CN101436878B - Gsm系统空帧检测方法 - Google Patents

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

GSM系统空帧检测方法

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，B_k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，B_k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Len_m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Len_m有关，Midamble长度Len_m由系统决定，本实施例采用GSM系统，其Len_m＝26，数据个数L的取值与Len_m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，B_k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；

$R2=\frac{\underset{k=61-2L+1}{\overset{61-L}{\mathrm{\Σ}}}{\left|B_k\right|}^2}{\underset{k=88+L}{\overset{88+2L-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|B_k\right|}^2}$

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Len_m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h_k，并由此计算信道冲激响应抽头功率|h_k|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Len_m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Len_m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，B_k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h_k，以及信道冲激响应抽头功率|h_k|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。