CN105338567B - 一种wcdma同步信道功率检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种WCDMA同步信道功率检测方法，包括：对基站信号进行同步和解扰，得到基站信号采用的扰码SC序列和主同步信道PSCH与辅同步信道SSCH分别采用的Gold序列以及解扰后的基站信号Signal；进行码道检测，得到所有激活码道的扩频码；将所有激活码道扩频码映射为扩频因子SF＝256的扩频码，按扩频码树映射，得到扩频码集合S_Cch1；对于M个时隙PSCH和SSCH的符号能量，分别计算PSCH和SSCH的符号能量的平均值，即得到PSCH和SSCH符号的平均能量；根据PSCH和SSCH符号的平均能量分别计算PSCH和SSCH的功率。本发明本发明具有较高的WCDMA同步信道功率测量精度。

Description

一种WCDMA同步信道功率检测方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种WCDMA同步信道功率检测方法。

背景技术

在WCDMA系统中，同步信道SCH分为主同步信道PSCH和辅同步信道SSCH，PSCH与SSCH均是长度为256比特的Gold序列。SCH只在每个时隙的前256个码片中发送，其中，PSCH每个时隙采用的Gold序列是固定的，SSCH每个时隙采用的Gold序列是规定的16种Gold序列中的一种，所有SCH采用的Gold序列之间都是正交的。与其他物理信道不同的是，SCH不进行扩频与加扰，其采用的Gold序列与扩频码不正交。

在一些应用场景中，我们需要测试WCDMA信号中PSCH和SSCH的功率。例如，WCDMA基站测试仪的PSCH和SSCH的功率测试项，WCDMA信号分析中的同步信道抑制，以及多小区搜索时从接收信号中去除已搜索出的强小区的同步信号等。

在测量WCDMA某个信道的功率时，现有的方法是按该信道使用的扩频码对WCDMA信号进行解扩，通过每个符号的平均能量来计算该信道的功率。而这种测量方法不适用于对PSCH和SSCH的功率测量，在测量PSCH和SSCH的功率时，倘若仿照此方法，分别用PSCH和SSCH采用的Gold序列与WCDMA信号进行相关，通过相关结果的平均能量来计算PSCH和SSCH的功率，由于SCH采用的Gold序列与扩频码不正交，只能得到PSCH和SSCH功率的估计值，并且随着WCDMA激活码道数的增加，所测得的估计值将与真实功率偏差越大。

发明内容

本发明的目的是提出一种WCDMA同步信道功率检测方法，该方法提供了较高的WCDMA同步信道功率测量精度。本发明所采用的技术方案是：

一种WCDMA同步信道功率检测方法，包括以下步骤：

1)接收基站信号，对基站信号进行同步和解扰，得到基站信号采用的扰码SC序列和主同步信道PSCH与辅同步信道SSCH分别采用的Gold序列以及解扰后的基站信号Signal；

2)对解扰后的基站信号Signal进行码道检测，得到所有激活码道的扩频码C_SF,N，C_SF,N表示在扩频因子SF下，第N个扩频码；

3)将所有激活码道扩频码映射为扩频因子SF＝256的扩频码，按扩频码树映射，得到扩频因子SF＝256的扩频码集合S_Cch1；

4)选取M个时隙，对于其中的每个时隙k，执行如下的步骤5)-13)的操作：

5)对第k个时隙主同步信道PSCH和辅同步信道SSCH采用的Gold序列分别按扰码SC序列的第k个时隙的前256个码片进行解扰操作，得到第k个时隙PSCH和SSCH的等效扩频码：

将PSCH采用的Gold序列点乘扰码SC序列的共轭序列的第k个时隙前256个码片，得到长度为256的复数序列，也即PSCH在第k个时隙的等效扩频码；

将第k个时隙SSCH采用的Gold序列点乘SC序列的共轭序列的第k个时隙前256个码片，得到长度为256的复数序列，也即SSCH在第k个时隙的等效扩频码；

6)针对5)中PSCH和SSCH的等效扩频码的实部与3)中扩频码集合S_Cch1，构造成新的扩频码集合S_Cch2_r；针对5)中PSCH和SSCH的等效扩频码的虚部与3)中扩频码集合S_Cch1，构造成新的扩频码集合S_Cch2_i；

