用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的方法和設(shè)備與流程

一般來說，本公開的非限制性和示例性實(shí)施例涉及無線電通信的技術(shù)領(lǐng)域，且具體來說，涉及用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序以及利用隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的基站。

背景技術(shù)：

這部分介紹了可便于更好地理解本公開的方面。因此，要從這個角度閱讀這部分的陳述，而不是將它們理解為承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)中有的內(nèi)容或現(xiàn)有技術(shù)中沒有的內(nèi)容。

在典型的蜂窩無線電系統(tǒng)中，最終用戶無線電終端又稱為用戶終端、移動站或用戶設(shè)備ue，它們布置成經(jīng)由到一個或多個核心網(wǎng)絡(luò)的無線電接入網(wǎng)絡(luò)（ran）通信。ran覆蓋劃分成多個小區(qū)的地理區(qū)域，每個小區(qū)由基站提供服務(wù)，取決于協(xié)議和技術(shù)，基站可稱為nodeb、演進(jìn)型nodeb（enodeb）或enb。

對于任何蜂窩無線電系統(tǒng)的最基本要求之一是ue發(fā)起連接請求（通常稱為隨機(jī)接入）的可能性。在3gpplte（第三代合作伙伴計(jì)劃長期演進(jìn)）中，如3gppts（技術(shù)規(guī)范）36.211v12.4.0中所規(guī)定，隨機(jī)接入規(guī)程以兩種形式出現(xiàn)，允許到基于競爭或無競爭的接入。如3gppts36.321v12.4.0中所規(guī)定，基于競爭的規(guī)程由四個步驟組成，包括：步驟1，前導(dǎo)碼傳輸；步驟2，隨機(jī)接入響應(yīng)；步驟3，層2/層3消息傳輸；以及步驟4，競爭解決消息。無競爭隨機(jī)接入規(guī)程通常在小區(qū)之間的切換中使用。

在3gpplte中，如3gppts36.211v12.4.0中所規(guī)定，從一個或若干個根zadoff-chu（zc）序列生成步驟1中的前導(dǎo)碼序列。基本上，有多個可用序列可供ue選擇以便在一個小區(qū)中進(jìn)行隨機(jī)接入。例如，在lte系統(tǒng)中，每個小區(qū)中有64個序列能夠用于隨機(jī)接入。每次當(dāng)ue將要進(jìn)行隨機(jī)接入時(shí)，從這64個序列中選擇出一個序列。如果若干個ue選擇相同序列，那么可能發(fā)生沖突，這能夠?qū)е乱恍┗蛩衭e的隨機(jī)接入失敗。

根據(jù)基于競爭的規(guī)程，ue可通過經(jīng)由物理隨機(jī)接入信道（prach）向基站（例如，lte中的enb）傳送隨機(jī)接入前導(dǎo)碼來發(fā)起隨機(jī)接入。該前導(dǎo)碼在下文中又可稱為prach前導(dǎo)碼。

一旦enb在時(shí)間-頻率隙中檢測到前導(dǎo)碼，enb將在步驟2中在物理下行鏈路共享信道（pdsch）上發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)（rar），并用傳達(dá)檢測到的前導(dǎo)碼的身份的隨機(jī)接入無線電網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)識別符（ra-rnti）、使來自ue的隨后上行鏈路傳輸同步的計(jì)時(shí)對準(zhǔn)指令、對于步驟3消息的傳送的初始上行鏈路資源準(zhǔn)許、以及臨時(shí)小區(qū)無線電網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)識別符（c-rnti）的指派來對它進(jìn)行處理。然后，在步驟3中，ue將向enb傳達(dá)實(shí)際隨機(jī)接入規(guī)程消息，例如無線電資源控制（rrc）連接請求、跟蹤區(qū)域更新或調(diào)度請求。最后，在步驟4中，enb將發(fā)送競爭解決消息。

隨著無線電通信的進(jìn)一步發(fā)展，采用了高得多的載波頻率和更多的天線元件。為了構(gòu)造強(qiáng)有力地對抗對于高載波頻率的頻率誤差或偏移以及相位噪聲的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼并降低多個天線存在的硬件復(fù)雜度，在針對諸如包括毫米波（mmw）網(wǎng)絡(luò)的5g系統(tǒng)的下一代通信系統(tǒng)和概念開發(fā)的一些論述中，已提出了新的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼格式（例如在pct申請pct/ep2014/055898中）。提出的前導(dǎo)碼序列通過多次重復(fù)短序列被構(gòu)造，每個短序列的長度等于例如在上行鏈路中傳送的用于攜帶用戶數(shù)據(jù)的單載波頻分多址（sc-fdma）符號的符號的長度，并且因此，在基站處的前導(dǎo)碼檢測器可再利用如圖1中所示的為其它上行鏈路信道（例如，物理上行鏈路共享信道（pusch））和信號配置的現(xiàn)有快速傅立葉變換（fft）模塊，圖1示意性地示出現(xiàn)有技術(shù)中的用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的現(xiàn)有規(guī)程。以此方式，對于多天線系統(tǒng)顯著減少了專用隨機(jī)接入相關(guān)的處理和硬件支持的量，并且檢測器還強(qiáng)有力地對抗來自其它上行鏈路信道和信號的載波間干擾。

