专利名称：Lte前导信号的检测方法、装置及基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信号处理技术，尤其涉及LTE前导信号的检测方法、装置及基站。
背景技术：
LTE (Long Term Evolution)是第 4 代移动通信技术，是 UMTS (Universal MobileTelecommunications System,通用移动通信系统)的长期演进。LTE的目标是实现下行峰值传输速率大于100Mbit/s，峰值频谱效率大于5bit/s/Hz，上行峰值传输速率大于50Mbit/s，峰值频谱效率大于2. 5bit/s/Hz。为了达到这个目标，LTE使用了 3项基本技术多载波技术，多天线技术和无线接口中分组交换技术的应用。LTE 的下行多载波技术是0FDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)，对频率选择型宽带信道划分为重叠但是正交的非频率性选择窄带信道，这就避免了需要利用保护带宽来分隔载波，使得OFDM系统具有较高的频谱利用率。为了避免过高的峰均比，LTE的上行多址接入选择了单载波频分多址(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA)方案。所以 LTE 所有上行信道的数据块都需要先利用离散傅里叶变换扩展OFDM ( Discrete Fourier Transform -Spread OFDM)映射到频域子载波，然后才通过 IFFT (inverse fast Fourier transform,快速反傅里叶变换)生成时域符 号。在上行链路中，PRACH信道是用于在用户开机后或者失去上行同步后进行的随机接入过程。在进行随机接入过程中，用户在小区广播中得到本小区的前导配置索引，然后计算出前导集合，再随机选取分配给随机接入的时频资源和随机选取前导序列来进行接入。基站在各个分配给随机接入的时频资源中不断的检测前导信号的存在，如果存在则分辨出不同用户的前导信号和计算出用户的时延，再将这些参数通过下行共享信道的随机接入响应反馈给用户，从而实现上行同步。前导信号使用的是ZC (Zadoff-Chu)序列，ZC序列是恒幅零自相关序列(CAZAC, Constant Amplitude Zero Auto-correlation Code)中的一种，其相同根的不同循环移位版本之间的相关性为0，不同根序列的相关性是(Nzc) _1/2，所以不同根序列的相关性也是很小的，通过ZC序列的不同根的不同移位版本的相关结果可以分辨出不同的用户的
前导信号。在3GPP的LTE协议中，对前导信号的检测作出性能指标的规定，由虚警率和误警率来表征。虚警率的定义是，在用户没有发送前导的情况下，基站却检出前导存在的概率。误警率的定义是在用户发送了前导，但是基站没有检测出前导，或者没有检测出正确的前导索引号，或者对用户时延计算结果超过一定范围。协议要求虚警率要低于千分之一，误警率要低于百分之一。现有的前导信号的检测方法，通常是对时域的相关序列划出一条门限，然后对目标用户的观察窗进行观察，如果目标用户的观察窗中的信号存在超过门限的采样点，则认为存在前导信号，并且根据超过门限的采样点计算出目标用户的时延。
由于协议对误警率，虚警率的要求严格，而现有技术单纯地依靠设定一条门限对观察窗进行监测是难以满足协议的要求的。如果该门限设定过高，容易出现误警，反之，如果该门限设定过低，则容易出现虚警。再者，现有技术没有充分考虑到噪声带来的影响，容易将信道噪声误判为前导信号，造成误警或虚警。因此，现有技术的前导信号检测方法抗噪能力弱，难以保障协议对误警率，虚警率的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了 LTE前导信号的检测方法、装置及基站，能够提高前导信号的检测性能，增加前导信号检测的准确性。本发明提供了一种LTE前导信号的检测方法，包括
将时序相关序列的平均功率加上预设值，获得初始噪声门限；
检测到当前观察窗中存在超过所述初始噪声门限的采样点时，根据超过所述初始噪声门限的采样点，确定有用信号的采样范围，计算有用信号的功率；
当所述有用信号的功率大于预设的有用功率门限时，判定所述当前观察窗存在前导信号。 相应地，本发明还提供了一种LTE前导信号的检测装置，包括
噪声门限设定单元，用于将时序相关序列的平均功率加上预设值，获得初始噪声门
限；
与所述噪声门限设定单元相连的第一判决单元，用于检测到当前观察窗中存在超过所述初始噪声门限的采样点时，判定所述当前观察窗满足第一判决条件；
