一种在GSM系统下的信号处理方法及装置与流程
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种在GSM系统下的信号处理方法及装置。
背景技术：
随着长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)的出现，高速的上网速率给用户带来了极佳体验。由于，用户终端在LTE系统下的信号接收部分有主集接收和分集接收两个部分，其中，主集接收部分：信号经过主集天线到主集天线开关(Antenna Switch Module，ASM)，再经过双工器，最后到达射频集成电路(Radio Frequency Integrated Circuit，RFIC，即收发器)；分集接收部分：信号经过分集天线到分集天线开关，再经过滤波器，最后到达收发器，且两者同时完成用户终端在LTE系统下的信号接收功能，因此，用户终端在LTE系统下信号接收灵敏度高，通话质量佳。但是，基于IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem，IMS)的语音业务(Voice over LTE，VoLTE)仍不成熟以及LTE的覆盖率不高，因此，全球移动通信系统(Global System for Mobil Communication，GSM)在通信系统中仍然有着重要的作用。
然而，用户终端在GSM系统下使用的信号接收部分只有主集接收部分，分集接收部分功能关闭，因而，用户终端在GSM系统下不能使用分集接收部分接收信号，只能通过单通路来接收信号，这样就会导致用户终端在GSM系统下信号接收灵敏度低、在弱信号环境下的通讯能力低、通话质量不佳以及元器件利用率不高。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种用户终端在GSM系统下的信号处理方法及装置，用以解决现有技术中用户终端在GSM系统下信号接收灵敏度低的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种在GSM系统下的信号接收方法，包括：
用户终端通过主集天线接收第一信号；
用户终端检测第一信号的信号强度是否超过设定阈值，若否，则打开分集天线开关；
用户终端通过分集天线在接收第一信号的预设频段上接收第二信号，其中，第一信号和第二信号来自于同一发送端；
用户终端对第一信号和第二信号进行合并，获得完整的接收信号。
可选的，用户终端通过主集天线接收第一信号，包括：
用户终端通过主集天线中的预设双工器，在预设频段上接收第一信号，其中，预设频段为以下频段中的任意一种：个人通讯服务PCS1900、数字蜂窝系统DCS1800、GSM850、GSM900。
可选的，用户终端检测第一信号的信号强度是否超过设定阈值，若否，则打开分集天线，包括：
用户终端通过数字信号处理器DSP对第一信号进行处理，获得处理结果；
用户终端基于该处理结果获得第一信号的信号强度；
用户终端将第一信号的信号强度与预设阈值进行比较，检测第一信号的信号强度是否超过设定阈值，若否，则打开分集天线。
可选的，用户终端通过分集天线在接收第一信号的预设频段上接收第二信号，包括：
用户终端基于预设频段，以及GSM系统和非GSM系统之间的频段映射关系，确定预设频段在非GSM系统中对应的频段标识；
用户终端基于该频段标识，在分集天线中选取对应该频段标识设置的预设滤波器；
用户终端通过该预设滤波器在预设频段上接收第二信号。
可选的，用户终端采用以下公式对第一信号和第二信号进行合并，获得完整的接收信号，包括：
其中，R表示合并后信号的信噪比，S1/N1表示第一信号的信噪比，a1表示第一信号的加权系数；S2/N2表示第二信号的信噪比，a2表示第二信号的加权系数。
一种信号处理装置，用户终端通过该装置在GSM系统下进行信号接收，包括：
检测单元，用于检测用户终端通过主集天线接收到的第一信号的信号强度是否超过设定阈值，若否，则打开分集天线开关；
接收单元，用于用户终端通过上述分集天线在接收上述第一信号的预设频段上接收第二信号，其中，上述第一信号和上述第二信号来自于同一发送端；
合并单元，用于用户终端对上述第一信号和第二信号合并，获得完整的接收信号。
可选的，用户终端在GSM系统下，通过主集天线接收第一信号时，所述接收单元用于：