如圖1中所示，接收信號包括14個重復(fù)短序列的前導(dǎo)碼序列，每個短序列對應(yīng)于用于攜帶用戶數(shù)據(jù)的符號。可在跟隨的匹配濾波器（mf）之前利用在檢測器處的12個fft模塊將對應(yīng)的短序列轉(zhuǎn)換到頻域中。然后，在進(jìn)行逆fft（ifft）處理之前應(yīng)用mf的所有輸出的相干累加。最后，基于ifft輸出的絕對平方值，前導(dǎo)碼可連同往返時(shí)間估計(jì)一起被檢測。

由于下一代通信系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)之一是在諸如15ghz或甚至更高的高頻頻譜上工作，所以諸如相位噪聲的硬件缺陷將變得比在低頻頻譜上工作的當(dāng)前系統(tǒng)中更加顯著得多。例如，假設(shè)來自ue中的硬件的相位噪聲引入0.1ppm（百萬分之一）的頻率誤差，那么在15ghz載波頻率上將會有1.5khz頻率誤差或偏移。當(dāng)ue移動時(shí)，多普勒（doppler）移位可進(jìn)一步增加該頻率誤差或偏移。因此，接收的prach前導(dǎo)碼在前導(dǎo)碼長度（例如在圖1中，14個短序列的總長度）上的相位旋轉(zhuǎn)隨頻率誤差或偏移的增大而增大，這導(dǎo)致對基站處的檢測器的相干累加時(shí)間的約束。該相位旋轉(zhuǎn)與相干累加的組合導(dǎo)致高接入失敗率，即，低接收靈敏度。眾所周知，低prach接收靈敏度將限制系統(tǒng)覆蓋，并且從而使系統(tǒng)性能降級。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的各種實(shí)施例目的在于提供用于具有增加的接收靈敏度和降低的硬件復(fù)雜度的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的方法和設(shè)備。通過結(jié)合附圖閱讀以下對特定實(shí)施例的描述時(shí)，從其中還將理解本公開的實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中附圖舉例示出本公開的實(shí)施例的原理。

在本公開的第一方面中，提供有一種在基站中用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的方法。所述方法包括：確定接收的上行鏈路信號的頻率偏移；以及采用所確定的頻率偏移對所述接收的上行鏈路信號進(jìn)行調(diào)整。所述方法還包括以第一假警報(bào)值從所調(diào)整的上行鏈路信號檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

通過此方法，可減緩或消除在高頻頻譜上工作的無線電系統(tǒng)中造成的高頻偏移的影響，并且因而可不導(dǎo)致高的接入失敗率。因此，可增加接收靈敏度，從而增加系統(tǒng)覆蓋并改善系統(tǒng)性能。

另外，所述方法還可包括在確定所述接收的上行鏈路信號的所述頻率偏移之前，以第二假警報(bào)值從所述接收的上行鏈路信號檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。可響應(yīng)于以所述第二假警報(bào)值檢測到隨機(jī)接入前導(dǎo)碼，執(zhí)行確定所述接收的上行鏈路信號的所述頻率偏移，所述第二假警報(bào)值高于所述第一假警報(bào)值。

采用兩個級別的假警報(bào)值，可進(jìn)一步增加檢測成功率和接收靈敏度。此外，由于頻率偏移確定、上行鏈路信號調(diào)整和以較低假警報(bào)值進(jìn)行的精細(xì)前導(dǎo)碼檢測都在以較高假警報(bào)值（即，第二假警報(bào)值）進(jìn)行的粗糙前導(dǎo)碼檢測之后被執(zhí)行，如果沒有粗糙地檢測到前導(dǎo)碼，那么可不執(zhí)行這些操作，這可另外降低在基站處的處理復(fù)雜度和功率消耗。

在一實(shí)施例中，隨機(jī)接入前導(dǎo)碼可至少包括多個相同隨機(jī)接入序列的序列。所述方法還可包括：在確定所述接收的上行鏈路信號的所述頻率偏移之前，將所述接收的上行鏈路信號分區(qū)成多個片段，每個片段具有的持續(xù)時(shí)間等于所述隨機(jī)接入序列的持續(xù)時(shí)間。

通過將所述接收的上行鏈路信號分區(qū)成多個短片段，可再利用為在基站處的其它上行鏈路信道或信號而設(shè)計(jì)的現(xiàn)有處理模塊（例如，fft模塊）來處理這些短片段，并且因而無需專用于檢測前導(dǎo)碼的硬件，從而降低基站的硬件復(fù)雜度。

在進(jìn)一步實(shí)施例中，可從所述多個片段中的至少一對片段的相位旋轉(zhuǎn)來確定所述接收的上行鏈路信號的所述頻率偏移。

在另一個實(shí)施例中，可通過對于所述多個片段中的每個片段補(bǔ)償所確定的頻率偏移以獲得多個偏移補(bǔ)償片段，來調(diào)整所述接收的上行鏈路信號。

在還有的另一個實(shí)施例中，可通過以下操作來以所述第一假警報(bào)值確定隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的存在或不存在：將所述多個偏移補(bǔ)償片段轉(zhuǎn)換到頻域中；在所述頻域中對所轉(zhuǎn)換后的多個偏移補(bǔ)償片段進(jìn)行濾波；將所濾波后的多個偏移補(bǔ)償片段相干累加成累加信號序列；將所述累加信號序列轉(zhuǎn)換回到時(shí)域；以及以所述第一假警報(bào)值從所轉(zhuǎn)換后的累加信號序列檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

在還有的另一個實(shí)施例中，所述累加信號序列可包括多個信號元素。可通過以下操作來以所述第一假警報(bào)值從所述累加信號序列檢測隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的存在或不存在：獲得所述多個信號元素中的每個信號元素的能量級別；演算所述能量級別相對于所述接收的上行鏈路信號的噪聲級別的比值；以及然后基于所述比值與從所述第一假警報(bào)值確定的閾值的比較，檢測所述隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

