CN111602458A - 用于nprach检测的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及用于NPRACH检测的方法和设备。在示例实施例中，该方法包括确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值。第一NPRACH资源在第一时段期间可用，并且第二NPRACH资源在第二时段期间可用。第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且第二NPRACH资源与第二覆盖等级相关联。第二覆盖等级不同于第一覆盖等级。该方法还包括响应于确定重叠比率超过第一阈值，基于在第一PRACH资源上接收的第一多个信号和在第二NPRACH资源上接收的第二多个信号来确定噪声的功率估计。该方法还包括基于噪声的功率估计来检测至少一个随机接入前导码在第一NPRACH资源上的存在。

Description

用于NPRACH检测的方法和设备
技术领域
本公开的实施例总体上涉及电信领域，并且具体地涉及用于窄带物理随机接入信道(NPRACH)检测的方法和设备。
背景技术
窄带物联网(NB-IoT)在未来的无线和物联网(IoT)技术领域中日益显著。在第三代合作伙伴项目(3GPP)标准化中，NB-IoT规范部分地继承了长期演进(LTE)规范。另外，NB-IoT规范具有很多特定特性，诸如窄带、增强传输覆盖范围的要求、半双工传输模式等。因此，很多LTE接收器算法(或技术)不能应用于NB-IoT接收器。需要设计针对对应特性的专用NB-IoT接收器算法以便提高性能。随着NB-IoT网络在越来越多的地区增加部署，上述需求变得越来越重要和显著。
发明内容
总体上，本公开的示例实施例提供了用于NPRACH检测的方法、设备和计算机可读介质。
在第一方面，提供了一种在网络设备中实现的方法。该方法包括确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值。第一NPRACH资源在第一时段期间可用，并且第二NPRACH资源在第二时段期间可用。第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且第二NPRACH资源与第二覆盖等级相关联。第二覆盖等级不同于第一覆盖等级。该方法还包括响应于确定重叠比率超过第一阈值，基于在第一PRACH资源上接收的第一多个信号和在第二NPRACH资源上接收的第二多个信号来确定噪声的功率估计。该方法还包括基于噪声的功率估计来检测至少一个随机接入前导码在第一NPRACH资源上的存在。
在一些实施例中，确定噪声的功率估计包括：从第二多个信号中提取在第二时段的时间分段内接收的信号，该时间分段与第一时段重叠；以及基于第一多个信号和所提取的信号来确定噪声的功率估计。
在一些实施例中，基于第一多个信号和所提取的信号来确定噪声的功率估计包括：确定所提取的信号的功率估计；以重叠比率缩放功率估计以获取缩放的功率估计；以及响应于所提取的信号中的至少一个信号的缩放的功率估计低于第二阈值，将所提取的信号中的至少一个信号确定为用于确定噪声的功率估计的统计样本。
在一些实施例中，第二NPRACH资源包括第一资源分段和第二资源分段，第一资源分段在第一跳频时段内，并且第二资源分段在第一跳频时段之后的第二跳频时段内。
在第二方面，提供了一种网络设备。该网络设备包括控制器和包括指令的存储器。该指令在由控制器可执行时引起网络设备执行动作。该动作包括：确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值，第一窄带物理随机接入信道(NPRACH)资源在第一时段期间可用，第二NPRACH资源在第二时段期间可用，第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且第二NPRACH资源与不同于第一覆盖等级的第二覆盖等级相关联；响应于确定重叠比率超过第一阈值，基于在第一PRACH资源上接收的第一多个信号和在第二NPRACH资源上接收的第二多个信号来确定噪声的功率估计；以及基于噪声的功率估计来检测至少一个随机接入前导码在第一NPRACH资源上的存在。
在第三方面，提供了一种其上存储有指令的计算机可读介质。该指令当在至少一个处理器上执行时引起至少一个处理器执行动作。该动作包括：确定第一窄带物理随机接入信道(NPRACH)资源在其间可用的第一时段与第二NPRACH资源在其间可用的第二时段之间的重叠比率是否超过第一预定阈值，第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，第二NPRACH资源与不同于第一覆盖等级的第二覆盖等级相关；响应于确定重叠比率超过预定阈值，基于在第一PRACH资源上接收的第一信号和在第二NPRACH资源上接收的第二信号来确定噪声的功率估计；以及基于噪声的功率估计来确定是否在第一NPRACH资源上接收到至少一个随机接入前导码。
在第四方面，提供了一种用于窄带物理随机接入信道(NPRACH)检测的装置。该装置包括子载波选择器、功率累加器和估计器、第一噪声估计器、第一SNR估计器和第一检测器。
子载波选择器被配置为：确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值，第一NPRACH资源在第一时段期间可用，第二NPRACH资源在第二时段期间可用，第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，第二NPRACH资源与不同于第一覆盖等级的第二覆盖等级相关联；并且响应于确定重叠比率超过第一阈值，在频域中从输入信号中提取在第一NPRACH资源上接收的第一多个信号和在第二NPRACH资源上接收的第二多个信号。
功率累加器和估计器被配置为：分别累加第一多个信号和第二多个信号的功率，并且确定第一多个信号和第二多个信号的信号加噪声的功率估计。
