在正交频分多址系统中检测小区的方法和装置

摘要

提供一种装置和方法，用于由移动站检测移动站所在的小区，以便在包括多个基站的正交频分多址(OFDMA)系统中启动通信，所述多个基站向移动站发送具有伪随机噪声(PN)码的信号。该装置和方法包括：从基站接收信号，并且对接收的信号执行快速傅立叶变换(FFT)；生成一PN码，以便与信号中包含的基站的PN码进行比较；以及通过使用生成的PN码搜索在经FFT处理的信号中同步的PN码，来检测移动站所在的小区。

权利要求

1.一种用于移动站检测移动站所在的小区的方法，以便在包括多个基站的正交频分多址OFDMA系统中启动通信，所述多个基站向移动站发送具有伪随机噪声PN码的信号，该方法包括步骤：从所述多个基站中的一个基站接收具有该基站的PN码的信号，并且对接收的信号执行快速傅立叶变换FFT；

生成一用于与所述基站的PN码同步的测试PN码；以及

使用第一小区检测步骤、第二小区检测步骤和第三小区检测步骤其中之一，通过使用所述测试PN码在经FFT处理的信号中搜索同步的PN码，来检测移动站所在的小区；

其中，所述第一小区检测步骤包括步骤：

将经FFT处理的信号除以对应于所述测试PN码的信号；

对该除过的信号执行快速傅立叶逆变换IFFT；以及

确定所述测试PN码是否与经IFFT变换后的信号的PN码同步，当变换后信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与经IFFT变换后的信号的PN码同步；

其中，所述第二小区检测步骤包括步骤：

将经FFT处理的信号除以对应于所述测试PN码的信号；

使用频域滤波器对该除过的信号进行滤波，以区分信道区域和噪声区域；以及确定所述测试PN码是否与该滤波后信号的PN码同步，当该滤波后信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与滤波后信号的PN码同步；

其中，所述第三小区检测步骤包括步骤：

对经FFT处理的信号执行IFFT，以获得时域比较信号；

将时域比较信号与时间延迟的时域比较信号进行循环互相关；以及

确定所述测试PN码是否与循环互相关后的信号的PN码同步，当该循环互相关后的信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与循环互相关后的信号的PN码同步。

2.如权利要求1所述的方法，其中，当经IFFT变换后的信号的噪声区域的扩散为最小值时，所述第一小区检测步骤中的所述测试PN码与经IFFT变换后的信号的PN码同步。

3.如权利要求1所述的方法，其中，当滤波后信号的噪声区域的扩散为最小值时，所述第二小区检测步骤中的所述测试PN码与滤波后信号的PN码同步。

4.如权利要求1所述的方法，其中，当循环互相关后的信号的噪声区域的扩散为最小值时，所述第三小区检测步骤中的所述测试PN码与循环互相关后的信号的PN码同步。

5.如权利要求1所述的方法，其中，使用经IFFT变换后的信号的信号与干扰噪声比确定所述第一小区检测步骤中的PN码是否彼此同步，信号与干扰噪声比表示信道区域的扩散与噪声区域的扩散之比。

6.如权利要求1所述的方法，其中，使用滤波后信号的信号与干扰噪声比确定所述第二小区检测步骤中的PN码是否彼此同步，信号与干扰噪声比表示信道区域的扩散与噪声区域的扩散之比。

7.如权利要求1所述的方法，其中，使用循环互相关后的信号的信号与干扰噪声比确定所述第三小区检测步骤中的PN码是否彼此同步，信号与干扰噪声比表示信道区域的扩散与噪声区域的扩散之比。

8.如权利要求1所述的方法，其中，基于时域中的信道长度L小于子载波数量N，执行小区检测。

9.一种用于检测移动站所在小区的移动站的接收装置，以便在包括多个基站的正交频分多址OFDMA系统中启动通信，所述多个基站向移动站发送具有伪随机噪声PN码的信号，该装置包括：RF处理器，用于对通过天线从所述多个基站中的一个基站接收的具有该基站的PN码的接收信号进行RF处理；

