專利名稱：：在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法。技術(shù)背景在無(wú)線城域網(wǎng)等無(wú)線通信系統(tǒng)中，用戶終端需要通過(guò)隨機(jī)接入進(jìn)入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。基站在檢測(cè)到終端的隨機(jī)接入信號(hào)后，獲知有新用戶進(jìn)入其覆蓋范圍，才能夠?yàn)樵撚脩艚K端分配所需的資源，然后該用戶終端才可以進(jìn)行正常的信令和數(shù)據(jù)傳輸。在用戶終端剛剛接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于尚不確知其與基站之間的距離，其發(fā)送的信號(hào)有比較大的定時(shí)偏差。如果不對(duì)此加以校正，則用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)很容易因定時(shí)偏差過(guò)大而與其他用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞。因此，為了保障正常的通信，隨機(jī)接入過(guò)程中需要對(duì)用戶的定時(shí)誤差進(jìn)行估計(jì)，然后通過(guò)下行信令反饋給用戶終端，以校正其同步定時(shí)。當(dāng)前的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，包括以寬帶接入為主、向支持高速移動(dòng)發(fā)展而形成的IEEE802.16e等標(biāo)準(zhǔn)，和以移動(dòng)通信為主、向?qū)拵I(yè)務(wù)發(fā)展而形成的3GPPLTE等標(biāo)準(zhǔn)。這兩大國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)都采用了基于OFDMA的空中接口方案，但在隨機(jī)接入這一關(guān)鍵技術(shù)上有所不同。IEEE802.16e采用了頻域的偽隨機(jī)(PN)序列作為隨機(jī)接入的參考信號(hào)，其典型信號(hào)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其將頻域序列經(jīng)IDFT變換成OFDM符號(hào)周期內(nèi)的時(shí)域信號(hào)，然后將含有循環(huán)前綴(CP)的OFDM符號(hào)周期內(nèi)時(shí)域信號(hào)與含有循環(huán)后綴的OFDM符號(hào)周期內(nèi)時(shí)域信號(hào)級(jí)聯(lián)，使得隨機(jī)接入信號(hào)的長(zhǎng)度可以擴(kuò)展到若干個(gè)OFDM符號(hào)周期，其中，循環(huán)前綴由相應(yīng)時(shí)域信號(hào)的尾部部分?jǐn)?shù)據(jù)復(fù)制至?xí)r域信號(hào)的前端所形成，同樣，循環(huán)后綴由相應(yīng)時(shí)域信號(hào)的前端部分?jǐn)?shù)據(jù)復(fù)制至?xí)r域信號(hào)尾部所形成。在IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)中，進(jìn)行隨機(jī)接入資源分配的最小時(shí)間單位是時(shí)隙，一個(gè)時(shí)隙由若千個(gè)OFDM符號(hào)周期構(gòu)成。每個(gè)用戶終端發(fā)送的隨機(jī)接入信號(hào)都完整地使用隨機(jī)接入資源塊中的若干個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)周期。在3GPPLTE標(biāo)準(zhǔn)中，采用時(shí)域的CAZAC序列作為隨機(jī)接入信號(hào)。其典型信號(hào)時(shí)域結(jié)構(gòu)如圖1所示，每個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)在頭部有長(zhǎng)度為TCP的循環(huán)前綴，在尾部則有長(zhǎng)度為TGP的保護(hù)時(shí)隙，參考信號(hào)的總長(zhǎng)度為一個(gè)TTI周期?？梢酝ㄟ^(guò)時(shí)域重復(fù)或加長(zhǎng)CAZAC序列將該參考信號(hào)擴(kuò)展到若干個(gè)TTI周期。在3GPPLTE標(biāo)準(zhǔn)中，進(jìn)行隨機(jī)接入資源分配的最小時(shí)間單位是TTI，一個(gè)TTI為lras，由兩個(gè)0.5ms的DFT-S-0FDMA子幀周期構(gòu)成，每個(gè)子幀周期包括若干個(gè)長(zhǎng)數(shù)據(jù)塊OFDM符號(hào)周期和若干個(gè)短數(shù)據(jù)塊OFDM符號(hào)周期。每個(gè)用戶發(fā)送的隨機(jī)接入信號(hào)(包含保護(hù)時(shí)隙)都完整地使用隨機(jī)接入資源塊中的若干個(gè)連續(xù)的TTI周期。現(xiàn)有技術(shù)存在的不足主要由以下幾點(diǎn)1、從隨機(jī)接入信號(hào)方面來(lái)看IEEE802.16e采用頻域PN序列，一方面其峰均比較高，容易限制上行鏈路覆蓋范圍，降低功率放大器效率，引起頻譜帶外泄漏等問題，另一方面其碼間干擾較大，多用戶同時(shí)接入時(shí)的性能較差。3GPPLTE采用的時(shí)域CAZAC序列，若是采用時(shí)域?yàn)V波和頻譜搬移的實(shí)現(xiàn)方法，則該實(shí)現(xiàn)方法對(duì)硬件精度和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度要求較高；而若是采用先使用小DFT將時(shí)域CAZAC序列變換到頻域的指定位置，然后再通過(guò)大IDFT變換回時(shí)域以獲得時(shí)域參考信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法，雖然該實(shí)現(xiàn)方法與DFT-S-OFDMA信號(hào)結(jié)構(gòu)兼容，但因?yàn)镃AZAC序列的良好相關(guān)性通常要求序列長(zhǎng)度為質(zhì)數(shù)，而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度要求DFT長(zhǎng)度是2的冪次或者可以分解為大量小因子的乘積，所以性能和復(fù)雜度難以同時(shí)兼顧。