CN105071908A - 在移动通信系统中传送数据的方法 - Google Patents

Abstract

公开的是一种移动通信系统中的数据传输方法。在移动通信系统中经由代码序列进行的所述数据传输方法包括：将输入数据流分组为多个区块，所述区块由至少1比特组成的，使得将每个区块映射到对应的签名序列，将多个区块所映射到的签名序列流与特定代码序列相乘，并将与所述特定代码序列相乘的所述签名序列流传送到接收机。

Description

在移动通信系统中传送数据的方法

本申请是分案申请，其原案申请是申请号PCT/KR2007/002784、申请日2007年6月8日的PCT申请，2008年12月9日进入中国国家阶段，国家申请号为200780021480.8。

技术领域

本发明涉及一种移动通信系统，更具体来说是涉及一种延展代码序列的方法、随机接入信道的结构以及在移动通信系统中传送数据的方法。

背景技术

在用户设备没有与基站上行链路同步的状态下，该用户设备使用随机接入信道(RACH)接入网络。在随机接入信道中使用在时域中具有重复特性的信号，以便接收机可容易地搜索到传输信号的起始位置。通常，由前同步码的重复传输来实现重复特性。

用于实现前同步码的一种序列的代表性示例包括CAZAC(等幅零自相关)序列。该CAZAC序列在自相关的情况下由Dirac-Delta函数表示并在互相关情况下具有恒定值。在这方面，已经估计出，CAZAC序列具有良好的传输特性。然而，CAZAC序列具有限制，因为最大数量为N-1的序列可用于具有长度为N的序列。为此，需要一种用于在保持良好传输特性的同时增加序列的可用比特的方法。

同时，提供有用于通过使用CAZAC序列来从随机接入信道传送数据的各种方法。就它们而言，第一种方法直接将CAZAC序列ID解释成消息信息。假定将要传送的数据为前同步码，如果提供了可用作前同步码的足够量的序列，则可只使用CAZAC序列ID来执行消息传递，而不需要附加操作。然而，由于在实际同步的RACH中应当考虑传送附加信息的方法，因此就出现了问题：难以实现足够量的CAZAC序列集合，并且接收机进行搜索所需的成本也增加了。

第二种方法通过使用码分复用(CDM)方式来同时传送CAZAC序列和Walsh序列。在这种情况下，CAZAC序列ID被用作用户设备标识信息，而将在CDM方式中传送的Walsh序列解释为消息信息。图1是示出了用于实现第二种方法的发射机的方块示意图。然而，第二种方法具有限制：即便是将Walsh序列添加到CAZAC序列，当Walsh序列具有长度N时，可额外获得的消息的比特也只有log₂N个比特。

第三种方法是以将Walsh序列与CAZAC序列混合的方式传送CAZAC序列和Walsh序列。在这种情况下，将CAZAC序列ID用作用户设备标识信息，而将Walsh序列解释为消息信息。图2是示出了用于实现第三种方法、在发射机处进行的数据处理程序的框图。然而，根据第三种方法，由于在CAZAC序列的检测期间Walsh序列充当噪声而导致难以检测序列ID，因此存在限制：应当传送重复序列以防止Walsh序列在CAZAC序列的检测期间充当噪声。

第四种方法要么通过将指数项与CAZAC序列相乘而在组成对应序列的区块之间给予正交，要么直接应用数据调制，例如DPSK、DQPSK、D8PSK等等。在这种情况下，将CAZAC序列ID用作用户设备标识信息，且解调已调制的序列，然后将其用作消息信息。图3A示出了根据第四种方法的前种方法的数据调制，而图3B示出了根据第四种方法的后种方法的数据调制。

此外，第五种方法通过将消息部分附于CAZAC序列来传送CAZAC序列。图4A示出了将消息(已编码比特)附于被用作前同步码的CAZAC序列的情况，而图4B示出了将消息(已编码比特)附于由被给予正交的预定数量区块组成的序列。

然而，第四种方法和第五种方法具有易受信道状态改变影响的问题。

发明内容

因此，提出了本发明以基本上消除由相关技术的限制和缺点造成的一个或多个问题，且本发明的一个目的是提供一种通过使用长序列在用户设备和基站之间传送和接收消息以最大化时间分集/频率分集、并减轻由于信道造成的性能衰减的方法。

本发明的另一个目的是提供一种在移动通信系统中通过代码序列来传送数据的方法，其中，可增加数据量且所传送的数据相对噪声或者信道改变而变得更健壮。

本发明的又一目的是提供一种提出多载波系统中的高效随机接入信道的结构的方法。

本发明的又一目的是提供一种在移动通信系统中最小化用户设备接入的随机接入信道的时间的方法。

为实现这些目的及其它优点和根据本发明的目的，如此处体现和广泛性描述的，经由移动通信系统中的随机接入信道的数据传输方法包括：通过将代码序列与指数序列相乘而生成新代码，并将该新代码序列传送至接收方。

在本发明的另一方面中，通过使用代码序列在移动通信系统中进行的数据传输方法包括：共轭包括在划分为至少两个区块的代码序列的至少一个区块中的至少一个元素，以指示预定信息，并将在其中至少一个区块被共轭的代码序列传送至接收方。

在本发明的又一方面中，通过使用代码序列在移动通信系统中进行的数据传输方法包括：通过分别组合利用至少一个信息比特映射的至少两个第一代码序列来生成指示预定信息的第二代码序列，以及将第二代码序列传送至接收方。

在本发明的又一方面中，移动通信系统中的代码序列传输方法包括：通过将基码序列组合到经由所述基码序列的循环移位而获得的至少一个代码序列来生成组合代码序列，以及将该组合代码序列传送至接收方。

在本发明的又一方面中，移动通信系统中的代码序列传输方法包括：通过重复级联第一代码序列至少一次或多次而生成重复代码序列，通过复制该重复代码序列的后端的某一部分并将该复制部分级联至重复代码序列的前端而生成循环前缀(CP)，以及将在其中生成CP的重复代码序列传送至接收方。

