CN101488802A - 一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述方法依次含有以下步骤：步骤1：使用参考源令收发两端时钟同步；步骤2：使用同一个复位信号，分别对发端和收端的计时器进行清零复位；步骤3：收发端计时器计到同一时刻时，发端发送数据，同时收端开始接收；步骤4：摆放发端天线和收端天线，使二者之间的距离为0，记录此时测量***群时延；步骤5：发端和收端分开后，用收端接收到数据的时刻减去收端开始接收的时刻，得到总的传输时延；步骤6：用步骤5中得到的总的传输时延，减去步骤4中得到的测量***群时延，即可得到信号在空中传播的绝对时延。本发明具有复杂度低，***结构简单的优点，运用于需要精确确定绝对时延的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，，属于无线与移动通信技术领域。
背景技术
无线信号传播的绝对时延指的是信号从离开发端天线到进入收端天线所用的时间。绝对时延的大小取决于信号所走过的路程d和传播速度c(近似为光速)，等于d/c。
绝对时延的测量在无线通信***中具有非常重要的意义，举例来说，在OFDM***中，循环前缀(CP)长度的选择取决于基站和用户之间无线信道的绝对时延和时延扩展的大小，时延扩展和绝对时延越大，需要的CP也越长。在传统的集中式MIMO***中，不同的收发天线对之间的空间相对距离是相同的，因此，不同的收发天线对之间的波离角、波达角和绝对时延、时延扩展都被认为是相同的。根据这一准则，***进行相应设计并选择合适的参数。而在分布式天线***中，由于基站天线的分布放置，收发天线对之间的距离不再相同，各个基站发出的无线电波所经历的传播环境也存在很大差异，这就导致了各基站发出信号的绝对时延和时延扩展也不再相同。因此，要根据不同的绝对时延，对***进行优化设计，才能够发挥无线通信***的性能。
传统的绝对时延测试方法一般要求有精准的第三方时钟，比如由GPS提供时钟，通过确定发端发送的时刻和收端接收时刻来确定绝对时延。但是这样***的设计复杂度和成本较高，且在室内等环境中应用会受到限制。
发明内容
为了降低***复杂度，本发明提出了一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述方法依次含有以下步骤：
步骤1：使用参考源令收发两端时钟同步；
步骤2：使用同一个复位信号，分别对发端和收端的计数器进行清零复位；
步骤3：收发端计数器计到同一数值时，发端发送数据，同时收端开始接收；
步骤4：摆放发端天线和收端天线，使二者之间的距离为0，记录此时***群时延；
步骤5：发端和收端分开后，用收端接收到数据的时刻减去收端开始接收的时刻，得到总的传输时延；
步骤6：用步骤5中得到的总的传输时延，减去步骤4中得到的***群时延，即可得到信号在空中传播的绝对时延。
根据本发明的方法，复位信号可以由收端、发端其中一方或者第三方产生，在对收发进行复位之后，即可拆除收发端的复位信号线，实现收发端的分离。因此本方法复杂度低，***结构简单，在信道测量、室内定位等需要精确确定绝对时延的场合可以得到广泛应用。
附图说明
图1示出了由发端产生复位信号时的***结构和接口框图。
图2示出了由收端产生复位信号时的***结构和接口框图。
图3示出了由第三方产生复位信号时的***结构和接口框图。
图4示出了根据本发明设计的信道测量设备的***框图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例来说明本发明进行收发同步的方式。
在具体实施过程中，我们在收发端均采用了Altera公司的FPGA芯片，时钟参考源均由铷钟提供，时钟频率为10MHz。在收发两端的FPGA中，各设置了一个计数器，***框图如图4所示。
收端打开后，计数器开始计数，当计到N时(即经过N*0.1us之后)，产生两个复位信号Reset1和Reset2，把这两个复位信号分别给到收端和发端的复位接口，将发端和收端计数器同时清零。
收发两端的计数器从复位的下一时刻起，计数器同时计数，当计到M时，二者同时开始工作，发端开始发送测试序列s(n)，收端同时开始接收，用于信道测量的测试序列s(n)一般采用互相关特性良好的PN码序列和Chirp扫频信号，在接收端通过本地序列与接收序列的相关运算得到信道冲激响应。设测试序列s(n)的长度为N，N与实际信道环境中的最大时延扩展和最大多普勒频率有关，同时也受限于实际硬件平台的规模。
