随机接入前导码信号的发送和接收制造技术

一种在前导码发射机中执行的用于发送前导码序列的方法，所述方法包括以下步骤：产生S11短序列s(n)，所述短序列和用于承载前导码发射机在无线电接入网中的数据业务的OFDM符号具有相同的持续时间；按照时间拼接多个所述短序列来构建S12前导码序列；以及将构建的前导码序列作为无线电信号发送S13至前导码接收机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及无线通信系统中的随机接入，具体涉及发射机、接收机和用于发送和接收随机接入前导码信号的方法。
技术介绍
第三代合作伙伴项目3GPP、长期演进LTE中的第四代4G无线接入在下行链路中基于正交频分复用OFDM，在上行链路中基于离散傅里叶变换DFT扩频OFDM(也称为单载波频分多址SC-FDMA)。这里，上行链路包括物理信道PUSCH、PUCCH和PRACH，以及物理信号DMRS和SRS。根据3GPP规范(参见例如3GPP TS 36.211V11.3.0)，在发射机中，PUSCH、PUCCH、DMRS和SRS都使用大小为2048的IFFT，采样率为30.72MHz。对于接收机中的FFT可以使用相同大小2048。通常对这些FFT使用专用硬件。若采样频率不是30.72MHz，则IFFT和FFT将相应地改变。物理随机接入信道(即PRACH)用于无线设备到无线电接入网中的初始接入，并且还用于时序偏移估计，即无线设备发送和基站接收之间的时序偏移估计。3GPP TS 36.213 v11.3.0中给出了对该过程的描述。图1中给出了如LTE(例如，参见3GPP TS 36.211 V11.3.0)所规定的PRACH的图示100。这里规定了五种不同的格式，参考图1，格式0至格式4，其中PRACH前导码101、101’包括一个101或两个101’序列，每个序列的长度是24576个采样。前导码具有循环前缀CP，对于格式0至3，其长度在3168至21024个采样之间。针对如何检测UE发送的PRACH前导码，已提出了多个方法，例如，参见S.Sesia.I.Toufik.M Baker，“LTE，The UMTS Long Term Evolution，From Theory to Practice”，第二版，John Wiley&Sons Ltd.，2011，其中，提出了全频域和混合式时频的两种方法。在全频域方法中，使用与前导码长度相对应的FFT来处理接收信号。因此，如图2所示，每个天线需要长度为24576的FFT 203。通常对该PRACH FFT使用专用硬件。在这种大规模FFT后，提取PRACH带宽，该带宽是该大规模FFT输出的子集。在混合式时频方法中，先在时域中使用低通滤波器，以提取PRACH带宽。在该低通滤波器后是大小远小于24576的FFT。然而，必须对每个天线信号都应用该低通滤波器。因此，如图1和2所示，如LTE第八版规定的PRACH前导码覆盖了比用于其他传输的OFDM符号(例如用户数据符号)的长度长得多的时间间隔。因此，当前的PRACH前导码接收机是在传播条件在前导码长度期间不显著变化这一假设下设计的。这可能是有问题的，因为假设或约束都被施加在通信系统上。这些约束包括对低UE速度(即多普勒扩频)、低频误差和低多普勒频移、以及发射机和接收机中的低相位噪声的期望。因此，需要一种改进的PRACH信令技术，即不对通信系统施加或以其他方式暗示上述约束的前导码发射机和接收机。在当前涌现的技术(例如5G通信系统)中，最感兴趣的是使用多个天线元件。如图3所示，天线信号可以来自多个天线极化304。这里，首先在无线电单元RU 306中接收天线信号305。然后在模数转换器(ADC)307中对信号进行采样和量化。使用FFT模块308或备选地通过图3中未示出的DFT来完成从时域到频域的变换，然后，应用PRACH接收机309来检测接收到的无线电信号(即天线信号)中包括的前导码。这里，通常针对每个天线或每个天线子集来计算FFT，使得可以在进一步的信号处理前提取接收信号的不同子频带中的不同用户和信道。图3示出了当前具有多个天线的PRACH接收机。图3表明由于大量接收机天线310的原因，接收机中的FFT处理的量也较大，这通常是一个缺点。专用天线信号处理仅用于PRACH，所以必然包括了相当大数量的用于PRACH的专用硬件，这些硬件造成材料成本提高以及能耗提高。此外，运行PRACH专用天线信号处理耗电且需要冷却能力。因此，需要一种更适合多天线操作的PRACH接收机。为提高接收信号强度，可以在应用PRACH接收机309前使用波束成形技术，在所述波束成形技术中，对多个天线信号进行缩放、移相和累加。波束成形目的是组合来自多个天线的接收信号，使得在特定空间方向中接收更多的信号能量。可以形成多个波束以便向不同的空间方向进行波束成形。在两个极化的情况中，通常分别对来自每个极化的天线信号进行波束成形。可以对不同的极化应用相同或不同的波束成形。如图4所示，可以在频域中(即FFT 408后)完成波束成形411。FFT 408后，可以提取各个子载波，使得可以提取不同的物理信道和信号。借助频域中的数字波束成形411，先用FFT 408对天线信号进行处理，再对天线信号进行波束成形411。以这种方式，可以对不同的子载波进行不同的波束成形。这允许对不同物理信道和信号进行不同的波束成形。此外，如果多个UE在频率上复用，则可以使用各个波束成形对它们分别处理。然而，对于数字波束成形，在提取PRACH带宽并波束成形为较小信号量之前，必须针对每个接收机天线计算专用PRACH FFT。由于需要附加的信号处理，这可能是一个缺点。备选地，如图5所示，可以在时域511b中完成波束成形。这里，对数字信号完成波束成形，即，在ADC 507的模数转换后完成波束成形。