Generación de secuencia de Zadoff-Chu eficiente.

Un método de generar exponentes de los elementos de un preámbulo,

representado mediante unasecuencia de Zadoff-Chu de longitud N, donde N es impar, para la sincronización del enlace ascendente deestaciones de telefonía móvil, incluyendo el citado método las etapas de:

obtener (S1; S11) un índice que define la secuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S3; S12) un exponente inicial del primer elemento en la secuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S2, S4; S13) una primera diferencia inicial entre los exponentes de elementos consecutivos de lasecuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S5-S9; S14-S19) exponentes de los restantes elementos de la secuencia de Zadoff-Chu a partir de laprimera diferencia inicial y del exponente inicial en un procedimiento iterativo que evita operaciones demultiplicación, donde

el exponente inicial a(0) y la primera diferencia inicial d(1)(0) se determinan como:**Fórmula**

donde u-1 es el inverso módulo N del índice u obtenido; y donde

el procedimiento iterativo para determinar los exponentes a(k), k ≥ 1 ... N-1 de los restantes elementos en lasecuencia de Zadoff-Chu se define como:

para k ≥ 1 N-1

d(1)(k) ≥ d(1)(k-1) - u-1 mod N

a(k) ≥ (a(k-1) + d(1)(k)) mod N

fin.

Generación de secuencia de Zadoff-Chu eficiente.

Campo Técnico La presente invención se refiere en general a una generación de secuencia de Zadoff-Chu eficiente, y sobre todo a la generación de secuencias de preámbulos y de señal de referencia en sistemas de comunicación para móviles.

Antecedentes En un sistema de comunicaciones para móviles, se requiere una sincronización del enlace ascendente antes de que los datos puedan ser transmitidos en el enlace ascendente. En E-UTRA, la sincronización del enlace ascendente de un móvil se lleva a cabo inicialmente en el procedimiento de acceso aleatorio. El móvil inicia el procedimiento de acceso aleatorio seleccionando un preámbulo de acceso aleatorio de un conjunto de preámbulos asignados en la celda en la que está situado el móvil, y transmitiendo el preámbulo de acceso aleatorio seleccionado. En la estación de base, un receptor correlaciona la señal recibida con un conjunto de todos los preámbulos de acceso aleatorio asignados en la celda para determinar el preámbulo transmitido.

Las secuencias de preámbulo de acceso aleatorio en E-UTRA están diseñadas de manera que la auto correlación es ideal y de manera que la correlación cruzada entre dos preámbulos diferentes es pequeña. Estas propiedades permiten las estimaciones de tiempo precisas necesarias para la sincronización del enlace ascendente y buenas propiedades de detección de los preámbulos. Estas secuencias de preámbulo de acceso aleatorio en E-UTRA son obtenidas a partir de secuencias de Zadoff-Chu de longitud impar. Las secuencias de Zadoff-Chulongitud N, donde N es impar, se definen como (véase [1]) :

donde los enteros u y N son primos entre sí, es decir, el máximo común divisor de u y de N es 1. Además, q es un entero arbitrario y j es la unidad imaginaria. Los preámbulos de acceso aleatorio en E-UTRA están definidos en el dominio del tiempo como desfases cíclicos de secuencias de raíz de Zadoff-Chu de longitud impar con q = 0 (véase [2]) :

El preámbulo de acceso aleatorio en E-UTRA contiene un prefijo cíclico, que hace ventajoso el llevar a cabo la correlación de la señal recibida con los preámbulos de acceso aleatorio en el dominio de la frecuencia. La estructura de un receptor de preámbulo de acceso aleatorio en una estación de base se muestra en la Fig. 1.

