CN100586239C - 用于宽带无线移动通信中的蜂窝小区识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于宽带无线移动通信中的蜂窝小区识别方法，属于数字信息传输技术领域。首先小区基站根据伪随机序列生成多项式和小区编号生成伪随机噪声序列，并与经过处理的信源信息进行合并后发送；将接收到的信号进行拆分，提取出伪随机噪声序列，根据伪随机噪声序列之间的寄存移位次数判定小区编号，完成小区识别。本发明不仅保留了采用伪随机噪声序列填充保护间隔的正交频分复用系统同步速度快、信道估计准确的优点，而且机理简单，复杂度低，易于在基站和用户终端实现。此外，由于本发明不需在帧结构中引入其它开销，故有效地保证了系统的传输效率，具有十分优良的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于宽带无线移动通信中的蜂窝小区识别方法，属于数字信息传输技术领域。
背景技术
正交频分复用技术(以下简称OFDM)是一种对抗频率选择性衰落，提高系统性能的技术。其主要思想是：将信道在频域上划分为若干正交子信道，将高速数据流转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。每个子信道上的信号带宽小于信道的相干带宽，因此每个子信道的频谱特性都近似平坦。这样便大大地降低了符号间干扰。
为了最大限度地消除由于多径传播引起的符号间干扰，OFDM符号之间一般都加有保护间隔，保护间隔长度被设计为大于信道的最大时延扩展，这样上一符号的多径分量就不会对下一符号造成干扰。为了消除载波间干扰，可以在保护间隔内填充循环前缀(以下简称CP)。这样的OFDM技术也称为CP-OFDM。
时域同步正交频分复用(以下简称TDS-OFDM)，是对传统CP-OFDM调制技术的一种改进。它用伪随机噪声序列(以下简称PN序列)填充保护间隔。由于伪随机噪声序列易于生成且带有独立的信息，可以用于同步、信道估计等，所以不需要在数据块中插入导频。不仅提高了频谱利用率，而且利用伪随机噪声序列查找相关峰进行同步速度较快。TDS-OFDM主要应用于广播系统。
时频域联合的OFDM(以下简称TFU-OFDM)是对于TDS-OFDM的进一步改进。它使用伪随机噪声序列填充保护间隔，并在OFDM数据块中插入专用导频，提高了系统性能，从而更适于通信领域中的应用。
由上可见，TDS-OFDM和TFU-OFDM均属于采用伪随机噪声序列填充保护间隔的OFDM技术，在提高系统性能方面具有明显的优势，其符号结构如图1所示。对于蜂窝移动通信系统而言，小区识别是一个必须考虑的问题。用户终端根据发送和接收到的信号，判断出其所处的小区编号，进而获取该小区及相邻小区更详细的信息，以便发起其它的物理层过程。目前尚没有对于采用伪随机噪声序列填充保护间隔的OFDM系统如何进行小区识别的方法提出。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于无线移动通信中的蜂窝小区识别方法，这种方法根据伪随机噪声序列之间的寄存移位次数不同来区分不同小区，在不引入其它开销的前提下，可以有效获取当前小区的信息，从而解决了采用伪随机噪声序列填充保护间隔的正交频分复用系统中的小区识别问题。
本发明所提出的用于无线移动通信中的蜂窝小区识别方法，包括以下步骤：
(1)设蜂窝系统由多个小区簇组成，每个小区簇包含n个小区。每个小区中有且只有一个基站；一个小区簇中的不同小区使用不同的编号m(m＝1，2，...，n)进行区分。
(2)小区中的基站将信源信息中的用于形成第x帧数据的信源信息依次进行信源编码、信道编码和数字调制，得到调制后的信号；将调制后的信号转换为并行数据流，插入导频，再进行傅里叶逆变换，得到正交频分复用数据块的时域信号；