快速傅立叶变换FFT单元，用于对接收的信号执行FFT；和

小区检测单元，用于生成测试PN码以便与基站的PN码进行比较，通过将经FFT处理的信号与被分配以所述测试PN码的信号进行比较，来搜索同步的PN码，并且使用第一小区检测方法、第二小区检测方法和第三小区检测方法其中之一，使用搜索到的PN码检测移动站所在的小区，其中，在第一小区检测方法的情况下，所述小区检测单元包括：

PN码生成器，用于生成测试PN码以便与所述基站的PN码进行比较；和小区检测器，用于将经FFT处理的信号除以对应于所述测试PN码的信号，对除过的信号执行快速傅立叶逆变换IFFT，并且确定所述测试PN码是否与经IFFT变换后的信号的PN码同步；

其中，当经IFFT变换后的信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与经IFFT变换后的信号的PN码同步，其中，在第二小区检测方法的情况下，所述小区检测单元包括：

PN码生成器，用于生成测试PN码以便与所述基站的PN码进行比较；和小区检测器，用于将经FFT处理的信号除以对应于所述测试PN码的信号，使用频域滤波器对除过的信号进行滤波，以区分信道区域和噪声区域，并且确定所述测试PN码是否与滤波后信号的PN码同步；

其中，当滤波后信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与滤波后信号的PN码同步，其中，在第三小区检测方法的情况下，所述小区检测单元包括：

PN码生成器，用于生成测试PN码以便与所述基站的PN码进行比较；和小区检测器，用于对经FFT处理的信号执行快速傅立叶逆变换IFFT，以获得时域比较信号，将时域比较信号与时间延迟的时域比较信号进行循环互相关，并且确定所述测试PN码是否与循环互相关后的信号的PN码同步；

其中，当循环互相关后的信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与循环互相关后的信号的PN码同步。

10.如权利要求9所述的移动站的接收装置，还包括在所述RF处理器之后且在所述FFT单元之前的循环前缀移除器，用于移除由基站插入的、包含基站的PN码的循环前缀。

11.如权利要求9所述的装置，其中，当经IFFT变换后的信号的噪声区域的扩散为最小值时，所述第一小区检测方法中的所述测试PN码与经IFFT变换后的信号的PN码同步。

12.如权利要求9所述的装置，其中，当滤波后信号的噪声区域的扩散为最小值时，所述第二小区检测方法中的所述测试PN码与滤波后信号的PN码同步。

13.如权利要求9所述的装置，其中，当循环互相关后的信号的噪声区域的扩散为最小值时，所述第三小区检测方法中的所述测试PN码与循环互相关后的信号的PN码同步。

14.如权利要求9所述的装置，其中，使用经IFFT变换后的信号的信号与干扰噪声比确定所述第一小区检测方法中的PN码是否彼此同步，信号与干扰噪声比表示信道区域的扩散与噪声区域的扩散之比。

15.如权利要求9所述的装置，其中，使用滤波后信号的信号与干扰噪声比确定所述第二小区检测方法中的PN码是否彼此同步，信号与干扰噪声比表示信道区域的扩散与噪声区域的扩散之比。

16.如权利要求9所述的装置，其中，使用循环互相关后的信号的信号与干扰噪声比确定所述第三小区检测方法中的PN码是否彼此同步，信号与干扰噪声比表示信道区域的扩散与噪声区域的扩散之比。

