CN101541074B - 一种gsm/td双模终端系统间定时关系计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种GSM/TD双模终端系统间定时关系计算方法，利用GSM帧与TD-SCDMA子帧之间的时间关系，确定GSM/TD终端定时系统初始同步的时间关系，以及经过时间T后两模式之间的对应时间关系。本发明的定时同步方法，不但保证了GSM/TD双模终端系统的定时精度，而且将GSM/TD双模终端系统时钟减少为一个，简化了GSM/TD双模终端系统的硬件复杂度。

Description

一种GSM/TD双模终端系统间定时关系计算方法 

技术领域

本发明涉及移动通信系统的接收机，具体涉及一种GSM/TD-SCDMA(简称为GSM/TD)双模终端系统间定时关系的计算方法。 

背景技术

目前GSM系统已经比较成熟，也拥有众多用户，同时由于通信技术发展进度和成熟度限制，GSM系统将与TD-SCDMA系统在一个较长时期内共存，因此产生对GSM/TD双模终端的需求。GSM/TD双模双待是两个系统同时独立工作，互不影响，具有较大实用性和市场前景，但是由于其成本高且功耗大，目前终端技术还暂时达不到其性能要求，因此GSM/TD双模单待自动切换终端作为一种过渡技术仍会在一段时间内存在。GSM/TD双模单待自动切换终端要求当系统工作在一种模式下时对另一模式的信号进行监控，以便进行系统间操作，完成相关任务。 

从现有技术可知，尽管当前GSM单模终端定时系统和TD-SCDMA单模终端定时系统都使用帧号和样点号，但是它们样点时间长度、帧和样点的取值范围都不同，且控制时钟相互独立，如果在GSM/TD双模终端系统使用两个单独的控制时钟，不仅占用更多的硬件资源，而且加重了GSM/TD双模终端系统的框架设计，从而影响了GSM/TD双模终端性能。因此如何简化GSM/TD双模终端定时系统设计、优化GSM/TD双模终端系统框架，进而提高GSM/TD双模终端系统执行效率，是GSM/TD双模终端系统必须解决问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种GSM/TD双模终端系统间定时关系计算方法，本方法利用GSM帧与TD-SCDMA子帧之间的时间关系，确定GSM/TD终端定时系统初始同步的时间关系，以及经过时间T后两模式之间的对应时间关系。 

实现本发明目的的步骤包括： 

GSM/TD双模终端系统选择GSM模式或TD-SCDMA模式作为工作模式； 

其中，选择工作模式可以是系统自动选择，也可以人为操作选择。 

GSM/TD双模终端在工作模式下，获取另一模式的初始同步信息，获取并记录工作模式和另一模式的初始帧号和样点号，归零并启动工作模式的计时器。 

经过时间T后，通过工作模式所经过的帧数和样点数计算另一模式所经过的帧数和样点数； 

其中，经过时间T可由工作模式的最小样点的时间长度为计数单位，也可由工作模式单独计时器计数。 

计算工作模式和另一模式的当前帧号和样点号。 

本发明的定时同步方法，不但保证了GSM/TD双模终端系统的定时精度，而且将GSM/TD双模终端系统时钟减少为一个，简化了GSM/TD双模终端系统的硬件复杂度。 

附图说明

图1是本发明一种GSM/TD双模终端系统间定时关系计算方法流程图 

图2是TD-SCDMA工作模式下计算GSM时钟流程图 

图3是GSM工作模式下计算TD-SCDMA时钟流程图 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的一种GSM/TD双模终端系统间定时关系计算方法作进一步详细说明。 

GSM单模终端的定时系统由系统帧号GSMFn和帧内样点号GSMSn两部分构成，其中系统帧号GSMFn范围是0，1，…，2715647。 

为获取GSM的同步信息，需要GSM终端读取同步信道(简称SCH)信息。由于SCH的复帧周期是51帧，因此GSM定时系统基于51帧的定时系统，即将系统帧号GSMFn模51得到范围为0，1，…，50的帧号。帧内样点号GSMSn与GSM 帧结构和GSM系统的过采样率有关，GSM帧由8个时隙构成，每个时隙由156.25比特构成，为简便起见，过采样率取8，因此一个GSM帧的样点总数为156.25×8×8＝10⁴，则GSMSn取值范围为0，1，…，9999。由于GSM帧持续时间长度T_GSM为120/26毫秒，所以GSM系统最小样点的时间长度GSM_u为： 

$\mathrm{GSM}\_u=T_{\mathrm{GSM}}\×\frac{{10}^{-3}}{156.25\×8\×8}\≈4.62\×{10}^{-7}s---\left(1\right)$

