CN100553167C - 一种td-scdma***时隙上下行方向的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测方法，包括步骤：获取TS0至TS6各个时隙的定时信息；分别计算TS2至TS6相对于TS0的定时同步偏差；分别将TS2至TS6的定时同步偏差与判决门限进行比较：如果存在大于判决门限的时隙，则确定大于判决门限且具有最大时隙号的时隙，那么TS2至该时隙均为上行时隙，该时隙的下一个时隙至TS6均为下行时隙；如果不存在大于判决门限的时隙，则TS2至TS6均为下行时隙。本发明能够简单而有效的判断所有时隙的上下行方向，并根据判断结果判断第二转换点的位置。此外，本发明也相应提供一种检测装置，能够使应用于TD-SCDMA***的直放站准确地判断所有时隙的上下行方向，很好地支持第二转换点位置的动态变化。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测方法及装置。
背景技术
在时分-同步码分多址(TD-SCDMA，Time-Division Synchronization CodeDivision Multiple Access)***中，一个无线帧长为10ms，分成两个5ms子帧。这两个子帧的结构完全相同。如图1所示，为TD-SCDMA***的子帧结构。每个子帧包括7个常规时隙(TS0～6)和3个特殊时隙(DwPTS、GP和UpPTS)。其中：时隙0(TS0，Time Slot 0)和下行导频信道(DwPCH，Downlink PilotChannel)固定为下行时隙；上行导频信道(UpPCH，Uplink Pilot Channel)和TS1固定为上行时隙；TS2至TS6均可以配置为上行时隙或下行时隙，上行和下行时隙之间由转换点(Switch Point)分隔。
一个子帧有且仅有两个转换点，第一转换点(Switch Point 1)固定位于DwPCH和UpPCH之间，第二转换点(Switch Point 2)位置可以在TS1至TS6中任何一个时隙的末尾。由于第二转换点的位置可变，因此，上下行时隙数可以灵活地根据需要进行对称分配或者非对称分配。然而，正是因为第二转换点的位置是可变的，所以如果不能准确的知道第二转换点的位置，则就无法判断TS2至TS6的上下行方向。
目前，现有方案无法获得所有时隙的上下行方向，除非解析无线网络空口信令来获知某相邻的两个时隙正好是前一个为上行、后一个为下行，则可以断定第二转换点在该相邻时隙之间，且TS1至该转换点之前的时隙均为上行方向，该转换点至TS6均为下行方向。
此外，作为一种有效的网络优化产品，直放站为移动通信网近十年的发展作出了巨大贡献。同样，对于TD-SCDMA***的优化，直放站也起到了很重要的作用。然而，现有直放站无法获知第二转换点的位置，只能支持第二转换点位置固定的情况。这样，现有直放站用于TD-SCDMA***，不仅无法体现***本身上下行业务可以灵活分配的重要特性；而且对于支持可变第二转换点位置的网络而言，还会对***性能产生限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测方法，能够简单而有效的判断所有时隙的上下行方向，并根据判断结果判断第二转换点的位置。
此外，本发明要解决的技术问题还在于提供TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测装置，能够使应用于TD-SCDMA***的直放站准确地判断所有时隙的上下行方向，很好地支持第二转换点位置的动态变化。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测方法，包括如下步骤：
获取TS0至TS6各个时隙的定时信息；
分别计算TS2至TS6相对于TS0的定时同步偏差；
分别将TS2至TS6的定时同步偏差与判决门限进行比较：
如果存在大于判决门限的时隙，则确定大于判决门限且具有最大时隙号的时隙，那么TS2至该时隙均为上行时隙，该时隙的下一个时隙至TS6均为下行时隙；
如果不存在大于判决门限的时隙，则TS2至TS6均为下行时隙。
其中：按照以下步骤获取TS0至TS6各个时隙的定时信息：
提取相应时隙的中间码数据；
