CN102857456A - 一种提高测距码多用户竞争检测率的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高测距码多用户竞争检测率的方法及系统，包括以下步骤：提取测距载波数据；步骤S2：产生本地码，求解得到测距载波数据与本地码相关或差分相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg；步骤S3：将测距载波数据的峰均比

与设定的第一次检测门限TH1进行比较，对于

大于第一次检测门限TH1的本地码字，则依据判断值

和第二次检测门限TH2比较，若所述判断值R大于第二次门限TH2，则检测得到所述的测距码。本发明既能不增加虚警率及计算复杂度，又能提高多用户竞争时的检测率。

Description

一种提高测距码多用户竞争检测率的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信接入技术领域，尤其涉及一种提高测距码多用户竞争检测率的方法及系统。

背景技术

测距(Ranging)是终端与基站通信的前提，其基于802.16e协议规定的OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址)系统，用于调整移动用户的频偏，时偏，和功率的过程。信号帧的终端发送测距请求给基站，基站根据接收到的测距请求后估计出终端的频偏，时偏，和功率等，并把这些信息反馈给终端，使得终端调整自己的相应的参数，进而可以发送上行数据。

由于测距过程是基于竞争的，也就是多个不同的终端可以在同一时间同一信道发送测距码，即这些不同终端发送的测距码在空中传播时是叠加的，基站接收到这些测距码信号后，需要从叠加的信号中检测出每一个终端对应的测距码，以便给每个终端估计参数。

目前，测距码的检测技术有时域相关，频域相关，和差分频域相关算法。频域相关法是将接收到的数据先进行FFT变换到频域，然后从中取出测距子信道中所有载波的值和本地码进行相关运算，之后进行IFFT变换，之后进行峰值功率和均值功率求解，然后进行门限检测和时偏估计。差分频域相关算法把接收到的数据先进行FFT变换到频域，若是二符号的测距需要先把接收到的二个符号的数据进行合并，若是一个符号的测距则不需要合并，然后根据子载波间隔来对载波对和本地码进行差分相关，对差分相关后的数据做FFT，之后进行峰值功率和均值功率求解，然后进行门限检测和时偏估计。

频域相关和差分频域相关法都可以采用相同的门限检测装置，对IFFT(频域相关法)或者FFT(差分频域相关法)出来的数据计算功率，峰值功率P_max和均值功率P_avg，若

(峰均比)大于第一次门限，并且

(峰峰比)大于第二次门限，则检出测距码。

同一帧若只有一个终端给基站发送测距码，那么码本中所有码字的峰值功率除了终端发送的那个码字的峰值功率很明显比较大外，其他所有码字的峰值功率都很小，基本为0；而很多情况下，同一帧很可能有多个终端给基站发送测距码，那么码本中那些终端给基站发送测距码的码字的峰值功率都会比较大，码本中所有码字的峰值功率-当前码字的峰值功率P_max的值会比较大，若继续在第二次门限检测时用

和第二次检测门限比较，对于单用户和多用户来说第二次检测门限相同的情况下，那么能过第二次检测门限的概率会降低，可以看出，多用户检测时的检测率相对于单用户检测时的检测率会降低。另外，若考虑到多用户竞争的情况，仅仅把第二次检测门限降低，虽然可以解决多用户竞争时的检测率相对于单用户时的检测率会降低的问题，但是同时会造成虚警率较高。

发明内容

本发明提供一种提高测距码多用户竞争检测率的方法，以解决目前的多用户测距码的检测率较低的问题。

一种提高测距码多用户竞争检测率的方法，包括以下步骤：

步骤S1：将接收到的时域数据进行FFT运算变换到频域，提取测距载波数据；

步骤S2：产生本地码，将所述提取的测距载波数据与本地码进行相关，再进行IFFT变换并求解得到测距载波数据与本地码相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg，或将所述提取的测距载波数据与本地码进行差分相关，再进行FFT变换并求解得到测距载波数据与本地码差分相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg；