17.如权利要求9所述的移动站的接收装置，其中，在时域中的信道长度L比子载波数量N小得多的条件下，执行小区检测。

说明书

技术领域

本发明总的涉及一种正交频分多址(OFDMA)系统。本发明具体涉及一种用于在正交频分多址系统中检测小区的方法和装置。

背景技术

在第一代(1G)模拟系统、第二代(2G)数字系统和提供高速多媒体服务的第三代(3G)IMT-2000系统之后，移动通信系统已经演进到提供超高速多媒体服务的第四代(4G)移动通信系统。在4G移动通信系统中，用户可以使用一个移动站(MS)接入所有卫星网络、局域网(LAN)和因特网协议(IP)网络。也就是说，用户可以使用一个移动站享受话音、图像、多媒体、因特网数据、话音邮件和即时消息(IM)服务。4G移动通信系统支持超高速多媒体服务的20Mbps的数据速率，并且使用类似正交频分复用(OFDM)方案这样的正交频率。
OFDM方案是复用多个正交载波信号的数字调制方案，它将单个数据流划分成若干低速率流，并且使用若干低速率载波同时发送低速率流。结果，符号间隔增加，从而减少了由于多径延迟扩展引起的时域中的相对扩散(dispersion)。
正交频分多址(OFDMA)系统逐符号发送数据。在符号之间出现干扰，并且为了补偿符号间干扰，OFDMA系统在符号中插入比传输信道长的循环前缀(CP)。
图1是示出OFDMA系统中的符号结构的图。参照图1，标有斜线的区域对应于CP。符号的后部被复制，并接着被附加到给定导引时间Tg的前部。这里，通过从符号中排除CP而定义的时间用Tb表示，并且包括整个符号的时间用Ts表示。
如果使用的子载波数量用N表示，则在移除CP和快速傅立叶变换(FFT)之后获得的接收信号具有下面的关系。
z(k)＝H(k)s(k)+ω(k)  ..........(1)
在等式(1)中，s(k)表示频域中的接收信号，H(k)表示通过对时域信道响应h[n]执行N点离散傅立叶变换(DFT)获得的值，而ω(k)表示白高斯噪声ω[n]的N点DFT系数，并且具有N0的扩散。这里，[n]和(k)分别是表示时域信号和频域信号的因子。
移动站需要估计信道H(k)以便解调从基站(BS)接收的信号，为此，基站在发送前将导频插入下行链路数据分组中。利用导频，移动站不仅执行信道估计，而且估计对于多址方案中的功率控制有用的信号对干扰噪声比(SINR)信息，并且将SINR信息发送给基站。
在蜂窝系统中，移动站应当检测它所属的小区，以便启动通信。小区检测是通过每个基站中使用的唯一的伪随机噪声(PN)码以及移动站的接收信号之间的互相关实现的。在宽带码分多址(WCDMA)系统中，小区检测是通过在通信开始时分配给每个小区的PN码以及主同步信道(P-SCH)、辅同步信道(S-SCH)和公共导频信道(CPICH)之间的互相关实现的。另一方面，在OFDMA系统中，基站使用插入数据帧头部的前导发送为其分配的PN码，并且移动站可以通过互相关来检测小区。然而，互相关需要N2次乘法，导致计算量的增加。
对于等式(1)的频域数据信号，移动站接收的时域接收信号z(k)可以用信道频率响应与频域传输信号的积表示，如等式(2)所示。
z[n]＝h[n]⊙Ns[n]+ω[n]            ..........(2)
其中，⊙N表示N循环卷积，h[n]表示时域中的信道响应，而ω[n]表示时域中的白高斯噪声。
基于等式(1)的关系，通过N次有效除法来实现均衡或信道估计。对于均衡，通过将z(k)除以H(k)的估计值来估计特定数据s(k)。然而，对于小区检测，s(k)限于几个特定的PN码，并且应当在没有H(k)的估计值的情况下检测在PN码当中分配给对应小区的PN码。在这种情况中，没有关于H(k)的条件，因此不可能检测小区。然而，在OFDMA系统中，在时域中的信道长度L比载波数量N小得多的条件下，可以在检测小区。然而在一般的系统实现中，尽管应当将关于信道长度L的信息给予移动站，但在通信开始时，移动站难以获得该信息。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种方法和装置，用于当在正交频分多址(OFDMA)系统中时域中的信道长度L比子载波数量N小得多时，检测小区。
本发明的另一个目的是提供一种方法和装置，用于在OFDMA系统中通过时域中的循环互相关或循环卷积检测小区，以及使用频域中的快速傅立叶变换(FFT)和快速傅立叶逆变换(IFFT)检测小区。