在還有的另一個實(shí)施例中，可在以所述第二假警報(bào)值檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼之前執(zhí)行對所述接收的上行鏈路信號的分區(qū)?？赏ㄟ^以下操作來以所述第二假警報(bào)值檢測隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的存在或不存在：將所述多個片段從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域；在所述頻域中對所轉(zhuǎn)換后的多個片段進(jìn)行濾波；將所濾波后的多個片段轉(zhuǎn)換回到所述時(shí)域；將所轉(zhuǎn)換的濾波后的多個片段非相干累加成累加信號序列；以及然后基于所述累加信號序列與從所述第二假警報(bào)值確定的閾值的比較，檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

在還有的另一個實(shí)施例中，所述相干累加的信號序列可被表達(dá)為包括多個向量元素的向量，每個向量元素表示所述相干累加的信號序列的對應(yīng)信號元素：

，其中

其中表示所述多個信號元素的數(shù)量；m表示所述多個片段的數(shù)量；m表示所述多個片段的索引；并且表示在對所述隨機(jī)接入序列應(yīng)用循環(huán)移位的情況下第n個信號元素的第m個片段。

在還有的另一個實(shí)施例中，所述非相干累加的信號序列可包括多個信號元素，并且可被表達(dá)為包括多個向量元素的向量，每個向量元素表示所述非相干累加的信號序列的對應(yīng)信號元素：

，其中

其中表示所述非相干累加的信號序列的所述多個信號元素的數(shù)量；m表示所述多個片段的數(shù)量；m表示所述多個片段的索引；并且表示在對所述隨機(jī)接入序列應(yīng)用循環(huán)移位的情況下所述非相干累加的信號序列的第n個信號元素的第m個片段。

在還有的另一個實(shí)施例中，可通過zadoff-chu序列定義所述隨機(jī)接入序列，其中將第u個根zadoff-chu序列定義為：

其中，u是根序列的索引；表示zadoff-chu序列的長度，其是素?cái)?shù)；并且通過下式定義所述隨機(jī)接入序列：

其中，是所述隨機(jī)接入序列的持續(xù)時(shí)間；β是幅度縮放因子，，并且是副載波間距，其中通過參數(shù)來控制在所述頻域中用于所述隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的資源塊的位置；通過來表示在所述頻域中所述資源塊的大小，其被表達(dá)為副載波的數(shù)量，并通過來表示用的倍數(shù)表達(dá)的上行鏈路帶寬配置。

在本公開的第二方面中，提供有一種在基站中的用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的設(shè)備。所述設(shè)備包括：確定模塊，配置成確定接收的上行鏈路信號的頻率偏移；以及調(diào)整模塊，配置成采用所確定的頻率偏移對所述接收的上行鏈路信號進(jìn)行調(diào)整。所述設(shè)備還包括第一檢測模塊，其配置成以第一假警報(bào)值從所調(diào)整的上行鏈路信號檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

另外，所述設(shè)備還可包括第二檢測模塊，其配置成在所述確定模塊確定所述接收的上行鏈路信號的所述頻率偏移之前，以第二假警報(bào)值從所述接收的上行鏈路信號檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼，其中響應(yīng)于由第二檢測模塊以第二假警報(bào)值檢測到隨機(jī)接入前導(dǎo)碼而執(zhí)行對所述接收的上行鏈路信號的頻率偏移的確定，所述第二假警報(bào)值高于所述第一假警報(bào)值。

在本公開的第三方面中，提供有一種在無線電接入網(wǎng)絡(luò)中的基站。所述基站包括處理器和存儲器。存儲器含有由處理器可執(zhí)行的指令，由此基站操作以執(zhí)行根據(jù)本公開的第一方面的方法。

在本公開的第四方面中，提供有一種在無線電接入網(wǎng)絡(luò)中的基站。所述基站包括適于執(zhí)行根據(jù)本公開的第一方面的方法的處理部件。

在本公開的第五方面中，提供有一種計(jì)算機(jī)程序。所述計(jì)算機(jī)程序包括指令，這些指令在至少一個處理器上執(zhí)行時(shí)使得所述至少一個處理器實(shí)行根據(jù)本公開的第一方面的方法。

根據(jù)上面提到的各個方面和實(shí)施例，所提出的方法能夠很好地抵制在高載波頻率上工作的系統(tǒng)中的頻率偏移，并還能夠降低在基站側(cè)和ue側(cè)二者上的硬件要求。特別地，可識別以下優(yōu)點(diǎn)：在高的頻率偏移的情形中，能夠明顯降低隨機(jī)接入失敗率；能夠在一定程度上放寬在基站和用戶終端二者中對例如本地振蕩器（lo）的硬件要求；并且系統(tǒng)性能（例如覆蓋）能夠至少對于初始接入和切換得到改善。

附圖說明

作為示例，從參考附圖的以下詳細(xì)描述中，本公開的各種實(shí)施例的以上和其它方面、特征和益處將變得更充分地顯而易見，附圖中利用類似參考數(shù)字或字母來指定類似或等效要素。對圖進(jìn)行示出是為了便于更好地理解本公開的實(shí)施例，且附圖不一定按比例繪制，圖中：

圖1示意性地示出現(xiàn)有技術(shù)中用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的現(xiàn)有規(guī)程；

