CN101409603B

CN101409603B - 一种检测ranging码的方法

Info

Publication number: CN101409603B
Application number: CN2007101638185A
Authority: CN
Inventors: 曹海萍
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2027-10-09
Also published as: CN101409603A

Abstract

本发明公开了一种检测ranging码的方法，包括ranging数据提取和ranging数据匹配，所述ranging数据匹配的步骤包括：选取ranging码集合中的一个ranging码与接收到的ranging数据作分量与分量的共轭相乘得到第一序列；把第一序列与相邻子载波对应的分量对进行共轭相乘，得到第二序列，对第二序列的所有分量取平均得到第一平均值；把第一序列的每个分量与自己共轭相乘，并对子载波上的功率在所有ranging子载波间取平均得到第二平均值；如果第一平均值的实数部分与第二平均值的比值超过预定门限，则确认所述ranging数据是所述SS发送的。本发明所述方法的计算复杂度低且准确性高。

Description

一种检测ranging码的方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，是一种用于OFDMA(正交频分多址)系统用户随机接入基站时的检测方法。

背景技术

Ranging(测距)过程是SS(软交换)与BS(基站)通信的前提，SS发送ranging请求给BS，BS根据它接收到的ranging请求估计出SS的时偏、频偏、功率等，并把这些信息反馈给SS，使得SS调整自己的相应参数，进而可以发送上行数据。

目前，SS通过向BS发送ranging码来执行ranging，即，同一个BS控制下的所有SS共用一个ranging码的集合，每一个需要ranging的SS随机地从这个集合中选一个ranging码发给BS，由于ranging过程是基于竞争的，也就是不同的SS可以在同一时间同一信道发送ranging码，那就意味着它们的ranging码在空中传播时是叠加在一起的，BS要为每一个SS估计参数的话，首先就要从接收到的叠加到一起的信号中检测出对应每一个SS的ranging码。

目前用于检测ranging码的方法有两类，一类是在频域内作了有关的运算后经IFFT(快速傅立叶变换的逆变换)变到时域进行判别，这类方法检测的准确性高但是复杂度很大；另一类在频域内作了有关的运算后直接判别，这类方法在有相邻小区信号的干扰时，检测性能会有大幅降低，实际上，这时的虚警率比较大，导致BS广播一些无用的信息给本小区SS。总之，目前检测ranging码的方法或者实现的复杂度大，或者检测的准确性低。

发明内容

本发明提供一种检测ranging码的方法，用以解决目前检测测距ranging码的方法复杂度大和准确性低的问题。

本发明所述方法包括测距ranging数据提取和ranging数据匹配，所述ranging数据匹配的步骤具体包括：

步骤A：选取ranging码集合中的一个ranging码与接收到的所述ranging数据作分量与分量的相乘得到第一序列；S_k＝Y_k·C_k＝AX_kH_kC_ke^jπε(N-1)/N·e^{-j2π·l·k/N}+W_kC_k，即，

其中，S_k表示第一序列S的第k个分量，A表示功率因子，Y_k表示所述ranging数据的第k个分量，C_k表示所述ranging码的第k个码元，X_k表示软交换SS选取的ranging码的第k个分量，H_k表示空中信道在第k个子载波上的频域响应，W_k表示白噪声的频域；

步骤B：把第一序列与相邻子载波对应的分量对进行共轭相乘，得到第二序列，对第二序列的所有分量取平均得到第一平均值；

步骤C：把第一序列的每个分量与自己共轭相乘，得到相对应的每一个子载波上的功率，并对子载波上的功率在所有ranging子载波间取平均得到第二平均值；

步骤D：如果第一平均值的实数部分与第二平均值的比值超过预定门限，则确认所述ranging数据是所述SS发送的ranging码，否则执行步骤B。

进一步地，所述ranging数据提取的步骤具体包括：

基站把从软交换接收到的时域信号作快速傅里叶变换到频域，然后将ranging子载波上的数据按照ranging子载波索引的顺序取出来，组成ranging数据。所述子载波索引的顺序是从小到大的顺序。

进一步地，设定所述ranging数据的第k个分量由基站接收到的ranging子载波上的第k个数据给定，则Y_k由以下公式计算得到：

其中，1为时间偏移量，Y_k表示所述ranging数据的第k个分量，ICI_k是来自其他子载波的信道间干扰。

进一步地，所述步骤B中，所述第二序列是利用以下公式计算得到：

Q = S_{k} S_{k + 1}^{*} = A^{2} X_{k} C_{k} X_{k + 1} C_{k + 1} H_{k} H_{k + 1}^{*} \cdot e^{j 2 π \cdot l / N} + W_{k} C_{k} {W_{k + 1}}^{*} C_{k + 1}

