CN102124699A - 无线通信系统的测距请求/检测方法和设备、基站和终端设备 - Google Patents

无线通信系统的测距请求/检测方法和设备、基站和终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式提供了用于无线通信系统中的测距请求/检测方法和装置、基站和终端设备。在小区设置公共CDMA码和测距CDMA码。终端设备将公共CDMA码和测距CDMA码进行求和叠加处理，产生测距信号并发送测距请求。在基站，通过将接收到测距信号和公共CDMA码在所有可能的相位偏移进行N次互相关操作得到定时偏移，将接收到测距信号和所有有效测距CDMA码进行K次互相关操作就可完成测距CDMA码检测和功率估计。即只需执行K+N次互相关运算完成测距检测过程，大大简化了测距CDMA码的检测运算。

Description

无线通信系统的测距请求 /检测方法和设备、 基站和终端设备 技术领域
本发明涉及通信技术， 尤其涉及用于 OFDMA无线通信系统的 测距请求 /检测方法和设备、 基站和终端设备。 背景技术
通用陆地无线接入 (UTRA)演进的目标是构建出高速率、低时延、 分组优化的无线接入系统。 演进的 UTRA致力于建立一个上行速率 达到 50 MHz、 下行速率达到 100 MHz、 频语利用率为 3GPP (第三 代合作伙伴计划, The 3rd Generation Partnership Project ) Release 6 (第 6:版本)的 3 ~ 4倍的高速率系统。 由于正交频分复用（OFDM)能够很 好地对抗无线传输环境中的频率选择性衰落并且可以获得很高的频 诤利用率， 所以 OFDM非常适用于无线宽带信道下的高速传输。 通 过给不同的用户分配不同的子载波， OFDMA (正交频分复用多址接 入)提供了天然的多址方式。 正是由于这些优点， OFDMA技术已经 被认为是 B3G (超三代移动通信， Beyond 3G ) /4G (第四代移动通信) 无线通信系统物理层 PHY的主流候选技术。
OFDMA PHY模式的使用使得一个基站 BS， 可以在同一时刻接 入多个用户。 在这种模式下， 一个基站 BS系统将可用带宽上的所有 子载波划分成若干个资源单位， 即若干个子信道， 然后根据不同的 应用需求， 将这些子信道动态的分配给同时接入的多个用户。 这样 的话， 系统就可以根据不同的载干比 （CINR ) 和可用带宽等多种系 统参数， 分配给不同用户不同的资源带宽、 时长和调制顺序等。 在 OFDMA系统中， 多个用户的数据同时到达基站， 如果用户数据不和 基站接收机同步的话， 用户之间的数据将会产生混叠干扰， 基站因 Λ也就无法从上行帧中正确分离出单个用户的有效数据。 因此， 在 QFDMA PHY的模式下， 如果想要整个系统能够正常的工作， 所有 的终端就必须和基站实现较高精度的定时同步。 这样， 当一个终端 接入网络时， 必须首先获取它和基站之间的环路时延 （RTD ) 。 此 夕卜， 在初始入网的过程中， 基站也必须要对终端的发送功率进行调 整， 以避免远近效应。 因此在测距过程中也需对接收信号的功率进 行估计。 这个时延估计和 /或功率估计的过程称为初始测距 ( initial ringing ) , 这是所有将要接入网络的基站都必须要实现的初始过程。
另外， 除了初始测距之外， 还存在另外两种测距， 周期性测距 ( eriodical ranging ) 和切换则 巨 ( handover ranging ) 。 它 4门的作用 与初始测距类似， 即实现定时同步和功率调整。 不同的是它们应用 的场合不同。 顾名思义， 初始测距发生于终端开机入网的时候。 而 在终端运行过程中， 由于终端位置变化等原因， 需要周期性地触发 测距过程以保证终端与基站的同步和合适的发送功率。 切换测距则 是发生在终端从服务基站切换到目标基站时， 与目标基站进行定时 同步和功率调整的过程中。
：: 在 IEEE802.16e标准中，测距是通过终端在测距信道上发送测距 信号来实现的。 测距信号包含一个测距 CDMA 码字。 测距 CDMA 码是由伪随机比特序列产生的伪噪声码，以保证不同 PN码之间互相 关性较低。 一个测距信道定义为一组子信道， 子信道数为 6个， 其 中一个子信道为一组根据一定排列模式选出的子载波。 在初始测距 程中， 终端随机选择一个有效的测距 CDMA码并通过测距信道发 送给基站。 如图 1所示， 在终端 110侧， 测距 CDMA码经 BPSK调 制 111到测距信道的子载波上,经 IDFT变换 112后形成时域测距信 号。 然后， 时域测距信号在无线信道 130上进行传播。 由于在入网 之前， 终端 110和基站 120之间并未获得同步， 因而终端 110会在 相对于基站 120的任意的时间上发送测距 CDMA码。这样，基站 120 在接收到该时域测距信号时， 在时域上有一个定时偏移。 基站 120 接收的测距信号经 DFT变换 121后， 该定时偏移对应于频域的线性 相位偏移。 因此， 基站 120需在频域上使用一組相关器 122， 通过将 收到的测距信号与本地产生的测距 CDMA组 124经 BPSK调制 123 后的信号进行相关， 检测出接收到的测距 CDMA码并估计其对应的 功率和定时偏移 125。 然后， 基站 120 向终端 110发送 RNG-RSP ( Ranging-Response, 测距响应）信号。 可以根据该测距响应信号， 在终端 110侧， 来调整终端 110的功率和定时偏移 1 13。
上述方法的主要缺点是计算的复杂度很高。 为了检测测距 0DMA码以及估计其定时偏移， 需与所有可能的 CDMA码以及所有 可能的线性相位进行相关运算。 即， 如果有 K个码字， 最大定时偏 为 1^个釆样， 那么需要进行 ΚχΝ次互相关运算。
