CN101754261B - 一种信号检测方法、系统和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信号检测方法、系统和设备，该方法包括：在接收信号中检测来自中继的信号，所述来自中继的信号是所述中继在延迟附加时延后发送的；根据所述接收信号和所述来自中继的信号获得来自基站的信号。本发明实施例中，在不降低系统频谱效率的前提下，UE充分利用来自基站的信号和来自中继的信号，提高了小区边缘用户的信噪比，从而实现了小区边缘吞吐量的增加。

Description

一种信号检测方法、系统和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种信号检测方法、系统和设备。

背景技术

在无线通信系统中，由于电磁波的路径衰减或者建筑物遮挡等原因，使得有些地方成为无线通信信号强度较低的地区，位于这些地区的UE(UserEquipment，用户设备)通信质量将变得很差。例如位于小区边缘或者覆盖区域较差的UE，虽然能够接收到来自eNodeB(evolved NodeB，演进基站)的直传信号，但只有在低数据速率传输条件下，才能够正确解调直传信号。因此为了提高小区边缘的数据速率，可以采用L1 Relay(层一中继)。

L1 Relay是在层一，即物理层，进行数据转发的装置。L1 Relay的主要功能是放大并且转发自身接收到的所有信号，但是，为了让eNodeB能够对L1Relay进行有效的控制，L1 Relay还应该有一些其他的功能，比如，在eNodeB的控制下对接收到的信号进行选择性的转发，根据eNodeB的指令来调整自己的转发功率或放大因子。

由于L1 Relay的处理时延不少于5μs，即大于正常CP(Cyclic Prefix，循环前缀)的长度，因此在UE处会产生eNodeB发送的直传信号和Relay发送的延迟信号之间的干扰。

现有技术中，采用扩展CP方案去除直传信号和延迟信号之间的干扰，这时直传信号和延迟信号均被UE视为期望信号进行解码操作。

但是在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：上述方法降低了频谱效率，由于扩展了CP，相对于正常CP，会损失一个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)符号的资源，从而导致频谱效率损失。

发明内容

本发明实施例提供一种信号检测方法、系统和设备，以提高频谱效率。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提供一种信号检测方法，包括：

在接收信号中检测来自中继的信号，所述来自中继的信号是所述中继在延迟附加时延后发送的；

根据所述接收信号和所述来自中继的信号获得来自基站的信号。

另一方面，本发明实施例还提供一种用户设备UE，包括：

接收模块，用于接收来自发送端的信号；

检测模块，用于在所述接收模块接收的信号中检测来自中继的信号，所述来自中继的信号是所述中继在延迟附加时延后发送的；

解调模块，用于根据所述接收模块接收的信号和所述检测模块检测出的来自中继的信号获得来自基站的信号。

再一方面，本发明实施例还提供一种信号处理方法，包括：

接收来自基站的信号；

在延迟附加时延后向用户设备UE转发所述来自基站的信号。

再一方面，本发明实施例还提供一种中继，包括：

接收模块，用于接收基站发送的信号；

转发模块，用于在延迟附加时延后转发所述接收模块接收的信号。

再一方面，本发明实施例还提供一种信号检测系统，包括基站、上述用户设备UE和上述中继。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例中，UE在接收信号中检测来自中继的信号，根据接收信号和来自中继的信号获得来自基站的信号，来自中继的信号是中继在延迟附加时延后发送的。在不降低系统频谱效率的前提下，UE充分利用来自基站的信号和来自中继的信号，提高了小区边缘用户的信噪比，从而实现了小区边缘吞吐量的增加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种信号检测方法的流程图；

图2为本发明实施例eNodeB、L1 Relay和UE收发信号的时序示意图；

图3为本发明实施例UE在不同的子帧接收来自eNodeB和L1 Relay的数据的示意图；

图4为本发明实施例UE进行信号检测的流程示意图；

图5为本发明实施例一种用户设备UE的结构图；

图6为本发明实施例另一种用户设备UE的结构图；

图7为本发明实施例一种中继的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种信号检测方法，在不降低系统频谱效率的前提下充分利用来自基站的信号和来自中继的信号获得基站发送的数据，提高了小区边缘用户的信噪比，从而实现了小区边缘吞吐量的增加。

如图1所示，为本发明实施例一种信号检测方法的流程图，包括：

步骤S101，在接收信号中检测来自中继的信号，其中，来自中继的信号是中继在延迟附加时延后发送的。

上述接收信号中包括来自基站的信号，在接收信号中检测来自中继的信号时将来自基站的信号视为噪声信号。具体地，解调该接收信号获得来自中继的数据，根据来自中继的数据，以及中继与UE之间的信道系数获得来自中继的信号。

