CN1750441B - 宽带码分多址系统接入信道前导检测方法 - Google Patents

Abstract

一种宽带码分多址系统接入信道前导检测方法，涉及一种宽带码分多址通信系统上行链路的接入信道前导检测方法。本发明采用一种迭代检测的接入信道前导检测方法，减小频偏估计偏差对接入信道前导检测的性能坏影响。具体方案为：(1)不做任何频偏补偿检测前导，即初始的频偏估计值Δf₀＝0，得到所有能量大于T₂的多径，其中T₂略小于前导检测门限T，T₂和T之差就是最大可能频偏对检测能量的损耗；(2)找出能量最大的多径，从而估计出比Δf₀更精确的频偏估计值Δf₁；(3)以Δf₁作为补偿频偏来迭代再检测所有能量大于T₂的多径；(4)根据硬件资源、处理速度、性能要求决定迭代次数，每次迭代运算为重复步骤(2)到步骤(3)一次。

Description

宽带码分多址系统接入信道前导检测方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统的接入信道前导检测方法，特别涉及一种宽带码分多址(WCDMA)通信系统上行链路的接入信道前导检测方法。

背景技术

随着移动通信技术的迅猛发展，人们对移动通信的质量及其提供的业务类型的要求越来越高，第三代移动通信系统的提出及其发展正是符合了人们的这种需求，因此备受瞩目。WCDMA是第三代移动通信系统标准化组织(3^rdGeneration Partnership Project，3GPP)提出的无线传输技术(Radio TransmissionTechnology，RTT)方案，它不但能提供高质量的话音服务，而且能够提供与固定网络类似的多媒体业务。

在WCDMA系统中，接入信道是其中一个非常重要的部分，业务的开始都是先经历接入信道接入后，再建立业务链路。接入信道接收系统要检测的信号包括前导和消息两部分，如图1所示。其中前导有16比特的签名重复256次构成，如图2所示。

在现有前导检测技术中，通常比较粗糙地预设若干个频偏(一般为4个，例如+/-200Hz，+/-800Hz，分别用Δf_i表示，i＝0，1，2，3)对接收信号进行频偏补偿，对于某个签名，对应每个频偏都有一个最大能量(用MaxEnerger_i表示采用Δf_i得到的最大能量值，i＝0，1，2，3)，那么如果MaxEnerger_i在i个最大能量中最大，则将Δf_i作为该次前导检测的频偏估计值，首先在该频偏上搜索多径，然后再将该频偏作为消息部分解调的初始补偿频偏，这样估计出来的频偏很粗糙。也有在此基础上通过MaxEnerger_i之间的关系或者其它方法得到更为精确的频偏估计，然后将该估计得到的频偏作为消息解调的初始频偏，从而得更好的性能。

现有技术的不足之处在于，前导检测的时候预设的频偏比较粗糙，前导检测过程中即使得到更精确的频偏估计，也仅仅是作为消息解调的初始频偏，对前导检测本身没有帮助。由于预设的频偏非常有限，因此实际频偏刚好等于某个预设频偏的概率非常小，绝大多数情况下都是偏离预设频偏的，尤其是+/-1500Hz甚至更大的频偏时，偏差就非常大了。只要实际频偏和预设频偏之间存在偏差(下文简称频偏估计偏差)，那么在前导检测过程中的相干积分得到的能量就有损失，偏差越大，能量损失越大。如果最大能量多径在没有偏差的时候能量比检测门限略高，那么就可能由于频偏估计偏差存在导致能量变得小于检测门限，从而导致该次前导检测失败，也就是检测概率降低。即使最大多径的能量比检测门限大足够多，使得不可能由于频偏估计偏差的影响而变成低于门限，但对于比较弱小的多径，那些能量略高于检测门限的多径，由于频偏估计偏差的影响可能变成低于门限，从而丢失部分多径，降低了消息解调性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中所存在的所述频偏估计的偏差存在导致能量变得小于检测门限，从而导致对接入信道前导检测的性能产生坏影响而提供的一种迭代检测的接入信道前导检测方法.

为实现所述目的，本发明发明了一种宽带码分多址系统接入信道前导检测方法，包括以下步骤：

(1)不做任何频偏补偿检测前导，即初始的频偏估计值Δf₀＝0，得到所有能量大于T₂的多径，其中T₂略小于前导检测门限T，T₂和T之差就是最大可能频偏对检测能量的损耗；如果不存在能量大于T₂的多径，则本次检测的信号不包含有效签名；

(2)在能量大于T₂的多径中找出能量最大的多径，从而估计出比Δf₀更精确的频偏估计值Δf₁；

所述估计出比Δf₀更精确的频偏估计值Δf₁是通过将所述能量最大的多径位置上接收的数据分成m小段，段内相干积分得到相干积分结果S_i，通过这些相干积分结果S_i的自相关函数R(i，k)估计出信号旋转的角度得到的，具体如下：

R(i，k)＝S_i+k*S_i，i＝0，...，m-2，k＝1，...，m-1；

${\mathrm{\Δ\θ}}_{i,k}=\frac{a\tan \left(\frac{\mathrm{Imag}\left(R(i,k)\right)}{\mathrm{Real}\left(R(i,k)\right)}\right)}{k};$

$\mathrm{\Δ}\widehat{\mathrm{\θ}}=\frac{1}{(m-1)*(m-2)}\underset{i=0}{\overset{m-2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\θ}}_{i,k};$

