專利名稱：一種移動(dòng)通信隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)的接收機(jī)算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，尤其涉及是E-UTRAN上行鏈路隨機(jī)接入導(dǎo)言突 發(fā)序列的接收機(jī)結(jié)構(gòu)以及利用此序列進(jìn)行信道估計(jì)并通過干擾消除改進(jìn)隨機(jī)接入導(dǎo)言突 發(fā)檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
隨機(jī)接入信道(RACH)用于E-UTRA上行鏈路，它告知網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端將有數(shù)據(jù)傳送， 并且使得基站能夠檢測(cè)移動(dòng)終端的定時(shí)。有多種正交序列能夠使得多個(gè)移動(dòng)終端同時(shí)接入 網(wǎng)絡(luò)，在基站成功接收到隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)后會(huì)發(fā)送一確認(rèn)信息。隨機(jī)接入子幀主要由具有良好相關(guān)特性的導(dǎo)言序列組成，如圖1所示。該序列的 選用需要滿足以下三個(gè)條件優(yōu)良的自相關(guān)特性使得基站能夠準(zhǔn)確的估計(jì)到達(dá)時(shí)間；優(yōu)良 的互相關(guān)特性使得基站能夠準(zhǔn)確估計(jì)不同的同時(shí)到達(dá)的異步序列；優(yōu)良的互相關(guān)特性使得 同時(shí)到達(dá)基站的同步序列互相關(guān)為0。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種高性能的移動(dòng)通信隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)的接收機(jī)算法。該算法利用了在 隨機(jī)接入過程中移動(dòng)終端所發(fā)出的導(dǎo)言序列本身的特性進(jìn)行信道估計(jì)，并將信道信息運(yùn)用 到干擾消除機(jī)制中，能夠有效解決基站在接收本小區(qū)導(dǎo)言突發(fā)序列時(shí)受到相鄰小區(qū)導(dǎo)言干 擾這一問題。利用了隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)序列(ZadofT-Chu序列)的相關(guān)特性，進(jìn)行時(shí)域信道估 計(jì)；在基站接收端同時(shí)檢測(cè)本小區(qū)和相鄰小區(qū)的接入導(dǎo)言突發(fā)序列，利用信道估計(jì)出的信 道信息對(duì)相鄰小區(qū)的接入導(dǎo)言突發(fā)序列進(jìn)行干擾重建，并在下一級(jí)的檢測(cè)前刪除。序列的自相關(guān)為序列的長(zhǎng)度；同族序列間的互相關(guān)為0 ；異族序列間的互相關(guān)的 模的平方為序列長(zhǎng)度。所述的時(shí)域信道估計(jì)方法，是指在通過利用ZadofT-Chu序列的相關(guān)性，在檢測(cè)到 了相鄰小區(qū)的導(dǎo)言序列后，對(duì)接收到的信號(hào)序列和檢測(cè)出來的導(dǎo)言序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從 而估計(jì)相鄰小區(qū)導(dǎo)言突發(fā)所經(jīng)過的時(shí)域信道的幅度、相位和時(shí)延。所述的干擾消除機(jī)制，其特征在于接收機(jī)檢測(cè)出干擾信號(hào)，并通過信道估計(jì)得到 的信道參數(shù)模擬其通過信道后受到的衰減，再將此干擾重建的部分從原接收信號(hào)后減去， 使得原接收信號(hào)所含的信息量更大，檢測(cè)出信息的可能性提高。所述的干擾消除機(jī)制與符號(hào)級(jí)的干擾消除的不同在于由于默認(rèn)信道參數(shù)在一個(gè) 隨機(jī)接入子幀的時(shí)域范圍內(nèi)是恒定的，則僅僅需要以序列為單位作干擾消除。這樣可以大 大減小算法復(fù)雜度。所述的干擾重建方法，其特征在于通過信道估計(jì)得到的信道幅度(復(fù)數(shù)，包含了 相位)和時(shí)延，可以得到相鄰小區(qū)干擾信號(hào)通過信道后得到的多徑衰落疊加的信號(hào)。


圖1為隨機(jī)接入子幀及對(duì)應(yīng)的導(dǎo)言；圖2為小區(qū)隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)干擾的示意圖；圖3所示的是隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)干擾消除接收機(jī)制。
