CN107682287A - 通信信号的检测方法/系统、计算机可读存储介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通信信号的检测方法/系统、计算机可读存储介质及设备,发送信号的检测方法包括:对初始的通信信号进行自相关,以纠偏通信信号;以提取通信信号的导频符号,根据导频符号与本地导频序列,估计通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵;根据第一信道响应矩阵,均衡通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号;估计重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵;根据第三信道响应矩阵,再均衡通信信号;将再均衡后的通信信号与通信信号的基准信号进行比对,检测两者之间的波形误差。本发明完成了同步,有效减少衰落及噪声等影响,具有良好的算法性能。
Description
技术领域
本发明属于信号检测技术领域,涉及一种检测方法和系统,特别是涉及一种通信信号的检测方法/系统、计算机可读存储介质及设备。
背景技术
典型的数据辅助的信道估计算法在发送端的适当位置插入导频符号,在接收端提取出导频符号所处位置上的传输系数,估计导频符号处的信道状态信息,其目的是为了尽量准确地估计出导频所处频率和时间位置上的信道状态信息。在得到导频位置的信道状态信息后,利用插值算法估计出数据符号处的信道状态信息,从而对接收信号做出均衡,恢复出信息数据,如图1所示。
而典型的数据辅助信道估计算法的缺点在于得到导频位置的信道响应估计后,需要通过插值的方法恢复出数据符号处信道频率响应,然而这样的话估计的信道响应矩阵,可能与实际的信道状态存在差距,因此会带来新的噪声。如果仅以此为依据便进行信道估计,那么对信号进行均衡、判决,会对数据传输造成不利影响。
因此,如何提供一种通信信号的检测方法/系统、计算机可读存储介质及设备,以解决现有技术需要通过插值的方法恢复出数据符号处信道频率响应,而导致估计出的信道响应矩阵与实际的信道状态存在差距,带来新的噪声,对信号进行均衡、判决,会对数据传输造成不利影响等缺陷,实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种通信信号的检测方法/系统、计算机可读存储介质及设备,用于解决现有技术中需要通过插值的方法恢复出数据符号处信道频率响应,而导致估计出的信道响应矩阵与实际的信道状态存在差距,带来新的噪声,对信号进行均衡、判决,会对数据传输造成不利影响的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明一方面提供一种通信信号的检测方法,所述通信信号为窄带蜂窝物联网模组发送信号;所述发送信号的检测方法包括:对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号;对纠偏后的通信信号进行积分变换,以提取所述通信信号的导频符号,根据所述导频符号与本地导频序列,估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵;根据所述第一信道响应矩阵,均衡所述通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号;估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵;根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号;将再均衡后的通信信号与所述的通信信号的基准信号进行比对,以检测两者之间的波形误差。
于本发明的一实施例中,所述对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号的步骤包括:对初始的通信信号进行自相关;根据自相关的峰值出现位置,获取到通信信号的时偏和频偏;其中,将自相关首个峰值出现的位置确定为循环前缀的起始位置,以纠正时偏;根据所述频偏,生成一组用于纠正频偏的相位因子,将该相位因子与所述通信信号相乘,以消除所述通信信号的频偏。
于本发明的一实施例中,所述估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵的步骤包括:利用所提取的通信信号的导频符号,通信信号的本地导频符号,计算所述通信信号的导频符号处的第一信道响应参数;所述第一信道响应参数=通信信号的导频符号×通信信号的本地导频符号的共轭/通信信号的本地导频符号的绝对值的平方;计算处于同一频域的两个导频符号间的间隔及斜率,拟合两导频符号间的直线;根据数据符号的位置,获取数据符号的信道响应参数,将数据符号的信道响应参数与通信信号的导频符号处的第一信道响应参数按照时域,形成第一信道响应矩阵。
