CN1930812A - 在正交频分多路复用系统中指定测距信道和发送和接收测距信号的装置和方法 - Google Patents

在正交频分多路复用系统中指定测距信道和发送和接收测距信号的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及利用OFDM方案的移动通信系统。在利用OFDM/ OFDMA方案的宽带无线访问通信系统中，设置BS与SS之间的上行链路时间同步信号和BS接收信号的强度，和将测距信号从SS发送到BS，以便SS将带宽请求给予BS。这里所述的是构造测距信道的方法、BS操纵要供SS使用的测距信道的方法、和接收逐个SS通过测距信道从SS发送到BS的测距代码的方法。

Description

在正交频分多路复用系统中指定测距信道 和发送和接收测距信号的装置和方法
技术领域
本发明涉及在应用正交频分多路复用方案的通信系统中指定测距信道和发送和接收测距信号的装置和方法。
背景技术
当前，第3代(3G)通信系统在信道状况相对较差的室外环境下支持大约384Kbps的传输速度，和在良好的室内信道环境下支持大约2Mbps的传输速度。另外，许多研究都把注意力集中在向用户提供各种服务质量(QoS)和大约100Mbps的传输速度的第4代(4G)通信系统上。
无线局域网(WLAN)通信系统和无线城域网(WMAN)通信系统一般支持20到50Mbps的传输速度。WLAN系统和WMAN系统可以支持相对高的传输速度，但不能满意地保证移动性和各种QoS。于是，人们正十分投入地从事使当前通信系统演变成4G通信系统的研究，以便同时保证非常高数据速率和移动性。
图1是例示应用正交频分多路复用/正交频分多址(OFDM/OFDMA)方案的宽带无线访问通信系统的示意图，其中，它利用数个副载波发送物理信道信号。
参照图1，宽带无线访问通信系统具有单小区结构，和包括基站(BS)100和数个用户台(SS)110、120和130。BS 100和SS 110、120和130之间信道的发送和接收基于OFDM/OFDMA方案。
一般说来，OFDMA中的多址方法可以通过时分技术和频分技术之一或两者的组合实现。发送的码元由一组副载波，即，子信道携带，其中，可以将每个副载波定位在不同的时间和频率上。
图2示意性地例示了OFDMA帧结构的一个例子。参见图2沿着横轴画出OFDMA码元号，和沿着纵轴画出子信道号。并且，一个OFDMA帧包括数个OFDMA码元，例如，8个OFDMA码元。
这里阐述发送测距信号的物理信道，而后面将阐述测距信号的用途。像上面那样构成的OFDMA帧含有发送测距信号的数个测距时隙，例如，4个测距时隙。数个测距时隙形成一个测距区。标号201表示存在于第M帧之中的测距区，和标号202表示存在于第(M+1)帧之中的测距区。测距区就是测距信道。倘若只在上行链路间隔内存在，测距信道至少包括一个子信道。像IEEE802.16a那样的现有OFDMA通信系统被设计成通过使所有副载波分布在整个频带上获取频率分集增益。
当时分双工(TDD)技术应用于OFDMA通信系统时，要求用户台(SS)执行测距操作，以便发送方的多个用户台(SS)和接收方的BS之间在时间上同步，和调整BS的接收功率。TDD系统中的这个要求可以通过将测距信号从SS发送到BS来满足。
测距操作划分成初始测距和维护测距。维护测距又进一步划分成定期测距和带宽请求测距。
在下文中，将对常用在传统宽带无线通信系统中的测距操作加以描述。
首先，由想要获得时间同步信号和发送功率设置的SS与BS进行初始测距。例如，在IEEE802.216a/e TDD方式下操作过程像如下那样。对SS加电，SS通过前置码和导频的信号处理开始在下行链路中达到同步。在下行链路同步完成之后，SS开始接收像DL_MAP消息、UL_MAP消息、和UCD消息那样的控制消息。此后，SS与BS进行初始测距，以便调整时间偏差和发送功率。
定期测距是通过与BS的初始测距已经调整了时间偏差和发送功率的SS进行的操作。SS周期性地进行定期测距，以便跟踪与BS的时间偏差和信道状态等。SS利用BS指定的测距代码进行定期测距。
带宽请求测距是通过初始测距已经调整了时间偏差和发送功率的SS进行的操作，以便请求可以实际用于与BS通信的带宽。
生成测距信号需要测距子信道和测距代码。上面参照图2已经对此作为描述。BS预定义各个测距操作的测距代码。更具体地说，像如下所述那样指定测距代码。
测距代码通常通过以预定单位分段具有预定长度的序列生成。作为生成测距代码的序列的例子，可以使用长度为32767位的伪随机噪声(PN)序列。通过具有某种长度(例如，长度为106个位)的测距信道将PN序列分段成PN代码，以便用PN代码构造测距代码。
假设为初始测距指定了N个测距代码，为定期测距指定了M个测距代码，和为带宽请求测距指定了L个测距代码。然后，通过DL_MAP消息将指定的测距代码发送到SS。SS适当地将包括在DL_MAP消息中的测距代码用于它们执行测距过程的目的。
