专利名称：一种WiMAX直放站同步方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信直放站领域,具体涉及一种WiMAX (World Interoperabilityfor Microwave Access,全球互通微波接入)直放站同步方法及装置。
背景技术：
由于WiMAX采用了与4G相同的技术，具有更大的带宽和更高的传输速率，建网方便，对于一些新兴的市场和解决最后一公里接入问题具有很强的竞争力。而作为一种同频双向放大器，直放站在移动通信系统中起到重大的作用，对于无线覆盖的弱信号区、盲区、边远地区是一种低成本、高效的解决方案，因而研究WiMAX机制直放站的同步技术，是WiMAX考虑覆盖问题，全面组网具有重大意义。WiMAX 数据巾贞包括 Preamble (导码)、FCH (Frame Control Header,巾贞控制头)、DL-MAP(Downlink-Map，下行链路映射)、UL-MAP(UpIink-Map，上行链路映射)、DLburst (Uplink burst,下行突发)和 UL-burst (Uplink-burst,上行突发)、TTG (Transmit/Receive Transition Gap,发送/接收转换间隙下行数据转换为上行数据的时隙保护区)以及RTG (Receive/Transmit Transition Gap,接收/发送转换时隙上行时隙转换到下行时隙保护区)等各个部分。对于作为中继设备的WiMAX直放站，准确地实现上下行时隙切换是实现无线信号的无缝放大和转发的关键。
传统的TDD(Time Division Duplexing,时分双工)直放站使用的同步方法功率检波；传统的功率检波法，利用数据帧功率的强度特殊关系寻找时隙切换点。传统的功率检波法，同步精度低；硬件成本高。
发明内容
本发明提出一种WiMAX直放站同步方法，可以提高WiMAX直放站的同步精度、降低成本。一种WiMAX直放站同步方法，包括步骤(I)对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；(2)根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的Wimax帧的上下行比例关系，检测所述下行链路信号与Wimax帧的同步状态；(3)若同步，则根据所述包络量化电平获取RTG的初始位置； (4)对所述RTG的初始位置进行调整；(5)根据调整后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；根据所述第一射频开关控制信号控制射频开关。本发明在传统功率检波同步的基础上，加入了微调机制，对传统功率检波得到的RTG初始位置进行微调；根据微调后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；根据所述第一射频开关控制信号控制射频开关；实现WiMAX直放站同步。与传统的功率检波同步方法相比，本发明加入了微调机制，提高了 WiMAX直放站同步的精度，达到更好的同步性能；另外，本发明采用逻辑器件实现，降低了成本。本发明还提出了一种WiMAX直放站同步装置，可以提高WiMAX直放站的同步精度、降低成本。一种WiMAX直放站同步装置，包括功率检波单元，用于对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；同步检测单元，用于根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的Wimax帧的上下行比例关系，检测所述下行链路信号与Wimax帧的同步状态；第一获取单元，用于根据所述同步状态，若同步，则根据所述包络量化电平获取RTG的初始位置；第一调整单元，用于调整所述RTG的初始位置；第二获取单元，用于根据调整后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；控制单元，用于根据所述第一射频开关控制信号控制射频开关。本发明在传统功率检波同步的基础上，加入了微调机制，对传统功率检波得到的RTG初始位置进行微调；根据微调后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；根据所述第一射频开关控制信号控制射频开关；实现WiMAX直放站同步。与传统的功率检波同步方法相比，本发明加入了微调机制，提高了 WiMAX直放站同步的精度，达到更好的同步性能；另外，本发明采用逻辑器件实现，降低了成本。
图1是本发明方法的一个实施例流程图；图2A是本发明方法中进行RTG初始位置微调的示意图；图2B是本发明方法中进行开关上升沿位置微调的示意图；图2C是本发明方法中进行开关下降沿位置微调的示意图；图3是WiMAX帧结构与射频开关位置关系示意图；图4是本发明装置的一个结构示意图；图5是本发明装置的另一个结构示意图。
