专利名称：实现优化码分多址系统码规划的方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术，更确切地说是涉及一种适合于码分多址(CDMA)系统，特别适合于时分-同步码分多址(TD-SCDMA)系统的基于扰码分配的码规划方法。
背景技术：
不同制式的蜂窝移动通信系统，通常通过采用不同的技术特征参数来区分相邻小区的信号。第三代移动通信系统，广泛采用了码分多址(CDMA)接入方式，系统的基本特征就是以不同码字来区分不同的用户，而在TD-SCDMA系统中则用扰码来区分同频网络的相邻小区。
表1中示出TD-SCDMA系统各种码间的固定对应关系。表1
表中(3GPP规范)，将TD-SCDMA系统使用的码分为32组，即32个码组，每个码组对应有一个下行导频(同步)码SYNC_DL(ID为0至31)，8个上行导频(或称同步)码SYNC_UL(ID为0至255)，4个扰码(ID为0至127)以及4个基本midamble码(ID为0至127)。其中下行导频(或称同步)码在小区初搜过程中用于区分不同的小区，上行导频(同步)码用于终端的随机接入过程。小区中使用的上行导频码与小区所使用的下行导频码间存在如表一所示的对应关系，一个下行导频码对应8个上行导频码。
因此，在确定某个小区的下行导频码后，即可从表1中与该下行导频码对应的扰码组的4个扰码中选择一个作为该小区的扰码，且由于扰码与基本midamble码存在一一对应关系，因此相应的基本midamble码也就确定了。基本midamble码按照一定的偏移可以产生用于信道估计的midamble码。
3GPP规范中定义了TD-SCDMA系统的128个扰码序列，该序列不仅可用于完成TD-SCDMA系统上/下行链路的扩频序列加扰，而且可以对来自TD-SCDMA网络的相邻小区信号进行标识。因此，128个扰码序列在理论上可用于标识TD-SCDMA网络的128个相同频率的相邻小区信号。TD-SCDMA系统的128个扰码通过与16个信道化码组合，一共可以构成128×16＝2048个复合码字。由于TD-SCDMA系统，由扰码与信道化码组合所构成的复合码字间的相关性随着扰码的不同而呈现多样性，因此产生的干扰也将随不同的码分配方案而发生变化，但在完全同步且不考虑信道时延扩散的情况下，复合码字间的相关性从总体上可分为三种表现形式，分别与三个相关系数值对应(该三种表现形式不在此一一列举)。
现有的实现3GPP码字规划的方案中，规划的流程是按照“下行导频码→扰码码组→扰码”的顺序进行小区码字规划的。如图1所示，即先进行下行导频码的规划，分配下行导频码(步骤11)，然后根据表1就可确定扰码码组(步骤12)，最后根据表1再选择扰码(步骤13)。
这种码规划方案以下行导频码为基础，能够保证相邻两小区间的下行导频码不同，同时终端也能够正确搜索小区的下行导频码。但是由于该码规划方案是以下行导频码规划为基础的码分配，并未综合考虑由扰码和信道化码构成的复合码字间存在相关性(复合码字出现重合现象)所带来的干扰问题，因此会导致TD-SCDMA系统同频组网时的容量损失，因而不能很好地适用于TD-SCDMA系统的网络规划。
针对扰码和信道化码所构成的复合码字间相关性而造成的干扰问题，在另一种基于基扰码组的码规划方法中，提出了将TD-SCDMA的128个扰码划分为12个基扰码组，并以这些基扰码组为基础进行小区扰码的规划，如图2中所示。规划的流程是按照“基扰码组分配(步骤21)→下行导频码分配(步骤22)→确定扰码(步骤23)”的顺序进行的。在这种规划方案中，按照其分组方法得到的基扰码组具有如下特征同基扰码组内的扰码间会出现复合码字重合现象，而不同基扰码组的扰码间不会出现复合码字重合的现象，因而在进行码规划时，就要规定不能在同一个基扰码组中选择相邻小区的扰码，相邻小区的扰码只能在不同的基扰码组中选择。