但是，在OFDMA通信系统中，SS随机地为初始测距、定期测距和带宽请求测距选择测距时隙和测距代码。因此，经常发生同一时隙中的不同测距代码之间或同一时隙中的相同测距代码之间的冲突。如果发生测距代码之间的冲突，BS很有可能无法识别SS的测距代码。这是延迟BS和SS之间的访问的一个原因。因此，访问延迟使OFDMA通信系统的性能变差。
在完成定期测距和带宽请求测距的过程中，OFDMA方案利用通过随机测距时隙发送随机测距代码的随机访问方法。因此，测距代码很有可能相互冲突。如果发生测距代码之间的冲突，在指数分布随机时间补偿之后尝试重新访问过程。在这种情况下，访问延迟时间变得更长，和不能保证系统的访问延迟时间。更具体地说，测距代码冲突的概率越高，访问延迟时间就变得越长。于是，当SS试图对BS无线随机访问时，必须考虑如下几点：首先，由于每个SS随机选择测距代码和测距时隙，可以认为SS进行的测距是争用测距。这里，对于争用测距，数个SS可以共同使用相同的传输时隙、相同的频率、和相同的代码。其结果是，在初始访问或转接期间测距代码之间的相互冲突引起访问时延。即使在测距频带上只发送一个测距信号，如果信号强度不够，BS也可能无法检测信号。其次，由于蜂窝式网络中的每个小区将不同频带用于测距(测距副载波的频率位置)，所以会诱发测距信号和数据信号之间的小区间干扰。例如，由于位于在BS A控制下的小区中的SS A不使用与位于在BS A控制下的小区中的SS B的测距传输频率相同的测距传输频率，SS A的测距信号干扰BS B。此外，SS B的测距信号也干扰SS A。如果SS发送的测距信号的强度过分地干扰BS B(所谓的)，SS A的传输功率调整必然受到限制。因此，SS需要花费相当长的时间才能将测距信号调整到BS A可以接收测距信号的强度级，其结果是系统的初始访问时间变得更长。第三，用作测距代码的PN代码不能保证码间互相关特性具有正交性。也就是说，当PN代码相互共享传输时隙和传输频率时，由于测距代码之间缺乏正交性，所以会诱发代码干扰，这导致测距性能变差。第四，由于用于测距的频率(测距副载波的频率位置)随机分布在整个可用频带上，测距代码之间的代码相关特性因信道频率响应的涨落而保持不了。这可能引起代码干扰增大。也就是说，当无线访问信道是多径信道时，由于信道显示出频率可选择性，即，它的信道响应随频率而改变，代码相关特性变差了。由如上所述的原因引起的代码干扰增大将导致SS测距失败。
发明内容
于是，本发明被设计成解决出现在现有技术中的上述和其它问题。本发明的一个目的是提供将小区共享频带指定给测距信道，以便使与数据的信号干扰最小的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供允许测距信号之间的冲突，但防止测距信号与数据信号之间的干扰的测距信道结构。
本发明的又一个目的是提供接收测距信号，以便允许测距信号之间的冲突，但防止测距信号与数据信号之间的干扰的装置和方法。
本发明的再一个目的是提供发送测距信号，以便允许测距信号之间的冲突，但防止测距信号与数据信号之间的干扰的装置和方法。
本发明的再一个目的是提供接收用于获得下行链路同步的测距信道，以便可以使信号干扰最小的装置和方法。
本发明的再一个目的是提供发送和接收测距信号，以便可以使系统的初始访问时间最短的装置和方法。
为了达到上述和其它目的，本发明提供了在SS试图与BS测距的OFDM/OFDMA通信系统中指定测距信道的方法。该方法包括如下步骤：在整个频带内确定每一个使用与BS无关的固定频带的至少两个测距带；和不指定测距信道或通过至少两个测距带将一个或多个测距信道指定给每个上行链路帧，其中，固定频带是一个副载波或相继存在于频率轴上的两个或更多个副载波的集合。
按照本发明的另一个方面，提供了在OFDM/OFDMA通信系统中发送测距信号的方法。该方法包括如下步骤：确定试图测距的上行链路帧；和通过构成为确定上行链路帧指定的测距信道的一个或多个测距带发送与所需测距类别相对应的测距代码，其中，整个频带内与BS无关的固定频带用作测距带，和固定频带是一个副载波或相继存在于频率轴上的两个或更多个副载波的集合。
按照本发明的又一个方面，提供了在OFDM/OFDMA通信系统中发送测距信号的装置。该装置包括：测距带指定单元，用于输入与所需测距类别相对应的测距代码，和在构成为试图测距的上行链路帧指定的测距信道的一个或多个测距带上输出测距代码；和快速付里叶逆变换单元，用于将在一个或多个测距带上输出的测距代码变换成时域测距带，其中，整个频带内与BS无关的固定频带用作测距带，和固定频带是一个副载波或相继存在于频率轴上的两个或更多个副载波的集合。
按照本发明的再一个方面，提供了在OFDM/OFDMA通信系统中接收测距信号的方法。该方法包括如下步骤：通过构成逐个上行链路帧指定的测距信道的一个或多个测距带接收测距代码；和进行与测距代码相对应的测距，其中，整个频带内与BS无关的固定频带用作测距带，和固定频带是一个副载波或相继存在于频率轴上的两个或更多个副载波的集合。
