專利名稱：：Tdd數(shù)字基帶直放站中實現(xiàn)信號同步的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)的數(shù)字直放站，具體是涉及在時分雙工(TDD，TimeDivisionDuplexing)數(shù)字基帶直放站中利用時隙矯正技術(shù)實現(xiàn)信號同步的一種方法。技術(shù)背景目前小靈通手機芯片不具有時隙矯正技術(shù)，在接收與用戶終端距離不等的基站信號時，要通過設(shè)置發(fā)送提前量來實現(xiàn)與基站時鐘的幀同歩和位同步。PHS(小靈通)直放站一般都用于基站信號覆蓋較差的區(qū)域，由于附近各PHS基站與直放站的距離各不相同，信號在傳輸過程中由于傳輸時間的不同會對直放站的上行接收產(chǎn)生時延。除此以外，高頻信號在接收后解調(diào)成基帶信號也會增加時延量，信號通過直放站發(fā)送給用戶終端時會積累一定時延。PHS直放站采用時分雙工(TDD)技術(shù)，而時分雙工(TDD)對同步時鐘的精確度要求較高，一旦手機和直放站的時鐘差量超過可以補償?shù)姆秶?即時隙間的保護時間)后，致使手機和直放站信號無法同歩，會產(chǎn)生通話掉幀現(xiàn)象，使業(yè)務(wù)信道的通話中斷。時分雙工(TDD)指的是允許更適合于數(shù)據(jù)傳輸?shù)南蛏虾拖蛳聜鬏數(shù)膶ΨQ運行的傳輸機制。在時分雙工系統(tǒng)中，一個普通的載波是在向下和向上傳輸之間共享的、資源會被及時交換。用戶會被分配給一個或更多的上傳和下傳的時間間隔。TDD是按時間劃分無線信道的雙工技術(shù)，以便幀周期的一部分被分配用于上行傳輸，幀周期的剩余部分被分配用于下行傳輸。TDD是由ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)UMTS(全球移動電信系統(tǒng))的UTRA(UMTS全球無線接入)標(biāo)準(zhǔn)所定義的第三代移動通信系統(tǒng)。在TDD通信系統(tǒng)中，在公共頻段中做出無線信號的發(fā)送和接收。由于在TDD系統(tǒng)中對于上行傳輸和下行傳輸使用相同的頻率，根據(jù)由基站先前設(shè)定的時隙完成發(fā)送和接收來自終端的信息。對于TDD系統(tǒng)必須要具有精確的上行/下行同步。除非保持同歩，否則不能通信。此外，多媒體通信，比如語音或圖象，對其必須獲得初始的同步，甚至需要更精確的上行/下行同步。PHS(小靈通)系統(tǒng)空中接口采用TDD的工作方式，物理通道分成下行通道(基站到終端，又稱前向鏈路)和上行通道(終端到基站，又稱反向鏈路)兩種。PHS系統(tǒng)空中接口采用TDMA的多地址接入方式，空中接口的物理通道以幀為單位，一幀為5ms，包含8個時隙(每個時隙625us)，下行通道占用其中連續(xù)的4個時隙，其余4個時隙保留給上行通道。由于PHS標(biāo)準(zhǔn)中沒有時隙矯正技術(shù)，實現(xiàn)基站與手機同步時只能依靠時隙間的保護時間來調(diào)節(jié)，時隙間保護時間對不同系統(tǒng)是不同的，最小的10.4us，最大為32tis。因此，當(dāng)直放站轉(zhuǎn)發(fā)基站信號的時延超過手機的時隙保護時間時，將會造成誤幀，使通話鏈路中斷或被迫切換。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種TDD數(shù)字基帶直放站中實現(xiàn)信號同步的方法。通過該方法可以調(diào)整綜合延時時間量到幀保護帶范圍內(nèi)，實現(xiàn)直放站和基站的時隙同步和位同步，消除掉幀現(xiàn)象，保持通話信道的穩(wěn)定、可靠。本發(fā)明方法的具體包括設(shè)置信道補償方式為UW補償、通過射頻模塊延遲寄存器設(shè)置總發(fā)送提前量。1、設(shè)置信道補償方式為UW補償?shù)木唧w方法是(1)TDD數(shù)字基帶直放站將接收到的信號通過it/4-shiftQPSK調(diào)制解調(diào)模塊解調(diào)成基帶信號發(fā)送給數(shù)據(jù)接收寄存器(RXDR)和信道識別號寄存器(CIR)。(2)TDD數(shù)字基帶直放站處理器讀取數(shù)據(jù)接收寄存器和信道識別號寄存器中的內(nèi)容。(3)通過信道識別號寄存器的信道識別號(CI)判斷各邏輯信道，當(dāng)CI為"0100"，即邏輯信道為廣播控制信道(BCCH)時，讀取32位UW接收寄存器(RUW32D)中的唯一碼(UW，ultraword)，UW長度為32bit;當(dāng)C工為其他值時，不進行UW校驗操作。唯一碼是一組特定的碼元，TDD數(shù)字基帶直放站的時隙結(jié)構(gòu)分為控制時隙和通信時隙，控制時隙和通信時隙具有不同的UW，控制時隙中的UW共有32bit，通信時隙中的UW長度為16bit?？刂茣r隙中的UW如下上行為01101011100010011001101011110000下行為01010000111011110010100110010011(4)利用循環(huán)冗余校驗方法(CRC，CyclicRedundancyCheck)判斷接收的UW是否有錯誤。CRC碼是由兩部分組成，前部分是信息碼，就是需要校驗的信息，后部分是校驗碼，如果CRC碼共長n個bit，信息碼長k個bit，就稱為(n，k)碼。它的編碼規(guī)則是首先將原信息碼(kbit)左移r位(k+r二n)再運用一個生成多項式g(x)用模2除上面的式子，得到的余數(shù)就是校驗碼。如果校驗碼正確表示接收的UW沒有錯誤，則將接收后的基帶信號中的各個數(shù)字信息寫入接收寄存器；如果校驗碼有誤，則發(fā)送返回信號給基站要求重發(fā)。