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LTE上行参考信号序列研究与FPGA实现
LTE上行参考信号序列研究与FPGA实现
The research and FPGA realization of LTE uplink reference signal sequence
发布时间：　　浏览量：196　　收藏数：0　　评论数：
谭敏强2，，
林家儒3，*，
1、北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 100876；&&&&&&
2、诺基亚西门子通信（北京）；&&&&&&
3、北京邮电大学，信息与通信工程学院；
在LTE系统中，参考信号序列的正确接收与否对整个移动通信系统有很大的影响。文中介绍了LTE上行参考信号序列的原理，分析了参考信号序列实现的难点以及解决方案，并且在此基础上提出了基于FPGA的PUSCH解调参考信号序列的实现方案，硬件仿真结果表明所提方案达到了设计要求。
LTE；ZC序列；PUSCH解调参考信号；FPGA
Liu Yi1,，
Tan minqiang2,，
Lin jiaru3,*，
Zhang feng4,
1、School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876 ；&&&&&&
2、Nokia Siemens Networks, Beijing ；&&&&&&
3、School of Information and Communication Engineering，Beijing University of Posts and Telecommunications；&&&&&&
4、 Nokia Siemens Networks, Beijing；
Abstract：
In the LTE system, the accuracy of reference signal sequence has a great impact on the performance of the entire mobile communication system. So how to achieve the LTE uplink reference signal sequence is a worthy subject to research. This paper firstly introduced the principle of LTE uplink reference signal sequence and presented a method of the realization of PUSCH demodulation reference signal sequence based on FPGA. And the simulation on hardware shows that the design meets the requirements very well.
Keywords：
LTE; Zadoff Chu S PUSCH; FPGA
PDF全文下载：
&&&&（192）
作者简介：
刘肄，（1987-），男，硕士研究生，主要研究方向为LTE物理层协议研究以及FPGA开发。
通信联系人：
林家儒(1958-)，现任北京邮电大学信息与通信工程学院教授、博士生导师。主要研究领域：信息与通信理论、移动通信、个人通信、通信网等
【收录情况】
中国科技论文在线：刘肄，谭敏强，林家儒等.&LTE上行参考信号序列研究与FPGA实现[EB/OL].北京：中国科技论文在线&
[].http://www./releasepaper/content/.
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已解决问题
LTE中根序列有什么作用
LTE中根序列有什么作用
提问者: &提问时间: &
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其他答案&(2)
PRACH根序列是采用ZC序列作为根序列（以下简称为ZC根序列），由于每个小区前导序列是由ZC根序列通过循环移位（Ncs，cyclic shift也即零相关区配置）生成，每个小区的前导（Preamble）序列为64个，UE使用的前导序列是随机选择或由eNB分配的，因此为了降低相邻小区之间的前导序列干扰过大就需要正确规划ZC根序列索引。在FDD模式下，ZC根序列索引有838个，Ncs取值有16种，规划根据小区特性（是否高速小区）给多个小区配置ZC根序列索引和Ncs取值，从而保证相邻小区间使用该索引生成的前导序列不同。
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序列不同，从而降低相邻小区使用相同的前导序列而产生的相互干扰。
ZC根序列索引分配应该遵循以下几个原则：
1、应优先分配高速小区对应的ZC根序列索引，预先留出Logical root number 816-837给高速小区分配。
2、对中低速小区分配对应的ZC根序列，分配Logical root number 0-815。
3、由于ZC根序列索引个数有限，因此如果某待规划区域下的小区超过ZC根序列索引的个数，当ZC根序列索引使用完后，应对ZC根序列索引的使用进行复用，复用规则为当两个小区之间的距离超过一定范围时，两个小区可以复用同一个ZC根序列索引。
