CN116455489B

CN116455489B - 一种nr上行控制信道的检测方法和系统

Info

Publication number: CN116455489B
Application number: CN202310659145.1A
Authority: CN
Inventors: 吕磊
Original assignee: Sichuan Innogence Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Innogence Technology Co Ltd
Priority date: 2023-06-06
Filing date: 2023-06-06
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2043-06-06
Also published as: CN116455489A

Abstract

本发明公开了一种NR上行控制信道的检测方法和系统，属于5G通信技术领域，所述方法通过计算不同用户的偏移码道矢量、计算包含了所有用户的带有时偏信息的码道方向信息的正交投影矩阵，从而保证在噪声功率测量过程中完全剔除时偏导致的用户信号功率泄漏，而后使用共轭接收信号与正交投影矩阵估计噪声功率、估计不同用户的信号功率和信噪比，从而根据判决门限判断用户DTX。本发明有效提升了信噪比估计精度，获得提升上行控制信道检测性能的效果。

Description

一种NR上行控制信道的检测方法和系统

技术领域

本发明涉及5G通信技术领域，尤其涉及一种NR上行控制信道的检测方法和系统。

背景技术

在NR(新空口，即第五代移动通信技术)系统中，上行控制信道(PUCCH)格式0格式1通过不同的码道(时域序列的不同循环移位)携带信息或者区分用户。在实际应用中用户上行信号往往存在时偏(这是因为PUCCH不同码道的序列是通过时域循环移位区分的，而时偏可能使码道的时域位置发生偏移，影响不同码道的正交性)，这导致用户码道发生偏移影响影响检测性能，例如PUCCH需要对不同用户的信噪比进行测量以判断是信号的有无(称为DTX判决，DTX表示用户没有发射信号)。现有的技术基于空闲码道估计噪声功率，在目标码道估计有用信号功率，然后综合两者来估计信噪比，而时偏导致的用户码道的偏移会使基站将一部分用户信号功率误判为噪声功率，导致信噪比估计误差增大，从而影响了PUCCH检测性能。而且由于不同用户的时偏相互独立存在差异，在PUCCH多用户码分复用场景不同用户的PUCCH信号在相同时频资源内相互叠加，基站无法对接收信号进行统一的时间移位处理该问题。

公开号为CN112383940A的中国专利申请提出了一种基于IDFT的时偏估计方法，其原理是将接收到的频域信号转换到时域，然后通过时域波形的峰值索引来计算用户时偏。CN102905357A提出了一种根据泄漏功率查表估计时偏量的方法，其原理是对接收信号进行截位与IDFT操作后计算功率泄漏比例，再根据预先设置的表格估计时偏量。以上专利申请只是给出了用户时偏测量的方法，而没有给出怎样解决时偏对信噪比估计的影响。

公开号为CN114884538A的中国专利申请提出了一种NR上行控制信道的时偏估计方法和系统，该专利通过对导频时域相关峰与数据时域相关峰做平均来提升PUCCH的时偏估计精度；CN114268352A提出了一种NR上行控制信道格式1的检测方法，该专利将不同天线与RB位置的PUCCH信号拼接为虚拟多天线接收矩阵，然后使用多天线均衡算法来提升信号解调性能。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服传统技术对时偏对信噪比估计的影响考虑不足，基站无法对接收信号进行统一的时间移位处理的缺点，提供了一种NR上行控制信道的检测方法，综合所有用户的包含时偏信息的码道方向对噪声功率进行测量，可以提升PUCCH多用户复用且不同用户时偏不同场景的信噪比估计精度，可显著提升PUCCH多用户复用而且不同用户存在不同时偏场景的检测性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种NR上行控制信道的检测方法，包括：