与所述第一判决单元相连的功率计算单元，用于对满足所述第一判决条件的观察窗，根据超过所述初始噪声门限的采样点，确定有用信号的采样范围，计算有用信号的功率；与所述功率计算单元相连的第二判决单元，用于检测到所述有用信号的功率不大于所述预设的有用功率门限时，判定所述当前观察窗存在前导信号。相应地，本发明还提供了一种基站，包括如前所述的LTE前导信号的检测装置。实施本发明，具有如下有益效果
首先，本发明通过先划出初始噪声信号，再排除可能存在前导信号的区域的干扰，从而能对随机接入信号的相关序列进行更加准确的噪声门限的计算。其次，本发明通过对可能存在的前导信号的范围的有效的确定，能够更准确的收集可能存在的前导信号的功率，从而能对当前观察窗进行更加准确的有用信号的计算，增设一个有用信号的门限。最后，本发明还结合初始噪声门限和有用信号门限，更加准确地判断前导信号的存在，从而使得系统的误警率和虚警率更加低，更容易达到协议规定的要求。
图1是本发明一种LTE前导信号的检测方法的流程图2是本发明一种LTE前导信号的检测方法的计算有用信号的功率流程图；图3是本发明一种LTE前导信号的检测方法的实施例流程图4是本发明一种LTE前导信号的检测装置的示意图5是本发明一种LTE前导信号的检测装置的功率计算单元的示意图；图6是本发明一种LTE前导信号的检测装置的实施例示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。图1是本发明一种LTE前导信号的检测方法的流程5101:将时序相关序列的平均功率加上预设值，获得初始噪声门限；
5102:检测当前观察窗中是否存在超过所述初始噪声门限的采样点；
当存在超过所述初始噪声门限的采样点时，转入步骤S103 ;当不存在超过所述初始噪声门限的采样点时，转入步骤S106 ；
5103:根据超过所述初始噪声门限的采样点，确定有用信号的采样范围，计算有用信号的功率；
5104:判断有用信号的功率是否大于预设的有用功率门限；
当判定所述有用信号的功率大于预设的有用功率门限时，转入步骤S105 ;当判定所述有用信号的功率不大于预设的有用功率门限时，转入步骤S106 ；
5105:判定所述当前观察窗存在前导信号；
5106:判定所述当前观察窗不存在前导信号。在随机接入流程中，基站在各个分配给随机接入的时频资源中，对接收信号进行傅里叶变换到频域，与基站本地的根序列的频域版本进行复共轭点乘，再反傅里叶变换到时域，得到时域的相关序列。对时域的相关序列进行平均功率mean_power的计算,计算公式为
权利要求
1.一种LTE前导信号的检测方法，其特征在于，包括 将时序相关序列的平均功率加上预设值，获得初始噪声门限； 检测到当前观察窗中存在超过所述初始噪声门限的采样点时，根据超过所述初始噪声门限的采样点，确定有用信号的采样范围，计算有用信号的功率； 当所述有用信号的功率大于预设的有用功率门限时，判定所述当前观察窗存在前导信号。
2.根据权利要求1所述的LTE前导信号的检测方法，其特征在于 当不存在超过所述初始噪声门限的采样点，或者，当所述有用信号的功率不大于所述预设的有用功率门限时，判定所述当前观察窗不存在前导信号。
3.根据权利要求2所述的LTE前导信号的检测方法，其特征在于，所述根据超过所述初始噪声门限的采样点，确定有用信号的采样范围的步骤，具体包括 在超过所述噪声门限的采样点当中，以最大值的采样点为中心，预设值range为半径，确定有用信号的采样范围； 当所述有用信号的采样范围超出当前观察窗的时域采样序列范围时，对于小于所述时域采样序列范围的部分进行循环左移，对于大于所述时域采样序列范围的部分进行循环右移。
4.根据权利要求2或3所述的LTE前导信号的检测方法，其特征在于，所述计算有用信号的功率的步骤，具体包括 计算落入所述采样范围之内的采样点的总功率range_power和噪声功率noise_power ； 从所述总功率range_power中扣除所述噪声功率noise_power,获取有用信号的功率useful_power。
5.根据权利要求4所述的LTE前导信号的检测方法，其特征在于，计算落入所述采样范围之内的采样点的噪声功率noise_power的步骤,还包括 计算落在所述采样范围之外的采样点的噪声功率mean_noise ； 将所述噪声功率mean_noise乘以所述采样范围内的采样点数量N_range,获取噪声功率 noise_power。
6.根据权利要求2或3或5所述的LTE前导信号的检测方法，其特征在于，在所述判定所述当前观察窗存在前导信号的步骤之后，还包括 记录所述当前观察窗的前导索引和时延。
