CN102075960A - 一种随机接入信号的检测方法和基站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种随机接入信号的检测方法和基站。涉及移动通信领域；解决了检测随机接入信号过程中虚警偏高的问题。该方法包括：检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标；如果所述数据分段没达到一个或多个指标，则确定所述数据分段对应的随机接入信号检测失败。本发明提供的技术方案适用于正交频分复用系统中。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种正交频分复用(OFDM)系统中的随机接入信号的检测方法和基站。
背景技术
OFDM技术是一种多载波传输技术，该技术将信道分成若干个正交子信道，将高速数据流转换成并行的低速数据流，并调制到每个子信道上进行传输。由于该项技术具有能够减少子信道之间的相互干扰(ICI)、有效抵抗频率选择性衰落并且消除符号间干扰等特点，而被广泛地应用于众多地通信系统之中，通常，将使用OFDM技术的通信系统简称为OFDM系统。
在OFDM系统中，每个用户设备(UE)均可以根据用户的意愿，通过随机接入信道(RACH)向网络侧发起接入。为了能够保证基站准确的接收UE发送的上行信号，在目前的随机接入过程中，预先建立多个母码序列集，并将每个母码序列经过离散傅立叶变换扩频的正交频率复用调制(DFT-OFDM)处理之后的结果作为比较值，保存于作为接收端的基站中。当处于非无线资源控制(RRC)连接状态的UE要向网络侧发送数据时，作为发射端的UE启动随机接入过程，即UE从前导序列集中选择一个前导序列，对所选择的前导序列进行离散傅立叶变换(DFT)、串/并转换、加入循环前缀(CP)、变频到数/模转换等操作，将变换结果作为接入信号发送给基站：基站接收到来自UE的接入信号后，经过模/数转换和变频处理后，在时域对此时的接入信号与自身保存的每个前导序列经过DFT-OFDM处理的结果进行相关处理，根据得到的相关值和预先设置的检测门限，确定UE使用的前导序列以及上行接入定时调整量，从而完成UE的随机接入。
在LTE系统中，随机接入信号的检测算法是对相关序列进行分段检测，在每个数据分段内，进行随机接入信号检测，但随机接入信号检测过程的虚警概率偏高，从而给高层带来不必要的随机接入信息处理过程及物理资源的浪费。这里我们提出一种基于相关序列的随机接入信号虚警抑制方法，可有效的抑制资源浪费。
发明内容
本发明提供一种随机接入信号的检测方法和基站，提供了一种可靠的随机接入信号检测机制，解决了随机接入信号检测过程中虚警偏高的问题。
一种随机接入信号的检测方法，包括：
检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标；
如果所述数据分段没达到一个或多个指标，则确定所述数据分段对应的随机接入信号检测失败。
进一步的，上述随机接入信号的检测方法还包括：
如果所述数据分段达到了全部四个指标，则认为所述数据分段对应的随机接入信号检测成功。
进一步的，所述检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标包括：
检测所述数据分段的峰值；
检测所述数据分段的峰值的指定倍数；
检测所述数据分段的均值；
检测所述数据分段的伪峰值。
进一步的，所述检测所述数据分段的峰值包括：
比较数据分段的峰值与预设的峰值标准值；
如果所述数据分段的峰值大于所述预设的峰值标准值，则认为所述峰值达到指标；或，
如果所述数据分段的峰值小于等于所述预设的峰值标准值值，则认为所述峰值没达到指标。
进一步的，所述检测所述数据分段的峰值的指定倍数包括：
将所述数据分段的峰值的指定倍数与进行所述数据分段的最大峰值进行比较；
如果所述数据分段的峰值的指定倍数大于所述数据分段的最大峰值，则认为达到指标；或，
如果所述数据分段的峰值的指定倍数小于等于所述数据分段的最大峰值，则认为没达到指标。
进一步的，所述检测所述数据分段的均值包括：
以所述数据分段的峰值为中心，按照预设的均值计算数据长度取数据段；
计算所述数据段的均值；
将所述均值与检测门限进行比较；
如果所述均值大于所述检测门限，则认为达到指标；或，
如果所述均值小于等于所述检测门限，则认为没达到指标。
进一步的，所述检测所述数据分段的伪峰值包括：
从所述数据分段之前的一个数据分段中，按照预设的伪峰值选取范围，截取伪峰值选取数据段；
从所述伪峰值选取数据段中，选择最大值作为伪峰值；
如果所述伪峰值不在所述数据分段的伪峰值位置范围内，则认为没达到指标；或，
如果所述伪峰值在所述数据分段的伪峰值位置范围内，且所述伪峰值小于所述数据分段的均值，则认为达到指标；或，