用户终端通过主集天线中的预设双工器，在预设频段上接收所述第一信号，其中，所述预设频段为以下频段中的任意一种：PCS1900、DCS1800、GSM850、GSM900。
可选的，检测用户终端通过主集天线接收到的第一信号的信号强度是否超过设定阈值时，确定单元用于：
用户终端通过数字信号处理器DSP对上述第一信号进行处理，获得处理结果；
用户终端基于上述处理结果获得第一信号的信号强度；
用户终端将上述第一信号的信号强度与设定阈值进行比较，检测上述第一信号的信号强度是否超过设定阈值，若否，则打开分集天线开关。
可选的，用户终端通过分集天线在接收上述第一信号的预设频段上接收第二信号时，接收单元用于：
用户终端基于上述预设频段，以及GSM系统和非GSM系统之间的频段映射关系，确定上述预设频段在上述非GSM系统中对应的频段标识；
用户终端基于上述频段标识，在分集天线中选取对应上述频段标识设置的预设滤波器；
用户终端通过上述预设滤波器在预设频段上接收第二信号。
可选的，用户终端采用以下公式对上述第一信号和第二信号进行合并，获得完整的接收信号时，合并单元用于：
其中，R表示合并后信号的信噪比，S1/N1表示上述第一信号的信噪比，a1表示上述第一信号的加权系数；S2/N2表示上述第二信号的信噪比，a2表示上述第二信号的加权系数。
综上所述，本发明实施例中，在用户终端在GSM系统下进行信号接收的过程中，用户终端检测通过主集天线接收的第一信号的信号强度是否超过设定阈值，若否，则打开分集天线开关，用户终端通过分集天线在接收上述第一信号的预设频段上接收第二信号，用户终端对第一信号和第二信号进行合并，获得完整接收信号。这样，用户终端在信号较好的环境下只需使用主集天线接收信号，当检测到信号较弱时，立即打开分集天线开关与主集天线在同一频段上同时接收同一发送端发送的信号，并将主集天线接收到的信号和分集天线接收到的信号进行合并，这样，有效提高了用户终端在GSM系统下的信号接收灵敏度，增强了用户终端在弱信号环境下的通讯能力和通话质量，同时也提高了元器件的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例中用户终端在LTE系统下信号接收部分结构组成；
图2为本发明实施例中用户终端在GSM系统下利用分集天线接收信号的流程图；
图3为本发明实施例中用户终端在GSM系统下信号处理装置图。
具体实施方式
为了提高用户终端在全球移动通信(Global System for Mobil Communication，GSM)系统下的信号接收灵敏度，提高通话质量，设计了一种新的信号接收方法，该方法为：在GSM系统中，用户终端利用非GSM系统下的分集天线接收信号，并将该信号与主集信号进行合并。
下面结合附图对本发明优选的实施方式作出进一步详细说明。
参阅图1所示，用户终端中分布着主集天线和分集天线，在现有技术下，用户终端在GSM系统下工作时，可以通过主集天线进行信号接收，而在非GSM系统下(如，LTE系统、WCDMA系统)下工作时，则可以通过主集天线和分集天线进行信号接收。
参阅图1所示，本发明实施例中，以非GSM系统是LTE系统为例进行介绍。在用户终端中，与主集天线相连接的双工器分别为LTE Band2、LTE Band3、LTE Band5和LTE Band8，与分集天线相连接的滤波器分别为LTE Band2、LTE Band3、LTE Band5和LTE Band8。
GSM系统下的个人通讯服务(Personal Communications Service，PCS)1900、数字蜂窝系统(Digital Cellular System，DCS)1800、GSM850、GSM900频段与LTE系统下Band2、Band3、Band5、Band8频段一一对应。基于此点，本发明实施例中，在GSM系统下，用户终端可以开启分集天线接收信号，在同一频段分别通过主集天线接收第一信号，以及通过分集天线接收第二信号，然后再进行信号合并。
具体的，参阅图2所示，本发明实施例中，用户终端在GSM系统下进行信号接收的详细流程如下：
步骤201：用户终端开机后自检，检测到周边有GSM系统信号覆盖，并确定工作在GSM系统中。
具体的，在执行步骤201时，存在以下两种情况：
第一种情况是：用户终端被用户设置为仅能工作在GSM系统中(如，用户关闭用户终端上的4G开关)。
