CN101127536B

CN101127536B - 一种在随机接入中消除干扰的方法、装置及系统

Info

Publication number: CN101127536B
Application number: CN2007101525261A
Authority: CN
Inventors: 阙程晟; 蒋培刚; 胡宏杰; 徐波
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: XFusion Digital Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: CN101127536A

Abstract

本发明公开了一种在随机接入中消除干扰的方法，该方法为：依次选择候选码对在同一测距码传送时机接收的测距码信号进行检测；并在每一次检测到与选择的候选码对应的测距码的信号时，将所述与选择的候选码对应的测距码的信号作为干扰进行消除。这样，便有效地降低了通信系统随机接入中的同频干扰，从而提高了基站的检测性能，保证了基站的服务质量，进而提高了用户的使用体验。本发明同时公开了一种通信装置和一种系统。

Description

一种在随机接入中消除干扰的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种在随机接入中消除干扰的方法、装置及系统。

背景技术

微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)系统是基于正交频分(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术的通信系统。参阅图1所示，在WiMAX系统中，资源分配的最小单元称为最小时频资源块(Slot)，一个Slot由“M个子信道×N个符号”组成，其中，子信道为频域资源，一个频带内包含设定数目的子信道，一个Slot包含其中的M个子信道；而符号为最小单位的时间资源，一个传输时间间隔(TTI)内包含设定数目的符号，一个Slot包含其中的N个符号。M和N的取值决定于：1、是上行(Uplink，UL)还是下行(Downlink，DL)；2、是使用全部子信道(Full Usage of Subchannels，FUSC)还是使用子部分信道(Partial Usage ofSubchannels，PUSC)，3、是离散子载波映射还是邻近子载波映射等等。例如，使用UL PUSC离散子载波时，一个slot由“1个子信道×3个符号”组成。

在WiMAX系统中，终端站点(包括移动站点和固定站点)通过向基站(BaseStation，BS)发送测距码(Ranging码)来维持彼此间的正常通信。目前，存在四种不同类型的Ranging码，分别为：初始(Initial)Ranging码、切换(Handover，HO)Ranging码、周期Ranging码和带宽请求(BandWidth Request，BR)Ranging码；其中，Initial Ranging码用于终端站点初始接入通信系统的过程，HO Ranging码用于终端站点在不同的小区间切换时调整上行时偏和功率等的过程，Periodic Ranging码用于终端站点周期性地调整上行时偏和功率等的过程；BR Ranging码用于终端站点进行带宽请求的过程。

终端站点在向BS发送Ranging码时，需要占用专门的时频资源，该时频资源也称为Ranging码传送时机(Ranging Opportunity)，一般情况下，一个RangingOpportunity由“K个子信道×L个符号”组成。IEEE Std 802.16^TM-2005规定，在PUSC区中K的取值为6，而在可选的(Optional)PUSC区中或者自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding，AMC)区中K的取值为8；而在带宽为1.25M或5M的情况下，上述各区中K的取值可以小于6或8，例如，带宽为5M时，PUSC区中K的取值可以为5，AMC区中K的取值可以为7；IEEE Std 802.16e^TM-2005规定，传输Initial\HO Ranging码时，L的取值为2或4，而传输Periodic\BRRanging码时，L取值为1或3。

Ranging码是按照协议规定产生的伪随机二进制码，采用二进制移相键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)调制，目前，WiMAX系统中定义了256种Ranging码，标号分别为0、1、2......255。不同的BS支持的Ranging码的数量有时会不同，例如，BS1支持10种Ranging码，其标号分别为“0、2......9”，而BS2支持15种Ranging码，其标号分别为16、17......30；另一方面，各个BS都为自身支持的Ranging码定义相应的功能类型并为各功能类型的Ranging码分配测距码传送时机(Ranging Opportunity)，例如，BS1将标号为0、1和2的Ranging码定义为Initial Ranging码，并为Initial Ranging码提供Ranging Opportunity 1和Ranging Opportunity 2。