按照本发明的再一个方面，提供了在OFDM/OFDMA通信系统中接收测距信号的装置。该装置包括：测距带分离单元，用于从接收测距信号中分离构成逐个上行链路帧指定的测距信道的一个或多个测距带，和从分离测距带中提取样本值；和测距代码检测单元，用于通过提取的样本值检测测距代码，其中，整个频带内与BS无关的固定频带用作测距带，和固定频带是一个副载波或相继存在于频率轴上的两个或更多个副载波的集合。
附图说明
通过结合附图进行如下详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加清楚，在附图中：
图1是例示利用OFDM/OFDAM方案的宽带无线访问通信系统的示意图；
图2是例示在时间-频率域中利用OFDM/OFDAM方案的宽带无线访问通信系统的帧结构的图形；
图3A-3C是例示按照本发明优选实施例利用OFDM/OFDAM方案的TDD宽带无线访问通信系统的测距信道结构的图形；
图4是例示按照本发明优选实施例利用OFDM/OFDAM方案的宽带无线访问通信系统的测距接收器的方块图；
图5是例示如图4所示的测距代码乘法器的详细构造的方块图；
图6是例示如图4所示的同步信号检测器的详细构造的方块图；
图7是例示基于如图4所示的同步信号比较器的操作的控制流程的流程图；
图8是例示按照本发明优选实施例利用OFDM/OFDAM方案的宽带无线访问通信系统的带宽请求测距接收器的方块图；
图9是例示基于如图8所示的测距代码比较器的操作的控制流程的流程图；
图10是例示按照本发明优选实施例利用OFDM/OFDAM方案的宽带无线访问通信系统的测距发送器的方块图；和
图11是例示由按照本发明优选实施例利用OFDM/OFDAM方案的宽带无线访问通信系统中的接收器执行的控制流程的流程图。
优先实施例详述
下面参照附图详细描述本发明的优先实施例。在如下的描述中，为了清楚起见，省略对包含在其中的众所周知功能和配置的详细描述。
本发明提供了在利用OFDMA方案的通信系统，即，OFDMA通信系统中提高测距信号的接收性能，以便使无线访问延迟时间最短的测距信道结构。
下面将总结按照如后所述的本发明优选实施例提出的项目。
首先，在传统OFDMA通信系统中，由于测距副载波的频率位置对于每个小区都是不同的，在小区之间会出现测距信号与数据信号之间的信号干扰。本发明提出了小区共享测距频带，以便使与数据的信号干扰最小。这使BS A的SS A和BS B的SS B使用共享测距频带，以便可以允许相邻小区的信号之间的冲突，但不会出现测距信号与数据信号之间的信号干扰。
其次，由于用于测距的频率，即，测距副载波的频率位置类似于随机分布地分布在整个可用频带上，测距代码之间的代码相关特性保持不了和使代码干扰增大。于是，本发明提出了指定测距频带的方案，以便即使在显示出频率可选择性，即，其信道响应严重随频率而改变的信道中，也呈现有效测距性能，可以获得信道分集效果，和可以降低伪代码警告的概率。
在下文中，将参照附图对本发明新提出的测距信道结构和它的操作方案加以描述。尽管下面参照TDD系统描述测距信道结构和它的操作方案，但对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，它们也可以类似地应用于FDD系统。
用在TDD系统中的帧具有在时间轴上交替使用下行链路帧和上行链路帧的结构。此外，可以根据BS可变地按帧调整只指定给上行链路帧的测距信道的数量。
逐帧地指定测距信道通过从BS广播的UL_MAP消息完成。于是，主要测距信道和次要测距信道的分配信息包括在UL_MAP消息中。尤其，次要信道是可以根据小区的特定状况，与主要测距信道无关地另外使用的测距信道。
在指定测距信道的过程中，BS可以在指定了主要测距信道之后，另外指定次要测距信道。想要在BS不允许使用次要测距信道的上行链路帧间隔内尝试测距的SS必须只利用主要测距信道发送测距代码。否则，想要在BS允许使用次要测距信道的上行链路帧间隔内尝试测距的SS选择主要测距信道和次要测距信道之一，然后通过所选测距信道发送测距代码。但是，BS可能未将测距信道指定给特定下行链路帧。当前，当BS不允许将主要测距信道和次要测距信道两者用于特定下行链路帧时，没有SS可以通过下行链路帧发送测距代码。
图3A-3C是例示以TDD系统为基础，根据本发明实施例新提出的测距信道结构的图形。
在图3A中，在频率-时间域中画出用在TDD系统中的上行链路/下行链路帧结构的测距信道配置。更具体地说，只将主要测距信道指定给第K上行链路帧和第(K+3)上行链路帧，但将主要测距信道和次要测距信道指定给第(K+1)上行链路帧。因此，访问第(K+3)上行链路帧的SS只能通过主要测距信道发送测距代码。
与此不同，访问第(K+1)上行链路帧的SS可以选择主要测距信道和次要测距信道之一，然后通过所选测距信道发送测距代码。
