Ofdma系統中移動站距離的檢測方法及基站的製作方法
2023-05-13 07:57:41 1
專利名稱：Ofdma系統中移動站距離的檢測方法及基站的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種OFDMA(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing Access，正交頻分復用接入)系統中移動站距離的檢測方法與基站。
背景技術：
OFDMA是一種多載波傳輸技術。近年來OFDMA技術在無線通訊領域得到了廣泛應 用，它已經成為WiMAX(微波接入全球互通)和LTE(3GPP長期演進)協議的物理層標準之
ο在OFDMA系統中，不同移動站的信號要求同時到達基站，因此需要一種方法來確 定基站和移動站之間距離，從而知道信號傳播延時，用以實現上行鏈路的同步。在IEEE 802. 16e的OFDMA系統中，移動站與基站之間的上行同步採用一種測距(ranging)方法來實 現。該方法要求移動站在特定的時刻發送一種測距碼(ranging code)，然後基站對測距碼 進行檢測，以確定移動站信號到達基站時的延遲。在IEEE 802. 16e的OFDMA系統中，基站給移動站分配一個區域(稱為測距區域， ranging region)，用於發送測距信號，基站也只在這個測距區域裡面檢測測距碼。但是這 樣做也導致了小區覆蓋半徑受限的問題。如果基站和移動站之間的信號往返傳播延時超過 了測距區域的時間長度，那麼移動站發送的測距碼，始終無法被基站檢測到。也就是說，小 區覆蓋半徑和測距區域的大小成正比。同時，如果移動站與基站的距離太遠，那麼移動站發送的OFDM信號，就會因 為延遲而落入業務區域(或稱為數據區域)，而幹擾其他移動站的上行鏈路。專利 "CN200710109480. 5」通過分配「預留保護時間」以減少延遲。但其僅分配預留時間而不處 理預留時間內的信號，這對於增強小區覆蓋沒有任何作用。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種OFDMA系統中移動站距離的檢測方法及基站，本發 明可增強小區覆蓋半徑。本發明提出了一種OFDMA系統中移動站距離的檢測方法，基站預先為移動站分配 檢測區域，所述方法為所述基站收到所述移動站發送的OFDM信號後，提取其在所述檢測區域內的OFDM 符號；根據所述OFDM符號確定峰值功率和均值功率；根據所述峰值功率和均值功率檢測所述OFDM符號中是否存在測距碼，若是，則計 算所述移動站的距離，並通知所述移動站，否則，結束檢測。優選地，所述檢測區域包括測距區域和預留區域，且所述測距區域和預留區域佔 用相同的測距信道。優選地，所述基站根據小區的覆蓋半徑的大小計算並分配預留區域，所述預留區域與所述測距區域相鄰，且佔用的OFDM符號在所述測距區域佔用的OFDM符號之後；所述基站分配完檢測區域後，將分配的測距區域的位置發送給所述移動站；同時 將測距碼序列範圍發送給所述移動站。優選地，所述基站通過如下公式計算預留區域L = ceil)—
\cT)其中，L表示預留區域佔用的OFDM符號數；ceil為向上取整函數；d為小區的覆蓋 半徑；c為光速；T為OFDM符號的時間長度。優選地，所述根據所述OFDM符號確定峰值功率和均值功率步驟具體包括如下步 驟去除OFDM符號的循環前綴；對去掉循環前綴的OFDM符號進行快速傅立葉變換(FFT)，得到載波序列；從所述載波序列中提取測距信道的載波序列；生成本地測距碼，對所述測距信道的載波序列與所述生成的本地測距碼進行相關 運算，得到相關序列；對所述相關序列進行插0運算，之後進行快速傅立葉逆變換(IFFT)變換，得到 IFFT輸出序列；計算所述IFFT輸出序列的峰值功率和均值功率，並記錄所述峰值功率的位置。優選地，所述基站通過如下方法檢測所述OFDM符號中是否存在測距碼判斷根據所述OFDM符號確定的峰值功率與均值功率的比是否大於預設的第一門 限值，且所述均值功率是否大於預設的第二門限值；若是，則所述OFDM符號中存在測距碼。