在WiMAX系统中，BS向终端站点广播自身所支持的Ranging码的标号和其相应的功能类型，以及为各功能类型的Ranging码提供的RangingOpportunity。终端站点接收到广播后，根据实际需要从相应功能类型的Ranging码的标号中至少随机选择一个标号生成对应的Ranging码，并从为该功能类型的Ranging码分配的Ranging Opportunity中至少随机选择一个作为发送生成的Ranging码的时频资源。例如，终端站点1需要发送Initial Ranging码，那么终端站点1在接收到BS1的广播后，从标号0、1和2中随机选择标号2并生成对应于标号2的Ranging码，接着终端站点1从Ranging Opportunity 1和2中随机选择Ranging Opportunity 2作为发送生成的Ranging码的时频资源。由于每个BS提供的Ranging Opportunity的数量有限，因此不同的终端站点有可能同时选择到相同的Ranging Opportunity，这样，两个终端站点在发送Ranging码时便会因为竞争而产生同频干扰，从而严重影响BS的Ranging码检测性能，进而影响BS与终端站点之间的正常通信。

针对上述问题，现有技术中提出了两种解决方案，一种方案是增加BS在同一时刻提供的Ranging Opportunity的数量，另一种方案是令BS将一个Ranging Opportunity指定给一个或多个终端站点使用。但使用上述两种方案存在以下缺点：一、增加了系统中时频资源的开销，从而增加了系统负荷；二、只能在有限的程度上降低系统中的同频干扰，仍然无法避免不同的终端站点选择到相同的Ranging Opportunity的情况，尤其是在终端站点较为密集的地区，系统中仍然存在较严重的同频干扰现象。另外，由于WiMAX系统中存在时延，因此，终端站点在发送某一功能类型的Ranging码时可能会占用其它功能类型Ranging码的Ranging Opportunity，所以即使BS将一个Ranging Opportunity指定给一个终端站点使用，也会存在同频干扰的现象。

发明内容

本发明实施例提供在随机接入中消除干扰的方法、装置及系统，用以有效地降低通信系统中的同频干扰。

本发明实施例提供的技术方案如下：

一种在随机接入中消除干扰的方法，包括：

选择候选码并根据该选择的候选码对在同一测距码传送时机接收的测距码信号进行检测；

将检测到的与选择的候选码对应的测距码的信号作为干扰进行消除；

其中，所述将检测到的与选择的候选码对应的测距码的信号作为干扰进行消除，包括：

将所述选择的候选码与接收的测距码信号在频域进行相关处理以获得频域数据，再将相关处理后的频域数据转换为时域数据，并获得该时域数据中各样点的模值；

确定所述各样点的最大模值位置，再以该最大模值位置为中心设置检测窗口，获得所述检测窗口中各样点的模值与所述最大模值的比值，并将所述比值大于或者大于等于设定阈值的样点置零。

一种通信装置，包括：

通信单元，用于接收终端站点发送的测距码信号；

存储单元，用于保存候选码；

检测单元，用于从所述存储单元中选择候选码，并根据该选择的候选码对在同一测距码传送时机接收的测距码信号进行检测；

消除单元，用于将检测到的与所述选择的候选码对应的测距码的信号作为干扰进行消除；

其中，所述消除单元包括：

第一处理单元，用于将所述选择的候选码与接收的测距码信号在频域进行相关处理以获得频域数据；

第二处理单元，用于将所述频域数据转换为时域数据，并获得该时域数据中各样点的模值，确定最大模值位置，再以该最大模值位置为中心设置检测窗口，获得所述检测窗口中各样点的模值与所述最大模值的比值，并将所述比值大于或大于等于设定阈值的样点置零。

一种通信系统，包括：

终端站点，用于向基站发送测距码信号；

基站，用于选择候选码并根据该选择的候选码对在同一测距码传送时机接收的测距码信号进行检测，以及将检测到的与选择的候选码对应的测距码的信号作为干扰进行消除，其中，所述将检测到的与选择的候选码对应的测距码的信号作为干扰进行消除，包括：将所述选择的候选码与接收的测距码信号在频域进行相关处理以获得频域数据，再将相关处理后的频域数据转换为时域数据，并获得该时域数据中各样点的模值；确定所述各样点的最大模值位置，再以该最大模值位置为中心设置检测窗口，获得所述检测窗口中各样点的模值与所述最大模值的比值，并将所述比值大于或者大于等于设定阈值的样点置零。

