CN110830148A - 非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，包括步骤：(1)将可变长循环前缀与预处理后的信息比特映射到一个数据符号中；(2)根据受覆盖能力参数等级对所述数据符号进行符号层级复制与扰码处理；(3)将步骤(2)所得数据进行相位滤波处理；(4)将经相位滤波处理后的数据发送至射频。对数据符号进行符号层级的扰码处理，不同系统或不同接入点采用不同的随机相位旋转因子，可有效抑制同频相互干扰；数据发送至射频前进行相位滤波处理，可有效减小信号幅度波动，带外抑制能力好。

Description

非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法
技术领域
本发明涉及信道配置，尤其是非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法。
背景技术
上行传输的一个重要特征是不同用户设备在时频上正交多址接入，即来自同一小区的不同用户设备的上行传输之间互不干扰。为保证上行传输的正交性，避免小区内干扰，来自同一子帧不同频率资源的不同用户设备的信号到达时间基本对齐，此时接收侧在循环前缀(CP)范围内接收到用户设备所发送的上行数据，就能够正确解码上行数据，因此上行同步要求来自同一子帧的不同用户设备的信号到达接收侧的时间落在循环前缀(CP)范围内。
为保证接收侧的时间同步，传统蜂窝通信需要通过复杂过程来配置timing-advance，timing-advance本质是接收到下行子帧的起始时间与传输上行子帧的时间之间的负偏移。传统蜂窝通信上行用户信号不分远近同时到达基站，上下子帧对齐产生较大的信令开销，且信道利用率较低。同时对于低功耗物联网设备来说，传统通信方式存在同频相互干扰和信号幅度波动的缺陷。
发明内容
本发明提供一种信道利用率高、可有效抑制同频相互干扰、可有效避免信号幅度波动的上行非对齐用户传输的上行公共控制信道配置方法。
作为一种非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，本发明的一个实施例包括：包括步骤：
(1)将可变长循环前缀与预处理后的信息比特映射到一个数据符号中；
(2)根据受覆盖能力参数等级对所述数据符号进行符号层级复制与扰码处理；
(3)将步骤(2)所得数据进行相位滤波处理；
(4)将经相位滤波处理后的数据发送至射频。
进一步地，上行公共控制信道协议数据单元包括类型比特、数据比特和循环冗余校验比特，所述类型比特用于指示承载的逻辑信道，所述类型比特、数据比特和循环冗余校验比特的总数不大于上行公共控制信道有效载荷。
进一步地，步骤(1)所述预处理包括对信息比特进行循环冗余校验、编码、加扰和调制。
进一步地，所述可变长循环前缀生成方法为由随机数发生器产生随机字节流，所述随机字节流的字节个数为需要产生的可变长循环前缀样点个数的三倍；对获得的随机字节流做调制处理，将得到随机调制符号作为可变长循环前缀。
进一步地，步骤(2)符号层级扰码处理方法为生成随机相位旋转因子，并用所述随机相位旋转因子与重复符号相乘，所述随机相位旋转因子的个数与所述重复符号的个数相同。
进一步地，所述随机相位旋转因子的生成方法为由随机数发生器产生随机字节流，所述随机字节流的字节个数为重复符号数的三倍；对获得的随机字节流做调制处理，得到随机相位旋转因子。
进一步地，步骤(3)将数据进行相位滤波的方法包括步骤：
(7-1)将数据0-2pi的相位范围变换为线性范围；
(7-2)对线性范围数据进行插值处理；
(7-3)对插值处理后的数据进行高斯滤波；
(7-4)将滤波后数据的线性范围转换回0-2pi相位范围。
进一步地，上行公共控制信道在承载非确认字符信息或短消息时，可取一个公共可变长循环前缀选作为上行公共控制信道可变长循环前缀。
进一步地，公共可变长循环前缀序列的生成方法为利用可变长循环前缀生成器生成长度为n*l的可变长循环前缀序列；将生成的长度为n*l的可变长循环前缀序列等分为n份，得到的n个可变长循环前缀序列即为公共可变长循环前缀序列，其中n表示可变长循环前缀序列个数，l表示可变长循环前缀序列长度。
本发明可实现的积极有益技术效果包括：对数据符号进行符号层级的扰码处理，不同系统或不同接入点采用不同的随机相位旋转因子，可有效抑制同频相互干扰；数据发送至射频前进行相位滤波处理，可有效减小信号幅度波动，带外抑制能力好；上行非对齐多用户传输，上行短消息与数据传输方式简单，减少了上下行子帧对齐带来的信令开销，信道利用率高。
本发明的其他方面和优点根据下面结合附图的详细的描述而变得明显，所述附图通过示例说明本发明的原理。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明实施例提供的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法示意图；
图2为本发明实施例提供的1/8pi 8PSK星座点映射关系图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
图1提供了本发明实施例所述非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法示意图，如图1所示，包括步骤：
(1)将可变长循环前缀与预处理后的信息比特映射到一个数据符号中；