在本发明的又一方面中，在多载波系统中分配随机接入信道(RACH)的方法包括：以分配给至少两个相邻帧的随机接入信道的频带(frequencyband)不会相互重叠的方法将随机接入信道分配给至少两个相邻帧的每一个，以及将分配给至少两个相邻帧的随机接入信道的分配信息传送到至少一个用户设备。

在本发明的又一方面中，在移动通信系统中经由代码序列进行的数据传输方法包括：分别将具有输入数据流的至少1个比特的多个区块的每一个映射到对应的签名序列，将多个区块所映射到的签名序列流与特定代码序列相乘，以及将与特定代码序列相乘的签名序列流传送至接收方。

附图说明

图1示出了在根据相关技术的OFDMA系统中、通过随机接入信道进行数据传输的方法的示例；

图2示出了在根据相关技术的OFDMA系统中、通过随机接入信道进行数据传输的方法的另一示例；

图3A和图3B示出了在根据相关技术的OFDMA系统中、通过随机接入信道进行数据传输的方法的另一示例；

图4A和图4B示出了在根据相关技术的OFDMA系统中、通过随机接入信道进行数据传输的方法的又一示例；

图5示出了在OFDMA系统中使用的随机接入信道的结构的示例；

图6A和图6B示出了基于图5的随机接入信道的结构在时域或频域中发送RACH信号的示例；

图7示出了在OFDMA系统中使用的随机接入信道的结构的另一示例；

图8A和图8B示出了在OFDMA系统中使用的随机接入信道的结构的又一示例；

图9示出了根据本发明的一个实施例的随机接入信道的结构；

图10示出了分配有RACH导频的子帧的随机接入信道的结构；

图11示出了根据本发明的一个实施例的前同步码的重复结构；

图12是用以示出本发明的一个实施例的单元数据的结构图，其通过使用经由共轭而扩展的代码序列来传送数据；

图13是示出了根据本发明的一个实施例、对在经由共轭而扩展的代码序列中所传送的数据进行接收和解码的过程的流程图；

图14是用以示出本发明的一个实施例的单元数据的结构图，其通过使用经由分组而扩展的代码序列来传送数据；

图15是示出了对在经由分组而扩展的代码序列中所传送的数据进行接收和解码的过程的流程图；

图16是用以示出本发明的一个实施例的单元数据的结构图，其通过使用经由分组和延迟处理而扩展的代码序列来传送数据；

图17是示出了对在经由分组和延迟处理而扩展的代码序列中所传送的数据进行接收和解码的过程的流程图；

图18是用以示出本发明的一个实施例的单元数据的结构图，其通过使用经由PPM调制而扩展的代码序列来传送数据；

图19是示出了对在经由PPM调制而扩展的代码序列中所传送的数据进行接收和解码的过程的流程图；

图20A和图20B是根据本发明的数据传输方法、在随机接入信道中执行同步的过程的流程图；

图21示出了根据本发明的一个实施例、经由信令信道将数据传送至接收机的方法；以及

图22示出了根据本发明的一个实施例、用于通过RACH、SCH或其它信道来传送前同步码和数据的接收机和发射机的示例。

具体实施方式

在下文中，通过本发明的优选实施例可容易地理解本发明的结构、操作及其它特征，在附图中示出优选实施例的示例。

在用户设备没有与基站上行链路同步的状态下，随机接入信道(RACH)用以允许该用户设备接入网络。取决于接入网络的方式，可将随机接入方式分为初始测距接入方式和周期性测距接入方式。根据初始测距接入方式，用户设备获得下行链路同步并首先访问基站。根据周期性测距接入方式，如果有必要，与网络连接的用户设备接入该网络。初始测距接入方式用以使用户设备在接入网络的同时与该网络同步并从该网络接收其需要的ID。周期性测距接入方式用于启动协议来从基站接收数据，或当存在要被传送的数据分组时启动协议。

特别地，可将周期性测距接入方式分为3GPPLTE(长期演进)系统中的两种类型，即，同步接入方式和非同步接入方式。当用户设备接入RACH时，如果上行链路信号在同步限制内，则使用同步接入方式。如果上行链路信号在同步限制以外，则使用非同步接入方式。当用户首先访问基站或者在执行同步之后没有执行同步更新，则使用非同步接入方式。此时，同步接入方式与周期性测距接入方式相同，且当用户设备出于将用户设备的改变状态通知给基站并请求资源分配的目的而接入RACH时，则使用该同步接入方式。

另一方面，同步接入方式通过假定用户设备没有离开与基站的上行链路同步而缓解RACH中的保护时间的限制。为此，可使用更多的时间-频率资源。例如，可将大量消息(超过24比特)添加到用于在同步接入方式中进行随机接入的前同步码序列，以便将前同步码序列和消息二者一起传送。

现在描述在满足前述同步和非同步接入方式的同时执行RACH独特功能的RACH的结构。

图5是示出了在OFDMA系统中使用的随机接入信道(RACH)的结构的示例的图。如图5所示，注意到，根据小区的半径，可将RACH分成时间轴上的N个子帧和频率轴上的M个频带。根据媒体访问控制(MAC)层中的QoS(服务质量)要求来确定在产生RACH时的频率。通常，在每一特定周期(几十毫秒(ms)至几百毫秒)产生RACH。在这种情况下，在产生若干RACH期间提供频率分集效果和时间分集效果，且同时减少通过该RACH接入的用户设备之间的冲突。子帧的长度可以是0.5毫秒、1毫秒等等。

在如图5所示的RACH结构中，将随机子帧称为作为数据传输的基本单元的时间-频率资源(TFR)。图6A是示出了在时域中将随机接入信号发送到TFR的一种类型的图，而图6B示出了在频域中发送RACH信号的一种类型。

