时分双工系统中对扰码资源进行优化分配的方法和装置

摘要

本发明提出一种TDD系统中对扰码资源进行优化分配的方法和装置。原始不相关类保存模块保存原始扰码集所划分的多个不相关类；不相关码字搜索模块在与原始不相关类保存模块中的扰码长度相同的码字集合中搜索与所述多个不相关类均不相关的码字；不相关类建立模块建立不相关类并将搜索到的码字中的同类码字归入相应类中；不相关类添加模块将所述由搜索到的码字建立的不相关类添加到所述原始扰码集中并保存；扰码修改配置模块利用添加不相关类后的扰码集，来修改将扰码与系统中各个下行同步码对应编组的码组，并利用修改后的码组为各小区配置扰码。因此，增加了扰码最大互不相关类的个数，提高了小区的邻小区的总个数，减小了相邻小区间的码字干扰。

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统中对扰码资源的优化，尤其涉及一种TD-SCDMA系统中对扰码资源进行优化分配的方法和装置。

背景技术

在CDMA系统中，要为不同的小区分配不同的码字，在邻近小区之间的重叠区域接收到的数据除了含有服务小区的码字数据外，还有其他小区的码字数据，这样就引入了邻小区干扰，不同码字间的干扰大小不同。在给网络中的各个小区分配不同的码字的时候，需要研究码字间的相互干扰，将互干扰低的码字分配给相邻小区。

在TD-SCDMA系统中，共定义了32个下行同步码(SYNC-DL码)、256个上行同步码(SYNC-UL码)、128个扰码、128个中置码(Midamble)和正交可变长扩频码(OVSF)。SYNC-DL码、SYNC-UL码、扰码和基本中置码之间的关系参见表1。

表1

所有这些码被分成32个码组，每个码组由1个下行同步码、8个上行同步码、4个扰码和4个Midamble码组成。其中，下行同步码用于区分不同的小区，上行同步码由用户终端(UE)在随机接入过程中使用，每个小区的上行同步码与小区所使用的下行同步码有一定的对应关系，1个下行同步码对应8个上行同步码，扰码和基本中置码的数量都是128个，每个小区在下行同步码确定后，即可从每个下行同步码对应的4个扰码中选择一个作为本小区的扰码，同时这样也就确定了相应的基本中置码，小区中不同信道的中置码是由基本中置码按照一定的偏移产生的。扩频码(OVSF)用于区分同一信号源中不同的信道，Midamble码用于每个信道进行信道估计。

通常小区码字的分配方法是先为小区分配下行同步码(SYNC-DL码)，然后根据表1所示各种码字间的关系确定上行同步码(SYNC-UL码)、扰码和基本中置码。因此，128个扰码分成32组，每组4个，组号从1～32，扰码码组由基站使用的SYNC DL序列确定。前4个扰码为第一组，第5到第8个扰码为第二组，依此类推。

在进行网络规划时，每个小区分配一个扰码，而扰码长度有限，仅为16位，由于组网性能受小区码字资源分配的影响较大，因此需要对码字资源进行规划。

2004年6月10日提交的公开号为CN1707974A的中国专利申请公开了一种时分-同步码分多址(TD-SCDMA)系统的小区扰码分配方法。该申请的技术方案对当前时分双工(TDD)系统中采用的128个扰码的相关性进行分析研究，将这128个扰码与16个SF＝16的扩频码组合，一共可以得到2048个复合扩频码。在这里，将这16个扩频码称为扩频码集，那么每一个扰码和扩频码集中的16个扩频码复合而成的16个复合扩频码就称为该扰码的复合扩频码集。对所有扰码的复合扩频码集之间进行两两相关性计算，计算得到的复合扩频码之间互相关性各不相同，在完全同步且不考虑信道时延扩散的情况下，复合扩频码之间的互相关性共有0、4、8、16等四种情况。如果扰码i的复合扩频码集中任何一个复合扩频码与扰码j的复合扩频码集中任何一个复合扩频码进行相关性计算后结果为16，那么就认为这两个复合扩频码相同，并且将这对扰码(i，j)归为同一类；如果扰码i的复合扩频码集与扰码j的复合扩频码集之间不存在任何两个复合扩频码相同，那么扰码i与扰码j就归为不同的类，并认为不同类之间互不相关。这样就得出了所有扰码之间存在相同复合扩频码的情况，参见表2。

