CN102651884A

CN102651884A - 频点检测方法、装置和用户设备

Info

Publication number: CN102651884A
Application number: CN2011100467547A
Authority: CN
Inventors: 孙伟
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Shenzhen ZTE Microelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: CN102651884B

Abstract

本发明涉及一种频点检测方法、装置及用户设备，该方法包括：进行频谱扫描；将指定频段的频谱划分为若干个频谱包络，并确定各频谱包络的有效性；对各有效的频谱包络的频点进行主同步信号(PSS)自相关检测确定有效频点。本发明频点检测方法、装置及用户设备提高了频点检测效率。

Description

频点检测方法、装置和用户设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，移动通信终端，尤其涉及到LTE系统中基于主同步信号的频点检测方法、装置和用户设备。

背景技术

在移动通信系统中，用户设备(UE)需要扫描其周围频点，扫描就是射频器件对于给定的中心频点，计算出给定的带宽内的RSSI(Received SignalStrength Indicator，接收信号强度指示)值的过程。对于UE终端，频点的检测是开机后UE物理层的第一步工作，其目的就是根据MAC层的配置，从可能的配置频段里找出合适的(有信号的)频点来，并上报MAC层，供进一步的处理和调度，如后续的小区搜索、驻留等。同样在UE需要重新检测和选择PLMN(公共陆地移动网络)时，也会触发扫频功能和流程。

启动频点检测，终端需要对MAC层配置的频段列表中的每个频段进行频谱扫描频点扫描处理，得到频点的RSSI检测结果。由于LTE支持TDD/FDD系统变带宽，这就意味着需要扫描的频段多且频段内的频点(EARFCN)多，仅仅依靠频点的RSSI扫描检测会带来较大的误警率，且直接对扫描频点的RSSI检测得到的所有频点进行确认，会导致频点检测的时间很长，效率低下。

发明内容

本发明公开一种频点检测方法、装置及用户设备，以解决RSSI扫描检测效率低下的问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种频点检测方法，该方法包括：

进行频谱扫描；

将指定频段的频谱划分为若干个频谱包络，并确定各频谱包络的有效性；

对各有效的频谱包络的频点进行主同步信号(PSS)自相关检测确定有效频点。

进一步地，对各有效的频谱包络的频点进行PSS自相关检测，得到有效频点的步骤包括：

根据存在有效频点概率的高低确定各有效的频谱包络中频点或频段的优先级；

根据各频点或频段的优先级依次对相应频点进行PSS自相关检测，利用检测得到的相关峰值确定频点的有效性。

进一步地，进行频谱扫描时，若待扫频带宽大于用户设备数据处理带宽，则将若干次频谱扫描结果聚合，得到MAC层下发频段的扫描频谱。

进一步地，对某个频谱包络的频点进行PSS自相关检测，得到有效频点的步骤包括：

确定该频谱包络的中心频点；

根据各频点与该中心频点的偏移量确定频点优先级，其中越靠近其所在的频谱包络的中心频点的频点优先级越高；

根据频点优先级从高到低的顺序依次检测当前频谱包络的频点，直到检测到有效频点或当前频谱包络的频段的频点检测完毕，流程结束。

进一步地，将指定频段划分为若干个频谱包络的方法为：

将频点的RSSI值与预设频点门限值相比较，将RSSI值大于门限值的第n个频点作为第n个频谱包络的左频点，将RSSI值小于门限值的第n个频点作为第n个频谱包络的右频点；

或，将指定频段划分为若干个频谱包络的方法为：将频谱扫描后的频点按照RSSI的大小进行排序，从中提取最强的n个频点，以提取的n个频点为中心频点，划分为特定带宽的n个频谱包络。

进一步地，确定各频谱包络的有效性的方法为：

若右频点与左频点的差值小于最小带宽或大于最大带宽，则为无效频谱包络，否则为有效的频谱包络；

通过将频谱包络中所有频点的平均功率与预设阈值进行比较的方式来确定频谱包络的有效性。

进一步地，将指定频段划分为若干个频谱包络前，该方法还包括利用给定带宽内的所有频点的RSSI对数据进行平滑处理，并利用平滑处理后的数据进行频谱包络划分。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种频点检测装置，该装置包括：

