专利名称：一种基站失步检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及无线通信检测技术，具体涉及一种基站失步检测的装置及方法。
背景技术：
TD-SCDMA是一个时分CDMA系统，对时钟很敏感，要求全网同步，目前采用的 同步技术主要是采用GPS同步技术。每一个TD-SCDMA基站都内置一个GPS接收机， 基站下行发射信号的帧边界要求与GPS秒脉冲严格对齐，通过该方式，保证每一个基 站时钟都与GPS保持同步，由此来保证全网同步的实现。
基于TD-SCDMA网络的上述同步特性，现有的TD-SCDMA网内使用了大量的GPS 接收机，如此规模的使用，由于GPS相关检测技术的限制，无法保证没有失步的问题 发生。与此同时，由于TD-SCDMA网络对同步的敏感性，当基站使用的GPS发生失步 或者时钟单板发生失步时，将导致基站的下行信号发生GPS失步，对于TD-SCDMA系 统来说，这将对周围的基站产生严重的干扰。目前，针对TD-SCDMA网络，还没有合 适的基站失步检测技术以及相关仪表。
在当前没有基站失步检测仪表的情况下，针对基站失步的情况，传统的检测方法是 通过査看TD-SCDMA下行时隙功率的在无业务状态下是否存在强干扰来进行判断，而 该检测方法存在明显的缺点
第一该方法无法给出基站是否失步的结论，而只能通过更换硬件时钟单板来对比 确认是否存在该问题，而这需要复位基站，显然会影响网络的正常运营；
第二对于在网络建设初期，此时业务量较低，没有多用户之间的千扰，上述方法 尚可以应用，但是到了网络的建设后期，在存在一定的业务量的时候，所有下行业务时 隙上都存在一定的业务功率，该方法将无法得出相关结论。
第三该方法要求检测点处于问题基站与相邻正常基站的中间位置来进行测量，否 则，由于距离远近不同，本身相邻基站之间会有一定的不同步。
第四该方法仅能在一定程度上对已经发生很大偏移的基站进行检测，对于GPS 失步不是很严重的基站无法定位。
第五该方法的缺点还在于确认网络故障耗时耗力，主要是靠人工的方法，依靠经
验来确认问题，这很难快速完成干扰问题定位，给以后的网络运营维护带来的很大的负 担。
综上所述，目前该传统的检测方法是无法满足工程需要的，急需要有一个可以准确 的进行基站失步检测的仪器/仪表来满足TD-SCDMA网络建设与运维应用。
发明内容
本发明第一方面提出一种基站失步检测装置，包括
无线接收机模块，用于接收基站发射的下行信号，执行射频到中频以及到基带的处 理过程，输出基带数据到小区搜索模块；
标准时钟源接收模块，用于接收来自卫星的标准时间信号，提供标准时间秒脉冲输
出到初始偏移检测模块；
本地时钟模块，用于产生装置自身同步所需要的本地时钟提供给小区搜索模块以及 初始偏移检测模块；
初始偏移检测模块，用于计算标准时间秒脉冲相对于本地时钟的第一时间偏移，输 出该第一时间偏移；
小区搜索模块，用于利用接收到的基带数据，执行小区搜索与测量工作，输出搜索 结果，输出扰码、中导码以及发现基站测量信号时钟，并计算基站测量信号时钟相对本 地时钟的第二时间偏移，送入失步测量模块；
控制模块，用于接收外部控制指令，配置接收机工作频率，启动或停止小区搜索模 块进行小区搜索与测量的工作，启动或停止标准时钟源接收模块接收标准时间信号；
失步测量模块，用于根据第一时间偏移以及第二时间偏移计算基站的失步检测结 果，并将结果传送给测量输出模块；
测量输出模块，用于输出失步测量结果，供显示和/或存储。
其中，所述无线接收机模块为TD-SCDMA接收机模块，该TD-SCDMA接收机模 块接收TD-SCDMA基站发射的下行信号；
所述小区搜索模块为适于TD-SCDMA协议的小区搜索模块； 所述基站信号时钟为TD-SCDMA基站5ms时钟； 所述本地时钟为5ms本地时钟。