为了实现上述和其他目的，提供一种用于移动站检测移动站所在的小区的方法，以便在包括多个基站的正交频分多址(OFDMA)系统中启动通信，所述多个基站向移动站发送具有伪随机噪声(PN)码的信号。该方法包括步骤：从所述多个基站中的一个基站接收具有该基站的PN码的信号，并且对接收的信号执行快速傅立叶变换FFT；生成一用于与所述基站的PN码同步的测试PN码；以及使用第一小区检测步骤、第二小区检测步骤和第三小区检测步骤其中之一，通过使用所述测试PN码在经FFT处理的信号中搜索同步的PN码，来检测移动站所在的小区。其中，所述第一小区检测步骤包括步骤：将经FFT处理的信号除以对应于所述测试PN码的信号；对该除过的信号执行快速傅立叶逆变换IFFT；以及确定所述测试PN码是否与经IFFT变换后的信号的PN码同步，当变换后信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与经IFFT变换后的信号的PN码同步。所述第二小区检测步骤包括步骤：将经FFT处理的信号除以对应于所述测试PN码的信号；使用频域滤波器对该除过的信号进行滤波，以区分信道区域和噪声区域；以及确定所述测试PN码是否与该滤波后信号的PN码同步，当该滤波后信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与滤波后信号的PN码同步。所述第三小区检测步骤包括步骤：对经FFT处理的信号执行IFFT，以获得时域比较信号；将时域比较信号与时间延迟的时域比较信号进行循环互相关；以及确定所述测试PN码是否与循环互相关后的信号的PN码同步，当该循环互相关后的信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与循环互相关后的信号的PN码同步。
为了实现上述和其他目的，提供一种用于检测移动站所在小区的移动站的接收装置，以便在包括多个基站的正交频分多址(OFDMA)系统中启动通信，所述多个基站向移动站发送具有伪随机噪声(PN)码的信号。该装置包括：RF处理器，用于对通过天线从所述多个基站中的一个基站接收的具有该基站的PN码的接收信号进行RF处理；快速傅立叶变换FFT单元，用于对接收的信号执行FFT；和小区检测单元，用于生成测试PN码以便与基站的PN码进行比较，通过将经FFT处理的信号与被分配以所述测试PN码的信号进行比较，来搜索同步的PN码，并且使用第一小区检测方法、第二小区检测方法和第三小区检测方法其中之一，使用搜索到的PN码检测移动站所在的小区。其中，在第一小区检测方法的情况下，所述小区检测单元包括：PN码生成器，用于生成测试PN码以便与所述基站的PN码进行比较；和小区检测器，用于将经FFT处理的信号除以对应于所述测试PN码的信号，对除过的信号执行快速傅立叶逆变换IFFT，并且确定所述测试PN码是否与经IFFT变换后的信号的PN码同步；其中，当经IFFT变换后的信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与经IFFT变换后的信号的PN码同步。在第二小区检测方法的情况下，所述小区检测单元包括：PN码生成器，用于生成测试PN码以便与所述基站的PN码进行比较；和小区检测器，用于将经FFT处理的信号除以对应于所述测试PN码的信号，使用频域滤波器对除过的信号进行滤波，以区分信道区域和噪声区域，并且确定所述测试PN码是否与滤波后信号的PN码同步；其中，当滤波后信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与滤波后信号的PN码同步。在第三小区检测方法的情况下，所述小区检测单元包括：PN码生成器，用于生成测试PN码以便与所述基站的PN码进行比较；和小区检测器，用于对经FFT处理的信号执行快速傅立叶逆变换IFFT，以获得时域比较信号，将时域比较信号与时间延迟的时域比较信号进行循环互相关，并且确定所述测试PN码是否与循环互相关后的信号的PN码同步；其中，当循环互相关后的信号的信道区域的扩散为最大值时，所述测试PN码与循环互相关后的信号的PN码同步。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1是示出正交频分多址(OFDMA)系统中传统的符号结构的图；
图2是示出根据本发明实施例的OFDMA系统中的接收装置的结构的框图；
图3是示出根据本发明实施例的、在获得基站的伪随机噪声(PN)码与测试PN码之间的同步的情况与未获得同步的另一情况之间的比较的图；
图4是示出根据本发明第一实施例的频域中的小区检测操作的流程图；
图5是示出根据本发明第二实施例的时域中的小区检测操作的流程图；
图6A和6B分别是示出根据本发明实施例的低通滤波器的频域响应和时域脉冲响应的图；以及
图7是示出根据本发明实施例的小区检测算法的性能的图。
在整个附图中，相同的元件用相同的附图标记或符号表示。