步骤S3：将峰均比

与设定的第一次检测门限TH1进行比较，对于大于第一次检测门限TH1的本地码字，则依据判断值

和第二次检测门限TH2比较，若所述判断值R大于第二次门限TH2，则检测得到所述的测距码。

进一步，在上述的提高测距码多用户竞争检测率的方法中，所述步骤S1具体包括：在进行FFT运算变换之后，对接收到的两个符号的测距数据进行合并。

进一步，在上述的提高测距码多用户竞争检测率的方法中，所述合并步骤包括：先对两符号的数据Y_i，2，k进行128点的时偏补偿，然后和符号1的数据进行合并，得到合并后的频域数据Y_i，k。

合并公式为

其中p₁和p₂是加权系数，

是Y₂符号二相对于Y₁符号1的相位补偿。

进一步，在上述的提高测距码多用户竞争检测率的方法中，所述步骤S2中相关步骤具体包括：

将144比特数据的每个本地码扩展成144个字节数据，然后用144个子载波的值和每个本地码的144字节数据的分别相乘。

进一步，在上述的提高测距码多用户竞争检测率的方法中，所述步骤S2中差分相关步骤具体包括：

取本地码C_m，0≤m＜64，C_m＝(c_m，0，c_m，1，L，c_m，143)与Y_i，k进行相关，得到相关后的序列

对

进行差分相关操作并进行天线合并得到序列Z，其中L为天线数，K是测距子信道中的所有载波索引构成的集合，1≤n≤M。

进一步，在上述的提高测距码多用户竞争检测率的方法中，所述步骤S3具体包括：将测距载波数据的峰均比

与设定的第一次检测门限TH1进行比较，若

成立，则找到峰值位置P_m，pos并保存；若

不成立，则把峰值功率P_m，max保存在峰值功率存储器中。

进一步，在上述的提高测距码多用户竞争检测率的方法中，所述步骤S3还包括：对

成立的码字进行第二次门限TH2检测，若

则检测得到所述的测距码，其中，l是通过第一次门限检测的码字的数量，是通过第一次门限检测的码字的峰值功率之和。

进一步，在上述的提高测距码多用户竞争检测率的方法中，所述步骤S3之后还包括以下步骤：根据两个符号的峰值功率之间的比值进行判断，从而对求出测距码的时偏进行修正。

进一步，在上述的提高测距码多用户竞争检测率的方法中，所述根据两个符号的峰值功率之间的比值进行判断，从而对求出测距码的时偏进行修正的步骤具体包括：

根据所述接收到的测距数据分别求取第一个符号和第二个符号上的峰值功率，再根据所述两峰值功率求取和的比例关系，对当前码对应的时偏进行修正，求取正确时偏值。

本发明还提供一种提高测距码多用户竞争检测率的系统，包括：测距载波提取单元，用于将接收到的时域数据进行FFT运算变换到频域，提取测距载波数据；

连接于所述测距载波提取单元的测距数据功率计算单元，用于所述提取的测距载波数据与本地码进行相关，再进行IFFT变换并求解得到测距载波数据的峰值功率P_max和均值功率P_avg，或将所述提取的测距载波数据与本地码进行差分相关，再进行FFT变换并求解得到测距载波数据的峰值功率P_max和均值功率P_avg；

连接于所述测距数据功率计算单元的测距码门限检测单元，用于将测距载波数据的峰均比

与设定的第一次检测门限TH1进行比较，对于

大于第一次检测门限TH1的本地码字，依据判断值

和第二次检测门限TH2比较，若所述判断值R大于第二次门限TH2，则检测得到所述的测距码。

本发明提高测距码多用户竞争检测率的方法及系统通过频域相关法和差分相关频域相关法这两个算法基本流程保持不变的情况下，仅改变第二次门限检测的计算公式来提高多用户竞争时的检测率，这样既能不增加虚警率，不增加计算复杂度，又能提高多用户竞争时的检测率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明提高测距码多用户竞争检测率的方法的流程图；

图2是本发明提高测距码多用户竞争检测率的方法第一实施例的具体流程图；

图3是本发明提高测距码多用户竞争检测率的方法第二实施例的具体流程图；

图4是本发明提高测距码多用户竞争检测率的系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明是基于Wimax的多天线多用户竞争时测距码检测，提供一种提高测距码多用户竞争检测率的方法，包括以下步骤：