第二种情况是：用户终端所处环境中仅存在GSM信号覆盖，从而只能工作在GSM系统中。
步骤202：用户终端在GSM系统中完成自动注册，建立连接。
步骤203：用户终端在GSM系统下进行信号接收。
具体的，用户终端在GSM系统下利用主集天线单通路来完成对信号的接收，信号通过主集天线到主集天线开关(ASM)再经过双工器，最后到达收发器。其中，用户终端主集天线在GSM系统下可以使用以下任一频段中的双工器进行信号接收：PCS1900、DCS1800、GSM850、GSM900。
步骤204：用户终端在GSM系统下通过主集天线在预设频段接收第一信号，并通过数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)对第一信号进行处理。
所谓预设频段就是用户终端通过配置通用输入输出(General Purpose Input Output，GPIO)或者移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)所能连接至的频段，其中，预设频段为以下频段中的任一频段：PCS1900、DCS1800、GSM850、GSM900。
当然，本实施例中，仅以第一信号为例进行说明，若用户终端可以通过主集天线同步接收多个信号，则也可以同时工作在上述各个频段上，本实施例中仅以预设频段是上述几个频段中的一种为例进行说明。
例如，用户终端通过主集天线中工作在预设频段的预设双工器，接收第一信号，其中，预设频段为以下频段中的任意一种：PCS1900、DCS1800、GSM850、GSM900。
用户终端通过数字信号处理器DSP对主集天线接收到的上述第一信号进行处理，确定该第一信号的信号强度。
步骤205：用户终端根据DSP处理结果判断第一信号的信号强度是否不高于设定阈值，若是，则执行步骤206；否则，执行步骤207。
步骤206：用户终端判定从主集天线接收的第一信号的信号强度不高于设定阈值(如≤-102dbm)，用户终端开启分集天线，在接收第一信号的预设频段上接收第二信号，其中，第一信号和第二信号来自于同一发送端。
具体的，用户终端确定主集天线接收的第一信号的信号强度不高于设定阈值时，确定当前信号质量较差，因此需要提高信号增益，那么，此时，用户终端需要打开分集天线开关；相反，如果用户终端确定主集天线接收的第一信号的信号强度高于设定阈值时，确定当前信号质量较好，则不需要打开分集天线开关或者关闭分集天线开关。
接着，用户终端基于上述预设频段，以及GSM系统和LTE系统之间的频段映射关系，确定预设频段在LTE系统中对应的频段标识；然后，用户终端基于该频段标识，在分集天线中选取对应该频段标识设置的预设滤波器；最后，用户终端通过上述预设滤波器在预设频段上接收第二信号，其中，主集天线接收的第一信号和分集天线接收的第二信号来自于同一发送端。
例如：假设预设频段为DCS1800，用户终端在GSM系统中，在DCS1800接收到第一信号，且确定第一信号的信号强度不高于设定阈值，那么，基于GSM系统和LTE系统之间的频段映射关系，用户终端确定在LTE系统中，与DCS1800相对应的频段标识为Band 3，即DCS1800和Band 3工作在同一频段上，那么，用户终端打开分集接收天线，通过工作在Band 3上的LTE Band 3滤波器在Band 3上接收第二信号。
由于即DCS1800和Band 3工作在同一频段上，因此，在两处分别接收的第一信号和第二信号可以合并。
又例如：假设预设频段为GSM850，用户终端在GSM系统中，在GSM850接收到第一信号，且确定第一信号的信号强度不高于设定阈值，那么，基于GSM系统和LTE系统之间的频段映射关系，用户终端确定在LTE系统中，与GSM850相对应的频段标示为Band 5，即GSM850和Band 5工作在同一频段上，那么，用户终端打开分集接收天线，通过工作在Band 5上的LTE Band 5滤波器在Band 5上接收第二信号。
由于即GSM850和Band 5工作在同一频段上，因此，在两处分别接收的第一信号和第二信号可以合并。
步骤207：用户终端判定从主集天线接收的第一信号的信号强度高于设定阈值(如＞-102dbm)，确定当前信号质量较好，那么，此时，用户终端不需要开启分集天线，继续使用主集天线接收信号，接着，执行步骤209。