  A  0 4 25 26 28 29 33 39 41 42 48 52 54 56 84 89  B  1 5 7 10 15 20 40 46 47 49 61 64 75 82 118 126  C  2 3  6 11 12 17 22 23 34 35 36 38 45 50 65 86  D  8 9 13 14 18 19 24 27 32 37 44 67 70 104 116 117  E  16 21 30 31 43 59 78 85 92 94 99 105 107 109 124 125  F  51 58 102 127  G  53 80 91 100 120  H  55 60 71 83 87 112 115  I  57 77 81 88 96 97 101  J  62 68 69 76 108 122  K  63 66 72 79 93 95 106 110 113 123  L  73 74 90 98 103 111 114 119 121

表2

根据专利申请CN1707974A中的分析研究，发现这128个扰码所能支持的最大互不相关类只有12类，用表2中左列的A-L类表示，右列中各个数字表示TDD系统已定义的扰码序号。在这12个类中，不同类的任意两个扰码相关性比较小，可以分配给相邻小区，而相同类中的扰码有强相关性，不能分配给相邻小区。最大互不相关类的数目约束了相邻小区的最大数目。也就是说，最大互不相关类只有12时，当一个服务小区的相邻小区个数大于11时，必然会有相邻小区使用的扰码属于同一类，那么这两个小区间就会有强干扰存在。可见，现在使用的这128个扰码是不够分的，相邻小区间的相关性不能完全得到保证，大大影响了小区较为密集地区的用户性能。甚至，干扰严重的地方会出现掉话率高，切换失败等等现象。因此，相邻小区扰码相关性的好坏直接影响到系统组网的性能。

现有的扰码资源非常紧缺，在密集城区组网中，扰码的这一相关特性会成为网络码字资源规划的瓶颈，因此要改善网络性能，就必须改善系统中可用的扰码资源。

我们针对目前TDD系统中定义的128个扰码互相关性的问题，提出一种较优的改善扰码资源的方法，以增加网络中可分配为相邻小区的最大相邻小区个数，降低系统组网小区间码字的干扰，提高网络性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种TD-SCDMA系统中对扰码资源进行优化分配的方法和装置，在小区密集地区需要更多与现有扰码资源不相关的扰码资源，用来分配给增多了的相邻小区。

为了解决上述问题，本发明提供了一种时分双工系统中对扰码资源进行优化分配的方法和装置。

一方面，提出一种时分双工系统中对扰码资源进行优化分配的方法，将原始扰码集中一个扰码分别与扩频码集中各个扩频码复合后形成的各个复合扩频码组成该扰码的复合扩频码集；对原始扰码集中各个扰码的复合扩频码集进行两两相关之后将出现相同复合扩频码的扰码归入一类，从而将所述原始扰码集划分成多个不相关类；该方法包括以下步骤：

步骤A，在与所述原始扰码集中的扰码长度相同的码字集合中搜索与所述多个不相关类均不相关的码字；

步骤B，建立不相关类并将搜索到的码字中的同类码字归入相应类中，将所述由搜索到的码字建立的不相关类添加到所述原始扰码集中；

步骤C，利用添加不相关类后的扰码集，来修改将扰码与系统中各个下行同步码对应编组的码组，并利用修改后的码组为各小区配置扰码。

上述方法中，步骤A进一步包括：

步骤A1，在与所述原始扰码集中的扰码长度相同且不属于原始扰码集的码字集合中，搜索自相关的旁瓣值小于第一门限，并且复合扩频码集和原始扰码集中各个扰码的复合扩频码集互相关性小于第二门限的码字；

