专利名称：Gsm系统空帧检测方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及GSM系统信号检测方法。
背景技术：
GSM系统是目前全球覆盖范围最广的第二代无线网络，它采用TDMA接入 方式，即在一个载频信道内，按相同的时间间隔划分成每帧若干突发的固定 循环周期，每个突发承载一个业务用户信息和必要的信令。这样， 一个载频 信道由若干个用户按时间顺序依次占用，以不同突发作为区分不同用户的方 式。在GSM系统中，每个载频信道带宽为200kHz，每帧8个突发，即理论上 可同时为8个用户提供传输通道，突发长度O. 577ms，每帧时长4. 615ms。 一个常规突发携带业务信道上的数据，常规突发结构如图1所示， 一个常规 突发序列共148比特，表示为B(k)， k=l，2，3，…，148，包含26个比特的训练 序列Midamble B (i)(其中i=62， 63，…，87) 、 6个尾比特和116个经过编 码的比特，这116个编码比特被Midamble平均分成两部分，每个部分58个比 特，分别表示为B (m) ， m=4， 5，…，61和B (n) ， n=88， 89，…，145，分别位于训 练序列Midamble的左右两侧，&为常规突发序列中每个数据的平均功率。
当非连续发射模式在GSM通信中激活时，所接收到的帧能够被移动台分 类成有用帧或空帧，有用帧携带着信息比特而空帧只包含噪声和干扰。移动 台判断哪个帧是有用帧或者是空帧具有显著意义，例如，如果空帧不被丢弃， 那么对于接收信号强度信息(RSSI)的测量将是没有意义的，这个误差将被叠加到其它信息处理中，如自动增益控制(AGC)。
通常GSM系统中移动台检测空帧的方法是计算接收到数据突发的信干噪 比SINR，如果信干噪比小于一个预定阈值，即可判定所述的数据突发是属于 一个空帧中，但是此方法是假设数据块内信道具有平坦特性，信干噪比计算 依赖于信道冲激响应的估计准确度，在快衰落信道条件下，很难较准确地估 计信道冲激响应，因此在快衰落信道环境下可能导致检测结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快衰落信道环境下GSM系统准确的空帧检测 方法。为实现本发明所述目的提供一种GSM的空帧检测方法，本方法利用移 动台接收的突发数据中训练序列Midamble左右的数据块平均功率比值进行第 一次初始判断，并利用有用信号受快衰落信道影响而表现出功率快速波动的 特性，再次利用Midamble左右的数据块平均功率比值对判断结果进行第二次 判断确认，确保判断更加准确，本方法具体步骤包括
所述第一次初始判断具体包括，算法模块计算Midamble数据左边第1个 到第L个数据平均功率与右边第1个到第L个数据平均功率比值Rl，判断模 块对上述比值进行判断，如Rlg(C,l/C)，接收的突发数据为有用帧；如Rie [Cl/C]，算法模块进一步计算数据平均功率比值R2，并进行第二次判断。所 述计算R2及第二次判断具体包括，算法模块计算Midamble数据左边第L+l 个数据到第2L个数据平均功率右边第L+l个数据到第2L个数据平均功率比 值R2，判断模块对上述计算得到的平均功率比值R2作进一步判断，若R2e [C 1/C]，则判断接收到的突发数据在空帧中，否则为有用帧。其中，L的取值与Midamble数据长度丄e 有关，通常￡ = 「丄e /iV]，其 中「，表示向上取整，N为预定参数，通常取值2—4。其中，C为相似因子。
本发明可以在快衰落信道下准确检测空帧，能够提高监测结果的准确性， 有效降低计算复杂度和显著提升检测速度。
图1是GSM常规突发结构图
图2是本发明流程框图
图3是本发明实施例一流程图
图4是本发明实施例二流程图
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及 实施例，对本发明的一种GSM的空帧检测方法进行进一步详细说明。应当理 解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示为本发明进行空帧判断的流程框图。移动台接收到突发数据， 利用Midamble左右的数据块平均功率比值进行第一次判断，并利用有用信号 受快衰落信道影响而表现出功率快速波动的特性，再次利用Midamble左右的 数据块平均功率比值对判断结果进行第二次判断确认，作出是否是空帧的判 断。