具體實(shí)施例方式隨機(jī)接入信道(RACH)用于E-UTRA上行鏈路，它告知網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端將有數(shù)據(jù)傳送， 并且使得基站能夠檢測(cè)移動(dòng)終端的定時(shí)。有多種正交序列能夠使得多個(gè)移動(dòng)終端同時(shí)接入 網(wǎng)絡(luò)，在基站成功接收到隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)后會(huì)發(fā)送一確認(rèn)信息。隨機(jī)接入子幀主要由具有良好相關(guān)特性的導(dǎo)言序列組成，如圖1所示。該序列的 選用需要滿足以下三個(gè)條件優(yōu)良的自相關(guān)特性使得基站能夠準(zhǔn)確的估計(jì)到達(dá)時(shí)間；優(yōu)良 的互相關(guān)特性使得基站能夠準(zhǔn)確估計(jì)不同的同時(shí)到達(dá)的異步序列；優(yōu)良的互相關(guān)特性使得 同時(shí)到達(dá)基站的同步序列互相關(guān)為0。循環(huán)移位ZadofT-Chu序列具有上述特性，將被應(yīng)用于E-UTRAN隨機(jī)接入的導(dǎo)言突 發(fā)序列中。具有質(zhì)數(shù)長(zhǎng)度為N的循環(huán)移位Zadoff-ChU(CS-ZC)序列的構(gòu)造方式如式(1)sr .(k) = exp(-y+ iA)mod+iA)mod^ +1]/2 + q[(k + zA)modN]}) ( ^ )式中i=0，l，…m-l，k = 0，l，…N-l，r代表序列的族號(hào)，它是一正整數(shù)，并且
與N互質(zhì)，A表示周期移位的時(shí)間長(zhǎng)度，為一正整數(shù)，m表示在A周期一定的條件下一族序 列的個(gè)數(shù)，即m為N/A向下取整.可以令參數(shù)q = 0.在小區(qū)導(dǎo)言突發(fā)序列分配上采用的是混合選取同族和異族的序列的方法，即不同 的小區(qū)分配不同族的序列(r不同)，每個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)族的序列。在接收隨機(jī)接入導(dǎo)言突 發(fā)的過程中，基站可能會(huì)受到來自同一小區(qū)內(nèi)的同族序列干擾和來自相鄰小區(qū)的異族序列 干擾，如圖2所示。對(duì)于隨機(jī)接入接收機(jī)性能的評(píng)定主要有兩個(gè)指標(biāo)虛警率(false alarm probability)和漏檢率(miss detection probability)。虛警率是指當(dāng)移動(dòng)臺(tái)沒有發(fā)送 導(dǎo)言，卻檢測(cè)到了該導(dǎo)言的概率。漏檢率指當(dāng)某一個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)送了導(dǎo)言，卻沒有檢測(cè)到該導(dǎo) 言的概率。優(yōu)良的隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)序列及其接收算法應(yīng)該能夠同時(shí)滿足較低的虛警率和 漏檢率，通常的度量方法是在一定的虛警率條件下考察漏檢率的大小。在隨機(jī)接入中，導(dǎo)言突發(fā)的碰撞問題需要引起關(guān)注。當(dāng)基站接收端同時(shí)接收到本 小區(qū)和相鄰小區(qū)的導(dǎo)言突發(fā)時(shí)，它分辨和定時(shí)本小區(qū)導(dǎo)言的能力將大幅度下降。因此我們 在隨機(jī)接入的導(dǎo)言接收機(jī)中引入了干擾消除機(jī)制，通過ZadOff-Chu序列的特殊性質(zhì)進(jìn)行 信道估計(jì)并重建干擾信號(hào)，再將其從接收信號(hào)中刪除，提高基站對(duì)本小區(qū)導(dǎo)言突發(fā)的檢測(cè) 能力。傳統(tǒng)的隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)接收機(jī)的核心部件是一匹配濾波器組。接收機(jī)將收到的 信號(hào)與可能的導(dǎo)言突發(fā)序列逐一作相關(guān)，由該碼字的相關(guān)性獲取相關(guān)峰值，若超過設(shè)定門 限認(rèn)為是當(dāng)前導(dǎo)言突發(fā)序列。匹配濾波器的輸出如式(2)所示，
4 上式中r表示接受到的序列。N表示序列的長(zhǎng)度，如果在檢測(cè)窗口范圍D內(nèi)檢測(cè)到 有入(m) > TH，m G