優選地，所述基站通過如下公式計算所述移動站的距離若檢測到所述檢測區域中的第一個OFDM符號中存在測距碼，但第二個OFDM符號 中不存在測距碼，則所述移動站的距離為D = Pos1-N若檢測到所述檢測區域中的第一個OFDM符號和第二個OFDM符號中均存在測距 碼，則所述移動站的距離為D = Pos1若檢測到所述檢測區域中的第i個OFDM符號中不存在測距碼，但第i+Ι個OFDM 符號中存在測距碼，則所述移動站的距離為D = Posi+1+iXN其中，D為移動站的距離；Pos1為根據所述檢測區域中的第一個OFDM符號確定的 峰值功率的位置；N為IFFT變化的點數；i為OFDM符號在所述檢測區域中的序號；Posi+1為 根據所述檢測區域中的第i+Ι個OFDM符號確定的峰值功率的位置。本發明進一步提出了一種基站，所述基站包括檢測區域分配單元、OFDM信號處理 單元、測距碼檢測單元以及移動站距離計算單元，所述檢測區域分配單元，用於為移動站分配檢測區域，用於通知移動站測距區域 的位置及測距碼的序列範圍；所述OFDM信號處理單元，用於提取接收到的移動站發送的OFDM信號在檢測區域
5內的OFDM符號；根據所述OFDM符號確定峰值功率和均值功率；所述測距碼檢測單元，用於檢測所述OFDM符號中是否存在測距碼；所述移動站距離計算單元，用於計算移動站的距離，並將所述距離發送給所述移 動站。優選地，所述檢測區域分配單元包括測距區域分配模塊、預留區域分配模塊，所述測距區域分配模塊，用於為移動站分配測距區域；所述預留區域分配模塊，用於根據小區覆蓋半徑的大小計算預留區域的大小，並 分配預留區域。優選地，所述OFDM信號處理模塊包括接收模塊、FFT變換模塊、提取模塊、相關運 算模塊、IFFT變換模塊、功率計算模塊，所述接收模塊，用於接收移動站發送的OFDM信號；用於提取接收到的OFDM信號在 所述檢測區域內的OFDM符號；用於去掉提取到的OFDM符號的循環前綴；所述FFT變換模塊，用於對去掉循環前綴的OFDM符合進行FFT變換；所述提取模塊，用於提取測距信道的載波序列；所述相關運算模塊，用於生成本地測距碼，並對所述提取模塊提取到的載波序列 和所述本地測距碼進行相關運算；所述IFFT變換模塊，用於對所述相關運算模塊的運算結果進行IFFT變換；所述功率計算模塊，用於計算IFFT輸出序列的峰值功率及均值功率，並記錄所述 峰值功率的位置。優選地，所述測距碼檢測單元包括雙門限比較模塊和判斷模塊，所述雙門限比較模塊，用於比較根據OFDM符號確定的峰值功率與均值功率的比 與預設的第一門限值的大小；以及比較所述均值功率與預設的第二門限值的大小；所述判斷模塊，用於判斷當前OFDM符號是否為所述檢測區域內的最後一個OFDM符號。本發明增加了預留區域，與現有的測距區域共同組成檢測區域，保證了測距信號 不會和其他信號互相干擾；因檢測區域佔用多個OFDM符號，故本發明採用多符號聯合檢 測，這樣就可以更準確地計算出移動站的距離，增加小區覆蓋的半徑。本發明實現簡單，在 現行的高速硬體電路上即可實現，成本低廉，開發難度小，可靠性高；且不需要修改現行的 OFDMA系統協議，因此不會對移動站造成影響。
圖1是本發明所述OFDMA系統中移動站的檢測方法的第一實施例流程圖；圖2是本發明所述檢測區域的示意圖；圖3是本發明所述OFDMA系統中移動站的檢測方法的第二實施例流程圖；圖4是本發明所述基站的第一實施例原理框圖；圖5是本發明所述基站的第二實施例原理框圖。本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例方式如圖1所示，是本發明所述OFDMA系統中移動站的檢測方法的第一實施例流程圖； 包括如下步驟SlOl 基站為移動站分配檢測區域；如圖2所示，是本發明所述檢測區域的示意圖，所述檢測區域包括測距區域和預 留區域，本實施例中，假設測距區域佔用2個OFDM符號，其編號分別為k和k+Ι，而根據小區 的覆蓋半徑，通過公式(1)