2、從隨機(jī)接入資源塊中的隨機(jī)接入信號(hào)復(fù)用方面來(lái)看無(wú)論對(duì)于IEEE802.16e還是3GPPLTE，其隨機(jī)接入信號(hào)(包含保護(hù)時(shí)隙)都完整地使用隨機(jī)接入資源塊中的若干個(gè)連續(xù)的最小時(shí)間單位(例如IEEE802.16e中的2個(gè)OFDM符號(hào)周期或3GPPLTE中的2個(gè)DFT-S-OFDM子幀周期)，這與通信系統(tǒng)采用的上行物理層技術(shù)方案和上行鏈路預(yù)算等因素有關(guān)。而在我國(guó)提出的寬帶無(wú)線多媒體BWM系統(tǒng)草案中，擬采用700MHz左右的載頻，無(wú)線信號(hào)衰減較慢，其小基站覆蓋半徑暫擬為5km,因此采用較短的(約0.2ms，與IEEE802.16e類似)隨機(jī)接入信號(hào)就足以滿足上行鏈路預(yù)算的要求，而BWM系統(tǒng)上行DFT-S-GMC的傳輸時(shí)間間隔較長(zhǎng)(約0.7ms的子幀長(zhǎng)度，與3GPPLTE類似)，所以當(dāng)前這兩套標(biāo)準(zhǔn)中的隨機(jī)接入資源設(shè)計(jì)方案，都不適宜直接應(yīng)用于BWM系統(tǒng)。為了在BWM系統(tǒng)中有效地利用頻譜資源，一個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)應(yīng)當(dāng)只使用上行資源分配最小單位(DFT-S-GMC子幀長(zhǎng)度)的一小部分，多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)應(yīng)當(dāng)能夠時(shí)分復(fù)用一個(gè)上行資源分配最小單位。在這種情況下，如果如3GPPLTE—樣對(duì)每個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)都使用一個(gè)保護(hù)時(shí)隙，就不但對(duì)頻譜資源造成了不必要的浪費(fèi)，而且在一個(gè)DFT-S-GMC子幀內(nèi)要?jiǎng)偤萌菁{多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)，該時(shí)間長(zhǎng)度的匹配也造成了困難，如果匹配不好，會(huì)造成所分配的上行隨機(jī)接入資源塊中很大的時(shí)間資源浪費(fèi)(例如假如一個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的長(zhǎng)度為0.24ms，則在0.714ms中只能時(shí)分復(fù)用兩個(gè)參考信號(hào)，就會(huì)造成0.234ms的浪費(fèi))。3、從現(xiàn)有的隨機(jī)接入信號(hào)檢測(cè)方法來(lái)看，比較典型的算法如圖3所示，圖中R(k)為接收信號(hào)與本地參考信號(hào)的互相關(guān)。接收端在隨機(jī)接入信號(hào)的檢測(cè)范圍內(nèi)，滑動(dòng)一個(gè)固定長(zhǎng)度的多徑檢測(cè)窗口，選取使累計(jì)能量最大的窗口位置，然后將窗口內(nèi)所有超過(guò)多徑檢測(cè)門限A的功率加和后與檢測(cè)門限B比較，如果達(dá)到B，則認(rèn)為檢測(cè)到隨機(jī)接入用戶。該方法在應(yīng)用中需要同時(shí)優(yōu)化兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的門限，而且優(yōu)化結(jié)果又依賴于隨機(jī)接入時(shí)的信噪比、用戶終端數(shù)量等各種因素，所以門限參數(shù)的確定較為困難，而確定后的門限參數(shù)不易通用，當(dāng)隨機(jī)接入時(shí)的信噪比等條件變化后又須重新優(yōu)化，其計(jì)算復(fù)雜度和檢測(cè)性能也不夠理想。綜上所述，如何解決現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多缺點(diǎn)實(shí)已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，以實(shí)現(xiàn)峰均比性能的改善，同時(shí)也可較好地兼顧相關(guān)性能和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，還可提高頻譜利用效率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，以采用單門限檢測(cè)方法檢測(cè)隨機(jī)接入信號(hào)，以降低計(jì)算復(fù)雜度，且使門限值的優(yōu)化也更加容易。為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法包括步驟1)每一待接入基站所在網(wǎng)絡(luò)的用戶端生成相應(yīng)能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)；2)所述每一待接入基站所在網(wǎng)絡(luò)的用戶端根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則各自選擇隨機(jī)接入資源塊中的時(shí)頻位置，并根據(jù)各所述時(shí)頻位置將相應(yīng)的各所述隨機(jī)接入信號(hào)發(fā)送給所述基站；3)所述基站接收各待接入基站的用戶端發(fā)送的各所述隨機(jī)接入信號(hào)在空中進(jìn)行時(shí)分復(fù)用后形成的時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊，并對(duì)所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)以判斷是否有用戶端需要接入所述基站所在的網(wǎng)絡(luò)。