按基扰码组进行码规划，虽然可解决因复合码字重合所带来的强干扰问题，但由于基扰码组总共只有12组，所以当一个小区一旦确定了一个扰码，则其相邻小区就只能在剩余的11个基扰码组中进行选择，此时要求被考察的邻小区数量必须低于11个，才能完成基扰码组的规划。有限的基扰码码组将使复用簇的尺寸减少，从而导致扰码的利用率大大下降，即这种方案是通过牺牲一定的扰码利用率来降低强干扰的发生概率的。
综上所述，TD-SCDMA系统，由扰码与信道化码所构成的复合码字间的相关性随着扰码的不同而呈现多样性，因此产生的干扰也将随不同的码分配方案而发生变化；传统的基于扰码分配方案的CDMA系统网络规划方法，由于未充分考虑复合码字间的相关性变化而带来的干扰影响，因而不能很好地适用于TD-SCDMA系统的网络规划；对该传统方案进行改进的基于基扰码组的小区扰码规划方案，虽然可解决复合码字间的相关性变化所带来的干扰影响问题，但扰码的利用率过低。
发明内容
本发明的目的是设计一种实现优化码分多址系统码规划的方法，尽量减少由于复合码字重合所带来的干扰对系统容量的影响，提高网络的整体抗干扰能力，在保证同频干扰较小的前提下完成系统的码规划。
实现本发明目的的技术方案是一种实现优化码分多址系统码规划的方法，其特征在于包括A.首先进行扰码规划，包括为扰码待分配小区搜索可用扰码，和在满足搜索终止条件时结束搜索，输出扰码规划结果；B.然后根据扰码与扰码组、下行导频码间的固定对应关系由扰码规划结果确定扰码组和规划下行导频码。
所述步骤A中，为扰码待分配小区搜索可用扰码，是将全部扰码作为候选扰码，从中为扰码待分配小区选择一个可用扰码，该可用扰码满足与该待分配小区的相邻小区的扰码不处在同一扰码组中的条件。
所述步骤A中，为扰码待分配小区搜索可用扰码，是预先建立具有优先级别的扰码资源池；搜索时，优先从最高优先级别的扰码资源池中选择可用扰码，并在高优先级别的扰码资源池中无可用扰码时，从低优先级别的扰码资源池中选择可用扰码，该可用扰码满足与该待分配小区的相邻小区的扰码不处在同一扰码组中的条件。
所述的预先建立具有优先级别的扰码资源池，是将符合相同相关性表现形式即相关系数值相同的扰码放置在同一个优先级别的扰码资源池中，相关系数值越大的扰码资源池的优先级别越低，相关系数值越小的扰码资源池的优先级别越高。
本发明优化方法采用的码规划顺序是“扰码→扰码组→下行导频码”，在扰码规划完成之后，根据扰码与扰码组间的固有关系就可确定扰码组，以及根据扰码组与下行导频码间的固有关系就可获得下行导频码。在进行扰码规划时，本发明通过一种搜索方法为扰码待分配小区搜索可用扰码，和在搜索过程中，通过创建不同优先级别的扰码资源池来优化扰码搜索过程。
按照“扰码→扰码组→下行导频码”的码规划顺序进行TD-SCDMA系统小区码字的规划，不会存在由于扰码的分组方法或扰码码字等发生变化而影响码规划方法适用性的问题；同时，通过创建不同优先级别的扰码资源池来优化扰码搜索的过程，则可以降低同频干扰对TD-SCDMA系统容量的不良影响，提高网络的整体抗干扰能力。
本发明的有益效果是可以尽量减少由于复合码字重合所带来的干扰对系统容量等性能的影响，提高网络的整体抗干扰能力，在保证同频干扰较小的前提下完成TD-SCDMA系统的码规划。
总之，本发明是一种非常适用于TD-SCDMA系统的码规划方法。
图1是3GPP现有的码规划方案流程图；图2是基于基扰码组的码规划方案流程图；图3是本发明的TD-SCDMA系统基于扰码分配的码规划方案流程图；图4是扰码规划时的优化搜索方法流程图。
具体实施例方式
本发明提出一种适合于TD-SCDMA系统的基于扰码分配的码规划方法。该方法以扰码规划、分配为基础，在进行码规划时，按照“扰码→扰码组→下行导频码”的顺序进行小区码规划。即首先利用优化搜索算法、以码分配方案总相关系数最小为目标进行扰码规划，然后根据扰码在扰码组中的分布关系确定扰码组，最后再根据扰码组与下行导频码的关系进行下行导频码的分配。
