Td-lte检波同步方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种TD-LTE检波同步方法与系统，通过检测TD-LTE信号中保护间隔、上行导频和上行子帧的长度实现上行到下行的切换，通过检测下行子帧与下行导频时间长度，确定特殊子帧中保护间隔的位置，确定下行到上行的切换点，整个上行切换到下行和下行切换到上行的时间点完全针对TD-LTE信号帧结构特点，从而实现上、下行链路准确切换，另外整个切换过程的实现只需通过可编程逻辑器件即可完成处理，无需其他硬件，实现简单，所以本发明TD-LTE检波同步方法是一种实现简单、实现成本低廉且能确保同步精度的TD-LTE检波同步方法。
【专利说明】TD-LTE检波同步方法与系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，特别是涉及TD-LTE检波同步方法与系统。
【背景技术】
[0002]随着3G产业在全球逐渐步入高潮，肩负着3G向4G演进的LTE (Long TermEvolution,长期演进)目前正经历着关键的发展时期，TD-LTE是TD-SCDMA的演进技术，TD-LTE增强型被国际电信联盟确立为三大国际4G标准之一。与2G、3G通信系统类似，LTE系统同样存在地下商场、地铁、隧道等复杂地形信号盲区和弱区网络覆盖及延伸的问题，在中继技术形成标准发展起来之前，直放站在LTE系统中仍将起到重要的作用。
[0003]在TD-LTE系统中，上行链路信号与下行链路信号处于同一频率，通过时分复用的方式区分上/下行，上下行信号占用的无线信道资源可以通过调整上下行时隙配比的方式灵活配置。因此，TD-LTE直放站需要获取转换点位置信息，完成对射频信道的上下行切换，即实现准确的同步。上下行链路准确的切换可以保证上下行信号的准确发送与接收。
[0004]常用的同步方式主要有三种:包络检波、GPS定位、解帧同步。GPS定位成本高，易受天气影响，解帧同步需实现信息的完全解析，实现复杂，成本高，包络检波方式与两者相比实现简单，成本比较低，但是一般包络检波的方式其精度难以得到保证。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对一般TD-LTE直放站信号同步方式实现复杂、成本高或无法保证同步精度的问题，提供一种实现简单、成本低廉且能确保同步精度的TD-LTE检波同步方法与系统。
[0006]一种TD-LTE检波同步方法，包括步骤:
[0007]计数TD-LTE信号中空子帧时间长度；
[0008]当所述空子帧时间长度超过所述TD-LTE信号中保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，将上行链路切换到下行链路；
[0009]计数从下行切换点到上行链路切换的时间长度，当所述从下行切换点到上行链路切换的时间长度达到所述TD-LTE信号中下行导频与下行子帧两者时间长度之和时，将下行链路切换到上行链路。
[0010]一种TD-LTE检波同步系统，其特征在于，包括:
[0011]空子帧计数模块，用于计数TD-LTE信号中空子帧时间长度；
[0012]下行切换模块，用于当所述空子帧时间长度超过所述TD-LTE信号中保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，将上行链路切换到下行链路；
[0013]上行切换模块，用于计数从下行切换点到上行链路切换的时间长度，当所述从下行切换点到上行链路切换的时间长度达到所述TD-LTE信号中下行导频与下行子帧两者时间长度之和时，将下行链路切换到上行链路。
[0014]本发明TD-LTE检波同步方法与系统，通过检测TD-LTE信号中保护间隔、上行导频和上行子帧的长度实现上行到下行的切换，通过检测下行子帧与下行导频时间长度，确定特殊子帧中保护间隔的位置，确定下行到上行的切换点，整个上行切换到下行和下行切换到上行的时间点完全针对TD-LTE信号帧结构特点，从而实现上、下行链路准确切换，另外整个切换过程的实现只需通过可编程逻辑器件即可完成处理，无需其他硬件，实现简单，所以本发明TD-LTE检波同步方法是一种实现简单、实现成本低廉且能确保同步精度的TD-LTE检波同步方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明TD-LTE检波同步方法第一个实施例的流程示意图；
[0016]图2为本发明TD-LTE检波同步方法第二个实施例的流程示意图；
[0017]图3为本发明TD-LTE检波同步方法第三个实施例的流程示意图；
[0018]图4为TD-LTE信号配比为2:2帧结构示意图；
[0019]图5为TD-LTE信号配比为3:1帧结构示意图；
[0020]图6为本发明TD-LTE检波同步系统第一个实施例的结构示意图；
