專利名稱：蜂窩電話系統(tǒng)的具有多Zadoff-Chu序列的隨機接入前同步碼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及蜂窩電話系統(tǒng)，尤其涉及用于在蜂窩電話系統(tǒng)中隨機試接入的前同步碼。

背景技術：
移動蜂窩電話系統(tǒng)通過將空間覆蓋范圍分成多個單元(cell)來重復使用頻譜，每個單元重復使用相同的頻譜。圖1以簡單方式說明了這種情況，以基站(BS)104和用戶裝備(UE)106A、106B和106C示出單元102。實際上，UE是使用蜂窩電話技術的通信裝置，比如蜂窩電話，或者是具有無線卡的計算機。UE可以是固定的，也可以在移動交通工具中。為簡化起見，在單元102中只示出三個UE，但實際上在任意單個單元之內(nèi)會有更多這類裝置。
可以采用各種信令方案使多個UE共用一個單元來與該單元中的BS通信。例子包括TDMA(時分多址)、FDMA(頻分多址)、CDMA(碼分多址)、和OFDMA(正交頻分多址)等等。一些系統(tǒng)可使用一個用于下行鏈路通信的信令方案(BS到UE)，和另一個用于上行鏈路通信的信令方案(UE到BS)。此外，系統(tǒng)可根據(jù)UE與BS之間交換的信息來使用不同的信令方案。例如，在UE與BS之間建立呼叫可使用與已經(jīng)建立呼叫并且語音或數(shù)據(jù)內(nèi)容正處于交換過程中的情況不同的信令方案。
當前和未來設想的蜂窩電話系統(tǒng)使用隨機接入信道(RACH)。RACH是競爭式通信信道，用來承載隨機接入傳送。對于一些蜂窩系統(tǒng)，RACH信道可使用ALOHA協(xié)議。然而，也可使用其它競爭式協(xié)議。RACH信道在物理層(PHY)層面討論時可稱為PRACH(物理隨機接入信道)。
當UE希望與BS建立連接以進行呼出通話時可使用RACH信道。RACH信道可用于各種信號處理目的，比如定時調(diào)整(同步)、功率調(diào)整、和資源請求，等等。作為一個特殊示例，功率調(diào)整可使用所謂的開環(huán)功率控制協(xié)議。在該協(xié)議中，UE向BS傳送一個前同步碼，并且如果BS不確認該前同步碼，則UE再次以更高功率來傳送該前同步碼。這個過程一直繼續(xù)到BS處的接收信號強度對于接收足夠大，在該處BS向UE發(fā)送確認。未來的RACH信道可使用用于功率調(diào)整的其它協(xié)議。
PRACH突發(fā)脈沖串包括隨機接入(RA)前同步碼來識別隨機試接入。RA前同步碼包括一個特征碼和一個循環(huán)前綴，其中循環(huán)前綴附在特征碼上以減輕ICI(信道間干擾)和ISI(符號間干擾)。UE可根據(jù)競爭式協(xié)議選擇具體的RA前同步碼。在3GPP LTE(第三代合作伙伴計劃長期演進)規(guī)范中已經(jīng)提出要把Zadoff-Chu(ZC)序列用于RA特征碼。3GPP是為了建立3G(第三代)移動電話系統(tǒng)的規(guī)范而在1998年12月建立的合作協(xié)定。3GPP LTE是3GPP內(nèi)用以改進UMTS(通用移動通信系統(tǒng))移動電話標準的計劃。參見http://www.3gpp.org。
移動UE在相對于BS移動時會受到多普勒頻移(DFO)。對于高移動性UE，發(fā)生的DFO會導致在解碼ZC序列時的不可接受的檢測誤差，引起高虛警率。為提高檢測性能已經(jīng)提出一些重復方案，但這些方案被認為不能完全解決DFO問題，尤其是在相對嚴重的DFO情況下。