频谱扫描单元，用于进行频谱扫描；

频谱包络有效性识别单元，用于将指定频段的频谱划分为若干个频谱包络，并确定各频谱包络的有效性；

有效频点检测单元，用于对各有效的频谱包络的频点进行主同步信号(PSS)自相关检测确定有效频点。

进一步地，所述有效频点检测单元包括：

优先级确定模块，用于根据存在有效频点概率的高低确定各有效的频谱包络中频点或频段的优先级；

有效频点检测模块，用于根据各频点或频段的优先级依次对相应频点进行PSS自相关检测，利用检测得到的相关峰值确定频点的有效性。

进一步地，所述频谱扫描单元进行频谱扫描时，若待扫频带宽大于用户设备数据处理带宽，则将若干次频谱扫描结果聚合，得到MAC层下发频段的扫描频谱。

进一步地，所述频谱包络有效性识别单元包括：

频谱包络划分模块，用于划分频谱包络，其中，将频点的RSSI值与预设频点门限值相比较，将RSSI值大于门限值的第n个频点作为第n个频谱包络的左频点，将RSSI值小于门限值的第n个频点作为第n个频谱包络的右频点；或，将频谱扫描后的频点按照RSSI的大小进行排序，从中提取最强的n个频点，以提取的n个频点为中心频点，划分为特定带宽的n个频谱包络；

有效性识别模块，用于确定各频谱包络的有效性，其中，若右频点与左频点的差值小于最小带宽或大于最大带宽，则为无效的频谱包络；或通过将频谱包络中所有频点的平均功率与预设阈值进行比较的方式来确定频谱包络的有效性。

进一步地，所述频谱包络有效性识别单元将指定频段划分为若干个频谱包络前，还用于利用给定带宽内的所有频点的RSSI对数据进行平滑处理，并利用平滑处理后的数据进行频谱包络划分。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种用户设备，该用户设备包括以上所述的频点检测装置。

本发明方法、装置及用户设备，通过频谱扫描结果进行频谱包络划分及有效性确认，减少精确认的频点个数，有效提高UE进行所有频点(EARFCN)的检测速度；同时利用PSS进行自相关检测实现了对频点RSSI扫描后过虑出的频点精确认。

附图说明

图1是本发明实施例频点检测方法的示意图；

图2是本发明实施例中频谱聚合的示意图；

图3是本发明实施例中频谱扫描的示意图；

图4是本发明实施例的频点检测时序框图；

图5是频谱包络划分及有效性检测的示意图；

图6是频谱包络检测的实例示意图；

图7是利用PSS检测有效频点的流程示意图；

图8是本发明频点检测方法的具体应用实例示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例频点检测方法包括：

步骤101：进行频谱扫描；

用户设备(UE)按照一定的带宽接收到的信号功率谱，带宽可以从1.4MHZ～20MHZ。

频谱扫描时，由于LTE用户设备(UE)的数据处理最大有效带宽只有18MHz，因此当待扫频带宽大于18M时，需要将若干次频谱扫描功率的结果聚合，得到MAC层下发频段的扫描频谱，如图2所示，图示显示为3次频谱扫描功率的结果聚合，最多可将6次频谱扫描功率的结果聚合。

每次进行18MHZ频谱扫描时，对30.72MHZ的数据进行2048点FFT运算得到1200个子载波的IQ数据，然后在数字域进行RSSI计算，且为了提高性能，需要做一个累加平均(如累加5ms或10ms)，如图3所示。

R = \overset{L}{Σ} {| | FFT [r (n)] | |}^{2}

(式1)

其中，r(n)表示ADC转换后的数据，FFT表示进行快速的傅立叶变换，L表示需要累加符号数；R表示子载波功率值RSSI。

图2中的magnitude square(幅度平方(函数))是执行功率值的求取。

为了让得到的频谱趋于平滑，需要在有效的频点位置(EARFCN)，利用给定带宽内的所有子载波上的RSSI对数据进行平滑。

RSSI (m) = Σ_{k = - 36}^{36} R (k + K_{m})

(式2)

其中，R表示子载波的RSSI的值，K表示需要累加平滑的子载波的个数，RSSI(m)表示累加平滑后的RSSI的值，Km表示当前子载波的索引。

步骤102：将指定频段划分为若干个频谱包络，并确定各频谱包络的有效性；

为了提高后续频点检测的效率，本发明先划分频谱包括，并通过检测频谱包络的有效性来提高频点检测的有效性，如图5所示，该步骤具体描述如下：

步骤501：设置门限Thr；

该门限Thr可以是信道底噪的平均功率，也可以是信道底噪的平均功率值乘以某个因子后得到的值，该因子可以根据AGC(自动增益控制)的Gain(增益)值得到。

步骤502：将频点的RSSI值与预设频点门限值相比较，若小于门限值，则执行步骤503，否则执行步骤504；

步骤503：将RSSI值大于门限值的第n个频点作为第n个频谱包络的左频点；

步骤504：将RSSI值小于门限值的第n个频点作为第n个频谱包络的右频点；

以上步骤502至步骤503是进行频谱包络划分的过程，具体的，当第一个大于Thr的频点记做F_L(0)，对于其后面的第一个小于Thr的记录为F_R(0)；检测频段数N加1；继续扫描，依次类推，最后扫描到的所有频谱包络为N。