En la Fig. 1 una señal recibida es transmitida a un bloque 10 para eliminar el prefijo cíclico (CP – Cyclic Prefix, en inglés) . La señal restante es sometida a una Transformada de Fourier Discreta (DFT – Discrete Fourier Transform, en inglés) en el bloque 12. La transformada de Fourier discreta obtenida es transmitida a un conjunto de correlacionadores 14, donde es multiplicada elemento a elemento por un conjunto de DFTs de secuencias de preámbulo indexadas como umin … umax y generadas por los bloques 16. Los productos son sometidos a una Transformada de Fourier Discreta Inversa (IDFT – Inverse Discrete Fourier Transform, en inglés) en los bloques 18. Las señales de salida del correlacionador son a continuación transmitidas a un conjunto de detectores 20 correspondientes, que determinan el preámbulo generado que se adapta mejor a la señal recibida.

Los preámbulos utilizados para la sincronización del enlace ascendente están también generados en las estaciones de telefonía móvil. Otra aplicación de las secuencias de Zadoff-Chu es la generación de secuencias de señal de referencia de estación de telefonía móvil transmitidas en el enlace ascendente. En contraste con los preámbulos de acceso aleatorio, que están definidos en el dominio del tiempo, las señales de referencia en E-UTRA son definidas en el dominio de la frecuencia mediante (2) junto con el truncado de la secuencia de Zadoff-Chu, es decir, algunas muestras al final de la secuencia no están incluidas en la señal de referencia.

El exponente un (n+1) /2+qn en la definición de la secuencia de Zadoff-Chu es siempre un entero porque n o n+1 es par, y por ello uno de ellos debe ser divisible por 2. Además, puesto que u, q y n son todos enteros, el exponente debe ser también un entero. Puesto que la función Wm es periódica en m con periodo N y todas las entidades del exponente son enteros, toda la aritmética puede ser llevada a cabo módulo N en el exponente un (n+1) /2+qn.

La división módulo N difiere de la división ordinaria e implica al inverso módulo N. El inverso de b módulo N está definido como el entero b-1 de manera que 0 < b-1 < N y bb-1 = 1 mod N. El inverso módulo N de b existe si y sólo si b y N son primos entre sí. Si N es primo b-1 existe para todo b t 0 mod N. La división de un por b módulo N se consigue multiplicando a por el inverso módulo N de b: ab-1.

Realizar la aritmética módulo N en el exponente proporciona una alternativa y una expresión útil de la secuencia de Zadoff-Chu:

Debe observarse que con la notación utilizada para la aritmética módulo N, 2-1 no es lo mismo que 1/2. Por el contrario denota el inverso módulo N de 2 (que depende de N) .

Se ha mostrado (véase [3]) que la DFT de pu (n) viene dada por:

Puesto que la suma en (4) es siempre sobre todos los elementos de pu (n) , la suma es independiente de k, así:

donde Au es independiente de k. Del teorema de Parseval se puede mostrar (véase [4]) que |A u| = >N para cualquier valor de u y así , donde es un factor de fase complejo constante.

Comparando (3) y (5) resulta claro que la DFT de la secuencia de Zadoff-Chu es a su vez la secuencia de Zadoff15 Chu multiplicada por una constante:

En cada correlacionador 14 de la Fig. 1, la señal recibida es multiplicada elemento a elemento con la DFT de un preámbulo de la celda.

en (6) se calcula para cada valor de k y los valores de Wa (k) son calculados o leídos de una tabla. Los detectores 20 sólo necesitan los valores absolutos de las respectivas salidas del correlacionador, así que sólo es relevante el valor absoluto de Au. Puesto que el valor absoluto, |Au| = >N para cualquier valor de u, Au puede ser completamente descartado en los correlacionadores. Así, para el propósito de correlación el preámbulo puede ser representado mediante una secuencia de Zadoff-Chu tanto en el dominio del tiempo como en el de la frecuencia, lo que implica que una representación de la DFT del preámbulo puede ser generada directamente en el dominio de la frecuencia como una secuencia de Zadoff-Chu.

