CN110011744B - 端口检测方法、***和终端 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种端口检测方法，包括：对各端口进行信道估计，获得各端口频域信道估计信息；基于所述的频域信道估计信息计算各端口导频信号的时域信息，所述时域信息包括时域信号功率；取个端口时域信号功率的最大值，预设第一判比值和第二判比值；将各端口时域信号功率的最大值与第一判比值和第二判比值进行比较，确定通信端口数量。端口检测***，包括：信道估计单元、时域频率计算单元和端口数量判断单元。本发明使用不同端口信道估计的时域信号功率特征信息，来检测发射机的端口信息，利用不同端口导频信道估计在时域的特征，完成天线端口的检测，该方法简单有效，在低信噪比和衰落场景，获得很好的端口检测效果。

Description

端口检测方法、***和终端

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种端口检测方法、***和终端。

背景技术

MIMO技术是一种通信效率高的移动通信技术。以LTE通信***为例，由于其采用先进的OFDM(正交频分复用)技术和MIMO(多输入多输出)技术，为用户提供更快更高的体验速率，已经成为通信市场主流技术。LTE***，支持多端口发射技术，比如对于PDSCH信道的波束成型技术，以及物理广播信道(PBCH)支持发射分集模式；PBCH信道支持1、2、4三种端口的发射分集方式，用来适配不同的实际应用场景，获得更好的小区覆盖指标。

在LTE***中，UE(用户设备)侧在小区初始接入过程中，通过解析PBCH信道获取MIB(主信息块)，进而获得***配置信息；UE侧未知天线端口数，则无法采用恰当的端口信息进行信道估计与PBCH信道的均衡，因此检测发送端口数就变得非常重要。3GPP.36.211协议设计中，将天线将发射端口数的信息隐含于PBCH信道的原始bit的CRC mask(循环冗余校验的掩码)信息；也就是说正确检测PBCH信道之前，***无法从CRC mask里面得到天线端口数的信息。

现有终端中，通常尝试分别用1、2、4等三种发射天线端口数情况进行PBCH信道译码，直至PBCH正确解码为止，这样会加大译码复杂度，特别是可能最大经历三次完整的译码过程才能正确译码，具有相当大的计算量，不利于工程实践要求。

另，在一些仪表设计或者专用的终端设计中，可能***中不包含解PBCHMIB进行的处理过程，那么采用非UE识别端口的方式变成一种现实需求；现有的技术中，主要思路是利用每个端口的CRS(小区参考信息)信息的接收功率进行判决，这种方案在高信噪，且频率选择性较小的环境下，能够正确检测发射机的端口；在低信噪比和衰落场景下，检测性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种端口检测方法，该检测方法通过对端口时域频率进行分析的方式，来判断进行通信的端口数量，同时，本发明还提供了一种端口检测设备和检测终端。

为了实现上述目的，本发明提供了一种端口检测方法，包括：

端口信道估计：对各端口进行信道估计，获得各端口频域信道估计信息；

端口时域频率计算：基于所述的频域信道估计信息计算各端口导频信号的时域信息，所述时域信息包括时域信号功率；

确定端口数量：取个端口时域信号功率的最大值，预设第一判比值和第二判比值；将各端口时域信号功率的最大值与第一判比值和第二判比值进行比较，确定通信端口数量。

进一步地，默认按4端口进行信号发射，确定通信端口数量的方法具体为：

确定第一端口判比值和第二端口判比值；所述第一端口判比值大于或等于第2端口时域信号功率最大值和第3端口时域信号功率最大值的和；所述第二端口判比值大于或等于第1端口时域信号功率最大值；

若端口0的时域信号功率最大值小于第一端口判比值，则判断为4端口通信；

若端口1的时域信号功率最大值大于第一端口判比值，且，端口0的时域信号功率最大值小于第二端口判比值，则判断2端口通信；

若端口1的时域信号功率最大值小于端口0的时域信号功率最大值，则判断1端口通信。

进一步地，设定第一功率阈值和第二功率阈值；

将端口2和端口3的时域信号功率的最大值相加，并与第一功率阈值进行计算，获得第一端口判比值；将端口1的时域信号功率的最大值与第二功率阈值进行计算，获得第二端口判比值。

