系统前导码的增强方法及802.16m系统终端的初始接入处理方法

摘要

本发明公开了一种系统前导码的增强方法及802.16m系统终端的初始接入处理方法，该增强方法用于802.16e系统向802.16m系统的演进，包括以下步骤：步骤S110，利用放置在802.16e系统的下行链路的下行子帧的第一个符号中的802.16m系统的前导码以及放置在所述下行子帧的第二个符号上的802.16e系统的前导码，使802.16m系统的终端接入所述802.16e系统；步骤S120，当802.16m系统的终端成功接入802.16e系统时，802.16m系统取消802.16m系统的前导码。根据本发明，能够解决802.16m系统的终端初始接入802.16e系统所带来的计算量大、接入时间长、频偏适应范围小、Cell匹配范围过大的问题，使得802.16m系统的终端即使在高速移动的情况下也能快速地接入802.16e系统的网络。

权利要求

1.一种系统前导码的增强方法，用于802.16e系统向802.16m系统的演进，其特征在于，包括以下步骤：步骤S110，利用放置在所述802.16e系统的下行链路的下行子帧的第一个符号中的所述802.16m系统的前导码以及放置在所述下行子帧的第二个符号上的所述802.16e系统的前导码，使所述802.16m系统的终端接入所述802.16e系统；

步骤S120，当所述802.16m系统的终端成功接入所述802.16e系统时，所述802.16m系统取消所述802.16m系统的前导码；

其中，在所述第一个符号中放置所述802.16m系统的前导码包括以下过程：步骤S202，生成M个组标识号序列，其中，M为大于等于1的整数；步骤S204，生成N个带宽号序列，其中，N为大于等于1的整数；步骤S206，将生成的M个所述组标识号序列和生成的N个所述带宽号序列插入到所述第一个符号中，其中，把所述第一个符号的所有子载波分为奇数子载波和偶数子载波，将所述生成的M个组标识号序列和所述生成的N个带宽号序列全部插入所述奇数子载波或全部插入所述偶数子载波；

其中，依据802.16e协议将所述802.16e系统的前导码放置在所述第二个符号上。

2.根据权利要求1所述的系统前导码的增强方法，其特征在于：

在所述步骤S202中，每个所述组标识号序列代表一个组，每个所述组中包含M1个小区，各个所述组标识号序列具有互相关和自相关特性，每一个组中的小区相邻，同一个组中的所有小区发射相同的组标识号序列以便产生发射分集，其中，M1为大于等于1的整数。

3.根据权利要求1所述的系统前导码的增强方法，其特征在于：

在所述步骤S204中，每个所述带宽号序列代表一个系统带宽，每个所述带宽中包含N1个小区，各个所述带宽号序列具有很好的互相关及自相关特性，相同系统带宽的所有小区发射相同的带宽号序列以便产生发射分集。

4.根据权利要求1所述的系统前导码的增强方法，其特征在于：

在所述步骤S206中，把所述第一个符号的所有子载波分为奇数子载波和偶数子载波，所述组标识号序列和所述带宽号序列全部插入所述奇数子载波或所述偶数子载波。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统前导码的增强方法，其特征在于：

所述802.16m的前导码在频域结构方面，所述组标识号序列及所述带宽号序列被置于小区系统带宽的两边，总共占据10M的带宽。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统前导码的增强方法，其特征在于：

所述802.16m的前导码在时域结构方面，在一个符号的周期内，由前后重复的两部分组成。

7.一种802.16m系统终端的初始接入处理方法，利用权利要求1至8中任一项所述的系统前导码的增强方法使所述802.16m系统终端初始接入到802.16e系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤S610，进行时间、频率同步；

步骤S620，解读组信息和带宽信息，获得所述802.16e系统终端所在基站的组信息和带宽信息；

其中，在所述步骤S620中，利用1024点的FFT把所述802.16e系统的下行子帧的第一个符号转换到频率，利用M个组标识号序列及N个带宽号序列通过在频域对转换过来的所述第一个符号里的信息进行匹配，得出所述802.16m系统终端所在基站使用的组标识号序列及带宽号序列，从而获得所述802.16e系统终端所在基站的组信息和带宽信息；

步骤S630，解读小区信息和扇区信息，利用在所述步骤S620中解读出来的所述组信息和所述带宽信息选择对应的802.16e协议中的序列作为本地序列与第二符号中的信息进行匹配，以获取所述802.16m终端所在的所述小区信息和所述扇区信息。