如图6A所示，如果在时域中生成随机接入信号，则忽略原始子帧结构，且仅通过TFR排列信号。相反，如图6B所示，在同步随机接入方式的情况下，在频域中保持子帧结构，且同时生成将要传送到每个OFDM码元的子载波的随机接入信号。相应地，可在组成TFR的各个区块之间保持正交性，且可容易地执行信道估计。

图7是示出了在OFDMA系统中使用的RACH的结构的另一示例的图。如图7所示，注意到，在附着宽带导频的RACH猝发持续时间的TDM/FDM方式以及TDM方式中，前同步码‘b’和导频‘a’部分重叠。还注意到，在嵌入宽带导频的TDM/FDM方式以及TDM方式中，导频‘a’和导频‘b’与前同步码‘a’和前同步码‘b’同时重叠。换句话说，将前同步码和导频设计为通过RACH一起传送，以便如果将消息添加到RACH则容易地通过信道估计执行消息解码。可替换地，使用宽带导频，以便除了可获得RACH的前同步码波段(band)之外，还可获得全部RACH波段的信道质量信息(CQI)。

图8A和图8B为示出了在OFDMA系统中使用的RACH的结构的另一示例的图。

如图8A所示，通过频带在预定时段传送前同步码，且在某周期提供短区块持续时间，以便将用于解码前同步码的导频传送至对应的短区块。此时，通过全部频带的一部分来执行导频传输(通过对应于总数为75的子载波的中间波段的25个子载波来传输)，以便在多路接入环境下可将该导频传送至特定用户设备。

此外，如图8B所示，将要传送的消息和用于解码该消息的导频进行复用，并通过从所有频带中选择的一些频带(例如，总数为75的子载波波段的25个中间子载波波段)继续传送要传送的消息和用于解码该消息的导频。相应地，可以通过分配在不同频率的一些频带来标识执行多路接入的各个用户设备。

图9为示出了根据本发明的一个实施例的RACH的结构的图。

通常，根据MAC层中的QoS要求来确定产生RACH的频率。根据小区的要求以可变周期(几毫秒到几百毫秒)产生RACH。可参照图6A和图6B如上所述在时域和频域中产生该RACH。在图9的实施例中，RACH的结构对应于在频率域中产生随机接入信号的情况。

参照图9，在此实施例中，为克服当用户设备接入RACH失败时重试需要较长间隔的缺陷，如果产生RACH时的频率和开销的数量被确定，则将对应的RACH资源分散在一个周期的每个帧中。在有需要时可自由确定包括在一个周期中的帧的数量。此时，优选的是，分开布置RACH，从而相对于组成一个周期的多个帧来均匀地为每个频带分配RACH。然而，可根据小区的具体要求(同步动作或小区间干涉的减少)或者如果系统波段较小，则可改变时间轴的位置而不用改变频率轴的位置，反之亦然。同样，可改变频率和时间的任一个的设置，以获得设置在每个帧中的RACH之间的最小间隔。

在图9的实施例中，网络应该向用户设备通知已分配RACH资源的位置信息。换句话说，网络可向每个用户设备通知由分配给包括在一个周期中的每个帧的RACH资源占据的频率信息和时间信息，且每个用户设备可通过使用来自网络的位置信息、经由分配的RACH资源而尝试随机接入。每个帧的RACH资源的位置信息可由子载波偏移、子载波数量、定时偏移和码元数量来表示。然而，如果关于每个帧的RACH信息由上述四个参数表示，则信息量会增加，这是不期望看到的。因此，需要减少用于表示分配在每个帧上的RACH的位置信息的信息量的方法。可通过广播信道(BCH)或其它下行链路控制信道来传送RACH的位置信息。

作为一种方法，可考虑使用跳频图案(hoppingpattern)的方法。该跳频图案表示由指示分配给一个周期内的每个帧的RACH资源的频域的信息组成的图案。换句话说，在图9的实施例中，由于分开布置RACH资源，以便相对于组成一个周期的多个帧将其均匀地分配给每个频带，所以可以预先确定指示器，该指示器指示可被分配给每个帧作为RACH资源的频带，且可以通过指示相应频带的指示器的图案来通知分配给一个周期内的每个帧的RACH资源的频带。

例如，如果在使用总波段为10MHz的系统中将四个帧用作一个周期，则RACH的位置包括采用2.5MHz的间隔作为一个RACH频带(波段小于1.25MHz或2.5MHz)的子波段(sub-band)。此时，总波段由四个子波段组成，其中由指示每个子波段的指示器从高频带到低频带指明各个子波段依次为1、2、3和4。这样，分配给一个周期内的所有帧的RACH资源的频带位置信息可由上述指示器构造的图案来表示，例如2、3、1、4。可根据每个帧不同地或等同地构造跳频图案。分配给一个周期内的每个帧的RACH资源的时间信息通常可由定时偏移和码元数量来表示。此时，可固定定时偏移和码元数量的至少任意一个以减少信息量。例如，如果预先预定用于每个帧的RACH资源的定时偏移和码元数量为固定的，则网络只需要传送跳频图案以向用户设备通知一个周期内的所有帧的RACH资源的位置信息。

如果每个子波段较窄或者考虑到用户设备之间的干扰影响，则可等同地设置用于所有帧的跳频图案。在这种情况下，该网络只需要向用户设备报告帧周期。

在下文中，将描述通过使用如图9所示的实施例的RACH结构将上行链路数据从用户设备传送到基站的过程。在这种情况下，通过由多个帧组成的反向公共信道中的RACH来执行数据传输。

首先，用户设备试图接入包括在当前帧中的分散RACH，以将其信息传送至基站。如果该用户设备成功地接入RACH，则用户设备经由对应的RACH来传送前同步码数据。然而，如果用户设备未能接入该RACH，则该用户设备设法接入分开布置在下一次序的帧中的RACH。此时，如果频带不够宽或者没有具体要求(小区间干涉或者用户设备的活动范围限制)，则优选为将包括在下一次序的帧中的RACH布置在与先前帧的RACH的频带不同的频带中。而且，在下一次序的帧中继续执行上述接入过程，直到该用户设备成功地接入RACH。

