專利名稱：多用戶ranging檢測和碰撞處理方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，特別涉及-種適用于OFDMA的多用戶ranging檢測和碰撞 處理方法及裝置。
背景技術：
利用OFDMA接入方式把激活的子載波劃分為不同的子信道提供給不同的移動用 戶，一個基站(BS)可同時接入多個用戶。和OFDM在整個頻帶內發送不同，OFDMA接入使得 每個用戶都可以選擇信道條件較好的子信道進行數據傳輸，而保證了每個個子載波都能夠 被對應信道條件較優的用戶使用，獲得頻率上的多用戶分集增益。實際上，根據子載波信干 比(CINR)和可用帶寬，用戶還可以動態調整需要的帶寬和編碼調制方式等實現高速、可靠 的傳輸。由于用戶隨機地分布在小區各個位置，BS接收到的各MS上行傳輸信號的定時受 往返時延(RTD)的影響，導致各MS的OFDMA符號無法對齊；而多普勒頻移也會使各MS的載 波頻率和BS之間產生一定的偏差。另一方面，各MS的上行信號受到的路徑衰耗也各不相 同，為了保證各個用戶發射的信號在BS處具有相近的接收功率，需要進行功率控制。BS可 通過被稱為ranging的閉環控制過程來綜合實現對MS的時偏和頻偏的糾正和功率控制。ranging實際上是一個閉環的控制過程。通過在BS端對接收到的信號的時偏，頻 偏以及功率的測量并將測量值反饋給MS供其調整發送信號的定時，載波頻率以及發射功 率。ranging在基于OFDM的系統中引入了直接序列擴頻，將一個用戶的信號擴展到多個子 載波上，從而可以利用擴頻信號的特性進行接收信號的測量，并且可用不同的擴頻碼區分 不同的用戶。ranging可分為初始、周期、帶寬申請以及切換幾種方式。對于TDD系統，ranging碼檢測和時偏估計的技術方案目前有以下幾種(1)時域法相關法。利用ranging碼時域上的自相關和互相關特性，在時域相關來 檢測到達BS的ranging碼。這種算法運算復雜度高，且虛警概率高，不僅增加了由于檢測 虛警產生的系統額外開銷，而且影響了系統的穩定性。(2)基于循環前綴(CP)的方法。利用ranging信號時域的重復性和CP，來做迭代 估計時偏。該算法時偏估計值的精度較高，但適應范圍限定于接受信號不包含其他用戶發 射的數據信號的情形。(3)頻域相關法。利用ranging碼頻域上的正交性，在頻域檢測ranging碼，在轉 換到時域進行時偏估計。該算法實現簡單，并可通過調整門限來降低虛警概率，但若初始 ranging信號時偏過大時，會出現漏檢概率增高的情況，造成了用戶終端和BS端用于處理 初始ranging的開銷增大，難以實現快速接入。在多用戶發起ranging的接入中，由于遠近效應，會使得小區邊緣的用戶由于距 離基站較近用戶的干擾從而難以被基站正確檢測。在這種情況下，小區邊緣的用戶需要在 每次ranging失敗之后，逐級提高其發射功率至最大允許發射功率，直至ranging成功。這 種方式雖然可以保證小區邊緣用戶的正確接入的概率，但是也存在以下兩個問題
(1)逐級提高發送功率的過程不僅增大了邊緣用戶的功耗而且使得小區邊緣用戶 的接入效率大大降低，需要多次ranging才能接入基站；(2)為了克服遠近效應的影響，需要小區邊緣的用戶具有較大的發射功率，但是較 大的發射功率同時也會對相鄰小區的用戶產生干擾。另一方面，即使基站檢測到了多個用戶的ranging碼，由于802. 16e協議中對于多 用戶發生ranging碰撞的處理方法每次只能為發生碰撞的用戶中的一個提供接入，也會造 成大多數發生碰撞的用戶ranging失敗，從而降低接入的效率。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種通過在保證正確檢測概率的前提下降低漏檢概 率來有效提高小區邊緣用戶的接入效率，以及實現多個用戶移動臺快速接入，提高基站 在處理ranging流程時移動臺的接入速度，進而降低整個接入網絡的處理時延的多用戶 ranging檢測方法和碰撞處理方法。