（通信与信息系统专业论文）lte上行控制信道技术研究与dsp实现.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 自上世纪7 0 年代蜂窝小区概念的提出，移动通信系统快速发展，短短的几 十年时间内，3 g 移动通信系统实现了高速数据传输和业务多媒体化。然而由于 3 g 技术的局限性和人们日益增长的通信需求，对移动通信系统提出了更高的要 求，3 g p p ( 3 阿g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ) 启动了l t e 项目，来实现高速的数 据传输，其下行峰值速率可以高达1 0 0 m b i t s s ，上行5 0 m b i t s s 。具有灵活的带 宽配置：2 0 m 、1 5 m 、1 0 m 、5 m 、3 m 、1 4 m 。 l t e 系统上行链路的信道：p u s c h ，p u c c h 和p r a c h 。控制信道传输的 是与上行数据无关的控制信息，独立与任何上行数据包。控制信道主要作用体 现在：u e 要进行数据传送时，需要发送调度请求，获得资源分配后才能进行 u e 发送数据。根据当前信道质量指示，对不同优先级的u e 分配不同的资源。 u e 的数据是否收到，是否需要进行h a r q 重传这些都需要p u c c h 来控制； 因此，p u c c h 在整个l t e 系统中起做重要的作用。 本文在研究p u c c h 关键技术的基础上，进行p u c c h 物理仿真链路的搭建， 并在d s p 芯片m s c 8 1 5 6 上实现控制信道功能。详细介绍了p u c c h 信道发射端 和接收端的流程；介绍了m s c 8 1 5 6 芯片以及d s p 系统架构的设计中的j o b 调 度机制和核间调度机制。详细介绍了d s p 与l l 接口及其他高层接口，包括l 1 的f p g a 中断接口，l 2 的m a c 调度消息接口，l 3 的r r c 小区级接口等。介 绍了整个上行链路系统在m s c 8 1 5 6 上动静态调度相结合机制，p u s c h 在 e o r e l c o r e 3 上动态分配，p u c c h 静态分配在c o r e 4 上面，p r a c h 静态分配在 c o r e 5 上面。本文最后通过单元测试中的多个测试例，对单核d s p 实现p u c c h 的功能和性能测试，通过统计数据表明其时序和功能满足设计的需求。该设计 方式已应用于l t e 物理基站系统开发中。 关键词：l t e ，控制信道，m s c 815 6 ，p u c c h 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t s i n c et h ec o n c e p t i o no fh o n e y c o m bc e l lw a sp r o p o s e di n19 7 0 s ，t h em o b i l e c o m m u n i c a t i o nd e v e l o p e dr a p i d l y t h e3 gm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m sa c h i e v e d t h eh i g h - s p e e dd a t at r a n s m i s s i o na n dm u l t i m e d i ab u s i n e s si nj u s taf e wd e c a d e s d u e t ot h e l i m i t a t i o n so ft h e3g t e c h n o l o g ya n di n c r e a s i n gc o m m u n i c a t i o nd e m a n d s a m o n gp e o p l e ，t h e r ei sah i g h e rd e m a n do nt h em o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s o t h e3 g p p ( 3 r dg e n e r a t i o np a r m e r s h i pp r o j e c t ) s t a r tt h el t ep r o j e c tt oa c h i e v e h i g h s p e e dd a t at r a n s m i s s i o n ，w h i c hd o w n l i n kp e a kr a t ei su pt o10 0 m b i t s s ，a n d u p l i n k5 0 m b i t s s ，n l eb a n d w i d t ho fl t ei sf l e x i b l e ：2 0 m ，15 m ，l0 m ，5 m ，3 m ， 1 4 m ； l t eu p l i n kc h a n n e l si n c l u d ep u s c h ，p u c c ha n