CN105357751B - 一种基于lte网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及*** - Google Patents

一种基于lte网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及***，主要内容是约定以LTE的***帧轮回周期为屏蔽***的工作周期，约定LTE***的两个***帧，其中一个***帧为标识帧A0(用于识别，不许屏蔽),另一***帧为提取帧B0(用于转发屏蔽)。其步骤如下：步骤1，通过PSS，SSS得到LTE帧头，通过MIB解码模块解码其MIB消息得到同步，获取***帧帧号；步骤2，根据步骤1得到的解码帧头和帧号，搜索得到标识帧A0位置，获得时钟同步；步骤3，再进行N个***帧轮回周期，得到标识帧位置A1～An，并通过MIB解码模块解码上述帧帧号，判断A1～An的帧号是否和A0的帧号一致；步骤4，若上述判断一致，则可以确认信号屏蔽***的时序跟基站同步。

Description

一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的 方法及***
技术领域
本发明涉及无线移动通信技术领域，更具体说，它涉及一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及***。
背景技术
手机信号屏蔽***主要用于各类考场、学校、加油站、会议中心、监狱、公安、军事等禁止使用手机的场所。目前，基于存储转发的屏蔽***在多台套邻近工作时需要时钟同步；否则由于不同步而接收到其他屏蔽***重发的信号(不纯是基站的信号)，从而导致***功率抬升饱和屏蔽失效。同步时钟就可以大家同时关闭屏蔽开启接收基站的信号，和单台工作时相同。现阶段，无线通信网络采用GPS来实现时间同步，是最直接和最成熟的方案。但是这种方案存在故障率高、成本高、GPS天线安装寻址困难、安装工程量大、加重投资成本和维护困难等问题，有必要通过其他途径来解决时间同步问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，而提供一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及***。
本发明利用LTE网络信号内同步技术,在对***无须要增加外同步的技术情况下，提供一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法，约定以LTE的***帧轮回周期为屏蔽***的工作周期，约定LTE***的两个***帧，其中一个***帧为标识帧A0(用于识别，不许屏蔽),另一***帧为提取帧B0(用于转发屏蔽)；其包括以下步骤：
步骤1，通过PSS，SSS得到LTE帧头，通过MIB解码模块解码其MIB消息得到同步，获取***帧帧号；
步骤2，根据步骤1得到的解码帧头和帧号，搜索得到标识帧A0位置，获得时钟同步；
步骤3，再进行N个***帧轮回周期，得到标识帧位置A1～An，并通过MIB解码模块解码上述帧帧号，判断A1～An的帧号是否和A0的帧号一致；
步骤4，若上述判断一致，则可以确认信号屏蔽***的时序跟基站同步，从提取帧B0提取射频信号，信号屏蔽***开始屏蔽，并在标识帧A1～An时刻暂时关闭屏蔽；开启接收核对标识帧An+1；若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致，则继续屏蔽；若不一致，则返回步骤1,重新同步。
其中，MIB解码方法包括以下步骤：
步骤a：通过接收机，抓取10ms数据，作为一个无线帧；
步骤b：通过PSS和SSS相关，计算最大值来获得LTE帧头。LTE下行信号每帧固定符号位置都带有相应的PSS(主同步信号)和SSS(辅同步信号)信号。通过已知的PSS和SSS信号做为本地信号，与抓取的LTE无线帧做相关运算，取相关值比较大的值的位置，认定该位置点就是下行信号的PSS和SSS对应的位置。从而可以从帧结构推算出10ms或5ms帧头开始的位置；根据帧头重新抓取一完整的数据；
步骤c：计算频偏。通过PSS和SSS数据已知性和相关性，可以算出频偏。也可以通过CP循环特性来计算频偏。计算出频偏之后，对抓取的无线帧做频偏补偿。
步骤d：FFT变换。对频偏补偿后的无线帧数据，对每个符号做FFT变换得频域信号。取得各个子载波的数据值。
步骤e：信道估计和信道均衡。LTE下行无线帧在固定的位置都会发射参考信号，取已知的参考信号作为本地参考信号。根据本地参考信号和接收到的无线帧里面的参考信号，做线性最小均方差(LMMSE)算法，得到参考信号所在频点的信道特点，然后通过对信道插值得到整个载波带宽的信道特性。根据信道特性，通过盲检测得到发射天线的端口数(1,2,4)，并完成信道均衡。
