CN101232315B - 一种WiMAX***中多天线测距码的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种WiMAX***中多天线测距码的检测方法，包括：根据接收到的多天线数据获得频域上多天线共轭子载波；合并再与本地测距码共轭序列进行相关；根据噪声功率P_noise设定检测阕值k₁·P_noise并与最大相关功率比较，如果小进一步检测；设定码间互相关阕值k₂·P_noise并与所有相关功率比较，如果小，计算对应多天线测距码时偏

其中：k₁、k₂是常数，θ_m是多天线共轭子载波与本地测距码共轭序列相关结果的相角，m是本地测距码编号，N是符号子载波个数。这种方法避免了每根天线分别跟本地序列进行相关，节省处理时间，同时采用两个阈值更能准确检测真实测距码。

Description

一种WiMAX***中多天线测距码的检测方法

技术领域

本发明涉及wimax***，具体涉及一种wimax***基站上行多天线测距码(ranging码)的检测方法。

背景技术

目前，通信行业推出了一种崭新的宽带无线接入技术，将其命名为wimax。Wimax是world interoperability for microwave accsee的缩写，译为微波接入全球互通。WiMAX是一种基于标准的技术，可以替代现有的有线和DSL连接方式，来提供最后一英里的无线宽带接入。WiMAX将提供固定、移动、便携形式的无线宽带连接，并最终能够在不需要直接视距基站的情况下提供移动无线宽带连接。在典型的3到10英里半径单元部署中，获得WiMAX论坛认证的***有望为固定和便携接入应用提供高达每信道40Mbps的容量，可以为同时支持数百使用T-1连接速度的商业用户或数千使用DSL连接速度的家庭用户的需求，并提供足够的带宽。WiMAX技术使城区以及城市之间形成“城域地带(MetroZones)”，为用户提供便携的室外宽带无线接入。本发明主要涉及wimax***(802.16e-2005)基站上行接收端多天线ranging码的检测。

Ranging是用户终端MS和基站BS之间用于保证链路通信质量的一组操作，802.16***中的Ranging主要实现如下功能：网络的初始化接入，网络再接入，切换过程中的关联处理，频偏估计调整，定时估计，功率控制调整，登记等。

在wimax***中，在上行分配的Ranging子信道上发送Ranging码。Ranging信道由一组或者多组的6个相邻子信道构成，Ranging信道从第一个子信道开始。Ranging码采用BPSK方式调制在Ranging信道的子载波上面，每一个子载波调制一个比特。每一个比特以子载波频率递增的次序来映射到相应的子载波上，即最低索引的比特调制在最低频率索引的子载波上，最高索引的比特调制在最高索引的子载波上。Ranging分为初始ranging和周期ranging。初始ranging用于SS在开机进行初始化接入、失同步以及硬切换后开始的初始Ranging处理，其中SS是Subscriber Station的缩写，译为用户站。一个初始Ranging发送可以在两个连续的符号期间完成，每个符号期间，Ranging信道上发送相同的Ranging码，两个符号之间保持连续的相位。周期Ranging适用于当SS已经与***建立同步之后，用于SS进行周期性的参数校正，调整参数包括时间、频率和功率，初始ranging和周期ranging符号如图1和图2所示，其中：OFDM是Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing的缩写，译为正交频分复用。

Ranging码为伪随机准正交码，具有自干扰的特点，最大的码间干扰达到-5db，容易受载波频偏，信道畸变和衰落以及其它邻近小区信号的影响，而且对于多天线***来说，需要一种运算量小，准确性高的检测方法。

现有技术一

时域相关法。该方法是将频域中的码变换到时域中，与接收到的时域信号进行码片的滑动相关计算，即：

$\mathrm{power}\left(j\right)=\underset{n}{\max }\left({|\underset{l=0}{\overset{\mathrm{Symlen}-1}{\mathrm{\Σ}}}r(n+l)*c_j\left(l\right)|}^2\right)$

c_j(l)(l＝0，1，2，...，Symlen-1，j＝0，1，2，..，P-1)为第j个码变换到时域之后的样点。r(l)为接收到的时域信号，P为可能发送的码字个数。求出的峰大于阈值则认为有ranging码被检测到。该方法在检测码的同时就能检测出符号偏移，但缺点是复杂度太高，需要T×N×N×P(N为符号长度，P为码字个数，T为天线数)次复数乘运算。

