CN101989961A

CN101989961A - 零信号检测方法及接收设备

Info

Publication number: CN101989961A
Application number: CN2009100576890A
Authority: CN
Inventors: 董霄剑; 刘威鑫; 刘继武; 董亮
Original assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Current assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: CN101989961B

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种零信号检测方法及接收设备。本发明中，对于每个接收信号的窗口，计算选择的径(作为首选径的第K条径和第K条径的左右M、N条径)与剩余径的平均功率的比值，如果该平均功率的比值大于预置门限，则判定本窗口中接收到的信号为非零信号，否则判定本窗口中接收到的信号为零信号。在接收信号的所有窗口中，只要有一个窗口中接收到的信号被判定为非零信号，则判定接收端所接收到的信号为非零信号，否则，判定接收端所接收到的信号为零信号。相对于现有技术中的零信号检测方案，简化了零信号检测的步骤，大大降低了计算复杂度，加快了零信号检测的过程。

Description

零信号检测方法及接收设备

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及通信领域中的零信号检测技术。

背景技术

在目前的时分同步码分多址(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access，简称“TD-SCDMA”)的终端接收信号中，需要进行各种相应的控制策略，如：自动增益控制(Automatic Gain Control，简称“AGC”)，自动频偏控制(Automatic Frequency_offset Control，简称“AFC”)，冲击响应定时(Impulse Reponse Timing，简称“IRT”)等，对信号进行相应的调整。关于TD-SCDMA终端中进行的控制策略可参见专利号为“10704980”的美国专利。

如果信号连续发送，则控制比较连续，不易出现大的失误。但是，在发送的时候，为了减少可能的无线发射干扰，提高系统的有效性，引入了非连续发射(Discontinuous Transmission，简称“DTX”)情况。在这种情况下，接收端需要快速的判断出是信号还是噪声(即判断接收端所收到的信号是否为零信号)。如果仅仅是噪声(即是零信号)，则相应的控制策略保持不变；如果是信号，根据信号的大小或者信号的质量进行相应的操作。如果不能甄别出是信号和噪声，则会导致相应的控制策略的误操作，损害接收端的性能。

目前，在申请号为200710063018.6的专利中公开了一种零信号检测的方法，在该方法中，在每个信道窗内依照预定的第一准则选出P条最大路径，并依照预定的第二准则检测出有效径，然后计算信号功率，由总功率减去信号功率得到噪声功率。对噪声功率设一个门限，大于该门限的，认为是信号，小于或等于该门限的则认为是噪声，实现零信号的检测。

然而，本发明的发明人发现，由于在现有的零信号检测方案中，第一准则、第二准则的计算量较大，使得零信号的检测过程过于复杂，计算量颇大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零信号检测方法及接收设备，降低零信号检测的计算复杂度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种零信号检测方法，包含以下步骤：

判断接收信号的每个窗口中收到的信号是否为零信号；

在接收信号的所有窗口中，只要有一个窗口中接收到的信号被判定为非零信号，则判定接收端所接收到的信号为非零信号，如果所有窗口中接收到的信号均被判定为零信号，则判定接收端所接收到的信号为零信号；

其中，通过以下方式判断一个窗口中收到的信号是否为零信号：

选择作为首选径的第K条径，并在该第K条径的左右各连续选择M、N条径；

计算选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，如果平均功率的比值大于预置门限，则判定本窗口中接收到的信号为非零信号，如果小于或等于预置门限，则判定本窗口中接收到的信号为零信号。

本发明的实施方式还提供了一种接收设备，包含：

选择模块，用于对接收信号的每个窗口，选择作为首选径的第K条径，并在该第K条径的左右各连续选择M、N条径；

计算模块，用于计算每个窗口的选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值；

判断模块，用于比较平均功率的比值与预置门限的大小，如果一个窗口的平均功率的比值大于预置门限，则判定该窗口中接收到的信号为非零信号，如果小于或等于预置门限，则判定该窗口中接收到的信号为零信号；

零信号检测模块，用于判断在接收信号的所有窗口中，是否至少有一个窗口中接收到的信号被判定为非零信号，如果是，则判定接收设备所接收到的信号为非零信号；如果所有窗口中接收到的信号均被判定为零信号，则判定接收设备所接收到的信号为零信号。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