主要测距信道和次要测距信道的每一个都包括频域(测距带)301、303、305、和307中一个副载波或两个或更多个相继副载波的集合。尽管图3A只例示了一个测距信道包括两个测距带(主要测距带和次要测距带)的例子，但对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，测距信道可以包括更多个测距带。
这里，一个上行链路帧内主要测距信道的测距带301和303(主要测距带)相隔一定距离地排列在频率轴上。一个上行链路帧内次要测距信道的测距带305和307(次要测距带)也相隔恒定距离地排列在频率轴上。主要测距带301和303和次要测距带305和307交替地排列在指定了主要测距信道和次要测距信道两者的上行链路帧内。从第(K+1)上行链路帧的结构中可以容易地看到这一点。但是，也可以将测距带排列成主要测距带相继存在和次要测距带相继存在。
指定给第(K+1)和第(K+3)帧的每个主要测距带存在于同一频区中。次要测距带亦如此。也就是说，即使将它们指定给不同的下行链路帧，测距带也使用相同的频区。
但是，没有测距信道被指定给第(K+2)上行链路帧。因此，想要在第(K+2)上行链路帧间隔内尝试测距的SS不能发送测距代码。
图3B例示了指定了主要测距信道和次要测距信道两者的图3A的第(K+1)上行链路帧的放大测距信道结构。参照图3B，主要测距带和次要测距带301、303、305、和307的每一个都包括三个OFDM码元。但是，每个测距带可以由两个OFDM码元组成。当每个测距带包括两个OFDM码元时，两个OFDM码元对应于相关上行链路帧的第一码元和第二码元。
图3C例示了在指定测距信道的测距带301、303、305、和307中安排初始测距/转接测距和带宽请求测距/定期测距的例子。参照图3C，包括在测距带中的一些副载波用于初始测距(initial RNG)和转接测距(HO RNG)，和其它副载波用于带宽请求测距(RB RNG)和定期测距(PR RNG)。两个码元用于初始测距(initial RNG)和转接测距(HO RNG)。两个码元使用同一频区，但它们通过测距代码来区分。但是，只有一个码元用于带宽请求测距(RB RNG)和定期测距(PR RNG)。存在于同一测距带中的两个码元使用同一频区，但它们通过不同测距代码来区分。
因此，对于初始测距和转接测距，SS在两个码元的间隔上只有一次机会尝试测距。但是，在带宽请求测距和定期测距的情况中，SS可以选择两次机会之一尝试测试。每个测距带包括K个副载波。但是，由于每个SS使用两个测距带，它可以使用2K个副载波。于是，测距代码的长度是2K。
为了使BS像上述那样指定主要测距信道和次要测距信道的测距带，必须考虑几件事。一件事是主要测距信道和次要测距信道必须使用与BS无关地指定的固定频带。但是，远离其它BS和对信号干扰不敏感的孤立BS可以划分频带和使用划分的频带。这种指定频带的方法旨在防止彼此相邻的小区之间的测距信号起干扰相邻BS的数据信号的作用。
在下文中，另外对用在本发明的测距信道和包括在测距信道中的测距带之间的关系加以详细描述。
测距信道可以包括N个测距带。这里，N是2的乘方。也就是说，N＝1，2，8，16，...，K。如果副载波的个数是K，当N＝1时，将K个副载波指定给一个测距带；当N＝2时，将K/2个副载波指定给一个测距带；当N＝4时，将K/4个副载波指定给一个测距带；和当N＝K时，将一个副载波指定给一个测距带。
用在本发明实施例中的测距信道是SS用于尝试测距的可用频带，和作为构成测距信道的成分的测距带是相继测距副载波的可用频带。
在下文中，将参照附图详细描述在本发明的实施例中配备在BS中的接收器的结构和其基于这种结构的操作。接收器划分成接收测距代码以获得上行链路同步信号的接收器和检测带宽请求测距的接收器。于是，下面将对两种扩展器分别加以描述。
在接收测距代码以获得上行链路同步信号的接收器中，测距代码由SS发送，和BS接收测距代码以获得上行链路同步信号。如下所述的接收器可以配备在BS中。
图4例示了按照本发明实施例通过测距信号获得上行链路同步信号的接收器的方块图。更具体地说，如图4所示的接收器包括串行/并行(S/P)转换单元401、FFT单元403、初始测距带分离单元405、数个测距代码相乘单元407a和407b、数个同步信号检测单元409a和409b、和同步信号比较单元411。
参照图4，将从SS接收的测距信号供应给S/P转换单元401。S/P转换单元401将测距信号转换成并行信号和输出转换的并行信号。将并行测距信号供应给FFT单元403。FFT单元403对并行测距信号进行快速付里叶变换，将时域测距信号转换成频域测距信号，和输出频域测距信号。将转换成频域测距信号的并行测距信号供应给初始测距带分离单元405。初始测距带分离单元405从各个频域并行测距信号中分离出为初始测距指定的测距带。初始测距带分离单元405还从分离的测距带中只提取样本值和输出提取样本值。将样本值供应给相应测距代码相乘单元407a和407b。
