專利名稱：應(yīng)用于gsm系統(tǒng)的時隙同步和時隙功率檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，特別涉及一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步和 時隙功率檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前GSM移動通信系統(tǒng)，采用的是時分復(fù)用技術(shù)(TDMA)，每一個基本幀包括8個 時隙，多個基本幀組成一個復(fù)幀，用戶進(jìn)行通話和相關(guān)的控制信號只占用其中的一個時隙， 因此對某一個載波在某一個時間段內(nèi)并不是8個時隙都是有信號的，特別在話務(wù)量少的時 候，只有其中的很少時隙有信號，而目前的GSM直放站中，無論設(shè)備狀態(tài)是忙或者是閑，各 時隙是否有用戶占用，設(shè)備中的功放都是常開的，而功放在設(shè)備中消耗的能源是最大的，占 據(jù)了能耗的主要部分。在能源緊張的今天，如果在無用戶占用的時隙上對功放進(jìn)行時隙關(guān)斷，就可以降 低整機(jī)設(shè)備的能耗，實現(xiàn)綠色能源的目的，從而降低運行成本。但是實現(xiàn)時隙關(guān)斷的前提是 要進(jìn)行準(zhǔn)確的時隙同步和時隙功率檢測，如果同步不夠精確，就會造成掉話，從而影響通話 質(zhì)量。在目前直放站行業(yè)，由于沒有實現(xiàn)時隙精確同步，所以信號功率只是通過在一段時間 內(nèi)對信號能量進(jìn)行統(tǒng)計平均，基于平均能量得出某時間段內(nèi)的信號功率，這種計算方法有 一定的局限性，因為只有在時隙同步后在一個時隙時間內(nèi)計算信號功率才是準(zhǔn)確的，而在 沒有精確的時隙同步作為參考情況下，根據(jù)這種方法檢測的數(shù)據(jù)，在話務(wù)量少或?qū)具M(jìn) 行功率控制時，帶來了很大的誤差，從而造成監(jiān)控方面的錯誤判斷。在直放站等網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化邊緣設(shè)備中，由于缺乏基帶數(shù)據(jù)的信令信息，所以難以實現(xiàn) 時隙的同步，從而無法實現(xiàn)準(zhǔn)確的時隙功率檢測，也就無法為時隙關(guān)斷提供同步參考，造成 基站的功放無法準(zhǔn)確進(jìn)行時隙關(guān)斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步和時隙功率檢測方法及系統(tǒng)，解決了 GSM 通信系統(tǒng)直放站在缺乏基帶數(shù)據(jù)信令信息情況下難以實現(xiàn)時隙同步、時隙功率檢測不準(zhǔn)確 從而無法為功放的時隙關(guān)斷提供同步參考的問題。一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法，包括步驟
步驟一、采用軟件無線電技術(shù)，鎖定BCH信道，對BCH信道的基帶數(shù)據(jù)I和Q進(jìn)行采樣 率變換，設(shè)定相對GSM碼元速率整數(shù)倍的過采樣率值；
步驟二、從所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中提取FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)If和Qf，從基帶數(shù)據(jù)If和 Qf中捕獲所述FCCH信道的FB突發(fā)(頻率校正突發(fā)脈沖序列)，根據(jù)所述FB突發(fā)輸出一個時 隙粗同步脈沖信號；
步驟三、根據(jù)所述時隙粗同步脈沖信號對所述基帶數(shù)據(jù)I和Q延時一個GSM基本幀得 到SCH信道的SB突發(fā)(同步突發(fā)脈沖序列)的時間范圍，從所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中提取所述 SCH信道中的基帶數(shù)據(jù)Is和延，根據(jù)所述時間范圍從所述基帶數(shù)據(jù)Is和延中捕獲所述SB突發(fā)，輸出一個時隙精確同步脈沖信號。一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙功率檢測方法，包括上述時隙同步方法的步驟，以及 在獲得所述時隙精確同步脈沖信號之后，根據(jù)所述時隙精確同步脈沖信號計算GSM信號各 個時隙的功率。一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步系統(tǒng)，包括采樣率變換模塊，時隙粗同步模塊，時 隙精確同步模塊；
所述采樣率變換模塊，用于對BCH信道的基帶數(shù)據(jù)I和Q進(jìn)行采樣率變換； 所述時隙粗同步模塊，用于從所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中提取FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)If和 Qf,從基帶數(shù)據(jù)If和％中捕獲所述FCCH信道的FB突發(fā)，并根據(jù)所述FB突發(fā)輸出一個時隙 粗同步脈沖信號；