其中，Q表示第二序列；

所述第一平均值是利用以下公式计算得到：

其中，T表示第一平均值，108表示相邻的子载波对的数量是108对。

进一步地，所述步骤C中，所述第二平均值是利用以下公式计算得到：

其中，Z表示第二平均值。

本发明有益效果如下：计算复杂度低，能够在别小区信号干扰较大时，仍然能够在保证虚警很低的情况下得到高的正确检测率，而且当别小区信号干扰不超过有用信号功率时，随着干扰增大，正确检测率会有提高，而虚警基本不变。

附图说明

图1为本发明实施例中所述匹配过程的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例所述方法进行详细说明。

本发明实施例所述方法具体过程如下：

步骤A：SS发送ranging信号给BS；具体的说就是，同一个BS控制下的所有SS共用一个ranging码集合，每一个需要进行ranging的SS随机地从这个集合中选一个ranging码，由于这个ranging码是不能直接进入空中传播的，所以需要进行子载波映射操作，映射操作就是将这个ranging码映射到ranging子载波，具体就是指这个ranging码的每一个码元映射到对应的ranging子载波上，然后经FFT(快速傅里叶变换)生成时域信号在空中传播；

步骤B：BS接收SS发来的时域信号，由于所述时域信号在空中传播的过程中，会受到其他信号的干扰等，所以BS接收到的时域信号与SS发送的信号不同；

此时，BS需要将所述时域信号作快速傅里叶变换到频域，并将ranging子载波上的数据按照ranging子载波索引从小到大的顺序取出来，组成ranging数据；具体的说就是，设定SS发送的ranging码是X＝(X₀，.X_k，..X₁₄₃)，其分量X_k＝1或-1，接收到的时域信号为

ε为频偏，单位是子载波基本间隔，H_k是空中信道在第k个子载波上的频域响应，W_n是高斯白噪声，A是功率因子。

BS对接收到的时域信号作FFT，把时域信号变到频域的结果在第k个子载波上的表示为

Y_{k} = A X_{k} H_{k} \frac{\sin πϵ}{N \times \sin (πϵ / N)} e^{jπϵ (N - 1) / N} \cdot e^{- j 2 π \cdot l \cdot k / N} + {ICI}_{k} + W_{k},

其中，1为时间偏移量，以样点为单位，W_k是白噪声的频域表示，ICI_k是来自其他子载波的信道间干扰，实际上，|ICI_k|可以估计得到，我们对不同频偏造成的干扰水平做过分析与测试，在频偏小于0.1个子载波间隔时，ICI_k≈0，

以下将用这两个关系简化描述。

从Yk中选出所有对应ranging子载波的144个数据，按子载波索引的从小到大的顺序重新编号组成ranging数据，记为

下标中k_t是指ranging码的第k个码元在FFT变换时N_FFT个子载波上的位置，也就是子载波索引，为了叙述方便，假定第k个ranging数据的分量就是BS接收到的ranging子载波上的第k个数据，因为Y_k的表达式是频域第k个子载波上的数据的表达式，而ranging数据第k个分量是指第k个ranging子载波上的数据，但是第k个ranging子载波实际上不一定是整个频域的第k个子载波。例如：第1个ranging载波是在整个频域内的位置是5，也那么第1个ranging数据实际上对应Y₅的表达式。显然把第1个ranging数据表示成与索引5有关的样子，不太方便后面的描述。所以为了叙述方便，这里假定第k个ranging数据分量就是频域上第k个数据。以下均用k代替k_t。

步骤C：BS将所述ranging数据与ranging码集合中的ranging码进行逐一匹配，当匹配到与所述ranging数据相同的ranging码时，确定所述ranging码是所述软换发送的ranging码；具体匹配过程如图1所示，可以包括以下步骤：

步骤101：BS选取ranging码集合中的一个ranging码C，与ranging数据Y逐分量相乘得到第一序列S，记为S＝Y·C，即对每一个k，Y_k与C_k相乘得到S的第k个分量S_k，也就是由S_k＝AX_kC_kH_ke^jπε(N-2)/N·e^{-j2π·l·k/N}+W_kC_k给定。注意到S_K的下标与Y_k的下标对应，而Y_k的下标是与子载波相关联的，因此S_k也与子载波相关联。