说明书

系统前导码的增强方法及802.16m系统终端的初始接入处

理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种系统前导码的增强方法及基于正交频分多址接入(Orthogonal Frequency DivisionMultiplex Access，OFDMA)技术的802.16m系统的终端的初始接入处理方法。

背景技术

[0002] 作 为 一 种 多 载 波 传 输 模 式，OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用)通过将一高速传输的数据流转换为一组低速并行传输的数据流，使系统对多径衰落信道频率选择性的敏感度大大降低，而CP(循环前缀)的引入，又进一步增强了系统抗符号间干扰(Inter-symbol Interference，ISI)的能力，除此之外的带宽利用率高、实现简单等特点使OFDM在无线通信领域的应用越来越广，比如，WLAN系统，基于OFDMA的WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波接入全球互通)系统以及下一代移动通信系统等都是基于OFDM技术的系统。

[0003] 用户端在接收时，要先做同步，因此要传送两端都已知的信号，称为preamble(前导码)，提供用户端做粗同步、cell ID(小区)和Segment(扇区)检测、频偏估计、带宽信息、采样时刻估计等等。

[0004] 目前802.16e(IEEE802.16e)无线通信系统的帧前导存在如下的问题：

[0005] 1、强制型的采用功率检测，Preamble功率比FCH功率大9dB，FCH只可以用较低的功率发送；

[0006] 2、Preamble提供ID Cell、Sengment和带宽信息，但是要从4组各为114个的序列中匹配这些信息，计算量非常大；

[0007] 3、基站发送的Preamble在频域具有良好的PN码性质，但是变换到时域后，这种良好的PN性质受到了破坏，因此利用同一个Preamble既做粗同步又做精同步是十分复杂的；

[0008] 4、每种带宽都有114种Preamble码，带宽不同，Preamble码的长度也不同。按照此种设计，移动终端为了获得系统带宽，需要非常大的计算量；

[0009] 5、WiMAX系统设计利用CP估计的频率偏置范围太小，只有Δf/2，其中Δf为OFDM系统的子载波宽度，而且频率偏置估计的性能也不够好。

[0010] 为了满足802.16e无线通信系统向802.16m(IEEE802.16m)无线通信系统的演进需求，需要对802.16e无线通信系统的前导码重新设计，或者进行增强。

发明内容

[0011] 鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种系统前导码的增强方法及802.16m系统终端的初始接入处理方法，其在802.16e无线通信系统前导码的基础上，设计
802.16m无线通信系统前导码，以解决802.16e无线通信系统向802.16m无线通信系统演进时所存在的问题。具体地能够解决802.16m系统的终端初始接入802.16e系统所带来的计算量大、接入时间长、频偏适应范围小、Cell匹配范围过大的问题，使得802.16m无线通信系统的终端即使在高速移动的情况下也能快速的接入802.16e系统的网络。

[0012] 根据本发明的第一方面的系统前导码的增强方法，用于802.16e系统向802.16m系统的演进，包括以下步骤：步骤S110，利用放置在802.16e系统的下行链路的下行子帧的第一个符号中的802.16m系统的前导码以及放置在下行子帧的第二个符号上的802.16e系统的前导码，使802.16m系统的终端接入802.16e系统；步骤S120，当802.16m系统的终端接入802.16e系统成功时，802.16m系统取消802.16m系统的前导码。

[0013] 在上述的系统前导码的增强方法中，在第一个符号中放置802.16m系统的前导码包括以下过程：步骤S202，生成M个组标识号序列，其中，M为大于等于1的整数；步骤S204，生成N个带宽号序列，其中，N为大于等于1的整数；步骤S206，将生成的M个组标识号序列和生成的N个带宽号序列插入到第一个符号中。

[0014] 在上述的系统前导码的增强方法中，步骤S202中，每个组标识号序列代表一个组，每个组中包含M1个小区(蜂窝小区)，各个组标识号序列具有互相关和自相关特性，每一个组中的小区相邻，同一个组中的所有小区发射相同的组标识号序列以便产生发射分集，其中，M1为大于等于1的整数。

[0015] 在上述的系统前导码的增强方法中，在步骤S204中，每个带宽号序列代表一个系统带宽，每个带宽中包含N1个小区，各个带宽号序列具有很好的互相关及自相关特性，相同系统带宽的所有小区发射相同的带宽号序列以便产生发射分集。

