CN101986572B - 正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法，包括：将天线接收到的随机接入信号转换为频域信号，并与频域母码的共轭进行点乘，将点乘结果变换为时域信号，对变换后的时域信号求取模平方，得到相关序列；对相关序列求均值，均值的倒数作为相关序列的间接权值因子；确定所有天线上所接收随机接入信号的相关序列的间接权值因子中的最大值或最小值，并依据间接权值因子的最大值或最小值计算每个天线的权值因子；将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行合并，获得加权合并的相关序列，并根据加权合并的相关序列对随机接入信号进行检测。本发明同时公开了一种前述方法的装置。本发明提高了对随机接入信号的检测性能。

Description

正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法与装置
技术领域
本发明涉及随机接入信号的检测技术，尤其涉及一种正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统中随机接入信号的检测方法与装置。
背景技术
OFDM实际上是多载波调制(MCM，Multi-Carrier Modulation)的一种，其主要思想是将原信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，由此形成的正交信号可以在接收端通过采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于其子信道带宽，因此每个子信道上的信号波形可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道上的信号带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。因而，无线通信系统在向B3G(Beyond 3G)/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集、时空编码、干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高系统性能。
随着第三代、后三代和未来无线通信系统的不断演进，无线通信系统将会提供越来越多的数据和更加可靠的通信服务质量(QoS，Quality of Service)保障。同时，用户终端(UE，User Equipment)所处的环境随着现代科技的进步也将会越来越复杂，高速移动和各种多径反射条件决定了无线通信系统必须能够适应这些恶劣的传输环境。OFDM系统能够将带宽多径频率选择性信道变成一组卷积的并行窄带频率平坦性衰落信道，具有能够有效消除多径干扰、自适应数据速率调整方便、均衡过程简单和频谱效率高的特点，已经成为未来无线通信系统的物理层中的核心传输技术之一。
现有的OFDM系统中，随机接入信号要依赖信噪比(SIR，Signal toInterference Ratio)来实现多天线数据的最大比合并(MRC，Maximum RationCombining)是不可行的，因为随机接入信号无法获得相应的SIR信息。这样，当信道质量较差时，随机接入信号的检测性能将会相当差，这对UE的接入是相当不利的。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法与装置，能获得随机接入信号较佳的最大比合并。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法，包括：
将天线接收到的随机接入信号转换为频域信号，并与频域母码的共轭进行点乘，将点乘结果变换为时域信号，对变换后的时域信号求取模平方，得到相关序列；
对所述相关序列求均值，均值的倒数作为所述相关序列的间接权值因子；
确定所有天线上所接收随机接入信号的相关序列的间接权值因子中的最大值或最小值，并依据所述间接权值因子的最大值或最小值计算每个天线的权值因子；以及
将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行合并，获得加权合并的相关序列，并根据所述加权合并的相关序列对随机接入信号进行检测。
优选地，将点乘结果变换为时域信号，包括：
对所述点乘结果进行扩展，再将扩展结果变换为时域信号，扩展长度由系统设定，扩展位为全“0”符号。
优选地，依据所述间接权值因子的最大值计算每个天线的权值因子，具体为：
Fi＝(max_f)p/(factori)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，max_f为所有天线中的间接权值因子的最大值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。
优选地，依据所述间接权值因子的最小值计算每个天线的权值因子，具体为：
Fi＝(factori)p/(min_f)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，min_f为所有天线中的间接权值因子的最小值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。
优选地，将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行合并，获得加权合并的相关序列，包括：
将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行累加。
一种正交频分复用系统中随机接入信号的检测装置，包括：
第一转换单元，用于将天线接收到的随机接入信号转换为频域信号；
点乘单元，用于将所述第一转换单元转换的频域信号与频域母码的共轭进行点乘；
第二转换单元，用于将所述点乘单元的点乘结果变换为时域信号；
相关序列获取单元，用于对变换后的时域信号求取模平方，得到相关序列；
间接权值因子获取单元，用于对所述相关序列求均值，均值的倒数作为所述相关序列的间接权值因子；
确定单元，用于确定所有天线上所接收随机接入信号的相关序列的间接权值因子中的最大值或最小值；
权值因子计算单元，用于依据所述间接权值因子的最大值或最小值计算每个天线的权值因子；
加权合并获取单元，用于将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行合并，获得加权合并的相关序列；以及
检测单元，用于并根据所述加权合并的相关序列对随机接入信号进行检测。
优选地，所述装置还包括：
扩展单元，用于对所述点乘结果进行扩展；扩展长度由系统设定，扩展位为全“0”符号；此时，所述第二转换单元将所述扩展单元的扩展结果变换为时域信号。
优选地，所述权值因子计算单元依据所述间接权值因子的最大值计算每个天线的权值因子，包括：