该附加时延具体为：一个OFDM符号周期减去中继的处理时延后的时间长度；或者一个时隙周期减去中继的处理时延后的时间长度；或者一个子帧周期减去中继的处理时延后的时间长度；或者整数个子帧周期减去中继的处理时延后的时间长度。该中继的处理时延具体为该中继收到信号到将该信号转发出去的操作时延。

步骤S102，根据接收信号和来自中继的信号获得来自基站的信号。

进一步地，用户设备UE可以根据来自基站的信号和附加时延加中继的处理时延后的接收信号获得组合信号，解调该组合信号，获得基站发送的数据。

本发明以下实施例的描述中以基站为eNodeB，中继为L1 Relay为例进行说明，当然本发明实施例并不局限于此，基站和中继的具体形态并不影响本发明实施例的实现。

本发明实施例通过在L1 Relay引入附加时延，在不降低系统频谱效率的前提下充分利用来自基站的信号和来自中继的信号获得基站发送的数据，从而提高了边缘小区用户接收到的信噪比，增加了小区边缘吞吐量。

本发明实施例中的附加时延可以是一个OFDM符号周期减去L1 Relay的处理时延(对应一个OFDM符号延迟解决方案)、或者是一个时隙周期减去L1Relay的处理时延(对应一个时隙延迟解决方案)、或者是一个子帧周期减去L1 Relay的处理时延(对应一个子帧延迟解决方案)，或者是整数个子帧周期减去L1 Relay的处理时延。本发明实施例以一个子帧延迟解决方案为例进行说明，即本发明实施例中的附加时延为一个子帧周期减去L1 Relay的处理时延。其中，L1 Relay的处理时延指的是从L1 Relay收到信号到将该信号转发出去的操作时延。

如图2所示，L1 Relay的处理时延大于一个CP，即UE接收来自eNodeB的直传信号与来自L1 Relay的延迟信号的时间差大于一个CP，因此UE处会产生eNodeB发送的直传信号和L1 Relay发送的延迟信号之间的干扰。本发明实施例在L1 Relay引入附加时延，使UE接收来自eNodeB的直传信号与来自L1Relay的延迟信号的时间差为一个子帧的长度，从而可以保证UE在去除CP之后，能够消除eNodeB发送的直传信号和L1 Relay发送的延迟信号之间的无法去除的符号间干扰。

在L1 Relay引入附加时延之后，如图3所示，在子帧a，UE接收的信号r(a)中包括来自eNodeB的数据s(0)；在子帧b，UE接收的信号r(b)中包括来自eNodeB的数据s(1)和来自L1 Relay的数据s(0)；在子帧c，UE接收的信号r(c)中包括来自eNodeB的数据s(2)和来自L1 Relay的数据s(1)；在子帧d，UE接收的信号r(d)中包括来自eNodeB的数据s(3)和来自L1 Relay的数据s(2)；在子帧e，UE接收的信号r(e)中包括来自eNodeB的数据s(4)和来自L1 Relay的数据s(3)。

下面以检测s(2)和s(3)为例，介绍UE进行信号检测，获得数据的流程，如图4所示，包括：

步骤S401，UE在子帧d接收的信号r(d)中检测来自L1 Relay的数据s(2)。具体可以为：

UE将eNodeB发射的直传信号视为噪声，通过接收算法从r(d)中解调来自L1 Relay的数据s(2)。

步骤S402，根据r(d)、来自L1 Relay的数据s(2)和在子帧e接收的信号r(e)获得组合信号，通过组合信号检测s(3)。具体可以为：

对来自L1 Relay的数据s(2)进行CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)，如果CRC正确，则根据r(d)、来自L1 Relay的数据s(2)获得UE在子帧d接收的来自eNodeB的信号。具体地，H2×s(2)为UE在子帧d接收的来自中继的信号，其中H2为L1 Relay到UE之间的信道系数。然后，从r(d)中减去H2×s(2)，获得UE在子帧d接收的来自eNodeB的信号为r(d)-H2×s(2)。

根据UE在子帧d接收的来自eNodeB的信号和UE在子帧e接收的信号r(e)可以检测出基站在子帧d发送的数据s(3)。具体地，根据UE在子帧d接收的来自eNodeB的信号和UE在子帧e接收的信号r(e)获得组合信号conj(H1)×[r(d)-H2×s(2)]+conj(H2)×r(e)，再利用接收算法从组合信号中解调s(3)。其中，H1为eNodeB与UE之间的信道系数，conj(H1)为H1的共轭，conj(H2)为H2的共轭。

重复步骤S401和步骤S402直至检测出所有的数据。

上述实施例中提到的接收算法可以为现有的算法，例如：MLSE(MaximumLikelihood Sequence Estimation，最大似然序列估计)算法等。