下面结合附图3对本发明的第一种实施方式进行介绍。首先，移动台接 收模块接收一个常规突发数据,获取突发数据的训练序列Midamble,然后计算 Midamble数据左边第1个到第L个数据平均功率与训练序列Midamble右边第1个到第L个数据平均功率比值R1，其中，L的取值与Midamble数据长度丄e 有关，Midamble长度丄e 由系统决定，本实施例采用GSM系统，其丄e =26， 数据个数L的取值与丄e 有关，通常丄「丄e /AT]，其中「]表示向上取整， N为预定参数，通常取值2—4。算法模块调用下述公式对平均功率比值R1进
行计算。
<formula>formula see original document page 7</formula>
^ = A^￥——，其中，A为常规突发序列中每个数据的平均功率。
判断模块判断数据平均功率比值R1的范围，由此确定数据帧是否为有用 帧。若Rl e [C 1/C]，需进一步计算训练序列Midamble左右两侧数据平均功 率比值，如果R1的取值不属于上述范围，则可直接判断接收的数据帧为有用 帧。进一步计算数据平均功率比值的具体方法为，算法模块计算Midamble数 据左边第L+l个数据到第2L个数据平均功率与导频符号右边第L+l个数据到 第2L个数据平均功率比值R2;
<formula>formula see original document page 7</formula>
判断模块对上述计算得到的平均功率比值R2作进一步判断，若R2e[C 1/C]，则判断接收到的数据帧为空帧，否则为有用帧。其中，C为相似因子， 与系统模式相关，根据实验获取， 一般取值0.8 — 1。
本实施例丄e 取值26， N取值3，计算出L值为9， Rl值为0. 94，相似 因子C取值0. 9，由于Rl E (C， 1/C)，则进一步计算Midamble数据左边第L+l 个到第2L数据平均功率与导频符号右边第L+l个到第2L数据平均功率比值R2，计算出其值为0.95;判断模块进一步判断比值R2的取值范围。由于R2 e(C，l/C)，则判断此突发数据在空帧中。
为了增加判断结果的可靠性，本发明还利用信道冲激响应信息，利用训 练序列Midamble部分估计信道冲激响应获取信道冲激响应抽头功率，再进一 步根据数据的平均功率比值进行判断、识别。具体通过如图4所示的方法实 施。利用接收模块接收到的突发数据中训练序列Midamble部分与已知训练序 列计算信道冲激响应。首先移动台接收突发数据，获取突发数据的训练序列 Midamble，利用训练序列Midamble部分估计信道冲激响应，获取信道冲激响
应抽头&，并由此计算信道冲激响应抽头功率|&|2;比较全部信道冲激响应抽
头功率，提取最大和最小信道冲激响应抽头功率，算法模块调用公式
i^te^^l^l计算信道冲激响应功率的最大值与最小值之比Rate;其中， 她(W )
Max()表示取最大值，Min()表示取最小值，根据Midamble数据长度Ze 确定 k的取值范围，本实施例k取值从l到26。
在存储器中预先设置门限值T1， Tl为信道波动因子，表征信道在一定时 间内的波动程度，其值由实验获取，通常取值范围2-5，本实施例取值为2。 比较模块将上述计算获得的比值Rate与预先设置门限值进行比较。根据该比 值是否大于Tl采用不同的方式作进一步判断。
若Rate〉Tl，表示信道在本突发内的波动程度超过预定门限，则进一步通 过移动台接收的突发数据中训练序列Midamble左右的数据块平均功率比值判断是空帧还是有用帧。即算法模块调用上述公式7 1=^——进一步计算
Z I A I2
A=88
Midamble数据左边第1个到第L个数据平均功率与Midamble数据右边第1个 到第L个数据平均功率比值Rl。判断模块对Rl的取值范围进行判断，如果 Rlg(C,l/C)，则所接收的突发数据为有用帧；如果Rie(C，l/C)，则需进一 步计算平均功率比值R2，算法模块计算Midamble数据左边第L+l个到第2L 数据平均功率与导频符号右边第L+l个到第2L数据平均功率比值R2，判断模 块对比值R2的值进行判断，如果R2g(C，l/C)，则可判断所接收的突发数据为 有用帧；如果R2E(C, 1/C)，则判断所接收的突发数据在空帧中；