步骤208：用户终端采用以下公式对主集天线接收的第一信号和分集天线接收的第二信号进行信号合并，获得完整的接收信号。
本发明实施例中，用户终端对第一信号和第二信号进行合并获得完整的接收信号，是指将第一信号的信噪比和第二信号的信噪比合并后，得到完整的接收信号的信噪比。所谓信噪比就是指信号的信号功率与噪声功率之比，信噪比的大小可以表征信号的强弱，信噪比大，则信号强；信噪比小，则信号弱，因此，本实施例中，在进行信号合并时，使用各个阶段的信号的信噪比表征相应阶段的信号。
具体的，本实施例中，可以采用以下公式计算合并后的完整的接收信号(仅为举例)：
其中，R表示合并后信号的信噪比，S1/N1表示第一信号的信噪比，a1表示第一信号的加权系数；S2/N2表示第二信号的信噪比，a2表示第二信号的加权系数；S1表示第一信号的信号功率，N1表示第一信号的噪声功率；S2表示第二信号的信号功率，N2表示第二信号的噪声功率。
当第一信号的信噪比S1/N1大于第二信号的信噪比S2/N2时，则第一信号的加权系数a1就大于第二信号的加权系数a2；当第一信号的信噪比S1/N1小于第二信号的信噪比S2/N2时，则第一信号的加权系数a1就小于第二信号的加权系数a2，当然，a1和a2的具体取值可以根据实际应用环境而灵活设置，在此不再赘述。
步骤209：用户终端在GSM系统下完成信号接收。
参阅图3所示，本发明实施例中，一种在GSM系统下的信号处理装置，用户终端在GSM系统下进行信号接收，至少包括检测单元30、接收单元31和合并单元32，其中，
检测单元30，用于检测用户终端通过主集天线接收到的第一信号的信号强度是否超过设定阈值，若否，则打开分集天线开关；若是，则不打开或关闭分集天线开关。
接收单元311，用于用户终端通过上述分集天线在接收上述第一信号的预设频段上接收第二信号，其中，上述第一信号和上述第二信号来自于同一发送端；
合并单元32，用于用户终端对上述第一信号和第二信号合并，获得完整的接收信号。
可选的，用户终端通过主集天线接收第一信号时，上述接收单元310用于：
用户终端通过主集天线中的预设双工器，在预设频段上接收所述第一信号，其中，所述预设频段为以下频段中的任意一种：PCS1900、DCS1800、GSM850、GSM900。
可选的，检测用户终端通过主集天线接收到的第一信号的信号强度是否超过设定阈值，检测单元30用于：
用户终端通过数字信号处理器DSP对上述第一信号进行处理，获得处理结果；
用户终端基于上述处理结果获得第一信号的信号强度；
用户终端将上述第一信号的信号强度与设定阈值进行比较，检测上述第一信号的信号强度是否超过设定阈值，若否，则打开分集天线开关。
可选的，用户终端通过分集天线在接收上述第一信号的预设频段上接收第二信号时，接收单元311用于：
用户终端基于上述预设频段，以及GSM系统和非GSM系统之间的频段映射关系，确定上述预设频段在上述非GSM系统中对应的频段标识；
用户终端基于上述频段标识，在分集天线中选取对应上述频段标识设置的预设滤波器；
用户终端通过上述预设滤波器在预设频段上接收第二信号。
可选的，用户终端采用以下公式对上述第一信号和第二信号进行合并，获得完整的接收信号时，合并单元32用于：
其中，R表示合并后信号的信噪比，S1/N1表示上述第一信号的信噪比，a1表示上述第一信号的加权系数；S2/N2表示上述第二信号的信噪比，a2表示上述第二信号的加权系数。
综上所述，本发明实施例中，在用户终端在GSM系统下进行信号接收的过程中，用户终端确定通过主集天线接收的第一信号的信号强度未超过设定阈值时，则打开分集天线开关，用户终端通过分集天线在接收上述第一信号的预设频段上接收第二信号，用户终端对第一信号和第二信号进行合并，获得完整接收信号。这样，用户终端在信号较好的环境下只需使用主集天线接收信号，当检测到信号较弱时，立即打开分集天线开关与主集天线在同一频段上同时接收同一发送端发送的信号，并将主集天线接收到的信号和分集天线接收到的信号进行合并，这样，有效提高了用户终端在GSM系统下的信号接收灵敏度，增强了用户终端在弱信号环境下的通讯能力和通话质量，同时也提高了元器件的利用率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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