CN105577298B - 一种自适应相位检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应相位检测方法，包括：根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置；根据所述参数配置进行相位检测并输出相位检测结果；选择有效的相位检测结果输出。本发明根据无线信道质量信息，选择性能满足需求但计算复杂度较低的相位检测方案，同时还根据无线信道质量信息，选择能够进一步简化相位检测计算或者提高相位检测性能的参数配置，使相位检测的计算复杂度和性能能够随着无线选播环境的变化而进行自适应的调整。

Description

一种自适应相位检测方法及系统

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种自适应相位检测方法及系统。

背景技术

移动通信系统中，无线信号传播环境非常复杂，基站天线发射的信号会分多条路 经以不同的时刻到达目的地，而且每条路径对信号的振幅、相位影响都不一样。因此可以利 用这些独立的或者是高度不相关的多路信号来提升无线链路的性能。分集技术就是一种利 用多路信号来提升无线链路性能的技术，在基站中使用两根或更多根天线来向移动接收机 发射信号，接收机接收到不同发送天线所发出的同一个信号的不同版本，经过合并处理后 可以明显改善无线传播环境对信号的影响，提升接收性能。在WCDMA系统中，采用了一种称 为闭环分集模式的分集技术。基站采用两根发射天线进行发射分集，而移动接收机使用一 种反馈机制，首先根据接收导频符号测量出信道信息，然后向发射机发送反馈信息来指示 发射机调整发射天线的信号发送相位和功率，使得接收机瞬时接收功率最大化。但是实际 传播环境中反馈信道并不总是可靠的，基站接收到的反馈信息可能存在错误，因此所使用 的调整相位可能与接收机所预期的不同，这种不匹配性会导致无线性能的降低。因此移动 接收机必须获得基站所使用的发射信号相位调整值，即获得基站天线的相位权值。WCDMA系 统闭环分集模式方案如图1-2所示。其中，闭环分集模式1只调整一根天线的相位，另一根天 线的相位不作调整，功率也不作调整，始终在两根天线上平均分配。假设用于不作相位调整 的天线为天线1，天线1的相位权值为w₁，始终是常数值用作相位调整的天线为天线 2，相位权值为w₂，它可取4种值：接收机需要 进行相位检测计算来获取每个时隙基站天线2使用的w₂值。

目前常用的相位检测方法有很多，第三代通信系统标准物理层协议中提供了一种基于似然函数的检验方案，第一步，先构造检验不等式：

其中，Npath代表参与运算的路径数，是第i条路径的噪声与干扰的总功率。Re(.)表示取括号内复数的实部，*表示取复数的共轭。是使用DPCCH专用控制物理信道对来自第二根发射天线的第i条路径所做的信道估计，是使用CPICH公用导频物理信道对来自第二根天线的第i条路径所做的信道估计。γ²是DPCH专用物理信道与CPICH公用导频物理信道SNIR测量值之比。不等式的右边是对信号相位为0或π的检验似然函数。定义变量x₀，代表接收机偶数时隙反馈的基站接收到的相位估计值。如果上面的不等式成立，则x₀＝0，否则x₀＝π。

第二步，构造另一检验不等式：

其中，Im(.)表示取括号内复数的虚部。定义变量x₁，代表接收机奇数时隙反馈的基站接收到的相位估计值。如果上式成立，则x₁＝-π/2，否则x₁＝π/2。

第三步，参照表1按变量x₀、x₁与反馈时隙的对应关系，依照上述第一步和第二步的检验不等式对一帧的15个时隙的每一时隙估计x₀或x₁。在计算检验不等式时，不等式右边检验似然函数值的获取需要接收机本地存储的每个时隙上的反馈相位信息x′₀或x′₁，还需要反馈信道的先验错误概率信息，协议中假定为4％。

表1

第四步，在上述第三步估计出每一时隙的基站接收相位值后，按下面的公式，得到基站第二根发射天线相位权值w₂的估计值：

从上述说明可以看出，这种方法在计算过程中需要用到两种物理信道的SNIR测量结果，还需要每条路径的噪声和干扰总功率，而且检验不等式左边还需要除法运算，每时隙都需要更新上述计算值，复杂度较高。同时，检验不等式右边的似然函数值使用了一个固定的先验错误概率信息4％，但是实际信道是复杂多变的，因此反馈错误概率并不是一个固定值，使用固定值会影响检测性能，无法适应无线信道的变化。