本發明提供一種多用戶ranging檢測和碰撞處理方法，可包括步驟S1、BS對當前ranging子信道上的時域接收信號序列進行初始檢測以得到所 述子信道上的檢測信息集合，該信息集合中包括BS在當前子信道上檢測到的碼字序號子 集和MVA值子集、時偏估計值子集，這三個子集大小相同，且由碼字序號可索引至與其對應 的MVA值、時偏估計值；步驟S2、根據初始檢測消息集合判斷所述子信道是否發生碰撞，若所述子信道上 出現碰撞，啟動時偏補償檢測以得到所述子信道上的時偏補償檢測信息集合，該信息集合 中包括BS在所述子信道上檢測到的一個優選組合信息，還包括一個備選組合信息集合；步驟S3、若所述子信道上未發生碰撞，則判斷是否初始檢測消息集合為空，若為空 則說明存在空子信道，空子信道計數器加1 ；否則輸出初始檢測信息；步驟S4、根據沒有發生碰撞且初始檢測信息集合不為空的初始檢測信息或者發生 碰撞的時偏補償檢測輸出的優選組合信息生成RNG-RSP消息；步驟S5、繼續對下一個ranging子信道進行檢測，直至檢測完基站分配的所有 ranging子信道。以MVA值作為評估檢測可靠性的置信度對存儲的所有子信道檢測到的備 選組合信息集合進行優先級排序，生成順序的備選組合信息集合；步驟S6、查看空子信道計數器，判斷是否存在空子信道；若存在啟動碰撞處理流 程按空子信道數為備選組合信息集合中的碼字按優先級高低順序的生成RNG-RSP消息，該 消息包括檢測到的碼字序號、檢測到該碼的ranging時隙、指定繼續ranging的子信道號、 時偏估計值、功率估計、頻偏估計及狀態指示信息。本發明還提供一種ranging檢測和碰撞處理裝置，可包括初始檢測模塊，時偏補 償檢測模塊，空子信道計數模塊，備選組合信息排序模塊，優選消息生成模塊，碰撞處理模 塊。其中，初始檢測模塊，對當前子信道上接收到的時域信號初始檢測，以得到當前子信道 的初始檢測信息集合；時偏補償檢測模塊，發生碰撞時，啟動時偏補償檢測以得到所述子信道上的時偏 補償檢測信息集合；
空子信道計數模塊，若當前子信道的初始檢測信息集合為空，則在空子信道計數 器中加1 ；備選組合信息排序模塊，以MVA值作為評估檢測可靠性的置信度對存儲的所有子 信道檢測到的備選組合信息集合進行優先級排序，生成順序的碰撞碼字序號子集和碰撞 MVA值子集、碰撞時偏估計值子集；優選消息生成模塊，根據沒有發生碰撞且初始檢測信息集合不為空的初始檢測信 息或者發生碰撞的時偏補償檢測輸出的優選組合信息生成RNG-RSP消息；碰撞處理模塊，若存在空子信道即空子信道計數器不為零，啟動碰撞處理流程按 優先級高低在備選組合信息集合中選擇碼字為空子信道生成RNG-RSP消息。本發明具有以下優點(1)、提出了一種在時域將MVA值與門限值相比較的檢測方法，與在頻域上檢測相 比較，能夠有效降低漏檢概率，多用戶時效果尤其明顯，從而有效地提高小區邊緣用戶的接 入效率，減少了小區邊緣用戶接入時，因漏檢概率過高而導致用戶需逐級增大發射功率和 基站間往返處理ranging的時間開銷；同時也保證了小區邊緣用戶自身的低功耗以及對相 鄰小區用戶的干擾；(2)、發生碰撞時，利用時偏補償對碰撞的檢測和時偏估計值進行校正，即利用上 一次檢測得到的碼字序號和時偏估計值在BS端構造各用戶選擇發送的序列，并從接收序 列中減去現已經檢測出來的碼字后再進行檢測的方法。在多用戶發起ranging的情況下， 該算法能夠顯著提高ranging檢測的正確檢測概率；(3)、利用MVA值作為檢測和時偏估計值的置信度指標，MVA值越大，其檢測和時偏 估計值的可靠性越高，可將檢測信息集合分為一個碼檢測正確概率和時偏估計值準確性最 高的優選組合和按置信度高低排序的備選組合信息集合，簡單有效地保證了當前子信道可 指配上碼檢測和時偏估計的準確性最高的優選組合，減少了 ranging處理系統開銷；(4)在存在空ranging子信道的情況下，按備選組合信息集合中的置信度的高低 依次地為空ranging子信道選擇檢測到的備選組合信息集合中的檢測碼字和時偏估計值。 相較于現有技術中處理碰撞時，用戶需要和BS之間進行多次調整才能完成初始ranging過 程，本發明實施案例提供的方法可實現多個用戶移動臺快速接入，從而提高BS在處理多用 戶發起初始ranging流程時的接入速度，降低整個接入網絡的處理時延。下面將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
