隨機接入前導抗頻偏檢測方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種隨機接入前導抗頻偏檢測方法與裝置，根據(jù)信道的相干時間將本地序列分為多個子序列，并分段取出接收序列的每一段數(shù)據(jù)與本地序列子序列進行相關計算，再對各個分段的相關結果進行累加，根據(jù)最后的累加結果判決接收序列中是否存在前導信號。由于采用分段相關計算的方法，所得的相關值更加精準，減少了漏檢和虛警概率，有效抑制多普勒頻偏的影響，適用于各種信道，且操作易于實現(xiàn)，不需要進行頻偏估計和補償，節(jié)省了大量的計算與存儲所需的資源和時間。
【專利說明】隨機接入前導抗頻偏檢測方法與裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信【技術領域】，特別是涉及一種隨機接入前導抗頻偏檢測方法與
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術】
[0002]WCDMA是第三代移動通信系統(tǒng)標準化組織3GPP提出的無線傳輸技術方案。用戶通過公共上行物理信道 PRACH(Physical Random Access Channel)接入 WCDMA 系統(tǒng)，PRACH信道傳輸?shù)男畔⒂蒊個或多個長度為4096chips的隨機接入前導，和一個長度為1ms或20ms的消息組成。隨機接入前導長度為4096chips碼片，是對長度為16chips的一個簽名序列的256次重復，簽名序列共有16個。1ms的隨機接入消息包含I個幀數(shù)據(jù)，20ms的隨機接入消息包含2個連續(xù)的巾貞數(shù)據(jù)。隨機接入消息的長度等于當前RACH(Random AccessChannel,上行隨機接入信道)傳輸信道的TTI (Transmiss1n Time Interval,傳輸時間間隔)長度，TTI長度由高層配置。當基站檢測到隨機接入前導后，由公共下行物理信道AICH(Acquisit1n Indicat1n Channel)發(fā)送肯定或否定應答信息給用戶，用戶根據(jù)AICH中的傳輸定時參數(shù)，在發(fā)射上次前導的上行接入時隙之后，在三個或四個上行鏈路接入時隙上發(fā)射隨機接入消息。WCDMA基站要正確進行隨機接入消息的傳輸，就要首先正確檢測隨機接入前導。
[0003]在移動通信系統(tǒng)中，信號發(fā)射端和信號接收端存在相對速度，由此產(chǎn)生多普勒頻偏，在高鐵信道中，最大多普勒頻偏達到1340Hz，在頻偏的影響下，系統(tǒng)性能有較大的惡化，相關峰值的大小和位置會出現(xiàn)較大的偏差，引起漏檢概率和虛警概率上升，因此，接收端需要抑制頻偏影響，保證前導檢測的虛警概率和漏檢概率同時達到3GPP組織制定的性能要求。
[0004]傳統(tǒng)的抑制頻偏影響的方法是在檢測隨機接入前導時，采用預先設置的多個頻偏補償值同時進行頻偏補償，然后判斷哪個頻偏補償相關值的峰值能量最大，就用此頻偏補償相關值作為隨機接入前導的相關值進行判決檢測。但這種方法需要耗費大量軟硬件資源，因此預先設置的頻偏補償值不能太多，進而估計出的頻偏精度非常粗糙，并且由于噪聲的影響，導致與接收到的信號頻偏最接近預置頻偏對應的能量并不是最大值，噪聲對前導相關能量有一定影響，從而影響前導檢測的準確性。
[0005]另有一種采用迭代檢測隨機接入信道前導的方法，每次迭代用相干積分結果的自相關函數(shù)估計出信號旋轉角度，從而估計出一個頻偏估計值，用此頻偏估計值作為補償頻偏再迭代檢測能量大于門限的多徑，依此類推，通過多次迭代估計頻偏以提高前導檢測概率。這種方法不僅耗時長，并且耗費大量軟硬件資源，在初次估計頻偏時，也容易篩選掉由于噪聲影響而造成相關峰值變低的隨機接入前導，造成漏檢概率上升。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于上述情況，本發(fā)明實施例提出了一種隨機接入前導抗頻偏檢測方法與裝置，既滿足隨機接入前導檢測對虛警概率和漏檢概率的要求，又不增加基站的通信時延和計算資源。