然而，由于在波束成形511b后计算FFT 508，所有子载波都被波束成形在相同的空间方向，在一些场合中，例如UE分散在广阔区域，这可能是一个缺点。图6中示出了备选的时域波束成形611c，其中在ADC 607之前完成波束成形611c。这里，对模拟信号完成波束成形，即，在ADC 607的模数转换前完成波束成形。还可以进行模拟、数字波束成形和时域、频域波束成形的组合。借助模拟波束成形，例如图6所示的波束成形，通过模拟波束成形器的数量来限制PRACH的空间方向的数量。在第八版LTE中，PRACH前导码(因此还有PRACH FFT)扩展在几乎整个子帧上。因此，在整个子帧期间必须将模拟波束成形固定，这限制了波束成形方向的数量。因此，用于接收PRACH并执行UE初始接入和时序偏移估计的当前方案在额外硬件和设计工作方面成本较高，而且还增加了能耗和信号处理资源。此外，希望对多天线系统中的PRACH接收和波束成形之间的相互作用加以改进，以降低实现的复杂性。本公开的目的在于，提供解决或至少缓解现有技术中的上述缺陷的方案。
技术实现思路
本公开的目的在于至少提供发射机、接收机和用于发送和接收随机接入前导码信号的方法，它们以单独或任何组合的形式，去缓解、减轻或消除现有技术中的上述一个或多个缺陷和缺点。该目的通过前导码发射机来实现，所述前导码发射机包括：-短序列发生器，被配置为产生短序列s(n)，以及-前导码序列发生器，适于按照时间拼接多个所述短序列来构建前导码序列，以及-发射机单元，被配置为将产生的前导码序列作为无线电信号进行发送。短序列s(n)和用于承载前导码发射机在无线电接入网中的数据业务的OFDM符号具有相同的持续时间。因此，通过本技术，在发送的无线电信号的上行链路接收机中，不需要用于接收前导码的专用FFT。根据方案，前导码发射机还被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种前导码发射机(2636)，包括：‑短序列发生器(2650)，被配置为产生短序列s(n)，以及‑前导码序列发生器(2637)，适于按照时间拼接多个所述短序列s(n)来构建前导码序列，以及‑发射机单元(2629a，2639b)，被配置为将产生的前导码序列作为无线电信号进行发送，短序列s(n)和用于承载前导码发射机(2636)在无线电接入网中的数据业务的正交频分复用(OFDM)符号具有相同的持续时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.25 US 61/969,9121.一种前导码发射机(2636)，包括：-短序列发生器(2650)，被配置为产生短序列s(n)，以及-前导码序列发生器(2637)，适于按照时间拼接多个所述短序列s(n)来构建前导码序列，以及-发射机单元(2629a，2639b)，被配置为将产生的前导码序列作为无线电信号进行发送，短序列s(n)和用于承载前导码发射机(2636)在无线电接入网中的数据业务的正交频分复用(OFDM)符号具有相同的持续时间。2.根据权利要求1所述的前导码发射机(2636)，还被配置为在无线电接入网的物理随机接入信道PRACH上发送前导码序列。3.根据权利要求1至2中任一项所述的前导码发射机(2636)，其中，用于构建前导码序列的短序列s(n)被配置为相邻短序列的循环前缀。4.根据权利要求1至3中任一项所述的前导码发射机(2636)，所述短序列s(n)包括Zadoff-Chu序列。5.一种前导码接收机(2741，1447)，被配置为接收包括前导码序列的无线电信号(1405)，所述前导码接收机(2741，1447)包括：-至少一个天线元件(1410)和对应的无线电单元(1406)，被配置为接收无线电信号，以及-至少一个模数转换器ADC(1407)，被配置为对接收的无线电信号执行模数转换，以及-至少一个快速傅里叶变化FFT模块(1408)，被配置为确定模数转换后的信号的快速傅里叶变换，以及-至少一个检测器(1428)，适于基于确定的FFT来检测前导码序列，所述前导码序列包括按照时间拼接的多个短序列s(n)，其中每个短序列s(n)和用于承载前导码接收机(2741，1447)在无线电接入网中的数据业务的正交频分复用OFDM符号具有相同的持续时间，其中，用于检测前导码信号的FFT的大小和用于检测承载无线电接入网中的数据业务的OFDM符号的FFT的大小相同。6.根据权利要求5所述的前导码接收机(2741，1548)，还被配置为使用一个FFT硬件资源和FFT配置，用于检测承载数据的OFDM符号，而且还用于检测前导码序列。7.根据权利要求5至6中任一项所述的前导码接收机(2741，1849)，其中，所述前导码接收机包括前导码检测器，所述前导码检测器被配置为从多个FFT窗中确定多个FFT，并将FFT结果非相干地组合为组合的接收前导码信号。8.根据权利要求5至6中任一项所述的前导码接收机(2741，1548)，其中，所述前导码接收机包括前导码检测器，所述前导码检测器被配置为从多个FFT窗中确定多个FFT，并将FFT结果相干地组合为组合的接收前导码信号。9.根据权利要求5至8中任一项所述的前导码接收机(2741，1548)，其中，前导码序列用于初始接入、切换、调度请求和重同步中的任一个。10.根据权利要求5至9中任一项所述的前导码接收机(2741，1548)，被配置用于波束成形，其中，波束成形权重被配置为在FFT窗之间改变，使得增加进行前导码检测的空间方向的数量。11.根据权利要求10所述的前导码接收机(2741，1548)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利克·萨林，马蒂亚斯·弗芮妮，霍坎·安德森，约翰·福鲁斯克，皮特·诺克莱，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE