CN103228055A

CN103228055A - 一种确定接入前导符起始位置的方法及装置

Info

Publication number: CN103228055A
Application number: CN2013100886696A
Authority: CN
Inventors: 梅楠楠
Original assignee: HiSilicon Technologies Co Ltd
Current assignee: HiSilicon Technologies Co Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: CN103228055B

Abstract

本发明公开了一种确定接入前导符起始位置的方法，包括：将接收到的天线数据划分为多个等长的子导频信号，并对相邻的两个子导频信号组成的数据转换为多个等长的频域的子导频信号；将本地产生的多个扰码导频信号中的每个扰码导频信号后补零，获得长度等于两个所述子导频信号长度的补零后数据，将该补零后数据转换为多个频域的补零后数据，其中，所述扰码导频信号的长度与所述子导频信号的长度相等；基于所述多个等长的频域的子导频信号和所述多个频域的补零后数据，确定接入前导符的起始位置。本发明实施例可以有效降低无线通信系统中确定接入前导符起始位置的过程中的计算复杂程度，提高无线通信性能。

Description

一种确定接入前导符起始位置的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术领域，尤其涉及一种确定接入前导符起始位置的方法及装置。

背景技术

在UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，意即通用移动通信系统）中，手机等无线终端需要通过首先发送的Preamble（接入前导符）实现与基站的接入过程。而且，相应的基站也需要在整个小区范围内进行Preamble检测，以确认是否有手机等无线终端接入网络。

Preamble在发送时，需要根据基站提供的扰码进行加扰，因此，通过接收到的天线数据与已知的扰码进行相关操作，可以得到进行相关检测后的能量值。基于检测获得的能量值，便可以在小区半径内确定相应的能量值最大的点，即Preamble出现的位置。

目前，通常采用的确定Preamble出现的位置的方式主要是根据小区半径大小，在每个可能的Preamble起始位置均使用天线数据与扰码进行相关检测。

具体地，如图1所示，假设小区半径的大小为5120 chip（片），而Preamble的长度固定为4096 chip，那么共需要使用9216 chip的天线数据，如R0～R9215所示。在每个可能出现Preamble的位置R0～R5119，均使用相同的扰码S0～S4095进行相关检测，共进行5120次，可以得到5120个位置的能量值E0～E5119。如果每个位置的检测进行一次乘法，那么整个检测过程中进行了5120X4096次（20,971,520次）乘法计算。

通过上述描述可以看出，上述Preamble起始位置的的检测方案，存在运算量巨大的缺点，进而导致检测效率降低。且小区半径越大，相应的缺点越明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定接入前导符起始位置的方法及装置，以降低无线通信系统中确定接入前导符起始位置的过程中的计算复杂程度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，一种确定接入前导符起始位置的方法，包括：

将接收到的天线数据划分为多个等长的子导频信号，并对相邻的两个子导频信号组成的数据转换为多个等长的频域的子导频信号；

将本地产生的多个扰码导频信号中的每个扰码导频信号后补零，获得长度等于两个所述子导频信号长度的补零后数据，将该补零后数据转换为多个频域的补零后数据，其中，所述扰码导频信号的长度与所述子导频信号的长度相等；

基于所述多个等长的频域的子导频信号和所述多个频域的补零后数据，确定接入前导符的起始位置。

基于第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，基于所述多个等长的频域的子导频信号和所述多个频域的补零后数据，确定接入前导符的位置的步骤包括：

对所述频域的补零后数据求共轭，并将求共轭的结果与所述频域的子导频信号相乘，获得相乘后的结果；

根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理，并将累加处理获得的结果转换为子导频信号对应的时域信号；

根据所述时域信号的非相干累加结果确定接入前导符的起始位置。

基于第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理的步骤包括：

将接入前导符的长度除以相干累加长度获得的一个整数值；

将所述相乘后的结果的数量平均分成所述整数值对应数量的组，并将每个组包含的相乘后的结果累加，获得所述整数值对应数量的累加结果。

基于第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，该方法还包括获得所述非相干累加结果的步骤，且该步骤包括：

将当前子导频信号对应的时域信号进行由低倍速到高倍速的插值处理；

基于经过插值处理获得的结果进行非相干累加处理获得当前子导频信号对应的非相干累加处理结果。

基于第一方面第一种可能的实现方式，或者，基于第一方面第二种可能的实现方式，或者，基于第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述转换包括：