另外， 在发送测距 CDMA信号时只能发送一种信息， 即表明终 端 MS 想进入网络的信息。 如果能传送更多的信息， 则可进一步提 高系统性 ^ 。 发明内容
本发明的一个目的在于提出了一种新的测距方案。 在本发明中， 测距码包括一个公共 CDMA码和一组测距 CDMA码。
终端设备将公共 CDMA码和测距 CDMA码组中的一个有效的测 距 CDMA码分别进行调制， 并将这两个调制信号进行求和叠加， 获 得混合调制信号， 最后将混合调制信号承载在测距信道的子载波上， 并进行 IDFT (离散傅立叶逆变换）操作获得时域测距信号， 最后将 时域测距信号发送出去。 基站接收此时域测距信号， 将接收到的测 距信号通过 DFT (离散傅立叶变换）操作转换成频域信号， 并将该 频域信号与公共 CDMA码在其所有可能的相位进行相关后检测得到 相位偏移， 该相位偏移对应于时域的定时偏移； 然后， 在上述估计 的相位偏移的基础上， 通过与所有可能的测距 CDMA码相关， 基站 即可检测出测距 CDMA码并估计其对应的功率。
； 具体地， 根据本发明的一个实施方式， 提供一种用于无线通信 系统中的测距请求的方法， 该方法可以包括： 获取一个控制参数； 根据所述控制参数产生一个公共 CDMA码和一组测距 CDMA码；根 据该公共 CDMA码和从该組有效测距 CDMA码中随机选择的一个 有效的测距 CDMA码， 来产生测距信号； 以及发送测距信号。 根据本发明的一个可选实施例， 产生测距信号可以进一步包括： 随机选择一个有效的测距 CDMA码；将随机选择的有效测距 CDMA 码和公共 CDMA码分别进行 BPSK调制； 以及对分别调制的有效测 距 CDMA码和公共 CDMA码进行求和叠加， 以产生测距信号。
： 根据本发明的一个可选实施例， 产生测距信号可以进一步包括： 设置一个 M比特位的信息；将所述 M比特位的信息与随机选择的有 效测距 CDMA码进行扩展， 以得到一个扩展码， 其中 M为自然数； 将扩展码与公共 CDMA码分别进行 BPSK调制； 以及对分别调制的 扩展码和 CDMA码进行求和叠加， 以得到测距信号。
： 根据本发明的一个可选实施例， 控制参数为上行子载波排列基， 用于产生伪随机序列， 以生成公共 CDMA码和测距 CDMA码。
根据本发明的一个可选实施例， 伪随机序列的前 位是第一个 CDMA码，作为公共 CDMA码，接着依次产生 L个 N2位 CDMA码， 作为 L个测距 CDMA码， 其中 N2为码长， L为测距码的个数， Ni , N2和 L为自然数。 居本发明'的一个可选实施例， Ni - N
根据本发明的一个可选实施例， L个测距 CDMA码根据小区设 置， 划分成不同的组， 分别为用于初始测距的初始测距码组、 用于 周期性测距的周期性测距码组和用于切换测距的切换测距码组。
#居本发明的一个可选实施例， 所述一组测 巨 CDMA码为初始 测距码组、 或者周期性测 巨码组、 或者切换测距码组。
. 根据本发明的另一实施方式， 提供一种用于无线通信系统中的 测距检测的方法， 该方法可以包括： 设置一个控制参数； 根据所述 控制参数产生一个公共 CDMA码和一组测距 CDMA码；接收测距信 号； 将接收到的测距信号变换到频域， 并与公共 CDMA码在频域进 行相关运算， 以检测公共 CDMA码的相位偏移； 以及在公共 CDMA 的相位偏移的基础上， 将变换到频域的测距信号与测距 CDMA码 组中所有的有效测距 CDMA码在频域进行相关运算， 以检测出所述 接收的测距信号中的测距 CDMA码并得到其接收功率估计值。
； 才艮据本发明的一个可选实施例， 该方法可以进一步包括将检测 出的测距 CDMA码与接收到的测距信号在频域进行相关运算， 得到 M比特信息。
根据本发明的一个可选实施例， 控制参数为上行子载波排列基， 于产生伪随机序列， 以生成所述公共 CDMA码和所述测距 CDMA 码。
根据本发明的一个可选实施例， 伪随机序列的前 1^位是第一个 CDMA码，作为公共 CDMA码 ,接着依次产生 L个 N2位 CDMA码 , 作为 L个测距 CDMA码，其中 N^ Nz为为码长， L为测距码的个数， Ni , N2和L为自然数。 艮据本发明的一个可选实施例， 1^ = >½。
根据本发明的一个可选实施例， L个测距 CDMA码根据小区设 置， 划分成不同的组， 分别为用于初始测距的初始测距码組、 用于 周期性测 3巨的周期性测距码组和用于切换测距的切换测距码组。
才艮据本发明的一个可选实施例， 所述一组测距 CDMA码为初始 测距码组、 或者周期性测距码组、 或者切换测距码组。
根据本发明的另一个实施方式， 提供一种用于无线通信系统中 的测距请求的设备， 该设备可以包括： 参数获取装置， 用于获取一 个控制参数； 码产生装置， 用于根据所述控制参数产生一个公共
CDMA码和一组测距 CDMA码； 测距信号产生装置， 用于 艮据该公 共 CDMA码和从该组有效测距 CDMA码中随机选择的一个有效的 测距 CDMA码， 来产生测距信号； 以及发送装置， 用于发送测距信 号。
根据本发明的一个可选实施例， 所述测距信号产生装置可以进 —步包括： 用于随机选择一个有效的测距 CDMA码的装置； 用于将 随机选择的有效测距 CDMA码和公共 CDMA码分别进行 BPSK调制 的装置； 以及用于对分别调制的有效测距 CDMA 码和公共 CDMA 码进行求和叠加以产生测距信号的装置。
根据本发明的一个可选实施例， 所述测距信号产生装置可以进 一步包括： 用于设置一个 M比特位的信息的装置； 用于将所述 M比 特位的信息与随机选择的有效测距 CDMA码进行扩展以得到一个扩 8 001918
