CN103702341B - Lte上行探测信号频域位置的快速配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明LTE上行探测信号频域位置的快速配置方法，对固定频段信道探测，能够证明：在固定频域位置进行上行信道探测时，跳频方式的信道探测时通过A、B、C三个子程序进行两种情形。本发明提出了简化的算法，避免了对n₁，n₂和n₃的计算。在跳频方式下，该算法还可以提高UE信道探测的跳变频率，带来上行调度增益。

Description

LTE上行探测信号频域位置的快速配置方法

一、技术领域

本发明涉及移动通信中对LTE通信系统探测信号的配置，尤其是对上行探测信号频域位置的快速配置方法。

二、背景技术

在LTE通信系统中，终端设备(UE)需要周期性的发送上行探测信号(SRS)以协助基站(enodeB)在上行方向进行频率选择性调度。在信道探测前，UE需要确定自己发送SRS的频域起始位置和探测带宽，这些参数由enodeB给出。探测带宽可能是整个上行系统带宽或者是上行带宽的一部分。当UE在小区边缘的时候，通常需要进行多次探测以完成一次规定上行带宽的探测过程。此时，SRS的频域起始位置可以按照预先定义好的方式进行跳变。为了防止不同用户在上行信道探测时的相互干扰，整个上行系统带宽被划分为树状结构，该结构由四级组成，每一级都是4RB的倍数。这种方法将UE的SRS频域起始位置限制到一些特定的位置上。根据TS36.211协议中提出的方法，确定频域的起始位置需要确定多个中间量，并使用除法、向下取整和求余运算。这些操作不适宜在硬件中实现。尤其是在进行跳频探测时，这些操作非常频繁。因此有必要找到一种简单快速的方法来确定SRS的频域起始位置。

TS36.211协议中的确定SRS频域起始位置的方法如下：

UE的探测带宽由小区特定参数C_SRS和用户特定参数B_SRS共同决定。图1是根据TS36.211协议中表5.5.3.2-2做出的一个树状带宽配置图，其中为上行带宽。参数B_SRS决定了UE一次上行探测的带宽大小。当B_SRS＝0时，代表UE的最大上行探测带宽。B_SRS＝3时，为一次探测的最小带宽。UE的SRS频域起始位置为

$k_0=k_0^{\′}+{\mathrm{\Δk}}_0=k_0^{\′}+{\mathrm{\Σ}}_{b=0}^{B_{SRS}}{m}_{SRS,b}\×n_b.---\left(1\right)$

其中，k₀′是参考位置，Δk₀是偏移量。m_SRS,b是在树状结构上b级SRS带宽，0≤b≤B_SRS。图1中，m_SRS,0＝48RB，m_SRS,1＝24RB，m_SRS,2＝12RB，m_SRS,3＝4RB。n_b可看成是Δk₀在m_SRS,b上的分解系数。当SRS频段位置固定时，由协议，

其中，其中，N_b的值由TS36.211协议中表5.5.3.2-1到5.5.3.2-4给出，n_RRC由上层给定。不失一般性，可设n_RRC≤m_SRS,0。当采用跳频方式发送SRS时，

其中，b_hop为跳频带宽参数，由高层给定。n_SRS为SRS发射次数。

其中，

及

因此，当求取SRS的频率起始位置时，首先须根据(2)或(3)求出n_b，0≤b≤B_SRS的值。尽管可以设置合适的n_RRC值使得n₀＝0，但是，在大多数情况下，都需要多次用到除法、取整和求余的操作。

考虑SRS跳频。将(3)和(4)整理如下：

分析(7)式可知，在SRS跳频方式下，完成一次完整的上行规定信道探测需要次信道探测。试举一例，假设b_hop＝1，B_SRS＝3。因此，b＝2,3。假设4n_RRC＝40，则当b＝2，Π₁＝2，Π₂＝4。由于N_b＝2，n_b由(7)式的上半部求出。该式可表示为

当b＝3，N₃＝3，n_b由(7)式的下半部求出。该式可表示为

所以

n_SRS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13...

n₂ 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1...

n₃ 1 1 1 1 2 2 2 2 0 0 0 0 1 1...

