Патент на изобретение №2335091

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СОТЫ В СИСТЕМЕ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в обеспечении обнаружения соты, в которой находится мобильная станция, для того, чтобы инициировать сеанс связи в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов. Для этого устройство и способ включают в себя прием сигнала от базовой станции и выполнение быстрого преобразования Фурье над принятым сигналом; генерацию PN кода для сравнения с PN кодом базовой станции, содержащимся в сигнале; и обнаружение соты, в которой находится мобильная станция, с помощью поиска PN кода, синхронизованного с FFT-обработанным сигналом, с использованием сгенерированного PN кода 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (ODFMA система). А именно: настоящее изобретение относится к способу и устройству обнаружения соты в ODFMA системе.

Описание предшествующего уровня техники

Мобильные системы связи, относящиеся к четвертому поколению (4G) мобильных систем связи, предоставляют мультимедийные услуги с очень высокой скоростью передачи данных, сменяя аналоговые системы первого поколения (1G), цифровые системы второго поколения (2G) и системы IMT-2000 третьего поколения (3G), обеспечивающие мультимедийные услуги с высокой скоростью передачи данных. В мобильной системе связи четвертого поколения подписчик может получить доступ к спутниковой сети, локальной сети (LAN), сети, использующей Интернет протокол (IP), с помощью одной мобильной станции (MS). Поэтому подписчик может использовать службы передачи голоса, изображений, мультимедиа, данных Интернета, голосовой почты и мгновенных сообщений с помощью одной мобильной станции. Мобильная система связи четвертого поколения поддерживает скорость передачи данных в 20 Мбит/сек для мультимедийных услуг с очень высокой скоростью передачи данных и использует технологии ортогональных частот, подобные схеме мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (ODFM).

ODFM схема, схема цифровой модуляции для мультиплексирования множества ортогональных несущих сигналов, разделяет единственный поток данных на несколько потоков с более низкой скоростью передачи данных и одновременно передает потоки с более низкой скоростью передачи данных, используя несколько поднесущих. В результате, увеличивается интервал символа, что приводит к уменьшению относительной дисперсии во временной области из-за расширения задержки многолучевого распространения.

Система множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (ODFMA система) передает данные по символам. Между символами возникает интерференция, и для того, чтобы скомпенсировать межсимвольную интерференцию, ODFMA система вставляет циклический префикс (СР), который длиннее, чем транспортный канал, в символ.

На Фиг.1 представлена диаграмма, иллюстрирующая структуру символа в OFDMA системе. По Фиг.1 боковые регионы соответствуют циклическому префиксу (СР). Задняя часть символа копируется и затем присоединяется к передней части для заданного направляющего времени Tg. Здесь время, определяемое исключением СР из символа, обозначается Tb, и время, соответствующее полному символу, обозначается Ts.

Если количество используемых поднесущих обозначить N, принятый сигнал после удаления СР и быстрое преобразование Фурье (FFT) имеют следующую связь.

В уравнении (1) s(k) обозначает принятый сигнал в частотной области, H(k) обозначает значение, полученное при выполнении N-точечного дискретного преобразования Фурье (DFT) над откликом канала во временной области h[n], и (k) обозначает коэффициент N-точечного DFT для белого гауссова шума [n] и имеет дисперсию N₀. Здесь [n] и (k) – есть коэффициенты для представления сигнала во временной области и сигнала в частотной области соответственно.

Мобильной станции требуется оценить канал H(k) для того, чтобы демодулировать сигнал, принятый от базовой станции (BS), и с этой целью базовая станция вставляет контрольные сигналы в пакет данных нисходящей линии связи перед передачей. С помощью этих контрольных сигналов мобильная станция не только выполняет оценку канала, но также оценивает отношение сигнала к смеси помех с шумом (SINR), используемое для управления мощностью в схеме множественного доступа, и передает информацию о SINR базовой станции.

В сотовой системе мобильная станция должна обнаруживать соту, к которой она принадлежит, для того, чтобы начать связь. Обнаружение соты выполняется с помощью уникальных псевдошумовых (PN) кодов, используемых каждой базовой станцией, и кросс-корреляции между принятыми сигналами мобильной станции. В системе широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов (WCDMA) обнаружение соты выполняется с помощью PN кода, выделенного каждой соте и кросс-корреляции между основным каналом синхронизации (P-SCH), вторичным каналом синхронизации (S-SCH) и общим пилотным каналом (CPICH) в начале сеанса связи. С другой стороны, в OFDMA системе базовая станция посылает назначенный ей PN код, используя заголовок, вставляемый в начало кадра данных, и мобильная станция может обнаруживать соту с помощью кросс-корреляции. Тем не менее, для кросс-корреляции необходимо N² перемножений, что приводит к увеличению числа вычислений.

