專利名稱：用于寬帶無線移動通信中的蜂窩小區(qū)識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于寬帶無線移動通信中的蜂窩小區(qū)識別方法，屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用技術(shù)(以下簡稱OFDM)是一種對抗頻率選擇性衰落，提高系統(tǒng)性能的技術(shù)。其主要思想是將信道在頻域上劃分為若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個子信道上進行傳輸。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相干帶寬，因此每個子信道的頻譜特性都近似平坦。這樣便大大地降低了符號間干擾。
為了最大限度地消除由于多徑傳播引起的符號間干擾，OFDM符號之間一般都加有保護間隔，保護間隔長度被設(shè)計為大于信道的最大時延擴展，這樣上一符號的多徑分量就不會對下一符號造成干擾。為了消除載波間干擾，可以在保護間隔內(nèi)填充循環(huán)前綴(以下簡稱CP)。這樣的OFDM技術(shù)也稱為CP-OFDM。
時域同步正交頻分復(fù)用(以下簡稱TDS-OFDM)，是對傳統(tǒng)CP-OFDM調(diào)制技術(shù)的一種改進。它用偽隨機噪聲序列(以下簡稱PN序列)填充保護間隔。由于偽隨機噪聲序列易于生成且?guī)в歇毩⒌男畔?，可以用于同步、信道估計等，所以不需要在?shù)據(jù)塊中插入導(dǎo)頻。不僅提高了頻譜利用率，而且利用偽隨機噪聲序列查找相關(guān)峰進行同步速度較快。TDS-OFDM主要應(yīng)用于廣播系統(tǒng)。
時頻域聯(lián)合的OFDM(以下簡稱TFU-OFDM)是對于TDS-OFDM的進一步改進。它使用偽隨機噪聲序列填充保護間隔，并在OFDM數(shù)據(jù)塊中插入專用導(dǎo)頻，提高了系統(tǒng)性能，從而更適于通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。
由上可見，TDS-OFDM和TFU-OFDM均屬于采用偽隨機噪聲序列填充保護間隔的OFDM技術(shù)，在提高系統(tǒng)性能方面具有明顯的優(yōu)勢，其符號結(jié)構(gòu)如圖1所示。對于蜂窩移動通信系統(tǒng)而言，小區(qū)識別是一個必須考慮的問題。用戶終端根據(jù)發(fā)送和接收到的信號，判斷出其所處的小區(qū)編號，進而獲取該小區(qū)及相鄰小區(qū)更詳細(xì)的信息，以便發(fā)起其它的物理層過程。目前尚沒有對于采用偽隨機噪聲序列填充保護間隔的OFDM系統(tǒng)如何進行小區(qū)識別的方法提出。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于無線移動通信中的蜂窩小區(qū)識別方法，這種方法根據(jù)偽隨機噪聲序列之間的寄存移位次數(shù)不同來區(qū)分不同小區(qū)，在不引入其它開銷的前提下，可以有效獲取當(dāng)前小區(qū)的信息，從而解決了采用偽隨機噪聲序列填充保護間隔的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的小區(qū)識別問題。
本發(fā)明所提出的用于無線移動通信中的蜂窩小區(qū)識別方法，包括以下步驟 (1)設(shè)蜂窩系統(tǒng)由多個小區(qū)簇組成，每個小區(qū)簇包含n個小區(qū)。每個小區(qū)中有且只有一個基站；一個小區(qū)簇中的不同小區(qū)使用不同的編號m(m＝1，2，...，n)進行區(qū)分。
(2)小區(qū)中的基站將信源信息中的用于形成第x幀數(shù)據(jù)的信源信息依次進行信源編碼、信道編碼和數(shù)字調(diào)制，得到調(diào)制后的信號；將調(diào)制后的信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)流，插入導(dǎo)頻，再進行傅里葉逆變換，得到正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊的時域信號； (3)小區(qū)中的基站根據(jù)偽隨機噪聲序列生成多項式G(x)生成一個偽隨機噪聲序列；生成方法為若x＝1，則該偽隨機噪聲序列由寄存移位初始狀態(tài)獲得；若x＞1，則該偽隨機噪聲序列由第x-1幀對應(yīng)的偽隨機噪聲序列經(jīng)過m次寄存移位獲得，其中m為該基站在小區(qū)基站中的編號； (4)將上述偽隨機噪聲序列以循環(huán)擴展的方式填充為一個保護間隔序列，將保護間隔序列與上述正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊的時域信號合并，組成正交頻分復(fù)用符號，并組成幀信號后發(fā)送； (5)用戶終端接收上述幀信號，并根據(jù)上述組成幀信號的方式將幀信號拆分為正交頻分復(fù)用符號； (6)將上述正交頻分復(fù)用符號拆分為正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊和保護間隔序列，并從保護間隔序列中提取偽隨機噪聲序列； (7)根據(jù)上述提取出的偽隨機噪聲序列進行小區(qū)識別，其過程如下 (a)設(shè)i為進行序列比較的寄存移位次數(shù)，其初始值設(shè)定為1； (b)將提取出的偽隨機噪聲序列寄存移位i次，得到移位后序列，與上一幀的偽隨機噪聲序列逐位比較； (c)如果上述兩個序列不完全相同，則i＝i+1，返回步驟(b)； (d)如果上述兩個序列完全相同，則判定用戶終端所在小區(qū)編號為i，小區(qū)識別過程結(jié)束。