步骤A2，将搜索到的码字的复合扩频码集和加入不相关类后的扰码集中各个扰码的复合扩频码集分别进行相关性计算。

上述方法中，步骤B进一步包括：根据步骤A中相关性计算的结果，

如果所述找到的码字的复合扩频码集和各个扰码的复合扩频码集分别相关后均未出现相同的复合扩频码，则建立一个类并将所述码字归入所建立的类中；

如果和原始扰码集中扰码的复合扩频码集相关后出现相同的复合扩频码，则丢弃所述码字；

如果和被添加的类中扰码的复合扩频码集相关后出现相同的复合扩频码，则将所述码字归入所述被添加的类。

上述方法中，步骤C进一步包括：利用被添加的不相关类中的扰码，改写所述码组中的扰码。

上述方法中，步骤C进一步包括：利用被添加的不相关类中的扰码，增加所述码组中各组扰码的个数。

上述方法中，步骤C进一步包括：利用被添加的不相关类中的扰码，增加所述码组的组数。

上述方法中，步骤C进一步包括：利用被添加的不相关类中的扰码，

增加并改写所述码组中的扰码。

另一方面，提出一种时分双工系统中对扰码资源进行优化分配的装置，包括原始不相关类保存模块，用于保存原始扰码集所划分的多个不相关类；该装置包括：

不相关码字搜索模块，用于在与原始不相关类保存模块中的扰码长度相同的码字集合中搜索与所述多个不相关类均不相关的码字；

不相关类建立模块，用于建立不相关类并将搜索到的码字中的同类码字归入相应类中；

不相关类添加模块，用于将所述由搜索到的码字建立的不相关类添加到所述原始扰码集中并保存；

扰码修改配置模块，用于利用添加不相关类后的扰码集，来修改将扰码与系统中各个下行同步码对应编组的码组，并利用修改后的码组为各小区配置扰码。

上述装置中，不相关码字搜索模块进一步包括：

第一条件搜索部件，用于在与所述原始扰码集中的扰码长度相同且不属于原始扰码集的码字集合中，搜索自相关的旁瓣值小于第一门限，并且复合扩频码集和原始扰码集中各个扰码的复合扩频码集互相关性小于第二门限的码字；

第二条件计算部件，用于将第一条件搜索部件搜索到的码字的复合扩频码集和添加不相关类后的扰码集中各个扰码的复合扩频码集分别进行相关性计算。

上述装置中，不相关类建立模块进一步包括：第二条件判断部件，用于根据第二条件计算部件计算出的结果，判断：

如果所述找到的码字的复合扩频码集和各个扰码的复合扩频码集分别相关后均未出现相同的复合扩频码，则建立一个类并将所述码字归入所建立的类中；

如果和原始扰码集中扰码的复合扩频码集相关后出现相同的复合扩频码，则丢弃所述码字；

如果和被添加的类中扰码的复合扩频码集相关后出现相同的复合扩频码，则将所述码字归入所述被添加的类。

本发明显著的优势和特点在于：

1.增加扰码最大互不相关类的个数，即增加由扰码最大互不相关类构成的子空间的维数，可以提高小区的邻小区的总个数，以突破由于扰码不相关类少给邻小区最大个数带来的限制，解决了密集地区组网性能受限的问题。

2.同时，减小了相邻小区之间的码字干扰，提高了小区较为密集地区的用户通话质量。

附图说明

图1示出了本发明所述对扰码资源进行优化分配的方法的主要流程；

图2示出了图1中步骤1的详细流程；

图3是本发明所述对扰码资源进行优化分配的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更容易理解，下面参照附图以实施例的方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。

参照图1，本发明提出的对扰码资源的进行优化分配的方法主要包括以下两个过程：

步骤1，在现有扰码集被划分的12个不相关类的基础上，从除了现有的128个16位长的扰码之外的16位码字中挑选出码字，以增加现有扰码不相关类的数量。

步骤2，利用增加了不相关类的扰码集，来修改表1所示的码组，并利用修改后的码组为相邻的小区配置扰码。。

TDD系统中扰码的长度是16位，每一位都是用2进制数表示的，那么共有2¹⁶个码字，系统中现有的128个扰码就是包含在这些码字中的。

本发明的技术方案就是在2¹⁶-128个码字中再找出和现有的128个扰码不在同一类中的码字，生成第13类，继续在剩下的码字中寻找和已有码字(包括系统现有128个码字和新搜索出来的码字)不在同一类中的码字，得到第14类码字，依次搜索下去，一直进行到得到第N类码字。新生成的N-12类码字，依然要求具有良好的自相关和互相关特性。最终生成的最大不相关类的个数N就是网络中可以配置为相邻小区的最大个数，这样就很好地改善了码资源紧缺带来的邻小区个数受限的状况，提高了网络性能。