步骤S1：将接收到的时域数据进行FFT运算变换到频域，提取测距载波数据；

步骤S2：产生本地码，将所述提取的测距载波数据与本地码进行相关，再进行IFFT变换并求解得到测距载波数据与本地码相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg，或将所述提取的测距载波数据与本地码进行差分相关，再进行FFT变换并求解得到测距载波数据与本地码差分相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg；

步骤S3：将测距载波数据的峰均比与设定的第一次检测门限TH1进行比较，对于

大于第一次检测门限TH1的本地码字，依据判断值

和第二次检测门限TH2比较，若所述判断值R大于第二次门限TH2，则检测得到所述的测距码。

所述步骤S3之后还包括以下步骤：根据两个符号的峰值功率之间的比值进行判断，从而对求出测距码的时偏进行修正。

下面主要结合附图及具体实施例对本发明提高测距码多用户竞争检测率的方法作进一步详细的说明。

请参阅图2，图2是本发明提高测距码多用户竞争检测率的方法第一实施例的具体流程图。本实施例是基于频域相关方法，其包括如下步骤：

步骤S11：把接收到的时域数据进行FFT运算变换到频域，提取测距载波数据。

本步骤中，把接收到的时域数据(去掉CP之后的时域数据)FFT变换到频域，例如10M的1个符号1天线的时域数据为1024点；从频域数据中取出测距子信道中所有载波的值，即取出6个测距子信道的子载波的值，每个符号每个子信道内有6个Tile，每个Tile内有4个连续的子载波，每个符号6个测距子信道有6*6*4＝144个子载波，10M的1个符号1天线的话，应该取出144个子载波的值。

步骤S12：产生本地码，将所述提取的测距载波数据和本地码相关。

本步骤中，将144比特数据的每个本地码扩展成144个字节的数据，然后用144个子载波的值和每个本地码的144字节数据的分别相乘，即 $M=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_k{Y}_k\exp (2\mathrm{\πjk}(m-{\mathrm{\τ}}_0)/N).$

步骤S13：将所述相关后的数据进行IFFT变换，并根据所述进行IFFT变换的数据计算出每个码字的平均功率P_avg和峰值功率P_max。

步骤S14：将测距载波数据与本地码字数据相关后的峰均比

与设定的第一次检测门限进行比较，若

小于第一次门限，则找保存其峰值功率P_max。

步骤S15：若

大于第一次检测门限的本地码字，则依据判断值

和第二次检测门限比较，若所述判断值R大于第二次门限，则检测得到所述的测距码。

步骤S16：根据两个符号的峰值功率之间的比值进行判断，用于对求出测距码的时偏P_pos进行修正。

请参阅图3，图3是本发明提高测距码多用户竞争检测率的方法第二实施例的具体流程图。本实施例是基于差分相关频域相关方法，其包括如下步骤：

步骤S101：把接收到的时域数据进行FFT运算变换到频域，提取测距载波数据。

本步骤中，从频域数据中抽取出测距子载波的数据，得到测距频域数据，用Y_i，j，k表示，其中i，j，k分别表示接收天线序号，测距符号序号，和测距子载波物理序号。

把接收到的时域数据(去掉CP之后的时域数据)FFT变换到频域，以二天线接收，10M系统为例，初始测距子载波占所有的1024个子载波中的144个，cp长度128，FFT点数为1024，本地码个数为64个，符号1的权值p₁为1，符号二的权值p₂为0.8，第一次门限TH1设为16，第二次门限TH2设为7。

