一種隨機接入信號的頻偏補償方法和裝置的製作方法

2023-09-20 23:11:50

專利名稱：一種隨機接入信號的頻偏補償方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信領域技術，特別涉及一種隨機接入信號的頻偏補償方法和裝置。
背景技術：
在長期演進(LTE，Long Term Evolution)系統中，移動終端開機之後首先通過同步信道(SCH，synchronization Channel)進行下行同步，找到無線幀、子幀的接收起點及小區號(Cell ID)；然後檢測廣播信道(BCH，BroadcastChannel)獲取系統信息，該系統信息包括隨機接入信道(RACH，Random AccessChannel)的配置信息；最後通過RACH信道進行上行同步，完成接入系統的工作。在移動終端上行同步的過程中，首先以下行同步時確定的無線幀及子幀的接收起點為基礎找到RACH信道的位置，並確定發送前導的起點，然後從可用的序列中隨機的選擇一條序列作為前導發送。基站對前導進行檢測，以確定上行同步的定時調整量，並將其發送給移動終端，移動終端根據該定時調整量對上行信號的發送時刻進行調整，以實現上行信道的時間同步。現有LTE系統中的上行隨機接入前導由一個或多個ZC(Zadoff-Chu)根序列產
jrun(n+\)
生。第U個ZC根序列定義為= 巧廠,OSn彡Nzc-1。其中，ZC序列的長Nzc在
format O 3模式下是839，format 4模式下是139。每個小區(Cell)有64條用於產生前導的序列，該64條序列既可以是來自同一個根序列的不同循環移位，也可以是來自不同根序列的不同循環移位。ZC序列是恆幅零自相關(CAZAC，Constant Amplitude zero Auto-correlation Code)序列，其相關性有如下特點相同的根序列的不同循環序列之間的相關性為O ；不同的根序列(包括其彼此的循環移位序列)的相關性是l/K，即RACH的不同根序列之間的相關性非常小，可以視為近似等於零。因此，可以利用RACH序列的相關性質對隨機接入信號進行時域相關檢測的方法來獲得上行的定時調整量。現有的RACH的檢測方法，沒有考慮頻偏的影響。如圖1所示，P為沒有頻偏時的主峰；PO為有頻偏時的主峰，頻偏500Hz，其它值都是有頻偏時的副本峰。可以看出有偏頻時主峰會降低，這有可能會造成漏檢性能的惡化，並且主峰周圍會出現副本峰，可能會造成虛警性能的惡化。現有的一些方法先在頻域進行頻偏估計，然後在時域進行頻偏補償，防止漏檢性能的惡化。假設估計出的歸一化頻偏(歸一化頻偏指估計出的頻偏和子載波間隔比) 結果為力,則對時域採樣進行頻偏補償即為對時域每個採樣對應乘以exp(-_/2;γ^7/Λ0。這裡 N是時域每個符號的採樣長度，η是每個符號的採樣索引，η = 0，1，…，Ν-1。但是這種方法適用於單用戶的情況，而RACH中要考慮多用戶，所以這些方法不適用。另外，多用戶的情況下，如果先傅立葉變換(DFT，Discrete FourierTransform)變換到頻域，在頻域估計出頻偏，再對原時域數據進行頻偏補償，再DFT到頻域進行序列檢測，如圖2所示，由於各用戶頻偏可能不同，所以多個用戶時需要多次頻偏補償和DFT運算，這樣佔用的資源較大，運算量也非常大，難以實現和應用。因此，現有技術至少存在以下缺點現有的隨機接入信號的檢測方法，沒有考慮頻偏的影響，頻偏可能會造成漏檢性能和虛警性能的惡化，而現有的頻偏補償方法不適用於 RACH,且佔用的資源較大，運算量也非常大，難以實現和應用。

發明內容
本發明實施例提供了一種隨機接入信號的頻偏補償方法和裝置，用以消除頻偏造成的漏檢性能和虛警性能的惡化。本發明實施例提供了一種隨機接入信號的頻偏補償方法，該方法包括接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償；對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。本發明實施例提供一種隨機接入信號的頻偏補償裝置，該裝置包括獲取模塊，用於接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；頻偏補償模塊，用於根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償；檢測模塊，用於對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。