CN108633013B - 一种收发物理随机接入信道前导码序列的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种收发物理随机接入信道前导码序列的方法及装置，包括：在对前导码子序列进行加扰后进行发送，该前导码子序列是根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰的。接收时，根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作；确定解扰操作后检测到的前导码子序列为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列。采用本发明，能够准确的判断出各前导码子序列是否属于同一前导码序列。也因此解决了下一代无线通信物理随机接入信道M阶前导码序列方案在多用户选择相同的时频资源发送条件下存在模糊的问题，能够有效保障了该前导码序列方案的可靠性和性能。

Description

一种收发物理随机接入信道前导码序列的方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种收发物理随机接入信道前导码序列的方法及装置。
背景技术
在NR(Next generation Radio，下一代无线通信)PRACH(Physical RandomAccess Channel，物理随机接入信道)前导码序列的研究中，为了进一步提高前导码的检测性能和降低短前导码序列的碰撞概率，提出了multi-stage(M阶)前导码序列设计方案。其中，一个M阶前导码序列由M个前导码子序列组合构成，用于一次随机接入的Msg1传输。UE(User Equipment，用户设备)从预定义或者网络配置的M阶前导码序列集合中选择一个M阶前导码序列，并且在网络配置的单个时频资源上传输。网络(gNB/TRP(gNB：nextgeneration NodeB，下一代基站；TRP：Transmission and Reception Point，发送和接收节点))将在时频资源上分别检测M阶前导码序列包含的M个前导码子序列。只有当M个前导码子序列都检测正确时，才能称为该M阶前导码序列检测正确。
图1为M＝2时NR-PRACH M阶前导码序列设计方案示意图，如图所示，图1所示为一种M阶前导码序列设计方案的示例，其中M＝2，即一个2阶前导码序列由两个前导码子序列组合(图中示意为：Preamble-1，Preamble-2)构成。两个连续的前导码子序列(Preamble-1和Preamble-2)分别有各自的CP(Cyclic Prefix，循环前缀)，并且在2阶前导码序列的结尾处预留了GT(Guard Time，保护时间)。每个前导码子序列由UE独立选择得到一个2阶前导码序列，并且作为Msg1发送，在网络侧分别进行检测。只有当2个前导码子序列都检测正确时，才能称为该2阶前导码序列检测正确。
PRACH根序列是采用ZC(Zadoff-Chu)序列作为根序列(以下简称为ZC根序列)的，由于每个小区前导序列是由ZC根序列通过Ncs(cyclic shift，循环移位，也即零相关区配置)生成，每个小区的前导码(Preamble)序列为64个，UE使用的前导码序列是随机选择或由gNB分配的，因此为了降低相邻小区之间的前导码序列干扰过大就需要正确规划ZC根序列索引。规划目的是为小区分配ZC根序列索引以保证相邻小区使用该索引生成的前导码序列不同，从而降低相邻小区使用相同的前导码序列而产生的相互干扰。
定义根索引值为uth的Zadoff-Chu(ZC序列)下式所示：
其中，NZC表示ZC序列的长度，u表示ZC序列的根索引值，j＝sqrt(-1)，n表示序列元素索引。随机接入前导码由根索引值为uth的ZC序列进行循环移位得到，如下式所示：
xu,v(n)＝xu((n+Cv)mod NZC) (2)
其中，Cv表示循环移位值，Cv＝vNcs，v表示第v个循环移位Ncs，取值范围为其中表示向下取整。
现有技术的不足在于：在多用户(UE)选择相同的时频资源发送条件下,目前的M阶前导码序列方案存在前导码序列检测模糊问题。
发明内容
本发明提供了一种收发物理随机接入信道前导码序列方法及装置，用以解决在NRPRACH的M阶(multi-stage)前导码序列存在的多用户检测模糊的问题。
本发明实施例提供了一种发送PRACH前导码序列的方法，包括：
确定需在本阶段发送的前导码子序列；
在对前导码子序列进行加扰后进行发送，该前导码子序列是根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰的。
实施中，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，所述循环移位值是上一阶段发送的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，用于加扰的是伪随机噪声码序列。
本发明实施例提供了一种接收PRACH前导码序列的方法，包括：
确定上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值；
根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作；
确定解扰操作后检测到的前导码子序列为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列。
实施中，在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，所述循环移位值是上一阶段接收的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，用于解扰的是伪随机噪声码序列。
本发明实施例提供了一种发送PRACH前导码序列的装置，包括：
前导码子序列确定模块，用于确定需在本阶段发送的前导码子序列；
发送模块，用于在对前导码子序列进行加扰后进行发送，该前导码子序列是根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰的。