现有技术二

频域差分相关法。将接收的数据先进行FFT变换到频域，然后从中取出Ranging子信道中所有载波的值和所有可能的用户码相乘，然后相邻子载波进行共轭相乘求和。如果匹配后的峰值大于一定的阈值，则认为检测到了ranging码。该方法当多天线时复杂度是单天线的T倍，效率较低。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提供一种WiMAX***中多天线测距码的检测方法，能够降低检测运算复杂度高并在低信噪比情况下减少错检。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种WiMAX***中多天线测距码的检测方法，包括以下步骤：

1.1)根据接收到的多天线数据获得频域上多天线共轭子载波；

1.2)合并所述多天线共轭子载波与本地测距码共轭序列进行相关；

1.3)根据噪声功率P_noise设定检测阕值K₁·P_noise并与最大相关功率比较，如果小，进入下一步；如果大，判断检测结果为没有多天线测距码，跳过步骤1.4)直接结束，其中：k₁是常数；如果等于可自定义选择上面两种情况；

1.4)根据噪声功率P_noise设定码间互相关阕值k₂·P_noise并与所有相关功率比较，如果小，计算对应多天线测距码时偏 $T_m=\frac{{\mathrm{\θ}}_m}{2\mathrm{\π}}\·N,$ 其中：k₂是常数，θ_m是所述多天线共轭子载波与本地测距码共轭序列相关结果的相角，m是本地测距码的编号，N是符号子载波个数；如果大，不计算；如果等于可计算或不计算。

按照本发明提供的测试方法，所述步骤1.1)包括：从接收到的多天线数据根据测距码子信道的位置提取出测距码子载波；对提取出来的测距码子载波用进行共轭差分操作。

按照本发明提供的测试方法，所述步骤1.2)中合并是天线合并 ${\mathrm{yy}}_n^{*}=\underset{k=0}{\overset{\mathrm{antnum}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yy}}_n^{*\left(k\right)},$ 其中：yy_n ^*(k)是所述多天线共轭子载波，antnum是***天线总数。

按照本发明提供的测试方法，所述步骤1.3)中常数k₁等于0.33。

按照本发明提供的测试方法，所述步骤1.4)中常数k₂等于0.35。

按照本发明提供的测试方法，所述噪声功率P_noise根据保护间隔计算 $P_{\mathrm{noise}}=\frac{\underset{i=0}{\overset{182}{\mathrm{\Σ}}}\left|r_i\right|}{183},$ 其中：r_i为保护子载波。

按照本发明提供的测试方法，所述噪声功率P_noise根据固定发空符号计算。

按照本发明提供的测试方法，该测试方法应用在基站上行接收端多天线测距码的检测中。

本发明提供的一种WiMAX***中多天线测距码的检测方法，根据ranging符号的位置特点，从频域中提取出ranging子载波，然后将多天线数据在共轭之后进行合并之后再进行相关，避免了每根天线分别跟本地序列进行相关的情况，节省了处理时间，并根据保护间隔来计算噪声功率，不用固定发空符号来计算噪声功率，提高了***的处理能力。另外，用噪声功率和自相关系数来确定两个阈值，从而可以准确检测出真实的ranging码，降低了由于码的自相关特性引起的错检率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1为初始ranging符号结构示意图；

图2为周期ranging符号结构示意图；

图3为本发明多天线测距码检测流程示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明应用***：

假设wimax***一个符号的子载波个数是1024，ranging信道占前六个子信道，共有144个ranging子载波。

第二步，结合具体应用详细说明本发明方法：

如图3所示，本发明检测方法应用在上述wimax***，具体包括以下的步骤：

301)用ranging子载波提取模块从接收到的数据根据ranging子信道的位置提取出ranging子载波：y₀ ^(k)，y₁ ^(k)，......，y₁₄₂ ^(k)，y₁₄₃ ^(k)，k＝0，1...，antnum-1。

