CN103795433A - Fcb信号搜索方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种FCB信号搜索方法及其装置。本发明中，在接收到的第一个数据块之前，先填充一段基于第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据（填充的直流分量数据大于或等于N个），然后再将经填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。保证了FCB信号的成功搜索。而且，可以保证补充的数据不会导致FCB检测曲线变形，仍然是一个“倒钟形”。进一步地，在接收到的最后一个数据块之后填充N-M个基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，M为最后一个数据块的数据个数，以有效简化计算过程。

Description

FCB信号搜索方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及FCB信号的搜索技术。 

背景技术

GSM系统在需要进行小区搜索时（如在连接状态下进行邻小区搜索或初始搜索等），需要按照协议多次接收GSM信号，将这些多次接收的GSM信号组合起来再进行FCB信号分析。已有的FCB（Frequency Control Block，频率控制块）搜索方法是，计算基带信号通过带通滤波器前后的能量比值。也就是说，目前实现采用滤波法来进行FCB搜索：先将接收数据进行滤波，然后比较滤波前后的能量。该滤波器是一个带通滤波器，使得67.7KHz的单音信号可以通过，而其他频率的信号则被滤除。如果接收信号是FCB，则滤波前后能量相当；如果接收信号不是FCB，则滤波后能量衰减很大。 

具体地说，接收到的数据都按照一个一个的block（基本块）传递给算法，每个block中包含P个symbols（符号）。后续FCB搜索部分的DC（直流）消除、计算block能量和IIR（无限脉冲响应）滤波都是以block为单位进行的。如图1所示，设置一个滑动能量窗，窗的长度是Q个blocks，即P·Q个symblos，近似等于一个burst（突发脉冲）的数据所对应的symbols数目。后续FCB搜索部分的计算滤波后前能量比是以能量窗为单位进行的。FCB搜索时，能量窗被Q个blocks填满后，计算窗内的信号在滤波后与滤波前的能量比，之后该能量窗每次滑动1个block，通过计算窗内的信号在滤波后与滤波前的能量比和一个状态机来搜索FCB。P的取值优选为6-10，Q的取值优选为10-18。 

FCB搜索总体流程如图2所示，其中，RSSI（接收的信号强度指示）&DC模块计算接收数据的RSSI和DC；FCB搜索模块利用能量窗滑动的方法来检测FCB，如果检测成功，则估计FCB的频偏，如果检测不成功，则继续处理下一块数据。检测是否通过成功是通过滤波后与滤波前的能量比的变化趋势来实现的，需要有一个比值从最小值抬升、到达峰值、下降的整个过程，如图3所示，只要其中有一步不满足，则不认为找到了FCB。 

然而，由于GSM系统中51控制复帧结构、业务复帧结构分别如图4、图5所示，可以看到每10帧或者11帧必然会有一个FB，实现中必须考虑11帧的情况。而当邻区和服务小区的同步接近或者、邻区的时隙0和服务小区的时隙7接近时，也即当FCB信号在接收数据块的开始或尾部时，上述算法会检测不到FCB信号。如图6所示，从仿真结果看接收数据是包含了FCB信号的，但是由于没有完整的“倒钟形”过程，算法会判决不存在FCB信号。 

由此可见，在实际测试中当FCB信号在接收数据块的开始或末尾时，由于找不到一个能量比值的爬升或下降过程，从而将误判为找不到FCB信号。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种FCB信号搜索方法及其装置，使得在极端情形下（如FCB信号在接收数据块的开始时），接收端也能正常检测到FCB信号。 

为解决上述技术问题，本发明提供了一种FCB信号搜索方法，包含以下步骤： 

接收端在进行FCB信号搜索之前，在接收到的第一个数据块之前填充大于或等于N个的基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，N为所述第一个数据块的数据个数N； 

将经所述填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。 

本发明还提供了一种FCB信号搜索装置，包含：用于接收数据块的接收模块和用于搜索频率控制块FCB信号的搜索模块，还包含： 

填充模块，用于在所述搜索模块进行FCB信号搜索之前，在所述接收模块接收到的第一个数据块之前填充大于或等于N个的基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，N为所述第一个数据块的数据个数N； 