其中，所述步驟l)包括步驟(l)根據(jù)所述預(yù)設(shè)的規(guī)則選擇恒模零自相關(guān)序列索引；(2)根據(jù)所述恒模零自相關(guān)序列索引生成預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的恒模零自相關(guān)序列；(3)將所述恒模零自相關(guān)序列映射至所述隨機(jī)接入資源塊的帶寬對(duì)應(yīng)的子載波上；(4)將經(jīng)過(guò)映射處理的所述恒模零自相關(guān)序列進(jìn)行快速傅立葉逆變換以將其變換成時(shí)域信號(hào)；(5)將所述時(shí)域信號(hào)循環(huán)移位及添加循環(huán)前綴以形成所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)，所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)可由長(zhǎng)循環(huán)前綴和第一數(shù)據(jù)部分所組成，所述長(zhǎng)循環(huán)前綴的長(zhǎng)度與所述相應(yīng)通信系統(tǒng)的信道的最大往復(fù)時(shí)延及多徑時(shí)延擴(kuò)展之和相當(dāng)，所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)也由頭部保護(hù)時(shí)隙、短循環(huán)前綴及第二數(shù)據(jù)部分所組成，所述頭部保護(hù)時(shí)隙的長(zhǎng)度不小于相應(yīng)通信系統(tǒng)的信道的最大往復(fù)時(shí)延，所述短循環(huán)前綴與所述相應(yīng)通信系統(tǒng)的多徑時(shí)延擴(kuò)展相當(dāng)，所述步驟3)包括步驟(1)所述基站利用其自身的參考信號(hào)計(jì)算所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊的互相關(guān)信號(hào)；(2)所述基站采用預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的多徑檢測(cè)窗口檢測(cè)所述互相關(guān)信號(hào)以計(jì)算出所述多徑檢測(cè)窗口內(nèi)的互相關(guān)信號(hào)能量累積最大值以及在所述多徑檢測(cè)窗口之外的互相關(guān)信號(hào)的平均功率；(3)根據(jù)所述平均功率估計(jì)相應(yīng)的噪聲水平值；(4)判斷所述互相關(guān)能量累積最大值與所述噪聲水平值的差是否超過(guò)預(yù)設(shè)的接入信號(hào)檢測(cè)門限值以檢測(cè)是否有用戶端需要接入所述基站所在的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)由長(zhǎng)循環(huán)前綴和第一數(shù)據(jù)部分所組成時(shí)，所述步驟(1)包括步驟I所述基站在各隨機(jī)接入時(shí)隙內(nèi)去除所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊包含的各隨機(jī)接入信號(hào)的循環(huán)前綴；II所述基站將去除循環(huán)前綴的所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊包含的各隨機(jī)接入信號(hào)進(jìn)行離散傅立葉變換后與所述參考信號(hào)在頻域點(diǎn)乘；III將經(jīng)過(guò)點(diǎn)乘的所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊經(jīng)過(guò)離散傅立葉逆變換以得到所述互相關(guān)信號(hào)，所述尾部的保護(hù)時(shí)隙的長(zhǎng)度不小于相應(yīng)通信系統(tǒng)的信道的最大往復(fù)時(shí)延。綜上所述，本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法通過(guò)在較長(zhǎng)的上行傳輸時(shí)隙內(nèi)緊密地時(shí)分復(fù)用多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)，以高效利用通信系統(tǒng)資源，提高頻譜效率，同時(shí)還通過(guò)單門限檢測(cè)方法可以降低計(jì)算復(fù)雜度，且使門限值的優(yōu)化也更加容易。圖1為IEEE802.16e的隨機(jī)接入信號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為3GPPLTE的隨機(jī)接入信號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為現(xiàn)有隨機(jī)接入信號(hào)檢測(cè)的典型算法示意圖。圖4a圖4b為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法產(chǎn)生的隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)域結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法產(chǎn)生隨機(jī)接入信號(hào)的步驟流程示意圖。圖6為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法形成的多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)緊密時(shí)分復(fù)用的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法的隨機(jī)接入信號(hào)的單門限檢測(cè)方法示意圖。