同时，在同步RACH的情况下，每个帧的子帧优选为包括短区块，将用于已经接入了对应RACH的用户设备的导频分配给该短区块。可以预定图案将至少一个RACH导频和接入导频分配给短区块。换句话说，已经接入了RACH的用户设备应当知道用以从基站接收信道的信道信息。可将信道信息设置在上行链路短区块内的RACH导频中。基站通过对应的RACH导频将适当的信道分配给用户设备。同时，如果接入了RACH的用户设备向基站通知关于用户设备是否优选地通过RACH导频分配有信道的信道质量信息，可在调度期间将合适的信道分配给用户设备，借此保持优质通信。

因此，可将用于接入了RACH的用户设备的RACH导频单独分配给包括RACH的子帧。因此，接入该RACH的用户设备通过对应的RACH将前同步码发送至基站并将用于传输信道质量信息的导频发送至指定的RACH导频。该RACH导频为根据前同步码指定的序列，且优选的是，如果可能的话，使用不同前同步码序列的用户设备使用不同的RACH导频序列或者选择不同子载波的RACH导频或者部分重叠的子载波。

图10是示出了分配有RACH导频的子帧的随机接入信道的结构的图。注意，每个子帧包括以预定图案分配有至少一个RACH导频和接入导频的至少一个短区块。在这种情况下，RACH导频存在于已分配RACH的频带及其它系统波段中。在此实施例中，已经描述了每个帧中存在两个短区块，且RACH导频被传送至该短区块。然而，本发明并不限制于此类实施例，可在由本领域中的技术人员清楚的范围内作出各种修改。

如上所述，已经描述了可通过各种结构的RACH来传送前同步码、包括导频信息的同步定时信息、上行链路资源分配信息和消息(例如上行链路数据)。很显然，根据本发明的实施例的数据传输方法可用于RACH及其它信道。

同时，可通过RACH单独传送前同步码和消息。可替换地，可通过将消息暗含在前同步码中而对其进行传送。本发明的一个实施例涉及通过后种传输方式来传送前同步码的方法。在本发明的一个实施例中，比相关技术的代码序列更扩展的代码序列可用于前同步码的有效传输。在下文中，将描述根据本发明的一个实施例的、改进CAZAC序列的方法，以用于前同步码的有效传输。

由于接收机应当在随机接入信道中搜索传输信号的起始位置，则通常将传输信号设计为在时域中具有特定图案。为此，在频域中反复地传送前同步码或者在子载波之间保持某一间隔，以获得在该时域中的重复特性，从而识别定时同步。

在前一种情况下，前同步码表示用于初始同步设置、小区检测、频率偏移和信道估计的基准信号。在蜂窝式移动通信系统中，具有优良互相关特性的序列优选为用于前同步码的重复传输。为此，可使用二元Hardamard码或者多相CAZAC序列。具体地，由于CAZAC序列在自相关的情况下由Dirac-Delta函数表示并在互相关情况下具有恒定值，因此估计该CAZAC序列具有出色的传输特性。

可将CAZAC序列分类为以下的GCL序列(公式1)和Zadoff-Chu序列(公式2)。

【公式1】

$c(k;N,M)=\exp (-\frac{j\mathrm{\π}Mk(k+1)}{N})$ N为奇数

$c(k;N,M)=\exp (-\frac{{\mathrm{j\πMk}}^2}{N})$ N为偶数

【公式2】

$c(k;N,M)=\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}Mk(k+1)}{N}\right)$ N为奇数

$c(k;N,M)=\exp \left(\frac{{\mathrm{j\πMk}}^2}{N}\right)$ N为偶数

在以上公式中，注意到，如果CAZAC序列具有长度N，则实际可用的序列限于N-1个序列。因此，必须增加CAZAC序列的数量以在实际系统中高效地使用它们。

例如，提出了如下方法：通过将CAZAC序列c(k)与预定调制序列m(k)相乘的方式来提供改进的CAZAC序列p(k)，从而将可用序列的数量增加1。换句话说，假定将Zadoff-Chu序列用作CAZAC序列，则CAZAC序列c(k)、调制序列m(k)和改进的CAZAC序列p(k)可分别由以下公式3、4和5定义。

【公式3】

CAZAC序列：

$c(k;N,M)=\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}Mk(k+1)}{N}\right)$

【公式4】

调制序列

$m\left(k\right)=\exp \left(\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\σ}}{N}k\right)$

【公式5】

改进的CAZAC序列(或者改进的前同步码)：

$p\left(k\right)=c\left(k\right)*m\left(k\right)=\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}M}{N}k\right(k+1)+\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}k)$

改进的CAZAC序列p(k)保持CAZAC序列的自相关和互相关特性。下面的公式6示出了p(k)的自相关特性，从公式6可知，最终结果为Dirac-delta函数。具体地，如果调制序列m(k)为具有某一相位的序列，则其特征在于该调制序列m(k)总是保持自相关特性。

【公式6】

$\begin{array}{c}ad\left(d\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}M}{N}\left(k+d\right)\left(k+d+1\right)+\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}\left(k+d\right)\right)\\ \exp (-\frac{j\mathrm{\π}M}{N}k\left(k+1\right)-\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}k)\\ =\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\frac{j2\mathrm{\π}M}{N}\left(2dk+d\left(d+1\right)\right)+\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}d\right)\\ =\exp \left(\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}d\right)\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\right(\frac{j\mathrm{\π}M}{N}\left(2dk+d\left(d+1\right)\right))=\left\{\begin{array}{cc}1& d=0\\ 0& d\≠0\end{array}\right.\end{array}$