进一步地，所述计算为相乘计算或相加计算。

进一步地，将端口2和端口3的时域信号功率的最大值相加，作为第一端口判比值；将端口1的时域信号功率的最大值作为第二端口判比值。

进一步地，对各端口进行信道估计的方法为：

对数据流做去CP处理，获得有效数据流；

对通信***进行小区搜索，获取小区通信***的类型信息，包括定时信息、小区PCI信息以及CP类型信息；基于定时信息和CP类型信息提取导频信号的时域位置，基于小区PCI信息提取导频信号的频域位置；

基于提取的时域位置和频域位置，进行信道估计。

进一步地，计算各端口时域信号功率的方法为：

对端口每个符号的数据，分别进行傅里叶变换，转换到时域，计算其时域信号功率；将端口各每个符号的时域信号功率进行累计；找到最大值，作为端口时域信号功率。

进一步地，计算各端口时域信号功率的方法为：

顺次取端口各符号的前n个频域信道估计，每次取出一个，依次排列作为信道估计序列，对信道估计序列进行傅里叶变换，计算时域信号功率。

进一步地，获得信道估计信息，对信道估计信息进行滤波和降噪处理后，在进行导频信号时域信息的计算。

本发明还提供了一种端口检测***，包括：

信道估计单元：用于对各端口进行信道估计，并获得个端口频域信道估计信息；

时域频率计算单元：用于根据各端口频域信道估计信息计算各端口导频信号的时域信息，所述时域信息包括时域信号功率；

端口数量判断单元：用于根据各端口时域信号功率的最大值，与预设的第一判比值和第二判比值的比较结果，确定通信端口的数量。

本发明进一步还提供一种终端，包括上述的端口检测单元。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供一种LTE***端口检测方法和装置，本发使用不同端口信道估计的时域信号功率特征信息，来检测发射机的端口信息，利用不同端口导频信道估计在时域的特征，完成天线端口的检测，为后继PBCH信道的信道估计和均衡提供依据。本发明提供一种利用时域信号功率特征检测的方案，该方法简单有效，在低信噪比和衰落场景，获得很好的端口检测效果。

附图说明

图1为本发明端口检测方法流程示意图；

图2为本发明天线端口数量确定方法流程图；

图3本发明可选的端口检测方法流程示意图；

图4为本发明算法原理图；

图5为本发明在UE侧***应用原理图；

图6为本发明在仪表中使用原理图。

具体实施方式

以下，结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。

需要说明的是，本文所述的时域信号功率是频域信道估计后的结果转换到时域；并非信号直接的时域功率。

本发明涉及移动通信技术领域，在LTE***中，UE小区初始搜索过程或者仪器仪表中天线端口数的检测技术。本发明提供的端口检测方法和***主要用于LTE通信端口数量的检测，根据不同端口导频信息的特征，进行端口数量的检测。

参考图1，本发明提供了一种端口检测方法，包括：

步骤S1，端口信道估计，对各端口进行信道估计，获得各端口频域信道估计信息；获得信道估计信息，对信道估计信息进行滤波和降噪处理后，在进行导频信号时域信息的计算，有利于提高信道信号的精度；

步骤S2，端口时域频率计算：基于所述的频域信道估计信息计算各端口导频信号的时域信息，所述时域信息包括时域信号功率；频域到时域的转换可以采用傅里叶变换；此处所述的时域信号功率非信号本身的时域信号功率，而是基于信道估计的频域到时域转换后，所获得的时域信号功率；

步骤S3，确定端口数量：取个端口时域信号功率的最大值，预设第一判比值和第二判比值；将各端口时域信号功率的最大值与第一判比值和第二判比值进行比较，确定通信端口数量。

天线端口是用于逻辑传输的端口，对于4端口LTE天线，可采用1端口、2端口或4端口进行数据发送。其中进行1端口发生时，采用端口0，进行2端口发送时采用端口0和端口1，采用4端口发送时，采用端口0、端口1、端口2和端口3。端口2和端口3总是成对出现的，只有在4端口通信时工作。其中0端口和1端口导频在一个子帧有包含四个符号，2端口和3端口是在子帧中包含2个符号。在进行信道估计时，0端口和1端口会具有四个符号的信道估计结果，2端口和3端口会具有两个符号的信道估计结果。

针对LTE天线端口的传输特性，作为一种具体的实施方式，进一步地对4端口LTE天线通信***的端口数量的确认方法进行说明。具体的参考图2，默认按4端口进行信号发射，确定通信端口数量的方法具体为：