圖1是本發明實施例提供的ranging檢測和碰撞處理方法的流程示意圖；圖2是圖1所示實施例中初始檢測的流程示意圖；圖3是圖1所示實施例中時偏補償檢測的流程示意圖；圖4是圖2所示實施例中選擇合并的流程示意圖；圖5是本發明實施例提供的ranging檢測和碰撞處理裝置的結構框圖；圖6是圖5所示裝置中初始檢測模塊的結構框圖；圖7是圖5所示裝置中時偏補償檢測模塊的結構框圖；圖8是圖7所示時偏補償檢測模塊中選擇合并模塊的結構框圖9是本發明實施例提供的ranging檢測正確檢測概率比較曲線示意圖；圖10是本發明實施例提供的ranging檢測漏檢概率比較曲線示意圖；圖11是本發明實施例提供的ranging檢測虛警概率比較曲線示意圖；圖12是本發明實施例提供的ranging檢測時偏估計方差的比較曲線示意圖。
具體實施例方式本發明實施例針對初始ranging設計了一種適用于OFDMA的多用戶ranging檢測 和碰撞處理方法。這里定義碰撞為選擇同一 ranging時隙的同一個ranging子信道的用戶 數大于1的情況，其中一個ranging子信道為BS端公布的ranging時隙上(兩個OFDMA符 號)的一個子載波組的劃分。這里要求在UL-MAP中增加ranging子信道數和ranging子 信道的起始和結束子載波號的相應字段。假設一個OFDMA上行接入系統中，一個OFDMA符號包括N個子載波。相同的 ranging碼BPSK調制后在一個ranging時隙上(由兩個OFDMA符號組成)經第m個ranging 信道發送。CP的長度為Ng，則第r個發起初始ranging的MS端發送的時域信號形式為
XrCin+N) (nG(0,...,Ng-l))
N-I XrRmp(H) =
( s(Ngf...,N + Ng-l))
N-I
^yp(Jc)enm"-N-Ng、IN (n€(N+Ng,...,2N + Ng -1))
(ne(2N+Ng,...,2N+2Ng-1)) 其中，表示第m個ranging子信道上第r個ranging用戶發送序列時域第η 個采樣點值，R用來表征發送數據為ranging類型，ρ表示第r個ranging用戶選擇的是第ρ 個ranging碼字，幻表示第m個ranging子信道的第k個子載波上發送的第ρ個ranging 碼字符號，N表示一個OFDMA符號中的子載波數，Nr為CP的長度。 CP。
第一個OFDMA符號加入長為凡的前CP ；第二個OFDMA符號則加入了長為隊的后 xdD{n) =
已完成ranging的第d個用戶發送的數據時域信號形式為
N-Jt
YdCiky2ick^!" (n^(Ng,...,N + Ng-1))
其中，D用來表征發送數據為數據類型，c (k)為第k個子載波上發送的數據符號。 經過L徑的多徑瑞利衰落信道后，BS端時域接收信號為
少(《)= f K”) +玄％( ) + )
r=0speC
其中，Nk為發起初始ranging的用戶數，C為BS端和用戶約定的初始ranging碼 字集合；Nd為傳輸數據的用戶數；w(n)為均值為0，方差為σ 2的獨立同分布的循環復高斯 噪聲。/C、n)為第m個ranging子信道上第r個初始ranging用戶的信道輸出，乂(η)為第 d個數據用戶的信道輸出，分別表示為
如上式所示，BS端接收到的是-
-個混疊信號，其中，包括多個用戶發送的初始 ranging信號，以及已完成ranging的多個用戶傳輸的數據信號。BS端需要根據接收信號 中檢測出發起初始ranging的用戶發送的ranging碼字及各用戶的時偏估計。如圖1所示，本發明實施例提供的一種ranging檢測和碰撞處理方法，可包括步驟SUBS對第m(m = 1，· · ·，NKsch)個ranging子信道上的時域接收信號序列ym 進行初始檢測以得到所述子信道上的檢測信息集合Cm，該信息集合中包括BS在當前子信道 上檢測到的碼字序號PNm子集和MVA值子集、時偏估計ff子集，這三個子集大小相同，且 由碼字序號可索引至與其對應的MVA值、時偏估計值。NKs。