發(fā)明內(nèi)容
如在實施例的描述中所述，為每個ZC序列關聯(lián)了一個序列索引號。對于一個實施例UE，在隨機試接入的RACH突發(fā)脈沖串中，RACH突發(fā)脈沖串中的前同步碼包括兩個ZC序列，其中這兩個ZC序列的序列索引號間的差識別出隨機試接入的UE。對于接收RACH突發(fā)脈沖串的一個實施例BS，從該前同步碼重新得到兩個序列并被相除來提供商序列。如果商序列是ZC序列，則商序列的序列索引號識別出隨機試接入。其它實施例可以以其它方式識別隨機試接入。
提供本發(fā)明內(nèi)容來以簡化的形式介紹下面會在具體實施方式
中進一步描述的概念的所選內(nèi)容。本發(fā)明內(nèi)容并不意在確定所聲明主題的關鍵特征或本質(zhì)特征，也不意在用來限制所聲明主題的范圍。



圖1說明現(xiàn)有技術的蜂窩電話系統(tǒng)。
圖2說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于UE和BS的協(xié)議棧和前同步碼。
圖3說明根據(jù)本發(fā)明實施例的流程圖。
圖4說明根據(jù)本發(fā)明另一實施例的流程圖。

具體實施例方式 在接下來的描述中，術語“一些實施例”的范圍并不限制于表示多于一個實施例，而是該范圍可以包括一個實施例，多于一個實施例，或者是所有實施例。
在描述實施例之前，先描述ZC序列。長度為N的ZC序列可以用{au(k)，k＝0，1，...，N-1}表示，這里u是索引號，u＝0，1，...，N-1，并可稱為序列索引號。ZC序列{au(k)，k＝0，1，...，N-1}可由下述表達式產(chǎn)生 k＝0，1，...，N-1。
從上述表達式可看出au(k)隨索引號u以等于N的周期而呈現(xiàn)周期性。從上述表達式還可容易地看出ZC序列的DFT(離散傅立葉變換)是另一ZC序列。即，DFT將ZC序列映射為另一個相同長度的ZC序列。因此，ZC序列的性質(zhì)無論在時域還是在頻域里考慮都是相同的。為記法方便，ZC序列{au(k)，k＝0，1，...，N-1}將以au表示。
可以參照圖2所示簡化的協(xié)議棧來描述實施例，其中標記為202的PRACH突發(fā)脈沖串被描述為具有包括兩個ZC序列(標記為204和206)的前同步碼。除了這兩個ZC序列之外，PRACH突發(fā)脈沖串202還包括循環(huán)前綴208和保護時間210。在保護時間210期間，PRACH突發(fā)脈沖串202沒有傳送。實施例可以在標記為PHY層212UE的UE的物理層實現(xiàn)，以提供具有包括兩個ZC序列的前同步碼的突發(fā)脈沖串；實施例可以在標記為PHY層212BS的BS的物理層實現(xiàn)，以重新得到該前同步碼以便識別隨機試接入。在UE或在BS中的物理層的一些或全部功能，可以由例如這兩個例子，一個或多個ASIC(專用集成電路)、或者FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)來實現(xiàn)。
從其定義可知，ZC序列是一個復數(shù)序列。如眾所周知，可以這樣來將復數(shù)通過信道傳送其實部調(diào)制帶通信號的同相分量，而虛部調(diào)制帶通信號的正交分量。解調(diào)可重新得到同相和正交分量。在OFDMA情況下，對構成UE RACH突發(fā)脈沖串的ZC序列執(zhí)行IDFT(反離散傅立葉變換)，接著插入循環(huán)前綴，隨后上變頻(up-conversion)為RF(射頻)載波。在接收時，RF信號下變頻為基帶信號(具有同相和正交分量的復數(shù)值)，去掉循環(huán)前綴，并執(zhí)行DFT來重新得到ZC序列。
在圖2的RACH突發(fā)脈沖串202中的ZC序列204和206可以分別以au1和au2來代表。即， k＝0，1，...，N-1， 以及 k＝0，1，...，N-1。
為避免出現(xiàn)下標的下標，索引號u1在作為ZC序列204的下標時寫成u1。類似標注也適用于u2和ZC序列206。
對于具有包括ZC序列au1和au2的前同步碼的RACH突發(fā)脈沖串，令