展码的装置， 其中 M为自然数； 用于将扩展码与公共 CDMA码分别 迸行 BPSK调制的装置； 以及用于对分别调制的扩展码和 CDMA码 珠行求和叠加以得到测距信号的装置。
根据本发明的一个可选实施例， 控制参数为上行子载波排列基， 用于产生伪随机序列， 以生成所述公共 CDMA码和所述测距 CDMA 鸡。
根据本发明的一个可选实施例， 伪随机序列的前 位是第一个 CDMA码，作为公共 CDMA码，接着依次产生 L个 N2位 CDMA码， 作为 L个测距 CDMA码， 其中 Ni、 N2为码长， L为测距码的个数， Nj , N2和 L为自然数。 根据本发明的一个可选实施例， N - N^
「 根据本发明的一个可选实施例， L个测距 CDMA码根据小区设 置， 划分成不同的组， 分别为用于初始测距的初始测距码组、 用于 周期性测距的周期性测距码组和用于切换测距的切换测距码组。
根据本发明的一个可选实施例， 所述一组测距 CDMA码为初始 测距码组、 或者周期性测距码组、 或者切换测距码组。
根据本发明的另一个实施方式， 提供一种用于无线通信系统中 的测距检测的设备， 该设备可以包括： 参数设置装置， 用于设置一 个控制参数； 码产生装置， 用于根据所述控制参数产生一个公共 CDMA码和一組测距 CDMA码；信号接收装置，用于接收测距信号； 相位偏移检测装置， 用于通过将接收到的测距信号变换到频域， 并 与公共 CDMA码在频域进行相关运算，来检测公共 CDMA码的相位 偏移； 测距 CDMA码检测装置，用于通过在公共 CDMA码的相位偏 移的基础上， 将变换到频域的测距信号与测距 CDMA码组中所有的 有效测距 CDMA码在频域进行相关运算， 来检测出所述接收的测距 信号中的测距 CDMA码并得到其接收功率估计值。
根据本发明的一个可选实施例， 该设备可以进一步包括 M比特 信息检测装置， 用于通过将检测出的测距 CDMA码与接收到的测距 信号在频域进行相关运算， 来检测 M比特信息。
根据本发明的一个可选实施例， 控制参数为上行子载波排列基， 8 001918
用于产生伪随机序列， 以生成所述公共 CDMA码和所述测距 CDMA 鸡。
根据本发明的另一个可选实施例， 伪随机序列的前 1^位是第一 个 CDMA码， 作为公共 CDMA码， 接着依次产生 L个 N2位 CDMA 码， 作为 L个测距 CDMA码， 其中 Ni、 N2为为码长， L为测距码的 个数， N2和 L为自然数。 根据本发明的另一个实施方式，
; 根据本发明的另一个可选实施例， L个测距 CDMA码根据小区 设置， 划分成不同的组， 分别为用于初始测距的初始测距码组、 用 于周期性测距的周期性测距码组和用于切换测距的切换测距码組。
根据本发明的另一个可选实施例， 所述一组测距 CDMA码为初 始测距码组、 或者周期性测距码组、 或者切换测距码組。
根据本发明的另一个实施方式， 提供一种移动终端， 包括上述 用于无线通信系统中的测距请求的设备。
. 根据本发明的另一个实施方式， 提供一种基站， 包括上述用于 无线通信系统中的测距检测的设备。
通过使用本发明提供的方法和设备， 基站只需进行 K+N次互相 ¾运算即可检测出测距 CDMA码， 定时偏移并完成功率估计， 大大 简化了测距 CDMA码的检测运算， 其中 K为测距 CDMA码数， N 为时间偏移最大采样数。 同时， 本发明通过将 M位比特信息 I扩展 到测距 CDMA码上能在测距信道上发送更多的信息， 提高系统资源 的利用效率， 有效地提高了系统性能。 附图说明
通过以下结合附图的说明， 并且随着对本发明的更全面了解， 本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解， 其中：
图 1 表示测距信号发送和测距信号接收检测的装置的示意框 图。
图 2表示根据本发明的一个实施方式的伪随机比特序列发生器 示意图。
图 3a、 图 3b、 图 3c和图 3d表示根据本发明的一个实施方式的 测距信号产生示意图。
图 4 表示采用本发明的一个实施方式的终端设备结构示意框 图。
图 5 表示根据本发明的一个实施方式的用于测距信号请求的方 法的示意性流程图。
图 6表示根据本发明的一个实施方式的基站结构示意框图。 图 7表示根据本发明的实施方式的用于测距信号检测的方法的 示意性流程图。
图 8表示根据基于 2 2空间复用技术传输测距响应示意图。 在所有的上述附图中， 相同的标号表示具有相同、 相似或相应 的特征或功能。 具体实施方式
以下结合附图具体描述本发明的实施方式。
本发明的实施方式基于 WiMAX ( IEEE802.16e ) 系统实现， 但 本发明并不局限于此。
首先， 在一个小区定义一个公共 CDMA码。
其次， 定义一组测距 CDMA码。 所有码字包括公共 CDMA码字 和测距 CDMA码都具有很好的自相关性和较低的互相关性。
公共 CDMA 码和测距 CDMA 码均由伪随机比特序列发生器 PRBS ( Pseudo-Random Bit Sequence ) 产生。
在本发明的一个实施例中， 设定发生器的多项式描述为： l.+ x + 4 + x7 + x15 ， 伪随机比特序列发生器的输出序列 为 C/C (k = 0,1,2,…… ) , 如图 2所示。 本领域的技术人员应当理解， 伪随 机比特序列发生器的多项式有很多， 并且都能应用于本发明。 上述 设定仅为示例性说明。
