专利名称：利用tdd和ofdm调制产生用于在移电信网络的rf转发器中分离发送动信号和接收信号的 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用时分双工(在下文中称为“TDD”)方案和正交频分复用(在下文中称为“OFDM”)调制方案产生用于在移动电信网络的RF(射频)转发器中分离发送信号和接收信号的切换定时信号的方法和系统。更具体地说，本发明涉及一种利用TDD方案和OFDM调制方案产生用于在移动电信网络的RF转发器中分离发送信号和接收信号的切换定时信号的方法和系统，该方法和系统在从接入点(在下文中称为“AP”)发送的RF信号被发送到RF转发器时将从RF转发器的耦合器中提取的一部分RF信号发送到切换定时信号产生电路，通过将在切换定时信号产生电路中产生的基准信号和从耦合器中提取的RF信号相互关联来定位RF信号的帧起始位置，并且在基于帧起始位置利用AP的帧标准来计算出包括在RF信号中的下行链路信号和上行链路信号的起始点并将利用其产生的切换定时信号发送到RF转发器的开关(switch)时，能够通过在开关中利用切换定时信号来区分下行链路信号和上行链路信号地发送RF信号。
背景技术：
随着计算机、电子和通信技术跳跃式的发展，出现了无线网络。最基本的无线通信业务是通过无线方案向移动通信终端的用户提供语音通信的无线语音通信业务，其具有不管时间和地点都能提供业务的特性。此外，除了通过提供消息业务来补充语音通信业务之外，近来还兴起无线互联网业务，该业务通过无线通信网络向移动通信终端的用户提供互联网通信业务。
这里，不仅针对语音业务而且还针对发送和接收数据(诸如电路数据、分组数据等)的多媒体通信业务开发了由码分多址(在下文中称为“CDMA”)移动通信系统提供的业务。
此外，近来，随着信息和通信的发展，国际移动电信2000(在下文中称为IMT-2000，其是3G移动通信系统)已被商业化。IMT-2000是作为CDMA 2000 1x、3x、EV-DO、WCDMA(宽带CDMA)等的业务，并且通过利用从现有的IS-95A和IS-95B网络发展而来的IS-95C网络，可以以比IS-95A和IS-95B网络所支持的14.4Kbps或56Kbps的数据传输率快得多的超过144Kbps的传输率提供无线互联网。具体地说，如果使用IMT-2000业务，可以以快得多的速率提供各种多媒体业务(例如AOD、VOD等)，并且可提高现有的语音和WAP业务质量。
然而，由于建设基站的高成本，在现有的移动通信系统中的使用费较高。此外，由于移动通信终端的屏幕尺寸小，提供非常高速的无线互联网业务存在限制，例如使用内容的限制。此外，由于无线电波干扰和无线局域网(在下文中称为WLAN)的使用范围窄的问题，提供公共业务存在限制。因此，为了保证便携性和可移动性并且以较低收费提供非常高速的无线互联网业务，出现了这样的移动互联网技术，该技术使用TDD方案作为双工方案并且使用OFDM方案作为调制方案。
这里，TDD方案是在同一频带上适时地依次分配上行链路和下行链路的双向传输方案。TDD方案具有比将两个不同的频率分配给上行链路和下行链路的频分双工(在下文中称为FDD)方案更高的效率，并且具有适于发送非对称或突发应用的特性。
这里，OFDM方案是被采纳作为无线LAN(802.11g，a)、W-MAN(802.16)、数字广播、VDSL等的标准的下一代通信方案，并且是提高了单位带宽的传输速度并防止多径干扰的数字调制方案。OFDM的最大特性是子载波之间是正交的。即，可具有在多径衰落方面的出色特性，并且通过考虑特定子载波的信噪比来调整与各子载波相对应的数据传输率，可以大大改进传输内容。此外，因为OFDM方案仅对某些子载波有影响，所以OFDM方案具有强的窄带干扰特性。
然而，OFDM方案具有对载波的频率偏移和相位噪声敏感的特性，这成为影响正交性的安全的主要原因，即，使系统能力劣化，与单载波调制之一相比具有相对较高的平均功率对最大功率的比，并且降低RF功率放大器的功率效率。可以克服由于多径信道而引起的码元(symbol)间的干扰，但当特定子信道的衰减严重时则无法重建发送到该子信道的信号。为了防止这种情况，可以利用被称为编码OFDM(在下文中称为“COFDM”)的纠错码来解决该问题。这里，可以使用块码(诸如里德-所罗门(Reed-Solomon)码)和卷积码两者作为纠错码，并且也利用耦合这两种码的连接码、turbo码等。
存在作为代表性的便携式互联网技术的高速便携式互联网(在下文中称为“HPi”)系统。HPi系统是电信技术协会(在下文中称为“TTA”)协同三星电子有限公司以及电子和电信研究院(在下文中称为“ETRI”)开发的下一代无线互联网技术。
HPi系统使用2.3GHz的频带，并且如上所述，使用TDD作为双工方案以及使用OFDM作为调制方案。此外，HPi系统提供60Km/h的可移动性，并且考虑到下行链路传输速度为24.8Mbps，而上行链路传输速度为5.2Mbps，所以HPi系统是具有上行链路和下行链路非对称传输特性的无线数据系统。
图1是示意性地示出了HPi系统的图。
