CN101047435B - Td-scdma直放站失同步后转换点位置保持方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种时分同步码分多址直放站失同步后转换点位置保持的方法，当TD-SCDMA直放站在一段时间内失去和目标基站同步时，直放站通过转换点时间位置校准算法根据同步期间误差统计算法得到的内部晶振误差值对转换点时间位置进行校正，使得直放站在失步期间仍然能正确地进行上下行链路的开关控制。本发明使TD-SCDMA直放站在网运行时，具备在短暂的失去与目标基站同步期间能保持转换点的位置，同时本方法是一种简单易行、高可靠性、低成本的利用软件来实现TD-SCDMA直放站失同步后转换点位置的保持。
Description
技术领域
本发明涉及一种时分同步码分多址(TD-SCDMA)直放站失同步后转换点位置保持的方法。
背景技术
TD-SCDMA是国际电信联盟ITU正式发布的第三代移动通信空中接口技术规范之一，其关键技术有可调整上下行切换点的时分双工技术、智能天线技术、联合检测技术等。TD-SCDMA的优势突出表现在系统抗干扰和系统容量之间得到了很好的均衡、对混合业务的高效支持、系统自身有良好的持续发展和技术演进性。
TD-SCDMA的多址接入方案属于DS-SCDMA，码片速率为1.28Mc/s，扩频带宽约为1.6MHz，采用不需配对频率的TDD工作方式。它的下行和上行的信息是在同一载频的不同时隙上进行传送的。TD-SCDMA的物理信道采用四层结构：系统帧、无线帧、子帧和时隙/码。图1是TD-SCDMA的物理信道信号格式。其帧结构将10ms的无线帧分成两个5ms的子帧，每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙。三个特殊时隙分别为下行导频时隙DwPTS、主保护时隙GP和上行导频时隙UpPTS。而这十个时隙协议上都有明确的时间长度规定，尤其是其中的的第二切换点的保护间隔非常短，图2中可见16chip也就是12.5us的时间需要完成上下行的转换动作。
无论何种无线通信的覆盖区域都将产生弱信号区和盲区，而对一些偏远地区和用户数不多的盲区，要架设基站成本太高，基础设施也较复杂，为此提供一种成本低、架设简单，却具有小型基站功能、经济有效的设备---直放站是很有必要的。因此，TD-SCDMA直放站在TD-SCDMA网络中扮演着重要角色。
在TD-SCDMA系统中，上行链路信号和下行链路信号处于同一频率，通过时分复用的方式区分上行和下行。因此TD-SCDMA直放站需要获取两个转换点位置信息，并精确地完成对射频信道的上下行切换。直放站在网长时间工作时一直保持和基站完全同步，若稍微有偏差，就会造成某个时隙部分功率被直放站所切断，轻者导致通信误码率提高，解调困难，重则造成掉话。特别是由于室外无线环境的影响，比如多径、空间衰落或邻近基站干扰等原因，可能会出现短暂的失步，这时就要求直放站有一定的同步保持能力来保证在失步的这段时间内继续按照准确的开关时间进行上下行切换工作，并且偏差值必须控制在16chip的保护时隙中，不会影响相邻时隙的信号。
直放站在失去外部信号而失步后，如果继续以直放站内部的晶振作为时间参考，由于晶振稳定度的原因，可能很短的时间内转换点的位置就已经偏移出了保护时隙，特别是第二转换点的位置，比如稳定度为50ppm的晶振，在1s内开关时间的位置就已经偏移了50us，这个值远远大于了12.5us。通常情况下，转换点位置的保持能力一般是通过高精度的晶振来保证，根据网络经验要求失步后的10s内直放站开关时间由于频率误差造成的偏移不超过1us，这对应的晶振的精度至少小于0.1ppm，这个级别的晶振一般都采用价格非常昂贵的恒温晶振(OCXO)，这对于成本相对较低的直放站来说是很不经济的。
发明内容
本发明的目的为了克服上述现有技术存在的缺陷或问题，提供一种一种时分同步码分多址(TD-SCDMA)直放站失同步后转换点位置保持的方法，该方法使TD-SCDMA直放站在网运行时，具备在短暂的失去与目标基站同步期间能保持转换点的位置，同时本方法是一种简单易行、高可靠性、低成本的利用软件来实现TD-SCDMA直放站失同步后转换点位置的保持。
一种时分同步码分多址(TD-SCDMA)直放站失同步后转换点位置保持的方法，当TD-SCDMA直放站在一段时间内失去和目标基站同步时，直放站转换点时间位置校准算法根据同步期间误差统计算法得到的内部晶振误差值对转换点时间位置进行校正，使得直放站在失步期间仍然能正确地进行上下行链路的开关控制的方法，TD-SCDMA直放站主要包括同步捕获单元、误差统计单元、时钟校准单元，该方法按如下步骤进行：
a、同步捕获单元通过软件程序判断直放站是否和基站处于同步状态，如果是则进入步骤b，否则进入步骤c；