[0021]图7为本发明TD-LTE检波同步系统第二个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]本发明TD-LTE检波同步方法和系统，针对LTE信号帧结构特点通过判定两个切换点实现上下行链路上下行子帧的切换，下行切至上行通过寻找特殊时隙中保护间隔的位置实现下行到上行的切换，上行切至下行通过确定下行子帧第一个OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing,正交频分复用)符号循环前缀位置实现上行到下行的切换，其中循环前缀位置的确定需要在确定保护间隔位置的前提下，根据LTE信号帧结构特点通过时钟CLOCK确定。与现有的TD-LTE同步方法相比，利用检波同步方法能在保证一定精度的前提下实现上下行的切换，且实现方法简单，成本比较低。
[0023]在下述实施方式中，第一门限值和第二门限值均为试验测试获得的经验数据值。
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0025]如图1所示，一种TD-LTE检波同步方法，包括步骤:
[0026]S200:计数TD-LTE信号中空子帧时间长度；
[0027]S400:当所述空子帧时间长度超过所述TD-LTE信号中保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，将上行链路切换到下行链路；
[0028]S600:计数从下行切换点到上行链路切换的时间长度，当所述从下行切换点到上行链路切换的时间长度达到所述TD-LTE信号中下行导频与下行子帧两者时间长度之和时，将下行链路切换到上行链路。
[0029]本发明TD-LTE检波同步方法，通过检测TD-LTE信号中保护间隔、上行导频和上行子帧的时间长度实现上行到下行的切换，通过检测下行子帧与下行导频时间长度，确定特殊子帧中保护间隔的位置，确定下行到上行的切换点，整个上行切换到下行和下行切换到上行的时间点完全针对TD-LTE信号帧结构特点，从而实现上、下行链路准确切换，另外整个切换过程的实现只需通过可编程逻辑器件即可完成处理，无需其他硬件，实现简单，所以本发明TD-LTE检波同步方法是一种实现简单、实现成本低廉且能确保同步精度的TD-LTE检波同步方法。
[0030]如图2所示，在其中一个实施例中，所述步骤S200之前还有步骤:
[0031]SlOO:对TD-LTE信号进行区域时间段内的功率值统计，判断所述TD-LTE信号在所述区域时间段内的功率值是否大于第一门限值，若大于，则启动TD-LTE信号检波同步检测，若不大于，则给出TD-LTE信号失步告警。
[0032]在本实施例中，所述的区域时间段指的是一段时间，例如8毫秒、10毫秒、12毫秒，优选的一般都是选取统计TD-LTE信号10毫秒内的功率。通过判断功率统计值是否大于第一门限值来触发检波同步的开启。若功率值不大于第一门限值，则认为下行基带链路无数据，给出TD-LTE失步告警，RF开关一直打到下行；若功率值大于第一门限值，开启TD-LTE检波同步。
[0033]如图3所示，在其中一个实施例中，所述步骤S200具体包括步骤:
[0034]S220:对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗的功率值；
[0035]S240:设置空子帧计数器，当所述稳定搜索窗功率值小于第二门限值时，所述空子帧计数器自增1，计数所述空子帧时间长度，当所述稳定搜索窗功率值不小于所述第二门限值时，所述空子帧计数器复位清零。
[0036]如图3所示,在其中一个实施例中,所述步骤S400具体包括:
[0037]S420:对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，当所述空子帧时间长度达到所述保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗的功率值；
[0038]S440:判断所述稳定搜索窗的功率值是否大于第二门限值，若大于，则将所述TD-LTE上行链路切换到下行链路，若不大于，则继续滑动所述稳定搜索窗，继续搜索。
[0039]下面将根据图4，用TD-LTE信号比配为2:2时，将上行链路切换到下行链路这一具体实施例详细解释说明上述两个实施例中执行步骤的原理以及其有益效果。
