專利名稱：一種改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改善廣義多載波(GMC)系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，尤其涉及一種利用具有低/零相關(guān)區(qū)的擴頻序列(ZCZ/LCZ)進行導(dǎo)頻，從而有效改善廣義多載波系統(tǒng)中上行鏈路多用戶的信道估計特性和同步特性的方法，屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當前，在推動第三代移動通信系統(tǒng)(3G)商用化的同時，有關(guān)的研究機構(gòu)已經(jīng)把研究重點轉(zhuǎn)入下一代移動通信(4G)的先期研究。
第四代(4G)移動通信系統(tǒng)必須能夠支持全IP高速分組數(shù)據(jù)傳輸、高的終端移動性和高的傳輸質(zhì)量，提供高的頻譜利用率和功率效率，有效地支持在用戶數(shù)據(jù)速率、用戶容量、服務(wù)質(zhì)量和移動速度等方面大動態(tài)范圍的變化。為滿足這些技術(shù)需求，4G移動通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、空中接口、傳輸體制等各個方面必將具有全新的面貌，具體地說，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，將采用全IP、分布式、自組織和多層的無線廣帶個人通信新體制和新模式；在空中接口方面，將采用分布式的接入方式，多天線技術(shù)具有至關(guān)重要的作用；在傳輸體制方面，多載波并行傳輸是必須的。
在多天線環(huán)境下，為有效可靠地支持全IP高速分組數(shù)據(jù)傳輸，4G移動通信系統(tǒng)需要很高的帶寬，必須采用多載波并行傳輸技術(shù)。OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)由于其很強的抗多徑能力、簡單易行的DFT實現(xiàn)，得到廣泛的重視。人們普遍認為保持OFDM技術(shù)的優(yōu)點，克服其峰均比高和頻偏敏感等缺點，構(gòu)造新的廣義多載波(GMC)系統(tǒng)傳輸技術(shù)方案，是解決4G系統(tǒng)傳輸體制問題的一個重要途徑。
廣義多載波并行傳輸?shù)幕驹硎前褜拵鬏斝诺婪纸鉃槎鄠€子信道，不同的用戶或同一用戶的并行數(shù)據(jù)流通過各子載波并行地傳輸。由于要使用多載波和多天線技術(shù)，待估計的信道參數(shù)個數(shù)隨著發(fā)送天線個數(shù)的增加而線性增加，導(dǎo)頻設(shè)計與信道估計成為構(gòu)建實用系統(tǒng)的難點所在。
導(dǎo)頻信號用來給基站提供對各個用戶的信道響應(yīng)特性，或信道到達時間，或信號收發(fā)頻差進行估計。然后基于該估計，基站可以對各個用戶的發(fā)送的業(yè)務(wù)信號進行響應(yīng)的補償，比如信道補償，達到時間的調(diào)制或收發(fā)頻差或相位的補償。同時，基站需要這些信息作為對各個用戶的資源分配進行調(diào)度的依據(jù)。導(dǎo)頻信號需要各個上行用戶同時或盡量同時發(fā)送，才能作為基站進行資源調(diào)度的合理依據(jù)。這個條件在高速運動場景下尤為重要，因為高速運動條件下，信道變化很快，即信道相干時間很短。如果各個用戶的導(dǎo)頻發(fā)送的時間差超過了信道相干時間，那么基站得到各個用戶的信道響應(yīng)特性就根本沒有可比性，因此無法提供準確的資源分配。
在現(xiàn)有的技術(shù)方案中，一般可以采用CDMA的方式使多個用戶的導(dǎo)頻碼分復(fù)用，比如OVSF(正交可變擴頻因子)碼字，在時間上同時發(fā)送，或者采用MC-CDMA方式，多個用戶在頻域子載波上進行碼分復(fù)用。這個在時域相干性或頻域相干性方面有較好的性能。但是如果時域或頻域擴散導(dǎo)致OVSF等本來正交的碼字不再正交，那么這個原因引起的碼間干擾將大大降低用戶的信號估計質(zhì)量，同時也使得后續(xù)的補償或資源分配的準確性大大降低。
