专利名称：一种正交频分复用系统中初始接入信号的检测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线移动通信系统，更具体地，涉及一种正交频分 复用系统中初始接入信号的检测方法和装置。
背景技术：
当前，第3代(3G)通信系统并不能真正为用户提供宽带多媒 体业务接入。然而随着通过互联网所进行的视频、语音和数据通信 流量的显著增长，以及移动电话的快速普及，用户更加迫切;也希望 移动通信系统可以提供移动多媒体业务的接入。因此世界各国也都 4巴目光才殳向3G以后的移动通j言系统。其中OFDM (Orthogonal Fr叫uency Division Multiplexing,正交频分多^各复用)/OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access ，正交步贞分多址)就是 一种引人注目的候选方案。
例如802.16e是^f吏用正交频分复用^支术的协i义，在其物理层头见 范中对于移动台(SS, subscriber stations)的初始4妻入4吏用的是基于竟 争的原则。用于测距(ranging)信道的子信道下标在上行映射消息 (UL-MAP, Uplink map)中夫见定。用户可以在ranging信道上进4亍竟 争(collide)。为了有效地进行ranging传输，每个用户可以从一组-见 定的二进制码中随才几选择测距码(ranging code)。这些码^皮二进制相 移键控(BPSK， Binary Phase Shift Key)调制在ranging信道的载波上， 每个载波1比特。初始ranging应该在两个或四个连续的符号上实现。在每个符号期间，ranging信道应使用相同的ranging码，在两 个,寻号间；殳有才目4立不连续寸生(discontinuity )。
图1是初始ranging传输的时域描述的示意图。
如图l所示，构造方式如下
(1) 先形成两个完全相同的符号；
(2) 在第一个OFDM符号开头加上循环前缀(CP, Cyclic Prefix):等于第一个OFDM符号结尾处的CP长度的波形； 以及
(3 )为第二个OFDM符号结尾加上4呆护间隔(guard interval): 等于第一个OFDM符号开头处的CP长度的波形。
SS在捕获了下4亍同步和上4亍传输参lt后，应该随枳J也选才奪 Ranging时隙(使用二进制截短指数算法避免可能的重碰撞)作为 冲丸4亍ranging的时间，然后随才几的选择一个ranging石马(乂人4刀始^匕 ranging码域中)并传!lr给BS ( base station,基站)作为一个CDMA 码。
BS不能辨别是哪一个SS发送了 ranging申请，因此在成功的 接收了 ranging码以后，BS需要广播一个ranging响应消息，其中 包4舌4妄收的ranging码和ranging时隙(例如OFDM符号凄t、子4言 道等)。发送ranging码的SS利用这些信息来判断是否收到的ranging 响应消息来只t应它的ranging申i青。ranging响应消息包4舌了所有需 要的调整信息(例如时间、功率和可能的频率校正)和状态说明。
因此，用户初始接入信号的正确检测在整个系统中是非常关键 的一步。现有技术中针对用户初始接入信号的检测方法主要分为两 大类。第 一类是直接:乂人初始化ranging码域中选择ranging码和初始4妄 入信号匹配，^r测用户发送的哪一个ranging码，此类处理相对简 单。^f旦是在实际中，用户初始接入一般集中在某些时刻，除此之外， 接收信号中只有噪声，需要对噪声信号和初始化ranging码域中的 每个ranging码进行匹配之后，才能发现此接收信号中只有噪声无 ranging码，此方法一定程度上浪费了资源，也降低了反馈速度。
第二类分为两步第一步，检测接收信号中是否有ranging信 号，提供一有无ranging信号的检测信号。其利用的算法是将接收 4言号和初始4匕ranging石马i或中的每个ranging石马分另ll进4亍相关，才目关 后的结果和预先确定的阈值进行比较得到检测信号。第二步，根据 才全测信号判决是否有ranging信号，如果无ranging信号，对此纟妻收 信号弃之不进4于处理；如果有ranging信号，将4妄收信号初始化 ranging石马i或中的每个ranging石马进4亍匹西己，判决属于明卩 一 个ranging 码。此方法在一定程度上节约了资源，但是处理比较繁瑣，尤其是 第一步需要和初始化ranging码:威中的每个ranging码分别进4亍相关 之后才能提供检测信号。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明4是出了 一种正交频分复用 系统中初始4妄入信号的才企测方法，该方法包4舌以下步艰朵才艮据有无 接入信号时对应的接收信号的概率分布密度的差异来确定阈值；将 接收信号转换为频域信号，并在频域上选^^其中的所有测距子载波； 确定每个测距子载波的功率，并确定所有测距子载波的平均功率； 以及将平均功率与阈值进行比较，并根据比较结果确定在接收信号 中是否存在初始接入信号。
其中，根据本发明的检测方法，还包括在确定接收信号中存 在初始接入信号时，提供初始接入信号，激活后续的处理。其中，确定阈值包括以下步骤每隔预定数量的帧发送一空符 号；确定接收空符号的接收信号的功率；根据概率密度分布函数， 根据预设概率确定分位数；以及将阈值设置为接收信号的功率与分 位数之和。