[0016] 在上述的系统前导码的增强方法中，在步骤S206中，把第一个符号的所有子载波分为奇数子载波和偶数子载波，组标识号序列和带宽号序列全部插入奇数子载波或偶数子载波。

[0017] 在上述的系统前导码的增强方法中，依据802.16e协议将802.16e系统的前导码放置在第二个符号上。

[0018] 在上述的系统前导码的增强方法中，802.16m的前导码在频域结构方面，组标识号序列及带宽号序列被置于小区系统带宽的两边，总共占据10M的带宽。

[0019] 在上述的系统前导码的增强方法中，802.16m的前导码在时域结构方面，在一个符号的周期内，由前后重复的两部分组成。

[0020] 根据本发明另一方面的802.16m系统的终端的初始接入处理方法，利用上述所述的系统前导码的增强方法使802.16m系统终端初始接入到802.16e系统，包括以下步骤：步骤S610，进行时间、频率同步；步骤S620，解读组信息和带宽信息，获得802.16e系统终端所在基站的组信息和带宽信息；步骤S630，解读小区信息和扇区信息，利用步骤S620中解读出来的组信息和带宽信息选择对应的802.16e协议中的序列作为本地序列与第二符号中的信息进行匹配，以获取802.16m终端所在的小区信息和扇区信息。

[0021] 在上述的802.16m系统的终端的初始接入处理方法中，在步骤S620中，把802.16e系统的下行子帧的第一个符号转换到频率，利用M个组标识号序列及N个带宽号序列通过在频域对转换过来的第一个符号里的信息进行匹配，得出802.16m系统终端所在基站使用的组标识号序列及带宽号序列，从而获得802.16e系统终端所在基站的组标识号信息和带宽信息。

[0022] 根据本发明的系统前导码的增强方法及802.16m系统终端的初始接入处理方法，能够解决802.16m系统的终端初始接入802.16e系统所带来的计算量大、接入时间长、频偏适应范围小、Cell匹配范围过大的问题。而且，通过在原前导码所在符号的前一个符号设置新的增强前导码，同时设计时域对称的具有PN序列的前导码，提高了前导码的检测概率，提高了系统对频率偏移的适应范围。通过小区分组消息和带宽信息的引入，使得系统支持的高速移动情况下的快速接入。

[0023] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0024] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0025] 图1为本发明的系统前导码的增强方法的第一实施例的流程图；

[0026] 图2为在第一个符号中放置802.16m系统的前导码的流程图；

[0027] 图3为802.16e无线通信系统帧结构示意图；

[0028] 图4为采用了增强方法的802.16m无线通信系统帧结构示意图；

[0029] 图5(a)为802.16m无线通信系统帧结构中前导码的频域特性示意图；图5(b)为802.16m无线通信系统帧结构中前导码的时域特性示意图；

[0030] 图6为802.16m系统的终端的初始接入处理方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

[0031] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0032] 图1为本发明的系统前导码的增强方法的第一实施例的流程图，如图1所示，在本实施例中包括：步骤S110，利用放置在802.16e系统的下行链路的下行子帧的第一个符号中的802.16m系统的前导码以及放置在下行子帧的第二个符号上的802.16e系统的前导码，使802.16m系统的终端接入802.16e系统；步骤S120，当802.16m系统的终端接入802.16e系统成功时，802.16m系统取消802.16m系统的前导码。

[0033] 图2为在第一个符号中放置802.16m系统的前导码的流程图，如图2所示，包括以下过程：步骤S202，生成M个组标识号序列，其中，M为大于等于1的整数；步骤S204，生成N个带宽号序列，其中，N为大于等于1的整数；步骤S206，将生成的M个组标识号序列和生成的N个带宽号序列插入到第一个符号中。

[0034] 其中，在生成M个Group_ID(组标识号)序列的步骤S202中，每个序列代表了一个Group，每个Group中可以包含M1个Cell(小区，蜂窝小区)，要求这些Group_ID序列具有很好的互相关及自相关特性，同时要求在一个Group中的Cell应当相邻，并且同个Group中的所有Cell发射相同的Group_ID序列以便产生发射分集。

[0035] 在生成N个BW_ID(带宽号)序列的步骤S204中，每个序列代表了一个系统带宽，每个带宽中包含N1个cell，要求这些BW_ID(带宽号)序列具有很好的互相关及自相关特性，所有系统带宽相同的N1个Cell发射相同的BW_ID序列以便产生发射分集。