(5)檢驗接收到的UW無誤之后，設(shè)置同歩控制寄存器(SCR2)中的信道補償方式為UW補償，這樣當(dāng)建立TCH(通話信道)時，通過UW補償，可以實現(xiàn)直放站和基站的幀同步。2、通過射頻模塊延遲寄存器設(shè)置總發(fā)送提前量的具體方法是(1)首先根據(jù)TDD數(shù)字基帶直放站與基站的距離計算距離發(fā)送提前量，距離發(fā)送提前量的時間與信號傳輸時延的時間相同。6.67*1，其中^^為信號傳輸時延，單位為微秒，Z為TDD數(shù)字基帶直放站與基站的距離，單位為千米。在PHS規(guī)范中，時間提前量(TA，TimingAdvance)包含8位二進制碼元(0000000011111111)，對應(yīng)的十進制數(shù)值范圍是(0255)。PHS幀的每個時隙包含240bit的數(shù)據(jù)對應(yīng)625iis，所以每秒鐘有1*107625=1600個時隙，每秒傳輸1600'240bit=384kbit的數(shù)據(jù)。由于每個時隙的625us需除去約30"s的保護時間，所以對應(yīng)240bit的數(shù)據(jù)，每bit的傳輸時間約為2.5us。所以最大時延為最大Bit數(shù)乘以每bit的傳輸時間，即255'2.5us二637.5us。電磁波在空氣中的傳輸速度為3*108m/s，即0.3km/us。所以傳輸255bit允許距離為電磁波在空氣中的傳輸速度乘以最大時延時間，即0.3km/us'637.s=191.25km。這說明了電波往返95.625km的距離將達到最大時延637.5ps。對于距離直放站Xkm(X為隨機變量)的基站，信號傳輸時延約637.5us/95.625km'Xkm二6.67Xtis。(2)設(shè)置解調(diào)發(fā)送提前量5us彌補高頻信號解調(diào)成基帶信號帶來的時延。高頻信號在接收后解調(diào)成基帶信號也會增加時延量，直放站在接收到高頻信號后需要對其濾波、混頻，再交給n/4-shiftQPSK調(diào)制解調(diào)器解調(diào)出數(shù)字信號賦值給基帶處理芯片中的寄存器，經(jīng)過基帶處理芯片處理后將數(shù)字信號發(fā)送給n/4-shiftQPSK調(diào)制解調(diào)器還原成模擬信號發(fā)送給小靈通手機用戶。這里的固定時延主要由n/4-shiftQPSK調(diào)制解調(diào)器編解碼的過程產(chǎn)生，編解碼時延是由壓縮時延+(解壓縮時延x每幀中的數(shù)據(jù)量)+算法時延構(gòu)成的。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊給出的參考值，編解碼時延為5us。因此解調(diào)發(fā)送提前量設(shè)置為5us。(3)如果TDD數(shù)字基帶直放站作為室內(nèi)分布信號源時設(shè)置微調(diào)發(fā)送提前量1.5yS。當(dāng)直放站作為室內(nèi)分布信號源時，直放站會帶來同樣的時延問題。當(dāng)用戶使用手機在樓宇窗口或大門出入口時，具體增加的提前量由工程測試得到，直放站作為室內(nèi)分布信號源的情況下，手機在通話狀態(tài)下由室內(nèi)到室外以及室外到室內(nèi)的移動，改變發(fā)送提前量，測試其切換的成功率，得到微調(diào)發(fā)送提前量1.5ys。(4)將距離發(fā)送提前量、解調(diào)發(fā)送提前量和微調(diào)發(fā)送提前量的和作為總發(fā)送提前量?？偘l(fā)送提前量也作為直放站的配置選項可供用戶根據(jù)實時的情況進行配置。(5)根據(jù)總發(fā)送提前量設(shè)置射頻模塊延遲時間寄存器(DLYCR)，其中射頻模塊延遲時間寄存器的低五位的設(shè)置具體值為寄存器DLYCR的低5位延遲或提前的時間量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從上表中可看到，DLYCR寄存器可以控制射頻模塊提前發(fā)送信號或者延遲發(fā)送信號的數(shù)值范圍在提前33.8ps發(fā)送到延遲39.s發(fā)送之間，寄存器低5位中數(shù)值從00001到01111用來控制延遲發(fā)送的時間，對應(yīng)的步進長度clock=2.6ys，即數(shù)值每增加1，延遲時間增加2.6us。寄存器低5位中數(shù)值從10011到11111用來控制提前發(fā)送的時間，對應(yīng)的歩進長度clod^-2.6ps，即數(shù)值每增加l，提前發(fā)送時間減少2.6us。射頻模塊延遲時間寄存器的高三位的設(shè)置具體值為<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上表中可以看到，通過設(shè)置DLYCR寄存器的高3位來微調(diào)發(fā)送信號的延遲時間，可微調(diào)的時間范圍在0到2.08us之間，共分5檔，對應(yīng)的步進長度clock二O.52us。其中000為默認值，即微調(diào)的延遲時間為零，數(shù)值每增加l，延遲時間增加O.52us，最多可以微調(diào)到2.08tis。通過本發(fā)明方法，可以克服直放站和基站之間距離帶來的時延以及信號在解調(diào)中所帶來的時延，并解決了直放站作為室內(nèi)信號分布源時手機切換成功率低的問題，發(fā)明通過設(shè)置發(fā)送提前量將總的時延時間量調(diào)整到幀保護帶范圍內(nèi)，實現(xiàn)直放站和基站的時隙同步和位同步，消除掉幀現(xiàn)象，保持通話信道的穩(wěn)定、可靠。具體實施例方式1)TDD數(shù)字基帶直放站將接收到的信號通過Ji/4-shiftQPSK調(diào)制解調(diào)模塊解調(diào)成基帶信號發(fā)送給數(shù)據(jù)接收寄存器RXDR和信道識別號寄存器CIR。