第一噪声估计器被配置为确定第一多个信号中的每个信号和第二多个信号中的每个信号的噪声的功率估计。
第一SNR估计器被配置为确定第一多个信号的信噪比(SNR)估计和第二多个信号的SNR估计。
第一检测器被配置为：将第一多个信号的SNR估计和第二多个信号的SNR估计中的每个SNR估计与第二阈值进行比较；响应于第一多个信号中的至少一个信号的SNR估计超过第二阈值，确定第一信号中的至少一个信号包括随机接入前导码；以及响应于第二多个信号中的至少一个信号的SNR估计超过第二阈值，确定第二信号中的至少一个信号包括随机接入前导码。
在一些实施例中，该装置还包括：被配置为确定第一多个信号中的第一数目的信号和第二多个信号中的第二数目的信号在频率上的噪声的平均功率估计的第二噪声估计器；基于噪声的平均功率估计来确定第一多个信号的第一多个SNR估计和第二多个信号的第二多个SNR估计的第二SNR估计器；以及第二检测器，其被配置为：将第一多个SNR估计和第二多个SNR估计中的每个SNR估计与第二阈值进行比较，响应于第一多个信号中的至少一个信号的第一SNR估计超过第二阈值，确定第一信号中的至少一个信号包括随机接入前导码，以及响应于第二多个信号中的至少一个信号的第二SNR估计超过第二阈值，确定第二信号中的至少一个信号包括随机接入前导码。
在一些实施例中，该装置还包括：跳频控制器；以及被配置为在跳频控制器的控制下对第一多个信号和第二多个信号重新排序以获取第一多个有序信号和第二多个有序信号的子载波重排序器。
在一些实施例中，第二检测器还被配置为确定所使用的第一多个子载波的第一索引集合和所使用的第二多个子载波的第二索引集合，第一多个子载波与第一覆盖等级相关联，并且第二多个子载波与第二覆盖等级相关联。
在一些实施例中，该装置还包括：被配置为去除第二索引集合并且输出第一索引集合作为NPRACH检测的结果的去除模块。
应当理解，发明内容部分并非旨在标识本公开的实施例的关键或必要特征，也不旨在用于限制本公开的范围。通过以下描述，本公开的其他特征将变得容易理解。
附图说明
通过在附图中对本公开的一些实施例的更详细的描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1示出了示例NPRACH资源配置；
图2是示出随机接入前导码的示例传输过程的示意图；
图3示出了可以在其中实现本公开的实施例的示例通信网络；
图4示出了根据本公开的一些实施例的示例方法的流程图；
图5示出了第一时段与第二时段之间的重叠的示例；
图6示出了根据本公开的一些实施例的NPRACH检测的设备的框图；以及
图7示出了适合用于实现本公开的实施例的设备的框图。
在所有附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。
具体实施方式
现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。应当理解，这些实施例仅出于说明的目的进行描述并且帮助本领域技术人员理解和实现本公开，而并非暗示对本公开的范围提出任何限制。除了下面描述的之外，本文中描述的公开内容可以以各种其他方式来实现。
在以下描述和权利要求中，除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
如本文中使用的，术语“网络设备”或“基站”(BS)是指能够提供或托管终端设备可以在其中通信的小区或覆盖范围的设备。网络设备的示例包括但不限于，节点B(NodeB或NB)、演进型NodeB(eNodeB或eNB)、远程无线电单元(RRU)、无线电头(RH)、远程无线电头(RRH)、低功率节点(诸如毫微微节点、微微节点等)。为了讨论的目的，在下文中，将参考eNB作为网络设备的示例来描述一些实施例。
如本文中使用的，术语“终端设备”是指具有无线或有线通信能力的任何设备。终端设备的示例包括但不限于，用户设备(UE)、个人计算机、台式机、移动电话、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式计算机、图像捕获设备(诸如数码相机)、游戏设备、音乐存储和播放设备、或启用无线或有线互联网访问和浏览等功能的互联网设备。为了讨论的目的，在下文中，将参考UE作为终端设备的示例来描述一些实施例，并且术语“终端设备”和“用户设备”(UE)可以在本公开的上下文中互换使用。
如本文中使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式。术语“包括”及其变体应当被理解为开放术语，意指“包括但不限于”。术语“基于”应当被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例(oneembodiment)”和“一个实施例(an embodiment)”应当被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应当被理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以是指不同或相同的对象。下面可以包括显式的和隐式的其他定义。
在一些示例中，值、过程或装置被称为“最佳”、“最低”、“最高”、“最小”、“最大”等。应当理解，这样的描述旨在指示可以在很多使用的功能替代物中进行选择，并且这样的选择不需要比其他选择更好、更小、更高或者以其他方式优选。
应当注意，用于NPRACH资源的配置仅出于说明的目的进行描述并且帮助本领域技术人员理解本公开的思想和原理，而并非暗示对本公开的范围的任何限制。除了下面描述的之外，本公开可以使用其他用于NPRACH资源的适当配置来实现。
本公开的实现涉及诸如窄带物联网(NB-IoT)通信系统等窄带网络中的通信。诸如NB-IoT等窄带系统在具有较小的带宽(诸如180kHz)的窄带上工作，该带宽等于现有LTE系统中的仅一个物理资源块(PRB)的带宽。NB-IoT可以被部署在某些现有通信网络(诸如LTE网络)中，并且可以遵循现有网络的一些基本通信规范。在下文中，将参考LTE系统中的NB-IoT来描述本公开的实现。然而，应当理解，这些实现也可以适用于其他窄带系统。