高速小区与以中低速小区ZC根序列规划的方法略有区别，下面以中低速小区为例介绍ZC跟序列规划的详细方法：
lStep1:Ncs10kmNcs78Ncs
Ncs&1.0r+Tmd+2）&
其中r单位取值为km，Tmd为最大时延扩展，取值单位微秒，目前产品取值为5微秒。
lStep2: 839/781010647
lStep3:0,7,14…833119
&&&&专家指数：162&&&&
839是ZC根序列的长度，对吧？这也是9月份NSN中级考试的一道大题！
好像只是在讲规划，没讲到作用？
根序列共有838个& 每个根序列长度为839位
1、LTE PRACH中，发射端选择的是ZC序列。因为ZC序列的一些性质，如良好的自相关，互相关低，低PAPR等；2、CAZAC序列特性　　1.恒包络特性：任意长度的CAZAC序列幅值恒定。　　2.理想的周期自相关特性：任意CAZAC序列移位n位后，n不是CAZAC序列的周期的整倍数时，移位后的序列与原序列不相关。　　3.良好的互相关特性：互相关和部分相关值接近于0。　　4.低峰均比特性：任意CAZAC序列组成的信号，其峰值与其均值的比值很低。　　5.傅里叶变换后仍然是CAZAC序列：任意CAZAC序列经过傅里叶正反变化后仍然是CAZAC序列。　　CAZAC序列现在广泛应用于脉冲雷达压缩领域，扩频通信系统（同步CDMA和MC-CDMA），和OFDM系统（LTE和WiMAX）等。　　经常用到的CAZAC序列主要包括Zadoff－off序列（即ZC序列）、Frank序列、Golomb多相序列和Chirp序列。　　CAZAC序列常用于通信系统的同步算法中。
ZC(Zadoff-Chu)序列具有非常好的自相关性和很低的互相关性，这种性能可以被用来产生同步信号，作为对时间和频率的相关运送。LTE系统就采用了ZC序列作为同步的训练序列。
ZC序列可分为两大类，第一类由基础序列经过循环移位产生；第二类利用ZC序列的DFT变换仍然为ZC序列的特性，简化PRACH信号的计算量，先将ZC序列经过DFT变换，再做IFFT变换生成。
PRACH中的前导序列是由Zadoff－Chu序列经过循环移位生成的，它们源自一个或多个Zadoff－Chu序列的根序列，序列长度为839， PRACH中子载波的间隔为1.25K。一个小区中有64个前导序列，网络侧配置小区内可以使用的前导序列，并通过SIB2中的参数rootSequenceIndex（在0到837之间取值）来广播第一个ZC根序列，对根序列按一定的规则循环移位，生成相应的PRACH前导序列。由于PRACH上行传输的不同步以及不同的传输延迟，相应的循环移位之间需要有足够的间隔，并非所有的循环移位都能够作为正交序列使用。如果可用的循环移位的前导序列数目不够64个，则按一定的规则选择下一个ZC根序列，通过循环移位生成新的PRACH前导序列。
对于高速移动环境下的UE，由于Doppler效应，会破坏ZC序列不同循环移位之间的正交性，此时，LTE中定义了特殊的规则来生成ZC序列的移位。SIB2中的highSpeedFlag来指明小区是否支持UE高速移动下ZC序列循环移位的选择。
&&&&专家指数：25227&&&&
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单项选择题PCI规划与TD-S中（）码规划类似。
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C.高速场景循环偏移小的根序列
D.在广覆盖场景可选用FORMAT0lte中为什么要用 srs技术 - 问通信专家
已解决问题
lte中为什么要用 srs技术
提问者: &提问时间: &
&#8226; LTE新人求高手解答关于LTE切换的疑问，谢谢
&#8226; LTE测试速率时候为什么要加载？
&#8226; 在LTEICIC中，小区边缘用户的定义?
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&#8226; VoLTE通话无线侧是否可以进行信令跟踪
其他答案&(2)
不知道你说的SRS是不是上行探测参考信号，如果是，则SRS的作用是：上行信道估计，选择MCS和上行频率选择性调度，TDD系统中，估计上行信道矩阵H，用于下行波束赋形。
&&&&专家指数：148&&&&
LTE上行采用单载波FDMA技术，参考信号和数据是采用TDM方式复用在一起的。上行参考信号用于如下两个目的。
(1)上行信道估计，用于eNode B端的相干检测和解调，称为DRS。
(2)上行信道质量测量，称为SRS。
DRS随同PUSCH或PUCCH一起传输，在PUSCH子帧的每个时系中，DRS占据倒数第4个符号的位置，DRS在PUCCH中的位置随着PUCCH传输格式的不同而不同。
一般来说，信道估计只需要针对PUSCH，PUCCH的传输带宽来进行，因此，参考信号的带宽，也就是参考信号序列的长度，应该等同于PUSCH/PUCCH中的子载波数目。也就是说，在PUSCH传输的情况下，不同的UE，在不同的子帧内，PUSCH的带宽可能不同，对应DRS序列的长度就可能不同（但都是12的整数倍，因为是按照RB来分配资源的）。在PUCCH传输的情况下，DRS序列的长度是固定的，都是12。
LTE标准规定，对于长度大于或等于36的参考序列，对应于传输带宽大于等于3个RB的情况，参考信号序列定义为长度为M－ZC的Zadoff－Chu序列的循环扩张（Cyclic
Extensions），其中M－ZC定义为小于或等于参考信号序列长度的最大质数。例如长度为36的参考信号序列，是由长度为31的Zadoff－Chu序列循环扩张而形成的。可用的不同参考序列的个数是30个，是Zadoff－Chu序列的长度－1。