[0036] 把步骤202和步骤204中所生成的M个Group_ID序列及N个的BW_ID序列，插入到下行链路下行子帧的第一个符号(OFDMA符号，正交频分多址符号)中。把第一个符号的所有子载波分为奇数子载波和偶数子载波，上述的序列全部插入奇数子载波或全部插入偶数子载波，不能部分插入奇数子载波，部分插入偶数子载波。

[0037] 把802.16e无线通信系统的前导码放置在下行链路第二个符号上，放置的个数及插入方法依据802.16e协议中的相关内容。

[0038] 图3为802.16e无线通信系统帧结构示意图，其中，下行子帧包含三个部分：Preamble(前导码)，广播控制信息(FCH、DL-MAP、UL-MAP)以及下行数据突发。

[0039] Preamble位于无线帧的第一个OFDM符号，也是下行子帧的起始。利用Preamble的共轭对称性或者preable的高功率特性检测出preamble的位置，进而获得帧的起始位置。

[0040] 利用OFDM的CP(循环前缀)与后面数据的重复特性检测频率偏置，然后利用检测的频率偏置对接收信号进行补偿。

[0041] 把接收的Preamble信号变换到频域，和本地参考Preamble信号互相关，获得cell_ID、Segment及带宽信息。

[0042] 图4为采用了增强方法的802.16m无线通信系统帧结构示意图，如图4所示，原前导码和新增加的前导码在无线帧中的位置固定，其中，无线帧结构中第一个符号是新增加的16m前导码，第二个符号是原802.16e的前导码。

[0043] 其中，图5(a)和图5(b)分别为前导码在频域和时域的结构。在频域结构方面，Group_ID序列及BW_ID序列被置于小区系统带宽的两边，总共占据10M的带宽，但是Group_ID序列占据从86到256号之间的偶数子载波，BW_ID序列占据从682到938的偶数子载波，Group_ID序列及BW_ID序列的长度都为128bit，原前导码序列在第二个符号按照802.16e协议进行放置。

[0044] 在时域结构方面，在一个OFDM符号的周期内，由前后重复的两部分组成。

[0045] 本实施例中产生了8个Group_ID序列用来把802.16e中的32个ID_Cell等分成8个Group，每个Group中包含4个相邻的IDCell。

[0046] 本实施例中产生了4个BW_ID序列用来代表802.16e中不同的FFT点数(128、512、1024、2048)。

[0047] 上面所产生的序列具有很好的互相关及自相关特性。

[0048] 802.16m无线通信系统的基站按照自己的IDCell、系统带宽、所在的Group及Segment信息，按照上述方法组成前导符号。

[0049] 图6为802.16m系统的终端的初始接入处理方法的一个实施例的流程图。如图6所示，移动终端在接收到信号后做如下处理：

[0050] 步骤S610，进行时间、频率同步：由于下行帧的第一个符号所有的数据都在偶数子载波，所以转化到时域后具有重复特性，可以利用这个重复特性进行时间、频率同步。

[0051] 步骤S620，解读Group和BW信息：时间、频率同步后，利用1024点的FFT把第一个符号转换到频率，利用8个本地的Group_ID序列及4个本地的BW_ID序列与转换过来第一个符号里的信息进行匹配得出终端所在基站使用的Group_ID序列及BW_ID序列，从而获取终端所在基站的Group和BW信息。

[0052] 步骤S630，解读IDCell和Segment信息：利用解出的Group信息及BW信息依据分类算法选择对应的802.16e协议中12个序列作为本地序列与第二个符号中的信息进行匹配，从而获取终端所在的IDCell及Segment的信息。

[0053] 终端初始接入的方法有许多种，本专利并不限定终端解读本专利所设计的前导的解读方法。

[0054] 综上所述，根据本发明的系统前导码的增强方法及802.16m系统终端的初始接入处理方法，能够解决802.16m系统的终端初始接入802.16e系统所带来的计算量大、接入时间长、频偏适应范围小、Cell匹配范围过大的问题。而且，通过在原前导码所在符号的前一个符号设置新的增强前导码，同时设计时域对称的具有PN序列的前导码，提高了前导码的检测概率，提高了系统对频率偏移的适应范围。通过小区分组消息和带宽信息的引入，使得系统支持的高速移动情况下的快速接入。

[0055] 本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作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。

[0056] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。