参见图3，TD-SCDMA系统基于扰码分配的码规划方案流程图。通过对TD-SCDMA系统不同复合码字间的相关性差异进行分析，以相关系数来描述扰码间的影响程度，利用扰码分配方案的总相关系数来衡量码分配方案对整个系统的干扰程度，并在总相关系数最小的目标下，按照“扰码→扰码组→下行导频码”的规划顺序，实现TD-SCDMA网络的码规划方案。
步骤31，基于扰码相关性的扰码规划。在TD-SCDMA系统基于扰码分配的码规划方案流程中，基于扰码相关性的扰码规划是第一步，也是非常关键的一步，因为它会直接影响扰码组的确定以及下行导频码的分配。在进行扰码规划(步骤312)之前，需要先计算并保存所有扰码间的相关系数(步骤311)，然后再以码分配方案总相关系数(总干扰)最小为目标进行扰码规划。在计算码分配方案总相关系数时，从保存的所有扰码间的相关系数中调出码分配方案所涉及的扰码间的相关系数，并计算总相关系数。计算并保存所有扰码间的相关系数只需执行一次。
步骤32，确定扰码组。当扰码分配方案确定后，根据表1中扰码所在码组就确定了扰码组。
步骤33，规划下行导频码。根据表1中扰码所在码组与下行导频码间的关系，相应的下行导频码分配方案也就确定了(即实际上并不需要专门进行扰码组及下行导频码的确定工作，只需根据查表结果就可获得)。
在本发明方法提出的TD-SCDMA系统基于扰码分配的码规划方案流程中，由于扰码分配是以扰码间的相关性分析为基础的，即使扰码组的分组方法甚至码组中的扰码本身发生了改变也不会影响码规划方法的应用，因此具有很强的适应性。同时，由于扰码、下行导频码与扰码码组之间存在着如表1所示的对应关系，所以当扰码分配方案确定后，根据扰码所在码组与下行导频码间的关系，相应的下行导频码分配方案也就确定了，而不需要专门进行扰码组及下行导频码的分配，在保证性能的同时还大大降低了码规划工作的复杂度。
下面结合图4重点说明步骤31中基于码间相关性的扰码规划方法(步骤312)。
步骤41，确定待分配扰码的小区及其需要考察的邻小区。
步骤42，从上述待分配扰码的小区中确定一个需要分配扰码的小区。
步骤43，为该待分配小区搜索可用扰码，即进行扰码规划的搜索。该搜索有两种方案供选择方案一、由于码规划对实时性无特别要求，可将所有扰码均作为候选扰码，从中选择一个可用的扰码，搜索方法简单，但搜索时间较长，对搜索算法的要求比较高；方案二、在检查可供分配给该待分配小区的扰码之前，可通过事先建立不同优先级别的扰码资源池的方法来提高搜索效率。即将符合相同相关性表现形式(复合码字间的相关性有三种表现形式并对应三个相关系数值)的扰码组合放置在同一个扰码资源池中，将不同相关性表现形式的扰码组合放置在不同的扰码资源池中，因此可建立三种优先级别的扰码资源池，并根据不同相关性表现形式下的相关系数值对这些扰码资源池设置不同级别，相关系数值越小，扰码资源池优先级越高。具体在搜索时则按照扰码资源池的优先级进行，即首先搜索最高优先级别的扰码资源池，只有当最高级别的扰码资源池中没有可用的扰码时，才选择次高优先级别的扰码资源池进行扰码搜索，依此类推，直至搜索到可用的扰码。由于缩小了搜索范围，从而使搜索过程大大缩短。
步骤44，检查该扰码是否可用，可用则继续执行步骤45，否则返回步骤43重新搜索扰码。
检查扰码是否可用是判断分配给该小区的扰码与其所有邻小区的扰码是否处于同一扰码组(参照表1)。只有满足需要分配扰码的小区的扰码与其所有邻小区的扰码不处于同一扰码组时，才能保证需要分配扰码的小区与其邻小区的扰码不相同且下行导频码不相同，此时该扰码才能被分配使用，否则需要重新分配。
步骤45，根据步骤41确定的需要分配扰码的小区，判断当前分配扰码的小区是否是最后一个待分配扰码小区，是则继续执行步骤46，否则返回步骤42，从待分配扰码小区中选择另一个待分配小区。