圖8為為BWM系統(tǒng)上行空中接口的DFT-S-GMC子幀結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法隨機(jī)接入資源塊中的參考信號(hào)時(shí)域結(jié)構(gòu)實(shí)施例示意圖。圖10為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法中的隨機(jī)接入資源塊中的參考信號(hào)頻域結(jié)構(gòu)實(shí)施例示意圖。圖11為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法產(chǎn)生的隨機(jī)接入信號(hào)的峰均比特性示意圖。圖12為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法采用單門限檢測(cè)方法的檢測(cè)性能示意圖。圖13為本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法采用單門限檢測(cè)方法與現(xiàn)有的雙門限檢測(cè)方法的性能比較示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法主要包括以下步驟-第一步每一待接入基站所在網(wǎng)絡(luò)的用戶端生成相應(yīng)能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)，請(qǐng)參見圖4a，所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)長(zhǎng)度為Tpreamble，可由長(zhǎng)循環(huán)前綴和第一數(shù)據(jù)部分所組成，且所述長(zhǎng)循環(huán)前綴的長(zhǎng)度與所述相應(yīng)通信系統(tǒng)的信道的最大往復(fù)時(shí)延(RTD)及多徑時(shí)延擴(kuò)展之和相當(dāng)，請(qǐng)參見圖4b，所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)也可由一個(gè)頭部保護(hù)時(shí)隙、一個(gè)短循環(huán)前綴和一個(gè)數(shù)據(jù)部分組成，所述短循環(huán)前綴的長(zhǎng)度應(yīng)與無(wú)線信道多徑時(shí)延擴(kuò)展相當(dāng)，而所述頭部保護(hù)時(shí)隙(Thead)的長(zhǎng)度應(yīng)不小于RTD，在本實(shí)施方式中，所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)采用以下步驟而形成，請(qǐng)參見圖5:1、每一待接入基站所在網(wǎng)絡(luò)的用戶端根據(jù)所述預(yù)設(shè)的規(guī)則選擇恒模零自相關(guān)序列索引，所述預(yù)設(shè)的規(guī)則包括碼組分配、碼字信息映射、隨機(jī)選擇算法等。2、根據(jù)所述恒模零自相關(guān)序列索引生成預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的恒模零自相關(guān)序列，例如，產(chǎn)生長(zhǎng)度M-283點(diǎn)的CAZAC序列(這里采用Zadoff-Chu序列)為cp(")=exp力.^7尸、，,"=0,l，...，iV—1,其中p是CAZAC序列的索引?！窗?乂3、將所述恒模零自相關(guān)序列映射至所述隨機(jī)接入資源塊的帶寬對(duì)應(yīng)的子載波上，所對(duì)應(yīng)的子載波間隔與其數(shù)據(jù)部分(不包括時(shí)域重復(fù))的時(shí)間長(zhǎng)度相一致，將M點(diǎn)的CAZAC序列映射到隨機(jī)接入帶寬內(nèi)的M'點(diǎn)個(gè)子載波上時(shí)，在其它空余的子載波上應(yīng)補(bǔ)零。如果M略大于M'，則還需要對(duì)CAZAC序列進(jìn)行適當(dāng)截短，在本實(shí)施方式中，將所述恒模零自相關(guān)序列映射到隨機(jī)接入資源塊的1.6MHz帶寬所對(duì)應(yīng)的頻域292個(gè)子載波的中間位置。4、將經(jīng)過(guò)映射處理的所述恒模零自相關(guān)序列進(jìn)行快速傅立葉逆變換以將其變換成時(shí)域信號(hào)，其中，快速傅立葉逆變換所對(duì)應(yīng)的頻域?qū)挾扰c信號(hào)采樣頻率一致，例如，經(jīng)過(guò)映射處理的所述恒模零自相關(guān)序列經(jīng)2048點(diǎn)IFFT變換到時(shí)域形成所述時(shí)域信號(hào)。5、將所述時(shí)域信號(hào)循環(huán)移位及添加循環(huán)前綴以形成所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)，需注意的是，在進(jìn)行循環(huán)移位后還可以通過(guò)時(shí)域重復(fù)進(jìn)行長(zhǎng)度擴(kuò)展，例如，所述時(shí)域信號(hào)在時(shí)域循環(huán)移位1^409點(diǎn)，其中k可以在(O，1，2，3，4}中取值，然后再在其頭部加入490點(diǎn)的循環(huán)前綴以形成隨機(jī)接入信號(hào)。第二步所述每一待接入基站所在網(wǎng)絡(luò)的用戶端根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則各自選擇隨機(jī)接入資源塊中的時(shí)頻te置，并根據(jù)各所述時(shí)頻位置將相應(yīng)的各所述隨機(jī)接入信號(hào)發(fā)送給所述基站，其中，所述預(yù)設(shè)的規(guī)則規(guī)定了以下幾點(diǎn)-1)一個(gè)待接入基站的用戶端，如何在基站分配給各待接入用戶的隨機(jī)接入時(shí)間段中，確定其隨機(jī)接入信號(hào)的發(fā)送時(shí)間；2)所述的隨機(jī)接入信號(hào)發(fā)送時(shí)間，可以由各待接入基站的用戶端，在規(guī)定的若干個(gè)隨機(jī)接入時(shí)隙中隨機(jī)地選取；3)基站分配給各待接入用戶的隨機(jī)接入時(shí)間資源，被劃分為若干個(gè)隨機(jī)接入時(shí)隙、以及位于隨機(jī)接入時(shí)間段末尾的一個(gè)尾部保護(hù)時(shí)隙；其中，所述隨機(jī)接入時(shí)隙的時(shí)間長(zhǎng)度，由隨機(jī)接入信號(hào)第一數(shù)據(jù)部分、信道的最大往復(fù)時(shí)延、信道多徑時(shí)延擴(kuò)展等所確定，所述尾部保護(hù)時(shí)隙的時(shí)間長(zhǎng)度，由無(wú)線信道的最大往復(fù)時(shí)延所確定。