CN105306097A - 一种随机接入信号的检测方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随机接入信号的检测方法，所述方法包括：根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列；对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列；对所述最终峰值检测序列进行峰值检测。同时公开了一种随机接入信号的检测装置和系统。

Description

一种随机接入信号的检测方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种随机接入信号的检测方法、装置和系统。

背景技术

在LTE(LongTermEvolution，长期演进)系统中，移动终端开机之后首先通过SCH(synchronizationChannel，同步信道)进行下行同步，确定无线帧、子帧的接收起点及小区号(CellID)；然后通过检测BCH(BroadcastChannel，广播信道)获取系统信息，该系统信息包括RACH(RandomAccessChannel，随机接入信道)的配置信息；最后通过RACH传送的随机接入信号进行上行同步，完成接入系统的工作。

在移动终端上行同步的过程中，首先以下行同步时确定的无线帧及子帧的接收起点为基础找到RACH的位置，并确定发送上行随机接入前导的起点，然后从可用的序列中随机的选择一条作为随机接入信号的上行随机接入前导发送。基站对上行随机接入前导进行检测，以确定上行同步的定时调整量，并将其发送给移动终端，移动终端根据该定时调整量对上行信号的发送时刻进行调整，以实现上行信道的时间同步。

现有LTE系统中的上行随机接入前导由一个或多个ZC(Zadoff-Chu)根序列产生。第u个ZC根序列定义为0≤n≤N_ZC-1。其中，ZC根序列的长N_ZC在format0～3模式下是839，format4模式下是139。每个小区(Cell)有64条用于产生上行随机接入前导的序列，该64条序列既可以是来自同一个根序列的不同循环移位序列，也可以是来自不同根序列的循环移位序列。ZC根序列是恒幅零自相关序列(ConstantAmplitudezeroAuto-correlationCode,简称CAZAC)，其相关性有如下特点：相同的根序列的不同循环序列之间的相关性为0；不同的根序列(包括其彼此的循环移位序列)的相关性是，即随机接入信号的上行随机接入前导与其余序列之间的相关性非常小，可以视为近似等于零，而随机接入信号的上行随机接入前导与产生该前导的序列的相关性最大。因此，可以利用随机接入信号的上行随机接入前导跟所有序列的相关性对随机接入信号在时域进行检测的方法来判断终端所发送的随机接入前导，进而获得上行的定时调整量，实现上行信道的时间同步。

现有的随机接入信号检测方法，在干扰环境中存在漏检或虚检指标较高的问题。在有较大的邻区干扰时，现有的随机接入信号检测方法中的信号峰值会淹没在干扰和噪声中，导致漏检；同时也会因为干扰的影响，检测到错误的峰值，导致虚检。另外，当本区有大小功率信号共存时，大信号相对于小信号为本区干扰，会加大小信号的漏检可能性。现有的一些串行干扰消除的方法，先从接收到的随机接入信号中减去重构的干扰信号，再进行检测，每检测出一个有用信号，就从接收到的随机接入信号中再减去重构的有用信号，再继续进行检测。这种方法首先要已知干扰信号，对系统的要求比较高；其次需要多次重构，占用的资源较大，运算量也非常大，难以实现和应用。

总之，现有技术至少存在以下缺点：随机接入信号的检测方法，没有考虑干扰的影响，在有邻区干扰信号的环境中存在漏检或虚检指标较高的问题，同时对系统要求比较高，占用的资源较大，难以实现和应用。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种随机接入信号的检测方法、装置和系统，用以消除干扰造成的漏检性能和虚警性能的恶化。

一方面本发明公开了一种随机接入信号的检测方法，该方法包括：

根据接受到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列；

对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列；

对所述最终峰值检测序列进行峰值检测。

另一方面本发明公开了一种随机接入信号的检测装置，该装置包括：

获取模块，用于根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列；

干扰消除模块，用于对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，并根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列；

检测模块，用于对所述最终峰值检测序列进行峰值检测。

本发明公开的随机接入信号的检测方法、装置和系统，用于接收时域随机接入信号，获取临时峰值检测序列；对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列，计算干扰消除权值，对所述临时峰值检测序列干扰消除，得到最终峰值检测序列；对所述最终峰值检测序列进行峰值检测。本发明公开的方法和装置可以消除随机接入信号检测时干扰造成的漏检性能和虚警性能的恶化，提高检测的准确度，节约资源。