圖2示出可在本公開的實(shí)施例中使用的示例prach格式；

圖3示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的示例方法300的流程圖；

圖4示出根據(jù)本公開的實(shí)施例用于實(shí)現(xiàn)如圖3中所示的采用高假警報(bào)值的隨機(jī)接入檢測的示例規(guī)程；

圖5示出根據(jù)本公開的實(shí)施例用于實(shí)現(xiàn)如圖3中所示的頻率偏移確定和調(diào)整的示例規(guī)程；

圖6示出根據(jù)本公開的實(shí)施例用于實(shí)現(xiàn)如圖3中所示的采用低假警報(bào)值的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的示例規(guī)程；

圖7示出根據(jù)本公開的實(shí)施例在基站中的適于進(jìn)行隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的設(shè)備的示意性框圖；以及

圖8示出根據(jù)本公開的實(shí)施例在無線電接入網(wǎng)絡(luò)中的基站的示意性框圖。

具體實(shí)施方式

下文中，將參考說明性實(shí)施例描述本公開的原理和精神。應(yīng)理解的是，給出所有這些實(shí)施例只是為了使本領(lǐng)域中技術(shù)人員更好地理解并進(jìn)一步實(shí)踐本公開，而不是為了限制本公開的范圍。例如，作為一個實(shí)施例的部分加以示出或描述的特征可與另一個實(shí)施例一起使用，來還產(chǎn)生進(jìn)一步的實(shí)施例。為了清楚起見，本說明書中并未描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。

本說明書中提到“一個實(shí)施例”、“一實(shí)施例”、“另一個實(shí)施例”等，指示描述的實(shí)施例可包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但每個實(shí)施例可不一定包含該特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，此類短語不一定指相同實(shí)施例。此外，當(dāng)聯(lián)系一實(shí)施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，所主張的是，結(jié)合無論是否有明確描述的其它實(shí)施例來得到該特征、結(jié)構(gòu)或特性是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)的。

應(yīng)理解的是，盡管本文中可使用術(shù)語“第一”和“第二”等來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受到這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語只用于區(qū)分一個元件和另一個元件。例如，在不偏離示例實(shí)施例的范圍的情況下，第一元件能被叫做第二元件，并且類似地，第二元件能被叫做第一元件。如本文中所使用，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)中的一個或多個項(xiàng)的任何及所有組合。

本文中所使用的術(shù)語只是為了描述特定實(shí)施例的目的，且不是旨在限制實(shí)施例。如本文中所使用，除非上下文另有明確指示，單數(shù)形式“一（a）”、“一（an）”和“該（the）”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，術(shù)語“包括（comprise）”、“包括（comprising）”、“含有（contain）”、“含有（containing）”、“包含（include）”和/或“包含（including）”在本文中使用時(shí)指定陳述的特征、元件和/或組件等的存在，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、元件、組件和/或其組合。

在以下描述和權(quán)利要求中，除非另外定義，本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本公開所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員普遍理解的含義相同的含義。例如，本文中使用的術(shù)語“基站”可以指能夠向用戶終端（在本文中可稱為“用戶設(shè)備”或“ue”）提供無線電通信服務(wù)的實(shí)體或節(jié)點(diǎn)。

為了清楚地描述根據(jù)本公開的實(shí)施例的提出方法，首先介紹3gpplte中的一些概念和用于生成隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的現(xiàn)有規(guī)程。

在3gpplte中，從基站到ue的下行鏈路基于正交頻分復(fù)用（ofdm），而從ue到基站的上行鏈路則基于離散傅立葉變換擴(kuò)展（dft-擴(kuò)展）ofdm，它又稱為單載波頻分多址（sc-fdma）。

通常，無線電通信系統(tǒng)中的傳送信號按照某種形式的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。在lte中，利用具有10個時(shí)間長度為1毫秒的子幀的無線電幀，其中根據(jù)3gppts36.211v12.4.0，每個子幀被劃分成兩個時(shí)隙。通過一個或若干個由個副載波和個sc-fdma符號組成的資源柵格來描述每個時(shí)隙中的傳送信號。資源柵格包括個物理資源塊，每個物理資源塊定義為時(shí)域中的個連貫sc-fdma符號和頻域中的個連貫副載波。

給定正常長度的循環(huán)前綴，1毫秒的子幀由下行鏈路中的14個ofdm符號和上行鏈路中的14個sc-fdma符號組成。循環(huán)前綴附連到所述14個ofdm符號中的每個符號。ofdm和sc-fdma符號的部分被用于分別在稱為物理下行鏈路共享信道（pdsch）和pusch的物理信道中攜帶用戶數(shù)據(jù)。可在一個或若干個子幀（其在下文中稱為prach子幀）上傳送prach。

在用于生成隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的現(xiàn)有規(guī)程中，首先由ue從一個或若干個根zadoff-chu序列選擇根前導(dǎo)碼序列，其被表示為：

其中u是根序列索引；表示第u個根zadoff-chu序列；表示該zadoff-chu序列的長度，例如如3gppts36.211v12.4.0中所定義的，并且

其中n是向量中的元素的索引。

然后，由ue選擇循環(huán)移位為，并且因此，被循環(huán)移位所移位的序列被表達(dá)為：

其中表示被選擇用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼生成的循環(huán)移位。

隨后，按照下式利用點(diǎn)離散傅立葉變換（dft）將被循環(huán)移位所移位的序列轉(zhuǎn)換到頻域：

，

其將被映射到頻域中的物理資源塊。

因此，能夠?qū)r(shí)間連續(xù)的短信號序列用公式表示為：

其中，是短信號的持續(xù)時(shí)間；β是為了確認(rèn)要傳送的前導(dǎo)碼的傳送功率的幅度縮放因子；是副載波間距，并且用于控制頻域中的前導(dǎo)碼的位置。副載波間距表示副載波之間的間距。