此外，还有使用格形算法来进行相位检测，此算法虽然性能较好，但需要计算每个时隙每个节点的分支度量，实现计算复杂度较高，并且在延迟一定时间之后才能获取较准确的结果。进一步的，甚有针对上述协议中所提出的方案进行了简化，不考虑SNIR相关的计算，只使用物理信道的信道估计值进行相位检测。此种方案的计算复杂度大大降低，但是它不考虑无线传播环境的特征，例如SNIR和反馈先验错误概率信息等，所以它的估计性能受无线传播环境的影响很大，在信道环境较恶劣的情况下性能会有明显恶化。同时它也没有利用本地所存储的反馈信息值，对计算结果还需要进行不同象限的相位估计，这会进一步增加计算复杂度。当然，也有同时提出了简单和复杂的相位检测方案，简单的方案类似于格形算法来进行相位检测所提出的方法，复杂方案提出计算成本函数来判决相位调整值，这种方案复杂度和性能都和上述协议所提的方法相近，但是它和简单方案之间没有联系，不能根据无线传播环境的变化自适应的在性能和计算复杂度之间进行转换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应相位检测方法及系统，以解决现有检测方法无法兼顾计算复杂度和性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自适应相位检测方法，包括：

根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置；

根据所述参数配置进行相位检测并输出相位检测结果；

选择有效的相位检测结果输出。

进一步的，在所述的自适应相位检测方法中，所述根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置的步骤包括：

将无线信道质量信息与n个第一门限进行比较，确认所要选用的相位检测方案，n为正整数。

进一步的，在所述的自适应相位检测方法中，在确认所要选用的相位检测方案后还包括步骤：

将无线信道质量信息与n个第二门限进行比较，确认所述相位检测方案中所要的参数配置。

进一步的，在所述的自适应相位检测方法中，所述无线信道质量信息包括接收信号与噪声及干扰功率比、接收误比特率和/或误块率。

进一步的，在所述的自适应相位检测方法中，所述参数配置包括多径信息、物理信道接收数据以和/或本地存储相位信息。

相应的，本发明还提供一种自适应相位检测系统，包括：

自适应控制单元，用于根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置；

相位检测单元，用于根据所述参数配置进行相位检测并输出相位检测结果；

检测结果单元，用于选择有效的相位检测结果输出。

进一步的，在所述的自适应相位检测系统中，所述相位检测单元包括若干个相位检测模块，均用于根据所述参数配置进行相位检测并输出相位检测结果。

进一步的，在所述的自适应相位检测系统中，所述自适应控制单元包括：

第一比较模块，用于将无线信道质量信息与n个第一门限进行比较，确认所要选用的相位检测方案，n为正整数；

进一步的，在所述的自适应相位检测系统中，所述自适应控制单元还包括：

第二比较模块，用于将无线信道质量信息与n个第二门限进行比较，确认所述相位检测方案中所要的参数配置。

进一步的，在所述的自适应相位检测系统中，所述无线信道质量信息包括接收信号与噪声及干扰功率比、接收误比特率和/或误块率。

进一步的，在所述的自适应相位检测系统中，所述参数配置包括多径信息、物理信道接收数据以和/或本地存储相位信息。

本发明提供的自适应相位检测方法及系统，具有以下有益效果：本发明根据无线信道质量信息，选择性能满足需求但计算复杂度较低的相位检测方案，同时还根据无线信道质量信息，选择能够进一步简化相位检测计算或者提高相位检测性能的参数配置，使相位检测的计算复杂度和性能能够随着无线选播环境的变化而进行自适应的调整。

附图说明

图1-2是现有技术WCDMA系统闭环分集模式示意图；

图3是本发明自适应相位检测方法的流程示意图；

图4是本发明实施例1自适应相位检测方法的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的自适应相位检测方法及系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图3所示，本发明提供一种自适应相位检测系统和方法，所述自适应相位检测系统包括自适应控制单元、相位检测单元和检测结果单元。

自适应控制单元根据无线信道质量信息在已有的相位检测方案中选择能够满足目前信道环境性能需要且计算复杂度较小的相位检测方案，然后根据无线信道质量信息控制所选相位检测方案的参数配置，以此来进一步减小计算复杂度或者提升性能。相位检测单元包括若干个相位检测模块，每个模块可以认为使用一种独立的相位检测方案，它们根据自适应控制单元给出的使能信息来确定自己是否启动进行相位检测，如果启动，则获取自适应控制单元给出的方案进行相位检测计算，如果不启动就不作任何处理。最后，检测结果单元根据自适应控制单元给出的相位检测方案选择指示来读取对应相位检测单元的检测结果，并作为最终的相位检测结果进行输出。

