CN105429923A

CN105429923A - 相位序列产生方法及装置

Info

Publication number: CN105429923A
Application number: CN201510779545.1A
Authority: CN
Inventors: 王永兵; 林江南; 冯雪林; 朱子元; 苏泳涛; 石晶林
Original assignee: BEIJING ZHONGKE JINGSHANG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongke Polytron Technologies Inc
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2035-11-13
Also published as: CN105429923B

Abstract

本发明公开一种相位序列产生方法及装置，主要为了解决现有技术产生相位序列计算复杂、占据空间存储单元多而设计。本发明提供了一种相位序列产生方法，包括：存储基相位序列k＝0,…,L；p＝0,…,P-1，其中p表示基相位序列的索引值。比较相位序列的根C与的大小。当时，设置共轭标志位Flag_conj＝1，并令等效根C⁰＝N-C；否则，令Flag_conj＝0，C⁰＝C。构造多个备选根C^w，令C^w＝C⁰+2^w-1，其中w＝1,…,P-3。将C^w(w＝0,…,P-3)转化为P位的二进制数，选择二进制数“1”个数最少的作为参数bin，同时令Flag_bin＝w，将bin中bit为“1”对应的基序列φ_p进行累乘，即m表示bin的第m位为1。如果Flag_bin≠0，如果Flag_conj＝1，对取共轭。由于，这里λ为常数λ＝exp(j2πCL/N),所求相位序列表示为

Description

相位序列产生方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信、数字信号处理技术领域，具体涉及一种相位序列产生方法及装置。

背景技术

相位序列的一般表达式为：

0≤k≤N-1

其中N为序列长度，N∈Ν⁺；C称为序列的根，C∈(1,N-1)；k为相位序列元素索引。

在数字信号处理技术领域中，相位序列是一种很常用的参数。当时域/频域有限长度序列循环移位，在频域/时域会引入一个相位序列。相位序列与FFT变换中的旋转因子具有相同的表达式，因此快速高效的生成相位序列显得尤为重要。

现有的相位序列生成方法主要有公式计算法和查表法。对于直接按照公式生成的方法，由于相位序列是指数函数，通常采用三角函数进行计算，但产生三角函数的运算复杂度很高，不易基带数字信号处理器的实时处理。对于查表的方法，需要完整的将所有的相位序列存储，使用时直接从存储单元中查找，但这种方法会占据大量的存储空间。为了解决现有技术计算复杂、占据存储单元多的问题，有必要提出一种快速高效的相位序列产生方法和装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种计算复杂度低、占据空间存储单元少的相位序列产生方法及装置。

为达到上述目的，本发明相位序列产生方法，包括

设置基序列长度为L<N；

相位序列的一般表达式为：0≤k≤N-1，其中N为序列长度，N∈Ν⁺；C称为序列的根；

比较相位序列的根C与的大小，

若时，则等效根C⁰＝N-C，设置共轭标志位Flag_conj＝1为取共轭；

若则C⁰＝C，设置共轭标志位Flag_conj＝0为不取共轭；

构造多个备选根C^w，C^w＝C⁰+2^w-1w＝1,…,P-3，将等效根和备选根分别转化为P位的二进制数，分别记为选择二进制数“1”个数最少的作为参数bin，即同时令Flag_bin＝w，w＝0,…,P-3；

二进制数bin的比特长度为P，其每一个bit位与一个基序列φ_p相对应，对应方式为bin的最低位对应φ₀，最高位对应φ_P-1，将bin中bit为“1”对应的基序列φ_p进行累乘，表达式为：其中m表示bin的第m位为1，如果Flag_bin≠0，

如果共轭标志位Flag_conj＝1，则对取共轭

如果共轭标志位Flag_conj＝0，则保持不变；

k＝0,…,L-1

k＝L,…,2L-1

·

得到相位序列表示为

其中λ为常数

进一步地，基相位序列数量的计算式为基相位序列的表达式为：

k＝0,…,L；p＝0,…,P-1

其中p表示基相位序列的索引值。

为达到上述目的，本发明相位序列产生装置，包括

比较器，用于比较相位序列的根C与的大小，

若则C⁰＝C设置共轭标志位，Flag_conj＝0为不取共轭；

二进制转换器，构造多个备选根C^w，C^w＝C⁰+2^w-1w＝1,…,P-3，将等效根和备选根分别转化为P位的二进制数，分别记为选择二进制数“1”个数最少的作为参数bin，即同时令Flag_bin＝w，w＝0,…,P-3；

