专利名称：应用于gsm系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信系统应用技术，特别涉及一种应用于GSM系统的时隙同步和 时隙功率检测方法及系统。
背景技术：
目前GSM移动通信系统，采用的是时分复用技术(TDMA)，每一个基本帧包括8个 时隙，多个基本帧组成一个复帧，用户进行通话和相关的控制信号只占用其中的一个时隙， 因此对某一个载波在某一个时间段内并不是8个时隙都是有信号的，特别在话务量少的时 候，只有其中的很少时隙有信号，而目前的GSM直放站中，无论设备状态是忙或者是闲，各 时隙是否有用户占用，设备中的功放都是常开的，而功放在设备中消耗的能源是最大的，占 据了能耗的主要部分。在能源紧张的今天，如果在无用户占用的时隙上对功放进行时隙关断，就可以降 低整机设备的能耗，实现绿色能源的目的，从而降低运行成本。但是实现时隙关断的前提是 要进行准确的时隙同步和时隙功率检测，如果同步不够精确，就会造成掉话，从而影响通话 质量。在目前直放站行业，由于没有实现时隙精确同步，所以信号功率只是通过在一段时间 内对信号能量进行统计平均，基于平均能量得出某时间段内的信号功率，这种计算方法有 一定的局限性，因为只有在时隙同步后在一个时隙时间内计算信号功率才是准确的，而在 没有精确的时隙同步作为参考情况下，根据这种方法检测的数据，在话务量少或对基站进 行功率控制时，带来了很大的误差，从而造成监控方面的错误判断。在直放站等网络优化边缘设备中，由于缺乏基带数据的信令信息，所以难以实现 时隙的同步，从而无法实现准确的时隙功率检测，也就无法为时隙关断提供同步参考，造成 基站的功放无法准确进行时隙关断。
发明内容
本发明提供应用于GSM系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统，解决了 GSM 通信系统直放站在缺乏基带数据信令信息情况下难以实现时隙同步、时隙功率检测不准确 从而无法为功放的时隙关断提供同步参考的问题。一种应用于GSM系统的时隙同步方法，包括步骤
步骤一、采用软件无线电技术，锁定BCH信道，对BCH信道的基带数据I和Q进行采样 率变换，设定相对GSM码元速率整数倍的过采样率值；
步骤二、从所述基带数据I和Q中提取FCCH信道的基带数据If和Qf，从基带数据If和 Qf中捕获所述FCCH信道的FB突发(频率校正突发脉冲序列)，根据所述FB突发输出一个时 隙粗同步脉冲信号；
步骤三、根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据I和Q延时一个GSM基本帧得 到SCH信道的SB突发(同步突发脉冲序列)的时间范围，从所述基带数据I和Q中提取所述 SCH信道中的基带数据Is和延，根据所述时间范围从所述基带数据Is和延中捕获所述SB突发，输出一个时隙精确同步脉冲信号。一种应用于GSM系统的时隙功率检测方法，包括上述时隙同步方法的步骤，以及 在获得所述时隙精确同步脉冲信号之后，根据所述时隙精确同步脉冲信号计算GSM信号各 个时隙的功率。一种应用于GSM系统的时隙同步系统，包括采样率变换模块，时隙粗同步模块，时 隙精确同步模块；
所述采样率变换模块，用于对BCH信道的基带数据I和Q进行采样率变换； 所述时隙粗同步模块，用于从所述基带数据I和Q中提取FCCH信道的基带数据If和 Qf,从基带数据If和％中捕获所述FCCH信道的FB突发，并根据所述FB突发输出一个时隙 粗同步脉冲信号；
所述时隙精确同步模块，用于根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据I和Q延 时一个GSM基本帧得到SCH信道的SB突发时间范围，从所述基带数据I和Q中提取所述 SCH信道中的基带数据Is和延，根据所述时间范围从所述基带数据Is和延中捕获所述SB 突发，输出一个时隙精确同步脉冲信号。一种应用于GSM系统的时隙功率检测系统，包括上述应用于GSM系统的时隙同步 系统，以及时隙功率计算模块；
所述时隙功率计算模块，用于根据所述时隙精确同步脉冲信号计算GSM信号各个时隙 的功率。与现有技术相比，本发明采用软件无线电技术对BCH信道的基带数据进行抽取， 使用相对简单而且易于实现的算法，提取FCCH信道的基带数据，捕获FB突发实现时隙粗同 步，输出粗同步脉冲信号为捕获SB突发提供延时参考，根据粗同步脉冲信号对BCH信道的 基带数据进行延时，提取SCH信道的基带数据，并从其中捕获SB突发，实现时隙精确同步， 输出时隙精确同步脉冲，为时隙功率检测提供同步参考。通过上述双重捕获方法，先后捕获 FB突发和SB突发，大大提高了捕获的准确性，可以在直放站缺乏GSM通信系统基带数据信 令信息情况下实现时隙精确同步和时隙功率的准确检测，使得基站能准确进行功放的时隙 关断。