； 在本发明的一个实施例中， 伪随机比特序列发生器由种子 bl4,bl3,...b0 = 0，0，1,0,1，0,1 ,1, s0,sl，s2,s3,s4,s5,s6进行初始化。 其中， s6:s0是伪随机比特序列发生器种子的最低位， 将 s6:s0设为小区的 一个控制参数， 由基站在小区进行周期性广播。 例如， 根据 ffiEE802.16e标准， s6:s0是上行子载波的排列基 （ ULJPermBase ) , 上行子载波的排列基是一个 7位的数值， 是关于上行子载波如何排 列的一个因子， 其中 s6是上行子载波的排列基的最高位。 由于伪随 机序列由上行子载波的排列基决定， 而不同的小区广播不同的上行 手载波的排列基， 这样， 不同的上行子载波的排列基导致伪随机序 列发生器的初始状态不一样， 其输出也不一样， 从而每个小区的公 共 CDMA码和测距 CDMA码是不一样的。根据伪随机比特序列发生 器的多项式， 控制参数还可以为其它小区参数， 只要该参数能区分 小区， 就能用于产生伪随机序列。
. 伪随机比特序列发生器的输出序列为 ( = 0,1,2, ...... )， 在本发 明的一个实施方式中， 所有 CDMA码的长度为 144 比特。 第一个 CDMA 码是 ( : = 0,1,2，…… )的前 144 位， 下一个 CDMA 码是 Ck{k = 0X2, ...... )的第 145 到 288 位， 依此类推。 共有 256 个有效 qDMA码， 从 0到 255进行编号。 应该理解， 根据伪随机序列产生 器的多项式描述： ΐ + + 4 + 7 + 15 , 该伪随机比特序列发生器产 生的序列周期为 215-1=32767。 具体来说， 该产生器可以产生无限长 的序列， 但是每移位 32767次， 该产生器的寄存器状态就恢复成初 始状态。 也就是说， 该产生器生成的序列每隔 32767位就重复一次， 因此说序列的周期为 32767。 在本发明的实施例中， 为生成 256 个 144 位的 CDMA 码， 则可使用该伪随机序列产生器生成序列的前 36864位。 虽然第 32768 ~ 36863位与第 0 ~ 4095位是重复的， 但是 相应位置上生成的 CDMA码是错位的， 伪随机序列的特性仍然可保 译它们之间的互相关性较低。
； 另外， 根据本发明的另一个实施方式， 在测距信号中包含 M比 特信息。 根据本发明的一个实施例， 将 M比特信息 I定义为 1比特 信息， 即 M = 1。 当 M - 1时， 公共 CDMA码长和测距 CDMA码长 相同。 但是， 当 ] V[>1 时， 如 M-2， 这样一般要求公共 CDMA码长 是测距 CDMA码长的两倍， M>2时， 以此类推。
与 IEEE802.16e不同， 在本发明的实施方式中，特别的将 0编号 ^第一个码定义为公共 CDMA码， 其它码则相应分成几个组， 可分 别用于初始测距、 周期性测距和切换测距。
当终端开机并检测到一个基站， 终端从基站广播的信息中， 获得 控制参数上行子载波的排列基。 终端的伪随机比特序列发生器根据 接收到的上行子载波的排列基 （s6:s0 ) 进行初始化， 并生成公共 CDMA码和有效的测距 CDMA码组， 包括初始测距 CDMA码组， 周期性测距 CDMA码组和切换测距 CDMA码组。
以初始测距过程为例，终端随机选择一个有效的 CDMA初始测距 0]^八码 。 根据本发明的一个实施方式， 终端将公共 CDMA码 C 和初始测距 CDMA码 R分别采用 BP SK方式调制获得信号,然后将调 制信号进行求和叠加， 获得混合调制信号 S, 最后将混合调制信号 S 承载在测距信道的子载波上， 并进行 IDFT (离散傅立叶逆变换）操 作获得时域测距信号。 图 3a给出了上述实施方式的测距信号产生过 程的示意图。
； 根据本发明的另一个实施方式， 测距信号中带有 M比特信息 I。 ： 终端首先将上述信息比特 I与所选的初始测距 CDMA码 扩展即 进行矩阵乘运算， 得到扩展码 W为
； W = I®R
根据本发明的一个实施例， 假设终端装有 2根天线， M比特信息 I：为 1比特信息用于表示终端的天线配置情况， 例如可编码为二进制 的 0或 1 , 即 ObO或 Obi , 即
l=0bl , 或 I=0b0,
： 其中 Obi表示终端配置有多天线， 0b0表示终端没有配置多天线。 扩展过程即用 144位的测距 CDMA码将 1比特信息扩展成 144比特。 必须加以说明的是，本实施例中 I为 1比特信息用以指示 MS天线数 仅为举例， I可以为 M比特， 用于指示其它更多信息。 根据本发明的另一个实施例， 以有效信息的位数 M-2为例， 可假 ¾公共 CDMA码长为 144位， 而初始测距 CDMA码长为 72位。 此 時， 2比特信息 I可以编码为 0b00、 0b01、 Obl O或者 0bl l。 这样， 用测距码去扩展有效信息， 得到的扩展码正好是 144位， 即每一位 都扩展为 72位。 容易理解， M可以是任意自然数。 并且， 应该理解， M也可以为 0 , 这对应于上述的没有进行扩展的情况。
： 接着终端将公共 CDMA码字和扩展码分别采用 BPSK方式进行调 制,然后将调制信号进行求和叠加， 获得混合调制信号 S , 最后将混 合调制信号 S承载在测距信道的子载波上， 并进行 IDFT (离散傅立 叶逆变换）操作获得时域测距信号。 图 3b给出了上述测距信号中带 M比特的实施方式的测距信号产生过程的示意图。
： 另外， 由于 IDFT为线性运算， 因此， IDFT运算也可以在求和叠 加前对每个调制信号分别进行， 具体测距信号产生过程分别如图 3c 和 3d所示。 但相比图 3a和 3b,图 3c和 3d所示的方案需要多进行一 次 IDFT变换。
结合图 4， 具体说明终端设备的初始测距请求过程。
本发明的实施方式中， 终端设备 400 用于发送测距信号， 可以 包括参数获取装置 401、 码产生装置 402、 测距信号产生装置 403和 发送装置 404。