具体实施方式

现在将参照附图，详细描述本发明的几个实施例。在下面的描述中，为了简明起见，省略了并入这里的公知功能和配置的详细描述。
这里，本发明对于在正交频分多址(OFDMA)系统中不可缺少的小区检测，提供了使用循环互相关或循环卷积的算法和使用快速傅立叶变换(FFT)和快速傅立叶逆变换(IFFT)的算法，假定信道长度L比正交频分复用(OFDM)符号长度(即，子载波数量N)小得多。
在传统的OFDMA系统中，由于最大有效信道长度被设计成使得它应当限制在比循环前缀(CP)长度短的长度，因此本发明的优选实施例通过将CP长度当作信道长度L，实现小区检测算法。
在OFDMA系统中，基站包括在数据帧被发送给移动站之前、在数据帧头部插入的CP中为其分配的伪随机噪声(PN)码。移动站通过将正确的测试PN码与基站的PN码同步、获得限于时域中的长度L的信号，来检测小区。现在将参照图2详细描述在移动站中使用的用于小区检测的接收装置的结构。
图2是示出根据本发明实施例的OFDMA系统中的接收装置的结构的框图。参照图2，接收装置包括射频(RF)处理器110、模数转换器(ADC)120、滤波器130、CP移除器140、FFT单元150和小区检测单元160。
RF处理器110对通过天线从基站接收的接收信号进行RF处理，并且ADC 120将接收信号转换成数字信号。滤波器130对转换的数字接收信号进行低通滤波以消除噪声。CP移除器140移除插入低通滤波信号中的CP，并且将移除了CP的串行信号转换成并行信号。FFT单元150对并行转换的信号执行N点FFT，以便将频域信号转换成时域信号。小区检测单元160使用预定的小区检测算法，根据经FFT处理的信号检测小区。
小区检测单元160包括：PN码生成器161，用于对接收信号生成用于与基站的PN码同步的测试PN码；和小区检测器162，用于根据预定算法执行小区检测。
在OFDM方案中，多个正交载波的使用增加了频率效率，并且在发射机和接收机调制和解调多个载波的处理分别等效于执行逆离散傅立叶变换(IDFT)和离散傅立叶变换(DFT)。因此，可以使用需要Nlog(N)次乘法的IFFT和FFT实现IDFT和DFT。
图3是示出根据本发明实施例的、在获得基站的PN码与测试PN码之间的同步的情况与未获得同步的另一情况之间的比较图。
现在将参照图3，对OFDMA系统的频域中检测小区的方法进行描述。假设唯一的PN码si(k)(其中i＝1，2，...，Ncell)被分配给Ncell个小区(其中Ncell表示子载波数量)，并且移动站位于使用s1(k)作为前导的PN码的基站的覆盖区内。通过将接收信号z(k)除以si(k)确定的信号zi(k)可以表示为
zi(k)＝H(k)s1(k)/si(k)+w(k)/si(k)            ..........(3)
这里，小区的时域信号zi[n]可以通过对zi(k)执行N点IDFT计算出。zi[n]可以表示为
zi[n]:＝IDFT(zi(k))＝IDFT(H(k)s1(k)/si(k))+IDFT(wi(k)) ........(4)
这里，小区的白高斯噪声是ωi(k):＝w(k)/si(k)。
N点DFT系数的积可以用时域中的N循环卷积表示，如等式(5)所示。
zi[n]＝h[n]⊙Nc1，i[n]+w1[n]     ..........(5)
这里，ci，j[n]＝IDFT(si(k)/sj(k))。因为通常对于i≠1，c1，j(k)等效于PN码，所以它遍布整个时间带上，并且由循环卷积确定的信号h[n]⊙Nc1，i[n]也均匀地遍布在整个时间带上。
然而，如果基站的PN码与测试中的PN码(i＝1)相同，则c1，1(k)＝1，并且时域信号变为脉冲(c[n]＝δ[n])。
因此，z1[n]可以表示为
z1[n]:＝h[n]+w1[n]    ...........(6)
由于信道长度L限于L＜N，因此等式(6)可以重写为
$z_1\left[n\right]=\left\{\begin{array}{cc}h\left[n\right]+w_1\left[n\right]& \mathrm{for\; n}=\mathrm{0,1},···,L-1\\ w_1\left[n\right]& \mathrm{for\; n}=L,L+1,···,N-1\end{array}\right....\left(7\right)$