所述時隙精確同步模塊，用于根據(jù)所述時隙粗同步脈沖信號對所述基帶數(shù)據(jù)I和Q延 時一個GSM基本幀得到SCH信道的SB突發(fā)時間范圍，從所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中提取所述 SCH信道中的基帶數(shù)據(jù)Is和延，根據(jù)所述時間范圍從所述基帶數(shù)據(jù)Is和延中捕獲所述SB 突發(fā)，輸出一個時隙精確同步脈沖信號。一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙功率檢測系統(tǒng)，包括上述應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步 系統(tǒng)，以及時隙功率計算模塊；
所述時隙功率計算模塊，用于根據(jù)所述時隙精確同步脈沖信號計算GSM信號各個時隙 的功率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用軟件無線電技術(shù)對BCH信道的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取， 使用相對簡單而且易于實現(xiàn)的算法，提取FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)，捕獲FB突發(fā)實現(xiàn)時隙粗同 步，輸出粗同步脈沖信號為捕獲SB突發(fā)提供延時參考，根據(jù)粗同步脈沖信號對BCH信道的 基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行延時，提取SCH信道的基帶數(shù)據(jù)，并從其中捕獲SB突發(fā)，實現(xiàn)時隙精確同步， 輸出時隙精確同步脈沖，為時隙功率檢測提供同步參考。通過上述雙重捕獲方法，先后捕獲 FB突發(fā)和SB突發(fā)，大大提高了捕獲的準(zhǔn)確性，可以在直放站缺乏GSM通信系統(tǒng)基帶數(shù)據(jù)信 令信息情況下實現(xiàn)時隙精確同步和時隙功率的準(zhǔn)確檢測，使得基站能準(zhǔn)確進(jìn)行功放的時隙 關(guān)斷。


圖1是本發(fā)明應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法的流程示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例中的復(fù)數(shù)相關(guān)運算結(jié)果的示意圖3是本發(fā)明應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明實施例中的時隙粗同步模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明實施例中的時隙精確同步模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的時隙同步方法和時隙功率檢測方法的技 術(shù)方案做詳細(xì)的說明。請參閱圖1，圖1是本發(fā)明應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法的流程示意圖，包括以 下步驟5101、采用軟件無線電技術(shù)，鎖定BCH信道，提取BCH信道的基帶數(shù)據(jù)I和Q并將其進(jìn) 行采樣率變換，根據(jù)實際情況，設(shè)定相對GSM碼元速率整數(shù)倍的OSR (過采樣率)值；
5102、對基帶數(shù)據(jù)I和Q中FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)If和％進(jìn)行特征提取，然后從基帶數(shù) 據(jù)If和％中捕獲FCCH信道的FB突發(fā)，根據(jù)FB突發(fā)輸出一個時隙粗同步脈沖信號，為后續(xù) 捕獲SB提供時間范圍參考；
5103、由于FB突發(fā)與SB突發(fā)的相對位置固定且剛好相隔一個GSM基本幀，根據(jù)上述時 隙粗同步脈沖信號對基帶數(shù)據(jù)I和Q進(jìn)行延時一個GSM基本幀，就可以初步得到SCH信道 的SB突發(fā)的時間范圍，然后對基帶數(shù)據(jù)I和Q中SCH信道中的基帶數(shù)據(jù)Is和延進(jìn)行特征 提取，根據(jù)SB突發(fā)時間范圍，從基帶數(shù)據(jù)Is和延中捕獲SB突發(fā)，根據(jù)SB突發(fā)輸出一個時 隙精確同步脈沖信號，為后續(xù)的功率檢測提供同步參考。在實現(xiàn)GSM信號的時隙精確同步后，輸出的精確時隙同步脈沖為時隙功率檢測提 供同步參考；然后根據(jù)上述精確時隙同步脈沖計算GSM信號各個時隙的功率，實現(xiàn)精確檢 測時隙功率。為了更清晰本發(fā)明的技術(shù)方案，下面闡述本發(fā)明應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步和時 隙功率檢測方法的技術(shù)方案的較佳實施例。對于SlOl、具體地，采用軟件無線電技術(shù)，鎖定BCH信道，對BCH信道的基帶數(shù)據(jù) I和Q進(jìn)行數(shù)字下變頻、數(shù)據(jù)抽取，對數(shù)字下變頻器DDC輸出的高速序列進(jìn)行采樣率變換，得 到相對于GSM碼元速率整數(shù)倍的OSR (過采樣率)值，對于OSR取值可以根據(jù)實施本專利的 使用者的實際情況而定，通常取值范圍為4至16之間，在本實施例中，OSR=S0對于S102、具體地，鎖定FCCH信道，對FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)If和％進(jìn)行特征提 取，獲得基帶數(shù)據(jù)If和％的正弦波序列，對上述正弦波序列進(jìn)行包絡(luò)信號提取，就可以得 到FCCH信道的信號包絡(luò)線；