第三步由于各用戶端根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則按照所選擇的時(shí)頻位置發(fā)送至的相應(yīng)隨機(jī)接入信號(hào)在空中以時(shí)分復(fù)用的方式進(jìn)行組合而形成了尾部具有保護(hù)時(shí)隙的時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊，請(qǐng)參見圖6，所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊由3個(gè)信號(hào)長(zhǎng)度為Tpreamble隨機(jī)接入信號(hào)及一個(gè)尾部保護(hù)時(shí)隙Tguard所構(gòu)成，其長(zhǎng)度為TRACH，其中，尾部保護(hù)時(shí)隙Tguard由所述預(yù)設(shè)的規(guī)則所確定，其長(zhǎng)度應(yīng)不小于無(wú)線信道的最大往復(fù)時(shí)延(RTD),所以所述基站將接收到所述尾部具有保護(hù)時(shí)隙的時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊，并對(duì)所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)以判斷是否有用戶端需要接入所述基站所在的網(wǎng)絡(luò)，其可采用現(xiàn)有的隨機(jī)接入信號(hào)檢測(cè)方法(例如雙門限檢測(cè)方法)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，也可采用本發(fā)明提出的單門限檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，請(qǐng)參見圖7，所述單門限檢測(cè)方法包括以下步驟.-1、所述基站利用其自身的參考信號(hào)計(jì)算所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊的互相關(guān)信號(hào)，當(dāng)所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)由長(zhǎng)循環(huán)前綴和第一數(shù)據(jù)部分所組成時(shí)，首先由所述基站在各隨機(jī)接入時(shí)隙內(nèi)去除所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊包含的各隨機(jī)接入信號(hào)的循環(huán)前綴，然后由所述基站將去除循環(huán)前綴的所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊包含的各隨機(jī)接入信號(hào)進(jìn)行離散傅立葉變換后與所述參考信號(hào)在頻域點(diǎn)乘，最后所述基站將經(jīng)過(guò)點(diǎn)乘的所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊經(jīng)過(guò)離散傅立葉逆變換以得到所述互相關(guān)信號(hào)，而當(dāng)所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)由采用短循環(huán)前綴的隨機(jī)接入信號(hào)，所述基站則在隨機(jī)接入時(shí)隙內(nèi)除去頭部保護(hù)間隔和CP長(zhǎng)度的信號(hào)后，利用本地參考信號(hào)，計(jì)算相應(yīng)的互相關(guān)信號(hào)。2、所述基站采用預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的多徑檢測(cè)窗口檢測(cè)所述互相關(guān)信號(hào)以計(jì)算出所述多徑檢測(cè)窗口內(nèi)的互相關(guān)信號(hào)能量累積最大值以及在所述多徑檢測(cè)窗口之外的互相關(guān)信號(hào)的平均功率，若所述互相關(guān)信號(hào)為R(k)，使用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的多徑檢測(cè)窗口，在每個(gè)循環(huán)移位區(qū)間內(nèi)滑動(dòng)，確定所述多徑檢測(cè)窗口內(nèi)的互相關(guān)信號(hào)能量累積最大值，進(jìn)而可以確定此時(shí)的窗口所在位置，可以以此位置作為多徑信號(hào)位置的估計(jì)。3、根據(jù)所述平均功率估計(jì)相應(yīng)的噪聲水平值Pnoise。4、判斷所述互相關(guān)能量累積最大值與所述噪聲水平值的差是否超過(guò)預(yù)設(shè)的接入信號(hào)檢測(cè)門限值以檢測(cè)是否有用戶端需要接入所述基站所在的網(wǎng)絡(luò)，把所確定的多徑檢測(cè)窗口中的互相關(guān)信號(hào)總能量E，減去噪聲干擾的影響后，將差與隨機(jī)接入信號(hào)檢測(cè)門限A作比較，當(dāng)差達(dá)到門限A時(shí)，則認(rèn)為有信號(hào)到達(dá)，否則，認(rèn)為沒有信號(hào)到達(dá)。相應(yīng)的隨機(jī)接入檢測(cè)的判決準(zhǔn)則可以表示為￡—/(PN!)2^，其中^w為噪聲干擾估計(jì)，/(PNT)為一個(gè)用來(lái)補(bǔ)償噪聲干擾影響的函數(shù)，它的一種典型形式如下/^^)="^1，其中p為一個(gè)實(shí)數(shù)因子。