步骤S21:确定第一端口判比值和第二端口判比值；具体的，第一端口判比值和第二端口判比值是两个具体的时域信号功率值，以这两个时域信号功率值作为标准，来判断通信端口的数量；第一端口判比值和第二端口判比值需要满足以下的关系：其中第一端口判比值用来辅助判断4端口通信和2端口通信，与第2端口时域信号功率和第3端口的时域信号功率有关，大于或等于第2端口时域信号功率最大值和第3端口时域信号功率最大值的和，原理为：4端口通信时，2端口和3端口必然会参与通信，由于2端口和3端口均是二符号端口，将各频域信道估计后的结果转换成时域，获得时域信号功率，其时域信号功率值必然要小于0端口和1端口的时域信号功率值；第二端口判比值用来辅助判断2端口通信，与第1端口的时域信号功率有关，第二端口判比值大于或等于第1端口时域信号功率最大值。

步骤S22：对端口0的时域信号功率、端口1的时域信号功率，对第一端口判比值和第二端口判比值进行比较计算，确定端口数量。

步骤S221:若端口0的时域信号功率最大值小于第一端口判比值，则判断为4端口通信。

步骤S222:若端口1的时域信号功率最大值大于第一端口判比值，且，端口0的时域信号功率最大值小于第二端口判比值，则判断2端口通信；

步骤S223:若端口1的时域信号功率最大值小于端口0的时域信号功率最大值，则判断1端口通信。

以上步骤S221到步骤S223为并行步骤，不限定执行的先后顺序。

以下将提供两种第一端口判比值和第二端口判比值的选择实施方法。

第一种实施方法：

直接采用第2端口时域信号功率的最大值和第3端口时域信号功率的最大值的和，作为第一端口判比值；直接采用第一端口的时域信号功率的最大值，作为第二端口判比值。

这种方法的优点是相对简单，不需要在对个端口的时域信号功率值进行复杂的运算。

第二种实施方法：

进一步地设定第一功率阈值ThreshA和第二功率阈值ThreshB；其中ThreshA和ThreshB作为门限信息，根据实现场景进行设置。

将端口2和端口3的时域信号功率的最大值相加，并与第一功率阈值ThreshA进行计算，获得第一端口判比值；将端口1的时域信号功率的最大值与第二功率阈值ThreshB进行计算，获得第二端口判比值。

以上的运算可以是相乘运算或者是相加运算。这种方法的有点在于：可以适应各种环境，增加门限的话，可以根据接收信号质量调整门限值，增加对信道的适配性。

具体对上述第二种实施方法的应用展开说明。

(1)找个每个端口序列的时域信号功率的最大值，PortZerOMaxPower(第0端口)、PortOneMaxPowerr(第1端口)、PortTwoMaxPowerr(第2端口)、PortThreeMaxPowerr(第3端口)。

(2)由于端口2和端口3是成对出现，将端口2和3的时域信号功率最大值进行相加，即Port23SumPower(第2和第3端口时域信号功率最大值的和)，Port23SumPower＝(PortTwoMaxPower+PortThreeMaxPower)。

(3)如果PortZerOMaxPower<Port23SumPower*ThreshA,则认为是端口数目是4；

如果(PortOneMaxPower>Port23SumPower*ThreshA)&&(PortOneMaxPower*ThreshB)>PortZerOMaxPower,则认为端口数目为2；

如果，PortOneMaxPower>PortZerOMaxPower，则认为端口数目为1。

作为一种优选实施方式，以下将进一步提供一种步骤S1中的信道估计方法。

进一步地，对各端口进行信道估计的方法为：

对于LTE***，利用小区搜索过程，获取小区通信***的类型信息，包括定时信息、小区PCI信息以及CP类型信息；

对数据流做去CP处理，获得有效数据流；CP作为数据的前缀，不用于后续频域和时域的计算，去CP处理后的数据，为有效的数据。

基于定时信息和CP类型信息提取导频信号的时域位置，基于小区PCI信息提取导频信号的频域位置；其中，对于频域位置，也可以是根据PCI信息和带宽信息获得，但带宽信息是可以或缺的信息；