所述搜索模块将经所述填充模块填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。 

本发明实施方式相对于现有技术而言，在接收到的第一个数据块之前，先填充一段基于第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据（填充的直流分量数据大于或等于N个），然后再将经填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。由于进行FCB信号搜索的数据，为填充直流分量数据后的数据信号，因此，即使当FCB信号在实际接收数据块的开始，在FCB信号搜索过程中，经滤波后也能形成一个比值从最小值抬升、到达峰值、下降的整个过程，从而保证了FCB信号的成功搜索。而且，由于填充的直流分量数据是基于第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，因此可以保证补充的数据不会导致FCB检测曲线变形，仍然是一个“倒钟形”。 

优选地，接收端在进行FCB信号搜索之前，在接收到的最后一个数据块之后填充N-M个基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，M为所述最后一个数据块的数据个数。所述经所述填充后的数据，包含所述在最后一个数据块之后填充的直流分量数据。不但可以保证当FCB信号在接收数据块的末尾时，接收端也能正常检测到FCB信号，而且， 由于实际算法实现时都是将数据分块接收后进行计算，因此将最后一块的数据补充成一个完整数据块，可有效简化计算过程。 

优选地，通过以下方式获取所述基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据：计算所述第一个数据块的I路直流分量和Q路直流分量；分别计算所述I路直流分量的绝对值的均值和数据绝对值的均值；根据所述I路直流分量的绝对值的均值与所述Q路直流分量的绝对值的均值得到所述直流分量数据。填充的直流分量数据只根据第一个数据块的I路和Q路数据信号的绝对值平均值计算得到，更有利于定点实现。 

附图说明

图1是根据现有技术中的滑动能量窗的结构示意图； 

图2是根据现有技术中的FCB搜索总体流程图； 

图3是根据现有技术的FCB搜索过程中的滤波后与滤波前能量比示意图； 

图4是根据现有技术中的GSM系统下51控制复帧结构示意图； 

图5是根据现有技术中的GSM系统下业务复帧结构示意图； 

图6是根据现有技术中的FCB信号在接收数据的开始或末尾时的滤波前后能量比示意图； 

图7是根据本发明第一实施方式的FCB信号搜索方法流程图； 

图8是根据本发明第一实施方式中的补上直流分量数据后在FCB搜索过程中的滤波前后能量比示意图； 

图9是根据本发明第二实施方式的FCB信号搜索方法流程图； 

图10是根据本发明第四实施方式的FCB信号搜索装置结构示意图。 

具体实施方式

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各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，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，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。 

本发明的第一实施方式涉及一种FCB信号搜索方法，具体流程如图7所示。 

在步骤701中，接收端接收数据，本步骤与现有技术相同，在此不再赘述。 

接着，在步骤702中，接收端在接收到的第一个数据块之前填充大于或等于N个的基于该第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，N为该第一个数据块的数据个数N。在本实施方式中，在接收到的第一个数据块之前填充N个直流分量数据。优选地，N的取值范围为180至200。当然，在实际应用中，可以根据需要将N设为其他数值。 

具体地说，接收端接收到的第一块数据为[x₁(0),…,x₁(N-1)]，填充的直流分量数据通过以下方式计算得到： 

首先，计算该第一个数据块的I路直流分量和Q路直流分量： 

$d_R=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Real}\left(x_1\left(n\right)\right)$

$d_I=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Imag}\left(x_1\left(n\right)\right)$

其中，Real(·)和Imag(·)分别表示取数据的实部和虚部。在本实施方式中，N可具体取为189。 

然后，分别计算第一个数据块的I路分量的绝对值的均值和Q路分量的绝对值的均值： 

$x_R=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{abs}(\mathrm{Real}\left(x_1\left(n\right)\right)-d_R)$

$x_I=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{abs}(\mathrm{Imag}\left(x_1\left(n\right)\right)-d_I)$

其中，abs(·)表示取绝对值。 

接着，根据计算得到的I路直流分量的绝对值的均值与Q路直流分量的绝对值的均值得到直流分量数据，直流分量数据为x_R+j·x_I。 

也就是说，在本步骤中，接收端在实际收到的第一个数据块之前（即接收到的第一个block之前）补上N点数据[x₀(0),…,x₀(N-1)]，其中，x₀(i)=x_R+j·x_I，i＝0,…,N-1。 

由于填充的直流分量数据是基于第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，因此可以保证补充的数据不会导致FCB检测曲线变形，仍然是一个“倒钟形”，如图8所示。 

接着，在步骤703中，将经填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。本步骤与现有技术相同，即设置一个滑动能量窗，FCB搜索模块利用能量窗滑动的方法来检测FCB，如果检测成功，则估计FCB的频偏，如果检测不成功，则继续处理下一块数据。检测是否通过成功是通过滤波后与滤波前的能量比的变化趋势来实现，在此不再赘述。 