在一個(gè)固定的仿真條件下，可以將A和y(&)合并為一個(gè)參數(shù)C="PM，由此只需要根據(jù)E2C優(yōu)化一個(gè)單一的參數(shù)C即可；而在不同的仿真條件下，可以首先獨(dú)立地優(yōu)化參數(shù)C，然后再根據(jù)C與^J的對(duì)應(yīng)關(guān)系，很容易通過(guò)擬合方法確定參數(shù)A和函數(shù)Z(^1)。在現(xiàn)有的雙門限檢測(cè)算法中，因?yàn)閮蓚€(gè)門限緊密配合，不能獨(dú)立優(yōu)化，所以在一個(gè)固定的仿真條件下，也需要進(jìn)行二維的優(yōu)化。而仿真條件變化后，又需要重新優(yōu)化。與之相比，本發(fā)明提出的單門限檢測(cè)算法，可以首先獨(dú)立地優(yōu)化參數(shù)C，然后用簡(jiǎn)單的線性擬合等方法，就可以確定A和e等參數(shù)，因此該檢測(cè)算法的離線優(yōu)化更加容易。以下將以本發(fā)明的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法應(yīng)用在寬帶無(wú)線多媒體(BWM)系統(tǒng)為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。一、BWM系統(tǒng)上行鏈路幀結(jié)構(gòu)和隨機(jī)接入方案設(shè)計(jì)要求BWM系統(tǒng)上行空中接口方案的DFT-S-GMC子幀結(jié)構(gòu)如圖8所示，子幀長(zhǎng)度為0.714ms，共計(jì)8000個(gè)采樣點(diǎn)，分為6個(gè)長(zhǎng)塊和2個(gè)短塊，長(zhǎng)塊由循環(huán)前綴(CP)和數(shù)據(jù)(Data)構(gòu)成，短塊由循環(huán)前綴和導(dǎo)頻(Pilot)構(gòu)成，BWM系統(tǒng)一些主要參數(shù)如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由于BWM系統(tǒng)對(duì)隨機(jī)接入方案的主要設(shè)計(jì)要求如下1)隨機(jī)接入資源塊的時(shí)頻大小與DFT-S-GMC相匹配，即時(shí)域上占整數(shù)個(gè)DFT-S-GMC子幀，頻域上占整數(shù)個(gè)DFT-S-GMC子帶。2)隨機(jī)接入的鏈路預(yù)算與BWM系統(tǒng)的上行DFT-S-GMC數(shù)據(jù)的鏈路預(yù)算相匹配，只要能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，就必須能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)接入，并且支持5公里以上的小區(qū)覆蓋半徑。3)隨機(jī)接入信號(hào)應(yīng)具有很低的峰均比。4)隨機(jī)接入的基本碼字?jǐn)?shù)量(不包括時(shí)頻復(fù)用、循環(huán)移位等的擴(kuò)展數(shù)量)不少于256。5)隨機(jī)接入能夠在-10dB左右的信噪比下正常工作。6)隨機(jī)接入能夠在最大頻偏為DFT-S-GMC子帶寬度的0.5%時(shí)正常工作。7)隨機(jī)接入能夠在4個(gè)用戶同時(shí)接入(3個(gè)干擾用戶)時(shí)正常工作。8)隨機(jī)接入能夠在開環(huán)功率控制誤差服從方差為ldB的對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí)正常工作。9)隨機(jī)接入能夠在移動(dòng)速度為120km/h時(shí)正常工作。10)隨機(jī)接入正常工作時(shí)，檢測(cè)性能滿足虛警概率小于千分之一，漏檢概率小于百分之一。11)隨機(jī)接入支持定時(shí)同步，經(jīng)過(guò)定時(shí)校正后，絕大部分多徑能量都位于CP以內(nèi)。12)隨機(jī)接入的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較低。二、隨機(jī)接入信號(hào)實(shí)施例為了在獲得良好的隨機(jī)接入性能的同時(shí)，使隨機(jī)接入信號(hào)能夠與上行DFT-S-GMC數(shù)據(jù)進(jìn)行很好的時(shí)頻復(fù)用，在進(jìn)行上行資源分配時(shí)，采用時(shí)域l個(gè)子幀、頻域8個(gè)子帶作為隨機(jī)接入的一個(gè)基本資源分配單位。在時(shí)域，l個(gè)子幀內(nèi)的隨機(jī)接入信號(hào)的復(fù)用結(jié)構(gòu)如圖9所示，在l個(gè)子幀的0.735ms所對(duì)應(yīng)的8000個(gè)采樣點(diǎn)中，可以時(shí)分復(fù)用3個(gè)隨機(jī)接入時(shí)隙(隨機(jī)接入時(shí)隙一、隨機(jī)接入時(shí)隙二和隨機(jī)接入時(shí)隙三)，在3個(gè)隨機(jī)接入時(shí)隙之后，有l(wèi)個(gè)保護(hù)間隔，每個(gè)隨機(jī)接入時(shí)隙的長(zhǎng)度為2538個(gè)采樣點(diǎn)，保護(hù)間隔的長(zhǎng)度為386個(gè)采樣點(diǎn)。在每個(gè)隨機(jī)接入時(shí)隙中，可以包含長(zhǎng)度為490個(gè)采樣點(diǎn)的循環(huán)前綴和長(zhǎng)度為2048個(gè)采樣點(diǎn)的隨機(jī)接入信號(hào)數(shù)據(jù)部分。在頻域，8個(gè)子帶內(nèi)的隨機(jī)接入信號(hào)的頻域結(jié)構(gòu)如圖10所示，實(shí)際占用了連續(xù)8個(gè)子帶所對(duì)應(yīng)的1.6MHz(8*200kHz)中的1.55MHz(283*5.47kHz)帶寬。