本發明實施例提供的隨機接入信號的頻偏補償方法和裝置，用於接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係， 對所述循環移位序列進行頻偏補償；對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。本發明實施例提供的方法和裝置可以消除隨機接入信號檢測時頻偏造成的漏檢性能和虛警性能的惡化，提高檢測的準確度，節約資源。


圖1為現有技術中存在頻偏的峰值示意圖；圖2為現有技術中頻偏估計流程示意圖；圖3為本發明實施例中隨機接入信號的頻偏補償方法流程示意圖；圖4為本發明實施例中隨機接入信號的頻偏補償方法流程示意圖；圖5為本發明實施例中隨機接入信號的頻偏補償方法流程示意圖；圖6為本發明實施例中隨機接入信號的頻偏補償方法流程示意圖；圖7為本發明實施例中隨機接入信號的頻偏補償方法流程示意圖；圖8為本發明實施例中隨機接入信號的頻偏補償裝置結構示意圖；圖9為本發明實施例中隨機接入信號的頻偏補償系統結構示意圖。
具體實施例方式下面結合各個附圖對本發明實施例技術方案的主要實現原理具體實施方式
及其對應能夠達到的有益效果進行詳細地闡述。如圖3所示，為本發明實施例提供的一種隨機接入信號的頻偏補償方法，該方法包括以下步驟步驟301、接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；其中，該峰值檢測序列可以為本地根序列的峰值檢測序列，也可以為循環移位序列的峰值檢測序列，但是使用循環移位序列的峰值檢測序列時，多用戶條件下運算量較大， 所以優選本地根序列的峰值檢測序列。峰值檢測序列具體形成過程可以為將接收到的隨機接入信號與本地根序列或循環移位序列的頻域值共軛點乘，然後再經過反快速傅立葉變換(IFFT，Inverse Fast FourierTransform)處理將RACH信號由頻域變換到時域，再求模平方。當然，還可以使用其他方式獲取到峰值檢測序列，在此不一一列舉。隨機接入信號為重複格式的隨機接入信道信號時，所述峰值檢測序列是對所述重複格式的隨機接入信道信號進行重複合併處理後的峰值檢測序列；隨機接入信號為多天線接收信號時，所述峰值檢測序列是對所述多天線接收信號進行數據合併處理後的峰值檢測序列。步驟302、根據峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對循環移位序列進行頻偏補償；其中，峰值檢測序列可以包含多個循環移位序列的搜索窗。循環移位序列的主峰值是指循環移位序列對應的搜索窗內的峰值。循環移位序列的副本峰值是指和主峰的距離為du整數倍處的峰值。其中，du和U是序列長Rc的模逆，即在搜索窗內以du和U表徵 Nzc，形成圖形。較佳的，這裡的副本峰值僅取主峰左右相鄰的兩個副本峰值中的較大值，也就是與主峰左右相距各du的兩個峰值的較大值。其中，根據主峰值和副本峰值進行頻偏補償時，將主峰值與副本峰值求和，並用該和值代替原來的主峰值，從而實現頻偏補償。當然，也可以根據主峰值和副本峰值的比例關係調整主峰值或者其他算法調整主峰值，由於使用加法運算簡單，所以此處僅以加法作為例子，其他方式不一一列舉。較佳的，可以對副本峰值進行有效性判斷，當副本峰值滿足一定預設條件時，判斷為有效的副本峰值，將主峰值與副本峰值求和並替代原來的主峰值，否則判斷副本峰值無效，不做求和運算，原來的主峰值不變。進行副本峰值有效性判斷時，可以用副本峰值與預定門限進行比較，當副本峰值大於預定門限時，判斷為副本峰值有效，否則判斷為副本峰值無效。此處門限可以根據噪聲估計值得到，也可以根據經驗值進行設定。步驟303、對頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。對每個根序列均進行一個噪聲均值估計，並根據估計的噪聲得到的信號檢測門限，然後對搜索窗內的信號進行檢測， 並對符合超過檢測門限的信號進行篩選。為了降低當前循環移位序列對由相同根序列生成的其它循環移位序列的幹擾，檢測成功後，若之前進行了副本峰值有效性判斷，並且判斷結果為副本峰值有效，則消除峰值檢測序列中該循環移位序列的副本峰，否則不做任何操作。