于本发明的一实施例中,所述根据所述第一信道响应矩阵,均衡所述通信信号的步骤中均衡后的通信信号表示为初始的通信信号×第一信道响应参数除以第一信道响应参数模的平方。
于本发明的一实施例中,所述对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号的步骤是指:将均衡后的通信信号的星座坐标,与基准信号的标准星座的坐标进行比对,查找出离均衡后的通信信号的星座坐标距离最近的基准信号,将均衡后的通信信号的星座坐标判决为该基准信号所表示的比特,并映射到该基准信号相应位置上,以形成重构信号。
于本发明的一实施例中,所述估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵的步骤包括:估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵;其中,所述重构信号的第二信道响应参数=初始的通信信号×重构信号/重构信号的模平方;将估计的第二信道响应参数按照时域,形成第二信道响应矩阵;对所述第二信道响应矩阵中各元素的相位角的值进行直线拟合,形成一拟合直线,并在该拟合直线上获取与该第二信道响应参数的相位角的值对应的拟合结果,并通过拟合结果,得到与该拟合结果对应的相位因子,以形成第三信道响应矩阵;其中,所述拟合直线中的斜率和间隔取第二信道响应矩阵中各元素点到所述拟合直线的距离之和最小的斜率和间隔。
于本发明的一实施例中,所述根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号的步骤中再均衡的通信信号表示为:初始的通信信号×第三信道响应参数除以第三信道响应参数模的平方。
本发明另一方面提供一种通信信号的检测系统,所述通信信号为窄带蜂窝物联网模组发送信号;所述通信信号的检测系统包括:纠偏模块,用于对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号;第一处理模块,用于对纠偏后的通信信号进行积分变换,以提取所述通信信号的导频符号,根据所述导频符号和本地导频序列,估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵;第一均衡模块,用于根据所述第一信道响应矩阵,均衡所述通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号;第二处理模模块,用于估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵;第二均衡模块,用于根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号;检测模块,用于将再均衡后的通信信号与所述的通信信号的基准信号进行比对,以检测两者之间的波形误差。
本发明又一方面提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现所述通信信号的检测方法。
本发明最后一方面提供一种设备,包括:处理器及存储器;所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述设备执行所述通信信号的检测方法。
如上所述,本发明的通信信号的检测方法/系统、计算机可读存储介质及设备,具有以下有益效果:
本发明通信信号的检测方法/系统、计算机可读存储介质及设备利用CP的相关特性,在接收端对接收到的信号进行自相关运算,将峰值作为定时同步的起始点,得到时偏与频偏,完成同步;采用迭代的方法,把经过首次信道估计并均衡后的信号重构,作为参考信号与原始信号进行第二次信道估计,使信道响应矩阵更为精确,减少首次信道估计时插值得到的信道响应矩阵带来的噪声;最后采用导频符号辅助,迭代进行信号估计,有效减少衰落及噪声等的影响,具有良好的算法性能。
附图说明
图1A显示为典型的数据辅助的信道估计算法流程示意图。
图1B显示为CP结构示意图。
图2A显示为本发明的通信信号的检测方法于一实施例中的流程示意图。
图2B显示为本发明的通信信号的检测方法中S21的流程示意图。
图2C显示为本发明的通信信号的检测方法中S22的流程示意图。
图3显示为本发明的上行信道NPUSCH FORMAT1的结构示意图。
图4显示为本发明的通信信号的检测系统于一实施例中的结构示意图。
元件标号说明
4 通信信号的检测系统
41 纠偏模块
42 第一处理模块
43 第一均衡模块
44 第二处理模块
45 第二均衡模块
46 检测模块
S21~S26 步骤
S211~S213 步骤
