專利名稱：一種物理隨機接入信道信號的傳輸方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種物理隨機接入信道信號的傳輸方法及裝置。
背景技術(shù)：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,) ii^^W 高頻譜效率，有效對抗多徑衰落等優(yōu)點，因而在LTE(Long Term Evolution，長期演進)等下一代無線通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。OFDM的原理是將寬帶的傳輸信道分成一系列平行的頻譜互相交疊的窄帶子信道。為了保持子信道之間的正交性，避免子信道之間的相互干擾， OFDM技術(shù)對時間和頻率的同步要求很高。在LTE的上行信道中，基站接收來自不同UE (User Equipment，用戶設(shè)備)的傳輸信號，為了避免不同UE之間的信號的相互干擾，來自不同UE的傳輸信號到達基站的時刻應(yīng)該是相同的。而不同UE到基站的距離不同，這就要求不同的UE傳輸信號的時刻不同，距離基站較遠的UE的信號傳輸時刻相對提前。而UE無法測量與基站的距離，LTE中采用的相應(yīng)技術(shù)是在UE初次接入系統(tǒng)，或者在失去與基站的同步的情況下，傳輸PRACH(Physical Random Access Chanel，物理隨機接入信道)信號到基站，基站測量PRACH信號到達的時刻，并將UE所需要的傳輸時刻的提前量TA(Time Advance)反饋給UE使其做出相應(yīng)的調(diào)整。LTE中的PRACH信號基于ZC (Zadoff-Chu)序列，一個長度為Nzc，以u為底的ZC序列為Xujc =fi<k<Nzc-\之所以選擇ZC序列是因為其具有以下特性對于相同的底，不同循環(huán)移位所產(chǎn)生的ZC序列是正交的；不同的底的ZC序列之間的相關(guān)值是恒定的。接收到PRACH信號后，基站會嘗試用不同的ZC序列在不同的時刻與接收信號做相關(guān)運算。如果所得到的相關(guān)值大于一定的閾值，則認為檢測到了所傳輸?shù)腜RACH信號，同時得到了 PRACH信號到達基站的時刻，也就是UE到基站的傳輸時延。在無線通信信道中，傳輸信號會經(jīng)過不同路徑到達基站，而不同路徑的長度通常是不同的。因此基站接收到的是一系列經(jīng)過不同延時的PRACH信號。由于這一系列的PRACH 信號是正交的，基站會將其中能量較大的PRACH信號檢測出來。這樣，將會導(dǎo)致以下不利的結(jié)果1.傳輸信號的能量分散在各條路徑上，降低了基站檢測到PRACH信號的概率2.由于檢測到多條路徑，基站無法準確判斷UE到基站的傳輸延時。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種物理隨機接入信道信號的傳輸方法及裝置，能夠提高PRACH信號在多徑信道中的檢測概率及傳輸延時的測量精度。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種物理隨機接入信道信號的傳輸方法，所述方法包括終端在傳輸物理隨機接入信道(PRACH)信號時，根據(jù)估計的下行信道的頻譜增益對頻域信號進行預(yù)補償后，轉(zhuǎn)換為時域信號傳輸給基站。其中，所述方法具體包括終端估計下行信道的頻譜增益；產(chǎn)生ZC序列，并對產(chǎn)生的ZC序列進行快速傅立葉變換運算，產(chǎn)生頻域信號；將產(chǎn)生的頻域信號映射到為PRACH信號分配的子載波上，并根據(jù)所述頻譜增益對映射到每一個子載波上的頻域信號進行預(yù)補償。其中，對頻域信號進行所述預(yù)補償后，對預(yù)補償后的頻域信號進行快速傅立葉逆變換運算，得到時域信號； 插入循環(huán)前綴后，將時域信號傳輸給基站。其中，根據(jù)所述頻譜增益對所述頻域信號進行預(yù)補償，具體包括對映射到每一個子載波上的頻域信號乘以該子載波的頻譜增益的倒數(shù)。其中，若所述終端估計的頻率ζ的頻譜增益為hz，則對子載波m上的頻域信號S (m) 進行如下預(yù)補償，S{ni) = S{ni)其中，Mm)為預(yù)補償后的子載波m上的頻域信號，k0為PRACH信號傳輸?shù)钠鹗碱l率，Δ fEA為PRACH信號的相鄰子載波的頻率間隔。本發(fā)明還提供了一種物理隨機接入信道信號的傳輸裝置，應(yīng)用于時分長期演進 (TD-LTE)通信系統(tǒng)，所述裝置包括信道估計模塊，用于估計下行信道的頻譜增益，并發(fā)送到頻譜增益預(yù)補償模塊；頻譜增益預(yù)補償模塊，用于根據(jù)所述頻譜增益對頻域信號進行預(yù)補償。