： 具体地， 参数获取装置 401 可以被配置为获取一个控制参数， 优选地， 为上行子载波的排列基。 该上行子载波的排列基作为伪随 机比特序列发生器的种子， 输入到码产生装置 402。
码产生装置 402可以被配置为根据控制参数产生公共 CDMA码 和一组测距 CDMA码， 优选地， 码产生装置 402包括一个伪随机比 特序列发生器， 根据输入的上行子载波的排列基进行初始化后， 产 生一个伪随机比特序列 = 0，1，2, ...... )„在本发明的一个实施方式 中， 所有 CDMA 码的长度为 144 比特。 第一个 CDMA 码是 Ck (k = 0,1,2,…… )的前 144位， 下一个。01^八码是<^ ( ^ 0,1，2,…… )的 笫 145到 288位，依此类推。共有 256个有效 CDMA码，从 0到 255 进行编号。 根据本发明的一个实施方式， 特别的将 0编号的第一个 码定义为公共 CDMA码， 其它码则相应分成几个組， 可分别用于初 始测距、 周期性测距和切换测距。
测距信号产生装置 403可以被配置为根据公共 CDMA码和从测 距 CDMA码组中随机选择的一个有效测距 CDMA码来产生测距信 号。 根据本发明的一个实施方式， 测距信号产生装置 403 可以将公 共 CDMA码和初始测距 CDMA码分别采用 BPSK方式进行调制，然 后将调制信号进行求和叠加， 获得混合调制信号 S， 最后将混合调制 信号 S承载在测距信道的子载波上， 并进行 IDFT (离散傅立叶逆变 换） 操作获得时域测距信号。 根据本发明的另一个实施方式， 测距 信号产生的示意图具体可参见图 3c。 产生的时域测距信号输入到发 送装置 405。 发送装置 405将时域测距信号处理后发送出去。
居本发明的一个实施方式， 终端设备 400还可以包括一个 M 比特信息产生装置 405， 用于产生 M比特信息。 M比特信息和公共 CDMA码以及测距 CDMA码输入到测距信号产生装置 403 , 产生带 M 比特信息的测距信号， 具体过程可参见示意图 3b,3d 以及前述说 明。
图 5 给出了根据本发明的实施方式的用于初始测距请求的方法 500的示意性流程图。
： 首先在步骤 501处， 参数获取装置 401可以获取一个控制参数， 选地， 为上行子载波的排列基。
； 然后， 在步骤 502处， 码产生装置 402可以根据控制参数产生 公共 CDMA码和一组测距 CDMA码。
： 在步骤 503处， 测距信号产生装置 403可以产生时域测距信号。
在步骤 504处， 发送装置 404将输入的时域测距信号处理后发 送出去。
根据本发明的另一个实施方式， 初始测距请求方法 500 还包括 一个步骤 505， 在步驟 505处， M比特初始装置 405产生 M比特信 息， 输出到测距信号产生装置 403 , 执行如上述步骤 503的操作。 然 经步驟 504处理后将测距信号发送出去。
对应地， 基站执行测距信号的检测过程。 结合图 6 , 具体说明基 站的初始测 巨检测过程。
本发明的实施方式中， 基站 600 用于检测测距信号， 可以包括 参数设置装置 601、 码产生装置 602、 信号接收装置 603、 相位偏移 蜂测装置 604和测距 CDMA码检测装置 605。
； 具体地， 参数设置装置 601 可以被配置为设置一个控制参数， 优选地， 为上行子载波的排列基。 该上行子载波的排列基作为伪随 机比特序列发生器的种子， 输入到码产生装置 602。
: 码产生装置 602可以被配置为根据控制参数产生公共 CDMA码 和测距 CDMA码组， 优选地， 码产生装置 402包括一个伪随机比特 序列发生器， 根据输入的上行子载波的排列基进行初始化后， 产生 一个伪随机比特序列 （^( = 0,1，2, ...... ) , 在本发明的一个实施方式 中， 所有 CDMA 码的长度为 144 比特。 第一个 CDMA 码是 Ck (k = 0,1,2,…… )的前 144位， 下一个 CDMA码是 C人 k = 0,1,2,…― )的 第 145到 288位，依此类推。共有 256个有效 CDMA码，从 0到 255 进行编号。 根据本发明的一个实施方式， 特别的将 0 编号的第一个 码定义为公共 CDMA码， 其它码则相应分成几个组， 可分别用于初 始测距， 周期性测距， 切换测距。 码产生装置 602执行与参见码产 生装置 402同样的操作。
信号接收装置 603 可以被配置为接收信号， 该信号包含有测距 信号， 并将接收到的信号用 DFT运算变换到频域。
； 相位偏移检测装置 604 可以被配置为将来自信号接收装置 603 的变换到频域的测距信号和来自码产生装置 602的公共 CDMA码在 所有可能的相位偏移进行互相关操作， 然后设置一个门限用以检测 分共 CDMA码及其时间偏移， 得到公共 CDMA码的时间偏移估计 值。 假设相位偏移的最大采样数为 N, 则需要进行 N次互相关运算 用以检测时间偏移。
测距 CDMA码检测装置 605可以被配置为基于相位偏移检测装 置 604输出的时间偏移估计值， 将来自信号接收装置 603的变换到 频域的测距信号和来自码产生装置 602的所有有效初始测距 CDMA 码进行互相关操作。 然后设置一个门限用以检测一个初始测距 CDMA码并估计该测距 CDMA码的接收功率。假设共有 K个有效的 初始测距 CDMA码，则需要进行 K次互相关运算用以检测初始测距 CDMA码。
根据本发明的另一个实施方式， 如果发送的测距信号中包括有 M比特信息 I， 则在检测出初始测距 CDMA码后， 将接收到的测距 信号和初始测距 CDMA码进行 M次互相关运算就可将 M比特信息 I：解调出来。