h為BS在當前ranging時隙上所 提供的ranging子信道數；其中，初始檢測(如圖2所示)包括下述步驟步驟S11、對當前第m個ranging子信道上的時域接收信號序列ym去CP后做N點 FFT得到頻域信號序列Ym，使ranging用戶和數據用戶在頻域上分開，不相互干擾；所述m = 1，…，NEsch, Nlisch為BS提供的ranging子信道數；步驟S12、對FFT后的頻域序列提取ranging子載波數據，其他子載波數據位置 零；步驟S13、將提取的ranging數據序列和本地參考ranging碼集合C中的第i(i = 1，…，Nc)個參考碼字符號序列Pi做互相關運算；步驟S14、對所述相關序列做N點IFFT，得到時域上的互相關序列 = IFFT(m)*(ym(k)f)，<( )表示BS在第m個ranging子信道上頻域信號序列Ym
和第i個本地參考碼字符號序列的互相關序列ST的第η個時域采樣，k為提取的ranging 子載波號；其中，所述η= 1，N, k= 1,…，Nksu。，所述集合C大小為N。。再對所述序 列ST求其功率峰值Pmaxi"，那么由/所在的時域采樣點位置可確定第i個碼檢測得到 的時偏估計值；同時求·T功率均值，得到序列的功率峰值和功率均值的比值MVA， 步驟S15、將所述與固定門限值比較大小；若小于門限值，則認為第m個 ranging子信道上沒有MS發起初始ranging，執行步驟S16 ；若大于門限值，執行步驟S16 ；步驟S16、大于門限值表明第m個ranging子信道上檢測到的ranging碼字序號 為i，分別添加檢測碼字序號i、JWH""及其時偏估計值知及“至檢測碼字集合Cm的碼字序號 PNm子集、MVA值子集及時偏估計值子集中并存儲；步驟S17、判斷所述i是否小于所述Nc，是，則返回步驟2)，i = i+Ι直至i = Nc, 輸出初始檢測信息集合Cm。步驟S2、根據初始檢測消息集合判斷當前子信道是否發生碰撞，即所述碼字序號 PNm子集中元素個數是否大于1。若PNm子集中元素個數大于1則表明在該子信道上出現碰 撞，執行步驟S3 ；反之，若PNm子集中元素個數小于1則表明在該子信道上不存在碰撞，執行
步驟S4 ；步驟S3、啟動時偏補償檢測以得到所述子信道上的時偏補償檢測信息集合SCm，該 信息集合中包括BS在當前子信道上檢測到的一個優選組合信息包括碼字序號PNm及其時 偏估計值，還包括一個備選組合信息集合包括碼字序號PNm子集和碰撞MVA值子集、 碰撞時偏估計值子集；除了與初始檢測相同的步驟以外，時偏補償檢測(如圖3所示)還包括下述步驟步驟S31、利用時偏補償以得到了 一個新的輸入頻域接收信號
Nd·
▽(幻-^㈨-乞/^恤！^；^龍“^/…，其中，所述」=2，…，Ndt表示時偏補償檢測次
數，當j = 1時，ITW =尸⑷表示初始檢測頻域信號序列第k個子載波上的數據，S T為 初始檢測得到的檢測碼字的時偏估計值，Ndm是BS在當前子信道上檢測的所有碼字集合SCm 的大小，該集合初始化為SCm = Cm ；步驟S32、在檢測完成后得到第j次檢測信息集合SG，該信息集合中包括BS在當 前子信道上第j次檢測到碰撞碼字序號PNm子集和碰撞MVA值子集、碰撞時偏估計值 0#子 集。將SC；送入選擇合并中進行時偏補償檢測信息集合SCm更新。其中，選擇合并(如圖4 所示)包括如下步驟步驟S321、順序讀取所述SC；中ΡΛΓ；子集中的碼字序號，判斷該碼字序號是否屬 于所述集合SCm中的PNm子集，如不屬于PNm則分別將該碼字序號及其MVA值及時偏估計值 添加至集合Cm的碼字序號PNm子集、MVA值子集及時偏估計值子集中并存儲；步驟S222、若屬于集合PNn^U比較兩個集合中存儲的該碼字序號對應的MVA值；若 MVAr <MVAmj，則按=MVA1mjMm方式更新集合SCm中第i個碼字對應的 MVA值及時偏估計值并存儲；步驟S223、當所述ΡΛ^；子集中的所有碼字序號都完成了選擇合并就輸出時偏補償 檢測信息集合se。步驟S33、完成了所有Ndt次檢測后，對得到的時偏補償檢測信息集合SCm進行優 選；優選規則為選擇集合中最大的MVA值對應的檢測碼字序號和時偏估計值為優選組合， 然后再將剩余的集合元素作為備選，生成備選組合信息集合并輸出。步驟S4、判斷是否初始檢測消息集合為空，若為空，則說明存在空子信道，執行步 驟S41對空子信道計數器加1 ；否則輸出初始檢測信息；步驟S5、根據初始檢測信息或時偏補償檢測輸出的優選組合信息生成RNG-RSP 消息，該消息包括檢測到的碼字序號PNm、檢測到該碼的ranging時隙、當前子信道號、時 偏估計值、功率估計、頻偏估計(本實施例不涉及)、狀態指示信息為