當峰值檢測過程中存在過採樣時，為了消除過採樣的影響，可以消除峰值檢測序列中該循環移位序列的副本峰及其附近幾個採樣的值。如果當前根序列下有多個循環移位序列，重複上述步驟直到當前根序列下所有的循環移位序列都處理完畢。如果當前小區有多個根序列，重複以上所有步驟，直到所有的根序列都處理完畢。從以上的描述中，可以看出通過本發明實施例提供的方法，可以克服現有時域頻偏估計算法不適用於多用戶，並且運算量太大的缺點，實現消除隨機接入信號檢測時頻偏造成的漏檢性能和虛警性能的惡化，提高檢測的準確度，節約資源的功能。下面給出更為具體的實施方式，如圖4所示，對本發明實施例提供的方法進行說明，包括如下步驟步驟401、接收隨機接入信號，獲取根序列的峰值檢測序列；其中，該峰值檢測序列可以為本地根序列的峰值檢測序列，也可以為循環移位序列的峰值檢測序列，峰值檢測序列具體形成過程可以為將接收到的隨機接入信號與本地根序列或循環移位序列的頻域值共軛點乘，然後再經過反快速傅立葉變換(IFFT)處理將RACH信號由頻域變換到時域， 再求模平方。該隨機接入信號包括但不限於多天線接收信號和重複格式的隨機接入信道信號。步驟402、查找當前循環移位序列在搜索窗內的主峰值和副本峰值；距主峰距離為du整數倍處的峰值為所有的副本峰，處理時僅取距主峰最近並且值最大的一個副本峰的峰值。步驟403、對主峰值和副本峰值求和，並用和值替代原來的主峰值；假設頻偏為 0.4倍的載波間隔，由圖5可以看出，歸一化主峰值由1變為0. 57左右，副本峰值約為0. 26， 如果直接用主峰值0. 57進行檢測，可能會降低漏檢性能，而用主峰值和副峰值求和後的值約0. 83代替原來的主峰值進行檢測，可以極大地改善漏檢性能。步驟404、對當前循環移位序列峰值進行檢測；具體的方法可以參考已有的算法， 例如對每個根序列均進行一個噪聲均值估計，並根據估計的噪聲得到的信號檢測門限，然後對搜索窗內的信號進行檢測，並對符合超過檢測門限的信號進行篩選。如果當前根序列包括多個循環移位序列，重複步驟402 步驟404，直到當前根序列下所有的循環移位序列都處理完畢。如果當前小區有多個根序列，重複以上所有步驟，直到所有的根序列都處理完畢。在上述實施例的基礎上，還可以對副本峰值的有效性進行檢測，當副本峰值不具備有效性時，可能是噪聲，此時可以使用原主峰值，如圖6所示，具體包括以下步驟步驟601、與步驟401相同；步驟602、與步驟402相同；步驟603、對副本峰值進行有效性檢測；可以使用門限進行有效性檢測，具體的， 判斷副本峰值是否大於門限，若大於門限，則判斷為有效的副本峰值，即是由頻偏所引起的副本峰值，繼續執行步驟604 ；否則判斷為副本峰值無效，即可能為噪聲，執行步驟605。其中，門限可以根據估計的噪聲平均功率得到，假設估計得到的噪聲平均功率為 Nn。ise，則門限可設為 Thl = f (Nmise)，簡單地，可設 Thl = 2*Nnoise。步驟604、對主峰值與副本峰值求和，並用和值替代原來的主峰值。與上述實施例相比，由於進行了副本峰值有效性檢測，降低了沒有頻偏或者頻偏較小時將噪聲誤認為副本峰值的概率，所以在一定程度上降低了噪聲的影響，改善了虛警性能。步驟605、對當前循環移位序列峰值進行檢測。
如果當前根序列包括多個循環移位序列，重複上述步驟602到步驟605，直到當前根序列下所有的循環移位序列都處理完畢。如果當前小區有多個根序列，重複以上所有步驟，直到所有的根序列都處理完畢。在上述實施例的基礎上，還可以在峰值檢測成功後，若判斷副本峰值為有效時，消除峰值檢測序列中相應的副本峰，如圖7所示，具體包括以下步驟步驟701 步驟705，與實施例二步驟601 步驟605相同。步驟706、判斷峰值檢測是否成功，若成功，執行步驟707 ；否則繼續其他相應的處理過程。步驟707、獲取副本峰值有效時，即副本峰值是由頻偏所引起的，消除峰值檢測序列中該循環移位序列對應的副本峰。如果當前根序列包括多個循環移位序列，重複上述步驟，直到當前根序列包括的所有循環移位序列都處理完畢。經過步驟707後，當下一個循環移位序列進行步驟702時， 所用的當前根序列的峰值檢測序列是消除了之前處理的循環移位序列副本峰的峰值檢測序列，因此與上述實施例相比，可以減少之前循環移位序列對當前循環移位序列的影響，從而提高虛警性能。如果當前小區有多個根序列，重複以上所有步驟，直到所有的根序列都處理完畢。在本發明另一實施例中，為了進一步降低副本峰對其它序列的影響，可以消除多個副本峰。