步骤f：解调和解扰。根据帧结构得到MIB位置的载波值,在10ms内占用240RE。根据3GPP，用QPSK解调。然后对解调数据进行解扰码。扰码有四种可能(和帧号的最后2位有关)。四种扰码都遍历一变。解调解扰后变为480bits数据。480bits数据里面包括4次重复的数据，取其中一次120bits。通过解扰可以得到帧号的后2位。
步骤g：信道解码。三分之一的卷积码，信道解码后变为40bits数据。
步骤h：CRC校验，得到MIB数据。根据LTE下行信号端口号(1,2,4)。共有3种CRC校验情况。遍历一变，得到CRC校验正确的那组。CRC之后就是24bits数据。其中有8bits代表帧号的bit9～bit2。加上解扰时得到的低2位。总共10位代表帧号。
本发明还提供一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的***，所述***包括MIB解码模块、同步时序模块、逻辑判断模块；
其中，MIB解码模块，用于接收基站的PSS、SSS同步信号，得到LTE帧头，并通过MIB解码，获取***帧的帧号；
同步时序模块，根据得到的解码帧头和帧号，搜索得到标识帧A0位置，获得时钟同步，再进行N个***帧轮回周期，得到标识帧位置A1～An，并通过MIB解码模块解码上述帧帧号；
逻辑判断模块，用于判断A1～An的帧号和A0的帧号是否一致，若一致，则可以确认信号屏蔽***的时序跟基站同步，从提取帧B0提取射频信号，信号屏蔽***开始屏蔽，并在标识帧A1～An时刻暂时关闭屏蔽；开启接收核对标识帧An+1；若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致，则继续屏蔽；若不一致，则返回步骤1,重新同步。
其中，所述MIB解码模块，其包括，抓取无线帧单元、计算频偏单元、FFT变换单元、信道估计和信道均衡单元、频域数据解调和解扰单元、信道解码单元及CRC校验单元，其中，所述抓取无线帧单元，用于通过接收机，抓取10ms数据，作为一个无线帧；通过PSS和SSS相关，计算最大值来获得LTE帧头；根据得到的帧头，重新抓取一完整帧；所述计算频偏单元，根据PSS和SSS数据已知性和相关性，计算出频偏，并对抓取的无线帧做频偏补偿；所述FFT变换单元，用于对无线帧的每个符号做FFT变换，得到频域数据；所述信道估计和信道均衡单元，根据CRS信号对频域数据进行信道估计和信道均衡；频域数据解调和解扰单元，用于对帧结构截取MIB所占的240个RE位置的值，进行QPSK解调，得到480bits数据。对频域数据进行解扰，扰码有四种可能(和帧号的最后2位有关)，四种扰码都遍历一变，解扰后为480bits数据，480bits数据里面包括4次重复的数据，取其中一次120bits，通过解扰可以得到帧号的后2位；所述信道解码单元，对120bit数据进行信道解码，得到40bits数据；所述CRC校验单元，通过CRC校验得到24bit数据，其中有8bits代表帧号的bit9～bit2，加上解扰时得到的低2位，总共10位代表帧号。
本发明的有益效果是：无须增加外同步的的相关设施(如模块，天线，接口电缆或光缆)，利用现成公共无线网络信号,成本低，使用方便,且安装灵活。
附图说明
图1是本发明的实现流程图；
图2是本发明的MIB解码实现流程图；
图3是本发明的***组成示意图；
图4是本发明的MIB解码模块示意图；
图5是本发明实施例标志帧、提取帧示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式。
如图1、图3、图5所示，一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法和***，***包括MIB解码模块11、同步时序模块12、逻辑判断模块13，其中，MIB解码模块11，用于接收基站的PSS、SSS同步信号，得到LTE帧头，并通过MIB解码，获取***帧的帧号；同步时序模块12，根据得到的解码帧头和帧号，搜索得到标识帧A0位置，获得时钟同步，再进行N个***帧轮回周期，得到标识帧位置A1～An，并通过MIB解码模块12解码上述帧帧号；逻辑判断模块13，用于判断A1～An的帧号和A0的帧号是否一致。
其方法为：首先约定以LTE的***帧轮回周期为屏蔽***的工作周期，约定LTE***的两个***帧，其中一个***帧为标识帧A0(用于识别，不许屏蔽，本实施例中标志帧为1号帧),另一***帧为提取帧B0(用于转发屏蔽，本实施例中标志帧为512号帧)；其包括以下步骤：
步骤1，通过PSS，SSS得到LTE帧头，通过MIB解码模块11解码其MIB消息得到同步，获取***帧帧号；
步骤2，根据步骤1得到的解码帧头和帧号，搜索得到标识帧A0位置，获得时钟同步；
步骤3，再进行N个***帧轮回周期，得到标识帧位置A1～An，并通过MIB解码模块解码上述帧帧号，判断A1～An的帧号是否和A0的帧号一致；