iSucceSS'；步驟S6、繼續對m+1個ranging子信道進行檢測，直至檢測完BS分配的所有 ranging子信道。步驟S7、以MVA值作為評估檢測可靠性的置信度對存儲的所有子信道檢測到的備 選組合信息集合進行優先級排序，生成順序的碰撞碼字序號PNm子集和碰撞MVA值子集、碰 撞時偏估計值每爐子集；
10
步驟S8、查看空子信道計數器。若存在空子信道，執行步驟S9 ；步驟S9、啟動碰撞處理流程按空子信道數為備選組合信息集合中的碼字按優先級 高低順序的生成RNG-RSP消息，該消息包括檢測到的碼字序號、檢測到該碼的ranging時 隙、指定繼續ranging的子信道號、時偏估計值、功率估計、頻偏估計(本實施例不涉及)、狀 態指示信息為‘success’ ；否則碰撞處理失敗。為仿真本發明實施例提供的方法的檢測和時偏估計性能，假設上行接入帶寬為 10MHz，子載波數N = 1024，CP長為Ng = 256，BS和MS約定的初始ranging碼字集合大小 為Ne = 100，子載波間距為10. 9375KHZ。采用L = 6的C0ST207多徑瑞利衰落信道，小區 半徑為3Km，即最大往返時延dK,max = 20us = 224個采樣，小于Ng_L。上行提供的一個ranging時隙中包括3個ranging子信道用于初始ranging，上行 接入2個傳輸數據的MS，數據MS的調制方式為QPSK，傳輸數據的最大往返時延為dD,max = 32個采樣。圖7、8、9、10分別給出了 5個及15個ranging用戶在3個Ranging子信道上發 起初始ranging請求的ranging碼正確檢測概率、漏檢概率、虛警概率及時偏估計方差的性 能比較曲線。
‘ 、X、 其中，正確檢測概率Pc =五漏檢概率Pw = ^E:
虛警概率 nr)
Nc-Nr
時偏估計方差[77}η這里Nde。為BS在3個ranging子信
iEdct = ^Eltoff-toff)
道上檢測出的正確ranging碼的總數，Λ。‘ Ntr為MS發送的ranging碼總數；
Ne為用于仿真測試發送的ranging碼數；Nm = Ntr-Ndec為MS發送但BS未檢測出的漏檢的 ranging碼數，Da = Ndec-Ntr為MS未發送但BS檢測出的虛警的ranging碼數，‘為BS估計 的時偏值，而t。ff是1^發送ranging碼時由時延造成的時偏。由圖9、10、11的仿真曲線可看出加入時偏補償后，可在保證正確檢測概率的同 時，降低漏檢和虛警概率，15個Ranging用戶時尤其明顯。而圖12則表明加入時偏補償后 得到的時偏估計方差較直接得到的時偏估計方差有一定改善，但不顯著。如圖5所示，本發明實施例提供一種多用戶ranging檢測和碰撞處理裝置，包括 初始檢測模塊1，時偏補償檢測模塊2，空子信道計數模塊3，備選組合信息排序模塊4，優選 消息生成模塊5，碰撞處理模塊6。其中，初始檢測模塊1，對當前子信道上接收到的時域信號初始檢測，以得到當前 子信道的初始檢測信息集合。時偏補償檢測模塊2，根據初始檢測消息集合判斷當前子信道 是否發生碰撞，若發生碰撞，啟動時偏補償檢測以得到所述子信道上的時偏補償檢測信息 集合。空子信道計數模塊3，若當前子信道的初始檢測信息集合為空，則在空子信道計數器 中計數。備選組合信息排序模塊4，以MVA值作為評估檢測可靠性的置信度對存儲的所有 子信道檢測到的備選組合信息集合進行優先級排序，生成順序的碰撞碼字序號子集和碰撞 MVA值子集、碰撞時偏估計值子集。優選消息生成模塊5，根據初始檢測信息或時偏補償檢 測輸出的優選組合信息生成RNG-RSP消息。碰撞處理模塊6，若存在空子信道即空子信道計 數器不為零，若存在空子信道即空子信道計數器不為零，則啟動碰撞處理流程按優先級高低在備選組合信息集合中選擇碼字為空子信道生成RNG-RSP消息。