本发明实施例中，基站选择候选码对接收的测距码信号进行检测，并根据选择的候选码对接收的测距码信号中与所述选择的候选码对应的测距码的信号进行消除，这样，便降低了消除的测距码的信号对接收的测距码信号中其它测距码的信号的干扰，从而在很大程度上降低了通信系统中的同频干扰，提高了基站的检测性能，保证了基站的服务质量，进而提高了用户的使用体验。

另一方面，通过上述方法消除系统中的同频干扰，既不用增加基站提供的时频资源的数量，也不用为系统中的终端站点分配专用的时频资源，这样，便在一定程度上节省了系统中的时频资源，同时也保证了时频资源的利用率，以及保证了基站的接收性能。

附图说明

图1为现有技术中时频资源划分示意图；

图2A为本发明实施例中WiMAX系统体系架构图；

图2B为本发明实施例中基站(BS)功能结构图；

图3为本发明实施例中第一种BS消除干扰流程图；

图4为本发明实施例中多径检测窗口示意图；

图5为本发明实施例中第二种BS消除干扰流程图。

具体实施方式

在WiMAX系统中，为了在最大程度上降低终端站点之间的同频干扰，本发明实施例中，基站(BS)选择候选码对在同一测距码传送时机(RangingOpportunity)接收的测距码信号(Ranging码信号)进行检测；并将检测到的与选择的候选码对应的Ranging码的信号作为干扰进行消除。

其中，候选码为BS本地生成的用于检测接收的测距码信号的测距码(也称为Ranging码code)。候选码的数量和种类与BS支持的Ranging码一一对应，例如，BS支持三种Ranging码，其标号分别为1、2和3，那么BS本地也对应生成三种候选码，其标号分别为1、2和3。

在实际应用中，BS根据选择的候选码对接收的Ranging码信号进行检测的方法有很多种，例如，BS求出接收的Ranging码信号针对于选择的候选码的功率时延谱，若功率时延谱中记载的峰值超过设定门限，则确定检测到相应的Ranging码的信号。

另一方面，BS每消除一次干扰，都将获得的测距码信号确定为接收的测距码信号，并选择符合设定条件的候选码对所述接收的测距码信号进行继续检测。BS选择候选码时可以使用以下两种方式中的任意一种：

1、每种候选码只被选择一次。

例如，BS可以将选择过的候选码标记为已使用，并按照设定顺序从未标记为已使用的候选码中选择候选码对接收的Ranging码信号进行继续检测。

又例如，BS可以将所有候选码放置在一个集合或列表中，每次均从这个集合或列表选择候选码，并且每选择一个候选码，便将选择过的候选码从该集合或列表中删除。

2、已消除的测距码的信号对应的候选码不再被选择。

例如，BS将已消除的测距码的信号所对应的候选码标记为已使用，并按照设定顺序从未标记为已使用的候选码中选择候选码对接收的Ranging码信号进行继续检测。

又例如，BS将所有候选码放置在一个集合中，每次均从这个集合选择候选码，其中，BS每消除一次干扰，便将已消除的测距码的信号所对应的候选码从集合中删除。

下面结合附图对本发明实施方式进行详细说明。

参阅图2A所示，WiMAX系统中存在多个基站20(BS)和多个终端站点21。

终端站点21用于向BS发送Ranging码信号；

BS用于选择候选码对在同一Ranging Opportunity接收的Ranging码信号进行检测；并在检测到与选择的候选码对应的Ranging码的信号时，将检测到的Ranging码的信号作为干扰进行消除。

参阅图2B所示，本实施例中，所述基站20(BS)包括存储单元200、通信单元201、检测单元202、消除单元203。

存储单元200用于存储BS本地生成的用以检测Ranging码信号的各种候选码。

通信单元201用于向终端站点21广播BS支持的Ranging码的标号、功能类型和对应的Ranging Opportunity，以及接收终端站点21发送的Ranging信号。