从该例可以看出，需要12次SRS探测才能完成规定的全部信道探测。但是一共只有6个长度为4RB的SRS子带需要探测，所以每个子带都被连续探测了两遍，这一点从上面列表中n₂和n₃的值可以看出。这一现象意味着enodeB进行上行调度的频率降低了一半，这将降低上行调度带来的增益。可以证明，对于参数配置b_hop，上行调度的频率将会降低倍。因此，按照现有的TS36.211协议中提出的方法进行SRS跳频的缺点除了需要进行频繁的除法、向下取整和求模运算外，还可能带来上行调度增益的损失。

三、发明内容

本发明目的是，提出一种快速的确定SRS起始位置的方法，尤其是一种高效的LTE上行探测信号频域位置的快速配置方法，克服现有的TS36.211协议中提出的方法中的不足：确定频域的起始位置需要确定多个中间量，并使用除法、向下取整和求余运算。这些操作不适宜在硬件中实现；在进行跳频探测时，这些操作非常频繁，且效率低,为此，本发明通过构造一个简单的矩阵，并进行交织运算，得到最终的频域位置。

本发明的技术方案是，LTE上行探测信号固定频域位置的快速配置方法，流程如下：

a)求出c和c′，使得且c和c′都是最接近的2的整数幂；是指参数B_SRS取某固定值时的SRS带宽，

b)令l＝4n_RRCmodc和l′＝4n_RRCmodc′，l和l′通过对4n_RRC移位来实现；

c)对于l′≤n≤l

如果 进入d)；

否则，n++；

d)k₀＝k₀′+Δk₀；

e)针对跳频方式的信道探测，具体流程如下：求出最小的c，满足且c是2的整数幂，由于采用二进制表示，因此c能通过对进行按比特位操作求出；

f)令l通过对4n_RRC简单的移位来实现；

g)对于l≤n

如果退出循环；

否则，n++；

h)如果b_hop＝0，B_SRS＝3,进入子流程A；

i)如果B_SRS＝b_hop+2，进入子流程B；

j)如果B_SRS＝b_hop+1，进入子流程C；

m_SRS,b是在树状结构上b级SRS带宽。

首先，上述流程是基于对固定频段信道探测，能够证明：在固定频域位置进行上行信道探测时，

${\mathrm{\Δk}}_0=4n_{RRC}-4n_{RRC}\mathrm{mod}{m}_{SRS,B_{SRS}}.---\left(10\right)$

证明：从TS36.211表5.5.3.2-1到5.5.3.2-4可以看出

m_SRS,b-1＝m_SRS,b×N_b,1≤b≤3。 (11)

由(2)可以导出，

4n_RRC＝k_b-1m_SRS,b-1+n_bm_SRS,b+λ_b＝k_b-2m_SRS,b-2+n_b-1m_SRS,b-1+λ_b-1。 (12)

其中,k_b-1和k_b-2是系数。由4n_RRCmodm_SRS,b-1可得

n_bm_SRS,b+λ_b＝λ_b-1。 (13)

代入(12)可得

k_b-1m_SRS,b-1＝k_b-2m_SRS,b-2+n_b-1m_SRS,b-1。 (14)

将(14)代入(12)并进一步迭代可得如下公式：

$4n_{RRC}=n_0{m}_{SRS,0}+n_1{m}_{SRS,1}+\mathrm{...}+n_{B_{SRS}}{m}_{SRS,B_{SRS}}+{\mathrm{\λ}}_{B_{SRS}}.---\left(15\right)$

将上式与(1)进行比较，可得

考虑到即得证。

公式(10)避免了(1)中有关中间变量的计算，但是，仍然涉及到求余运算，为了简化运算，可以通过上列步骤来求SRS的频域起始位置；在上述步骤d)，e)和f)中都假定如果则B_SRS--，直到满足需要指出的是，前述固定频段信道探测相当于跳频信道探测情况下B_SRS＝b_hop的一种特殊情况，因此可以看成是子流程D。

