值由如下集合确定：

{v+pQ+(i-1)V|v＝0;p＝0,1,…,P-1},

分配给第i个协作中继终端节点的P(V-1)个零子载波的索引值由如下集合确定：

{v+pQ+(i-1)V|v＝1,…,V-1;p＝0,1,…,P-1}，

其中，1≤i≤M，v表示每组内V个子载波的索引值，p表示P个子载波组的索引值，V满足MV＜Q，V的值由下式确定：

(x)_M表示对x取模M运算之后的余数，

表示小于x的最大整数；

2）对所述步骤1）中构造出的M个频域序列分别做反离散傅立叶变换运算，得到所对应的M个时域序列；

3）在所述步骤2）中构造出的M个时域序列前面插入循环前缀，后面加上循环后缀，则得到最终的对应于M个中继终端节点的同步序列。

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