专利名称：信噪比测量方法、装置及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术，具体涉及一种信噪比测量方法、装置及其应用。
背景技术：
LTE(Long Term Evolution)项目是3G的演进，它改进并增强了 3G的空中接入 技术，采用OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)禾口 MM0 (Multiple-Input Multiple-0ut-put，多输入输出)作为其无线网络演进的标准。有 效地改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。 在数字通信协议中，数据接收方通常向发送方回复ACK/NACK信号，以通知发送方 数据是否被正确接收。如果接收方成功的接收到数据，那么会回复一个ACK(确认应答)信 号；否则回复一个NACK(否认应答)信号。为了表述方便，在后面的描述中用ACK/NACK表 示ACK或NACK。在LTE系统中，基站对目标用户ACK/NACK信号的解调过程首先要判断有没 有ACK/NACK信号，即对上行ACK/NACK信号进行盲检测，如果有则对接收信号进行ACK/NACK 解调。 在现有技术中，对上行ACK/NACK信号进行盲检测主要有以下方法
(1)相关法 这种方法利用了序列的特性，以PUCCH(物理上行控制信道)来说，其频域扩频基
序列为ZC(Zadoff-Chu)序列，ZC序列具有很强的自相关特性。接收端预知目标用户的频
域扩频基序列，将接收信号与预知的目标用户基序列进行相关，求取相关峰值，根据相关峰
值大小可以判断目标用户有没有发送ACK/NACK信号，同时削除或者减弱其它用户的干扰。 (2) RSRP (Reference Signal Received Power,参考符号接收功率) 这种方法首先对接收信号进行消噪，然后测量参考符号的接收功率；依据测量的
RSRP的大小来判断有没有接收到ACK/NACK信号。 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点这两种方案不 能有效地区分DTX (Discontinuous Transmission)和ACK/NACK，解调性能较差。
发明内容
本发明一方面提供一种信噪比测量方法及装置，以有效地测量LTE系统中上行信 号的信噪比。 本发明另一方面提供一种LTE系统中信号检测方法及设备，以保证上行ACK/NACK 信号盲检测的解调性能。 本发明提供的一种信噪比测量方法，包括
对接收的上行信号进行频域消噪； 对频域消噪后的上行信号进行快速傅立叶逆变换，获取时域信道冲击响应；
根据所述时域信道冲击响应获取各抽头的功率；
利用时域抽头的功率估计信噪比。
本发明提供的一种LTE系统中信号检测方法，包括
利用接收的上行信号进行信噪比测量； 如果测量得到的信噪比大于设定的门限值，则对接收的上行信号进行确认应答
ACK或否认应答NACK信号解调。 本发明提供的一种信噪比测量装置，包括 消噪单元，用于对接收的上行信号进行频域消噪； 变换单元，用于对频域消噪后的上行信号进行IFFT变换，获取时域信道冲击响 应； 功率获取单元，用于根据所述时域信道冲击响应获取各抽头的功率； 信噪比估计单元，用于利用时域抽头的功率估计信噪比。 本发明提供的一种长期演进LTE系统中信号检测设备，包括 信噪比测量装置，用于利用接收的上行信号进行信噪比测量； 比较装置，用于比较测量得到的信噪比与设定的门限值，获得比较结果； 解调装置，用于在所述比较结果为估算出的信噪比大于门限值的情况下，对接收
的上行信号进行确认应答ACK或否认应答NACK信号解调。 本发明提供的信噪比测量方法及装置，通过对接收的上行信号进行频域消噪；对
频域消噪后的上行信号进行IFFT(Inverse Fast Fourier Transform,快速傅立叶逆变
换)，获取时域信道冲击响应；根据所述时域信道冲击响应获取各抽头的功率；利用时域抽
头的功率估计信噪比。可以有效地估计LTE系统中上行信号的信噪比。 本发明提供的LTE系统中信号检测方法及设备，选取信噪比作为上行ACK/NACK信
号盲检测的判决变量，可以保证在各种场景下的上行ACK/NACK信号盲检测的解调性能。
