具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明小区搜索方法实施例一的流程图,如图1所示,本实施例提供了一种小区搜索方法,可以具体包括如下步骤:
步骤101,在对待搜索频段进行划分后得到的各待搜索频点上依次采集基带数据。
在本实施例中,当在一个待搜索频段上进行小区搜索时,先对该待搜索频段进行划分处理,得到划分后的各待搜索频点,对待搜索频段进行划分时可以以3GPP协议定义的两个有效小区频点的最小间隔为准。本步骤为在各待搜索频点上分别采集基带数据,在划分得到各待搜索频点后,可以将射频器件的工作频点依次配置为各待搜索频点,在各待搜索频点上分别采集基带数据,具体可以为采集前端模拟数字转换(Analog-to-Digital Conversion;以下简称:ADC)后的基带I,Q数据。
步骤102,对各所述基带数据进行快速傅里叶变换得到的功率频谱进行频谱分析。
在采集到各待搜索频点上的基带数据之后,本实施例对该基带数据进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform;以下简称:FFT),进而得到各待搜索频点对应的功率频谱,并对功率频谱进行频谱分析,得到频谱分析结果。此处的频谱分析可以具体为计算频谱峰值、信号能量、噪声能量等。
步骤103,当根据频谱分析结果确定一个或多个待搜索频点为有效小区频点时,在所述有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索。
经过对各待搜索频点对应的功率频谱的分析,通过频谱分析结果确定各待搜索频点是否为有效小区频点,例如,可以根据频谱分析结果得到的频点上的信噪比来判断该频点是否为有效小区频点。当根据频谱分析结果确定一个或多个待搜索频点为有效小区频点时,表明在这些频点上存在小区信号,则只在这些有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索,无需在其余非有效小区频点上进行小区搜索。
本实施例提供了一种小区搜索方法,通过在待搜索频段中的各待搜索频点上采集基带数据,并对基带数据进行FFT,对FFT后得到的功率频谱进行频谱分析,根据频谱分析结果来确定待搜索频点是否为有效小区频点,并在有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索;与现有技术相比,本实施例通过对各频点的基带信号进行频谱分析,快速定位出存在小区信号的有效小区频点,将小区搜索的频点范围从所有有效频点缩小到有效小区频点,大大缩短了搜索时间;同时,本实施例中未进行搜索的那些频点上不存在小区信号,则在搜索过程中不会出现漏掉存在小区信号的频点的情况,则本实施例也不存在现有技术中搜索漏警和搜索速率之间难以平衡的问题。
图2为本发明小区搜索方法实施例二的流程图,如图2所示,本实施例提供了一种小区搜索方法,具体应用于WCDMA小区搜索场景,本实施例可以具体包括如下步骤:
步骤201,根据待搜索频段的频段带宽和归一化频段值获取频点划分份数。
在本实施例中,在对待搜索频段进行划分时,可以先根据该待搜索频段的频段带宽和归一化频段值来获取频点划分份数N,具体可以采用如下公式(1)来得到N的具体值:
其中,
为取整操作,Bandwidth为待搜索频段的频段带宽,NormF为归一化频段值,NormF可以根据两个有效频点的最小间隔来设定,在3GPP协议中定义的两个有效频点的最小间隔为4.4MHz,因此通常将NormF设定为5MHz。以BAND I为例,其频带宽度为60MHz,则频点划分份数N为11。
步骤202,根据频点划分份数将待搜索频段进行平均划分。
在计算得到频点划分份数后,对待搜索频段进行平均划分,将其划分为N份,可以分别记为FBand={F0,F1,...,FN}。仍以BAND I为例,则划分后得到12个待搜索频点,如频率值分别为0,5,10,...,60的频点。
步骤203,在一个待搜索频点上采集基带数据。