Для сигнала данных в частотной области в уравнении (1) принятый сигнал во временной области z(k), который принимает мобильная станция, может быть представлен произведением частотного отклика канала и переданного сигнала в частотной области, как выражено уравнением (2):

где обозначает N-циркулярную свертку, h[n] обозначает отклик канала во временной области и [n] обозначает белый гауссов шум во временной области.

На основе уравнения (1) частотная коррекция канала или оценка канала выполняется с помощью N эффективных делений. Для частотной коррекции канала определенные данные s(k) оцениваются с помощью деления z(k) на оценку для H(k). Тем не менее, для обнаружения соты s(k) ограничена несколькими определенными PN кодами, и PN код, выделенный соответствующей соте из этих кодов, должен обнаруживаться без оценки для H(k). В этом случае, где нет условия для H(k), невозможно обнаруживать соту. Тем не менее, в OFDMA системе можно обнаруживать соту по условию, что длина канала L во временной области много меньше, чем количество N поднесущих. В общем варианте осуществления системы, тем не менее, хотя информация о длине канала L должна передаваться мобильной станции, мобильной станции сложно получить такую информацию в начале сеанса связи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение способа и устройства для обнаружения соты, когда длина канала L во временной области много меньше количества N поднесущих в OFDMA системе.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение способа и устройства для обнаружения соты с помощью циркулярной кросс-корреляции или циркулярной свертки во временной области и обнаружения соты с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT) и обратного быстрого Фурье преобразования (IFFT) в частотной области в ODFMA системе.

Для достижения этих и других целей обеспечивается способ обнаружения мобильной станцией соты, в которой находится мобильная станция, для того, чтобы инициировать сеанс связи в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA системе), который включает в себя этап, на котором множество базовых станций передает сигнал с псевдошумовым (PN) кодом к мобильной станции. Способ включает в себя этапы, на которых принимают сигнал от базовой станции и выполняют быстрое преобразование Фурье (FFT) над принятым сигналом; генерируют PN код для сравнения с PN кодом базовой станции, включенным в сигнал; и обнаруживают соту, в которой находится мобильная станция, с помощью поиска PN кода, синхронизованного в сигнале, обработанном FFT, используя сгенерированный PN код.

Для достижения этих и других целей обеспечивается устройство приема базовой станции для обнаружения соты, в которой находится мобильная станция, для того, чтобы инициировать сеанс связи в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA системе), содержащей множество базовых станций, передающих сигнал с псевдошумовым (PN) кодом к мобильной станции. Устройство содержит радиочастотный (RF) процессор для RF-обработки принятого сигнала, принятого от базовой станции через антенну, блок быстрого преобразования Фурье для приема данных от базовой станции и выполнения FFT над принятым сигналом; и блок обнаружения соты для генерации тестового PN кода для сравнения с PN кодом базовой станции, содержащимся в сигнале, поиска синхронизованного PN кода с помощью сравнения сигнала, обработанного FFT, с сигналом, выделенным сгенерированным PN кодом, и обнаружения соты, в которой находится мобильная станция с использованием найденного PN кода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описанные выше и другие цели настоящего изобретения станут более понятны из нижеследующего подробного описания, рассматриваемого вместе с сопроводительными чертежами, на которых:

Фиг.1 – диаграмма, иллюстрирующая традиционную структуру символа в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA системе);

Фиг.2 – блок-схема, иллюстрирующая структуру устройства приема в OFDMA системе в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 – график, иллюстрирующий сравнение между случаем, когда синхронизация между псевдошумовым (PN) кодом базовой станции и тестовым PN кодом достигнута, и другим случаем, когда синхронизация не достигнута, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 – схема последовательности операций, иллюстрирующая операцию обнаружения соты в частотной области, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 – схема последовательности операций, иллюстрирующая операцию обнаружения соты во временной области, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6А и 6В – графики, иллюстрирующие частотный отклик и временной импульсный отклик фильтра нижних частот, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, соответственно; и

Фиг.7 – график, иллюстрирующий производительность алгоритма обнаружения соты, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными номерами или символами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи. В следующем описании описание известных функций и конфигураций, включенных здесь, будет опущено для краткости.