步骤46，计算搜索终止条件(或者说收敛条件)，当搜索的终止条件是扰码分配方案的总相关系数达到阈值时，则根据步骤41中确定的待分配小区及其需要考察的邻小区，计算扰码分配方案总相关系数。计算扰码分配方案总相关系数是计算扰码分配方案的总干扰量，可针对不同的小区空间隔离(距离远近关系)情况进行相应的设计，可以有以下两种不同的计算方案1)只对相邻小区所分配的扰码间的相关系数进行求和计算；2)结合小区的空间隔离情况，对这些小区所分配的扰码间的相关系数进行求和计算。
计算扰码分配方案总相关系数时，是从前述步骤311计算并保存的所有扰码间相关系数中，调出扰码分配方案所涉及的扰码间相关系数，再对它们进行总相关系数的计算。
步骤47，判断是否满足为待分配小区搜索可用扰码的搜索终止条件，是则执行步骤48，否则返回步骤42执行。搜索终止条件是可进行设定的搜索终止条件，如当搜索次数达到设定值、扰码分配方案的总相关系数达到阈值(该阈值以总相关系数最小为目标来设定)或本次扰码分配方案的相关系数与上一次扰码分配方案的相关系数间的变化量达到阈值(该阈值以变化量最小为目标来设定)等，将停止搜索过程。
步骤48，输出扰码分配(规划)结果。
通过图4所描述的扰码规划搜索方法流程，即使采用了不同的扰码分组方法甚至采用了不同的扰码码字，但由于本扰码规划是基于扰码间的互相关性进行的，不存在因为扰码间的互相关性发生了变化而影响码规划方法适用性的问题。
为了更好地理解本发明的基于扰码的码规划方法，下面结合TD-SCDMA系统现有的扰码码字情况，针对扰码相关系数的计算以及利用具有优先级别的扰码资源池进行扰码搜索的实施过程对本发明方法进行详细描述。
关于图3步骤311的扰码间相关系数计算。
对于任意两个扰码A和B，由于扰码与16个信道化码构成16个复合码字，为了便于说明，对于扰码A所构成的16个复合码字，分别编号为A0，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，Aa，Ab，Ac，Ad，Ae，Af；对于扰码B所构成的16个复合码字，分别编号为B0，B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8，B9，Ba，Bb，Bc，Bd，Be，Bf。对扰码A所构成的16个复合码字(A0，A1，…，Af)与由扰码B所构成的16个复合码字(B0，B1，…，Bf)分别两两计算相关性，将会得到(16×16)个互相关值。
在上述(16×16)个互相关值中，找到一个最大的互相关性模值(取绝对值)作为互相关系数，考虑到直观性及方便存储，对互相关系数进行归一化处理，处理后的值作为扰码A和扰码B之间的相关系数。
其中，由于现有扰码与信道化码所构成的复合码的长度为16码片(chip)的二进制序列，因此复合码间互相关系数最大值的绝对值为16(互相关性模值)，归一化处理是将计算得到的互相关系数值除以16。由于扰码间互相关性模值只有16、8、4和0四种情况，因此归一化后的相关系数值与复合码字间相关性的三种表现形式间具有对应的关系，分别为1(16/16)、0.5(8/16)和0.25(4/16)三种情况。
下面说明图4步骤43中利用扰码资源池进行扰码搜索的过程。
如前所述，在利用图4所示的扰码规划搜索方法流程进行扰码规划时，为了提高搜索效率，需要事先对具有不同互相关特性的扰码组合设置不同的优先级别。在具体实现时，可通过建立扰码资源池来进行。例如将128个扰码分为如表2扰码资源池所示的12簇，簇号分别为A，B…，L，每簇内的任意两个扰码间的相关性符合相关性表现形式一(相关系数值为1)，簇间的任意扰码间的相关性符合相关性表现形式二(相关系数值为0.5)或表现形式三(相关系数值为0.25)。
表2
在对128个扰码进行了如表2所示的分簇编号后，就可以根据扰码间不同的相关性建立不同优先级别的扰码资源池，其中最高优先级的扰码资源池如表3所示，次高优先级的扰码资源池如表4所示，最低优先级的扰码资源池如表5所示。表中，第一栏列出12个簇号，第二栏列出与每一上述簇号有对应关系的其它簇号，一行表示一种对应关系，当选择第一栏中某行扰码簇号所给出的任一个扰码分配给某小区时，将该行第二栏中由任一个扰码簇号所给出的任一个扰码分配给其相邻小区。