如图1所示，HPi系统可包括接入终端100(在下文中称为“AT”)、接入点110(在下文中称为“AP”)、分组接入路由器120(在下文中称为“PAR”)、分组数据服务节点130(在下文中称为“PDSN”)、分组数据网关节点140(在下文中称为“PDGN”)、认证授权计费150(在下文中称为“AAA”)、IP网络160和互联网170。
这里，AT 100指的是通过与HPi系统连接而使用非常高速的无线互联网业务的移动通信终端，并且具有低功率射频(在下文中称为“RF”)/中频(在下文中称为“IF”)模块和控制器功能、取决于业务特性和无线电波环境的介质访问控制(在下文中称为“MAC”)帧可变控制功能、切换(handover)功能、认证和加密功能等。
AP 110将从作为HPi系统的基站的PAR 120接收到的数据发送出去，并且具有低功率RF/IF模块和控制器功能、OFDMA/TDD分组调度和信道复用功能、取决于业务特性和无线电波环境的MAC帧可变控制功能、50Mbps的高速通信实时控制功能、切换功能等。
此外，AT 100和AP 110具有用于数据传输的50Mbps分组传输调制解调功能、高分组信道编码功能、实时调制解调器控制功能等。
PAR 120是接纳多个AP 110的分组接入路由器，具有AP 100的切换控制功能、PAR 120的切换控制功能、分组路由功能、互联网连接功能等，并且还与IP网络连接。
PDSN 130通过IP网络160对外部分组数据业务服务器(诸如互联网170等)和基站之间的分组数据的发送和接收进行中继，并且对包括AT 100的移动通信终端的位置信息数据进行管理。
PDGN 140进行路由，其追踪然后与互联网170等的外部分组数据业务服务器连接。此外，AAA 150与PDSN 130链接，对AT 100所使用的分组数据进行计费，并对与AP 100的连接进行认证。
IP网络160与PDSN 130、PDGN 140和AAA 150连接，然后将从外部分组数据业务服务器(诸如互联网170等)接收到的分组数据发送到AP 100。
同时，在移动通信系统中，通常使用频率重用概念将移动通信业务区分成多个小区以扩展移动通信网络的覆盖范围，基站(在下文中称为“BS”)被安装在各小区的中心附近以处理移动通信业务。这里，根据信号强度或数据通信量来设置小区比。即，在通信量大的市中心将小区比设置得小，而在数据通信量相对较少的郊区将小区比设置得大，从而通信量不应超过处理对应的移动通信业务的无线BS的处理容量(treatmentcontent)。
无线电波有阴影区，诸如地下室、建筑内部、隧道等，尽管进行了根据频率重用概念或通信量等来控制小区比的这些努力来支持更好的移动通信业务，但是无线电波仍然难以到达阴影区。这会引起由于装备多个新基站来解决无线电波的阴影区中无线电波阴影而引起的小区建设的不期望的结果以及由于装备花费、安装花费以及维护和修理花费等引起的经济效率弱化。
为了解决上述问题，可以在这些无线电波阴影区中提供使用转发器的移动通信业务。转发器将放大以到达无线电波阴影区的信号发送到这些无线电波阴影区，并将放大并滤波以到达基站的终端信号发送到基站，以解决无线电波的阴影问题。
同时，为了在基站和终端之间发送和接收无线信号，转发器能够区分上行链路信号与下行链路信号。当使用FDD方案时，移动通信系统的转发器通过使用双工必然可区分上行链路信号和下行链路信号。然而，当像HPi系统等一样使用TDD方案时，因为使用相同的频率来区分上行链路信号和下行链路信号，所以无法使用双工来区分上行链路信号和下行链路信号。因此，使用TDD方案的转发器能够通过使用开关来区分上行链路信号和下行链路信号，并选择性地提供各信号的路径。为了这样做，需要控制信号以确切地区分下行链路信号的起始点和上行链路信号的起始点以及通过根据各个信号来控制开关的路径从而改变转换路径。
然而，RF转发器因为不能从无线型基站接收用于区分下行链路信号和上行链路信号的发送定时数据，所以无法根据各个信号来控制开关。即，在TDD方案的移动通信系统中无法使用RF转发器。因此，需要这样的设计，该设计可以在RF转发器自身中区分下行链路信号和上行链路信号，并且产生用于选择性地提供各个信号的路径的切换定时信号，从而即使在TDD方案的移动通信系统中也可以使用RF转发器。
发明内容
因此，考虑到上述问题而作出了本发明，本发明的目的是提供一种利用时分双工(在下文中称为“TDD”)方案和正交频分复用(在下文中称为“OFDM”)调制方案产生用于在移动电信网络的RF转发器中分离发送信号和接收信号的切换定时信号的方法和系统。更具体地说，本发明涉及一种利用TDD方案和OFDM调制方案产生用于在移动电信网络的RF转发器中分离发送信号和接收信号的切换定时信号的方法和系统，该方法和系统在从接入点(在下文中称为“AP”)发送的RF信号被发送到RF转发器时，将从RF转发器的耦合器中提取的一部分RF信号发送到切换定时信号产生电路，通过将在切换定时信号产生电路中产生的基准信号和从耦合器中提取的RF信号相互关联来定位RF信号的帧起始位置，并且在基于帧起始位置利用AP的帧标准来计算出包括在RF信号中的下行链路信号和上行链路信号的起始点并利用其将产生的切换定时信号发送到RF转发器的开关时，能够通过在开关中利用切换定时信号来区分下行链路信号和上行链路信号地发送RF信号。