Как описано в этом документе, настоящее изобретение обеспечивает алгоритм, использующий циркулярную кросс-корреляцию или циркулярную свертку, и алгоритм, использующий быстрое преобразование Фурье (FFT) и обратное быстрое преобразование (IFFT) для обнаружения соты, которые важны в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA системе), предполагающие, что длина L канала много меньше, чем длина символа в мультиплексировании с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDMA), то есть количества N поднесущих.

В традиционной OFDMA системе максимальная эффективная длина канала спроектирована так, что она должна быть ограничена длиной короче, чем длина циклического префикса (СР), предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения реализует алгоритм обнаружения соты, рассматривающий длину СР как длину L канала.

В OFDMA системе базовая станция включает псевдошумовой (PN) код, присвоенный ей, в СР, вставленный в начало кадра данных, перед передачей мобильной станции. Мобильная станция обнаруживает соту при помощи получения сигнала, ограниченного длиной L во временной области, синхронизуя правильный тестовый PN код с PN кодом, полученным от базовой станции. Структура устройства приема для обнаружения соты для использования в мобильной станции будет описана ниже, со ссылкой на Фиг.2.

На Фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая структуру устройства приема в OFDMA системе, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. По Фиг.2 устройство приема содержит радиочастотный (RF) процессор 110, аналогово-цифровой преобразователь (ADC) 120, фильтр 130, удалитель 140 СР, блок 150 FFT и блок 160 обнаружения соты.

RF процессор 110 радиочастотно обрабатывает сигнал приема, принятый от базовой станции через антенну, и ADC 120 конвертирует сигнал приема в цифровой сигнал. Фильтр 130 фильтрует нижние частоты конвертированного цифрового сигнала приема для подавления шума. Удалитель 140 СР удаляет СР, вставленный в отфильтрованный сигнал, и конвертирует последовательный сигнал с удаленным СР в параллельный сигнал. Блок 150 FFT выполняет N-точечное FFT над параллельно конвертированным сигналом для преобразования сигнала в частотной области в сигнал во временной области. Блок 160 обнаружения соты обнаруживает соту по сигналу, обработанному FFT, используя предопределенный алгоритм обнаружения соты.

Блок 160 обнаружения соты содержит генератор 161 PN кода для генерации тестового PN кода, используемого для синхронизации с PN кодом базовой станции для сигнала приема, и обнаружитель 162 соты для выполнения обнаружения соты, в соответствии с предопределенным алгоритмом.

В схеме OFDM использование множества ортогональных несущих увеличивает частотную эффективность и процесс модуляции и демодуляции множества несущих передатчиком и приемником эквивалентен выполнению обратного дискретного преобразования Фурье (IDFT) и дискретного преобразования Фурье (DFT) соответственно. Таким образом, IDFT и DFT могут быть реализованы с использованием IFFT и FFT, что требует Nlog(N) умножений.

На Фиг.3 представлен график, иллюстрирующий сравнение между случаем, когда синхронизация между псевдошумовым (PN) кодом базовой станции и тестовым PN кодом достигнута, и другим случаем, когда синхронизация не достигнута, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на Фиг.3 сейчас будет сделано описание способа для обнаружения соты в частотной области в OFDMA системе. Предположим, что s_i(k) уникальных PN кодов (где i=1,2,…,N_cell) выделено N_cell сотам (где N_cell обозначает количество поднесущих) и мобильная станция находится в зоне покрытия базовой станции, которая использует s_i(k) как PN кода для начальной части. Сигнал z_i(k), определяемый делением сигнала приема z(k) на s_i(k), может быть выражен как:

Здесь сигнал z_i[n] во временной области для соты может быть вычислен при помощи выполнения N-точечного IDFT над z_i(k). z_i(n) может быть выражен как:

Здесь белый гауссов шум соты равен _i(k):=w(k)/s_i(k).

Произведение коэффициентов N-точечного DFT может быть выражено с помощью N-циклической свертки во временной области, как показано в уравнении (5).

Здесь . Так как для i1, c_1,j(k) эквивалентно PN коду, оно распределено по всему временному диапазону и сигнал , определяемый циркулярной сверткой, также равномерно распределен по временному диапазону.

