CN1289193A - 用于时分双工中的反向导频序列产生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于时分双工中的反向导频序列产生方法,该方法采用将Walsh序列重复后再与m或Gold序列分别经隔2抽样、正负扩频后的序列相乘,从而得到了反向导频序列。与用于时分双工的m或Gold序列相比,具有较低的互相关性、可以组合出较多的相互正交的导频序列等优点,同时提高了基站接收用户设备随机接入的质量和基站的检测性能。

Description

用于时分双工中的反向导频序列产生方法
本发明涉及时分多路复用通信，更具体地指用于时分双工中的反向导频序列产生方法。
在时分双工(TDD)模式中，上行发射经常要占用一个公用的分时导频信道，使基站能够在这个时段中搜索到所有准备接入的用户设备(UE)。事实上，这个上行的公用导频在接入过程中类似于频分双工模式中(FDD)的前同步码序列(preamble)，基站用匹配技术搜索最大的相关峰，以发现当前试图接入的用户设备，并且在这个期间进行多径搜索、信道估计，从而解调后面相关的物理接入信道，得到待接入用户设备的信息。
目前第三代移动通信中主要有两种时分双工(TDD)模式，分别是西门子提出的宽带的时分双工(TDD)模式和中国提出的窄带码分多址(TD-SCDMA)模式。这两种模式都可以达到国际电信联盟(ITU)提出的第三代移动通信的标准(M.1225)的要求。
无论在宽带、还是窄带的时分双工(TDD)模式进行导频的方式中，都是用已知的Gold序列集作为上行的导频信道，基站通过匹配滤波器识别用户设备发出的Gold序列，从而得到当前试图接入基站的用户设备。
这种利用Gold序列进行上行的导频，虽然Gold序列自相关性比较好，但却存在如下缺点：
a，当多个用户设备同时发送上行导频(UpPTS)时，相互间由于Gold序列存在偏移时的互相关性，会导致存在较大的干扰。
b，由于多普勒频移和移动台(用户设备)发射和基站接收间存在的晶振频偏，导致信道相移的存在，也会加互相关值。
上述问题的存在最终都降低基站接收用户设备随机接入的质量。
另外，时分双工(TDD)模式的上行导频的时间较短，而短Gold序列数量少，导致导频序列的可用数量不够也是使用Gold序列存在的缺点。
同时，如果用m序列作为上行导频序列也存在互相关性差、序列个数少的缺点。
为此，本发明的目的是针对上述利用m或Gold序列在时分双工中进行导频方法中存在的缺点，提出一种用于时分双工中的反向导频序列产生方法。
为了实现上述目的，本发明反向导频序列产生方法包括以下步骤：
A，将Walsh序列经过重复的方式进行延长后得到序列r；
B，用m或Gold序列产生序列k；
C，将步骤A得到的序列r与步骤B得到的序列r相乘，得到码字序列h，码字序列h就作为反向导频序列。
由于本发明采用将Walsh序列重复延长后的序列r与m或Gold序列产生的序列k相乘，从而得到了反向导频序列。因此，用本发明的反向导频序列的产生方法与用于时分双工的m或Gold序列相比，具有以下优点：
1、在没有相位旋转时，该导频序列具有较低的互相关，其平均互相关比自相关小30db以上，特别是在偏移一个码片以内，其互相关比原来的Gold序列降低4db以上。
2、基站可以用各种灵活的检测方法，例如相干累加，非相干累加，差分检测等方法的使用都不会增加互相关值。
3、可以组合出较多的相互正交的导频序列，用本发明的产生方法在导频序列较短特别有效；
4、提高了基站接收用户设备随机接入的质量和基站的检测性能。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步地详细说明：
图1为本发明的产生方法示意图。
图2为TD-SCDMA的帧结构示意图。
图3-图5为用Gold序列作为反向导频时，用户设备和基站存在不同频偏时的互相关变化示意图。
图6-图8为用本发明产生的h序列作为反向导频时，用户设备和基站存在不同频偏时的互相关变化示意图。
请参阅图1所示，由于Walsh序列具有良好互相关性质和m或Gold序列具有自相关性质，本发明的方法是利用上述两者的性质，先将Walsh序列经过重复的方式进行延长后得到序列，重复是将Walsh序列延长，即如果输入是x，重复次数为4，则输出为x,x,x,x。Walsh序列经过重复产生与m或Gold序列相等长度的序列r。同时用m或Gold序列产生序列k；再将序列r与得到的序列k相乘，从而得到码字序列h，码字序列h就作为反向导频序列。在本发明中，也可以对m或Gold序列进行隔2抽样，隔2抽样是将序列中的元素每隔两个提取一个，并将得到的序列输出。
此后，再对m或Gold序列隔2抽样输出的序列进行正负扩频(图1中用“+-”表示)，即，将隔2抽样后输出序列中的每一个元素分别乘以+1和-1，得到两个元素，并将这两个元素放回原来元素的位置上，因而得到一个长度是原来序列两倍的新序列k。
最后将经正负扩频后的序列h与序列r相乘，则同样得到码字序列h，码字序列h就作为反向导频序列。
一般来说，Walsh序列的长度可以取16,32,64,128,256等，根据所需的导频序列长度的不同，则可以取不同的长度的m或Gold序列。要产生长度为64的导频序列，可以用长度为16的Walsh序列重复四次，得到r序列，Gold序列用特征多项式为1+x+x^6和1+x+x^3+x^4+x^6的两个小m序列构造而成的64个Gold序列集合中选择一个，经过如图1所示的过程就可以产生相应的导频序列。
也可以将隔2抽样和正负扩频同时省略，直接用Walsh序列进行重复后的序列r直接与m或Gold序列相乘，得到码字序列h，码字序列h就作为反向导频序列(该实施例的方法请仍参看图1)。
请参阅图2所示，在TD-SCDMA中规定了图中的结构，用本发明产生的方法可以用于TD-SCDMA这种时分双工(TDD)的协议中，图2中的DwPTS为前向导频序列，GP为上行和下行发射中间的切换保护时隙，而UpPTS为反向导频序列，其中反向导频序列的长度为64个码片。二级小区配置中，需要19个前向导频序列和19×8=152个反向导频序列。
我们用上述的两个m序列构造了64个Gold序列，可以求出所有64个Gold序列的无相移时的相互平均规一化互相关为：偏移为0时为0，偏移为1个码片以内(一个码片的采样为8)时为0.0228，偏移为2个码片以内时为0.0287，偏移为3个码片以内时为0.0307。
以二级小区为例，我们选择了19个互相关较小的Gold序列(序列号为4,5,9,13,14,15,17,28,29,30,32,36,48,52,55,57,58,62,63)作为前向导频序列。同时我们用长度为16的Walsh序列，从中选取8个Walsh(序列号为1,2,4,7,8,11,13,14)，我们计算了这19×8=152个反向导频序列之间的互相关，当没有相移时，这些反向导频序列的互相关平均值为：偏移为0时为0，偏移为1个码以内(一个码片的采样为8)时为0.0144，偏移为2个码片以内时为0.0271，偏移为3个码片以内时0.0300。
可以发现在三个码片以内，建议导频序列的互相关值都小于Gold序列的互相关值，特别是一个码片以内时，建议的序列互相关平均值比Gold序列的互相关值小4dB，因而这种特性的导频序列特别适于同步的码分多址(CDMA)系统。
请参阅图3-5所示，从图3-5可以看出，当用户设备(UE)，也即移动台和基站间的频偏逐渐增大时，表示了8个序列号为1,9,17,25,33,41,49,57的Gold序列互相能量的变化，在400hz、800hz、1200hz的情况下，互相关能量也逐渐增大。
请再继续参阅图6-图8所示，从这三幅图可以看出，利用本发明的方法产生的反向导频序列随着频偏变化时，互相关能量变化，当频偏为400hz、800hz、1200时，相关能量的输出基本上都保持了很小的值。
从上述的图和比较可以看出，即使码片相位完全对齐，当存在较大的频差时，我们采用相干累加的方法检测上行导频序列，原来的Gold序列的平均互相关值会随频差的变动而显著增加，而本发明的方法的导频序列在频偏变化的情况下始终能够保持比较理想的相关值。因而，多个用户设备(UE)在用不同的导频序列同时接入时，相互间的影响很小，有利于基站的接收。