此外，4艮据本发明的4企测方法，预定凄t量与无线环境有关，以 及预设概率与系统的精度要求有关；空符号为噪声信号；以及将接 收信号转换为频域信号是通过固定点FFT处理实现的，其中，固定 点包4舌128、 256、 512、 1024、和2048。
另夕卜，根据本发明的冲佥测方法，测距子载波的功率是通过将测 距子载波与其共轭相乘得到的。在平均功率大于阈值时，确定^l妾收 信号中存在初始接入信号。然而，在平均功率不大于阈值时，确定 接收信号中不存在初始接入信号。
本发明还才是出了一种正交频分复用系统中初始4妄入信号的4企测 装置，该装置包括阈值确定单元，用于才艮据有无接入信号时对应 的接收信号的概率分布密度的差异来确定阈值；选4奪单元，用于将 接收信号转换为频域信号，并在频域上选择其中的所有测距子载波； 功率确定单元，用于确定每个测3巨子载波的功率，并确定所有测另巨 子载波的平均功率；以及比较确定单元，用于将平均功率与阈值进 行比较，并根据比较结果确定在接收信号中是否存在初始接入信号。
其中，根据本发明的检测装置，还包括激活单元，用于在确 定接收信号中存在初始接入信号的情况下，提供初始接入信号，激 活后续的处理。
因此，采用本发明的方法和装置，4艮据有无ranging信号时对 应接收信号的概率分布密度的差异对初始接入信号进行检测，处理简单且结果可靠，减少了对无效信号的检测和处理，在一定程度上 提高了基站的响应速度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部 分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发 明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附 图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来^是供对本发明的进一 步理解，并且构成i兌明书的 一部 分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的
限制。在附图中
图1是初始ranging传输的时域描述的示意图2是根据本发明的检测方法的流程图3是4艮据本发明方法的第一实施例的流程图4是根据本发明方法的第二实施例的用于检测用户初始接入 石马的方法的流禾呈图；以及
图5是根据本发明的检测装置的框图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此 处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本 发明。
图2是根据本发明的检测方法的流程图。如图2所示，包括以下步骤
S202，根据有无接入信号时对应的接收信号的概率分布密度的 差异来确定阈值；
S204,将接收信号转换为频域信号，并在频域上选择其中的所 有测距子载波；
S206，确定每个测3巨子载波的功率，并确定所有测距子载波的 平均功率；以及
S208，将平均功率与阈值进行比较，并根据比较结果确定在接 收信号中是否存在初始接入信号。
其中，根据本发明的检测方法，还包括在确定接收信号中存 在初始接入信号时，纟是供初始4妄入信号，激活后续的处理。
其中，确定阈值包括以下步骤每隔预定数量的帧发送一空符 号；确定接收空符号的接收信号的功率；根据概率密度分布函数， 根据预设概率确定分位数；以及将阈值设置为接收信号的功率与分 位数之和。
此外，根据本发明的检测方法，预定数量与无线环境有关，以 及预设概率与系统的精度要求有关；空符号为噪声信号；以及将接 收信号转换为频域信号是通过固定点FFT处理实现的，其中，固定 点包4舌128、 256、 512、 1024、禾口 2048。
另夕卜，根据本发明的检测方法，测距子载波的功率是通过将测 距子载波与其共轭相乘得到的。在平均功率大于阈值时，确定4妄收 信号中存在初始4妄入信号。然而，在平均功率不大于阈值时，确定 接收信号中不存在初始接入信号。图3是根据本发明方法的第一实施例的流程图。 如图3所示，包4舌以下步-骤
S302,将4妄收的信号进行N点快速4專立叶变换(FFT， Fast Fourier Transform )， 3夸时iiM言号变4奂到频i或；
S304,在频域上选择所有测距子载波信号，将其标记为^，
K……&;
S306，对每个测距子载波分别计算y《，并在所有测距子载波 上求其均值；
S308 ，根据有无接入信号时对应接收信号的概率分布密度的差 异得到一个阈值，此阈值可根据具体的无线环境进行设定；以及
S310，将S306中的均值与S308中的阈值进行比较，针对此接 收信号产生用户初始接入检测信号。
图4是根据本发明方法的第二实施例的用于检测用户初始接入 码的方法的流程图。
如图4所示，包4舌以下步骤
S402，确定与ranging信号功率关^:的阈值，该阈值可由以下 步骤得到(1 )每隔20帧发送一空符号，(2 )计算此接收信号(只 有噪声信号)的功率tr2， (3)根据概率密度分布函数，计算得到一 分位数8,即接收到的噪声信号的任意一个子载波上的信号的功率 与噪声功率比较，超过8dB的概率为1/1000, (4)该阈值即为^+8， 此阈值在20帧内保持不变；S404，对接收的信号进行N点FFT处理，变换到频域，根据 802.16e的物理层夫见范，N可耳又128， 256, 512, 1024， 2048;
S406,对于变换后的N个子载波，对其进行载波解映射处理， 选择其中的测距子载波；
