CN117544254A - 一种应用于fdd-nr上行频域资源检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信技术领域，具体为一种应用于FDD‑NR上行频域资源检测方法及装置，其中方法包括：S1、获取信号数据，进行相关运算和第一层过滤，获取通过第一层过滤的相关点；S2、根据获取的相关点的7个符号在搜索窗中峰值间隔范围，进行第二次过滤，获取峰值位置；S3、根据峰值位置，采用cp的相关性进行频偏估计，再进行频偏补偿；S4、根据进行频偏补偿后的峰值位置，将一个符号的时域数据进行傅里叶变换，获取频域数据，根据频域功率，判断当前时隙是否存在上行信号，并分析上行频域资源分配情况。本方案能快速检测FDD上行信号是否存在以及上行频域资源的使用情况，为无线环境安全性检测提供方便，且能降低检测成本，以提高信号传输安全性。

Description

一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体为一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法及装置。

背景技术

FDD，即频分双工，是指上行链路(移动台到基站)和下行链路(基站到移动台)采用两个分开的频率(有一定频率间隔要求)工作，该模式工作在对称频带上，FDD适用于为每个用户提供单个无线频率信道的无线通信系统，被广泛应用。

NR是指第五代移动通信标准中的无线接入技术，用于实现高速、低延迟和大容量的无线通信。NR采用了新的调制和多址技术，支持更高的频谱效率和更好的系统性能。

FDD-NR即NR系统中使用FDD，在电磁安全领域中，存在需要判断当前环境是否有用户使用手机的场景，以避免存在窃听行为，为了准确判断是否存在手机发送信号，需要检测上行是否存在移动信号，但是传统的检测方式，对上下行两侧的信号都进行检测，且计算量大，速度慢，使得检测不快捷不方便，且成本高；其中对上下行两侧的信号都进行检测是因为传统信号同步需要同时保存上下行两路信号的数据，并通过下行PSS,SSS以及PBCH信道同步找到帧头位置，然后根据当前下行同步的位置解析上行对应的位置，不仅增加了缓存空间也增加了计算量，并且针对特定环境，如果下行信号弱则同步很可能失败，此时如果上行信号强则会出现丢失信号情况。

因此现在需要一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法及装置，能快速检测FDD上行信号是否存在以及上行频域资源的使用情况，为无线环境安全性检测提供方便，且能降低检测成本，以提高信号传输安全性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种FDD-NR上行频域资源检测方法，能快速检测FDD上行信号是否存在以及上行频域资源的使用情况，为无线环境安全性检测提供方便，且能降低检测成本，以提高信号传输安全性。

本发明提供的基础方案一：一种FDD-NR上行频域资源检测方法，包括如下内容：

S1、获取信号数据，对信号数据进行相关运算，且每次相关时累加相关点的位置到后续7个符号对应的CP数据，作为相关值，并对获取的所有相关点进行第一层过滤，获取通过第一层过滤的相关点；

S2、根据获取的相关点的7个符号在搜索窗中峰值间隔范围，进行第二次过滤，获取峰值位置；

S3、根据峰值位置，采用cp的相关性进行频偏估计，并根据估计的频偏进行频偏补偿；

S4、根据进行频偏补偿后的峰值位置，将一个符号的时域数据进行傅里叶变换，获取频域数据，根据频域功率，判断当前时隙是否存在上行信号，并分析上行频域资源分配情况。

进一步，所述S1，包括：

获取信号数据；

对信号数据进行相关运算，每次相关时累加相关点后续7个符号的CP数据，包括：相关值个数为7个符号长度，对连续7个符号位置进行前后CP值相关，并且每次相关长度为后续连续7个符号对应位置的CP值进行相关累加求和并归一化；

对相关点，进行第一层过滤，包括：判断符号的相关值的相关峰是否大于门限，若是，则通过第一层过滤，并且判定存在上行数据；若否，则未通过第一层过滤，并且判定不存在上行数据。

进一步，所述S2，包括：采用搜索窗，根据每个符号的间隔，进行第二次过滤，获取峰值位置，包括：采用搜索窗，判断获取的7个符号的相关峰的间隔是否在预设范围内，若是，则通过第二次过滤，判定上行存在信号，并获取峰值位置，取最大峰值位置为符号的起始位置；若否，则未通过第二次过滤，判定上行不存在信号。