本步骤还包括：在进行FFT运算变换之后，对接收到的两个符号的测距数据进行合并。

若是两符号的初始或切换测距，先对符号二的数据Y_i，2，k进行128点的时偏补偿，然后和符号1的数据进行合并，得到合并后的频域数据Y_i，k。

合并公式为

其中p₁和p₂是加权系数，是Y₂符号二相对于Y₁符号1的相位补偿。

步骤S102：产生本地码，将所述提取的测距载波数据和本地码差分相关。

本差分相关步骤具体包括：

取本地码C_m，0≤m＜64，C_m＝(c_m，0，c_m，1，L，c_m，143)与Y_i，k进行相关，得到相关后的序列

对

进行差分相关操作并进行天线合并得到序列Z_n， $Z_n=\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k+n\∈K}{\underset{k\∈K}{\mathrm{\Σ}}}\left(Y_{i,k}{c}_{m,k}^{*}\right){\left(Y_{i,k+n}{c}_{m,k+n}^{*}\right)}^{*},$ 其中L为天线数。

本实例中L＝2，K是测距子信道中的所有载波索引构成的集合，1≤n≤M。在本实例中M取10，通过上述操作可得到一数据长度为10的序列。当所取子载波间隔小于相干带宽时，可以将信道系数H_k和H_k+n视为相同，对其进行归一化后：

其中k(n)是测距子载波集K中间距为nΔf的载波对的数目。

步骤S103：将所述差分相关后的数据进行FFT变换，并根据所述进行FFT变换的数据求解出每个码字的平均功率P_avg和峰值功率P_max。

将得到的长度为10的序列补0至1024点，对这1024点数据进行FFT变换操作。根据所述FFT变换后的数据进行计算测距码的功率，并把功率保存在功率存储器中，求出其均值功率P_avg，峰值功率P_max。

步骤S104：将测距载波数据与本地码相差分相关后的峰均比

与设定的第一次检测门限TH1进行比较，若

成立，则保存其峰值功率P_max和峰值位置p_m，pos。

本步骤中，对于当前候选码字C_m，进行第一次门限TH1检测，若

则通过了第一次门限检测，从所述功率存储器中找到峰值功率的峰值位置P_m，pos，则把峰值功率P_max和峰值位置P_m，pos保存在峰值功率存储器和峰值功率位置存储器中，并且把码字ID^m保存在S中。

若

不成立，没有通过第一次门限检测，则把峰值功率P_max保存在峰值功率存储器中。

由于码本中有64个码，0≤m＜64，步骤4，5，6，7需要做64次。

步骤S105：若

的测距载波数据与本地码差分相关后码字，则依据判断值

和第二次检测门限比较，若所述判断值R大于第二次门限，则检测得到所述的测距码。

对通过第一次门限检测的码字继续进行第二次门限TH2检测，对

成立的码字进行第二次门限TH2检测，若

则通过了第二次门限检测，检测得到所述的测距码，其中，l是通过第一次门限检测的码字的数量，

是通过第一次门限检测的码字的峰值功率之和。

步骤S106：根据二个符号的峰值功率之间的比值进行判断，用于对求出测距码的时偏P_m，pos进行修正。

通过不同符号的峰值功率比较，求测距码的时偏。根据所述接收到的测距数据分别求取第一个符号和第二个符号上的峰值功率，再根据所述两峰值功率求取和的比例关系，对当前码对应的时偏进行修正，求取正确时偏值。

本发明还提供一种提高测距码多用户竞争检测率的系统，包括：

测距载波提取单元10，用于将接收到的时域数据进行FFT运算变换到频域，提取测距载波数据；

连接于所述测距载波提取单元10的测距数据功率计算单元20，用于所述提取的测距载波数据与本地码进行相关，再进行IFFT变换并求解得到测距载波数据的峰值功率P_max和均值功率P_avg，或将所述提取的测距载波数据与本地码进行差分相关，再进行FFT变换并求解得到测距载波数据与本地码相关或差分相关后码字的峰值功率P_avg和均值功率P_max；

连接于所述测距数据功率计算单元20的测距码门限检测单元30，用于将测距载波数据与本地码相关或差分相关后码字的峰均比

与设定的第一次检测门限TH1进行比较，对于

大于第一次检测门限TH1的本地码字，依据判断值

和第二次检测门限TH2比较，若所述判断值R大于第二次门限TH2，则检测得到所述的测距码。

相比于现有技术，本发明提高测距码多用户竞争检测率的方法及系统通过频域相关法和差分相关频域相关法这两个算法基本流程保持不变的情况下，仅改变第二次门限检测的计算公式来提高多用户竞争时的检测率，即把第二次门限检测中