【实施例1】

如图4所示，本实施例采用两种备选相位检测方案：相位检测模块1采用计算复杂度较低，但是性能一般，影响它的计算复杂度和性能的主要参数是多径数目；相位检测模块2采用前述物理层协议所给出的方案，性能较好，但是计算复杂度较高，影响它的计算复杂度和性能的主要参数也是多径数目，同时它的性能还受先验反馈错误概率信息的影响。

自适应控制单元获取无线信道质量信息Q，这里所说的无线信道质量信息包括但不限于接收信号与噪声及干扰功率比(SNIR)、接收误比特率(BER)或者误块率(BLER)，同时它还获取相位检测计算一般所需要的多径信息、接收物理信道的相关数据以及本地所存储的反馈相位信息等。也就是说，所述无线信道质量信息Q并不一定代表一个信息，可能是多个信道质量信息的联合使用，在与门限作比较时，可能包括多个信道质量信息的并列比较或者包含比较。在该实施例中获取了实时的接收SNIR值和BER值作为无线信道的质量信息。当SNIR>Q_th1时，使用相位检测方案1，否则就使用相位检测方案2。如果使用相位检测方案1，那么判断SNIR>q_th是否成立，成立则选取功率较大的1～3条多径进行相位估计计算即可，否则选取所有有效多径进行估计计算；如果使用相位检测方案2，判断BER>q′_th是否成立，成立则可选取功率较大的1～3条多径进行相位估计计算即可，否则选取所有有效多径进行估计计算，同时还可以提高先验反馈错误概率信息来进一步提高估计性能。最后检测结果单元选择部分根据所使用的相位检测方案指示获取有效相位检测结果并输出。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (11)

1.一种自适应相位检测方法，其特征在于，包括：

根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置；

根据所述参数配置进行相位检测并输出相位检测结果；

选择有效的相位检测结果输出；

其中，根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置包括：比较无线信道质量与阈值，当无线信道质量大于阈值时，选取功率较大的1-3条多径进行相位估计，否则选取所有有效多径进行相位估计。

2.如权利要求1所述的自适应相位检测方法，其特征在于，所述根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置的步骤包括：

将无线信道质量信息与n个第一门限进行比较，确认所要选用的相位检测方案，n为正整数。

3.如权利要求2所述的自适应相位检测方法，其特征在于，在确认所要选用的相位检测方案后还包括步骤：

将无线信道质量信息与n个第二门限进行比较，确认所述相位检测方案中所要的参数配置。

4.如权利要求1所述的自适应相位检测方法，其特征在于，所述无线信道质量信息包括接收信号与噪声及干扰功率比、接收误比特率和/或误块率。

5.如权利要求1所述的自适应相位检测方法，其特征在于，所述参数配置包括多径信息、物理信道接收数据以和/或本地存储相位信息。

6.一种自适应相位检测系统，其特征在于，包括：

自适应控制单元，用于根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置；

相位检测单元，用于根据所述参数配置进行相位检测并输出相位检测结果；

检测结果单元，用于选择有效的相位检测结果输出；

其中，根据无线信道质量信息进行自适应控制获取相位检测的参数配置包括：比较无线信道质量与阈值，当无线信道质量大于阈值时，选取功率较大的1-3条多径进行相位估计，否则选取所有有效多径进行相位估计。

7.如权利要求6所述的自适应相位检测系统，其特征在于，所述相位检测单元包括若干个相位检测模块，均用于根据所述参数配置进行相位检测并输出相位检测结果。

8.如权利要求6所述的自适应相位检测系统，其特征在于，所述自适应控制单元包括：

第一比较模块，用于将无线信道质量信息与n个第一门限进行比较，确认所要选用的相位检测方案，n为正整数。

9.如权利要求8所述的自适应相位检测系统，其特征在于，所述自适应控制单元还包括：第二比较模块，用于将无线信道质量信息与n个第二门限进行比较，确认所述相位检测方案中所要的参数配置。

10.如权利要求6所述的自适应相位检测系统，其特征在于，所述无线信道质量信息包括接收信号与噪声及干扰功率比、接收误比特率和/或误块率。

11.如权利要求6所述的自适应相位检测系统，其特征在于，所述参数配置包括多径信息、物理信道接收数据以和/或本地存储相位信息。