步骤4，若上述判断一致，则可以确认信号屏蔽***的时序跟基站同步，从提取帧B0提取射频信号，信号屏蔽***开始屏蔽，并在标识帧A1～An时刻暂时关闭屏蔽；开启接收核对标识帧An+1；若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致，则继续屏蔽；若不一致，则返回步骤1,重新同步。
其中，MIB解码方法包括以下步骤：
步骤a：通过接收机，抓取10ms数据，作为一个无线帧；
步骤b：通过PSS和SSS相关，计算最大值来获得LTE帧头。LTE下行信号每帧固定符号位置都带有相应的PSS(主同步信号)和SSS(辅同步信号)信号。通过已知的PSS和SSS信号做为本地信号，与抓取的LTE无线帧做相关运算，取相关值比较大的值的位置，认定该位置点就是下行信号的PSS和SSS对应的位置。从而可以从帧结构推算出10ms或5ms帧头开始的位置；根据帧头重新抓取一完整的数据；
步骤c：计算频偏。通过PSS和SSS数据已知性和相关性，可以算出频偏。也可以通过CP循环特性来计算频偏。计算出频偏之后，对抓取的无线帧做频偏补偿。
步骤d：FFT变换。对频偏补偿后的无线帧数据，对每个符号做FFT变换得频域信号。取得各个子载波的数据值。
步骤e：信道估计和信道均衡。LTE下行无线帧在固定的位置都会发射参考信号，取已知的参考信号作为本地参考信号。根据本地参考信号和接收到的无线帧里面的参考信号，做线性最小均方差(LMMSE)算法，得到参考信号所在频点的信道特点，然后通过对信道插值得到整个载波带宽的信道特性。根据信道特性，通过盲检测得到发射天线的端口数(1,2,4)，并完成信道均衡。
步骤f：解调和解扰。根据帧结构得到MIB位置的载波值,在10ms内占用240RE。根据3GPP，用QPSK解调。然后对解调数据进行解扰码。扰码有四种可能(和帧号的最后2位有关)。四种扰码都遍历一变。解调解扰后变为480bits数据。480bits数据里面包括4次重复的数据，取其中一次120bits。通过解扰可以得到帧号的后2位。
步骤g：信道解码。三分之一的卷积码，信道解码后变为40bits数据。
步骤h：CRC校验，得到MIB数据。根据LTE下行信号端口号(1,2,4)。共有3种CRC校验情况。遍历一变，得到CRC校验正确的那组。CRC之后就是24bits数据。其中有8bits代表帧号的bit9～bit2。加上解扰时得到的低2位。总共10位代表帧号。
如图2、图4所示，MIB解码模块11包括抓取无线帧单元111、计算频偏单元112、FFT变换单元113、信道估计和信道均衡单元114、频域数据解调和解扰单元115、信道解码单元116及CRC校验单元117，其中，所述抓取无线帧单元111，用于通过接收机，抓取10ms数据，作为一个无线帧；通过PSS和SSS相关，计算最大值来获得LTE帧头；根据得到的帧头，重新抓取一完整帧；所述计算频偏单元112，根据PSS和SSS数据已知性和相关性，计算出频偏，并对抓取的无线帧做频偏补偿；所述FFT变换单元113，用于对无线帧的每个符号做FFT变换，得到频域数据；所述信道估计和信道均衡单元114，根据CRS信号对频域数据进行信道估计和信道均衡；频域数据解调和解扰单元115，用于对帧结构截取MIB所占的240个RE位置的值，进行QPSK解调，得到480bits数据。对频域数据进行解扰，扰码有四种可能(和帧号的最后2位有关)，四种扰码都遍历一变，解扰后为480bits数据，480bits数据里面包括4次重复的数据，取其中一次120bits，通过解扰可以得到帧号的后2位；所述信道解码单元116，对120bit数据进行信道解码，得到40bits数据；所述CRC校验单元117，通过CRC校验得到24bit数据，其中有8bits代表帧号的bit9～bit2，加上解扰时得到的低2位，总共10位代表帧号。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法，其特征在于，约定以LTE的***帧轮回周期为屏蔽***的工作周期，约定LTE***的两个***帧，其中一个***帧为标识帧A0，用于识别，不许屏蔽；另一***帧为提取帧B0，用于转发屏蔽；具体包括以下步骤：
步骤1，通过PSS，SSS得到LTE帧头，通过MIB解码模块解码其MIB消息得到同步，获取***帧帧号；
步骤2，根据步骤1得到的解码帧头和帧号，搜索得到标识帧A0位置，获得时钟同步；
步骤3，再进行N个***帧轮回周期，得到标识帧位置A1～An，并通过MIB解码模块解码上述帧帧号，判断A1～An的帧号是否和A0的帧号一致；
步骤4，若上述判断一致，则可以确认信号屏蔽***的时序跟基站同步，从提取帧B0提取射频信号，信号屏蔽***开始屏蔽，并在标识帧A1～An时刻暂时关闭屏蔽；开启接收核对标识帧An+1；若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致，则继续屏蔽；若不一致，则返回步骤1,重新同步。
