СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПОРЯДОЧЕНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ЗАДОВА-ЧУ В КАНАЛЕ ПРОИЗВОЛЬНОГО ДОСТУПА
METHOD AND APPARATUS FOR ORDERING ZADOFF-CHU SEQUENCES IN RANDOM ACCESS CHANNEL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области связи, в частности к способу и устройству для упорядочивания последовательностей Задова-Чу канала произвольного доступа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В системе стандарта "Долгосрочного развития сетей связи" (сокращенно «LTE») циклические сдвиговые последовательности Задова-Чу (сокращенно «ZC») используются в канале произвольного доступа (сокращенно «RACH») в качестве преамбулы. Упомянутые циклические сдвиговые последовательности также упоминаются как последовательности с зоной нулевой корреляции (сокращенно «ZCZ»).
В практических системах после включения мобильного телефона в первую очередь выполняется синхронизация нисходящего канала, а затем инициируется обнаружение широковещательного канала (сокращенно «ВСН»), Базовая станция через широковещательный канал сообщает мобильному телефону логический индекс и длину шага циклического сдвига первой последовательности ZC, доступной для канала произвольного доступа текущей соты. Мобильный телефон использует некоторое правило преобразования для вычисления физического индекса соответствующей последовательности ZC на основе логического индекса и затем формирует пригодные для использования ZCZ последовательности в соответствии с длиной шага циклического сдвига (и некоторым "правилом ограничения циклического сдвига" в случае высокоскоростных применений). Если количество ZCZ последовательностей меньше заданного порога Р, мобильный телефон автоматически увеличивает индекс последовательности и непрерывно формирует последовательности с зоной нулевой корреляции с использованием следующей последовательности ZC, пока общее количество ZCZ последовательностей не станет больше или равным Р. Наконец, мобильный телефон случайно выбирает для передачи в качестве преамбулы одну последовательность из всех сформированных пригодных для использования ZCZ последовательностей.
u
На практике процесс преобразования между логическими индексами и физическими индексами последовательностей ZC представляет собой процесс повторного преобразования последовательностей ZC. Формула формирования последовательностей ZC показана в равенстве (1), где N - длина последовательности, u - физический индекс последовательности, который соответствует индексу, использованному при генерации каждой последовательности ZC, и g(n) представляет значение последовательности n-й выборочной точки, физическим индексом которой является u. Индекс последовательности представляет собой порядковый номер каждой последовательности ZC в очередности упорядоченных последовательностей ZC, в которой последовательности ZC упорядочены согласно некоторому критерию.
На Фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая структуру кадра в режиме дуплексной связи с временным разделением (TDD) в системе LTE. Как показано на Фиг.1, в структуре кадра этого типа радиокадр длительностью 10 мс (307200 Ts, 1 мс = 30720 Ts) разделен на два полукадра и каждый полукадр разделен на 10 временных интервалов длительностью 0,5 мс, причем каждые два временных интервала составляют подкадр длительностью 1 мс, один радиокадр содержит 10 подкадров (которые пронумерованы от 0 до 9), и один радиокадр содержит 20 временных интервалов (которые пронумерованы от 0 до 19). Для обычных циклических префиксов (сокращенно «СР») с длительностью 5,21 мкс и 4,69 мкс один временной интервал в восходящем/нисходящем каналах содержит 7 символов длительностью 66,7 мкс, причем длительность циклического префикса первого символа равна 5,21 мкс, и длительность циклических префиксов других 6 символов равна 4,69 мкс. В случае расширенных циклических префиксов длительностью 16,67 мкс один временной интервал в восходящем/нисходящем каналах содержит 6 символов. Дополнительно, в структуре кадра этого типа конфигурация подкадров имеет следующие характеристики:
подкадры 0 и 5 предназначены для использования в передаче в нисходящем канале;
поддерживается переключатель восходящего/нисходящего каналов с циклами 5 мс и 10 мс;
подкадры 1 и 6 являются специальными подкадрами, которые используются для передачи 3 специальных временных интервалов, т.е. временного интервала нисходящего пилот-канала (сокращенно «DwPTS»), защитного интервала (сокращенно «GP») и временного интервала восходящего пилот-канала (сокращенно «UpPTS»), причем:
DwPTS используется для передачи в нисходящем канале;
GP представляет собой защитный интервал и для передачи данных не используется;
UpPTS используется для передачи в восходящем канале и содержит по меньшей мере 2 символа восходящего канала с множественным доступом с частотным разделением с одиночной несущей (сокращенно «SC-FDMA») для передачи физического канала с произвольным доступом (сокращенно «PRACH»). При цикле переключения восходящего/нисходящего каналов длительностью 5 мс UpPTS и подкадры 2 и 7 всегда используются для передачи восходящего канала; тогда как при цикле переключения длительностью 10 мс длительность UpPTS в подкадре 6 равна нулю, и длительность UpPTS в подкадре 1 может быть равна 0 или быть больше 0.