检测单元202用于选择候选码对接收的Ranging码信号进行检测，并在确认接收的Ranigng信号中存在与选择的候选码对应的Ranging码的信号时，将接收的Ranging码信号发送给消除单元。

消除单元203用于将检测到的Ranging码的信号作为干扰进行消除。

其中，消除单元203可以包括第一处理单元2030和第二处理单元2031。

第一处理单元2030用于将选择的候选码与接收的Ranging码信号进行相关处理，并将获得的频域数据发送给第二处理单元2031。

第二处理单元2031用于将接收的频域数据转换为时域数据并获得该时域数据中各样点的模值，以及以最大模值位置为中心设置检测窗口，获得该检测窗口内各样点的模值与最大模值的比值，并将比值大于或大于等于设定阈值的样点置零，然后将经过处理的时域数据转换为频域数据，并将该频域数据发送给第一处理单元2030。

第一处理单元2030还可以用于将选择的候选码与第二处理单元2031返回的频域数据进行去相关处理，并将获得的频域数据确认为接收的Ranging码信号，然后将接收的Ranging码信号返回给检测单元202进行继续检测。

基于上述系统架构，本实施例以一个BS为例对BS接收Ranging信号并对其进行检测进行详细说明。

本实施例中，BS可以支持10种Ranging码，其标号分别为0、1、2......9，在同一Ranging Opportunity中BS接收到至少两个终端站点发送的Ranging码信号，那么参阅图3所示，BS消除干扰的第一种方法的详细流程可以如下：

S300：BS在同一Ranging opportunity中接收多个终端站点发送的Ranging码信号，并将其确认为接收的Ranging码信号。

S310：BS判断是否在接收的Ranging码信号中检测到与当前标号最小且未经使用的候选码对应的Ranging码的信号，若是，则进行S330；否则，进行S320。

S320：BS将当前标号最小且未经使用的候选码标记为已使用，并进一步判断是否存在未标记为已使用的候选码，若是，则返回S310；否则，结束当前流程。

由于WiMAX系统中存在时延，因此，终端站点在发送某一功能类型的Ranging码时可能会占用其它功能类型Ranging码的Ranging Opportunity，例如，在发送BR Ranging码的Ranging Opportunity上发送了Intitial Ranging码。因此，BS在某一功能类型的Ranging码分配到的Ranging Opportunity上接收到终端站点发送的Ranging码时，要使用所有的候选码对其进行检测，而不能只使用对应该Ranging码Opportunity的功能类型的候选码进行检测。

S330：BS识别出已检测到的Ranging码的功能类型，并获取其携带的信息。

经过上述处理，已被检测到的Ranging码的信号对于接收的Ranging码信号中包含的其它Ranging码的信号而言即是干扰，因此，为了提高BS对其它Ranging码的信号的检测能力，需要将已检测到的Ranging码的信号消除以降低其产生的同频干扰。

S340：BS根据当前标号最小且未经使用的候选码(即选择的候选码)对接收的Ranging码信号作相关处理，即将两者进行频域点乘，并对频域点乘后得到的频域数据进行傅立叶反变换(IFFT变换)，将其转换为时域数据。

例如，接收的Ranging码信号为R(k)，k＝0～Nfft-1(Nfft为傅立叶变换点数)，而BS当前检测到的候选码的标号为i，其对应的Ranging码的信号为P_i(k)，k＝0～Nfft-1(传输Ranging码信号的子信道外的其它子载波上的信号置为0，即其他子载波位置上的R(k)、P_i(k)均为0)，那么将两者作频域点乘后得到的Nfft点数序列为：M(k)＝R(k)P_i*(k)；而对M(k)进行IFFT变换后得到序列：

m (n) = \frac{1}{Nfft} Σ_{k = 0}^{Nfft - 1} R (k) {P^{*}}_{i} (k) e^{j 2 πkn / Nfft}

R(k)＝H(K)S(K)+I(K)+N(K)