通过信道估计获得信道冲激响应；
在信道冲激响应峰值位置附近通过插值以获得1/8码片精度的峰值位置，从而得到相应时隙的定时位置。
所述判决门限是根据实际环境确定的一定的时间提前量。
优选的，所述时间提前量为3/8码片。
此外，本发明也提供一种TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测装置，包括：
信息处理单元，用于从接收信号获取TS0至TS6各个时隙的定时信息；
同步偏差计算单元，用于利用取得的定时信息计算TS2至TS6相对于TS0的定时同步偏差；
方向判断单元，用于分别将TS2至TS6的同步偏差与判决门限进行比较，判断各个时隙的上下行方向：
如果存在大于判决门限的时隙，则确定大于判决门限且具有最大时隙号的时隙，那么TS2至该时隙均为上行时隙，该时隙的下一个时隙至TS6均为下行时隙；
如果不存在大于判决门限的时隙，则TS2至TS6均为下行时隙。
优选的，所述信息处理单元更进一步包括：
射频接收单元，用于接收射频信号并将其下变频为模拟基带信号；
基带接收单元，用于将所述模拟基带信号转换为数字基带信号，并分别送至信道估计单元和下行同步单元；
信道估计单元，用于根据数字基带信号提取相应时隙的中间码数据，执行信道估计获得信道冲激响应，并在信道冲激响应峰值位置附近通过插值以获得1/8码片精度的峰值位置，从而得到相应时隙的定时信息；
下行同步单元，用于获得并维持与基站的下行同步。
所述判决门限是根据实际环境确定的一定的时间提前量。
优选的，所述时间提前量为3/8码片。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明充分利用TD-SCDMA***上下行时隙固有的定时差异特性，简单而有效的判断所有时隙的上下行方向。通过获取TS0至TS6各个时隙的定时信息，用以分别计算TS2至TS6相对于TS0的定时同步偏差；再分别将TS2至TS6的定时同步偏差与判决门限进行比较，从而有效的判断各个时隙的上下行方向，还能根据各个时隙上下行方向的判断结果，准确断定第二转换点在具有最大时隙号的上行时隙与具有最小时隙号的下行时隙之间。
此外，应用本发明技术方案的TD-SCDMA***直放站不仅能够支持第二转换点位置固定的情况，还可以很好地支持第二转换点位置的动态变化，从而更好的满足TD-SCDMA***上下行业务可以非对称配置这一重要特性的需求。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是TD-SCDMA***的子帧结构示意图；
图2是TD-SCDMA***上下行时隙定时差异示意图；
图3是本发明TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测流程图；
图4是本发明TD-SCDMA***的直放站架构图；
图5是本发明直放站的控制装置结构示意图。
具体实施方式
对于TD-SCDMA***，第一转换点位置固定，TS0固定为下行时隙，TS1固定为上行时隙，只有第二转换点的位置可变，因此，只要判断或已知TSn为上行时隙，则TS2至TSn均为上行时隙；或只要判断或已知TSm为下行时隙，则TSm至TS6均为下行时隙，n和m的可能取值均为[2，3，4，5，6]。
目前，只有网络侧可以准确地知道第二转换点的位置，因此也知道TS2至TS6的上下行方向。网络侧为上下行公共信道，如物理随机接入信道(PRACH，Physical Random Access Channel)、前向物理接入信道(FPACH，Forward Physical Access Channel)、寻呼指示信道(PCH，Paging IndicatorChannel)等分配的时隙可以从基站广播的***消息中获得，如果这些时隙不是分配在TS0和TS1，则相应的时隙方向可以当作已知信息。
不失一般性，下面的描述均假定为公共信道分配的时隙不在TS2至TS6范围内，即网络侧将TS2至TS6分配为业务时隙，而采用本发明技术方案检测这些时隙的上下行方向。
本发明利用上下行时隙固有的定时差异来判断时隙的上下行方向。基本原理如下：