图1是本发明实施例信噪比测量方法的流程图； 图2是LTE系统中上行ACK/NACK信道结构和资源映射示意图； 图3是本发明实施例LTE系统中信号检测方法的流程图； 图4是本发明实施例信噪比测量装置的结构示意图； 图5是本发明实施例LTE系统中信号检测设备的结构示意图； 图6是在DTX状态下，通过本发明技术方案所测得的信噪比的CDF曲线； 图7为图6的局部放大图； 图8是在1. 4M信道带宽、ETU70无线信道环境下，用户有发送ACK/NACK信号时基 站侧所测量信噪比的CDF曲线； 图9是在1. 4M信道带宽、ETU70无线信道环境下，在保证DTX_ > ACK低于1 %的
情况下，采用不同方法得到的ACK漏检概率性能曲线； 图10是通过仿真得到的多用户ACK/NACK解调性能示意图。
具体实施例方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施 方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，是本发明一种信噪比测量方法的流程图，主要包括以下步骤
步骤IOI，对接收的上行信号进行频域消噪。 优选地，首先，获取接收的上行信号中的导频点接收信号，并根据所述导频点接收 信号获得导频信道估计值；然后，分别对每个时隙中的数据和导频信道估计值进行平均消 噪。 当然，本发明实施例并不限于这种消噪方法，还可以采用其他消噪方法，比如，采 用匪SE(Minimum Mean-Square Error,最小均方误差)信道估计算法，对获得的信道估计值 进行噪声抑制。 步骤102，对频域消噪后的上行信号进行IFFT变换，获取时域信道冲击响应。
步骤103，根据所述时域信道冲击响应获取各抽头的功率。
步骤104，利用时域抽头的功率估计信噪比。 优选地，可以将信道抽头第一径的各抽头的功率作为信号功率，对其余抽头功率
按照从小到大的顺序排序，并丢弃其中较大两径的抽头功率，将其余径的抽头功率进行平
均作为等效的噪声功率，根据所述信号功率和等效的噪声功率计算信噪比。 当然，本发明实施例并不限于这种估计方法，还可以采用其他估计方法，比如，设
定噪声门限值，根据噪声门限值认为小于该门限的抽头为噪声抽头，大于门限值的抽头为
信号抽头，从而得到信号功率和噪声功率，，根据所述信号功率和等效的噪声功率计算信噪比。 下面以基于TS36. 211 (3rd Generation Partnership Project TechnicalSpecification 36. 211，第三代合作伙伴计划技术规范36. 211)规范的LTE系统为例来进一步说明本发明 实施例的方法。 LTE系统中PUCCH format la(Physical Uplink Control Channel formatla，上 行控制信道格式la)是用来传输ACK/NACK信号的，其上行ACK/NACK信道结构和资源映射 如图2所示。 LTE系统中一个用户获得的时频资源是由多个时频单元构成，一个时频单元由多 个元素构成，其中数据子载波和导频载波的结构是固定的。对于PUCCHformat la—个子帧 中有两个时隙，一个时隙内PUCCH信号在频域占用12个子载波，在时域占用7个0F匿符号， 其中第1、2、6、70FDM符号为数据符号，第3、4、50FDM符号为导频符号。对于上行ACK/NACK 信号，其首先产生lbit的ACK/NACK信号，与频域循环移位基序列相乘变成12bit，再经过时 域正交扩展到4个数据符号上，而导频符号直接由频域循环移位基序列经过时域正交扩展 到3个导频符号上。 假定每个子载波上发送的数据为Si,u，频域信道响应为Hi,u，频域循环移位基序 例为Pi,u， Ri,u表示接收信号。各下标含义如下i表示第i时隙，1表示第1个OFDM符
号，k表示第k个子载波。假定a为调制后的ACK/NACK信号(ACK .(1 + /); NACK (1 + /))， Wu为时域扩频码，则接收信号可以表示为 Ri,u = Hi,u Si,u+Ni,u (1《i《2， 1《k《12， 1《1《7) [1]
其中，
6"^".W/(数据符号，^: = 1,2,6,7)
,CK/导频符号，^ = 3,4,5)
将[2]代入[1]，可得
一a,, Wv + (数据符号'"1,2,6， 7)
.A,w .《w W，,导频符号，* = 3,4，5)
其中Ni,u服从均值为0的复高斯分布。 由于在LTE系统中目标用户的频域循环移位序列和时域正交扩频序列是预知的，
这样通过公式[4]就可以获得频域信道估计值
仏w =
尺
化,
户.『
A,w'"+n (数据符号，* = 1,2，6,7)
(导频符号，"3,4，5) 可以获知7V.