在GSM单模终端定时系统中，系统最小样点时间由独立时钟控制。 

TD-SCDMA单模终端的定时系统是由子帧号TDFn和帧内样点号TDSn两部分构成，子帧号TDFn范围为0，1，…，8191。TD-SCDMA系统的定时精度与过TD系统的采样率有关，为简便起见，过采样率取8，即定时精度为1/8chip。TD子帧长度为6400码片，因此帧内样点总数为51200，帧内样点号TDSn取值范围为0，1，…，51199。由于TD-SCDMA系统子帧持续时间长度T_TD-SCDMA为5毫秒，则TD-SCDMA系统最小样点的时间长度TD_u为： 

$\mathrm{TD}\_u=T_{\mathrm{TD}-\mathrm{SCDMA}}\×\frac{{10}^{-3}}{6400*8}\≈9.77\×{10}^{-8}s---\left(2\right)$

在TD-SCDMA单模终端定时系统中，系统最小样点时间由独立时钟控制。 

从GSM帧和TD-SCDMA子帧的持续时间可知： 

13×T_GSM＝12×T_TD-SCDMA＝0.06秒(3) 

进一步，通过公式1、2和3得出GSM和TD-SCDMA系统最小样点的时间关系： 

$\mathrm{GSM}\_u=\mathrm{TD}\_u\×\frac{12\×5.12}{13}---\left(4\right)$

或 

$\mathrm{TD}\_u=\mathrm{GSM}\_u\×\frac{13}{12\×5.12}---\left(5\right)$

根据GSM/TD双模终端工作模式和使用方法不同，分为以下几种情况描述： 

在TD-SCDMA工作模式下，计算GSM时钟，如图2所示主要步骤为： 

A1、获取GSM系统初始同步信息，获取并记录GSM系统的初始帧号GSMFn0和样点号GSMSn0，记录与GSM系统同步位置对应的TD-SCDMA当前系统帧号TDFn0和样点号TDSn0，归零并启动TD-SCDMA的计时器； 

优选地，其中获取GSM系统的初始帧号GSMFn0可利用TD-SCDMA系统的空闲时隙，在首次完成SCH译码后，读取译码信息包含的GSM系统帧号，将其模51得到GSM初始帧号GSMFn0。 

B1、经过时间T后，利用GSM/TD双模系统之间时间关系式3，并通过公式6、公式7计算GSM经过的帧数GSMFn和样点数GSMSn： 

GSMFn＝floor((TDFn+TDSn/51200)×13/12)(6) 

GSMSn＝((TDFn+TDSn/51200)×13/12-GSMFn)×10000(7) 

其中，T由TD-SCDMA单独计时器计数，时间单位为秒，TDFn帧和TDSn表示TD-SCDMA所经过的帧数和样点数， 

TDFn＝floor(T/(5×10^-3))(8) 

TDSn＝floor(T/TD_u)mod51200(9) 

C1、利用公式10和公式11计算目前GSM帧号GSMFn1和样点号GSMSn1，利用公式12、13计算TD-SCDMA的目前帧号TDFn1和时隙号TDSn1： 

GSMFn1＝(GSMFn0+GSMFn+floor((GSMSn0+GSMSn)/10⁴))mod51(10) 

GSMSn1＝(GSMSn0+GSMSn)mod10⁴(11) 

TDFn1＝(TDFn0+TDFn+floor((TDSn0+TDSn)/51200))mod8192(12)

TDSn1＝(TDSn0+TDSn)mod51200(13) 

作为另一实施例，以上步骤B1还可以采用以下方式： 

经过时间T可由TD-SCDMA的最小样点的时间长度TD_u为单位计数，在时间T内经过了N个TD_u后(即经过时间T＝N×TD_u)，经过的TD-SCDMA帧数TDFn和样点数TDSn分别通过公式14、15得到，结合公式5计算经过的GSM的帧数GSMFn和样点数GSMSn分别通过公式16、17得到： 

TDFn＝floor(floor(T/TD_u)/51200)(14) 

TDSn＝floor(T/TD_u)mod51200(15) 

GSMFn＝floor(floor(T/GSM_u)/10000) 

                                               (16) 

＝floor(floor(T×13/(TD_u×12×5.12))/10000) 

GSMSn＝floor(T/GSM_u)mod10000 

                                               (17) 

＝floor(T×13/(TD_u×12×5.12))mod10000 

在GSM工作模式下，计算TD-SCDMA时钟，如图3所示主要步骤为： 

A2、获取TD-SCDMA初始同步信息，获取TD-SCDMA初始帧号TDFn0和样点号TDSn0，并记录与TD-SCDMA系统同步位置对应的帧号GSMFn0和样点号GSMSn0，归零并启动GSM的计时器。 