dp r a c h t h ec o n t r o l l i n g i n f o r m a t i o ni st r a n s m i t t e di nc o n t r o lc h a n n e l ，w h i c hi si n d e p e n d e n to fa n y u p s t r e a m d a t ap a c k e t t h em a i n l yf u n c t i o no fp u c c hi sr e f l e c t e di nc o n t r o l l i n gd a t e t r a n s m i s s i o n i fu ew a n tt oc o m m u n i c a t ew i t ho t h e r s ，f i r s t l yas c h e d u l i n gr e q u e s t m u s tb et r a n s m i t t e dt og e tr e s o u r c ea l l o c a t i o n , t h e nt h ed a t ac o u l db es e n t a c c o r d i n g t ot h ec u r r e n tc h a n n e lq u a l i t y , t h er e s o u r c ef l l o c a t i o no fu e ( w i t hd i f f e r e n tp r i o r i t y ) i sd i f f e r e n t a n dw h e t h e rt h eu ed a t aw a st r a n s m i t t e ds u c c e s s f u l l y ，w h e t h e ri ti s n e e dt or e t r a n s m i th a r q ，a l lo ft h i si sc o n t r o l l e db yp u c c h s op u c c h p l a y sa k e yr o l ei nl t e t h i sp a p e rf o c u s e do nt h ek e yt e c h n o l o g yo fp u c c ha n db u i l d i n gt h ep h y s i c a l l i n kf o rs i m u l a t i n g ，t h e ni m p l e m e n t i n gt h ef u n c t i o no fc o n t r o lc h a n n e lo nm s c 815 6 c h i p i ti n t r o d u c e dt h ep u c c hc h a n n e lt r a n s m i t t e ra n dt h er e c e i v e rp r o c e s s j o b s c h e d u l i n gm e c h a n i s mi nd e s i g n i n gt h ed s ps y s t e ma r c h i t e c t u r eo nt h em s c 815 6 c h i pw a sa l s om e n t i o n e d m a k i n gd e t a i l e di n t r o d u c t i o no ft h ed s p , l 1i n t e r f a c ea n d o t h e rh i g h - l e v e li n t e r f a c e ，i n c l u d i n gt h ef p g a i n t e r r u p ti n t e r f a c eo ft h el1 ，m a c s c h e d u l i n gm e s s a g ei n t e r f a c eo ft h el 2 ，r r cd i s t r i c t l e v e li n t e r f a c eo ft h el 3 u p l i n ks y s t e mw a s ac o m b i n a t i o no fs t a t i cs c h e d u l i n ga c t i o no nt h em s c 815 6 t h e p u s c hi s d y n a m i c a l l ya l l o c a t e da m o n gc o r e l - - c o r e 3 ，t h ep u c c hi ss t a t i c a l l y a l l o c a t e do nc o r e 4a n dt h ep r a c hi ss t a t i c a l l ya s s i g n e do nc o r e 5 a n df i n a l l y , t h e l i 武汉理工大学硕士学位论文 f u n c t i o n a la n dp e r f o r m a n c et e s t sw e r ec a r r i e