S221~S226 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明为实现NB-IoT模组的发送信号的同步及检测,提出了一种基于多次迭代的NB-IoT模组发送信号的检测技术。考虑到测试仪表强发强收的情况下同步信道的缺失,为保证数据传输过程中的同步,利用了循环前缀(Cyclic Prefix,CP)的相关特性(循环前缀是将OFDM信号的最后一定长度内的部分提取出来放在OFDM信号的头部,将加入了循环前缀后变长了的OFDM信号作为新的OFDM信号。经过信道后,OFDM信号的最后一定长度内的部分与循环前缀之间仍有很强的相关性)。对信号进行纠偏完成同步。同时将信道估计模块和信号检测模块组成迭代环,根据导频符号获得导频符号处的信道信息,通过插值得到所有位置的信道信息并送入信号检测模块,信道估计模块根据信号检测模块输出值迭代地与信号进行对比,得到更准确的信道信息,然后将更新的信道信息送入信号检测模块,获取更为精确的接收数据,并将信号与基准信号比对,得到误差向量幅度值(Error VectorMagnitude,EVM)。
在本发明中,参阅图1B所显示的CP结构,OFDM符号中循环前缀的L个样本点和符号最后L个样本点是一致的,且相隔N个点,在干扰不大的情况下具有较强的相关性,而非循环前缀的样本点则与相隔N个点的样本点相互独立。
实施例一
本实施例提供一种通信信号的检测方法,所述通信信号为窄带蜂窝物联网模组发送信号;所述发送信号的检测方法包括:
对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号;
对纠偏后的通信信号进行积分变换,以提取所述通信信号的导频符号,根据所述导频符号与本地导频序列,估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵;
根据所述第一信道响应矩阵,均衡所述通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号;
估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵;
根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号;
将再均衡后的通信信号与所述的通信信号的基准信号进行比对,以检测两者之间的波形误差。
以下将结合图示对本实施例所提供的通信信号的检测方法进行详细说明。请参阅图2A,显示为通信信号的检测方法于一实施例中的流程示意图。如图2A所示,所述通信信号的检测方法具体包括以下几个步骤:
S21,对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号。在本实施例中,所述通信信号为窄带蜂窝物联网模组发送信号。若发送的时域信号为s(n),则通信信号为:
其中,n为信号的第n个采样点,n(n)为高斯噪声,Δf为频偏,Δt为时偏。
具体地,如图2B所示,步骤S21包括:
S211,对初始的通信信号r(n)进行自相关。在本实施例中,利用大小为M的滑动窗口,对通信信号进行自相关运算。
其中,k表示滑动窗口的起始位置,且k=1,2,…,M。
S212,根据自相关的峰值出现位置,获取到通信信号的时偏Δt和频偏Δf,以完成信号同步。其中,将自相关首个峰值出现的位置确定为循环前缀CP的起始位置,以纠正时偏。频偏
S213,根据所述频偏生成一组用于纠正频偏的相位因子将该相位因子与所述通信信号相乘(即),N为OFDM数据符号的样本点数),以消除所述通信信号的频偏。
S22。对纠偏后的通信信号进行积分变换,以提取所述通信信号的导频符号,恢复所述导频符号的本地导频序列,并估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵。
具体请参阅图2C,显示为S22的流程示意图。如图2C所示,所述S22包括以下步骤:
S221,对纠偏后的通信信号进行积分变换。于本实施例中,对纠偏后的通信信号进行FFT变换。
S222,从积分变换后的通信信号中提取通信信号的导频符号。以上行信道NPUSCHFORMAT1为例,子载波在15kHz情况下,导频符号位于每个子帧的第4和第11个OFDM符号上。如图3中黑圈表示导频符号,白圈表示数据符号。
S223,生成所述导频符号的本地导频序列。本地导频序列是用与信号中的导频符号相同的生成方式生产的序列。以上行信道NPUSCH FORMAT1,子载波在15kHz情况下,在分配给RU的连续子载波数量即使用一个子载波时为例,恢复所述导频符号的本地导频序列的恢复公式为:
其中,u位表1的索引,j表示虚数,n表示序列的第n个值,(n mod16)表示n对16取模,c(n)表示伪随机序列,w(n)通过表1来表示,表示重复发送的次数?,表示一个上行资源单位(Resource Units,RU)所包含的时隙数?,NRU表示资源单位(Resource Units,RU)的数量,为小区ID号。
表1:w(n)的表示
S224,利用所提取的通信信号的导频符号,通信信号的本地导频符号,计算所述通信信号的导频符号处的第一信道响应参数(于本实施例中,利用LS法获取第一信道响应参数);所述第一信道响应参数=通信信号的导频符号×通信信号的本地导频符号的共轭/通信信号的本地导频符号的模的平方,即:
其中,ypilot(n)表示通信信号的导频符号,spilot(n)表示通信信号的本地导频符号。
S225,计算处于同一频域的两个导频符号间的间隔及斜率,拟合两导频符号间的直线。本实施例中,拟合导频符号间的直线为
S226,根据数据符号的位置,获取数据符号的信道响应参数将数据符号的信道响应参数与通信信号的导频符号处的第一信道响应参数按照时域,形成第一信道响应矩阵H1(即利用线性插值法得到完整的信道响应矩阵)。于本实施例中,
S23,根据所述第一信道响应矩阵H1,均衡所述通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号。
在本实施例中,均衡后的通信信号表示为初始的通信信号×第一信道响应参数除以第一信道响应参数模的平方,即
其中,y(n)表示初始的通信信号。
将均衡后的通信信号的星座坐标,与基准信号的标准星座的坐标进行比对,查找出离均衡后的通信信号的星座坐标距离最近的基准信号,将均衡后的通信信号的星座坐标判决为该基准信号所表示的比特,并映射到该基准信号相应位置上,以形成重构信号s'(n)=harddecision(s~(n))。
S24,估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵。
在本实施例中,将重构信号s'(n)=harddecision(s~(n))与初始的通信信号进行对比,若两信号不一致,且由于第一次信道估计时采用线性插值法估计得到数据符号上的参数,会引入噪声,因此这样获取的第一信道响应居住不够精确,为了减少噪声的影响,需将步骤S23中重构的信号作为参考信息,与初始的通信信号进行计算,以获取更加精确的信道响应矩阵H2。
具体地,步骤S24包括估计所述重构信号s'(n)的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵H2;其中,所述重构信号的第二信道响应参数=初始的通信信号×重构信号/重构信号的模平方,即
将估计的第二信道响应参数按照时域,形成第二信道响应矩阵H2。
对所述第二信道响应矩阵的相位角的值进行直线拟合,形成一拟合直线
y=ax+b,并在该拟合直线上获取与该第二信道响应参数对应的拟合结果,并通过拟合结果,采用第二信道矩阵的各元素的模乘以拟合后的相位角对应的相位因子形成第三信道响应矩阵H3。其中,所述拟合直线中的斜率a和间隔b取第二信道响应矩阵中各元素点的相位角的值到所述拟合直线的距离之和最小的斜率和间隔。所述第三信道响应矩阵
S25,根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号。
在本实施例中,再均衡的通信信号
S26,将再均衡后的通信信号与所述的通信信号的基准信号进行比对,以检测两者之间的波形误差(EVM值)。EVM值是理论波形与接收到的实际波形之差,是通过计算接收到的通许信号与理想信号之间的矢量差得到的。
遍历所有的接收到的通信信号,计算其与理想信号之间的欧氏距离。T、G表示所有时频资源上的通信信号。iZ'(g,t)为通信信号,iI(g,t)为理想信号,P0是理想信号平均功率,若为归一化符号,则P0为1。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质:其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述通信信号的检测方法。本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例所述提供的通信信号的检测方法及计算机可读存储介质利用CP的相关特性,在接收端对接收到的信号进行自相关运算,将峰值作为定时同步的起始点,得到时偏与频偏,完成同步;采用迭代的方法,把经过首次信道估计并均衡后的信号重构,作为参考信号与原始信号进行第二次信道估计,使信道响应矩阵更为精确,减少首次信道估计时插值得到的信道响应矩阵带来的噪声;最后采用导频符号辅助,迭代进行信号估计,有效减少衰落及噪声等的影响,具有良好的算法性能。
实施例二
本实施例提供一种通信信号的检测系统,所述通信信号为窄带蜂窝物联网模组发送信号;所述通信信号的检测系统包括:
纠偏模块,用于对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号;
第一处理模块,用于对纠偏后的通信信号进行积分变换,以提取所述通信信号的导频符号,恢复所述导频符号的本地导频序列,并估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵;
第一均衡模块,用于根据所述第一信道响应矩阵,均衡所述通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号;
第二处理模模块,用于估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵;