本發(fā)明提出的用于寬帶無線移動通信中的蜂窩小區(qū)識別方法的優(yōu)點是在小區(qū)基站所發(fā)送的信號中利用偽隨機噪聲序列填充保護間隔，偽隨機噪聲序列的產(chǎn)生過程視小區(qū)編號不同而不同；在用戶終端通過比較相鄰兩幀中所包含的偽隨機噪聲序列，確定移位寄存次數(shù)，從而判定小區(qū)編號。這樣不僅保留了采用偽隨機噪聲序列填充保護間隔的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)同步速度快、信道估計準(zhǔn)確的優(yōu)點，而且機理簡單，復(fù)雜度低，易于在基站和用戶終端實現(xiàn)。此外，由于本發(fā)明不需在幀結(jié)構(gòu)中引入其它開銷，故有效地保證了系統(tǒng)的傳輸效率，具有十分優(yōu)良的性能。



圖1為已有的采用偽隨機噪聲序列填充保護間隔的正交頻分復(fù)用符號結(jié)構(gòu)。
圖2為本發(fā)明小區(qū)基站的工作流程圖。
圖3為由4個小區(qū)組成的小區(qū)簇的示意圖。
圖4為4個小區(qū)簇中各有4個小區(qū)的蜂窩系統(tǒng)示意圖。
圖5為本發(fā)明的實施例中生成多項式為G(x)＝x8+x6+x5+x+1的偽隨機噪聲序列結(jié)構(gòu)圖。
圖6為用戶終端的工作流程圖。

具體實施例方式 本發(fā)明所提出的一種用于無線移動通信中的蜂窩小區(qū)識別方法，其流程框圖如圖2所示，包括以下步驟 (1)設(shè)蜂窩系統(tǒng)由多個小區(qū)簇組成，每個小區(qū)簇包含n個小區(qū)。每個小區(qū)中有且只有一個基站；一個小區(qū)簇中的不同小區(qū)使用不同的編號m(m＝1，2，...，n)進行區(qū)分。
(2)小區(qū)中的基站將信源信息中的用于形成第x幀數(shù)據(jù)的信源信息依次進行信源編碼、信道編碼和數(shù)字調(diào)制，得到調(diào)制后的信號；將調(diào)制后的信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)流，插入導(dǎo)頻，再進行傅里葉逆變換，得到正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊的時域信號，如圖2所示。其中的信源編碼，其方式可以根據(jù)信源產(chǎn)生的信息靈活選擇，如霍夫曼編碼，費諾編碼，香農(nóng)編碼等；其中的信道編碼，其方式可以為卷積碼，低密度奇偶校驗碼，里德-所羅門碼等等；其中的數(shù)字調(diào)制方式可以為二進制相移鍵控，多進制相移鍵控，多進制正交幅度調(diào)制等。
(3)小區(qū)中的基站根據(jù)偽隨機噪聲序列生成多項式G(x)生成一個偽隨機噪聲序列；生成方法為若x＝1，則該偽隨機噪聲序列由寄存移位初始狀態(tài)獲得；若x＞1，則該偽隨機噪聲序列由第x-1幀的偽隨機噪聲序列經(jīng)過m次寄存移位獲得，其中m為該基站在小區(qū)基站中的編號； 以包含4個小區(qū)的小區(qū)簇為例說明偽隨機噪聲序列的生成方法。一個包含4個小區(qū)的小區(qū)簇如圖3所示，相應(yīng)的蜂窩系統(tǒng)如圖4所示，其中數(shù)字表示小區(qū)簇內(nèi)的小區(qū)的編號。偽隨機噪聲序列生成多項式取G(x)＝x4+x3+1，采用線性反饋移位寄存器的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，如圖5所示，其中的加號表示模2和。假設(shè)寄存器1，2，3，4的初始狀態(tài)分別為0、0、0、1，則通過計算可以得到輸出序列為1000100110101111000......可以看出從第16位開始，序列重復(fù)第1位的輸出，即這是一個周期為15的周期序列。任意取該周期序列中的一段長度為15的序列便可組成一個偽隨機噪聲序列。
基站所發(fā)送的第1幀中包含的偽隨機噪聲序列取周期序列的前15位，即100010011010111。第2幀中包含的偽隨機噪聲序列由第1幀的偽隨機噪聲序列經(jīng)過m次寄存移位獲得，其中m為該基站在小區(qū)基站中的編號，如下所示
(4)將上述偽隨機噪聲序列以循環(huán)擴展的方式填充為一個保護間隔序列，將保護間隔序列與上述正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊的時域信號合并，組成正交頻分復(fù)用符號，并組成幀信號后發(fā)送； (5)用戶終端接收上述幀信號，并根據(jù)上述組成幀信號的方式將幀信號拆分為正交頻分復(fù)用符號； (6)將上述正交頻分復(fù)用符號拆分為正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊和保護間隔序列，并從保護間隔序列中提取偽隨機噪聲序列； 拆分出的正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊，依次經(jīng)過傅里葉變換、提取導(dǎo)頻、信道估計、均衡、串并變換、數(shù)字解調(diào)、信道譯碼、信源譯碼，得到原始信息，如圖6所示。