7)计算扩频码集合S_Cch2_r中各元素的自相关值和互相关值，根据得到的相关值构造n×n方阵Hc_r，计算扩频码集合S_Cch2_i中各元素的自相关值和互相关值，根据得到的相关值构造n×n方阵Hc_i，这里n为S_Cch2_r中元素个数；

8)分别计算方阵Hc_r和Hc_i的逆矩阵invHc_r和invHc_i；

9)对解扰后的基站信号Signal第k个时隙的前256个码片进行实部与虚部分离，得到实部信号Signal_r和虚部信号Signal_i；

10)分别按6)中S_Cch2_r中的扩频码对信号Signal_r进行解扩，得到符号集S_chip_r，将S_chip_r写成矩阵形式得到符号列矩阵Hs_r；

11)分别按6)中S_Cch2_i中的扩频码对信号Signal_i进行解扩，得到符号集S_chip_i，将S_chip_i写成矩阵形式得到符号列矩阵Hs_i；

12)用8)中的逆矩阵invHc_r右乘符号列矩阵Hs_r，得到列矩阵Hs2_r，用8)中的逆矩阵invHc_i右乘符号列矩阵Hs_i，得到列矩阵Hs2_i；

13)分别计算列矩阵Hs2_r和Hs2_i中每个元素的平方值，将Hs2_r和Hs2_i对应位置的元素平方值相加，得到列矩阵Hs_pow，Hs_pow中每个元素分别对应PSCH和SSCH以及扩频码集合S_Cch1中的扩频码的第k个时隙的符号能量；

14)对于M个时隙PSCH和SSCH的符号能量，分别计算PSCH和SSCH的符号能量的平均值，即得到PSCH和SSCH符号的平均能量；

15)根据PSCH和SSCH符号的平均能量分别计算PSCH和SSCH的功率。

优选地，步骤3)的方法如下：

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF小于256，按扩频码树映射为扩频码C_256,n，n＝N*T+j，其中，T＝256/SF，j＝0,1…T-1；

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF等于256，按扩频码树映射为扩频码C_256,n，n＝N；

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF大于256，按扩频码树映射为扩频码C_256,n，n＝floor(N/2)，floor表示下取整；

将所有激活码道扩频码映射后得到的扩频码C_256,n构成扩频码集合S_Cch1。

本发明提供的一种WCDMA同步信道功率检测方法，考虑了WCDMA同步信道与扩频码的非正交性，在WCDMA激活码道检测的基础上，基于联合检测的思想，实现了对WCDMA同步信道功率的检测，提供了较高的检测精度。

附图说明

图1为WCDMA下行物理信道无线帧结构。

图2为本发明的一种WCDMA同步信道功率检测方法方框示意图。

图3为本发明的WCDMA同步信道功率检测方法在不同信号信噪比下性能仿真结果。

具体实施方式

下面列出了在说明书中使用的缩略词及符号的词汇表：

WCDMA-宽带码分多址

Gold序列-Gold序列

SCH-同步信道

PSCH-主同步信道

SSCH-辅同步信道

SC-扰码

SF-扩频因子

C_SF,N-扩频码

dB-分贝

下面结合实施例和附图对本发明的WCDMA同步信道功率检测方法做出详细说明。

本发明的实施例包括一种WCDMA同步信道功率检测方法，具体方法包括以下步骤：

1)接收基站信号，对基站信号进行同步和解扰，得到基站信号采用的扰码SC和PSCH(主同步信道)与SSCH(辅同步信道)采用的Gold序列以及解扰后的基站信号Signal。

2)对解扰后的信号Signal进行码道检测，得到所有激活码道的扩频码C_SF,N。

3)将所有激活码道扩频码映射为扩频因子SF＝256的扩频码，按扩频码树映射，得到扩频因子SF＝256的扩频码集合S_Cch1：

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF小于256，按扩频码树映射为扩频码集C_256,n(n＝N*T+j，其中，T＝256/SF，j＝0,1…T-1)。

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF等于256，按扩频码树映射为扩频码C_256,n(N＝n)。

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF大于256，按扩频码树映射为扩频码C_256,n(n＝floor(N/2)，其中，floor表示下取整)。