进一步，所述S3，包括：

根据同步时获取的峰值位置，结合前后相同的CP数据进行频偏估计；

根据频偏估计结果进行频偏补偿；

其中根据同步时获取的峰值位置，结合前后相同的CP数据进行频偏估计，包括：

将7个峰值位置进行累加求相位：

其中M为符号长度，N为CP长度，L等于7，n为cp数据序号,P_i为求出的峰值位置；

根据相位进行频偏估计：

Δf＝-angle(J)/(2*π)*15Khz

其中因为J在[-π,π]之间，因此Δf在[-7.5Khz,7.5Khz]之间。

进一步，所述S4，包括：

根据频偏补偿后的峰值位置计算FFT，并求FFT绝对值；

计算FFT绝对值的差分,获取差分值的最大值位置；

将差分值的最大值位置模12获得整数倍的频偏值，进行频谱偏移补偿，将补偿后的数据，进行每12个RE的累加求和作为一个RB的功率，求所有RB功率的平均值，设平均值的倍数作为门限，通过判断超过门限值的RB值的范围和大小，获得UE的上行频域资源的大小和能量。

本方案的有益效果：本方案对获取的信号，利用OFDM信号前后数据的CP(循环前缀)的相关性求峰值，即对信号数据进行相关运算，且为了提高低信噪比下的检测概率，每次相关时累加相关点的位置到后续7个符号对应的CP数据，作为相关值；

再根据是否超过门限进行第一层过滤，从而判断是否存在上行数据；同时，为了提高准确性降低虚警概率，根据获取的相关点的7个符号在搜索窗中峰值间隔范围，进行第二次过滤，获取峰值位置进而更准确的判断上行是否存在信号，即是否存在上行信号；

确定存在上行信号之后，根据峰值位置，采用cp的相关性进行频偏估计，并根据估计的频偏进行频偏补偿；再根据进行频偏补偿后的峰值位置，将一个符号的时域数据进行傅里叶变换，获取频域数据，根据频域功率，判断当前时隙是否存在上行信号，并分析上行频域资源分配情况。

本发明通过构建FDD-NR上行信号频域检测流程，对目标频段范围的频谱统计分析，从而判断出是否存在上行信号，能够快速实现FDD-NR上行信号存在性的判断，为无线环境安全性检测提供方便，并且进行单路判断，成本更低。

并且本方案基于NR的性质，不用计算超过门限的峰值的方差，在DMRS的频域和实际数据的频域不存在传输预编码，所以可以直接利用任意符号的频域数据，同时也减少了方差的计算量，提升了检测效率。

综上所述，本方案能快速检测FDD-NR上行信号是否存在以及上行频域资源的使用情况，为无线环境安全性检测提供方便，且能降低检测成本，以提高信号传输安全性。

本发明的目的之二在于提供一种FDD-NR上行频域资源检测装置，能快速检测FDD上行信号是否存在以及上行频域资源的使用情况，为无线环境安全性检测提供方便，且能降低检测成本，以提高信号传输安全性。

本发明提供基础方案二：一种FDD-NR上行频域资源检测装置，采用上述一种FDD-NR上行频域资源检测方法。

本方案的有益效果：本发明通过构建FDD-NR上行信号频域检测流程，对目标频段范围的频谱统计分析，从而判断出是否存在上行信号，能够快速实现FDD-NR上行信号存在性的判断，为无线环境安全性检测提供方便，并且进行单路判断，成本更低。

并且本方案基于NR的性质，不用计算超过门限的峰值的方差，在DMRS的频域和实际数据的频域不存在传输预编码，所以可以直接利用任意符号的频域数据，同时也减少了方差的计算量，提升了检测效率。

综上所述，本方案能快速检测FDD-NR上行信号是否存在以及上行频域资源的使用情况，为无线环境安全性检测提供方便，且能降低检测成本，以提高信号传输安全性。

附图说明

图1为本发明一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法实施例的流程示意图；

图2为本发明一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法实施例中无线帧的结构示意图；

图3为本发明一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法实施例的相关示意图；

图4为本发明一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法实施例的搜索窗大小和7个峰值的示意图；

图5为本发明一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法实施例的数据符号的频谱图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例基本如附图1所示：一种应用于FDD-NR上行频域资源检测方法，包括如下内容：

S1、获取信号数据，对信号数据进行相关运算，且每次相关时累加相关点的位置到后续7个符号对应的CP数据，作为相关值(即相关长度)，并对获取的所有相关点进行第一层过滤，获取通过第一层过滤的相关点；