所述隨機(jī)接入信號(hào)能夠支持5km的小區(qū)覆蓋半徑和14us的信道多徑，相鄰循環(huán)移位的多徑檢測(cè)窗口位置之間的保護(hù)間隔為6.8us，其峰均比特性如圖11所示，由圖11可見，所有283個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的三次方度量(CubicMetric)均小于2.ldB，滿足BWM系統(tǒng)對(duì)隨機(jī)接入的有效碼字?jǐn)?shù)量不少于256等要求。三、單門限檢測(cè)方法的性能單門限檢測(cè)中，采用的門限值為1.65e6，校正因子為2.0。仿真采用TU6徑信道，頻偏為lkHz，移動(dòng)速度為120km/h。假設(shè)各用戶在相同的時(shí)隙中接入，隨機(jī)地選擇循環(huán)移位，隨機(jī)地產(chǎn)生初始定時(shí)偏差。在前述仿真條件下，虛警概率小于0.1%,漏檢性能如圖12所示，其中中Pmd為漏檢概率，s為開環(huán)功率控制誤差的方差(dB)，當(dāng)s=0時(shí)為理想功率控制，當(dāng)s=l時(shí)有服從方差為ldB的對(duì)數(shù)正態(tài)分布的功率控制誤差。由圖12可見，當(dāng)4個(gè)用戶同時(shí)接入，有功率控制誤差，頻偏為lkHz時(shí)的檢測(cè)性能最差。在此最差條件下，當(dāng)SNR為-10dB時(shí)，漏檢概率小于1%。在其他條件下(比如用戶數(shù)少于4，理想功率控制等)，檢測(cè)性能都更好，當(dāng)SNR為-10dB時(shí)，漏檢概率遠(yuǎn)小于1%。因此，該方案能夠滿足BWM系統(tǒng)對(duì)隨機(jī)接入的性能要求。圖13比較了本發(fā)明提出的單門限檢測(cè)算法(算法1)與前述現(xiàn)有的雙門限檢測(cè)算法(算法2)的性能。由圖13可見，以漏檢概率Pmd達(dá)到iy。為目標(biāo)，在有功率控制誤差時(shí)，本發(fā)明提出的單門限檢測(cè)算法的性能，比現(xiàn)有的雙門限算法改善了0.7dB。在線檢測(cè)隨機(jī)接入信號(hào)時(shí)，該單門限檢測(cè)算法與雙門限檢測(cè)算法相比，減少了多徑窗口內(nèi)各采樣點(diǎn)上能量與門限的比較次數(shù)，其計(jì)算復(fù)雜度為L(zhǎng)次實(shí)加(L為多徑窗口的長(zhǎng)度)，增加了一個(gè)噪聲干擾影響因子的乘法，其復(fù)雜度為1次實(shí)乘。因此，兩種檢測(cè)算法的在線計(jì)算復(fù)雜度的相對(duì)大小，取決于多徑窗口的長(zhǎng)度和定點(diǎn)位數(shù)。因?yàn)槎鄰綑z測(cè)窗口的長(zhǎng)度一定不小于56個(gè)采樣點(diǎn)(5us)，通?？梢栽贗OO個(gè)采樣點(diǎn)左右，而定點(diǎn)位數(shù)一定不大于32位，通常可以在16位左右，所以單門限檢測(cè)算法的計(jì)算復(fù)雜度略低一些。因此，在BWM系統(tǒng)的隨機(jī)接入中，本發(fā)明所提出的單門限檢測(cè)方法，能夠以較低的計(jì)算復(fù)雜度，取得更好的隨機(jī)接入檢測(cè)性能。綜上所述，本發(fā)明在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，采用頻域CAZAC序列，與IEEE802.16e的相比，其具有優(yōu)良的峰均比性能；與3GPPLTE相比，其能夠在采用質(zhì)數(shù)長(zhǎng)度的CAZAC序列同時(shí)，避免使用含有大因子的DFT模塊，從而可以較好地兼顧相關(guān)性能和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。再有，本發(fā)明在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法所提出的隨機(jī)接入資源塊內(nèi)的復(fù)用方案，通過(guò)緊密地時(shí)分復(fù)用多個(gè)隨機(jī)接入?yún)⒖夹盘?hào)，提高頻譜利用效率。最后，本發(fā)明提出的單門限檢測(cè)方法，采用相關(guān)信號(hào)多徑窗內(nèi)的累計(jì)能量與單一門限比較，計(jì)算復(fù)雜度低于采用雙門限的檢測(cè)方法，且單一門限值的優(yōu)化也更加容易。同時(shí)引入一個(gè)校正因子，以克服門限對(duì)于隨機(jī)接入信噪比的依賴性，使得所確定的門限參數(shù)更為通用。權(quán)利要求1.一種在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于包括步驟1)每一待接入基站所在網(wǎng)絡(luò)的用戶端生成相應(yīng)能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)；2)所述每一待接入基站所在網(wǎng)絡(luò)的用戶端根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則各自選擇隨機(jī)接入資源塊中的時(shí)頻位置，并根據(jù)各所述時(shí)頻位置將相應(yīng)的各所述隨機(jī)接入信號(hào)發(fā)送給所述基站；3)所述基站接收各待接入基站的用戶端發(fā)送的各所述隨機(jī)接入信號(hào)在空中進(jìn)行時(shí)分復(fù)用后形成的時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊，并對(duì)所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)以判斷是否有用戶端需要接入所述基站所在的網(wǎng)絡(luò)。2.如權(quán)利要求1所述的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于所述步驟l)包括步驟(1)根據(jù)所述預(yù)設(shè)的規(guī)則選擇恒模零自相關(guān)序列索引；(2)根據(jù)所述恒模零自相關(guān)序列索引生成預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的恒模零自相關(guān)序列；(3)將所述恒模零自相關(guān)序列映射至所述隨機(jī)接入資源塊的帶寬對(duì)應(yīng)的子載波上；(4)將經(jīng)過(guò)映射處理的所述恒模零自相關(guān)序列進(jìn)行快速傅立葉逆變換以將其變換成時(shí)域信號(hào)；(5)將所述時(shí)域信號(hào)循環(huán)移位及添加循環(huán)前綴以形成所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)。