通常，为了与网络设备传送数据，终端设备可以发起随机接入过程以与网络设备建立连接。具体地，终端设备可以在预先配置的时频资源上向网络设备传输随机接入前导码作为随机接入请求。在NB-IoT中，随机接入前导码在其上被传输的时频资源被称为NPRACH资源。NPRACH资源通常在时域中是周期性的，并且在频域中包括预定数目的连续子载波(或信道)。
为了增强覆盖范围的目的，小区中的终端设备可以被分类为与相应最大耦合损耗(MCL)相对应的多个覆盖等级。例如，终端设备可以被分类为三个覆盖等级，即正常、鲁棒和极端覆盖等级，这些覆盖等级分别对应于144dB、154dB、164dB的最大耦合损耗(MCL)。正常、鲁棒和极端覆盖等级也称为覆盖增强(CE)0、CE 1和CE 2。对于这三个覆盖等级中的每个覆盖等级，随机接入前导码的传输被限制在某些时频资源内。在下文中，将参考如上所述的三个覆盖等级来描述本公开的实现。但是，应当理解，可以基于对覆盖增强的要求来确定覆盖等级的数目。本公开的实现还可以适于其他数目的覆盖等级。
图1示出了用于三个覆盖等级的NPRACH资源的示例配置。在图1所示的示例中，NPRACH资源在频域中占据180kHz的带宽，该带宽被划分为四十八个连续的子载波。每个子载波占据3.75kHz的带宽。NPRACH资源包括与CE 0相关联的第一NPRACH资源110、与CE 1相关联的第二NPRACH资源120和与CE 2相关联的第三NPRACH资源130。第一NPRACH资源、第二NPRACH资源和第三NPRACH资源中的每个是周期性的，并且包括N个连续的子载波。例如，N等于十二。
应当注意，本文中使用的子载波的数目仅出于说明的目的进行描述并且帮助本领域技术人员理解本公开的思想和原理，而并非暗示对本公开的范围的任何限制。除了下面描述的之外，本公开可以使用其他适当数目的子载波来实现。
为了将随机接入前导码传输给网络设备，终端设备基于MCL的估计来确定三个覆盖等级之一。进而，终端设备选择与所确定的覆盖等级相关联的十二个连续子载波之一，并且在所选择的子载波上将随机接入前导码传输给网络设备。
图2是示出随机接入前导码在子载波上的示例传输的示意图。随机接入前导码包括无间隙地传输的四个符号组。四个符号组中的每个包括循环前缀(CP)和五个相同符号。随机接入前导码在子载波上的传输具有预先配置的重复次数。可以用随机接入前导码的相应重复次数的传输来预先配置三个覆盖等级。
在图2所示的示例中，随机接入前导码包括无间隙地传输的符号组210、220、230和240。为了说明的目的，图2仅示出了随机接入前导码的两次重复传输。
在一些实施例中，可以以预定的跳频模式来传输符号组以减少干扰。例如，如图2所示，在符号组210和220之间存在3.75kHz的跳频，在符号组220和230之间存在22.5kHz的跳频，在符号组230和240之间存在3.75kHz的跳频。另外，在不同重复内的符号组之间可以存在随机跳频。应当理解，出于说明的目的对跳频的值进行描述，而并非暗示对本公开的范围的任何限制。在本公开的实施例中可以采用任何适当的跳频的值。替代地，可以在没有跳频的情况下传输符号组。
由于随机接入过程由终端设备自主发起，因此网络设备预先不知晓在每个子载波上是否存在来自终端设备的随机接入前导码。
为了确定在每个子载波上是否存在来自终端设备的随机接入前导码，提出了一种用于检测随机接入前导码的常规方法。在该常规方法中，网络设备针对三个覆盖等级中的每个覆盖等级独立地检测在与相应覆盖等级相关联的每个子载波上是否存在随机接入前导码。
具体地，该常规方法采用第一检测过程和可选的第二检测过程。在第一检测过程中，对于三个覆盖等级中的每个覆盖等级，网络设备确定与相应覆盖等级相关联的每个子载波的信号加噪声的功率估计和第一噪声功率估计。在第一检测过程中，确定信号加噪声的功率估计的原理和确定第一噪声功率估计的原理不相关。
网络设备基于信号加噪声的功率估计和第一噪声功率估计来确定针对每个子载波的第一信噪比(SNR)估计。进而，网络设备将第一SNR估计与阈值进行比较。如果针对子载波的第一SNR估计超过阈值，则确定在子载波上存在随机接入前导码。否则，确定在子载波上存在噪声。以这种方式，对于三个覆盖等级中的每个覆盖等级，网络设备可以确定由终端设备用于传输随机接入前导码的子载波的数目以及未被使用的子载波的数目。
由于信号加噪声的功率估计的原理与第一噪声功率估计的原理不相关，因此第一检测过程导致高虚警率。为了降低虚警率，基于未被使用的子载波的数目，在第一检测过程之后的第二检测过程选择性地被启用。如果未被使用的子载波的数目超过预定阈值，则第二检测过程被启用。否则，第二检测过程被禁用。
在第二检测过程中，对于三个覆盖等级中的每个覆盖等级，网络设备确定在未被使用的子载波的数目上的噪声的平均功率估计。然后，对于三个覆盖等级中的每个覆盖等级，网络设备基于在第一检测过程中确定的信号加噪声的功率估计以及噪声的平均功率估计来确定在每个子载波上是否存在随机接入前导码。因为确定信号加噪声的功率估计的原理和确定噪声的平均功率估计的原理是相关的，所以虚警率将被降低。
然而，如参考图1所述，NPRACH资源中包括的连续子载波的总数小至四十八。因此，与一个覆盖等级相关联的NPRACH资源中包括的连续子载波的数目非常小，通常为十二。这样，第二检测过程在很少的情况下被启用，即其启用概率非常低。
根据本公开的实施例，提出了一种用于NPRACH检测的解决方案。在该解决方案中，确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值。第一NPRACH资源在第一时段期间可用，并且第二NPRACH资源在第二时段期间可用。第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且第二NPRACH资源与第二覆盖等级相关联，第二覆盖等级不同于第一覆盖等级。如果重叠比率超过第一阈值，则在第一PRACH资源上接收的信号和在第二NPRACH资源上接收的信号都被用作用于确定噪声的功率估计的统计样本。因此，用于确定噪声的功率估计的统计样本的数目增加，从而降低了估计的误差。