do u ti ns i n g l e c o r ed s pt h r o u g h m u l t i p l et e s tc a s e s i nu m tt e s t a n a l y s i so f e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w n t h a tt h ed e s i g n c a l la c h i e v et h ef u n c t i o n a la n dt i m i n gr e q u i r e m e n t t h i sk i n do fd e s i g nh a sb e e n a p p l i e di nd e v e l o p i n go fl t es y s t e m k e yw o r d s ：l t e ，c o n t r o lc h a n n e l ，t h em s c 8 15 6 ，p u c c h i i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 针对w i m a x 技术的迅速崛起所带来的市场竞争，第3 代合作伙伴计划 ( 3 g p p ) 启动了通用移动通信系统( u m t s ) 技术的长期演进l t e 0 ( l o n gt e r m e v o l u t i o n ) 项目。随着o f d m t 2 】和m i m o 技术的不断深入研究，作为以正交频分 复用( o f d m ) 和多输入输出( m i m o ) 技术为核心的无线通信系统也应运而生。l t e 项目是3 g 技术的“演进 ，更是一场3 g 技术的“革命 ，被业界称为“准4 g ” 技术。 为了高效的数据速率和低速场景下的接入能力，3 g p p 和3 g p p 2 标准不断向 h s p a 和高速分组数据( h r p d ) ，“移动通信宽带化”已成为一种趋势：由以前的 5 m h z 向2 0 m h z 演进，由高速移动向低速移动优化演进，由蜂窝网络向热点覆 盖演进，由移动终端为主向便携，移动终端多向演进，由电路和分组交换向全分 组交换。l t e 项目的开展，不仅是市场竞争的产物，更源于通信业界对“移动宽 带化 的认识以及“宽带接入移动化 的挑战。 l t e 的技术指标1 3 】表现在以下几个方面： 高峰值速率：2 0 m h z 带宽情况下，上行峰值速率5 0 m b p s ，下行峰值速率 1 0 0 m b p s 。 灵活带宽配置：l t e 支持多种系统带宽配置，上下行同时支持1 4 m 、3 m 、 5 m 、1 0 m 、1 5 m 和2 0 m 。支持一个系统框架下t d d 和f d d 两种模式。 低系统延迟：用户面延迟系统应控制在5 m s 以内。对控制面延迟，从空闲 状态到开始接入的时间差不能超过l o o m s 。 移动性：不仅在低速场景下要有很好的性能，在高速场景( 移动台速度超过 1 2 0 k m h ) 也要有比较良好的效果，支持原有的蜂窝模式场景且比以往模式有更高 的性能要求。 系统容量：5 m h z 频谱内每小区至少能同时支持2 0 0 激活用户。更大的系统 带宽情况下，应能够至少支持4 0 0 个激活用户。系统能够支持的空闲用户应该比 激活的用户数量还要多。 这些l t e 具有的技术优势以及超高的性价比是l t e 一直不断发展的动力， 同时l t e 也吸引了大批国内外运营商和设备商投资，进而推动l t e 项目不断突 破。 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 1 国内外研究现状分析 随着2 l 世纪通信技术的发展，o f d m 、调度、多天线、反馈等领域不断成 熟，标志着研发o f d m 和m i m o 技术【l j 的新一代无线通信系统走向通信行业舞 台。o f d m 和m i m o 作为b 3 g 4 g 的关键技术，早在上世纪末，阿尔卡特朗讯、 北电网络等公司就进行了m i m o 技术的开发工作。2 l 世纪初，在外场试验中 o f d m 技术1 0 0 m h z 带宽情景中实现了1 0 0 m b i t s 的数据速率，并与m i m o 技术 相结合不断的改进峰值速率，为大宽带传输和高峰值速率带来可能。同时，国际 上多家移动通信运营商联合致力于引领新一代宽带移动通信的走向，对l t e 的 研发打下一定的基础。i n t e l 与t i 等公司联合三星和北电等厂商利用 o f d m m i m o 技术进行w i m a x 的研发，实现低成本高性能，从而对传统移动 通信产业产生了冲击，导致3 g p pl t e 4 】项目启动。2 0 0 5 年底，i e e e8 0 2 1 6 e 支 持一定移动性和多组网标准的完成，对l t e 标准的时间形成了潜在的压力，迫 使l t e 标准化进度不能有丝毫懈怠。 另一方面，由于c d m a 近年来日渐失势，市场对通信需求的日益增长，国 内外通信设备商开始投入到l t e 技术的开发。爱立信、诺基亚西门子、华为等 世界主要的电信设备生产商对l t e 技术的关注和开发，使得l t e 技术迅猛发展 起来。