專利名稱：一種隨機接入信號的發(fā)射方法和裝置及相關(guān)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信中的信號處理技術(shù)，特別涉及一種正交頻分復(fù)用(0FDM， Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系統(tǒng)中用戶終端(UE)隨機接入信號的發(fā) 射方法和裝置及相關(guān)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
OFDM實際上是多載波調(diào)制(MCM，Multi-CarrierModulation)的一種。其主要思 想是將原信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到 在每個子信道上進行傳輸，由此形成的正交信號可以在接收端通過采用相關(guān)技術(shù)來分開， 這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ICI)。每個子信道上的信號帶寬小于其子信道帶寬， 因此每個子信道上的信號波形可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于 每個子信道上的信號帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。因而，無 線通信系統(tǒng)在向B3G/4G演進的過程中，OFDM是關(guān)鍵的技術(shù)之一，可以結(jié)合分集、時空編碼、 干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術(shù)，最大限度的提高系統(tǒng)性能。隨著第三代、后三代和未來無線通信系統(tǒng)的不斷演進，無線通信系統(tǒng)將會提供越 來越多的數(shù)據(jù)和更加可靠的通信服務(wù)質(zhì)量(QOS)保障。同時，UE所處的環(huán)境隨著現(xiàn)代科技 的進步也將會越來越復(fù)雜，高速移動和各種多徑反射條件決定了無線通信系統(tǒng)必須能夠適 應(yīng)這些惡劣的傳輸環(huán)境。OFDM系統(tǒng)能夠?qū)挾鄰筋l率選擇性信道變成一組卷積的并行窄 帶頻率平坦性衰落信道，具有能夠有效消除多徑干擾、自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率調(diào)整方便、均衡過程 簡單和頻譜效率高的特點，已經(jīng)成為未來無線通信系統(tǒng)的物理層中的核心傳輸技術(shù)之一。現(xiàn)有的OFDM系統(tǒng)中，UE發(fā)射的隨機接入信號的發(fā)射格式如圖1所示，由三部分組 成，包括循環(huán)前綴(CP)、隨機接入前導(dǎo)序列(RACH preamble)和保護間隔(GI)。這種發(fā)射 格式對于接收端基站(Node B)來講，UE發(fā)射隨機接入信號時，首先是在UE認為與Node B 同步的條件下進行的，而這個同步卻存在不準確的可能，有可能是UE的時間滯后于Node B 的時間，也有可能是UE的時間超前Node B的時間，在UE的時間滯后Node B的時間前提下， 這種發(fā)射格式能保證對隨機接入信號的檢測性能，但是，當UE的時間超前Node B時，會造 成UE發(fā)射信號超前，因此，Node B接收的隨機接入信號會缺失一部分數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致Node B對隨機接入信號的檢測性能會因發(fā)射端UE提前發(fā)射信號而受到嚴重影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種隨機接入信號的發(fā)射方法和裝置以及 相關(guān)系統(tǒng)，增強隨機接入信號檢測的性能。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的—種隨機接入信號的發(fā)射方法，該方法包括以下步驟用戶終端UE根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成隨機接入信號的循環(huán)后綴；UE將此循環(huán)后綴加入在隨機接入前導(dǎo)序列與保護間隔之間，發(fā)送發(fā)射格式依次為循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴、保護間隔的隨機接入信號。