CN101267610B

CN101267610B - 移动通信微基站或室内基站实现同步的装置

Info

Publication number: CN101267610B
Application number: CN2007100380157A
Authority: CN
Inventors: 孙飞雪
Original assignee: DIGIMOC TELECOM TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co Ltd
Current assignee: Cayman Morningstar Semiconductor; MStar Semiconductor Inc Taiwan
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2027-03-13
Also published as: CN101267610A

Abstract

本发明公开了一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：在移动通信微基站或室内及基站中，通过一套由物理层信号处理单元、信号处理单元、射频处理单元和源发生器单元、同步决策单元及天线组成的同步单元装置提取空中小区的信息，从而达到该基站与全系统的空中接口同步和载波同步的目的。从而可以减轻全系统频谱规划的难度，减小系统干扰，减轻工程安装调试工作量。通过该方法及其装置可以使该基站能够工作在任何工作场景，如：该基站安装区域已有信号覆盖的场景、该区域没有信号覆盖的场景。本方法所揭示的原理应用于其它3G移动通信系统，以克服背景技术中提到的3G移动通信基站设置同步点和频率时存在的缺陷。

Description

移动通信微基站或室内基站实现同步的装置

技术领域

本发明属于移动通信领域，尤其涉及一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置。

背景技术

根据ITU(国际电信联盟)的规定，第三代移动通信系统(3G)工作在2000MHz或以上的频率。由于它比第二代移动通信系统(2G)工作频率更高，波长更短，使得无线电波的绕射和穿透能力减弱，空间损耗更大，因此如何有效地达到第三代移动通信系统的信号有效覆盖，给用户提供随时、随地的第三代移动通信服务带来了挑战；其次第三代移动通信要求给用户提供高速、宽带的无线多媒体服务，因此对有限的频谱资源支持多用户的高速、宽带无线业务和系统容量带来了挑战；由于第三代移动通信是为了满足高速无线数据业务而设计的，根据第二代移动通信系统的丰富运营经验和第三代移动通信的业务统计，在第三代移动通信系统中超过70％的业务将发生在室内环境下。

目前传统的第三代移动通信基站都是采用GPS同步模块来解决空中接口的同步问题如图3所示，在功能模块上可以划分为：GPS接收机、数字锁相环、模数转换器(DAC)以及压控温补晶体振荡器(VCTCXO)；GPS同步模块中的GPS接收机通过天线13接收卫星授时信号产生高稳定度的1pps信号12在数字锁相环中与VCTCXO反馈的信号进行比较，并通过高精度的DAC输出误差控制信号控制VCTCXO输出高稳定参考时钟11，来解决系统同步问题。

上述采用GPS接收模块的方法的缺点是：

1、成本高：必须在上述基站上配置GPS模块及天线；

2、在室内环境下，工程实现困难：由于在室内无法直接收到GPS信号，因此其无法工作；或需采用电缆把天线延伸至室外以得到GPS信号；

3、即使安装环境能够得到GPS信号，但无法对周围基站进行频率搜索，以确定周围基站的工作频率；

4、也因此无法对该基站的工作频率进行动态设置。

因此，本发明是一种既不需要GPS接收模块及天馈线，又能使移动通信微基站或室内基站与周围基站的载波信号实现空中接口的理想同步；同时又能减少工程困难和降低工程成本的移动通信微基站或室内基站实现同步的方法。

发明内容

本发明的目的：旨在提供一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置。

这种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：该方法为：在移动通信微基站或室内基站中装备了一套由物理层信号处理单元1、信号处理单元2、射频处理单元3和源发生器单元5、同步决策单元6及天线4组成的同步单元装置，利用同步单元装置的自动频率搜索、同步信息提取以及自动频率配置完成对基站系统的设置，从而使移动通信微基站或室内基站与全系统的空中接口及载波同步。

所述的同步单元装置中的天线4与射频处理单元3连接，射频处理单元3实现射频信号的接收；信号处理单元2连接在射频处理单元3和物理层信号处理单元1之间，实现数字和模拟信号的相互转换以及数字信号处理；物理层信号处理单元1分别与同步决策单元6、信号处理单元2和源发生器单元5连接，实现所接收基带信号的处理，并输出处理后的同步信息或信号、频率搜索结果、空中所有小区特征码信息和广播信道等；同步决策单元6接收物理层信号处理单元1输出的各项同步信息，根据这些信息和既定的配置准则或将这些信息通过有线网络送到移动无线网络控制器和核心网并由移动系统操作维护中心发送命令决定本基站使用的同步点、频率、小区参数，并将本基站信息或搜索到的周围小区的信息经由有线网络传递到移动无线网络控制器或核心网；源发生器单元5分别与射频处理单元3、信号处理单元2、物理层信号处理单元1、同步决策单元6相连接，为射频处理单元3提供射频本振源信号和为信号处理单元2、物理层信号处理单元1、同步决策单元6提供各种时钟信号。