具体实施例方式为便于理解本发明，下面将结合附图进行阐述。请参考图1，首先介绍本发明提出的一种WiMAX直放站同步方法，包括步骤101、进行功率检波得到包络量化电平；对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平。102、检测系统同步状态；根据包络量化电平、预设的电压门限值及配置的Wimax帧的上下行比例关系，检测下行链路信号与Wimax帧的同步状态。103、若同步，则获取RTG的初始位置；若同步，则根据包络量化电平获取RTG的初始位置。具体为，获取此时包络量化电平的下降沿位置或者上升沿位置作为RTG的初始位置。104、调整RTG的初始位置；对RTG的初始位置进行调整。105、获取射频开关控制信号；根据调整后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号。106、根据射频开关控制信号控制射频开关。根据第一射频开关控制信号控制射频开关。本发明在传统功率检波同·步的基础上，加入了微调机制，对传统功率检波得到的RTG初始位置进行微调；根据微调后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；根据第一射频开关控制信号控制射频开关；实现WiMAX直放站同步。与传统的功率检波同步方法相比，本发明加入了微调机制，提高了 WiMAX直放站同步的精度，达到更好的同步性能；另外，本发明采用逻辑器件实现，降低了成本。其中，102步骤具体为获取下行链路信号的包络量化电平；捕捉包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度；根据配置的WiMAX帧的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度；统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数以及判断每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔是否在预设的间隔内；若次数小于预设的次数和/或每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔不在预设的间隔内，则判定为失步；若次数大于等于预设的次数且每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔在预设的间隔内，则判定为同步。其中，预设的间隔为一个WiMAX帧，时长为5MS。其中104步骤具体为以RTG的初始位置为中心的预定范围作为第一遍历范围；以第一遍历范围的起始端作为新的RTG初始位置，在第一遍历范围内，以预设的步进值逐次移动新的RTG初始位置；每次移动后，统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数；以统计的最大次数对应的RTG位置为新的RTG初始位置。作为一种具体实施方式
，对RTG初始位置微调的过程，请参考图2A，以RTG初始位置为中心，确定RTG的遍历范围。在RTG的遍历范围内，从RTG的遍历范围的最左端开始，每次移动预设的步进值后，在一定的时间内，对下行链路信号进行功率检波得到实际的包络电压信号；将实际的包络电压信号与预设的电压门限值进行比较，得到包络量化电平；捕捉包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度；根据系统配置的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度；统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数；如果该次数大于预设的数值，则判定为同步；直至完成对整个RTG的遍历范围的遍历，在历次移动后统计的次数中，选择判断为同步时对应的次数最大时对应的RTG位置作为微调后RTG的初始位置。例如，某一次遍历中，统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数为20 ;另一次遍历中，统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数为22,预设的次数为15, 2次遍历后都判定为同步,选择次数为22时对应的RTG位置为微调后的RTG初始位置。为了可以达到更好的同步效果，可在上述步骤105之后作进一步改进分别对开关控制信号的上升沿和下降沿位置进行微调；对开关控制信号的上升沿的微调过程如下以第一射频开关控制信号的上升沿位置为中心的预定范围作为第二遍历范围；以第二遍历范围的起始端作为新的第一射频开关控制信号的上升沿位置，在第二遍历范围内，以预设的步进值逐次移动第一射频开关控制信号的上升沿位置；每次移动第一射频开关控制信号的上升沿位置后，统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数；以统计的最大次数对应的射频开关信号的上升沿位置为第二射频开关控制信号的上升沿位置；作为一种具体实时方式，对开关信号上升沿位置的微调，请参考图2B。以根据经过微调后的RTG初始位置、射频开关信号的提前量和滞后量得到的开关信号上升沿位置为中心，确定开关信号上升沿位置的遍历范围；在该遍历范围内，从最左端开始，每次以预设的步进值移动开关信号上升沿位置后，下行链路信号进行功率检波得到实际的包络电压信号；将实际的包络电压信号与预设的电压门限值进行比较，得到包络量化电平；捕捉包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度；根据系统配置的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度；统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数；直至完成对整个RTG的遍历范围的遍历，在历次移动后，选择判断为同步时对应的次数最大时对应的开关信号上升沿位置作为微调后的开关信号上升沿位置。对开关控制信号的下降沿的微调过程如下以第一射频开关控制信号的下降沿位置为中心的预定范围作为第三遍历范围；以第三遍历范围的起始端作为第一射频开关控制信号的下降沿位置，在第三遍历范围内，以预设的步进值逐次移动第一射频开关控制信号的下降沿位置；每次移动第一射频开关控制信号的下降沿位置后，统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数；以统计的最大次数对应的射频开关控制信号的下降沿位 置为第二的射频开关控制信号的下降沿位置；作为一种具体实施方式