所述根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成循環(huán)后綴，具體為提取隨機接入前導(dǎo)序列中連 續(xù)N3個數(shù)據(jù)作為循環(huán)后綴，N3為正整數(shù)。所述提取隨機接入前導(dǎo)序列中數(shù)據(jù)長度為N3的數(shù)據(jù)作為循環(huán)后綴，具體為提取 隨機接入前導(dǎo)序列的前隊個數(shù)據(jù)、或后N3個數(shù)據(jù)、或其中任意連續(xù)N3個數(shù)據(jù)作為循環(huán)后綴。所述根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成循環(huán)后綴之前，進一步包括UE提取隨機接入前 導(dǎo)序列的后N1個數(shù)據(jù)作為隨機接入信號的循環(huán)前綴，N1為正整數(shù)。所述發(fā)送包含循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴和保護間隔的隨機接入信 號之后，進一步包括基站Node B根據(jù)接收到的循環(huán)后綴數(shù)據(jù)與隨機接入前導(dǎo)序列中用于 產(chǎn)生循環(huán)后綴的數(shù)據(jù)的相位差，進行頻率偏移估計。所述進行頻率偏移估計之后，進一步包括將所述的頻率偏移估計的值反饋到隨 機接入信號，修正隨機接入前導(dǎo)序列的相位。所述N3根據(jù)小區(qū)半徑和無線信道環(huán)境進行選取。一種隨機接入信號的發(fā)射裝置，該裝置包括循環(huán)后綴生成模塊，用于提取隨機接入前導(dǎo)序列中連續(xù)N3個數(shù)據(jù)生成隨機接入信 號的循環(huán)后綴；組裝發(fā)射模塊，用于依次將循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴和保護間隔組 裝成隨機接入信號進行發(fā)射。該裝置進一步包括隨機接入序列生成模塊，用于產(chǎn)生隨機接入信號的隨機接入前導(dǎo)序列；循環(huán)前綴生成模塊，用于提取隨機接入前導(dǎo)序列中后N1個數(shù)據(jù)生成隨機接入信號 的循環(huán)前綴；保護間隔生成模塊，用于生成隨機接入信號的保護間隔。一種實現(xiàn)頻率偏移估計的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括UE，用于根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成隨機接入信號的循環(huán)后綴，將此循環(huán)后綴加 入在隨機接入前導(dǎo)序列與保護間隔之間，發(fā)送發(fā)射格式依次為循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序 列、循環(huán)后綴、保護間隔的隨機接入信號；Node B，用于根據(jù)接收到的循環(huán)后綴數(shù)據(jù)與隨機接入前導(dǎo)序列中用于產(chǎn)生循環(huán)后 綴的數(shù)據(jù)的相位差，進行頻率偏移估計。本發(fā)明利用對UE發(fā)射端隨機接入信號發(fā)射格式的改進，可以提供更多的信息給 Node B，使得Node B在進行隨機接入信號檢測時，對時間的依賴有了一定程度的降低，使得 隨機接入信號的檢測性能不會因為信號發(fā)射超前一定時間段而影響隨機接入檢測系統(tǒng)的 檢測性能，增強了隨機接入信號檢測的可靠性。在UE的時間超前Node B時，保證Node B 對隨機接入信號的接收也是完整的，從而減小對隨機接入信號檢測性能的影響。另外，在高速條件下，本發(fā)明提出的方案有助于進行頻率估計，利于提高隨機接入 信號的檢測性能。


圖1為現(xiàn)有36. 211協(xié)議中的隨機接入信號發(fā)射格式示意4
圖2為本發(fā)明的隨機接入信號的發(fā)射流程示意圖；圖3為本發(fā)明提出的隨機接入信號發(fā)射格式示意圖；圖4為本發(fā)明用于OFDM系統(tǒng)隨機接入信號發(fā)射的裝置示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。如圖2所示，本發(fā)明實現(xiàn)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中隨機接入信號的發(fā)射方法，包括以 下步驟步驟201 生成隨機接入前導(dǎo)序列，序列長度為N2 ；設(shè)生成隨機接入前導(dǎo)序列的序列為Xu(η)，其表達式如下