实施中，发送模块进一步用于在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，所述循环移位值是上一阶段发送的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，发送模块进一步用于在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，用于加扰的是伪随机噪声码序列。
本发明实施例提供了一种接收PRACH前导码序列的装置，包括：
循环移位值确定模块，用于确定上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值；
解扰模块，用于根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作；
前导码序列确定模块，用于确定解扰操作后检测到的前导码子序列为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列。
实施中，解扰模块进一步用于在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，所述循环移位值是上一阶段接收的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，解扰模块进一步用于在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，用于解扰的是伪随机噪声码序列。
本发明有益效果如下：
在本发明实施例提供的技术方案中，在发送端，对前导码子序列采用上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值加扰后发送；在接收端则根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作后，将解扰操作后检测到的前导码子序列确定为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列。由于采用上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行加解扰，因此能够准确的判断出各前导码子序列是否属于同一前导码序列。也因此解决了NR-PRACH M阶前导码序列方案在多用户选择相同的时频资源发送条件下存在模糊的问题，能够有效保障了该前导码序列方案的可靠性和性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为背景技术中M＝2时NR-PRACH M阶前导码序列设计方案示意图；
图2为本发明实施例中发送PRACH前导码序列的方法实施流程示意图；
图3为本发明实施例中接收PRACH前导码序列的方法实施流程示意图；
图4为本发明实施例中发送PRACH前导码序列的装置结构示意图；
图5为本发明实施例中接收PRACH前导码序列的装置结构示意图；
图6为本发明实施例中发送端设备结构示意图；
图7为本发明实施例中接收端设备结构示意图。
具体实施方式
发明人在发明过程注意到：
在现有的技术不足在于：在多用户(UE)选择相同的时频资源发送条件下，目前的M阶前导码序列方案存在前导码序列检测模糊问题。下面以M＝2为例进行说明。
假设***中有两个UE在相同的时频资源上发送2阶前导码序列。UE 1选择了2阶前导码序列(a,b)，其中，a和b分别是第一阶段(stage-one)和第二阶段(stage-two)的前导码子序列；UE 2选择了2阶前导码序列(c,d)，其中，c和d分别是stage-one和stage-two的前导码子序列。网络将在stage-one检测到两个前导码子序列a和c，在stage-two检测到两个前导码子序列b和d。此时将产生四种可能的2阶前导码序列，即(a,b),(a,d),(c,b),and(c,d)。由于网络无法正确判断此时UE 1和UE 2实际发送的2阶前导码序列，产生了多用户2阶前导码序列检测模糊问题。
基于此，本发明实施例提供的技术方案要解决的问题是NR PRACH的M阶(multi-stage)前导码序列存在的多用户检测模糊的问题。下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
在说明过程中，将分别从发送端与接收端的实施进行说明，其中发送端将说明涉及加扰的过程，接收端将说明涉及解扰的过程，然后还将给出二者配合实施的实例以更好地理解本发明实施例中给出的方案的实施。这样的说明方式并不意味着二者必须配合实施、或者必须单独实施，实际上，当发送端与接收端分开实施时，其也各自解决发送端、接收端的问题，而二者结合使用时，会获得更好的技术效果。
图2为发送PRACH前导码序列的方法实施流程示意图，如图所示，包括：
步骤201、确定需在本阶段发送的前导码子序列；
步骤202、在对前导码子序列进行加扰后进行发送，该前导码子序列是根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰的。
实施中，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，所述循环移位值是上一阶段发送的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，用于加扰的是伪随机噪声码序列。
具体实施中，可以如下：
A)第一阶段的前导码子序列设计如下：
第一阶段的前导码子序列p1(n)仍然采用ZC序列，如公式(3)所示：
其中，u1和v1分别表示ZC序列的根索引值和循环移位值。
B)第m(2≤m≤M)阶段的前导码子序列pm(n)设计如下：
第m(2≤m≤M)阶段的前导码子序列pm(n)为：
其中，um和vm分别表示ZC序列的根索引值和循环移位值。加扰序列sm(n)的定义为：
sm(n)＝s((n+nm)mod(Ns))，0≤n≤NZC-1 (5)
其中，s(n)是长度为Ns的最大长度序列(maximum length sequence，m-sequence)。其中，Ns＝2k-1并且
循环移位值nm可由(m-1)阶前导码子序列中的ZC序列确定。例如，nm可以是的前导码子序列索引值(取值从0到N_Pre，N_Pre表示前导码子序列的集合大小)。
s(n)也可采用不同于m序列的其它种类的伪随机噪声码序列(pseudo randomnoise sequence)。
图3为接收PRACH前导码序列的方法实施流程示意图，如图所示，包括：