测距代码相乘单元407a和407b将供应的样本值乘以预定测距代码和输出乘以预定测距代码的样本值。从测距代码相乘单元407a和407b输出和供应给相应同步信号检测单元409a和409b的信号呈现信道的频率特性。同步信号检测单元409a和409b考虑输入信号和预定相位调整值之间的相关性，和输出具有最大相关值的相位调整值，作为测量同步信号值Δt1和Δt2。将从各自同步信号检测单元409a和409b输出的测量同步信号值Δt1和Δt2供应给同步信号比较单元411。同步信号比较单元411相互比较测量同步信号值Δt1和Δt2，输出最大值作为最终测量同步信号值。
图5例示了利用如图4所示的测距代码相乘法单元407a和407b的例子。参照图5，将初始测距带分离单元405供应的数个输出信号分别输入相应乘法器中。初始测距代码发生器501生成由BS管理的初始测距代码，和将初始测距代码作为另一个输入提供给相应乘法器。乘法器将初始测距带分离单元405供应的信号乘以初始测距代码发生器501提供的初始测距代码，和输出所得信号。也就是说，乘法器对从初始测距带分离单元405输出的频域信号进行复乘。对于输出信号当中含有特定初始测距代码成分的输出信号，消除特定初始测距代码成分。
图6例示了利用如图4所示的同步信号检测单元409a和409b的例子。参照图6，将来自测距代码相乘单元407a和407b的输出信号输入相应乘法器中。为了便于说明，假设在从初始测距相乘单元407a和407b输出的信号当中，将来自初始测距相乘单元407a的输出信号输入同步信号检测单元409a中。但是，对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，如下所述的操作也可以类似地应用于将来自初始测距相乘单元407b的输出信号输入同步信号检测单元409b中的情况。
每个乘法器实现输入其中的输出信号与特定相位信息的复乘。这可以对应于考虑输出信号与根据副载波索引提供的特定相位信息之关的相关性的操作。特定相位信息可以利用方程(1)定义：
exp ( j 2 πkΔt N ) · · · ( 1 )
其中，N：IFFT单元或FFT单元的输出样本大小；
k：从初始测距带分离单元输出的样本的副载波索引；和
Δt：受到强制处理以便估计测距信号的实际时间偏差的任意整数值(-N＜Δt＜N)。
根据来自测距代码相乘单元407a的输出样本的副载波索引生成输入乘法器的特定相位信息。在k到k+K-1的范围内确定副载波索引。这里，K是指定给初始测距带的副载波的个数。
根据副载波索引生成的特定相位信息像上述方程(1)那样定义。但是，为了生成特定相位信息，相位调整值生成单元601依次生成所有预定相位调整值。也就是说，将相位调整值应用于方程(1)和作为基于副载波索引的特定相位信息输出。然后，将特定相位信息输入上述乘法器的一个乘法器中。
将来自各个乘法器的相位调整信号输入加法器603中。加法器603将相位调整信号相互相加，输出一个相位调整信号。当相位调整值Δt等于测距信号的时间偏差时，从加法器603输出的相位调整信号具有峰值。
将来自加法器603的相位调整信号输入比较器605中。比较器605将相位调整信号与预定阈值thr相比较。作为比较结果，如果相位调整信号大于等于预定阈值thr，比较器605将相位调整信号传送到缓冲器607。将相位调整值生成单元601生成，以便获取相位调整信号的相位调整值Δt一起供应给缓冲器607。但是，如果相位调整信号小于预定阈值thr，比较器605消除相位调整信号。
对可以由相位调整值生成单元601生成的所有相位调整值都实施上述操作。因此，从比较器605输出的相位调整信号与相应调整值存储在缓冲器607中。
当对所有相位调整值完成了上述操作时，缓冲器607将存储在其中的相位调整信号和相应相位调整值输出到索引检测器609。索引检测器609检测相位调整信号当中具有最大值的相位调整信号，和检验与检测相位调整信号相对应的相位调整值，以输出相位调整值作为测量同步信号值。
图7例示了基于如图4所示的同步信号比较单元411的操作的控制流程。同步信号比较单元411利用同步信号比较单元提供的测量同步信号值确定最终测量同步信号值，以获得上行链路同步信号。
参照图7，在步骤710中将来自数个同步信号检测单元409a和409b的测量同步信号值Δt1和Δt2输入同步信号比较单元411中。在步骤712中，同步信号比较单元411确定测量同步信号值之差的绝对值|Δt1，Δt2|是否小于预定阈值(允许时间偏差)。如果这个条件得到满足，同步信号比较单元411转到步骤714。但是，如果这个条件得不到满足，同步信号比较单元411作为同步信号估计失败的结论和终止初始测距操作。
在步骤714中，同步信号比较单元411利用方程(2)计算最终测量同步信号值和输出最终测量同步信号值。
Δt = Δt 1 + Δt 2 2 · · · ( 2 )
方程(2)输出的最终测量同步信号值是时间偏差。使获得的时间偏差包括在RNG_RSP消息中和广播获得的时间偏差。此后，初始测距操作即告结束。
