CN102124699B - 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

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50MHz、下行速率达到100MHz、频谱利用率为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谱利用率，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，基站因此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OFDMA 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)。此外，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(initialranging)，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(periodical ranging)和切换测距(handover ranging)。它们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。在初始测距过程中，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需在频域上使用一组相关器122，通过将接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113。

上述方法的主要缺点是计算的复杂度很高。为了检测测距CDMA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，最大定时偏移为N个采样，那么需要进行K×N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能。

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。

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N₁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N₁、N₂为码长，L为测距码的个数，N₁、N₂和L为自然数。根据本发明的一个可选实施例，N₁＝N₂。

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。

根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，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。

根据本发明的一个可选实施例，伪随机序列的前N₁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N₁、N₂为为码长，L为测距码的个数，N₁、N₂和L为自然数。根据本发明的一个可选实施例，N₁＝N₂。

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。

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；以及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。

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码。

根据本发明的一个可选实施例，伪随机序列的前N₁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N₁、N₂为码长，L为测距码的个数，N₁、N₂和L为自然数。根据本发明的一个可选实施例，N₁＝N₂。

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，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。

根据本发明的另一个可选实施例，伪随机序列的前N₁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N₁、N₂为为码长，L为测距码的个数，N₁、N₂和L为自然数。根据本发明的另一个实施方式，N₁＝N₂。

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组。

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、或者切换测距码组。

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次互相关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PRB S(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：1+x+x⁴+x⁷+x¹⁵，伪随机比特序列发生器的输出序列为C_k(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b14，b13，...b0＝0，0，1，0，1，0，1，1，s0，s1，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IEEE802.16e标准，s6:s0是上行子载波的排列基(UL PermBase)，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子载波的排列基，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C_k(k＝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C_k(k＝0，1，2，......)的前144位，下一个CDMA码是C_k(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。应该理解，根据伪随机序列产生器的多项式描述：1+x+x⁴+x⁷+x¹⁵，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证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M＞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，当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CDMA码R。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BPSK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R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0b0或0b1，即

I＝0b1，或I＝0b0，

其中0b1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，可假设公共CDMA码长为144位，而初始测距CDMA码长为72位。此时，2比特信息I可以编码为0b00、0b01、0b10或者0b11。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C_k(k＝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C_k(k＝0，1，2，......)的前144位，下一个CDMA码是C_k(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。

根据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，优选地，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，在步骤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。然后经步骤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距检测过程。

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、相位偏移检测装置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C_k(k＝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C_k(k＝0，1，2，......)的前144位，下一个CDMA码是C_k(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公共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1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。

首先在步骤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。

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，步骤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：

S＝[S₀，S₁，...，S₁₄₃]

当M＝1时，对所有有效的初始CDMA测距码都进行如下操作：

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：

C＝[C₀，C₁，...，C₁₄₃]

将S和C作相关运算，即相关值

若|R|大于一定门限值，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。

假设共有K个有效的初始测距CDMA码，则上述过程最多进行K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0b0还是0b1。例如，若R＞0，则I＝0b1；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：

C＝[C₀，C₁，...，C₇₁]

将S和C作相关运算，即相关值

若|R|大于一定门限值，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I₁。计算相关值

相关值R的正负可确定该比特信息I₁是0b0还是0b 1。例如，若R＞0，I₁＝0b1；若R＜0，则I₁＝0b0。同时，按同样方法确定M比特中的第2位信息I₂。计算相关值相关值R的正负可确定该比特信息I₂是0b0还是0b1。例如，若R＞0，I₂＝0b1；若R＜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比特信息用于表示终端的天线配置情况，例如可编码为0b1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送。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2×2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码组中选择有效的周期性测距CDMA码或者切换测距CDMA码。具体的，在测距信号产生装置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域测距信号。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码的接收功率。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，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质，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，以及本领域技术人员所能想到的其他介质。本领域技术人员应该认识到，具有合适编程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 (32)

1.一种用于无线通信系统中的测距请求的方法，所述方法包括：

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码；

根据所述公共CDMA码和从所述一组测距CDMA码中随机选择的一个有效的测距CDMA码，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N₁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N₁、N₂为码长，L为测距码的个数，N₁、N₂和L为自然数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中N₁=N₂。

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，所述测距信号是根据所述公共CDMA码和从所述一组测距CDMA码中随机选择的一个有效的测距CDMA码产生的；

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码并得到所述测距CDMA码的接收功率估计值。

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N₁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N₁、N₂为为码长，L为测距码的个数，N₁、N₂和L为自然数。

13.根据权利要求12所述的方法，其中N₁=N₂。

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。

15.根据权利要求9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。

16.一种用于无线通信系统中的测距请求的设备，所述设备包括：

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码和一组测距CDMA码；

测距信号产生装置，用于根据所述公共CDMA码和从所述一组测距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。

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；以及

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N₁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N₁、N₂为码长，L为测距码的个数，N₁、N₂和L为自然数。

21.根据权利要求20所述的设备，其中N₁=N₂。

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组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码和一组测距CDMA码；

信号接收装置，用于接收测距信号，所述测距信号是根据所述公共CDMA码和从所述一组测距CDMA码中随机选择的一个有效的测距CDMA码产生的；

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码并得到所述测距CDMA码的接收功率估计值。

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M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码和所述测距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N₁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N₁、N₂为为码长，L为测距码的个数，N₁、N₂和L为自然数。

28.根据权利要求27所述的设备，其中N₁=N₂。

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组。

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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