其中，所述标准时间源接收模块为GPS接收模块，该GPS接收模块用于接收GPS 信号，提供GPS秒脉冲输出；
所述标准时间秒脉冲为GPS秒脉冲。
其中，第一、第二时间偏移以及失步检测结果用码片chip为单位或者以毫秒ms为 单位；
以码片为单位时，所述失步测量模块利用公式A/ = Gl + f2)%6400c/n>来计算基站失 步结果；
以毫秒为单位时，所述失步测量模块利用公式Af = Gl + f2)%5ms来计算基站失步结
果；
其中，d为基站失步检测装置本地时钟相对GPS秒脉冲的时间偏移，f2为基站时 钟相对基站失步检测装置本地时钟的时间偏移，A,为基站时钟相对GPS的失步检测结 果。
其中，所述无线接收机模块为CDMA IS95接收机模块或CDMA2000接收机模块； 所述小区搜索模块为适于CDMAIS95协议的小区搜索模块或适于CDMA2000协议 的小区搜索模块；
本地时钟为适于CDMAIS95系统的本地时钟或适于CDMA2000的本地时钟。 其中，所述标准时钟源接收模块为GLONASS定位系统接收模块或北斗定位同步系 统接收模块。
本发明第二方面提出一种基站失步检测方法，该方法包括如下步骤
步骤(O初始偏移检测模块根据GPS秒脉冲与本地5ms时钟的输入，得到本地5ms 时钟相对GPS的时间偏移结果d，送入失步测量模块，用于失步计算的准备；
步骤(2)控制模块执行本地工作频点配置，在检测到GPS卫星捕获与时间同步平 稳之后，下发测量指令到小区搜索模块，启动小区搜索过程；
步骤(3)无线接收机模块接收射频信号输入，完成TD-SCDMA调制信号从射频到 中频的处理，以及中频到基带的适配过程，输出基带数据到小区搜索模块；
步骤(4)小区搜索模块接收基带数据输入，执行小区搜索算法，获得测量基站5ms 时钟相对本地5ms时钟的时间偏移^ ，送入失步测量模块；
步骤(5)在失步测量模块中，根据输入的d， ^，完成基站的失步检测计算，给 出基站失步结果A,，送入测量上报模块；
步骤(6)测量上报模块完成失步数值的结果输出，用于显示或存储。
其中，基站失步测量结果"通常是在靠近基站的位置测量得到的，以使得传播时延
可以忽略不计。
本发明提出的方法进一步涉及TD-SCDMA基站失步检测方法，基于本发明阐述的 基站失步检测装置(图1)。这种方法通过基站失步检测装置内的GPS接收机模块输出 的秒脉冲信号与本地5ms时钟比较，得到本地5ms时钟相对GPS的时间偏移,l ，再通 过小区搜索算法，获得TD-SCDMA基站5ms时钟相对本地5ms时钟的时间偏移/2 ，从 而确定出TD-SCDMA基站相对GPS的偏移结果。
本发明提供的装置与方法，适用于TD-SCDMA建网初期以及运营过程中各个阶段 的网络优化以及网络巡检工作。本发明解决了没有仪表进行相关TD-SCDMA基站失步 检测的弊端，克服了人工比对方法的测量弊端，为TD-SCDMA网络建设与网络运维提 供了快速的问题定位装置与方法，所述装置结构简洁、成本低廉，节省了大量的时间与 成本。
图1是用于TD-SCDMA基站失步检测装置的模块框图2是正常TD-SCDMA基站发射信号到所述检测装置的信号接收情况；
图3是处于失步状态的TD-SCDMA基站发射信号到所述检测装置的信号接收情况。
具体实施例方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式
。
图2和图3分别示出了 TD-SCDMA在正常情况下和失步情况下发射的信号以及由 检测装置或基站小区中的终端接收到的信号。比较图2和图3，我们可以看到，在基站 没有失步的情况下，检测装置接收到的基站信号的时间与GPS标准时间之间的时延， 也即基站失步测量结果"H专播延时，在无传播延时情况下(靠近基站)，基站失步检 测装置接收到的基站信号将与GPS对齐的。
如果在基站发生失步，则基站失步测量结果"-基站相对GPS的时间偏移+传播延时。
