CN101969332A - 一种gsm数字直放站话务量统计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GSM数字直放站话务量统计方法，下行信号通过CPRI模块将I/Q信号输入到时隙边界检测模块之后，输出边界指示脉冲；将控制字输入到延时补偿计算模块，计算基站侧到远端机内部的话务量统计模块之间的延时；上行GSM信号在经过DDC之后，得到各个载波的基带I/Q信号，根据上行边界指示脉冲信号，确定各个载波各个时隙的边界，并对各个时隙进行功率统计。本发明有益的效果是：该方法实现了在一定时间内对所有开启的载波中被使用的时隙数进行统计，该算法在远端机的数字板中的数字基带处理中实现，这种方法只适合于GSM的选频直放站，因为该方法需要对各个载波进行单独统计，然后各个载波的统计值相加。

Description

一种GSM数字直放站话务量统计方法

技术领域

本发明涉及移动通信网络覆盖及优化领域，主要是一种GSM数字直放站话务量统计方法。

背景技术

数字光纤直放站做为解决通信网络延伸覆盖能力的一种主要手段，其使用的数量正在不断增加。由于光纤直放站组网的拓扑结构往往是一个近端机拖多个远端机。而现在的GSM数字直放站的远端机支持的频点数都比较大，从8载波到32载波。这就需要远端机有选择的开启和关闭某些载波，达到降低功耗、减少领区同频污染的目的。以前配置远端机的频点是靠网络优化人员根据经验进行固定的配置。而这种方式在实际的应用中无法达到最优化的分配方式。而最好的方式是根据远端机的覆盖范围内的用户数量来进行动态的频点分配。因此直放站的上行话务量的统计成为该应用的关键技术。

发明内容

本发明的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种GSM数字直放站话务量统计方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种GSM数字直放站话务量统计方法，步骤如下：

(1)、下行信号通过CPRI模块，完成I/Q信号和控制字的提取，将I/Q信号输入到时隙边界检测模块之后，完成对下行信号的各个载波的功率统计，选出最大功率的载波，并对该载波进行边界的判定，输出边界指示脉冲；

(2)、将控制字输入到延时补偿计算模块，计算出本远端机与近端机的光纤延时、近端机的上/下行硬件延时、远端机本身的延时，该延时值控制延时模块的延时时间，下行边界指示脉冲经过延时模块成为上行信号的边界指示脉冲信号；

(3)、上行GSM信号在经过DDC之后，得到各个载波的基带I/Q信号，根据上行边界指示脉冲信号，确定各个载波各个时隙的边界，并对各个时隙进行功率统计，如果时隙功率值大于上位机配置的时隙功率门限值，则认为是该时隙为用户占用时隙，则话务量统计计数器加1。

所述的时隙边界检测模块，该模块实现下行GSM信号的时隙边界的寻找和确定；从CPRI过来的I/Q数据，进行1^2+Q^2的运算，得到单采样点功率值，将单点功率值分别送入功率统计模块和边界判断模块，在功率统计模块中，在T时间内，对同一载波的单点功率进行累加，完成载波功率的计算，在多载波的情况下，对所有载波的载波功率进行逐个统计，每个载波统计时间为T，然后将各个载波的统计功率值输入到通道选择模块，通道选择模块通过不断的对各个载波功率进行比较，选出最大功率的载波，将载波号送入边界判断模块，边界判断模块判断功率最大的载波的时隙边界；边界判断过程为：对单点功率计算模块过来的单采样点的功率，和信号门限值进行比较，如果单点功率持续高于信号门限的时间在规定的门限内，即大于最小要求时间，小于最大要求时间，则输出预边界脉冲信号edge_pre，如果多个预边界脉冲信号edge_pre信号之间都保持在一个时隙时间，那么输出边界确定信号edge_sure，将该边界确定信号送入模块边界产生模块，该模块利用内部的计数器，能够根据边界确定信号edge_sure信号，产生边界脉冲信号edge_pulse。