然后基站根据检测到的时间偏移估计和功率估计， 产生相应的 测距响应信息并发送给终端设备， 来调整终端设备的发送功率和时 间偏移。
图 7给出了根据本发明的实施方式的初始测距检测方法 700的 示意性流程图。
： 首先在步驟 701 处， 参数设置装置 601设置一个控制参数， 优 选地， 为上行子载波的排列基。 该上行子载波的排列基作为伪随机 比特序列发生器的种子， 输入到码产生装置 602。
： 然后， 在步骤 702处， 码产生装置 602根据控制参数产生公共 CDMA码和一组测距 CDMA码。
在步骤 703处， 信号接收装置 603接收信号， 该信号包含有测 距信号， 并将接收到的信号用 DFT运算变换到频域。
:: 在步骤 704处， 相位偏移检测装置 604将变换到频域的测距信 号和公共 CDMA码在所有可能的相位偏移进行互相关操作， 然后设 置一个门限用以检测公共 CDMA码及其相位偏移，得到公共 CDMA 码的相位偏移估计值， 从该相位偏移估计值计算出对应的时间偏移 估计值。 假设相位偏移的最大采样数为 N, 则需要进行 N次互相关 运算用以检测时间偏移。
在步骤 705处， 测距 CDMA码检测装置 605， 基于时间偏移估 计值， 将变换到频域的测距信号和所有有效初始测距 CDMA码进行 互相关操作。 然后设置一个门限用以检测一个初始测距 CDMA码并 估计该测距 CDMA码的接收功率。 假设共有 K个有效的初始测距 CDMA码，则需要进行 K次互相关运算用以检测初始测距 CDMA码。
i 根据本发明的另一个实施方式， 如果发送的测距信号中包括有
M比特信息 I, 则在检测出初始测距 CDMA码后， 将接收到的测距 信号和初始测距 CDMA码进行 M次互相关运算就可将 M比特信息 I解调出来。
然后基站根据检测到的时间偏移估计和功率估计， 产生相应的 测距响应信息并发送给终端设备， 来调整终端设备的发送功率和时 间偏移。
下面详细描述发送的测距信号中包括 M比特信息 I的情况下， 骤 705中 CDMA测距码的检测以及和 M比特信息的检测。
； 首先将变换到频域的测距信号描述如下：
当 M=l时， 对所有有效的初始 CDMA测距码都进行如下操作： . 基于步驟 704中已获得的相位偏移估计值， 假设选择的初始
CDMA测距码经过相位偏移与 BPSK调制后的描述为：
C = [Co, Cl, ... , Ci43]
143
将 S和 C作相关运算， 即相关值 =∑ ^ .， 若 |R|大于一定门
1=0
限值， 则接收到的测距信号中包含有该选择的初始 CDMA测距码， 即检测出所使用的 CDMA测距码。
； 支设共有 K个有效的初始测距 CDMA码， 则上述过程最多进行 次， 直到检测出所使用的 CDMA码。
作为替代， 可以不设置门限值， 而是计算出所有有效的初始
CDMA测距码对应的 |R|值 ,进行比较找出最大的 |R|值。从而最大的 |R| 值对应的初始 CDMA测距码即估计的所使用的 CDMA测距码。
在此基础上， 根据 S和 C的相关值 R的正负可确定 1比特信息 I是 ObO还是 0M。 例如， 若1 > 0, 贝' J I = 0bl; R < 0, 则 I = 0b0。 容易理解， CDMA测距码和 M比特信息 I的检测也可以同时进 行。
当 M=2时，对所有有效的初始 CDMA测距码都进行如下操作（如 上所述， 此时初始 CDMA测距码的长度是公共 CDMA码的一半） ： 基于步骤 704中已获得的相位偏移估计值， 假设选择的初始 CDMA测距码经过相位偏移与 BPSK调制后的描述为：
71
将 S和 c作相关运算， 即相关值 =∑ >< ^ , 若 ?|大于一定门
(=0
限值， 则接收到的测距信号中包含有该选择的初始 CDMA测距码， 即检测出 CDMA测距码。 同样， 也可以通过比较所有有效的初始 CDMA测距码对应的相关值 R来检测出所使用的 CDMA测距码。
在此基础上， 按如下方法确定 M比特中的第 1位信息 Il Q 计算
71
相关值 ^ =∑ Χ <^ , 相关值 R的正负可确定该比特信息 ^是^。还 是 0bl。 例如， 若 > 0, l! = 0bl; 若1 < 0， M = 0b0。 同时， 按 同样方法确定 M比特中的第 2位信息 12。计算相关值 ,
相关值 R的正负可确定该比特信息 12是 ObO还是 0bl。 例如， 若 > 0, l2 = 0bl; 若 < 0, 则 I2 = 0b0。 如此， 可确定这 M比特信息 I。
同样， CDMA测距码和 M比特信息 I的检测也可同时进行。 当 M大于 2时， 以此类推。
' 根据本发明的一个实施例， 假设 M比特信息 I为 1比特信息用 亍表示终端的天线配置情况， 例如可编码为 Obi 表示终端配置有多 天线， 0b0表示终端没有配置多天线， 则接下来基站可基于空间复用 技术发送信号， 发送信号被分成两部分在相同的无线资源上进行发 ίί。 例如基站利用空间复用技术广播测距响应消息， 即测距响应消 息被分成两部分在相同的无线资源上进行发送。 而终端可以正确接 收， 获得该测距响应消息。 图 8给出了基于 2 x 2空间复用技术进行 传输测距响应消息的示意图。