(3)小区中的基站根据伪随机噪声序列生成多项式G(x)生成一个伪随机噪声序列；生成方法为：若x＝1，则该伪随机噪声序列由寄存移位初始状态获得；若x＞1，则该伪随机噪声序列由第x-1帧对应的伪随机噪声序列经过m次寄存移位获得，其中m为该基站在小区基站中的编号；
(4)将上述伪随机噪声序列以循环扩展的方式填充为一个保护间隔序列，将保护间隔序列与上述正交频分复用数据块的时域信号合并，组成正交频分复用符号，并组成帧信号后发送；
(5)用户终端接收上述帧信号，并根据上述组成帧信号的方式将帧信号拆分为正交频分复用符号；
(6)将上述正交频分复用符号拆分为正交频分复用数据块和保护间隔序列，并从保护间隔序列中提取伪随机噪声序列；
(7)根据上述提取出的伪随机噪声序列进行小区识别，其过程如下：
(a)设i为进行序列比较的寄存移位次数，其初始值设定为1；
(b)将提取出的伪随机噪声序列寄存移位i次，得到移位后序列，与上一帧的伪随机噪声序列逐位比较；
(c)如果上述两个序列不完全相同，则i＝i+1，返回步骤(b)；
(d)如果上述两个序列完全相同，则判定用户终端所在小区编号为i，小区识别过程结束。
本发明提出的用于宽带无线移动通信中的蜂窝小区识别方法的优点是：在小区基站所发送的信号中利用伪随机噪声序列填充保护间隔，伪随机噪声序列的产生过程视小区编号不同而不同；在用户终端通过比较相邻两帧中所包含的伪随机噪声序列，确定移位寄存次数，从而判定小区编号。这样不仅保留了采用伪随机噪声序列填充保护间隔的正交频分复用系统同步速度快、信道估计准确的优点，而且机理简单，复杂度低，易于在基站和用户终端实现。此外，由于本发明不需在帧结构中引入其它开销，故有效地保证了系统的传输效率，具有十分优良的性能。
附图说明
图1为已有的采用伪随机噪声序列填充保护间隔的正交频分复用符号结构。
图2为本发明小区基站的工作流程图。
图3为由4个小区组成的小区簇的示意图。
图4为4个小区簇中各有4个小区的蜂窝系统示意图。
图5为本发明的实施例中生成多项式为G(x)＝x8+x6+x5+x+1的伪随机噪声序列结构图。
图6为用户终端的工作流程图。
具体实施方式
本发明所提出的一种用于无线移动通信中的蜂窝小区识别方法，其流程框图如图2所示，包括以下步骤：
(1)设蜂窝系统由多个小区簇组成，每个小区簇包含n个小区。每个小区中有且只有一个基站；一个小区簇中的不同小区使用不同的编号m(m＝1，2，...，n)进行区分。
(2)小区中的基站将信源信息中的用于形成第x帧数据的信源信息依次进行信源编码、信道编码和数字调制，得到调制后的信号；将调制后的信号转换为并行数据流，插入导频，再进行傅里叶逆变换，得到正交频分复用数据块的时域信号，如图2所示。其中的信源编码，其方式可以根据信源产生的信息灵活选择，如霍夫曼编码，费诺编码，香农编码等；其中的信道编码，其方式可以为卷积码，低密度奇偶校验码，里德-所罗门码等等；其中的数字调制方式可以为二进制相移键控，多进制相移键控，多进制正交幅度调制等。
(3)小区中的基站根据伪随机噪声序列生成多项式G(x)生成一个伪随机噪声序列；生成方法为：若x＝1，则该伪随机噪声序列由寄存移位初始状态获得；若x＞1，则该伪随机噪声序列由第x-1帧的伪随机噪声序列经过m次寄存移位获得，其中m为该基站在小区基站中的编号；
以包含4个小区的小区簇为例说明伪随机噪声序列的生成方法。一个包含4个小区的小区簇如图3所示，相应的蜂窝系统如图4所示，其中数字表示小区簇内的小区的编号。伪随机噪声序列生成多项式取G(x)＝x4+x3+1，采用线性反馈移位寄存器的结构实现，如图5所示，其中的加号表示模2和。假设寄存器1，2，3，4的初始状态分别为0、0、0、1，则通过计算可以得到输出序列为1000100110101111000......可以看出从第16位开始，序列重复第1位的输出，即这是一个周期为15的周期序列。任意取该周期序列中的一段长度为15的序列便可组成一个伪随机噪声序列。