，TH表示檢測(cè)門限，則認(rèn)為檢測(cè)到該序列。門限值TH由虛警 率來確定，使得單一序列的虛警率達(dá)到0. 1%。o 2表示噪聲和干擾的功率。然而若基站接收到本小區(qū)的導(dǎo)言突發(fā)時(shí)同時(shí)受到來自相鄰小區(qū)導(dǎo)言突發(fā)的碰撞 干擾，則由于不同小區(qū)的導(dǎo)言突發(fā)序列是基于不同族(r不同)的Zadoff-Chu序列，互相關(guān) 性能較差，會(huì)導(dǎo)致漏檢率較高。因此我們采用了干擾刪除機(jī)制消除相鄰小區(qū)的干擾。如圖3所示，表示兩級(jí)干擾消除導(dǎo)言檢測(cè)。將接受到的信號(hào)通過匹配濾波器得到 一系列導(dǎo)言，再將所獲得的導(dǎo)言按族分組。通過功率檢測(cè)器選擇出所檢測(cè)出的功率最大的 導(dǎo)言，如果是本小區(qū)的導(dǎo)言則認(rèn)為其判決正確，如果不是本小區(qū)的導(dǎo)言(異族導(dǎo)言)將其進(jìn) 行信號(hào)重建并消除進(jìn)入下一級(jí)干擾消除檢測(cè)。(在信號(hào)重建的過程中需要利用信道參數(shù)，鑒 于隨機(jī)接入對(duì)時(shí)延的敏感性，我們利用Zadoff-Chu序列的良好相關(guān)特性進(jìn)行信道估計(jì)，復(fù) 雜度低。)之后，接收信號(hào)減去異族干擾后再通過匹配濾波器組重新檢測(cè)就能更加準(zhǔn)確的檢 測(cè)出本小區(qū)的導(dǎo)言序列。由于每次進(jìn)入匹配濾波器檢測(cè)的信號(hào)不同，采用的門限也不同，要求對(duì)每一級(jí)每 一個(gè)匹配濾波器的檢測(cè)門限都必須滿足虛警率為0. 1%。圖1為隨機(jī)接入子幀及對(duì)應(yīng)的導(dǎo)言，我們選用ZadOff-Chu序列構(gòu)造作為導(dǎo)言突 發(fā)。UE在kXO. 5ms的隨機(jī)接入子幀中傳遞導(dǎo)言。需要有足夠的保護(hù)時(shí)間來保證上行 傳輸中的時(shí)間延遲不會(huì)污染相鄰幀的數(shù)據(jù)。CP為循環(huán)前綴。圖2為小區(qū)隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)干擾的示意圖，每一個(gè)小區(qū)的用戶將會(huì)使用同一族 的Zadoff-Chu序列構(gòu)造成的隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)。不同小區(qū)的用戶使用的Zadoff-Chu序列 屬于不同族。A小區(qū)在接收到本小區(qū)用戶發(fā)送到的隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)時(shí)，可能會(huì)受到相鄰 小區(qū)的導(dǎo)言突發(fā)的影響。由于不同族的Zadoff-Chu序列的相關(guān)性較差，這種干擾的影響較 大。圖3所示的是隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)干擾消除接收機(jī)制，下面以一個(gè)例子說明不失一般性，設(shè)基站所在小區(qū)分配的是族A導(dǎo)言突發(fā)序列。假設(shè)某一時(shí)刻該基站 同時(shí)收到2個(gè)導(dǎo)言，序列S來自族ri (本小區(qū))，序列T來自族r2 (相鄰小區(qū))。接收機(jī)的輸入r可用式(3)表示，
… ⑶上式中Fb表示信道各徑時(shí)延時(shí)間的集合，{hu，h2,k}分別表示S和T導(dǎo)言序列在 通過的多徑衰落信道的時(shí)域信道參數(shù)，k表示時(shí)延，可以認(rèn)為在一幀的整個(gè)導(dǎo)言突發(fā)傳送過 程中信道是恒定的。n表示總共的高斯加性噪聲。檢測(cè)算法如下步驟，目的是為了降低S序列(本小區(qū)導(dǎo)言突發(fā))的漏檢率讓接收信號(hào)r分別通過S序列和T序列的匹配濾波器組(匹配濾波器由式⑵所 示)°若S序列的匹配濾波器組能對(duì)接收的r響應(yīng)(相關(guān)值超過門限)，則判定檢測(cè)到S，檢測(cè)終止，并可以通過檢測(cè)到的時(shí)間確定其到達(dá)時(shí)間。若S序列的匹配濾波器組不能對(duì)接收的r響應(yīng)(相關(guān)值低于門限)，再檢測(cè)T序列 以作干擾刪除若T序列的匹配濾波器組不能對(duì)接收的r響應(yīng)，則判定漏檢S序列，檢測(cè)終止。通過T序列的匹配濾波器組，若能響應(yīng)，則檢測(cè)到T，并記錄匹配濾波器的輸出 c(m) 式⑷中的mG W，D-1]，D為檢測(cè)窗口的范圍，N為序列長(zhǎng)度。由T匹配濾波器組的輸出作信道估計(jì)。將式(3)展開可得 其中p表示信道最大時(shí)延長(zhǎng)度。S和T的下標(biāo)表示其右循環(huán)移位的位數(shù)(多徑延 遲)。由于Zadoff-Chu序列自相關(guān)為N，同族序列的互相關(guān)為0，將式(5)左右兩端進(jìn)行 式(3)的運(yùn)算，我們可以判決T序列的信道幅度為(忽略高斯噪聲) 通過信道參數(shù)和異族序列T重建出干擾 進(jìn)行干擾消除得到r' = r-I (8)將r'再次帶入S序列匹配濾波器檢測(cè)，方法同步驟1。通過對(duì)其他小區(qū)異族序列的干擾消除，使得對(duì)本小區(qū)導(dǎo)言序列的隨機(jī)接入導(dǎo)言突 發(fā)漏檢率降低。