此时，在无传播延时情况下(靠近基站或者消除传播延时)，基站失步检测装置得 到的基站失步测量结果就是基站相对GPS的时间偏移，由此，利用测量装置在靠近基 站的位置测量接收到的基站信号时钟和GPS时间之间是否存在偏移就能判断该被测量 的基站是否失步，这就是本装置的发明原理。
图1示出了根据上述原理提供的一种基站失步检测装置，所述装置包括
无线接收机模块100:该模块通过连接TD-SCDMA射频天线，接收TD-SCDMA基
站发射的下行信号，执行射频到中频以及到基带的变频、采样处理过程，输出基带数据 到小区搜索模块150;
小区搜索模块150:利用接收到的基带数据，执行小区搜索与测量工作，输出搜索
结果，对于TD-SCDMA网络，输出扰码、中导码以及发现基站5ms时钟，并计算基站 5ms时钟相对本地5ms时钟的时间偏移^ ，送入失步测量模块600;
控制模块200:用于控制TD-SCDMA基站失步检测装置的配置以及测量管理工作， 完成系统工作频点配置，以及测量启动、测量中止等管理；
本地时钟模块300:用于产生5ms时钟，驱动系统工作，送入小区搜索模块150以 及初始偏移检测模块500，用于时间偏移鉴别；
GPS接收模块400:连接GPS天线，接收GPS信号，输出GPS秒脉冲以及GPS位 置、时间信息。
初始偏移检测模块500:基于来自GPS接收模块400的GPS秒脉冲以及来自本地 时钟模块300的本地5ms时钟信号鉴别GPS秒脉冲与本地5ms时钟之间的偏移，输出 偏移结果d;
失步测量模块600:根据由初始偏移检测模块500输入的GPS秒脉冲与本地5ms
时钟的时间偏移^以及由小区搜索模块输入的本地5ms时钟与小区5ms的时钟的时间 偏移f2计算输出小区的失步测量结果"。
测量输出模块700:输出失步测量结果，供显示或者存储。
其中，d， f2， Af可以有两种单位表示，chip (码片)单位或者ms (毫秒)单位。
采用chip (码片)单位时，利用公式A^(/l + O/。6400c/^来计算基站失步结果， 其中rl为基站失步检测装置本地时钟相对GPS的时间偏移，C为基站时钟相对基站失 步检测装置本地时钟的时间偏移，"为基站时钟相对GPS的跑偏结果。
采用ms (毫秒)单位时，上述计算公式调整为
A/ = (n + 。％5 w 。
基站失步测量结果AZ取值范围有两种处理方式， 一种是采用一个子帧的帧长来取 值，即采用
来表示，其中r表示为TD-SCDMA的子帧帧长，也即
或者
来表示。
一种是采用半个子帧帧长来表示，[-l/2r， 1/2T]来表示，也即[-2.5ms,2.5ms]或者，基站失步测量结果"取值小于0时，表示基站时钟提前于GPS， 当基站失步测量结果A,取值大于0时，表示基站时钟滞后于GPS。 下面结合图l，给出基站失步检测的方法流程
基站失步检测装置在上电启动后，本地时钟模块300产生稳定的5ms时钟输出，驱 动系统工作。
连接GPS射频天线到基站失步检测装置，在上电启动后GPS接收机模块400进入 初始化过程，在完成GPS卫星捕获以及时间同步之后，输出GPS秒脉冲信号以及位置曰息。
连接TD-SCDMA射频天线到基站失步检测装置，在上电启动，控制模块200完成 本地的频点配置之后，无线接收机模块100进入指定频点的数据接收状态，完成 TD-SCDMA调制信号从射频到中频的处理，以及中频到基带的适配过程，输出基带数 据到小区搜索模块150;
初始偏移检测模块500根据GPS接收机模块400输出的GPS秒脉冲与本地5ms时 钟的输入，计算得到本地5ms时钟相对GPS的时间偏移结果^ ，送入失步测量模块600， 用于失步结果的计算；
控制模块200在完成工作频点配置，并检测到GPS卫星捕获与时间同步平稳之后， 下发测量指令到小区搜索模块150，启动小区搜索过程，通过搜索，确定测试区域的覆 盖基站的小区扰码、发现基站5ms时钟，并计算基站5ms时钟相对本地5ms时钟的时 间偏移,2,送入失步测量模块600;