.Μ η(η+\)xu{n) = e'J^^, 0<n<Nzc-l(1)這里Nzc是序列xu(η)的長度，u=l,.., Nzc-I，η為正整數(shù)。則長度為N2的隨機接入前導(dǎo)序列χ (m)為
1 ^zc-IWzc-I-j^k jl^L(.x{m) = — ￡ J xu{n)'e Nzc 'e Nl 0<m<N2-l (Z)
N2 k=0 n=0隨機接入前導(dǎo)序列的相應(yīng)時域離散信號S(t)的生成過程如下
Wzc-IN2c-I
S(t) = Pprach Σ Σ .e Nzc . 購 (3)
k=0 n=0這里，0 ( t < N2*Ts，這里的Ts是時域采樣頻率的倒數(shù)；β PEACH是幅度標稱因子；Δ 是隨機接入前導(dǎo)序列的子載波間隔#是隨機接入前導(dǎo)序列的頻率偏移。步驟202 根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成循環(huán)前綴；取步驟201中得到的隨機接入前導(dǎo)序列的后N1個數(shù)據(jù)作為循環(huán)前綴CP，即CPt=SNi_Ni+Ui, i ...,Nx-I(4)步驟203 根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成循環(huán)后綴；具體的可以取步驟201中得到的隨機接入前導(dǎo)序列的連續(xù)N3個數(shù)據(jù)作為循環(huán)后 綴CPl，有以下三種方法1)取隨機接入前導(dǎo)序列的前N3個數(shù)據(jù)，即CPli = Si, i = 0, . . . , N3-I(5)2)取隨機接入前導(dǎo)序列的后N3個數(shù)據(jù)，即= sN1-N^ui, i = 0,...,N3 -1( 6 )3)取隨機接入前導(dǎo)序列中任意連續(xù)N3個數(shù)據(jù)，即CPli = Sm+i，i=0,..., N3-I (7)其中m取值為0 N2-N3+1間的任意整數(shù)，N3為大于0的正整數(shù)，且N3的取值與小 區(qū)半徑和無線信道環(huán)境有關(guān)。步驟204 生成保護間隔；采用啞元填充保護間隔GI，填充啞元的長度為N4。以上為隨機接入信號各部分的產(chǎn)生過程，為描述方便，采用了步驟的形式，實際上步驟202、203和204的信息處理步驟沒有明顯的時間順序。步驟205 將步驟201 204生成的各部分數(shù)據(jù)組裝成新的隨機接入信號的發(fā)射 格式，并進行發(fā)射；在UE端，將步驟201 204生成的各部分數(shù)據(jù)組裝成如圖3所示的發(fā)射格式進行 發(fā)射，隨機接入信號的組成依次為CP、隨機接入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴CPl和GI。這樣當UE的時間超前Node B的時間時，發(fā)射的隨機接入信號會由于循環(huán)后綴的 存在，增加了一定的冗余數(shù)據(jù)，使Node B在接收隨機接入信號不完全時，對隨機接入前導(dǎo)序 列丟失的部分，可以利用冗余數(shù)據(jù)進行補充，實現(xiàn)有效的檢測到完整的隨機接入信號。此外，由于循環(huán)后綴CPl取的是隨機接入前導(dǎo)序列中的一段數(shù)據(jù)，發(fā)射格式確定 下來后，循環(huán)后綴取的隨機接入前導(dǎo)序列中的這段數(shù)據(jù)也就確定下來了，而且UE和Node B 都知道循環(huán)后綴的長度。當Node B接收到此格式的隨機接入信號后，比較循環(huán)后綴數(shù)據(jù)與 隨機接入前導(dǎo)序列中循環(huán)后綴所取的數(shù)據(jù)之間的相位差θ，根據(jù)兩者的相位差θ及這兩 段數(shù)據(jù)之間的時間差t，就可計算出頻率偏差，從而實現(xiàn)頻率偏移估計，將頻率偏移估計的 值反饋到隨機接入信號，就可修正隨機接入前導(dǎo)序列的相位，從而提高隨機接入信號檢測 的性能。通過上述方法，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中隨機接入信號的發(fā)射裝 置，具體在OFDM系統(tǒng)中應(yīng)用的實施例如圖4所示，該裝置包括隨機接入序列生成模塊41、 循環(huán)前綴生成模塊42、循環(huán)后綴生成模塊43、保護間隔生成模塊44和組裝發(fā)射模塊45，其 中，隨機接入序列生成模塊41用于生成隨機接入前導(dǎo)序列，具體的利用表達式 產(chǎn)生數(shù)據(jù)長度為N2的隨機接入前導(dǎo)序列χ (m)。