当获取到待搜索频段内的各待搜索频点后,本实施例通过依次将前端射频器件的频率配置为各待搜索频点,来分别对各待搜索频点的功率频谱进行分析判断。本步骤为在一个待搜索频点上采集基带数据,具体可以为同时连续采集M组前端ADC后的基带I,Q数据。此处的M为总采样点个数,例如可以将其设定为512。采集得到的基带数据可以如下式(2)所示:
DFx={ix0+j×qx0,ix1+j×qx1,...,ixM+j×qxM} (2)
其中,x=0,1,...,N,代表第x个待搜索频点,ix0、ix1...ixM为M组基带I数据,qx0、qx1...qxm为M组基带Q数据,即采集得到的基带数据为复数形式。
步骤204,根据设定的总采样点个数和采样频率对基带数据进行快速傅里叶变换,并分别生成基带数据对应的功率频谱。
在采集到一个待搜索频点上的基带数据后,根据设定的总采样点个数和采样频率对该基带数据进行快速傅里叶变换,即对DFx做M点的FFT。此处以总采样点个数M=512,采样频率Fs=15.36MHz为例,图3为本发明小区搜索方法实施例二中的原始功率频谱示意图,对在待搜索频点0(MHz)上采集的基带数据DF0做FFT后,可以得到图3所示的功率频谱。图4为本发明小区搜索方法实施例二中的拼接后的功率频谱示意图,本实施例对上述图3的功率频谱进行拼接处理,得到图4所示的功率频谱。
步骤205,通过滑窗累加平均获取功率频谱的频谱峰值对应的中心频点。
在上述图4所示的功率频谱基础之上,对其进行滑窗累加平均,计算该频谱的滑动平均,此处可以假设滑窗长度win_length=128个采样点。即在图4所示的功率频谱中,以图中每个频点为中心,将其左右一共128个频点对应的功率值进行累加平均,以该平均值作为该频点对应的滑窗累加平均处理后的功率值。当采样点不足128个时,则按照实际采样点个数进行平均,得到图5所示的滑窗平均曲线。从图5中可以直接找到该功率频谱的频谱峰值,进而获取到该频谱峰值对应的中心频点,此处得到的中心频点为Fcenter=0.03MHz。
当一个频点上存在两个有效WCDMA小区时,通常从滑窗平均曲线中可以得到两个频谱峰值,进而得到两个中心频点。在本实施例中,也可以在通过滑窗平均找到功率频谱的最大值的坐标Fcenter后,可以在(Fcenter+std_points)或(Fcenter-std_points)处查找另外一个峰值,此处的std_points为标准频带宽度对应的采样点个数。令WCDMA频谱标准频带宽度为std_bw=3.84MHz,std_bw对应的采样点个数std_points可以采用下述公式(3)计算得到:
std_points=M*(std_bw/Fs)=512*(3.84/15.36)=128 (3)
步骤206,根据计算得到的中心频点上的信号能量和噪声能量分别生成中心频点上的信噪比。
在获取到待搜索频点对应的中心频点后,对功率频谱进行进一步的频谱分析,可以计算该中心频点上的信号能量和噪声能量。在计算中心频点上的信号能量时,可以根据功率频谱和标准频带宽度对应的采样点个数来计算,具体可以在中心频点左右各取std_points/2=64个点,以这128个频点对应的功率值的平均值作为该中心频点上的信号能量Psig。在计算中心频点上的噪声能量时,可以根据功率频谱、标准频带宽度对应的采样点个数和保护带长度来计算,此处假设保护带长度为win_buffer=std_points/20,即约等于6,并令噪声计算点数noise_length=std_points/2=64,在中心频点向左或向右(std_points+win_buffer)起计算noise_length个点对应的功率值的平均值,将该平均值作为中心频点上的噪声能量Pnoi。在计算得到中心频点上的信号能量和噪声能量后,便可以进一步计算该中心频点上的信噪比,具体可以采用下述公式(4)来计算得到:
SNR=10*1g(Psig/Pnoi) (4)
步骤207,判断该中心频点上的信噪比是否大于预设的信噪比门限值,如果是,则执行步骤208,否则执行步骤209。
经过上述频谱分析过程得到频谱分析结果,可以根据该频谱分析结果来确定待搜索频点是否为有效小区频点。具体地,在计算得到一个待搜索频点对应的中心频点上的信噪比后,判断该信噪比是否大于预设的信噪比门限值,此处的信噪比门限值可以设置为10,如果是,则执行步骤208,否则执行步骤209。