所述物理层处理单元1包括同步检测和提取单元、解扩解调单元、信道译码单元和自动频率跟踪单元。

所述的同步决策单元6包括小区参数配置单元、有线网络接口单元。

所述源发生器单元5包括频率合成器单元、时钟发生器单元和高稳参考源。

所述的同步单元装置是单独的物理单元或是该基站的一种工作模式。

由同步单元装置对所有可能存在TD-SCDMA小区的频点都进行搜索，获取每个频点的同步信息和小区信息。

所述的同步单元装置实现空中接口同步是针对工作在时分双工(TDD)模式的系统，如TD-SCDMA系统。

所述同步单元装置实现自动频率搜索、载波同步、自动频率配置系统适用于全部移动通信系统。

由于采用上述技术方案，本发明在移动通信微基站或室内基站中设置同步单元，从而达到该基站与全系统的空中接口同步，并可进行自动频率搜索、载波同步、自动频率配置功能。具体具有如下优点：

1、实现了移动通信微基站或室内基站中采用同步单元实现空中接口同步；达到自动跟踪周围基站的频率，恢复参考时钟信号，实现了微基站或室内基站与周围基站的载波信号同步；

2、无需额外增加GPS接收模块及天馈线，避免了在室内或无法接收到GPS信号场景的工程困难，降低了成本。

3、可以对周围基站进行频率搜索，以确定周围基站的工作频率；

4、也因此可以对该基站的工作频率进行动态设置；或将这些信息通过有线网络送到移动无线网络控制器和核心网，并由移动系统操作维护中心发送配置命令进行配置；以优化频谱资源，减小干扰，提高容量。

5、该信息可以通过有线网络传提递到移动无线网络控制器或核心网的系统操作维护中心。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1是移动通信微基站或室内基站的同步单元装置结构组成示意图；

图2为同步决策单元示意图；

图3是GPS接收模块的图。

图中：1-物理层信号处理单元 2-信号处理单 3-射频处理单元4-天线 5-源发生器单元 6-同步决策单元 7-物理层搜索信息 8-搜索信息或小区参数 9-网络配置命令 10-小区配置信息 11-高稳定参考时钟 12-1pps信号 13-天线

具体实施方式

如图1-2所示，本发明提出的这种TD-SCDMA移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其关键是：在移动通信微基站或室内基站内部设置一套同步单元装置，该同步单元装置从空中TD-SCDMA小区获取同步信息、频率信息和小区信息，将这些信息提供给移动通信微基站或室内基站，由基站来根据这些信息配置同步点和动态的配置频率，并通过有线网络传输媒介将本基站配置信息或搜索到的周围小区的信息传递到移动无线网络控制器或核心网，为网络规划提供参考。

如图1，用于该TD-SCDMA移动通信微基站或室内基站同步单元的装置，包括天线4、射频处理单元3、信号处理单元2、物理层信号处理单元1、同步决策单元6、源发生器单元5。

其中，天线4可以是内置型天线或外置型天线或有增益天线或无增益天线或全向天线或定向天线。该天线可直接连接在微基站或室内基站机壳与射频处理单元3连接，也可以通过电缆与射频处理单元3连接。

射频处理单元3用于完成射频信号的接收和处理，包括射频滤波器、低噪声放大器、混频器、自动增益控制及本振源。射频滤波器、低噪声放大器、混频器、自动增益控制顺次连接。射频滤波器主要完成信号的选频和TD-SCDMA无线室内基站带外杂散抑制。低噪声放大器用于完成对接收通道信号的放大。混频器主要完成下变频。自动增益控制主要对接收信号进行处理，自动调整输出信号幅度。该射频处理单元3支持TD-SCDMA三个频段：2010～2025MHz，1880～1920MHz，2300～2400MHz的应用，下行通道的功率根据实际应用情况可进行动态调整。

信号处理单元2连接在射频处理单元3和物理层信号处理单元1之间，实现数字和模拟信号的相互转换以及数字信号处理。信号处理单元由高速模数转换器(ADC)、RRC成形滤波器组成。该信号处理单元实现将上行的模拟信号转化成数字信号并对数字信号进行处理。