图3示出了可以在其中实现本公开的实施例的示例通信网络300。网络300包括网络设备310以及由网络设备310服务的终端设备320-1和320-2(下文中统称为终端设备320或单独地称为终端设备320)。网络设备310的服务区域称为小区302。应当理解，网络设备和终端设备的数目仅用于说明的目的，而并非暗示任何限制。网络300可以包括适于实现本公开的实施例的任何合适数目的网络设备和终端设备。尽管未示出，但是应当理解，一个或多个终端设备可以位于小区302中并且由网络设备310服务。
终端设备320可以通过使用任何合适的通信技术并且遵循任何合适的通信标准来向网络设备310传输随机接入前导码，以与网络设备310建立连接。通信技术的示例包括但不限于，长期演进(LTE)、LTE演进、高级LTE(LTE-A)、宽带码分多址(WCDMA)、码分多址(CDMA)和全球移动通信系统(GSM)等。此外，可以根据当前已知或将来要开发的任何世代通信协议来执行通信。通信协议的示例包括但不限于第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、第三代(3G)、第四代(4G)、4.5G、第五代(5G)通信协议。
下面将参考图4详细描述本公开的原理和实现，图4示出了根据本公开的一些实施例的示例方法400的流程图。为了讨论的目的，将参考图1来描述方法400。方法400可以涉及图1中的网络设备310和终端设备320。方法400涉及由终端设备320发起的随机接入过程。方法400可以在诸如NB-IoT通信系统等窄带通信系统中实现。
在410处，网络设备310确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值。第一NPRACH资源在第一时段期间是可用的，并且第二NPRACH资源在第二时段期间是可用的。第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且第二NPRACH资源与第二覆盖等级相关联。第二覆盖等级不同于第一覆盖等级。
网络设备310预先知晓第一NPRACH资源和第二NPRACH资源的配置，诸如周期、NPRACH重复次数和开始时间。因此，网络设备310可以基于第一NPRACH资源的第一周期、第一NPRACH重复次数和第一开始时间来确定第一时段，并且可以基于第二NPRACH资源的第二周期、第二NPRACH重复次数和第二开始时间来确定第二时段。进而，网络设备310可以基于当前时间来确定第一时段与第二时段之间的重叠比率。
图5示出了第一时段与第二时段之间的重叠的示例。示出了四种情形，即情形1、情形2、情形3和情形4。在情形1中，与第一覆盖等级相关联的第一NPRACH资源510在第一时段511期间是可用的。与第二覆盖等级相关联的第二NPRACH资源520在第二时段521期间是可用的。第二时段521的时间分段522与第一时段511重叠。
在情形2中，与第二覆盖等级相关联的第二NPRACH资源530在第二时段531期间是可用的。第二时段531的时间分段532与第一时段511重叠。类似地，在情形3中，与第二覆盖等级相关联的第二NPRACH资源540在第二时段541期间是可用的。第二时段541的时间分段542与第一时段511重叠。
在情形4中，第二NPRACH资源包括第一资源分段550-1和第二资源分段550-2，第一资源分段550-1和第二资源分段550-2均与第二覆盖等级相关联。第一资源分段550-1在第二时段551期间是可用的。第二资源分段550-2在第三时段552期间是可用的。第二时段551的时间分段553和第三时段552的时间分段554与第一时段511重叠。第一资源分段550-1和第二资源分段550-2可以在不同的跳频时段内。例如，第一资源分段550-1可以在第一跳频时段内，而第二资源分段550-2可以在第二跳频时段内。第二跳频时段可以在第一跳频时段之后。因此，在不同的跳频时段中在第二NPRACH资源上接收的信号可以用于确定噪声的功率估计。
关于情形1，如果第一覆盖等级是CE 0，则第二覆盖等级可以是CE 1或CE 2，如参考图1所述。如果第一覆盖等级是CE 1，则第二覆盖等级可以是CE2。关于情形2和情形3，如果第一覆盖等级是CE 2，则第二覆盖等级可以是CE 0或CE 1，如参考图1所述。如果第一覆盖等级是CE 1，则第二覆盖等级可以是CE0。关于情形4，如果第一覆盖等级是CE 2，则第二覆盖等级可以是CE 1或CE 0，如参考图1所述。在第一覆盖等级是CE 1的情况下，第二覆盖等级可以是CE0。当然，第一覆盖等级和第二覆盖等级可以是基于覆盖增强的要求而确定的任何适当的覆盖等级。本公开的范围在这方面不受限制。
再次参考图1，可以看到，与CE 0相关联的第一NPRACH资源110在其间可用的时段、与CE 1相关联的第二NPRACH资源120在其间可用的时段、以及与CE 2相关联的第三NPRACH资源130在其间可用的时段彼此重叠。在这种情况下，为了检测至少一个随机接入前导码在第一NPRACH资源110上的存在，可以使用在第一PRACH资源110上接收的信号、在第二NPRACH资源120上接收的信号和在第三NPRACH资源130上接收的信号作为用于确定噪声的功率估计的统计样本。因此，将进一步增加用于确定噪声的功率估计的统计样本的数目，从而进一步降低估计的误差。类似地，为了检测至少一个随机接入前导码在第二NPRACH资源120上或第三NPRACH资源130上的存在，可以使用在第一PRACH资源、第二PRACH资源和第三PRACH资源上接收的信号作为用于确定噪声的功率估计的统计样本。
在一些实施例中，第一阈值可以在30％至70％的范围内。应当注意，第一阈值的范围仅是示例性的，而并非暗示对本公开的范围的任何限制。