，对开关信号下降沿位置的微调，请参考图2C。以根据经过微调后的RTG初始位置、射频开关信号的提前量和滞后量得到的开关信号下降沿位置为中心，确定开关信号下降沿位置的遍历范围；在该遍历范围内，从最左端开始，每次以预设的步进值移动开关信号下降沿位置后，下行链路信号进行功率检波得到实际的包络电压信号；将实际的包络电压信号与预设的电压门限值进行比较，得到包络量化电平；捕捉包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度；根据系统配置的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度；统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数；直至完成对整个RTG的遍历范围的遍历，在历次移动后，选择判断为同步时对应的次数最大时对应的开关信号下降沿位置作为微调后的开关信号下降沿位置。然后，根据第二的射频开关控制信号的上升沿位置和下降沿位置控制射频开关。在第二射频开关控制信号的上升沿位置开启射频开关，在第二射频开关控制信号的下降沿位置关闭射频开关。
在微调过程中，在第一遍历范围、第二遍历范围以及第三遍历范围中预设的步进值可以相同或者不相同。上述同步方法可在WiMAX直放站的近端机和远端机中进行，WiMAX直放站远端机与近端机同步方法完全类似，不同之处在于上行链路还需要对低噪放使能控制，下行链路需要对功放进行使能控制，除了产生近端要产生射频开关外，还需要产生功放使能信号和低噪放使能信号，低噪放使能信号与上行射频开关一致，功放使能开关、下行射频开关一致。为便于理解根据RTG初始位置、开关信号的提前量和滞后量确定开关信号上升沿和下降沿位置的过程，请参考图3，在一个WiMAX帧中，由下行时隙DL、TTG、上行时隙UL和RTG组成；根据图3中所示的下行开关提前量、下行开关滞后量、RTG的起始位置可以确定下行开关的上升沿位置和下行开关的下降沿位置；同理，根据上行开关的提前量、滞后量和RTG起始位置，可以确定上行开关的上升沿位置和下降沿位置。此过程为现有技术，因此，不再详细赘述。优选地，为了可以提高系统的适应能力，在步骤101中，先对下行链路信号按预设的功率衰减值衰减后，再进行功率检波。以上实施例中，步骤102具体步骤中提到的配置的上行时隙和下行时隙的比例关系，是在已知WiMAX直放站工作在何种上下行时隙比例关系的信号环境下，预先配置的；优选地，当不知道目前WiMAX直放站工作在何种上下行时隙比例关系的信号环境时，为了可以实现自动配置WiMAX直放站的上下行时隙比例关系，上述方法还包括以下步骤预先配置各种WiMAX的上行时隙和下行时隙比例关系；在102步骤前，获取实际的包络电压信号的包络特征，根据包络特征从预先配置的各种WiMAX的上行时隙和下行时隙比例关系中选择对应的WiMAX的上行时隙和下行时隙比例关系；在102步骤中，根据选择`的WiMAX的上行时隙和下行时隙比例关系，计算下行时隙的理论长度。其中，WiMAX的上下行时隙比例关系包括=WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为29比18 ;或者，WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为35比12 ;或者，WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为26比21。优选地，为了提高直放站的适应能力，包络量化电平包括TTL电平或者COMS电平。下面将结合附图，介绍本发明装置，请参考图4，一种WiMAX直放站同步装置，包括功率检波单元Tl，用于对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；同步检测单元T2，用于根据包络量化电平、预设的电压门限值及配置的Wimax帧的上下行比例关系，检测下行链路信号与Wimax帧的同步状态；第一获取单元T3，用于根据同步状态，若同步，则根据包络量化电平获取RTG的初始位置；第一调整单元T4，用于调整RTG的初始位置；第二获取单元T5，用于根据调整后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；