附图说明

图1为本发明随机接入信号的检测方法流程示意图；

图2为本发明实施例为对重复格式的最终峰值检测序列先进行功率合并的检测方法流程示意图；

图3为本发明实施例为对临时峰值检测序列中多个搜索窗一起进行干扰消除的检测方法流程示意图；

图4为本发明随机接入信号的检测装置示意图；

图5为本发明实施例中对重复格式的最终峰值检测序列先进行功率合并的装置示意图；

图6为本发明随机接入信号的检测系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合各个附图对本发明公开的技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其能够达到的有益效果进行详细地阐述。

实施例1如图1所示，为本发明提供的一种随机接入信号的检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤101、基站根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列

基站根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列。该临时峰值检测序列可以为本地根序列的临时峰值检测序列，也可以为循环移位序列的临时峰值检测序列，但是使用循环移位序列的临时峰值检测序列时，多用户条件下运算量较大，所以优选本地根序列的临时峰值检测序列。确定临时峰值检测序列的具体过程可以为：基站将接收到的时域随机接入信号经过快速傅立叶变换(FastFourierTransform，简称FFT)处理将随机接入信号由时域变换到频域，将频域随机接入信号与本地根序列或循环移位序列的频域值共轭点乘，然后再经过反快速傅立叶变换(IFFT，InverseFastFourierTransform)处理将RACH信号由频域变换到时域，得到临时峰值检测序列。当然，还可以使用其他方式获取到临时峰值检测序列，在此不一一列举。

步骤102、基站对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列

该步骤的具体过程可以为：对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列，依次计算干扰消除权值，根据所述干扰消除权值对所述临时峰值检测序列进行加权合并，再求模平方，从而得到最终峰值检测序列。

设M为接收天线个数；N是子载波数，S是频域本地循环移位序列，Y是干扰消除前的频域随机接入信号，Z是临时峰值检测序列，是最终峰值检测序列，则干扰消除具体方法可以为如下公式(1)(2)所示。

$W=R_{\mathrm{SY}}{R}_{\mathrm{YY}}^{-1}---\left(1\right)$

$\hat{Z}={\left|\mathrm{WZ}\right|}^2---\left(2\right)$

其中，R_SY＝E{SY^H}，R_YY＝E{YY^H}R_SY表示频域随机接入信号和频域本地循环移位序列的互相关协方差矩阵,R_YY表示频域随机接入信号的自相关协方差矩阵,S的维数为1×N，Y的维数为M×N，Z的维数为M×N，的维数为1×N。

步骤103、基站对所述最终峰值检测序列进行峰值检测

其中，峰值检测的具体过程可以为：对所述最终峰值检测序列进行噪声均值估计，并根据该估计值确定信号检测门限，然后对当前频域循环移位序列，即步骤102中进行权值估计时所采用的频域本地循环移位序列，对应的搜索窗内的信号进行检测，并对超过检测门限的信号进行筛选。

重复步骤102～步骤103，直到所有根序列的所有循环移位序列都处理完毕。

从以上的描述中，可以看出通过本发明实施例提供的方法，可以克服现有串行干扰消除算法需要已知干扰信号，并且需要多次重构，运算量太大的缺点，实现消除随机接入信号检测时干扰造成的漏检和虚警性能的恶化，提高检测的准确度，节约资源的功能。

实施例2是当随机接入信号为重复格式的随机接入信号时，可以采用如下方法，该方法如图2所示包括如下步骤：

步骤201、与步骤101相同；

步骤202、与步骤102相同；

步骤203、基站对所述最终峰值检测序列进行功率合并和峰值检测。

其中，功率合并和峰值检测的具体过程可以为：将重复的两部分对应的最终峰值检测序列先进行功率合并，再对合并后的峰值检测序列进行噪声均值估计，并根据估计值得到信号检测门限，然后对当前频域循环移位序列对应的搜索窗内的信号进行检测，并对超过检测门限的信号进行筛选。

