CN103428143B - 一种同步信号发送方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同步信号发送方法，包括：对应每个子带，根据小区ID和相应子带的绝对子带编号生成每个子带的同步信号；其中，不同子带生成的同步信号互不相同；将每个子带的同步信号的各个点映射到其所在子带的同步信号时频资源位置上进行发射；所述同步信号的时频资源包括同步帧中整个子带上的所有下行资源。应用本发明，能够降低时域信号的峰均比。

Description

一种同步信号发送方法

技术领域

本发明涉及通信系统中的同步技术，特别涉及一种专网通信系统的同步信号发送方法。

背景技术

TD-LTE系统的同步采用了两种专门设计的物理信号，在每个小区上进行广播，它们分别是主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）。这两种信号的检测不仅使时间和频率同步，而且提供UE物理层小区标识和循环前缀长度，通知UE小区所使用的是频分双工（FDD）还是时分双工（TDD）。

TDD小区内，不管系统带宽如何，主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）的时域和频域位置固定，PSS位于时隙2和时隙12的第3个OFDM符号的中间72个子载波上，SSS位于时隙1和时隙11的最后一个OFDM符号的中间72个子载波上。

主同步信号（PSS）由长度为63的ZC序列组成，中间被打孔打掉的元素是为了避免直流载波，该序列只与扇区ID有关，用于LTE中的3个PSS序列，对应每个小区的扇区ID，被选择的3个ZC PSS序列能够满足良好的自相关性和互相关性，具有低峰均比的特性。

辅同步信号（SSS）序列由频域上两个长度为31的BPSK调制辅助同步码交错构成，该序列与扇区ID和小区组ID有关，并用来区分一个无线帧的帧头位置，具有低峰均比的特性。

对于一个小区来说，由于扇区ID和小区组ID固定，因此，产生的主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）序列是确定的序列。

专网通信系统占用不连续的频谱带宽，其示意图如图1所示。每个25kHz是一个子带，在eNodeB端，每个普通子带在无线帧号模40等于0的无线帧上同时发送同步信号，占用相同的资源位置，每个子带单独进行IFFT生成时域信号，然后调制到相应的载频上之后进行时域的叠加，再通过天线端口发送出去。也就是说，与TD-LTE系统不同，专网通信系统的普通子带在无线帧号模40等于0的无线帧上发送一次同步信号，该帧称为同步帧，用于保证UE在该普通子带上进行正常的载波同步和时间同步。

对于TD-LTE的一个小区而言，由于小区ID一定，因此产生的主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）序列是确定的序列。如果专网通信系统每个子带都采用TD-LTE的同步信号生成方法，那么在进行IFFT转换之前，多个子带会生成相同的频域信号（f₁,f₁...f_N），经过IFFT、滤波器滤波、并调制到各自的载频之后，合成的时域信号signal可近似用下式表示：

$\mathrm{signal}(\mathrm{1,2},..,N)=\mathrm{ifft}(f_1,f_1...f_N)*e^{-j2\mathrm{\π}{f}_0{f}_s*(\mathrm{1,2},...,N)}$

$+\mathrm{ifft}(f_1,f_1...f_N)*e^{-j2\mathrm{\π}{f}_1/f_s*(\mathrm{1,2},...,N)}+...+\mathrm{ifft}(f_1,f_1...f_N)*e^{-j2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{TotalSubBand}}/f_s*(\mathrm{1,2},...,N)}$

$=\mathrm{ifft}(f_1,f_1...f_N)*e^{-j2\mathrm{\π}*(\mathrm{1,2},...,N)}(e^{f_0/f_s}+e^{f_1/f_s}+...+e^{f_{\mathrm{TotalSubBand}}/f_s})$

其中，TotalSubBand是子带数。

从上面公式中可以看到，当子带数很大时，会引起很高的峰均比（PAPR）问题。

发明内容

本发明提供了一种离散系统中的同步信号发送方法，能够降低时域信号的峰均比。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种同步信号发送方法，包括：

