CN101436878B - Gsm系统空帧检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护一种GSM系统空帧检测方法,涉及移动通信技术领域,本方法利用移动台接收数据的训练序列Midamble左右的数据块平均功率比值进行第一次判断,并根据有用信号受快衰落信道影响而表现出功率快速波动的特性,再次利用Midamble左右的数据块平均功率比值对判断结果进行第二次判断确认,以准确判断所接收的突发数据是有用帧还是在空帧中。本发明适用于快衰落信道条件下,信道冲激响应较难准确估计的情况。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域,尤其涉及GSM系统信号检测方法。
背景技术
GSM系统是目前全球覆盖范围最广的第二代无线网络,它采用TDMA接入方式,即在一个载频信道内,按相同的时间间隔划分成每帧若干突发的固定循环周期,每个突发承载一个业务用户信息和必要的信令。这样,一个载频信道由若干个用户按时间顺序依次占用,以不同突发作为区分不同用户的方式。在GSM系统中,每个载频信道带宽为200kHz,每帧8个突发,即理论上可同时为8个用户提供传输通道,突发长度0.577ms,每帧时长4.615ms。一个常规突发携带业务信道上的数据,常规突发结构如图1所示,一个常规突发序列共148比特,表示为B(k),k=1,2,3,…,148,包含26个比特的训练序列MidambleB(i)(其中i=62,63,…,87)、6个尾比特和116个经过编码的比特,这116个编码比特被Midamble平均分成两部分,每个部分58个比特,分别表示为B(m),m=4,5,…,61和B(n),n=88,89,…,145,分别位于训练序列Midamble的左右两侧,Bk为常规突发序列中第k个数据的平均功率。
当非连续发射模式在GSM通信中激活时,所接收到的帧能够被移动台分类成有用帧或空帧,有用帧携带着信息比特而空帧只包含噪声和干扰。移动台判断哪个帧是有用帧或者是空帧具有显著意义,例如,如果空帧不被丢弃,那么对于接收信号强度信息(RSSI)的测量将是没有意义的,这个误差将被叠加到其它信息处理中,如自动增益控制(AGC)。
通常GSM系统中移动台检测空帧的方法是计算接收到数据突发的信干噪比SINR,如果信干噪比小于一个预定阈值,即可判定所述的数据突发是属于一个空帧中,但是此方法是假设数据块内信道具有平坦特性,信干噪比计算依赖于信道冲激响应的估计准确度,在快衰落信道条件下,很难较准确地估计信道冲激响应,因此在快衰落信道环境下可能导致检测结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快衰落信道环境下GSM系统准确的空帧检测方法。为实现本发明所述目的提供一种GSM的空帧检测方法,本方法利用移动台接收的突发数据中训练序列Midamble左右的数据块平均功率比值进行第一次初始判断,并利用有用信号受快衰落信道影响而表现出功率快速波动的特性,再次利用Midamble左右的数据块平均功率比值对判断结果进行第二次判断确认,确保判断更加准确,本方法具体步骤包括:
所述第一次初始判断具体包括,算法模块调用公式计算比值R1,判断模块根据比值R1所属范围进行初始判断,如接收的突发数据为有用帧,如R1∈[C,1/C],算法模块进一步计算比值R2并进行第二次判断;所述计算比值R2及第二次判断具体包括:根据公式计算比值R2,判断模块对比值R2进行判断,若R2∈[C,1/C],则接收到的突发数据在空帧中,否则为有用帧,其中,Bk为常规突发序列中第k个数据的平均功率,L为数据个数,L的取值与Midamble数据长度Lenm有关,通常其中表示向上取整,N为预定参数,通常取值2-4。其中,C为相似因子。
以上公式中,R1是训练序列数据左边第1个到第L个数据平均功率与右边第1个到第L个数据平均功率比值;R2是训练序列数据左边第L+1个数据到第2L个数据平均功率与右边第L+1个数据到第2L个数据平均功率比值。
本发明可以在快衰落信道下准确检测空帧,能够提高监测结果的准确性,有效降低计算复杂度和显著提升检测速度。
附图说明
图1是GSM常规突发结构图
图2是本发明流程框图
图3是本发明实施例一流程图
图4是本发明实施例二流程图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明的一种GSM的空帧检测方法进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图2所示为本发明进行空帧判断的流程框图。移动台接收到突发数据,利用Midamble左右的数据块平均功率比值进行第一次判断,并利用有用信号受快衰落信道影响而表现出功率快速波动的特性,再次利用Midamble左右的数据块平均功率比值对判断结果进行第二次判断确认,作出是否是空帧的判断。
下面结合附图3对本发明的第一种实施方式进行介绍。首先,移动台接收模块接收一个常规突发数据,获取突发数据的训练序列Midamble,然后计算Midamble数据左边第1个到第L个数据平均功率与训练序列Midamble右边第1个到第L个数据平均功率比值R1,其中,L的取值与Midamble数据长度Lenm有关,Midamble长度Lenm由系统决定,本实施例采用GSM系统,其Lenm=26,数据个数L的取值与Lenm有关,通常其中表示向上取整,N为预定参数,通常取值2-4。算法模块调用下述公式对平均功率比值R1进行计算。