基相位序列抽取器，二进制数bin的比特长度为P，其每一个bit位与一个基序列φ_p相对应，对应方式为bin的最低位对应φ₀，最高位对应φ_P-1，所述基相位序列抽取器根据“1”个数最少的二进制数，将bin中bit为“1”对应的基序列φ_p进行累乘，表达式为：其中m表示bin的第m位为1，如果Flag_bin≠0，

序列共轭器，如果共轭标志位Flag_conj等于1，对基相位序列抽取器输出的序列进行共轭操作；

乘法器，用于将序列共轭器输出的相位序列与常数λ相乘，得到全部相位序列。

进一步地，还包括基相位序列存储器，用于计算基相位序列的个数，存储基相位序列，其中序列的个数的计算式为基相位序列的表达式为：

k＝0,…,L；p＝0,…,P-1

其中p表示基相位序列的索引值。

本发明的有益效果在于只需个存储单元，最多需要次复数乘法。而且本发明可以并行输出相位序列，提高计算的效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种相位序列产生方法的流程图；

图2为本发明提供的一种相位序列产生装置的结构框图；

图3为本发明实施例相位序列产生方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

本发明相位序列产生方法，包括：

步骤1，计算基相位序列的个数并设置基序列长度为L<N。则基相位序列的表达式为：

k＝0,…,L；p＝0,…,P-1

其中p表示基相位序列的索引值。

步骤2，比较相位序列的根C与的大小。当时，设置共轭标志位Flag_conj＝1，并令等效根C⁰＝N-C；否则，令Flag_conj＝0，C⁰＝C。

步骤3，构造多个备选根C^w，令C^w＝C⁰+2^w-1，其中w＝1,…,P-3。将C^w(w＝0,…,P-3)转化为P位的二进制数，分别记为

步骤4，为了减少基相位序列累乘的数量，根据步骤3得到的等效根和备选根C^w二进制数选择二进制数“1”个数最少的作为参数bin，即同时令Flag_bin＝w，w＝0,…,P-3。

步骤5，二进制数bin的比特长度为P，其每一个bit位与一个基序列φ_p相对应，对应方式为bin的最低位对应φ₀，最高位对应φ_P-1。将bin中bit为“1”对应的基序列φ_p进行累乘，即m表示bin的第m位为1。如果Flag_bin≠0，

步骤6，根据步骤2中比较的结果，如果Flag_conj＝1，对取共轭否则，直接执行步骤7。

步骤7，由于这里λ为常数λ＝exp(j2πCL/N)。

k＝0,…,L-1

k＝L,…,2L-1

·

本发明相位序列产生装置，包括：

基相位序列存储器，首先计算基相位序列的个数，然后存储基相位序列。

比较器，用于比较C与的大小，并且标记比较结果。

二进制转换器，将备选根和等效根转换为二进制数，并且选择bit位“1”个数最少的二进制数bin。

基相位序列抽取器，根据“1”个数最少的二进制数，将bin中bit为“1”对应的基序列进行累乘。

序列共轭器，根据比较器中的标记值决定是否进行共轭操作。

乘法器，序列共轭器输出的相位序列与常数λ相乘，得到全部相位序列。

在LTE系统中，物理随机接入信道(PRACH)主要用于用户设备(UE)进行上行同步和小区间切换。只有在随机接入完成后，UE才能和网络端进行正常的数据发送与接收，因此随机接入是实现LTE系统正常通信的前提和保障。

在3GPPTS36.211协议中定义PRACH基带信号为：

s (t) = β_{P R A C H} Σ_{k = 0}^{N_{Z C} - 1} Σ_{n = 0}^{N_{Z C} - 1} x_{u, v} (n) \cdot e^{- j \frac{2 π n k}{N_{Z C}}} \cdot e^{j 2 π (k + φ + K (k_{0} + 1 / 2)) {Δf}_{R A} (t - T_{C P})}