(2 λL = ceil —
\cT )得到的預留區域佔用3個OFDM符號，則其編號為k+2、k+3、k+4 ；S102 將分配的所述檢測區域中的測距區域的位置發生給移動站，同時將測距碼 的序列範圍也發生給所述移動站；S103 收到所述移動站的OFDM信號時，提取所述OFDM信號在所述檢測區域內的 OFDM符號；S104 根據所述OFDM符號確定峰值功率和均值功率，並記錄峰值功率的位置；S105 根據所述峰值功率和均值功率檢測所述OFDM符號中是否存在測距碼，若 是，則執行S106 ；否則，結束檢測；S106 根據所述峰值功率的位置計算所述移動站的距離，並發送給所述移動站。如圖3所示，是本發明所述OFDMA系統中移動站的檢測方法的第二實施例流程圖； 假設基站已為移動站分配了檢測區域，也通知了移動站測距區域位置及測距碼的序列範 圍；本實施例具體包括如下步驟S301 基站提取收到的移動站發送的OFDM信號在檢測區域內的OFDM符號；
本實施例中，假設提取到了 i個OFDM符號。S302 去除每個OFDM符號的循環前綴；S303 對去掉循環前綴的OFDM符號進行FFT變換，得到載波序列氏(k)；S304 從所述載波序列氏(k)中提取測距信道的載波序列Si (m)；即Si (m) = Ri (B (m))，m e
其中，B為一個集合，表示測距信道所在的載波序列的位置，該集合總共有M個子 載波，m表示當前載波在所述M中的序號。S305 生成本地測距碼P(m)；測距碼實際上為一組偽隨機碼，此處生成的本地測距碼序列範圍與發送給移動站 的測距碼序列範圍一致。S306 對所述測距信道的載波序列Si (m)與所述生成的本地測距碼P (m)進行相關 運算，得到相關序列Ci(Hl)；即Ci (m) = Si (m) · P (m) S307 對所述相關序列Ci (m)進行插0運算；即把C' Jk)序列初始化成全零，再將所述相關序列複製到測距信道所在的對應 的載波序列位置上，C' i(k) = 0, k e
權利要求
1. 一種正交頻分復用接入(OFDMA)系統中移動站距離的檢測方法，其特徵在於，基站 預先為移動站分配檢測區域，所述方法為所述基站收到所述移動站發送的OFDM信號後，提取其在所述檢測區域內的OFDM符號；根據所述OFDM符號確定峰值功率和均值功率；根據所述峰值功率和均值功率檢測所述OFDM符號中是否存在測距碼，若是，則計算所 述移動站的距離，並通知所述移動站，否則，結束檢測。
2.如權利要求1所述的OFDMA系統中移動站距離的檢測方法，其特徵在於，所述檢測區 域包括測距區域和預留區域，且所述測距區域和預留區域佔用相同的測距信道。
3.如權利要求2所述的OFDMA系統中移動站距離的檢測方法，其特徵在於，所述基站根 據小區的覆蓋半徑的大小計算並分配預留區域，所述預留區域與所述測距區域相鄰，且佔 用的OFDM符號在所述測距區域佔用的OFDM符號之後；所述基站分配完檢測區域後，將分配的測距區域的位置發送給所述移動站；同時將測 距碼序列範圍發送給所述移動站。
4.如權利要求3所述的OFDMA系統中移動站距離的檢測方法，其特徵在於，所述基站通 過如下公式計算預留區域
5.如權利要求1所述的OFDMA系統中移動站距離的檢測方法，其特徵在於，所述根據所 述OFDM符號確定峰值功率和均值功率步驟具體包括如下步驟去除OFDM符號的循環前綴；對去掉循環前綴的OFDM符號進行快速傅立葉變換(FFT)，得到載波序列；從所述載波序列中提取測距信道的載波序列；生成本地測距碼，對所述測距信道的載波序列與所述生成的本地測距碼進行相關運 算，得到相關序列；對所述相關序列進行插0運算，之後進行快速傅立葉逆變換(IFFT)變換，得到IFFT輸 出序列；計算所述IFFT輸出序列的峰值功率和均值功率，並記錄所述峰值功率的位置。
