CN101374013B

CN101374013B - 基于频域信号预处理的随机接入方法

Info

Publication number: CN101374013B
Application number: CN200710142082A
Authority: CN
Inventors: 丁美玲
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: CN101374013A

Abstract

本发明公开了一种基于频域信号预处理的随机接入方法，步骤包括：当根据下行时隙的相关性判定随机接入过程需要采用频域预处理时，用户设备通过对下行信道的估计获得随机接入时隙的信道信息；所述用户设备确定发射信号的发射定时；同时，根据所述信道信息得到频域预处理的参数；所述用户设备根据所述参数对上行接入信号进行频域预处理，并将频域预处理后的信号代替所述上行接入信号进行发射；系统设备捕获所述上行接入信号，并据此得到所述发射定时的调整量，所述用户设备根据反馈回的所述调整量调整上行接入信号的发射定时。本发明使得可以准确地指导用户设备完成随机接入，从而解决了随机接入过程中因多径而导致的成功率低的问题。

Description

基于频域信号预处理的随机接入方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信技术，具体说，涉及一种采用正交频分多址(OFDM)技术的时分双工(TDD)移动通信系统中随机接入的方法。

背景技术

对于通信系统尤其是移动通信系统而言，接收方获取接收信号的定时信息是正确解析交互信息的基础。在上行链路方向，为了达到同步或者准同步的目的，系统需执行随机接入和同步控制两个步骤。其中前者又是后者的基础，也是系统功能实现的前提。如果多径信号引入干扰，会导致对用户定时信息的误读，这对于大时延扩展的信道条件下的用户影响更为深远，乃至于用户无法完成接入过程。因此，完善移动通信系统的随机接入过程将极大地推动有关系统的发展和成熟。

参照图1所示，对现有技术中的随机接入过程作一下描述。

步骤S101：用户设备估计自身与基站的距离；

步骤S102：用户设备依照估计的距离确定发射定时；

步骤S103：用户设备发射信号；

步骤S104：基站获取接收信号的首径位置；

步骤S105：网络端指导用户设备调整发射定时；

步骤S106：用户设备调整发射定时。

OFDM技术在频域内将配置信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，且各个子载波并行传输。因此，特别适合于存在多径传播和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据，目前已成为未来移动通信演进的主要候选传输技术。在采用OFDM技术的系统中，随机接入的信号在频域扩展，因此与码分多址(CDMA)的系统稍有差别。

在申请号为PCT/CN2005/000989的“A Method of Uplink SynchronizationEstablishment Based on the United Transmission Technology and theTransmission Matrix thereof”专利申请中，公开了一种利用联合发送技术提高随机接入成功率的方法。由于OFDM技术是利用正交的子载波传输信息，因此，该方法不完全适用于采用OFDM技术的系统。

与此同时，频域信号的预处理技术在公开的研究中也得以体现，如VTC2004发布的论文“Pre-Equalization in Combination with Transmit Diversityfor OFDMA Code-Division Multiplexing Systems in Fading Channels”。而由于在随机接入过程中，系统设备不能利用已知的导频信号对接入信号进行纠偏，因此，随机接入过程中的信号频域预处理就显得尤为重要。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种基于频域信号预处理的随机接入方法，能够准确地指导用户设备完成随机接入。

技术方案如下：

一种基于频域信号预处理的随机接入方法，步骤包括：

(1)当根据下行时隙的相关性判定随机接入过程需要采用频域预处理时，用户设备通过对下行信道的估计获得随机接入时隙的信道信息；

(2)所述用户设备确定发射信号的发射定时；同时，根据所述信道信息得到频域预处理的参数；

(3)所述用户设备根据所述参数对上行接入信号进行频域预处理，并将频域预处理后的信号代替所述上行接入信号进行发射；

(4)系统设备捕获所述上行接入信号，并据此得到所述发射定时的调整量，所述用户设备根据反馈回的所述调整量调整上行接入信号的发射定时。

进一步，步骤(1)中，所述用户设备对下行信道进行信道估计，并通过不同时刻信号的信道估计结果的相关性判断随机接入过程是否需要采用频域预处理。

进一步，步骤(1)中，基于正交频分多址技术的移动通信系统的帧结构包括参考信号和同步信号，所述用户设备对参考信号和同步信号进行信道估计，并通过两者信道估计结果的相关性判断随机接入过程是否需要采用所述频域预处理。

进一步，步骤(1)中，利用所述参考信号的频域信道的估计结果和同步信号的信道估计结果进行线形插值处理，得到所述信道信息。

进一步，步骤(1)中，所述同步信号和参考信号均采用固定功率进行连续发送。

进一步，步骤(2)中，通过所述同步信号和参考信号获得所述频域预处理的参数。

进一步，步骤(3)中，在对所述上行接入信号进行频域预处理时，将各子载波的符号分别乘以对应的所述参数。

进一步，步骤(4)中，所述用户设备调整上行信号的发射定时，并与网络侧交互信息。

本发明使得采用OFDM技术的移动通信系统中的系统设备可以准确地指导用户设备完成随机接入，从而解决了随机接入过程中因多径而导致的成功率低的问题。

附图说明

图1是现有技术中的随机接入流程图；

图2是本发明提出的随机接入流程图；

图3是一种TDD移动通信系统的帧结构示意图。

具体实施方式

时分双工(TDD)的移动通信系统是以时分双工为基础的，即下行链路和上行链路使用了相同的频率，这就使得下行链路和上行链路具有相似的无线传播环境。另一方面，信道冲击响应在一定时间范围内具有相关性，因而上行链路的信道冲击响应与下行链路的信道冲击响应在一定时间范围内也具有相关性，并可认为是相似的。