由于通常此时只关心测量接收信号码功率(简称RSCP)，而RSCP的测量只需利用TD-SCDMA子帧数据，因此可以只获取TD-SCDMA初始帧号TDFn0，而将初始样点号TDSn0设为0。 

B2、经过时间T后，根据GSM系统帧与TD-SCDMA系统帧之间关系式3， 

通过公式18、19计算TD-SCDMA系统帧数TDFn和样点数TDSn： 

TDFn＝floor((GSMFn+GSMSn/10⁴)×12/13)(18) 

TDSn＝((GSMFn+GSMSn/10⁴)×12/13-TDFn)×51200(19) 

其中，T由GSM单独计时器计数，时间单位为秒，GSMFn帧和GSMSn表示GSM经过的帧数和样点数， 

GSMFn＝floor(T/(120/26×10^-3))(20) 

GSMSn＝floor(T/GSM_u)mod10000(21) 

C2、利用公式22、23计算目前TD-SCDMA模式的帧号TDFn1和样点号TDSn1。利用公式24、25计算目前GSM模式的帧号GSMFn1和样点号GSMSn1。 

TDFn1＝(TDFn0+TDFn+floor((TDSn0+TDSn)/51200))mod8192(22) 

TDSn1＝(TDSn0+TDSn)mod51200(23) 

GSMFn1＝(GSMFn0+GSMFn+floor((GSMSn0+GSMSn)/10000))mod51(24) 

GSMSn＝(GSMSn0+GSMSn)mod10000(25) 

作为另一实施例，以上步骤B2还可以采用以下方式： 

经过时间T可由GSM的最小样点的时间长度GSM_u为单位计数，在时间T内经过了M个TD_u后(即经过时间T＝M×GSM_u)，计算经过的GSM帧数GSMFn和样点数GSMSn，结合公式4于是经过的TD-SCDMA的帧数和样点数分别通过公式28、29得到： 

GSMFn＝floor(floor(T/GSM_u)/10000)(26) 

GSMSn＝floor(T/GSM_u)mod10000(27) 

TDFn＝floor(floor(T/TD_u)/51200) 

                                                    (28) 

＝floor(floor(T×12×5.12/(GSM_u×13))/51200) 

TDSn＝floor(T/TD_u)mod51200 

                                             (29) 

＝floor(T×12×5.12/(GSM_u×13))mod51200 

以上公式中，floor表示向下取整运算，mod表示取模运算。 

从以上推导和实施例可知，只要知道了GSM与TD-SCDMA初始同步时对应的帧号和时隙号，就可以通过公式准确计算经过时间T后TD-SCDMA和GSM各自的准确帧号和样点号，从而为TD-SCDMA和GSM系统间的相互操作提供了时间依据。 

本领域技术人员显然清楚并且理解，本发明系统和方法所举的以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明。虽然通过实施例有效描述了本发明，本领域技术人员知道，本发明存在许多变化而不脱离本发明的精神。在不背离本发明的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明方法做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明的权利要求保护范围。 

Claims (8)

1.一种确定GSM/TD双模终端系统间定时关系的方法，主要步骤包括：

GSM/TD双模终端在工作模式下，获取另一模式的初始同步信息，获取并记录工作模式和另一模式的初始帧号和样点号，归零并启动工作模式的计时器；

经过时间T后，通过工作模式所经过的帧数和样点数计算另一模式所经过的帧数和样点数；

计算工作模式和另一模式的当前帧号和样点号；

其特征在于：

在TD-SCDMA系统模式下计算GSM时钟的步骤包括：

A1、获取GSM系统初始同步信息，获取并记录GSM系统的初始帧号GSMFn0和样点号GSMSn0，记录与GSM系统同步位置对应的TD-SCDMA当前系统帧号TDFn0和样点号TDSn0，归零并启动TD-SCDMA的计时器；

B1、经过时间T后，利用GSM/TD双模系统之间时间关系式13×T_GSM＝12×T_TD-SCDMA＝0.06秒，计算GSM经过的帧数GSMFn和样点数GSMSn：

GSMFn＝floor((TDFn+TDSn/51200)×13/12)

GSMSn＝((TDFn+TDSn/51200)×13/12-GSMFn)×10000

其中，T由TD-SCDMA单独计时器计数，时间单位为秒，TDFn帧和TDSn表示TD-SCDMA所经过的帧数和样点数：

TDFn＝floor(T/(5×10^-3))