第二均衡模块,用于根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号;
检测模块,用于将再均衡后的通信信号与所述的通信信号的基准信号进行比对,以检测两者之间的波形误差。
以下将结合图示对本实施例所提供的通信信号的检测系统进行详细描述。需要说明的是,应理解以上检测系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分,实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上,也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现;也可以全部以硬件的形式实现;还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现,部分模块通过硬件的形式实现。例如,x模块可以为单独设立的处理元件,也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现,此外,也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中,由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起,也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
硬件和软件模块能够将信息提供至其他硬件和/或软件模块并且自其接收信息。因此,所述的硬件模块可以被认为是以通信方式耦合。在这样的硬件或者软件模块中的多个并存的情况下,可以通过信号传输(例如,通过适当的电路和总线)来达成连接软件或者硬件模块的通信。多个硬件模块或者软件在不同的时间被配置或者实例化的实施例中,这样的硬件或者软件模块之间的通信可以例如通过在多个硬件或者软件模块可以访问的存储结构中存储和检索信息来达成。例如,一个硬件或者软件模块可以执行操作并且将该操作的输出存储在与其以通信方式耦合的存储设备中。另一个硬件或者软件模块然后可以在稍后的时间访问存储设备以检索和处理所存储的输出。硬件和软件模块也可以发起与输入或者输出设备的通信,并且能够对资源(例如,信息的采集)进行操作。
例如,以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC),或,一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor,简称DSP),或,一个或者多个现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,简称FPGA)等。再如,当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时,该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如,这些模块可以集成在一起,以片上系统(system-on-a-chip,简称SOC)的形式实现。
请参阅图4,显示为通信信号的检测系统于一实施例中的原理结构示意图。如图4所示,所述通信信号的检测系统4包括纠偏模块41、第一处理模块42、第一均衡模块43、第二处理模块44、第二和均衡模块45及检测模块46。
所述纠偏模块41用于对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号。在本实施例中,所述通信信号为窄带蜂窝物联网模组发送信号。若发送的时域信号为s(n),则通信信号为其中,n为信号的第n个采样点,n(n)为高斯噪声,Δf为频偏,Δt为时偏。
所述纠偏模块41具体用于对初始的通信信号进行自相关;根据自相关的峰值出现位置,获取到通信信号的时偏和频偏;其中,将自相关首个峰值出现的位置确定为循环前缀的起始位置,以纠正时偏;根据所述频偏,生成一用于纠正频偏的相位因子,将该相位因子与所述通信信号相乘,以消除所述通信信号的频偏。
与所述纠偏模块41耦合的第一处理模块42用于对纠偏后的通信信号进行积分变换,以提取所述通信信号的导频符号,恢复所述导频符号的本地导频序列,并估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵。
所述第一处理模块42具体用于对纠偏后的通信信号进行积分变换。从积分变换后的通信信号中提取通信信号的导频符号,恢复所述导频符号的本地导频序列,利用所提取的通信信号的导频符号,通信信号的本地导频符号,计算所述通信信号的导频符号处的第一信道响应参数(于本实施例中,利用LS法获取第一信道响应参数);计算处于同一频域的两个导频符号间的间隔及斜率,拟合两导频符号间的直线;根据数据符号的位置,获取数据符号的信道响应参数将数据符号的信道响应参数与通信信号的导频符号处的第一信道响应参数按照时域,形成第一信道响应矩阵H1(即利用线性插值法得到完整的信道响应矩阵)。所述第一信道响应参数=通信信号的导频符号×通信信号的本地导频符号的共轭/通信信号的本地导频符号的绝对值的平方。