具体地，获取信号数据，即FDD-NR的无线帧，其帧结构如图2所示；

对信号数据进行相关运算(CP同步)，每次相关时累加相关点后续7个符号的CP数据，包括：相关值个数为7个符号长度，对连续7个符号位置进行前后CP值相关，并且每次相关长度为后续连续7个符号对应位置的CP值进行相关累加求和并归一化，以增加相关性；

对相关点，进行第一层过滤，具体地，判断符号的相关值的相关峰是否大于门限，若是，则通过第一层过滤，并且判定存在上行数据；若否，则未通过第一层过滤，并且判定不存在上行数据，并继续搜索下一个半子帧数据；

OFDM信号帧结构如图2所示，

例如：采样率为30.72Mhz，对应第一个slot(时隙)的7个符号为[2208 2192 219221922192 2192 2192],令S＝[0 2208 2192 2192 2192 2192 2192]

其中L为7,M为CP长度，T为一个符号长度，N为半子帧长度,n为相关值序号,l为符号序号,k为CP序号,S(l)为符号的间隔；

计算完当前半个子帧，跳过一个符号长度继续计算下一个半个子帧。

相关示意图如图3所示，例如第一个位置进行相关，其相关的CP数据，需要将7个对应的cp位置进行累加求和，即将00,01，02，03，04，05，06对应的cp相关结果求和作为第一个相关值；

第k个位置进行相关，其相关的cp数据，即将k0,k1...k6对应的cp相关结果求和作为第k个相关值,k的个数为15360；

采用7个符号长度进行计算，是因为承载了用户的上行数据为一个子帧，14个符号，为了能够尽可能靠近子帧头位置，同时提高在低信噪比下的检测概率设置了7个符号。

S2、根据获取的相关点的7个符号在搜索窗中峰值间隔范围，进行第二次过滤，获取峰值位置；

具体地，采用搜索窗，根据每个符号的间隔，进行第二次过滤，获取峰值位置，具体地，采用搜索窗，判断获取的7个符号的相关峰的间隔是否在预设范围内，若是，则通过第二次过滤，判定上行存在信号，并获取峰值位置，取最大峰值位置为符号的起始位置；若否，则未通过第二次过滤，判定上行不存在信号，并继续搜索下一个半子帧数据；本实施例中预设范围为[2048-a，2048+a]；

为了减小虚警概率，在第一层门限过滤之后，对获取的符号，根据每个符号的间隔进行第二次过滤，判断7个相关峰的间隔是否在2048范围内，其中2048范围为[2048-a，2048+a]，a为常数，从而左右稍微偏一点，以防止噪声影响相关性；

对于30.72Mhz采样率来说，搜索窗起始位置为：

WinStart＝[1 2136 4328 6520 8712 10904 13096]

WinEnd＝[2135 4327 6519 8711 10903 13095 15287]

搜索窗大小和7个峰值的示意图，如图4所示,每个相关峰的峰值间隔大约在2048左右，具体在2048范围内，取最大峰值位置为符号(上行符号)的起始位置。

S3、根据峰值位置，采用cp的相关性进行频偏估计，并根据估计的频偏进行频偏补偿；

根据同步时获取的峰值位置，即CP头位置，结合前后相同的CP数据进行频偏估计；

具体地，由于频偏的存在，会对后续判断频域峰值存在影响，因此需要消除小数倍频偏，本实施例中根据同步时获取的峰值位置，即CP头位置，结合前后相同的CP数据进行频偏估计，本实施例中为了提高频偏估计精度，将7个峰值位置进行累加求相位：

其中M为符号长度，N为CP长度，L等于7，n为cp数据序号,P_i为求出的峰值位置；

根据相位进行频偏估计：

Δf＝-angle(J)/(2*π)*15Khz

其中因为J在[-π,π]之间，因此Δf在[-7.5Khz,7.5Khz]之间；

根据频偏估计结果进行频偏补偿。

S4、根据进行频偏补偿后的峰值位置，将第一个符号的时域数据进行傅里叶变换，获取频域数据，根据频域幅值，判断当前时隙是否存在上行信号，并分析上行频域资源分配情况。具体的：