此外，下面的公式7示出了p(k)的互相关特性。

【公式7】

$\begin{array}{c}cc\left(d\right)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}\left(M+x\right)}{N}\left(k+d\right)\left(k+d+1\right)+\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}\left(k+d\right)\right)\\ \exp \left(-\frac{j\mathrm{\π}M}{N}k\left(k+1\right)-\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}k\right)\\ =\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}x}{N}\left(k+d\right)\left(k+d+1\right)\right)\\ \exp \left(\frac{j\mathrm{\π}M}{N}\left(k+d\right)\left(k+d+1\right)+\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}\left(k+d\right)\right)\\ \exp \left(-\frac{j\mathrm{\π}M}{N}k\left(k+1\right)-\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}k\right)\\ =\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}x}{N}\left(k+d\right)\left(k+d+1\right)\right)\\ \exp \left(\frac{j\mathrm{\π}M}{N}\left(2dk+d\left(d+1\right)\right)+\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}d\right)\\ =\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}M}{N}d\left(d+1\right)\right)\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}x}{N}\left(k+d\right)\left(k+d+1\right)\right)\\ \exp \left(\frac{j2\mathrm{\π}dM}{N}k\right)\end{array}$

在这种情况下，尽管公式7似乎类似于公式6，但注意到，就求和项而言，自相关由指数的和表示，而互相关由两个序列的乘积表示。第一项为种子值为x的另一个CAZAC序列，而第二项为简单指数函数。两个序列乘积的和等同于获得指数函数的系数，且其值等同于通过将种子值为x的CAZAC序列转换为频域并从指数的频率位置取出值而获得的值。

由于CAZAC序列具有Dirac-delta特性的自相关，则如果对其进行傅里叶变换，因此即便是在被变换的区域中，它也会保持等幅Dirac-delta的自相关特性。为此，如果从频域取出特定位置的值，则它们的大小为1且彼此相等，但它们的相位彼此不同。因此，如果将此结果加到公式7以获得互相关，则可由以下的公式8简略地表示所获得的互相关。

【公式8】

$\begin{array}{c}cc\left(d\right)=\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}M}{N}d\left(d+1\right)+\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}d\right)\underset{k}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}x}{N}\left(k+d\right)\left(k+d+1\right)\right)\\ \exp \left(\frac{j2\mathrm{\π}dM}{N}k\right)\\ =\exp \left(\frac{j\mathrm{\π}M}{N}d\left(d+1\right)+\frac{j2\mathrm{\π}\mathrm{\δ}}{N}d\right)C\left(dM/N;x\right)\end{array}$

从公式8可获知，由于C(dM/N；x)的大小总是为1，且指数项的大小也是1，因此互相关总是固定为1。

最终，通过公式5可保持相关技术CAZAC序列的特性，且同时可增加代码的数量。这意味着其中指数项成倍增加的区域中的结果等同于将循环移位应用到傅立叶变换区域，且在时域中对指数序列进行相乘等同于在频率域内执行循环移位。

换句话说，注意到，如果获得种子值彼此相等的两个序列p(k；M，N，dl)和p(k；M，N，d2)之间的相关，则在互相关中的延迟值d达到dl-d2的那点上会出现脉冲。尽管上述改进的序列设计具有与CAZAC序列的循环移位相同的结果，但本发明的实施例也是有利的，这是因为可通过简单程序而获得结果，所述简单程序例如在傅里叶变换和循环移位之后将两个指数序列相乘而不用傅里叶反变换。

在下文中，将描述通过执行相关技术代码序列的预定数据处理来改善前同步码的数据传输可靠性的方法以及当同时传送数据时扩展代码序列的长度的方法。如果将CAZAC序列用作代码序列，则优先地使用通过以上方法扩展的CAZAC序列。然而，CAZAC序列并不一定限于由上述方法扩展的CAZAC序列，且也可使用相关技术CAZAC序列。

首先，将要描述的是通常应用到本发明的实施例的传输数据(即，前同步码)的结构。

在3GPPLTE(长期演进)系统中，发射机能重复传送相同序列两次或两次以上，以便允许接收机容易地检测传输数据或者改善附加的检测性能(即，增加扩频增益)。因此，不管所接收的序列是何种类型，接收机仅需检测重复图案(repetitivepattern)，所以能轻易地识别接入RACH的用户设备的时间位置并改善检测性能。

图11是示出了根据本发明的一个实施例的前同步码的结构的图。在正交频分传输系统中，使用循环前缀(CP)，其中复制OFDM码元的最后部分，然后将其前置到OFDM码元之前，以补偿信号传输中的多路损失。因此，如果OFDM码元由两个重复的前同步码组成，则后一次序的前同步码的一部分由CP复制到第一部分，以补偿对应前同步码的多路损失。而且，CP是有利的，因为在CAZAC具有良好周期相关性的情况下，其容易地识别接入不同的RACH的用户设备。

由于即使单个序列由前置CP传送到其中而非序列的重复传输，码元间干扰也不会发生，因此预定接收算法可在频域内无碍地实现。但是，若接收机既不使用重复传输也不使用CP而在时域内实现接收算法，则接收机应当检测各种代码序列，以识别接入RACH的用户设备。鉴于此，前同步码优选地由重复图案的结构实现。此时，是否实现重复图案可根据系统支持的数据速率来确定，或者，如果实现了重复图案，则可确定重复的次数。例如，为了支持系统所支持的最小数据率，可根据序列的长度一次或多次地重复传送RACH前同步码。

首先，下文将描述涉及组成前同步码结构的序列的数据处理方法的第一到第四实施例。在这些实施例中，传送到接收机的数据可以是图11的前同步码结构，或者部分省略结构(既非重复传输也非CP)。尽管假定CAZAC序列被用作数据传输的代码序列，但代码序列不一定限于CAZAC序列。具有优良的传输特性的各个序列，如Hadarmad码和gold码，都能被用作代码序列。

<第一实施例>

为了传送数据，组成数据的传输信号通常需要能被识别的界标(landmark)。在此实施例中，共轭被用作界标。由于在共轭传输信号与其他传输信号之间的相位变化宽度很大，传输信号之间的干扰减少，由此数据传输的可靠性还是可以得到改进，而不受信道影响。