对于每个接收信号的窗口，计算选择的径(作为首选径的第K条径和第K条径的左右M、N条径)与剩余径的平均功率的比值，如果该平均功率的比值大于预置门限，则判定本窗口中接收到的信号为非零信号，否则判定本窗口中接收到的信号为零信号。在接收信号的所有窗口中，只要有一个窗口中接收到的信号被判定为非零信号，则判定接收端所接收到的信号为非零信号，否则，判定接收端所接收到的信号为零信号。由于只需通过首选径和其左右几条径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，与一个门限值的比较，即可检测出是否为零信号，相对于现有技术中的零信号检测方案，简化了零信号检测的步骤，大大降低了计算复杂度，加快了零信号检测的过程。

进一步地，接收端在判定收到的信号不为零信号后，再进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理。如果接收端判定收到的信号是零信号，则丢弃所收到的信号，保持各种相应的控制策略不变。由于如果对噪声也进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理，会导致相应的控制策略的误操作，致使接收机的性能下降、误码率上升和能耗的增加。因此，在进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理之前，先检测收到的信号是否为零信号，可以避免控制策略的误操作，及时终止噪声的后续处理，节省功耗。

进一步地，如果选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，大于预置门限，则将该比值作为参考值，用于后续的信号处理。由于选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，能够一定程度地反映出信号的接收质量，因此可以给后续的信号处理提供信号质量的参考，使得后续的控制处理可以适当地控制调整尺度以及信号处理的复杂度。

进一步地，将第5至第8条径中的一条作为首选径。由于一般情况下首选径是最强径，但是存在I RT的情况下，可能有所漂移，而且考虑到多径因素，选择首选径以及首选径左右的几条径，使得所选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，能够较为准确地反映接收信号的质量，从而保证了零信号的检测准确性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的零信号检测方法流程图；

图2是根据本发明第一实施方式中的时隙突发结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的零信号检测方法示意图；

图4是根据本发明第三实施方式的接收设备结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种零信号检测方法，具体流程如图1所示。

在步骤101中，接收端接收信号，并对接收到的信号进行数据分离，得到数据信号和训练序列(midamble)。本实施方式中的接收端为TD-SCDMA接收端，TD-SCDMA系统是基于如图2所示的时隙突发结构的传输系统。

具体地说，如图3所示，接收端将射频(Radio Frequency，简称“RF”)信号经过LAN(低噪放)，然后经过I/O(输入/输出)解调单元，放大低通滤波器，模数转换器(Analog Digital Converter，简称“ADC”)和有限冲激响应滤波器(Finite Impulse Response，简称“FIR”)。并将经FIR滤波器后得到的信号进行数据分离，得到数据信号和训练序列(midamble)。本步骤与现有技术相同，在此不再赘述。

接着，在步骤102中，对得到的训练序列进行信道估计。比如说，可以通过Steiner估计器实现信道估计，即：

\hat{h} = ifft (fft (e) / fft (m_{p}))

其中，e为接收机接收到的midabmle码部分，m_p为基本midamble码，为信道估计的结果。利用Steiner估计器进行信道估计的具体方案可参见文献“Steinaer B，Baier W.Low Coast Channel Estimation in the UplinkReceiver of CDMA Mobile Radio Systems.Frequenz，1993，47：292_298”，在本步骤中不再详细赘述。

本领域技术人员可以理解，接收端通过多个窗口接收信号，具体窗的个数由K_cell决定，K_cell由高层通知，其取值K_cell＝2，4，6，8，10，12，14，16。则窗长为

(具体参见协议“3GPP TS 25.221V7.2.0(2007-03)”)。在本实施方式中，可以以K_cell＝8为例进行说明，则W＝16，信道估计的结果包含了8个窗口各径的信道估计结果。

接着，在步骤103中，根据信道估计的结果，进行零信号的检测。

具体地说，对于接收信号的每个窗，判断该窗口中收到的信号是否为零信号。具体地判断方法如下：

步骤一：对于窗长为W的窗，选择作为首选径的第K条径。考虑多径以及IRT调整，为避免径能量滑出窗外，作为首选径的第K条径为第5至第8条径中的一条。

步骤二：在第K条径左右各自取N和M条径，即选择的径为第K-N、第K-N+1、...、第K-1、第K、第K+1、...、第K+M条径。

步骤三：计算选择的径的平均功率，即：

{\overset{&OverBar;}{P}}_{s} = \frac{1}{M + N + 1} Σ_{i = K - N}^{K + M} {| h_{i} |}^{2}