本发明利用了TDD移动通信系统中下行链路和上行链路的信道对称性、信道的时间相关性，提出了应用于用户设备的信号预处理技术，并运用该技术到TDD移动通信系统的随机接入过程中，从而通过用户设备的简单处理提高系统随机接入的成功率。

下面参照附图对本发明的优选实施例作详细描述，进一步说明本发明的技术特征和功能特色。

参照图2所示，对基于频域信号预处理的随机接入过程作详细描述。

步骤S201：依据下行时隙的相关性判定随机接入过程是否需要采用频域预处理。

用户设备对下行信道进行信道估计，并通过不同时刻信号的信道估计结果的相关性判定随机接入过程是否需要对频域采用频域预处理。

步骤S202：用户设备通过下行信道估计获得随机接入时隙的信道信息。

步骤S203：用户设备确定发送信号的发射定时。

步骤S204：用户设备依据步骤S202中的信道信息计算频域预处理的参数。

步骤S205：用户设备对随机接入序列进行频域预处理。

步骤S206：用户设备采用频域预处理后的信号代替原发射信号进行发射。

步骤S207：系统设备捕获接入信号，并反馈给用户设备有关发射定时的调整量，指导用户设备完成上行信号发射定时的调整。

步骤S208：用户设备调整上行接入信号的发射定时。

参照图3所示，对TDD移动通信系统的帧结构作详细描述。

移动通信系统的帧结构中，具有参考信号和同步信号，随机接入时隙位于参考信号和同步信号之后。

通过同步信号和参考信号，就可以获得频域预处理的参数，通过这两个下行时隙的信道估计结果，我们可以推算出时隙的相关性，并估计出随机接入时隙的信道情况。而且同步信号和参考信号一般均采用固定功率进行连续发送，在用户设备侧，这两部分信号均具有较高的信噪比，它们的信道估计结果具有较高的准确度。

下面参照图3的帧结构对随机接入过程作进一步具体描述。

1、用户设备对参考信号和同步信号进行信道估计，并通过两者信道估计结果的相关性判定随机接入过程是否采用预处理技术。

假定参考信号和同步信号的频域信道估计结果分别为H₁＝[h_1，1，h_1，2，…，h_1，N]和H₂＝[h_2，1，h_2，2，…，h_2，N]，其中N为子载波标号，当

&PartialD; * | | H_{1} | | * | | H_{2} | | < H_{1} \cdot H_{2}^{* T}

成立时，则认为可以采用频域信号预处理技术，其中

为参数。

2、用户设备通过下行信道估计获得随机接入时隙的信道信息。

可以利用参考信号的频域信道估计结果H₁＝[h_1，1，h_1，2，…，h_1，N]和同步信号的信道估计结果H₂＝[h_2，1，h_2，2，…，h_2，N]进行线形插值处理，得到H＝[h₁，h₂，…，h_N]作为随机接入时隙的“信道估计结果”。

3、用户设备确定发送信号的发送定时，一般的系统中对于发送定时均有明确的规定。

4、用户设备依据信道信息的结果H＝[h₁，h₂，…，h_N]，计算频域预处理的参数，如C＝[c₁，c₂，…，c_N]，其中c_i＝1/h_i。

5、用户设备上行接入信号进行频域预处理，具体为各子载波的符号分别乘以对应子载波的频域预处理参数c_i。

6、用户设备采用频域预处理后的信号代替原上行接入信号进行发射。

7、系统设备捕获该上行接入信号，并利用获取的信息指导用户设备完成上行信号发射定时的调整。

8、用户设备调整上行信号的发射定时，并与网络侧交互信息。

Claims

1.一种基于频域信号预处理的随机接入方法，步骤包括：

(1)当根据参考信号和同步信号的信道估计结果的相关性判定随机接入过程需要采用频域预处理时，用户设备通过对下行信道的估计获得随机接入时隙的信道信息；

(3)所述用户设备根据所述参数对上行接入信号进行频域预处理，即将各子载波的符号分别乘以对应的所述参数，并将频域预处理后的信号代替所述上行接入信号进行发射；

2.根据权利要求1所述的基于频域信号预处理的随机接入方法，其特征在于，步骤(1)中，所述用户设备对下行信道进行信道估计，并通过参考信号和同步信号的信道估计结果的相关性判断随机接入过程是否需要采用频域预处理。

3.根据权利要求1所述的基于频域信号预处理的随机接入方法，其特征在于，步骤(1)中，基于正交频分多址技术的移动通信系统的帧结构包括参考信号和同步信号，所述用户设备对参考信号和同步信号进行信道估计，并通过两者信道估计结果的相关性判断随机接入过程是否需要采用所述频域预处理。

4.根据权利要求3所述的基于频域信号预处理的随机接入方法，其特征在于，步骤(1)中，利用所述参考信号的频域信道的估计结果和同步信号的信道估计结果进行线形插值处理，得到所述信道信息。

5.根据权利要求3所述的基于频域信号预处理的随机接入方法，其特征在于，步骤(1)中，所述同步信号和参考信号均采用固定功率进行连续发送。

6.根据权利要求3所述的基于频域信号预处理的随机接入方法，其特征在于，步骤(2)中，通过所述同步信号和参考信号获得所述频域预处理的参数。

7.根据权利要求1所述的基于频域信号预处理的随机接入方法，其特征在于，步骤(4)中，所述用户设备调整上行接入信号的发射定时，并与网络侧交互信息。