b、误差统计单元以帧同步信号作为时间基准，通过误差统计算法得出内部晶振的误差值；
c、时钟校准单元利用直放站转换点时间位置校准算法根据统计得出的内部晶的振误差值对直放站开关时间位置进行校准，使直放站在失步期间仍然能正确地进行上下行链路的开关控制，直到直放站重新建立与基站的同步，则回到步骤a。
所述直放站同步期间以帧同步信号作为基准统计出内部晶振的误差值的误差统计算法，在TD-SCDMA直放站系统中，晶振频率一般选用码片速率的整数倍，在误差统计算法中，误差统计值以码片为单位，具体步骤如下：
a、每个子帧中，在帧同步信号脉冲触发时，误差统计单元通过软件统计时钟源误差，如果误差达到设定的n码片，n为整数，则进入步骤b，否则重复执行步骤a；
b、误差统计单元记录下此时共经过的子帧数m；
c、误差统计单元根据经过的子帧数m和达到的误差n码片，计算出需要m/n子帧校准1个码片的误差值。
所述直放站时间转换点位置校准算法中，如果得到的m/n为整数，则只需要每m/n子帧校正1个码片即可，但是如果得到的m/n为小数，采用分段校准，假设分y段校准，则校准的精度就可以达到1/y码片，y为整数，精度要求越高则y越大，具体步骤如下：
a、将n设置为2的p次幂，首先通过移位的方式实现m/n，得到一个整数x；
b、将二进制数m的最后p位按照大小分为y档；
c、按照m的最后p位的大小档，设置在y段中有q段是需要m/n+1帧才校正1个码片的，其中q≤y，即改变了校正y个码片需要的总子帧数；例如当y段中有0段需要m/n+1帧才校正1个码片时，相当于x*y帧校正了y个码片即每x帧校1个码片，当y段中有1段需要m/n+1帧才校正1个码片时，相当于x*y+1帧校正了y个码片即每x+1/y帧校1个码片，同理可知：当y段中有q段需要m/n+1帧才校正1个码片时，q≤y，相当于x*y+q帧校正了y个码片即每x+q/y帧校正1个码片。正是基于此原理解决了m/n是小数时的校正精度问题。
本发明利用TD-SCDMA直放站与目标基站同步后获取的帧同步信号来对TD-SCDMA直放站中的时钟源进行误差统计，当直放站在一段时间内由于某种原因失去了和目标基站同步时，直放站转换点时间位置校准算法利用直放站同步期间误差统计算法得到的内部晶振误差值来对转换点时间位置进行校正，使得直放站在失步期间仍然能将转换点保持在正确的位置，从而保证上下行链路开关控制的准确性。本发明使TD-SCDMA直放站在网运行时，具备在短暂的失去与目标基站同步期间能保持转换点的位置，同时本方法是一种简单易行、高可靠性、低成本的利用软件来实现TD-SCDMA直放站失同步后转换点位置的保持。
附图说明
图1为TD-SCDMA的物理信道信号格式图。
图2为第二转换点间隔时隙结构图。
图3为整个时钟校准系统的框图。
图4为误差统计单元的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的方案更加清楚明白，以下结合实例对本发明进一步详细说明。TD-SCDMA直放站主要包括同步捕获单元、误差统计单元、时钟校准单元。
图1是TD-SCDMA的物理信道信号格式。TD-SCDMA的物理信道采用四层结构：系统帧、无线帧、子帧和时隙/码，其帧结构将10ms的无线帧分成两个5ms的子帧，每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙。三个特殊时隙分别为下行导频时隙DwPTS、主保护时隙GP和上行导频时隙UpPTS。在7个常规时隙中TS0总是分配给下行链路，而TS1总是分配给上行链路。通过灵活配置上下行时隙的个数，使TD-SCDMA适用于上下行对称及非对称业务模式。上行时隙和下行时隙之间由转换点分开。在TD-SCDMA系统中，每个5ms的子帧有两个转换点：第一个转换点是从下行链路转到上行链路，位置在DwPTS和UpPTS之间的GP；第二个转换点是从上行链路转到下行链路，位置在每个子帧中最后一个上行时隙和第二个下行时隙之间，TS0是第一个下行时隙。其中，第一个转换点相对于每个子帧的开始时间是固定的；第二个转换点随着分配给上下行的时隙数不同而变化。
图2是第二转换点间隔时隙结构图，从图中可以看出这个时间间隔只有16码片，即12.5us，非常短，这就要求我们的开关位置精度要高。
图3是整个时钟校准系统的框图，主要分为三个单元，同步捕获单元、误差统计单元、时钟校准单元，具体流程分为如下几个步骤：
a、同步捕获单元通过软件程序判断直放站是否和基站处于同步状态，如果是则进入步骤b，否则进入步骤c；
b、误差统计单元以帧同步信号作为时间基准，通过误差统计算法得出内部晶振的误差值；