对应每个子带，根据小区ID和相应子带的绝对子带编号生成每个子带的同步信号；其中，不同子带生成的同步信号互不相同；

将每个子带的同步信号的各个点映射到其所在子带的同步信号时频资源位置上进行发射；所述同步信号的时频资源包括同步帧中整个子带上的所有下行资源。

较佳地，所述同步信号的时频资源包括14个OFDM符号、10个子载波，子载波间隔为2kHz；

生成的所述同步信号包括同步信号1和同步信号2；其中，所述同步信号1和同步信号2的长度均为70；

所述映射为：所述同步信号2的各个点按照先频域再时域的顺序依次映射到同步信号时频资源中前7个OFDM符号对应的所有RE资源上；

所述同步信号1的各个点按照先频域后时域的顺序依次映射到同步信号时频资源中后7个OFDM符号对应的所有RE资源上；

在单天线端口上发射的所述同步信号的时域连续信号为：

当N_cp，l×T_s≤t<(N_cp，l+N)×T_s时

当l＝0，0≤t<N_cp，0×T_s时

当l=7，0≤t<N_cp，7×T_s时

其中，Δf为子载波间隔，N=64，f_s为基带采样率，N_CP，l为第l个OFDM符号的循环前缀长度，为映射到第n_RB个子带的第l个OFDM符号、第k个子载波的RE上的同步信号点取值。

较佳地，所述同步信号1和同步信号2为PN码序列，其中，所述PN码序列的初始值根据所述小区ID和所述绝对子带编号确定。

较佳地，生成所述同步信号1时，第二个m序列的c_init1初始值为：

$c_{\mathrm{init}1}=(2*\mathrm{SubBandIndex}+1)\&CenterDot;({2N}_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+1)\&CenterDot;2^9+N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}};$

生成所述同步信号2时，第二个m序列的c_init2初始值为：

$c_{\mathrm{init}2}=(2*\mathrm{SubBandIndex}+3)\&CenterDot;({2N}_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+1)\&CenterDot;2^9+N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}};$

其中，为所述小区ID，SubBandIndex为所述绝对子带编号。

较佳地，所述同步信号的时频资源包括3个OFDM符号、42个子载波，子载波间隔为2kHz/4；

生成的所述同步信号为： $a_{n_{\mathrm{RB}},k,l}=\left\{\begin{array}{cc}{e}^{j\frac{2\mathrm{\&pi;\&alpha;k}}{43}}\&CenterDot;e^{-j\frac{\mathrm{\&pi;uk}(k+1)}{43}}& k=\mathrm{0,1},...,20\\ e^{j\frac{2\mathrm{\&pi;\&alpha;}(k+1)}{43}}\&CenterDot;e^{-j\frac{\mathrm{\&pi;u}(k+1)(k+2)}{43}}& k=\mathrm{21,32},...,41\end{array}\right.;$ 其中，α=(SubBandIndexmod40)+l，SubBandIndex为所述绝对子带编号；l＝0，1，2；

所述映射为：按照所述同步信号中k、l的取值将各点对应映射到第l个OFDM符号、第k个子载波的RE上；

在单天线端口上发射的所述同步信号的时域连续信号为：

0≤t<(N_cp，l+N)×T_s， N＝256，Δf_sync为普通子带同步帧中的所述子载波间隔，f_s=128kHz为基带采样率，N_CP，l为第l个OFDM符号的循环前缀长度。

由上述技术方案可见，本发明中，根据小区ID和小区第n_RB个子带的绝对子带编号生成第n_RB个子带的同步信号；其中，不同子带生成的同步信号互不相同；将同步信号的各个点映射到其所在子带的同步信号时频资源位置上进行发射。通过上述方式，根据子带编号生成子带的同步信号，从而使各个子带的同步信号互不相同，进而降低时域同步信号的峰均比。