其中，所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，根據(jù)所述頻譜增益對映射到每一個為PRACH信號分配的子載波上的頻域信號進行預(yù)補償。其中，所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，對映射到每一個子載波上的頻域信號進行如下預(yù)補償對映射到每一個子載波上的頻域信號乘以該子載波的頻譜增益的倒數(shù)。其中，所述裝置還包括ZC序列產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生ZC序列；FFT模塊，用于對產(chǎn)生的ZC序列進行快速傅立葉變換運算，產(chǎn)生頻域信號，并發(fā)送給所述頻譜增益預(yù)補償模塊；IFFT模塊，用于對預(yù)補償后的頻域信號進行IFFT運算，得到時域信號；CP插入模塊，用于對得到的時域信號插入循環(huán)前綴；射頻子模塊，用于將時域信號傳輸給基站。其中，所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，若所述終端估計的頻率ζ的頻譜增益為hz，則對子載波m上的頻域信號S (m)進行如下預(yù)補償，
S{m) = S{rn)lh(m+KWM其中，為預(yù)補償后的子載波m上的頻域信號，k0為PRACH信號傳輸?shù)钠鹗碱l率，Δ fEA為PRACH信號的相鄰子載波的頻率間隔。綜上所述，本發(fā)明提出一種在TD-LTE系統(tǒng)中的新的隨機接入信號傳輸結(jié)構(gòu)，以及相關(guān)的算法，利用TD系統(tǒng)上行和下行信道的對稱性，通過測量下行信道的頻譜響應(yīng)，在傳輸PRACH信號時對頻率選擇性衰落進行預(yù)補償，采用本發(fā)明技術(shù)方案，在TD-LTE (Time Division-LTE，時分長期演進)系統(tǒng)中，能夠有效地消除多徑信道對PRACH檢測的不利影響，提高PRACH信號的檢測概率和傳輸延時的測量精度。


圖1為本發(fā)明實施例的PRACH信號的傳輸裝置的示意框圖；圖2為本發(fā)明實施例的頻譜增益預(yù)補償模塊對頻域信號進行預(yù)補償?shù)氖疽鈭D。
具體實施例方式本發(fā)明的核心思想在于，在TD-LTE系統(tǒng)中，利用TD系統(tǒng)的上行和下行信道的對稱性，UE通過測量下行信道的頻譜響應(yīng)得到信道的頻譜增益，并對所傳輸?shù)纳闲蠵RACH信號進行頻譜增益預(yù)補償，使基站收到的信號的頻譜是平坦的。也即，UE所傳輸?shù)腜RACH信號通過等效的單徑信道到達基站，因而有效地提高了 PRACH信號的檢測概率和傳輸延時的測
量精度?；谏鲜鏊枷耄景l(fā)明提供一種物理隨機接入信道信號的傳輸方法，具體采用如下技術(shù)方案終端在PRACH信號時，根據(jù)估計的下行信道的頻譜增益對頻域信號進行預(yù)補償后，轉(zhuǎn)換為時域信號傳輸給基站。進一步地，所述方法具體包括終端估計下行信道的頻譜增益；產(chǎn)生ZC序列，并對產(chǎn)生的ZC序列進行FFT運算，產(chǎn)生頻域信號；將產(chǎn)生的頻域信號映射到為PRACH信號分配的子載波上，并根據(jù)所述頻譜增益對映射到每一個子載波上的頻域信號進行預(yù)補償。進一步地，對頻域信號進行預(yù)補償后，對預(yù)補償后的頻域信號進行IFFT運算，得到時域信號；插入循環(huán)前綴后，將時域信號傳輸給基站。進一步地，根據(jù)所述頻譜增益對所述頻域信號進行預(yù)補償，具體包括對映射到每一個子載波上的頻域信號乘以該子載波的頻譜增益的倒數(shù)。進一步地，若所述終端估計的頻率ζ的頻譜增益為hz，則對子載波m上的PRACH信號S(m)進行如下預(yù)補償，S{m) = SimVh-其中，S(W)為預(yù)補償后的子載波m上的頻域信號，k0為PRACH信號傳輸?shù)钠鹗碱l率，Δ fEA為PRACH信號的相鄰子載波的頻率間隔。
以下將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案的實施作更進一步詳細描述。本發(fā)明實施例提供的PRACH信號傳輸方法包括以下步驟第一步:UE估計下行信道的頻譜增益；第二步產(chǎn)生ZC序列，并對產(chǎn)生的ZC序列進行FFT (Fast Fourier Transform，快速傅立葉變換)運算，產(chǎn)生頻域信號；第三步將產(chǎn)生的頻域信號映射到PRACH的傳輸資源(為PRACH信號傳輸所分配的子載波)，并對每一個子載波上的信號乘以該子載波的頻譜增益的倒數(shù)；第四步對所得到的頻域信號進行IFFTGnverse Fast Fourier Transform，快速傅立葉逆變換)變換，得到基帶的時域信號；第五步插入CP (Cyclic Prefix，循環(huán)前綴)；第六步將時域信號輸出給射頻子模塊，通過發(fā)射天線傳輸給基站。