图1是本发明应用于GSM系统的时隙同步方法的流程示意图； 图2是本发明实施例中的复数相关运算结果的示意图3是本发明应用于GSM系统的时隙同步系统的结构示意图； 图4是本发明实施例中的时隙粗同步模块的结构示意图； 图5是本发明实施例中的时隙精确同步模块的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的时隙同步方法和时隙功率检测方法的技 术方案做详细的说明。请参阅图1，图1是本发明应用于GSM系统的时隙同步方法的流程示意图，包括以 下步骤5101、采用软件无线电技术，锁定BCH信道，提取BCH信道的基带数据I和Q并将其进 行采样率变换，根据实际情况，设定相对GSM码元速率整数倍的OSR (过采样率)值；
5102、对基带数据I和Q中FCCH信道的基带数据If和％进行特征提取，然后从基带数 据If和％中捕获FCCH信道的FB突发，根据FB突发输出一个时隙粗同步脉冲信号，为后续 捕获SB提供时间范围参考；
5103、由于FB突发与SB突发的相对位置固定且刚好相隔一个GSM基本帧，根据上述时 隙粗同步脉冲信号对基带数据I和Q进行延时一个GSM基本帧，就可以初步得到SCH信道 的SB突发的时间范围，然后对基带数据I和Q中SCH信道中的基带数据Is和延进行特征 提取，根据SB突发时间范围，从基带数据Is和延中捕获SB突发，根据SB突发输出一个时 隙精确同步脉冲信号，为后续的功率检测提供同步参考。在实现GSM信号的时隙精确同步后，输出的精确时隙同步脉冲为时隙功率检测提 供同步参考；然后根据上述精确时隙同步脉冲计算GSM信号各个时隙的功率，实现精确检 测时隙功率。为了更清晰本发明的技术方案，下面阐述本发明应用于GSM系统的时隙同步和时 隙功率检测方法的技术方案的较佳实施例。对于SlOl、具体地，采用软件无线电技术，锁定BCH信道，对BCH信道的基带数据 I和Q进行数字下变频、数据抽取，对数字下变频器DDC输出的高速序列进行采样率变换，得 到相对于GSM码元速率整数倍的OSR (过采样率)值，对于OSR取值可以根据实施本专利的 使用者的实际情况而定，通常取值范围为4至16之间，在本实施例中，OSR=S0对于S102、具体地，锁定FCCH信道，对FCCH信道的基带数据If和％进行特征提 取，获得基带数据If和％的正弦波序列，对上述正弦波序列进行包络信号提取，就可以得 到FCCH信道的信号包络线；
在GSM系统中，FCCH信道中的FB突发经过解调变为基带数据后基带数据If和％都可 以如下公式表示
y(n) = Acos(m0nifs + S0)(等式 1)
公式表示正弦波序列，其中，2为幅度，为1625/MkHz，j为采样频车 为初 始相位。如果采样率/: =8M70.833kHz，即过采样率0SR=8，那么可知32个采样点就构成
一个正弦波周期，而一个正弦波周期中最大值可以认为是信号的峰值，求出峰值得到一条 FCCH信道的信号包络线
peak(n) = rnax[ sampie(32n + m)} m = 1,2,3... 32 (等式 2)
对于FB突发，若0SR=8，会有37个正弦波序列，如果取每一个正弦波序列的最大值的 点，辦构成了一个37个点的矩形窗。基于此信号特征，对进行一次差分运算 得到
error in) = peak(n)- peak{n -1) n = 1,2,3...(等式 3)
用一个宽为37点的滑动窗口函数对进行截取求平方求和，每次移动一个一次 差分点，得到平方和隱-謂咖)
权利要求
1.一种应用于GSM系统的时隙同步方法，其特征在于，包括步骤步骤一、采用软件无线电技术，锁定BCH信道，对BCH信道的基带数据I和Q进行采样 率变换，设定相对GSM码元速率整数倍的过采样率值；步骤二、从所述基带数据I和Q中提取FCCH信道的基带数据If和Qf，从基带数据If和 Qf中捕获所述FCCH信道的FB突发，根据所述FB突发输出一个时隙粗同步脉冲信号；步骤三、根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据I和Q延时一个GSM基本帧得 到SCH信道的SB突发的时间范围，从所述基带数据I和Q中提取所述SCH信道中的基带数 据Is和延，根据所述时间范围从所述基带数据Is和延中捕获所述SB突发，输出一个时隙 精确同步脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的应用于GSM系统的时隙同步方法，其特征在于，所述步骤二具 体包括步骤a、锁定FCCH信道，提取基带数据I和Q中所述FCCH信道的基带数据If和％，获取基 带数据If和％的正弦波序列，对所述正弦波序列进行包络信号提取，获取所述FCCH信道的 信号包络线；b、对所述信号包络线进行一次差分运算、差分平方，然后用滑动窗口函数截取差分平 方值求得差分平方和；c、根据所述基带数据I和Q的功率等级预设门限阈值4判决所述差分平方和，捕获所述FCCH信道的FB突发，输出所述时隙粗同步脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的应用于GSM系统的时隙同步方法，其特征在于，采用查找表技 术，根据所述基带数据I和Q的功率等级实时调整预设门限阈值4,。
