CN106507467A - 一种非实时lte上行链路数据定时同步的方法 - Google Patents

一种非实时lte上行链路数据定时同步的方法 Download PDF

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何维
李杨
张祖凡
许建华
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Abstract

本发明公开了一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法，在LTE系统处于非实时通信中根据LTE上行链路所采用参考信号的相关性，根据ZC序列的生成规则，构建ZC序列，确定基序列；用互相关检测算法检测接收信号的高相关度数据模块所在位置，由此可实现在非实时通信条件下的信号定时同步。本发明为LTE上行链路信号定时同步的应用提供了一种简单而有效的解决方案。

Description

一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，特别是一种实现通信系统数据定时同步的方法，更具体地是非实时LTE上行链路数据定时同步的方法。
背景技术
信号定时同步在LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统通信过程中是一个极其重要的过程，该过程在实际移动通信中利用PRACH(Physical Random Access CHannel，物理随机接入信道)确定定时提前量，使得UE(User Equipment，用户终端)与基站实现时钟上的一致对齐，从而实现同步。但是这种同步方法在非实时通信系统中则难以实现数据的定时同步。在接收端，对非实时信号起始位置的确定，各信号模块位置的确定，需要通过检测实现。如果接收端处理时无法准确实现信号数据的定时同步，接收信号的后续处理将会变得难以进行。
因此，定时同步是无线通信系统的一项关键技术。能否获得准确的定时同步，从而在接收端正确地确定接收信号数据中的各个类型信号的位置，是实现无线通信系统功能的一个重要步骤，因此对于通信系统数据定时同步方法的研究是一项具有重要意义的工作。而在不同的应用环境下采用的数据同步方法是不同的，这样在非实时通信环境下与实时通信环境下进行信号数据定时同步所采用的方法差异很大，需要通过不同的方法来实现。
发明内容
LTE系统在实时通信环境下采用的信号数据定时同步方法，在非实时通信环境中无法实现信号定时同步。为解决上述问题，本发明提出了一种在非实时通信环境下进行信号数据定时同步的方法。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法，包括以下步骤：
(1)根据ZC序列的生成规则，构建ZC序列；再根据LTE系统自身带宽参数来确定基序列。
(2)将所述基序列循环移位αα得到参考信号序列。
(3)所述参考信号序列经过资源粒子映射后再进行IDFT(Inverse DiscreteFourier Transform离散傅里叶逆变换)变换成时域信号，然后与接收信号进行互相关检测算法运算，确定定时度量的尖峰所在位置，由此来确定接收端所接收信号中的参考所在位置，从而得出信号的起始，各信道的位置，实现所接收信号的定时同步。
具体地，所述第q个ZC序列定义为 为ZC序列的长度，m表示ZC序列内序号。
当时，是参考信号带宽，以子载波个数表示，所述基序列由下式得到：表示第q个ZC序列中序号为时xq(·)的值，当或时(为频域中的资源块大小，表示为若干子载波的形式；为频域中参考信号所占带宽，表示为若干子载波的形式)，基序列由下式得到：值由3GPP TS 36.211 V8.6.0(2009-03)协议定义，用来确定基序列中第n个子载波的循环移位。
本发明的具体实施例中，所述循环移位αα的取值为：α＝2πncs/12，ncs表示ZC序列的循环移位号。
进一步，所述互相关检测算法具体规则为：M(d)＝|P(d)|/R(d)，其中M(d)是定时度量，sd+m为接收信号的第d+m个数据，为rm的复共轭，rm为参考信号的第m个数据，L为运算的窗口大小，d为窗口起始点。
更具体地，所述定时度量的尖峰所在位置估计算法为θ＝arg(max M(d))，θ为尖峰位置。
本发明所得的参考信号将被乘以一个幅度缩放因子β，并被映射到参考所在的资源粒子中。其中资源粒子映射的是先频域维度后时域维度按照增序进行的。资源粒子经过映射之后，通过IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform离散傅里叶逆变换)生成时域的参考信号。此本地生成的参考信号与接收信号中的参考信号相关度较高，同时与接收信号的非参考信号相关度较低。利用互相关检测算法，可以从运算结果中的峰值所处位置确定所接收信号中的参考所在位置。根据接收信号的结构推断出信号的起始，各信道的位置，从而实现所接收信号的定时同步。
相比较利用PRACH(Physical Random Access Channel物理随机接入信道)进行的定时同步，本发明可以实现非实时的接收数据帧定时同步，且实现算法简洁易行，尤其在信号测试分析中有着重要应用。
附图说明
图1为LTE上行定时同步方法的示意图；
图2为基于参考信号的定时同步的具体步骤示意图；
图3为参考信号的时频结构示意图。
具体实施方式
利用信号定时同步算法，接收端可以使得LTE通信系统中的发射端和接收端实现同步，从而可以实现收发两端的实时通信。在现代移动通信系统中，同步是相当关键的一环，各种同步方式已经被提出并得到充分应用。利用随机接入信号得到建立上行的同步，保证UE信号在接收端的接收机在两端同步的基础上实时地进行数据的传输。