其中，功率合并的方法可以是等增益合并，也可以是最大比合并等。

重复步骤202～步骤203，直到所有根序列的所有循环移位序列都处理完毕。

实施例3是另一种随机接入信号的检测方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤301、与步骤101相同；

步骤302、与步骤102类似，不同之处在于对所述临时峰值检测序列中所有搜索窗对应的频域循环移位序列，全部都计算干扰消除权值，根据所述干扰消除权值对所述临时峰值检测序列中所有搜索窗内的信号分别进行加权合并，再求模平方，从而得到最终峰值检测序列。

步骤303、与步骤103类似，此时所述当前频域循环移位序列为步骤302中用于计算干扰消除权值的所有频域循环移位序列。

重复步骤302～步骤303，直到所有根序列的所有循环移位序列都处理完毕。

从以上的描述中，可以看出，根据本发明实施例提出的方法，用所述干扰消除权值，对所述临时峰值检测序列干扰消除，以达到提高随机接入信号的漏检性能和虚警性能的目的。同时，还可以提高本区大小信号共存时小信号的漏检性能，从而进一步改善系统的性能。另外，由于本发明实施例提供的方法不需要邻区干扰信号特征，也不需要重构邻区干扰信号和本区干扰信号，而是直接实现干扰消除，因此运算量小，节省了资源，有利于系统的实现。

相应的，本发明实施例还提供了一种随机接入信号的检测装置，其结构如图4所示，具体包括：

获取模块401，用于根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列；

干扰消除模块402，用于对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，并根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列；

检测模块403，用于对所述最终峰值检测序列进行峰值检测。

较佳的，该获取模块401还可以包括：

时频变换子模块，用于对接收到的时域随机接入信号进行FFT变换，得到频域随机接入信号；

互相关子模块，用于将所述频域随机接入信号与本地根序列或循环移位序列的频域值共轭点乘；

频时变换子模块，用于将互相关子模块的输出结果进行IFFT变换，得到临时峰值检测序列。

较佳的，该干扰消除模块402还可以包括：

权值获取子模块，用于对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值；

运算子模块，用于根据权值获取子模块的输出结果对所述临时峰值检测序列进行加权合并，再求模平方，从而得到最终峰值检测序列。

较佳的，如图5所示该检测模块403还可以包括合并子模块，所述合并子模块用于当随机接入信号是重复格式的随机接入信号时，将重复的两部分对应的最终峰值检测序列进行功率合并。

从以上的描述中，可以看出，根据本发明实施例提出的装置，根据时域随机接入信号，获取临时峰值检测序列，对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列，计算干扰消除权值，对所述临时峰值检测序列进行加权合并，实现干扰消除，以达到提高随机接入信号的漏检性能和虚警性能的目的。同时，还可以提高本区大小信号共存时小信号的漏检性能，从而进一步改善系统的性能。另外，由于本发明实施例提供的方法不需要邻区干扰信号特征，也不需要重构邻区干扰信号和本区干扰信号，而是直接实现干扰消除，因此运算量小，节省了资源，有利于系统的实现。

相应的，本发明实施例还提供了一种随机接入信号的检测系统，如图6所示，包括终端601和基站602，该终端601用于向所述基站602发送随机接入信号；该基站602，包括：随机接入信号的检测装置6021；该装置用于接收时域随机接入信号，获取临时峰值检测序列；对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列，计算干扰消除权值，对所述临时峰值检测序列干扰消除，得到最终峰值检测序列；并对所述最终峰值检测序列进行峰值检测；

较佳的，该随机接入信号的检测装置6021包括：

获取模块，用于根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列；

干扰消除模块，用于对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，并根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列；

检测模块，用于对所述最终峰值检测序列进行峰值检测。

从以上的描述中，可以看出，根据本发明实施例提出的方法和装置，根据时域随机接入信号，获取临时峰值检测序列，对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列，计算干扰消除权值，对所述临时峰值检测序列进行加权合并，从而得到干扰消除后的临时峰值检测序列，实现干扰消除，以达到提高随机接入信号的漏检性能和虚警性能的目的。同时，还可以提高本区大小信号共存时小信号的漏检性能，从而进一步改善系统的性能。另外，由于本发明实施例提供的方法不需要邻区干扰信号特征，也不需要重构邻区干扰信号和本区干扰信号，而是直接实现干扰消除，因此运算量小，节省了资源，有利于系统的实现。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。同时在不冲突的情况下，实施例和实施例中的特征可以相互组合。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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 (15)