基于提取的时域位置和频域位置，进行信道估计。

获得信道估计信息时，同样可以对信道估计信息进行滤波和降噪处理后，在进行频域信道估计转化的信道时域信息的计算，有利于提高判决的准确度。

作为一种优选的实施方式，以下将进一步提供一种步骤S2中的时域信号功率的计算方法。

进一步地，计算各端口时域信号功率的方法为：

将每个子帧对应的各端口信道估计信息拼接为信道估计序列，将信道估计序列转换为各端口信道的时域序列，基于时序序列，计算各端口的时域信号功率。其中，基于时域序列计算时域信号功率的方法属于常规的方法，此处不再赘述。

信道估计序列是进行频域到时域转换的关键，信道估计序列的设计方法可以有很多中，本发明进一步地提供两种信道估计序列的设计方法。

第一种方法：

对端口每个符号的数据，分别进行傅里叶变换，转换到时域，计算其时域信号功率；将端口各每个符号的时域信号功率进行累计；找到最大值，作为端口时域信号功率。

以端口0为例进行说明：20M带宽场景下，对于端口0有四个符号，每个符号有200个导频进行信道估计结果。

使用方法一：对每个符号的数据，分别进行FFT变换，转换到时域，计算其时域信号功率；四个符号的时域信号功率进行累计；找到最大值。

这种方法的好处是简单易行，效率高。

第二种方法：

顺次取端口各符号的前n个频域信道估计，每次取出一个，依次排列作为信道估计序列，对信道估计序列进行傅里叶变换，计算时域信号功率。

具体举例说，以四符号端口0和二符号端口2为例。

符号0的序列结果为{C01，C02,....,C0200},符号1的信道估计结果{C11，C12,....,C1200},符号2的信道估计结果{C21，C22,....,C2200},符号3的信道估计结果{C31，C32,....,C3200}。

交叉串联起来X＝{C01C11C21C31C02C12C22C32}.

如果以二符号端口2为例来说明。

符号0的序列结果为{D01，D02,....,D0200},符号1的信道估计结果{D11，D12,....,D1200}。

交叉串联起来X＝{D01D11D02D12}。

采用方法二的好处：1.可以根据实际需要对X序列进行截断，保证FFT计算的分辨率；2.X序列可以认为是{C01，C02,....,C0200},经过插值得到，峰值更加明显。

参考图3，为结合本发明提供的信道估计方法和时域频率计算方法的另一种端口检测方法的完整流程图。原理同上，不再赘述。

参考图4，所示为图3所示方法的原理图。具体的说发射端，实线表示选择了两个端口发送，虚线表示没有发送数据；经过无线信道后，首先经过信道估计以及滤波滤噪处理，得到时域信道估计，表征信号所经历的信道的特征，如图最右边所示；实际发送的信号由于与期望的导频相关，因此出现峰值信息；没有发送的端口，接收侧是噪声信号，与该端口的导频无关，因此是噪声，没有峰值。

实施例2

在本实施例提供了一种端口检测***，该端口检测***用于实现上述优选实施方式里的端口检测方法。端口检测***可基于处理器等设备实现，包括端口检测模块，所述端口检测模块具体具有以下功能单元，以实现端口数量的确定效果。

信道估计单元：用于对各端口进行信道估计，并获得个端口频域信道估计信息；具体的，信道估计单元可及基于小区搜索过程，获取导频符号的时域位置、频域位置，并提取有效的导频符号信息。并基于导频符号的时域位置、频域位置进行信道估计。作为辅助功能，还可以对信道估计结果进行滤波和降噪处理。

时域频率计算单元：用于根据各端口频域信道估计信息计算各端口导频信号的时域信息，所述时域信息包括时域信号功率；具体的，时域频率计算单元确定信道估计序列，并对信道估计序列进行傅里叶变换，获得时域序列，基于时域序列计算时域频率。

端口数量判断单元：用于根据各端口时域信号功率的最大值，与预设的第一判比值和第二判比值的比较结果，确定通信端口的数量。具体的，是将端口1的功率最大值、端口0的功率最大值，与第一判比值和第二判比值进行比较，进而确定端口数量。

实施例3

在本实施例提供一种终端，该终端包括上述实施例2中的端口检测***。可以应用于通信***的UE侧或仪器仪表中，具体参考图5和图6。

图5所示的为端口检测***在LTE UE侧***的应用原理图。接收机信号经过小区搜索过程，可以获得帧定时信息、PCI信息以及CP类型信息；然后使用端口检测模块，识别发射机使用的端口数目；利用端口信息选择合适的信道估计和均衡方案，解析PBCH信道获取MIB信息。从图中可以看出，此时解PBCH不需要分三种端口进行尝试。