阿尔卡特朗讯、北电网络、日本n e c 等该公司也建立起研发l t e 的团队， 进一步促进了l t e 技术的市场化。 l t e 在2 0 0 8 年到2 0 1 4 年的6 年间，通过相应协议的制定与开发，为其发 展打下基础，而至此以后4 g 市场的需求将会快速膨胀。l t e 作为首选的4 g 移 动通信平台，预计将在2 0 1 4 年获得规模部署。l t e 是目前欧洲3 g 系统u m t s 向4 g 演进的首选技术。越来越多的设备制造商开始加入到l t e 产业，为l t e 带来新的生命力和竞争力，使得l t e 掀起新一轮的发展浪潮。 国外对l t e 技术的不断研究深入，使l t e 成为一种未来通信发展的趋势， 我国很多公司也紧跟国际步伐，开始投入到l t e 项目的研发中。国内很多通信 公司也加大了对l t e 的关注，如中兴、华为、大唐、烽火等，在l t e 的研究方 面投入了大量的精力。国内早期投入到l t e 项目研究中的企业，已经开发出自 己的商用产品，并在海外市场测试使用，为国内l t e 的研究起到了良好的带动 作用，为中国l t e 的发展打下了良好的基础。 l t e 从提出到现在几年的时间里，l t e 从一纸空白，到l t e 系列标准的制 定，再到开发商的开发产品，取得了很大的进步。然而这点成绩并不能满足人们 日益增长的通信需求，从测试的商用产品到正式的商用，以及全国范围内推广， 我们还有一段很长的路要走。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 2 研究的目的与意义 随着信息化时代人们对无线通信的各方面性能要求的提高，3 g 在某些方面 已经不能满足人类的高要求。因此，在2 0 0 4 年底由3 g p p 提出l t e ( l o n gt e r m e v o l u t i o n ) 概念【4 j ，在通信速率、频谱利用率、q o s 、网络延时和兼容性等方面性 能都有所提升。l t e 采用o f d m 和m i m o 技术相结合，在不断的演进中成为无 线网络的唯一的协议标准，它增强了3 g 所使用的空中接入技术。在2 0 m 带宽 系统配置情况下，可以达到下行1 0 0 m b i t s 与上行5 0 m b i t s 的峰值速率，并且进 一步优化小区边缘用户的性能，提升小区容量，获得低的系统延时。 本课题主要研究l t ep u c c h 链路的实现，讨论u p l i n kp u c c h 链路的仿真 与f p g a + d s p 的架构实现。u e 端的控制信息在经过信道编码、加扰、调制等一 系列的处理后生成的s c f d m a t 5 】信号，经历信道的衰落、时延和多径效应，在 接收端需要正确译出u e 的控制信息来确定u e 发送的数据是否正确接收到，实 现u e 与e n o d e b 的通信。同时p u c c h 承载的c q i 信息是信道质量的一个重要 指标。 1 2 本文主要工作 本课题依赖于烽火科技集团对国内外研究热点技术- f d d l t eb b u 基站 的实现。通过l t e 关键技术的研究，搭建物理层链路的仿真平台，为以后l t e 系统性能分析和实现提供平台验证和依据，在有物理层链路仿真平台的基础上， 利用d s p 和f p g a 实现l t e 基站的功能，实现从u e 到基站，基站到u e 的通 信。 在烽火科技集团旗下的虹信通信责任有限公司实习的一年来，本人主要从事 无线通信方面的研究，搭建f d d l t e 上行发射端和接收端的链路仿真平台，并 参与d s p 实现物理层基本功能开发，熟悉l t e 小区建立，u e 建立等系统联调 流程。 本文主要讲述了本人实习期间的工作： ( 1 ) 通过学习和研究3 g p p 物理层t s 3 6 系列协议，了解上下行l t e 关键技 术，深入研究了上行控制信道协议，搭建了p u c c h 发射端链路，对p u c c h 接 收端算法进行设计，搭建p u c c h 接收端链路，并进行p u c c h 从发射端到接收 端链路的性能测试【1 0 j 。 ( 2 ) 在上行控制信道链路平台性能达到系统要求后，继续进行d s p 代码开发 工作，在m s c 8 1 5 6 芯片上实现上行控制信道接收端的功能。 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 在m s c 8 1 5 6 芯片上实现p u c c h 功能后，考虑到整个l t e 系统的完整 性，需要在实验室进行l 1 子系统测试，与m a c 层、r r c 层的联合调试。 1 3 研究内容及章节安排 本文主要在对3 g p pl t e 物理层系列协议t s 3 6 2 11 、t s 3 6 2 1 2 、t s 3 6 2 1 3 等学习的基础上，对上行控制信道( p u c c h ) 进行了研究，包括上行控制信道使用 的l t e 关键技术( 频率复用，码分多址，基于f h t 的c q i 译码等) ，在熟悉这些 技术基础上，进行控制信道的链路搭建( p u c c h 发射端链路，p u c c h 接收端链 路等) ，在有了整个链路的基础上，在m s c 8 1 5 6 芯片上进行e n o d e b 侧控制信道 的d s p 实现。 