LAS碼是在在一定窗口范圍內(nèi)具備正交或低相關(guān)特性的碼字，即零干擾窗口內(nèi)，碼字的自相關(guān)和互相關(guān)都呈現(xiàn)理想特性。這就是所謂的零干擾窗內(nèi)的正交碼。另外，還存在一定的范圍，即低干擾窗內(nèi)，碼字的自相關(guān)和互相關(guān)都呈現(xiàn)近似理想特性，即自相關(guān)付峰相對主峰的比值很小，或互相關(guān)峰值和自相關(guān)主峰比值比值很小的特性的碼字。對于此具有低/零相關(guān)區(qū)的擴頻序列(ZCZ/LCZ)的進一步說明，可以參考唐小虎先生2001年6月發(fā)表的博士論文《低/零相關(guān)區(qū)理論與擴頻通信系統(tǒng)序列設(shè)計》。
本發(fā)明人經(jīng)過研究，認為利用LAS碼字或其它具有在一定窗口范圍內(nèi)正交或低相關(guān)特性的碼字來替代一般的OVSF等相關(guān)特性不是很理想的碼字，將其作為上行各個用戶發(fā)送的已知導(dǎo)頻信息，可以取得很好的多個用戶的信號估計和分離作用。但是，就本申請人所知，目前尚沒有在廣義多載波系統(tǒng)中應(yīng)用上述具有低/零相關(guān)區(qū)的擴頻序列的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用具有低/零相關(guān)區(qū)的擴頻序列(ZCZ/LCZ)進行導(dǎo)頻，從而有效改善廣義多載波系統(tǒng)中上行鏈路多用戶的信道估計特性和同步特性的方法。
為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，利用零干擾窗或低干擾窗碼字進行導(dǎo)頻發(fā)送來實現(xiàn)，其特征在于包括以下步驟
(1)發(fā)送端對各用戶的導(dǎo)頻符號利用零干擾窗或低干擾窗碼字進行時域或頻域調(diào)制；(2)發(fā)送端將所述調(diào)制后的導(dǎo)頻符號發(fā)送到接收端；(3)接收端利用所述零干擾窗或低干擾窗碼字對導(dǎo)頻符號進行解調(diào)。
其中，所述零干擾窗或低干擾窗碼字是指LAS碼。
所述時域或頻域調(diào)制分別是指按照直接序列碼分多址系統(tǒng)中的直接序列擴頻操作和多載波碼分多址系統(tǒng)中的擴頻操作進行的。
所述的時域調(diào)制是指在時域上，用不同的所述零干擾窗或低干擾窗碼字對不同的用戶的導(dǎo)頻符號進行調(diào)制。
所述的頻域調(diào)制是指在頻域上，將每一子載波上的所述各用戶的導(dǎo)頻符號利用不同的所述零干擾窗或低干擾窗碼字進行復(fù)用。
所述的頻域調(diào)制是指在頻域上，將連續(xù)子載波上的所述各用戶的導(dǎo)頻符號利用相同的所述零干擾窗或低干擾窗碼字進行復(fù)用。
上述方法中，接收端利用所述解調(diào)后的導(dǎo)頻符號進行信道估計或者估計信號到達時間或收發(fā)信號的頻差，并對所述導(dǎo)頻符號后面的業(yè)務(wù)符號進行補償。
所述導(dǎo)頻符號是上行業(yè)務(wù)的導(dǎo)頻符號。
所述導(dǎo)頻符號是指DFT-S-GMC系統(tǒng)、DFT-S-OFDM系統(tǒng)、OFDM系統(tǒng)、OFDMA系統(tǒng)中的導(dǎo)頻符號。
所述零干擾窗或低干擾窗碼字在每一子幀中的位置是在每個子幀中的SB部分。
本發(fā)明所提供的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法可以取得很好的多個用戶的信號估計和分離效果。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1是表示本發(fā)明利用零干擾窗或低干擾窗碼字對導(dǎo)頻符號進行調(diào)制的原理圖。
圖2是表示本發(fā)明應(yīng)用于DFT-S-GMC系統(tǒng)的示意圖。