1.一种随机接入信号的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列；

对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列；

对所述最终峰值检测序列进行峰值检测。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列包括：

将接收到的时域随机接入信号经过快速傅立叶变换由时域变换到频域,得到频域随机接入信号；

将频域随机接入信号与本地根序列或循环移位序列的频域值共轭点乘；

然后再经过反快速傅立叶变换将频域随机接入信号由频域变换到时域，得到临时峰值检测序列。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述临时峰值检测序列是本地根序列的临时峰值检测序列或循环移位序列的临时峰值检测序列。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列具体为对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列，依次确定频域循环移位序列对应的干扰消除权值，再根据所述干扰消除权值对所述临时峰值检测序列进行加权合并后求模平方，得到最终峰值检测序列。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对所述最终峰值检测序列进行峰值检测具体为对所述最终峰值检测序列进行噪声均值估计，并根据获取到的估计值确定信号检测门限，然后对当前频域循环移位序列对应的搜索窗内的信号进行检测，并对超过信号检测门限的信号进行筛选。

6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征是，所述的确定干扰消除权值具体为根据公式获得，其中，W是干扰消除权值，R_SY＝E{SY^H}，R_YY＝E{YY^H},S是频域本地循环移位序列，Y是干扰消除前的频域随机接入信号，S的维数为1×N，Y的维数为M×N，M为接收天线个数，N是子载波数。

7.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征是，所述的干扰消除具体为根据获得，其中，W是干扰消除权值，是干扰消除后的频域随机接入信号，的维数为1×N。

8.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对所述最终峰值检测序列进行峰值检测是将随机接入信号为重复格式的最终峰值检测序列先进行功率合并，再对合并后的最终峰值检测序列进行噪声均值估计，并根据获取到的估计值确定信号检测门限，然后对当前频域循环移位序列对应的搜索窗内的信号进行检测，并对超过信号检测门限的信号进行筛选。

9.如权利要求8所述的方法，其特征是，所述的功率合并是等增益合并或最大比合并。

10.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列具体为根据所述临时峰值检测序列中所有搜索窗对应的频域循环移位序列，全部确定频域循环移位序列对应的干扰消除权值，根据所述干扰消除权值对所述临时峰值检测序列中所有搜索窗内的信号分别进行加权合并，再求模平方，得到最终峰值检测序列。

11.一种随机接入信号的检测装置，其特征在于，该装置包含以模块：

获取模块，用于根据接收到的时域随机接入信号确定临时峰值检测序列；

干扰消除模块，用于对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值，并根据所述干扰消除权值对临时峰值检测序列进行干扰消除，得到最终峰值检测序列；

检测模块，用于对所述最终峰值检测序列进行峰值检测。

12.如权利要求11所述的检测装置，其特征在于，所述的获取模块包括：

时频变换子模块，用于对接收到的时域随机接入信号进行FFT变换，得到频域随机接入信号；

互相关子模块，用于将所述频域随机接入信号与本地根序列或循环移位序列的频域值共轭点乘；

频时变换子模块，用于将互相关子模块的输出结果进行IFFT变换，得到临时峰值检测序列。

13.如权利要求11所述的检测装置，其特征在于，所述的干扰消除模块包括：

权值获取子模块，用于对所述临时峰值检测序列中搜索窗对应的频域循环移位序列确定干扰消除权值；

运算子模块，用于根据权值获取子模块的输出结果对所述临时峰值检测序列进行加权合并，再求模平方，得到最终峰值检测序列。

14.如权利要求11所述的检测装置，其特征在于，所述的检测模块还可以包括合并子模块，所述的合并子模块用于当随机接入信号是重复格式的随机接入信号时，将重复的两部分对应的最终峰值检测序列进行功率合并。

15.一种随机接入信号的检测系统，包括终端和基站，其特征在于所述的基站包括了权利要求11至14中任一权利要求所述的随机接入信号的检测装置。