En un generador sencillo de la DFT del preámbulo, el exponente La generación de secuencia en la tecnología existente requiere dos multiplicaciones para calcular el exponente a (k)

2. 1

= -k (k+u) Zu-1 en (6) para cada muestra de la secuencia. La complejidad de cálculo total de estas multiplicaciones puede ser significativa para secuencias largas. Por ejemplo, la longitud del preámbulo de acceso aleatorio en E

UTRA es N = 839 para la mayoría de los formatos de preámbulo, y en un peor caso el receptor necesita correlacionar la señal recibida con hasta 64 secuencias de Zadoff-Chu diferentes (esto corresponde a 64 bloques 16 en la Fig. 1) .

El documento [6] describe la modulación de una secuencia de Zadoff-Chu con al menos dos secuencias de modulación para obtener unas secuencias de tipo Chirp Generalizado (GCL – Generalized Chirp Like, en inglés)

utilizadas para la correlación con una señal de entrada.

El documento [7] explica la asignación de la secuencia de Zadoff-Chu que permite una implementación de filtro coincidente eficiente para la detección de preámbulo de RACH en el dominio de la frecuencia y en el dominio del tiempo.

Compendio Un objeto de la presente invención es generar los exponentes de elementos de secuencias de Zadoff-Chu para sistemas de comunicación de radio con menor complejidad que la técnica anterior.

Este objeto se consigue de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Brevemente, la presente invención genera los exponentes de los elementos de una secuencia de Zadoff-Chu de longitud N, donde N es impar, en un procedimiento iterativo basado en la aritmética de módulo N para evitar multiplicaciones.

Breve Descripción de los Dibujos La invención, junto con otros objetos y ventajas de la misma, puede ser mejor comprendida haciendo referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos que se acompañan, en los cuales:

la Fig. 1 es un diagrama de bloques que ilustra la estructura de un receptor de preámbulo de acceso aleatorio en una estación de base;

la Fig. 2 es un diagrama de flujo que ilustra una realización del método de acuerdo con la presente invención para generar exponentes de los elementos de una secuencia de Zadoff-Chu que representa,... [Seguir leyendo]

1. Un método de generar exponentes de los elementos de un preámbulo, representado mediante una secuencia de Zadoff-Chu de longitud N, donde N es impar, para la sincronización del enlace ascendente de estaciones de telefonía móvil, incluyendo el citado método las etapas de:

obtener (S1; S11) un índice que define la secuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S3; S12) un exponente inicial del primer elemento en la secuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S2, S4; S13) una primera diferencia inicial entre los exponentes de elementos consecutivos de la secuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S5-S9; S14-S19) exponentes de los restantes elementos de la secuencia de Zadoff-Chu a partir de la 10 primera diferencia inicial y del exponente inicial en un procedimiento iterativo que evita operaciones de multiplicación, donde el exponente inicial a (0) y la primera diferencia inicial d (1) (0) se determinan como:

donde u-1 es el inverso módulo N del índice u obtenido; y donde 15 el procedimiento iterativo para determinar los exponentes a (k) , k = 1 … N-1 de los restantes elementos en la secuencia de Zadoff-Chu se define como: para k = 1 N-1

d (1) (k) = d (1) (k-1) – u-1 mod N

a (k) = (a (k-1) + d (1) (k) ) mod N 20 fin.

2. Un método de generar exponentes de los elementos de un preámbulo, representado mediante una secuencia de Zadoff-Chu de longitud N, donde N es impar, para la sincronización del enlace ascendente de estaciones de telefonía móvil, incluyendo el citado método las etapas de:

obtener (S1; S11) un índice que define la secuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S3; S12) un exponente inicial del primer elemento en la secuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S2, S4; S13) una primera diferencia inicial entre los exponentes de elementos consecutivos de la secuencia de Zadoff-Chu;

determinar (S5-S9; S14-S19) los exponentes de los restantes elementos de la secuencia de Zadoff-Chu desde la primera diferencia inicial y el exponente inicial en un procedimiento iterativo que evita las operaciones de 30 multiplicación, donde el exponente inicial a (0) y la primera diferencia inicial d (1) (0) se determinan como:

donde u-1 es el inverso módulo N del índice u obtenido; y donde el procedimiento iterativo para determinar los exponentes a (k) , k = 1 … N-1 de los elementos restantes en la secuencia de Zadoff-Chu se define como: 5 para k = 1 … N-1

d (1) (k) = d (1) (k-1) – u-1

si d (1) (k) < 0 entonces d (1) (k) = d (1) (k) + N

a (k) = a (k+1) + d (1) (k) si a (k) > N-1 entonces a (k) = a (k) – N 10 fin.