失步测量模块600根据输入的d ， ^ ，完成基站的失步计算，给出失步测量结果^ ， 送入测量上报模块700;
测量上报模块700完成失步测量结果的上报输出，用于显示和/或存储失步测量结果。
其中，d， G， Af可以有两种单位表示，chip (码片)单位或者ms (毫秒)单位。
采用chip (码片)单位时，利用公式= W + C)%6400C/n;p来计算基站失步结果， 其中fl为基站失步检测装置本地时钟相对GPS的时间偏移，G为基站时钟相对基站失 步检测装置本地时钟的时间偏移，Af为基站时钟相对GPS的跑偏结果。
采用ms (毫秒)单位时，上述计算公式调整为
△/ = (d + C)0/o5ffw
基站失步测量结果A^取值范围有两种处理方式， 一种是采用一个子帧的帧长来取
值，即采用
来表示，其中r表示为TD-SCDMA的子帧帧长，也即[O， 5ms]或者
来表示。
一种是采用半个子帧帧长来表示，[-l/2r， 1/2r]来表示，也即[-2.5ms,2.5ms]或者 [-3200chip,3200chip]，基站失步测量结果Az取值小于0时，表示基站时钟提前于GPS， 当基站失步测量结果^取值大于0时，表示基站时钟滞后于GPS。
使用本发明的TD-SCDMA基站失步检测装置与测量方法，可以应用于TD-SCDMA 扫频仪以及其他终端设备中，用于在网络优化的过程中快速准确的发现问题基站，定位 网络干扰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则 之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。例如，基 站失步检测方法不仅适应于TD-SCDMA网络，将上述针对TD-SCDMA的处理替换为 针对CDMA (IS95或2000)网络的处理模块，将同样适应于CDMA网络，同时，GPS 相关处理修改为GLONASS或北斗的接收模块，将不仅可以适用于GPS同步网络，对 于使用GLONASS，北斗同步的无线网络也同样适用。
权利要求
1.一种基站失步检测装置，包括无线接收机模块，用于接收基站发射的下行信号，执行射频到中频以及到基带的处理过程，输出基带数据到小区搜索模块；标准时钟源接收模块，用于接收来自卫星的标准时间信号，提供标准时间秒脉冲输出到初始偏移检测模块；本地时钟模块，用于产生装置自身同步所需要的本地时钟提供给小区搜索模块以及初始偏移检测模块；初始偏移检测模块，用于计算标准时间秒脉冲相对于本地时钟的第一时间偏移，输出该第一时间偏移到失步测量模块；小区搜索模块，用于利用接收到的基带数据，执行小区搜索与测量工作，输出搜索结果，输出扰码、中导码以及发现基站测量信号时钟，并计算基站测量信号时钟相对本地时钟的第二时间偏移，送入失步测量模块；控制模块，用于接收外部控制指令，配置接收机工作频率，启动或停止小区搜索模块进行小区搜索与测量的工作，启动或停止标准时钟源接收模块接收标准时间信号；失步测量模块，用于根据第一时间偏移以及第二时间偏移的和计算基站失步检测结果，并将结果传送给测量输出模块；测量输出模块，用于输出失步测量结果，供显示和/或存储。
2、 如权利要求l所述的装置，其特征在于所述无线接收机模块为TD-SCDMA接收机模块，该TD-SCDMA接收机模块接收 TD-SCDMA基站发射的下行信号；所述小区搜索模块为适于TD-SCDMA系统的小区搜索模块； 所述基站信号时钟为TD-SCDMA基站5ms时钟； 所述本地时钟为5ms本地时钟。
3、 如权利要求2所述的装置，其特征在于所述标准时间源接收模块为GPS接收模块，该GPS接收模块用于接收GPS信号， 提供GPS秒脉冲输出；所述标准时间秒脉冲为GPS秒脉冲。