2)判斷寄存器CIR中存儲的信道識別號，當(dāng)CI為"0100"，即BCCH(廣播控制信道)時，讀取RUW32D寄存器中的唯一碼UW.3)利用循環(huán)冗余校驗方法(CRC，CyclicRedundancyCheck)判斷接收的UW是否有錯誤，如果校驗碼正確表示接收的信號沒有錯誤，則將接收后的數(shù)字信息賦值給各個接收寄存器；如果校驗碼有誤，則返回信號要求重發(fā)。4)檢驗接收到的UW無誤之后，設(shè)置寄存器SCR2(同歩控制寄存器)信道補償為UW補償，這樣當(dāng)建立TCH(通話信道)時，通過UW補償，可以實現(xiàn)直放站和基站的幀同步。5)通過寄存器DLYCR(射頻模塊延遲吋間寄存器)設(shè)定TDD數(shù)字基帶直放站信號發(fā)送的提前量。需要設(shè)置的發(fā)送提前量=(6.67X+5)tis(X為直放站和目標(biāo)基站的距離，單位km)。設(shè)定寄存器的具體數(shù)值參考表1和表2中的寄存器數(shù)值與發(fā)送提前量的關(guān)系。6)當(dāng)直放站作為室內(nèi)分布信號源時，需要在原有發(fā)送提前量的基礎(chǔ)上增加1.5us提前量，即(6.67X+6.5)ys，實際使用過程中還需要根據(jù)當(dāng)時的物理環(huán)境以確定微調(diào)的提前量，以達到最佳的通信和切換的效果，發(fā)送提前量也作為直放站的配置選項可供用戶根據(jù)實時的情況進行配置。寄存器DLYCR的低5位延遲或提前的時間量<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表權(quán)利要求1、TDD數(shù)字基帶直放站中實現(xiàn)信號同步的方法，其特征在于該方法具體包括設(shè)置信道補償方式為UW補償、通過射頻模塊延遲寄存器設(shè)置總發(fā)送提前量；(1)設(shè)置信道補償方式為UW補償?shù)木唧w方法是(a)TDD數(shù)字基帶直放站將接收到的信號通過π/4-shiftQPSK調(diào)制解調(diào)模塊解調(diào)成基帶信號發(fā)送給數(shù)據(jù)接收寄存器和信道識別號寄存器；(b)TDD數(shù)字基帶直放站處理器讀取數(shù)據(jù)接收寄存器和信道識別號寄存器中的內(nèi)容；(c)通過信道識別號寄存器的信道識別號判斷各邏輯信道，當(dāng)信道識別號為“0100”，即邏輯信道為廣播控制信道時，讀取32位UW接收寄存器中的唯一碼；(d)利用循環(huán)冗余校驗方法判斷接收的UW是否有錯誤，如果校驗碼正確表示接收的唯一碼沒有錯誤，則將接收后的基帶信號中的各個數(shù)字信息寫入接收寄存器；如果校驗碼有誤，則發(fā)送返回信號給基站要求重發(fā)；(e)檢驗接收到的唯一碼無誤之后，設(shè)置同步控制寄存器中的信道補償方式為唯一碼補償，實現(xiàn)直放站和基站的幀同步；(2)通過射頻模塊延遲寄存器設(shè)置總發(fā)送提前量的具體方法是(f)首先根據(jù)TDD數(shù)字基帶直放站與基站的距離計算距離發(fā)送提前量，距離發(fā)送提前量的時間與信號傳輸時延的時間相同，t時延＝6.67·X，其中t時延為信號傳輸時延，單位為微秒，X為TDD數(shù)字基帶直放站與基站的距離，單位為千米；(g)設(shè)置解調(diào)發(fā)送提前量5μs彌補高頻信號解調(diào)成基帶信號帶來的時延；(h)如果TDD數(shù)字基帶直放站作為室內(nèi)分布信號源時設(shè)置微調(diào)發(fā)送提前量1.5μs；(i)將距離發(fā)送提前量、解調(diào)發(fā)送提前量和微調(diào)發(fā)送提前量的和作為總發(fā)送提前量；(j)根據(jù)總發(fā)送提前量設(shè)置射頻模塊延遲時間寄存器，其中射頻模塊延遲時間寄存器的低五位的設(shè)置具體值為<table-cwuid="table1"><tablewidth="514"><tgroupcols="2"><thead></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>寄存器DLYCR的低5位</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲或提前的時間量</p></entry></column></row></thead><tbody></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>01111</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲39μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>01110</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲36.4μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>...</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>...