[0007]—種隨機接入前導抗頻偏檢測方法，包括步驟:
[0008]將本地序列每隔T個數(shù)據(jù)分為I段子序列，T表示信道相干時間，單位為碼片；
[0009]在本地序列的每段子序列后面補上W個零，W表示搜索窗的長度；
[0010]從接收序列中，每間隔T個數(shù)據(jù)，取出τ+w個數(shù)據(jù)，得到接收序列的子序列；
[0011]在搜索窗長度W范圍內(nèi)，計算補零后本地序列的子序列與接收序列的子序列的相關值；
[0012]累加對應于同個本地序列的所述相關值，根據(jù)累加結果的峰值判斷是否存在前導信號。
[0013]一種隨機接入前導抗頻偏檢測裝置，包括:
[0014]分段模塊，用于將本地序列每隔T個數(shù)據(jù)分為I段子序列，T表示信道相干時間，單位為碼片；
[0015]補零模塊，用于在本地序列的每段子序列后面補上W個零，W表示搜索窗的長度；
[0016]取數(shù)模塊，用于在接收序列中，每間隔T個數(shù)據(jù)，取出Τ+W個數(shù)據(jù)，得到接收序列的子序列；
[0017]相關計算模塊，用于在搜索窗長度W范圍內(nèi)，計算補零后本地序列的子序列與接收序列的子序列的相關值；
[0018]累加模塊，用于累加對應于同個本地序列的所述相關值；
[0019]判決模塊，用于根據(jù)所述累加模塊累加結果的峰值判斷是否存在前導信號。
[0020]本發(fā)明實施例隨機接入前導抗頻偏檢測方法與裝置，根據(jù)信道的相干時間將本地序列分為多個子序列，并分段取出接收序列的每一段數(shù)據(jù)與本地序列子序列進行相關計算，再對各個分段的相關結果進行累加，根據(jù)最后的累加結果判決接收序列中是否存在前導信號。由于采用分段相關計算的方法，所得的相關值更加精準，減少了漏檢和虛警概率，有效抑制多普勒頻偏的影響，適用于各種信道，且操作易于實現(xiàn)，不需要進行頻偏估計和補償，節(jié)省了大量的計算與存儲所需的資源和時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明隨機接入前導抗頻偏檢測方法的流程示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明隨機接入前導抗頻偏檢測裝置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明實施例在不做任何頻偏估計和補償?shù)臈l件下實現(xiàn)前導信號的準確檢測，保證虛警概率和漏檢概率同時滿足性能要求。下面結合附圖詳細解釋本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明實施例隨機接入前導抗頻偏檢測方法，如圖1所示，包括步驟:
[0025]步驟S101、對本地序列進行分段處理，得到本地序列的子序列。此處的本地序列可以預先根據(jù)16個簽名序列并按照3GPP協(xié)議生成，生成的16個本地序列用Su(i =
I,2,..., N, j = I, 2,..., L)表示，其中N = 16，即隨機接入前導生成時所用簽名序列的個數(shù)。對每個本地序列進行分段的過程以第i個本地序列為例說明如下:將第i個本地序列 Si，j (j = I, 2,..., L)平均分為 K 段，得到 K 段子序列 Si, Q5-!) XX+j (j = I, 2,..., T, k =1，...，K)，K = L/T，L表示本地序列長度，單位為碼片，T表示信道相干時間，可以預先計算出來，單位也為碼片，其與信道最大多普勒頻偏有關，且能夠被本地序列長度L整除。
[0026]步驟S102、對本地序列的子序列進行補零處理，以第i個本地序列的子序列為例說明如下:在K段子序列Si, (k-1)XT+J(j = 1，2，...，T, k = 1，...，K)后面均補上W個零,得到長度為τ+W的序列G(j = 1U= l—K), ff表示搜索窗的長度，