根据本发明的一方面，提供了一种产生用于在移动通信系统的RF转发器中分离发送信号的切换定时信号的方法，所述移动通信系统包括基于TDD方案和OFDM调制方案运行的AP(接入点)、AT(接入终端)和RF转发器，所述方法包括以下步骤(a)从所述AP接收RF信号，在所述RF转发器的耦合器中提取所述RF信号的一部分，并将所述RF信号的该部分发送到切换定时信号产生电路；(b)将从所述耦合器提取的所述RF信号与在所述切换定时信号产生电路中产生的基准信号相互关联；(c)通过分析相互关联结果值，确定所述RF信号的帧起始位置；(d)基于所述帧起始位置，计算包括在所述RF信号中的下行链路信号和上行链路信号的起始点；(e)利用所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点信息产生所述切换定时信号，并将所述切换定时信号发送到所述RF转发器的开关；以及(f)通过利用所述切换定时信号来控制所述开关以分别发送所述下行链路信号和所述上行链路信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种RF转发器，用于将在AP(接入点)和AT(接入终端)之间发送的RF信号分离为在采用TDD方案和OFDM调制方案的移动通信网络中使用的下行链路信号和上行链路信号，所述RF转发器包括带通滤波器(在下文中称为“BPF”)，用于让在对所述AP和所述AT之间发送的所述RF信号进行发送时使用的频带的信号分量通过，但是阻挡未使用的频带的信号分量；低噪声放大器(在下文中称为“LNA”)，用于减小所述RF信号的噪声分量，同时放大信号分量；衰减器，用于调节被放大的信号的信号电平；高功率放大器(在下文中称为“HPA”)，用于将从所述衰减器接收的受控信号放大到可以通过空气进行发送的有效功率电平；开关，用于通过利用切换定时信号将所述RF信号分离为所述下行链路信号和所述上行链路信号；和切换定时信号产生电路，用于提取所述RF信号的一部分，将所提取的RF信号与基准信号相互关联，通过分析相互关联结果值来确定所提取的RF信号的帧起始位置，基于所述帧起始位置计算所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点，通过利用所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点信息来产生所述切换定时信号，并将所述切换定时信号发送到所述开关。
根据本发明的又一方面，提供了一种切换定时信号产生电路，用于产生切换定时信号，所述切换定时信号在RF转发器中将从AP和AT接收的RF信号分离为在采用TDD方案和OFDM调制方案的移动通信网络中使用的下行链路信号和上行链路信号，所述切换定时信号产生电路包括分配器，用于接收来自包括在所述RF转发器中的耦合器的作为所述RF信号的一部分而提取的提取RF信号；电平检测器，用于测量从所述分配器接收的所述提取出的RF信号的电平；可变增益放大器(在下文中称为“VGA”)，用于接收在所述电平检测器处测得的电平值，并产生所述提取出的RF信号的所述电平；对数标度放大器，用于将所述提取出的RF信号的变化从线性标度转换为分贝(dB)标度；脉冲产生器，通过使用从所述对数标度放大器接收的所述提取出的RF信号，产生脉冲波形信号；基准脉冲产生器，用于产生在确定所述提取出的RF信号的帧起始位置时使用的基准脉冲波形信号；比较器，用于使从所述脉冲产生器接收的所述脉冲波形信号与从所述基准脉冲产生器接收的所述基准脉冲波形信号相互关联；定时控制器，用于通过分析相互关联的结果值来确定所述提取出的RF信号的帧起始位置，基于所述帧起始位置计算所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点，并利用所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点信息来产生切换定时信号，以及将所述切换定时信号发送到所述RF转发器的开关；和相位调谐电路，用于接收在所述脉冲产生器中产生的所述脉冲波形信号的相位信息，并调谐所述基准脉冲波形信号的相位。
根据下面结合附图进行的详细描述，本发明的前述和其它目的、特点和优点将变得更加显而易见，在附图中图1是示意性地示出了HPi系统的图；图2是示意性地示出了根据本发明优选实施例的RF转发器的结构的图；图3是示出了根据本发明优选实施例的切换定时信号产生电路的结构的图；图4是示出了使用TDD方案和OFDM调制方案来发送和接收信号的帧结构的图；图5是示出了在图4的数据码元中存在数据的概率为10％时的信号波形的示例画面；图6是示出了在RF转发器中用于相互关联的基准信号的波形的示例画面；图7是示出了使图5和图6所示的信号相互关联而得到的信号输出的波形的示例画面；以及图8是示出了用于在根据本发明优选实施例的利用TDD方案和OFDM调制方案的移动通信网络的RF转发器中分离发送信号和接收信号的切换定时信号产生处理的流程图。
具体实施例方式
现在将详细描述本发明的优选实施例。在其它图中使用相同的标号来指示与已示出的部件相同的部件。在对本发明的以下描述中，当对在此包括的已知结构和功能的详细描述会使本发明的主题更为模糊时，将省略该详细描述。
图2是示意性地示出了根据本发明优选实施例的RF转发器的结构的图。