如果所述伪峰值在所述数据分段的伪峰值位置范围内，且所述伪峰值大于等于所述数据分段的均值，则认为没达到指标。
进一步的，所述检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标的步骤之前，还包括：
接收随机接入信号，将所述随机接入信号与母码做相关处理，获取该随机接入信号的相关序列；
获取所述相关序列的均值，并根据所述均值计算检测门限；
将所述相关序列划分为至少一个数据分段，每个数据分段对应一个用户的随机接入信息。
进一步的，所述接收随机接入信号，将所述随机接入信号与母码做相关处理，获取该随机接入信号的相关序列的步骤之前，还包括：
设置检测随机接入信号所需的峰值的指定倍数、伪峰值选取范围和伪峰值位置范围。
本发明的实施例还提供了一种基站，包括：
检测模块，用于检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标；
结果分析模块，用于在所述数据分段没达到一个或多个指标时，确定所述数据分段对应的随机接入信号检测失败。
进一步的，所述检测模块包括：
峰值检测单元，用于检测所述数据分段的峰值；
指定倍数检测单元，用于检测所述数据分段的峰值的指定倍数；
均值检测单元，用于检测所述数据分段的均值；
伪峰值检测单元，用于检测所述数据分段的伪峰值。
进一步的，上述基站还包括：
相关序列生成模块，用于接收随机接入信号，将所述随机接入信号与母码做相关处理，获取该随机接入信号的相关序列；
门限计算模块，用于获取所述相关序列的均值，并根据所述均值计算检测门限；
数据分段划分模块，用于将所述相关序列划分为至少一个数据分段，每个数据分段对应一个用户的随机接入信息；
所述结果分析模块，还用于在所述数据分段没达到全部四个指标时，确定所述数据分段对应的随机接入信号检测成功。
本发明的实施例提供的随机接入信号的检测方法和基站，通过对接收到的随机接入信号的相关序列数据分段进行检测，具体为分别对各个数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标进行检测，在所述数据分段没达到一个或多个指标时，确定随机接入信号检测失败，在数据分段达到全部四个指标时，确定所述数据分段对应的随机接入信号检测成功。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的一种随机接入信号的检测方法流程图；
图2为图1中步骤104进行随机信号检测的具体流程图；
图3为本发明的实施例提供的一种基站的结构示意图；
图4为图3中检测模块301的结构示意图；
图5为本发明的又一实施例提供的一种基站的结构示意图。
具体实施方式
在LTE系统中，随机接入信号的检测算法是对相关序列进行分段检测，在每个数据分段内，进行随机接入信号检测，做相关时，相关序列之间不是正交的关系，所以做相关后，获得的相关数据是一串幅度值随机变化的锯齿波，随机接入检测方法设计不当，容易将随机接入信号误判，从而造成虚警。为了解决在OFDM系统中对随机接入信号检测时的虚警偏高的问题，有效的降低虚警产生的概率，本发明的实施例提供了一种随机接入信号的检测方法。
下面结合附图，对本发明的实施例提供的随机接入信号的检测方法进行说明，使用该方法对随机接入信号进行检测的过程如图1所示，包括：
步骤101、基站根据接收到的随机接入信号与母码做相关处理，获得相关序列Cseq；
本步骤中，基站在接收到随机接入信号后，选择与所述随机接入信号相匹配的母码，并进行相关处理，获取该随机接入信号的相关序列Cseq。
母码是由高层配置的，用来生成随机接入信号，高层配置的母码可以是一个母码，也可以是一个母码集合，这个母码或母码集合对于基站和用户终端来说都是已知的。一随机接入信号是由一个母码通过循环移位生成的。循环移位的长度Ncs(length of cyclic shift)大于等于0，小于母码长度Nzc。
步骤102、计算相关序列Cseq的均值，并根据此均值计算出相应的判断随机接入信号的检测门限；
本步骤中，计算Cseq的均值，可以求该相关序列中所有数据的平均值，作为均值；也可以采用阈值法，即求Cseq中小于阈值的数据的平均值，作为均值，本发明对此不作限定。
在计算出Cseq的均值后，可以根据该均值计算出相应的检测门限，检测门限为均值的M倍，M的取值为大于0的实数。
步骤103、对相关序列进行分段，每个数据分段对应一种随机接入信号；
本步骤中，分段获得的每个数据分段都对应一种随机接入信号，确定了正确的数据分段，就能确定接收到的具体是哪一种随机接入信号。
分段获得的每个数据分段的长度为
其中，N是相关序列Cseq的长度。此外，还需要记录每个数据分段中最后D个数据中的最大值Dmax，这里称其伪峰值。