[0040]特殊子帧中的保护间隔和上行导频在下行基带信号中功率为空，两个连续的上行子帧功率同时为空，而且时间长度固定为2285.4167US。根据协议规定下行子帧每个时隙第一个OFDM符号都分布有参考信号R，即便没有用户数据，下行子帧每个时隙第一个OFDM符号都有功率存在。这样，在功率为空的上行子帧和功率不为空的下行子帧的第一个OFDM符号的循环前缀之间，可以确定下行切换点。根据这种特征可以设计一个时间计数器，在功率为空的时间长度达2285.4167us时认为找到了下行切换点位置，首先设置一定窗长的稳定搜索窗Ts=0.478s，滑动稳定搜索窗，当功率小于第二门限值时，空子帧计数器自增1，否则计数器复位重新搜索。当空子帧计数器计数值达到2285416.7/48，继续搜索若搜索窗功率大于第二门限值则认为找到了下行切换点，对应下行子帧的第一个OFDM符号，若搜索窗功率值不大于第二门限值继续搜索，若功率值大于第二门限值，则跳转到初始下行切换点状态。
[0041]如图3所示,在其中一个实施例中,所述步骤S600具体包括:
[0042]S620:计数TD-LTE信号中下行子帧和下行导频OFDM符号时间长度，当计数时间达到所述TD-LTE信号中下行子帧和下行导频前8个OFDM符号时间长度时，进入特殊符号计数；
[0043]S640:对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗功率值。
[0044]S660:计数所述TD-LTE信号中特殊符号的时间长度，当所述稳定搜索窗功率值大于所述第二门限值且所述TD-LTE信号中特殊符号的时间长度超过所述下行导频后2个OFDM符号时间长度时，将下行链路切换到上行链路。
[0045]下面将根据图4，用TD-LTE信号配比为2:2，特殊子帧配比为10:2:2这一具体实施例详细解释本发明TD-LTE检波同步方法中，下行切换到上行的过程及其原理。
[0046]上行切换通过判断特殊时隙中保护间隔位置实现，具体实施时需结合帧结构特点，上下行配比2:2时特殊子帧配比为10:2:2，下行导频占用10个OFDM符号，其中0#符号和7#符号为参考信号，8#符号和9#符号当有业务情形时分配物理下行共享信道信息，当无业务情形时为空。换言之下行导频的0#符号、1#符号、2#符号、4#符号、7#符号功率均为高，3#符号、5#符号、6#符号、8#符号、9#符号功率可能为高，也可能为空。对于下行基带信号保护间隔和上行导频功率均为空，#8符号和#9符号同时为空或者同时为高，#3符号、#5符号和#6符号则根据基站决定是否功率为空。在这种情况下，设计的寻找功率为空的时间窗口无论是从#8符号开始计数，还是从保护间隔开始计数，第一个状态的时间窗口可以固定为2285.4167US，在第一个状态完成后跳转至第二状态等待下行子帧的第一个OFDM符号的循环前缀的到来。在第二状态时，如果#8符号和#9符号有功率，则第一个OFDM符号的循环前缀马上可以检测到，如果#8符号和#9符号功率为空，则第一个OFDM符号的循环前缀会经过285.4167us后可以检测到。
[0047]整个下行切换到上行的步骤如图3所示，计数TD-LTE信号中下行子帧和下行导频OFDM符号时间长度，当计数时间长度达到所述TD-LTE信号中下行子帧和下行导频前8个OFDM符号时间长度时，进入特殊符号计数，设置特殊符号计数器，当所述稳定搜索窗功率值大于第二门限值且所述特殊符号计数器计数TD-LTE信号中特殊符号的时间长度大于2个OFDM符号长度时，将下行链路切换到上行链路。
[0048]下面将根据图5，选用TD-LTE信号配比为3:1帧结构这一具体实施例再次完整详细解释本发明TD-LTE检波同步方法的过程及其原理。
[0049]上行链路切换到下行链路=TD-LTE信号配比为3:1时，配比下空子帧时间长度为GP+UpPTS+U,因此在功率为空的时间长度达1462.7us时认为找到了下行切换点位置。首先设置一定窗长的稳定搜索窗Ts=0.48us，滑动稳定搜索窗，当功率小于门限值时，空子帧计数器自增1，否则计数器复位重新搜索。当空子帧计数器计数值达到1462.7/48，继续搜索若搜索窗功率大于门限值则认为找到了下行切换点，对应下行子帧的第一个OFDM符号，若搜索窗功率值不大于门限值继续搜索；若功率值大于门限值，将TD-LTE信号从上行链路切换到下行链路。
[0050]下行链路切换到上行链路=TD-LTE信号上下行配比为3:1时，特殊子帧配比为3:9:2，此时DwPTS前三个OFDM符号都含有信号，因此在完成步骤S400上行到下行切换位置判定后，设置时间计数器，当时间计数器时间达到DDD+DwPTS时间长度即为找到了 GP位置，将TD-LTE信号行链路切换到上行链路。[0051]如图6所示，一种TD-LTE检波同步系统，包括:
[0052]空子帧计数模块200，用于计数TD-LTE信号中空子帧时间长度；
[0053]下行切换模块400，用于当所述空子帧时间长度超过所述TD-LTE信号中保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，将所述TD-LTE上行链路切换到下行链路；