步骤301、确定上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值；
步骤302、根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作；
步骤303、确定解扰操作后检测到的前导码子序列为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列。
实施中，在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，所述循环移位值是上一阶段接收的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，用于解扰的是伪随机噪声码序列。
具体实施中，在网络进行前导码序列检测过程中，一旦接收端成功检测到某个m(1≤m≤M-1)阶前导码子序列pm(n)，接收端可以通过pm(n)获取m+1阶前导码子序列pm+1(n)的加扰序列sm+1(n)的循环移位值nm+1，并且在检测m+1阶前导码子序列pm+1(n)之前进行解扰操作。
通过pm(n)解扰操作后检测到的pm+1(n)将为对应于pm(n)的m+1阶前导码子序列，而不是对应于其它m阶前导码子序列。
通过上述设计能够有效避免网络侧在多用户选择相同时频资源发送条件下M阶前导码序列检测模糊的问题。
下面以实例进行说明。
本例中，是避免多用户检测模糊问题的2阶前导码序列设计的实施。
1)发送端：
第一阶段的前导码子序列1p1(n)仍然采用ZC序列，如公式(6)所示：
其中，u1和v1分别表示ZC序列的根索引值和循环移位值。
第二阶段的前导码子序列2p2(n)定义如下：
其中，u2和v2分别表示ZC序列的根索引值和循环移位值。s2(n)的定义为：
其中，循环移位值n2是由2阶前导码子序列1p1(n)确定的循环移位值，例如，n2是p1(n)的前导码子序列索引值(取值从0到N_Pre，N_Pre表示前导码子序列的集合大小)；
假设NZC＝71，于是Ns＝26-1＝63。加扰序列s(n)可定义为
s(i)＝1-2x(i)，0≤i≤62， (9)
其中，x(n)可定义为
x(i+5)＝(x(i+2)+x(i))mod2，0≤i≤57 (10)
初始值为x(0)＝0，x(1)＝0，x(2)＝0，x(3)＝0，x(4)＝1。
2)接收端
在网络进行前导码序列检测过程中，一旦基站成功检测到前导码子序列1p1(n)，基站可以通过p1(n)获取前导码子序列2的加扰序列s2(n)，并且在检测前导码子序列2之前进行解扰操作。
通过上述设计能够有效避免网络侧在多用户选择相同时频资源发送条件下，2阶前导码序列的检测模糊的问题。如前所述，假设***中有两个UE在相同时频资源上发送2阶前导码序列，UE1选择了2阶前导码序列(a，b)；UE2选择了2阶前导码序列(c,d)。当基站正确检测到stage-one的第一个前导码子序列的索引值a和c后，基站将分别利用a和c进行stage-two的前导码子序列检测。当采用前导码子序列索引值a进行解扰操作时，基站将在stage-two检测到相应的前导码子序列索引值b；同样地，当基站采用前导码子序列索引值c进行解扰操作时，基站将检测到stage-two的前导码子序列索引值d。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种发送PRACH前导码序列的装置、一种接收PRACH前导码序列的装置，由于这些装置解决问题的原理与一种发送PRACH前导码序列的方法、一种接收PRACH前导码序列的方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图4为发送PRACH前导码序列的装置结构示意图，如图所示，可以包括：
前导码子序列确定模块401，用于确定需在本阶段发送的前导码子序列；
发送模块402，用于在对前导码子序列进行加扰后进行发送，该前导码子序列是根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰的。
实施中，发送模块进一步用于在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，所述循环移位值是上一阶段发送的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，发送模块进一步用于在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，用于加扰的是伪随机噪声码序列。
图5为接收PRACH前导码序列的装置结构示意图，如图所示，可以包括：
循环移位值确定模块501，用于确定上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值；
解扰模块502，用于根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作；
前导码序列确定模块503，用于确定解扰操作后检测到的前导码子序列为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列。
实施中，解扰模块进一步用于在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，所述循环移位值是上一阶段接收的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，解扰模块进一步用于在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，用于解扰的是伪随机噪声码序列。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
在实施本发明实施例提供的技术方案时，可以按如下方式实施。
图6为发送端设备结构示意图，如图所示，设备中包括：
处理器600，用于读取存储器620中的程序，执行下列过程：
确定需在本阶段发送的前导码子序列；
收发机610，用于在处理器600的控制下接收和发送数据，执行下列过程：
在对前导码子序列进行加扰后进行发送，该前导码子序列是根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰的。