Тем не менее, если PN код базовой станции идентичен PN коду в тесте (i=1), с_1,1(k)-1, то сигнал во временном диапазоне становится импульсом (c[_n]=[n]).

Таким образом, z₁[n] может быть выражен следующим образом:

Так как длина L канала ограничена L

Таким образом, когда выполняется деление на корректный PN код и над результатом производится IDFT, то получается сигнал, ограниченный длиной L, во временной области. Тем не менее, в других случаях энергия распределена по всему временному интервалу. В результате, можно определить синхронизован или нет тестовый PN код с помощью измерения дисперсии, которая является второй статистической характеристикой, и сравнения измеренной дисперсии с тестовым PN кодом. Это может быть выражено уравнениями (8) и (9):

Способ обнаружения соты, использующий дисперсию, рассматривает область (kL) как область шума и область (0=k

Дисперсия области канала MEASURE1 по уравнению (10) обнаруживает величину i, генерирующую максимальное значение как соту, и дисперсия области шума MEASURE2 по уравнению (11) выбирает значение, генерирующее минимальную величину в качестве соты. Здесь MEASURE1 и MEASURE2 могут быть рассмотрены как нижний диапазон энергии и верхний диапазон энергии во временной области соответственно. Нижний диапазон или верхний диапазон энергии во временной области могут быть примерно вычислены, используя четную выходную мощность N_tap фильтра H_low(k) нижнего диапазона в частотной области, имеющего полосу пропускания [0,L,-1] или фильтра H_high(k) верхнего диапазона в частотной области, имеющего полосу пропускания [L,N-1]. Таким образом, в некоторых случаях линейная N_tap конечная импульсная характеристика (FIR) фильтра нижнего диапазона или фильтра верхнего диапазона может быть также использована вместо выполнения IDFT или IFFT.

Далее будет сделано описание способа обнаружения соты, использующего коэффициент дисперсии между областью канала и областью шума, то есть отношение сигнала к смеси помех с шумом (SINR).

Отношение сигнала к смеси помех с шумом может быть выражено как:

Co ссылкой на сопроводительные чертежи теперь будет сделано описание способа обнаружения соты, использующего алгоритм обнаружения соты в частотной области.

На Фиг.4 представлена схема последовательности операций, иллюстрирующая операцию обнаружения соты в частотной области, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Со ссылкой на Фиг.4, на этапе 400, блок 160 обнаружения соты получает данные от блока 150 FFT. На этапе 401 блок 160 обнаружения соты устанавливает идентификатор соты i и идентификатор сектора j, равными нулю. На этапе 403 блок 160 обнаружения соты генерирует PN код, соответствующий идентификатору соты i и идентификатору сектора j, при помощи генератора 161 PN кода. Сгенерированный PN код является кодом, используемым для определения, синхронизован ли он с PN кодом базовой станции, где СР удален из принятых данных. СР относится к интервалу, в котором возникает интерференция между текущим OFDM символом и OFDM символом, задержавшимся из-за возникновения многолучевого распространения. С помощью удаления этого интервала можно подавить интерференцию между OFDM символами.

На этапе 405 блок 160 обнаружения соты конвертирует сигнал во временной области в сигнал в частотной области, используя IFFT. Так как известно, что длина канала L во временной области меньше чем N, то можно определить, соответствует или нет PN код с помощью преобразования сигнала в частотной области сигналу во временной области. Если PN код подходит, то влияние PN кода из передатчика исчезает и остается только влияние канала. Таким образом, если выполняется IFFT, энергия концентрируется ниже L во временной области. В качестве альтернативного способа, на этапе 405, блок 160 обнаружения соты может иногда использовать линейный N_tap-FIR фильтр для нижнего диапазона или фильтр для верхнего диапазона вместо выполнения IFFT.

На этапе 407 блок 160 обнаружения соты вычисляет порог и отношение сигнала к смеси помех с шумом SINR[i,j] для соответствующей соты и сектора. На Фиг.6А и 6В представлены графики, иллюстрирующие частотный отклик и временной импульсный отклик фильтра нижних частот, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, длина канала L<effective, которое немного больше, чем L, и вычислить порог в энергетическом интервале.