Fi＝(max_f)p/(factori)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，max_f为所有天线中的间接权值因子的最大值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。
优选地，所述权值因子计算单元依据所述间接权值因子的最小值计算每个天线的权值因子，包括：
Fi＝(factori)p/(min_f)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，min_f为所有天线中的间接权值因子的最小值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。
优选地，所述加权合并获取单元将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行累加，即获得加权合并的相关序列。
本发明中，通过对每个天线所接收的随机接入信号进行相关处理，获得其相关序列，通过相关序列获取标识天线的信道质量的权值因子，对于信道质量较好的天线，其相应的权值因子也较大，对随机接入信号的相关序列合并时，同时与该天线的权值因子相乘，所得到的合并后的相关序列的质量也较高，对该合并后的相关序列进行检测时也能获得较好的检测效果。本发明大大提高了系统对随机接入信号的检测性能。
附图说明
图1为本发明正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法的流程图；
图2为本发明正交频分复用系统中随机接入信号的检测装置的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：通过对每个天线所接收的随机接入信号进行相关处理，获得其相关序列，通过相关序列获取标识天线的信道质量的权值因子，对于信道质量较好的天线，其相应的权值因子也较大，对随机接入信号的相关序列合并时，同时与该天线的权值因子相乘，所得到的合并后的相关序列的质量也较高，对该合并后的相关序列进行检测时也能获得较好的检测效果。本发明大大提高了系统对随机接入信号的检测性能。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法的流程图，如图1所示，本发明正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法包括以下步骤：
步骤101：基站中各接收天线将接收到的随机接入信号与频域母码的共轭进行点乘，对点乘结果根据需要扩展长度(扩展长度N的取值根据系统需要来定)。
由于所接收到的UE的随机接入信号为时域信号，因此，在与频域母码做相关时，需将随机接入信号转换为频域信号，具体的，通过傅立叶变换即可将时域信号转换为频域信号。频域母码为系统设置的相关码，存储在每个基站中，其共轭根据频域母码而确定。
对于点乘结果的扩展长度，与系统设置的相关结果计算精度有关，系统会设置相应长度的点乘结果，不能达到该长度时，通过补入符号“0”来实现长度的扩展，即扩展位为全“0”符号。
步骤102：对点乘结果或扩展数据进行反傅立叶变换。
反傅立叶变换的目的是将频域信号转换为时域信号。
步骤103：对进行反傅立叶变换变换后的时域信号求取模平方，获得相关序列Cseqi，i表示是第i个天线。
对时域信号进行求取模平方计算后，将得到离散的数值，即构成相关序列Cseqi。
步骤104：求取相关序列Cseqi的均值Meani。
对步骤103中得到的相关序列中的离散值进行求平均。
步骤104：根据天线的均值Meani，获取相关序列Cseqi的间接权值因子，间接权值因子factori＝1/Meani。即对Meani求倒数。
步骤105：在所有天线的factori中确定出间接权值因子中的最大间接权值max_f或最小间接权值因子min_f。
即比较基站上所有的天线的相关序列的间接权值因子，确定出最大值或最小值。
步骤106：根据最大间接权值因子max_f或最小间接权值因子min_f获得每根天线数据的权值因子Fi。具体确定方式如下：
根据最大间接权值因子max_f获得天线数据的权值因子，则各个天线的权值因子计算方法为：
Fi＝(max_f)p/(factori)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，max_f为所有天线中的间接权值因子的最大值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。这里，p、q及n的优选取值为1；实际的系统中，p、q及n的具体取值由硬件所能支持的位宽来决定，以保证Fi的计算结果不超出硬件所支持的位宽。
如果根据最小间接权值因子min_f获得天线数据的权值因子，则各个天线的权值因子计算方法为：
Fi＝(factori)p/(min_f)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，min_f为所有天线中的间接权值因子的最小值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。这里，p、q及n的优选取值为1；实际的系统中，p、q及n的具体取值由硬件所能支持的位宽来决定，以保证Fi的计算结果不超出硬件所支持的位宽。
由于该步骤仅是计算各天线的权值因子，因此，前述的p、q和n的取值不会影响本发明合并后的随机接入信号的相关序列的检测结果。
步骤107：将获得各天线的权值因子Fi分别添加到各个天线数据中去。即对各天线获得的随机接入信号的相关序列，与该天线的权值因子Fi向相乘，即Cseq′i＝Cseqi×Fi，i＝1，...，ANT，ANT是基站接收天线的总数目。
步骤108：对各天线数据进行合并，获得最大比合并的相关序列Cseq。即： Cseq = Σ i = 1 ANT Cseq i ′ , ANT是总的天线数目。
步骤109：根据相关序列Cseq进行随机接入信号的检测。
从以上具体实施过程可看出，通过给不同天线数据赋予不同权值的方法，对于接收信号质量较好的天线，所赋予的权值因子Fi将较大，从而使合并后的相关序列有更佳的接收效果，从而可有效提升随机接入信号的检测性能。