不难发现，在本实施方式中，由于进行FCB信号搜索的数据，为填充直流分量数据后的数据信号，因此，即使当FCB信号在实际接收数据块的开始，在FCB信号搜索过程中，经滤波后也能形成一个比值从最小值抬升、到达峰值、下降的整个过程，从而保证了FCB信号的成功搜索。而且，填充的直流分量数据只根据第一个数据块的I路和Q路数据信号的绝对值平均值计算得 到，更有利于定点实现。 

本发明的第二实施方式涉及一种FCB信号搜索方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，接收端在进行FCB信号搜索之前，在接收到的最后一个数据块[x_r(0),…,x_r(M-1)]之后填充N-M个基于该第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，M为最后一个数据块的数据个数。进行FCB信号搜索的数据，不仅包含在该实际收到的第一个数据块之前添加的一段直流分量数据，还包含在最后一个数据块之后填充的一段直流分量数据。不但可以保证当FCB信号在接收数据块的末尾时，接收端也能正常检测到FCB信号，而且，由于实际算法实现时都是将数据分块接收后进行计算，因此将最后一块的数据补充成一个完整数据块，可有效简化计算过程。 

具体地说，如图9所示，步骤901与步骤701相同。 

在步骤902中，接收端在实际接收到的第一个数据块之前，与实际接收到的最后一个数据块之后，均添加一段直流分量数据。 

具体地说，接收端在实际收到的第一个数据块之前（即接收到的第一个block之前）补上N点数据[x₀(0),…,x₀(N-1)]，其中，x₀(i)=x_R+j·x_I，i＝0,…,N-1，x_R和x_I计算与第一实施方式相同，在此不再赘述。接收端在实际收到的最后一个数据块之后（即接收到的最后一个block之后）补上N-M个直流分量数据数据得到[x_r(0),…,x_r(M-1),x_r(M),…,x_r(N-1)]。其中，x_r(i)=x_R+j·x_I，i＝M,…,N-1。x_R和x_I计算与第一实施方式相同，在此不再赘述。 

在步骤903中，接收端将经填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。本步骤与步骤703相同，在此不再赘述。 

本发明的第三实施方式涉及一种FCB信号搜索方法。第三实施方式与第一或第二实施方式大致相同，区别在于，在第一或第二实施方式中，用于获 取直流分量数据的x_R和x_I为第一个数据块的I路分量的绝对值的均值和Q路分量的绝对值的均值；而在本实施方式中，x_R和x_I通过以下公式计算得到： 

$x_R=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{abs}(\mathrm{Real}\left(x_1\left(n\right)\right)-d_R)$

$x_I=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{abs}(\mathrm{Imag}\left(x_1\left(n\right)\right)-d_I)$

其中，Real(·)和Imag(·)分别表示取数据的实部和虚部。由于直流分量数据的获取方式并不仅限于第一或第二实施方式中的计算方法，也可以采用本实施方式的计算方法，可使得本发明的实施方式灵活多变地实现。 

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。 

本发明第四实施方式涉及一种FCB信号搜索装置，如图10所示，包含：用于接收数据块的接收模块、用于搜索频率控制块FCB信号的搜索模块和填充模块。 

该填充模块用于在所述搜索模块进行FCB信号搜索之前，在所述接收模块接收到的第一个数据块之前填充大于或等于N个的基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，N为所述第一个数据块的数据个数N。优选地，N的取值范围为180至200。 

搜索模块将经所述填充模块填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。 

其中，填充模块包含以下子模块： 

直流分量计算子模块，用于计算所述第一个数据块的I路直流分量和Q 路直流分量； 

均值计算子模块，用于分别计算所述I路直流分量的绝对值的均值和所述Q路直流分量的绝对值的均值； 

直流分量数据获取子模块，用于根据所述I路直流分量的绝对值的均值与所述Q路直流分量的绝对值的均值，得到所述基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据。 

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的装置实施例，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。 

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，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。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中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，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。 

本发明第五实施方式涉及一种FCB信号搜索装置。第五实施方式在第四实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：本发明第五实施方式中，填充模块还用于在所述搜索模块进行FCB信号搜索之前，在接收到的最后一个数据块之后填充N-M个基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，M为所述最后一个数据块的数据个数；经填充后的数据（即用于FCB信号搜索的数据），包含该填充模块在最后一个数据块之后填充的直流分量数据。 