3.如權(quán)利要求1所述的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)由長(zhǎng)循環(huán)前綴和第一數(shù)據(jù)部分所組成。4.如權(quán)利要求3所述的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于所述長(zhǎng)循環(huán)前綴的長(zhǎng)度與所述相應(yīng)通信系統(tǒng)的信道的最大往復(fù)時(shí)延及多徑時(shí)延擴(kuò)展之和相當(dāng)。5.如權(quán)利要求1所述的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)由頭部保護(hù)時(shí)隙、短循環(huán)前綴及第二數(shù)據(jù)部分所組成。6.如權(quán)利要求5所述的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于所述頭部保護(hù)時(shí)隙的長(zhǎng)度不小于相應(yīng)通信系統(tǒng)的信道的最大往復(fù)時(shí)延，所述短循環(huán)前綴與所述相應(yīng)通信系統(tǒng)的多徑時(shí)延擴(kuò)展相當(dāng)。7.如權(quán)利要求1所述的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于所述步驟3)包括步驟(1)所述基站利用其自身的參考信號(hào)計(jì)算所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊的互相關(guān)信號(hào)；(2)所述基站采用預(yù)設(shè)長(zhǎng)度的多徑檢測(cè)窗口檢測(cè)所述互相關(guān)信號(hào)以計(jì)算出所述多徑檢測(cè)窗口內(nèi)的互相關(guān)信號(hào)能量累積最大值以及在所述多徑檢測(cè)窗口之外的互相關(guān)信號(hào)的平均功率；(3)根據(jù)所述平均功率估計(jì)相應(yīng)的噪聲水平值；(4)判斷所述互相關(guān)能量累積最大值與所述噪聲水平值的差是否超過(guò)預(yù)設(shè)的接入信號(hào)檢測(cè)門限值以檢測(cè)是否有用戶端需要接入所述基站所在的網(wǎng)絡(luò)。8.如權(quán)利要求7所述的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于當(dāng)所述能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)由長(zhǎng)循環(huán)前綴和第一數(shù)據(jù)部分所組成時(shí)，所述步驟(1)包括步驟I所述基站在各隨機(jī)接入時(shí)隙內(nèi)去除所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊包含的各隨機(jī)接入信號(hào)的循環(huán)前綴；II所述基站將去除循環(huán)前綴的所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊包含的各隨機(jī)接入信號(hào)進(jìn)行離散傅立葉變換后與所述參考信號(hào)在頻域點(diǎn)乘；III將經(jīng)過(guò)點(diǎn)乘的所述時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊經(jīng)過(guò)離散傅立葉逆變換以得到所述互相關(guān)信號(hào)。9.如權(quán)利要求1所述的在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，其特征在于所述尾部的保護(hù)時(shí)隙的長(zhǎng)度不小于相應(yīng)通信系統(tǒng)的信道的最大往復(fù)時(shí)延。全文摘要一種在傳輸時(shí)隙內(nèi)多個(gè)隨機(jī)接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用接入方法，首先由每一待接入基站所在網(wǎng)絡(luò)的用戶端生成相應(yīng)能時(shí)分復(fù)用的隨機(jī)接入信號(hào)，接著各用戶端根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則各自選擇隨機(jī)接入資源塊中的時(shí)頻位置，并根據(jù)各時(shí)頻位置將相應(yīng)的各所述隨機(jī)接入信號(hào)發(fā)送給基站，基站對(duì)各所述隨機(jī)接入信號(hào)在空中時(shí)分復(fù)用后形成的時(shí)分復(fù)用隨機(jī)接入信號(hào)塊進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)以判斷是否有用戶端需要接入所述基站所在的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)峰均比性能的改善，同時(shí)也可較好地兼顧相關(guān)性能和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，還可提高頻譜利用效率，同時(shí)本發(fā)明還提出了一種單門限檢測(cè)方法，可降低計(jì)算復(fù)雜度，且使門限值的優(yōu)化也更加容易。文檔編號(hào)H04Q11/08GK101336006SQ20071004276公開日2008年12月31日申請(qǐng)日期2007年6月26日優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日發(fā)明者琦劉,璐戎,李明齊,陸曄頊申請(qǐng)人:上海無(wú)線通信研究中心