其中，

为选择的径的平均功率，h_i为本窗口第i径的信道估计结果。

步骤四：计算剩余的径的平均功率

即：

{\overset{&OverBar;}{P}}_{n} = \frac{1}{W - M - N - 1} (Σ_{i = 1}^{K - N + 1} {| h_{i} |}^{2} + Σ_{ii = K + M + 1}^{W} {| h_{ii} |}^{2})

其中，为剩余径的平均功率，h_i为本窗口第i径的信道估计结果，h_ii为本窗口第ii径的信道估计结果。

步骤五：选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值β，即：

β = \frac{{\overset{&OverBar;}{P}}_{s}}{{\overset{&OverBar;}{P}}_{n}}

步骤六：比较β与预置门限β_th，将比较结果作为零信号判决依据。也就是说，如果β大于β_th，则判定本窗口中接收到的信号为非零信号，如果β小于或等于β_th，则判定本窗口中接收到的信号为零信号(即为噪声)。

根据上述步骤一至步骤六，可以判断出每个窗口中收到的信号是否为零信号。

接着，在步骤104中，最终判决接收端收到的信号是否为零信号。具体地说，在接收信号的所有窗口中，只要有一个窗口中接收到的信号被判定为非零信号，则判定接收端所接收到的信号为非零信号，如果所有窗口中接收到的信号均被判定为零信号，则判定接收端所接收到的信号为零信号。

如果最终判决接收端收到的信号是零信号，则丢弃接收端收到的信号，保持各种相应的控制策略不变，也可以理解为，在判决接收端收到的信号是零信号时，直接结束本流程。

如果最终判决接收端收到的信号为非零信号，进入步骤105，对接收端收到的信号进行各种相应的控制策略(如AGC，AFC，IRT等控制策略)以及后续的信号处理(如联合检测JD、解调软判DSD等处理)，如图3所示。此外，可以理解，除AGC，AFC，IRT外，在接收端进行的各种相应的控制策略，还可以是其他各种控制策略。

由于如果对噪声也进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理，会导致相应的控制策略的误操作，致使接收机的性能下降、误码率上升和能耗的增加。因此，在进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理之前，先检测收到的信号是否为零信号，可以避免控制策略的误操作，及时终止噪声的后续处理，节省功耗。

不难发现，在本实施方式中只需通过首选径和其左右几条径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，与一个门限值的比较，即可检测出是否为零信号，相对于现有技术中的零信号检测方案，简化了零信号检测的步骤，大大降低了计算复杂度，加快了零信号检测的过程。

另外，需要说明的是，由于一般情况下首选径是最强径，但是存在I RT的情况下，可能有所漂移，而且考虑到多径因素，选择首选径以及首选径左右的几条径，使得所选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，能够较为准确地反映接收信号的质量，从而保证了零信号的检测准确性。此外，可以理解，选择第几条径作为首选径的原则是选择最强径作为首选径，因此如果在实际情况中，最强径不是第5至第8条径中的一条，则K的值自然也可以不在5到8的范围内，而是根据实际情况中的最强径决定K的值。

本发明第二实施方式涉及一种零信号检测方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：如果窗口中接收到的信号被判定为非零信号，则在对接收端收到的信号进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理时，以该窗口的平均功率的比值作为参考值，进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理。

具体地说，在本实施方式中，在判断每个窗口中收到的信号是否为零信号时，如果该窗口的β大于β_th(说明是信号而非噪声)，则记录该窗口的β，并在后续的DSD等信号处理工作以及相应的AGC，AFC，IRT调整中，将该β值作为参考值进行各种相应的控制策略以及后续处理。

由于选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，能够一定程度地反映出信号的接收质量，因此可以给后续的信号处理提供信号质量的参考，使得后续的控制处理可以适当地控制调整尺度以及信号处理的复杂度(如turbo译码的次数等)。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

本发明第三实施方式涉及一种接收设备。如图4所示，该接收设备包含：

选择模块，用于对接收信号的每个窗口，选择作为首选径的第K条径，并在该第k条径的左右各连续选择M、N条径。

计算模块，用于计算每个窗口的选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值。

判断模块，用于比较平均功率的比值与预置门限的大小，如果一个窗口的平均功率的比值大于预置门限，则判定该窗口中接收到的信号为非零信号，如果小于或等于预置门限，则判定该窗口中接收到的信号为零信号。