在GSM系統(tǒng)中，F(xiàn)CCH信道中的FB突發(fā)經(jīng)過解調(diào)變?yōu)榛鶐?shù)據(jù)后基帶數(shù)據(jù)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為幅度，為1625/MkHz，j為采樣頻車 為初 始相位。如果采樣率/: =8M70.833kHz，即過采樣率0SR=8，那么可知32個采樣點就構(gòu)成
一個正弦波周期，而一個正弦波周期中最大值可以認(rèn)為是信號的峰值，求出峰值得到一條 FCCH信道的信號包絡(luò)線
peak(n) = rnax[ sampie(32n + m)} m = 1,2,3... 32 (等式 2)
對于FB突發(fā)，若0SR=8，會有37個正弦波序列，如果取每一個正弦波序列的最大值的 點，辦構(gòu)成了一個37個點的矩形窗?；诖诵盘柼卣?，對進(jìn)行一次差分運算 得到
error in) = peak(n)- peak{n -1) n = 1,2,3...(等式 3)
用一個寬為37點的滑動窗口函數(shù)對進(jìn)行截取求平方求和，每次移動一個一次 差分點，得到平方和隱-謂咖)
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法，其特征在于，包括步驟步驟一、采用軟件無線電技術(shù)，鎖定BCH信道，對BCH信道的基帶數(shù)據(jù)I和Q進(jìn)行采樣 率變換，設(shè)定相對GSM碼元速率整數(shù)倍的過采樣率值；步驟二、從所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中提取FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)If和Qf，從基帶數(shù)據(jù)If和 Qf中捕獲所述FCCH信道的FB突發(fā)，根據(jù)所述FB突發(fā)輸出一個時隙粗同步脈沖信號；步驟三、根據(jù)所述時隙粗同步脈沖信號對所述基帶數(shù)據(jù)I和Q延時一個GSM基本幀得 到SCH信道的SB突發(fā)的時間范圍，從所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中提取所述SCH信道中的基帶數(shù) 據(jù)Is和延，根據(jù)所述時間范圍從所述基帶數(shù)據(jù)Is和延中捕獲所述SB突發(fā)，輸出一個時隙 精確同步脈沖信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法，其特征在于，所述步驟二具 體包括步驟a、鎖定FCCH信道，提取基帶數(shù)據(jù)I和Q中所述FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)If和％，獲取基 帶數(shù)據(jù)If和％的正弦波序列，對所述正弦波序列進(jìn)行包絡(luò)信號提取，獲取所述FCCH信道的 信號包絡(luò)線；b、對所述信號包絡(luò)線進(jìn)行一次差分運算、差分平方，然后用滑動窗口函數(shù)截取差分平 方值求得差分平方和；c、根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)I和Q的功率等級預(yù)設(shè)門限閾值4判決所述差分平方和，捕獲所述FCCH信道的FB突發(fā)，輸出所述時隙粗同步脈沖信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法，其特征在于，采用查找表技 術(shù)，根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)I和Q的功率等級實時調(diào)整預(yù)設(shè)門限閾值4,。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法，其特征在于，所述步驟三具 體包括步驟d、根據(jù)所述時隙粗同步脈沖信號對所述基帶數(shù)據(jù)I和Q延時一個GSM基本幀獲取SCH 信道的SB突發(fā)時間范圍；e、鎖定所述SCH信道，提取所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中所述SCH信道的基帶數(shù)據(jù)Is和Qs與 兩組預(yù)先設(shè)置儲存的基帶數(shù)據(jù)l·和Ql進(jìn)行復(fù)數(shù)相關(guān)運算；f、根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)I和Q的功率等級預(yù)設(shè)門限閾值」判決所述復(fù)相關(guān)運算的結(jié)果， 捕獲所述SB突發(fā)中的訓(xùn)練序列，根據(jù)所述訓(xùn)練序列在所述SB突發(fā)中的位置對所述基帶數(shù) 據(jù)I和Q進(jìn)行延時，輸出一個時隙精確同步脈沖信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法，其特征在于，采用查找表技 術(shù)，根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)I和Q的功率等級實時調(diào)整預(yù)設(shè)門限閾值勸。
6.一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙功率檢測方法，其特征在于，包括步驟如權(quán)利要求1至5任一項所述的應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步方法的步驟；以及，在獲得所述時隙精確同步脈沖信號之后，根據(jù)所述時隙精確同步脈沖信號計算 GSM信號各個時隙的功率。