好,個O
與小區(qū)搜索半徑有關。對本地序列的子序列進行補零處理意在消除與取數(shù)處理所得序列的長度差異，以便進行相關運算。
[0027]步驟S103、對接收序列進行取數(shù)處理:從接收序列R1G = 1，2，...，L+W)中，每間隔T個數(shù)據(jù)，取出Τ+W個數(shù)據(jù)，得到K段長度為Τ+W的序列Gk = R(k_1)XT+1 (1 = 1,2,..., T+ff, k=1，...，K)，作為接收序列的子序列。
[0028]步驟S104、對本地序列的子序列與接收序列的子序列進行相關計算處理:在搜索窗長度W范圍內(nèi)計算序列Cu與序列Gk的相關值，得到K段長度為W的序列Corru，作為相關值序列?？梢圆捎肍FT算法或循環(huán)相關算法或一切等同算法，優(yōu)選地采用FFT算法，則Τ+W必須是2的整數(shù)次冪:
[0029]f=IFFT(FFT[Gk]*conj (FFT[Ci,k]))，Corri,k = f [l:ff]
[0030]采用FFT算法可以提高相關值的運算速度，且FFT算法可用一般的DSP芯片在硬件中實現(xiàn)。
[0031]步驟S105、對相關值序列進行累加處理，并根據(jù)累加結果的峰值判斷是否存在前導信號。累加的可以是相關值本身，也可以是相關值的模，或模的平方。優(yōu)選地，累加K段序列Cor'k的模平方值，得到前導信號相關值的功率時延譜PDPi: PDP:= tlcmrd2。在所







k=l
有本地序列對應的功率時延譜I3DPi (i = 1，2，...，N)中搜索PDP峰值，若所述PDP峰值超過判決門限，則判定有前導信號存在。再根據(jù)所述峰值所屬的rop的序號確定前導信號的簽名號，根據(jù)PDP的長度確定前導信號的時延信息。若所述PDP峰值沒有超過判決門限，則判定接收序列中沒有前導信號。
[0032]步驟SlOl、S102、S104、S105是對每個本地序列依次執(zhí)行分段處理、補零處理、相關計算處理和累加處理的過程。步驟S103的取數(shù)處理可以在步驟S104的相關計算處理之前的任意時刻執(zhí)行，不限于步驟S103。
[0033]在最大多普勒頻偏為1340Hz的高鐵信道中，本發(fā)明實施例所提供的隨機接入前導抗頻偏檢測方法可將WCDMA系統(tǒng)的上行接收機設置為2倍過采樣，并且其采樣點與真實的采樣點有l(wèi)/2chip偏差的情況下，仍滿足3GPP組織制定的前導檢測性能要求，并且有IdB以上的余量。
[0034]本發(fā)明實施例隨機接入前導抗頻偏檢測裝置，如圖2所示，包括:
[0035]分段模塊101，用于對本地序列進行分段處理，本地序列有16個，以第i個本地序列的分段過程為例說明如下:將第i個本地序列Su (j = 1，2，...，L)平均分為K段，得到K 段子序列 Si, (k_1)XT+J (j = I, 2,..., T, k = I,..., K), K = L/T, L 表示本地序列長度,單位為碼片，T表示信道相干時間，可以預先計算出來，單位也為碼片，其與信道最大多普勒頻偏有關，且能夠被本地序列長度L整除。
[0036]補零模塊102，用于對本地序列的子序列進行補零處理，以第i個本地序列的子序列為例說明如下:在K段子序列Si, (k_1)XT+J(j = 1，2，...，T，k = 1，...，K)后面均補上W個零，得到長度為τ+w的序列

【權利要求】