[0054]上行切换模块600，用于计数从下行切换点到上行链路切换的时间长度，当所述从下行切换点到上行链路切换的时间长度达到所述TD-LTE信号中下行导频与下行子帧两者时间长度之和时，将下行链路切换到上行链路。
[0055]本发明TD-LTE检波同步系统，通过检测TD-LTE信号中保护间隔、上行导频和上行子帧的长度实现上行到下行的切换，通过检测下行子帧与下行导频时间长度，确定特殊子帧中保护间隔的位置，确定下行到上行的切换点，整个上行切换到下行和下行切换到上行的时间点完全针对TD-LTE信号帧结构特点，从而实现上、下行链路准确切换，另外整个切换过程的实现只需通过可编程逻辑器件即可完成处理，无需其他硬件，实现简单，所以本发明TD-LTE检波同步系统是一种实现简单、实现成本低廉且能确保同步精度的TD-LTE检波冋步系统。
[0056]如图7所示，在其中一个实施例中，所述TD-LTE检波同步系统还包括:
[0057]检波同步启动判别模块100，用于对TD-LTE信号进行区域时间段内的功率值统计，判断所述TD-LTE信号在所述区域时间段内的功率值是否大于第一门限值，若大于，则启动TD-LTE信号检波同步检测，若不大于所述第一门限值，则给出TD-LTE信号失步告警。
[0058]如图7所示，在其中一个实施例中，所述空子帧计数模块200具体包括:
[0059]稳定搜索窗功率统计单元220，用于对TD-LTE信号设置稳定搜索窗,滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗的功率值；
[0060]空子帧计数判断单元240，用于设置空子帧计数器，当所述稳定搜索窗功率值小于第二门限值时，所述空子帧计数器自增1，计数所述空子帧时间长度，当所述稳定搜索窗功率值不小于所述第二门限值时，所述空子帧计数器复位清零。
[0061]如图7所示，在其中一个实施例中，所述下行切换模块400具体包括:
[0062]空子帧时间长度确定单元420，用于对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，当所述空子帧时间长度达到所述保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗的功率值；
[0063]下行切换判断单元440，用于判断所述稳定搜索窗的功率值是否大于第二门限值，若大于，则将所述TD-LTE上行链路切换到下行链路，若不大于，则继续滑动所述稳定搜索窗，继续搜索。
[0064]如图7所示,在其中一个实施例中,所述上行切换模块600具体包括:
[0065]特殊符号计数准备单元620，用于计数TD-LTE信号中下行子帧和下行导频OFDM符号时间长度，当计数时间达到所述TD-LTE信号中下行子帧和下行导频前8个OFDM符号时间长度时，进入特殊符号计数；
[0066]功率值统计单兀640,用于对TD-LTE信号设置稳定搜索窗,滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗功率值；
[0067]上行链路切换单元660，用于计数所述TD-LTE信号中特殊符号的时间长度，当所述稳定搜索窗功率值大于所述第二门限值且所述TD-LTE信号中特殊符号的时间长度超过所述下行导频后2个OFDM符号时间长度时，将下行链路切换到上行链路。
[0068]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种TD-LTE检波同步方法，其特征在于，包括步骤: 计数TD-LTE信号中空子帧时间长度； 当所述空子帧时间长度超过所述TD-LTE信号中保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，将上行链路切换到下行链路； 计数从下行切换点到上行链路切换的时间长度，当所述从下行切换点到上行链路切换的时间长度达到所述TD-LTE信号中下行导频与下行子帧两者时间长度之和时，将下行链路切换到上行链路。
2.根据权利要求1所述的TD-LTE检波同步方法，其特征在于，所述步骤计数TD-LTE信号中空子帧时间长度之前还有步骤: 对TD-LTE信号进行区域时间段内的功率值统计，判断所述TD-LTE信号在所述区域时间段内的功率值是否大于第一门限值，若大于，则启动TD-LTE信号检波同步检测，若不大于，则给出TD-LTE信号失步告警。
3.根据权利要求1或2所述的TD-LTE检波同步方法，其特征在于，所述计数TD-LTE信号中空子帧时间长度具体包括步骤: 对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗的功率 值； 设置空子帧计数器，当所述稳定搜索窗功率值小于第二门限值时，所述空子帧计数器自增1，计数所述空子帧时间长度，当所述稳定搜索窗功率值不小于所述第二门限值时，所述空子帧计数器复位清零。