再次参考图4，如果在410处网络设备310确定重叠比率超过第一阈值，则在420处，网络设备310基于在第一PRACH资源上接收的第一多个信号和在第二NPRACH资源上接收的第二多个信号来确定噪声的功率估计。下文将参考图6来描述确定噪声的功率估计的细节。另一方面，如果在410处网络设备310确定重叠比率低于第一阈值，则在430处，网络设备310基于在第一PRACH资源上接收的第一多个信号来确定噪声的功率估计。
在440处，网络设备310基于噪声的功率估计来检测至少一个随机接入前导码在第一NPRACH资源上的存在。
根据本公开的实施例，在第一PRACH资源上接收的信号和在第二NPRACH资源上接收的信号都被用作用于确定噪声的功率估计的统计样本。因此，增加了统计样本的数目，从而降低了估计的误差。
图6示出了根据本公开的一些实施例的NPRACH检测的系统600的框图。应当理解，图6的框图并非旨在表明系统600应当包括如图6所示的所有组件。相反，系统600可以包括更少的组件或者图6中未示出的附加组件(例如，附加应用、附加模块、附加存储器系统、附加网络接口等)。为了讨论的目的，将参考图1、图2和如图5所示的情形2来描述系统600。然而，应当理解，系统600可以与如图5所示的其他情况一起使用。
通常，对于如上所述的三个覆盖等级中的每个覆盖等级，系统600可以基于噪声的功率估计来检测至少一个随机接入前导码在相应NPRACH资源上的存在。
如图所示，系统600包括子载波选择器610、子载波重排序器611、跳频控制器612、功率累加器和估计器613、第一噪声估计器614、第一SNR估计器615、第一检测器616和第一去除模块633。
子载波选择器610被配置为确定第一时段511与第二时段531之间的重叠比率是否超过第一阈值617。第一阈值617例如可以在30％至70％的范围内。例如，第一阈值617可以被确定为60％。
在如图5的情形2所示的示例中，子载波选择器610可以确定第二时段531的时间分段532与第一时段511重叠。进而，子载波选择器610可以将时间分段532与第一时段511之间的比率确定为重叠比率，例如62％。因此，重叠比率超过第一阈值617(即，60％)。
子载波选择器610还被配置为在频域中从输入信号618中提取在第一PRACH资源510上接收的第一多个信号和在第二NPRACH资源530上接收的第二多个信号。
在一些实施例中，为了降低功率累加器和估计器613的计算复杂度，子载波选择器610还可以被配置为从第二多个信号中提取在与第一时段511重叠的第二时段531的时间分段532上接收的信号，以获取第二多个提取信号。
第一NPRACH资源510和第二NPRACH资源530均可以包括如图1所示的十二个连续子载波。在这种情况下，第一多个信号包括在第一NPRACH资源510中的十二个连续子载波上接收的十二个信号，并且第二多个提取信号包括在第二NPRACH资源530中的十二个连续子载波上接收的十二个信号。
如参考图2所述，包括四个符号组的随机接入前导码可以以预定的跳频模式来被传输以降低干扰。在这种情况下，为了便于由功率累加器和估计器613进行功率累加，子载波重排序器611被配置为在跳频控制器612的控制下对第一多个信号和第二多个提取信号进行重新排序，以获取第一多个有序信号和第二多个有序信号。应当注意，功率累加可以在没有子载波重排序器611的情况下执行。本公开的范围在这方面不受限制。
功率累加器和估计器613被配置为分别累加第一多个有序信号和第二多个有序信号的功率。功率累加器和估计器613还被配置为基于以下等式来确定针对第一多个有序信号和第二多个有序信号的信号加噪声的功率估计，例如：
Figure BDA0002558113170000141
其中k表示子载波的索引，i表示符号组中的符号的索引，yi,k表示在子载波k上接收的符号i，Pk表示功率估计。应当理解，如果终端设备不使用子载波用于传输随机接入前导码，则网络设备在子载波上接收的信号仅包括噪声。在这方面，yi,k表示在子载波k上接收的信号加噪声。如果子载波用于传输随机接入前导码，则在子载波上接收的信号包括传播信道和频率旋转之后的信号以及噪声。在这方面，yi,k表示在子载波k上接收的噪声。
在一些实施例中，在确定第一多个有序信号的功率估计和第二多个有序信号的功率估计时，功率累加器和估计器613可以确定针对第一多个有序信号的在时间上的第一平均功率估计和针对第二多个有序信号的在时间上的第二平均功率估计。
在一些实施例中，如图5的情形2所示，由于第二多个有序信号的时间长度不同于第一多个有序信号的时间长度，所以功率累加器和估计器613可以以重叠比率缩放第二多个有序信号的功率估计以获取经缩放的功率估计。
第一噪声估计器614被配置为基于以下等式来确定针对第一多个有序信号中的每个信号和针对第二多个有序信号中的每个信号的噪声的功率估计，例如：
Figure BDA0002558113170000151
其中yi表示符号组内的符号，yj表示与该符号组内的符号yi相邻的符号，Pn表示针对该符号组的噪声的功率估计。
在一些实施例中，第一SNR估计器615可以被配置为确定针对第一多个有序信号的信噪比(SNR)估计和针对第二多个有序信号的SNR估计。第一检测器616可以被配置为将针对第一多个有序信号的SNR估计和针对第二多个有序信号的SNR估计中的每个与第二阈值619进行比较。第二阈值619可以基于所需要的精度来被确定。
如果针对第一有序信号的SNR估计超过第二阈值，则第一检测器616可以确定第一有序信号包括随机接入前导码。否则，第一检测器616可以确定第一有序信号仅包括噪声。以这种方式，对于第一覆盖等级和第二覆盖等级，系统600可以确定小区302中的终端设备用于传输随机接入前导码的子载波的数目以及未被使用的子载波的数目。另外，对于第一覆盖等级，第一检测器616可以确定所使用的子载波的第一索引集合。类似地，对于第二覆盖等级，第一检测器616可以确定所使用的子载波的第二索引集合。
在其他实施例中，为了便于实现，系统600可以不包括第一SNR估计器615。在这样的实施例中，第一检测器616可以被配置为将针对第一多个有序信号和针对第二多个有序信号的信号加噪声的功率估计中的每个与第四阈值进行比较。第四阈值不同于第二阈值619。