其中β_PRACH是幅度放大序列，k₀表示PRACH占用的RB起始位置，序列K＝△f/△f_RA表示PUSCH和PRACH间的子载波间隔比。变量是定义的固定偏移，决定资源块内随机接入前导序列的频域位置。N_ZC表示ZC序列的长度，当前导序列格式为0-3时，N_ZC＝839；当前导序列格式为4时，N_ZC＝139。

同时在3GPPTS36.211协议中定义物理根序列号为u时的ZC序列为：

x_{u} (n) = e^{- j \frac{π u n (n + 1)}{N_{Z C}}},

0≤n≤N_ZC-1

序列x_u,v(n)＝x_u((n+C_v)modN_ZC)。这里C_v表示循环移位值，协议中定义如下：

将ZC序列带入DFT公式中，得到ZC序列DFT变换后的表达式为：

X_{u} (k) = Σ_{n = 0}^{N_{Z C} - 1} x_{u} (n) \exp [- j 2 π \frac{n k}{N_{Z C}}] = x_{u}^{*} (u^{- 1} k) X_{u} (0)

其中uu^-1＝mN_ZC+1，m为整数。

ZC序列经过循环移位的DFT变换表达式为：

X_{u, v} (k) = Σ_{n = 0}^{N_{Z C} - 1} x_{u, v} (n) \cdot e^{- j \frac{2 π n k}{N_{Z C}}} = X_{u} (k) * e^{j 2 π \frac{C_{v}}{N_{Z C}} k}

上述X_u,v(k)的计算，除了要计算ZC序列DFT变换X_u(k)外，还要乘以一个相位序列k＝1,…,N_ZC。对于前导序列格式为0-3时根据协议定义C_v的取值最多有250个；对于前导序列格式为4时，根据协议定义C_v的取值最多有70个。

本实施例针对ZC序列长度N_ZC＝139、循环移位值C_v＝15的相位序列计算，对本发明做进一步描述：

步骤1，由于令基序列长度为L＝16，故基相位序列为φ_p(k)，其中p＝0,…,6。

步骤2，比较C_v＝15与的大小。由于则令共轭标志位flag_conj＝0，且令

步骤3，记

C_{v}^{1} = 16, C_{v}^{2} = 17, C_{v}^{3} = 19, C_{v}^{4} = 23.

则有

C_{v}^{0}_b i n = 0001111,

C_{v}^{1}_b i n = 0010000, C_{v}^{2}_b i n = 0010001, C_{v}^{3}_b i n = 0010011

和

C_{v}^{4}_b i n = 0010111.

步骤4，二进制数“1”个数最少的则令同时令Flag_bin＝1。

步骤5，由于二进制数bin＝0010000，其bit编号为4的bit为“1”，故令同时，由于Flag_bin＝1，

步骤6，由于flag_conj＝0，不做任何处理。

步骤7，计算λ＝exp(j2π·15·16/139)＝exp(j63π/139)。所求相位序列为：

k＝0,…,15

k＝16,…,31

·

k＝96,…,111

k＝112,…,122

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims

1.一种相位序列产生方法，其特征在于：包括

设置基序列长度为L<N；

比较相位序列的根C与的大小，

若则C⁰＝C，设置共轭标志位Flag_conj＝0为不取共轭；

如果共轭标志位Flag_conj＝1，则对取共轭

如果共轭标志位Flag_conj＝0，则保持不变；

得到相位序列表示为

其中λ为常数

2.根据权利要求1所述的相位序列产生方法，其特征在于：基相位序列数量的计算式为基相位序列的表达式为：

k＝0,…,L；p＝0,…,P-1

其中p表示基相位序列的索引值。

3.一种相位序列产生装置，其特征在于：包括

比较器，用于比较相位序列的根C与的大小，

若则C⁰＝C设置共轭标志位，Flag_conj＝0为不取共轭；

4.根据权利要求3所述的相位序列产生装置，其特征在于：还包括基相位序列存储器，用于计算基相位序列的个数，存储基相位序列，其中序列的个数的计算式为基相位序列的表达式为：

k＝0,…,L；p＝0,…,P-1

其中p表示基相位序列的索引值。