На этапе 409 блок 160 обнаружения соты сравнивает вычисленное отношение сигнала к смеси помех с шумом SINR[i,j] с максимальным значением отношения сигнала к смеси помех с шумом SINR_max. Если вычисленное отношение сигнала к интерференции и шуму меньше или равно максимальному отношению сигнала к смеси помех с шумом, то блок 160 обнаружения соты завершает свою работу. Тем не менее, если вычисленное отношение сигнала к смеси помех с шумом больше или равно максимальному отношению сигнала к смеси помех с шумом, блок 160 обнаружения соты устанавливает на этапе 411 вычисленное отношение сигнала к смеси помех с шумом, равным максимальному отношению сигнала к смеси помех с шумом, и устанавливает i, равным идентификатору соты, и j, равным идентификатору сектора. На этапе 413 блок 160 обнаружения соты определяет, соответствует ли идентификатор соты i последнему номеру поднесущей N_cell,-1 в соте (i=N_cell-1) и соответствует ли идентификатор сектора j последнему номеру поднесущей N_sector-1 в секторе (j=N_sector-1). Если условия i=N_cell-1 и j=N_sector-1 не выполнены, то блок 160 обнаружения соты возвращается на этап 405 для повтора вышеупомянутых операций. В противном случае, блок 160 обнаружения соты переходит к этапу 415. Здесь предполагается, что SINR_max равно 10000000.

На этапе 415 блок 160 обнаружения соты вычисляет идентификатор соты и идентификатор сектора и определяет PN код, соответствующий вычисленным идентификатору соты и идентификатору сектора, как правильный PN код. Так как этот PN код синхронизован с PN кодом базовой станции, сота обнаруживается с использованием этого PN кода.

До этого момента способ обнаружения соты, использующий алгоритм обнаружения соты в частотной области, был описан для первого варианта осуществления настоящего изобретения. Далее, способ обнаружения соты, использующий алгоритм обнаружения соты во временной области, будет описан для второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Алгоритм обнаружения соты во временной области может быть эффективно реализован с использованием циркулярной кросс-корреляции, а не общей кросс-корреляции. Описание этого алгоритма обнаружения соты будет приведено ниже.

Корреляция между сигналом s_i[n] во временной области для соты и его временной задержкой может быть выражена уравнением (13). Предполагая, что длина N частотной области и сигнал s_i(k) имеют одинаковый размер A (PSK сигнал) и сигнал во временной области, полученный выполнением N-точечного IDFT есть s_i[n], то задержавшийся во времени сигнал s_i[n-] и сигнал s_i[n], если кросс-корреляция между ними вычислена, ортогональны друг другу:

где ()_N означает модуль по N.

С использованием циркулярной свертки циркулярная кросс-корреляция записывается как

Циркулярная свертка, так как она выражается в виде произведения DFT коэффициентов, может быть записана как:

Здесь (k) равномерно по всему частотному диапазону, и (n), определяемое выполнением IDFT над (k), становится импульсом.

Таким образом, используя циркулярную кросс-корреляцию между сигналом z[n] во временном диапазоне и соответствующим сигналом s_i[n] или циркулярную свертку между сигналом z[n] и сигналом s_i ^*[-n], можно получить следующий результат:

В случае частотного диапазона, если используется правильный PN код, энергия концентрируется в пределах интервала канала по уравнению (16). Тем не менее, если используются разные PN коды, то энергия равномерно распределена по полному диапазону. Таким образом, мобильная станция может обнаруживать соту, используя такие же критерии, что и для частотной области.

Со ссылкой на сопроводительные чертежи теперь будет представлено описание операции обнаружения соты, использующей алгоритм в частотной области.

На Фиг.5 показана схема последовательности операций, иллюстрирующая операцию обнаружения соты во временной области, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Со ссылкой на Фиг.5 блок 160 обнаружения соты получает данные во временной области с удаленным СР на этапе 500 и устанавливает как идентификатор соты i, так и идентификатор сектора j, равными 0 на этапе 501. На этапе 503 блок 160 обнаружения соты генерирует PN код во временной области для соответствующей соты i и сектора j при помощи генератора 161 PN кода. Здесь сгенерированный PN код является кодом, используемым для определения того, синхронизован ли он с PN кодом базовой станции, где СР удален из принятых данных. СР относится к интервалу, в котором возникает интерференция между текущим OFDM символом и OFDM символом, задержавшимся из-за возникновения многолучевого распространения. С помощью удаления этого интервала можно подавить интерференцию между OFDM символами.