3. Un aparato para generar exponentes de los elementos de un preámbulo, representado mediante una secuencia de Zadoff-Chu de longitud N, donde N es impar, para la sincronización del enlace ascendente de estaciones de telefonía móvil, incluyendo el citado aparato:

un proveedor de valor inicial (32) configurado para determinar un exponente inicial del primer elemento de la 15 secuencia de Zadoff-Chu, y una primera diferencia inicial entre los exponentes de elementos consecutivos de la misma secuencia de Zadoff-Chu;

una unidad de iteración (34, 36, 38, D; 44, 36, 38, D) configurada para determinar los exponentes de los elementos restantes en la secuencia de Zadoff-Chu a partir de la primera diferencia inicial y del exponente inicial en un procedimiento iterativo que evita las operaciones de multiplicación, donde el proveedor de valor inicial (32) está configurado para determinar el exponente inicial a (0) y la primera diferencia inicial d (1) (0) como:

donde u-1 es el inverso módulo de N de un índice u que define la secuencia de Zadoff-Chu; y donde la unidad de iteración (34, 36, 38, D) está configurada para determinar los exponentes a (k) , k = 1 … N-1, de los elementos restantes de la secuencia de Zadoff-Chu de acuerdo con el procedimiento iterativo:

para k = 1 N-1 1 d (1) (k) = d (1) (k-1) – u-1 mod N a (k) = (a (k-1) + d (1) (k) ) mod N fin.

4. Un aparato para generar exponentes de los elementos del preámbulo, representado por una secuencia de Zadoff-Chu de longitud N, donde N es impar, para la sincronización del enlace ascendente de estaciones de telefonía móvil, incluyendo el citado aparato:

un proveedor de valor inicial (32) configurado para determinar un exponente inicial del primer elemento de la 5 secuencia de Zadoff-Chu, y una primera diferencia inicial entre los exponentes de elementos consecutivos de la misma secuencia de Zadoff-Chu;

una unidad de iteración (34, 36, 38, D; 44, 36, 38, D) configurada para determinar los exponentes de los elementos restantes de la secuencia de Zadoff-Chu a partir de la primera diferencia inicial y del exponente inicial en un procedimiento iterativo que evita operaciones de multiplicación, donde el proveedor de valor inicial (32) está configurado para determinar el exponente inicial a (0) y la primera diferencia inicial d (1) (0) como:

donde u-1 es el inverso módulo de N de un índice u que define la secuencia de Zadoff-Chu; y donde la unidad de iteración (34, 36, 38, D) está configurada para determinar los exponentes a (k) , k = 1 … N-1 de los 15 restantes elementos de la secuencia de Zadoff-Chu de acuerdo con el procedimiento iterativo: para k = 1 N-1 1

d (1) (k) = d (1) (k-1) – u-1

si d (1) (k) < 0, entonces d (1) (k) = d (1) (k) + N

a (k) = a (k-1) + d (1) (k) 20 si a (k) > N-1 entonces a (k) = a (k) -N fin.

5. Un generador de secuencia de Zadoff-Chu que incluye un aparato de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4.

6. Un receptor de preámbulo de acceso aleatorio que incluye un conjunto de generadores de secuencia de Zadoff-Chu de acuerdo con la reivindicación 5.

7. Una estación de base que incluye un receptor de preámbulo de acceso aleatorio de acuerdo con la reivindicación 6.