步骤505：对于检测得到的频谱包络进行处理，如果F_R(n)-F_L(n)＜B_min(B_min表示最小带宽，如1.4MHz或者F_R(n)-F_L(n)＞B_max(B_max表示最大带宽，如100MHz，则设为无效的频谱包络，其余为有效的频谱包络。具体示例见图6，图中，灰色表示有效的频谱包络。

步骤103：对各有效的频谱包络的频点进行主同步信号(PSS)自相关检测确定有效频点。

为了确认有效频点，本技术方案利用主同步信号(primary synchronizationsignal，主同步信号)具有强自相关性和弱互相关性的特点进行PSS自相关检测的方法，根据相关检测得到的峰值的大小来确定频点的有效性，具体地，如图7所示，各个有效的频谱包络的PSS自相关检测的流程包括以下步骤：

步骤701：提取有效的频谱包络n；

步骤702：根据各频点与该中心频点的偏移量确定各频点优先级；

计算该有效的频谱包络的中心频点的所对应的EARFCN(E-UTRAAbsolute Radio Frequency Channel Number，超宽带无线频率绝对信道数)，(F_R(0)-F_L(0))/2＝EARFCN_center，根据计算的EARFCN_center确定中心频点；

步骤703：根据该中心频点确定当前有效的频谱包络中频点的优先级；

取其中的一部分设为高优先级频段的频点：[EARFCN_center+N_det，EARFCN_center-N_det]，N_det可以根据检测带宽设置(如果1M带宽的话，这里可以设为N_det＝10)。剩余的为低优先级频段的频点。

高优先级频段的频点的优先级高低的顺序为从中间到两边，高优先级频段的频点的优先级高低的顺序如下：

EARFCN_central，

EARFCN_central-1，

EARFCN_central+1，

EARFCN_central-2，

...，

EARFCN_central+N_det

低优先级频段的频点为频谱包络内去掉高优先级频谱包络频段后剩下的频点，低优先级频段的频点的优先级高低的顺序为中间到两边。

实质上，以上优先级的划分，最终划分的是频点的优先级，即中间的频点优先级最高，向两边依次降低，具体检测时(见以下步骤704至706)，按照频点的优先级从高到低的顺序依次遍历各个频点，当出现PSS检测成功的频点则停止该频谱包络n内频点的pss检测，如果遍历了所有的低优先级频点仍不存在有效频点则认为该包络内不存在有效的频点。

步骤704：判断当前频谱包络是否还有未检测的频点，若有，则执行步骤705，否则表明当前频谱包络的频点已检测完毕，流程结束；

步骤705：提取当前频谱包络的未检测的最高优先级频点进行PSS检测；

步骤706：判断当前频点的PSS检测是否成功，如果PSS检测成功，则流程结束；如果没有检测成功，则跳至步骤704。

以上优先级高低划分的依据是有效频点存在概率比较大的地方为高优先级区域，相反为低优先级区域。

除以上实施例中“频谱包络中划分频段优先级，且高、低优先级的频段中再进一步区分各频点的PSS自相关检测顺序”这一比较优选的实现方式外，还可采用以下替换方案：仅划分频谱包络内频段优先级，在优先级频段内随机进行PSS自相关检测，检测到有效的频点后，再遍历下一个有效的频谱包络。

除以上实施例中的频谱包络的划分方法外，可替换地，频谱扫描后的频点按照RSSI的大小进行排序，从中提取最强的n个频点(所取的频点相差20MHZ)作为中心频点，以提取的n个频点为中心频点，划分为特定带宽的n个频谱包络，(比如取每个中心频点左右共10MHZ的带宽来划分为一个频谱包络)。

除以上实施例中的频谱包络有效性确定方法外，还可以通过将频谱包络中所有频点的平均功率与预设阈值进行比较的方式来确定频谱包络的有效性。

本发明实施例，利用频谱扫描结果，在MAC层指定的频段内划分出若干有效的频谱包络进行频谱包络的有效性判断；根据每个有效的频谱包络内的频点的扫描结果，对有效的频谱包络内的频点划分优先级，然后依据频点优先级的高低顺序依次遍历各个频点，直到检测到有效频点或当前频谱包络的频段的频点检测完毕，本发明频点检测时序框图如图4所示。频谱包络检测的方法可以有效的屏蔽无效的频点，省去无效频点进行PSS检测的时间，从而有效的提高UE的扫频速度。通过频段内有效的频谱包络划分以及频谱包络内频点划分优先级的方式，可以准确的高效的确定UE当前所在区域有效的频谱包络的较优频点。