图12示出了根据本发明的一个实施例、通过共轭来传送数据的方法。在图12的实施例中，一个CAZAC序列被分成四个区块，“0”或“1”表示是否对每个区块执行共轭。例如，可设定，未共轭的区块用“0”表示，而共轭的区块用“1”表示。这样，一个CAZAC序列可以表示4比特的信息。换言之，如果一个CAZAC序列被分成N个区块，则可表示N比特的信息。

此时，在具有对应于传输数据长度的较长长度的单个CAZAC序列中，可共轭对应于具有值1的特定区块的单个CAZAC序列的一部分。同样，在具有对应于传输数据的每个区块长度的较短长度的多个CAZAC序列中，可共轭对应于具有值1的特定区块的CAZAC序列。

图13是示出了根据本发明一个实施例、接收和解码通过共轭从发射机传送的序列的方法的示例。

优选的是，发射机始终将值0分配给传输数据的第一区块，使得该第一区块在后面被用作基准。相应地，接收机识别接收的第一区块的序列ID(S1101)，然后通过仅使用对应的区块来测量峰值(S1102)。接下来，接收机识别第一区块和第二区块的序列ID(S1103)，然后通过一起使用第一区块和第二区块来测量峰值。此时，由于不清楚第二区块的序列是否处于共轭状态，因此接收机分别测量对应于相应区块被共轭的情况的峰值(S1104)并测量对应于相应区块未被共轭的情况的峰值(S1105)，然后选择两峰值中的较大一个(S1106)。随后，接收机识别第一区块到第三区块的序列ID(S1107)，然后一起使用第一区块到第三区块测量峰值。在此情况下，由于不清楚第三区块的序列是否处于共轭状态，因此接收机分别测量对应于相应区块被共轭的情况的峰值(S1108)并测量对应于相应区块未被共轭的情况的峰值(S1109)，然后选择两峰值中较大的一个(S1110)。这样，对第一区块到最后区块执行解码，从而最终解码原始数据。

<第二实施例>

图14为示出了使用根据本发明的另一优选实施例的序列来传送数据的方法的图。尽管在第一实施例中通过改变序列来执行数据传输，但在此实施例中，用于表示一个区块的序列类型被分成区块值为“0”的序列(第一序列)以及区块值为“1”的序列(第二序列)，且第一序列和第二序列被分组。在此情况下，由于接收机仅检测每个区块的序列ID(第一序列的ID或第二序列的ID)，因此接收机受噪音或信道影响较小。

所有序列均由通过使两个子序列(第一序列和第二序列)(i和j为彼此不同的整数)成组而获得的一个组“{c0(k；M_i)，c1(k；M_j)}”来表示。在这种情况下，c₀(k；M_i)是区块值(或比特值)为0的第一序列，并且c₁(k；M_j)是区块值为1的第二序列。此时，具有对应于传输数据长度的较长长度的CAZAC序列可被用作组成每个组的每个子序列。可替换地，具有对应于传输数据的每个区块长度的较短长度的CAZAC序列可被用作组成每个组的每个子序列。

同时，接收机识别每个区块的序列ID，并识别来自由已识别序列ID组成的序列ID集合的每个区块的序列类型(第一序列或者第二序列)。此时，每个区块的序列类型可由组ID表示。换言之，在此实施例中，由于假定每个区块的代码值可由0和1表示，所以获得了每个区块的两种序列类型或者两种类型的组ID。每个区块的代码值可通过组ID得以恢复。下面将参照图15详细描述此解码过程。

如果接收到序列，则接收机识别组成相应序列的每个区块的序列ID(S1501)，并测量由已识别序列ID构成的序列ID集合的峰值(S1502)。在此情况下，选择在产生时具有较高频率的两个峰值(S1503)，以便将产生相应峰值的序列识别为构成组的第一序列和第二序列。此时，如果第一序列和第二序列分别由预定组ID表示，则可分别识别表示代码值为0的第一组ID和表示代码值为1的第二组ID。最后，可通过步骤S1503(S1504)识别每个区块的组ID，因此可识别每个区块的代码值(S1508)。

如果由于在解码过程中发生错误，存在不能识别组ID的序列ID，那么在对应序列ID的集合中搜索峰值(S1505)，并且，在这些峰值中，检测到两个强峰(S1506)，从而组ID又从已检测的强峰得以识别(S1507)。随后，能从已识别组ID识别相应区块的代码值(S1508)。

<第三实施例>

图16为示出了使用根据本发明另一优选实施例的序列来传送数据的方法的图。

如果进一步扩展第二实施例，则可增加能通过一个组传送的数据比特的总数。例如，如果与第二实施例相同，将两个序列限定为一个组，则可传送每区块1比特的数据。如果将四个序列限定为一个组，则可传送每区块2比特的数据。如果将八个序列限定为一个组，则可传送每区块3比特的数据。然而，由于对多个序列进行分组且将其限定为一个集合，因此存在的一个问题是，如果每个序列的长度较短，则可选择的组的数量与每个序列的短长度成比例减少。

因此，必须扩展序列的长度以增加可以选择的组数。为此，在此实施例中，扩展每个区块的序列长度，而各个序列如图16B所示多次重叠，且由于在重叠序列之间的传输延迟，因此无关性得以保持。

参见图16(a)，将2比特的数据值赋予每个区块。因此，每个区块的序列组由四个不同CAZAC序列组成。由于构成序列组的每个CAZAC序列应识别四个值，因此组大小应相应地增加。但是，在这种情况下，存在一个问题就是，可由每个基站使用的组数被减少。相应地，如图16所示，每个CAZAC序列的长度按照需要被尽可能地扩展，而在数据传输期间将预定延迟给予每个CAZAC序列，藉此，各个CAZAC序列之间的无关性得以保持。

同时，接收机基于在时域/频域中表示的每个CAZAC序列的顺序识别相应区块的ID，且解码来自对应区块ID的代码值的方法几乎与第二实施例的方法相同。在下文中，将参照图17详细描述接收机的数据解码过程。