2.根据权利要求1所述的基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法，其特征在于，MIB解码方法包括以下步骤：
步骤a：通过接收机，抓取10ms数据，作为一个无线帧；
步骤b：通过PSS和SSS相关，计算最大值来获得LTE帧头；LTE下行信号每帧固定符号位置都带有相应的PSS主同步信号和SSS辅同步信号；通过已知的PSS和SSS信号做为本地信号，与抓取的LTE无线帧做相关运算，取相关值比较大的值的位置，认定该位置点就是下行信号的PSS和SSS对应的位置，从而从帧结构推算出10ms或5ms帧头开始的位置；根据帧头重新抓取一完整的数据；
步骤c：计算频偏；通过PSS和SSS数据已知性和相关性，算出频偏；也可以通过CP循环特性来计算频偏；计算出频偏之后，对抓取的无线帧做频偏补偿；
步骤d：FFT变换；对频偏补偿后的无线帧数据，对每个符号做FFT变换得频域信号；取得各个子载波的数据值；
步骤e：信道估计和信道均衡；LTE下行无线帧在固定的位置都会发射参考信号，取已知的参考信号作为本地参考信号；根据本地参考信号和接收到的无线帧里面的参考信号，做线性最小均方差LMMSE算法，得到参考信号所在频点的信道特点，然后通过对信道插值得到整个载波带宽的信道特性；根据信道特性，通过盲检测得到发射天线的端口数，即1,2,4，并完成信道均衡；
步骤f：解调和解扰；根据帧结构得到MIB位置的载波值,在10ms内占用240RE；根据3GPP，用QPSK解调；然后对解调数据进行解扰码；扰码有四种可能；四种扰码都遍历一变；解调解扰后变为480bits数据；480bits数据里面包括4次重复的数据，取其中一次120bits；通过解扰可以得到帧号的后2位；
步骤g：信道解码；三分之一的卷积码，信道解码后变为40bits数据；
步骤h：CRC校验，得到MIB数据；根据LTE下行信号端口号，即1,2,4；共有3种CRC校验情况；遍历一变，得到CRC校验正确的那组；CRC之后就是24bits数据；其中有8bits代表帧号的bit9～bit2；加上解扰时得到的低2位；总共10位代表帧号。
3.一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的***，其特征在于，所述***包括MIB解码模块、同步时序模块、逻辑判断模块；
其中，MIB解码模块，用于接收基站的PSS、SSS同步信号，得到LTE帧头，并通过MIB解码，获取***帧的帧号；
同步时序模块，根据得到的解码帧头和帧号，搜索得到标识帧A0位置，获得时钟同步，再进行N个***帧轮回周期，得到标识帧位置A1～An，并通过MIB解码模块解码上述帧帧号；
逻辑判断模块，用于判断A1～An的帧号和A0的帧号是否一致，若一致，则可以确认信号屏蔽***的时序跟基站同步，从提取帧B0提取射频信号，信号屏蔽***开始屏蔽，并在标识帧A1～An时刻暂时关闭屏蔽；开启接收核对标识帧An+1；若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致，则继续屏蔽；若不一致，则返回步骤1,重新同步。
4.根据权利要求3所述的LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的***，其特征在于，所述MIB解码模块，其包括，抓取无线帧单元、计算频偏单元、FFT变换单元、信道估计和信道均衡单元、频域数据解调和解扰单元、信道解码单元及CRC校验单元，其中，所述抓取无线帧单元，用于通过接收机，抓取10ms数据，作为一个无线帧；通过PSS和SSS相关，计算最大值来获得LTE帧头；根据得到的帧头，重新抓取一完整帧；所述计算频偏单元，根据PSS和SSS数据已知性和相关性，计算出频偏，并对抓取的无线帧做频偏补偿；所述FFT变换单元，用于对无线帧的每个符号做FFT变换，得到频域数据；所述信道估计和信道均衡单元，根据CRS信号对频域数据进行信道估计和信道均衡；频域数据解调和解扰单元，用于对帧结构截取MIB所占的240个RE位置的值，进行QPSK解调，得到480bits数据；对频域数据进行解扰，扰码有四种可能，四种扰码都遍历一变，解扰后为480bits数据，480bits数据里面包括4次重复的数据，取其中一次120bits，通过解扰可以得到帧号的后2位；所述信道解码单元，对120bit数据进行信道解码，得到40bits数据；所述CRC校验单元，通过CRC校验得到24bit数据，其中有8bits代表帧号的bit9～bit2，加上解扰时得到的低2位，总共10位代表帧号。
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