備選地，可將等式(5)表達(dá)為：

其中，是短信號的持續(xù)時(shí)間；β是為了確認(rèn)要傳送的前導(dǎo)碼的傳送功率的幅度縮放因子；，并且是副載波間距，其中由參數(shù)來控制頻域中的用于前導(dǎo)碼的資源塊的位置；由來表示頻域中的資源塊的大小，其表達(dá)為副載波的數(shù)量；并由來表示用的倍數(shù)表達(dá)的上行鏈路帶寬配置。

可按照來實(shí)現(xiàn)與ofdm符號相同持續(xù)時(shí)間的短序列。對于lte版本8，如3gpp36.211v12.4.0中的表6.2.3-1中所定義的，副載波間距等于=15khz，使得短序列的持續(xù)時(shí)間等于66.6μs。隨著副載波間距改變?yōu)槔?imgfile="50596dest_path_image042.gif"wi="26"he="19"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>=7.5khz，那么短序列的持續(xù)時(shí)間等于133.2μs。

在prach子幀中，通過重復(fù)(5)或(5’)中的短序列來構(gòu)造要傳送的前導(dǎo)碼，且表達(dá)為：

其中，是構(gòu)造的前導(dǎo)碼的總持續(xù)時(shí)間；是用于設(shè)計(jì)第一短序列的開始的可選參數(shù)，它能夠默認(rèn)為零；并且“mod”表示求余運(yùn)算，即，返回除法的余數(shù)的函數(shù)。

圖2示出可在本公開的實(shí)施例中使用的示例prach格式。如圖2中所示，一個prach子幀20包括為每個ue生成的pusch21和前導(dǎo)碼22。前導(dǎo)碼22設(shè)計(jì)成使得它包括多個相同隨機(jī)接入序列（例如，15個相同隨機(jī)接入序列s(n)）的序列，其中每個隨機(jī)接入序列s(n)具有在時(shí)間上與每個sc-fdma符號23a、23b、23c（圖2中只指示了幾個）相同的長度。備選的是，前導(dǎo)碼22可包括具有不同的重復(fù)隨機(jī)接入序列的兩個或更多序列。

在下文中，將參考圖3-6詳細(xì)描述根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的方法。

圖3示出根據(jù)本公開的實(shí)施例在基站中的用于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的示例方法300的流程圖。

在一實(shí)施例中，當(dāng)由在基站處的接收器在prach子幀上接收從ue傳送到基站的上行鏈路信號時(shí)，可先在框301中將接收的上行鏈路信號分區(qū)成多個片段，例如m個片段，每個片段具有的持續(xù)時(shí)間優(yōu)選等于隨機(jī)接入序列的持續(xù)時(shí)間，例如，其中這m個片段的總持續(xù)期等于或小于構(gòu)造的前導(dǎo)碼的總持續(xù)期，即，。

用m個信號向量表示這m個片段。將在分區(qū)之后的第m個信號向量表示為具有持續(xù)時(shí)間的，其被采用的采樣速率進(jìn)行采樣以便獲得個樣本，且表達(dá)為：

其中表示第m個信號向量的長度。可將第n個樣本稱為第m個片段的第n個信號元素。

然后，在一實(shí)施例中，在框302中，可采用對應(yīng)于第二假警報(bào)值的預(yù)確定高假警報(bào)值檢測在接收的上行鏈路信號中是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

圖4示出用于實(shí)現(xiàn)采用高假警報(bào)值的隨機(jī)接入檢測的示例規(guī)程。在該實(shí)施例中，可先在框410中例如經(jīng)由fft處理將所述多個片段從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域。

例如，可將等式(7)中表示所述m個片段的所述m個信號向量饋送到在基站處的接收器的m個fft模塊中，以獲得在頻域中的樣本。將fft和副載波選擇之后的第m個向量表達(dá)為：

其中向量元素表示第m個片段的第n個轉(zhuǎn)換的信號元素。

此外，在框420中，可在頻域中對轉(zhuǎn)換的多個片段進(jìn)行濾波。

例如，可采用匹配濾波器（mf）進(jìn)一步處理所述m個向量，mf的濾波器系數(shù)根據(jù)具有不同循環(huán)移位的根序列（即，等式(4)中具有不同的向量）選擇，以獲得m個輸出向量。將帶有具有循環(huán)移位的根序列的第m個輸出向量表達(dá)為：

其中，是表示第m個片段的第n個濾波后的信號元素的第m個輸出向量的濾波后的值，且按下式被演算：

其中是復(fù)數(shù)值的關(guān)聯(lián)函數(shù)（conjunctionfunction）。

隨后，在框430中，可將濾波后的多個片段轉(zhuǎn)換回到時(shí)域。

例如，可在沒有任何相干累加的情況下通過倒dft直接處理等式(9)中的第m個輸出向量，從而在時(shí)域中獲得m個輸出向量。將該步驟中的第m個片段的輸出向量表達(dá)為：

。

然后，在框440中，可將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的濾波后的多個片段非相干累加成累加信號序列。本文中使用的非相干累加可以指在不涉及相位信息的情況下累加來自不同片段的相同信號元素的能量，如以下的等式(12)和(13)所示，而本文中使用的相干累加可以指在涉及相位信息的情況下累加來自不同片段的相同信號元素，如以下的等式(20)和(21)所示。