计算不同用户的偏移码道矢量：使用不同用户的时偏测量值计算对应的偏移码道矢量；

计算正交投影矩阵：使用所有复用用户的偏移码道矢量计算正交投影矩阵；噪声功率估计：使用正交投影矩阵与共轭接收信号对噪声功率进行估计，获得噪声功率估计值；

不同用户的信号功率估计：使用不同用户的偏移码道矢量与共轭接收信号计算不同用户的信号功率，获得不同用户的信号功率估计值；

不同用户的信噪比估计：使用不同用户的信号功率估计值与噪声功率估计值计算不同用户的信噪比，获得不同用户的信噪比估计值；

上行控制信道检测：使用不同用户的信噪比估计结果与相应的判决门限对不同用户进行DTX判决。

具体的，还包括用户时偏测量步骤，获得用户i的时偏测量值τ_i，i＝0，...，U，其中U为控制信道码分复用用户数。

具体的，还包括上行控制信道频域接收信号提取步骤，所述频域接收信号提取包括以下子步骤：

基站当前时隙内的频域接收信号提取，所述接收信号包含12个子载波L个时域符号的频域接收数据，记为：y(k，l)，k＝0，...，11；l＝0，...，L，其中，k为子载波索引，l为时域符号索引；

分离导频与数据符号，按照3GPP TS 38.211协议指示的上行控制信道导频与数据符号位置，将频域接收数据y(k，l)分为导频接收信号y_pilot(k，l′)，l′＝0，...，L_pilot-1与数据接收信号y_data(k，l′)，l′＝0，...，L_data-1，其中L_pilot为导频符号数，L_data为数据符号数。

具体的，还包括共轭接收信号计算步骤，使用协议给定的正交覆盖码序列、频域码道0用户对应的导频与数据的频域本地扩频序列，分别计算获得共轭导频接收信号、共轭数据接收信号，其中，导频与数据的正交覆盖码序列分别为：

w_pilot(l′)，l′＝0，...，L_pilot-1

w_data(l′)，l′＝0，...，L_data-1

频域码道0对应的导频与数据的频域本地扩频序列分别为：

r_pilot，0(k,l′)，k＝0，...，11；l′＝0，...，L_pilot-1

r_data,0(k，l′)，k＝0，...，11；l′＝0，...，L_data-1

则共轭导频接收信号的共轭导频接收信号、共轭数据接收信号的计算式为：

其中，和w_pilot(l′)互为共轭复数，/>和r_pilot，0(k，l′)互为共轭复数，/>和w_data(l′)互为共轭复数，/>和r_data，0(k，l′)互为共轭复数。

具体的，所述偏移码道矢量q_i(k)的计算过程为：

其中，N为系统FFT点数。

具体的，所述正交投影矩阵P_null的计算过程为：

P_nul＝l-Q(Q^HQ)^-1Q^H；其中I为单位矩阵，g_i(k)为偏移码道矢量。

具体的，所述噪声功率的计算过程为：

其中，

具体的，所述不同用户的信号功率计算过程为：

其中，q_i ^H为矢量q_i的转置共轭。

具体的，所述不同用户的信噪比估计值计算过程为：

具体的，所述DTX判决的具体步骤是，首先给定判决门限Thr，如SNR_i＜Thr.

则该用户判为DTX，否则判为非DTX，其中Thr通过仿真获得。

一种NR上行控制信道的检测系统，包括：

偏移码道矢量模块：用于计算不同用户的时偏测量值对应的偏移码道矢量；

正交投影矩阵模块：用于根据所有复用用户的偏移码道矢量计算正交投影矩阵；

噪声功率估计模块：用于根据正交投影矩阵与共轭接收信号对噪声功率进行估计，获得噪声功率估计值；

信号功率估计模块：用于根据不同用户的偏移码道矢量与共轭接收信号计算不同用户的信号功率，获得不同用户的信号功率估计值；

信噪比估计模块：用于根据不同用户的信号功率估计值与噪声功率估计值计算不同用户的信噪比，获得不同用户的信噪比估计值；

上行控制信道检测模块：用于根据不同用户的信噪比估计结果与相应的判决门限对不同用户进行DTX判决。

具体的，还包括用户时偏测量模块，获得用户i的时偏测量值τ_i，i＝0，...，U，其中U为控制信道码分复用用户数。

具体的，还包括上行控制信道频域接收信号提取模块，用于基站在给定时频资源位置提取上行控制信道的频域接收信号。

具体的，还包括共轭接收信号计算模块，用于根据协议给定的正交覆盖码序列、频域码道0用户对应的导频与数据的频域本地扩频序列，分别计算获得共轭导频接收信号、共轭数据接收信号。