其中，L取值与Midamble长度丄e^有关，通常Z = 「Ze"m/TV]，其中「]表 示向上取整，N为预定参数。
若Rate^Tl，则算法模块计算突发数据的信噪比SNR，并将该信噪比与预定 阀值T2比较判断，若SNR〉T2，则判断所接收的突发数据为有用帧，否则所接 收的突发数据在空帧中。其中预定阀值T2根据系统确定，对GSM系统该值取 0.2。
本领域技术人员显然清楚并且理解，本发明系统和方法所举的以上实施 例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明。虽然通过实施例有效描述了 本发明，本领域技术人员知道，本发明存在许多变化而不脱离本发明的精神。 在不背离本发明的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明 方法做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明的 权利要求保护范围。
权利要求
1、GSM系统空帧检测方法，其特征在于，移动台接收模块接收包含突发数据的数据帧，获取突发数据的训练序列Midamble；算法模块计算训练序列Midamble左边预定数量数据平均功率与右边预订数量数据平均功率的比值R1，根据比值R1的范围进行第一次初始判断；如果第一次初始判断不能确定所接收的突发数据为有用帧，算法模块再次计算Midamble左边预定数量数据平均功率与右边预定数量数据的平均功率比值R2，并根据比值R2的范围进行第二次判断，确认所接收的突发数据是有用帧还是在空帧中。
2、 根据权利要求1所述的GSM系统空帧检测方法，其特征在于，所述第61一次初始判断具体包括，算法模块调用公式贝=^^——计算Midamble数据左边第1个到第L个数据平均功率与右边第1个到第L个数据平均功率比值 Rl，判断模块对上述比值进行判断，如Rlg(C,l/C)，接收的突发数据为有用 帧；如Rie[Cl/C]，算法模块进一步计算数据平均功率比值R2，并进行第二 次判断，其中，A为常规突发序列中每个数据的平均功率，C为相似因子。
3、 根据权利要求1或2所述的GSM系统空帧检测方法，其特征在于，所述计算R2及第二次判断具体包括，算法模块根据公式i 2-if^_计算Midamble数据左边第L+l个数据到第2L个数据平均功率与右边第L+l个数据 到第2L个数据平均功率比值R2，判断模块对上述计算得到的平均功率比值R2作进一步判断，若R2E[C1/C]，则判断接收到的突发数据在空帧中，否则为有用帧。
4、根据权利要求1所述的GSM系统空帧检测方法，其特征在于，在所述 第一次初始判断前还包括步骤，利用训练序列Midamble部分估计信道冲激响应，获取信道冲激响应抽头&，以及信道冲激响应抽头功率|^|2;算法模块调用公式ifote: ",计算信道冲激响应功率的最大值与最小值之比Rate， M/"(l&l )比较模块将上述计算获得的比值Rate与预先设置门限值Tl进行比较，若 Rate〉Tl，继续进行第一次初始判决；若Rate 2 Tl ，算法模块计算突发数据的信 噪比SNR，若SNR大于预定门限值T2，则接收的突发数据为有用帧，否则为空帧。
全文摘要
本发明请求保护一种GSM系统空帧检测方法，涉及移动通信技术领域，本方法利用移动台接收数据的训练序列Midamble左右的数据块平均功率比值进行第一次判断，并根据有用信号受快衰落信道影响而表现出功率快速波动的特性，再次利用Midamble左右的数据块平均功率比值对判断结果进行第二次判断确认，以准确判断所接收的突发数据是有用帧还是在空帧中。本发明适用于快衰落信道条件下，信道冲激响应较难准确估计的情况。
文档编号H04B1/707GK101436878SQ20081023714
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者向浏欣, 曾垂省, 魏进民 申请人:重庆邮电大学