图2示出了图1中步骤1的详细流程。参照图2，对上述在2¹⁶-128个码字中查找不相关类的过程作进一步详细说明：

步骤211：对所有16位长的码字中除现有的128个扰码之外的码字进行相关性挑选。挑选出自相关的旁瓣值小于门限T₁，并且其复合扩频码集和现有128个扰码的复合扩频码集之间的互相关性(如互相关值均值)小于门限T₂的码字C_l。其中，门限T₁和T₂是可变的，和现有扰码生成时的门限可以是一样的，也可以是不一样的。

步骤212：对第一步挑出来的一个2进制16位长的码字C_l的复合扩频码集和所有扰码(包括系统现有128个扰码和新搜索出来的码字)的复合扩频码集逐个进行相关性计算；

根据相关性计算结果执行以下步骤中的一个：

步骤213，如果这个码字的复合扩频码集和每个扰码的复合扩频码集相关后均未出现相同的复合扩频码，那么就将这个码字归为不同的类，这样就增加了最大互不相关类的个数；

步骤214，如果这个码字的复合扩频码集和系统现有128个扰码中一个扰码的复合扩频码集相关后出现相同的复合扩频码，那么就丢弃这个码字；

步骤215，如果这个码字的复合扩频码集和新搜索出来的一个扰码的复合扩频码集相关后出现相同的复合扩频码，那么就将这个码字归入这个新搜索出来的扰码所在的类。

处理流程返回步骤211，继续在2¹⁶-128个码字中搜索下一个符合相关性条件的码字，直到这些不属于现有128个扰码的16位长的码字都被搜索过为止。

需要强调的是，该实施例描述的是搜索所有2¹⁶-128个码字的情况，这只是为了说明起见，实际上，本发明的搜索方式可以根据具体需要而确定，例如在2¹⁶-128个码字中搜索出N-12个不相关类的码字就停止搜索，N小于或等于2¹⁶个码字中所包含的最大不相关类的数量。

采用本发明所述的方法得到的一个码字：

-1  -1  -1  1  -1  -1  -1  -1  -1  1  -1  1  1  -1  1  1

下面，以这个码字为例对扰码资源的优化和分配方案作进一步说明。这个码字被归入一个新类M，并添加到表2所示的现有扰码集中，获得如表3所示的扰码集：

  A  0 4 25 26 28 29 33 39 41 42 48 52 54 56 84  89  B  1 5 7 10 15 20 40 46 47 49 61 64 75 82 118  126  C  2 3 6 11 12 17 22 23 34 35 36 38 45 50 65  86  D  8 9 13 14 18 19 24 27 32 37 44 67 70 104  116 117  E  16 21 30 31 43 59 78 85 92 94 99 105 107  109 124 125  F  51 58 102 127  G  53 80 91 100 120  H  55 60 71 83 87 112 115  I  57 77 81 88 96 97 101  J  62 68 69 76 108 122  K  63 66 72 79 93 95 106 110 113 123  L  73 74 90 98 103 111 114 119 121  M  128 ......  ...  ……

表3

从表3中可以看到，A-L共有12个不同的类，每一类中的数字表示TDD系统已定义的扰码序号，类和类间元素是互异的，所有的类加起来就是全部的128个扰码，编号0～127。而采用本发明所述的方法得到的码字-1-1-11-1-1-1-1-11-111-111放在第13类，即表中所示的M类中。在该实施例中给这个新搜索到的码字定义扰码序号为128，这个新加入的扰码和已有的12个类中的码字均没有相同复合扩频码，因此将这个码划归为第13类。类似地，还可以找到第14类。第15类的码字，......，依次类推。