表示在BS處從ZC序列au1重新得到的序列，并令

表示在BS處從ZC序列au2重新得到的序列。
根據(jù)一些實施例，用于UE RACH突發(fā)脈沖串的前同步碼包括具有序列索引號u1和u2的兩個ZC序列，其中0≤u1-u2≤N-1，這里差Δu≡u1-u2識別出UE RACH的隨機接入。在BS處，重新得到的序列

的每一項除以重新得到的序列

的對應項來生成商序列。如果該商序列生成ZC序列，則以Δu來識別得到的商序列的索引號，從而識別隨機試接入。換言之，如果對于每個k＝0，1，...，N-1，商都有q(k)＝av(k)，這里{av(k)，k＝0，1，...，N-1}是索引號v的ZC序列，則識別UE RACH隨機接入的差Δu被估計為Δu＝v。
上面的描述可以由圖3的框圖來表示。由302、304和306表示的功能由UE執(zhí)行。在UE處產(chǎn)生兩個ZC序列(302)，表示為au1和au2，接下來是IDFT(304)。在包括au1和au2的前同步碼之后插入循環(huán)前綴(306)，并通過信道308傳送RACH突發(fā)脈沖串。由310、312、314、316和318表示的功能由BS執(zhí)行。去除循環(huán)前綴(310)，接下來是DFT(312)。重新得到序列

和

(314)。以

為被除數(shù)且

為除數(shù)來執(zhí)行除法(316)。相關性檢測318識別得到的商為ZC序列，商ZC序列的索引號識別UE隨機接入。
期望的是，上述實施例有助于減輕UE隨機接入識別中的DFO。這可以示出如下。對于理想OFDMA信道(無噪聲且沒有ISI和ICI)，受到DFO影響的接收的序列可表達為 以及 這里Δf是由于多普勒頻移引起的頻率偏移，T是ZC序列的長度(時間)。上面的表達式假設UE對BS的相對速度在信號持續(xù)時間T期間大致恒定。對每個k＝0，1，...，N以

除以

生成商序列q，這里 在針對受到DFO影響的

和

的表達式中，相位因子

k＝0，1，...，N，在做除法時可看作抵消掉了，從而可以容易地以ZC序列aΔu來識別商序列q。另外，因為每個ZC序列的最小周期是N，而且因為序列索引號的差Δu由UE選擇來屬于整數(shù)集
，所以可以毫無含混地識別UE隨機接入。
對于上面給出的前同步碼，上述實施例在明確的前同步碼數(shù)量與DFO效應之間進行權衡。例如，如果符號中的前同步碼的長度由Np代表，則使用長度為Np的單ZC序列的現(xiàn)有技術系統(tǒng)允許一個單元中Np個明確的UE RACH隨機接入，但降低了對DFO的靈敏度。通過如在上述實施例中那樣在前同步碼中使用兩個ZC序列，每個ZC序列的長度是Np/2(為討論方便，假設Np是偶數(shù))，從而可以提供Np/2個明確的UE RACH隨機接入，但期望的是這些實施例具有對抗DFO效應的更大魯棒性。
通過在前同步碼中使用多于兩個ZC序列，可以提供一個單元中更大數(shù)量的明確的隨機接入，但對于這種較短的ZC序列虛警率會上升。例如，一些實施例可以設計來具有三個ZC序列，比如au1、au2和au3，并且可以得出兩個商序列和第二序列索引號差Δu2允許在識別UE RACH隨機接入時的額外的自由度。然而，每個ZC序列的長度現(xiàn)在減小到(假設Np是奇數(shù))Np/3，這增加了特定ZC序列的虛警率。因此，這類實施例在明確的隨機接入的允許數(shù)量與較短ZC序列的不期望性質(zhì)之間進行了權衡。
一些實施例增加了前同步碼中明確的RACH隨機接入的數(shù)量而沒有增加ZC序列的數(shù)量。實施例可以被描述如下。在前同步碼中的第一ZC序列(在突發(fā)脈沖串202中從左到右數(shù))被選擇來作為a0或aN/2。(為方便討論，假設N為偶數(shù)。從討論中應當清楚如何改變說明書來處理N為奇數(shù)的情況。)如果選擇了a0，則前同步碼中的第二ZC序列是aN/2，其中u∈
。如果為第一ZC序列選擇了aN/2，則前同步碼中的第二ZC序列是au，但現(xiàn)在u∈[N/2，N-1]。換言之，在前一種情況下，為第一ZC序列選擇了a0，則在第一和第二ZC序列之間的序列索引號差可以取值Δu＝0，1，...，N-1；而在后一種情況下為第一ZC序列選擇了aN/2，則在第一和第二ZC序列之間的序列索引號差可以取值Δu＝0，1，...，(N/2)-1。
BS如前所述為每個k提供商但同時BS通過對