根据频偏补偿后的峰值位置计算FFT，并求FFT绝对值，符号的频谱如图5所示；

计算FFT绝对值的差分,获取差分值的最大值位置，即为RE起始位置；

将差分值的最大值位置模12获得整数倍的频偏值，进行频谱偏移补偿，将补偿后的数据(即符号)，进行每12个RE的累加求和作为一个RB的功率，求所有RB功率的平均值，设平均值的倍数作为门限，通过判断超过门限值的RB值的范围和大小，获得UE的上行频域资源的大小和能量，具体地，将差分值的最大值位置模12获得整数倍的频偏值，将FFT的数值循环左移该频偏值作为补偿整数倍频偏，将补偿后的数据进行每12个RE的累加求和作为一个RB的功率，求所有RB功率的平均值，设平均值的倍数作为门限，判断超过门限值的RB值的范围和大小，即可获得UE的上行频域资源的大小和能量，本实施例中为4倍。

本方案基于NR的性质，不用计算超过门限的峰值的方差，在DMRS的频域和实际数据的频域不存在传输预编码，所以可以直接利用任意符号的频域数据，同时也减少了方差的计算量，提升了检测效率。

本实施例还提供一种FDD-NR上行频域资源检测装置，采用上述一种FDD-NR上行频域资源检测方法。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种FDD-NR上行频域资源检测方法，其特征在于，包括如下内容：

S1、获取信号数据，对信号数据进行相关运算，且每次相关时累加相关点的位置到后续7个符号对应的CP数据，作为相关值，并对获取的所有相关点进行第一层过滤，获取通过第一层过滤的相关点；

S2、根据获取的相关点的7个符号在搜索窗中峰值间隔范围，进行第二次过滤，获取峰值位置；

S3、根据峰值位置，采用cp的相关性进行频偏估计，并根据估计的频偏进行频偏补偿；

S4、根据进行频偏补偿后的峰值位置，将一个符号的时域数据进行傅里叶变换，获取频域数据，根据频域功率，判断当前时隙是否存在上行信号，并分析上行频域资源分配情况。

2.根据权利要求1所述的一种FDD-NR上行频域资源检测方法，其特征在于，所述S1，包括：

获取信号数据；

对信号数据进行相关运算，每次相关时累加相关点后续7个符号的CP数据，包括：相关值个数为7个符号长度，对连续7个符号位置进行前后CP值相关，并且每次相关长度为后续连续7个符号对应位置的CP值进行相关累加求和并归一化；

对相关点，进行第一层过滤，包括：判断符号的相关值的相关峰是否大于门限，若是，则通过第一层过滤，并且判定存在上行数据；若否，则未通过第一层过滤，并且判定不存在上行数据。

3.根据权利要求2所述的一种FDD-NR上行频域资源检测方法，其特征在于，所述S2，包括：采用搜索窗，根据每个符号的间隔，进行第二次过滤，获取峰值位置，包括：采用搜索窗，判断获取的7个符号的相关峰的间隔是否在预设范围内，若是，则通过第二次过滤，判定上行存在信号，并获取峰值位置，取最大峰值位置为符号的起始位置；若否，则未通过第二次过滤，判定上行不存在信号。

4.根据权利要求3所述的一种FDD-NR上行频域资源检测方法，其特征在于，所述S3，包括：

根据同步时获取的峰值位置，结合前后相同的CP数据进行频偏估计；

根据频偏估计结果进行频偏补偿；

其中根据同步时获取的峰值位置，结合前后相同的CP数据进行频偏估计，包括：

将7个峰值位置进行累加求相位：

其中M为符号长度，N为CP长度，L等于7；

根据相位进行频偏估计：

Δf＝-angle(J)/(2*π)*15Khz

其中因为J在[-π,π]之间，因此Δf在[-7.5Khz,7.5Khz]之间。

5.根据权利要求4所述的一种FDD-NR上行频域资源检测方法，其特征在于，所述S4，包括：

根据频偏补偿后的峰值位置计算FFT，并求FFT绝对值；

计算FFT绝对值的差分,获取差分值的最大值位置；

将差分值的最大值位置模12获得整数倍的频偏值，进行频谱偏移补偿，将补偿后的数据，进行每12个RE的累加求和作为一个RB的功率，求所有RB功率的平均值，设平均值的倍数作为门限，通过判断超过门限值的RB值的范围和大小，获得UE的上行频域资源的大小和能量。

6.一种FDD-NR上行频域资源检测装置，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的一种FDD-NR上行频域资源检测方法。