如圖6所示，初始檢測模塊1包括FFT模塊10，提取模塊11，相關運算模塊12，IFFT 及MVA計算模塊13及檢測信息存儲模塊14。其中，FFT模塊10，對所述的時域接收信號去 CP后做FFT。提取模塊11，對FFT后的頻域序列提取ranging子載波數據，其他子載波數據 位置零。相關運算模塊12，將提取的ranging數據序列和本地參考碼字序列做互相關運算， 得到相關序列。IFFT及MVA計算模塊13，對相關序列做IFFT，并在時域上計算各序列的功 率峰值、功率平均值，得到峰值和平均值的比值MVA，同時根據各序列的功率峰值位置確定 時偏估計值。檢測信息存儲模塊14，存儲MVA值大于門限值的對應檢測碼字序號及其時偏 估計值。如圖7所示，時偏補償檢測模塊2包括時偏補償運算模塊20，提取模塊21，相關運 算模塊22，IFFT及MVA計算模塊23，檢測信息存儲模塊24，選擇合并模塊25，輸出優選模 塊26。其中，時偏補償運算模塊20，利用上一次檢測得到的檢測信息集合中的碼字序號及 其時偏估計值構造出經過相應相位偏移的頻域碼字序列，用FFT模塊10得到的頻域接收序 列減去構造出的所有序列的和，以得到一個新的頻域接收序列輸入。提取模塊21至檢測信 息存儲模塊24都與初始檢測中的提取模塊11至檢測信息存儲模塊14完全相同。選擇合 并模塊25根據當前檢測信息集合，對時偏補償檢測信息集合進行更新。輸出優選模塊25， 對得到的時偏補償檢測信息集合進行優選以得到一個優選組合及備選組合信息集合。如圖8所示，選擇合并模塊25又可分為集合元素讀取模塊251，MVA值比較模塊 252，檢測信息存儲模塊253。其中，集合元素讀取模塊251，從當前檢測信息集合中讀取出 檢測的碼字序號及其相應的MVA值、時偏估計值。MVA值比較模塊252，將相同碼字序號的 讀取的MVA值與存儲的MVA值進行比較，若讀取的MVA值大于存儲的MVA值，則在檢測信息 模塊253中將存儲的MVA值更新為讀取的MVA值，同時更新其對應的時偏估計值；反之不更 新。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種多用戶ranging檢測和碰撞處理方法，其特征在于，包括步驟S1、基站對當前ranging子信道上的時域接收信號序列進行初始檢測以得到所述子信道上的檢測信息集合。該信息集合中包括基站在當前子信道上檢測到的碼字序號子集和MVA值子集、時偏估計值子集，這三個子集大小相同，且由碼字序號可索引至與其對應的MVA值、時偏估計值；步驟S2、根據初始檢測消息集合判斷所述子信道是否發生碰撞，若所述子信道上出現碰撞，則執行步驟S3；若所述子信道上未發生碰撞，則執行步驟S4；步驟S3、啟動時偏補償檢測以得到所述子信道上的時偏補償檢測信息集合，該信息集合中包括基站在所述子信道上檢測到的一個優選組合信息和一個備選組合信息集合；步驟S4、判斷是否初始檢測消息集合為空，若為空則說明存在空子信道，空子信道計數器加1；否則輸出初始檢測信息；步驟S5、根據沒有發生碰撞且初始檢測信息集合不為空的初始檢測信息或者發生碰撞的時偏補償檢測輸出的優選組合信息生成RNG RSP消息；步驟S6、繼續對下一個ranging子信道進行檢測，直至檢測完基站分配的所有ranging子信道；步驟S7、以MVA值作為評估檢測可靠性的置信度對存儲的所有子信道檢測到的備選組合信息集合進行優先級排序，生成順序的備選組合信息集合。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括步驟S8、查看空子信道計數器，判斷是否存在空子信道；若存在，執行步驟S9 ； 步驟S9、啟動碰撞處理流程按空子信道數為備選組合信息集合中的碼字按優先級高低 順序的生成RNG-RSP消息，該消息包括檢測到的碼字序號、檢測到該碼的ranging時隙、指 定繼續ranging的子信道號、時偏估計值、功率估計、頻偏估計及狀態指示信息。