如果接收到序列，则接收机识别构成相应序列的每个区块的序列ID(S1701)，并测量由已识别序列ID构成的序列ID集合的峰值(S1702)。在此实施例中，由于一个区块表示2个比特，所以表示00、01、10、11的第一、第二、第三和第四序列形成一个组。因此，作为测量结果，接收机应当选择在产生时具有较高频率的4个峰值(S1703)。在此情况下，根据在时域/频域中表示的顺序将选择的峰值分别映射到第一、第二、第三和第四序列。而且，如果第一序列到第四序列分别由预定组ID表示，则可识别表示代码值00的第一组ID、表示代码值01的第二组ID、表示代码值10的第三组ID和表示代码值11的第四组ID。最后，每个区块的组ID可通过步骤S1703(S1704)来识别，因此每个区块的代码值能得以识别(S1708)。

如果由于在解码过程中发生错误，存在不能识别组ID的序列ID，则在对应序列ID的集合中再次搜索峰值(S1705)，在这些峰值中，检测到四个强峰(S1706)，从而再次从已检测强峰中识别组ID(S1707)。随后，相应区块的代码值能从已识别组ID中得以识别(S1708)。

<第四实施例>

图18是示出了使用根据本发明另一优选实施例的序列来传送数据的方法的图。

在进一步扩展第二实施例和第三实施例的情况下，通过脉冲位置调制(PPM)来改变信号位置，以便可在逻辑上扩展序列长度。PPM最初传送具有相对脉冲延迟的数据，但在此实施例中使用基于序列起始位置的PPM。

如果确定了将要传送的数据比特，则基站选择用于相应数据传输的序列并确定将PPM应用到相应序列的区块长度和组成每个区块的持续时间的长度。当生成前同步码时，单独地需要对应于每个区块的序列。但是，在此实施例中，由于将等同于构成相应序列的特定区块中的特定持续时间的循环位移应用于相同序列，因此各个序列最初彼此相同，但通过循环移位而在相互间被识别。

例如，假定一个序列长度被分成四个区块(区块1到区块4)并且每个区块由2个比特表示，每个区块又被分成四个持续时间(从持续时间1到持续时间4)以表示值“00，01，10，11”。此时，在一个区块中包括的四个持续时间被用作将对应于相应区块的序列进行循环位移的开始标识位置。如果将要传送的前同步码具有256的总长，则区块1具有0-63的循环位移值，区块2具有64-127的循环位移值，区块3具有128-195的循环位移值，以及区块4具有196-255的循环位移值。如果确定用于传输前同步码的特定序列，则通过区块1传送“00”，序列1经受循环位移，从而将起始位置设置在区块1的持续时间1(0-15)中。如果将“10”传送到区块2，则序列2经受循环位移，从而将起始位置设置在区块2的持续时间3(96-111)中。这样，将循环位移应用到其它区块，然后各个序列(从序列1至序列4)被合并成一组以生成一个前同步码。在这种情况下，可产生从1到任一随机数量的区块数量。同样，考虑到信道或定时误差，可将循环位移的最小单位限定为超过某个值。

同时，接收机通过对所传送的序列进行数据处理而识别构成相应序列的各个子序列(从序列1至序列4)，并搜索每个已识别序列的起始位置以执行数据解码。将参考图19详细描述这个过程。

如果在接收机中接收序列(S1901)，则接收机检测对应序列的ID(S1903)，并通过使用检测结果通过对所有接收信号(接收序列)进行预定数据处理来执行全相关(S1905)。此时，完全搜索算法或微分搜索算法可用于检测序列ID。

由于通过集合多个序列从发射机发送接收信号，因此已经受相关的信号包括多个峰值。在此实施例中，检测到四个峰值，接收机确定每个所检测峰值对应于区块1至区块4中的哪一个以及对应于相应区块的哪一个持续时间(S1909)，以解码原始数据的比特次序和比特值(S1911)。

上文已经描述了通过RACH有效传送前同步码序列和消息的方法。最后，将根据两个实施例描述从用户设备(UE)到基站(节点B)传送前同步码以及在用户设备和基站两者之间执行同步的过程。图20A和图20B示出了这两个实施例。

在图20A的实施例中，以用户设备仅访问基站一次的方式来执行同步。换言之，如果用户设备将前同步码和包括同步所需要的信息的干扰(messing)传输至基站(S2001)，而基站则将定时信息传送至用户设备(S2003)并与此同时分配用于上行链路数据的传输的资源(S2005)。用户设备通过所分配的资源将上行链路数据传送到基站(S2007)。

在图20B的实施例中，为了同步，用户设备两次访问基站。换言之，如果用户设备将前同步码传送至基站(S2011)，则基站将定时信息传送至用户设备(S2013)并与此同时分配用于请求调度的资源(S2013)。用户设备通过所分配的资源将用于请求调度的消息传送至基站(S2015)。然后，基站将用于上行链路数据的传输的资源分配给用户设备(S2017)。通过这种方法，用户设备通过二次分配的资源将上行链路数据传送至基站(S2019)。

图21是示出了根据本发明的一个实施例、通过信令信道将数据传送至接收机的方法。

由于接收机应当在实际实现随机接入信道期间搜索传输信号的起始位置，其普遍的设计是使随机接入信道在时域中具有特定图案。为此，可使用前同步码序列，以便随机接入信号最初具有重复图案。可替换地，可以在频域中的子载波之间维持某个间隔，以获得在时域中的重复特征。因此，图6A和图6B的访问方式的特征在于，应当在时域中容易地搜索到传输信号的起始位置。为此，使用CAZAC序列。CAZAC序列可分类为GCL序列(公式1)和Zadoff-chu序列(公式2)。

同时，较长长度的特定序列优选地用于通过RACH(随机接入信道)或SCH(同步信道)传送用户设备或基站的独有的信息。这是因为接收机容易检测对应ID，更多不同种类的序列能用于为系统设计提供方便。