302)对提取出来的ranging子载波用模块进行共轭差分操作。在每个天线内，对一个块TILE内的相邻子载波共轭相乘，生成108个共轭子载波。

yy₀ ^*(k)，yy₁ ^*(k)，......，yy₁₀₆ ^*(k)，yy₁₀₇ ^*(k)，k＝0，1....，antnum-1

303)将各天线共轭差分后的数据使用天线合并模块进行天线合并，得到： ${\mathrm{yy}}_n^{*}=\underset{k=0}{\overset{\mathrm{antnum}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{yy}}_n^{*\left(k\right)}$

304)合并相关模块将本地ranging码m在一个TILE内共轭相乘，结果与多天线合并后的共轭子载波相乘，得到 ${\mathrm{zz}}_n^{*\left(m\right)}={\mathrm{yy}}_n^{*}{\mathrm{ww}}_n^{\left(m\right)},$ 对所有本地码进行相关，对相关结果求和，得到 ${\mathrm{zz}}_{\mathrm{sum}}^{*\left(m\right)}=\underset{n=0}{\overset{107}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{zz}}_n^{*\left(m\right)},$ 并计算信号的功率 $p_{\mathrm{sum}}^m=\frac{\left|{\mathrm{zz}}_{\mathrm{sum}}^{*\left(m\right)}\right|}{108}.$

305)阈值1计算模块用符号的保护子载波计算噪声功率。每个符号有前92和后91个保护子载波，将这些子载波提取出来，计算噪声功率 $P_{\mathrm{noise}}=\frac{\underset{i=0}{\overset{182}{\mathrm{\Σ}}}\left|r_i\right|}{183},$ r_i为保护子载波。将k₁·P_noise设为阈值1，k₁取常数0.33。

306)从信号相关后的功率p_sum ^m中找到最大的相关功率p_max，将p_max与阈值1进行比较，如果最大相关功率大于阈值1，则认为有ranging码，转到步骤307)。如果小于则认为收到的符号里没有ranging码，搜索完成。

307)当相最大相关功率大于阈值1时，可以认为收到了ranging码，但是由于ranging码间的互相关性，所以不能确定是否还有其它的码字，需要根据互相关性用最大相关功率来判断其它的码字是***发射还是由功率最大的码字互相关引起的功率超过噪声门限。将k₂·P_max设为阈值2，如果相关后的功率大于阈值2，则认为是检测到的ranging码。k₂根据ranging码的相关性选为常数0.35。对检测到的ranging码，用模块306根据zz_sum ^*(m)的相角θ_m可以得到ranging符号的时偏 $T_m=\frac{{\mathrm{\θ}}_m}{2\mathrm{\π}}\·N.$ 将所有本地ranging码比较完之后，搜索完成。

最后，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种WiMAX***中多天线测距码的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)根据接收到的多天线数据获得频域上多天线共轭子载波；

1.2)合并所述多天线共轭子载波，合并后的共轭子载波与本地测距码共轭序列进行相关得到相关功率；

1.3)根据噪声功率P_noise设定检测阕值k₁·P_noise并与最大相关功率比较，如果小，进入下一步；如果大，判断检测结果为没有多天线测距码，跳过步骤1.4)直接结束，其中：k₁是常数；所述最大相关功率为步骤1.2)得到的所有相关功率中的最大值；

1.4)根据噪声功率P_noise设定码间互相关阕值k₂·P_noise并与所有相关功率比较，如果小，计算对应多天线测距码时偏其中：k₂

是常数，θ_m是所述多天线共轭子载波与本地测距码共轭序列相关结果的相角，m是本地测距码的编号，N是符号子载波个数。

2.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述步骤1.1)包括：从接收到的多天线数据根据测距码子信道的位置提取出测距码子载波；对提取出来的测距码子载波用进行共轭差分操作。

3.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述步骤1.2)中合并是天线合并

其中：

是所述多天线共轭子载波，antnum是***天线总数。

4.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述步骤1.3)中常数k1等于0.33。

5.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述步骤1.4)中常数k2等于0.35。

6.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述噪声功率P_noise根据保护间隔计算

其中：r_i为保护子载波。

7.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述噪声功率P_noise根据固定发空符号计算。

8.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，该测试方法应用在基站上行接收端多天线测距码的检测中。

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