图2为本发明正交频分复用系统中随机接入信号的检测装置的组成结构示意图，如图2所示，本发明正交频分复用系统中随机接入信号的检测装置包括第一转换单元20、点乘单元21、第二转换单元22、相关序列获取单元23、间接权值因子获取单元24、确定单元25、权值因子计算单元26、加权合并获取单元27和检测单元28，其中，第一转换单元20用于将天线接收到的随机接入信号转换为频域信号；点乘单元21用于将第一转换单元20转换的频域信号与频域母码的共轭进行点乘；第二转换单元22用于将所述点乘单元的点乘结果变换为时域信号；相关序列获取单元23用于对变换后的时域信号求取模平方，得到相关序列；间接权值因子获取单元24用于对所述相关序列求均值，均值的倒数作为所述相关序列的间接权值因子；确定单元25用于确定所有天线上所接收随机接入信号的相关序列的间接权值因子中的最大值或最小值；权值因子计算单元26用于依据所述间接权值因子的最大值或最小值计算每个天线的权值因子；权值因子计算单元26依据所述间接权值因子的最大值计算每个天线的权值因子，包括：Fi＝(max_f)p/(factori)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，max_f为所有天线中的间接权值因子的最大值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。这里，p、q及n的优选取值为1；实际的系统中，p、q及n的具体取值由硬件所能支持的位宽来决定，以保证Fi的计算结果不超出硬件所支持的位宽。权值因子计算单元26依据所述间接权值因子的最小值计算每个天线的权值因子，包括：Fi＝(factori)p/(min_f)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，min_f为所有天线中的间接权值因子的最小值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。这里，p、q及n的优选取值为1；实际的系统中，p、q及n的具体取值由硬件所能支持的位宽来决定，以保证Fi的计算结果不超出硬件所支持的位宽。加权合并获取单元27用于将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行合并，获得加权合并的相关序列；具体为：加权合并获取单元27将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行累加，即获得加权合并的相关序列。检测单元28用于并根据所述加权合并的相关序列对随机接入信号进行检测。
如图2所示，本发明正交频分复用系统中随机接入信号的检测装置还包括扩展单元29，用于对所述点乘结果进行扩展；扩展长度由系统设定，扩展位为全“0”符号；此时，第二转换单元22将扩展单元29的扩展结果变换为时域信号。
本领域技术人员应当理解，图2所示的正交频分复用系统中随机接入信号的检测装置是为实现前述的正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法而设置的，图中的各处理单元的实现功能可参照前述方法的相关描述而理解。图2所示的装置中各单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种正交频分复用系统中随机接入信号的检测方法，其特征在于，包括：
将天线接收到的随机接入信号转换为频域信号，并将所述频域信号与频域母码的共轭进行点乘，将点乘结果变换为时域信号，对变换后的时域信号求取模平方，得到相关序列；
对所述相关序列求均值，均值的倒数作为所述相关序列的间接权值因子；
确定所有天线上所接收随机接入信号的相关序列的间接权值因子中的最大值或最小值，并依据所述间接权值因子的最大值或最小值计算每个天线的权值因子；以及
将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行合并，获得加权合并的相关序列，并根据所述加权合并的相关序列对随机接入信号进行检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将点乘结果变换为时域信号，包括：
对所述点乘结果进行扩展，再将扩展结果变换为时域信号，扩展长度由系统设定，扩展位为全“0”符号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据所述间接权值因子的最大值计算每个天线的权值因子，具体为：
Fi＝(max_f)p/(factori)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，max_f为所有天线中的间接权值因子的最大值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据所述间接权值因子的最小值计算每个天线的权值因子，具体为：
Fi＝(factori)p/(min_f)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，min_f为所有天线中的间接权值因子的最小值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行合并，获得加权合并的相关序列，包括：
将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行累加。
6.一种正交频分复用系统中随机接入信号的检测装置，其特征在于，包括：
第一转换单元，用于将天线接收到的随机接入信号转换为频域信号；
点乘单元，用于将所述第一转换单元转换的频域信号与频域母码的共轭进行点乘；
第二转换单元，用于将所述点乘单元的点乘结果变换为时域信号；
相关序列获取单元，用于对变换后的时域信号求取模平方，得到相关序列；
间接权值因子获取单元，用于对所述相关序列求均值，均值的倒数作为所述相关序列的间接权值因子；
确定单元，用于确定所有天线上所接收随机接入信号的相关序列的间接权值因子中的最大值或最小值；
权值因子计算单元，用于依据所述间接权值因子的最大值或最小值计算每个天线的权值因子；
加权合并获取单元，用于将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行合并，获得加权合并的相关序列；以及
检测单元，用于并根据所述加权合并的相关序列对随机接入信号进行检测。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
扩展单元，用于对所述点乘结果进行扩展；扩展长度由系统设定，扩展位为全“0”符号；此时，所述第二转换单元将所述扩展单元的扩展结果变换为时域信号。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述权值因子计算单元依据所述间接权值因子的最大值计算每个天线的权值因子，包括：
Fi＝(max_f)p/(factori)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，max_f为所有天线中的间接权值因子的最大值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述权值因子计算单元依据所述间接权值因子的最小值计算每个天线的权值因子，包括：
Fi＝(factori)p/(min_f)q×n，其中Fi为天线i的权值因子，min_f为所有天线中的间接权值因子的最小值，factori为天线i的间接权值因子，p、q为大于等于0的实数，n为正实数。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加权合并获取单元将每个天线的相关序列与其对应的权值因子相乘后再进行累加，即获得加权合并的相关序列。
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