4.根据权利要求1或2所述的TD-LTE检波同步方法，其特征在于，所述步骤当所述空子帧时间长度达到所述保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，将上行链路切换到下行链路具体包括: 对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，当所述空子帧时间长度达到所述保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗的功率值； 判断所述稳定搜索窗的功率值是否大于第二门限值，若大于，则将所述TD-LTE上行链路切换到下行链路，若不大于，则继续滑动所述稳定搜索窗，继续搜索。
5.根据权利要求1或2所述的TD-LTE检波同步方法，其特征在于，所述步骤计数从下行切换点到上行链路切换的时间长度，当所述从下行切换点到上行链路切换的时间长度达到所述TD-LTE信号中下行导频与下行子帧两者时间长度之和时，将下行链路切换到上行链路具体包括: 计数TD-LTE信号中下行子帧和下行导频OFDM符号时间长度，当计数时间达到所述TD-LTE信号中下行子帧和下行导频前8个OFDM符号时间长度时，进入特殊符号计数； 对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗功率值； 计数所述TD-LTE信号中特殊符号的时间长度，当所述稳定搜索窗功率值大于所述第二门限值且所述TD-LTE信号中特殊符号的时间长度超过所述下行导频后2个OFDM符号时间长度时，将下行链路切换到上行链路。
6.一种TD-LTE检波同步系统，其特征在于，包括: 空子帧计数模块，用于计数TD-LTE信号中空子帧时间长度；下行切换模块，用于当所述空子帧时间长度超过所述TD-LTE信号中保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，将上行链路切换到下行链路； 上行切换模块，用于计数从下行切换点到上行链路切换的时间长度，当所述从下行切换点到上行链路切换的时间长度达到所述TD-LTE信号中下行导频与下行子帧两者时间长度之和时，将下行链路切换到上行链路。
7.根据权利要求6所述的TD-LTE检波同步系统，其特征在于，还包括: 检波同步启动判别模块，用于对TD-LTE信号进行区域时间段内的功率值统计，判断所述TD-LTE信号在所述区域时间段内的功率值是否大于第一门限值，若大于，则启动TD-LTE信号检波同步检测，若不大于所述第一门限值，则给出TD-LTE信号失步告警。
8.根据权利要求6或7所述的TD-LTE检波同步系统，其特征在于，所述空子帧计数模块具体包括: 稳定搜索窗功率统计单元，用于对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗的功率值； 空子帧计数判断单元，用于设 置空子帧计数器，当所述稳定搜索窗功率值小于第二门限值时，所述空子帧计数器自增1，计数所述空子帧时间长度，当所述稳定搜索窗功率值不小于所述第二门限值时，所述空子帧计数器复位清零。
9.根据权利要求6或7所述的TD-LTE检波同步系统，其特征在于，所述下行切换模块具体包括: 空子帧时间长度确定单元，用于对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，当所述空子帧时间长度达到所述保护间隔、上行导频以及上行子帧三者时间长度之和时，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗的功率值； 下行切换判断单元，用于判断所述稳定搜索窗的功率值是否大于第二门限值，若大于，则将所述TD-LTE上行链路切换到下行链路，若不大于，则继续滑动所述稳定搜索窗，继续搜索。
10.根据权利要求6或7所述的TD-LTE检波同步系统，其特征在于，所述上行切换模块具体包括: 特殊符号计数准备单元，用于计数TD-LTE信号中下行子帧和下行导频OFDM符号时间长度，当计数时间达到所述TD-LTE信号中下行子帧和下行导频前8个OFDM符号时间长度时，进入特殊符号计数； 功率值统计单元，用于对TD-LTE信号设置稳定搜索窗，滑动所述稳定搜索窗，统计所述稳定搜索窗功率值； 上行链路切换单元，用于计数所述TD-LTE信号中特殊符号的时间长度，当所述稳定搜索窗功率值大于所述第二门限值且所述TD-LTE信号中特殊符号的时间长度超过所述下行导频后2个OFDM符号时间长度时，将下行链路切换到上行链路。
【文档编号】H04B1/7073GK103457628SQ201310362924
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】苏慧君, 杨俊
申请人:京信通信系统（中国）有限公司