圖3是表示本發(fā)明中零干擾窗或低干擾窗碼字在GMC子幀中的位置的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖具體講解本發(fā)明的利用零干擾窗或低干擾窗碼字進行導(dǎo)頻發(fā)送的方法。
圖1～圖3介紹了系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻的正交復(fù)用。具體的復(fù)用方式可以是時分復(fù)用，也可以是頻分復(fù)用。而不管導(dǎo)頻如何和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)用，都需要解決上行多用戶在這些有限的導(dǎo)頻分配中發(fā)送自己的導(dǎo)頻符號，以提供基站對自己的信號參數(shù)進行估計和補償?shù)膯栴}。本發(fā)明是指在導(dǎo)頻的時分復(fù)用或者頻分復(fù)用中利用LAS碼字來分別傳送多個不同用戶的導(dǎo)頻符號。具體多個用戶的用LAS碼字調(diào)制的導(dǎo)頻符號可以在時域進行區(qū)分，類似一般的CDMA系統(tǒng)，不同的用戶發(fā)送不同的LAS碼字，在同一時間或相鄰時間發(fā)送，利用碼字的正交性，特別是碼字的零干擾窗特性在基站分離各個用戶的接收信號，再對各個用戶的信號進行估計和補償。此外，也可以采用類似MC-CDMA方式，各個用戶的導(dǎo)頻在頻域上用不同的碼字承載在相同或不同的子載波中，基站接收端經(jīng)FFT變化將接收信號變換到頻域后，再利用LAS碼字的零干擾窗的正交特性來對各個用戶發(fā)送的自己的導(dǎo)頻符號進行分離，以取得對各個用戶的信號進行估計和補償?shù)哪康摹?br> 如圖1所示，在通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)幀包括導(dǎo)頻符號和業(yè)務(wù)符號兩部分。其中，導(dǎo)頻符號是用于信道估計的。利用通過導(dǎo)頻符號估計出來的信號參數(shù)可以補償后面的業(yè)務(wù)符號；業(yè)務(wù)符號用于傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在圖1中，用LAS碼為例，來說明零干擾窗和低干擾窗碼字(ZCZ/LCZ)如何對導(dǎo)頻信道進行調(diào)制。可以理解，本發(fā)明所述的ZCZ/LCZ碼可以是LAS碼，也可以是改進后的LAS碼，或者其他具有零干擾窗和低干擾窗的碼字。
本發(fā)明利用ZCZ/LCZ碼來調(diào)制導(dǎo)頻符號可以有兩種方式一種是在時域進行調(diào)制；另一種是在頻域進行調(diào)制。圖1左下側(cè)部分顯示了在時域進行調(diào)制的原理。設(shè)有N個用戶user 1，user 2…user N，以及N個LAS碼，LAS1，LAS 2…LAS N。在圖1左下側(cè)，可以看到，利用N個LAS碼分別對N個用戶的導(dǎo)頻符號進行調(diào)制，每個用戶所使用的LAS碼不同，所以多個用戶的調(diào)制后的導(dǎo)頻符號之間呈現(xiàn)自相關(guān)和互相關(guān)比較理想的特性。這種在時域調(diào)制的方式，具體而言，可以采用DS-CDMA(直接序列碼分多址)系統(tǒng)的直接序列擴頻方式。這就可以充分利用LAS碼在一定窗口范圍內(nèi)正交或者具有低相關(guān)特性的優(yōu)勢，實現(xiàn)在時域擴散后，多個用戶的導(dǎo)頻符號之間還是具有良好的時域相干性，碼間干擾小。發(fā)送端，在時域上將導(dǎo)頻符號采用LAS碼進行碼分復(fù)用；接收端利用所述零干擾窗或低干擾窗碼字對導(dǎo)頻符號進行解調(diào)，利用LAS碼字間的正交性或低干擾特性來區(qū)分各個用戶發(fā)送的信號，并進行信道估計或者其他信道到達時間或收發(fā)頻差的估計。