表3
表3所示的资源池中，第一栏(扰码簇号)中某一个扰码与同一行第二栏中任意一个扰码簇(扰码簇号)中的任一个扰码间的相关性符合表现形式三，所对应的扰码相关系数值为0.25。
表4
表4所示的资源池中，第一栏(扰码簇号)中某一个扰码与同一行第二栏任意一个扰码簇(扰码簇号)中的任一个扰码间的相关性符合表现形式二，所对应的扰码相关系数值为0.5。
表5
在表5所示的资源池中，第一栏(扰码簇号)中某一个扰码与同一行第二栏任意一个扰码簇(扰码簇号)中的任一个扰码间的相关性符合表现形式一，所对应的扰码相关系数值为1。需要说明的是，由于符合表现形式一的扰码只会在12个扰码簇内出现，因此，表5中第一栏和第二栏只可能是相同的扰码簇，这里以镜像的形式体现，即A’与A表示的是同一个扰码簇。
当利用上述扰码资源池为待分配小区进行扰码搜索时，可采用如下方法进行若某小区所分配的扰码为X，则其相邻待分配小区优先在符合表现形式三的扰码资源池(表3)中选择。从表3第一栏(A，B，…，L)中查找扰码X所在的簇，当查找到该扰码所在簇时，如A簇，则在该资源池中与扰码X所在簇A处于同一行的扰码簇F、J、K、L中，先选择任一个扰码簇如F，再从扰码簇F中选择任一个扰码Y，若选中的扰码Y不满足分配要求，即不是可用扰码，继续在该扰码资源池中进行选择，包括仍在扰码簇F中选择或者在另一扰码簇如J中选择，以此类推，该可用扰码Y满足与扰码X不处在同一扰码组(参照表1)中的条件；当该资源池中已无满足要求的扰码时，则进入优先级较低的表现形式二的扰码资源池(表4)中采用相同的方法进行选择，依此类推，直至完成所有小区的扰码分配。
本发明的基于扰码分配的码规划方法，除了可用于TD-SCDMA系统现有的扰码分组和扰码码字情况下的码规划外，还可适用于当TD-SCDMA系统的扰码分组或扰码码字发生了改变的情况，甚至适用于其它码分多址系统的码规划。对于扰码分组发生了改变的情况，只需在进行扰码搜索的过程中进行简单的调整；而对于扰码码字发生了改变的情况，则只需对扰码间互相关系数的计算及扰码资源池的构造进行简单的调整。总之，本发明方法不会发生因为扰码分组或扰码码字发生了变化而影响其使用的情况，具有比较广泛的适应性。
权利要求
1.一种实现优化码分多址系统码规划的方法，其特征在于包括A.首先进行扰码规划，包括为扰码待分配小区搜索可用扰码，和在满足搜索终止条件时结束搜索，输出扰码规划结果；B.然后根据扰码与扰码组、下行导频码间的固定对应关系由扰码规划结果确定扰码组和规划下行导频码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A中，为扰码待分配小区搜索可用扰码，是将全部扰码作为候选扰码，从中为扰码待分配小区选择一个可用扰码，该可用扰码满足与该待分配小区的相邻小区的扰码不处在同一扰码组中的条件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A中，为扰码待分配小区搜索可用扰码，是预先建立具有优先级别的扰码资源池；搜索时，优先从最高优先级别的扰码资源池中选择可用扰码，并在高优先级别的扰码资源池中无可用扰码时，从低优先级别的扰码资源池中选择可用扰码，该可用扰码满足与该待分配小区的相邻小区的扰码不处在同一扰码组中的条件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的预先建立具有优先级别的扰码资源池，是将符合相同相关性表现形式即相关系数值相同的扰码放置在同一个优先级别的扰码资源池中，相关系数值越大的扰码资源池的优先级别越低，相关系数值越小的扰码资源池的优先级别越高。