图6所示的为端口检测***在仪表中应用的原理图。与图5不同，在仪表中，使用端口检测技术，即可以对各个物理信道进行信道估计和均衡技术，不在需要解析PBCH信道承载的MIB信息得到端口信息，可以简化仪表处理过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种端口检测方法，其特征在于，包括：

端口信道估计：对各端口进行信道估计，获得各端口频域信道估计信息；

端口时域信号功率计算：基于所述的频域信道估计信息计算各端口导频信号的时域信息，所述时域信息包括时域信号功率；

确定端口数量：取各端口时域信号功率的最大值，预设第一判比值和第二判比值；将各端口时域信号功率的最大值与第一判比值和第二判比值进行比较，确定通信端口数量；

默认按4端口进行信号发射，确定通信端口数量的方法具体为：

确定第一端口判比值和第二端口判比值；所述第一端口判比值大于或等于第2端口时域信号功率最大值和第3端口时域信号功率最大值的和；所述第二端口判比值大于或等于第1端口时域信号功率最大值；

若端口0的时域信号功率最大值小于第一端口判比值，则判断为4端口通信；

若端口1的时域信号功率最大值大于第一端口判比值，且端口0的时域信号功率最大值小于第二端口判比值，则判断2端口通信；

若端口1的时域信号功率最大值小于端口0的时域信号功率最大值，则判断1端口通信；

设定第一功率阈值和第二功率阈值；

将端口2和端口3的时域信号功率的最大值相加，并与第一功率阈值进行计算，获得第一端口判比值；将端口1的时域信号功率的最大值与第二功率阈值进行计算，获得第二端口判比值；

所述计算为相乘或相加计算。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对各端口进行信道估计的方法为：

对数据流做去CP处理，获得有效数据流；

对通信***进行小区搜索，获取小区通信***的类型信息，包括定时信息、小区PCI信息以及CP类型信息；基于定时信息和CP类型信息提取导频信号的时域位置，基于定时信息和小区PCI信息提取导频信号的频域位置；

基于提取的时域位置和频域位置得到接收导频信息，进行信道估计。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算各端口时域信号功率的方法为：

对端口每个符号的数据，分别进行傅里叶变换，转换到时域，计算其时域信号功率；将端口各每个符号的时域信号功率进行累计；找到最大值，作为端口时域信号功率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算各端口时域信号功率的方法为：

顺次取端口各符号的前n个频域信道估计，每次取出一个，以此排列作为信道估计序列，对信道估计序列进行傅里叶变换，计算时域信号功率。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

获得信道估计信息，对信道估计信息进行滤波和降噪处理后，再 进行导频信号时域信息的计算。

6.一种端口检测***，其特征在于，包括：

信道估计单元：用于对各端口进行信道估计，并获得各端口频域信道估计信息；

时域频率计算单元：用于根据各端口频域信道估计信息计算各端口导频信号的时域信息，所述时域信息包括时域信号功率；

端口数量判断单元：用于根据各端口时域信号功率的最大值，与预设的第一判比值和第二判比值的比较结果，确定通信端口的数量；

所述端口判断单元按如下方法确定端口数量：

默认按4端口进行信号发射，确定通信端口数量的方法具体为：

确定第一端口判比值和第二端口判比值；所述第一端口判比值大于或等于第2端口时域信号功率最大值和第3端口时域信号功率最大值的和；所述第二端口判比值大于或等于第1端口时域信号功率最大值；

若端口0的时域信号功率最大值小于第一端口判比值，则判断为4端口通信；

若端口1的时域信号功率最大值大于第一端口判比值，且端口0的时域信号功率最大值小于第二端口判比值，则判断2端口通信；

若端口1的时域信号功率最大值小于端口0的时域信号功率最大值，则判断1端口通信；

设定第一功率阈值和第二功率阈值；

将端口2和端口3的时域信号功率的最大值相加，并与第一功率阈值进行计算，获得第一端口判比值；将端口1的时域信号功率的最大值与第二功率阈值进行计算，获得第二端口判比值；

所述计算为相乘或相加计算。

7.一种终端，其特征在于，包括权利要求6所述的端口检测***。

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