.分布同样具有零均值复高斯分布的特性，即
丸/
^义,
)=0 根据信道的时域相关特性，在一定的时间范围内(比如一个时隙内)，可以认为信
道响应近似是相同的，对A,W关于1平均，可得
,力
4厂^ i = 1，2， 1 = 1，2. 7， k = 1，2. 12 从公式[6]可以看出，对获得的信道估计值进行时域平均可以消除噪声或者干扰 的影响，由于数据部分无法获知是否发送了信号，因此可以将数据部分和导频部分分开处 理，这样可以获得均衡后的信道估计值
五[~
五u
](数据部分，/ = 1,2,6,7)
](导频部分，/ = 3,4,5)
1《f (导频部分)"，，， 这样，每个时隙可以获得2列信道估计值， 一个子帧共4列频域信道估计值c
7
对[7]获得的频域信道估计值进行IFFT变换，获取时域信道冲击响应
^)=骄^5))(/=1,2,111=1,2) [8]
由于时域的信道冲击响应是信号、干扰以及热噪声等共同作用的结果，由于信道 的多径传播，在多径位置对应的信道抽头是信号、干扰和热噪声作用的结果，而其他位置的 信道抽头主要就是干扰和热噪声共同作用的结果，因此通过门限值的过滤得到干扰和热噪 声对应的信道冲激响应抽头，继而可以得到干扰和噪声的功率、信号的功率从而可以估算 出当前信道的信噪比。由于时域均衡已经一定程度上减弱了噪声的影响，因此这里称之为 等效的信号功率、等效的干扰和噪声的功率。 这里信号抽头有12径，假设信道时延扩展不会超过CP (Cycle Prefix,循环前缀) (5us)，通过计算可得每一径的时延为5. 58us，因此可以认为能量主要集中在第一径中，对 其它抽头按照功率大小进行排序，将较小的9个抽头作为噪声和干扰，其平均功率作为噪 声功率，估计出等效的信噪比。 需要说明的是，在实际应用中，如果接收天线数目大于l，则可以依照前面的流程 对每根接收天线估计所述等效的噪声功率和信号功率；将估计得到的所有等效的噪声功率 和信号功率分别在多天线之间进行平均；根据平均后的噪声功率和信号功率计算信噪比。 这样，可以使得多天线情况下，对信噪比的估计更准确。 当然，也可以在针对每个天线根据时域信道冲击响应获取到各抽头的功率后，将 所有信道抽头各径的抽头功率在多天线之间进行平均，然后，根据平均后的信道抽头估计 信号功率和噪声功率，进而计算信噪比。 参照图3，是本发明实施例LTE系统中信号检测方法的流程图，主要包括以下步 骤 步骤301，利用接收的上行信号进行信噪比测量，信噪比测量的过程可以参照前面 图1所示的流程，在此不再详细描述。 步骤302，判断测量得到的信噪比是否大于设定的门限值；如果是，则执行步骤 303 ;否则，执行步骤301。 步骤303，对接收的上行信号进行ACK/NACK解调。 本发明实施例LTE系统中信号检测方法，将利用接收的上行信号进行信噪比测量 得到的结果作为判决依据，可以有效地区分DTX和ACK/NACK状态，提高接收机对ACK/NACK 信号的检测性能。 本发明实施例还提供了一种信噪比测量装置，如图3所示，是该信噪比测量装置 的结构示意图 该装置包括消噪单元401、变换单元402、功率获取单元403和信噪比估计单元 404。其中，消噪单元401用于对接收的上行信号进行频域消噪；变换单元402用于对频域 消噪后的上行信号进行IFFT变换，获取时域信道冲击响应；功率获取单元403用于根据所 述时域信道冲击响应获取各抽头的功率；信噪比估计单元404用于利用时域抽头的功率估 计信噪比。 优选地，消噪单元401可以包括导频点接收信号获取子单元411、导频信道估计 值获取子单元412和消噪子单元413。其中，导频点接收信号获取子单元411用于获取接收的上行信号中的导频点接收信号；导频信道估计值获取子单元412用于根据所述导频点接收信号获得导频信道估计值；消噪子单元413用于分别对每个时隙中的数据和导频信道估计值进行平均消噪。 优选地，信噪比估计单元404包括信号功率估计子单元441、排序子单元442、噪声功率估计子单元443和信噪比计算子单元444。其中，信号功率估计子单元441用于将信道抽头第一径的各抽头的功率作为信号功率；排序子单元442用于对其余抽头功率按照从小到大的顺序排序，并丢弃其中较大两径的抽头功率；噪声功率估计子单元443用于将其余径的抽头功率进行平均作为等效的噪声功率；信噪比计算子单元444用于根据所述信号功率和等效的噪声功率计算信噪比。 利用本发明实施例的信噪比测量装置进行信噪比测量的具体过程如下 1.由消噪单元401对接收的上行信号进行频域消噪 (1)由导频点接收信号获取子单元411获取导频点接收信号A，u ; (2)由导频信道估计值获取子单元412获得频域信道估计值，比如利用LS (Least
Square,最小二乘)算法进行频信道估计，得到
<formula>formula see original document page 9</formula>
(3)由消噪子单元413分别对每个时隙中的数据、导频信道估计值进行平均消噪
<formula>formula see original document page 9</formula>
当然，本发明实施例中消噪单元401并不限于上述这种结构，比如，采用匪SE信道估计算法对信道估计值进行噪声抑制。相应地，其结构也会有所变化。