В процессе переключения между восходящим каналом и нисходящим каналом с циклом длительностью 5 мс подкадры 2 и 6 используют для передачи в восходящем канале.
В процессе переключения между восходящим каналом и нисходящим каналом с циклом длительностью 10 мс DwPTS присутствует в двух полукадрах, GP и UpPTS присутствуют в первом полукадре, период DwPTS во втором полукадре равен 1 мс, подкадр 2 используется для передачи восходящего канала, и подкадры 7-9 используются для передачи нисходящего канала. В системе LTE существуют два типа PRACH в режиме дуплексной связи с временным разделением, причем PRACH первого типа передают в неспециальных подкадрах восходящего канала (подкадры, содержащие специальные временные слоты, называются специальными подкадрами); и PRACH второго типа передают в UpPTS. Согласно предложенному способу упорядочения PRACH первого типа все последовательности разделяют на две группы в соответствии с кубическими метриками (сокращенно «СМ») с порогом 1,2 дБ, затем в каждой группе разделяют последовательности на несколько подгрупп согласно максимальному циклическому сдвигу, поддержанному последовательностями в ограничивающих условиях циклического сдвига, и, наконец, в каждой подгруппе выполняют упорядочение согласно значениям кубических метрик последовательностей. Кубическая метрика (СМ) является своего рода стандартом для измерения отношения пиковой мощности к средней мощности передачи данных, причем чем больше кубическая метрика, тем выше отношение пиковой к средней мощности. Этот способ вычисления показан в следующей формуле (2):
u
где: , ν(t) представляет собой амплитуду сигнала временной области, и кластер дискретных выборочных точек временной области v(m) получают для моделирования ν(t) выполнением выборки для сигнала временной области g(n) при n=0, 1, …, N-1 во временной точке m=0, 1, …, М-1, где М является размерностью вектора X, и M>N.
Очевидно, что чем больше размерность M вектора X, т.е. чем больше выборочных точек, тем более гладкая кривая, полученная имитацией ν(t) с использованием дискретных выборочных точек v(m) во временной области, тем выше точность имитации, и, таким образом, тем выше точность полученных значений кубической метрики.
По сравнению с PRACH первого типа PRACH второго типа имеет более широкие поднесущие, является более стойким против доплеровского смещения частоты и может решить проблему частотного смещения без использования ограничения циклического сдвига. Таким образом, способ упорядочения PRACH первого типа не может быть применен к PRACH второго типа. Однако поскольку способ упорядочения последовательностей ZC, применимый к PRACH второго типа, в существующих технологиях отсутствует, последовательности с подобными значениями кубической метрики не могут быть распределены в одну и ту же соту, в результате чего различные пользовательские устройства (сокращенно «UE»), использующие различные последовательности ZC в одной и той же соте, имеют различное покрытие, что ограничивает гибкость планирования передач в соте.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ввиду того, что в существующих технологиях отсутствует упорядочение последовательностей ZC и, таким образом, различные пользовательские устройства, использующие различные последовательности ZC в одной и той же соте, имеют различное покрытие, в настоящем изобретении предложен усовершенствованный способ упорядочения последовательностей ZC, который решает вышеупомянутую задачу.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен способ упорядочения последовательностей ZC канала произвольного доступа, содержащий этапы, на которых: задают α в качестве логического индекса каждой последовательности ZC, и u в качестве физического индекса упомянутой каждой последовательности ZC, причем 1≤u≤N-1,0≤α≤N-2, и N - длительность упомянутой каждой последовательности ZC; устанавливают отношения преобразования между логическим индексом и физическим индексом:  принято в качестве оси симметрии, α преобразовывается в u посредством продольной симметрии, причем на верхней стороне оси симметрии u монотонно уменьшается или увеличивается, когда на нижней стороне оси симметрии u монотонно увеличивается или уменьшается соответственно.
Предпочтительно, поскольку u монотонно уменьшается на верхней стороне оси симметрии и монотонно увеличивается на нижней стороне оси симметрии в частности, то для установления отношений преобразования между логическим индексом и физическим индексом используют функцию: .