我们可以通过增加扰码的不相关类的个数，来改善目前TDD系统扰码资源的分配性能。具体来说，就是根据扰码的自相关特性和扰码的复合扩频码的互相关特性，确定互相关性更好的码字组合作为TD-SCDMA系统使用的扰码组。利用新增加的不相关类中的扰码，来修改表1所示的现行扰码组，包括如下几种方式：

第一种方式，不增加扰码的总个数，仍保持128个扰码的总数，也不改变32组的个数，但是改写128个现行码字，获得128个互相关性最好的码字组合，将这128个扰码中的部分扰码替换掉，换成可以增加扰码相关性的维数的码字。

例如，将表1中码组1中的扰码2改写成扰码128，改写之后的码组如表4所示。该码组中可能还有其他扰码被改写成了扰码集中其他新增加的扰码，为便于说明这里只示出了扰码128。

表4

利用表3所示的扰码集和表4所示的码组向相邻小区分配扰码的方法具体如下：

第一步，对小区进行扰码集中互不相关类的分配，为相邻小区分配扰码集中不同的类。比如给小区1分配类A，则小区1周围相邻的小区2-13可以从类B-M中选择。只要保证相邻的小区不分配扰码集中的同一类即可。

第二步，对小区的下行同步码进行分配。在确定为一个小区分配扰码集中的哪一个类之后，就可以根据扰码组与下行同步码的关系进一步确定小区的下行同步码。根据表4，一个扰码组对应一个下行同步码，一个扰码组包含4个扰码。对于表3，将每一行中的每个扰码序号用其对应的码组编号来替代，得到表5。表5示出了扰码集成员在码组中的分布情况。

  扰码集不相  关类  码组编号  A  1 2 7 8 9 11 13 14 15 22 23  B  1 2 3 4 6 11 12 13 16 17 19 21 30 32  C  1 2 3 4 5 6 9 10 12 13 17 22  D  3 4 5 7 9 10 12 17 18 27 30  E  5 6 8 11 15 20 22 24 25 27 28 32  F  13 15 26 32  G  14 21 23 26 31  H  14 16 18 21 22 29  I  15 20 21 23 25 26  J  16 18 20 28 31  K  16 17 19 20 24 27 28 29 31  L  19 23 25 26 28 29 30 31

  M  1 ......  ...  ……

表5

根据表5中扰码集不相关类和码组的关系，和表4中一个码组对应一个下行同步码的关系，得到扰码集不相关类与下行同步码的对应关系，根据该关系来为小区分配下行同步码。对于表5，分配给一个小区的扰码集不相关类确定后，则小区的下行同步码只能在相应行中右边给出的各个码组编号对应的下行同步码中选择。

如果小区1分配了扰码集不相关类A，与其相邻的小区13分配了扰码集不相关类M，其他小区尚未分配码字。如果小区1分配的下行同步码是码组编号7对应的下行同步码，则小区13从类M对应的码组编号中选择一个，将该码组编号对应的下行同步码作为本小区的下行同步码，此时选择的码组编号不能为7。

第三步，由下行同步码对应的码组和小区被分配的类来确定本小区的扰码。具体方法是先根据小区分配的下行同步码及其与扰码集不相关类的对应关系，获得该下行同步码对应的码组中的各个扰码分别属于哪个扰码集不相关类，然后选出小区被分配的扰码集不相关类和下行同步码都对应的所有扰码，从这些扰码中选择一个与相邻小区的扰码不同的扰码，确定为本小区的扰码。

按照第二步中给出的例子，小区1分配了扰码集不相关类A，与其相邻的小区13分配了扰码集不相关类M，其他小区尚未分配码字。小区1分配的下行同步码是码组编号7对应的下行同步码，小区13分配的是码组编号1对应的下行同步码。

小区1的扰码可以从码组编号7对应的4个扰码中选择，由表6可知，码组编号7对应的四个扰码中第2个和第3个扰码都属于扰码集不相关类A，所以小区1的扰码可以从这两个扰码中选择一个。对于小区13来说，可以从码组编号1对应的4个扰码中选择，由表6可知，码组编号1对应的四个扰码中只有第3个扰码属于扰码集不相关类M，所以小区13的扰码确定为码组编号1对应的第3个扰码。