若将时域转换为频域，则通过快速傅立叶变换的方式进行转换；若将频域转换为时域，则通过快速傅立叶逆变换的方式进行转换。

第二方面，一种确定接入前导符起始位置的装置，包括：

第一时频转换处理单元，用于将接收到的天线数据划分为多个等长的子导频信号，并对相邻的两个子导频信号组成的数据转换为多个等长的频域的子导频信号；

第二时频转换处理单元，用于将本地产生的多个扰码导频信号中的每个扰码导频信号后补零，获得长度等于两个所述第一时频转换处理单元划分获得的子导频信号长度的补零后数据，将该补零后数据转换为多个频域的补零后数据，其中，所述扰码导频信号的长度与所述子导频信号的长度相等；

接入前导符起始位置确定单元，用于基于所述第一时频转换处理单元获得的多个等长的频域的子导频信号和所述第二时频转换处理单元获得的多个频域的补零后数据，确定接入前导符的起始位置。

基于第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述接入前导符起始位置确定单元具体包括：

频域相关运算单元，用于对所述频域的补零后数据求共轭，并将求共轭的结果与所述频域的子导频信号相乘，获得相乘后的结果，再根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理；

频域到时域的转换单元，用于将频域相关运算单元累加处理获得的结果转换为子导频信号对应的时域信号；

位置确定子单元，用于根据所述频域到时域的转换单元获得的时域信号的非相干累加结果确定接入前导符的起始位置。

基于第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述频域相关运算单元中根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理的操作包括：

将接入前导符的长度除以相干累加长度获得的一个整数值；

基于第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，该装置还包括非相干累加结果计算单元，用于将当前子导频信号对应的时域信号进行由低倍速到高倍速的插值处理，并基于经过插值处理获得的结果进行非相干累加处理获得当前子导频信号对应的非相干累加处理结果，以提供给所述位置确定子单元。

基于第二方面第一种可能的实现方式，或者，基于第二方面第二种可能的实现方式，或者，基于第二方面第三种可能的实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，所述第一时频转换处理单元和所述第二时频转换处理单元通过快速傅立叶变换的方式进行转换；所述频域到时域的转换单元通过快速傅立叶逆变换的方式进行转换。

基于第二方面，或者，基于第二方面第一种可能的实现方式，或者，基于第二方面第二种可能的实现方式，或者，基于第二方面第三种可能的实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，该装置设置于基站中，或者，设置于无线终端设备中。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例的实现克服能够有效现有技术中存在的问题，降低无线通信系统中确定接入前导符起始位置的过程中的计算复杂程度，从而提高无线通信系统中的无线通信性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术中计算preamble起始位置的原理示意图；

图2为本发明实施例提供的方法的处理流程示意图；

图3为本发明实施例提供的天线数据划分方式示意图；

图4为本发明实施例提供的方法的具体应用实例的处理过程示意图；

图5为本发明实施例提供的装置的结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的装置的结构示意图二。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明实施例提供的一种确定接入前导符起始位置的方法，如图2所示，可以包括：

步骤21，将接收到的天线数据划分为多个等长的子导频信号；

步骤22，对相邻的两个子导频信号组成的数据转换为多个等长的频域的子导频信号，即对划分后的子导频信号进行时频转换处理；

具体地，相应的时频转换处理过程可以通过快速傅立叶变换的方式进行转换，或者，也可以通过其他类似的时频转换方式进行转换处理；

步骤23，将本地产生的多个扰码导频信号中的每个扰码导频信号后补零，获得长度等于两个所述子导频信号长度的补零后数据，将该补零后数据转换为多个频域的补零后数据，其中，所述扰码导频信号的长度与所述子导频信号的长度相等；

即在该步骤中，对补零后的数据进行时频转换处理，以获得频域的补零后数据；

上述步骤22和步骤23的执行顺序不分先后，或者，也可以同时执行；

步骤24，基于所述多个等长的频域的子导频信号和所述多个频域的补零后数据，确定接入前导符的位置；

进一步地，该步骤24的具体实现过程可以但不限于包括：

步骤241，对所述频域的补零后数据求共轭，并将求共轭的结果与所述频域的子导频信号相乘，获得相乘后的结果；

步骤242，根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理，并将累加处理获得的结果转换为子导频信号对应的时域信号，即进行由频域到时域的转换处理；

其中，根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理的具体实现方式可以包括：先将接入前导符的长度除以相干累加长度获得的一个整数值A；之后，再将所述相乘后的结果的数量平均分成所述整数值对应数量的组，即平均分成A个组，并将每个组包含的相乘后的结果累加，获得所述整数值对应数量的累加结果，即获得A个累加结果；

在该步骤中，相应的由频域到时域的转换处理可以通过快速傅立叶逆变换的方式进行转换，或者，也可以采用其他类似的方式进行转换处理；

步骤243，根据所述时域信号的非相干累加结果确定接入前导符的起始位置；

在该步骤中，相应的获得所述非相干累加结果的处理步骤具体可以包括：首先，将当前子导频信号对应的时域信号进行由低倍速到高倍速的插值处理，以提高后续确定接入前导符位置的处理过程的准确性；之后，基于经过插值处理获得的结果进行非相干累加处理获得当前子导频信号对应的非相干累加处理结果。