调整初始测距的时间偏差的上述操作与调整转接测距和定期测距的的时间偏差的那些操作相同。但是，对于转接测距，必须用转接测距带分离单元和转接测距代码相乘单元分别取代图4中的初始测距带分离单元405和初始测距代码相乘单元407a和407b。此外，必须用转接测距代码发生器取代图5中的初始测距代码发生器501。
类似地，对于定期测距，必须用定期测距带分离单元和定期测距代码相乘单元分别取代图4中的初始测距带分离单元405和初始测距代码相乘单元407a和407b。此外，必须用定期测距代码发生器取代图5中的初始测距代码发生器501。
图8例示了按照本发明实施例检测带宽请求测距的接收器。图8中的接收器包括S/P转换单元801、FFT单元803、带宽请求测距带分离单元805、数个测距代码相关单元807a和807b、数个峰值检测单元809a和809b、和测距代码比较单元811。
参照图8，将从SS接收的带宽请求测距信号供应给S/P转换单元801。S/P转换单元801将带宽请求测距信号转换成并行信号和输出转换的并行信号。将并行带宽请求测距信号供应给FFT单元803。FFT单元803对并行带宽请求测距信号进行快速付里叶变换，将时域带宽请求测距信号变换成频域带宽请求测距信号，和输出频域带宽请求测距信号。将变换成频域带宽请求测距信号的并行带宽请求测距信号供应给带宽请求测距带分离单元805。
带宽请求测距带分离单元805从各个并行带宽请求测距信号中分离出为带宽请求测距指定的测距带。带宽请求测距带分离单元805还从分离的测距带中只提取样本值，和输出提取的样本值。将样本值供应给相应测距代码相关单元807a和807b。
测距代码相关单元807a和807b的每一个将供应的样本值乘以预定带宽请求测距代码，将所得值相互相加，然后，输出基于样本值的相关值。也就是说，由于测距代码相关单元807a和807b评估所有允许带宽请求测距代码与接收信号之间的相关性，来自测距代码相关单元807a和807b的输出值是各个带宽请求测距代码与接收信号之间的相关值。因此，通过接收的带宽请求测距代码是否对应于已知测距代码确定从测距代码相关单元807a和807b输出的相关值。例如，如果接收的带宽请求测距代码对应于已知测距代码，两个代码的自相关性就高，和相关值也具有峰值。但是，如果接收的带宽请求测距代码不对应于已知测距代码，两个代码的自相关性就低，和相关值也不具有峰值。
将来自测距代码相关单元807a和807b的相关性供应给相应峰值检测单元809a和809b。峰值检测单元809a和809b检测与输入的相关值当中超过预定阈值的相关值相对应的测距代码的索引。峰值检测单元809a和809b还将检测的测距代码索引供应给测距代码比较单元811。
测距代码比较单元811检验是否从数个带宽请求测距带中检测到相同测距代码。如果检测到相同测距代码，测距代码比较单元811就回答SS已经确认带宽请求测距。但是，如果未检测到相同测距代码，测距代码比较单元811就不回答SS已经确认带宽请求测距。
图9例示了有关如图8所示的测距代码比较单元811的控制流程。也就是说，测距代码比较单元811在确认带宽请求测距的过程中通过峰值检测单元提供的测距代码确定成功还是失败。
参照图9，在步骤910中，将来自峰值检测单元809a和809b的主要带宽请求测距带中确定为峰值的主要测距代码的索引和次要带宽请求测距带中确定为峰值的次要测距代码的索引提供给测距代码比较单元811。然后，测距代码比较单元811转到步骤912，检验主要测距代码索引和次要测距代码索引是否相互对应。如果主要测距代码索引等于次要测距代码索引，测距代码比较单元811转到步骤914，作出已经成功确认带宽请求测距的结论。但是，如果主要测距代码索引不等于次要测距代码索引，测距代码比较单元811转到步骤916，作出未能确认带宽请求测距的结论。
一旦确定成功或未能确认带宽请求测距，测距代码比较单元811就转到步骤918，确定要搜索的带宽请求带是否存在。如果要搜索的带宽请求带存在，测距代码比较单元811返回到步骤912，重复上述操作。否则，如果要搜索的带宽请求带不存在，测距代码比较单元811终止确认带宽请求测距的操作。
图10例示了按照本发明实施例发送器。如图10所示的发送器包括下行链路前置码接收单元1010、BS标识符(BS ID)检测单元1012、测距代码确定单元1014、测距代码生成单元1016、S/P转换单元1018、测距带指定单元1020、IFFT单元1022、和P/S转换单元1024。
参照图10，下行链路前置码接收单元1010从来自BS的接收信号中提取前置码信号，和将提取的前置码信号供应给BS ID检测单元1012。BS ID检测单元1012从前置码信号中获取与BS相对应的ID信息，和输出ID信息。将BS ID信息供应给测距代码生成单元1016。