本发明的RF转发器200由于使用TDD方案，通过对相同的频率进行时间划分并且区分下行链路信号和上行链路信号而使得两个链路的通信都可进行，从而使得RF转发器可以在AT 100和AP 110之间通过使用相同的频率来发送RF信号。
如图2所示，根据本发明优选实施例的RF转发器200可以包括以下内部构件施主(donor)天线205、带通滤波器210(在下文中称为“BPF”)、耦合器215、开关220和240、低噪声放大器225、250(在下文中称为“LNA”)、衰减器230和255、高功率放大器235和260(在下文中称为“HPA”)、远程天线245、切换定时信号产生电路265等。
将如下具体描述使用上述RF转发器200的构件在正向和反向信道中进行的信号发送处理。
在正向信道中，通过施主天线205将从AP 110接收到的RF信号发送到BPF 210。BPF 210仅允许用于在AP 110和AT 100之间发送信号的频带的信号通过，阻挡其它频带的信号分量，然后将其发送到开关220。这里，因为当本发明的移动通信网络是HPi系统时使用2.3GHz的频带，所以在BPF 210中仅允许该频带的信号通过，而阻挡其它频带的信号分量。
开关220将接收到的RF信号发送到LNA 225。此外，LNA 225减小该RF信号的噪声分量，将信号分量放大，并将其发送到衰减器230。此外，衰减器230调节信号电平，并将其发送到HPA 235。这里，HPA 235将该RF信号放大到有效功率以使其通过空气发送到开关240。开关240通过远程天线245将该RF信号发射到AT 100。
在反向信道中，当通过远程天线从AT 100接收到RF信号时，开关240将该RF信号发送到LNA 250。此外，LNA 250减小该RF信号的噪声分量，将信号分量放大，并将其发送到衰减器255。此外，衰减器255调节信号电平，并将其发送到HPA 260。这里，HPA 260将该RF信号放大到有效功率以使其通过空气发送到开关220。
开关240将所发送的RF信号发送到BPF 210。此外，BPF 210仅允许发送频带的信号通过，阻挡其它频带的信号，并通过施主天线205发射该RF信号。
同时，耦合器位于BPF 210和开关220之间，提取从BPF 210发送到开关220的一部分RF信号，并将其发送到切换定时信号产生电路265。这里，切换定时信号产生电路265分析所提取的RF信号，产生发送该RF信号的切换定时信号，并将其发送到开关220。
切换定时信号区分包括在RF信号中的下行链路信号和上行链路信号，然后当接收到下行链路信号时，对开关220和240进行控制以使得经由RF转发器的LNA 225、衰减器230、HPA 235通过远程天线245发射下行链路信号，而当接收到上行链路信号时，对开关220和240进行控制以使得经由RF转发器的LNA 225、衰减器230、HPA 235通过施主天线245发射上行链路信号。
同时，切换定时信号产生电路265可以如上所述地是RF转发器200的内部构件，也可以作为独立于RF转发器200的装置产生切换定时信号，然后与RF转发器200连接，以提供开关220和240产生。
图3是示出了根据本发明优选实施例的切换定时信号产生电路的结构的图。
如图3所示，根据本发明优选实施例的切换定时信号产生电路265可包括以下内部构件分配器300、电平检测器310、VGA(可变增益放大器)320、对数标度(log-scale)放大器330、脉冲产生器340、比较器350、基准脉冲产生器360、相位调谐电路370、定时控制器380等。
将如下具体描述使用上述切换定时信号产生电路265的构件来产生切换定时信号的处理。
RF转发器200的耦合器215提取一部分RF信号，并将其发送到分配器300。分配器300进一步将该发送RF信号分离进入电平检测器310和VGA 320。此外，电平检测器310测量信号的电平并将其发送到VGA320。然后，VGA 320接收到在电平检测器310中测得的电平值，并一直将VGA 320的输出信号保持在稳定的电平。对数标度放大器330使从VGA 320接收的信号的变化量(variation volume)从线性标度改变为分贝(dB)标度，然后将其发送到脉冲产生器340。这里，脉冲产生器340利用所接收的信号产生脉冲波形信号，并将其发送到比较器350。
基准脉冲产生器360产生用于在关联了在脉冲产生器中产生的脉冲波形信号之后确定RF信号的帧起始位置的基准脉冲波形信号，并将其发送到比较器350。比较器350对从脉冲产生器接收的信号和从基准脉冲产生器接收的信号之一的相关程度进行比较。即，比较器350使这两个信号相互关联，并将结果值发送到定时控制器380。
定时控制器380通过分析接收到的结果值来确定提取的信号的帧起始位置，并且基于检测到的帧起始位置计算下行链路信号和上行链路信号的起始点。这里，定时控制器380具有下述RF信号帧结构的信息，并且在检测RF信号的帧位置时通过使用帧结构的信息来计算包括在RF信号中的下行链路信号和上行链路信号的起始点。
定时控制器380利用计算出的下行链路信号和上行链路信号的起始点信息来产生切换定时信号，并将其发送到开关220和240。相位调谐电路370接收在脉冲产生器340中产生的脉冲波形的相位信息，并且调谐基准脉冲波形的相位。