${\mathrm{\Δf}}_1=\frac{\mathrm{\Δ}\widehat{\mathrm{\θ}}}{2\mathrm{\π}*T};$

其中Imag，Real分别表示取复数的虚部和实部；atan(x)表示对x求反tangent运算；

(3)以Δf₁作为补偿频偏来迭代再检测所有能量大于T₂的多径；

(4)根据硬件资源、处理速度、性能要求决定迭代次数，每次迭代运算为重复步骤(2)到步骤(3)一次。

本发明解决了频偏估计偏差的存在会降低前导检测概率和前导多径检测概率的技术问题。

附图说明

图1表示WCDMA系统上行接入信道信号示意图；

图2表示WCDMA系统上行接入信道前导部分示意图；

图3表示本发明的实施步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步详细说明。具体实施方式如图3所示，共包括以下步骤：

步骤301、不做任何频偏补偿检测前导，得到所有能量大于T₂的多径，其中T₂略小于前导检测门限T，T₂和T之差就是最大可能频偏对检测能量的损耗。在此粗略地认为没有频偏存在，即初始的比较粗略的频偏估计值Δf₀＝0。

步骤302、找出能量最大的多径(能量应该大于T₂，否则可以直接判决本次检测的信号中不包含有效签名)，将数据分成若干(m)小段，段内相干积分得到相干积分结果S_i，通过这些相干积分结果S_i的自相关函数R(i，k)估计出信号旋转的角度，从而估计出比Δf₀更精确的频偏估计值Δf₁。

R(i，k)＝S_i+k*S_i，i＝0，...，m-2，k＝1，...，m-1，

${\mathrm{\Δ\θ}}_{i,k}=\frac{a\tan \left(\frac{\mathrm{Imag}\left(R(i,k)\right)}{\mathrm{Real}\left(R(i,k)\right)}\right)}{k},$

$\mathrm{\Δ}\widehat{\mathrm{\θ}}=\frac{1}{(m-1)*(m-2)}\underset{i=0}{\overset{m-2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\θ}}_{i,k},$

${\mathrm{\Δf}}_1=\frac{\mathrm{\Δ}\widehat{\mathrm{\θ}}}{2\mathrm{\π}*T},$

其中Imag，Real分别表示取复数的虚部和实部；atan(x)，表示对x求反tangent运算。

步骤303、以Δf₁作为补偿频偏来迭代再检测所有能量大于T₂的多径。

步骤304、根据硬件资源、处理速度、性能要求决定迭代次数，每次迭代运算为重复步骤302到步骤303一次。

如果采用开始预设若干频偏的情况，可以从检测的结果中决定其中一个为初始频偏估计值Δf₀，然后在Δf₀附近以更小的间距(即更精确的频偏)再预设若干个频偏再检测(即迭代检测)，也可以根据初始检测结果中各频偏上的最大能量之间的比例与各频偏的间距之间的关系估计出比预设频偏更精确的频偏，然后将此频偏迭代再检测。

总之，无论初始用什么方法，前导检测后总是可以根据能量最大多径通过各种方法得到更为精确的频偏估计值，然后用更为精确的频偏估计值迭代回去再检测，就可以使多径检测的检测概率提高，从而提高系统的接入性能。

Claims (3)

1.一种宽带码分多址系统接入信道前导检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)不做任何频偏补偿检测前导，即初始的频偏估计值Δf₀＝0，得到所有能量大于T₂的多径，其中T₂略小于前导检测门限T，T₂和T之差就是最大可能频偏对检测能量的损耗；如果不存在能量大于T₂的多径，则本次检测的信号不包含有效签名；

(2)在能量大于T₂的多径中找出能量最大的多径，从而估计出比Δf₀更精确的频偏估计值Δf₁；

所述估计出比Δf₀更精确的频偏估计值Δf₁是通过将所述能量最大的多径位置上接收的数据分成m小段，段内相干积分得到相干积分结果S_i，通过这些相干积分结果S_i的自相关函数R(i，k)估计出信号旋转的角度得到的，具体如下：R(i，k)＝S_i+k*S_i，i＝0，...，m-2，k＝1，...，m-1；

${\mathrm{\Δ\θ}}_{i,k}=\frac{a\tan \left(\frac{\mathrm{Imag}\left(R(i,k)\right)}{\mathrm{Real}\left(R(i,k)\right)}\right)}{k};$

$\mathrm{\Δ}\widehat{\mathrm{\θ}}=\frac{1}{(m-1)*(m-2)}\underset{i=0}{\overset{m-2}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Δ\θ}}_{i,k};$

${\mathrm{\Δf}}_1=\frac{\mathrm{\Δ}\widehat{\mathrm{\θ}}}{2\mathrm{\π}*T};$

其中Imag，Real分别表示取复数的虚部和实部；atan(x)表示对x求反tangent运算；

(3)以Δf₁作为补偿频偏来迭代再检测所有能量大于T₂的多径；

(4)根据硬件资源、处理速度、性能要求决定迭代次数，每次迭代运算为重复步骤(2)到步骤(3)一次。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中当采用预设频偏的情况时，检测在每个预设频偏上得到的最大能量值，检测结果中能量最大的预设频偏作为初始频偏估计值Δf₀，然后在Δf₀基础上执行权利要求1中的迭代运算。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：根据检测结果中各频偏上的最大能量之间的比例与各频偏的间距之间的关系估计出比预设频偏更精确的频偏，然后在此频偏基础上执行权利要求1中的迭代运算。

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