6.如權利要求1或5所述的OFDMA系統中移動站距離的檢測方法，其特徵在於，所述基 站通過如下方法檢測所述OFDM符號中是否存在測距碼判斷根據所述OFDM符號確定的峰值功率與均值功率的比是否大於預設的第一門限 值，且所述均值功率是否大於預設的第二門限值；若是，則所述OFDM符號中存在測距碼。
7.如權利要求1、5或6所述的OFDMA系統中移動站距離的檢測方法，其特徵在於，所述 基站通過如下公式計算所述移動站的距離若檢測到所述檢測區域中的第一個OFDM符號中存在測距碼，但第二個OFDM符號中不 存在測距碼，則所述移動站的距離為D = Pos1-N若檢測到所述檢測區域中的第一個OFDM符號和第二個OFDM符號中均存在測距碼，則 所述移動站的距離為 D = Pos1若檢測到所述檢測區域中的第i個OFDM符號中不存在測距碼，但第i+Ι個OFDM符號 中存在測距碼，則所述移動站的距離為 D = Posi+1+iXN其中，D為移動站的距離；Pos1為根據所述檢測區域中的第一個OFDM符號確定的峰值 功率的位置；N為IFFT變化的點數；i為OFDM符號在所述檢測區域中的序號；Posi+1為根據 所述檢測區域中的第i+Ι個OFDM符號確定的峰值功率的位置。
8.一種基站，其特徵在於，包括檢測區域分配單元、OFDM信號處理單元、測距碼檢測單 元以及移動站距離計算單元，所述檢測區域分配單元，用於為移動站分配檢測區域，用於通知移動站測距區域的位 置及測距碼的序列範圍；所述OFDM信號處理單元，用於提取接收到的移動站發送的OFDM信號在檢測區域內的 OFDM符號；根據所述OFDM符號確定峰值功率和均值功率；所述測距碼檢測單元，用於檢測所述OFDM符號中是否存在測距碼；所述移動站距離計算單元，用於計算移動站的距離，並將所述距離發送給所述移動站。
9.如權利要求8所述的基站，其特徵在於，所述檢測區域分配單元包括測距區域分配 模塊、預留區域分配模塊，所述測距區域分配模塊，用於為移動站分配測距區域；所述預留區域分配模塊，用於根據小區覆蓋半徑的大小計算預留區域的大小，並分配 預留區域。
10.如權利要求8或9所述的基站，其特徵在於，所述OFDM信號處理模塊包括接收模 塊、FFT變換模塊、提取模塊、相關運算模塊、IFFT變換模塊、功率計算模塊，所述接收模塊，用於接收移動站發送的OFDM信號；用於提取接收到的OFDM信號在所述 檢測區域內的OFDM符號；用於去掉提取到的OFDM符號的循環前綴；所述FFT變換模塊，用於對去掉循環前綴的OFDM符合進行FFT變換； 所述提取模塊，用於提取測距信道的載波序列；所述相關運算模塊，用於生成本地測距碼，並對所述提取模塊提取到的載波序列和所 述本地測距碼進行相關運算；所述IFFT變換模塊，用於對所述相關運算模塊的運算結果進行IFFT變換； 所述功率計算模塊，用於計算IFFT輸出序列的峰值功率及均值功率，並記錄所述峰值 功率的位置。
11.如權利要求8至10任意一項所述的基站，其特徵在於，所述測距碼檢測單元包括雙 門限比較模塊和判斷模塊，所述雙門限比較模塊，用於比較根據OFDM符號確定的峰值功率與均值功率的比與預 設的第一門限值的大小；以及比較所述均值功率與預設的第二門限值的大小；所述判斷模塊，用於判斷當前OFDM符號是否為所述檢測區域內的最後一個OFDM符號。
全文摘要
本發明提出了一種OFDMA系統中移動站距離的檢測方法及基站，所述方法為基站預先為移動站分配檢測區域，當接收到移動站發送的OFDM信號後，提取其在所述檢測區域內的OFDM符號；根據所述OFDM符號確定峰值功率和均值功率；根據所述峰值功率和均值功率檢測所述OFDM符號中是否存在測距碼，若是，則計算所述移動站的距離，並通知所述移動站；所述基站包括檢測區域分配單元、OFDM信號處理單元、測距碼檢測單元以及移動站距離計算單元。本發明實現簡單，在現行的電路上即可實現，成本低廉，開發難度小，可靠性高。
文檔編號H04L27/26GK102075210SQ20091010969
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者陳世海 申請人:中興通訊股份有限公司