当在切换定时信号产生电路265中通过上述处理产生切换定时信号并发送到开关220和240时，如图2的图例所示，切换定时能够将从开关220和240接收的RF信号分离成下行链路信号和上行链路信号，根据其调节短接电路(short circuit)，并选择性地向各个路径提供下行链路信号或上行链路信号。
图4是示出了使用TDD方案和OFDM调制方案来发送和接收信号的帧结构的图。
将针对Hpi系统描述使用下述TDD方案和OFDM调制方案时的发送信号的帧结构。
在HPi系统中的单个帧具有5毫秒的长度，并且包括下行链路帧、上行链路帧、Tx/Rx转换间隔(在下文中称为“TTG”)、Rx/Tx转换间隔(在下文中称为“RTG”)等。
这里，下行链路帧是从AP 110通过RF转发器200发送到AT 100的下行链路信号的帧，而上行链路帧是从AT 100通过RF转发器200发送到AP 110的上行链路信号的帧。TTG和RTG是分隔上行链路和下行链路的发送时间的保护时间，在该间隔内，不允许在AP 110和AT 100处发送包括数据的有效信号。TTG被定义为下行链路帧和在其之后发送的上行链路帧之间的间隔，在该间隔内，AP 110变为接收上行链路信号的模式，而AT 100变为发送上行链路信号的模式。RTG被称为上行链路帧和在其之后发送的下行链路帧之间的间隔，在该间隔内，AP 110变为发送下行链路信号的模式，而AT 100变为发送下行链路信号的模式。
构成HPi系统中的帧的下行链路帧和上行链路帧包括多个OFDM码元。此外，OFDM码元包括数据码元、导频码元和前同步信号(preamble)。这里，数据码元被称为发送数据的时间间隔，并以将与有效码元时间间隔(Tb)之中的最后一个Tg一样长的时间间隔(CP时间间隔)放置在有效码元时间间隔之前的整个时间间隔作为数据码元的时间间隔。将数据码元的时间间隔设置为CP时间间隔和有效码元时间间隔之和的原因是为了使用OFDM方案收集多径信号并保持子载波之间的正交性。
这里，与数据码元一样，前同步信号具有Ts的时间间隔，其为用于通过表示开始发送数据的时间点而使发送定时同步的信号。导频码元具有Tp(＝Tb/2+Tg)的时间间隔，并可用于通过被插入到数据码元中而推测通信信道是上行链路还是下行链路。
包括下行链路帧和上行链路帧的数据码元比能够支持包括图4所示的16∶6和13∶9的两种结构。在图4中，(a)示出了当下行链路帧和上行链路帧的数据码元比为16∶6的帧结构，(b)示出了当下行链路针和上行链路帧的数据码元比为13∶9的帧结构。
在下行链路帧的情况下，下行链路帧的第一个OFDM码元是前同步信号，每隔三个数据码元插入一个导频码元，并且上行链路帧包括数据码元。此外，上行链路帧仅包括数据码元。如上所述，下行链路帧和上行链路帧之间的时间间隔包括用于分隔上行链路/下行链路发送时间的TTG和RTG。TTG和RTG为与采样频率(Fs)相对应的周期的整数倍。
表1示出了图4中示出的下行链路帧和上行链路帧的个体码元位置。
表1的数字对应于在图4所示的帧之中的各码元中指定的码元数量。此外，用于发送数据的时间量度的资源分配由括号内的码元单元组成。
表2示出了图4所示的帧结构的物理系数。
图4所示的帧具有像表2一样的物理系数，当累加上行链路帧和下行链路帧的码元以及TTG和RTG的时间间隔时，各帧具有上述5毫秒的长度。
同时，如上所述，帧中的上行链路帧和下行链路帧能够具有非对称结构。在下行链路帧中，当使用通知开始发送数据的时间点的前同步信号和确定信道的导频码元时，可以仅使用前同步信号而不使用导频码元。此外，在上行链路和下行链路的数据码元中，根据通信信道的状况，可能存在信号或者可能不存在信号。
切换定时信号产生电路265在接收到具有上述帧结构的信号之后通过确定下行链路帧和上行链路帧的起始位置来产生切换定时信号。
图5是示出了在图4的数据码元中存在数据的概率为10％时的信号波形的示例画面。此外，图6是示出了在RF转发器中用于相互关联的基准信号的波形的示例画面。此外，图7是示出了使图5和图6所示的信号相互关联而得到的信号输出的波形的示例画面。
当图5所示的信号从AP 110发送到RF转发器200时，RF 200的耦合器215提取一部分信号并将其发送到切换定时信号产生电路265。切换定时信号产生电路产生图6所示的标准信号。图7所示的信号波形是在将该标准信号和图5所示的接收信号相互关联时得到的。
这里，因为图5所示的接收信号具有从0秒到0.015秒的信号部分，所以在存在接收信号的信号间隔内，图6所示的基准信号的信号值从0秒到0.015秒进行相互关联从而为“1”。
同时，因为如图4所示，帧中的一个从前同步信号开始，所以通过识别前同步信号的位置可以知道帧起始点。
因为前同步信号不是数据码元，而是用以通过表示数据码元的起始时间点而使发送定时同步的信号，所以前同步信号由连续的“1”这种简单形式组成。即，当将图5所示的接收信号与图6所示的基准信号相互关联时，前同步信号部分中的基准信号等于信号值，因此，在前同步信号所处的时间点处结果值变为最大值，该位置成为各帧的起始位置。结果，在图7所示的信号波形中最大值的位置成为帧的起始位置。