Предпочтительно N=139, и для α=0, 1, 2, …, 137 преобразованное u представляет собой: 1 138 2 137 3 136 4 135 5…69 70.
Предпочтительно, поскольку u монотонно увеличивается на верхней стороне оси симметрии и монотонно уменьшается на нижней стороне оси симметрии в частности, используют функцию  для установления отношений преобразования между логическим индексом и физическим индексом.
Предпочтительно N=139, и для α=0, 1, 2, …, 137, преобразованная u представляет собой: 69 70 68 71 67 72 66 73…1 138.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для упорядочения последовательностей ZC канала произвольного доступа, содержащее: задающий модуль, выполненный с возможностью задания α в качестве логического индекса каждой последовательности ZC, и u в качестве физического индекса упомянутой каждой последовательности ZC, причем 1≤u≤N-1,0≤α≤N-2, и N - длительность упомянутой каждой последовательности ZC; и устанавливающий модуль, выполненный с возможностью установления отношений преобразования между логическим индексом и физическим индексом, в котором  взята как ось симметрии, α преобразована в u посредством продольной симметрии, и на верхней стороне оси симметрии u монотонно уменьшается или увеличивается, тогда как на нижней стороне оси симметрии u монотонно увеличивается или уменьшается соответственно.
Предпочтительно устанавливающий модуль устанавливает отношения преобразования между логическим индексом и физическим индексом с использованием функции .
Предпочтительно N=139, и для α=0, 1, 2, …, 137, преобразованная u представляет собой: 1 138 2 137 3 136 4 135 5…69 70.
Предпочтительно устанавливающий модуль устанавливает отношения преобразования между логическим индексом и физическим индексом с использованием функции .
Предпочтительно N=139, и для α=0, 1, 2, …, 137, преобразованная u представляет собой: 69 70 68 71 67 72 66 73…1 138.
Если физический индекс последовательности меньше или равен , значение кубической метрики последовательности аппроксимативно увеличивается с увеличением физического индекса последовательности, тогда как если физический индекс последовательности больше или равен , значение кубической метрики последовательности аппроксимативно уменьшается с увеличением физического индекса последовательности. Таким образом, способ и устройство для упорядочения последовательностей ZC, предложенные в настоящем изобретении, эквивалентны выполнению надлежащего упорядочения последовательностей ZC согласно значениям кубической метрики так, что планировщик сети может распределить последовательности ZC с подобными значениями кубической метрики в одной и той же соте, что обеспечивает возможность одинакового покрытия физических каналов произвольного доступа (PRACH) пользовательских устройств, использующих различные последовательности в одной и той же соте, и таким образом может быть решена проблема отсутствия упорядочения последовательностей ZC, вследствие которой различные пользовательские устройства, использующие различные последовательности ZC в одной и той же соте, имеют различный охват, и таким образом может быть повышена гибкость планирования передач в соте.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Приведенные в настоящем документе сопроводительные чертежи обеспечивают лучшее понимание настоящего изобретения и являются частью настоящей заявки. Примерные варианты осуществления и их описания используются лишь для объяснения настоящего изобретения и никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения.
На Фиг.1 приведена схема, иллюстрирующая структуру кадра режима дуплексной связи с временным разделением (TDD) в системе LTE в соответствующих технологиях.
На Фиг.2 приведена блок-схема, иллюстрирующая способ упорядочения последовательностей ZC согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.3 показаны отношения между физическими индексами корневой последовательности и значения кубической метрики перед упорядочением (N=139).
На Фиг.4 приведена блок-схема, иллюстрирующая устройство для упорядочения последовательностей ZC согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описание функции
На основе того, что если физический индекс последовательности меньше или равен , значение кубической метрики упомянутой последовательности аппроксимативно увеличивается с увеличением физического индекса упомянутой последовательности, и если физический индекс последовательности больше или равен , значение кубической метрики упомянутой последовательности аппроксимативно уменьшается с увеличением физического индекса последовательности, в техническом решении, представленном в варианте осуществления настоящего изобретения, надлежащее упорядочение последовательностей Задова-Чу (ZC) выполняют согласно значениям кубической метрики, и последовательности Задова-Чу с подобными значениями кубической метрики могут быть распределены в одной и той же соте, что в результате обеспечивает одинаковое покрытие PRACH пользовательских устройств, использующих различные последовательности, в одной и той же соте, и таким образом может быть увеличена гибкость планирования передач в соте.
Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут проиллюстрированы в комбинации с сопроводительными чертежами более подробно. Следует объяснить, что варианты осуществления настоящего изобретения и отличительные особенности этих вариантов реализации могут быть скомбинированы друг с другом при условии отсутствия конфликтов.