但是，如果消息是使用较长长度序列的对应ID进行传送的，由于信息量是以log₂函数增加的，因此仅当序列超过某个长度时，使用ID进行消息传送存在限制。因此，在此实施例中，序列由若干区块分隔，使用对应于要被传送至序列的每个区块的数据的短签名序列，而非特定操作，如共轭或求反。

参照图21，序列被分成预定数量的区块，将对应于要被传送的数据的短签名序列应用于每个所分隔的区块。长CAZAC序列与区块的组合相乘，短签名序列应用于这些区块，藉此，完成要被传送到接收机的最终数据序列。

在这种情况下，假定短签名序列由四个签名组成，则可以使用下面的签名集合。同样，如果组成签名集合的各个数据之间存在差异，则在没有特定限制的情况下，可使用任何其它签名集合。

1)调制值：{1+j，1-j，-1-j，-1+j}

2)指数序列：{[exp(jw₀n)]，[exp(jw₁n)]，[exp(jw₂n)]，[exp(jw₃n)]}，其中n＝0...Ns，且Ns为每个区块的长度

3)WalshHadamard序列：{[1111]，[1-11-1]，[11-1-1]，[1-1-11]}，其中，如果每个区块的长度Ns长于4，则重复每个序列以调节长度。

可在图21的实施例中使用的长CAZAC序列的示例包括但不限于：一个GCLCAZAC系列、Zadoff-Chu序列，以及通过组合具有相同长度或不同长度的两个或两个以上的短GCL或者Zadoff-ChuCAZAC序列产生的序列。

上述将用于数据传输和接收的短签名序列应用到长CAZAC序列的方式有利于之处在于：与相关技术相比，传输数据的调制方法受信道的影响更小，以及尽管组成一个签名的比特数量增加，其性能几乎没有减弱。

图22示出了用于通过前述方式、通过RACH、SCH或其它信道来传送前同步码和数据的接收机和发射机的示例。

由于比特数可根据签名的增加而增加，因此信道编码可以应用于发射机。如果执行信道编码，则可通过交织器获得时间分集/频率分集。同样，可执行比特到签名的映射，以最小化误比特率。在这种情况下，可使用gray映射。将已经经过此程序的序列与CAZAC混合，然后将其发送。

接收机检测CAZACID，并计算每个比特的对数似然比(LLR)。然后，接收机通过信道解码器解码传输数据。考虑到根据如图22中所配置的接收机的序列搜索的复杂性，发射机优选地将指数序列用作签名序列。在这种情况下，接收机能容易地通过相差傅里叶变换来搜索CAZACID。然后，该接收机可再次容易地通过傅里叶变换从签名计算LLR。

根据本发明，可更明确地识别RACH的频率轴/时间轴上的结构。同样，由于RACH资源被分开分配到每个帧，因此即使用户设备未能接入特定RACH，用户设备也能直接接入下一个帧的RACH，藉此，访问基站得以改进。此外，用户设备可容易地访问RACH，即使QoS条件的业务区域非常有限。

此外，根据本发明，由于信息是在用户设备和基站之间通过使用编码序列进行传送和接收的，因此可最大化时间分集/频率分集，且可通过签名方式减弱由于信道的影响而造成的性能衰减。

根据本发明，由于可在保持根据相关技术的编码序列的优点的同时使用相应序列的总长度，因此可更有效地执行数据传输。而且，由于编码序列经过预定数据处理，因此可增加要被传送的信息的量，且传送的数据相对噪声或者信道变得更健壮。

本领域的技术人员很清楚，在不脱离本发明的精神和本质特征的前提下，可将本发明实现为其它特定形式。因而，上述实施例在各方面被认为是示例性而非限制性的。本发明的范围应当由所附权利要求的合理解释所确定，且在本发明等效范围内的所有变更被包括在本发明的范围以内。

工业实用性

本发明适用于无线通信系统，诸如移动通信系统或无线因特网系统。

Claims (10)

1.一种在移动通信系统中经由随机接入信道(RACH)传送随机接入前同步码的方法，所述方法包括：

对非同步接入方式，重复特定序列至少一次、把一个循环前缀(CP)级联至所重复的该特定序列的前端并且通过时间-频率资源排列所述前同步码，由此忽略子帧结构而在时域中生成所述随机接入前同步码；

对同步随机接入方式，通过维持子帧结构而在频域中生成随机接入前同步码；

把所述随机接入前同步码传送至接收方。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：从等幅零自相关(CAZAC)序列生成所述特定序列。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括对从所述等幅零自相关序列生成的所述特定序列施加循环移位。

4.根据权利要求3所述的方法，其中施加循环移位包括所述特定序列乘以指数序列。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括通过组合至少两个代码序列来生成所述特定序列，所述至少两个代码序列分别与至少一个信息比特相映射。

6.一种在移动通信系统中经由随机接入信道(RACH)传送随机接入前同步码的发射机，所述发射机包括：

随机接入前同步码生成装置，其被配置成：对非同步接入方式，重复特定序列至少一次、把一个循环前缀(CP)级联至所重复的特定序列的前端并且通过时间-频率资源排列所述前同步码，由此忽略子帧结构而在时域中生成所述随机接入前同步码，以及对同步随机接入方式，通过维持子帧结构而在频域中生成随机接入前同步码；

传送装置，其被配置为把所述随机接入前同步码传送至接收方。

7.根据权利要求6所述的发射机，其中所述随机接入前同步码生成装置进一步被配置成用于从等幅零自相关(CAZAC)序列生成所述特定序列的装置。

8.根据权利要求7所述的发射机，其中所述随机接入前同步码生成装置被进一步配置成用于对从所述等幅零自相关序列生成的所述特定序列施加循环移位。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述随机接入前同步码生成装置被进一步配置成用于通过所述特定序列乘以指数序列来施加循环移位。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述随机接入前同步码生成装置被进一步配置成用于通过组合至少两个代码序列来生成所述特定序列，所述至少两个代码序列是分别利用至少一个信息比特映射的。