圖1右下側(cè)部分顯示了在頻域進行調(diào)制的情況。具體而言，導(dǎo)頻在頻域的調(diào)制可以采用MC-CDMA(多載波碼分多址)方式，使多個用戶利用碼分方式在頻域?qū)崿F(xiàn)復(fù)用。參考圖1中右下側(cè)部分，設(shè)有N個LAS碼，LAS 1，LAS 2…LAS N。設(shè)有Nm個用戶user 1，user 2…user m…user 2m…user Nm，其中m是小于等于N的正整數(shù)。用一個LAS碼，例如LAS 1對m個連續(xù)載波上的用戶的導(dǎo)頻符號進行擴頻調(diào)制，這樣在用N個LAS碼分別對m個連續(xù)載波上的不同用戶user 1，user 2…user m，user m+1，user m+2…user2m…user Nm的導(dǎo)頻符號進行調(diào)制。因此，每個LAS碼片被映射到連續(xù)的子載波中的一個，就利用LAS碼字對干擾的抑制特性，實現(xiàn)抑制連續(xù)子載波的導(dǎo)頻符號的碼間干擾。在發(fā)送端，先利用LAS碼擴頻調(diào)制，然后利用IFFT進行OFDM調(diào)制；接收端，首先用FFT完成時域到頻域的變換，然后在頻域利用所述零干擾窗或低干擾窗碼字對導(dǎo)頻符號進行解擴，利用LAS碼字之間的正交性或低干擾特性來區(qū)分不同用戶發(fā)送的信號，并進行信道估計或者其他信道到達時間或收發(fā)頻差的估計。
總而言之，無論時域調(diào)制還是頻域調(diào)制，本發(fā)明都是發(fā)送端利用在一定窗口范圍內(nèi)正交或者低相關(guān)特性的碼字來調(diào)制并發(fā)送多個用戶的已知的導(dǎo)頻符號，接收端利用碼字間的正交性或者低相關(guān)特性來區(qū)分各個用戶的信號，并對各個用戶的各自的信道進行估計；或者對各個用戶的信號到達時間或收發(fā)信號的頻差進行估計，然后對業(yè)務(wù)符號進行適當補償。
下面，結(jié)合圖2，具體說明本發(fā)明應(yīng)用于DFT-S-GMC系統(tǒng)的情況。需要指出的是，圖2僅是舉例，本發(fā)明不限于DFT-S-GMC系統(tǒng)(請補充中文或者英文全稱)，也可以應(yīng)用于DFT-S-OFDM系統(tǒng)(請補充中文或者英文全稱)或者OFDM(正交頻分復(fù)用)、OFDMA系統(tǒng)(正交頻分復(fù)用多址訪問系統(tǒng))等多種擴頻通信系統(tǒng)中。
圖2中，一個GMC子幀中有6個業(yè)務(wù)符號塊和2個導(dǎo)頻符號塊，以時分方式進行復(fù)用。而且，業(yè)務(wù)符號塊是長數(shù)據(jù)塊，導(dǎo)頻符號塊是短數(shù)據(jù)塊。每個子帶有4個子載波。圖中，S表示信令符號塊，D表示數(shù)據(jù)符號塊，P表示導(dǎo)頻符號塊。在DFT-S-GMC系統(tǒng)中，子幀中的多個上行業(yè)務(wù)的導(dǎo)頻符號應(yīng)同時發(fā)送，因此可以考慮用ZCZ/LCZ碼，例如LAS碼字，對多個上行用戶的導(dǎo)頻符號進行復(fù)用。應(yīng)用ZCZ/LCZ碼進行調(diào)制，可以獲得比OVSF更好的效果，保證導(dǎo)頻符號同時發(fā)送。
復(fù)用的方式，可以按照圖1中所述的時域調(diào)制或者頻域調(diào)制技術(shù)進行。將各個子載波中導(dǎo)頻符號在時域進行碼分復(fù)用，也可以在頻域進行頻分和碼分復(fù)用的結(jié)合。
參考圖3，LAS碼字在每一子幀中的位置是在每個子幀中的SB部分。發(fā)送端通過LAS碼對SB部分進行調(diào)制，同時發(fā)送各個上行用戶的導(dǎo)頻符號。接收端通過已知的相同的LAS對SB部分進行解擴解調(diào)，區(qū)分得到各用戶的導(dǎo)頻符號。
上面雖然通過具體實施方式
描繪了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，所附的權(quán)利要求將包括這些變形和變化。
權(quán)利要求