步骤208,确定该中心频点对应的待搜索频点为有效小区频点,在该有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索,并继续执行步骤210。
当待搜索频点对应的中心频点上的信噪比大于预设的信噪比门限值时,表明该待搜索频点上存在小区信号,则确定该待搜索频点为有效小区频点,则可以在该有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索。具体的小区搜索方法可以与现有类似,即在没有先验信息的情况下,通常采用三步法搜索:先通过主同步码(Primary Synchronization Code;以下简称:PSC)获得时隙同步;再通过辅同步码(Secondary Synchronization Code;以下简称:SSC)或者帧边界获得扰码组号;最后将该扰码组内的每个扰码依次与公共导频信道进行匹配滤波,以获得正确的扰码信息。在存在先验扰码信息时,可以将上述小区搜索过程简化为:根据PSC获得时隙定时后,直接使用扰码信息与各个时隙位置进行匹配滤波,以快速获得帧定时信息。
步骤209,确定该中心频点对应的待搜索频点附近不存在小区信号,并继续执行步骤210。
当待搜索频点对应的中心频点上的信噪比小于或等于预设的信噪比门限值时,表明该待搜索频点上不存在小区信号,则确定该待搜索频点不是有效小区频点,则无需在该有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索,并继续执行后续步骤210。
步骤210,判断当前是否完成待搜索频段内的所有待搜索频点的频谱分析,如果是,则结束本流程,否则继续执行上述步骤203,对下一个待搜索频点进行频谱分析和判断。
在完成一个待搜索频点的上述步骤203-209的频谱分析和判断之后,不管该频点是否为有效小区频点,均判断该频点是否为待搜索频段内的最后一个待搜索频点,即判断当前是否完成待搜索频段内的所有待搜索频点的频谱分析,如果是,则结束本流程,否则继续执行上述步骤203,对下一个待搜索频点进行频谱分析和判断,直到将所有待搜索频点均进行频谱分析和判断为止。
在本实施例中,当某个待搜索频点上存在全球移动通讯系统(GlobalSystem of Mobile communication;以下简称:GSM)信号时,由于其频谱有效带宽与WCDMA不同,仅为200KHz,因此,在计算信噪比时,便可以直接将该信号的功率值滤除掉,而不会影响WCDMA信噪比计算的准确性。
在本实施例中,对于有效带宽背抗混叠滤波器截止的情况,根据上述方案计算得到的信噪比不会超过预设的信噪比门限值,其在当次采样结果的频谱分析中不会被认为是有效小区频点,但在下一个待搜索频点的采样结果的频谱分析中则会被认定成功。
以BAND I作为待搜索频段为例,其频段带宽为60MHz,一共有276个有效频点,WCDMA扩频信号的有效带宽为5MHz,则令N=60/5=12。且假设没有任何先验信息。如果使用默认的方法搜索,则搜索一个频点需要3-9帧的时间,此处按照5帧计算,对半数有效频点进行全搜索,一共需要5x10msx276/2=69s,约需要1分钟。而如果按照本实施例的上述方案搜索,且当该频段上存在一个有效小区频点,则有效小区频点必然落在某一个区间内,大约需要进行4-6次小区搜索,按照6次计算,一共需要5x10msx6=3s,仅是现有搜索时间的1/20。最恶劣的情况下,若该频段上有12个有效频点,且分别落在12个区间内,则搜索时间一共约需要36s,也比原来节省一半左右的时间。因此,本实施例的小区搜索效率相比于现有技术得到大大提高。