第1 章绪论主要介绍l t e 项目的研究背景，包括国内外研究现状分析和进 行l t e 项目开发的目的及意义以及本文的主要工作和论文的主要内容与章节安 排。 第2 章主要介绍上行控制信道( p u c c h ) 用到的l t e 技术。包括p u c c h 在 l t e 中占用系统两端使用的频率分集；多用户复用使用的c d m a 方式，在f o r m a t 2 2 a 2 b 中基于f h t 的c q i 译码方式。 第3 章主要对上行控制信道整个链路进行搭建，包括p u c c h 发射端基带信 号的形成的流程，对p u c c h 接收端算法进行推导的基础上搭建p u c c h 接收端 的链路。 第4 章主要介绍在f r e e s c a l e 六核m s c 8 1 5 6 芯片结构和上行控制信道在 m s c 8 1 5 6 上的d s p 开发与实现，p u c c h 每个j o b 之间的工作机制与时序的约 束关系以及l t e 整个系统的联调过程，及其p u c c h 在l t e 中不可或缺的地位。 第5 章主要对本文研究工作的总结，提出不足之处，并对未来研究和发展蓝 图的展望。 4 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章物理上行控制信道技术研究 2 1 频率分集 p u c c h 所传输的u c i 信息，是与上行数据无关的控制信息，独立与任何上 行数据包。上行控制信道的u c i 信息包括：确认是否收到下行数据包的a c k 或 n a c k 7 1 ；指示信道质量信息的c q i ，用于m i m o 反馈秩指示的砒，预编码矩 阵指示的p m i ，以及上行用户请求发送数据的调度请求s r 引。 上行物理控制信道传输的信息都是在系统带宽边缘的频率区域进行发送。 l t e 中将p u c c h 在带宽两端进行传送的结构利用了频率分集，为了最小化传输 控制信令所需要的资源。 图2 1 是2 0 ml t e 系统在没有s r s 的情况下带宽配置：系统带宽的两端配 置给长格式的p u c c h ，根据控制信道用户复用情况占用系统带宽的r b 数， p r a c h 占用接下来的固定的6 个r b ，中间绝大部分的r b 被p u s c h 占用，用 来传输数据，这样来保证系统较高的数据速率。 p r a l ：l l 露瓣鬻鬻爹爹一而西 i 垂霹匿：豳溺豳 图2 1 没有s r s 情况下l t e 带宽配置表 图2 2 是2 0 ml t e 系统在有s r s 的情况下带宽配置：此时每个时隙中的最 后一个o f d m 符号被s r s 占用，p u c c h 和p u s c h 与s r s 复用传输，系统带 宽的两端配置给短格式的p u c c h ，根据用户复用情况占用系统带宽的r b 数， p r a c h 占用接下来的固定的6 个r b ，中间绝大部分的r b 被p u s c h 占用，用 来传输数据，这样来保证系统较高的数据速率。 武汉理工大学硕士学位论文 p u c c h 謦：麓：p 啦荫露 i p 鬻氍h p u c c i i 垂r _ 囫豳豳 图2 2 有s r s 情况下l t e 带宽配置表 从以上两种带宽配置的情况，p u c c h 在带宽两端进行频率分集：每个子帧 中p u c c h 的传输都是在系统带宽边缘的一个r b 组成和系统带宽另一边缘上的 第二个r b 组成，这两个r b 组成一个p u c c h 域。这种频率分集的设计跟贯穿 子帧的同一个r b 上的传输相比，可以实现大约2 d b 的频率分集增益，带外泄露 较小。这种p u c c h 域的设计可以看作是相邻载波宽带p u s c h 传输的保护间隔， 不仅可以提高共存性能，还能将带宽的整个中心分配给p u s c h ，提高系统的数 据速率，而且在发射总功率【9 】固定的情况下，每个p u c c h 的窄带宽使得每个子 载波功率最大化，这样能够满足覆盖需求。 2 2 码分多址 l t e 中的控制信道为了利用少的频带资源传输尽量多的u e 信息，需要将多 个u e 的信息复用在一个r b 来传输。这样既可以节约系统资源，又可以利用频 率分集实现大约2 d b t l l j 的增益，为高速的p u s c h 数据提供了可能。在多用户复 用的r b 中，在基站侧为了解析出每个用户的控制信息，因为这些复用的r b 占 用的频率和时隙是一致的，我们不能依靠频分复用中频率不同或时分复用的时隙 不同来区分，而是用每个u e 各自不同的编码序列来区分，这里l t e 控制信道 的编码序列用到的是正交序列和循环移位序列的正交来区分不同的用户。 每个u e 所使用的正交序列由其正交序列索引刀。( n s ) 给定，其循环移位 a ( n 。) 由循环移位索引c s 触。( 七) 决定，那么正交序列和循环移位序列的码分可以 由正交序列索引f l o e ( 船。) 和呱缸( 七) 进行组合，相应的一个组合对应用户可以使 用的资源索引。 