如图4所示，因为已经预先定义了包括上行链路帧和下行链路帧的帧结构，所以当知道帧的起始位置时，可以通过计算在帧的各码元中设置的时间间隔来计算下行链路帧和上行链路帧的起始点。即，因为帧从下行链路部分开始，所以帧的起始点成为下行链路帧的起始点。此外，将TTG与下行链路帧的时间间隔相加的位置成为上行链路帧的起始点。因此，在图7的波形中具有最大值的0.005秒、0.01秒和0.015秒分别成为各帧的起始点。此外，基于该方法计算出的上行链路帧和下行链路帧的起始点称为上行链路信号和下行链路信号的起始点。
切换定时信号产生电路265通过基于下行链路信号和上行链路信号的起始点产生切换定时信号来控制开关。结果，可以在RF转发器200中区分下行链路信号和上行链路信号，并提供各信号的发送路径。
同时，因为一个帧是从前同步信号开始的，所以即使仅使用前同步信号，而不改变构成上行链路帧和下行链路帧的数据码元的比率并且使用导频码元，仍可通过区分下行链路信号和上行链路信号来产生切换定时信号，相互关联的结果值在前同步信号所处的时间间隔处变得最大，然后就可以如上所述地知道帧的起始位置。
图8是示出了根据本发明优选实施例的利用TDD方案和OFDM调制方案在移动通信网络的RF转发器中用于分离发送信号和接收信号的切换定时信号产生处理的流程图。
如图8所示，RF转发器200通过施主天线205接收从AP 110发送的RF信号(S800)。RF转发器的BPF 210仅让所发送的RF信号中发送频带的信号通过，并在消除其他频带的信号分量之后将其发送到开关220。即，位于RF转发器200的BPF 210和开关220之间的耦合器215提取一部分RF信号，并将其发送到切换定时信号产生电路265。切换定时信号产生电路265将从耦合器215发送的信号与在切换定时信号产生电路265的基准脉冲产生器中产生的基准信号相互关联(S804)。作为相互关联的结果，因为表示波形中的最大值的位置成为帧的起始位置，所以通过利用相互关联的结果来分析波形，可以确定帧的起始位置(S806)。
因为如图4所示预先定义了使用TDD方案和OFDM调制方案的信号的帧结构，所以切换定时信号产生电路265基于帧起始点来计算包括在RF信号中的下行链路信号和上行链路信号的起始点(S808)。当利用该方法计算出下行链路信号和上行链路信号的起始点时，切换定时信号产生电路265产生用于区分下行链路信号和上行链路信号的切换定时信号，并将其发送到开关220和240(S810)。当将切换定时信号发送到开关220、240时，开关220和240利用切换定时信号区分下行链路信号和上行链路信号，控制开关220和240的开和关，然后选择性地为各信号提供路径(S812)。因此，RF转发器200防止切换定时信号与下行链路信号以及上行链路信号发生干扰。此外，RF转发器200通过在下行链路信号的情况下将发送信号发送到AT 100而在上行链路信号的情况下将发送信号发送到AP 110，从而在AP 110和AT 100之间转发发送信号。
根据如上所述的本发明，因为使用TDD方案和OFDM方案的移动通信网络的RF转发器自身区分下行链路信号和上行链路信号，所以可以操作保持稳定性的RF转发器，产生切换定时信号以选择性地为各信号提供路径，并控制开关。
此外，可以解决由于下行链路信号和上行链路信号使用相同的频率而引起的下行链路信号和上行链路信号之间的干扰问题。
虽然已结合目前认为是最实用和优选的实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明并不限于公开的实施例和附图，相反，本发明旨在覆盖所附权利要求书的精神和范围内的各种变型和修改。
权利要求
1.一种产生用于在移动通信系统的射频转发器中分离发送信号的切换定时信号的方法，所述移动通信系统包括基于时分双工方案和正交频分复用调制方案工作的接入点、接入终端和射频转发器，所述方法包括以下步骤(a)从所述接入点接收射频信号，在所述射频转发器的耦合器中提取所述射频信号的一部分，并将所述射频信号的该部分发送到切换定时信号产生电路；(b)将从所述耦合器提取的所述射频信号与在所述切换定时信号产生电路中产生的基准信号相互关联；(c)通过分析相互关联结果值来确定所述射频信号的帧起始位置；(d)基于所述帧起始位置来计算包括在所述射频信号中的下行链路信号和上行链路信号的起始点；(e)利用所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点信息产生所述切换定时信号，并将所述切换定时信号发送到所述射频转发器的开关；以及(f)通过利用所述切换定时信号来控制所述开关以分开发送所述下行链路信号和所述上行链路信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(a)中，当从所述接入点接收到所述射频信号时，所述射频转发器的带通滤波器在让在所述接入点和所述接入终端之间进行信号发送时使用的频带的信号分量通过而消除其它频带的信号分量之后，将信号发送到所述射频转发器的所述开关，并且从所述射频转发器的所述耦合器提取已通过带通滤波器的所述射频信号的一部分，并将所述射频信号的该部分发送到切换定时信号产生电路。