必须加以说明的是， 上述描述以初始测距过程为例， 本发明同 样可应用与周期性测距过程和切换测距过程。 所不同的是， 码产生 装置 402和码产生装置 602, 分别输出周期性测距 CDMA码或者切 换测距 CDMA码。而在测距 CDMA码的选择时，根据系统指示信息， 分别从周期性测距 CDMA码组或者切换测距 CDMA码组中选择有 疲的周期性测距 CDMA码或者切换测距 CDMA码。具体的，在测距 偉号产生装置 403 ,将公共 CDMA码和周期性测距 CDMA或者切换 测距 CDMA码分别采用 BPSK方式进行调制并进一步处理后输出时 威测距信号。 对应的， 在步骤 503 , 测距信号产生装置 403 将公共 CDMA码和周期性测距 CDMA码或者切换测距 CDMA码分别采用 BPSK 方式进行调制并进一步处理后输出时域测距信号。 而在测距 CDMA码检测装置 605, 基于相位偏移检测装置 604输出的时间偏 移估计值， 将来自信号接收装置 603 的变换到频域的测距信号和来 自码产生装置 602 的所有有效周期性测距 CDMA码或者切换测距 CDMA码进行互相关操作。 然后设置一个门限用以检测一个周期性 测距 CDMA码或者切换测距 CDMA码并估计该测距 CDMA码的接 功率。 对应的， 在步骤 704处， 测距 CDMA码检测装置 605执行 周期性测距 CDMA码或者切换测距 CDMA码的检测操作并估计其 功率。
本方案通过在小区设置公共 CDMA码和测距 CDMA码，将公共 CDMA码和测距 CDMA码求和叠加处理产生测距信号并发送测距请 眷； 在基站， 通过将接收到测距信号和公共 CDMA码在所有可能的 相位偏移进行 N次互相关操作得到定时偏移， 将接收到测距信号和 所有有效测距 CDMA码进行 K次互相关操作就可完成测距 CDMA 码检测和功率估计， 即只需执行 K + N 次互相关运算完成测距检测 过程， 大大简化了测距 CDMA码的检测运算， 其中 K为测距 CDMA 码数， N为时间偏移最大采样数。 同时， 本发明通过将 M位比特 I 扩展到测距 CDMA码上能在测距信道上发送更多的信息， 提高系统 资源的利用效率， 有效地提高了系统性能。
本发明可以以硬件、 软件、 固件以及它们的组合来实现。 本领 域技术人员应该认识到， 也可以在供任何合适数据处理系统使用的 信号承载介质上所设置的计算机程序产品中体现本发明。 这种信号 承载介质可以是传输介质或用于机器可读信息的可记录介盾， 包括 磁介质、 光介质或其他合适介质。 可记录介质的示例包括： 硬盘驱 动器中的磁盘或软盘、 用于光驱的光盘、 磁带， 以及本领域技术人 ί所能想到的其他介质。 本领域技术人员应该认识到， 具有合适编 裎装置的任何通信设备都将能够执行如程序产品中体现的本发明方 法的步骤。
： 从上述描述应该理解， 在不脱离本发明精神的情况下， 可以对 本发明各实施方式进行修改和变更。 本说明书中的描述仅仅是用于 说明性的， 而不应被认为是限制性的。 本发明的范围仅受权利要求 书的限制。

Claims (1)

  1. 权 利 要 求 书
    1. 一种用于无线通信系统中的测距请求的方法， 该方法包括： 获取一个控制参数；
    根据所述控制参数产生一个公共 CDMA码和一组测距 CDMA ；
    根据该公共 CDMA码和从该组有效测距 CDMA码中随机选择的 一个有效的测距 CDMA码， 来产生测距信号； 以及
    发送测距信号。
    2. 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 所述产生测距信号进一 步包括：
    随机选择一个有效的测距 CDMA码；
    将随机选择的有效测距 CDMA 码和公共 CDMA 码分别进行 BPSK调制； 以及
    对分别调制的有效测距 CDMA码和公共 CDMA码进行求和叠 加， 以产生测距信号。
    3. 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 所述产生测距信号进一 步包括：
    设置一个 M比特位的信息；
    将所述 M比特位的信息与随机选择的有效测距 CDMA码进行扩 ， 以得到一个扩展码， 其中 M为自然数；
    将扩展码与公共 CDMA码分别进行 KPSK调制； 以及
    对分别调制的扩展码和公共 CDMA码进行求和叠加， 以得到测 距信号。
    4. 根据权利要求 1-3中任一项所述的方法， 其中，
    所述控制参数为上行子载波排列基， 用于产生伪随机序列， 以 生成所述公共 CDMA码和所述测距 CDMA码。
    5. 根据权利要求 4所述的方法， 其中，
    所述伪随机序列的前 位是第一个 CDMA码，作为公共 CDMA 码， 接着依次产生 L个 N2位 CDMA码， 作为 L个测距 CDMA码， 其中 N2为码长， L为测距码的个数， N2和 L为自然数。
    6. 根据权利要求 5所述的方法， 其中， - Ν^
    7.根据权利要求 5或 6所述的方法，其中，所述 L个测距 CDMA 码根据小区设置， 划分成不同的组， 分别为用于初始测距的初始测 距码组、 用于周期性测距的周期性测距码组和用于切换测距的切换 测距码组。
    8. 根据权利要求 1中所述的方法， 其中， 所述一组测距 CDMA 码为初始测距码组、 或者周期性测距码组、 或者切换测距码组。
    9. 一种用于无线通信系统中的测距检测的方法， 包括： 设置一个控制参数；
    . 根据所述控制参数产生一个公共 CDMA码和一组测距 CDMA 码；
    接收测距信号；
    将接收到的测距信号变换到频域， 并与公共 CDMA码在频域进 行相关运算， 以检测公共 CDMA码的相位偏移； 以及
    在公共 CDMA码的相位偏移的基础上， 将变换到频域的测距信 号与测距 CDMA码组中所有的有效测距 CDMA码在频域进行相关 运算， 以检测出所述接收的测距信号中的测距 CDMA码并得到其接 收功率估计值。
    10. 根据权利要求 9 所述的方法， 进一步包括： 将检测出的测 距 CDMA码与接收到的测距信号在频域进行相关运算，得到 M比特 信息。