子流程A

a)令U＝N₁×N₂×N₃，V＝N₁×N₂；W＝N₂；令

b)构造一个列为N₃的矩阵M；将中的每一个元素依次按行填入该矩阵。

c)将该矩阵分为N₁个N₂×N₃的矩阵；分别记为

d)生成矩阵集合其元素索引为0,1,...,2N₁-1。

e)设元素n在矩阵M_i，在矩阵M_i中的索引为(r_n,c_n)。从上述集合中取出N₁个矩阵，其索引依次为：

f)将M_i′级联起来，生成N₁×N₂行，N₃列的矩阵M′。

g)对于矩阵M′，按如下方式进行行顺序倒换：

如果r_n＝0，

如果r_n＝1，

倒换后得到新的矩阵M″。

h)对于矩阵M″，按以下方式进行列次序倒换：

先生成扩展的列索引序列{0,1,...,N₃-1,0,1,...,N₃-1,0,1,...,N₃-1}。

如果N₃为偶数，则从上述序列中抽取以下列元素：

如果N₃为奇数，则从上述序列中抽取以下元素

根据进行列次序倒换得到新的矩阵M″′。

i)对于M″′进行按列读出，得到且对应于n_SRS＝0时的频域位置。

j)n_SRS＝k时，如果

k≤N₁×N₂×N₃-1，则SRS频域起始位置等于当

k＝N₁×N₂×N₃时，令k＝0，开始下一轮SRS跳频探测过程。

说明：c)到f)进行子矩阵间次序倒换；g)和h)进行矩阵的行次序和列次序倒换，在上述算法中考虑到了以下事实：N₂＝2，N₁＝2或3且N₃＞1。

子流程B

a)对于

如果

进入b)；

否则，m++。

b)令

c)将中的每一个元素按行依次填入一个列的矩阵M。设元素n在矩阵中的索引为(r_n,c_n)。

d)进行行次序倒换：

如果构造向量{0,1}并向右循环移位r_n，得到新的行索引

如果构造向量{0,1,2,0,1,2,0,1,2}并从中抽出3个元素，其索引为r_n，r_n+2和r_n+4。用这三个元素构成新的行索引

e)进行列次序倒换：

如果为偶数，则列索引倒换为

如果为奇数，则列索引倒换为

f)设c_n在中的索引为j，则列索引向右循环移位j位得到

g)M经过以上行列次序倒换后得到M′。将M′按列读出，得到一个向量且对应于n_SRS＝0时的频域起始位置。

h)n_SRS＝k时，如果则SRS频域起始位置等于

当时，令k＝0，开始下一轮SRS跳频探测过程。

子流程C

a)对于

如果 进入b)；

否则，m++。

b)令

c)将扩展为对应的索引向量扩展为

d)设元素n在中的索引为j，则从中抽出个数组成新的索引集合：

如果为偶数，则

如果为奇数，则

e)按照对进行重新排序，得到

f)对应于n_SRS＝0时的频域位置。

g)n_SRS＝k时，如果SRS频域位置为如果令k＝0，开始新一轮的跳频探测过程。

本发明的有益效果是：提出算法的计算量小，其时延性能主要取决于主程序和子流程中的循环过程，以及搜索元素在矩阵或向量中的索引。通常算法只需要一到两次循环。循环次数最多也只需要三次，这种情况发生在的大带宽情况下。求取元素索引的次数取决于矩阵或向量的大小。由于矩阵很小，因此搜索过程的时延也是很小的。而且只要求出了第一次SRS发射的频率初始位置，后面的频率发射位置无须重新计算。本发明提出了在LTE通信系统中，终端设备(UE)快速确定上行探测信号频域位置的方法,包括固定频段信道探测和跳频方式的信道探测两种情形。本发明提出了简化的算法，避免了对n₁，n₂和n₃这些中间变量的计算。简化了计算，实现了UE的信道探测频域位置的快速定位。在跳频方式下，该算法还可以提高UE信道探测的跳变频率，提高跳频信道探测情形下UE的信道跳频速度。带来上行调度增益。