和第二次检测门限比较改为

和第二次检测门限比较，这样既能不增加虚警率，不增加计算复杂度，又能提高多用户竞争时的检测率。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将接收到的时域数据进行FFT运算变换到频域，提取测距载波数据；

步骤S2：产生本地码，将所述提取的测距载波数据与本地码进行相关，再进行IFFT变换并求解得到测距载波数据与本地码相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg，或将所述提取的测距载波数据与本地码进行差分相关，再进行FFT变换并求解得到测距载波数据与本地码差分相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg；

步骤S3：将测距载波数据与本地码相关或差分相关后码字的峰均比

与设定的第一次检测门限TH1进行比较，对于

大于第一次检测门限TH1的本地码字，则依据判断值

和第二次检测门限TH2比较，若所述判断值R大于第二次门限TH2，则检测得到所述的测距码。

2.如权利要求1所述的提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：在进行FFT运算变换之后，对接收到的两个符号的测距数据进行合并。

3.如权利要求2所述的提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，所述合并步骤包括：先对两符号的数据Y_i，2，k进行128点的时偏补偿，然后和符号1的数据进行合并，得到合并后的频域数据Y_i，k；

合并公式为

其中p₁和p₂是加权系数，

是Y₂符号二相对于Y₁符号1的相位补偿。

4.如权利要求1所述的提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，所述步骤S2中相关步骤具体包括：

将144比特数据的每个本地码扩展成144个字节数据，然后用144个子载波的值和每个本地码的144字节数据的分别相乘。

5.如权利要求1所述的提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，所述步骤S2中差分相关步骤具体包括：

取本地码C_m，0≤m＜64，C_m＝(c_m，0，c_m，1，L，c_m，143)与Y_i，k进行相关，得到相关后的序列

对

进行差分相关操作并进行天线合并得到序列Z_n，

其中L为天线数，K是测距子信道中的所有载波索引构成的集合，1≤n≤M。

6.如权利要求1所述的提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：将测距载波数据与本地码差分相关后码字的峰均比与设定的第一次检测门限TH1进行比较，若

成立，则找到峰值位置P_m，pos并保存；若

不成立，则把峰值功率P_m，max保存在峰值功率存储器中。

7.如权利要求8所述的提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：对

成立的码字进行第二次门限TH2检测，若

则检测得到所述的测距码，其中，l是通过第一次门限检测的码字的数量，

是通过第一次门限检测的码字的峰值功率之和。

8.如权利要求1至7任一所述的提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括以下步骤：根据两个符号的峰值功率之间的比值进行判断，从而对求出测距码的时偏进行修正。

9.如权利要求8所述的提高测距码多用户竞争检测率的方法，其特征在于，所述根据两个符号的峰值功率之间的比值进行判断，从而对求出测距码的时偏进行修正的步骤具体包括：

根据所述接收到的测距数据分别求取第一个符号和第二个符号上的峰值功率，再根据所述两峰值功率求取和的比例关系，对当前码对应的时偏进行修正，求取正确时偏值。

10.一种提高测距码多用户竞争检测率的系统，其特征在于，包括：测距载波提取单元，用于将接收到的时域数据进行FFT运算变换到频域，提取测距载波数据；

连接于所述测距载波提取单元的测距数据功率计算单元，用于所述提取的测距载波数据与本地码进行相关，再进行IFFT变换并求解得到测距载波数据与本地码相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg，或将所述提取的测距载波数据与本地码进行差分相关，再进行FFT变换并求解得到测距载波数据与本地码差分相关后码字的峰值功率P_max和均值功率P_avg；

连接于所述测距数据功率计算单元的测距码门限检测单元，用于将测距载波数据与本地码相关或差分相关后码字的峰均比

与设定的第一次检测门限TH1进行比较，对于大于第一次检测门限TH1的本地码字，依据判断值

和第二次检测门限TH2比较，若所述判断值R大于第二次门限TH2，则检测得到所述的测距码。

Images