表6

第二种修改方式，增加扰码个数，与此同时也增加了最大互不相关类的个数，保持每组4个扰码不变，增加组数。在增加码组数量的同时，建议改写码字，在新搜索出来的码字中重新选择优化的码字组合。

增加组数，即增加下行导引时隙(DwPTS)的个数，每组内扰码个数的仍为4。DwPTS由64比特正交码组成，它是无线基站(小区)的导引(Pilot)信号，也是下行同步的信号。例如，从搜索出来的码字中，再挑出128个码来，将系统中现有的扰码个数增加为256个；增加组数，从32增为64，即增加DwPTS的个数；这样的话，每组仍为4个扰码。当然，也可以将系统中现有的扰码个数128增加为任何其他数量。

第三种方式，增加扰码个数，同时也增加最大互不相关类的个数，保持32组数不变，增加每组内扰码的个数。

例如，在搜索出来的码中，再挑出128个码来，增加系统中现有的扰码个数为256个；保持组数不变，增加每组扰码的个数，从4增加到8。当然，也可以将现在每组扰码的个数从4增加为任何其他数量。

第四种方式，既改写码字又增加扰码个数，不保留或不完全保留原来的128个码。

例如，重新选择最优的256个码字组合，这256个码可以包括TDD系统现有的扰码，也可以不包括现有的扰码，可以部分包括现有的扰码，也可以完全不包括现有的扰码。当然，上述重新选择的码字组合除了可以包括256个码字以外，还可以是包括128以上的任何数量的码字。

利用后三种方式中任何一种方式修改后的码组，向相邻小区分配扰码的方法，与第一种方式下的分配过程类似，在此不再赘述。

下面，参照图3描述本发明提出的一种TDD系统中对扰码资源进行优化分配的装置，主要包括原始不相关类保存模块300、不相关码字搜索模块301、不相关类建立模块302、不相关类添加模块303和扰码修改配置模块304。

其中，原始不相关类保存模块300，用于保存现有128个扰码所划分的12个不相关类；不相关码字搜索模块301，用于在与原始不相关类保存模块中所保存的扰码长度相同的码字集合中，搜索与12个不相关类均不相关的码字；不相关类建立模块302，用于建立不相关类并将搜索到的码字中的同类码字归入相应类中；不相关类添加模块303，用于将由搜索到的码字建立的不相关类添加到现有的扰码集中并保存；扰码修改配置模块304，用于利用添加不相关类后的扰码集，来修改表1所示的码组，并利用修改后的码组为各小区配置扰码。

不相关码字搜索模块301进一步包括第一条件搜索部3011件和第二条件计算部件3012。其中，第一条件搜索部件3011，用于在2¹⁶-128个码字中，搜索自相关的旁瓣值小于T₁，并且其复合扩频码集和现有128个扰码的的复合扩频码集互相关性小于门限T₂的码字；第二条件计算部件3012，用于将第一条件搜索部件搜索到的码字的复合扩频码集和所有扰码(包括系统现有128个码字和新搜索出来的码字)的复合扩频码集分别进行相关性计算。

不相关类建立模块302进一步包括第二条件判断部件3021。该部件用于根据第二条件计算部件计算出的结果，判断：

如果第一条件搜索部件搜索到的码字的复合扩频码集和每个扰码的复合扩频码集相关后均未出现相同的复合扩频码，那么就将这个码字归为不同的类，这样就增加了最大互不相关类的个数；

如果这个码字的复合扩频码集和系统现有128个扰码中一个扰码的复合扩频码集相关后出现相同的复合扩频码，那么就丢弃这个码字；

如果这个码字的复合扩频码集和新搜索出来的一个扰码的复合扩频码集相关后出现相同的复合扩频码，那么就将这个码字归入这个新搜索出来的扰码所在的类中。

采用本发明上述方法和装置，提高扰码相关性类的维数，很好地改善了码资源紧缺带来邻小区个数受限的状况，降低系统组网小区间码字间的干扰，提高了网络性能。

本发明适用于CDMA系统，任何具有信号处理、通信等知识背景的工程师，根据本发明公开的技术方案进行的相应修改和变型，均应包含在本发明的思想和范围内