基站所发送的第1帧中包含的伪随机噪声序列取周期序列的前15位，即100010011010111。第2帧中包含的伪随机噪声序列由第1帧的伪随机噪声序列经过m次寄存移位获得，其中m为该基站在小区基站中的编号，如下所示：
(4)将上述伪随机噪声序列以循环扩展的方式填充为一个保护间隔序列，将保护间隔序列与上述正交频分复用数据块的时域信号合并，组成正交频分复用符号，并组成帧信号后发送；
(5)用户终端接收上述帧信号，并根据上述组成帧信号的方式将帧信号拆分为正交频分复用符号；
(6)将上述正交频分复用符号拆分为正交频分复用数据块和保护间隔序列，并从保护间隔序列中提取伪随机噪声序列；
拆分出的正交频分复用数据块，依次经过傅里叶变换、提取导频、信道估计、均衡、串并变换、数字解调、信道译码、信源译码，得到原始信息，如图6所示。
(7)根据上述提取出的伪随机噪声序列进行小区识别，其过程如下：
(a)设i为进行序列比较的寄存移位次数，其初始值设定为1；
(b)将提取出的伪随机噪声序列寄存移位i次，得到移位后序列，与上一帧的伪随机噪声序列逐位比较；
(c)如果上述两个序列不完全相同，则i＝i+1，返回步骤(b)；
(d)如果上述两个序列完全相同，则判定用户终端所在小区编号为i，小区识别过程结束。
对应于步骤(3)中的例子，如果用户终端从第1帧中提取出的伪随机噪声序列为100010011010111，从第2帧中提取出的伪随机噪声序列为010011010111100，则按照上述步骤(a)到步骤(d)，可以计算出当i＝3时，满足步骤(d)的条件，从而判定用户终端所在的小区编号为3。其它情况类似。
Claims (1)
1.一种用于无线移动通信中的蜂窝小区识别方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)设蜂窝系统由多个小区簇组成，每个小区簇包含n个小区，每个小区中有且只有一个基站；一个小区簇中的不同小区使用不同的编号m(m＝1，2，...，n)进行区分；
(2)小区中的基站将信源信息中的用于形成第x帧数据的信源信息依次进行信源编码、信道编码和数字调制，得到调制后的信号；将调制后的信号转换为并行数据流，插入导频，再进行傅里叶逆变换，得到正交频分复用数据块的时域信号；
(3)小区中的基站根据伪随机噪声序列生成多项式G(x)生成一个伪随机噪声序列；生成方法为：若x＝1，则该伪随机噪声序列由寄存移位初始状态获得；若x＞1，则该伪随机噪声序列由第x-1帧的伪随机噪声序列经过m次寄存移位获得，其中m为该基站在小区基站中的编号；
(4)将上述伪随机噪声序列以循环扩展的方式填充为一个保护间隔序列，将保护间隔序列与上述正交频分复用数据块的时域信号合并，组成正交频分复用符号，并组成帧信号后发送；
(5)用户终端接收上述帧信号，并根据上述组成帧信号的方式将帧信号拆分为正交频分复用符号；
(6)将上述正交频分复用符号拆分为正交频分复用数据块和保护间隔序列，并从保护间隔序列中提取伪随机噪声序列；
(7)根据上述提取出的伪随机噪声序列进行小区识别，其过程如下：
(a)设i为进行序列比较的寄存移位次数，其初始值设定为1；
(b)将提取出的伪随机噪声序列寄存移位i次，得到移位后序列，与上一帧的伪随机噪声序列逐位比较；
(c)如果上述两个序列不完全相同，则i＝i+1，返回步骤(b)；
(d)如果上述两个序列完全相同，则判定用户终端所在小区编号为i，小区识别过程结束。
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