4.根据权利要求1所述的应用于GSM系统的时隙同步方法，其特征在于，所述步骤三具 体包括步骤d、根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据I和Q延时一个GSM基本帧获取SCH 信道的SB突发时间范围；e、锁定所述SCH信道，提取所述基带数据I和Q中所述SCH信道的基带数据Is和Qs与 两组预先设置储存的基带数据l·和Ql进行复数相关运算；f、根据所述基带数据I和Q的功率等级预设门限阈值」判决所述复相关运算的结果， 捕获所述SB突发中的训练序列，根据所述训练序列在所述SB突发中的位置对所述基带数 据I和Q进行延时，输出一个时隙精确同步脉冲信号。
5.根据权利要求4所述的应用于GSM系统的时隙同步方法，其特征在于，采用查找表技 术，根据所述基带数据I和Q的功率等级实时调整预设门限阈值勸。
6.一种应用于GSM系统的时隙功率检测方法，其特征在于，包括步骤如权利要求1至5任一项所述的应用于GSM系统的时隙同步方法的步骤；以及，在获得所述时隙精确同步脉冲信号之后，根据所述时隙精确同步脉冲信号计算 GSM信号各个时隙的功率。
7.一种应用于GSM系统的时隙同步系统，其特征在于，包括采样率变换模块，时隙粗同 步模块，时隙精确同步模块；所述采样率变换模块，用于采用软件无线电技术，锁定BCH信道，对BCH信道的基带数据I和Q进行采样率变换，设定相对GSM码元速率整数倍的过采样率值；所述时隙粗同步模块，用于从所述基带数据I和Q中提取FCCH信道的基带数据If和 Qf,从基带数据If和％中捕获所述FCCH信道的FB突发，并根据所述FB突发输出一个时隙 粗同步脉冲信号；所述时隙精确同步模块，用于根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据I和Q延 时一个GSM基本帧得到SCH信道的SB突发时间范围，从所述基带数据I和Q中提取所述 SCH信道中的基带数据Is和延，根据所述时间范围从所述基带数据Is和延中捕获所述SB 突发，输出一个时隙精确同步脉冲信号。
8.根据权利要求7所述的应用于GSM系统的时隙同步系统，其特征在于，所述时隙粗同 步模块包括信号提取单元，包络提取单元，差分运算单元，查找表单元，判决单元；所述信号提取单元，用于提取所述基带数据I和Q中FCCH信道的基带数据If和％ ； 所述包络提取单元，用于提取所述基带数据；和％的正弦波序列的信号包络线； 所述差分运算单元，用于执行所述信号包络线的一次差分、差分平方运算，利用滑动窗 口函数截取所述差分平方运算的结果求差分平方和；所述查找表单元，用于根据所述基带数据I和Q的功率等级查找并输出预设门限阈值所述判决单元，用于判决预设门限阈值為与差分平方和的大小，输出时隙粗同步脉冲信号。
9.根据权利要求7所述的应用于GSM系统的时隙同步系统，其特征在于，所述时隙精 确同步模块包括延时单元(1)，存储单元，复数相关器，查找表单元，判决单元，延时单元 (2)；所述延时单元(1)，用于根据时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据I和Q进行延时； 所述存储单元，用于存储预先设置的基带数据l·和Ql ；所述复数相关器，用于执行所述基带数据Is和( 与所述基带数据l·和Ql的复数相关 运算；所述查找表单元，用于根据所述基带数据I和Q的功率等级查找并输出预设门限阈值Bo ；所述判决单元，用于判决预设门限阈值勸与相关运算结果大小； 所述延时单元(2)，用于根据训练序列在SB突发中的位置对所述基带数据I和Q进行 延时，输出时隙精确同步脉冲信号。
10.一种应用于GSM系统的时隙功率检测系统，其特征在于，包括权利要求7至9任 一项所述的实现时隙同步系统，以及时隙功率计算模块；所述时隙功率计算模块，用于根据所述时隙精确同步脉冲信号计算GSM信号各个时隙 的功率。
全文摘要
应用于GSM系统的时隙同步和时隙功率检测方法，其中时隙同步方法包括对BCH信道的基带数据I和Q进行采样率变换；提取FCCH信道的基带数据IF和QF，捕获FB突发，输出时隙粗同步脉冲信号；提取SCH信道中的基带数据IS和QS，捕获SB突发，输出时隙精确同步脉冲信号；时隙功率检测方法包括上述时隙同步方法的步骤以及根据时隙精确同步脉冲信号计算GSM信号各个时隙功率。本发明还提供了应用于GSM系统的时隙同步和时隙功率检测系统，通过本发明的技术，能实现直放站的GSM信号时隙精确同步，同时也实现了时隙功率的准确检测，为基站功放的时隙关断提供了同步参考。
文档编号H04W56/00GK102123431SQ20111007359
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者刘勇, 张占胜, 黄小锋 申请人:京信通信系统(广州)有限公司