目前LTE系统在实时通信场景下的应用需求使得收发两端在建立同步后，在精确的时钟下进行实时通信。这种定时同步方法在非实时通信的场景下无法完成上行链路信号的定时同步。因此在进行非实时应用场景下的上行链路信号接收处理时，可以根据LTE系统上行链路中所传输数据参考信号的构成及其特性，实现非实时应用场景的上行链路信号定时同步。
为了能够准确有效地进行上行信号定时同步，本发明根据LTE系统中的参考信号的特性，构建本地参考信号，这样系统在非实时处理接收信号时就可以利用本地生成参考信号与接收信号中的参考信号之间的相关性，实现接收信号的定时同步处理。
图1所示为利用参考信号进行定时同步的方法示意图。本地生成参考信号，利用互相关检测算法检测出接收信号中参考信号所处位置，根据所检测到的参考信号所在位置推定信号的起始位置与各个信号的位置，这样实现了非实时信号中参考信号的定位，根据接收信号数据的构成推断信号的起始位置，并根据信号数据的构成确定各个成分的位置，达到整个接收信号数据的定时同步。
图2所示为基于LTE参考信号的上行定时同步算法实现示意图。基于参考信号检测出相关峰值。如利用PUSCH-DMRS(Physical Uplink Shared Channel-DeModulationReference Signal)进行定时同步，在本地按照发端生成参考信号的方法生成DMRS，并采用互相关检测算法计算相关值，确定峰值位置，根据数据结构推断数据起始。
图3所示为LTE上行信号数据时频结构。当检测到峰值时，根据此时频结构，每个符号根据所在带宽具有相应的点数，且每个符号都具循环前缀，由此信息推断出数据帧的起始位置，各个信道的信号所在位置。即实现整个数据帧的定时同步。
以上方法中，ZC序列、基序列以及互相关检测算法如下：
ZC序列的生成过程：第q个ZC序列定义为 为ZC序列的长度，m表示ZC序列内序号。其中q的定义为：
u∈{0,1,2…，29}是基序列组序号，v是组内序列序号，使得每组在1≤m≤5情况下包含一个基序列(v＝0),长度为在(为上行带宽中最大资源块个数)情况下包含两个基序列(v＝0,1)。
对(为频域中参考信号所占带宽，表示为若干子载波的形式)，基序列由下式得到：
其中，第q个ZC序列定义为：
其中q由下式得到：
ZC序列的长度取值为满足的最大素数。
当或时，(为频域中的资源块大小，表示为若干子载波的形式)基序列由下式得出：
其中基序列中第n个子载波的循环移位值由3GPP TS 36.211V8.6.0(2009-03)协议定义规定，分别对应于或的情况。
组序号u定义为：u＝(fgh(ns)+fss(ns))mod30。其中fss(ns)为序列移位样式，fgh(ns)为序列组跳转样式，定义为：
若组跳转关闭则fgh(ns)＝0
若组跳转开启
ns表示时隙号，c(*)表示长度为31的Gold序列产生的伪随机序列。
PUCCH(Physical Uplink Control CHannel，物理上行控制信道)和PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel，物理上行共享信道)定义不同的序列移位样式fss。对PUSCH的序列移位样式定义式为其中△ss∈{0,1,...,29}由LTE高层配置。
基序列号v定义为：对长度的参考信号，基序列组内的基序列号v为v＝0。对长度的参考信号，时隙ns中基序列组内的基序列号v为：
参考信号序列产生：参考信号序列是由基序列循环移位αα所得：PUSCH使用的解调参考信号rPUSCH(·)定义为：其中
m＝0,1
其中表示上行传输的预定带宽，表现为若干子载波。
时隙ns内的循环移位α＝2ncs/12，而ncs为：
其中的值由LTE高层提供的参数cyclicShift给出；由最近用于PUSCH传输的DCI格式0中DMRS循环移位域的值根据具体协议给出。
在以下条件设置为0：如果没有相同传输块对应的包含DCI格式0的PDCCH，并且：
■如果对于相同传输块最初的PUSCH是半静态调度，或者
■如果对于相同传输块最初的PUSCH由随机接入响应许可调度
nPRS(ns)(Positioning Reference Signal:定位参考信号)由下式给出：
其中伪随机序列c(i)为小区指定的。一个上行时隙中的SC-FDMA(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access单载波频分多址)符号个数。伪随机序列在每一无线帧开始的时候以初始值初始化。
伪随机序列由长度为31的Gold序列产生。长度为MPN的输出序列c(n)(n＝0,1,...,MPN-1)定义为
c(n)＝(x1(n+NC)+x2(n+NC))mod2
x1(n+31)＝(x1(n+31)+x1(n))mod2
x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2
其中NC＝1600，第一个m序列初始化为x1(0)＝1,x1(n)＝0,n＝1,2,...,30。第二个m序列以式进行初始化，其数值取决于序列的具体应用。
互相关检测算法实现过程：根据上述方法所生成的参考信号序列经过资源粒子映射后再进行IDFT，变换成时域信号，与接收信号进行互相关检测运算。具体互相关检测具体过程为：M(d)＝|P(d)|/R(d)，其中M(d)是定时度量，sd+m为接收信号的第d+m个数据，为rm的复共轭，rm为参考信号的第m个数据，L为运算的窗口大小，d为窗口起始点。
求定时度量的尖峰所在位置算法为θ＝arg(max M(d))，由此来确定参考信号的位置θ。