7.根据权利要求6所述的LTE前导信号的检测方法，其特征在于，在所述判定所述当前观察窗不存在前导信号的步骤之后，或者在所述记录所述当前观察窗的前导索引和时延的步骤之后，还包括 当所述当前观察窗不是当前根序列下的最后一个观察窗时，根据所述初始噪声门限，检测下一个观察窗中是否存在超过所述噪声门限的采样点； 当所述当前观察窗是当前根序列下的最后一个观察窗时，上报所记录到的前导索引和时延。
8.—种LTE前导信号的检测装置，其特征在于，包括 噪声门限设定单元，用于将时序相关序列的平均功率加上预设值，获得初始噪声门限； 与所述噪声门限设定单元相连的第一判决单元，用于检测到当前观察窗中存在超过所述初始噪声门限的采样点时，判定所述当前观察窗满足第一判决条件； 与所述第一判决单元相连的功率计算单元，用于对满足所述第一判决条件的观察窗，根据超过所述初始噪声门限的采样点，确定有用信号的采样范围，计算有用信号的功率；与所述功率计算单元相连的第二判决单元，用于检测到所述有用信号的功率不大于所述预设的有用功率门限时，判定所述当前观察窗存在前导信号。
9.根据权利要求8所述的LTE前导信号的检测装置，其特征在于 所述第一判决单元，还用于当不存在超过所述初始噪声门限的采样点，判定所述当前观察窗不存在前导信号； 所述第二判决单元，还用于当所述有用信号的功率不大于所述预设的有用功率门限时，判定所述当前观察窗不存在前导信号。
10.根据权利要求9所述的LTE前导信号的检测装置，其特征在于，所述功率计算单元包括 与所述第一判决单元相连的范围确定单元，用于在超过所述噪声门限的采样点当中，以最大值的采样点为中心，预设值range为半径，确定有用信号的采样范围。
11.根据权利要求10所述的LTE前导信号的检测装置，其特征在于，所述功率计算单元还包括 与所述范围确定单元相连的域内总功计算单元，用于计算落入所述采样范围之内的采样点的总功率range_power ； 与所述范围确定单元相连的域内噪声计算单元，用于计算落入所述采样范围之内的采样点的噪声功率noise_power ； 与所述域内总功计算单元、所述域内噪声计算单元分别相连的有用功率计算单元，用于从所述总功率range_power中扣除所述噪声功率noise_power,获取有用信号的功率useful—power。
12.根据权利要求11所述的LTE前导信号的检测装置，其特征在于，所述域内噪声计算单元包括 域外噪声计算单元，用于计算落在所述采样范围之外的采样点的噪声功率mean_noise ； 与所述域外噪声计算单元相连的噪声估计单元，用于将所述噪声功率mean_noise乘以所述采样范围内的采样点数量N_range,获取噪声功率noise_power。
13.根据权利要求8至12任一项所述的LTE前导信号的检测装置，其特征在于，还包括 与所述第二判决单元相连的时延计算单元，用于在判定所述当前观察窗存在前导信号之后，记录所述当前观察窗的前导索引和时延。
14.根据权利要求13所述的LTE前导信号的检测装置，其特征在于，还包括 与所述第一判决单元、第二判决单元、时延计算单元分别相连的窗口判定单元，用于在判定所述当前观察窗不存在前导信号之后，或者在记录所述当前观察窗的前导索引和时延之后，检测当前观察窗是否为当前根序列下的最后一个观察窗；所述第一判决单元，还用于当所述当前观察窗不是当前根序列下的最后一个观察窗时，根据所述初始噪声门限，检测下一个观察窗中是否存在超过所述噪声门限的采样点；与所述窗口判决单元、所述时延计算单元分别相连的上报单元，用于当所述当前观察窗是当前根序列下的最后一个观察窗时，上报所记录到的前导索引和时延。
15.一种LTE前导信号的检测基站，其特征在于，包括如权利要求8至14任一项所述的LTE前导信号的检测装置。
全文摘要
本发明公开了LTE前导信号的检测方法、装置及基站。该方法包括将时序相关序列的平均功率加上预设值，获得初始噪声门限；检测到当前观察窗中存在超过所述初始噪声门限的采样点时，根据超过所述初始噪声门限的采样点，确定有用信号的采样范围，计算有用信号的功率；当所述有用信号的功率大于预设的有用功率门限时，判定所述当前观察窗存在前导信号。采用本发明，可以结合初始噪声门限和有用信号门限，更加准确地判断前导信号的存在，从而使得系统的误警率和虚警率更低，更容易达到协议规定的要求。
文档编号H04W24/00GK103037392SQ201110292779
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者刁穗东 申请人:京信通信系统(中国)有限公司