由于第二实施方式与本实施方式相互对应，因此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，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可 以实现，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。 

本发明第六实施方式涉及一种FCB信号搜索装置。第六实施方式与第四或第五实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第四或第五实施方式中，填充模块包含直流分量计算子模块、均值计算子模块和直流分量数据获取子模块；而在本实施方式中，填充模块包含以下子模块： 

计算子模块，用于根据以下公式计算x_R和x_I： 

$x_R=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{abs}(\mathrm{Real}\left(x_1\left(n\right)\right)-d_R)$

$x_I=\frac{1}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{abs}(\mathrm{Imag}\left(x_1\left(n\right)\right)-d_I).$

直流分量数据获取子模块，用于根据公式x_R+j·x_I获取所述基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据。 

由于第三实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三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，在第三实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，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三实施方式中。 

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，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 (10)

1.一种FCB信号搜索方法，其特征在于，包含以下步骤：

接收端在进行频率控制块FCB信号搜索之前，在接收到的第一个数据块之前填充大于或等于N个的基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，N为所述第一个数据块的数据个数N；

将经所述填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。

2.根据权利要求1所述的FCB信号搜索方法，其特征在于，还包含以下步骤：

接收端在进行FCB信号搜索之前，在接收到的最后一个数据块之后填充N-M个基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，M为所述最后一个数据块的数据个数；

所述经所述填充后的数据，包含所述在最后一个数据块之后填充的直流分量数据。

3.根据权利要求1所述的FCB信号搜索方法，其特征在于，通过以下方式获取所述基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据：

计算所述第一个数据块的I路直流分量和Q路直流分量；

分别计算所述I路直流分量的绝对值的均值和所述Q路直流分量的绝对值的均值；

根据所述I路直流分量的绝对值的均值与所述Q路直流分量的绝对值的均值得到所述直流分量数据。

4.根据权利要求1所述的FCB信号搜索方法，其特征在于，通过以下方式获取所述基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据：

根据以下公式计算x_R和x_I：

$x_R=\frac{1}{N}\sqrt{\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{Real}(x_1\left(n\right)-d_R)\right)}^2};$

$x_I=\frac{1}{N}\sqrt{\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{Imag}(x_1\left(n\right)-d_I)\right)}^2};$

所述直流分量数据为x_R+j·x_I；其中，Real(·)和Imag(·)分别表示取数据的实部和虚部。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的FCB信号搜索方法，其特征在于，

所述N的取值范围为180至200。

6.一种FCB信号搜索装置，包含用于接收数据块的接收模块和用于搜索频率控制块FCB信号的搜索模块，其特征在于，还包含：

填充模块，用于在所述搜索模块进行FCB信号搜索之前，在所述接收模块接收到的第一个数据块之前填充大于或等于N个的基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，N为所述第一个数据块的数据个数N；

所述搜索模块将经所述填充模块填充后的数据作为接收数据，利用能量窗滑动的方式搜索FCB信号。

7.根据权利要求6所述的FCB信号搜索装置，其特征在于，所述填充模块还用于在所述搜索模块进行FCB信号搜索之前，在接收到的最后一个数据块之后填充N-M个基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据，其中，M为所述最后一个数据块的数据个数；

所述经所述填充后的数据，包含所述填充模块在最后一个数据块之后填充的直流分量数据。

8.根据权利要求6所述的FCB信号搜索装置，其特征在于，所述填充模块包含以下子模块：

直流分量计算子模块，用于计算所述第一个数据块的I路直流分量和Q路直流分量；

均值计算子模块，用于分别计算所述I路直流分量的绝对值的均值和所述Q路直流分量的绝对值的均值；

直流分量数据获取子模块，用于根据所述I路直流分量的绝对值的均值与所述Q路直流分量的绝对值的均值，得到所述基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据。

9.根据权利要求6所述的FCB信号搜索装置，其特征在于，所述填充模块包含以下子模块：

计算子模块，用于根据以下公式计算x_R和x_I：

$x_R=\frac{1}{N}\sqrt{\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{Real}(x_1\left(n\right)-d_R)\right)}^2};$

$x_I=\frac{1}{N}\sqrt{\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\mathrm{Imag}(x_1\left(n\right)-d_I)\right)}^2};$

直流分量数据获取子模块，用于根据公式x_R+j·x_I获取所述基于所述第一个数据块的I路和Q路的直流分量的直流分量数据。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的FCB信号搜索装置，其特征在于，

所述N的取值范围为180至200。

Images