假设eNodeB与UE之间的信道为H₁，L1 Relay与UE之间的信道为H₂，eNodeB与L1 Relay之间的信道为H₃。

当不采用中继时，UE接收到的信噪比为：

${\mathrm{\γ}}_0=\frac{{\left|H_1\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_1^2}---\left(1\right)$

假设eNodeB与UE之间链路的接收信号为R₁＝H₁X+N₁，eNodeB与L1Relay之间链路的接收信号为R₃＝H₃X+N₃，L1 Relay与UE之间链路的接收信号为R₂＝H₂κR₃+N₂。其中，N₁、N₂和N₃为噪声，

为噪声N₁的均方误差，κ为功率放大因子，其他符号的含义同上面的描述。

则有，

$R_2=H_2\mathrm{\κ}(H_{3}X+N_3)+N_2=H_2\frac{\sqrt{P_3}}{\sqrt{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}}(H_{3}X+N_3)+N_2$

$=\frac{\sqrt{P_3}}{\sqrt{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}}{H}_2{H}_{3}X+\frac{\sqrt{P_3}}{\sqrt{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}}{H}_2{N}_3+N_2$ (2)

式(2)中，为噪声N₃的均方误差，P₃为L1 Relay的发射功率，κ为功率放大因子，其他符号的含义同上面的描述。

现有的采用扩展CP方案在UE获得的信噪比γ₁为：

${\mathrm{\γ}}_2=E_{\mathrm{\θ}}\left(\frac{{|H_1+\frac{\sqrt{P_3}}{\sqrt{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}}{H}_2{H}_3{e}^{\mathrm{j\θ}}|}^2}{{\mathrm{\σ}}_1^2+{\mathrm{\σ}}_2^2+\frac{P_3{\left|H_2\right|}^2}{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}{\mathrm{\σ}}_3^2}\right)=\frac{{\left|H_1\right|}^2+\frac{P_3{\left|H_2\right|}^2{\left|H_3\right|}^2}{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}}{{\mathrm{\σ}}_1^2+{\mathrm{\σ}}_2^2+\frac{P_3{\left|H_2\right|}^2}{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}{\mathrm{\σ}}_3^2}---\left(3\right)$

式(3)中，

为噪声N₂的均方误差，P₃为L1 Relay的发射功率，E_θ为对变量θ取数学期望，其他符号的含义同上面的描述。

本发明实施例提出的一种信号检测方法在UE获得的信噪比γ₂为：

${\mathrm{\γ}}_2=\frac{{({\left|H_1\right|}^2+\frac{\sqrt{P_3}{\left|H_2\right|}^2{\left|H_3\right|}^2}{\sqrt{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}})}^2}{{\left|H_1\right|}^2{\left|H_2\right|}^2{\left|H_3\right|}^2+{\left|H_1\right|}^2{\mathrm{\σ}}_1^2+{\left|H_2\right|}^2{\left|H_3\right|}^2{\mathrm{\σ}}_2^2+\frac{P_3{\left|H_2\right|}^4{\left|H_3\right|}^2}{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}{\mathrm{\σ}}_3^2}---\left(4\right)$

当UE收到的直传信号强度明显低于Relay延迟信号强度时，通过近似可以得到：

${\mathrm{\γ}}_2\≥{\mathrm{\γ}}_1\⇔\frac{\frac{{P_3\left|H_2\right|}^2{\left|H_3\right|}^2}{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}{\left|H_2\right|}^2{\left|H_3\right|}^2}{{\left|H_1\right|}^2{\left|H_2\right|}^2{\left|H_3\right|}^2+{\left|H_2\right|}^2{{\left|H_3\right|}^2\mathrm{\σ}}_2^2+\frac{P_3{\left|H_2\right|}^4{\left|H_3\right|}^2}{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}{\mathrm{\σ}}_3^2}\≥\frac{\frac{P_3{\left|H_2\right|}^2{\left|H_3\right|}^2}{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}}{{\mathrm{\σ}}_1^2+{\mathrm{\σ}}_2^2+\frac{P_3{\left|H_2\right|}^2}{{\left|H_3\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_3^2}{\mathrm{\σ}}_3^2}$

$\⇔\frac{{\left|H_1\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_1^2}\≤1$ (5)