Блок 160 обнаружения соты выполняет циркулярную кросс-корреляцию, используя уравнения (13)-(16) на этапе 505, и вычисляет порог и отношение сигнала к смеси помех с шумом SINR[i,j] для соответствующей соты i и сектора j на этапе 507. Здесь порог является величиной, соответствующим образом устанавливаемой в энергетическом интервале, так как компоненты сигнала распределены по всему диапазону, как показано на Фиг.6В, из-за влияния защитной полосы, что делает невозможным точно отличить интервал сигнала от интервала шума. Установка порога возможна потому, что, как правило, большая часть энергии концентрируется в пределах узкого интервала.

На этапе 509 блок 160 обнаружения соты сравнивает вычисленное отношение сигнала к смеси помех с шумом SINR[i,j] с максимальным значением отношения сигнала к смеси помех с шумом SINR_max. Если вычисленное отношение сигнала к смеси помех с шумом меньше или равно максимальному отношению сигнала к смеси помех с шумом, то блок 160 обнаружения соты завершает свою работу. Тем не менее, если вычисленное отношение сигнала к смеси помех с шумом больше или равно максимальному отношению сигнала к смеси помех с шумом, блок 160 обнаружения соты устанавливает на этапе 511 вычисленное отношение сигнала к смеси помех с шумом, равным максимальному отношению сигнала к смеси помех с шумом, и устанавливает i, равным идентификатору соты, и j, равным идентификатору сектора. На этапе 513 блок 160 обнаружения соты определяет, соответствует ли идентификатор соты i последнему номеру поднесущей N_cell-1 в соте (i=N_cell-1) и соответствует ли идентификатор сектора j последнему номеру поднесущей N_sector-1 в секторе (j=N_sector-1). Если условия i=N_cell-1 и j=N_sector-1 не выполнены, то блок 160 обнаружения соты возвращается на этап 505 для повтора вышеупомянутых операций. В противном случае блок 160 обнаружения соты переходит к этапу 515. Здесь предполагается, что SINR_max равно 10000000.

На этапе 515 блок 160 обнаружения соты вычисляет идентификатор соты и идентификатор сектора и определяет PN код, соответствующий вычисленным идентификатору соты и идентификатору сектора, как правильный PN код. Так как этот PN код синхронизован с PN кодом базовой станции, сота обнаруживается с использованием этого PN кода.

OFDMA система использует N_G поднесущих, окружающих канал, в качестве ведущей полосы, с тем, чтобы предотвратить интерференцию с соседними каналами. Ведущая полоса может быть смоделирована в предположении, что широкополосный сигнал передачи прибывает на мобильную станцию после прохождения идеального фильтра 130 нижних частот, имеющего ведущую полосу в качестве полосы затухания. Из-за влияния фильтра 130 нижних частот сигнал отклика канала во временном диапазоне h[n] и сигнал фильтра нижних частот во временном диапазоне g[n] выражаются с помощью N-циркулярной свертки во временном диапазоне, как следует ниже:

Здесь, так как идеальный фильтр нижних частот выражается как sinc функция во временной области, фильтр 130 нижних частот и , задаваемая циркулярной сверткой, также появляются по всему диапазону во временном диапазоне, что усложняет разделение области канала и области шума. Даже в случае обнаружения соты во временной области ортогональность уравнения (13) между сигналами PN кодов во временной области и их задержавшимися сигналами во временном диапазоне не соблюдается, и, как и в случае обнаружения соты в частотной области, сигнал циркулярной кросс-корреляции, относящийся к sinc функции, распределяется слева направо.

В некоторых случаях, так как sinc функция содержит большую часть энергии в узком временном диапазоне, можно использовать вышеупомянутый алгоритм с помощью соответствующей аппроксимации g[n] для FIR фильтра.

Отклик в частотной области и отклик во временной области фильтра 130 нижних частот показаны на Фиг.6А и 6В. Здесь Фиг.6А и 6В иллюстрируют отклик в частотной области и отклик во временной области фильтра 130 нижних частот для N=1024 и N_G=201, для которых сигнал во временной области сдвинут на 512 для более ясного отображения волны.

На Фиг.7 представлен график, иллюстрирующий характеристики алгоритма обнаружения соты, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. График на Фиг.7 был получен повторением одного и того же эксперимента 1000 раз для N=256, N_G=51, L=8 и N_cell=32. На чертеже Р_FA означает вероятность случайного срабатывания.