</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>00002</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲5.2μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>00001</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲2.6μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>00000</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>無延遲時間或提前時間</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>11111</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>提前2.6μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>11110</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>提前5.2μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>...</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>...</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>10100</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>提前31.2μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>10011</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>提前33.8μs發(fā)送</p></entry></column></row></tbody></tgroup></column></row><table></table-cwu>射頻模塊延遲時間寄存器的高三位的設(shè)置具體值為<table-cwuid="table2"><tablewidth="513"><tgroupcols="2"><thead></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>寄存器DLYCR的高3位</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>微調(diào)的延遲時間量</p></entry></column></row></thead><tbody></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>000</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>無微調(diào)延遲時間</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>001</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲0.52μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>010</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲1.04μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>011</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲1.56μs發(fā)送</p></entry></column></row></column></row><row><column><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>100</p></entry><entrycolwidth="50%"morerows="1"morelines="1"><p>延遲2.08μs發(fā)送</p></entry></column></row></tbody></tgroup></column></row><table></table-cwu>全文摘要本發(fā)明涉及TDD數(shù)字基帶直放站中實現(xiàn)信號同步的方法。目前數(shù)字基帶直放站多依靠時隙間的保護時間來調(diào)節(jié)，易導(dǎo)致通話鏈路中斷。本發(fā)明方法包括設(shè)置信道補償方式為UW補償和設(shè)置總發(fā)送提前量。其中設(shè)置信道補償方式為UW補償是將接收到的信號解調(diào)成基帶信號發(fā)送給RXDR和CIR并讀取，通過信道識別號判斷各邏輯信道，并判斷接收的UW是否有錯誤，無誤則設(shè)置補償方式為UW補償。設(shè)置總發(fā)送提前量首先是根據(jù)數(shù)字基帶直放站與基站的距離計算距離發(fā)送提前量，與解調(diào)發(fā)送提前量和微調(diào)發(fā)送提前量的總和作為總發(fā)送提前量。通過本發(fā)明方法，可以克服直放站和基站之間距離帶來的時延以及信號在解調(diào)中所帶來的時延，實現(xiàn)直放站和基站的時隙同步和位同步。文檔編號H04B7/14GK101252385SQ20081005986公開日2008年8月27日申請日期2008年2月22日優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日發(fā)明者徐福新,章堅武,峰薛,韓春根,杰黃申請人:杭州電子科技大學(xué);浙江新時訊通信技術(shù)有限公司