所述延时补偿计算模块：计算基站侧到远端机内部的话务量统计模块之间的延时，CPRI模块算出从近端机到本远端机的光纤延时为fiber_delay，u_delay表示上行的延时，d_delay表示下行延时，近端机的上下行的硬件延时总和为near_delay，near_delay＝near_delay_u+near_delay_d，near_delay_u、near_delay_d分别表示近端机的上、下行的硬件延时；

Delay_all＝near_delay+2*fiber_delay+u_delay+d_delay

U_d_delay＝one_slot_time-delay_all

one_slot_time表示一个时隙的时间长度，delay_all表示远端机基带信号的上行到下行的延时。

为了判断上行GSM信号某个时隙是占用时隙还是空时隙，需要对该时隙进行功率统计，在功率统计之前，必须要确定时隙的边界。由于上行信号受干扰比较严重，导致时隙边界检测不能稳定的检测到时隙边界。因此采用了稳定的、无干扰的下行信号，作为时隙边界检测的检测对象。由于在基站侧的上下行的GSM信号的时隙边界都是对齐的，利用这个特点，通过计算基站侧到远端机内部的话务量统计模块之间的延时，达到下行检测出来的时隙边界通过延时得到上行信号的边界，用于上行信号。

本发明有益的效果是：该方法实现了在一定时间(由控制板决定)内对所有开启的载波中被使用的时隙数进行统计，该算法在远端机的数字板中的数字基带处理中实现，这种方法只适合于GSM((Global System for Mobile Communications-全球移动通讯系统)的选频直放站，因为该方法需要对各个载波进行单独统计，然后各个载波的统计值相加。

附图说明

图1是本发明的话务量统计算法的系统框图；

图2是本发明时隙检测模块模块框图；

图3是本发明边界检测算法示意图；

图4是本发明的光纤直放站的拓扑结构图；

图5是本发明远端机的内部数据流向示意图；

图6是本发明延时补偿计算的时隙边界关系示意图；

图7是本发明话务量统计模块框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

本发明所述的GSM数字直放站话务量统计方法，包含三个主要模块：时隙边界判定模块，延时补偿计算模块，话务量统计模块。1.时隙边界判定模块：完成对下行GSM信号的时隙边界的检测。为上行信号的时隙边界的判定提供参考。2.延时补偿计算模块：计算基站侧到远端机内部的话务量统计模块之间的延时。该延时可以补偿下行的时隙边界与上行时隙边界的时间差。3.话务量统计模块：该模块在完成对上行信号每个载波的每个时隙的功率进行统计，与有用信号门限功率值进行比较，确定时隙是否是空时隙。并对非空时隙数量进行统计，达到话务量统计的目的。

图1是本发明的算法模块框图；该算法处于GSM数字光纤直放站远端机的数字基带处理部分，包括DDC(digital down converter-数字下边频)，CPRI(Common Public RadioInterface-通用公共无线接口)，I2C(Inter-Integrated Circuit-集成电路间总线)接口以及本算法(话务量统计)。本算法主要分三个模块——时隙边界检测模块、延时补偿计算模块、话务量统计模块。

图1中实心箭头的是GSM信号流向，非实心箭头的都是控制和指示等逻辑信号。下行信号通过CPRI模块，完成I/Q信号(基带复数信号)和控制字的提取。将I/Q信号输入到时隙边界检测模块之后，完成对下行信号的各个载波的功率统计，选出最大功率的载波，并对该载波进行边界的判定，输出边界指示脉冲；将控制字输入到延时补偿计算模块，计算出本远端机与近端机的光纤延时、近端机的上/下行硬件延时、远端机本身的延时等。该延时值控制延时模块的延时时间，下行边界指示脉冲经过延时模块成为上行信号的边界指示脉冲信号。上行GSM信号在经过DDC之后，得到各个载波的基带I/Q信号，根据上行边界指示脉冲信号，确定各个载波各个时隙的边界，并对各个时隙进行功率统计，如果时隙功率值大于上位机配置的时隙功率门限值，则认为是该时隙为用户占用时隙，则话务量统计计数器加1。