Со ссылкой на Фиг.7, что касается характеристик алгоритма обнаружения соты, Р_FA плавно уменьшается с увеличением SINR.

Как было описано выше, в OFDMA системе, вариантами осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ, который принимает СР длину как информацию о длине канала L, использует циркулярную кросс-корреляцию и циркулярную свертку во временной области и использует FFT и IFFT в частотной области, что делает возможным обнаруживать соту, даже если нет условия для отклика канала в частотной области в начале сеанса связи.

Хотя изобретение было показано и описано со ссылкой на определенные варианты осуществления, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях без выхода за пределы объема изобретения, определяемого нижеследующей формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ обнаружения мобильной станцией соты, в которой находится мобильная станция, для того, чтобы инициировать сеанс связи в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA системе), содержащей множество базовых станций, передающих сигнал с псевдошумовым (PN) кодом к мобильной станции, причем способ включает в себя этапы, на которых:

принимают сигнал от базовой станции и выполняют быстрое преобразование Фурье (FFT) над принятым сигналом;

генерируют PN код для сравнения с PN кодом базовой станции, содержащимся в сигнале; и

обнаруживают соту, в которой находится мобильная станция, при помощи поиска PN кода, синхронизированного в FFT-обработанном сигнале с использованием сгенерированного PN кода.

2. Способ по п.1, в котором этап обнаружения соты содержит в себе этапы, на которых:

разделяют сигнал, обработанный FFT, на сигнал, соответствующий сгенерированному PN коду;

выполняют обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) над разделенным сигналом; и

определяют, синхронизован ли сгенерированный PN код с PN кодом для преобразованного сигнала,

причем сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для преобразованного сигнала, когда дисперсия области канала для преобразованного сигнала имеет максимальное значение.

3. Способ по п.1, в котором этап обнаружения соты содержит в себе этапы, на которых:

разделяют сигнал, обработанный FFT, на сигнал, соответствующий сгенерированному PN коду;

фильтруют разделенный сигнал с использованием фильтра в частотной области для различения области канала и области шума; и определяют, синхронизован ли сгенерированный PN код с PN кодом для отфильтрованного сигнала,

причем сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для отфильтрованного сигнала, когда дисперсия области канала для отфильтрованного сигнала имеет максимальное значение.

4. Способ по п.1, в котором этап обнаружения соты содержит в себе этапы, на которых:

выполняют обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) над FFT-обработанным сигналом для получения сравнительного сигнала во временной области;

циркулярно кросс-коррелируют сравнительный сигнал во временной области и сравнительный сигнал с временной задержкой; и определяют, синхронизован ли сгенерированный PN код с PN кодом для циркулярно кросс-коррелированного сигнала,

причем сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для сигнала с циркулярной кросс-корреляцией, когда дисперсия в области канала для циркулярно кросс-коррелированного сигнала имеет максимальное значение.

5. Способ по п.2, в котором сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для преобразованного сигнала, когда дисперсия в области шума для преобразованного сигнала минимальна.

6. Способ по п.3, в котором сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для фильтрованного сигнала, когда дисперсия в области шума для фильтрованного сигнала минимальна.

7. Способ по п.4, в котором сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для циркулярно кросс-коррелированного сигнала, когда дисперсия в области шума для сигнала циркулярно кросс-коррелированного сигнала минимальна.

8. Способ по п.2, в котором то, синхронизованы ли PN коды между собой, определяется с использованием отношения сигнала к смеси помех с шумом, представляющего собой отношение дисперсии в области канала к дисперсии в области шума для преобразованного сигнала.

9. Способ по п.3, в котором то, синхронизованы ли PN коды между собой, определяется с использованием отношения сигнала к смеси помех с шумом, представляющего собой отношение дисперсии в области канала к дисперсии в области шума для фильтрованного сигнала.

10. Способ по п.4, в котором то, синхронизованы ли PN коды между собой, определяется с использованием отношения сигнала к смеси помех с шумом, представляющего собой отношение дисперсии в области канала к дисперсии в области шума для циркулярно кросс-коррелированного сигнала.

11. Способ по п.1, в котором обнаружение соты выполняется на основе длины канала L во временной области, которая меньше, чем количество поднесущих N.

