为了保持3G在十年内的竞争力,3GPP组织在2004年底通过了3G长期演进计划(Long Term Evolution,简称LTE)。LTE旨在提高数据传输速率,降低系统时延,增大系统容量和覆盖范围,同时降低运营成本。
恒包络零自相关序列(Const Amplitude Zero Auto-Correlation,CAZAC)具有理想的周期性自相关函数、良好的互相关函数、低峰均比等优良特性,被广泛地应用于脉冲压缩雷达领域、扩频通信系统(如同步码分多址接入和多载波码分多址接入/MC-CDMA)、正交频分复用(OFDM)通信系统的信道估计、同步和扩频码等关键技术领域。因而对CAZAC序列在LTE系统中的具体应用的研究具有重要意义。
本文主要针对CAZAC序列在LTE系统的应用进行研究。
首先,介绍LTE技术的物理层传输技术和市场前景,并重点阐述了CAZAC序列的特点和应用领域。
其次,具体分析了CAZAC序列的性质,给出了具体的四种CAZAC序列定义,证明了Zadoff-Chu序列和广义Chirp-Like多相序列(Generalized Chirp-Like,简称GCL)的五个特殊性质,最后,介绍了CAZAC的时域和频域检测原理,通过离散循环周期信号相关定理证明了两种检测原理是等价的。
再次,详细讲解了CAZAC序列在LTE随机接入中的应用,介绍了LTE随机接入的用途、流程和随机接入信道(Random AccessChannel,简称RACH)的时域频域结构和前导码的具体作用;通过对RACH前导码信号特征的分析,介绍了CAZAC序列在LTE随机接入前导码设计中的应用;紧接着介绍了现有的两种前导码检测算法,并提出了两种改进的前导码检测算法,分析了其实现复杂度和性能;最后,在现有的两种随机接入机制的基础上,提出了新的随机接入机制,与原有机制对比,能够减小初始接入时延,明显降低碰撞概率。
然后,详细讲解了CAZAC序列在LTE上行ACK/NACK(Acknowledge/Negative Acknowledge)信令中的应用。给出了LTE上行信令的三种用户ID识别方法:码分复用(CDM)、时分复用(TDM)和频分复用(FDM)。我们采用CAZAC(Const AmplitudeZero Auto-Correlation)序列构造控制信令,给出了不同条件下的信令设计方法,并提出一种带有循环前缀的CAZAC序列设计信令的方法,采用该方法在非相干检测的条件下,提高了检测的正确性。同时还给出了CAZAC序列的ON-OFF方式的设计方法和性能曲线。
最后,总结了CAZAC序列在LTE其它方面的应用。
