专利名称：用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法
技术领域：
本发明涉及一种上行正交参考信号分配方法，特别涉及一种用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法。
背景技术：
目前，在演进的通用陆地无线接入系统(E-UTRA)中，基站(Node B)是通过对接收到的上行参考信号进行分析以确定基于信道信息的调度方法和时分双工(TDD)系统中下行传输分集(beamforming)方法，由于E-UTRA标准化工作组已经将具有循环前缀的单载波频分复用系统(SC-FDMA)作为上行传输的调制方法，而在SC-FDMA中，上行传输子帧是由若干个经过离散傅立叶变换(DFT)扩频的正交频分复用(OFDM)符号组成的，因此，E-UTRA标准化工作组确定在上行传输子帧中采用两个短的DFT扩频OFDM符号(SB1和SB2)来传输上行参考信号(pilot)，并将恒模零自相关(CAZAC)序列确定为上行参考信号。
通常，恒模零自相关(CAZAC)序列包括Zadoff-Chu序列和GCL序列，其中Zadoff-Chu序列是GCL序列的一个特例。在一定带宽的SC-FDAM通信系统中，上行参考信号可以占据的子载波个数是特定的，因此所需的参考信号(CAZAC序列)的长度也是特定的，而特定长度的CAZAC序列可以通过如下方法获得首先设定所需的序列长度为NP，其中NG为大于NP的最小素数，然后产生长度为NG的CAZAC序列以保证CAZAC序列的最佳特性，再将长度为NG的CAZAC序列截短以产生长度为NP的参考信号，最后将此参考信号应用到OFDM调制(IFFT)中相应的NP个子载波上进行调制传输，从而形成子帧中的短符号SB1或者SB2。
由于在当前E-UTRA标准化中，提供给多个用户(UE)的上行正交导频信道的复用方法包括以下几种频分复用(FDM)、码分复用(CDM)、混合频分码分复用，其中，在频分复用方法中，通过为每个用户分配不同的正交的用于导频传输的子载波集来产生正交的频分复用参考信号；在码分复用方法中，由于所有的参考信号都占据一段公共的连续的子载波集，因此分配给不同用户的参考信号是通过对同一个CAZAC序列进行不同长度的循环移位产生的，在接收端只需通过对接收到的CDM参考信号和传输的原始CDM参考信号进行循环移位相关即可获得多个用户的时域信道响应估计值，由此可见，从可支持的最大正交序列个数以及小区边缘干扰随机化的角度来说，码分复用的方法比频分复用的方法更有优势，从而是一种很有希望的上行正交导频信道复用方法。
参见图1，其示出了在CDM方法中，由同一个初始导频CAZAC序列的不同循环位移而产生多个正交序列的过程。设初始导频(CAZAC#1)序列为c，对c循环移位Δ产生的序列设为SΔ(c)，由于序列c具有零循环自相关特性，如果(N-1)·Δ没有超过序列长度并且Δ大于所有用户(UE)的最大时延扩展，则导频(CAZAC#1)序列分别经过移位位数为0、Δ、2Δ……(N-1)Δ的移位后得到序列S0(c)，SΔ(c)，S2Δ(c)...S(N-1)Δ(c)保持两两正交。因此，正交序列S0(c)，SΔ(c)，S2Δ(c)...S(N-1)Δ(c)可以相应的分别分配给用户UE#1、UE#2、UE#3……UE#N，作为该等用户的上行参考信号。
参见图2，其示出了同一辖区中不同用户的上行参考信号产生过程。首先，在发射端，CAZAC序列经过循环移位处理后，再经过一个与序列长度等长的离散傅立叶变换(DFT)后变换到了频域。由于经过傅立叶变换后的Zadoff-Chu/GCL序列仍然是一个Zadoff-Chu/GCL序列，序列的时域循环移位可以等效为频域的线性相移，因此正交CAZAC序列也可以不经过DFT变换而在频域加入。这些具有不同的线性相移的CAZAC序列被直接映射到OFDM调制的相应导频子载波上，进行离散逆傅立叶变换(IFFT)操作并加入载波信号，最后，在并串转换和加入循环前缀操作后，得到的参考信号序列即上行参考信号，可在上行子帧的SB1或SB2符号位置上传输了，亦即通过射频进行发射。
基于E-UTRA已经确定的SC-FDMA的系统参数中，短符号(SB)的长度通常为33.33μs。因此，在保证所有经循环移位后得到的序列仍然具有正交性的前提下，在考虑最大信道时延为5μs的情况下(TU信道模型)，一个CAZAC序列最多能够通过循环移位产生6个正交序列(Floor((33.33μs短符号长度)/(TU信道长度))＝6) 现有E-UTRA标准化提案通过仿真已获知在只有一个小区只使用一个初始CAZAC序列且复用的用户数不超过4~6时，CDM方法可以获得与FDM方法相似的性能，如果要是支持的用户数超过前述范围，就需要采用第二个初始CAZAC序列，这样会带来性能上的显著恶化。