TD-SCDMA***对定时的要求非常严格，上下行同步精度要求保持在1/8chip以内。一般，TD-SCDMA***以TS0起始位置为帧定时参考点。当直放站获得与基站之间的下行同步后，各下行时隙的定时和帧定时是完全同步的，即各下行时隙的相对位置完全固定，定时偏差恒定为0。然而，在实际应用中，直放站和基站之间总是存在一定的传播距离，所以上行时隙的定时总是相对于以下行时隙定时为参照的标准上行时隙位置有一定的时间提前量(0...255.875chips，参考3GPP TS25.123)。
TD-SCDMA***上下行时隙定时差异如图2所示：TS3和TS4为上行时隙，TS5为下行时隙，根据下行定时，TS4的起始位置在t0，而TS4的实际发送时刻在t1，比以下行定时为参考的标准时刻t0有一定的提前量。即上下行时隙的定时存在固有偏差(发送提前量)，而且，当直放站和基站之间的传播距离越远，上行发送提前量越大，即上下行定时偏差越大，本发明充分利用TD-SCDMA***上下行信号的这个特征用于区分各个时隙的上下行方向。
下面，结合图3详细说明在TD-SCDMA***检测时隙上下行方向的过程，具体如下：
步骤301、获得TS0至TS6各个时隙的定时信息：
具体而言，TS0至TS6各个时隙的定时信息可以通过信道冲激响应(CIR，Channel Impulse Response)来获得，可以按照以下步骤获取：
首先，提取相应时隙的中间码数据；
然后，执行信道估计，获得信道冲激响应；
最后，在信道冲激响应峰值位置附近通过插值以获得1/8码片精度的峰值位置，该位置即为计算出来的1/8码片精度的定时位置信息。
步骤302、根据获得的各个时隙的定时信息，分别计算TS2至TS6相对于TS0的定时同步偏差；
步骤303、分别将TS2至TS6的定时同步偏差与判决门限进行比较：如果存在大于判决门限的时隙，则继续步骤304，否则转入步骤305；
步骤304、确定大于判决门限且具有最大时隙号的时隙，那么TS2至该时隙均为上行时隙，该时隙至TS6均为下行时隙；
步骤305、不存在大于判决门限的时隙，则只有TS1为上行时隙，余下的TS2至TS6均为下行时隙。
其中，在上述步骤303至305中，若计算的定时位置相对于以下行帧定时为参考的标准位置有一定的时间提前量，则该时隙为上行，故TS2至该时隙均为上行时隙；若没有时间提前量或基本一致则该时隙为下行，故TS2至TS6均为下行时隙。这里考虑到测量误差可能带来的影响，取一定的时间提前量作为判决门限，该判决门限值可以根据仿真或者现场试验得出。判决门限越大，则判决结果越可靠，但要求检测点(如直放站位置)与基站之间的传播距离越远。一般，该判决门限可以定为3/8chip。TD-SCDMA***中，1/8chip对应传播距离为29.3m，3/8chip对应传播距离为87.9m。
此外，根据上述时隙上下行方向的判断结果，可以断定第二转换点在具有最大时隙号的上行时隙与具有最小时隙号的下行时隙之间。如果在已经判断出来的最大时隙号上行时隙和最小时隙号下行时隙之间，存在没有信号的时隙，则假定为下行时隙对直放站性能也没有影响，故本发明假定最大时隙号上行时隙之后至TS6的所有时隙均为下行时隙。
采用本发明判断方法的直放站的架构如图4所示，其中包括：
控制单元(CU，Control Unit)401，为直放站的核心部件，本发明的时隙上下行方向判断主要是在直放站的控制单元中实现；该控制单元可以复用施主天线，也可以使用独立的检测天线405来接收双向信号，图中假定使用独立的检测天线。
以及单刀双掷开关402，在图中表示为SW1和SW2；
单向放大电路403，在图中表示为P1和P2。
当控制单元401检测出时隙上下行方向后，控制两个开关402和两个放大电路403完成双向信号的转发工作。
再如图5所示，为控制单元401的内部主要结构示意图。该控制单元401包括：射频接收机501、基带接收机502、信道估计单元503、下行同步单元504、同步偏差计算单元505、方向判断单元506、以及控制信号产生单元507。
其中：首先，射频接收机501将检测天线405接收下来的射频信号下变频为模拟基带信号，经由基带接收机502转换为数字基带信号；然后，送至信道估计单元503和下行同步单元504，获得下行同步并维持与基站的下行同步；时隙同步偏差计算单元505利用信道估计和下行同步的结果计算各个时隙的同步偏差，通过方向判断单元506判断各个时隙的上下行传播方向，最后由控制信号产生单元507产生控制信号控制直放站的开关及放大电路工作。