Claims (6)

1、一种用于时分双工中的反向导频序列产生方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
A，将Walsh序列经过重复的方式进行延长后得到序列r；
B，用m或Gold序列产生序列k；
C，将步骤A得到的序列r与步骤B得到的序列r相乘，得到码字序列h，码字序列h就作为反向导频序列。
2、如权利要求1所述的用于时分双工中的反向导频序列产生方法，其特征在于：
所述的序列k的产生是通过以下方式进行，先对m或Gold序列进行隔2抽样后输出；
再对m或Gold序列隔2抽样输出的序列进行正负扩频；
3、如权利要求1所述的用于时分双工中的反向导频序列产生方法，其特征在于：
所述的步骤A中的重复的方式是将Walsh序列延长为与m或Gold序列相等长度的序列。
4、如权利要求2所述的用于时分双工中的反向导频序列产生方法，其特征在于：
所述的对m或Gold序列进行隔2抽样是将m或Gold序列中的元素每隔两个提取一个。
5、如权利要求2所述的用于时分双工中的反向导频序列产生方法，其特征在于：
所述的正负扩频是将隔2抽样后的输出序列中的每个元素分别乘以+1和-1得到两个元素，并将这两个元素放回原来的元素的位置上，得到一个长度为原来输出序列两倍的序列k.。
6、如权利要求1所述的用于时分双工中的反向导频序列产生方法，其特征在于：直接用重复后的序列r与m或Gold序列相乘，则也可以得到码字序列h，码字序列h就作为反向导频序列。
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