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的物理隨機接入信道信號的傳輸裝置包括頻譜增益預(yù)補償模塊，以及信道估計模塊，ZC序列產(chǎn)生模塊，CP插入模塊，F(xiàn)FT模塊、IFFT模塊，和射頻子模塊(RFC)。其中，信道估計模塊，ZC序列產(chǎn)生模塊，CP插入模塊，F(xiàn)FT模塊和IFFT 模塊可采用現(xiàn)有的功能模塊，實現(xiàn)的主要功能如下信道估計模塊，用于進行信道估計；ZC序列產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生ZC序列；FFT模塊，用于對產(chǎn)生的ZC序列進行FFT運算，以產(chǎn)生頻域信號；IFFT模塊，則用于對得到的頻域信號進IFFT運算，得到時域信號；插入CP模塊，用于插入CP，將時域信號輸出給RFC ；射頻子模塊，用于將時域信號通過發(fā)射天線傳輸給基站。此外，上述模塊除具有與現(xiàn)有模塊相同的基本功能之外，信道估計模塊還用于，估計下行信道的頻譜增益，并將其發(fā)送到頻譜增益預(yù)補償模塊；而頻譜增益預(yù)補償模塊則用于，用于根據(jù)所述頻譜增益對頻域信號進行預(yù)補償。此外，所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，根據(jù)所述頻譜增益對映射到每一個為PRACH信號分配的子載波上的頻域信號進行預(yù)補償。此外，所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，對映射到每一個子載波上的頻域信號進行如下預(yù)補償對映射到每一個子載波上的頻域信號乘以該子載波的頻譜增益的倒數(shù)。此外，所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，若所述終端估計的頻率ζ的頻譜增益為hz，則對子載波m上的頻域信號S (m)進行如下預(yù)補償，S(m) = S(m)/h(m+koWRA其中，Mm)為預(yù)補償后的子載波m上的頻域信號，k0為PRACH信號傳輸?shù)钠鹗碱l率，Δ fEA為PRACH信號的相鄰子載波的頻率間隔。圖2示出了本發(fā)明實施例的頻譜增益預(yù)補償模塊進行預(yù)補償?shù)氖疽鈭D。如圖2所示，對于一個長度為Nz。的時域序列經(jīng)Nz。點FFT變換到頻域后，輸入信道增益預(yù)補償模塊。 在該模塊中，每個子載波(S(O)，S(I)，……S(Nzc-I))上的信號與該子載波上的信道增益(hk0, hk()+1, 1 Μ+Νζ(>1)的倒數(shù)相乘后，輸出到^點IFFT模塊。IFFT模塊對輸入的經(jīng)過信道增益預(yù)補償?shù)念l域信號再進行IFFT運算，從而得到時域信號。下面將結(jié)合具體實例對本發(fā)明PRACH信號傳輸方法的實現(xiàn)作進一步詳細說明。在TD-LTE中，以傳輸I^reamble Format (前導(dǎo)格式)為0的PRACH信號為例，Nzc = 839。需要說明的是，本發(fā)明所涉及的技術(shù)方案其他任何I^reamble format同樣可以適用， 而并不局限于format 0。假設(shè)ZC序列的底為u，則產(chǎn)生的ZC序列為xuM = e_j 轉(zhuǎn)華沈,Q<k<Nzc-l假定循環(huán)移位為Cv，則Xu>v,k = ^M,(A:+Cv)modJVzc經(jīng)過FFT變換后，所產(chǎn)生的子載波m上的頻域信號為
Wzc-IJ2mtkS(m)= Yj Xu^ye n^
k=Q假定信道估計模塊所得到的頻率ζ的頻譜增益為hz，則將所產(chǎn)生的頻域信號進行如下頻譜增益預(yù)補償，S(m) = S(m)/h(m+koWRA其中，^m)為預(yù)補償后的子載波m上的頻域信號，k0為PRACH信號傳輸?shù)钠鹗碱l率，Δ fEA為PRACH信號的相鄰子載波的頻率間隔。進行IFFT變換，得到基帶的時域信號
Nzc 沖)=ej2/r(m+kM