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的具有优先级别的扰码资源池是以扰码资源池为基础建立的，该扰码资源池是将全部128个扰码分成12簇并设置簇号，使每簇内任意两个扰码间的相关性符合相关表现形式一，或者说相关系数值为1，使任意两簇间、任意两个扰码间的相关性符合相关表现形式二或三，或者说相关系数值为0.5或0.25；所述的具有优先级别的扰码资源池，每一优先级别的扰码资源池是根据每一簇扰码与其它簇扰码间保持对应关系建立的，该对应关系满足所述一簇中的任一个扰码与所对应的任一其它簇中的任一扰码间的相关性符合相同的相关表现形式或者具有相同的相关系数值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的从具有优先级别的扰码资源池中选择可用扰码，包括当已知某小区分配的扰码为X时，从具有优先级别的扰码资源池中找到扰码X所在的簇；从与扰码X所在的簇有对应关系的其它簇中选择可用扰码Y，将该可用扰码Y分配给与该小区相邻的待分配小区，该可用扰码Y满足与扰码X不处在同一扰码组中的条件。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A中，所述的搜索终止条件是扰码规划方案的总相关系数达到阈值时，该阈值以总相关系数最小为目标来设定。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述的总相关系数通过以下步骤确定1)计算并保存全部扰码中任意两个扰码间的相关系数；2)将扰码待分配小区的扰码规划方案中所涉及的小区扰码，从步骤1)的结果中读出对应的相关系数；3)对获得的相关系数求和，获得所述的总相关系数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述任意两个扰码间的相关系数通过以下步骤确定1)任意两个扰码分别与信道化码构成复合码；2)对任意两个扰码与信道化码构成的复合码间，两两计算相关性，得到一组互相关值；3)从该组互相关值中找到一个最大的互相关性模值作为互相关系数；4)对该互相关系数作归一化处理，处理后的值作为任意两个扰码的相关系数。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述的总相关系数，是根据所述扰码待分配小区的空间隔离情况进行总相关系数的计算获得的。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A中，所述的搜索终止条件是搜索次数达到设定值时。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A中，所述的搜索终止条件是两次扰码规划方案的相关系数间的变化量达到阈值时，该阈值以变化量最小为目标来设定。
全文摘要
本发明涉及实现优化CDMA系统码规划的方法，码规划顺序按“扰码→扰码组→下行导频码”进行，扰码规划完成后，根据固有关系就可确定扰码组和下行导频码。在进行扰码规划、为扰码待分配小区搜索可用扰码时，预先建立具有不同优先级别的扰码资源池，优先从最高优先级别的扰码资源池中选择可用扰码，并在高优先级别的扰码资源池中无可用扰码时，从低优先级别的扰码资源池中选择可用扰码，该可用扰码满足与该待分配小区的相邻小区的扰码不处在同一扰码组中的条件。没有因扰码的分组方法或扰码码字等发生变化而影响码规划方法适用性的问题，可尽量减少由于复合码字重合所带来的干扰对系统容量等性能的影响，在保证同频干扰较小的前提下完成系统的码规划。
文档编号H04J13/00GK1787414SQ20041009713
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者李娟 , 李峻 申请人:大唐移动通信设备有限公司