TDSn＝floor(T/TD_u)mod 51200

C1、计算目前GSM帧号GSMFn1和样点号GSMSn1，计算TD-SCDMA的目前帧号TDFn1和时隙号TDSn1：

GSMFn1＝(GSMFn0+GSMFn+floor((GSMSn0+GSMSn)/10⁴))mod51

GSMSn1＝(GSMSn0+GSMSn)mod10⁴

TDFn1＝(TDFn0+TDFn+floor((TDSn0+TDSn)/51200))mod8192

TDSn1＝(TDSn0+TDSn)mod 51200

或者，

在GSM系统模式下计算TD-SCDMA时钟的步骤包括：

A2、获取TD-SCDMA初始同步信息，获取TD-SCDMA初始帧号TDFn0和样点号TDSn0，并记录与TD-SCDMA系统同步位置对应的帧号GSMFn0和样点号GSMSn0，归零并启动GSM的计时器；

B2、经过时间T后，根据GSM系统帧与TD-SCDMA系统帧之间关系13×T_GSM＝12×T_TD-SCDMA＝0.06秒，得到TD-SCDMA系统帧数TDFn和样点数TDSn：

TDFn＝floor((GSMFn+GSMSn/10⁴)×12/13)

TDSn＝((GSMFn+GSMSn/10⁴)×12/13-TDFn)×51200

其中，T由GSM单独计时器计数，时间单位为秒，GSMFn帧和GSMSn表示GSM经过的帧教和样点数，

GSMFn＝floor(T/(120/26×10^-3))

GSMSn＝floor(T/GSM_u)mod10000

C2、计算目前TD-SCDMA模式的帧号TDFn1和样点号TDSn1，计算目前GSM模式的帧号GSMFn1和样点号GSMSn1：

TDFn1＝(TDFn0+TDFn+floor((TDSn0+TDSn)/51200))mod8192

TDSn1＝(TDSn0+TDSn)mod51200

GSMFn1＝(GSMFn0+GSMFn+floor((GSMSn0+GSMSn)/10000))mod51

GSMSn＝(GSMSn0+GSMSn)mod10000

其中，T_GSM表示GSM帧持续时间，T_TD-SCDMA表示TD-SCDMA子帧持续时间，TD_u表示TD-SCDMA系统最小样点的时间长度，GSM_u表示GSM系统最小样点的时间长度，floor表示向下取整运算，mod表示取模运算。

2.如权利要求1所述的一种确定GSM/TD双模终端系统间定时关系的方法，其特征在于在主要步骤之前还可以包括以下步骤：

GSM/TD双模终端系统选择GSM模式或TD-SCDMA模式作为工作模式。

3.如权利要求2所述的一种确定GSM/TD双模终端系统间定时关系的方法，其特征在于选择工作模式可以是系统自动选择，也可以人为操作选择。

4.如权利要求1所述的一种确定GSM/TD双模终端系统间定时关系的方法，其特征在于经过时间T可由工作模式的最小样点的时间长度为计数单位，也可由工作模式单独计时器计数。

5.如权利要求1所述的一种确定GSM/TD双模终端系统间定时关系的方法，其特征在于获取GSM系统的初始帧号GSMFn0可利用TD-SCDMA系统的空闲时隙，在首次完成同步信道SCH译码后，读取译码信息包舍的GSM系统帧号，将系统帧号模51得到GSM初始帧号GSMFn0。

6.如权利要求5所述的一种确定GSM/TD双模终端系统间定时关系的方法，其特征在于所述B1还可以采用以下方式：

经过时间T可由TD-SCDMA的最小样点的时间长度TD_u为单位计数，在时间T内经过了N个TD_u后，计算经过的TD-SCDMA帧数TDFn和样点数TDSn，结合关系式

计算经过的GSM的帧数GSMFn和样点数GSMSn：

TDFn＝floor(floor(T/TD_u)/51200)

TDSn＝floor(T/TD_u)mod51200

GSMFn＝floor(floor(T×13/(TD_u×12×5.12))/10000)

GSMSn＝floor(T×13/(TD_u×12×5.12))mod10000

其中，TD_u表示TD-SCDMA系统最小样点的时间长度，floor表示向下取整运算，mod表示取模运算。

7.如权利要求1所述的一种确定GSM/TD双模终端系统间定时关系的方法，其特征在于所述B2还可以采用以下方式：

经过时间T可由GSM的最小样点的时间长度GSM_u为单位计数，在时间T内经过了M个TD_u后，计算经过的GSM帧数GSMFn和样点数GSMSn，结合关系式计算经过的TD-SCDMA的帧数和样点数：

GSMFn＝floor(floor(T/GSM_u)/10000)

GSMSn＝floor(T/GSM_u)mod10000

TDFn＝floor(floor(T×12×5.12/(GSM_u×13))/51200)

TDSn＝floor(T×12×5.12/(GSM_u×13))mod51200。

8.如权利要求1或7所述的一种确定GSM/TD双模终端系统间定时关系的方法，其特征在于可以只获取TD-SCDMA初始帧号TDFn0，而将初始样点号TDSn0设为0。

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