1.一種改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，利用零干擾窗或低干擾窗碼字進行導(dǎo)頻發(fā)送來實現(xiàn)，其特征在于包括以下步驟(1)發(fā)送端對各用戶的導(dǎo)頻符號利用零干擾窗或低干擾窗碼字進行時域或頻域調(diào)制；(2)發(fā)送端將所述調(diào)制后的導(dǎo)頻符號發(fā)送到接收端；(3)接收端利用所述零干擾窗或低干擾窗碼字對導(dǎo)頻符號進行解調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于所述零干擾窗或低干擾窗碼字是指LAS碼。
3.如權(quán)利要求1所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于所述時域或頻域調(diào)制分別是指按照直接序列碼分多址系統(tǒng)中的直接序列擴頻操作和多載波碼分多址系統(tǒng)中的擴頻操作進行的。
4.如權(quán)利要求3所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于所述的時域調(diào)制是指在時域上，用不同的所述零干擾窗或低干擾窗碼字對不同的用戶的導(dǎo)頻符號進行調(diào)制。
5.如權(quán)利要求3所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于所述的頻域調(diào)制是指在頻域上，將每一子載波上的所述各用戶的導(dǎo)頻符號利用不同的所述零干擾窗或低干擾窗碼字進行復(fù)用。
6.如權(quán)利要求3所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于所述的頻域調(diào)制是指在頻域上，將連續(xù)子載波上的所述各用戶的導(dǎo)頻符號利用相同的所述零干擾窗或低干擾窗碼字進行復(fù)用。
7.如權(quán)利要求1所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于進一步包括以下步驟接收端利用所述解調(diào)后的導(dǎo)頻符號進行信道估計或者估計信號到達時間或收發(fā)信號的頻差，并對所述導(dǎo)頻符號后面的業(yè)務(wù)符號進行補償。
8.如權(quán)利要求1所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于所述導(dǎo)頻符號是上行業(yè)務(wù)的導(dǎo)頻符號。
9.如權(quán)利要求1所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于所述導(dǎo)頻符號是指DFT-S-GMC系統(tǒng)、DFT-S-OFDM系統(tǒng)、OFDM系統(tǒng)、OFDMA系統(tǒng)中的導(dǎo)頻符號。
10.如權(quán)利要求9所述的改善廣義多載波系統(tǒng)信道估計特性和同步特性的方法，其特征在于所述零干擾窗或低干擾窗碼字在每一子幀中的位置是在每個子幀中的SB部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用具有低/零相關(guān)區(qū)的擴頻序列進行導(dǎo)頻，從而有效改善廣義多載波系統(tǒng)中上行鏈路多用戶的信道估計特性和同步特性的方法，屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域。本方法包括以下步驟發(fā)送端對各用戶的導(dǎo)頻符號利用零干擾窗或低干擾窗碼字進行時域或頻域調(diào)制；發(fā)送端將所述調(diào)制后的導(dǎo)頻符號發(fā)送到接收端；接收端利用所述零干擾窗或低干擾窗碼字對導(dǎo)頻符號進行解調(diào)。本發(fā)明利用零干擾窗或低干擾窗碼字的正交或低相關(guān)特性，可以獲得比OVSF等碼字的更好的多用戶信號估計和分離效果。
文檔編號H04J13/04GK101039294SQ20061005984
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者張宇 申請人:方正通信技術(shù)有限公司