零信号检测模块，用于判断在接收信号的所有窗口中，是否至少有一个窗口中接收到的信号被判定为非零信号，如果是，则判定接收设备所接收到的信号为非零信号。如果所有窗口中接收到的信号均被判定为零信号，则判定接收设备所接收到的信号为零信号。

控制策略及后续处理模块，用于对收到的信号进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理。零信号检测模块在判定接收设备收到的信号是非零信号时，指示控制策略及后续处理模块对接收设备收到的信号进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理。在判定接收设备收到的信号是零信号时，指示控制策略及后续处理模块丢弃收到的信号，保持各种相应的控制策略不变。

其中，作为首选径的第K条径为第5至第8条径中的一条。各种相应的控制策略包含以下之一或其任意组合：自动增益控制、自动频偏控制、冲击响应定时。

不难发现，第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第四实施方式涉及一种接收设备。第四实施方式在第三实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：如果判断模块判定窗口中接收到的信号为非零信号，则控制策略及后续处理模块在进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理时，以该窗口的平均功率的比值作为参考值，进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理。

不难发现，第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合是才解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种零信号检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

判断接收信号的每个窗口中收到的信号是否为零信号；

计算所述选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值，如果所述平均功率的比值大于预置门限，则判定本窗口中接收到的信号为非零信号，如果小于或等于所述预置门限，则判定本窗口中接收到的信号为零信号。

2.根据权利要求1所述的零信号检测方法，其特征在于，还包含以下步骤：

如果判定所述接收端收到的信号是非零信号，则对所述接收端收到的信号进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理；如果判定所述接收端收到的信号是零信号，则丢弃所述接收端收到的信号，保持各种相应的控制策略不变。

3.根据权利要求2所述的零信号检测方法，其特征在于，所述各种相应的控制策略包含以下之一或其任意组合：

自动增益控制、自动频偏控制、冲击响应定时。

4.根据权利要求2所述的零信号检测方法，其特征在于，如果所述窗口中接收到的信号被判定为非零信号，则在对所述接收端收到的信号进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理时，以该窗口的所述平均功率的比值作为参考值，进行所述各种相应的控制策略以及后续的信号处理。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的零信号检测方法，其特征在于，所述作为首选径的第K条径为第5至第8条径中的一条。

6.一种接收设备，其特征在于，包含：

计算模块，用于计算每个窗口的所述选择的径的平均功率与剩余径的平均功率的比值；

判断模块，用于比较所述平均功率的比值与预置门限的大小，如果一个窗口的所述平均功率的比值大于所述预置门限，则判定该窗口中接收到的信号为非零信号，如果小于或等于所述预置门限，则判定该窗口中接收到的信号为零信号；

零信号检测模块，用于判断在接收信号的所有窗口中，是否至少有一个窗口中接收到的信号被判定为非零信号，如果是，则判定所述接收设备所接收到的信号为非零信号；如果所有窗口中接收到的信号均被判定为零信号，则判定所述接收设备所接收到的信号为零信号。

7.根据权利要求6所述的接收设备，其特征在于，所述接收设备还包含：

控制策略及后续处理模块，用于对收到的信号进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理；

所述零信号检测模块在判定所述接收设备收到的信号是非零信号时，指示所述控制策略及后续处理模块对所述接收设备收到的信号进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理；在判定所述接收设备收到的信号是零信号时，指示所述控制策略及后续处理模块丢弃所述收到的信号，保持各种相应的控制策略不变。

8.根据权利要求7所述的接收设备，其特征在于，所述各种相应的控制策略包含以下之一或其任意组合：

自动增益控制、自动频偏控制、冲击响应定时。

9.根据权利要求7所述的接收设备，其特征在于，如果所述判断模块判定所述窗口中接收到的信号为非零信号，则所述控制策略及后续处理模块在进行各种相应的控制策略以及后续的信号处理时，以该窗口的所述平均功率的比值作为参考值，进行所述各种相应的控制策略以及后续的信号处理。

10.根据权利要求6所述的接收设备，其特征在于，所述作为首选径的第K条径为第5至第8条径中的一条。