c、时钟校准单元利用直放站转换点时间位置校准算法根据统计得出的内部晶振误差值对直放站开关时间位置进行校准，使直放站在失步期间仍然能正确地进行上下行链路的开关控制，直到直放站重新建立与基站的同步，则回到步骤a。
图4是误差统计单元的流程图，主要分为以下三个步骤：
a、每个子帧中，在帧同步信号脉冲触发时，误差统计单元统计时钟源误差，如果误差达到设定的n码片，n为整数，则进入步骤b，否则重复执行步骤a；
b、记录下此时共经过了子帧数m，m为整数；
c、根据经过的子帧数m和达到的误差n码片，计算出需要m/n子帧校准1个码片，如果得到的m/n为整数，则只需要每m/n子帧校正1个码片即可，但是如果得到的m/n为小数，采用分段校准，假设分y段校准，则校准的精度就可以达到1/y码片，y为整数，精度要求越高则y越大。具体步骤如下：
a、将n设置为2的p次幂，首先通过移位的方式实现m/n，得到一个整数x；
b、将二进制数m的最后p位按照大小分为y档；
c、按照m的最后p位的大小档，设置在y段中有q段是需要m/n+1帧才校正1个码片的，q≤y，也就是改变了校正y个码片需要的总子帧数。当y段中有0段需要m/n+1帧才校正1个码片时，相当于x*y帧校正了y个码片即每x帧校1个码片，当y段中有1段需要m/n+1帧才校正1个码片时，相当于x*y+1帧校正了y个码片即每x+1/y帧校1个码片，同理可知：当y段中有q段需要m/n+1帧才校正1个码片时，q≤y，相当于x*y+q帧校正了y个码片即每x+q/y帧校正1个码片。正是基于此原理解决了m/n是小数时的校正精度问题。
Claims (6)
1.一种时分同步码分多址直放站失同步后转换点位置保持的方法，当TD-SCDMA直放站在一段时间内失去和目标基站同步时，直放站通过转换点时间位置校准算法根据同步期间误差统计算法得到的内部晶振误差值对转换点时间位置进行校正，使得直放站在失步期间仍然能正确地进行上下行链路的开关控制，TD-SCDMA直放站主要包括同步捕获单元、误差统计单元、时钟校准单元，该方法按如下步骤进行：
a、同步捕获单元通过软件程序判断直放站是否和基站处于同步状态，如果是则进入步骤b，否则进入步骤c；
b、误差统计单元以帧同步信号作为时间基准，通过误差统计算法得出内部晶振的误差值；
c、时钟校准单元利用直放站转换点时间位置校准算法根据统计得出的内部晶振误差值对直放站转换点时间位置进行校准，使直放站在失步期间仍然能正确地进行上下行链路的开关控制，直到直放站重新建立与基站的同步，则回到步骤a。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述直放站在同步期间以误差统计算法统计出内部晶振的误差值，在TD-SCDMA直放站系统中，晶振频率一般选用码片速率的整数倍，在误差统计算法中，误差统计值以码片为单位，具体步骤如下：
a1、每个子帧中，在帧同步信号脉冲触发时，误差统计单元统计时钟源误差，如果误差达到设定的n码片，n为整数，则进入步骤b1，否则重复执行步骤a1；
b1、误差统计单元记录下此时共经过的子帧数m；
c1、误差统计单元根据经过的子帧数m和达到的误差n码片，计算出需要m/n子帧校准1个码片的误差值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述直放站在和目标基站失去同步后利用转换点时间位置校准算法和误差统计值对直放站转换点时间位置进行校准，直放站转换点时间位置校准算法中，如果得到的m/n为整数，则只需要每m/n子帧校正1个码片即可，但是如果得到的m/n为小数，采用分段校准，假设分y段校准，则校准的精度达到1/y码片，y为整数，具体步骤如下：
a2、将n设置为2的p次幂，首先通过移位的方式实现m/n，得到一个整数x；
b2、将二进制数m的最后p位按照大小分为y档；
c2、按照m的最后p位的大小档，设置在y段中有q段是需要m/n+1帧才校正1个码片的，也就是校正y个码片需要的总子帧数，q≤y。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当y段中有0段需要m/n+1帧才校正1个码片时，相当于x*y帧校正了y个码片也就是每x帧校1个码片。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当y段中有1段需要m/n+1帧才校正1个码片时，相当于x*y+1帧校正了y个码片也就是每x+1/y帧校1个码片。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当y段中有q段需要m/n+1帧才校正1个码片时，相当于x*y+q帧校正了y个码片也就是每x+q/y帧校正1个码片，q≤y。
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