例如，等式(11)中獲得的輸出向量可經(jīng)受非相干累加以便獲得如下向量：

其中等式(12)中的向量元素是表示第m個片段的第n個濾波后的信號元素的能量級別的的絕對平方值，且被表達(dá)為：

其中表示求和運(yùn)算，并且表示用于演算絕對平方值的運(yùn)算。

本文中采用所有m個片段或m個部分的非相干累加以便有助于避免接收的上行鏈路信號的頻率偏移的影響。

然后，在框450中，基于累加信號序列與從高假警報(bào)值確定的閾值的比較來檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

例如，可通過按照下式對等式(8)中的向量的絕對平方值求平均來獲得噪聲級別：

因此，可利用以下向量來檢測具有循環(huán)移位的根序列的存在或不存在：

在這種情況下，如果中的最大值大于從假警報(bào)值確定的閾值，其中假警報(bào)值可被選擇為相對高的值（例如，20～30%）以便獲得盡可能多的具有頻率偏移的可能接入前導(dǎo)碼，則檢測到從具有循環(huán)移位的根序列生成的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。如果檢測到隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的存在，那么流程圖300繼續(xù)，以及否則前導(dǎo)碼檢測規(guī)程結(jié)束。

隨后，在一實(shí)施例中，例如作為對在框302中檢測到隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的響應(yīng)，在框310中，確定接收的上行鏈路信號的頻率偏移。然后，在框320中，采用所確定的頻率偏移對接收的上行鏈路信號進(jìn)行調(diào)整。

圖5示出根據(jù)本公開的實(shí)施例用于實(shí)現(xiàn)頻率偏移確定和調(diào)整的示例規(guī)程。

如框510中所示，可演算所述多個片段中的至少一對片段的相位旋轉(zhuǎn)。

例如，可利用在時(shí)域中的等式(7)的信號向量獲得相位旋轉(zhuǎn)，通過按照下式對任意兩個相鄰向量之間的相位差求平均來演算相位旋轉(zhuǎn)：

其中表示用于獲得復(fù)數(shù)值的相位角的運(yùn)算，并且是復(fù)數(shù)值的關(guān)聯(lián)函數(shù)。

應(yīng)領(lǐng)會到的是，也可通過按照下式對具有特定距離的任意兩個向量之間的相位差求平均來演算相位旋轉(zhuǎn)：

其中p表示大于1且小于m的整數(shù)。

然后，在框520中，可從演算的相位旋轉(zhuǎn)獲得接收的上行鏈路信號的頻率偏移。

例如，可按照下式從在等式(16)中演算的相位旋轉(zhuǎn)來演算接收的下行鏈路信號的頻率偏移：

其中是在持續(xù)期中的樣本數(shù)量。

一旦確定頻率偏移，便可在框530中例如通過對所述多個片段中的每個片段補(bǔ)償確定的頻率偏移以獲得多個偏移補(bǔ)償片段而來調(diào)整接收的上行鏈路信號。

例如，可將頻率偏移補(bǔ)償后的第m個片段的第m個向量表達(dá)為：

其中按照下式獲得：

其中補(bǔ)償了確定的頻率偏移。

現(xiàn)在，流程圖繼續(xù)進(jìn)行到圖3的框330，其中，在框330中，以對應(yīng)于第一假警報(bào)值的低假警報(bào)值從調(diào)整后的上行鏈路信號更準(zhǔn)確地檢測隨機(jī)接入前導(dǎo)碼的存在或不存在。

圖6示出用于以低假警報(bào)值實(shí)現(xiàn)該隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的示例規(guī)程。在該實(shí)施例中，在框610中，可首先例如經(jīng)由fft處理將在框530中獲得的所述多個偏移補(bǔ)償片段從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域。

然后，在框620中，可在頻域中對所述轉(zhuǎn)換后的多個偏移補(bǔ)償片段進(jìn)行濾波。

在框610和620中執(zhí)行的操作與在框410和420中例如通過跟隨的等式(8)-(10)被執(zhí)行的操作類似。因此，為簡單起見，本文中將省略對這些操作的詳細(xì)描述。

如圖4和6中示出的規(guī)程之間的差異主要在于要經(jīng)受這些規(guī)程的信號。在圖4的規(guī)程中，要被處理的是具有頻率偏移的接收上行鏈路信號，而在圖6的規(guī)程中，要被處理的是偏移補(bǔ)償信號，并且從而可以采用相干累加。

因此，在框630中，可將所述濾波后的多個偏移補(bǔ)償片段進(jìn)行相干累加以獲得累加信號序列。

例如，可將表示包括多個（即，個）累加信號元素的累加信號序列的向量表達(dá)為：

其中按照下式從等式(10)中的向量元素演算表示第n個累加信號元素的向量元素：

然后，在框640中，可例如通過逆dft（idft）處理將累加信號序列轉(zhuǎn)換回到時(shí)域。

例如，可按照下式通過idft處理表示累加信號序列的向量：

隨后，在框650中，可以低假警報(bào)值從轉(zhuǎn)換后的累加信號序列檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

在一實(shí)施例中，可首先獲得所述多個累加片段中的每個片段的能量級別。例如，可演算對于等式(22)中的向量的相應(yīng)元素的絕對平方值來作為對應(yīng)累加信號元素的能量級別，其表達(dá)為：