4、 如权利要求3所述的装置，其特征在于 第一、第二时间偏移以及失步检测结果用码片Chip为单位或者以毫秒ms为单位； 以码片为单位时，所述失步测量模块利用公式Af = (fl + r2)%6400C/H》来计算基站失 步结果；以毫秒为单位时，所述失步测量模块利用公式"=(n + 0)%5m^来计算基站失步结果；其中，d为基站失步检测装置本地时钟相对GPS秒脉冲的时间偏移，/2为基站时 钟相对基站失步检测装置本地时钟的时间偏移，A,为基站时钟相对GPS时钟的失步检 测结果，如果&不近视为零，则基站失步。
5、 如权利要求1或3所述的装置，其特征在于所述无线接收机模块为CDMAIS95接收机模块或CDMA2000接收机模块； 所述小区搜索模块为适于CDMAIS95系统的小区搜索模块或适于CDMA2000系统 的小区搜索模块；本地时钟为适于CDMAIS95系统的本地时钟或适于CDMA2000的本地时钟。
6、 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述标准时钟源接收模块为GLONASS定位系统接收模块或北斗定位同步系统接 收模块。
7、 一种在传输时延可忽略时进行基站失步检测方法，包括如下步骤-A、 接收标准时间信号，同时产生装置自身同步所需要的本地时钟，计算本地时钟 相对于标准时间信号的第一时间偏移；B、 进行本地工作频点配置，在标准时间信号接收正常后，下发测量指令到小区搜 索模块，启动小区搜索过程；C、 接收射频信号，完成无线调制信号从射频到中频的处理，以及中频到基带的适 配过程，输出基带数据；D、 接收基带数据，执行小区搜索算法，发现基站测量信号时钟，并计算基站测量 信号时钟相对本地时钟的第二时间偏移；E、 基于第一时间偏移和第二时间偏移的和计算基站失步检测结果；F、 输出所述检测结果用于显示和/或存储。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于 在靠近基站处进行所述基站失步检测。
9、 如权利要求7所述的方法，其特征在于所述基站为TD-SCDMA基站，所述本地时钟为TD-SCDMA系统5ms本地时钟信 号，所述标准时间信号为GPS时间信号。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于第一、第二时间偏移以及失步检测结果用码片chip为单位或者以毫秒ms为单位； 以码片为单位时，利用公式"=Ul + f2)%6400c&>来计算基站失步结果； 以毫秒为单位时，利用公式^ = (^ + ,2)%5^来计算基站失步结果； 其中，d为基站失步检测装置本地时钟相对GPS秒脉冲的时间偏移，f2为基站时钟相对基站失步检测装置本地时钟的时间偏移，Af为基站时钟相对GPS的失步检测结果，如果&不近视为零，则基站失步。
全文摘要
本发明提供了一种TD-SCDMA基站失步检测装置及方法，在靠近基站处进行检测，通过GPS接收机输出的秒脉冲信号与本地5ms时钟比较，得到本地5ms时钟相对GPS的时间偏移t1，通过小区搜索算法，同时获得TD-SCDMA基站5ms时钟相对本地5ms时钟的时间偏移t2，基于上述两者的和确定出TD-SCDMA基站相对GPS的偏移结果。借助于该方法以及检测装置，可以方便的发现TD-SCDMA基站由于GPS器件原因或者因为基站时钟原因导致的各类基站失步故障，并给出失步偏移结果。本发明的装置和方法同样适用于CDMA IS95系统和CDMA2000系统，同时，标准时钟源还可以采用GLONASS定位系统或北斗定位同步系统。
文档编号H04B1/707GK101369824SQ20081022456
公开日2009年2月18日 申请日期2008年10月21日 优先权日2008年10月21日
发明者朱宇霞, 李锡忠 申请人:北京北方烽火科技有限公司