本实施例提供了一种小区搜索方法,通过在待搜索频段中的各待搜索频点上采集基带数据,并对基带数据进行FFT,对FFT后得到的功率频谱进行频谱分析,根据频谱分析结果来确定待搜索频点是否为有效小区频点,并在有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索;与现有技术相比,本实施例根据WCDMA扩频信号的频域特征,通过对WCDMA扩频信号的频谱分析,可以快速定位出存在小区信号的有效小区频点,将小区搜索的频点范围从所有有效频点缩小到有效小区频点,大大缩短了搜索时间;同时,本实施例中未进行搜索的那些频点上不存在小区信号,则在搜索过程中不会出现漏掉存在小区信号的频点的情况,则本实施例也不存在现有技术中搜索漏警和搜索速率之间难以平衡的问题。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;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。
图6为本发明小区搜索装置实施例一的结构图,如图6所示,本实施例提供了一种小区搜索装置,可以具体执行上述方法实施例一中的各个步骤,此处不再赘述。本实施例提供的小区搜索装置可以具体包括采集模块601、频谱分析模块602和小区搜索模块603。其中,采集模块601用于在对待搜索频段进行划分后得到的各待搜索频点上分别采集基带数据。频谱分析模块602用于对各所述基带数据进行快速傅里叶变换得到的功率频谱进行频谱分析。小区搜索模块603用于当根据频谱分析结果确定一个或多个待搜索频点为有效小区频点时,在所述有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索。
图7为本发明小区搜索装置实施例二的结构图,如图7所示,本实施例提供了一种小区搜索装置,可以具体执行上述方法实施例二中的各个步骤,此处不再赘述。本实施例提供的小区搜索装置在上述图6所示的基础之上,频谱分析模块602可以具体包括傅里叶变换单元612、获取单元622和计算单元632。其中,傅里叶变换单元612用于根据设定的总采样点个数和采样频率对各所述基带数据进行快速傅里叶变换,并分别生成所述各基带数据对应的功率频谱。获取单元622用于通过滑窗累加平均获取各功率频谱的频谱峰值对应的中心频点。计算单元632用于根据计算得到的各所述中心频点上的信号能量和噪声能量分别生成所述各中心频点上的信噪比。
进一步地,计算单元632可以具体包括第一计算子单元6321、第二计算子单元6322和第三计算子单元6323。其中,第一计算子单元6321用于根据各所述功率频谱和标准频带宽度对应的采样点个数分别计算所述各中心频点上的信号能量,所述标准频带宽度对应的采样点个数为根据所述总采样点个数、所述采样频率和所述标准频带宽度计算得到的。第二计算子单元6322用于根据各所述功率频谱、所述标准频带宽度对应的采样点个数和保护带长度计算所述各中心频点上的噪声能量。第三计算子单元6323用于根据所述各中心频点上的信号能量和所述各中心频点上的噪声能量分别计算所述各中心频点上的信噪比。
更进一步地,本实施例中的小区搜索模块603可以具体包括频点确定单元613和小区搜索单元623。其中,频点确定单元613用于当一个或多个中心频点上的信噪比大于预设的信噪比门限值时,分别确定各所述中心频点对应的待搜索频点为有效小区频点。小区搜索单元623用于在所述有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索。
更进一步地,本实施例提供的小区搜索装置还可以包括获取模块701和划分模块702。其中,获取模块701用于根据待搜索频段的频段带宽和归一化频段值获取频点划分份数。划分模块702用于根据所述频点划分份数将所述待搜索频段进行平均划分。
本实施例提供了一种小区搜索装置,通过在待搜索频段中的各待搜索频点上采集基带数据,并对基带数据进行FFT,对FFT后得到的功率频谱进行频谱分析,根据频谱分析结果来确定待搜索频点是否为有效小区频点,并在有效小区频点的频偏范围内进行小区搜索;与现有技术相比,本实施例根据WCDMA扩频信号的频域特征,通过对WCDMA扩频信号的频谱分析,可以快速定位出存在小区信号的有效小区频点,将小区搜索的频点范围从所有有效频点缩小到有效小区频点,大大缩短了搜索时间;同时,本实施例中未进行搜索的那些频点上不存在小区信号,则在搜索过程中不会出现漏掉存在小区信号的频点的情况,则本实施例也不存在现有技术中搜索漏警和搜索速率之间难以平衡的问题。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。