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟Sl中初始檢測包括步驟S11、對當前第m個ranging子信道上的時域接收信號序列ym去CP后做N點FFT 得到頻域信號序列Ym，使ranging用戶和數據用戶在頻域上分開，不相互干擾；所述m = 1，…，NEsch, Nlisch為BS提供的ranging子信道數；步驟S12、對FFT后的頻域序列提取ranging子載波數據，其他子載波數據位置零； 步驟S13、將提取的ranging數據序列和本地參考ranging碼集合C中的第i (i = 1，…，Nc)個參考碼字符號序列Pi做互相關運算；步驟S14、對所述相關序列做N點IFFT，得到時域上的互相關序列 s { ) = IFFT(m)*(Ym(k)f)，表示BS在第m個ranging子信道上頻域信號序列Ym 和第i個本地參考碼字符號序列的互相關序列的第η個時域采樣，k為提取的ranging 子載波號；其中，所述η= 1，…，N，k=l，…，NKsub。，所述集合C大小為N。。再對所述序 列《求其功率峰值Prnaxf，那么由/iInaxf所在的時域采樣點位置可確定第i個碼檢測得到 的時偏估計值洞時求功率均值P<，得到序列的功率峰值和功率均值的比值MVA， 步驟S15、將所述與固定門限值比較大小；若小于門限值，則認為第m個ranging初始ranging，執行步驟S16 ；若大于門限值，執行步驟S16 ；步驟S16、大于門限值表明第m個ranging子信道上檢測到的ranging碼字序號為i， 分別添加檢測碼字序號i、MF4""及其時偏估計值至檢測碼字集合Cm的碼字序號PNm 子集、MVA值子集及時偏估計值子集中并存儲；步驟S17、判斷所述i是否小于所述Nc，是，則返回步驟2)，i = i+1直至i = NC，輸出 初始檢測信息集合Cm。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中時偏補償檢測還包括步驟S31、利用時偏補償以得到了 一個新的輸入頻域接收信號NdmV⑷ (幻-l^WeXp(2^b#ra4/iV)，其中，所述j = 2，…，Ndt表示時偏補償檢測次數，當j = 1時，JT(幻=(幻表示初始檢測頻域信號序列第k個子載波上的數據，"為 初始檢測得到的檢測碼字的時偏估計值，Ndm是BS在當前子信道上檢測的所有碼字集合SCm 的大小，該集合初始化為SCm = Cm ；步驟S32、在檢測完成后得到第j次檢測信息集合《C；1，該信息集合中包括BS在當前子 信道上第j次檢測到碰撞碼字序號P^T子集和碰撞MVA值子集、碰撞時偏估計值&式“子集； 將SC；送入選擇合并中進行時偏補償檢測信息集合SC"更新；步驟S33、完成了所有Ndt次檢測后，對得到的時偏補償檢測信息集合SCm進行優選；優 選規則為選擇集合中最大的MVA值對應的檢測碼字序號和時偏估計值為優選組合，然后 再將剩余的集合元素作為備選，生成備選組合信息集合并輸出。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟S32中的選擇合并包括步驟S321、順序讀取所述5C；中·ΡΛ7子集中的碼字序號，判斷該碼字序號是否屬于所 述集合SCm中的PNm子集，如不屬于PNm則分別將該碼字序號及其MVA值及時偏估計值添加 至集合Cm的碼字序號PNm子集、MVA值子集及時偏估計值子集中并存儲；步驟S322、若屬于集合PNm則比較兩個集合中存儲的該碼字序號對應的MVA值；若 MVA:< MVAnj，則按=MVA1mjMr方式更新集合SCm中第i個碼字對應的MVA值及時偏估計值并存儲；步驟S323、當所述ΡΛ7子集中的所有碼字序號都完成了選擇合并就輸出時偏補償檢測 fn息集合SC ο