(7)根據(jù)上述提取出的偽隨機噪聲序列進行小區(qū)識別，其過程如下 (a)設(shè)i為進行序列比較的寄存移位次數(shù)，其初始值設(shè)定為1； (b)將提取出的偽隨機噪聲序列寄存移位i次，得到移位后序列，與上一幀的偽隨機噪聲序列逐位比較； (c)如果上述兩個序列不完全相同，則i＝i+1，返回步驟(b)； (d)如果上述兩個序列完全相同，則判定用戶終端所在小區(qū)編號為i，小區(qū)識別過程結(jié)束。
對應(yīng)于步驟(3)中的例子，如果用戶終端從第1幀中提取出的偽隨機噪聲序列為100010011010111，從第2幀中提取出的偽隨機噪聲序列為010011010111100，則按照上述步驟(a)到步驟(d)，可以計算出當(dāng)i＝3時，滿足步驟(d)的條件，從而判定用戶終端所在的小區(qū)編號為3。其它情況類似。
權(quán)利要求
1.一種用于無線移動通信中的蜂窩小區(qū)識別方法，其特征在于該方法包括以下步驟
(1)設(shè)蜂窩系統(tǒng)由多個小區(qū)簇組成，每個小區(qū)簇包含n個小區(qū)。每個小區(qū)中有且只有一個基站；一個小區(qū)簇中的不同小區(qū)使用不同的編號m(m＝1，2，...，n)進行區(qū)分。
(2)小區(qū)中的基站將信源信息中的用于形成第x幀數(shù)據(jù)的信源信息依次進行信源編碼、信道編碼和數(shù)字調(diào)制，得到調(diào)制后的信號；將調(diào)制后的信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)流，插入導(dǎo)頻，再進行傅里葉逆變換，得到正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊的時域信號；
(3)小區(qū)中的基站根據(jù)偽隨機噪聲序列生成多項式G(x)生成一個偽隨機噪聲序列；生成方法為若x＝1，則該偽隨機噪聲序列由寄存移位初始狀態(tài)獲得；若x＞1，則該偽隨機噪聲序列由第x-1幀的偽隨機噪聲序列經(jīng)過m次寄存移位獲得，其中m為該基站在小區(qū)基站中的編號；
(4)將上述偽隨機噪聲序列以循環(huán)擴展的方式填充為一個保護間隔序列，將保護間隔序列與上述正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊的時域信號合并，組成正交頻分復(fù)用符號，并組成幀信號后發(fā)送；
(5)用戶終端接收上述幀信號，并根據(jù)上述組成幀信號的方式將幀信號拆分為正交頻分復(fù)用符號；
(6)將上述正交頻分復(fù)用符號拆分為正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)塊和保護間隔序列，并從保護間隔序列中提取偽隨機噪聲序列；
(7)根據(jù)上述提取出的偽隨機噪聲序列進行小區(qū)識別，其過程如下
(a)設(shè)i為進行序列比較的寄存移位次數(shù)，其初始值設(shè)定為1；
(b)將提取出的偽隨機噪聲序列寄存移位i次，得到移位后序列，與上一幀的偽隨機噪聲序列逐位比較；
(c)如果上述兩個序列不完全相同，則i＝i+1，返回步驟(b)；
(d)如果上述兩個序列完全相同，則判定用戶終端所在小區(qū)編號為i，小區(qū)識別過程結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于寬帶無線移動通信中的蜂窩小區(qū)識別方法，屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域。首先小區(qū)基站根據(jù)偽隨機序列生成多項式和小區(qū)編號生成偽隨機噪聲序列，并與經(jīng)過處理的信源信息進行合并后發(fā)送；將接收到的信號進行拆分，提取出偽隨機噪聲序列，根據(jù)偽隨機噪聲序列之間的寄存移位次數(shù)判定小區(qū)編號，完成小區(qū)識別。本發(fā)明不僅保留了采用偽隨機噪聲序列填充保護間隔的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)同步速度快、信道估計準(zhǔn)確的優(yōu)點，而且機理簡單，復(fù)雜度低，易于在基站和用戶終端實現(xiàn)。此外，由于本發(fā)明不需在幀結(jié)構(gòu)中引入其它開銷，故有效地保證了系統(tǒng)的傳輸效率，具有十分優(yōu)良的性能。
文檔編號H04W88/18GK101409956SQ20081022737
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者周世東, 明 趙, 張漢毅, 王海軍, 李云洲, 高群毅, 張秀軍, 楊海斌 申請人:清華大學(xué)