2.由变换单元402做IFFT变换，获得时域信道冲激响应
<formula>formula see original document page 9</formula> 3.由功率获取单元403求取各抽头的功率
<formula>formula see original document page 9</formula> 4.由信噪比估计单元404利用时域抽头的功率估计信噪比
(1)由信号功率估计子单元441估计信号功率 假设4列抽头的总功率为<formula>formula see original document page 9</formula>将信道抽头第一径的各抽头的功率作为信号功率，即得到<formula>formula see original document page 9</formula>
(2)由排序子单元442对其余抽头功率进行排序，比如按照从小到大的顺序排序(当然也可以按照从大到小的顺序排序)，Eir^ : u = sort (PoWer_t0tal2 : 12);并丢弃其中
较大的两径，对其余径做平均，获得噪声功率
<formula>formula see original document page 10</formula> [15] (3)由信噪比计算子单元444求取信号噪声功率比SNR :
<formula>formula see original document page 10</formula>[16] 当然，本发明实施例中信噪比估计单元404并不限于上述这种结构，比如，设定噪声门限值，根据噪声门限值认为小于该门限的抽头为噪声抽头，大于门限值的抽头为信号抽头。相应地，信噪比估计单元404的结构也会有所不同。 需要说明的是，本发明实施例的信噪比测量装置同样适用于多天线的应用环境。如果接收天线数目大于1 ，那么对每根接收天线需要计算信号功率和噪声功率，并将信号功率和噪声功率在多天线之间进行平均，然后再计算信噪比。这样，可以使得多天线情况下，对信噪比的估计更准确。 本发明实施例还提供了一种LTE系统中信号检测设备，如图5所示，是该信号检测设备的结构示意图。 该信号检测设备包括信噪比测量装置501、比较装置502和解调装置503。其中，信噪比测量装置501用于利用接收的上行信号进行信噪比测量，其优选结构如图4所示，利用该信噪比测量装置501进行信噪比测量的过程在前面已做详细描述。比较装置502用于比较测量得到的信噪比与设定的门限值，获得比较结果；解调装置503用于在所述比较结果为估算出的信噪比大于门限值的情况下，对接收的上行信号进行ACK/NACK解调。比如，当比较装置502比较结果为测量得到的信噪比大于设定的门限值，则通知解调装置503对接收的上行信号进行ACK/NACK解调，否则，通知信噪比测量装置501继续利用接收的上行信号进行信噪比测量。 本发明实施例LTE系统中信号检测设备，将利用接收的上行信号进行信噪比测量得到的结果作为判决依据，可以有效地区分DTX和ACK/NACK状态，提高接收机对ACK/NACK信号的检测性能。 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步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁碟、光盘等。 下面进一步通过仿真分析对比，说明本发明技术方案得到的等效信噪比可以有效区分DTX和ACK/NACK状态。 仿真分析方案1 :单用户情况下，分别统计在DTX状态(即接收端信号为高斯白噪声)和有ACK/NACK信号下的基站侧按照上述方法所测得等效信噪比的累积分部函数(CDF)曲线。 图6给出了 DTX状态下，通过本发明技术方案所测得的信噪比的CDF曲线。
可以看出，在不同的噪声功率下所测SNR的CDF曲线基本是一致的。
图7为图6的局部放大图，可以看出在不同的噪声功率下测量的SNR有98%都低于2. 25，如果取门限值为2. 25，假设接收信号判断为ACK/NACK的概率是相同的，则在该门限值是可以保证在所有场景下DTX- > ACK的概率都低于1%。 图8给出了在1.4M信道带宽、ETU70无线信道环境下，用户有发送ACK/NACK信号时基站侧所测量信噪比的CDF曲线。可以看出，本发明技术方案能够有效地区分ACK/NACK和DTX的状态。 图9给出了在1. 4M信道带宽、ETU70无线信道环境下，在保证DTX- > ACK低于1 %
的情况下，采用不同方法得到的ACK漏检概率性能曲线。 可以看出，本发明技术方案的解调性能明显优于采用相关法和RSRP作为判决变量的方法。 仿真分析方案2:为了验证本发明技术方案在多用户场景下的性能，对多用户场景进行了仿真，仿真设定如表1所示，判决门限值取2. 25。 图10是依照本发明技术方案通过仿真得到的多用户ACK/NACK解调性能示意图。
从图中可以看出在多用户下本发明技术方案仍然有效，与单用户相比解调性能几乎没有下降，同时门限值2. 25仍然可以保证DTX- > ACK的概率低于1%。
PUCCHformatla(BPSK)
PUCCH用户数目4(1目标用户，3干扰用户)