也就是，除消除與主峰最近且值最大的副本峰(距主峰du處)外，還可消除與該副本峰位於主峰同側或異側或兩側的其餘相鄰副本峰(距主峰整數倍du處)。由於消除了多個副本峰，因此可進一步提高虛警性能。從以上的描述中，可以看出，根據本發明實施例提出的方法，根據隨機接入信號本身的特點，利用主峰值和副本峰值隨頻偏的變化關係，用主峰值和副本峰值的和代替原來的主峰值，實現頻偏補償，以達到提高隨機接入前導的漏檢性能和虛警性能的目的。同時， 還可以通過消除一個或者多個副本峰，來降低當前循環移位序列的頻偏對其它循環移位序列的影響，從而進一步改善系統的虛警性能。另外，由於本發明實施例提供的方法不需要先進行頻偏估計再進行頻偏補償，而是直接實現頻偏補償，因此運算量非常小，節省了資源， 有利於系統的實現。此外，由於檢測中各用戶有各自對應的主峰和副本峰，因此也適用於多用戶下的頻偏補償。相應的，本發明實施例還提供了一種隨機接入信號的頻偏補償裝置，其結構如圖8 所示，具體包括獲取模塊801，用於接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；頻偏補償模塊802，用於根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償；檢測模塊803，用於對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。較佳的，該獲取模塊801還用於將接收到的隨機接入信號的頻域值與本地根序列或循環移位序列的頻域值共軛點乘，再經過反快速傅立葉變換處理將所述隨機接入信號變換到時域後求模平方得到峰值檢測序列。較佳的，在本發明另一實施例中，頻偏補償模塊可以包括峰值獲取子模塊，用於獲取所述循環移位序列的主峰值和副本峰值；
計算子模塊，用於將所述峰值獲取子模塊獲取的主峰值與副本峰值求和，並用該和值代替原來的主峰值，實現頻偏補償。較佳的，在本發明另一實施例中，該裝置還可以包括判斷模塊804，用於判斷副本峰值是否滿足有效性條件，將判斷結果通知所述頻偏補償模塊。較佳的，在本發明另一實施例中，該裝置還可以包括刪除模塊805，用於所述判斷模塊判斷副本峰值滿足有效性條件時，消除所述峰值檢測序列中所述循環移位序列的副本峰。從以上的描述中，可以看出，根據本發明實施例提出的裝置，根據隨機接入信號本身的特點，利用主峰值和副本峰值隨頻偏的變化關係，用主峰值和副本峰值的和代替原來的主峰值，實現頻偏補償，以達到提高隨機接入前導的漏檢性能和虛警性能的目的。同時， 還可以通過消除一個或者多個副本峰，來降低當前循環移位序列的頻偏對其它循環移位序列的影響，從而進一步改善系統的虛警性能。另外，由於本發明實施例提供的裝置不需要先進行頻偏估計再進行頻偏補償，而是直接實現頻偏補償，因此運算量非常小，節省了資源， 有利於系統的實現。此外，由於檢測中各用戶有各自對應的主峰和副本峰，因此也適用於多用戶下的頻偏補償。相應的，本發明實施例還提供了一種隨機接入信號的頻偏補償系統，如圖9所示， 包括終端901和基站902，該終端901用於向所述基站902發送隨機接入信號；該基站902， 包括隨機接入信號的頻偏補償裝置9021 ；該裝置用於接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償；對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測；較佳的，該隨機接入信號的頻偏補償裝置9021包括獲取模塊，用於接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；頻偏補償模塊，用於根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償；檢測模塊，用於對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。從以上的描述中，可以看出，根據本發明實施例提出的方法和裝置，根據隨機接入信號本身的特點，利用主峰值和副本峰值隨頻偏的變化關係，用主峰值和副本峰值的和代替原來的主峰值，實現頻偏補償，以達到提高隨機接入前導的漏檢性能和虛警性能的目的。 同時，還可以通過消除一個或者多個副本峰，來降低當前循環移位序列的頻偏對其它循環移位序列的影響，從而進一步改善系統的虛警性能。