为了实现以上方法实施例，本发明还提供了一种频点检测装置，该装置包括：

频谱扫描单元，用于进行频谱扫描；

优选地，所述有效频点检测单元包括：

进一步地，所述频谱包络有效性识别单元包括：

另外本发明提供了一种包括频点检测装置的用户设备，该装置的单元结构及功能同上，在此不再赘述。

为使本技术方案优点更加清楚明白，以下举实例，并参照附图，对本发明近一步详细说明。

在该应用实例中，频谱扫描单元采用软件和硬件结合的方式实现；频谱包络有效性识别单元由软件实现，有效频点检测单元由软件实现。

具体过程如图8所示：

1)启动频谱扫描单元的软件进行扫频，如图2所示，软件进入到频谱扫描状态，在此状态下，基于MAC层下发的频段数量，规划需要配置给RFC(Radio Frequency control，无线频率控制)的中心频点以及带宽，用以得到MAC层下发所有频段内的频点的RSSI；

2)频谱扫描单元的硬件在规划的频点上利用IQ数据计算带宽内每个子载波的RSSI的值；根据图3和步骤101，以及公式1，硬件需要累加240个符号(即累加20ms)的能量，并将累加后数据存放到RAM中，然后产生中断信号通知频谱扫描单元的软件部分进行平滑处理；

3)软件响应该中断，读取RAM中的15KHZ频率分辨率下子载波的RSSI，当软件获取所有频段内15KHZ分辨率载波的RSSI，根据公式2，平滑累加得到MAC层下发频段内以100KHZ为单位的频点的RSSI；

4)实现频谱包络有效性识别单元功能的软件进入到中间状态根据步骤图5和步骤501至步骤505，在频谱包络内利用所有频点的RSSI计算平均值作为底噪，滤出有效的频谱包络，确定频谱有效包络范围；

5)频谱包络确定完成，实现有效频点检测单元的优先级确定功能的软件进入到pss检测状态，根据在有效的频谱包络内查找高优先级的频点，然后实现有效频点检测单元的PSS检测功能的硬件利用主同步信号对对应频点的IQ数据进行相关检测，并将检测得到相关峰值上报实现有效频点检测单元的有效频点确定功能的软件；

6)根据图7，软件利用相关峰值来确定频点的有效性，并根据频点优先级高低逐一遍历；最终检测出有效频点，频点检测流程结束。软件进入到空闲状态。

本发明，通过频谱包络的划分及有效性确认，减少精确认的频点个数，有效提高UE进行所有频点(EARFCN)的检测速度；同时利用PSS进行自相关检测实现了对频点RSSI扫描后过虑出的频点精确认。

以上所述仅为本发明的简化的实施例而已，并不限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各单元/模块可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims

1.一种频点检测方法，其特征在于，该方法包括：

进行频谱扫描；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：对各有效的频谱包络的频点进行PSS自相关检测，得到有效频点的步骤包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：进行频谱扫描时，若待扫频带宽大于用户设备数据处理带宽，则将若干次频谱扫描结果聚合，得到MAC层下发频段的扫描频谱。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：对某个频谱包络的频点进行PSS自相关检测，得到有效频点的步骤包括：

确定该频谱包络的中心频点；

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将指定频段划分为若干个频谱包络的方法为：

6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，确定各频谱包络的有效性的方法为：

7.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于：将指定频段划分为若干个频谱包络前，该方法还包括利用给定带宽内的所有频点的RSSI对数据进行平滑处理，并利用平滑处理后的数据进行频谱包络划分。

8.一种频点检测装置，其特征在于，该装置包括：

频谱扫描单元，用于进行频谱扫描；

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述有效频点检测单元包括：

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述频谱扫描单元进行频谱扫描时，若待扫频带宽大于用户设备数据处理带宽，则将若干次频谱扫描结果聚合，得到MAC层下发频段的扫描频谱。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述频谱包络有效性识别单元包括：

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述频谱包络有效性识别单元将指定频段划分为若干个频谱包络前，还用于利用给定带宽内的所有频点的RSSI对数据进行平滑处理，并利用平滑处理后的数据进行频谱包络划分。

13.一种用户设备，其特征在于，所述用户设备包括如权利要求8至12中任一项所述的频点检测装置。