D的取值需要根据N/Nzc的取值来定。D的取值为大于
的整数，且D的取值不可大于数据分段的长度
步骤104、分别对各个数据段进行可信度检测；
本步骤中，在进行随机接入信号检测时，需要在相关序列中按照相关数据的数值从大到小依次取出N1个最大值，即称之为N1个峰值，这N1个峰值形成一个随机接入信号的备选集合，然后对这N1个峰值一一进行可信度检测。在上述N1个峰值中，最大的峰值标识为Pmax。在每个数据分段内，提取其最大值Pmax及N1-1个其它次最大值，并记录各个峰值Pi及相应位置POSi，其中i＝1，2，...N1，然后逐一对相应峰值点Pi进行可信度检测，具体流程如图2所示，包括：
步骤1041、检测各个数据分段的峰值；
本步骤中，检测数据分段的均值，该均值需要满足以峰值Pi为中心的长度为A的数据段的均值Amean大于T这一指标。
A的取值为大于0的整数。如果
为偶数，A的取值为
如果
为奇数，A的取值为
A的取值不可大于数据分段的长度
这里n是大于0的整数。
一般情况下依次对数据分段中的各个峰值取均值，在检测到满足均值Amean大于T这一指标的均值后，就停止继续检测其他峰值，例如从P1开始检测，如果检测到以P4为中心的长度为A的数据段的均值Amean大于T，就不再检测P5至PN-1。
步骤1042、检测各个数据分段峰值的指定倍数；
本步骤中，检测峰值Pi的指定倍数B，需要满足峰值Pi的B倍大于该数据分段中的最大峰值Pmax这一指标。B的取值为大于0的实数，B的取值大小，关系到虚警的大小，如果B的取值太大，会造成满足条件的Pi增多，从而导致误判为随机接入信号的概率增加，造成虚警增多。本发明实施例中将B的取值设置为2，可根据A，C，及E的取值，以及虚警和随机接入信号检测的指标进行调整。
步骤1043、检测各个数据分段的伪峰值；
本步骤中，检测数据分段的伪峰值，需要满足前一个数据分段的伪峰值Dmax小于Amean且该峰值Pi的位置POSi没有落在当前数据分段的尾部C个数据范围内这一指标。
本发明实施例中，伪峰值Dmax是指该数据分段的前一个数据分段中最后D个数据中的最大值。D的取值需要根据N/Nzc的取值来定。D的取值为大于
的整数，且D的取值不可大于数据分段的长度
C的取值需要根据N/Nzc的取值来定。C的取值为大于
的整数，且C的取值不可大于数据分段的长度
步骤1044、检测各个数据分段的峰值；
本步骤中，检测数据分段的峰值，需要满足峰值Pi大于给定值E这一指标，只要存在一个满足上述条件的峰值即可。E的取值大小与硬件实现中采用的数据位宽相关。
需要说明的，步骤1041至步骤1044不存在优先级的差异，其实际操作顺序可以随意调整。如果满足以上4个检测条件，则认为检测到随机接入信号。如果以上4个检测条件中的任何一个不成立，则该次随机接入信号检测失败。
步骤105、根据检测结果，判断是否检测到随机接入信号；
本步骤中，根据步骤104的检测结果判断是否检测到随机接入信号，具体为：如果在步骤104的四项检测中，存在一个数据分段的一项或多项检测没有达到指标，则认为该数据分段对应的随机接入信号检测失败，没有检测到该类型的随机接入信号；如果随机序列的全部数据分段都达到了四项指标，则认为检测到了该数据分段对应的随机接入信号，可以进行后续处理，根据该随机接入信号完成UE的接入。
本发明实施例中，A、B、C、D的取值可为常量，也可由高层指配；E的取值可由高层指配，也可设置为常量，E的取值大小与硬件实现相关，数据分段的大小不同，E的取值也需要做相应调整。
本发明的实施例还提供了一种基站，其结构如图3所示，包括：
检测模块301，用于检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标；
结果分析模块302，用于在所述数据分段没达到一个或多个指标时，确定所述数据分段对应的随机接入信号检测失败。
进一步的，所述检测模块301如图4所示，包括：
峰值检测单元3011，用于检测所述数据分段的峰值；
指定倍数检测单元3012，用于检测所述数据分段的峰值的指定倍数；
均值检测单元3013，用于检测所述数据分段的均值；
伪峰值检测单元3014，用于检测所述数据分段的伪峰值。
进一步的，所述基站如图5所示，还包括：
相关序列生成模块303，用于接收随机接入信号，将所述随机接入信号与母码做相关处理，获取该随机接入信号的相关序列；
门限计算模块304，用于获取所述相关序列的均值，并根据所述均值计算检测门限；
数据分段划分模块305，用于将所述相关序列划分为至少一个数据分段，每个数据分段对应一个用户的随机接入信息；
所述结果分析模块302，还用于在所述数据分段达到全部四个指标时，确定所述数据分段对应的随机接入信号检测成功.