Далее вариант осуществления настоящего изобретения будет описан подробно на примере использования режима дуплексной связи с временным разделением (TDD) стандарта LTE.
На Фиг.2 показана блок-схема, иллюстрирующая способ упорядочения последовательностей Задова-Чу согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.2, предложенный способ содержит следующие этапы:
этап 10, на котором задают α в качестве логического индекса каждой последовательности Задова-Чу, и u в качестве физического индекса каждой последовательности Задова-Чу, причем 1≤u≤N-1,0≤α≤N-2, и N - длительность каждой последовательности Задова-Чу;
этап 20, на котором отношение преобразования между логическим индексом и физическим индексом устанавливают следующим образом:  берут как ось симметрии, α преобразуют в u способом продольной симметрии, и на верхней стороне оси симметрии u монотонно уменьшается или увеличивается, тогда как на нижней стороне оси симметрии u монотонно увеличивается или уменьшается соответственно. Очевидно, здесь α взят в качестве горизонтальной оси, тогда как u взят в качестве вертикальной оси. Если u расположен на верхней стороне оси симметрии, это значит что u больше или равен , тогда как если U расположен на нижней стороне оси симметрии, это значит что u меньше или равен .
На Фиг.3 представлено отношение между физическими индексами корневой последовательности и значениями кубической метрики перед упорядочением (N=139). Как показано на Фиг.3, если физический индекс последовательности меньше или равен , значение кубической метрики последовательности аппроксимативно увеличивается с увеличением физического индекса последовательности, тогда как если физический индекс последовательности больше или равен , значение кубической метрики последовательности аппроксимативно уменьшается с увеличением физического индекса последовательности.
Таким образом, в способе упорядочения согласно упомянутому варианту осуществления настоящего изобретения используют характеристику, показанную на Фиг.3, и надлежащее упорядочение последовательностей Задова-Чу выполняют согласно значениям кубической метрики так, что последовательности Задова-Чу с подобными значениями кубической метрики распределены в одной и той же соте, в результате чего обеспечивается одинаковое покрытие физических каналов произвольного доступа пользовательских устройств, использующих различные последовательности, в одной и той же соте, и таким образом увеличена гибкость планирования передач в соте.
Вариант осуществления 1
При условии что на верхней стороне оси симметрии u монотонно уменьшается и что на нижней стороне оси симметрии u монотонно увеличивается, для установления отношения преобразования между логическим индексом и физическим индексом используют функцию  и эта формула эквивалентна следующей формуле:
Длительность N использованных каналом произвольного доступа последовательностей Задова-Чу составляет 139, и количество пригодных для использования последовательностей равно 138. Для α=0, 1, 2, …, 137, преобразованный u представляет собой: 1 138 2 137 3 136 4 135 5…69 70.
Вариант осуществления 2
При условии что на верхней стороне оси симметрии u монотонно увеличивается и что на нижней стороне оси симметрии u монотонно уменьшается, для установления отношений преобразования между логическим индексом и физическим индексом используют функцию , и эта формула эквивалентна следующей формуле:
Длительность N использованных каналом произвольного доступа последовательностей Задова-Чу равна 139, и количество пригодных для использования последовательностей равно 138. Для α=0, 1, 2, …, 137, преобразованный u представляет собой: 69 70 68 71 67 72 66 73…1 138.
На Фиг.4 представлена блок-схема, иллюстрирующая устройство для упорядочения последовательностей Задова-Чу согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг.4, устройство содержит задающий модуль 10 и устанавливающий модуль 20. Далее подробно описаны упомянутые два модуля.
Задающий модуль 10 выполнен с возможностью задания α в качестве логического индекса каждой последовательности Задова-Чу, и u в качестве физического индекса каждой последовательности Задова-Чу, причем 1≤u≤N-1,0≤α≤N-2, и N - длительность каждой последовательности Задова-Чу.
Устанавливающий модуль 20, соединенный с задающим модулем 10, выполнен с возможностью установления отношения преобразования между логическим индексом и физическим индексом, заданными задающим модулем 10: при этом  взят в качестве оси симметрии, α преобразован в u способом продольной симметрии, и на верхней стороне оси симметрии u монотонно уменьшается или увеличивается, тогда как на нижней стороне оси симметрии u монотонно увеличивается или уменьшается соответственно.
Предпочтительно устанавливающий модуль 20 устанавливает отношение преобразования между логическим индексом и физическим индексом с использованием функции . Где: N=139, и для α=0, 1, 2, …, 137 преобразованный u представляет собой: 1 138 2 137 3 136 4 135 5…69 70.