權(quán)利要求
一種高性能的移動(dòng)通信隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)的接收機(jī)算法。該算法利用了在隨機(jī)接入過程中移動(dòng)終端所發(fā)出的導(dǎo)言序列本身的特性進(jìn)行信道估計(jì)，并將信道信息運(yùn)用到干擾消除機(jī)制中，能夠有效解決基站在接收本小區(qū)導(dǎo)言突發(fā)序列時(shí)受到相鄰小區(qū)導(dǎo)言干擾這一問題。
2.如權(quán)利要求1中所述的高性能的移動(dòng)通信隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)的接收機(jī)算法，其特征 在于利用了隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)序列(ZadofT-Chu序列)的相關(guān)特性，進(jìn)行時(shí)域信道估計(jì)； 在基站接收端同時(shí)檢測(cè)本小區(qū)和相鄰小區(qū)的接入導(dǎo)言突發(fā)序列，利用信道估計(jì)出的信道信 息對(duì)相鄰小區(qū)的接入導(dǎo)言突發(fā)序列進(jìn)行干擾重建，并在下一級(jí)的檢測(cè)前刪除。
3.如權(quán)利要求2中所述的導(dǎo)言突發(fā)序列(Zadoff-Chu序列)的相關(guān)特性主要包括序 列的自相關(guān)為序列的長(zhǎng)度；同族序列間的互相關(guān)為0 ；異族序列間的互相關(guān)的模的平方為 序列長(zhǎng)度。
4.如權(quán)利要求2中所述的時(shí)域信道估計(jì)方法，是指在通過利用ZadofT-Chu序列的相關(guān) 性，在檢測(cè)到了相鄰小區(qū)的導(dǎo)言序列后，對(duì)接收到的信號(hào)序列和檢測(cè)出來的導(dǎo)言序列進(jìn)行 相關(guān)運(yùn)算，從而估計(jì)相鄰小區(qū)導(dǎo)言突發(fā)所經(jīng)過的時(shí)域信道的幅度、相位和時(shí)延。
5.如權(quán)利要求1中所述的干擾消除機(jī)制，其特征在于接收機(jī)檢測(cè)出干擾信號(hào)，并通過 信道估計(jì)得到的信道參數(shù)模擬其通過信道后受到的衰減，再將此干擾重建的部分從原接收 信號(hào)后減去，使得原接收信號(hào)所含的信息量更大，檢測(cè)出信息的可能性提高。
6.如權(quán)利要求5中所述的干擾消除機(jī)制與符號(hào)級(jí)的干擾消除的不同在于由于默認(rèn) 信道參數(shù)在一個(gè)隨機(jī)接入子幀的時(shí)域范圍內(nèi)是恒定的，則僅僅需要以序列為單位作干擾消 除。這樣可以大大減小算法復(fù)雜度。
7.如權(quán)利要求5中所述的干擾重建方法，其特征在于通過信道估計(jì)得到的信道幅度 (復(fù)數(shù)，包含了相位)和時(shí)延，可以得到相鄰小區(qū)干擾信號(hào)通過信道后得到的多徑衰落疊加 的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種高性能的移動(dòng)通信隨機(jī)接入導(dǎo)言突發(fā)的接收機(jī)算法。該算法利用了在隨機(jī)接入過程中移動(dòng)終端所發(fā)出的導(dǎo)言序列(Zadoff-Chu序列)本身的特性進(jìn)行信道估計(jì)，并將信道信息運(yùn)用到干擾消除機(jī)制中，能夠有效解決基站在接收本小區(qū)導(dǎo)言突發(fā)序列時(shí)受到相鄰小區(qū)導(dǎo)言干擾這一問題。此外，在基站未受到相鄰小區(qū)的導(dǎo)言突發(fā)干擾時(shí)，隨機(jī)接入檢測(cè)性能不會(huì)因?yàn)楸舅惴ǘ档停瑥?fù)雜度也較低。
文檔編號(hào)H04B1/10GK101877594SQ20091008325
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者楊浩 申請(qǐng)人:楊浩