如果针对第一有序信号的功率估计超过第四阈值，则第一检测器616可以确定第一有序信号包括随机接入前导码。否则，第一检测器616可以确定第一有序信号仅包括噪声。以这种方式，对于第一覆盖等级和第二覆盖等级，系统600可以确定小区302中的终端设备用于传输随机接入前导码的子载波的数目以及未被使用的子载波的数目。
从等式(1)和(2)可以看出，信号加噪声的功率估计的原理与噪声的功率估计的原理不相关，从而导致高虚警率。
为了降低虚警率，选择性地启用另外的检测过程。为了执行另外的检测过程，系统600还包括第二噪声估计器621、第二SNR估计器622和第二检测器623。
在第一检测器616的检测之后，对于第一覆盖等级和第二覆盖等级，将未被终端设备使用的子载波的数目与第三阈值进行比较。第三阈值可以基于所需要的精度来确定。如果未被使用的子载波的数目超过第三阈值，则另外的检测过程将被启用。否则，另外的检测过程将被禁用。
在另外的检测过程被禁用的情况下，第一去除模块631被配置为去除子载波的第二索引集合并且输出子载波的第一索引集合作为检测的第一结果633。
在另外的检测过程被启用的情况下，可以假定第一多个有序信号中的第一数目的信号和第二多个有序信号中的第二数目的信号在未被使用的子载波上被接收。对于第一数目的信号和第二数目的信号中的每个信号，相应的信号加噪声的功率估计被认为是噪声的功率估计。噪声的功率估计被输入到第二噪声估计器621中。
第二噪声估计器621被配置为确定针对第一数目的信号和针对第二数目的信号的在频率上的噪声的平均功率估计。换言之，将针对第一数目的信号的噪声的功率估计和针对第二数目的信号的噪声的功率估计都用作用于确定噪声的平均功率估计的统计样本。因此，用于确定噪声的平均功率估计的统计样本的数目增加，从而降低了估计的误差。
另外，因为噪声的平均功率估计是关于由第一检测器616确定为未被使用的子载波的子载波的，所以噪声的平均功率估计更加准确。
第二SNR估计器622被配置为基于来自第二噪声估计器621的噪声的平均功率估计来确定针对第一多个有序信号的第一多个SNR估计和针对第二多个有序信号的第二多个SNR估计。
第二检测器623被配置为将第一多个SNR估计和第二多个SNR估计中的每个与第二阈值619进行比较。
如果第一有序信号的第一SNR估计超过第二阈值619，则第二检测器623可以确定第一有序信号包括随机接入前导码。否则，第二检测器623可以确定第一有序信号仅包括噪声。以这种方式，对于第一覆盖等级，系统600可以确定小区302中的终端设备使用哪些子载波来传输随机接入前导码。例如，对于第一覆盖等级，第二检测器623可以确定所使用的子载波的第三索引集合。类似地，对于第二覆盖等级，第二检测器623可以确定所使用的子载波的第四索引集合。
第二去除模块632被配置为去除子载波的第四索引集合并且输出子载波的第三索引集合作为检测的第二结果634。
在另外的检测过程中，由于噪声的平均功率估计更加准确，因此估计的误差将被降低。
图7是适合于实现本公开的实施例的设备700的简化框图。设备700可以被认为是如图3所示的网络设备310或图6所示的系统600的另一示例实现。因此，设备700可以在网络设备310处实现或实现为网络设备310的至少一部分。
如图所示，设备700包括处理器710、耦合到处理器710的存储器720、耦合到处理器710的合适的发射器(TX)和接收器(RX)740、以及耦合到TX/RX 740的通信接口。存储器720存储程序730的至少一部分。TX/RX 740用于双向通信。TX/RX 740具有至少一个天线以促进通信，尽管实际上在本申请中提到的接入节点可以具有若干天线。通信接口可以表示与其他网络元件进行通信所需要的任何接口，诸如用于eNB之间的双向通信的X2接口、用于移动性管理实体(MME)/服务网关(S-GW)与eNB之间的通信的S1接口、用于eNB与中继节点(RN)之间通信的Un接口、或用于eNB与终端设备之间通信的Uu接口。
程序730被认为包括程序指令，这些程序指令在由相关联的处理器710执行时使得设备700能够根据本公开的实施例进行操作，如本文中参考图1至6所讨论的。本文中的实施例可以通过由设备700的处理器710可执行的计算机软件，或者通过硬件，或者通过软件和硬件的组合来实现。处理器710可以被配置为实现本公开的各种实施例。此外，处理器710和存储器720的组合可以形成适于实现本公开的各种实施例的处理装置750。
存储器720可以是适合于本地技术网络的任何类型，并且可以使用任何合适的数据存储技术来实现，作为非限制性示例，诸如非瞬态计算机可读存储介质、基于半导体的存储设备、磁存储设备和系统、光学存储设备和系统、固定存储器和可移动存储器。尽管在设备700中仅示出了一个存储器720，但是在设备700中可以存在若干物理上不同的存储器模块。处理器710可以是适合于本地技术网络的任何类型，并且作为非限制性示例，可以包括如下中的一项或多项：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器。设备700可以具有多个处理器，诸如在时间上从属于与主处理器同步的时钟的专用集成电路芯片。
通常，本公开的各种示例实施例可以用硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。一些方面可以用硬件来实现，而其他方面可以用可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现。虽然本公开的实施例的各个方面被示出并且描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是应当理解，作为非限制性示例，本文中描述的框、装置、系统、技术或方法可以用硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。