物理层信号处理单元1连接在信号处理单元2之后，主要完成对信号处理单元2输出的基带信号处理。其功能模块单元包括同步信号检测和提取、解扩解调、信道译码、自动频率跟踪。同步信号检测和提取单元检测在每个频率上接收到的下行导频信道的数据并获取该频率的下行同步信息，另外也获取小区特征码。解扩解调单元从接收到的基带信号中检测出主公共控制物理信道的信号。信道译码单元从解扩解调输出的信号中译码出小区广播信道的信息，该信息包含小区的系统信息。自动频率跟踪从解扩后的基带信号中提取载波频率误差信号，并通过自动频率跟踪、控制源发生器单元5中的高稳参考源，以减小频率误差，最终达到室内基站与周围小区基站载波同步的目的。

同步决策单元6连接在物理层信号处理单元1之后，由基站小区参数配置单元和有线网络接口单元组成。基站小区参数配置单元接收物理层信号处理单元1输出的物理层搜索信息7，包括空中各个频率的下行同步信息、小区特征码、小区广播信道信息，根据这些信息和既定的配置准则或将这些信息通过有线网络送到移动无线网络控制器和核心网，并由移动系统操作维护中心发送网络配置命令9，配置本基站的小区参数10，这些小区参数包括本小区频率、本小区同步点、本小区特征码等。有线网络接口单元将本基站的搜索信息或小区参数8通过有线网络传递给移动无线网络控制器和核心网。

源发生器单元5分别与射频处理单元3、信号处理单元2、物理层信号处理单元1连接，它包括频率合成器单元、时钟发生器单元、高稳参考源。其中，频率合成器单元用于为射频处理单元3中的混频器提供射频本振源信号，信号频率范围包括：2040～2325MHz，1910～2220MHz，2330～2700MHz；1710～1995MHz，1580～1890MHz，，2000～2370MHz；时钟发生器单元为信号处理单元2、物理层信号处理单元1提供所需的时钟信号，其时钟频率是TD-SCDMA无线室内基站码片速率的整数倍。高稳参考源为频率合成器单元和时钟发生器单元提供一个高稳定的参考时钟信号，同时也为本室内基站的其它单元模块提供高稳定的参考时钟信号，以达到本TD-SCDMA无线室内基站与周围小区基站载波同步和自同步的目的。

以上是本发明所提供的TD-SCDMA移动通信微基站或室内基站的同步单元的组成结构说明。下文对该同步单元的工作过程进行描述。

TD-SCDMA移动通信微基站或室内基站同步单元通过天线接收空中小区信号，经过射频滤波器的滤波处理送到射频处理单元完成射频信号的接收和处理。之后信号被发送到信号处理单元2进行高速模数变换、RRC成形滤波、数据速率变换等信号处理。

在物理层信号处理单元1内对来自信号处理单元2的基带信号进行处理。首先在同步信号检测和提取单元检测下行导频时隙的位置，并获得下行导频码号。然后根据下行导频时隙的位置和TD-SCDMA帧结构的特点确定下行同步点。在确定了同步点之后，检测出时隙0携带的本小区特征码信息。确定了同步点和本小区特征码信息之后，在解扩解调单元，检测出接收到的时隙0承载的主公共控制物理信道的信号。随后在信道译码单元，对解扩解调单元输出的主公共控制物理信道信号进行译码，获取小区广播信道的信息。对于每个设定的TD-SCDMA频率，以上所述的物理层信号处理单元的处理过程都执行一遍，从而获得各个频率的下行同步点、小区特征码和小区广播信道信息。

各个频率的下行同步点、小区特征码和小区广播信道信息输入到同步决策单元。在基站小区参数配置单元，判断输入的各个频率点的信息，并从小区广播信道信息中提取出各个小区的系统消息。如果本地已存在TD-SCDMA无线覆盖的频率及其小区信息，则选择与已有的频率和小区信息不同的频率和小区参数，并且根据各个频率的同步点确定本基站的同步点，完成本基站小区参数配置。然后将本基站的小区参数配置信息传递给本基站的小区建立单元。如果从输入的各个频率小区信息中判断出本地不存在TD-SCDMA无线覆盖，则自行设定本基站的频率、下行同步点、小区特征码和其他小区参数，并将这些小区参数配置信息传递给本基站的小区建立单元。在完成小区参数配置之后，小区参数输出单元将本基站的小区参数或搜索到的周围小区的参数通过有线网络传递给移动无线网络控制器和核心网。