功率配置OdB，-3dB，+3dBfor干扰用户1，2，3
相对时延Ons
信道模型ETU70
信号功率ACK :80%，薩10%， DTX :10%
信道带宽1. 4M、3M、5M、10M
天线配置l发2收
PUCCH资源索引目标用户2 干扰用户1、7、14 A = 2 ;CSoffset S = 0， c = 3 通过上述说明和仿真可以看出，本发明技术方案可以保证在所有场景下的上行ACK/NACK信号盲检测的解调性能，其解调性能明显优于现有其他几种方案，能够显著地提高接收机的检测性能。 以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式
对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的
11一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种信噪比测量方法，其特征在于，包括对接收的上行信号进行频域消噪；对频域消噪后的上行信号进行快速傅立叶逆变换，获取时域信道冲击响应；根据所述时域信道冲击响应获取各抽头的功率；利用时域抽头的功率估计信噪比。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对接收的上行信号进行频域消噪包括获取接收的上行信号中的导频点接收信号，并根据所述导频点接收信号获得导频信道 估计值；分别对每个时隙中的数据和导频信道估计值进行平均消噪。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用时域抽头的功率估计信噪比包括将信道抽头第一径的各抽头的功率作为信号功率；对其余抽头功率按照从小到大的顺序排序，并丢弃其中较大两径的抽头功率； 将其余径的抽头功率进行平均作为等效的噪声功率； 根据所述信号功率和等效的噪声功率计算信噪比。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，如果接收天线数目大于l，则对每根接收天线估计所述等效的噪声功率和信号功率；将估计得到的所有等效的噪声功率和信号功率分别在多天线之间进行平均；根据平均后的噪声功率和信号功率计算信噪比。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信噪比估计单元包括 信号功率估计子单元，用于将信道抽头第一径的各抽头的功率作为信号功率； 排序子单元，用于对其余抽头功率按照从小到大的顺序排序，并丢弃其中较大两径的抽头功率；噪声功率估计子单元，用于将其余径的抽头功率进行平均作为等效的噪声功率； 信噪比计算子单元，用于根据所述信号功率和等效的噪声功率计算信噪比。
6. —种LTE系统中信号检测方法，其特征在于，包括 利用接收的上行信号进行信噪比测量；如果测量得到的信噪比大于设定的门限值，则对接收的上行信号进行确认应答ACK或 否认应答NACK信号解调。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用接收的上行信号进行信噪比测 量的方法为权利要求1至5任一项所述的信噪比测量方法。
8. —种信噪比测量装置，其特征在于，包括 消噪单元，用于对接收的上行信号进行频域消噪；变换单元，用于对频域消噪后的上行信号进行IFFT变换，获取时域信道冲击响应； 功率获取单元，用于根据所述时域信道冲击响应获取各抽头的功率；信噪比估计单元，用于利用时域抽头的功率估计信噪比。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述消噪单元包括 导频点接收信号获取子单元，用于获取接收的上行信号中的导频点接收信号；导频信道估计值获取子单元，用于根据所述导频点接收信号获得导频信道估计值； 消噪子单元，用于分别对每个时隙中的数据和导频信道估计值进行平均消噪。
10. —种长期演进LTE系统中信号检测设备，其特征在于，包括 信噪比测量装置，用于利用接收的上行信号进行信噪比测量； 比较装置，用于比较测量得到的信噪比与设定的门限值，获得比较结果； 解调装置，用于在所述比较结果为估算出的信噪比大于门限值的情况下，对接收的上行信号进行确认应答ACK或否认应答NACK信号解调。
11. 根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述信噪比测量装置为权利要求7至9
全文摘要
本发明公开了一种信噪比测量方法、装置及其应用，所述方法包括对接收的上行信号进行频域消噪；对频域消噪后的上行信号进行快速傅立叶逆变换，获取时域信道冲击响应；根据所述时域信道冲击响应获取各抽头的功率；利用时域抽头的功率估计信噪比。利用本发明，可以有效地测量长期演进LTE系统中上行信号的信噪比，保证上行确认应答ACK或否认应答NACK信号盲检测的解调性能。
文档编号H04L1/00GK101729465SQ20081022446
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者于洋, 邱海杰, 陆会贤, 黄琛 申请人:大唐移动通信设备有限公司