同時產(chǎn)生相應(yīng)的時域離散信號S (t)，生成過程如下 這里，0 ≤ t < N2*Ts，這里的Ts是時域采樣頻率的倒數(shù)；β PEACH是幅度標稱因子； Δ fM是隨機接入前導(dǎo)序列的子載波間隔#是隨機接入前導(dǎo)序列的頻率偏移。循環(huán)前綴生 成模塊42利用隨機接入序列生成模塊41中產(chǎn)生的隨機接入前導(dǎo)序列中的后N1個數(shù)據(jù)產(chǎn)生 循環(huán)前綴；循環(huán)后綴生成模塊43利用隨機接入序列生成模塊41中產(chǎn)生的隨機接入前導(dǎo)序 列中的連續(xù)N3個數(shù)據(jù)產(chǎn)生循環(huán)后綴；保護間隔生成模塊44是以數(shù)據(jù)長度為N4的啞元填充 保護間隔，將以上各模塊生成的數(shù)據(jù)發(fā)送給組裝發(fā)射模塊45，組裝發(fā)射模塊45將其組裝成 如圖3所示的隨機接入信號的發(fā)射格式進行發(fā)射，即隨機接入信號包含的各數(shù)據(jù)依次為 循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴和保護間隔。另外，該裝置在Node B接收端加入頻率偏移估計模塊46，該頻率偏移估計模塊46 利用Node B接收到的隨機接入信號，比較循環(huán)后綴數(shù)據(jù)與隨機接入前導(dǎo)序列中循環(huán)后綴所 取的數(shù)據(jù)之間的相位差θ，根據(jù)兩者的相位差θ及這兩段數(shù)據(jù)之間的時間差t，計算出頻率偏差，并將估計的頻率偏移反饋到隨機接入信號，來修正隨機接入前導(dǎo)序列的相位。利用本發(fā)明的隨機接入信號的發(fā)射方法和裝置，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)頻率偏移估 計的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括UE和Node B ；具體的，UE根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成隨機接入信號的循環(huán)后綴，將此循環(huán)后綴 加入在隨機接入前導(dǎo)序列與保護間隔之間，發(fā)送發(fā)射格式依次為循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo) 序列、循環(huán)后綴、保護間隔的隨機接入信號至Node B ；NodeB接收到的循環(huán)后綴數(shù)據(jù)與隨機 接入前導(dǎo)序列中用于產(chǎn)生循環(huán)后綴的數(shù)據(jù)的相位差，計算頻率偏差，得到頻率偏移估計的 值；該系統(tǒng)進一步用于，將頻率偏移估計的值反饋到隨機接入信號，修正隨機接入前導(dǎo)序列 的相位。可見，通過上述方案的隨機接入信號的發(fā)射方法和裝置，由于循環(huán)后綴的存在，增 加了一定的冗余數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)Node B在進行隨機接入信號檢測時，利用冗余數(shù)據(jù)對不 完整的隨機接入信號進行補充，從而，使Node B對時間的依賴有一定程度的降低，使得隨機 接入信號的檢測性能不會因為信號發(fā)射超前一個時間段而影響隨機接入信號檢測系統(tǒng)的 檢測性能，增強了 Node B對隨機接入信號檢測的可靠性。另外，在高速條件下，本發(fā)明提出 的一種隨機接入信號的相關(guān)系統(tǒng)有助于進行頻率估計，將頻率偏移估計的值反饋到隨機接 入信號，利于提高Node B對隨機接入信號的檢測性能。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種隨機接入信號的發(fā)射方法，其特征在于，該方法包括以下步驟用戶終端UE根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成隨機接入信號的循環(huán)后綴；UE將此循環(huán)后綴加入在隨機接入前導(dǎo)序列與保護間隔之間，發(fā)送發(fā)射格式依次為循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴、保護間隔的隨機接入信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成循環(huán)后 