Предпочтительно устанавливающий модуль 20 устанавливает отношение преобразования между логическим индексом и физическим индексом с использованием функции . Где: N=139, и для α=0, 1, 2, …, 137 преобразованный u представляет собой: 69 70 68 71 67 72 66 73…1 138.
Вычисление, использующее вышеупомянутые формулы, отличается простотой, и эти формулы должным образом представляют отношения преобразования согласно упомянутому варианту осуществления, показанному на Фиг.2. Благодаря вычислению с использованием вышеуказанных формул отсутствует необходимость сохранения таблиц преобразования в базовых станциях и мобильных телефонах, в результате чего увеличивается экономия памяти и уменьшается стоимость изготовления. Основание использования для установления отношений преобразования путем вычисления по таким простым формулам состоит в том, что, как выяснилось, в вариантах осуществления настоящего изобретения, если физический индекс последовательности меньше или равен , значение кубической метрики упомянутой последовательности аппроксимативно увеличивается с увеличением физического индекса упомянутой последовательности, и если физический индекс последовательности больше или равен , значение кубической метрики упомянутой последовательности аппроксимативно уменьшается с увеличением физического индекса упомянутой последовательности, и, таким образом, установлены простые отношения преобразования, т.е.  взят как ось симметрии, α преобразован в u способом продольной симметрии, и на верхней стороне оси симметрии u монотонно уменьшается или увеличивается, тогда как на нижней стороне оси симметрии u монотонно увеличивается или уменьшается соответственно.
Из вышеприведенного описания можно заметить, что если физический индекс последовательности меньше или равен , значение кубической метрики упомянутой последовательности аппроксимативно увеличивается с увеличением физического индекса упомянутой последовательности, тогда как если физический индекс последовательности больше или равен , значение кубической метрики упомянутой последовательности аппроксимативно уменьшается с увеличением физического индекса упомянутой последовательности. Устройство для упорядочения последовательностей Задова-Чу, предложенное в варианте осуществления настоящего изобретения, надлежащим образом осуществляет упорядочение последовательностей Задова-Чу согласно значениям кубической метрики так, что последовательности Задова-Чу с подобными значениями кубической метрики могут быть распределены в одной и той же соте, что в результате обеспечивает одинаковое покрытие физических каналов произвольного доступа пользовательских устройств, использующих различные последовательности, в одной и той же соте, и, таким образом, улучшена гибкость планирования передач в соте.
Резюмируя, в технических решениях, предложенных в упомянутых вариантах осуществления настоящего изобретения, результаты упорядочения, полученные предложенным способом упорядочения и с помощью предложенного устройства, обеспечивают возможность планирования и распределения операторами последовательностей согласно характеристикам кубической метрики указанных последовательностей для распределения последовательностей с подобными значениями кубической метрики в одной и той же соте, в результате чего обеспечено одинаковое покрытие физических каналов произвольного доступа пользовательских устройств, использующих различные последовательности в одной и той же соте. Дополнительно, поскольку последовательности u и N-u имеют полностью одинаковые значения кубической метрики, упомянутые последовательности u и N-u распределены в одной и той же соте с использованием результатов упорядочения, полученных способом и посредством устройства, описанными в вариантах осуществления настоящего изобретения. Поскольку последовательности u и N-u являются симметричными по отношению друг к другу в структуре последовательности, сложность обнаружения приемника базовой станции может быть уменьшена.
Для специалистов в данной области техники очевидно, что каждый модуль и этап в настоящем изобретении могут быть выполнены в виде универсальных вычислительных устройств, или могут быть встроены в отдельное вычислительное устройство, или распространены в сети, состоящей из нескольких вычислительных устройств. В другом варианте осуществления изобретения они могут быть выполнены в виде машиноисполняемых кодов программы, и, таким образом, они могут быть сохранены в устройстве памяти для реализации посредством вычислительного устройства или соответственно изготовлены в форме отдельных модулей на основе интегральных схем, дополнительно, некоторая часть их также может быть встроена в отдельную интегральную схему. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено конкретной заданной комбинацией аппаратных средств и программного обеспечения.
Приведенное выше описание предназначено исключительно для иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления, но никак не для ограничения настоящего изобретения. Различные модификации и изменения настоящего изобретения очевидны для специалистов в данной области техники. Объем, заданный в пунктах приложенной формулы изобретения, включает любую такую модификацию, эквивалентную замену и усовершенствование, находящееся в пределах идеи и принципов настоящего изобретения.