正因为一个小区只能使用一个初始CAZAC序列，并且序列的循环移位间隔必须大于小区内所有用户的最大时延扩展的长度，所以传统CDM方法能够提供的正交导频信道是非常有限的，而在FDM方法中，为了增加正交导频信道的数目，在牺牲一定性能的代价下可采用子帧内两个短符号间的交错梳状导频分配技术，即使如此，采用两个短符号也只能最大同时支持12个用户的参考信号传输。因此，在上行子帧的两个短符号位置上同时传输宽带参考信号的用户数量是极为有限的，若要在上行传输中使用基于信道信息的调度以提高系统吞吐量，需要基站(Node B)调度的用户会非常多，现有各类技术方法难以满足用户的需求。
综上所述，由于被复用的用户需要在相同的短符号块内同时传输宽带的上行导频信号，但现有码分复用的方法受到CAZAC序列长度和循环时移长度的限制，其所能支持的最大用户数目是非常有限的，同时，为避免小区内的干扰，循环时移的长度必须大于小区内所有用户的最大时延扩展，进一步导致现有码分复用方法所能支持的最大用户端数目减少，无法满足上行基于信道信息调度的需求，如何解决现有技术的缺点实已成为业界亟待解决的技术课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法，以支持更多的正交导频信道，提高通信系统的容量。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法，其包括步骤1)设定所述通用陆地无线接入系统的基站辖区内的待分组用户端的分组组数，并根据所述通用陆地无线接入系统的上行信道长度设定循环移位间隔基准；2)根据所述分组组数、所述基站预先获得的其辖区内的各用户端的上行信道时延扩展值及所述循环移位间隔基准确定各组的循环移位间隔；3)根据各小组的循环移位间隔及所述通用陆地无线接入系统的初始恒模零自相关序列的长度值计算各组能包含的最大用户端数目计算各组能包含的最大用户端数目；4)根据各组的循环移位间隔及各组能包含的最大用户端数目将所述初始恒模零自相关序列进行相应次数的循环移位以使各组所包含的相应用户端获得各自的上行正交参考信号。
其中，所述循环移位间隔基准为所述通用陆地无线接入系统的信道模型的信道长度值，若所述分组组数为K，所述循环移位间隔基准为D，每一组对应循环移位间隔为Δ1，Δ2，...，ΔK，则每一循环移位间隔满足条件Δ1＜Δ2＜…＜ΔK≤D，且每一组的循环移位间隔大于该组所包含的每一用户的上行信道时延扩展值，若所述K个小组中每一小组包括的最大用户端数目分别为N1，N2，...，NK，则每一小组包括的用户端数目满足条件其中，L是所述初始恒模零自相关序列的长度值。
综上所述，本发明的用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法通过对同一基站辖区内的用户端进行分组，实现了采用码分复用的方式能够支持更多的正交导频信道的功能。
图1为现有的通过对同一个CAZAC序列进行循环移位产生不同的正交序列的示意图。
图2为现有的同一辖区中不同用户的上行参考信号产生方法的示意图。
图3为本发明的用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法的示意图。
图4为现有的上行正交参考信号的码分复用分配方法的示意图。
图5为本发明的上行正交参考信号的码分复用分配方法的示意图。
具体实施例方式 请参阅图3，本发明的用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法包括以下步骤 1)设定所述通用陆地无线接入系统的基站辖区内的待分组用户端的分组组数，并根据所述通用陆地无线接入系统的上行信道长度设定循环移位间隔基准，之所以可以对某一基站辖区内的用户端进行分组，依据如下 A、从无线通信信道的多径时延特性而言，由于所述多径时延特性可用信道的均方延迟扩展(RMS delay)参数来表征，根据文献1(L.J.Greenstein，V.Erceg，Y.S.Yeh，and M.V.Clark，“A new path-gain/delay-spread propagation model for digitalcellular channels”，IEEE Trans.Veh.Technol.，vol.46，no.2，May 1997)以及文献2(IEEE 802.16.3c-01/29r4，“channel models for fixed wirelessapplications”)提出的一种对信道的均方延迟扩展的建模方法，其认为信道的均方延迟扩展满足对数正态分布，其均值随着传输距离的增长而增大，无论对于市区、近郊、农村和山区，用户端的信道时延扩展值可通过下式计算获得 τrms＝T1dεy(1) 其中，τrms为信道时延扩展值(RMS delay)、d为传输距离、T1是在传输距离为1km情况下均方时延扩展的均值、ε是介于0.5~1.0之间的指数、y是一个服从标准lognormal分布的随机变量，需注意的是，由于受到地貌、距离、天线方向等多方面因素的影响，一个基站辖区内的无线信道时延扩展值可以从很小的值(十几毫微秒)变化到很大的值(几微秒)，其并非一个固定常数，而是一个分布随用户变化的随机变量。
B、从信号传输带宽而言，由于在E-TURA标准化提案中，提出了一种自适应带宽控制的导频信道传输技术，在该技术中，用于信道质量检测的导频信号的带宽是依据用户(UE)和基站(Node B)的距离被自适应从预先设定的备选集中选择，以降低处于基站辖区边缘的用户的多小区干扰和提高信道质量(CQI)检测的准确性，由此可见，同一基站辖区内的用户端会采用不同的信号传输带宽，进而会导致各用户端具有不同的信道传输时延。
C、从通用陆地无线接入系统的信道而言，由于在实际中信道参数是准静态的，因此，用户端的信道传输时延的变化较为缓慢。
由上所述可知，同一基站辖区内的待分组用户端的信道传输时延不尽相同，因此可以对同一基站辖区内的待分组用户端的进行分组，并先行设定分组的组数，例如，设定基站A辖区内的分组组数为3，并设定其循环移位间隔基准为D，且D＝所述通用陆地无线接入系统的信道模型的信道长度值，通常可采用典型城区(TU)信道模型的信道长度值作为所述循环移位间隔基准。
2)根据所述分组组数、所述基站预先获得的其辖区内的各用户端的上行信道时延扩展值及所述循环移位间隔基准确定各组的循环移位间隔，由于上行信道的参数是准静态的，因此，基站会被周期性的告知各个用户的时延扩展信息，因此，基站是可以预先获得其辖区内的各用户端的上行信道时延扩展值的，而若将同一基站辖区内的用户端分为K组，每一组对应循环移位间隔为Δ1，Δ2，...，ΔK，则每一循环移位间隔满足条件Δ1＜Δ2＜…＜ΔK≤D，同时，小组i的循环移位间隔Δi必须大于小组i内所有用户端的最大的时延扩展值。例如，若同一基站辖区内的用户端分为3组，则可将Δ1，Δ2，Δ3确定为Δ1＝D/3，Δ2＝D/2，Δ3＝D，需注意的是，每一组的循环移位间隔并非以本实施方式为限，本领域技术人员可根据实际情况予以确定，例如，当辖区内的各用户端的上行信道时延扩展值较多的集中在D/3至D之间，则可设定Δ2＝D/2，Δ3＝D。
3)根据各小组的循环移位间隔及所述通用陆地无线接入系统的初始恒模零自相关序列的长度值计算各组能包含的最大用户端数目，例如，若同一辖区中用户端被归为K个小组，所述K个小组中每一小组包括的最大用户端数目分别为N1，N2，...，NK，则每一小组包括的用户端数目满足条件且每一组所包含的每一用户的上行信道时延扩展值小于该组循环移位间隔，其中，L是所述初始恒模零自相关序列的长度值，由此可见，若K＝3，通常将具有较小的信道时延扩展值的用户端归为小组1，具有中等的信道时延扩展值的用户端被归为小组2，具有较大的信道时延扩展值的用户端被归为小组3。需注意的是，由于同一辖区内的一些用户端可能会处于待机等状态，因此通常仅对活跃用户端进行分组，所述活跃用户端包括需要发送上行正交参考信号的用户端，该等用户端可根据所属基站或自身的需要发送上行参考信号。
4)根据各组的循环移位间隔及各组能包含的最大用户端数目将所述初始恒模零自相关序列进行相应次数的循环移位以使各组所包含的相应用户端获得各自的上行正交参考信号，通常分配给同一个辖区中的不同用户端的上行正交参考信号是通过对同一个初始CAZAC序列进行循环移位生成的，例如，设该初始CAZAC序列为c[n]，i∈[1，K]，其中L是初始CAZAC序列的长度，L等于导频信号所占据的子载波个数，若对初始CAZAC序列作长度为Δ的循环右移后得到的序列为SΔ(c)，则分配给小组1中的N1个用户的上行正交参考信号可以表示为 {S0(c)，SΔ1(c)，…，S(N1-1)Δ1(c)}(2) 