6 武汉理工大学硕士学位论文 在常规c p 的情况下，( 愧) 和( 七) 由以下公式来计算： 0 c 胁( 七) = f 1 0 0 舷尹1 2 ) 傩砌( 七) = m 。以尹+ m o d ( d ( k ( 七) 一e v c c s ) 1 2 ) ( 2 - 1 ) 而在扩展c p 的情况下，f l o e ( 刀。) 和( 七) 是由以下公式来计算： 眦c 七，= 2 f l 等磐簋蜀幺；篆篙：粉驴的1 8 ， 岱眦( j i ) = m o d ( k 。a p 蛳u c c h + 0 c 姚( k ) 2 ，1 2 j ( 2 - 2 j 上面的公式中，o c i ，妇( 后) 是正交序列的索引，( 七) 是用于产生z c 序 列的循环移位值。是小区特定的值，用来表征两个相邻的使用相同的正交 序列a c k n a c k 资源之间的循环移位的差值，它由相应小区的多径延迟扩展来 确定。黑c h 越大，表示相邻资源使用的循环移位序列的循环移位的差值越大， 抗频率选择性衰落的性能越好，但可供使用的资源数越少【1 3 】。 在一个小区配置中，如果u e 是频率选择性信道，选择：= 3 ，那么一 个r b 中支持的a c k n a c k 的资源数量，即k 的范围由掣和c p 长度的值 来确定。下面以实际中可能出现的几种配置来说明掣和c p 长度怎么决定k 的范围，而k 之代表的意义就是由正交序列索引h o e ( n s ) 和( 尼) 的组合形成的 一个u e 能使用的资源索引值。 在常规c p ，掣= 2 的情形下， 具体的资源配置如表2 1 所示。 表2 11 8 个a c k n a c k 资源，n o r m a lc p 情况的资源配置 c e l ls p e c i f i c r so r t h o g o n a lc o v e r c y c l i cs h i f to f f s e t c s h 妞 o c j i l d e x = oo c i l l d 。- lo c i 。d e x = - 2 0k = o1 2 16 2 l1 3 37 4 2 1 4 58 631 5 79 841 6 91 0 l o51 7 1 11l 7 a c k n a c ko r t h o g o n a ic o v e r o c i l l d e j c = oo c j 。l d a 【= 1o c i 。d 眈= 2 k = o1 2 6 l1 3 7 21 4 8 31 5 9 41 6 1 0 51 7 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 从上表我们可以看出，在这种配置情况下一个r b 中最多复用用户数为： 3 6 攀= 1 8 ，也就是说我们最多可以有1 8 个用户复用在同一个r b 中，这种 方案适用于大多数城市小区配置方案。其刀。( 璩) 和( 尼) 的计算公式为： 0 c 胁( 七) = f l o o r ( k 6 ) i ：3 加出，( 七) = m 。d ( 2 七+ m 。d ( 1 9 c 拥曲x ( 七) ，2 ) ，l2 )(2-3) 在常规c p ，舻= 3 的情形下，具体的资源配置如表2 - 2 所示。 表2 21 2 个a c k n a c k 资源，n o r m a lc p 情况的资源配置 c e l ls p e c i f i c r so r t h o g o n a lc o v e r c y c l i cs h i f to f f s e t c s 眺 o c i 。d 。= o0 c m d 。= lo c i 。d e x = 2 0k = 0 14 28 3 l 45 5 9 62 76 81 0 93 1 07 1 1l1 a c k n a c k o r t h o g o n a lc o v e r o c i 。d e x = oo c i 。d e x = lo c i 。如x = 2 k = 0 4 8 l 5 9 2 6 1 0 3 7 l l 从上表我们可以看出，在这种配置情况下一个r b 中最多复用用户数为： 3 6 甥= 1 2 ，也就是说我们最多可以有1 2 个用户复用在同一个l 氇中。当 常规c p 用于上行链路传输中时，此种方案可以作为小区的首选，该小区的每个 u e 信道具有较高的频率选择性。其n o 。( n 。) 和( 七) 的计算公式为： 眦( 七) = f l o o r ( k 4 ) 嬲胁( 七) = m o d ( 3 k + m o d ( o c 胁( 七) ，2 ) ；1 2 ) f ，2 4 、 在常规c p ，掣= l 的情形下，在这种配置情况下一个i 啦中最多复用用户 数为：3 6 铲= 3 6 ，也就是说我们最多可以有3 6 个用户复用在同一个r b 中。 这种方案相对于其他方案可以显著的提高每个r b 的复用用户的数量。其刀( ) 和( 七) 的计算公式为： 恸( 七) = f l o o r ( k 12 ) g ( 七) = m 。d + m 。d ( d c 纛( 啪) ，1 2 ) ( 2 5 ) 具体资源配置如表2 3 所示。 