与所述第一处理模块42耦合的第一均衡模块43用于根据所述第一信道响应矩阵H1,均衡所述通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号。
在本实施例中,均衡后的通信信号表示为初始的通信信号×第一信道响应参数除以第一信道响应参数绝对值的平方。
所述第一均衡模块43具体将均衡后的通信信号的星座坐标,与基准信号的标准星座的坐标进行比对,查找出离均衡后的通信信号的星座坐标距离最近的基准信号,将均衡后的通信信号的星座坐标判决为该基准信号所表示的比特,并映射到该基准信号相应位置上,以形成重构信号。
与所述第一均衡模块43耦合的第二处理模块44用于估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵。
在本实施例中,将重构信号与初始的通信信号进行对比,若两信号不一致,且由于第一次信道估计时采用线性插值法估计得到数据符号上的参数,会引入噪声,因此这样获取的第一信道响应居住不够精确,为了减少噪声的影响,需将步骤S23中重构的信号作为参考信息,与初始的通信信号进行计算,以获取更加精确的信道响应矩阵H2。
具体地,所述第二处理模块44具体用于所述第二处理模块44具体用于估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵;将估计的第二信道响应参数按照时域,形成第二信道响应矩阵;对所述第二信道响应矩阵的相位角的值进行直线拟合,形成一拟合直线y=ax+b,并在该拟合直线上获取与该第二信道响应参数的相位角的值对应的拟合结果,并通过拟合结果,用第二信道矩阵的各元素的模乘以拟合后的相位角对应的相位因子形成第三信道响应矩阵H3。其中,所述拟合直线中的斜率a和间隔b取第二信道响应矩阵中各元素点的相位角的值到所述拟合直线的距离之和最小的斜率和间隔。所述第三信道响应矩阵其中,所述重构信号的第二信道响应参数=初始的通信信号×重构信号/重构信号的模平方。
与所述第二处理模块44耦合的第二均衡模块45用于根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号。
与所述第二均衡模块45耦合的检测模块46用于将再均衡后的通信信号与所述的通信信号的基准信号进行比对,以检测两者之间的波形误差(EVM值)。EVM值是理论波形与接收到的实际波形之差,是通过计算接收到的通许信号与理想信号之间的矢量差得到的。
实施例三
本实施例提供一种设备,包括:处理器、存储器、收发器、通信接口和系统总线;存储器和通信接口通过系统总线与处理器和收发器连接并完成相互间的通信,存储器用于存储计算机程序,通信接口用于和其他设备进行通信,处理器和收发器用于运行计算机程序,使设备执行如上所述通信信号的检测方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(PeripheralPomponentInterconnect,简称PCI)总线或扩展工业标准结构(ExtendedIndustryStandardArchitecture,简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory,简称RAM),也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory),例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing,简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
综上所述,本发明通信信号的检测方法/系统、计算机可读存储介质及设备利用CP的相关特性,在接收端对接收到的信号进行自相关运算,将峰值作为定时同步的起始点,得到时偏与频偏,完成同步;采用迭代的方法,把经过首次信道估计并均衡后的信号重构,作为参考信号与原始信号进行第二次信道估计,使信道响应矩阵更为精确,减少首次信道估计时插值得到的信道响应矩阵带来的噪声;最后采用导频符号辅助,迭代进行信号估计,有效减少衰落及噪声等的影响,具有良好的算法性能。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种通信信号的检测方法,其特征在于,所述通信信号为窄带蜂窝物联网模组发送信号;所述发送信号的检测方法包括:
对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号;
对纠偏后的通信信号进行积分变换,以提取所述通信信号的导频符号,根据所述导频符号与本地导频序列,估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵;