其中按照下式獲得向量元素：

然后，可演算能量級別相對于接收的上行鏈路信號的噪聲級別的比值。例如，可按下式演算該比值：

其中可從等式(14)演算噪聲級別“noise”。

最后，可基于該比值與從低假警報(bào)值確定的閾值的比較來檢測隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

在通過參考等式(23)-(25)描述的示例中，如果中的最大值大于從低假警報(bào)值確定的閾值，其中可被選擇為相對低的值（例如，0.1%）以便獲得更準(zhǔn)確的接入前導(dǎo)碼檢測，則檢測到從具有循環(huán)移位的根序列生成的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。此外，還可通過識別具有向量(25)中的最大值的索引來獲得傳播延遲。

根據(jù)如依據(jù)參考圖3-6的本公開的以上實(shí)施例而提出的方法，能抵抗在高載波頻率上工作的無線電系統(tǒng)中的頻率偏移，并且進(jìn)一步地，可在基站的接收器處再利用現(xiàn)有硬件，例如fft模塊。并且，由于能夠減緩或消除頻率偏移的影響，所以在高頻率偏移的情況中可降低隨機(jī)接入失敗率；能夠在一定程度上放寬基站和用戶終端二者中的硬件要求（例如，對lo的硬件要求）；并且對于初始接入和切換可改善系統(tǒng)性能，例如覆蓋。

包括以上在框301和/或302中所描述的操作的方法300屬于優(yōu)選實(shí)施例，它可有助于增加前導(dǎo)碼檢測成功率并降低基站處的接收器的處理復(fù)雜度。但是，本領(lǐng)域中技術(shù)人員將領(lǐng)會到的是，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和性能要求，在一些實(shí)現(xiàn)中，可省略或組合這兩個操作。此外，雖然按照如圖3-6中所示的順序示出和描述根據(jù)本公開的各種實(shí)施例的方法300，但是本領(lǐng)域中技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會到的是，方法300的一些操作可并行執(zhí)行或按逆序執(zhí)行。

此外，本領(lǐng)域中技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會到的是，以上根據(jù)本公開的實(shí)施例描述的方法不限于檢測通過多次重復(fù)短序列而生成的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼，而是能夠更一般地可應(yīng)用于具有重復(fù)特性的任何隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

圖7示出根據(jù)本公開的實(shí)施例在基站中的適于隨機(jī)接入前導(dǎo)碼檢測的設(shè)備700的示意性框圖。設(shè)備700配置成執(zhí)行以上參考圖3-6描述的方法。

具體來說，如圖7中所示，設(shè)備700包括：確定模塊710，它配置成確定接收的上行鏈路信號的頻率偏移；調(diào)整模塊720，它配置成采用所確定的頻率偏移對接收的上行鏈路信號進(jìn)行調(diào)整；以及第一檢測模塊730，它配置成以第一假警報(bào)值從調(diào)整后的上行鏈路信號檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

在一實(shí)施例中，設(shè)備700還可包括第二檢測模塊740，第二檢測模塊740配置成在確定模塊710確定接收的上行鏈路信號的頻率偏移之前，以第二假警報(bào)值從接收的上行鏈路信號檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。在該實(shí)施例中，確定模塊710可響應(yīng)于第二檢測模塊740以第二假警報(bào)值檢測到隨機(jī)接入前導(dǎo)碼來確定接收的上行鏈路信號的頻率偏移。第二假警報(bào)值可高于第一假警報(bào)值。

通過利用兩個級別的假警報(bào)值，可進(jìn)一步增加檢測成功率和接收靈敏度。此外，由于頻率偏移確定、上行鏈路信號調(diào)整和以較低第一假警報(bào)值進(jìn)行的精細(xì)前導(dǎo)碼檢測都在以較高第二假警報(bào)值進(jìn)行的粗糙前導(dǎo)碼檢測之后被執(zhí)行，如果沒有粗糙地檢測到前導(dǎo)碼，那么可不執(zhí)行這些操作，這可另外降低基站接收器處的處理復(fù)雜度和功率消耗。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，隨機(jī)接入前導(dǎo)碼可至少包括多個相同隨機(jī)接入序列的序列。設(shè)備700還可包括分區(qū)模塊750，分區(qū)模塊750配置成在確定模塊710確定接收的上行鏈路信號的頻率偏移之前，將接收的上行鏈路信號分區(qū)成多個片段，每個片段具有的持續(xù)時(shí)間等于隨機(jī)接入序列的持續(xù)時(shí)間。

另外，確定模塊710還可配置成：演算所述多個片段中的至少一對片段的相位旋轉(zhuǎn)，并從演算的相位旋轉(zhuǎn)確定頻率偏移。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，調(diào)整模塊720還可配置成對于所述多個片段中的每個片段補(bǔ)償所確定的頻率偏移以獲得多個偏移補(bǔ)償片段。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，第一檢測模塊730還可配置成：將所述多個偏移補(bǔ)償片段轉(zhuǎn)換到頻域中；在頻域中對所述轉(zhuǎn)換后的多個偏移補(bǔ)償片段進(jìn)行濾波；將所述濾波后的多個偏移補(bǔ)償片段相干累加成累加信號序列；將累加信號序列轉(zhuǎn)換回到時(shí)域；以及以第一假警報(bào)值從轉(zhuǎn)換后的累加信號序列檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