作为示例，例如，本公开的实施例可以在机器可执行指令的上下文中被描述，该机器可执行指令被包括在程序模块中，该程序模块在目标物理或虚拟处理器上的设备中被执行。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据结构的例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等。程序模块的功能可以根据各种实施例中的需要而在程序模块之间进行组合或拆分。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地设备或分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质中。
用于执行本公开的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写。计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得这些程序代码在由计算机或其他可编程数据处理装置执行时使在流程图和/或框图中指定的功能/操作被实现。程序代码可以完全在机器上被执行，部分在机器上被执行，作为独立软件包执行，部分在机器上并且部分在远程机器上被执行，或者完全在远程机器或服务器上被执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是任何有形介质，其包含或存储用于指令执行系统、装置或设备或与其有关的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质，并且可以包括但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备、或者其任何合适的组合。机器可读存储介质的更具体的示例包括具有一根或多根电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备、或其任何合适的组合。
此外，尽管以特定顺序描绘了操作，但是这不应当被理解为要求这样的操作以所示的特定顺序或以连续的顺序被执行或者所有示出的操作均被执行以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。同样，尽管以上讨论中包含若干具体的实现细节，但是这些细节不应当被解释为对本公开的范围的限制，而应当被解释为可以是特定于特定实施例的特征的描述。在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施例中或以任何合适的子组合来实现。
尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了本公开，但是应当理解，所附权利要求书中限定的本公开不必限于上述特定特征或动作。相反，上述特定特征和动作被公开作为实现权利要求的示例形式。

Claims (17)

1.一种在网络设备中实现的方法，包括：
确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值，第一窄带物理随机接入信道(NPRACH)资源在所述第一时段期间可用，第二NPRACH资源在所述第二时段期间可用，所述第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且所述第二NPRACH资源与第二覆盖等级相关联，所述第二覆盖等级不同于所述第一覆盖等级；
响应于确定所述重叠比率超过所述第一阈值，基于在所述第一PRACH资源上接收的第一多个信号和在所述第二NPRACH资源上接收的第二多个信号来确定噪声的功率估计；以及
基于所述噪声的功率估计来检测至少一个随机接入前导码在所述第一NPRACH资源上的存在。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述噪声的功率估计包括：
从所述第二多个信号中提取在所述第二时段的时间分段内被接收的信号，所述时间分段与所述第一时段重叠；以及
基于所述第一多个信号和所提取的所述信号来确定所述噪声的功率估计。
3.根据权利要求2所述的方法，其中基于所述第一多个信号和所提取的所述信号来确定所述噪声的功率估计包括：
确定所提取的所述信号的功率估计；
以所述重叠比率缩放所述功率估计来获取经缩放的所述功率估计；以及
响应于所提取的所述信号中的至少一个信号的经缩放的所述功率估计低于第二阈值，将所提取的所述信号中的所述至少一个信号确定为用于确定所述噪声的功率估计的统计样本。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二NPRACH资源包括第一资源分段和第二资源分段，所述第一资源分段在第一跳频时段内，并且所述第二资源分段在第二跳频时段内，所述第二跳频时段在所述第一跳频时段之后。
5.一种网络设备，包括：
处理器；以及
存储器，包括指令，所述指令在由所述处理器执行时引起所述网络设备执行动作，所述动作包括：
确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值，第一窄带物理随机接入信道(NPRACH)资源在所述第一时段期间可用，第二NPRACH资源在所述第二时段期间可用，所述第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且所述第二NPRACH资源与第二覆盖等级相关联，所述第二覆盖等级不同于所述第一覆盖等级；
响应于确定所述重叠比率超过所述第一阈值，基于在所述第一PRACH资源上接收的第一多个信号和在所述第二NPRACH资源上接收的第二多个信号来确定噪声的功率估计；以及
基于所述噪声的功率估计来检测至少一个随机接入前导码在所述第一NPRACH资源上的存在。
6.根据权利要求5所述的网络设备，其中确定所述噪声的功率估计包括：
从所述第二多个信号中提取在所述第二时段的时间分段内被接收的信号，所述时间分段与所述第一时段重叠；以及
基于所述第一多个信号和所提取的所述信号来确定所述噪声的功率估计。