上述基站，可以与本发明的实施例提供的一种随机接入信号的检测方法相结合，通过对接收到的随机接入信号的相关序列数据分段进行检测，具体为分别对各个数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标进行检测，在所述数据分段没达到一个或多个指标时，确定随机接入信号检测失败，在数据分段达到全部四个指标时，确定所述数据分段对应的随机接入信号检测成功。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种随机接入信号的检测方法，其特征在于，包括：
检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标；
如果所述数据分段没达到一个或多个指标，则确定所述数据分段对应的随机接入信号检测失败。
2.根据权利要求1所述的随机接入信号的检测方法，其特征在于，还包括：
如果所述数据分段达到了全部四个指标，则认为所述数据分段对应的随机接入信号检测成功。
3.根据权利要求1所述的随机接入信号的检测方法，其特征在于，所述检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标包括：
检测所述数据分段的峰值；
检测所述数据分段的峰值的指定倍数；
检测所述数据分段的均值；
检测所述数据分段的伪峰值。
4.根据权利要求3所述的随机接入信号的检测方法，其特征在于，所述检测所述数据分段的峰值包括：
比较数据分段的峰值与预设的峰值标准值；
如果所述数据分段的峰值大于所述预设的峰值标准值，则认为所述峰值达到指标；或，
如果所述数据分段的峰值小于等于所述预设的峰值标准值，则认为所述峰值没达到指标。
5.根据权利要求3所述的随机接入信号的检测方法，其特征在于，所述检测所述数据分段的峰值的指定倍数包括：
将所述数据分段的峰值的指定倍数与进行所述数据分段的最大峰值进行比较；
如果所述数据分段的峰值的指定倍数大于所述数据分段的最大峰值，则认为达到指标；或，
如果所述数据分段的峰值的指定倍数小于等于所述数据分段的最大峰值，则认为没达到指标。
6.根据权利要求3所述的随机接入信号的检测方法，其特征在于，所述检测所述数据分段的均值包括：
以所述数据分段的峰值为中心，按照预设的均值计算数据长度取数据段；
计算所述数据段的均值；
将所述均值与检测门限进行比较；
如果所述均值大于所述检测门限，则认为达到指标；或，
如果所述均值小于等于所述检测门限，则认为没达到指标。
7.根据权利要求3所述的随机接入信号的检测方法，其特征在于，所述检测所述数据分段的伪峰值包括：
从所述数据分段之前的一个数据分段中，按照预设的伪峰值选取范围，截取伪峰值选取数据段；
从所述伪峰值选取数据段中，选择最大值作为伪峰值；
如果所述伪峰值不在所述数据分段的伪峰值位置范围内，则认为没达到指标；或，
如果所述伪峰值在所述数据分段的伪峰值位置范围内，且所述伪峰值小于所述数据分段的均值，则认为达到指标；或，
如果所述伪峰值在所述数据分段的伪峰值位置范围内，且所述伪峰值大于等于所述数据分段的均值，则认为没达到指标。
8.根据权利要求1所述的随机接入信号的检测方法，其特征在于，所述检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标的步骤之前，还包括：
接收随机接入信号，将所述随机接入信号与母码做相关处理，获取该随机接入信号的相关序列；
获取所述相关序列的均值，并根据所述均值计算检测门限；
将所述相关序列划分为至少一个数据分段，每个数据分段对应一种随机接入信号。
9.根据权利要求8所述的随机接入信号的检测方法，其特征在于，所述接收随机接入信号，将所述随机接入信号与母码做相关处理，获取该随机接入信号的相关序列的步骤之前，还包括：
设置检测随机接入信号所需的峰值的指定倍数、伪峰值选取范围和伪峰值位置范围。
10.一种基站，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测随机接入信号各个相关序列数据分段的峰值、峰值的指定倍数、均值及伪峰值四个指标；
结果分析模块，用于在所述数据分段没达到一个或多个指标时，确定所述数据分段对应的随机接入信号检测失败。
11.根据权利要求10所述的基站，其特征在于，所述检测模块包括：
峰值检测单元，用于检测所述数据分段的峰值；
指定倍数检测单元，用于检测所述数据分段的峰值的指定倍数；
均值检测单元，用于检测所述数据分段的均值；
伪峰值检测单元，用于检测所述数据分段的伪峰值。
12.根据权利要求10所述的基站，其特征在于，还包括：
相关序列生成模块，用于接收随机接入信号，将所述随机接入信号与母码做相关处理，获取该随机接入信号的相关序列；
门限计算模块，用于获取所述相关序列的均值，并根据所述均值计算检测门限；
数据分段划分模块，用于将所述相关序列划分为至少一个数据分段，每个数据分段对应一个用户的随机接入信息；
所述结果分析模块，还用于在所述数据分段达到全部四个指标时，确定所述数据分段对应的随机接入信号检测成功。
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