執(zhí)行相關性檢測來辨別是a0被選為第一ZC序列還是aN/2被選為第一ZC序列這兩種情況。因為在序列索引號空間里a0或aN/2處于最大間隔處，所以與在索引號空間里從間隔小于N/2的一對序列中選擇兩個ZC序列相比，總體增進了相關性檢測。在為第一ZC序列選擇a0的情況下明確的隨機接入數(shù)量是N，而在為第一ZC序列選擇aN/2的情況下明確的隨機接入數(shù)量是N/2。因此，對于上述實施例，明確的隨機接入的總數(shù)量是3N/2。注意，如果在做除法

時確定Δu∈[N/2，N-1]，則不用將

與a0相關就可確定第一ZC序列是a0。
在圖3中描述的實施例可修改為如圖4所示。(為簡單起見，不是圖3中所有的部分都需要重現(xiàn)在圖4中。)除了圖3指示的信號處理鏈，還使圖4中首先重新得到的序列

到達相關性檢測418。如果相關性檢測418確定Δu在整數(shù)集[N/2，N-1]中，則識別出RACH隨機接入突發(fā)脈沖串具有Δu的序列索引號差并且是在前同步碼中第一ZC序列為a0的情況。然而，如果確定Δu在整數(shù)集
中，則相關性檢測418還要確定