另外，由於本發明實施例提供的方法和裝置，不需要先進行頻偏估計再進行頻偏補償，而是直接實現頻偏補償，因此運算量非常小，節省了資源，有利於系統的實現。此外，由於檢測中各用戶有各自對應的主峰和副本峰， 因此也適用於多用戶下的頻偏補償。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種隨機接入信號的頻偏補償方法，其特徵在於，該方法包括 接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償；對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述獲取峰值檢測序列具體包括 將接收到的隨機接入信號的頻域值與本地根序列或本地循環移位序列的頻域值共軛點乘，再經過反快速傅立葉變換處理將所述隨機接入信號變換到時域後求模平方得到的峰值檢測序列。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述隨機接入信號為重複格式的隨機接入信道信號時，所述峰值檢測序列是對所述重複格式的隨機接入信道信號進行重複合併處理後的峰值檢測序列；所述隨機接入信號為多天線接收信號時，所述峰值值檢測序列是對所述多天線接收信號進行數據合併處理後的峰值值檢測序列。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償，具體包括將所述循環移位序列的主峰值與副本峰值求和，並用和值代替原來的主峰值，實現頻偏補償；所述主峰值是指循環移位序列對應的搜索窗內的峰值；所述副本峰值是指與循環移位序列的主峰距離為整數倍單位間隔處的峰值。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述副本峰值滿足有效性條件時，將循環移位序列的主峰值與副本峰值的和值代替原來的主峰值；所述副本峰值不滿足有效性條件時，主峰值不變。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述檢測成功且副本峰值滿足有效性條件時，消除所述峰值檢測序列中所述循環移位序列的副本峰值。
7.一種隨機接入信號的頻偏補償裝置，其特徵在於，包括 獲取模塊，用於接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；頻偏補償模塊，用於根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償；檢測模塊，用於對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述獲取模塊，還用於將接收到的隨機接入信號的頻域值與本地根序列或本地循環移位序列的頻域值共軛點乘，再經過反快速傅立葉變換處理將所述隨機接入信號變換到時域後求模平方得到峰值檢測序列。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，頻偏補償模塊包括 峰值獲取子模塊，用於獲取所述循環移位序列的主峰值和副本峰值；計算子模塊，用於將所述峰值獲取子模塊獲取的主峰值與副本峰值求和，並用和值代替原來的主峰值，實現頻偏補償。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，還包括判斷模塊，用於判斷副本峰值是否滿足有效性條件，將判斷結果通知所述頻偏補償模塊；刪除模塊，用於所述判斷模塊判斷副本峰值滿足有效性條件時，消除所述峰值檢測序列中所述循環移位序列的副本峰。
全文摘要
本發明實施例涉及移動通信領域技術，特別涉及隨機接入信號的頻偏補償方法和裝置，用以消除頻偏造成的漏檢性能和虛警性能的惡化。本發明實施例的方法包括接收隨機接入信號，獲取峰值檢測序列；根據所述峰值檢測序列中循環移位序列主峰值和副本峰值的關係，對所述循環移位序列進行頻偏補償；對所述頻偏補償後的循環移位序列進行峰值檢測。本發明實施例提供的方法和裝置可以消除隨機接入信號檢測時由頻偏造成的漏檢性能和虛警性能的惡化，提高峰值檢測的準確度，節約資源。
文檔編號H04L25/02GK102209052SQ201010141308
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者劉 東, 劉巧豔, 王雯芳 申請人:中興通訊股份有限公司