测距代码确定单元1014确定有关测距类别的信息和将确定的信息提供给测距代码生成单元1016。通常从SS发送的测距类别包括初始测距、定期测距、转接测距、和带宽请求测距。因此，测距代码确定单元1014从上述四种测距类别当中选择一种要发送的测距类别。也就是说，测距代码确定单元1014可以将与所选测距类别相对应的索引提供给测距代码生成单元1016。例如，可以将‘1’用作初始测距的索引，可以将‘2’用作定期测距的索引，可以将‘3’用作转接测距的索引，和可以将‘4’用作带宽请求测距的索引。
测距代码生成单元1016生成要用在BS ID信息和测距类别中的测距代码。将测距代码生成单元1016生成的测距代码供应给S/P转换单元1018。S/P转换单元1018将测距代码转换成并行信号，然后输出转换的并行信号。
将并行测距代码供应给测距带指定单元1020。测距带指定单元1020在上行链路帧中至少指定两个测距带指定单元1020本身用作测距信道的测距带。因此，在来自测距带指定单元1020的指定测距带上输出并行测距代码。将从测距带指定单元1020输出的并行测距代码输入IFFT单元1022中。
除了并行测距代码之外，还进一步将空数据输入IFFT单元1022中。空数据被插入上行链路帧当中不发送并行测距代码的区域中。此外，当测距代码未大到足可通过测距带发送时，空数据也可以用作弥补测距代码不足的数据。
IFFT单元1022对输入的测距代码和空数据进行快速付里叶逆变换，将频域信号变换成时域信号，和输出时域信号。将变换的时域信号供应给P/S转换单元1024。P/S转换单元1024将并行信号转换成串行信号，和将串行信号发送到BS。
图11例示了根据本发明实施例发送测距代码的控制流程。参照图11，SS在步骤1110中接收来自BS的信号和从接收信号中提取前置码信号。在步骤1112中，SS利用提取的前置码信号估计与BS相对应的ID信息。
在步骤1114中，SS从可以由SS发送的测距类别当中选择要发送的测距类别。如上所述，可从SS发送的测距类别包括初始测距、定期测距、转接测距、和带宽请求测距。因此，在步骤1114中，将从上述的四种测距类别当中选择一种测距类别加以发送。
在步骤1116中，SS生成要用在估计BS ID信息和所选测距类别中的测距代码。然后，SS转到步骤1118，倘若将空数据‘0’指定给未用在测距代码指定中的副载波，根据测距类别将测距副载波(测距信道或至少两个测距带)指定给测距代码。
在步骤1120中，SS对如上所述构成的测距信号进行IFFT，和输出时域信号。此后，SS在步骤1122中对时域信号进行IF/RF处理，和在步骤1124中将经IF/RF处理的测距信号发送到BS。
如上所述，本发明提出了当在蜂窝式通信环境下尝试测距时，适合蜂窝式信道特性的测距信道结构和测距接收器，从而缩短了初始无线访问延迟和转接等待时间。也就是说，当利用信道的频率响应在测距带(一组副载波)中相似的原理通过测量信道发送测距代码时，测距代码之间的信号干扰减小了，从而，BS可以识别所有发送的测距代码。
于是，本发明的有利之处在于，访问延迟时间非常短。并且，本发明还可以减少当BS广播伪信息时，因错误检测测距代码引起的下行链路资源(时间/频率资源)的浪费。于是，本发明提供了通过两个测距带发送测距信号就可以确认测距代码的设计。因此，本发明的测距信道结构和测距接收器可以提高测距性能。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围。

Claims (29)

1.一种在用户台(SS)试图与基站(BS)测距的宽带无线通信系统中指定测距信道的方法，该方法包含如下步骤：
在整个频带内确定每一个使用与BS无关的固定频带的至少两个测距带；和
利用至少两个测距带将至少一个测距信道指定给数个上行链路帧的每一个，
其中，固定频带是相继存在于频率轴上的一组副载波。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当将至少一个测距信道指定给上行链路帧时，包括在至少一个指定测距信道中的测距带交替排列在频率轴上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，至少两个测距带分别使用的固定频带相隔一定距离地排列在频率轴上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，包括在测距信道中的测距带的个数由2的乘方决定。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，用于确定至少两个测距带的固定频带与用于发送数据的频带不重叠。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，按上行链路帧指定的至少一个测距信道的个数可以随每个上行链路帧而异。
7.一种在宽带无线通信系统中将测距信号从用户台(SS)发送到基站(BS)的方法，该方法包含如下步骤：
确定试图测距的上行链路帧；和
通过包括在为确定上行链路帧指定的测距信道中的至少一个测距带发送与所需测距类别相对应的测距代码，