附图说明

图1是SRS带宽配置的一个例图。

具体实施方式

由于固定频段信道探测方法简单，这里仅对跳频方式下，以图1配置为例，分别考虑三种不同参数设置，说明不同情况下本发明的实施方法。

首先，假设C_SRS＝1，b_hop＝0，B_SRS＝3。假设4n_RRC＝40，得到n＝10，根据子流程A，从而，

$M_0=\left(\begin{array}{ccc}0& 1& 2\\ 3& 4& 5\end{array}\right),M_1=\left(\begin{array}{ccc}6& 7& 8\\ 9& 10& 11\end{array}\right).$

由于n在矩阵M₁中，且元素n在矩阵M₁中的索引为(1,1)，经过步骤f)和步骤g)，得到M₁″和M₀″为

$M^{\′}=\left(\begin{array}{ccc}6& 7& 8\\ 9& 10& 11\\ 0& 1& 2\\ 3& 4& 5\end{array}\right),{M_0}^{\′\′}=\left(\begin{array}{ccc}9& 10& 11\\ 3& 4& 5\\ 6& 7& 8\\ 0& 1& 2\end{array}\right).$

在步骤h)中，列索引倒换的顺序为由此得到

$M^{\′\′}=\left(\begin{array}{ccc}10& 9& 11\\ 4& 3& 5\\ 7& 6& 8\\ 1& 0& 2\end{array}\right).$

进而从n_SRS＝0开始，频域起始位置在k₀′+4×{10,4,7,1,9,3,6,0,11,5,8,2}RB处依次循环跳变。

其次，假设b_hop＝1，B_SRS＝3。假设4n_RRC＝40，则n＝10。根据子流程B，得到n₀＝6。从而

$M=\left(\begin{array}{ccc}6& 7& 8\\ 9& 10& 11\end{array}\right).$

n在M中的索引为(1,1)。经过d)到f)的行和列次序倒换，得到

$M^{\′}=\left(\begin{array}{ccc}10& 9& 11\\ 7& 6& 8\end{array}\right).$

从而得到为方便起见，假设k₀′＝0，则从n_SRS＝0开始，SRS频域起始位置在k₀′+4×{10,7,9,6,11,8}RB处依次循环跳变。循环周期为6，和协议算法相比，降低了UE完成全部频段跳频探测的周期。

最后，假设b_hop＝2，B_SRS＝3。假设4n_RRC＝40，则n＝10。根据子流程C，得到m＝3，n₀＝9。 进而，由于n在中的索引为1，所以，根据d)，最终得到则从n_SRS＝0开始，SRS频域起始位置在k₀′+4×{10,9,11}RB处依次循环跳变。循环周期为3。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (1)

1.LTE上行探测信号频域位置的快速配置方法，其特征是步骤如下，首先，对固定频段信道探测，能够证明：在固定频域位置进行上行信道探测时，

${\mathrm{\Δk}}_0=4n_{RRC}-4n_{RRC}\mathrm{mod}{m}_{SRS,B_{SRS}}---\left(1\right)$

表示由参数B_SRS决定的信道探测带宽；

式(1)避免了有关中间变量的计算，但是，仍然涉及到求余运算，为了简化运算，通过下列步骤来求SRS的频域起始位置：

a)求出c和c′，使得且c和c′都是2的整数幂；

b)令l＝4n_RRC mod c和l′＝4n_RRC mod c′，l和l′通过对4n_RRC简单的移位来实现；

c)对于l′≤n≤l

如果进入d)；

否则，n++；++表示自加操作；

d)k₀＝k′₀+Δk₀

针对跳频方式的信道探测，具体流程如下：

d-1)求出最小的c，满足且c是2的整数幂，由于采用二进制表示，因此c很容易求出；

d-2)令l通过对4n_RRC简单的移位来实现；

d-3)对于l≤n

如果退出循环；

否则，n++

d-4)如果b_hop＝0，B_SRS＝3,进入子流程A；

d-5如果B_SRS＝b_hop+2，进入子流程B；

d-6)如果B_SRS＝b_hop+1，进入子流程C；

说明：在步骤d-4)到d-6)中都假定如果则B_SRS--；其中--表示自减操作，直到满足需要指出的是，前述固定频段信道探测相当于跳频信道探测情况下B_SRS＝b_hop的一种特殊情况；