附图说明

图1为专网通信系统的频谱示意图；

图2为普通子带中业务帧的结构示意图；

图3为实施例一中同步信号资源格的示意图；

图4为本发明中同步信号发送方法的流程示意图；

图5为实施例二中同步信号资源格的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明在专网通信系统的同步信号序列生成中，根据子带号SubBandIndex和小区ID生成同步信号序列，这样，对于不同小区、不同的普通子带的同步帧产生不同的同步信号序列，以使多个子带上的时域数据随机化，当调制到各自载频进行合路之后，产生的时域信号的峰均比能够降低。

根据子带编号和小区ID生成同步信号序列的方式可以有多种，下面以PN码和ZC序列作为同步信号为例，通过两个具体实施例说明本发明的具体实现。

首先说明专网通信系统中同步信号所占用的时频资源位置。如图2所示为专网通信系统中的业务帧结构。在该业务帧中，包括5个子帧，每个子帧包括9个OFDM符号，其中，0号子帧的所有OFDM符号和1号子帧的前4个OFDM符号对应的资源为下行资源，其余资源为GP和上行资源。如前所述，同步帧是无线帧号模40等于0的无线帧。在同步帧上，同步信号占用的资源与业务帧中下行资源相同，同步信号在时间上占用业务帧中13个OFDM符号的持续时间，即对应图2中0号子帧的所有OFDM符号和1号子帧的前4个OFDM符号对应的资源，同步信号在频率上占用整个子带的带宽。在同步帧中，可以根据实际需要及同步信号的形式，将同步信号占用的整个时频资源划分为多种RE资源结构，即包括的OFDM符号数及子载波个数与业务帧中不同。在下面两个具体实施例中，具体同步信号占用的整个时频资源上RE资源结构就不同。

实施例一：

图3为实施例一中的同步信号资源格构成示意图。如图3所示，同步信号在频域上包括10个子载波，在时间上包括14个OFDM符号，子载波间隔为2kHz；其中，l代表第l个OFDM符号，k代表第k个子载波， 同步信号分为两个长度为70的序列，每个序列映射到7个OFDM符号的全子带带宽资源上。该两个序列均为PN码。下面详细描述实施例一中的同步信号发送方法。

图4为本发明中同步信号发送方法的具体流程图。如图4所示，该方法包括：

步骤401，根据小区ID和子带编号生成每个子带的同步信号。

如前所述，本实施例中的同步信号包括两个：同步信号1和同步信号2。两个同步信号均为长度为70的PN码，因此，两个同步信号的初始值不同。具体地，同步信号1生成公式为：

$r_{\mathrm{ss}1}\left(m\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\&CenterDot;c\left(2m\right))+j\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\&CenterDot;c(2m+1)),$ 其中，m取值范围0，1，...，69，c(n)（n=0，1，...，M_PN-1）为长度为M_PN=70的随机序列，生成方式为：

c(n)=(x₁(n+N_C)+x₂(n+N_C))mod2

x₁(n+31)=(x₁(n+3)+x₁(n))mod2

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

其中N_C＝1600，第一个m序列寄存器初始化为x₁(0)=1，x₁(n)=0，n=1，2，...，30.第二个m序列寄存器初始化为c_init初始值为：

$c_{\mathrm{init}}=(2*\mathrm{SubBandIndex}+1)\&CenterDot;({2N}_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+1)\&CenterDot;2^9+N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}$

其中，SubBandIndex代表第n_RB个普通子带的绝对子带索引号，代表小区标识。

同步信号2的生成方式与同步信号1相同，区别在于第二个m序列寄存器的c_init初始值不同，具体地，同步信号2生成时，

$c_{\mathrm{init}}=(2*\mathrm{SubBandIndex}+3)\&CenterDot;({2N}_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+1)\&CenterDot;2^9+N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}.$

上述为任一子带上的同步信号生成方式，按照上述方式生成每个子带的同步信号。

步骤402，将同步信号的各个点映射到其所在子带的同步信号时频资源位置上。

在本实施例中，将同步信号1的各个点按照先频域后时域的顺序依次映射到同步信号时频资源中后7个OFDM符号对应的所有RE资源上，将同步信号2的各个点按照先频域再时域的顺序依次映射到同步信号时频资源中前7个OFDM符号对应的所有RE资源上。