因此，当它除以正确的PN码并随后对其执行IDFT时，在时域中获得限于长度L的信号。不然的话，能量就遍布在整个时间带上。结果，可以通过测量作为二阶统计特性的扩散，并且将测量的扩散与测试PN码进行比较，来确定测试PN码是否被同步。这可以用等式(8)和等式(9)表示：
$\mathrm{cov}\left[z_i\left(k\right)\right]=N_0+{\sigma }_h^2,\mathrm{for\; i}\ne 1...\left(8\right)$
$\mathrm{cov}\left[z_1\left(k\right)\right]=\left\{\begin{array}{cc}\frac{N}{L}{\sigma }_h^2+N_0& \mathrm{for\; k}=0,···,L-1\\ N_0& \mathrm{for\; k}=L,L+1,···,N-1\end{array}\right....\left(9\right)$
使用扩散的小区检测方法将(k＞＝L)区域作为噪声区域，并且将(0＝k＜L-1)区域作为信道区域，并且将每个区域的扩散作为小区检测的准则。信道区域的扩散和噪声区域的扩散分别可以表示为等式(10)和等式(11)：
$\mathrm{MEASURE}1:=\underset{n=0}{\overset{L-1}{\Sigma }}{\left|z_i\right[n\left]\right|}^2...\left(10\right)$
$\mathrm{MEASURE}2=\underset{n=L}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\left|z_i\right[n\left]\right|}^2...\left(11\right)$
等式(10)的信道区域的扩散MEASURE1检测产生最大值的‘i’值作为小区，并且等式(11)的噪声区域的扩散MEASURE2选择产生最小值的值作为小区。这里，MEASURE1和MEASURE2可以被分别当作时域中的低带能量和高带能量。甚至可以使用具有[0，L-1]的通带的Ntap低带频域滤波器Hlow(k)或者具有[L，N-1]的通带的高带频域滤波器Hhigh(k)的输出功率，近似计算出时域中的低带或高带能量。因此，在某些情况下，也可以使用线性Ntap有限脉冲响应(FIR)低带滤波器或高带滤波器来代替执行IDFT或IFFT。
接着，将对使用信道区域与噪声区域之间的扩散比(即，信号与干扰噪声比(SINR))来检测小区的方法进行描述。
SINR可以表示为：
$\mathrm{SINR}:=\frac{\underset{n=0}{\overset{L-1}{\Sigma }}{\left|z_i\right[n\left]\right|}^2}{\underset{n=L}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\left|z_i\right[n\left]\right|}^2}...\left(12\right)$
现在将参照附图，对使用频域中的小区检测算法检测小区的方法进行描述。
图4是示出根据本发明第一实施例的、频域中的小区检测操作的流程图。参照图4，在步骤400中，小区检测单元160从FFT单元150接收数据。在步骤401中，小区检测单元160将小区标识符‘i’和扇区(sector)标识符‘j’都设为0。在步骤403中，小区检测单元160通过PN码生成器161，生成对应于小区标识符‘i’和扇区标识符‘j’的PN码。生成的PN码是用于确定它是否与从接收数据中移除了CP的基站的PN码同步的码。CP是指当前OFDM符号与由于多径而延迟的OFDM符号之间发生干扰的间隔。通过移除该间隔，可以消除OFDM符号之间的干扰。
在步骤405中，小区检测单元160通过IFFT将时域信号转换成频域信号。因为已知时域中的信道长度L小于N，所以可以通过将频域信号转换成时域信号来确定PN码是否匹配。如果PN码匹配，则来自发射机的PN码作用消失，而只存在信道作用。因此，如果经过IFFT，则能量集中在时域中的L以下。作为替代的方法，在步骤405中，小区检测单元160有时可以使用线性Ntap-FIR低带滤波器或高带滤波器来代替执行IFFT。