其中H(K)、S(K)、I(K)、N(K)分别为第k个子载波上的信道系数、发送信号、干扰及噪声。

S350：BS求出S340中获得的时域数据中各样点的模值，并确定最大模值位置，也可以称为最强径位置。

S360：BS按照设定的阈值以最强径位置为中心设置一多径检测窗口，并分别求出该窗口内的各个样点(包括模值最大的样点)的模值|m(n)|与最大模值max(|m(n)|)的比值。

参阅图4所示，图中虚线框所示范围即为多径检测窗口，在该多径检测窗口中，最大模值所在的中心位置即是最强径位置(如图4中实心部分所示)。

S370：BS将各比值中大于或大于等于设定门限(也称为多径门限)的比值对应的样点的取值m(n)置0；如图4中横线部分所示，除最大模值的样点所在位置外，多径检测窗口中被置0的样点所在的位置也称为多径位置。

在实际应用中，BS也可以采用不设置多径检测窗口的方式，例如，求出时域数据中所有样点的模值与最大模值的比值，并将比值超过设定阈值的样点置零，或者，在求出所有样点的归一化模值后，将每一个归一化模值与设定的阈值进行比较，并将归一化模值超过设定阈值的样点置零。本实施例中介绍的设置多径检测窗口的方式仅为一种较佳的实现方式，在此不再赘述。

S380：BS对经过置零处理的时域数据进行傅立叶变换(FFT变换)，将其变换到频域，并根据选择的候选码对变换后的频域数据作去相关处理，即将两者进行频域点乘，这样，经过去相关处理后得到的频域数据中便已消除了标号为i的Ranging码的信号。

S390：BS将选择的候选码标记为已使用，并将已消除了标号为i的Ranging码的信号的频域数据确认为接收的Ranging码信号，返回S310。

在上述实施例中，BS按照标号从小到大的顺序依次根据候选码对确认的接收的Ranging码信号进行检测，并对检测到的Ranging码的信号逐个进行消除，这样，便降低了标号为i的Ranging码的信号对接收的Ranging码信号中其它Ranging码的信号所产生的干扰，从而在很大程度上降低了通信系统中的同频干扰，提高了BS的检测性能，保证了BS的服务质量，进而提高了用户的使用体验。

另一方面，通过上述方法消除系统中的同频干扰，既不用增加BS提供的Ranging Opportunity的数量，也不用为每个终端站点分配专用的RangingOpportunity，这样，便在一定程度上节省了系统中的时频资源，同时也保证了时频资源的利用率，以及保证了BS的接收性能。

在实际应用中，BS在依次根据选择的候选码对确认的接收的Ranging码信号进行检测时，还可以按照其它的设定顺序选择候选码，例如，A、按照标号从大到小的顺序选择候选码；B、先选择标号为单数的候选码再选择标号为双数的候选码；C、先选择与Initial Ranging码的标号对应的候选码，再选择与HORanging码标号对应的候选码。用户可以根据自身的需要对候选码的选择顺序进行灵活设置，均可以获得同样的技术效果，在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，为了进一步增强BS消除干扰的能力，优化BS的检测性能，在接收到至少两个终端站点在同一Ranging Opportunity中发送的Ranging码的信号时，BS只有在消除一个Ranging码的信号后，才不再选择该Ranging码的信号所对应的候选码。

下面以一个BS和两个终端站点为例对BS接收Ranging信号并对其进行检测的流程进行详细说明。

本实施例中，BS支持5种Ranging码，其标号分别为0、1、2、3、4、5，其中一个终端站点选择生成标号为2的Ranging码，而另外一个终端站点选择生成标号为4的Ranging码，两个终端站点在同一Ranging Opportunity中将自身生成的Ranging码信号发送给BS，BS将其确认为接收的Ranging码信号，那么参阅图5所示，本实施例中，BS消除干扰的第二种方法的详细流程如下：

S500：BS按照标号从大到小的顺序，首先选择标号为5的候选码(称为5号候选码)对接收的Ranging码信号进行检测，并在确定不存在标号为5的Ranging码的信号时，将标号为5的候选码标记为已使用。

