[发明专利]一种随机接入前导信号的发射机和接收机

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统，尤其涉及移动通信领域中随机接入信号的发射和接收系统。 

背景技术

未来的移动通信系统要求提供的数据传输速率将高达100Mbit/s以上，支持的业务也将从语音业务扩展到多媒体业务(包括实时的流媒体业务)。能够在有限的频谱资源上实现高速率和大容量的技术已经成为目前研究的热点。宽带移动通信系统通常要经历信道的频率选择性。所谓信道的频率选择性就是信道在不同频率上的衰减不同。频率选择性信道通常会造成严重的码间干扰(ISI)、载波间干扰(ICI)和多址干扰(MAI)。对抗频率选择性衰落最常用的方法就是在接收端使用单载波均衡技术，其分为单载波时域均衡技术和单载波频域均衡技术两大类。单载波时域均衡技术是一种成熟的技术，具备很强的抗干扰能力。然而，单载波时域均衡器的复杂度与信道的最大时延扩展成三次方增长的比例关系，因此单载波时域均衡器在某些实际应用中难以实现。另一种均衡技术——单载波频域均衡技术克服了单载波时域均衡技术的缺点。在频率选择性衰落信道下，接收信号在时域上是发送信号和信道冲激响应的卷积，而在频域上则是发送信号和信道频域响应的乘积。根据信道估计得到的信道频域响应，单载波频域均衡器可以在各个频点上分别进行均衡，从而使计算复杂度得到大大地降低。理论上，单载波频域均衡器与单载波时域均衡器的性能是一样的，而它的复杂度和正交频分复用系统的复杂度相当。 

对于单载波频域均衡器还有更加简化的处理方式，通过为发射符号加入循环前缀或填零，将信号与信道的线性卷积过程转化为循环卷积，简化了接收机的处理，只要信道的最大时延扩展能量窗控制在CP(cyclic preamble)之内，就能有效的去除用户自身的码间串扰(ISI)。 

如果将上行多用户到达基站的时间都同步在一个基准CP之内，就可以将多用户的接收信号进行联合傅立叶变换处理，简化了接收机多用户的处理。 

上行随机接入可以保证上行多用户在发起接入、或由非同步到同步状态的转化中，保证到达基站的时间都同步在一个基准CP之内，上行随机接入的一般性过程的操作可以采取上行发射前导信号作为定时参考，基站测量上行发射前导的参考信号的到达时间，与基准参考时间比较，确定终端发射需要提前的或者滞后的时间，然后通过下行的命令，将需要调整的时间亦多进制或者步进调整的方式通知终端调整发射时间。 

由于未来移动通信系统终端业务是面向IP的优化原则，所以终端和基站间的同步和非同步的转化是比较频繁的，而且随机接入不仅要提供同步定时的功能，还要提供传递接入信令的功能。高效且节省时频资源的随机接入结构设计和过程对系统是非常重要的。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种随机接入前导信号的发射和接收系统，既可以完成发射和检测上行同步定时、频率参考信号的功能，也可以隐式的传递和检测信息比特。 

本发明提出的随机接入前导信号的发射随机，至少包括：循环码移位键控(CCSK)序列发生器、前导签名序列发生器、加法器；CCSK序列发生器生成的CCSK序列和前导签名序列发生器生成的前导签名序列通过加法器相加后发射；所述前导签名序列发生器生成的前导签名具备以下特征：在较低虚警概率下获得良好的检测概率，提供足够数量的前导签名，保证精确的同步定时估计，以及低的发射功率峰均比或者回退系数。 

优选地，还可以包括CCSK序列调制器，或者前导签名序列调制器，产生的CCSK序列可以经过CCSK序列调制器调制，前导签名序列可以经过前导签名序列调制器调制。 

一种接收随机接入前导信号的接收机，至少包括：时域CAZAC序列发生器、频域CCSK序列发生器、同步检测器、第一门限比较器、第二门限比较器、DFT变换器、第一相关器、第二相关器；接收天线接收随机接入前导信号，与时域CAZAC序列发生器产生的CAZAC序列进行相关操作，由同步检测器进行相关后信号的同 步检测，并送第一门限比较器提取随机接入信号的同步定时信息，经同步检测后的接收信号还通过DFT变换器分离了前导签名序列后与频域CCSK序列发生器生成的CCSK信号送到第二相关器进行相关操作，然后送到第二门限检测器获得CCSK的循环移位的相位信息，从而提取出隐式消息比特。