7.一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步系統(tǒng)，其特征在于，包括采樣率變換模塊，時隙粗同 步模塊，時隙精確同步模塊；所述采樣率變換模塊，用于采用軟件無線電技術(shù)，鎖定BCH信道，對BCH信道的基帶數(shù)據(jù)I和Q進(jìn)行采樣率變換，設(shè)定相對GSM碼元速率整數(shù)倍的過采樣率值；所述時隙粗同步模塊，用于從所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中提取FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)If和 Qf,從基帶數(shù)據(jù)If和％中捕獲所述FCCH信道的FB突發(fā)，并根據(jù)所述FB突發(fā)輸出一個時隙 粗同步脈沖信號；所述時隙精確同步模塊，用于根據(jù)所述時隙粗同步脈沖信號對所述基帶數(shù)據(jù)I和Q延 時一個GSM基本幀得到SCH信道的SB突發(fā)時間范圍，從所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中提取所述 SCH信道中的基帶數(shù)據(jù)Is和延，根據(jù)所述時間范圍從所述基帶數(shù)據(jù)Is和延中捕獲所述SB 突發(fā)，輸出一個時隙精確同步脈沖信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步系統(tǒng)，其特征在于，所述時隙粗同 步模塊包括信號提取單元，包絡(luò)提取單元，差分運算單元，查找表單元，判決單元；所述信號提取單元，用于提取所述基帶數(shù)據(jù)I和Q中FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)If和％ ； 所述包絡(luò)提取單元，用于提取所述基帶數(shù)據(jù)；和％的正弦波序列的信號包絡(luò)線； 所述差分運算單元，用于執(zhí)行所述信號包絡(luò)線的一次差分、差分平方運算，利用滑動窗 口函數(shù)截取所述差分平方運算的結(jié)果求差分平方和；所述查找表單元，用于根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)I和Q的功率等級查找并輸出預(yù)設(shè)門限閾值所述判決單元，用于判決預(yù)設(shè)門限閾值為與差分平方和的大小，輸出時隙粗同步脈沖信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步系統(tǒng)，其特征在于，所述時隙精 確同步模塊包括延時單元(1)，存儲單元，復(fù)數(shù)相關(guān)器，查找表單元，判決單元，延時單元 (2)；所述延時單元(1)，用于根據(jù)時隙粗同步脈沖信號對所述基帶數(shù)據(jù)I和Q進(jìn)行延時； 所述存儲單元，用于存儲預(yù)先設(shè)置的基帶數(shù)據(jù)l·和Ql ；所述復(fù)數(shù)相關(guān)器，用于執(zhí)行所述基帶數(shù)據(jù)Is和( 與所述基帶數(shù)據(jù)l·和Ql的復(fù)數(shù)相關(guān) 運算；所述查找表單元，用于根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)I和Q的功率等級查找并輸出預(yù)設(shè)門限閾值Bo ；所述判決單元，用于判決預(yù)設(shè)門限閾值勸與相關(guān)運算結(jié)果大??； 所述延時單元(2)，用于根據(jù)訓(xùn)練序列在SB突發(fā)中的位置對所述基帶數(shù)據(jù)I和Q進(jìn)行 延時，輸出時隙精確同步脈沖信號。
10.一種應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙功率檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求7至9任 一項所述的實現(xiàn)時隙同步系統(tǒng)，以及時隙功率計算模塊；所述時隙功率計算模塊，用于根據(jù)所述時隙精確同步脈沖信號計算GSM信號各個時隙 的功率。
全文摘要
應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步和時隙功率檢測方法，其中時隙同步方法包括對BCH信道的基帶數(shù)據(jù)I和Q進(jìn)行采樣率變換；提取FCCH信道的基帶數(shù)據(jù)IF和QF，捕獲FB突發(fā)，輸出時隙粗同步脈沖信號；提取SCH信道中的基帶數(shù)據(jù)IS和QS，捕獲SB突發(fā)，輸出時隙精確同步脈沖信號；時隙功率檢測方法包括上述時隙同步方法的步驟以及根據(jù)時隙精確同步脈沖信號計算GSM信號各個時隙功率。本發(fā)明還提供了應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的時隙同步和時隙功率檢測系統(tǒng)，通過本發(fā)明的技術(shù)，能實現(xiàn)直放站的GSM信號時隙精確同步，同時也實現(xiàn)了時隙功率的準(zhǔn)確檢測，為基站功放的時隙關(guān)斷提供了同步參考。
文檔編號H04W56/00GK102123431SQ20111007359
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者劉勇, 張占勝, 黃小鋒 申請人:京信通信系統(tǒng)(廣州)有限公司