将所有激活码道扩频码映射后得到的扩频码C_256,n构成扩频码集合S_Cch1。

4)以下步骤是一个循环过程，为方便描述，设置一个循环变量k，初始k＝1。

5)对第k个时隙PSCH(主同步信道)和SSCH(辅同步信道)采用的Gold序列按扰码SC序列的第k个时隙的前256个码片进行解扰操作，得到第k个时隙PSCH和SSCH的等效扩频码：

为了方便描述，在本说明书中，将PSCH和SSCH采用的Gold序列解扰后得到的序列称作PSCH和SSCH的等效扩频码，同时，为了方便理解，我们将PSCH和SSCH看做是发送固定符号的信道，其采用的扩频码就是其等效扩频码，等效扩频码是长度为256的复数序列。

将PSCH采用的Gold序列点乘SC序列的共轭序列的第k个时隙前256个码片，得到长度为256的复数序列，也即PSCH在第k个时隙的等效扩频码。

将第k个时隙SSCH采用的Gold序列点乘SC序列的共轭序列的第k个时隙前256个码片，得到长度为256的复数序列，也即SSCH在第k个时隙的等效扩频码。

6)针对5)中PSCH和SSCH的等效扩频码的实部与3)中扩频码集合S_Cch1，构造成新的扩频码集合S_Cch2_r。针对5)中PSCH和SSCH的等效扩频码的虚部与3)中扩频码集合S_Cch1，构造成新的扩频码集合S_Cch2_i。

7)计算扩频码集合S_Cch2_r中各元素的自相关值和互相关值，根据得到的相关值构造n×n方阵Hc_r，计算扩频码集合S_Cch2_i中各元素的自相关值和互相关值，根据得到的相关值构造n×n方阵Hc_i，这里n为S_Cch2_r中元素个数。

8)分别计算方阵Hc_r和Hc_i的逆矩阵invHc_r和invHc_i。

9)对解扰后的基站信号Signal第k个时隙的前256个码片进行实部与虚部分离，得到实部信号Signal_r和虚部信号Signal_i。

10)分别按6)中S_Cch2_r中的扩频码对信号Signal_r进行解扩，得到符号集S_chip_r，将S_chip_r写成矩阵形式得到符号列矩阵Hs_r。分别按6)中S_Cch2_i中的扩频码对信号Signal_i进行解扩，得到符号集S_chip_i，将S_chip_i写成矩阵形式得到符号列矩阵Hs_i。

11)用8)中的逆矩阵invHc_r右乘符号列矩阵Hs_r，得到列矩阵Hs2_r，用8)中的逆矩阵invHc_i右乘符号列矩阵Hs_i，得到列矩阵Hs2_i。

12)分别计算列矩阵Hs2_r和Hs2_i中每个元素的平方值，将Hs2_r和Hs2_i对应位置的元素平方值相加，得到列矩阵Hs_pow，Hs_pow中每个元素分别对应PSCH和SSCH以及扩频码集合S_Cch1中的扩频码的第k个时隙的符号能量。

13)令k＝k+1，回到循环过程的开始位置5)，重复以上过程，获得M个时隙PSCH和SSCH的符号能量，分别计算PSCH和SSCH的符号能量的平均值，即得到PSCH和SSCH符号的平均能量。其中，M越大，求得的符号平均能量受噪声影响越小，综合计算量，可取M＝15。

14)根据PSCH和SSCH符号的平均能量分别计算PSCH和SSCH的功率。

下面对本发明的一种WCDMA同步信道功率检测方法性能仿真所采用的基站信号做出说明。

依据相关技术规范要求，在Matlab 2013平台上随机产生一组WCDMA下行信号，表1是码道信息资源配置的一个实例，其中的码道功率为码道的平均时隙功率，以主公共导频信道平均时隙功率为基准，单位为dB。

表1 WCDMA发送端信道配置信息

仿真结果如图3所示，其中，横坐标为信噪比(需要说明的是，为了更准确的反映同步信道功率检测性能，这里的信噪比对应PSCH的信噪比，而非整个基站信号的性噪比)，纵坐标为100次同步信道功率检测的相对误差平均值。

从仿真结果可以看到，本发明的一种WCDMA同步信道功率检测方法在信噪比达到11dB以上时，PSCH和SSCH的功率检测误差均在1％以下，有着较高的测量精度，满足工程应用需要。同时，即使在信噪比为-7dB时，本发明的WCDMA同步信道功率检测方法仍能提供误差在10％以下的精度。