在实际应用中，BS也可以按照其它的设定顺序来选择候选码，在此不再赘述。

S510：BS继续选择标号为4的候选码(称为4号候选码)对接收的Ranging码信号进行检测，并确定在接收的Ranging信号中检测到与4号候选码对应的Ranging码的信号。

S520：BS将4号候选码与接收的Ranging码信号进行频域点乘以完成相关处理，并将经过相关处理的频域数据进行IFFT变换，使其转换为时域数据。

S530：BS求出时域数据中各样点的模值，并以最大模值样点为中心设置多径检测窗口，以及将该多径检测窗口内处于多径位置和最强径位置的样点的取值置0。

S540：BS对经过处理的时域数据进行FFT变换，将其转换为频域数据，以及将获得的频域数据和4号候选码再次进行频域点乘以完成去相关处理，并将已消除了标号为4的Ranging码的信号的频域数据确认为接收的Ranging码信号。

S550：BS将标号为4的候选码排除，接着将标号为5、3、2和1的候选码标记为未经使用，再按照标号从大到小的顺序依次选择候选码对接收的Ranging码信号进行检测，并确认在接收的Ranging信号中检测到标号为2的Ranging码的信号。

S560：BS根据S520-S540描述的方法将标号为2的Ranging码的信号消除，并将已消除了标号为4和2的Ranging码的信号的频域数据确认为接收的Ranging码信号。

S570：BS将标号为2的候选码排除，接着将标号为5、3和1的候选码标记为未经使用，并按照标号从大到小的顺序依次选择候选码对接收的Ranging码信号进行检测，最终在确认不存在标号为5、3和1的Ranging码的信号时结束当前流程。

在上述实施例中，BS按照标号从大到小的顺序依次选择候选码对确认的接收的Ranging码信号进行检测，并对检测到的Ranging码的信号逐个进行消除，在这个过程中，BS每消除一种Ranging码的信号，便将对应的候选码删除，并重新按照标号从大到小的顺序依次选择候选码，这其中包括已经使用但未检测到对应的Ranging码的信号的候选码，这样，便更好地降低了WiMAX系统中的同频干扰，从而进一步提高了BS的检测性能。

同时，由于上述方法也无需增加BS提供的Ranging Opportunity的数量或者为每个终端站点分配专用的Ranging Opportunity，因此同样可以节省系统中的时频资源和保证时频资源的利用率，以及保证BS的接收性能。

当然，在实际应用中，若WiMAX系统中只有一个终端站点，那么即使不存在同频干扰的问题，也可以通过本发明实施例中介绍的方法对终端站点发送的Ranging码信号进行检测和消除，在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明中的实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明实施例中的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明中的实施例也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种在随机接入中消除干扰的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将消除干扰后获得的测距码信号确定为接收的测距码信号，并根据预设规则选择符合条件的候选码对所述接收的测距码信号进行继续检测。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预设规则选择符合条件的候选码包括：已选择过的候选码不再被选择。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预设规则选择符合条件的候选码包括：已消除的测距码的信号对应的候选码不再被选择。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将消除了干扰的时域数据转换为频域数据，并对该频域数据进行去相关处理。

6.一种通信装置，其特征在于，包括：

通信单元，用于接收终端站点发送的测距码信号；

存储单元，用于保存候选码；

其中，所述消除单元包括：

7.如权利要求6所述的通信装置，其特征在于，所述第一处理单元将消除了干扰的时域数据转换为频域数据，并对该频域数据进行去相关处理。

8.如权利要求6或7所述的通信装置，其特征在于，所述检测单元将消除干扰后获得的测距码信号确定为接收的测距码信号，并根据预设规则选择符合设定条件的候选码对所述接收的测距码信号进行继续检测。

9.一种通信系统，其特征在于，包括：

终端站点，用于向基站发送测距码信号；

10.如权利要求9所述的通信系统，其特征在于，所述基站将消除干扰后获得的测距码信号确定为接收的测距码信号，并根据预设规则选择符合条件的候选码对所述接收的测距码信号进行继续检测。