具体地，可以将70点同步信号1序列分为7段，每段的长度分别为10点，按照先频域k再时域l的方式，分别映射到7个OFDM符号的10个子载波上，具体映射方式如下：

$a_{n_{\mathrm{RB}},k,l}=r_{\mathrm{ss}1}\left(m\right),$ m=0，1，...，69

k=mmod10

其中，复数对应RE资源（k，l）。

对于同步信号2，可以将70点同步信号2序列分为7段，每段的长度分别为10点，按照先频域k再时域l的方式，分别映射到7个OFDM符号的10个子载波上，具体映射方式如下：

$a_{n_{\mathrm{RB}},k,l}=r_{\mathrm{ss}2}\left(m\right),$ m=0，1，...，69

k=mmod10

步骤403，对每个子带单独进行IFFT生成时域信号，并联合所有子带进行同步信号发射。

在进行IFFT生成时域信号的过程中，由于某些OFDM符号存在循环前缀（CP），因此在进行IFFT时需要将部分IFFT结果复制到CP位置上。具体地，本实施例的同步信号RE资源格中，第0个和第7个OFDM符号包括CP，其他OFDM符号不包括CP。其中，第0个OFDM符号的CP长度为14，第7个OFDM符号的CP长度为15。

在上述同步信号的资源结构中，下行第n_RB个普通子带的同步帧上，第个OFDM符号在单天线端口上发射的时域连续信号为：

1）当N_cp，l×T_s≤t<(N_cp，l+N)×T_s时：

2）当l＝0，0≤t<N_cp，0×T_s时：

3）当l=7，0≤t<N_cp，7×T_s时：

其中，1）是信号部分的时域信号计算，2）和3）是CP部分的时域信号计算，Δf=2kHz为子载波间隔，N=64，代表采样间隔，基带采样率为f_s=128kHz，表示每个OFDM符号的CP长度。

按照上述方式生成每个子带的时域信号，相应子带中每个OFDM符号从l=0开始按照l递增的顺序发射，子帧中l>0的OFDM符号在时刻开始发射。具体在进行发射时联合系统的所有子带进行发射，具体方式与现有方式相同，这里就不再赘述。

至此，本实施例中的同步信号发送方法流程结束。

实施例二：

图5为实施例二中的同步信号资源格构成示意图。如图5所示，同步信号在频域上包括42个子载波，在时间上包括3个OFDM符号，子载波间隔为2kHz/4；其中，l代表第l个OFDM符号，k代表第k个子载波， 同步信号映射到同步帧中的所有下行资源上。该同步信号序列为ZC序列。下面详细描述实施例二中的同步信号发送方法，基本流程与图4相同，包括：

步骤401～402，根据小区ID和子带编号生成每个子带的同步信号，并将同步信号映射到相应子带的同步信号时频资源位置上。

$a_{n_{\mathrm{RB}},k,l}=\left\{\begin{array}{cc}{e}^{j\frac{2\mathrm{\&pi;\&alpha;k}}{43}}\&CenterDot;e^{-j\frac{\mathrm{\&pi;uk}(k+1)}{43}}& k=\mathrm{0,1},...,20\\ e^{j\frac{2\mathrm{\&pi;\&alpha;}(k+1)}{43}}\&CenterDot;e^{-j\frac{\mathrm{\&pi;u}(k+1)(k+2)}{43}}& k=\mathrm{21,32},...,41\end{array}\right.,$ 其中，α=(SubBandIndexmod40)+l，l＝0，1，2。可见，上述同步序列的生成也是根据小区ID和子带的绝对子带编号生成的。由于ZC序列本身就是二维序列，因此，可以直接对应到二维资源格RE上，即将映射到第l个OFDM符号、第k个子载波上。