(2)根据受覆盖能力参数等级对所述数据符号进行符号层级复制与扰码处理；
(3)将步骤(2)所得数据进行相位滤波处理；
(4)将经相位滤波处理后的数据发送至射频。
步骤(1)所述预处理包括对信息比特进行循环冗余校验、编码、加扰和调制。
循环冗余校验(CRC)是通信中常用的传输检错功能，通过对数据进行多项式计算，并将计算结果附在信息比特之后，以检验数据传输的完整性和正确性。其特点是信息比特和校验比特长度都可以按需求设定。本发明实施例根据实际需求采用了校验比特长度L分别为6、8、12、16和24的多项式，其多项式具体表达式为如下:
Crc32(D)＝[]；
Crc24(D)＝[D24+D23+D18+D17+D14+D11+D10+D7+D6+D5+D4+D3+D+1]；
Crc16(D)＝[D16+D12+D5+1]；
Crc12(D)＝[D12+D11+D3+D+1]；
Crc8(D)＝[D8+D5+D4+1]；
Crc6(D)＝[D6+D4+D2+1]，
具体选用哪一多项式由系统配置参数决定。
信息比特编码后进行比特层级的加扰，加扰的比特由随机数发生器产生，随机数发生器的初始参数GOLDEN_X1_INIT,GOLDEN_X2_INIT的产生方法由下列公式决定：
GOLDEN_X1_INIT(0:47)＝mod(SUBSYSTEM_ID+RAND_BIT_SCRAMBLE_0,2),GOLDEN_X1_INIT(49)＝0；
GOLDEN_X2_INIT(0:47)＝mod(USER_ID+RAND_BIT_SCRAMBLE_1,2),GOLDEN_X2_INIT(49)＝0；
其中USER_ID表示用户ID(48bits)，RAND_BIT_SCRAMBLE_0和RAND_BIT_SCRAMBLE_1为系统配置参数。随机数发生器产生的比特数与编码后信息比特个数一致。
上行公共控制信道的可变长循环前缀(pcp)由1/8pi 8PSK序列组成，可变长循环前缀生成方法为：
(1)由随机数发生器产生随机字节流，输入参数：
GOLDEN_X1_INIT(0:47)＝mod(SUBSYSTEM_ID+Param_0,2),GOLDEN_X1_INIT(49)＝0，
GOLDEN_X2_INIT(0:47)＝mod(USER_ID_SCRAMBLED+Param_1,2),GOL DEN_X2_INIT(49)＝0，其中USER_ID_SCRAMBLED为加扰后的用户ID，
随机字节流的字节个数为需要产生的可变长循环前缀样点个数的三倍，N_pcp，Param_0,和Param_1参数在不同的物理层信道不同；
(2)产生随机相位，对获得的随机字节流做调制处理，将得到n个随机调制符号作为可变长循环前缀。
本发明所述调制处理包括1/4Pi QPSK、1/8Pi 8PSK、1/2Pi QPSK调制方式，且随机相位旋转因子、重复符号、可变长循环前缀序列的个数均相同，在本申请文件中均用n表示。
1/8pi 8PSK(1/4piQPSK)是一种低带外辐射的调制技术，图2为本发明实施例提供的1/8pi 8PSK星座点映射关系图，如图2所示，每隔一个时间间隔，星座图顺势旋转22.5度，1/4piQPSK一个星座点表示3bits。1/8pi 8PSK(1/4piQPSK)结合单载波技术，系统发射的PAPR(PAPR：Peak to Average Power Ratio，峰值平均功率比)为0，大大降低了成本终端发射机的复杂度和功能。可变长循环前缀(PCP)的单载波频域均衡结合1/8pi 8PSK(1/4piQPSK)，是在一般单载波频域均衡基础上改进得到的一种更高效调制方式。不同于一般的频域均衡技术，插入的循环前缀(CP)是预先定义好的(和小区ID、用户ID有关)，循环前缀(CP)在不同的物理层信道、不同的环境下自适应变化。例如在城区环境，信号变化剧烈，安排更多的循环前缀(CP)可起到抗多径的作用。
本发明采用免timing-advance的上行非对齐多用户传输技术，通过设计可变长循环前缀(PCP)和网络侧信号处理来完成用户的正确解调，其中，上行PCP长度较长，方便检测窗口位置和信道估计，网络侧信号处理包括利用接入点(AP)来测量用户信号到达时间，进而确定检测窗口位置，方便后续信号检测，相比传统通信方式中需要通过下行信道通知用户调整信号发送时间，该种设计大大简化了用户上行传输过程。
上行公共控制信道在承载非确认字符信息或短消息时，可取一个公共可变长循环前缀选作为上行公共控制信道可变长循环前缀。公共可变长循环前缀序列的生成方法为：
(1)输入参数n、l，其中n表示可变长循环前缀序列个数，l表示可变长循环前缀序列长度；
(2)利用可变长循环前缀生成器生成长度为n*l的可变长循环前缀序列；
(3)将生成的长度为n*l的可变长循环前缀序列等分为n份，得到的n个可变长循环前缀序列即为公共可变长循环前缀序列。
步骤(1)将可变长循环前缀与预处理后的信息比特映射到一个数据符号中，上行公共控制信道(PU_CCH)的Repetition group固定为1，表示将预处理后的信息比特都映射至一个数据符号中，然后重复发送数据符号来填满整个时隙(slot)。上行传输配置较长的循环前缀(CP)，比如一个数据符号长度为1024字节，配置可变长循环前缀的长度为512字节，剩余字节长度配置为数据，上行传输配置较长的循环前缀(CP)，方便检测窗口位置和信道估计。