7.根据权利要求6所述的网络设备，其中基于所述第一多个信号和所提取的所述信号来确定所述噪声的功率估计包括：
确定所提取的所述信号的功率估计；
以所述重叠比率缩放所述功率估计来获取经缩放的所述功率估计；以及
响应于所提取的所述信号中的至少一个信号的经缩放的所述功率估计低于第二阈值，将所提取的所述信号中的所述至少一个信号确定为用于确定所述噪声的功率估计的统计样本。
8.根据权利要求5所述的网络设备，其中所述第二NPRACH资源包括第一资源分段和第二资源分段，所述第一资源分段在第一跳频时段内，并且所述第二资源分段在第二跳频时段内，所述第二跳频时段在所述第一跳频时段之后。
9.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有指令，所述指令当在至少一个处理器上执行时引起所述至少一个处理器执行动作，所述动作包括：
确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值，第一窄带物理随机接入信道(NPRACH)资源在所述第一时段期间可用，第二NPRACH资源在所述第二时段期间可用，所述第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且所述第二NPRACH资源与第二覆盖等级相关联，所述第二覆盖不同于所述第一覆盖等级；
响应于确定所述重叠比率超过所述第一阈值，基于在所述第一PRACH资源上接收的第一多个信号和在所述第二NPRACH资源上接收的第二多个信号来确定噪声的功率估计；以及
基于所述噪声的功率估计来检测至少一个随机接入前导码在所述第一NPRACH资源上的存在。
10.根据权利要求9所述的计算机可读介质，确定所述噪声的功率估计包括：
从所述第二多个信号中提取在所述第二时段的时间分段内被接收的信号，所述时间分段与所述第一时段重叠；以及
基于所述第一多个信号和所提取的所述信号来确定所述噪声的功率估计。
11.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中基于所述第一多个信号和所提取的所述信号来确定所述噪声的功率估计包括：
确定所提取的所述信号的功率估计；
以所述重叠比率缩放所述功率估计来获取经缩放的所述功率估计；以及
响应于所提取的所述信号中的至少一个信号的经缩放的所述功率估计低于第二阈值，将所提取的所述信号中的所述至少一个信号确定为用于确定所述噪声的功率估计的统计样本。
12.根据权利要求9所述的计算机可读介质，其中所述第二NPRACH资源包括第一资源分段和第二资源分段，所述第一资源分段在第一跳频时段内，并且所述第二资源分段在第二跳频时段内，所述第二跳频时段在所述第一跳频时段之后。
13.一种用于窄带物理随机接入信道(NPRACH)检测的装置，包括：
子载波选择器，被配置为：
确定第一时段与第二时段之间的重叠比率是否超过第一阈值，第一NPRACH资源在所述第一时段期间可用，第二NPRACH资源在所述第二时段期间可用，所述第一NPRACH资源与第一覆盖等级相关联，并且所述第二NPRACH资源与第二覆盖等级相关联，所述第二覆盖等级不同于所述第一覆盖等级，以及
响应于确定所述重叠比率超过所述第一阈值，在频域中从输入信号中提取在所述第一PRACH资源上接收的第一多个信号和在所述第二NPRACH资源上接收的第二多个信号；
功率累加器和估计器，被配置为：
分别累加所述第一多个信号和所述第二多个信号的功率，以及
确定所述第一多个信号和所述第二多个信号的信号加噪声的功率估计；
第一噪声估计器，被配置为确定针对所述第一多个信号中的每个信号和针对所述第二多个信号中的每个信号的噪声的功率估计；
第一SNR估计器，被配置为确定针对所述第一多个信号的信噪比(SNR)估计和针对所述第二多个信号的SNR估计；
第一检测器，被配置为：
将针对所述第一多个信号的所述SNR估计和针对所述第二多个信号的所述SNR估计中的每个SNR估计与第二阈值进行比较，
响应于针对所述第一多个信号中的至少一个信号的所述SNR估计超过所述第二阈值，确定所述第一信号中的所述至少一个信号包括随机接入前导码，以及
响应于针对所述第二多个信号中的至少一个信号的所述SNR估计超过所述第二阈值，确定所述第二信号中的所述至少一个信号包括随机接入前导码。
14.根据权利要求13所述的装置，还包括：
第二噪声估计器，被配置为确定针对所述第一多个信号中的第一数目的信号和所述第二多个信号中的第二数目的信号在频率上的噪声的平均功率估计；
第二SNR估计器，被配置为：
基于所述噪声的平均功率估计来确定针对所述第一多个信号的第一多个SNR估计和针对所述第二多个信号的第二多个SNR估计；以及
第二检测器，被配置为：
将所述第一多个SNR估计和所述第二多个SNR估计中的每个SNR估计与所述第二阈值进行比较，
响应于针对所述第一多个信号中的至少一个信号的所述第一SNR估计超过所述第二阈值，确定所述第一信号中的所述至少一个信号包括所述随机接入前导码，以及
响应于针对所述第二多个信号中的至少一个信号的所述第二SNR估计超过所述第二阈值，确定所述第二信号中的所述至少一个信号包括所述随机接入前导码。
15.根据权利要求13所述的装置，还包括：
跳频控制器；以及
子载波重排序器，被配置为在所述跳频控制器的控制下对所述第一多个信号和所述第二多个信号重新排序以获取第一多个有序信号和第二多个有序信号。
16.根据权利要求13所述的装置，其中所述第二检测器还被配置为确定所使用的第一多个子载波的第一索引集合和所使用的第二多个子载波的第二索引集合，所述第一多个子载波与所述第一覆盖等级相关联，并且所述第二多个子载波与所述第二覆盖等级相关联。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括：
去除模块，被配置为去除所述第二索引集合并且输出所述第一索引集合作为NPRACH检测的结果。
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