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述接入点和所述接入终端之间进行信号发送时使用的频带的所述信号分量包括2.3GHz频带的信号分量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(c)中，将与最大相互关联结果值相对应的位置确定为所述射频信号的帧起始位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(f)中，当接收到所述下行链路信号时，控制所述开关以使得经由所述射频转发器的低噪声放大器、衰减器、高功率放大器通过远程天线发射所述下行链路信号，而当接收到所述上行链路信号时，控制所述开关以使得经由所述射频转发器的低噪声放大器、衰减器(230)、高功率放大器通过施主天线发射所述上行链路信号，其中，利用所述切换定时信号来区分所述下行链路信号和所述上行链路信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述射频信号的帧包括下行链路帧、上行链路帧、Tx/Rx转换间隔(此后称为“TTG”)和Rx/Tx转换间隔(此后称为“RTG”)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，作为将所述下行链路帧、所述上行链路帧、所述Tx/Rx转换间隔和Rx/Tx转换间隔的时间间隔相加的结果，所述帧具有5毫秒的长度。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述下行链路帧是从所述接入点通过所述射频转发器发送到所述接入终端的下行链路信号的帧，而所述上行链路帧是从所述接入终端通过所述射频转发器发送到所述接入点的上行链路信号的帧。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述Tx/Rx转换间隔是用于分隔所述下行链路帧的发送时间和所述上行链路帧的发送时间的保护时间，并且在所述TGG期间，所述接入点被切换到接收所述上行链路帧的模式，而所述接入终端被切换到发送所述下行链路帧的模式。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述Rx/Tx转换间隔是用于分隔所述上行链路帧的发送时间和所述下行链路帧的发送时间的保护时间，并且在所述TGG期间，所述接入点被切换到接收所述下行链路帧的模式，而所述接入终端被切换到发送所述上行链路帧的模式。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，在所述Tx/Rx转换间隔或所述Rx/Tx转换间隔中，所述接入点和所述接入终端的每一个都不发送包括数据的有效信号。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(d)中，将所述帧起始位置确定为所述下行链路帧的起始点，并将Tx/Rx转换间隔加上下行链路帧的时间间隔的位置确定为所述上行链路的起始点，同时将所述下行链路帧的所述起始点确定为所述下行链路信号的起始点，并将所述上行链路帧的所述起始点确定为所述上行链路信号的起始点。
13.根据权利要求6所述的方法，其中，所述下行链路帧和所述上行链路帧各包括多个正交频分复用码元，所述正交频分复用码元包括数据码元、导频码元和前同步信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，包括所述下行链路帧和所述上行链路帧的数据码元的比率具有16∶6或13∶9的非对称结构。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述下行链路帧的第一个正交频分复用码元是前同步信号，每隔三个数据码元插入一个导频码元，并且所述上行链路帧由所述数据码元组成。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述下行链路帧的第一个正交频分复用码元是前同步信号，其余的正交频分复用码元由数据码元组成，并且所述上行链路帧由所述数据码元组成。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述数据码元的时间间隔对应于时间间隔Ts，Ts＝Tg+Tb，时间间隔Ts是有效码元时间间隔Tb之中的最后一个Tg与有效码元时间间隔相加之和。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述前同步信号以所述Ts作为其时间间隔，并且用于通过通知开始发送数据的时间点而使发送定时同步。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述导频码元以Tp作为其时间间隔，Tp＝Tb/2+Tg，所述导频码元通过被插入到所述数据码元中用来确定通信信道是下行链路还是上行链路。