    11. 根据权利要求 9或 10所述的方法， 其中，
    所述控制参数为上行子载波排列基， 用于产生伪随机序列， 以 生成所述公共 CDMA码和所述测距 CDMA码。
    12. 根据权利要求 11所述的方法， 其中，
    所述伪随机序列的前 位是第一个 CDMA码，作为公共 CDMA 码， 接着依次产生 L个 N2位 CDMA码， 作为 L个测距 CDMA码， 其中 N2为为码长， L为测距码的个数， Ni、 N2和 L为自然数。
    13. 根据权利要求 12所述的方法， 其中， Ni - N^
    14. 根据权利要求 12或 13所述的方法， 其中， 所述 L个测距 CDMA码根据小区设置， 划分成不同的組， 分别为用于初始测距的 初始测距码组、 用于周期性测距的周期性测距码组和用于切换测距 的切换测距码组。
    15. 根据权利要求 9所述的方法， 其中， 所述一組测距 CDMA 码为初始测 巨码组、 或者周期性测距码组、 或者切换测距码组。
    16. 一种用于无线通信系统中的测距请求的设备， 该设备包括： 参数获取装置， 用于获取一个控制参数；
    码产生装置， 用于根据所述控制参数产生一个公共 CDMA码和 --组测距 CDMA码；
    测距信号产生装置， 用于根据该公共 CDMA码和从该组有效测 距 CDMA码中随机选择的一个有效的测距 CDMA码，来产生测距信 号； 以及
    发送装置， 用于发送测距信号。
    17. 根据权利要求 16所述的设备， 其中， 所述测距信号产生装 , 置进一步包括：
    用于随机选择一个有效的测距 CDMA码的装置；
    用于将随机选择的有效测距 CDMA码和公共 CDMA码分別进行
    BPSK调制的装置； 以及
    用于对分别调制的有效测距 CDMA码和公共 CDMA码进行求和 叠加以产生测距信号的装置。
    18. 根据权利要求 16所述的设备， 其中， 所述测距信号产生装 置进一步包括：
    用于设置一个 M比特位的信息的装置；
    用于将所述 M比特位的信息与随机选择的有效测距 CDMA码进 行扩展以得到一个扩展码的装置， 其中 M为自然数；
    用于将扩展码与公共 CDMA码分别进行 BPSK调制的装置； 以 用于对分别调制的扩展码和 CDMA码进行求和叠加以得到测距 信号的装置。
    19. 根据权利要求 16-18中任一项所述的设备， 其中，
    ； 所述控制参数为上行子载波排列基， 用于产生伪随机序列， 以 生成所述公共 CDMA码和所述测距 CDMA码。
    ； 20. 根据权利要求 19所述的设备， 其中，
    所述伪随机序列的前 位是第一个 CDMA码，作为公共 CDMA 码， 接着依次产生 L个 N2位 CDMA码， 作为 L个测距 CDMA码， 其中 N2为码长， L为测距码的个数， N2和 L为自然数。
    21. 根据权利要求 20所述的设备， 其中， N N
    ； 22. 根据权利要求 20或 21所述的设备， 其中， 所述 L个测距 CDMA码根据小区设置， 划分成不同的组， 分别为用于初始测距的 初始测距码组、 用于周期性测距的周期性测距码組和用于切换测距 的切换测距码组。
    23.根据权利要求 16中所述的设备，其中，所述一组测距 CDMA 码为初始测距码组、 或者周期性测距码组、 或者切换测距码组。
    24. 一种用于无线通信系统中的测距检测的设备， 包括： 参数设置装置， 用于设置一个控制参数；
    ； 码产生装置， 用于根据所述控制参数产生一个公共 CDMA码和 了组测距 CDMA码；
    信号接收装置， 用于接收测距信号；
    相位偏移检测装置， 用于通过将接收到的测距信号变换到频域， 并与公共 CDMA码在频域进行相关运算，来检测公共 CDMA码的相 位偏移；
    测距 CDMA码检测装置，用于通过在公共 CDMA码的相位偏移 的基础上， 将变换到频域的测距信号与测距 CDMA码组中所有的有 敢测距 CDMA码在频域进行相关运算， 来检测出所述接收的测距信 号中的测距 CDMA码并得到其接收功率估计值。
    25. 根据权利要求 24所述的设备， 进一步包括 M比特信息检测 装置， 用于通过将检测出的测距 CDMA码与接收到的测距信号在频 域进行相关运算， 来检测 IV [比特信息。
    26. 根据权利要求 24或 25所述的设备， 其中，
    所述控制参数为上行子载波排列基， 用于产生伪随机序列， 以 生成所述公共 CDMA码和所述测 3巨 CDMA码。
    27. 根据权利要求 26所述的设备， 其中，
    所述伪随机序列的前 位是第一个 CDMA码，作为公共 CDMA 码， 接着依次产生 L个 N2位 CDMA码， 作为 L个测距 CDMA码， 其中 N2为为码长， L为测距码的个数， N2和 L为自然数。
    28. 根据权利要求 27所述的设备， 其中， >^ = ^[2。
    29. 根据权利要求 27或 28所述的设备， 其中， 所述 L个测距 CDMA码根据小区设置， 划分成不同的组， 分别为用于初始测距的 初始测距码组、 用于周期性测距的周期性测距码组和用于切换测距 的切换测距码組。
    30. 根据权利要求 24所述的设备， 其中， 所述一组测距 CDMA 码为初始测距码组、 或者周期性测距码组、 或者切换测距码组。
    31. 一种移动终端， 包括根据权利要求 16的设备。
    32. 一种基站， 包括根据权利要求 24的设备。
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