下面对各个模块单独介绍其实现的方法：

1)时隙边界检测模块：该模块实现下行GSM信号的时隙边界的寻找和确定。其内部包括4个小模块，如图2所示：单点功率计算模块、功率统计模块、通道选择模块、边界判断模块。从CPRI过来的I/Q数据，进行I^2+Q^2(平方和)的运算。得到单采样点功率值(简称单点功率)。将单点功率值分别送入功率统计模块和边界判断模块，在功率统计模块中，在T时间(1秒钟)内，对同一载波的单点功率进行累加，完成载波功率的计算。在多载波的情况下，对所有载波的载波功率进行逐个统计，每个载波统计时间为T，然后将各个载波的统计功率值输入到通道选择模块，通道选择模块通过不断的对各个载波功率进行比较，选出最大功率的载波，将载波号送入边界判断模块。边界判断模块判断功率最大的载波的时隙边界，因为功率越大，边界判断稳定性越好。

边界判断过程见图3。对单点功率计算模块过来的单采样点的功率，和信号门限值进行比较，如果单点功率持续高于信号门限的时间在规定的门限内，即大于MIN(最小要求时间，一般设置为547us)，小于MAX(最大要求时间，一般设置为567us)，则输去预边界脉冲信号edge_pre，如果多个edge_pre信号之间都保持在567us～587us(一个时隙时间左右)，那么输出边界确定信号edge_sure，将该信号送入模块边界产生模块，该模块利用内部的计数器，能够根据edge_sure信号，自动产生577us等时间的边界脉冲信号edge_pulse。

2)延时补偿计算模块：计算基站侧到远端机内部的话务量统计模块之间的延时。一般的光纤直放站的拓扑结构如图4所示，各个远端机通过光纤进行级联，图中远端机中的S(Slave)表示从端光口，M(Master)表示主端光口。CPRI模块能自动算出从近端机到本远端机的光纤延时。为了实现各个远端机的发射的信号能延时相等，因此每个远端机都有下行的延时模块，同样为了上行信号能够同时到达近端机，远端机都有上行的延时模块，见图5。其中的u_delay表示上行的延时，d_delay表示下行延时。假设CPRI模块算出来的光纤延时为fiber_delay，近端机的上下行的硬件延时总和为near_delay。那么在话务量统计模块的上下行的GSM信号时隙的关系可以表示成如图6所示。其中near_delay_u、near_delay_d分别表示近端机的上、下行的硬件延时。所以near_delay＝near_delay_u+near_delay_d。从图中可以看出，当已知下行时隙边沿，那么经过延时u_d_delay，就能得到上行的时隙边沿了。图中的one_slot_time表示一个时隙的时间长度(577us)，delay_all表示远端机基带信号的上行到下行的延时。

Delay_all＝near_delay+2*fiber_delay+u_delay+d_delay。

U_d_delay＝one_slot_time-delay_all。

在one_slot_time已知，near_delay通过实际测试可以得到一个硬件固定值，而fiber_delay，u_delay，d_delay都是通过CPRI模块实时测试得到的。