步骤102：将相邻的两个子载波对应的“S_k对”共轭相乘得到第二序列Q，也就是作如下运算：

Q = S_{k} S_{k + 1}^{*} = A^{2} X_{k} C_{k} X_{k + 1} C_{k + 1} H_{k} H_{k + 1}^{*} \cdot e^{j 2 π \cdot l / N} + W_{k} C_{k} {W_{k + 1}}^{*} C_{k + 1}

+ {AX}_{k} C_{k} H_{k} e^{- j 2 π \cdot l \cdot k / N} {W^{*}}_{k + 1} C_{k + 1} + W_{k} C_{k} {AX}_{k + 1} C_{k + 1} H_{k + 1}^{*} e^{j 2 π \cdot l \cdot k + 1 / N},

对Q的所有分量取平均得到第一平均值T，即，

T中只对108项取平均值是因为ranging子载波中必定相邻的子载波对有108对。T的实数部分记为Re(T)，Re(T)与C对应。

由于在相邻子载波上的信道响应可以认为是接近的，并做信道归一化，也就是如果C是SS发送的ranging码，即X＝C，Re(T)得第一项是A²cos(2π·l/N)，如果C不是SS发送的ranging码，第一项是α·A²cos(2π·l/N)，其中的系数α取决于发送码与C的互相关程度，这是一个比1小很多的数，因此Re(T)可以区分SS发送的码与非SS发送码。

步骤103：把S的每个分量与自己共轭相乘，也就是计算相对应的每一个子载波上的功率，

这是一个与C无关的量，对子载波上的功率在所有ranging子载波间取平均得到第二平均值Z，记为

也是一个与C无关的量，利用它与Re(T)的比值可以确定一个门限来判断某一个ranging码是否SS发送的码，具体就是步骤104所述。

步骤104：如果Re(T)与Z的比值超过预定门限，即，

则确认所述SS发送的ranging码就是C，否则，C不是所述SS发送码，重复执行步骤101；这里的Threshold(门限值)可以取固定的值，也可以根据不同的无线信道状况选择不同的门限值。

综上所述，本发明实施例提供了一种检测ranging码的方法，计算复杂度低，能够在别小区信号干扰较大时，仍然能够在保证虚警很低的情况下得到高的正确检测率，而且当别小区信号干扰不超过有用信号功率时，随着干扰增大，正确检测率会有提高，而虚警基本不变。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种检测ranging码的方法，包括测距ranging数据提取和ranging数据匹配，其特征在于，所述ranging数据匹配的步骤具体包括：

步骤A：选取ranging码集合中的一个ranging码与接收到的所述ranging数据作分量与分量的相乘得到第一序列，即，

S_k＝Y_k·C_k＝AX_kH_kCke^jπε(N-1)/N·e^{-j2π·l·k/N}+W_kC_k，其中，S_k表示第一序列S的第k个分量，A表示功率因子，Y_k表示所述ranging数据的第k个分量，C_k表示所述ranging码的第k个码元，X_k表示软交换SS选取的ranging码的第k个分量，H_k表示空中信道在第k个子载波上的频域响应，W_k表示白噪声的频域；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ranging数据提取的步骤具体包括：

基站把从软交换接收到的时域信号作快速傅里叶变换到频域，然后将ranging子载波上的数据按照ranging子载波索引的顺序取出来，组成ranging数据。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述子载波索引的顺序是从小到大的顺序。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定所述ranging数据的第k个分量由基站接收到的ranging子载波上的第k个数据给定，则Y_k由以下公式计算得到：

其中，l为时间偏移量，Y_k表示所述ranging数据的第k个分量，ICI_k是来自其他子载波的信道间干扰。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述第二序列是利用以下公式计算得到：

Q = S_{k} S_{k + 1}^{*} = A^{2} X_{k} C_{k} X_{k + 1} C_{k + 1} H_{k} H_{k + 1}^{*} \cdot e^{j 2 π \cdot l / N} + W_{k} C_{k} {W_{k + 1}}^{*} C_{k + 1}

其中，Q表示第二序列；所述第一平均值是利用以下公式计算得到：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，所述第二平均值是利用以下公式计算得到：

其中，Z表示第二平均值。