是a0還是aN/2。隨后相關性檢測418會區(qū)分在傳送的突發(fā)脈沖串中第一ZC序列是a0還是aN/2的兩種情況，并隨后可毫無含混地識別出RACH突發(fā)脈沖串。
可以做出各種修改來描述實施例而不脫離所聲明的本發(fā)明的范圍。例如，在上述實施例中，前同步碼中的第一ZC序列定義為從圖2的突發(fā)脈沖串202中所示從左向右閱讀時的前同步碼中的第一個序列(順次的)。然而，這僅僅是為方便而選擇的。其它實施例可以描述成其中“第一”ZC序列是在前同步碼中的第二個序列(順次的)，而“第二”ZC序列是在前同步碼中的第一個序列(順次的)。
此外，應當認識到ZC序列隨其序列索引號以等于N的周期而呈周期性。這表明如果u和v對模N同余，則au＝av。因此，在描述實施例時，可在描述ZC序列時不喪失一般性地把序列索引號限定在整數(shù)集
中。基于這個目的，圖3的實施例可以概括為只要可以從N個整數(shù)的集合δ中選取差Δu，則在集合δ中就沒有兩個整數(shù)對模N是同余的。
滿足序列索引號的周期性的實施例的另一修改表明圖4中說明的實施例可以用更一般性的術語來描述為可以從序列對(au，av)中選擇前同步碼中的第一和第二ZC序列，這里u-v和N/2對模N同余。即，第一和第二ZC序列在索引號空間中間隔N/2。此外，這兩個ZC序列在索引號空間中并非必須間隔N/2。例如，對于偶數(shù)的N，兩個候選的ZC序列在索引號空間里可以間隔除N/2以外的一些數(shù)，但N/2的間隔會具有更好的特性。注意對于奇數(shù)的N，對于一些實施例，在索引號空間里的間隔可以是(N-1)/2或(N+1)/2，以及可以是針對其它實施例的其它值。
通觀這些實施例的描述，各種數(shù)學關系式被用來描述一個或多個量之間的關系。例如，數(shù)學關系式或數(shù)學變換可以表示一個量從一個或多個其它量通過各種數(shù)學運算(比如加、減、乘、除等)被導出所依據(jù)的關系式?；蛘?，數(shù)學關系式可以指出一個量大于、小于或等于另一個量。這些關系式和變換實際上并沒有被嚴格滿足，因此應當解釋為“被設計成”關系式和變換。本領域中普通的技術人員可以設計出各種可行的實施例來滿足各種數(shù)學關系式或變換，但這些關系式或變換僅能在實施者所用技術的容差內(nèi)得到滿足。
因此，在所述權利要求中，要理解的是所聲明的數(shù)學關系式或變換實際上僅能在實施者所用技術的容差或精度內(nèi)得到滿足，所聲明主題的范圍包括大致滿足所聲明數(shù)學關系式或變換的那些實施例。
雖然已經(jīng)以結構特征和方法行為的專門語言描述了本主題，但要理解的是所附權利要求定義的主題不必限定于上述具體特征或行為。更恰當?shù)氖?，上述具體特征和行為被公開來作為施行所述權利要求的實例形式。
權利要求
1.一種設備，其包括
物理層，用于傳送含有前同步碼的突發(fā)脈沖串，該前同步碼包括第一Zadoff-Chu序列和第二Zadoff-Chu序列，每個序列都具有長度N，所述第一Zadoff-Chu序列隨第一序列索引號以等于N的周期而呈現(xiàn)周期性，所述第二Zadoff-Chu序列隨第二序列索引號以等于N的周期而呈現(xiàn)周期性。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述第一和第二序列索引號的差是從N個整數(shù)的集合所選的一個整數(shù)，以使得在N個整數(shù)的集合中沒有兩個整數(shù)對模N是同余的。
3.如權利要求2所述的設備，其中所述N個整數(shù)的集合是
。
4.如權利要求1所述的設備，其中所述第一Zadoff-Chu序列是從預先選擇的Zadoff-Chu序列對中選擇的。
5.如權利要求4所述的設備，所述預先選擇的Zadoff-Chu序列對包括具有第一候選序列索引號的第一候選Zadoff-Chu序列和具有第二候選序列索引號的第二候選Zadoff-Chu序列，其中對于偶數(shù)N，所述第一和第二候選序列索引號的差與N/2對模N是同余的。
6.如權利要求5所述的設備，其中所述第一候選序列索引號等于0，并且所述第二候選序列索引號等于N/2。