分配给小组2中的N2个用户的上行正交参考信号可以表示为 {SN1Δ1(c)，SN1Δ1+Δ2(c)，…，SN1Δ1+(N2-1)Δ2(c)}(3) 分配给小组m(1＜m＜K)中的Nm个用户的上行正交参考信号可以表示为 分配给小组K中的NK个用户的上行正交参考信号可以表示为 上述各上行正交参考信号通过码分的方式即可复用在同一个短符号块(SB)上，此外，在满足小组1内所有的用户的信道时延扩展都小于Δ1、小组2内所有的用户的信道时延扩展都小于Δ2、…、小组K内所有的用户的信道时延扩展都小于ΔK的情况下，上述所有参考信号在码域具有两两正交的特性，这个特性确保了时域信道估计的精度，使信道估计的结果既可以用于信道质量的检测也可以用于数据解调，基站根据各个用户的上行信道的瞬时时延扩展信息，自适应的将用户分配到不同的小组。
再请参见图4及图5，其进一步对现有上行用户参考信号码分复用方法和本发明所提出的上行用户参考信号码分复用方法进行了比较，假设L为CAZAC序列的长度，其等于上行短符号块的长度(33.33μs)，D为最大时延扩展，传统码分复用方法最多可以支持6个正交导频信道，本发明所提出的基于分组的上行正交参考信号分配方法将用户端分为3个小组，最多可以同时支持12个正交导频信道，其参数设置可为Δ1＝D/3，Δ2＝D/2，Δ3＝D；N1＝6，N2＝4，N3＝2。
综上所述，本发明的用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法通过对上行用户进行基于信道时延长度的分组，可以支持与现有码分复用方法相比更多正交导频信道，可有效的提高通信系统的容量。
权利要求
1.一种用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法，其特征在于包括以下步骤
1)设定所述通用陆地无线接入系统的基站辖区内的待分组用户端的分组组数，并根据所述通用陆地无线接入系统的上行信道长度设定循环移位间隔基准；
2)根据所述分组组数、所述基站预先获得的其辖区内的各用户端的上行信道时延扩展值及所述循环移位间隔基准确定各组的循环移位间隔；
3)根据各小组的循环移位间隔及所述通用陆地无线接入系统的初始恒模零自相关序列的长度值计算各组能包含的最大用户端数目；
4)根据各组的循环移位间隔及各组能包含的最大用户端数目将所述初始恒模零自相关序列进行相应次数的循环移位以使各组所包含的相应用户端获得各自的上行正交参考信号。
2.如权利要求1所述的用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法，其特征在于所述循环移位间隔基准为所述通用陆地无线接入系统的信道模型的信道长度值。
3.如权利要求1所述的用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法，其特征在于若所述分组组数为K，所述循环移位间隔基准为D，每一组对应循环移位间隔为Δ1，Δ2，...，ΔK，则每一循环移位间隔满足条件Δ1＜Δ2＜…＜ΔK≤D，且每一组的循环移位间隔大于该组所包含的每一用户的上行信道时延扩展值。
4.如权利要求3所述的用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法，其特征在于若所述K个小组中每一小组包括的最大用户端数目分别为N1，N2，...，NK，则每一小组包括的用户端数目满足条件其中，L是所述初始恒模零自相关序列的长度值。
全文摘要
一种用于通用陆地无线接入系统的上行正交参考信号分配方法，其首先设定所述通用陆地无线接入系统的基站辖区内的待分组用户端的分组组数，并根据通用陆地无线接入系统的上行信道长度设定循环移位间隔基准，然后根据所述分组组数、所述基站预先获得的其辖区内的各用户端的上行信道时延扩展值及所述循环移位间隔基准确定各组的循环移位间隔，并根据所述通用陆地无线接入系统的初始恒模零自相关序列的信号长度计算各组能包含的最大用户端数目，最后根据各组的循环移位间隔及各组能包含的最大用户端数目将所述初始恒模零自相关序列进行相应次数的循环移位以使各组所包含的相应用户端获得各自的上行正交参考信号，可使通信系统支持更多的正交导频信道。
文档编号H04B7/216GK101192875SQ200610118789
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月27日 优先权日2006年11月27日
发明者斌 周, 王海峰 申请人:上海无线通信研究中心