为减少同频干扰，步骤(2)进行符号层级的扰码处理，扰码处理方法为生成n个随机相位旋转因子，并按顺序用所述n个随机相位旋转因子与n个重复符号相乘，同一符号内的所有样点乘以同一随机相位旋转因子。不同系统或不同接入点采用不同的随机相位旋转因子，同频相互干扰可在一定程度上得以抑制。
所述n个随机相位旋转因子的生成方法为：
(1)由随机数发生器产生随机字节流，参数配置为
GOLDEN_X1_INIT(0:47)＝mod(SUBSYSTEM_ID+RAND_SYMBOL_SCRAMBLE_0,2),GOLDEN_X1_INIT(49)＝0，
GOLDEN_X2_INIT(0:47)＝mod(USER_ID+RAND_SYMBOL_SCRAMBLE_1,2),GOLDEN_X2_INIT(49)＝0，
RAND_SYMBOL_SCRAMBLE_0和RAND_SYMBOL_SCRAMBLE_1为系统配置参数，随机字节流的字节个数为重复符号数的三倍；
(2)对获得的随机字节流做调制处理，得到n个随机相位旋转因子。
将数据发送至射频前需做滤波处理，一般成形滤波器如root cosine filter等会造成信号幅度波动，本发明实施例提出了相位滤波滤波器，该滤波器与1/4Pi QPSK、1/8Pi8PSK、1/2Pi QPSK同时工作。步骤(3)所述滤波在相位域进行，保护恒模特性不被破坏。具体地，步骤(3)将数据进行相位滤波的方法包括步骤：
(1)将数据0-2pi的相位范围变换为线性范围；
(2)对线性范围数据进行插值处理；
(3)对插值处理后的数据进行高斯滤波；
(4)将滤波后数据的线性范围转换回0-2pi相位范围。
上行公共控制信道协议数据单元包括类型比特、数据比特和循环冗余校验比特，所述类型比特用于指示承载的逻辑信道，所述类型比特、数据比特和循环冗余校验比特的总数不大于上行公共控制信道有效载荷。作为实施例，上行公共控制信道有效载荷数为14，类型比特数为3，循环冗余校验比特数为5，那么数据比特数为16。
本发明的不同方面、实施例、实施方式或特征能够单独使用或任意组合使用。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于包括步骤：
(1)将可变长循环前缀与预处理后的信息比特映射到一个数据符号中；
(2)根据受覆盖能力参数等级对所述数据符号进行符号层级复制与扰码处理；
(3)将步骤(2)所得数据进行相位滤波处理；
(4)将经相位滤波处理后的数据发送至射频。
2.根据权利要求1所述的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于，上行公共控制信道协议数据单元包括类型比特、数据比特和循环冗余校验比特，所述类型比特用于指示承载的逻辑信道，所述类型比特、数据比特和循环冗余校验比特的总数不大于上行公共控制信道有效载荷。
3.根据权利要求1所述的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理包括对信息比特进行循环冗余校验、编码、加扰和调制。
4.根据权利要求1所述的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于，所述可变长循环前缀生成方法为由随机数发生器产生随机字节流，所述随机字节流的字节个数为需要产生的可变长循环前缀样点个数的三倍；对获得的随机字节流做调制处理，将得到的随机调制符号作为可变长循环前缀。
5.根据权利要求1所述的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于，步骤(2)符号层级扰码处理方法为生成随机相位旋转因子，并用所述随机相位旋转因子与重复符号相乘，所述随机相位旋转因子的个数与所述重复符号的个数相同。
6.根据权利要求5所述的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于，所述随机相位旋转因子的生成方法为由随机数发生器产生随机字节流，所述随机字节流的字节个数为重复符号数的三倍；对获得的随机字节流做调制处理，得到随机相位旋转因子。
7.根据权利要求1所述的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于，步骤(3)将数据进行相位滤波的方法包括步骤：
(7-1)将数据0-2pi的相位范围变换为线性范围；
(7-2)对线性范围数据进行插值处理；
(7-3)对插值处理后的数据进行高斯滤波；
(7-4)将滤波后数据的线性范围转换回0-2pi相位范围。
8.根据权利要求1所述的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于，上行公共控制信道在承载非确认字符信息或短消息时，取一个公共可变长循环前缀选作为上行公共控制信道可变长循环前缀。
9.根据权利要求8所述的非对齐多用户传输的上行公共控制信道配置方法，其特征在于，公共可变长循环前缀序列的生成方法为利用可变长循环前缀生成器生成长度为n*l的可变长循环前缀序列；将生成的长度为n*l的可变长循环前缀序列等分为n份，得到的n个可变长循环前缀序列即为公共可变长循环前缀序列，其中n表示可变长循环前缀序列个数，l表示可变长循环前缀序列长度。
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