对于长度为12或24
的参考序列，对应于传输带宽为1个或2个RB的情况，LTE中定义了基于QPSK的参考信号序列，可用的不同参考序列的个数均为30个。
为了将可用的参考序列分配给不同的小区，LTE将参考信号序列分成30个组，每个组内包含
（1）：1个参考信号序列，对于长度小于或等于60的参考序列。
（2）：2个参考信号序列，对于长度大于或等于72的参考序列。
由于只有对于长度大于或等于72的参考序列，可用的参考序列的个数大于60，才可能在每个序列组中分配两个参考序列。还可以看出，LTE中并没有使用所有的可用参考序列。LTE根据小区的物理ID（PCI）来分配相应的参考序列组，PUSCH和PUCCH可以分配不同的参考序列组。
上行的参考信号序列支持序列组跳（RS Sequence－Group Hopping）。所谓序列组跳，是指小区在不同的时系内，使用不同序列组内的参考序列。序列组跳的设置，由在SIB2中广播的参数“groupHoppingEnabled”来决定。
在非序列组跳转的情况下，也就是说，在不同的时系内，小区的参考序列都来自同一个参考序列组。在PUCCH的情况下，序列组的序号是小区的PCI模30后的余值。其中，PCI在0到503之间取值。对于PUSCH使用的序列组是通过SIB2中的参数“groupAssignmentPUSCH”来显式通知UE的。这样做的目的是允许相邻的小区使用相同的参考信号根序列。通过相同根序列的不同循环移位来使相邻小区的不同UE之间的RS相互正交。
序列组跳的情况，是在上述的序列组选择的基础上再叠加一个与小区ID相关的组跳图样。序列组跳图样与小区ID和时系有关。对于PUCCH和PUSCH都是相同的。
对于长度大于60的参考序列，在每个组中，存在两个长度相同的根序列。如果使用序列组跳的话，只使用其中的第一个根序列。如果使用固定序列组的话，也可以应用序列跳转，在每个时系的边界自动改变根序列。
为了支持频率选择性调度，UE需要对较大的带宽进行探测，通常远远超过其目前传输数据的带宽。这就需要应用信道探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)。SRS是一种“宽带的”参考信号。多个用户的SRS可以采用分布式FDM或CDM的方式复用在一起，可以用来做上行信道质量测量，上行同步等。在UE数据传输带宽内的SRS也可以考虑用做数据解调。
UE可以用来传输SRS的子帧是由在SIB2中传输的参数srs-SubframeConfig来决定的。4Bit的上述参数定义了15种可以用来传输SRS的子帧集合（16种，如果将不允许SRS传输的情况也计算在内的话）。SRS在子帧内的最后一个符号上传输，因此，SRS和DRS相互之间是互不影响的。对于那些被网络侧配置成发送SRS的子帧，为了避免不同用户之间的SRS和PUSCH数据之间的相互干扰，LTE规定相应子帧的最后一个符号不能被任何的UE用来发送PUSCH数据。一般情况下，LTE中的配置使得PUCCH和SRS不会相互冲突，如果存在冲突，通常会丢掉SRS。当然在PUCCH Format1/1a/1b的情况下，存在短PUCCH的格式，此时子帧的最后一个符号可以被用来发送SRS。
LTE中，eNodeB可以调度每个UE一次性或周期性地发送SRS，周期性发送的周期可以为2/5/10/20/40/80/160/320毫秒。SRS发送的周期以及周期内子帧的偏移量由UE特定的10Bit的信令参数srsConfigurationIndex决定。
UE发送SRS所使用的带宽取决于UE的发送功率，小区中发送SRS的UE数目等。使用较大的发送带宽可以获得更为精确的上行信道质量测量，然而在上行路径损耗较大的情况下，UE需要更大的发射功率来维持SRS的发射功率密度。
对于每一个系统带宽，LTE中配置了8种不同的SRS带宽集合，在每个集合内，LTE中可以为不同的UE分配多达4种的不同SRS带宽，下图给出了系统带宽为40－60RBs时，SRS带宽集合的配置情况：
SRS带宽的最小单位是4RB，4种不同的SRS带宽相互之间是整数倍的关系。eNodeB通过SIB2中的参数srsBandwidthConfiguration广播小区中UE所使用的SRS 带宽配置集合的Index（在0到7之间），RRC信令中2Bit的参数“srsBandwidth”则指明了UE在带宽配置集合中所使用的带宽。SRS带宽资源是一种树型结构，分配机制类似于WCDMA中的OVSF码的分配。这种树型的结构限制了SRS带宽频率起始点的位置。这个频率起始点的位置由RRC信令中的5Bit的参数“Frequency－Domain
Position”来决定。
LTE中，每个UE在所分配的SRS资源上，只占用了每2个子载波中1个子载波的位置，也就是一种梳型的结构。这样，两个不同的UE，可以通过分配不同的频率偏移，来进行频分复用。
SRS中的序列来自和PUCCH中的DRS序列同样的参考序列组，由于SRS所使用的资源是4RB的整数倍，而且在所使用的资源上是梳型分配的。因此参考序列的长度是24的整数倍。同样的，通过对同一根序列进行不同的循环移位，可以使得不同的UE在相同的物理资源上的SRS相互正交。LTE规定同一个SRS根序列中最多可有8个不同的循环移位。
&&&&专家指数：25227&&&&
&#8226; LTE新人求高手解答关于LTE切换的疑问，谢谢
&#8226; LTE测试速率时候为什么要加载？
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