控制单元T6，用于根据第一射频开关控制信号控制射频开关。本发明在传统功率检波同步的基础上，加入了微调机制，对传统功率检波得到的RTG初始位置进行微调；根据微调后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；根据第一射频开关控制信号控制射频开关；实现WiMAX直放站同步。与传统的功率检波同步方法相比，本发明加入了微调机制，提高了 WiMAX直放站同步的精度，达到更好的同步性能；另外，本发明采用逻辑器件实现，降低了成本。请参考图5，为了可以使得系统的同步效果更好，可对图4实施例，做进一步改进增加第二调整单元17和第三调整单元T8 ；第二调整单元17，用于以第一射频开关控制信号的上升沿位置为中心的预定范围作为第二遍历范围，以第二遍历范围的起始端作为新的第一射频开关控制信号的上升沿位置，在第二遍历范围内，以预设的步进值逐次移动第一射频开关控制信号的上升沿位置；每次移动后，统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数，获取最大次数对应的射频开关信号的上升沿位置作为第二射频开关控制信号的上升沿位置；第三调整单元T8，用于以第一射频开关控制信号的下降沿位置为中心的预定范围作为第三遍历范围；以第三遍历范围的起始端作为新的第一射频开关控制信号的下降沿位置，在第三遍历范围内，以预设的步进值逐次移动第一射频开关控制信号的下降沿位置；每次移动后，统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数，获取最大次数对应的射频开关控制信号的下降沿位置作为第二的射频开关控制信号的下降沿位置；控制单元T6根据第二射频开关控制信号的上升沿位置和下降沿位置控制射频开关。
本发明适用于WiMAX制式的光纤直放站、无线直放站以及干线放大器等覆盖系统中。以上本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种WiMAX直放站同步方法，其特征是，包括步骤 (1)对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平； (2)根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的Wimax帧的上下行比例关系，检测所述下行链路信号与Wimax帧的同步状态； (3)若同步，则根据所述包络量化电平获取RTG的初始位置； (4)对所述RTG的初始位置进行调整； (5)根据调整后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；根据所述第一射频开关控制信号控制射频开关。
2.根据权利要求1所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，所述步骤(2)具体为 捕捉所述包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度； 根据配置的WiMAX帧的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度； 统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数以及判断每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔是否在预设的间隔内；若所述次数小于预设的次数和/或每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔不在预设的间隔内，则判定为失步；若所述次数大于等于预设的次数且每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔在预设的间隔内，则判定为同步。
3.根据权利要求2所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，所述步骤(4)具体为 以所述RTG的初始位置为中心的预定范围作为第一遍历范围；以所述第一遍历范围的起始端作为新的RTG初始位置，在所述第一遍历范围内，以预设的步进值逐次移动所述新的RTG初始位置；每次移动后，统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于所述预设时间长度的次数；以统计的最大次数对应的RTG位置为新的RTG初始位置。
4.根据权利要求3所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是， 在所述根据调整后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号的步骤后，包括步骤 以所述第一射频开关控制信号的上升沿位置为中心的预定范围作为第二遍历范围；以所述第二遍历范围的起始端作为新的第一射频开关控制信号的上升沿位置，在所述第二遍历范围内，以预设的步进值逐次移动所述第一射频开关控制信号的上升沿位置；每次移动后，统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于所述预设时间长度的次数；以统计的最大次数对应的射频开关信号的上升沿位置为第二射频开关控制信号的上升沿位置； 以所述第一射频开关控制信号的下降沿位置为中心的预定范围作为第三遍历范围；以所述第三遍历范围的起始端作为新的第一射频开关控制信号的下降沿位置，在所述第三遍历范围内，以预设的步进值逐次移动所述第一射频开关控制信号的下降沿位置；每次移动后，统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于所述预设时间长度的次数；以统计的最大次数对应的射频开关控制信号的下降沿位置为第二的射频开关控制信号的下降沿位置； 在控制射频开关时，根据所述第二的射频开关控制信号的上升沿位置和下降沿位置控制所述射频开关。