控制直放站的开关及放大电路工作中：
对于下行信号，开关SW1和SW2均接通P1侧，直放站通过施主天线404将基站发送的下行信号接收下来，经P1放大后由重发天线406发送给终端；
对于上行信号，开关SW1和SW2均接通P2侧，直放站通过重发天线406将来自终端的上行信号接收下来，经P2放大后由施主天线404发送给基站。
由于这两个开关始终是同时动作，所以这两个单刀双掷开关也可以用一个双刀双掷开关代替。
此外，各个时隙的定时信息是通过信道冲激响应来获得的，具体是通过上述信道估计单元503，根据数字基带信号提取相应时隙的中间码数据，执行信道估计获得信道冲激响应，在信道冲激响应峰值位置附近通过插值以获得1/8码片精度的峰值位置，从而得到相应时隙的定时位置信息。
此外，还可以将本发明所述检测方法应用到TD-SCDMA终端模块中，再将该终端模块作为控制单元应用于TD-SCDMA直放站中。
本发明所述检测方法同样可以应用于其他时分双工(TDD，Time DivisionDuplex)***，比如第三代移动通信标准定义的高码片速率选项TD-CDMA***。
以上所述的本发明实施方式，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任何修改、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。
Claims (8)
1、一种TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取TS0至TS6各个时隙的定时信息；
分别计算TS2至TS6相对于TS0的定时同步偏差；
分别将TS2至TS6的定时同步偏差与判决门限进行比较：
如果存在大于判决门限的时隙，则确定大于判决门限且具有最大时隙号的时隙，那么TS2至该时隙均为上行时隙，该时隙的下一个时隙至TS6均为下行时隙；
如果不存在大于判决门限的时隙，则TS2至TS6均为下行时隙。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：按照以下步骤获取TS0至TS6各个时隙的定时信息：
提取相应时隙的中间码数据；
通过信道估计获得信道冲激响应；
在信道冲激响应峰值位置附近通过插值以获得1/8码片精度的峰值位置，从而得到相应时隙的定时位置。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述判决门限是根据实际环境确定的一定的时间提前量。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述时间提前量为3/8码片。
5、一种TD-SCDMA***时隙上下行方向的检测装置，其特征在于，包括：
信息处理单元，用于从接收信号获取TS0至TS6各个时隙的定时信息；
同步偏差计算单元，用于利用取得的定时信息计算TS2至TS6相对于TS0的定时同步偏差；
方向判断单元，用于分别将TS2至TS6的同步偏差与判决门限进行比较，判断各个时隙的上下行方向：
如果存在大于判决门限的时隙，则确定大于判决门限且具有最大时隙号的时隙，那么TS2至该时隙均为上行时隙，该时隙的下一个时隙至TS6均为下行时隙；
如果不存在大于判决门限的时隙，则TS2至TS6均为下行时隙。
6、如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述信息处理单元更进一步包括：
射频接收单元，用于接收射频信号并将其下变频为模拟基带信号；
基带接收单元，用于将所述模拟基带信号转换为数字基带信号，并分别送至信道估计单元和下行同步单元；
信道估计单元，用于根据数字基带信号提取相应时隙的中间码数据，执行信道估计获得信道冲激响应，并在信道冲激响应峰值位置附近通过插值以获得1/8码片精度的峰值位置，从而得到相应时隙的定时信息；
下行同步单元，用于获得并维持与基站的下行同步。
7、如权利要求5所述的检测装置，其特征在于：所述判决门限是根据实际环境确定的一定的时间提前量。
8、如权利要求7所述的检测装置，其特征在于：所述时间提前量为3/8码片。
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