步骤403，对每个子带单独进行IFFT生成时域信号，并联合所有子带进行同步信号发射。

本实施例的同步信号RE资源格中，所有OFDM符号都包括CP，其中，第0个OFDM符号的CP长度为53，其他OFDM符号的CP长度为52。

在上述同步信号的资源结构中，下行第n_RB个普通子带的同步帧上，第个OFDM符号在单天线端口上发射的时域连续信号为：

其中0≤t<(N_cp，l+N)×T_s， N=256代表采样间隔，基带采样率为f_s=128kHz，Δf_sync=Δf/4，Δf=2kHz，Δf_sync为普通子带同步帧中的子载波间隔，Δf为普通子带业务帧中的子载波间隔，表示每个OFDM符号的CP长度。

按照上述方式生成每个子带的时域信号，相应子带中每个OFDM符号从l＝0开始按照l递增的顺序发射，子帧中l>0的OFDM符号在时刻开始发射。具体在进行发射时联合系统的所有子带进行发射，具体方式与现有方式相同，这里就不再赘述。

至此，本实施例中的同步信号发送方法流程结束。

由上述本发明的具体实现可见，本发明在同步信号序列生成时引入子带号和小区ID，使具有载波聚合特性的系统在不同子带、不同小区产生不同的同步信号序列，以使多个子带上的时域数据随机化，当调制到各自载频进行合路之后，产生的时域信号的峰均比得到大大降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (2)

1.一种同步信号发送方法，其特征在于，在专网系统中，该方法包括：

对应每个子带，根据小区ID和相应子带的绝对子带编号生成每个子带的同步信号；其中，不同子带生成的同步信号互不相同；

将每个子带的同步信号的各个点映射到其所在子带的同步信号时频资源位置上进行发射；

其中，所述同步信号的时频资源包括14个OFDM符号、10个子载波，子载波间隔为2kHz；生成的所述同步信号包括同步信号1和同步信号2，所述同步信号1和同步信号2均为长度为70的PN码序列；

所述映射为：所述同步信号2的各个点按照先频域再时域的顺序依次映射到同步信号时频资源中前7个OFDM符号对应的所有RE资源上；

所述同步信号1的各个点按照先频域后时域的顺序依次映射到同步信号时频资源中后7个OFDM符号对应的所有RE资源上；

在单天线端口上发射的所述同步信号的时域连续信号为：

当N_cp,l×T_s≤t<(N_cp,l+N)×T_s时

当l＝0，0≤t<N_cp,0×T_s时

当l＝7，0≤t<N_cp,7×T_s时

其中，△f为子载波间隔，N＝64，f_s为基带采样率，N_CP,l为第l个OFDM符号的循环前缀长度，为映射到第n_RB个子带的第l个OFDM符号、第k个子载波的RE上的同步信号点取值，

生成所述同步信号1时，第二个m序列的c_init1初始值为：

生成所述同步信号2时，第二个m序列的c_init2初始值为：其中，为所述小区ID，SubBandIndex为所述绝对子带编号。

2.一种同步信号发送方法，其特征在于，该方法包括：

对应每个子带，根据小区ID和相应子带的绝对子带编号生成每个子带的同步信号；其中，不同子带生成的同步信号互不相同；

将每个子带的同步信号的各个点映射到其所在子带的同步信号时频资源位置上进行发射；

其中，所述同步信号的时频资源包括3个OFDM符号、42个子载波，子载波间隔为2kHz/4；

生成的所述同步信号为：其中，α＝(SubBandIndexmod40)+l，SubBandIndex为所述绝对子带编号；l＝0,1,2，为小区ID；

所述映射为：按照所述同步信号中k、l的取值将各点对应映射到第l个OFDM符号、第k个子载波的RE上；

在单天线端口上发射的所述同步信号的时域连续信号为：

其中，0≤t<(N_cp,l+N)×T_s，N＝256，△f_sync为普通子带同步帧中的所述子载波间隔，f_s＝128kHz为基带采样率，N_CP,l为第l个OFDM符号的循环前缀长度，