上行探测信号SRS、小区特定参数C_SRS、用户特定参数B_SRS、上行带宽；参数B_SRS决定了终端UE一次上行探测的带宽大小；当B_SRS＝0时，代表UE的最大上行探测带宽；Δk₀是UE的SRS频域起始位置偏移量，k′₀是UE的SRS频域参考位置，m_SRS,b是在树状结构上b级SRS带宽，0≤b≤B_SRS；n_b看成是Δk₀在m_SRS,b上的分解系数；当SRS频段位置固定时，由协议得，

其中，其中，N_b的值由TS36.211协议中表5.5.3.2-1到5.5.3.2-4给出，n_RRC由上层给定；不失一般性，设n_RRC≤m_SRS,0；当采用跳频方式发送SRS时，

其中，b_hop为跳频带宽参数，由高层给定；n_SRS为SRS发射次数；子流程A

a)令U＝N₁×N₂×N₃，V＝N₁×N₂；W＝N₂；令

b)构造一个列为N₃的矩阵M；将中的每一个元素依次按行填入该矩阵；

c)将该矩阵分为N₁个N₂×N₃的矩阵；分别记为M₀，M₁，…，

d)生成矩阵集合其元素索引为0,1,…,2N₁-1；

e)设元素n在矩阵M_i，在矩阵M_i中的索引为(r_n,c_n)；从上述集合中取出N₁个矩阵，其索引依次为：

f)将M_i′级联起来，生成N₁×N₂行，N₃列的矩阵M′；

g)对于矩阵M′，按如下方式进行行顺序倒换：

如果r_n＝0，

如果r_n＝1，

倒换后得到新的矩阵M″；

h)对于矩阵M″，按以下方式进行列次序倒换：

先生成扩展的列索引序列{0,1,…,N₃-1,0,1,…,N₃-1,0,1,…,N₃-1}；

如果N₃为偶数，则从上述序列中抽取以下列元素：

如果N₃为奇数，则从上述序列中抽取以下元素

根据进行列次序倒换得到新的矩阵M″′；

i)对于M″′进行按列读出，得到且对应于n_SRS＝0时的频域位置；

j)n_SRS＝k时，

如果k≤N₁×N₂×N₃-1，则SRS频域起始位置等于当k＝N₁×N₂×N₃时，令k＝0，开始下一轮SRS跳频探测过程；

说明：c)到f)进行子矩阵间次序倒换；g)和h)进行矩阵的行次序和列次序倒换，在上述算法中考虑到了以下事实：N₂＝2，N₁＝2或3且N₃＞1；

子流程B

a)对于

如果

进入b)；

否则，m++；

b)令

c)将中的每一个元素按行依次填入一个列的矩阵M；设元素n在矩阵中的索引为(r_n,c_n)；

d)进行行次序倒换：

如果构造向量{0,1}并向右循环移位r_n，得到新的行索引

如果构造向量{0,1,2,0,1,2,0,1,2}并从中抽出3个元素，其索引为r_n，r_n+2和r_n+4；用这三个元素构成新的行索引

e)进行列次序倒换：

如果为偶数，则列索引倒换为

如果为奇数，则列索引倒换为

f)设c_n在中的索引为j，则列索引向右循环移位j位得到

g)M经过以上行列次序倒换后得到M′；将M′按列读出，得到一个向量且对应于n_SRS＝0时的频域起始位置；

h)n_SRS＝k时，如果则SRS频域起始位置等于当时，令k＝0，开始下一轮SRS跳频探测过程；

子流程C

a)对于

如果进入b)；

否则，m++；

b)令

c)将扩展为对应的索引向量扩展为

d)设元素n在中的索引为j，则从中抽出个数组成新的索引集合：

如果为偶数，则

如果为奇数，则

e)按照对进行重新排序，得到

f)对应于n_SRS＝0时的频域位置；

n_SRS＝k时，如果SRS频域位置为如果

令k＝0，开始新一轮的跳频探测过程。