12. Устройство приема, входящее в состав мобильной станции для обнаружения соты, в которой расположена мобильная станция, для инициирования сеанса связи в системе множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA системе), содержащей множество базовых станций, передающих сигнал с псевдошумовым (PN) кодом к мобильной станции, при этом устройство содержит:

радиочастотный (RF) процессор для RF-обработки сигнала приема, принятого от базовой станции через антенну;

блок быстрого преобразования Фурье (FFT) для приема сигнала от базовой станции и выполнения быстрого преобразования Фурье (FFT) над принятым сигналом; и

блок обнаружения соты для генерации тестового PN кода для сравнения с PN кодом базовой станции, содержащимся в сигнале, поиска синхронизованного PN кода с помощью сравнения FFT-обработанного сигнала с сигналом, выделенным с помощью сгенерированного PN кода, и обнаружения соты, в которой расположена мобильная станция, с использованием найденного PN кода.

13. Устройство по п.12, дополнительно содержащее удалитель циклического префикса для удаления циклического префикса, содержащего PN код базовой станции, вставленный базовой станцией.

14. Устройство по п.12, в котором блок обнаружения соты содержит:

генератор PN кода для генерации тестового PN кода для сравнения с PN кодом базовой станции, содержащимся в сигнале;

и обнаружитель соты для разделения FFT-обработанного сигнала на сигнал, соответствующий сгенерированному PN коду, выполнения обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) над разделенным сигналом и определения того, синхронизован ли сгенерированный PN код с PN кодом для преобразованного сигнала,

причем сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для преобразованного сигнала, когда дисперсия области канала для преобразованного сигнала имеет максимальное значение.

15. Устройство по п.12, в котором блок обнаружения соты содержит:

генератор PN кода для генерации тестового PN кода для сравнения с PN кодом базовой станции, содержащимся в сигнале; и

обнаружитель соты для разделения FFT-обработанного сигнала на сигнал, соответствующий сгенерированному PN коду, фильтрации разделенного сигнала с использованием фильтра в частотной области для различения области канала и области шума, и определения того, синхронизован ли сгенерированный PN код с PN кодом для фильтрованного сигнала,

причем сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для фильтрованного сигнала, когда дисперсия области канала для фильтрованного сигнала имеет максимальное значение.

16. Устройство по п.12, в котором блок обнаружения соты содержит:

генератор PN кода для генерации тестового PN кода для сравнения с PN кодом базовой станции, содержащимся в сигнале; и

обнаружитель соты для выполнения обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT) над сигналом в частотной области с длиной поднесущей для определения сигнала сравнения во временной области, циркулярной кросс-корреляции сигнала сравнения во временной области и задержанного во времени сигнала сравнения во временной области, и определения того, синхронизован ли сгенерированный PN код с PN кодом для циркулярно кросс-коррелированного сигнала,

причем сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для циркулярно кросс-коррелированного сигнала, когда дисперсия области канала для циркулярно кросс-коррелированного сигнала имеет максимальное значение.

17. Устройство по п.14, в котором сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для преобразованного сигнала, когда дисперсия в области шума для преобразованного сигнала минимальна.

18. Устройство по п.15, в котором сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для фильтрованного сигнала, когда дисперсия в области шума для фильтрованного сигнала минимальна.

19. Устройство по п.16, в котором сгенерированный PN код синхронизован с PN кодом для циркулярно кросс-коррелированного сигнала, когда дисперсия в области шума для циркулярно кросс-коррелированного сигнала минимальна.

20. Устройство по п.14, в котором то, синхронизованы ли PN коды между собой, определяется с использованием отношения сигнала к смеси помех с шумом, представляющего собой отношение дисперсии в области канала к дисперсии в области шума для преобразованного сигнала.

21. Устройство по п.15, в котором то, синхронизованы ли PN коды между собой, определяется с использованием отношения сигнала к смеси помех с шумом, представляющего собой отношение дисперсии в области канала к дисперсии в области шума для фильтрованного сигнала.

22. Устройство по п.16, в котором то, синхронизованы ли PN коды между собой, определяется с использованием отношения сигнала к смеси помех с шумом, представляющего собой отношение дисперсии в области канала к дисперсии в области шума для циркулярно кросс-коррелированного сигнала.

23. Устройство по п.12, в котором обнаружение соты выполняется при условии, что длина канала L во временной области значительно меньше, чем количество поднесущих N.

РИСУНКИ

)>

,>