7.如權利要求6所述的設備，其中所述第一候選序列索引號與所述第二序列索引號的第一個差以及所述第一候選序列索引號與所述第二序列索引號的第二個差是從N個整數(shù)的集合所選的整數(shù)，以使得在N個整數(shù)的集合中沒有兩個整數(shù)對模N是同余的。
8.如權利要求4所述的設備，其中所述Zadoff-Chu序列對包括具有第一候選序列索引號的第一候選Zadoff-Chu序列和具有第二候選序列索引號的第二候選Zadoff-Chu序列，其中對于奇數(shù)N，所述第一和第二候選序列索引號的差與(N-1)/2對模N同余或者與(N+1)/2對模N同余。
9.如權利要求8所述的設備，其中所述第一候選序列索引號等于0，并且所述第二候選序列索引號等于(N-1)/2或(N+1)/2。
10.如權利要求9所述的設備，其中所述第一候選序列索引號與所述第二序列索引號的第一個差以及所述第一候選序列索引號與所述第二序列索引號的第二個差是從N個整數(shù)的集合所選的整數(shù)，以使得在N個整數(shù)的集合中沒有兩個整數(shù)對模N是同余的。
11.一種設備，其包括
物理層，用于接收包含前同步碼的突發(fā)脈沖串，并從該前同步碼中重新得到具有長度N的第一序列和具有長度N的第二序列；和
除法器，用于以所述第一序列逐項除以所述第二序列來提供具有長度N的商序列。
12.如權利要求11所述的設備，還包括
相關性檢測單元，用于把所述商序列與長度為N且隨序列索引號具有周期等于N的周期性的Zadoff-Chu序列進行相關。
13.如權利要求12所述的設備，其中所述相關性檢測單元還把所述第一序列與從預先選擇的Zadoff-Chu序列對中選取的長度為N的第二Zadoff-Chu序列進行相關。
14.如權利要求13所述的設備，其中所述預先選擇的Zadoff-Chu序列對包括長度為N且具有第一候選序列索引號的第一候選Zadoff-Chu序列以及長度為N且具有第二候選序列索引號的第二候選Zadoff-Chu序列，其中，對于偶數(shù)N，所述第一和第二候選序列索引號的差與N/2對模N同余，而對于奇數(shù)N，所述第一和第二候選序列索引號的差與(N-1)/2對模N同余或者與(N+1)/2對模N同余。
15.一種方法，其包括步驟
傳送包括前同步碼的突發(fā)脈沖串，該前同步碼包括第一Zadoff-Chu序列和第二Zadoff-Chu序列，每個序列都具有長度N，所述第一Zadoff-Chu序列隨第一序列索引號以等于N的周期而呈現(xiàn)周期性，所述第二Zadoff-Chu序列隨第二序列索引號以等于N的周期而呈現(xiàn)周期性。
16.如權利要求15所述的方法，還包括步驟
從所述前同步碼重新得到具有長度N的第一序列和具有長度N的第二序列；和
以所述第一序列逐項除以所述第二序列來提供具有長度N的商序列。
17.如權利要求16所述的方法，還包括步驟
把所述商序列與長度為N的Zadoff-Chu序列進行相關。
18.如權利要求17所述的方法，還包括步驟
把所述第一序列與從預先選擇的Zadoff-Chu序列對中選取的長度為N的第二Zadoff-Chu序列進行相關。
19.如權利要求15所述的方法，其中所述第一和第二序列索引號的差是從N個整數(shù)的集合中選擇的整數(shù)，以使得在N個整數(shù)的集合中沒有兩個整數(shù)對模N是同余的。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述N個整數(shù)的集合是
。
全文摘要
一種蜂窩電話系統(tǒng)，其中隨機接入信道突發(fā)脈沖串具有包含兩個Zadoff-Chu序列以減輕多普勒頻移效應的前同步碼。在基站接收隨機接入信道突發(fā)脈沖串時，對從接收的突發(fā)脈沖串的前同步碼中重新得到的兩個序列執(zhí)行除法，以提供商序列。對于一些實施例，基站將該商序列與Zadoff-Chu序列進行相關來識別發(fā)送該隨機接入信道突發(fā)脈沖串的用戶裝備。還描述和聲明了其它實施例。
文檔編號H04J13/00GK101394226SQ200710151280
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月18日 優(yōu)先權日2007年9月18日
發(fā)明者張曉博, 霓 馬, 鋼 鄔 申請人:Nxp股份有限公司