S408，对于每个测距子载波与其共扼相乘求其功率，为了减少 噪声对ranging信号的影响，且接收信号中噪声项是服从高斯分布， 与ranging信号不相关，故对所有测距子载波的功率求其平均；
S410，对此均值和阈值进行比專交，如果均值大于阈值，转至 S412，否则，说明此接收信号中无ranging信号，故无需对此信号 进4亍后续的处理；以及
S412 ，"说明此4姿收信号中存在ranging信号，^是供一 ranging才企 测信号，并激活后续的处理单元。
图5是根据本发明的检测装置500的框图。
如图5所示，该装置包括阈值确定单元502,用于才艮据有无 接入信号时对应的接收信号的概率分布密度的差异来确定阈值；选 择单元504,用于将接收信号转换为频域信号，并在频域上选择其 中的所有测距子载波；功率确定单元506，用于确定每个测3巨子载 波的功率，并确定所有测距子载波的平均功率；以及比较确定单元 508,用于将平均功率与阈值进行比较，并根据比较结果确定在接收 信号中是否存在初始接入信号。
其中，根据本发明的检测装置，还包括激活单元510,用于 在确定接收信号中存在初始接入信号的情况下，提供初始接入信号， 激活后续的处理。综上所述，采用本发明的方法和装置，才艮据有无ranging信号 时对应接收信号的概率分布密度的差异对初始接入信号进行检测， 处理简单且结果可靠，减少了对无效信号的4企测和处理，在一定程 度上提高了基站的响应速度。
以上^又为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对 于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本 发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种正交频分复用系统中初始接入信号的检测方法，其特征在于，包括以下步骤根据有无接入信号时对应的接收信号的概率分布密度的差异来确定阈值；将所述接收信号转换为频域信号，并在频域上选择其中的所有测距子载波；确定每个所述测距子载波的功率，并确定所有所述测距子载波的平均功率；以及将所述平均功率与所述阈值进行比较，并根据比较结果确定在所述接收信号中是否存在所述初始接入信号。
2. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，还包括在确定所述接收信号中存在所述初始接入信号时，提供所 述初始^妄入信号，激活后续的处理。
3. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，确定所述阈值 包4舌以下步艰《每隔预定数量的帧发送一 空符号；确定接收所述空符号的接收信号的功率；根据概率密度分布函数，根据预设概率确定分位数；以及将所述阈值i殳置为所述接收信号的功率与所述分位数之和。
4. 根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述预定数量 与无线环境有关，以及所述预设概率与系统的精度要求有关。
5. 根据权利要求3或4所述的检测方法，其特征在于，所述空符 号为噪声信号。
6. 一艮据权利要求1所述的4企测方法，其特4正在于，将所述4妾收信 号转换为频域信号是通过固定点FFT处理实现的，其中，所 述固定点包4舌128、 256、 512、 1024、和2048。
7. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述测距子载 波的功率是通过将所述测距子载波与其共轭相乘得到的。
8. 根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在所述平均功 率大于所述阈值时，确定所述接收信号中存在所述初始4妄入信 号；以及在所述平均功率不大于所述阈值时，确定所述接收信 号中不存在所述初始接入信号。
9. 一种正交频分复用系统中初始接入信号的检测装置，其特征在 于，包括阈值确定单元，用于根据有无接入信号时对应的接收信号 的概率分布密度的差异来确定阈值；选择单元，用于将接收信号转换为频域信号，并在频域上 选々奪其中的所有测距子载波；功率确定单元，用于确定每个所述测距子载波的功率，并 确定所有所述测距子载波的平均功率；以及比较确定单元，用于将所述平均功率与所述阈值进行比 较，并根据比较结果确定在所述接收信号中是否存在所述初始 接入信号。
10. 根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，还包括激活单元，用于在确定所述4妾收信号中存在所述初始4妄入 信号的情况下，提供所述初始接入信号，激活后续的处理。
全文摘要
本发明提供了一种正交频分复用系统中初始接入信号的检测方法和装置，其中，该方法包括以下步骤根据有无接入信号时对应的接收信号的概率分布密度的差异来确定阈值；将接收信号转换为频域信号，并在频域上选择其中的所有测距子载波；确定每个测距子载波的功率，并确定所有测距子载波的平均功率；以及将平均功率与阈值进行比较，并根据比较结果确定在接收信号中是否存在初始接入信号。因此，采用本发明的方法和装置，根据有无ranging信号时对应接收信号的概率分布密度的差异对初始接入信号进行检测，处理简单且结果可靠，在一定程度上提高了基站的响应速度。
文档编号H04W24/10GK101409893SQ20071016405
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月11日 优先权日2007年10月11日
发明者卓 景, 许晓杰 申请人:中兴通讯股份有限公司