專利名稱：用于在無線通信系統(tǒng)中檢測上行鏈路測距碼的裝置的制作方法
用于在無線通信系統(tǒng)中檢測上行鏈路測距碼的裝置
交叉引用
本申請(qǐng)要求在2006年10月24日提交的序號(hào)為60/853,861的美國臨時(shí) 申請(qǐng)和在2007年2月26日提交的題為"APPARATUS FOR DETECTING UPLINK RANGING CODES IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM"的美國專利申請(qǐng)的權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明總地涉及無線電信技術(shù)，更具體的說，本發(fā)明涉及用于在無線 通信系統(tǒng)中檢測上行鏈路測距碼(ranging code)的裝置。
無線通信系統(tǒng)通常包括多個(gè)部署在多個(gè)地理區(qū)域當(dāng)中的用于向多個(gè)移 動(dòng)站發(fā)送信號(hào)和從多個(gè)移動(dòng)站接收信號(hào)的基站。移動(dòng)站從基站接收下行鏈 路消息，然后通過通常為分布式子無線電信道的測距信道向基站發(fā)送一組 上行鏈路測距碼，以在之間建立鏈路。測距碼是用于功率調(diào)節(jié)信息、帶寬 要求以及移動(dòng)站的信號(hào)定時(shí)與由基站預(yù)先確定的基準(zhǔn)點(diǎn)之間的時(shí)間和頻率 偏移的特定一組偽隨機(jī)碼。因?yàn)樵跓o線通信系統(tǒng)中，基站可以同時(shí)與多個(gè) 移動(dòng)站通信，故基站可同時(shí)從尋求建立通信鏈路的各移動(dòng)站接收各組測距 碼是常見之事。
當(dāng)基站經(jīng)由上行鏈路信道從移動(dòng)站接收數(shù)據(jù)時(shí)，其需要從中提取測距 碼以確定諸如時(shí)間/頻率偏移和功率調(diào)節(jié)信息之類的信息。傳統(tǒng)上，基站將 把接收到的數(shù)據(jù)與整個(gè)測距碼本(測距碼所選自的一組序列)進(jìn)行比較， 以識(shí)別從移動(dòng)站發(fā)送的測距碼，從而進(jìn)一步估計(jì)時(shí)間/頻率偏移和功率調(diào)節(jié)
"f曰息。
圖1圖示出一框圖，其示出了在基站中實(shí)現(xiàn)的用于檢測從一個(gè)或多個(gè) 移動(dòng)站接收到的數(shù)據(jù)所攜帶的上行鏈路測距碼的傳統(tǒng)裝置100。圖中的每 個(gè)框表示可通過硬件或軟件實(shí)現(xiàn)方式執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)特定功能?？焖俑盗⑷~變換(FFT)單元102利用FFT算法來變換從移動(dòng)站接收到的數(shù)據(jù)。 互相關(guān)單元104接收來自FFT單元102的輸出和來自測距碼本的可能測距 碼，以確定之間的關(guān)聯(lián)。逆快速傅立葉變換(IFFT)單元106接收來自互 相關(guān)單元104的輸出并且用IFFT算法對(duì)其進(jìn)行變換。測距碼檢測和時(shí)間 偏移估計(jì)單元108接收來自IFFT單元106的輸出以檢測接收到數(shù)據(jù)的測 距碼，并且根據(jù)檢測到的測距碼來估計(jì)時(shí)間偏移。
傳統(tǒng)裝置的一個(gè)缺點(diǎn)在于其數(shù)據(jù)處理在測距碼本包含大量測距碼時(shí)是 復(fù)雜且耗費(fèi)資源的，因?yàn)樗衼碜曰ハ嚓P(guān)單元104的輸出必須由IFFT單 元106處理。另一缺點(diǎn)在于傳統(tǒng)的裝置可能無法準(zhǔn)確地估計(jì)時(shí)間偏移。在 現(xiàn)有技術(shù)中，時(shí)間偏移通過過程域(process domain)中的接收到的數(shù)據(jù)信 號(hào)的最高峰值位置來估計(jì)。因?yàn)闇y距信道是分布式子無線電信道，因此在 過程域中的時(shí)間線上將出現(xiàn)若干峰值。然而，實(shí)際上，最高峰值的位置可 能遠(yuǎn)離其無噪聲位置，特別是在低過采樣環(huán)境中。結(jié)果，通過最高峰值位 置而估計(jì)的時(shí)間偏移可能不準(zhǔn)確地代表真實(shí)時(shí)間偏移。
因此，需要一種平衡數(shù)據(jù)處理復(fù)雜度并減少估計(jì)時(shí)間偏移時(shí)的不精確 度的用于檢測上行鏈路測距碼的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于檢測上行鏈路測距碼的裝置。在本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例中，所述裝置包括但不限于第一變換單元，用于變換從移動(dòng)站接 收到的數(shù)據(jù)以生成第一輸出；互相關(guān)單元，用于比較所述第一輸出與可能 的測距碼以生成第二輸出；篩選單元，用于選擇性地使表示所述接收到的 數(shù)據(jù)中與所述可能測距碼相匹配的部分的第二輸出通過；第二變換單元， 用于變換來自所述篩選單元的第二輸出以生成第三輸出；以及檢測單元， 用于基于所述第三輸出來檢測用于所述接收到的數(shù)據(jù)的測距碼。