8 武汉理工大学硕士学位论文 表2 - 31 2 个a c k n a c k 资源，n o r m a lc p 情况的资源配置 c e l ls p e c i f i c c y c l i cs h i f to f f s e t r so r t h o g o n a lc o v e r c s 。融 o c i n d e x = oo c i n 蛔= io c i 。曲x - 2 0k = 01 22 4 1 l1 32 5 221 42 6 331 52 7 441 62 8 551 7 2 9 66183 0 77 1 93 l 882 03 2 992 1 3 3 1 0l o2 23 4 1 11 l2 3 3 5 a c k n a c ko r t h o g o n a lc o v e r o c i n d 。x = 0o c i 。如x _ lo c i 。矿2 k = 01 22 4 l1 32 5 21 42 6 31 52 7 4 1 62 8 51 72 9 6 1 83 0 71 93 1 8 2 03 2 92 l3 3 1 02 23 4 1 12 33 5 在扩展c p ，铲= 2 的情形下，具体的资源配置如表2 - 4 所示。 表2 41 2 个a c k n a c k 资源，e x t e n d e dc p 情况的资源配置 c e l ls p e c i f i c c y c l i cs h i f to f f s e t r so r t h o g o n a lc o v e r c s 6 妇 o c i 。橛= oo c i 。d e ，= l 0k = o 16 21 37 42 5 8 63 79 84 91 0 1 05 1 11 1 a c k n a c ko r t h o g o n a lc o v e r o c i 捌o c j 。d e x = 2 k = 0 6 1 7 2 8 3 9 4 1 0 5 1 1 从上表我们可以看出，在这种配置情况下一个r b 中最多复用用户数为： 2 4 铲= 1 2 ，也就是说我们最多可以有1 2 个用户复用在同一个r b 中，这种 方案适用于在扩展c p 应用于上行链路传输时，是小区的首选方案，但由于决定 频率陋j 手1 ，土p 曲u 妒c c h 为2 ，在性能上会对a c k n a c k 产生一定的影响。其( 吃) 和( 尼) 的计算公式为： 9 武汉理工大学硕士学位论文 ( 七) = 2 f l o o r ( k 6 ) 胁( 七) = m o d ( 2 k + m o d ( o c n , 越( k ) ，2 ) ，l2 ) 在扩展c p ，铲= 3 的情形下， 具体的资源配置如表2 - 5 所示。 表2 51 2 个a c k n a c k 资源，e x t e n d e dc p 情况的资源配置 c e l ls p e c i f i c r so r t h o g o n a lc o v e r c y c l i cs h i f to f f s e t c s 6 妇 o c i n d c x = oo c i 。d e x = l ok = o 14 2 31 45 5 62 76 8 93 l o 7 1 1 a c k n a c ko r t h o g o n a lc o v e r o c i n d e x = oo c i 睦x _ 2 k = 0 4 1 5 2 6 3 7 ( 2 6 ) 从上表我们可以看出，在这种配置情况下一个r b 中最多复用用户数为： 2 4 船= 8 ，也就是说我们最多可以有8 个用户复用在同一个r b 中，这种方 案应用于使用扩展的小区中，此时小区中的每个u e 的信道具有很大的频率选择 性衰落。 其( ) 和c s 妇( 后) 的计算公式为： 腩( 七) = 2 f l o o r ( k 4 ) c s 棚h ( 七) = m 。d 0 七+ m 。d ( a c 椭h ( 七) ，2 ) ，12 )(2-7) 从上面可以看出，船的取值越大，相邻a c k n a c k 资源之间的偏移就 越大，那么抗频率选择性就越好。但是船的取值越大，一个l 强中的 a c k n a c k 的资源数越少，传送的数据就越少。在实际中要根据不同的信道环 境配置不同的乎的取值。 c ：3 n o m a lc y c i c p r e f i x 这是与正交序列索引取值的个数相对应。也就是使 【2 e x t e n e dc y c l i cp r e f 用正交序列进行扩频后可以复用的用户数。一个资源块中可以使用的循环移位序 列有1 2 个，那么使用正交序列扩频后可以使用的资源数为1 2 c 铲。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 基于f h t 的c q i 译码 p u c c h 格式2 2 a 2 b 传输的c q i ( 信道质量指示) 采用的是( 2 0 ，a ) r m 编码， 3 g p pt s 3 6 系列协议上规定p u c c h 的( 2 0 ，a ) 编码矩阵是由长度为2 0 的1 3 个基 序列组成，如表2 6 所示。 表2 6 ( 2 0 ，a ) 编码基序列 m i nm ，1m ，2m ，3m t im | 。