20.一种射频转发器，用于将在接入点和接入终端之间发送的射频信号分离为在采用时分双工方案和正交频分复用调制方案的移动通信网络中使用的下行链路信号和上行链路信号，所述射频转发器包括带通滤波器(此后称为“BFP”)，用于让在所述接入点和所述接入终端之间发送的所述射频信号进行发送时使用的频带的信号分量通过，但是阻挡未使用的频带的信号分量；低噪声放大器(此后称为“LNA”)，用于减小所述射频信号的噪声分量，同时放大信号分量；衰减器，用于调节被放大的信号的信号电平；高功率放大器(此后称为“HPA”)，用于将从所述衰减器接收的受控信号放大到可以通过空气进行发送的有效功率电平；开关，通过利用切换定时信号，将所述射频信号分离为所述下行链路信号和所述上行链路信号；和切换定时信号产生电路，提取所述射频信号的一部分，将所提取的射频信号与基准信号相互关联，通过分析相互关联结果值来检测所提取的射频信号的帧起始位置，基于所述帧起始位置计算所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点，通过利用所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点信息来产生所述切换定时信号，并将所述切换定时信号发送到所述开关。
21.根据权利要求20所述的射频转发器，所述射频转发器还包括位于所述带通滤波器和所述开关之间的耦合器，该耦合器用于提取从所述带通滤波器发送到所述开关的所述射频信号的一部分，并将所述射频信号发送到所述切换定时信号产生电路。
22.根据权利要求20所述的射频转发器，所述射频转发器还包括施主天线，用于接收从所述接入点发送的射频信号；和远程天线，用于接收从所述接入终端发送的射频信号。
23.根据权利要求22所述的射频转发器，其中，当所述射频信号是下行链路信号时，根据所述切换定时信号控制所述开关的开和关，以使得所述射频信号通过所述低噪声放大器(225)、所述衰减器(230)和所述高功率放大器(235)而被发送到所述远程天线。
24.根据权利要求22所述的射频转发器，其中，当所述射频信号是上行链路信号时，根据所述切换定时信号控制所述开关的开和关，以使得所述射频信号通过所述低噪声放大器(250)、所述衰减器(255)和所述高功率放大器(260)而被发送到所述施主天线。
25.根据权利要求20所述的射频转发器，其中，所述切换定时信号产生电路位于所述射频转发器内或者作为独立装置与所述射频转发器相连接，所述切换定时信号产生电路从所述耦合器接收提取的射频信号，产生所述切换定时信号，并将所述切换定时信号发送到所述开关。
26.一种切换定时信号产生电路，用于产生切换定时信号，所述切换定时信号在射频转发器中将从接入点和接入终端接收的射频信号分离为在采用时分双工方案和正交频分复用调制方案的移动通信网络中使用的下行链路信号和上行链路信号，所述切换定时信号产生电路包括分配器，用于从包括在所述射频转发器中的耦合器接收作为所述射频信号的一部分而提取的提取射频信号；电平检测器，用于测量从所述分配器接收的所述提取射频信号的电平；可变增益放大器(此后，称为“VGA”)，用于接收在所述电平检测器处测得的电平值，并产生所述提取射频信号的所述电平；对数标度放大器，用于将所述提取射频信号的变化从线性标度转换为分贝(dB)标度；脉冲产生器，通过使用从所述对数标度放大器接收的所述提取射频信号，产生脉冲波形信号；基准脉冲产生器，用于产生在确定所述提取射频信号的帧起始位置时使用的基准脉冲波形信号；比较器，用于使从所述脉冲产生器接收的所述脉冲波形信号与从所述基准脉冲产生器接收的所述基准脉冲波形信号相互关联；定时控制器，通过分析相互关联结果值来确定所述提取射频信号的帧起始位置，基于所述帧起始位置计算所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点，利用所述下行链路信号和所述上行链路信号的起始点信息来产生切换定时信号，并将所述切换定时信号发送到所述射频转发器的开关；和相位调谐电路，用于接收在所述脉冲产生器中产生的所述脉冲波形信号的相位信息，并调谐所述基准脉冲波形信号的相位。
27.根据权利要求26所述的切换定时信号产生电路，其中，所述定时控制器通过分析所述相互关联结果值，将所述提取射频信号的帧起始位置确定为所述相互关联结果值为最大的位置。
28.根据权利要求26所述的切换定时信号产生电路，其中，所述定时控制器具有所述射频信号的帧结构信息，并且通过利用所述帧结构信息基于所述帧位置来计算包括在所述射频信号中的下行链路信号和上行链路信号的起始点。
全文摘要
本发明提供了利用TDD和OFDM调制产生用于在移动电信网络的RF转发器中分离发送信号和接收信号的切换定时信号的方法和系统。所述方法和系统在从接入点(在下文中称为“AP”)发送的RF信号被发送到RF转发器时，将从RF转发器的耦合器提取的一部分RF信号发送到切换定时信号产生电路，通过将在切换定时信号产生电路中产生的基准信号与从耦合器提取的RF信号相互关联来定位RF信号的帧起始位置，并且在基于帧起始位置利用AP的帧标准来计算包括在RF信号中的下行链路信号和上行链路信号的起始点并利用其产生切换定时信号之后发送到的RF转发器的开关时，能够通过在开关中利用切换定时信号来区分下行链路信号和上行链路信号地发送RF信号。
文档编号H04B7/14GK1985449SQ200580023824
公开日2007年6月20日 申请日期2005年7月14日 优先权日2004年7月14日
发明者赵雄植, 尹相元 申请人:Sk电信有限公社