本發(fā)明的構(gòu)造和操作方法以及本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)在結(jié)合附圖閱 讀下面對(duì)具體實(shí)施例的描述時(shí)將得到最好的理解。


圖1圖示出一框圖，該框圖示出用于檢測上行鏈路測距碼的傳統(tǒng)裝置。
圖2圖示出一框圖，該框圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于檢測上 行鏈路測距碼的裝置。
圖3圖示出一示圖，該示圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接收到的數(shù) 據(jù)與特定測距碼之間的匹配的信號(hào)分布圖形。
圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的裝置用來檢測上行鏈路測距碼的
處理流程。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明針對(duì)于一種用于在無線通信系統(tǒng)中檢測上行鏈路測距碼的裝 置。下面僅僅為了說明本發(fā)明原理而例示了本發(fā)明的各種實(shí)施例。應(yīng)該明 白，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠想出未在這里顯式描述的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的各 種等同物。
圖2圖示出一框圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在基站中實(shí)現(xiàn)的 用于檢測一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)站所發(fā)送的上行鏈路測距碼的裝置200。裝置 200包括但不限于第一變換單元202、互相關(guān)單元204、開關(guān)206、篩選單 元208、第二變換單元210和檢測單元212。第一變換單元202從移動(dòng)站 接收數(shù)據(jù)，并且使用諸如FFT之類的數(shù)學(xué)算法將數(shù)據(jù)從一個(gè)域變換到另一 個(gè)域?；ハ嚓P(guān)單元204接收來自第一變換單元202的經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出， 并且將其與來自基站的測距碼本的可能測距碼進(jìn)行比較，以確定從移動(dòng)站
接收到的數(shù)據(jù)的多個(gè)部分與編制在測距碼本中的代碼序列是否匹配，以對(duì) 諸如時(shí)間和頻率偏移、功率調(diào)節(jié)和帶寬要求之類的信息進(jìn)行進(jìn)一步估計(jì)。
開關(guān)206接收來自互相關(guān)單元204的輸出，并且取決于一項(xiàng)或多項(xiàng)預(yù) 定標(biāo)準(zhǔn)是否得到滿足而選擇性地將輸出轉(zhuǎn)到篩選單元208或第二變換單元 210。例如，如果測距碼本的大小小于預(yù)定值，那么開關(guān)206通過繞過篩 選單元208而將來自互相關(guān)單元204的輸出轉(zhuǎn)到第二變換單元210;如果 測距碼本的大小大于預(yù)定值，那么開關(guān)206將把輸出轉(zhuǎn)到篩選單元208以 識(shí)別接收到的數(shù)據(jù)中與潛在測距碼相匹配的部分，從而減少必須由第二變換單元210處理的任務(wù)的數(shù)目一篩選單元208的操作將在下文中得到更詳 細(xì)的描述。作為另一示例，如果由檢測單元212生成的檢測到的測距碼的 數(shù)目小于預(yù)定閾值，那么開關(guān)206將把來自互相關(guān)單元204的輸出轉(zhuǎn)到篩 選單元208。然而，如果檢測到的測距碼的數(shù)目大于預(yù)定閾值，那么開關(guān) 206將把來自互相關(guān)單元206的輸出轉(zhuǎn)發(fā)到第二變換單元210，從而繞過 篩選單元208。開關(guān)206將來自互相關(guān)單元204的輸出轉(zhuǎn)到篩選單元208 的情形被稱作次優(yōu)模式，而開關(guān)206將來自互相關(guān)單元204的輸出轉(zhuǎn)到第 二變換單元210從而繞過篩選單元的情形被稱作最優(yōu)模式。
篩選單元208對(duì)互相關(guān)單元204的輸出進(jìn)行過濾，以識(shí)別從移動(dòng)站接 收到的數(shù)據(jù)中的與來自測距碼本的可能測距碼相匹配的部分。篩選單元 208將匹配轉(zhuǎn)發(fā)到第二變換單元210，并且丟棄不匹配的識(shí)別結(jié)果。在數(shù) 學(xué)上，S = [s(l)， 5(2),...XiV)]是互相關(guān)單元204的輸出中的第i個(gè)可能測距
碼G = [。(1), c(. (2),…，c！ (A0]與接收到的信號(hào)W1), r(2),…,KA0]的互相關(guān)向 量。對(duì)5"進(jìn)行微分運(yùn)算，即x(w)^^("+l)s、")， n= 1,2,…,iV-l，其中/(")是