Claims (6)

1.一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法，其特征是包括以下步骤：
(1)根据ZC序列的生成规则，构建ZC序列；再根据LTE系统自身带宽参数来确定基序列；
(2)将所述基序列循环移位αα得到参考信号序列；
(3)所述参考信号序列经过资源粒子映射后再进行IDFT变换成时域信号，然后与接收信号进行互相关检测运算，确定定时度量的尖峰所在位置，由此来确定接收端所接收信号中的参考信号所在位置，从而得出信号的起始，各信道的位置，实现所接收信号的定时同步。
2.根据权利要求1所述一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法，其特征是：所述的第q个ZC序列定义为 为ZC序列的长度，m表示ZC序列内序号。
3.根据权利要求2所述一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法，其特征是：当时，是参考信号带宽，以子载波个数表示，所述基序列由下式得到：xq(·)表示第q个ZC序列，u∈{0,1,2…，29}是基序列组序号，v是组内序列序号，使得每组在1≤m≤5情况下包含一个基序列,长度为在情况下包含两个基序列，为上行带宽中最大资源块个数，。
当或时，基序列由下式得到：
其中是其值由3GPP TS 36.211 V8.6.0协议定义，用来确定基序列中第n个子载波的循环移位，为频域中的资源块大小，表示为若干子载波的形式；为频域中参考信号所占带宽，表示为若干子载波的形式。
4.根据权利要求1所述一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法，其特征是：时隙ns中循环移位α的取值为：α＝2πncs/12，ncs表示ZC序列的循环移位号。
5.根据权利要求1或2或3或4所述一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法，其特征是：所述互相关检测算法具体规则为：M(d)＝|P(d)|/R(d)，其中M(d)是定时度量，sd+m为接收信号的第d+m个数据，为rm的复共轭，rm为参考信号的第m个数据，L为运算的窗口大小，d为窗口起始点。
6.根据权利要求5所述一种非实时LTE上行链路数据定时同步的方法，其特征是：所述定时度量的尖峰所在位置算法为θ＝arg(max M(d))，θ为尖峰位置的值，即所要搜索的定时位置点。
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