其中,Bk为常规突发序列中第k个数据的平均功率。
判断模块判断数据平均功率比值R1的范围,由此确定数据帧是否为有用帧。若R1∈[C,1/C],需进一步计算训练序列Midamble左右两侧数据平均功率比值,如果R1的取值不属于上述范围,则可直接判断接收的数据帧为有用帧。进一步计算数据平均功率比值的具体方法为,算法模块计算Midamble数据左边第L+1个数据到第2L个数据平均功率与导频符号右边第L+1个数据到第2L个数据平均功率比值R2;
判断模块对上述计算得到的平均功率比值R2作进一步判断,若R2∈[C,1/C],则判断接收到的数据帧为空帧,否则为有用帧。其中,C为相似因子,与系统模式相关,根据实验获取,一般取值0.8-1。
本实施例Lenm取值26,N取值3,计算出L值为9,R1值为0.94,相似因子C取值0.9,由于R1∈(C,1/C),则进一步计算Midamble数据左边第L+1个到第2L数据平均功率与导频符号右边第L+1个到第2L数据平均功率比值R2,计算出其值为0.95;判断模块进一步判断比值R2的取值范围。由于R2∈(C,1/C),则判断此突发数据在空帧中。
为了增加判断结果的可靠性,本发明还利用信道冲激响应信息,利用训练序列Midamble部分估计信道冲激响应获取信道冲激响应抽头功率,再进一步根据数据的平均功率比值进行判断、识别。具体通过如图4所示的方法实施。利用接收模块接收到的突发数据中训练序列Midamble部分与已知训练序列计算信道冲激响应。首先移动台接收突发数据,获取突发数据的训练序列Midamble,利用训练序列Midamble部分估计信道冲激响应,获取信道冲激响应抽头hk,并由此计算信道冲激响应抽头功率|hk|2;比较全部信道冲激响应抽头功率,提取最大和最小信道冲激响应抽头功率,算法模块调用公式计算信道冲激响应功率的最大值与最小值之比Rate;其中,Max()表示取最大值,Min()表示取最小值,根据Midamble数据长度Lenm确定k的取值范围,本实施例k取值从1到26。
在存储器中预先设置门限值T1,T1为信道波动因子,表征信道在一定时间内的波动程度,其值由实验获取,通常取值范围2-5,本实施例取值为2。比较模块将上述计算获得的比值Rate与预先设置门限值进行比较。根据该比值是否大于T1采用不同的方式作进一步判断。
若Rate>T1,表示信道在本突发内的波动程度超过预定门限,则进一步通过移动台接收的突发数据中训练序列Midamble左右的数据块平均功率比值判断是空帧还是有用帧。即算法模块调用上述公式进一步计算Midamble数据左边第1个到第L个数据平均功率与Midamble数据右边第1个到第L个数据平均功率比值R1。判断模块对R1的取值范围进行判断,如果则所接收的突发数据为有用帧;如果R1∈(C,1/C),则需进一步计算平均功率比值R2,算法模块计算Midamble数据左边第L+1个到第2L数据平均功率与导频符号右边第L+1个到第2L数据平均功率比值R2,判断模块对比值R2的值进行判断,如果则可判断所接收的突发数据为有用帧;如果R2∈(C,1/C),则判断所接收的突发数据在空帧中;
其中,L取值与Midamble长度Lenm有关,通常其中表示向上取整,N为预定参数。
若Rate≤T1,则算法模块计算突发数据的信噪比SNR,并将该信噪比与预定阀值T2比较判断,若SNR>T2,则判断所接收的突发数据为有用帧,否则所接收的突发数据在空帧中。其中预定阀值T2根据系统确定,对GSM系统该值取0.2。
本领域技术人员显然清楚并且理解,本发明系统和方法所举的以上实施例仅用于说明本发明,而并不用于限制本发明。虽然通过实施例有效描述了本发明,本领域技术人员知道,本发明存在许多变化而不脱离本发明的精神。在不背离本发明的精神及其实质的情况下,本领域技术人员当可根据本发明方法做出各种相应的改变或变形,但这些相应的改变或变形均属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (2)
1.GSM系统空帧检测方法,其特征在于,移动台接收模块接收包含突发数据的数据帧,获取突发数据的训练序列;算法模块调用公式计算比值R1,判断模块根据比值R1所属范围进行第一次初始判断,如接收的突发数据为有用帧,如R1∈[C,1/C],算法模块进一步计算比值R2并进行第二次判断;所述计算比值R2及第二次判断具体包括:根据公式计算比值R2,判断模块对比值R2进行判断,若R2∈[C,1/C],则接收到的突发数据在空帧中,否则为有用帧,其中,Bk为常规突发序列中第k个数据的平均功率,C为相似因子,L为数据个数;
R1是训练序列数据左边第1个到第L个数据平均功率与右边第1个到第L个数据平均功率比值;R2是训练序列数据左边第L+1个数据到第2L个数据平均功率与右边第L+1个数据到第2L个数据平均功率比值。
2.根据权利要求1所述的GSM系统空帧检测方法,其特征在于,在所述第一次初始判断前还包括步骤,利用训练序列估计信道冲激响应,获取信道冲激响应抽头hk,以及信道冲激响应抽头功率|hk|2;算法模块调用公式计算信道冲激响应功率的最大值与最小值之比Rate,比较模块将上述计算获得的比值Rate与预先设置门限值T1进行比较,若Rate>T1,继续进行第一次初始判决;若Rate≤T1,算法模块计算突发数据的信噪比SNR,若信噪比SNR大于预定门限值T2,则接收的突发数据为有用帧,否则为空帧。
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