本发明的有益效果：

本发明综合所有用户的包含时偏信息的码道方向对噪声功率进行测量，可以提升PUCCH多用户复用且不同用户时偏不同场景的信噪比估计精度，从而提升PUCCH检测性能，具体的：本发明在步骤三中的正交投影矩阵包含了所有用户的带有时偏信息的码道方向信息，可保证在步骤四的噪声功率测量过程中完全剔除时偏导致的用户信号功率泄漏，从而提升信噪比估计精度，获得提升PUCCH检测性能的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明的实现流程图；

图2是本发明方案与传统方案的信噪比估计性能比较图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案精选以下详细说明。显然，所描述的实施案例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，不能理解为对本发明可实施范围的限定。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一：

本实施例中，如图2所示，假设4个用户在同一正交覆盖码(OCC)中通过不同的频域码道复用PUCCH格式1，4个用户的频域码道号分别为0，3，6，6,9，假设PUCCH通过非跳频发射，符号0，1，...，12为导频符号；符号0，3，...，13为数据符号，基站接收天线数为1。

步骤1，基站当前时隙内的频域接收信号提取。基站根据目标用户时频资源位置提取对应的接收信号，接收信号包含了12个子载波14个时域符号的频域接收数据：

y(k，l)；k＝0，...，11；l＝0，...，13

其中k为子载波索引，l为符号索引。

步骤2，分离导频与数据符号。按照协议指示的导频与数据符号位置，将频域接收数据分为导频接收信号与数据接收信号：

y_pilot(k，l′)＝y(k，2l′)；k＝0，...，11；l′＝0，...，6

y_data(k，l′)＝y(k，2l′+1)；k＝0，...，11；l′＝0，...，6

其中l′为符号索引。

步骤3：使用协议给定的OCC序列、频域码道0用户的频域扩频序列与导频接收信号、数据接收信号分别计算获得共轭导频接收信号、共轭数据接收信号。假设导频与数据的OCC序列分别为

w_pilot(l′)，l′＝0，...，6

w_data(l′)，l′＝0，...，6

频域码道0对应的导频与数据的频域本地扩频序列分别为

r_pilot，0(k，l′)，k＝0，...，11；l′＝0，...，6

r_data，0(k，l′)，k＝0，...，11；l′＝0，...，6

那么计算共轭导频接收信号

步骤4：使用导频接收信号或者数据接收信号测量不同用户时偏。计算方法不限，获得用户i的时偏测量值为(单位为系统采样点)

τ_i，i＝0，...，3

其中τ_i＞0表示时间延迟，τ_i＜0表示时间提前。

步骤5：使用时偏测量值计算不同用户的偏移码道矢量q_i(k)。计

算过程分别为

其中N为系统FFT点数。

步骤6：计算正交投影矩阵P_null。

P_null＝I-Q(Q^HQ)^-1Q^H

其中I为单位矩阵。

步骤7：使用共轭接收信号与正交投影矩阵估计噪声功率(每个码道的噪声功率)。

其中

步骤8：估计不同用户的信号功率。

其中

步骤9：计算不同用户的信噪比估计值。

步骤10：对不同用户进行DTX判断。具体方法为首先给定判决门限Thr，如果SNR_i＜Th_r则该用户判为DTX，否则判为非DTX，其中Thr可根据需求通过仿真获得，例如以信噪比-10dB为判决门限，那么Thr＝0.1。图1对比了本专利方案与传统方案的信噪比估计性能对比，在仿真中NR系统FFT点数为4096，子载波间隔30kHz，4个用户在相同OCC上的频域码道0/3/6/9上复用发射PUCCH格式1，4个用户的真实时偏为0/400/400/800ns。由仿真结果可见本专利方案与传统方案相比可获得明显的信噪比估计精度提升。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种NR上行控制信道的检测方法，其特征在于，包括：