m=0插入CP后，將時域信號通過發(fā)射天線傳輸給基站。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施案例而已，并不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關(guān)硬件完成，所述程序可以存儲于計算機可讀存儲介質(zhì)中，如只讀存儲器、磁盤或光盤等?？蛇x地，上述實施例的全部或部分步驟也可以使用一個或多個集成電路來實現(xiàn)。相應(yīng)地，上述實施例中的各模塊/單元可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。本發(fā)明不限制于任何特定形式的硬件和軟件的結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種物理隨機接入信道信號的傳輸方法，其特征在于，所述方法包括終端在傳輸物理隨機接入信道(PRACH)信號時，根據(jù)估計的下行信道的頻譜增益對頻域信號進行預(yù)補償后，轉(zhuǎn)換為時域信號傳輸給基站。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具體包括 終端估計下行信道的頻譜增益；產(chǎn)生ZC序列，并對產(chǎn)生的ZC序列進行快速傅立葉變換運算，產(chǎn)生頻域信號； 將產(chǎn)生的頻域信號映射到為PRACH信號分配的子載波上，并根據(jù)所述頻譜增益對映射到每一個子載波上的頻域信號進行預(yù)補償。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對頻域信號進行所述預(yù)補償后，對預(yù)補償后的頻域信號進行快速傅立葉逆變換運算， 得到時域信號；插入循環(huán)前綴后，將時域信號傳輸給基站。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述頻譜增益對所述頻域信號進行預(yù)補償，具體包括對映射到每一個子載波上的頻域信號乘以該子載波的頻譜增益的倒數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，若所述終端估計的頻率ζ的頻譜增益為hz，則對子載波m上的頻域信號S (m)進行如下預(yù)補償，S(m) = S(m)/him+koWRA其中，為預(yù)補償后的子載波m上的頻域信號，1 為PRACH信號傳輸?shù)钠鹗碱l率， Δ fM為PRACH信號的相鄰子載波的頻率間隔。
6.一種物理隨機接入信道信號的傳輸裝置，其特征在于，應(yīng)用于時分長期演進 (TD-LTE)通信系統(tǒng)，所述裝置包括信道估計模塊，用于估計下行信道的頻譜增益，并發(fā)送到頻譜增益預(yù)補償模塊； 頻譜增益預(yù)補償模塊，用于根據(jù)所述頻譜增益對頻域信號進行預(yù)補償。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，根據(jù)所述頻譜增益對映射到每一個為PRACH信號分配的子載波上的頻域信號進行預(yù)補償。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，對映射到每一個子載波上的頻域信號進行如下預(yù)補償對映射到每一個子載波上的頻域信號乘以該子載波的頻譜增益的倒數(shù)。
9.如權(quán)利要求6、7或8所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括 ZC序列產(chǎn)生模塊，用于產(chǎn)生ZC序列；FFT模塊，用于對產(chǎn)生的ZC序列進行快速傅立葉變換運算，產(chǎn)生頻域信號，并發(fā)送給所述頻譜增益預(yù)補償模塊；IFFT模塊，用于對預(yù)補償后的頻域信號進行IFFT運算，得到時域信號； CP插入模塊，用于對得到的時域信號插入循環(huán)前綴；射頻子模塊，用于將時域信號傳輸給基站。
10.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于， 所述頻譜增益預(yù)補償模塊進一步用于，若所述終端估計的頻率ζ的頻譜增益為hz，則對子載波m上的頻域信號S (m)進行如下預(yù)補償，~S(m) = S(m)/h{m+koWRA其中，為預(yù)補償后的子載波m上的頻域信號，K為PRACH信號傳輸?shù)钠鹗碱l率， Δ fM為PRACH信號的相鄰子載波的頻率間隔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種物理隨機接入信道信號的傳輸方法及裝置，其中所述方法包括終端在傳輸PRACH信號時，根據(jù)估計的下行信道的頻譜增益對頻域信號進行預(yù)補償后，轉(zhuǎn)換為時域信號傳輸給基站。本發(fā)明利用TD系統(tǒng)上行和下行信道的對稱性，通過測量下行信道的頻譜響應(yīng)，在傳輸PRACH信號時對頻率選擇性衰落進行預(yù)補償，能夠有效地消除多徑信道對PRACH檢測的不利影響，提高PRACH信號的檢測概率和傳輸延時的測量精度。
文檔編號H04L27/26GK102387108SQ20101027391
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者張昕宇, 胡艷輝 申請人:中興通訊股份有限公司