其中，整个频带内与BS无关的固定频带用作测距带，和固定频带是相继存在于频率轴上的一组副载波。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，测距信道是BS为每个上行链路帧指定的。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包含如下步骤：接收有关BS广播的指定测距信道的信息。
10.根据权利要求7所述的方法，进一步包含如下步骤：当为确定上行链路帧指定数个测距信道时，选择数个测距信道的一个测距信道。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，包括在测距信道中的至少一个测距带的个数由2的乘方决定。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，按上行链路帧指定的测距信道的个数可以随每个上行链路帧而异。
13.一种在宽带无线通信系统中将测距信号从用户台(SS)发送到基站(BS)的装置，该装置包括：
测距带指定单元，用于输入与所需测距类别相对应的测距代码，和在包括在为试图测距的上行链路帧指定的测距信道中的至少一个测距带上输出测距代码；和
快速付里叶逆变换单元，用于将在至少一个测距带上输出的测距代码变换成时域测距带，
其中，整个频带内与BS无关的固定频带用作测距带，和固定频带是相继存在于频率轴上的一组副载波。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，当为试图测距的上行链路帧指定数个测距信道时，测距带指定单元从数个测距信道中选择一个测距信道。
15.根据权利要求13所述的装置，进一步包含下行链路前置码接收单元，用于接收有关BS按上行链路信道指定的测距信道的信息。
16.根据权利要求13所述的装置，进一步包含测距代码生成单元，用于生成与所需测距类别相对应的测距代码。
17.根据权利要求16所述的装置，进一步包含测距代码确定单元，用于确定所需测距类别。
18.一种在宽带无线通信系统中接收从用户台(SS)到基站(BS)的测距信号的方法，该方法包含如下步骤：
通过包括在为每个上行链路帧指定的测距信道中的至少一个测距带接收测距代码；和
进行与测距代码相对应的测距，
其中，整个频带内与BS无关的固定频带用作测距带，和固定频带是相继存在于频率轴上的一组副载波。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包含如下步骤：向SS广播有关为每个上行链路帧指定的测距信道的信息。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，当为上行链路帧指定数个测距信道时，通过各个测距信道接收测距代码。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，包括在测距信道中的至少一个测距带的个数由2的乘方决定。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，为每个上行链路帧指定的测距信道的个数可以随每个上行链路帧而异。
23.一种在宽带无线通信系统中接收从用户台(SS)到基站(BS)的测距信号的装置，该装置包含：
测距带分离单元，用于从接收测距信号中分离包括在为每个上行链路帧指定的测距信道中的至少一个测距带，和从分离的至少一个测距带中提取样本值；和
测距代码检测单元，用于从提取的样本值中检测测距代码，
其中，整个频带内与BS无关的固定频带用作测距带，和固定频带是相继存在于频率轴上的一组副载波。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，测距代码检测单元包含：
测距代码相乘单元，用于将提取样本值乘以预定测距代码；
至少一个同步信号检测单元，用于考虑来自测距代码相乘单元的输出与预定相位调整值之间的相关性，和输出具有最大相关值的相位调整值；和
同步信号比较单元，用于将从至少一个同步信号检测单元输出的数个相位调整值相互比较，以输出最大值作为测距代码。
25.根据权利要求23所述的装置，其中，BS包含发送器，用于广播有关为每个上行链路帧指定的测距信道的信息。
26.根据权利要求23所述的装置，其中，当为上行链路帧指定数个测距信道时，测距带分离单元分离出包括在数个测距信道中的至少一个测距带。
27.根据权利要求23所述的装置，其中，包括在测距信道中的至少一个测距带的个数由2的乘方决定。
28.根据权利要求23所述的装置，其中，为每个上行链路帧指定的测距信道的个数可以随每个上行链路帧而异。
29.根据权利要求25所述的装置，其中，为每个上行链路帧指定的测距信道的个数可以随每个上行链路帧而异。
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