6.一種多用戶ranging檢測和碰撞處理裝置，其特征在于，包括初始檢測模塊，時偏補償檢測模塊，空子信道計數模塊，備選組合信息排序模塊，優選 消息生成模塊，碰撞處理模塊；其中，所述初始檢測模塊，對當前子信道上接收到的時域信號初始檢測，以得到當前子信道 的初始檢測信息集合；所述時偏補償檢測模塊，發生碰撞時，啟動時偏補償檢測以得到所述子信道上的時偏 補償檢測信息集合；所述空子信道計數模塊，若當前子信道的初始檢測信息集合為空，則在空子信道計數 器中加1 ；所述備選組合信息排序模塊，以MVA值作為評估檢測可靠性的置信度對存儲的所有子信道檢測到的備選組合信息集合進行優先級排序，生成順序的碰撞碼字序號子集和碰撞 MVA值子集、碰撞時偏估計值子集；所述優選消息生成模塊，根據沒有發生碰撞且初始檢測信息集合不為空的初始檢測信 息或者發生碰撞的時偏補償檢測輸出的優選組合信息生成RNG-RSP消息；所述碰撞處理模塊，若存在空子信道即空子信道計數器不為零，啟動碰撞處理流程按 優先級高低在備選組合信息集合中選擇碼字為空子信道生成RNG-RSP消息。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述初始檢測模塊包括FFT模塊，對所述子信道上的時域接收信號去CP后做FFT以得到頻域的接收序列； 提取模塊，對FFT后的頻域序列提取ranging子載波數據，其他子載波數據位置零； 相關運算模塊，將提取的ranging數據序列和本地參考碼字序列做互相關運算，得到 相關序列；IFFT及MVA計算模塊，對相關序列做IFFT，并在時域上計算各序列的功率峰值、功率平 均值，得到峰值和平均值的比值MVA，同時根據各序列的功率峰值位置確定時偏估計值； 檢測信息存儲模塊，存儲MVA值大于門限值的對應檢測碼字序號及其時偏估計值。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述時偏補償檢測模塊包括時偏補償運算模塊，根據上一次檢測得到的檢測信息集合中的碼字序號及其時偏估計 值構造出經過相應相位偏移的頻域碼字序列，用初始檢測FFT模塊得到的頻域接收序列減 去構造出的所有序列的和，以得到一個新的頻域接收序列輸入；提取模塊，對FFT后的頻域序列提取ranging子載波數據，其他子載波數據位置零； 相關運算模塊，將提取的ranging數據序列和本地參考碼字序列做互相關運算，得到 相關序列；IFFT及MVA計算模塊，對相關序列做IFFT，并在時域上計算各序列的功率峰值、功率平 均值，得到峰值和平均值的比值MVA，同時根據各序列的功率峰值位置確定時偏估計值； 檢測信息存儲模塊，存儲MVA值大于門限值的對應檢測碼字序號及其時偏估計值； 選擇合并模塊，根據當前檢測信息集合，對時偏補償檢測信息集合進行更新； 輸出優選模塊，對得到的時偏補償檢測信息集合進行優選以得到一個優選組合及備選 組合{曰息集合。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述選擇合并模塊包括集合元素讀取模塊，從當前檢測信息集合中讀取出檢測的碼字序號及其相應的MVA 值、時偏估計值；MVA值比較模塊，將相同碼字序號讀取的MVA值與存儲的MVA值進行比較，若讀取的 MVA值大于存儲的MVA值，則更新檢測信息模塊中將存儲的MVA值更新為讀取的MVA值，同 時更新其對應的時偏估計值；反之不更新；檢測信息存儲模塊，將屬于當前檢測信息集合但不屬于以前存儲的檢測信息集合的元 素存儲其碼字序號及其MVA值、時偏估計值，或者存儲更新檢測信息模塊的更新信息。
全文摘要
本發明公開了一種適用于OFDMA的多用戶ranging檢測和碰撞處理的方法。本發明還公開了一種多用戶ranging檢測和碰撞處理裝置包括初始檢測模塊，時偏補償檢測模塊，空子信道計數模塊，備選組合信息排序模塊，優選消息生成模塊，碰撞處理模塊。本發明利用時偏補償對發生碰撞的ranging碼檢測和時偏估計值的準確性進行校正，在保證正確檢測概率的前提下降低了漏檢和虛警概率，有效地提高了小區邊緣用戶的接入效率；利用碰撞處理可實現多個用戶移動臺快速接入，提高了基站在處理ranging流程時移動臺的接入速度，進而降低整個接入網絡的處理時延。
文檔編號H04B1/707GK101931963SQ20091004035
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月18日 優先權日2009年6月18日
發明者袁偉, 雷緒懇, 馬卓 申請人:新郵通信設備有限公司