在步骤407中，小区检测单元160计算相应小区和扇区的阈值和信号与干扰噪声比SINR[i，j]。参照图6A和6B，它们是示出根据本发明实施例的低通滤波器的频率响应和时域脉冲响应的图，在时域中信道长度限制在L＜＜N。然而在实际系统中，由于存在保护带，因此相当数量的子载波没有使用。尽管实际信道是h[0]＝1的1抽头信道，但如图6A所示，中央子载波是没有使用的。因此，如果接收信号经受IFFT，则它显示图6B所示的扩展信道，而不是1抽头的信道。因此，为了估计SINR，信号部分应当限制在L。然而，信号部分由于保护带的影响而比间隔L宽得多。因此，需要设置比L稍大的值Leffective，并且计算能量间隔中的阈值。
在步骤409中，小区检测单元160将计算出的信号与干扰噪声比SINR[i，j]和最大信号与干扰噪声比SINRmax进行比较。如果计算出的信号与干扰噪声比小于或等于最大信号与干扰噪声比，则小区检测单元160结束其操作。然而，如果计算出的信号与干扰噪声比大于最大信号与干扰噪声比，则小区检测单元160在步骤411中将计算出的信号与干扰噪声比设置为最大信号与干扰噪声比，并且将‘i’设置为小区标识符，并且将‘j’设置为扇区标识符。在步骤413中，小区检测单元160确定小区标识符‘i’是否对应于小区的最后子载波号Ncell-1(i＝Ncell-1)，以及扇区标识符‘j’是否对应于扇区的最后子载波号Nsector-1(j＝Nsector-1)。如果i＝Ncell-1且j＝Nsector-1条件不满足，则小区检测单元160返回到步骤405来重复前述操作。否则，小区检测单元160前进到步骤415。这里，假设SINRmax是10000000。
在步骤415中，小区检测单元160计算小区标识符和扇区标识符，并且将与计算出的小区标识符和扇区标识符对应的PN码确定为正确的PN码。因为该PN码与基站的PN码同步，所以使用该PN码检测小区。
迄今为止，在本发明的第一实施例中描述了使用频域中的小区检测算法的小区检测方法。接着，将在本发明的第二实施例中描述使用时域中的小区检测算法的小区检测方法。
使用循环互相关来代替一般互相关，可以有效地实现时域中的小区检测算法。下面将对该小区检测算法进行描述。
小区的时域信号si[n]与其时间延迟之间的相关性可以表示为等式(13)。假设频域的长度为N，信号si(k)具有相同的大小A(PSK信号)，经过通过对其执行N点IDFT获得的时域信号是si[n]，如果计算经过时间延迟的信号si[n-τ]与信号si[n]之间的循环互相关性，那么它们彼此正交：
$\rho \left[n\right]=\underset{m=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{s}_i\left[m\right]s_i^{*}\left[{(m-n)}_N\right]=A^2\delta \left[n\right]...\left(13\right)$
其中()N表示模N。
使用循环卷积，循环互相关性被重写为
$\rho \left[n\right]=\underset{m=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{s}_i\left[m\right]s_i^{*}\left[{(m-n)}_N\right]=A^2\delta \left[n\right]...\left(14\right)$
当循环卷积用DFT系数的积表示时，它可以写为
$\rho \left(k\right):=\mathrm{DFT}\left(\rho \right[n\left]\right)=\mathrm{DFT}\left(s_i\right[n\left]\right)\mathrm{DFT}\left(s_i^{*}\right[-n\left]\right)$
$=s_i\left(k\right)s_i^{*}\left(k\right)=A^2,k=\mathrm{0,1},···,N-1....\left(15\right)$
这里，ρ(k)在整个频带上是均匀的，并且通过对ρ(k)执行IDFT确定的ρ[n]变为脉冲。
因此，使用时域信号z[n]与恰当信号si[n]之间的循环互相关性、或者时域信号z[n]与信号si*[-n]之间的循环互相关性，给出如下结果：