5.根据权利要求2所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是， 在所述计算下行时隙的理论长度的步骤前，预先配置各种WiMAX的上行时隙和下行时隙比例关系； 获取所述实际的包络电压信号的包络特征，根据所述包络特征从预先配置的各种WiMAX的上行时隙和下行时隙比例关系中选择对应的WiMAX的上行时隙和下行时隙比例关系; 在计算下行时隙的理论长度时，根据选择的WiMAX的上行时隙和下行时隙比例关系，计算下行时隙的理论长度。
6.根据权利要求1至5任一项所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是， 所述包络量化电平包括=TTL电平或者COMS电平。
7.一种WiMAX直放站同步装置，其特征是，包括 功率检波单元，用于对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平； 同步检测单元，用于根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的Wimax帧的上下行比例关系，检测所述下行链路信号与Wimax帧的同步状态； 第一获取单元，用于根据所述同步状态，若同步，则根据所述包络量化电平获取RTG的初始位置； 第一调整单元，用于调整所述RTG的初始位置； 第二获取单元，用于根据调整后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号； 控制单元，用于根据所述第一射频开关控制信号控制射频开关。
8.根据权利要求7所述的WiMAX直放站同步装置，其特征是， 所述同步检测单元进行同步检测时，获取所述包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度；根据配置的WiMAX帧的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度； 统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数以及判断每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔是否在预设的间隔内；若所述次数小于预设的次数和/或每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔不在预设的间隔内，则判定为失步；若所述次数大于等于预设的次数且每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔在预设的间隔内，则判定为同步。
9.根据权利要求8所述的WiMAX直放站同步装置，其特征是， 所述第一调整单元调整所述RTG的初始位置时，以所述RTG的初始位置为中心的预定范围作为第一遍历范围；以所述第一遍历范围的起始端作为新的RTG初始位置,在所述第一遍历范围内，以预设的步进值逐次移动所述新的RTG初始位置；每次移动后，统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于所述预设时间长度的次数；以统计的最大次数对应的RTG位置为新的RTG初始位置。
10.根据权利要求9所述的WiMAX直放站同步装置，其特征是，所述WiMAX直放站同步装置还包括第二调整单元，第三调整单元； 所述第二调整单元，用于以所述第一射频开关控制信号的上升沿位置为中心的预定范围作为第二遍历范围，以所述第二遍历范围的起始端作为新的第一射频开关控制信号的上升沿位置，在所述第二遍历范围内，以预设的步进值逐次移动所述第一射频开关控制信号的上升沿位置；每次移动后，统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于所述预设时间长度的次数，获取最大次数对应的射频开关信号的上升沿位置作为第二射频开关控制信号的上升沿位置； 所述第三调整单元，用于以所述第一射频开关控制信号的下降沿位置为中心的预定范围作为第三遍历范围；以所述第三遍历范围的起始端作为新的第一射频开关控制信号的下降沿位置，在所述第三遍历范围内，以预设的步进值逐次移动所述第一射频开关控制信号的下降沿位置；每次移动后，统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于所述预设时间长度的次数，获取最大次数对应的射频开关控制信号的下降沿位置作为第二的射频开关控制信号的下降沿位置； 所述控制单元控制射频开关时，根据所述第二射频开关控制信号的上升沿位置和下降沿位置控 制射频开关。
全文摘要
本发明公开了一种WiMAX直放站同步方法，包括对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的Wimax帧的上下行比例关系，检测所述下行链路信号与Wimax帧的同步状态；若同步，则根据所述包络量化电平获取RTG的初始位置；对所述RTG的初始位置进行调整；根据调整后的RTG初始位置、射频开关的提前量以及滞后量获得第一射频开关控制信号；根据所述第一射频开关控制信号控制射频开关。本发明还公开了一种WiMAX直放站同步装置，可以提高直放站的同步精度，达到更好的同步性能。
文档编号H04B7/26GK103051371SQ20111030948
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者廖世文, 冯文龙, 卢柱芳 申请人:京信通信系统(中国)有限公司