咖)的復(fù)共軛。將x(")加在一起以提供"
并且將_y與預(yù)定閾值進(jìn)
行比較。如果少>仏則轉(zhuǎn)到第二變換單元210。第二變換單元210利用諸 如IFFT之類的數(shù)學(xué)算法對(duì)來自篩選單元208的輸出進(jìn)行變換。因?yàn)閬碜?篩選單元208的輸出的數(shù)目減少，所以第二變換單元210以及檢測單元 212對(duì)計(jì)算資源的需求也減少。
檢測單元212接收來自第二變換單元210的輸出，并且檢測用于接收 到的數(shù)據(jù)的測距碼?；跈z測到的測距碼，可以估計(jì)有助于基站建立與移 動(dòng)站的鏈路的各類信息。例如，基于檢測到的測距碼可以估計(jì)從移動(dòng)站到 基站的上行鏈路信號(hào)的時(shí)間偏移、頻率偏移和功率調(diào)節(jié)。
在本實(shí)施例中，通過將基于來自第二變換單元210的輸出而繪制的信 號(hào)分布圖與可能測距碼的一組預(yù)定信號(hào)分布圖形進(jìn)行比較來估計(jì)時(shí)間偏 移。參照?qǐng)D3，其繪制出示例性圖300以示出從基站接收到的數(shù)據(jù)與可能 測距碼之一的特定匹配的圖形。圖300是在時(shí)間域中示出的，其中x軸表 示時(shí)間樣本，y軸表示幅度。對(duì)于每個(gè)可能的測距碼，可以繪制出如圖 300所例示的圖形，并且可以將所有與測距碼本相關(guān)聯(lián)的圖形匯編在庫中。檢測單元212 (在圖2中示出)將來自第二變換單元210 (在圖2中 示出)的輸出的匹配與關(guān)聯(lián)于測距碼的圖形進(jìn)行比較，以確定從移動(dòng)站接 收到的數(shù)據(jù)是否攜帶測距碼以及攜帶哪些測距碼，并且使用諸如圖300之 類的圖形中的峰值的相對(duì)位置、基于和匹配相似的圖形來確定時(shí)間偏移。
在現(xiàn)有技術(shù)中，通過信號(hào)分布曲線的峰值位置來估計(jì)時(shí)間偏移。但 是，因?yàn)闀r(shí)間線上的峰值位置可受噪聲影響，因此估計(jì)的結(jié)果可能不準(zhǔn) 確。在本實(shí)施例中，通過圖形中的相對(duì)峰值位置來確定時(shí)間偏移，從而消 除噪聲和分級(jí)取樣(factional sampling)偏移的影響。結(jié)果，時(shí)間估計(jì)的 精度得到提高。
檢測單元212還可以使用接收到的測距碼來檢測頻率偏移。例如在正 交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中，假定OFDM符號(hào)長度是M并且測距信號(hào) 是在第一OFDM符號(hào)處發(fā)送的。令[o(l), g (2),...， & (ao]是頻率域中第j個(gè) 接收到的OFDM符號(hào)。假定第/個(gè)測距碼被檢測到并且相應(yīng)的時(shí)間偏移是 Z"i。估計(jì)對(duì)第f個(gè)測距碼的相應(yīng)頻率偏移的步驟被描述如下
步驟1 :
如果時(shí)間偏移r,》;，那么分別執(zhí)行[^(1), r3(2)，...， g(AO]和h(l),
r2(2),...， q(AO]與第/個(gè)測距碼G.= [c,(l)， c,(2),...， c,(AO]的互相關(guān)。互相關(guān)的 結(jié)果被表示為& = [&(1), &(2),..., &(a0], & = A(2),...， &(A/)]，其中
= g(")C, (")， 一) = r2(")C,
如果時(shí)間偏移r,l，那么分別執(zhí)行h(l), r2(2)，...， r2(A0]、 [n(l),
n(2)，...， n(AO]與第z'個(gè)測距碼C,.= [c,.(l), c,.(2),...， c,(7V)]的互相關(guān)。在第二互 相關(guān)中，針對(duì)初始測距的循環(huán)前綴結(jié)構(gòu)而考慮相位旋轉(zhuǎn)?；ハ嚓P(guān)的結(jié)果被 表示為& = [&(1)， &(2),...， &(7V)]， & = [A(l)， a(2),…，a(AZ)]，其中 = r2(")c,(")exp(y>^。)， = n(")C,(")， y-V11，值^。取決于循環(huán)前綴
的長度。
步驟2:
對(duì)&和&執(zhí)行IFFT， Z!^/i^T(S!)， Z2 = /i^T(S2) 步驟3計(jì)算相位^，/j聽(藝Z2(")Z,("));
或者^ /ww(Z2(r,.)ZZ(r,.))，其中Z/(")是& (w)的復(fù)共軛。
基于^來計(jì)算關(guān)于第/個(gè)測距碼的頻率偏移乂=4了，其中r,是一個(gè)
OFDM符號(hào)的持續(xù)時(shí)間，/c是系統(tǒng)載頻。
圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的供在基站中實(shí)現(xiàn)的上述裝置用于檢測 上行鏈路測距碼的處理流程400。在步驟402處，所述裝置接收來自尋求 建立與基站的上行鏈路信道的至少一個(gè)移動(dòng)站的數(shù)據(jù)。在步驟404處，利 用諸如FFT之類的數(shù)學(xué)算法將接收到的數(shù)據(jù)從一個(gè)域轉(zhuǎn)換到另一個(gè)域。在 步驟406處，使用諸如互相關(guān)之類的方法將變換后的數(shù)據(jù)與可能的測距碼 進(jìn)行比較，以識(shí)別接收到的數(shù)據(jù)所攜帶的測距碼。在步驟408處，基于諸 如測距碼本的大小和檢測到的測距碼的數(shù)目之類的某些預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行是 將所述裝置切換到最優(yōu)模式還是次優(yōu)模式的判定。如果次優(yōu)模式被選擇， 那么處理轉(zhuǎn)到步驟410，在步驟410中對(duì)數(shù)據(jù)比較的結(jié)果進(jìn)行篩選以尋找 變換后數(shù)據(jù)與可能測距碼之間的匹配，使得被轉(zhuǎn)發(fā)到步驟412以供處理的 匹配的數(shù)目可以減少，從而減少對(duì)系統(tǒng)計(jì)算資源的需求。如果次優(yōu)模式未 被選擇，即最優(yōu)模式被激活，那么處理轉(zhuǎn)到步驟412，在步驟412中利用 諸如IFFT之類的數(shù)學(xué)算法將互相關(guān)的所有結(jié)果從一個(gè)域變換回另一個(gè) 域。然后在步驟414處對(duì)變換的輸出進(jìn)行處理，以進(jìn)行測距碼檢測和時(shí)間/ 頻率/功率調(diào)節(jié)信息估計(jì)。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其在次優(yōu)模式和最優(yōu)模式之間進(jìn)行切換的靈活 性。較之根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，這使得基站在檢測測距碼時(shí)能夠更高效地 使用其資源。例如，如果測距碼本包含大量的可能測距碼，那么所提出的 裝置將切換為次優(yōu)模式以減少在數(shù)據(jù)處理時(shí)對(duì)資源的需求；如果測距碼本 包含少量的可能測距碼，那么所提出的裝置將切換為最優(yōu)模式以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn) 確或更完全的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。所提出的裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于時(shí)間偏移估計(jì) 的精度得到提高，因?yàn)槠涫怯蓤D形而非峰值位置決定的。
注意到，所提出的裝置可應(yīng)用于任何分布式頻域PN (偽隨機(jī)噪聲) 序列。這包括任何前同步碼、用于FDMA (頻分多址)的測距、OFDMA(正交頻分多址)和其任何組合、同步或非同步、頻分雙工(FDD)或者 時(shí)分雙工(TDD)。
以上說明提供了許多不同實(shí)施例或用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征的實(shí)施 例。組件和處理的特定實(shí)施例被描述，以幫助闡明本發(fā)明。這些當(dāng)然僅僅 是實(shí)施例而非意圖偏離權(quán)利要求書中的描述來限制本發(fā)明。
雖然本發(fā)明在這里被例示和描述為在一個(gè)或多個(gè)特定示例中實(shí)現(xiàn)，但 是其并非意圖限于所示出的細(xì)節(jié)，因?yàn)榭梢栽谄渲凶鞒龈鞣N修改和結(jié)構(gòu)改 變，而不脫離本發(fā)明的精神并且屬于權(quán)利要求書的等同物的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于檢測上行鏈路測距碼的裝置，包括第一變換單元，用于變換從移動(dòng)站接收到的數(shù)據(jù)以生成第一輸出；互相關(guān)單元，用于比較所述第一輸出與可能的測距碼以生成第二輸出；篩選單元，用于選擇性地使表示所述接收到的數(shù)據(jù)中與所述可能測距碼相匹配的部分的第二輸出通過；第二變換單元，用于變換來自所述篩選單元的第二輸出以生成第三輸出；以及檢測單元，用于基于所述第三輸出來檢測用于所述接收到的數(shù)據(jù)的測距碼。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一變換單元使用快速傅 立葉變換算法。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第二變換單元使用逆快速 傅立葉變換算法。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括耦合到所述互相關(guān)單元的開 關(guān)，該開關(guān)用于在預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)得到滿足的情況下，繞過所述篩選單元而選擇 性地向所述第二變換單元發(fā)送所述第二輸出。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，當(dāng)提供所述可能測距碼的測距 碼本具有小于預(yù)定值的大小時(shí)，所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)得到滿足。
6. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，當(dāng)由所述檢測單元檢測到的測 距碼小于預(yù)定閾值時(shí)，所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)得到滿足。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述檢測單元還估計(jì)從所述移 動(dòng)站接收到的數(shù)據(jù)的時(shí)間偏移。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，通過比較來自所述第二變換單 元的第三輸出與所述可能測距碼的一組預(yù)定信號(hào)分布圖形、使用所述圖形 的相對(duì)峰值位置來估計(jì)所述時(shí)間偏移。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述檢測單元還估計(jì)從所述移動(dòng)站接收到的數(shù)據(jù)的頻率偏移。
10. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述檢測單元還基于所檢測到 的測距碼來獲取與所述移動(dòng)站相關(guān)聯(lián)的功率調(diào)節(jié)信息。
11. 一種供基站用于檢測來自移動(dòng)站的上行鏈路測距碼的方法，包括接收來自所述移動(dòng)站的數(shù)據(jù)；利用快速傅立葉變換對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行變換以生成第一輸出； 比較所述第一輸出與可能的測距碼以生成第二輸出； 篩選所述第二輸出，以在預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)得到滿足時(shí)選擇性地使表示所述接收到的數(shù)據(jù)中與所述可能測距碼相匹配的部分的第二輸出通過；利用逆快速傅立葉變換對(duì)選擇性通過的第二輸出進(jìn)行變換以生成第三輸出；以及基于所述第三輸出來檢測用于所述接收到的數(shù)據(jù)的測距碼。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括如果預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)得到滿足，則 繞過所述篩選步驟。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，當(dāng)提供所述可能測距碼的測 距碼本具有大于預(yù)定值的大小時(shí)，所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)得到滿足。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，當(dāng)所檢測到的測距碼小于預(yù) 定閾值時(shí)，所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)得到滿足。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括估計(jì)從所述移動(dòng)站接收到的 數(shù)據(jù)的時(shí)間偏移。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過比較所述第三輸出與所 述可能測距碼的一組預(yù)定信號(hào)分布圖形、使用所述圖形的相對(duì)峰值位置來 估計(jì)所述時(shí)間偏移。
17. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括估計(jì)從所述移動(dòng)站接收到的 數(shù)據(jù)的頻率偏移。
18. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于所檢測到的測距碼來獲 取與所述移動(dòng)站相關(guān)聯(lián)的功率調(diào)節(jié)信息。
全文摘要
一種用于檢測上行鏈路測距碼的裝置包括第一變換單元，用于變換從移動(dòng)站接收到的數(shù)據(jù)以生成第一輸出；互相關(guān)單元，用于比較所述第一輸出與可能的測距碼以生成第二輸出；篩選單元，用于選擇性地使表示所述接收到的數(shù)據(jù)中與所述可能測距碼相匹配的部分的第二輸出通過；第二變換單元，用于變換來自所述篩選單元的第二輸出以生成第三輸出；以及檢測單元，用于基于所述第三輸出來檢測用于所述接收到的數(shù)據(jù)的測距碼。
文檔編號(hào)G01S13/00GK101512377SQ200780032527
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者丹尼爾·維, 曼蘇爾·艾哈邁德, 杭·金, 王根遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:納維尼網(wǎng)絡(luò)公司