Claims (2)

1.一种WCDMA同步信道功率检测方法，包括以下步骤：

1)接收基站信号，对基站信号进行同步和解扰，得到基站信号采用的扰码SC序列和主同步信道PSCH与辅同步信道SSCH分别采用的Gold序列以及解扰后的基站信号Signal；

2)对解扰后的基站信号Signal进行码道检测，得到所有激活码道的扩频码C_SF,N，C_SF,N表示在扩频因子SF下，第N个扩频码；

3)将所有激活码道扩频码映射为扩频因子SF＝256的扩频码，按扩频码树映射，得到扩频因子SF＝256的扩频码集合S_Cch1；

4)选取M个时隙，对于其中的每个时隙k，执行如下的步骤5)-13)的操作：

5)对第k个时隙主同步信道PSCH和辅同步信道SSCH采用的Gold序列分别按扰码SC序列的第k个时隙的前256个码片进行解扰操作，得到第k个时隙PSCH和SSCH的等效扩频码：

将PSCH采用的Gold序列点乘扰码SC序列的共轭序列的第k个时隙前256个码片，得到长度为256的复数序列，也即PSCH在第k个时隙的等效扩频码；

将第k个时隙SSCH采用的Gold序列点乘SC序列的共轭序列的第k个时隙前256个码片，得到长度为256的复数序列，也即SSCH在第k个时隙的等效扩频码；

6)针对5)中PSCH和SSCH的等效扩频码的实部与3)中扩频码集合S_Cch1，构造成新的扩频码集合S_Cch2_r；针对5)中PSCH和SSCH的等效扩频码的虚部与3)中扩频码集合S_Cch1，构造成新的扩频码集合S_Cch2_i；

7)计算扩频码集合S_Cch2_r中各元素的自相关值和互相关值，根据得到的相关值构造n×n方阵Hc_r，计算扩频码集合S_Cch2_i中各元素的自相关值和互相关值，根据得到的相关值构造n×n方阵Hc_i，这里n为S_Cch2_r中元素个数；

8)分别计算方阵Hc_r和Hc_i的逆矩阵invHc_r和invHc_i；

9)对解扰后的基站信号Signal第k个时隙的前256个码片进行实部与虚部分离，得到实部信号Signal_r和虚部信号Signal_i；

10)分别按6)中S_Cch2_r中的扩频码对信号Signal_r进行解扩，得到符号集S_chip_r，将S_chip_r写成矩阵形式得到符号列矩阵Hs_r；

11)分别按6)中S_Cch2_i中的扩频码对信号Signal_i进行解扩，得到符号集S_chip_i，将S_chip_i写成矩阵形式得到符号列矩阵Hs_i；

12)用8)中的逆矩阵invHc_r右乘符号列矩阵Hs_r，得到列矩阵Hs2_r，用8)中的逆矩阵invHc_i右乘符号列矩阵Hs_i，得到列矩阵Hs2_i；

13)分别计算列矩阵Hs2_r和Hs2_i中每个元素的平方值，将Hs2_r和Hs2_i对应位置的元素平方值相加，得到列矩阵Hs_pow，Hs_pow中每个元素分别对应PSCH和SSCH以及扩频码集合S_Cch1中的扩频码的第k个时隙的符号能量；

14)对于M个时隙PSCH和SSCH的符号能量，分别计算PSCH和SSCH的符号能量的平均值，即得到PSCH和SSCH符号的平均能量；

15)根据PSCH和SSCH符号的平均能量分别计算PSCH和SSCH的功率。

2.根据权利要求1所述的功率检测方法，其特征在于，步骤3)的方法如下：

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF小于256，按扩频码树映射为扩频码C_256,n，n＝N*T+j，其中，T＝256/SF，j＝0,1…T-1；

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF等于256，按扩频码树映射为扩频码C_256,n，n＝N；

若激活码道扩频码C_SF,N的扩频因子SF大于256，按扩频码树映射为扩频码C_256,n，n＝floor(N/2)，floor表示下取整；

将所有激活码道扩频码映射后得到的扩频码C_256,n构成扩频码集合S_Cch1。