为便于理解，下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案的具体应用过程进行详细的描述。

在具体实施过程中，相应的确定接入前导符起始位置的实现方案可以基于快速傅里叶变换的频域检测算法实现。假设收到的天线数据如图3所示，包括4096chip的preamble信号，则在本发明实施例中可以将4096chip的preamble信号划分为若干个sub-preamble（即子导频信号，图3中显示为N个sub-preamble），每个sub-preamble的长度为nchip，且每两个sub-preamble组成一个FFT（快速傅立叶变换）段，如图3中的FFT1～FFTN，共有N个FFT段。相应的FFT段变换的长度是2n chip，且相邻两个FFT段之间都有n chip的重叠，即每相邻两个sub-preamble组成一个FFT段。相邻FFT块（即FFT段）之间n chip的重叠保证了对每个sub-preamble的处理都落在自己的FFT窗内。

具体地，相应的确定接入前导符起始位置的实现过程如图4所示，可以包括：

步骤41，接收到的天线数据按照图3所示的FFT块（即FFT段）的范围取相应的2nchip接收信号进行FFT处理；

具体地，对接收到的天线数据按照图3所示的FFT窗（即FFT段）取法进行FFT处理，获得1～N FFT块的结果R_i，i=1，……，N，即共获得N个结果；

步骤42，对N个本地产生的扰码导频信号（该扰码导频信号的长度与上述sub-preamble信号的长度一致）进行补零处理，补零后的扰码导频信号的长度与FFT段的长度一致，即可以在扰导频信号后补n个零，之后对补零后数据进行FFT，获得S_i，i=1，……，N，同样，获得N个结果；

步骤43，对S_i求其共轭后，与对应的R_i相乘，得到相乘后的结果为：

共获得N个相乘后的结果，其中，K表示R_i或S_i第K个数据，且K的值由FFT块的长度决定；

步骤44，根据相干累加长度对步骤43得到的相乘后的结果Y_i进行累加，获得相干累加结果；

仍参照图3所示，假设n=512，则N=8，即共有8个FFT块，那么该步骤中将得到的累加结果包括：Y₁，Y₂，……，Y₈；

相应的相干累加长度可以为1024 chip、2048 chip或者4096 chip；假设相应的相干累加长度为2048 chip，则可以得到两个相干累加结果：

X₁(k)＝Y₁(k)+Y₂(k)+Y₃(k)+Y₄(k)；

X₂(k)＝Y₅(k)+Y₆(k)+Y₇(k)+Y₈(k)；

步骤45，对步骤44获得的相干累加结果进行IFFT（快速傅立叶逆变换）处理，并去掉结果后面n chip的值（重叠长度），得到时域信号：x₁(n),x₂(n)；

步骤46，将步骤45输出的2倍速时域信号值插值到4倍速，并在时域进行非相干累加处理，即|x₁(n)|²+|x₂(n)|²，由此得到搜索窗最初n chip范围的相关搜索结果；

在该步骤中，插值后的倍速越高，相应的确定接入前导符起始位置的性能就越好，但是运算量也就越大。

步骤47，将上述步骤中FFT块的划分向后滑动n chip，并重复上述各步骤的处理，便可以得到图3中的第二个n chip范围的相关搜索结果；依次类推，即可得到整个搜索窗（小区半径）的相关搜索结果；

相应的相关搜索结果获得的是preamble在某nchip范围内各位置上的能量值，其中，能量最大的位置即为preamble发送的起始位置，即相应的接入前导符起始位置。

在上述处理过程中，FFT块窗按块滑动，共有N块，相应的输出的相关搜索结果也是按块输出。

本发明实施例的实现可以大大减少确定接入前导符起始位置过程中的计算量，提高相应的处理效率，进而提高无线通信网络的性能。例如，当搜索窗的最大宽度为5120chip时，需要将上述步骤重复5120/n次，每次完成4096/n次、点数为2n的FFT运算。因此，当搜索窗宽为SchWin（最大值为5120chip）时，FFT运算次数为

\frac{SchWin}{n} \times \frac{4096}{n} = \frac{4096 * SchWin}{n^{2}};

天线数据的FFT运算次数为

可见，与现有技术相比，相应的运算次数大大减少。

进一步地，假设搜索窗大小设置为5120chip，FFT的点数设置为128，则通过对比可知，相应的本发明实施例提供的频域检测算法确定接入前导符起始位置的过程与现有技术中采用的时域算法确定接入前导符起始位置的过程的比较如表1所示：

表1

表1中的相干长度，即为相干累加长度。在表1中假设时域算法的运算量是1，对应的频域算法的计算量相比之下减少很多。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