计算不同用户的偏移码道矢量：获得用户i的时偏测量值τ_i，i＝0，...，U，其中U为控制信道码分复用用户数，使用不同用户的时偏测量值计算对应的偏移码道矢量；

所述偏移码道矢量q_i(k)的计算过程为：

其中，k为子载波索引，i为用户索引，U为控制信道码分复用用户数，N为系统FFT点数，T₀为用户0的时偏测量值；

计算正交投影矩阵：使用所有复用用户的偏移码道矢量计算正交投影矩阵P_null；噪声功率估计：使用正交投影矩阵与共轭接收信号对噪声功率进行估计，获得噪声功率估计值；

所述噪声功率的计算过程为：

其中，

其中，P_null为正交投影矩阵，Z_pilot为共轭导频接收信号、Z_data为共轭数据接收信号所述噪声功率估计步骤还包括共轭接收信号计算步骤，包括使用协议给定的正交覆盖码序列、频域码道0用户对应的导频与数据的频域本地扩频序列，分别计算获得共轭导频接收信号、共轭数据接收信号，其中，导频与数据的正交覆盖码序列分别为：

w_pilot(l′)，l′＝0，...，L_pilot-1

w_data(l′)，l′＝0，...，L_data-1

频域码道0对应的导频与数据的频域本地扩频序列分别为：

r_pilot，0(k，l′)，k＝0，...，11；l′＝0，...，L_piilot-1

r_data，0(k，l′)，k＝0，...，11；l′＝0，...，L_data-1则共轭导频接收信号、共轭数据接收信号的计算式为：

其中，和w_pilot(l′)互为共轭复数，/>和r_pilot，0(k，l′)互为共轭复数，/>和w_data(l′)互为共轭复数，/>和r_data，0(k，l′)互为共轭复数；

所述不同用户的信号功率计算过程为：

其中，q_i ^H为矢量q_i的转置共轭；

所述不同用户的信噪比估计值计算过程为：

其中，Pow_nosie为噪声功率，Pow_signal,i为不同用户的信号功率；

上行控制信道检测：使用不同用户的信噪比估计结果与相应的判决门限对不同用户进行DTX判决；

还包括上行控制信道频域接收信号提取步骤，所述频域接收信号提取包括以下子步骤：

2.根据权利要求1所述的一种NR上行控制信道的检测方法，其特征在于，所述正交投影矩阵P_null的计算过程为：

P_null＝I-Q(Q^HQ)^-1Q^H；其中I为单位矩阵，q_i(k)为偏移码道矢量。

3.根据权利要求2所述的一种NR上行控制信道的检测方法，其特征在于，所述DTX判决的具体步骤是，首先给定判决门限Thr，如SNR_i＜Thr则该用户判为DTX，否则判为非DTX，其中Thr通过仿真获得。

4.一种NR上行控制信道的检测系统，用于实现权利要求1-3所述的一种NR上行控制信道的检测方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的一种NR上行控制信道的检测系统，其特征在于，还包括用户时偏测量模块，获得用户i的时偏测量值τ_i，i＝0，…，U，其中U为控制信道码分复用用户数。

6.根据权利要求4所述的一种NR上行控制信道的检测系统，其特征在于，还包括上行控制信道频域接收信号提取模块，用于基站在给定时频资源位置提取上行控制信道的频域接收信号。

7.根据权利要求4所述的一种NR上行控制信道的检测系统，其特征在于，还包括共轭接收信号计算模块，用于根据协议给定的正交覆盖码序列、频域码道0用户对应的导频与数据的频域本地扩频序列，分别计算获得共轭导频接收信号、共轭数据接收信号。