根据所述第一信道响应矩阵,均衡所述通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号;
估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵;
根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号;
将再均衡后的通信信号与所述的通信信号的基准信号进行比对,以检测两者之间的波形误差。
2.根据权利要求1所述的通信信号的检测方法,其特征在于,所述对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号的步骤包括:
对初始的通信信号进行自相关;
根据自相关的峰值出现位置,获取到通信信号的时偏和频偏;其中,将自相关首个峰值出现的位置确定为循环前缀的起始位置,以纠正时偏;
根据所述频偏,生成一组用于纠正频偏的相位因子,将该相位因子与所述通信信号相乘,以消除所述通信信号的频偏。
3.根据权利要求1所述的通信信号的检测方法,其特征在于,所述估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵的步骤包括:
利用所提取的通信信号的导频符号,生成的本地导频符号,计算所述通信信号的导频符号处的第一信道响应参数;所述第一信道响应参数=通信信号的导频符号×通信信号的本地导频符号的共轭/通信信号的本地导频符号的绝对值的平方;
计算处于同一频域的两个导频符号间的间隔及斜率,拟合两导频符号间的直线;
根据数据符号的位置,获取数据符号的信道响应参数,将数据符号的信道响应参数与通信信号的导频符号处的第一信道响应参数按照时域,形成第一信道响应矩阵。
4.根据权利要求1所述的通信信号的检测方法,其特征在于,所述根据所述第一信道响应矩阵,均衡所述通信信号的步骤中均衡后的通信信号表示为初始的通信信号×第一信道响应参数除以第一信道响应参数模的平方。
5.根据权利要求4所述的通信信号的检测方法,其特征在于,所述对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号的步骤是指:将均衡后的通信信号的星座坐标,与基准信号的标准星座的坐标进行比对,查找出离均衡后的通信信号的星座坐标距离最近的基准信号,将均衡后的通信信号的星座坐标判决为该基准信号所表示的比特,并映射到该基准信号相应位置上,以形成重构信号。
6.根据权利要求1所述的通信信号的检测方法,其特征在于,所述估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵的步骤包括:
估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵;其中,所述重构信号的第二信道响应参数=初始的通信信号×重构信号/重构信号的模平方;
将估计的第二信道响应参数按照时域,形成第二信道响应矩阵;
对所述第二信道响应矩阵中各元素的相位角的值进行直线拟合,形成一拟合直线,并在该拟合直线上获取与该第二信道响应参数的相位角的值对应的拟合结果,并通过拟合结果,得到与该拟合结果对应的相位因子,以形成第三信道响应矩阵;其中,所述拟合直线中的斜率和间隔取第二信道响应矩阵中各元素点到所述拟合直线的距离之和最小的斜率和间隔。
7.根据权利要求1所述的通信信号的检测方法,其特征在于,所述根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号的步骤中再均衡的通信信号表示为:初始的通信信号×第三信道响应参数除以第三信道响应参数模的平方。
8.一种通信信号的检测系统,其特征在于,所述通信信号为窄带蜂窝物联网模组发送信号;所述通信信号的检测系统包括:
纠偏模块,用于对初始的通信信号进行自相关,以纠偏所述通信信号;
第一处理模块,用于对纠偏后的通信信号进行积分变换,以提取所述通信信号的导频符号,根据所述导频符号与本地导频序列,估计所述通信信号的第一信道响应参数及第一信道响应矩阵;
第一均衡模块,用于根据所述第一信道响应矩阵,均衡所述通信信号,对均衡后的通信信号进行硬判决,以形成重构信号;
第二处理模模块,用于估计所述重构信号的第二信道响应参数和第二信道响应矩阵,并对所述第二信道响应矩阵进行拟合,以获取第三信道响应矩阵;
第二均衡模块,用于根据所述第三信道响应矩阵,再均衡所述通信信号;
检测模块,用于将再均衡后的通信信号与所述的通信信号的基准信号进行比对,以检测两者之间的波形误差。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述通信信号的检测方法。
10.一种设备,其特征在于,包括:处理器及存储器;
所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述设备执行如权利要求1至7中任一项所述通信信号的检测方法。
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