本发明实施例还提供了一种确定接入前导符起始位置的装置，如图5所示，具体可以包括：

第一时频转换处理单元51，用于将接收到的天线数据划分为多个等长的子导频信号，并对相邻的两个子导频信号组成的数据转换为多个等长的频域的子导频信号；

第二时频转换处理单元52，用于将本地产生的多个扰码导频信号中的每个扰码导频信号后补零，获得长度等于两个所述第一时频转换处理单元划分获得的子导频信号长度的补零后数据，将该补零后数据转换为多个频域的补零后数据，其中，所述扰码导频信号的长度与所述子导频信号的长度相等；

接入前导符起始位置确定单元53，用于基于所述第一时频转换处理单元51获得的多个等长的频域的子导频信号和所述第二时频转换处理单元52获得的多个频域的补零后数据，确定接入前导符的起始位置。

进一步地，所述接入前导符起始位置确定单元53包括：

频域相关运算单元531，用于对所述第二时频转换处理单元52获得的频域的补零后数据求共轭，并将求共轭的结果与所述第一时频转换处理单元51获得的频域的子导频信号相乘，获得相乘后的结果，再根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理；

具体地，在该频域相关运算单元531中，根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理的操作具体可以包括：

将接入前导符的长度除以相干累加长度获得的一个整数值；

频域到时域的转换单元532，用于将频域相关运算单元531累加处理获得的结果转换为子导频信号对应的时域信号；

位置确定子单元533，用于根据所述频域到时域的转换单元532获得的时域信号的非相干累加结果确定接入前导符的起始位置。

进一步地，该装置还可以包括非相干累加结果计算单元54，用于将所述频域到时域的转换单元532确定的当前子导频信号对应的时域信号进行由低倍速到高倍速的插值处理，并基于经过插值处理获得的结果进行非相干累加处理获得当前子导频信号对应的非相干累加处理结果，以提供给所述位置确定子单元533。

在上述装置中，所述第一时频转换处理单元51和所述第二时频转换处理单元52可以但不限于通过快速傅立叶变换的方式进行转换；所述频域到时域的转换单元532可以但不限于通过快速傅立叶逆变换的方式进行转换。

本发明实施例提供的装置可以设置于基站中，或者，也可以设置于无线终端设备（如手机等）中，以用于确定相应的接入前导符的起始位置。在基站或无线终端设备中，通过该装置可以将时域信号的相关运算转换至频域进行，从而可以方便简捷地确定出接入前导符的起始位置。例如，如图6所示，该装置具体可以包括：

两个FFT单元（相当于之前的第一时频转换处理单元51和第二时频转换处理单元52），一个用于对天线数据进行FFT处理，另一个用于对本地产生的扰码进行FFT处理；

频域相关运算单元，相当于之前的频域相关运算单元531，用于对转换到频域的天线数据和扰码进行相应的运算处理，以获得基于相干累加长度确定的累加处理结果；

IFFT单元，相当于之前的频域到时域的转换单元532，具体用于对频域相关运算单元获得的累加处理结果进行IFFT处理，获得转换到时域的信息，以便于后续可以基于该信息确定检测结果。

本发明实施例提供的装置可以大大减少基站或无线终端设备中确定接入前导符起始位置过程中的计算量，提高相应的处理效率，进而提高无线通信性能。

需要说明的是，上述装置中包含的各个处理单元所实现的功能的具体实现方式在前面的各个实施例中已经有详细描述，故在这里不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

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披露的技术范围内，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

1.一种确定接入前导符起始位置的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述多个等长的频域的子导频信号和所述多个频域的补零后数据，确定接入前导符的位置的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理的步骤包括：

将接入前导符的长度除以相干累加长度获得的一个整数值；

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括获得所述非相干累加结果的步骤，且该步骤包括：

5.根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所述转换包括：

6.一种确定接入前导符起始位置的装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接入前导符起始位置确定单元具体包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述频域相关运算单元中根据相干累加长度对所述相乘后的结果进行累加处理的操作包括：

将接入前导符的长度除以相干累加长度获得的一个整数值；

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括非相干累加结果计算单元，用于将当前子导频信号对应的时域信号进行由低倍速到高倍速的插值处理，并基于经过插值处理获得的结果进行非相干累加处理获得当前子导频信号对应的非相干累加处理结果，以提供给所述位置确定子单元。

10.根据权利要求7至9任一项所述的装置，其特征在于，所述第一时频转换处理单元和所述第二时频转换处理单元通过快速傅立叶变换的方式进行转换；所述频域到时域的转换单元通过快速傅立叶逆变换的方式进行转换。

11.根据权利要求6至9任一项所述的装置，其特征在于，该装置设置于基站中，或者，设置于无线终端设备中。