本发明所提出的这种TD-SCDMA移动通信微基站或室内基站实现下行同步的装置，利用了空中现有的TD-SCDMA无线覆盖信号，以及基站固有的对TD-SCDMA无线信号的接收能力，达到实现基站的下行同步和建立合法小区的目的。本发明避免了使用GPS信号实现同步所带来的成本的增加和安装的复杂性。本发明在有TD-SCDMA无线覆盖和没有TD-SCDMA无线覆盖的地区都可以工作，在建立自己的小区的同时，使得对已有小区的干扰减小到最小。本发明还可以将本小区的信息或搜索到的周围小区的信息传送到无线移动管理网络，将本小区纳入移动网络规划的范围内，使网络规划得以理想实现。

本发明利用了周围小区空中的无线信号作为移动通信微基站或者室内基站的同步参考和频率设置参考，可以获得与周围小区空中相同的同步点和同步的载波信号，并且动态配置频率的方法可以通过配置空中未使用或信号弱或干扰小的频率的方式来消除同频率信号的干扰。在不存在空中TD-SCDMA小区覆盖的地区，本发明可以自行设定同步点和工作频率。本发明还提供了将该基站的配置信息传递到网络端的能力，使得网络端在进行网络规划的时候可以将该基站列入其中，为网络优化提供了可能。本发明避免了传统基站使用GPS单元进行空中同步的要求，不需要使用昂贵的GPS设备，不需要进行复杂的获取GPS信号的布线工作，减低设备及过程安装成本。

基于本发明的TD-SCDMA移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，可以将本方法所揭示的原理应用于其它3G移动通信系统，以克服背景技术中提到的3G移动通信基站设置同步点和频率时存在的缺陷，只是相应地把TD-SCDMA无线室内基站变换成其他标准制式(WCDMA，CDMA2000)无线室内基站即可。

Claims

1.一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：该装置为：在移动通信微基站或室内基站中装备了一套由物理层信号处理单元(1)、信号处理单元(2)、射频处理单元(3)和源发生器单元(5)、同步决策单元(6)及天线(4)组成的同步单元装置，利用同步单元装置的自动频率搜索、同步信息提取以及自动频率配置完成对基站系统的设置，从而使移动通信微基站或室内基站与全系统的空中接口及载波同步；所述的同步单元装置中的天线(4)与射频处理单元(3)连接，射频处理单元(3)实现射频信号的接收；信号处理单元(2)连接在射频处理单元(3)和物理层信号处理单元(1)之间，实现数字和模拟信号的相互转换以及数字信号处理；物理层信号处理单元(1)分别与同步决策单元(6)、信号处理单元(2)和源发生器单元(5)连接，实现所接收基带信号的处理，并输出处理后的同步信息或信号、频率搜索结果、空中所有小区特征码信息和广播信道；同步决策单元(6)接收物理层信号处理单元(1)输出的各项同步信息，根据这些信息和既定的配置准则将这些信息通过有线网络送到移动无线网络控制器和核心网并由移动系统操作维护中心发送命令决定本基站使用的同步点、频率、小区参数，并将本基站信息或搜索到的周围小区的信息经由有线网络传递到移动无线网络控制器或核心网；源发生器单元(5)分别与射频处理单元(3)、信号处理单元(2)、物理层信号处理单元(1)、同步决策单元(6)相连接，为射频处理单元(3)提供射频本振源信号和为信号处理单元(2)、物理层信号处理单元(1)、同步决策单元(6)提供各种时钟信号。

2.如权利要求1所述的一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：所述物理层处理单元(1)包括同步检测和提取单元、解扩解调单元、信道译码单元和自动频率跟踪单元。

3.如权利要求1所述的一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：所述的同步决策单元(6)包括小区参数配置单元、有线网络接口单元。

4.如权利要求1所述的一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：所述源发生器单元(5)包括频率合成器单元、时钟发生器单元和高稳参考源。

5.如权利要求1所述的一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：由同步单元装置对所有可能存在TD-SCDMA小区的频点都进行搜索，获取每个频点的同步信息和小区信息。

6.如权利要求1所述的一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：所述的同步单元装置实现空中接口同步是针对工作在时分双工(TDD)模式的系统。

7.如权利要求1所述的一种移动通信微基站或室内基站实现同步的装置，其特征在于：所述同步单元装置实现自动频率搜索、载波同步、自动频率配置系统适用于全部移动通信系统。