綴，具體為提取隨機接入前導(dǎo)序列中連續(xù)N3個數(shù)據(jù)作為循環(huán)后綴，N3為正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述提取隨機接入前導(dǎo)序列中數(shù)據(jù)長度 為N3的數(shù)據(jù)作為循環(huán)后綴，具體為提取隨機接入前導(dǎo)序列的前N3個數(shù)據(jù)、或后N3個數(shù)據(jù)、或其中任意連續(xù)N3個數(shù)據(jù)作為 循環(huán)后綴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成循環(huán)后 綴之前，進一步包括UE提取隨機接入前導(dǎo)序列的后N1個數(shù)據(jù)作為隨機接入信號的循環(huán)前 綴，N1為正整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述發(fā)送包含循環(huán)前綴、隨機接 入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴和保護間隔的隨機接入信號之后，進一步包括基站Node B根據(jù)接 收到的循環(huán)后綴數(shù)據(jù)與隨機接入前導(dǎo)序列中用于產(chǎn)生循環(huán)后綴的數(shù)據(jù)的相位差，進行頻率 偏移估計。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述進行頻率偏移估計之后，進一步包 括將所述的頻率偏移估計的值反饋到隨機接入信號，修正隨機接入前導(dǎo)序列的相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述N3根據(jù)小區(qū)半徑和無線信道環(huán) 境進行選取。
8.一種隨機接入信號的發(fā)射裝置，其特征在于，該裝置包括循環(huán)后綴生成模塊，用于提取隨機接入前導(dǎo)序列中連續(xù)N3個數(shù)據(jù)生成隨機接入信號的 循環(huán)后綴；組裝發(fā)射模塊，用于依次將循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴和保護間隔組裝成 隨機接入信號進行發(fā)射。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步包括隨機接入序列生成模塊，用于產(chǎn)生隨機接入信號的隨機接入前導(dǎo)序列；循環(huán)前綴生成模塊，用于提取隨機接入前導(dǎo)序列中后N1個數(shù)據(jù)生成隨機接入信號的循 環(huán)前綴；保護間隔生成模塊，用于生成隨機接入信號的保護間隔。
10.一種實現(xiàn)頻率偏移估計的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括UE，用于根據(jù)隨機接入前導(dǎo)序列生成隨機接入信號的循環(huán)后綴，將此循環(huán)后綴加入在 隨機接入前導(dǎo)序列與保護間隔之間，發(fā)送發(fā)射格式依次為循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序列、循 環(huán)后綴、保護間隔的隨機接入信號；Node B，用于根據(jù)接收到的循環(huán)后綴數(shù)據(jù)與隨機接入前導(dǎo)序列中用于產(chǎn)生循環(huán)后綴的 數(shù)據(jù)的相位差，進行頻率偏移估計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隨機接入信號的發(fā)射方法，利用對發(fā)射端隨機接入信號發(fā)射格式的改進，從隨機接入前導(dǎo)序列中，提取數(shù)據(jù)長度為N3的數(shù)據(jù)作為循環(huán)后綴，將此循環(huán)后綴加入在隨機接入信號發(fā)射格式的隨機接入前導(dǎo)序列與保護間隔之間，形成依次為循環(huán)前綴、隨機接入前導(dǎo)序列、循環(huán)后綴和保護間隔的發(fā)射格式進行發(fā)射，使其在UE的時間超前基站(Node B)時，保證Node B對隨機接入信號的接收也是完整的；同時，本發(fā)明公開了一種隨機接入信號的發(fā)射裝置及相關(guān)系統(tǒng)，提高Node B對隨機接入信號的檢測性能。
文檔編號H04B1/707GK101888360SQ200910084239
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者秦洪峰, 費佩燕 申請人:中興通訊股份有限公司