sm ，6m ，7m f 8m ，9m ，1 0m ，1 lm ，1 2 l o1l0o000o o 0llo l 11 l0 0 ooo01 l 1 o 21ool0 0 l0 l l1ll 3 lo 11oooo10 l ll 4l1110 0 ol 0o l11 51100lo1l101ll 6 lolol o l0 ll l 1 l 7loo11oollol1l 8ll0ll0ol0l l l1 9lolllol00l111 1 01ol00l1l0lll1 l lill00ll0lolll 1 2l0ol0l0illlll 1 3l 1 0 l0 l0 l 0 ll1l 1 41o0oll0lo0l01 1 51loo11ll01lol 1 61llo11100l0ll 1 7lo0lll00100l1 1 8llolll1l0o0o0 1 91ooo0l1oo0o0o 从上表的编码基序列可以看出，m 油是个全1 序列，而够。m 埔是长度为 3 2 的w a l s h 码打掉1 2 个比特形成的，m j , 6 m u 2 是7 个基本的掩码序列，p u c c h 中c q i 的信息比特的( 2 0 ，a ) 编码方式为： 包= k 必，月) m o d 2 删 ( 2 - 8 ) 在接收端我们需要对用户输入的信道质量指示进行解析，以确定此时信道质 量的好坏，从而决定是否传输用户的数据。 在对接收到的信息进行判决后的码字或软比特信息，首先对接收到的码字 武汉理工大学硕士学位论文 g ( f ) 进行低位添零处理，添1 2 个0 ，使其长度变为3 2 ，添零处理后的码字为6 ( f ) 。 然后将6 ( f ) 做交织处理，交织后的数据为c ( f ) ，同时对掩码序列进行交织处理。 交织处理后的码字与交织后的掩码矢量分别相乘来消除掩码。接着对消掩处理后 的数据进行i f h t 处理。通过i f h t 处理后得到的所有相关矩阵中找出绝对值最 大的数，绝对值最大数的行号对应的值为m a s kb i t s 的值，绝对值最大值的列号 对应的值为h a d a m a r db i t s 的值，m a s kb i t s 的值的二进制形式即为第7 1 3 比特， h a d a m a r db i t s 的值的二进制形式即为第2 “比特。第l 比特是根据这个绝对值最 大数的实际符号来确定的，正号时译为0 ，负号时译为l 。 ( 2 0 ，a ) 译码器结构图如图2 3 所示。 图2 3 译码器结构 具体步骤如下： s t e p l 接收到的码字q ( o 变换为6 ( f ) 。其中当i = 0 ，1 ，1 9 时，6 ( f ) = 9 ( f ) ，当 f = 2 0 ，2 1 ，3 1 时，b ( i ) = 0 。 s t e p 2 将输入码字6 ( ，) 进行交织处理。 p ( i ) = ，由c ( p ( f ) ) = b ( i ) 可得到交织后的数据c ( f ) 。 s t e p 3 消掩处理 通过7 个基本的掩码序列产生的掩码矢量与经过s t e p 2 处理过的接收码字进 行相乘。 s t e p 4 对消掩处理后的数据进行3 2 阶i f h t 处理。 i f h t 具体算法如下： 输入：d ( 耽当待0 ，3 1 输出：e ( 耽当f = o ，, 3 1 对于输入的3 2 个数据，我们需要做3 2 阶的反快速哈达码变换，也就是 i f h t ( i n v e r s ef a s th a d a m a r dt r a n s f o r m a t i o n ) 处理。由于f h t 与i f h t 计算效果的 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 等同，但是f h t 的实现比i f h t 简单，这里使用基于f h t 的译码算法，对输入 数据进行五级的i f h t 蝶形运算，具体步骤如下： 对输入3 2 数据进行第一级i f h t 蝶形运算： ( 2 木七) = a ( 2 宰七) + d ( 2 幸k + 1 ) ， 五( 2 k + 1 ) = a ( 2 幸七) - a ( 2 k + 1 ) ； k = o ，1 ，1 5 ( 2 - 9 ) 对一级蝶形的输出进行第二级i f h t 蝶形运算： x 2 ( 4 后) = x l ( 4 幸k ) + x i ( 4 后+ 2 ) ， x 2 ( 4 宰k + 2 ) = z l ( 4 宰后) - - x l ( 4 幸k + 2 ) ， x 2 ( 4 宰k + 1 ) = x l ( 4 幸k + 1 ) + x l ( 4 宰k + 3 ) ， x 2 ( 4 幸k + 3 ) = x 1 ( 4 枣后+ 1 ) 一x 1 ( 4 宰j j + 3 ) ； ( 2 1 0 ) k = 0 ，l ，。7 对二级蝶形的输出进行第三级i f h t 蝶形运算： x 3 ( 8 k ) = x 2 ( 8 牛k ) + x 2 ( 8 枣k + 4 ) ， x 3 ( 8 幸k + 4 ) = x 2 ( 8 木后) 一x 2 ( 8 i k + 4 ) ， x 3 ( 8 k + 1 ) = x 2 ( 8 幸k + 1 ) + x 2 ( 8 k + 5 ) ， 屯