CN108259065B

CN108259065B - 一种提高随机接入信道容量的方法

Info

Publication number: CN108259065B
Application number: CN201711454299.8A
Authority: CN
Inventors: 焦慧颖
Original assignee: China Academy of Information and Communications Technology CAICT
Current assignee: China Academy of Information and Communications Technology CAICT
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2020-01-07
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: CN108259065A

Abstract

本申请实施例提供一种提高随机接入信道容量的方法，解决分组随机接入信道容量不足的问题。本申请实施例提出的提高随机接入信道容量的方法，包含以下步骤：对一个分组随机序列前导信号，用M个扩频序列分别进行扩频处理，生成M个扩频前导信号；将所述M个扩频前导信号送入基站设备，分别用于对M个用户信号进行编解码处理。所述扩频序列采用最大welch边界的码本构造方法，使码字之间的最大互相关最小。

Description

一种提高随机接入信道容量的方法

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种提高随机接入信道容量的方法。

背景技术

未来移动通信系统中要支持高速场景并且在高频段发送，会考虑更大的子载波间隔，在给定带宽的条件下，如1.08MHz时，子载波间隔为1.25KHz，分组随机接入信道的序列(PRACH)长度为839，而当子载波间隔为15KHz时，此时序列长度变为71，根据容量的计算公式

其中N_zc表示序列长度，N_cs表示序列循环移位的步长，从公式可以看出。当序列长度N_zc减小而Ncs值不变时，容量会明显变小。因此在未来移动通信系统中要考虑PRACH容量的增强。

发明内容

本申请实施例提供一种提高随机接入信道容量的方法，解决分组随机接入信道容量不足的问题。

本申请实施例提出的提高随机接入信道容量的方法，包含以下步骤：对一个分组随机序列前导信号，用M个扩频序列分别进行扩频处理，生成M个扩频前导信号；将所述M个扩频前导信号送入基站设备，分别用于对M个用户信号进行编解码处理。

进一步地，所述提高随机接入信道容量的方法，还包含以下步骤：所述扩频序列采用最大welch边界的码本构造方法，使码字之间的最大互相关最小。

优选地，所述提高随机接入信道容量的方法，构建所述扩频序列的码本为MWBE码本。

优选地，所述提高随机接入信道容量的方法，构建所述扩频序列的码本，在FFT矩阵中通过搜索的方法选取。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：提高了信道容量，方法简单，系统升级容易。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为多用户前导序列处理示意图；

图2为本发明方法的实施例流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本专利设计了一种提升上行随机接入容量的方法，通过对一个上行随机接入preamble序列进行扩频后用于不同的用户，从而提升上行随机接入的容量。本专利还提出了设计扩频序列采用最大welch边界的码本构造方法，搜索码本的方法就是满足不同码字之间最大互相关最小的码本。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为多用户前导序列处理示意图。为支持更多用户同时接入，本专利提出一种用交织的方法来提升容量的方案。本专利提出的主要观点是用户采用不同的扩频序列，使得每个分组随机序列前导信号(PRACH preamble)可以在多用户之间重用，如图1中给出，一个公共的前导被M用户重用，并且采用一组扩频序列进行扩频，为了确保扩频前导信号能够给被eNB识别，扩频序列是不同的。图中，U₁，U₂，…，U_M表示用户通道；I₁，I₂，…，I_M表示扩频处理，D₁，D₂，…，D_M表示对用户信号进行编解码处理；S_pre表示前导信号，S_I,1，S_I,2，…，S_I,M表示扩频前导信号。

图2为本发明方法的实施例流程图。本申请实施例提出的提高随机接入信道容量的方法，包含以下步骤：

步骤1、对一个分组随机序列前导信号，用M个扩频序列分别进行扩频处理，生成M个扩频前导信号；

步骤2、将所述M个扩频前导信号送入基站设备，分别用于对M个用户信号进行编解码处理。

扩频序列的构造采用最大welch边界的码本构造方法，使其码本的互相关性的最大值接近于Welch界。假设码本包含N个码字ω₁,...,ω_N，对于每一个码字ω_l是K*1维的单位复向量，定义一个K*N的矩阵W＝[ω₁,...,ω_N]代表(K,N)码本。

定义码本的最大互相关为：

对于任意一个N＞K的码本W，Welch下限满足

当且仅当

如果等式(3)成立，则码本满足基于I_max的welch界，对应的码本通常被叫做MWBE(Maximum-Welch-bound-equality)码本。一般不做说明的话，逼近welch界的码本通常是指满足等式(3)的码本。如果一个码本W是MWBE码本，则不同码字之间最大互相关最小。表示为

因此，对于码本构造的核心问题，就是找到满足公式(4)的码本。

公式(1)～(4)中，上标H表示共轭转置。

具体码本的设计采用搜索的方法，例如限制用FFT矩阵的码本进行构造：

其中，u_k∈Ζ_N＝{0,1,...N-1}，1＜k＜K，每一列的系数范围从0到N-1变化。在归一化之前，W(u)从N*N的FFT矩阵中选取k个不同的行，其中，u＝{u₁,...,u_K}表示选取的行系数。

对于构建码本之间的互相关性公式

可以看出码本仅被K个参数{u₁,...,u_K}决定,可以搜索种情况，试图去找到一个距离Welch界最近的码本。

需要说明的是，这里的矩阵维度中的N对应复用的用户数M，也就是N＝M，而矩阵维度中的K是码本的维度，也就是每个用户的扩频因子。

还需要说明的是，图1中的I₁，I₂，…，I_M对应M个扩频序列，每个扩频序列的码长是K。多个用户的数据发送时需要先进行扩频，然后基站进行检测。

M、N、K为大于0的整数；一般地，用户数M的典型数值为6、8、12；码本的维度K的典型值为4、8、16。优选地，M、K可取任意一个典型数值。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种提高随机接入信道容量的方法，其特征在于，包含以下步骤：

对一个分组随机序列前导信号，用M个扩频序列分别进行扩频处理，生成M个扩频前导信号；

将所述M个扩频前导信号送入基站设备，分别用于对M个用户信号进行编解码处理；

所述扩频序列采用最大welch边界的码本构造方法，使码字之间的最大互相关最小；

构建所述扩频序列的码本为MWBE码本；

所述扩频序列的码本，在FFT矩阵中通过搜索的方法选取。

2.如权利要求1所述提高随机接入信道容量的方法，其特征在于，包含以下步骤：

假设码本包含N个码字ω₁,...,ω_N，对于每一个码字ω_l是K*1维的单位复向量，定义一个K*N的矩阵W＝[ω₁,...,ω_N]代表(K,N)码本，

定义码本的最大互相关为：上标H表示共轭转置；

对于任意一个N＞K的码本W，Welch下限满足

当且仅当

则码本满足基于I_max的welch界；

这里N＝M，M是用户数；K是码本的维度，每个扩频序列的码长是K。

3.如权利要求2所述提高随机接入信道容量的方法，其特征在于，找到满足

的码本W，是MWBE码本。

4.如权利要求2或3所述提高随机接入信道容量的方法，其特征在于，FFT矩阵为：

其中，u_k∈Z_N，Z_N＝{0,1,...N-1}，1＜k＜K，每一列的系数范围从0到N-1变化，在归一化之前，W(u)从N*N的FFT矩阵中选取k个不同的行，其中，u＝{u₁,...,u_K}表示选取的行系数。