在另一個實(shí)施例中，分區(qū)模塊750還可配置成在第二檢測模塊740以第二假警報(bào)值檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼之前，對接收的上行鏈路信號進(jìn)行分區(qū)。在該實(shí)施例中，第二檢測模塊740還可配置成：將所述多個片段從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域；在頻域中對所述轉(zhuǎn)換后的多個片段進(jìn)行濾波；將所述濾波后的多個片段轉(zhuǎn)換回到時(shí)域；將所轉(zhuǎn)換的濾波后的多個片段非相干累加成累加信號序列；并基于累加信號序列與從第二假警報(bào)值確定的閾值的比較來檢測是否存在隨機(jī)接入前導(dǎo)碼。

以上模塊710-750可配置成實(shí)現(xiàn)參考圖3-6描述的對應(yīng)操作或步驟，并且因而為了簡單起見，本文中將不再詳述。

圖8示出根據(jù)本公開的實(shí)施例在無線電接入網(wǎng)絡(luò)中的基站800的示意性框圖。

基站800包括至少一個處理器810（例如，數(shù)據(jù)處理器（dp））和耦合到處理器810的至少一個存儲器（mem）820?；?00還可包括耦合到處理器810的傳送器tx和接收器rx840，它可以是包括用于與其它設(shè)備（例如，ue）進(jìn)行無線電通信的至少一個天線的rftx/rx。mem820存儲程序（prog）830。prog830可包括指令，這些指令在相關(guān)聯(lián)的處理器810上執(zhí)行時(shí)使得基站800能夠根據(jù)本公開的實(shí)施例操作，例如執(zhí)行方法300。所述至少一個處理器810和所述至少一個mem820的組合可形成適于實(shí)現(xiàn)本公開的各種實(shí)施例的處理部件850。

處理器810可具有適合于本地技術(shù)環(huán)境的任何類型，并且作為非限制性示例，它可包括通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、微處理器、數(shù)字信號處理器dsp和基于多核處理器架構(gòu)的處理器中的一個或多個。

mem820可具有適合于本地技術(shù)環(huán)境的任何類型，并且作為非限制性示例，它可利用諸如基于半導(dǎo)體的存儲器裝置、磁存儲器裝置和系統(tǒng)、光存儲器裝置和系統(tǒng)、固定存儲器和可移動存儲器的任何合適的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

盡管是在lte和更高系統(tǒng)中的無線電接入網(wǎng)絡(luò)的上下文中進(jìn)行了以上描述，但是不應(yīng)將它解釋為限制本公開的精神和范圍。本公開的想法和概念能夠被推廣以同時(shí)覆蓋其它無線電接入網(wǎng)絡(luò)。

另外，本公開提供一種含有如上所提及的計(jì)算機(jī)程序的載體，其中該載體是電子信號、光信號、無線電信號或計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)之一。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)能夠是例如光致密盤或電子存儲器裝置，如ram（隨機(jī)存取存儲器）、rom（只讀存儲器）、閃速存儲器、磁帶、cd-rom、dvd、藍(lán)光盤等。

本文中描述的技術(shù)可通過各種部件來實(shí)現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)關(guān)于實(shí)施例描述的對應(yīng)設(shè)備的一個或多個功能的設(shè)備不僅包括現(xiàn)有技術(shù)部件，而且還包括用于實(shí)現(xiàn)關(guān)于實(shí)施例描述的對應(yīng)設(shè)備的所述一個或多個功能的部件，并且它可對于每個獨(dú)立功能包括獨(dú)立部件，或者部件可配置成執(zhí)行兩個或兩個以上功能。例如，這些技術(shù)可在硬件（一個或多個設(shè)備）、固件（一個或多個設(shè)備）、軟件（一個或多個模塊）或其組合中實(shí)現(xiàn)。對于軟件或固件，可通過執(zhí)行本文中描述的功能的模塊（例如，規(guī)程、功能等）進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

上面參考方法、設(shè)備（例如，基站）的框圖和流程圖圖示已描述了本文中的示例性實(shí)施例。將被理解的是，這些框圖和流程圖圖示中的每個框以及這些框圖和流程圖圖示中的框的組合分別能夠通過包括計(jì)算機(jī)程序指令的各種部件來實(shí)現(xiàn)?？蓪⑦@些計(jì)算機(jī)程序指令加載到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上來產(chǎn)生機(jī)器，使得在計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實(shí)現(xiàn)在流程圖框或多個框中指定的功能的部件。

盡管本說明書含有許多特定的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，但是不應(yīng)將這些解釋為是對任何實(shí)現(xiàn)或要求保護(hù)的內(nèi)容的范圍的限制，而應(yīng)解釋為是對可對于特定實(shí)現(xiàn)的特定實(shí)施例具體的特征的描述。本說明書中在獨(dú)立實(shí)施例的上下文中描述的某些特征也能夠在單個實(shí)施例中組合地實(shí)現(xiàn)。反之，在單個實(shí)施例的上下文中描述的各種特征也能夠在多個實(shí)施例中獨(dú)立地或以任何合適的子組合來實(shí)現(xiàn)。此外，盡管上文可將特征描述為以特定組合起作用并且甚至最初這樣要求，但是在一些情形中，來自要求的組合的一個或多個特征能夠從該組合被切除，并且要求的組合可指向子組合或子組合的變型。

對于本領(lǐng)域中技術(shù)人員將明顯的是，隨著技術(shù)進(jìn)步，本發(fā)明概念能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)。給出上文描述的實(shí)施例是為了描述而不是限制本公開，并且要理解的是，在不偏離本領(lǐng)域中技術(shù)人員容易理解的本公開的精神和范圍的情況下，可以采取修改和改變。這些修改和改變被認(rèn)為是在本公開和附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本公開的保護(hù)范圍由附隨的權(quán)利要求定義。