3)话务量统计模块：完成上行信号的各个载波的时隙功率的统计，并和时隙功率门限值进行比较，完成对用户正在使用的时隙数进行统计。该模块有以下几个子模块组成，如图7所示：单时隙功率统计模块、移位寄存模块、计数器模块。远端机DDC之后的信号，各个的载波都单独的进行时隙统计处理，各个载波的处理方式都相同。在这里针对一个载波进行说明。当载波进入到单时隙功率统计模块，通过外部的边界指示脉冲，确定了功率统计时间长度。为了保证功率统计开始时能正确反映当前时隙的功率，功率统计区间在整个时隙的中间部分，长度为(500us)略小于一个时隙。完成时隙功率统计之后，与上位机配置的有效时隙功率门限值进行比较。如果实际的时隙功率大于配置值，那么输出高电平到统计模块。否则输出低电平到统计模块。移位寄存器的长度和载波数是一样的，比如远端机最大支持16载波，那么移位寄存器的长度为16比特。每一个比特代表一个载波的当前时隙状态。完成一个时隙统计之后，移位寄存器开始移位，将结果输给统计模块，统计模块中有一个时间计数器，和一个时隙统计计数器。时间计数器不断计数，直到和配置的统计时间一样时，将时隙统计计数器清零，统计模块上报统计结果。时隙统计计数器根据移位寄存器的输出来进行操作。当移位寄存器输出高电平，时隙统计计数器加1，否则时隙统计计数器保持不变。

本算法的统计结果上报给上层处理模块后，上层模块可以根据统计时间和统计值得到当前本远端机的时隙占用率。

除上述实施例外，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 (3)

1.一种GSM数字直放站话务量统计方法，其特征是：步骤如下：

(1)、下行信号通过CPRI模块，完成I/Q信号和控制字的提取，将I/Q信号输入到时隙边界检测模块之后，完成对下行信号的各个载波的功率统计，选出最大功率的载波，并对该载波进行边界的判定，输出边界指示脉冲；

(2)、将控制字输入到延时补偿计算模块，计算出本远端机与近端机的光纤延时、近端机的上/下行硬件延时、远端机本身的延时，该延时值控制延时模块的延时时间，下行边界指示脉冲经过延时模块成为上行信号的边界指示脉冲信号；

(3)、上行GSM信号在经过DDC之后，得到各个载波的基带I/Q信号，根据上行边界指示脉冲信号，确定各个载波各个时隙的边界，并对各个时隙进行功率统计，如果时隙功率值大于上位机配置的时隙功率门限值，则认为是该时隙为用户占用时隙，则话务量统计计数器加1。

2.根据权利要求1所述的GSM数字直放站话务量统计方法，其特征是：所述的时隙边界检测模块，该模块实现下行GSM信号的时隙边界的寻找和确定；从CPRI过来的I/Q数据，进行I^2+Q^2的运算，得到单采样点功率值，将单点功率值分别送入功率统计模块和边界判断模块，在功率统计模块中，在T时间内，对同一载波的单点功率进行累加，完成载波功率的计算，在多载波的情况下，对所有载波的载波功率进行逐个统计，每个载波统计时间为T，然后将各个载波的统计功率值输入到通道选择模块，通道选择模块通过不断的对各个载波功率进行比较，选出最大功率的载波，将载波号送入边界判断模块，边界判断模块判断功率最大的载波的时隙边界；边界判断过程为：对单点功率计算模块过来的单采样点的功率，和信号门限值进行比较，如果单点功率持续高于信号门限的时间在规定的门限内，即大于最小要求时间，小于最大要求时间，则输出预边界脉冲信号edge_pre，如果多个预边界脉冲信号edge_pre信号之间都保持在一个时隙时间，那么输出边界确定信号edge_sure，将该边界确定信号送入模块边界产生模块，该模块利用内部的计数器，能够根据边界确定信号edge_sure信号，产生边界脉冲信号edge_pulse。

3.根据权利要求1所述的GSM数字直放站话务量统计方法，其特征是：所述延时补偿计算模块：计算基站侧到远端机内部的话务量统计模块之间的延时，CPRI模块算出从近端机到本远端机的光纤延时为fiber_delay，u_delay表示上行的延时，d_delay表示下行延时，近端机的上下行的硬件延时总和为near_delay，near_delay＝near_delay_u+near_delay_d，near_delay_u、near_delay_d分别表示近端机的上、下行的硬件延时；

Delay_all＝near_delay+2*fiber_delay+u_delay+d_delay

U_d_delay＝one_slot_time-delay_all

one_slot_time表示一个时隙的时间长度，delay_all表示远端机基带信号的上行到下行的延时。

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