由式(5)可知，本发明实施例提出的一种信号检测方法在直传信道质量较差，即eNodeB与UE之间的信道质量较差时，可以获得更多的性能增益。

本发明实施例提出的一种信号检测方法，通过在L1 Relay引入附加时延，可以在不降低频谱效率的前提下提高边缘小区的信噪比，从而提高小区边缘的吞吐量。

如图5所示，为本发明实施例一种用户设备UE的结构图，包括：

接收模块51，用于接收来自发送端的信号；

检测模块52，用于在接收模块51接收的信号中检测来自中继的信号，来自中继的信号是中继在延迟附加时延后发送的；

解调模块53，用于根据接收模块51接收的信号和检测模块52检测出的来自中继52的信号获得来自基站的信号。

检测模块52具体用于在接收模块51接收的信号中检测来自中继的信号时将来自基站的信号视为噪声信号；

如图6所示，检测模块52可以包括：

数据获得子模块521，用于解调接收模块51接收的信号获得来自中继的数据；

信号获得子模块522，用于根据数据获得子模块521获得的来自中继的数据，以及中继与UE之间的信道系数获得来自中继的信号。

其中，解调模块53进一步用于根据来自基站的信号和附加时延加中继的处理时延后的接收信号获得组合信号，并解调该组合信号，获得基站发送的数据。

本发明实施例中，接收模块51接收来自发送端的信号，检测模块52在接收模块51接收的信号中检测来自中继的信号，解调模块53根据接收模块51接收的信号和检测模块52检测出的来自中继的信号获得来自基站的信号，在不降低系统频谱效率的前提下充分利用来自基站的信号和来自中继的信号，提高了小区边缘用户的信噪比，从而实现了小区边缘吞吐量的增加。

如图7所示，为本发明实施例一种中继的结构图，包括：

接收模块71，用于接收基站发送的信号；

转发模块72，用于在延迟附加时延后转发接收模块71接收的信号。

本发明实施例还提供一种信号检测系统，包括基站、上述用户设备UE和上述中继。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种信号检测方法，其特征在于，包括：

在接收信号中检测来自中继的信号，所述来自中继的信号是所述中继在延迟附加时延后发送的，所述附加时延为：一个正交频分复用OFDM符号周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者一个时隙周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者一个子帧周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者整数个子帧周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；

根据所述接收信号和所述来自中继的信号获得来自基站的信号，计算方式为：所述接收信号减去乘以信道系数的所述来自中继的信号得到所述来自基站的信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收信号中包括来自基站的信号，所述在接收信号中检测来自中继的信号时将来自基站的信号视为噪声信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在接收信号中检测来自中继的信号包括：

解调所述接收信号获得来自中继的数据；

根据所述来自中继的数据，以及所述中继与用户设备UE之间的信道系数获得来自中继的信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括，根据所述来自基站的信号和附加时延加中继的处理时延后的接收信号获得组合信号；

解调所述组合信号，获得基站发送的数据。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继的处理时延具体为所述中继收到信号到将该信号转发出去的操作时延。

6.一种用户设备UE，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收来自发送端的信号；

检测模块，用于在所述接收模块接收的信号中检测来自中继的信号，所述来自中继的信号是所述中继在延迟附加时延后发送的，所述附加时延为：一个正交频分复用OFDM符号周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者一个时隙周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者一个子帧周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者整数个子帧周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；

解调模块，用于根据所述接收模块接收的信号和所述检测模块检测出的来自中继的信号获得来自基站的信号，计算方式为：所述接收信号减去乘以信道系数的所述来自中继的信号得到所述来自基站的信号。

7.如权利要求6所述UE，其特征在于，所述检测模块具体用于在所述接收模块接收的信号中检测来自中继的信号时将来自基站的信号视为噪声信号；

所述检测模块包括：

数据获得子模块，用于解调所述接收模块接收的信号获得来自中继的数据；

信号获得子模块，用于根据所述数据获得子模块获得的来自中继的数据，以及所述中继与UE之间的信道系数获得来自中继的信号。

8.如权利要求6所述UE，其特征在于，所述解调模块进一步用于根据所述来自基站的信号和附加时延加中继的处理时延后的接收信号获得组合信号，并解调所述组合信号，获得基站发送的数据。

9.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

中继接收来自基站的信号；

所述中继在延迟附加时延后向用户设备UE转发所述来自基站的信号，所述附加时延为：一个正交频分复用OFDM符号周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者一个时隙周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者一个子帧周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者整数个子帧周期减去所述中继的处理时延后的时间长度。

10.一种中继，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收基站发送的信号；

转发模块，用于在延迟附加时延后转发所述接收模块接收的信号，所述附加时延为：一个正交频分复用OFDM符号周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者一个时隙周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者一个子帧周期减去所述中继的处理时延后的时间长度；或者整数个子帧周期减去所述中继的处理时延后的时间长度。

11.一种信号检测系统，其特征在于，包括基站、如权利要求6-8任意一项所述的用户设备UE和如权利要求1 0所述的中继。

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