1.一種隨機接入前導抗頻偏檢測方法，其特征在于，包括步驟: 將本地序列每隔T個數(shù)據(jù)分為I段子序列，T表示信道相干時間，單位為碼片； 在本地序列的每段子序列后面補上W個零，W表示搜索窗的長度； 從接收序列中，每間隔T個數(shù)據(jù)，取出τ+w個數(shù)據(jù)，得到接收序列的子序列； 在搜索窗長度W范圍內(nèi)，計算補零后本地序列的子序列與接收序列的子序列的相關值； 累加對應于同個本地序列的所述相關值，根據(jù)累加結果的峰值判斷是否存在前導信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的隨機接入前導抗頻偏檢測方法，其特征在于，所述步驟累加對應于同個本地序列的所述相關值，根據(jù)累加結果的峰值判斷是否存在前導信號具體包括: 累加對應于同個本地序列的所述相關值的模平方值，得到前導信號相關值的功率時延譜； 在所有本地序列對應的功率時延譜中搜索峰值，若所述峰值超過判決門限，則判定有前導信號存在。
3.根據(jù)權利要求2所述的隨機接入前導抗頻偏檢測方法，其特征在于，在判定有前導信號存在后，還包括步驟: 根據(jù)所述峰值所屬的功率時延譜及功率時延譜的長度，確定前導信號的簽名號及時延信息。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的隨機接入前導抗頻偏檢測方法，其特征在于，在將本地序列每隔T個數(shù)據(jù)分為I段子序列之前，還包括步驟: 根據(jù)簽名序列并按照3GPP協(xié)議生成本地序列。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的隨機接入前導抗頻偏檢測方法，其特征在于，采用FFT算法計算所述相關值:
f=IFFT(FFT[Gk]*conj (FFT[Ci,k]))，Corri,k = f[l:ff]； Gk表示接收序列的子序列，Cu表示補零后第i個本地序列的子序列，Cori^k表示相關值序列，Τ+W是2的整數(shù)次冪。
6.一種隨機接入前導抗頻偏檢測裝置，其特征在于，包括: 分段模塊，用于將本地序列每隔T個數(shù)據(jù)分為I段子序列，T表示信道相干時間，單位為碼片； 補零模塊，用于在本地序列的每段子序列后面補上W個零，W表示搜索窗的長度； 取數(shù)模塊，用于在接收序列中，每間隔T個數(shù)據(jù)，取出τ+w個數(shù)據(jù)，得到接收序列的子序列； 相關計算模塊，用于在搜索窗長度W范圍內(nèi)，計算補零后本地序列的子序列與接收序列的子序列的相關值； 累加模塊，用于累加對應于同個本地序列的所述相關值； 判決模塊，用于根據(jù)所述累加模塊累加結果的峰值判斷是否存在前導信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的隨機接入前導抗頻偏檢測裝置，其特征在于， 所述累加模塊所累加的是對應于同個本地序列的所述相關值的模平方值，得到前導信號相關值的功率時延譜，所述判決模塊在所有本地序列對應的功率時延譜中搜索峰值，若所述峰值超過判決門限，則判定有前導信號存在。
8.根據(jù)權利要求7所述的隨機接入前導抗頻偏檢測裝置，其特征在于，所述判決模塊還用于在判定有前導信號存在后，根據(jù)所述峰值所屬的功率時延譜及功率時延譜的長度，確定前導信號的簽名號及時延信息。
9.根據(jù)權利要求6或7或8所述的隨機接入前導抗頻偏檢測裝置，其特征在于，還包括本地序列生成模塊,用于根據(jù)簽名序列并按照3GPP協(xié)議生成本地序列，所述分段模塊再對生成的本地序列進行分段。
10.根據(jù)權利要求6或7或8所述的隨機接入前導抗頻偏檢測裝置，其特征在于，所述相關計算模塊還用于采用FFT算法計算所述相關值:
f=IFFT(FFT[Gk]*conj (FFT[Ci,k]))，Corri,k = f[l:ff]； Gk表示接收序列的子序列，Cu表示補零后第i個本地序列的子序列，Cori^k表示相關值序列，Τ+W是2的整數(shù)次冪。
【文檔編號】H04W74/08GK104135774SQ201310158663
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年5月2日 優(yōu)先權日:2013年5月2日
【發(fā)明者】崔玲, 付磊, 施英 申請人:京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司