如在频域的情况那样，如果使用了正确的小区PN码，则根据等式(16)，能量集中在信道间隔内。然而，如果使用不同的PN码，则能量均匀遍布在整个带上。因此，移动站可以使用与频域中所使用的相同准则检测小区。
现在将参照附图，对使用频域中的小区检测算法的小区检测操作进行描述。
图5是示出根据本发明第二实施例的时域中的小区检测操作的流程图。参照图5，小区检测单元160在步骤500中接收移除了CP的时域数据，并且在步骤501中将小区标识符‘i’和扇区标识符‘j’都设为0。在步骤503中，小区检测单元160通过PN码生成器161，生成相应小区‘i’和扇区‘j’的时域PN码。这里，生成的PN码是用于确定它是否与从接收数据中移除了CP的基站的PN码同步的码。CP是指当前OFDM符号与由于多径而延迟的OFDM符号之间发生干扰的间隔。通过移除该间隔，可以消除OFDM符号之间的干扰。
在步骤505中，小区检测单元160使用等式(13)到等式(16)执行循环互相关，并且在步骤507中计算相应小区‘i’和扇区‘j’的阈值和信号与干扰噪声比SINR[i，j]。这里，阈值是在能量间隔中适当设置的值，因为信号分量如图6B所示遍布在整个带上，由于保护带的影响而使得不可能将信号间隔与噪声间隔区分开来。因为典型地多数能量集中在窄的间隔内，所以阈值设置是可能的。
在步骤509中，小区检测单元160将计算出的信号与干扰噪声比SINR[i，j]和最大信号与干扰噪声比SINRmax进行比较。如果计算出的信号与干扰噪声比小于或等于最大信号与干扰噪声比，则小区检测单元160结束其操作。然而，如果计算出的信号与干扰噪声比大于最大信号与干扰噪声比，则小区检测单元160在步骤511中将计算出的信号与干扰噪声比设置为最大信号与干扰噪声比，并且将‘i’设置为小区标识符，并且将‘j’设置为扇区标识符。在步骤513中，小区检测单元160确定小区标识符‘i’是否对应于小区的最后子载波号Ncell-1(i＝Ncell-1)，以及扇区标识符‘j’是否对应于扇区的最后子载波号Nsector-1(j＝Nsector-1)。如果i＝Ncell-1且j＝Nsector-1的条件不满足，则小区检测单元160返回到步骤505来重复前述操作。否则，小区检测单元160前进到步骤515。这里，假设SINRmax是10000000。
在步骤515中，小区检测单元160计算小区标识符和扇区标识符，并且将与计算出的小区标识符和扇区标识符对应的PN码确定为正确的PN码。因为该PN码与基站的PN码同步，所以使用该PN码检测小区。
OFDMA系统使用与信道相邻的NG个子载波作为导引带，以便防止与相邻信道的干扰。导引带可以建模在这样的假设上，即，全带传输信号通过以导引带作为阻带的理想低通滤波器130到达移动站。由于低通滤波器130的影响，时域信道响应信号h[n]和低通滤波器的时域信号g[n]在时域用N循环卷积表示，如下给出
z1[n]＝h[n]⊙Ng[n]+w1[n]     ..........(17)
这里，由于理想低通滤波器用时域中的sinc函数表示，因此低通滤波器130和由循环卷积给出的h[n]⊙Ng[n]也出现在时域的整个带上，使得难以将信道区域与噪声区域区分开来。即使在时域中的小区检测的情况下，也不再保持等式(13)的PN码的时域信号与其延迟的时域信号之间的正交性，并且像频域中的小区检测那样，与sinc函数相关的循环互相关信号向左和右扩展。
然而在某些情况下，因为sinc函数在窄时间带内包含多数能量，所以可以通过将g[n]适当逼近为FIR滤波器来使用前述算法。
图6A和6B示出低通滤波器130的频域响应和时域响应。这里，图6A和6B示出对于N＝1024且NG＝201低通滤波器的频域响应和时域响应，其中为了清楚显示波形，将时域信号移位了512。
图7是示出根据本发明实施例的小区检测算法的性能的图。图7的图是通过对于N＝256，NG＝51，L＝8和Ncell＝32，重复相同的试验1000次获得的。在图中，PFA表示假警报概率。
参照图7，对于小区检测算法的性能，PFA随着SINR增加而急剧下降。
如上所述，在OFDMA系统中，本发明实施例所提供的方法采用CP长度作为关于信道长度L的信息，使用是时域中的循环互相关和循环卷积，并且使用频域中的FFT和IFFT，使得即使在通信开始时没有频域信道响应信号的条件，也可以检测小区。
尽管参照其特定实施例示出和描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，在不背离权利要求书限定的本发明宗旨和范围的前提下，可以对形式和细节进行各种改变。