测试序列s(n)经过空间传播，到达收端的序列为延时得到的，设总的传输时延τ＝m/fs，fs为参考时钟源提供给A/D的采样频率，m为使用fs将τ量化的结果，则接收到采样序列为s(n-m)。由于测试序列的自相关特性，s(n-m)与发送序列的副本s(n)的卷积近似为冲激函数δ(m)，通过确定m的大小，即可确定总的传输时延τ＝m/fs。
由于测量***本身的器件、电缆也有群时延，而这部分时延(测量***群时延)和无线信号在空间传播的绝对时延共同组织成了总的传输时延，因此需要在总的传输时延中去除这部分的影响。方法是将通过摆放收发端天线，使收发端天线间的距离设为0，此时测得的总的传输时延τ等于测量***群时延τ0，通过这种方法即可得到测量***群时延τ0。
在手动将收端和发端天线分开一定距离之后，首先得到此时总的传输时延τ＝m/fs，再减去测量***群时延τ0，则无线信号在空间传输的绝对时延即等于τ-τ0。
在实际信道测量设备设计过程中，如图4所示，发端的信号发生器受发端同步单元的触发(Trigger)信号控制，收端的数据处理模块受到收端同步单元的触发信号控制。发端使用铷钟参考源为射频本振、数模转换器件DA和同步单元提供时钟，收端使用铷钟参考源为射频本振、模数转换器件AD和同步单元提供时钟。测量开始前，使用本发明提出的方法对发端和收端的同步单元计数器进行复位，令收发端的同步单元在同一时刻开始计数，计到同一数值时，发端和收端的同步单元同时产生触发信号，分别给信号发生器和数据处理单元。信号发生器接收到触发信号后立即进行发送，而收端的数据处理单元收到触发信号后同时开始对数据进行处理和存储。根据存储下来的序列采样样本与发送序列的副本s(n)进行卷积，即可得到总的传输时延。
本方法可以用于无线信道测量，也可以用于室内定位等需要精确确定绝对时延的场合。
尽管已参照附图对本发明进行了描述，然而，对于熟悉本领域技术的人员来说，显而易见的是，可在不背离由所附权利要求限定的本发明宗旨和范围的情况下，对本发明的思想应用到不同的具体实例中去。这里的描述只是说明性的，而完全不应认为是限制性的。本发明的专利保护范围由所附权利要求给出，而不是前面的说明。因此所有落在权利要求范围内的各种变型和等效形式都应属于本发明的专利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述方法依次含有以下步骤：
步骤1：使用参考源令收发两端时钟同步；
步骤2：使用同一个复位信号，分别对发端和收端的计时器进行清零复位；
步骤3：收发端计时器计到同一时刻时，发端发送数据，同时收端开始接收；
步骤4：摆放发端天线和收端天线，使二者之间的距离为0，记录此时测量***群时延；
步骤5：发端和收端分开后，用收端接收到数据的时刻减去收端开始接收的时刻，得到总的传输时延；
步骤6：用步骤5中得到的总的传输时延，减去步骤4中得到的测量***群时延，即可得到信号在空中传播的绝对时延。
2.根据权利要求1所述的一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述参考源为晶体振荡器。
3.根据权利要求1所述的一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述参考源为铷钟。
4.根据权利要求1所述的一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述参考源为铯钟。
5.根据权利要求1所述的一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述复位信号由发端产生。
6.根据权利要求1所述的一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述复位信号由收端产生。
7.根据权利要求1所述的一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述复位信号由除收发端以外的第三方产生。
8.根据权利要求1所述的一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述清零复位操作为同步复位。
9.根据权利要求1所述的一种用于无线信道绝对时延测试的收发同步方法，其特征在于，所述清零复位操作为异步复位。
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