实施中，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，所述循环移位值是上一阶段发送的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，用于加扰的是伪随机噪声码序列。
其中，在图6中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器600代表的一个或多个处理器和存储器620代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机610可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器600负责管理总线架构和通常的处理，存储器620可以存储处理器600在执行操作时所使用的数据。
图7为接收端设备结构示意图，如图所示，设备中包括：
处理器700，用于读取存储器720中的程序，执行下列过程：
确定上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值；
根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作；
确定解扰操作后检测到的前导码子序列为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列；
收发机710，用于在处理器700的控制下接收和发送数据，执行下列过程：
接收PRACH前导码子序列。
实施中，在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，所述循环移位值是上一阶段接收的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
实施中，在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，用于解扰的是伪随机噪声码序列。
其中，在图7中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器700代表的一个或多个处理器和存储器720代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机710可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器700负责管理总线架构和通常的处理，存储器720可以存储处理器700在执行操作时所使用的数据。
综上所述，采用本发明实施例提供的技术方案解决了NR-PRACH M阶前导码序列方案在多用户选择相同的时频资源发送条件下存在模糊的问题，能够有效保障了该前导码序列方案的可靠性和性能。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种发送物理随机接入信道PRACH前导码序列的方法，其特征在于，包括：
确定需在本阶段发送的前导码子序列；
在对前导码子序列进行加扰后进行发送，该前导码子序列是根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，所述循环移位值是上一阶段发送的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，用于加扰的是伪随机噪声码序列。
4.一种接收PRACH前导码序列的方法，其特征在于，包括：
确定上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值；
根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值对本阶段接收到的前导码子序列的加扰序列进行解扰操作；
确定解扰操作后检测到的前导码子序列为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，所述循环移位值是上一阶段接收的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，用于解扰的是伪随机噪声码序列。
7.一种发送PRACH前导码序列的装置，其特征在于，包括：
前导码子序列确定模块，用于确定需在本阶段发送的前导码子序列；
发送模块，用于在对前导码子序列进行加扰后进行发送，该前导码子序列是根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰的。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，发送模块进一步用于在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，所述循环移位值是上一阶段发送的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，发送模块进一步用于在根据上一阶段发送的前导码子序列的循环移位值加扰时，用于加扰的是伪随机噪声码序列。
10.一种接收PRACH前导码序列的装置，其特征在于，包括：
循环移位值确定模块，用于确定上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值；
解扰模块，用于根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值对本阶段接收到的前导码子序列的加扰序列进行解扰操作；
前导码序列确定模块，用于确定解扰操作后检测到的前导码子序列为与上一阶段接收的前导码子序列属于同一前导码序列的本阶段接收到的前导码子序列。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，解扰模块进一步用于在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，所述循环移位值是上一阶段接收的前导码子序列的前导码子序列索引值或者该索引值进行线性映射的取值。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，解扰模块进一步用于在根据上一阶段接收的前导码子序列的循环移位值进行解扰操作时，用于解扰的是伪随机噪声码序列。
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