CN102084614B - 用于通信系统中的帧检测的方法及设备 - Google Patents

Abstract

提供一种确定时分双工（TDD）系统中子帧的边界的方法。该方法检测至少一个射频上的信号的功率电平，该信号包括至少一个子帧。对检测到的信号和第一参考信号进行时域相关，其中第一参考信号代表至少一个子帧。基于检测到的信号和第一参考信号之间的相关性来确定检测到的信号的至少一个子帧的边界的时间位置。

Description

用于通信系统中的帧检测的方法及设备

相关申请的交叉引用

本申请涉及同日提交的下列申请，这些申请在此以引用方式并入：题目为“METHOD AND APPARATUS FOR SWITCHING IN A TDD SYSTEM”、代理人卷号No.100.916US01的美国专利申请No.12/144,977；题目为“SYSTEM AND METHOD FOR SYNCHRONIZED TIME-DIVISION DUPLEX SIGNAL SWITCHING”、代理人卷号No. 100.924US01的美国专利申请No. 12/144,939；以及题目为“SYSTEM AND METHOD FOR CONFIGURABLE TIME-DIVISION DUPLEX INTERFACE”、代理人卷号No. 100.925US01的美国专利申请No. 12/144,913。

背景技术

必须对时分双工（TDD）系统中的通信设备进行协调，以在适当时间在上行链路和下行链路通信之间进行切换，从而使TDD系统能够正常地发挥作用。通常，宿主单元对切换次数进行协调，并且宿主单元向无线终端发送有关切换次数的信息。无线终端使用该信息来确定何时切换，以使得来自无线终端的通信与来自宿主单元的通信不会发生冲突。

除了宿主和无线终端之外，通信网络内在宿主单元和无线终端之间中继/传送信息的设备也可需要在上行链路和下行链路之间进行切换。在一些系统中，该网络设备没有正确接收、滤波和解码来自宿主单元的有关何时在上游通信和下游通信之间进行切换的信息所需的电路系统。

发明内容

以示例的方式而不是限制的方式作出以下概括。在一个实施例中，提供了一种用于确定时分双工（TDD）系统中的子帧的边界的方法。该方法检测至少一个射频上的信号的功率电平，该信号包括至少一个子帧。使检测到的信号和第一参考信号相关联，其中第一参考信号表示至少一个子帧。基于检测到的信号和第一参考信号之间的相关性来确定检测到的信号的至少一个子帧的边界的时间位置。

附图简述

图1是用于在上行链路和下行链路传输之间进行切换的通信系统的一个实施例的框图；

图2是帧结构的一个实施例的图；

图3是用于在上行链路和下行链路传输之间进行切换的通信电路的一个实施例的框图；

图4是示出在上行链路和下行链路传输之间进行切换的方法的一个实施例的流程图；以及

图5是示出为了考虑时间漂移而调整上行链路和下行链路传输之间的切换时间的方法的一个实施例的流程图。

按照惯例，所描述的各种特征没有按比例绘制，而是绘制成强调与本发明相关的具体特征。

发明详述

图1是通信网络100的一个实施例的框图。在图1所示的该实施例中，通信网络100包括基站102，基站102与分布天线系统（DAS）103通信地耦合。在其他实施例中，DAS 103用于在一个或多个上游设备（例如，基站收发机102、无线接入点、或者其他射频信号源）和一个或多个下游无线设备（例如，无线终端112）之间传输射频信号。在一些实施例中，基站接收机102（本文中也被称为“基站”102）是远程通信业务供应商的基础设施的一部分，并且无线终端112包括用户驻地设备。通常，对于每个射频信号或者基站102与下游无线终端112进行通信的信道，由基站102最初发射原始下行链路射频信号以被一个或多个无线终端112接收，以及由无线终端112最初发射原始上行链路射频信号以被基站102接收。

基站102管理无线终端112之间以及无线终端112和耦合至基站102的其他通信网络（未示出）之间的通信。在一个实施例中，基站102管理无线终端112和公用交换电话网络（PSTN）之间的通信。在该实施例中，例如，通信网络100是蜂窝/PCS系统，并且基站102与作为PSTN的语音/PSTN网关的基站控制器进行通信。在另一个实施例中，基站102通过与互联网协议（IP）网关进行通信来管理无线终端112和基于互联网协议（IP）的网站（例如，Internet）之间的通信。在该实施例中，基站102对来自IP网关的IP数据执行基带处理，并且将该IP数据放到信道上。在一个实施例中，基站102是符合IEEE 802.16的基站。可选地，基站102还可以满足WiMax、WiBro、LTE、或其他协会的要求。在又一实施例中，基站102包括多功能，这其中包括管理PSTN和基于IP的网络之间的通信。

DAS 103包括与基站102通信地耦合的集线器106和与集线器106距离较远且通信地耦合的三个远程天线单元108-111。每个远程天线单元108-111都包括用来与无线终端112无线通信的一个或多个天线104。在该实施例中，集线器106光耦合到基站102，虽然在其他实施例中，集线器106与基站102通过同轴电缆、无线天线或其他通信介质进行通信地耦合。类似地，在该实施例中，集线器106光耦合至每个远程天线单元108-111，虽然在其他实施例中，集线器106和远程天线单元108-111通过同轴电缆、无线天线、或者其他通信介质进行通信地耦合。在该实施例中，每个远程天线单元108-111包括两个天线104--照明天线和分集天线；虽然在其他实施例中，在每个远程天线单元108-111只使用一个天线104，或者使用多于两个天线104。在一个实施例中，DAS 103还包括一个或多个扩展单元114，扩展单元114通信地耦合在集线器106和远程天线单元110、111之间，用以例如给多层建筑的每层提供覆盖。

基站102使用DAS 103来通过天线104与无线终端112通信。通过使用多址接入方案来实现基站102和多个无线终端112之间的双向通信。在一个实施例中，基站102和无线终端112使用码分多址接入（CDMA）方案来进行通信。在另一个实施例中，基站102和无线终端112使用正交频分多址接入（OFDMA）方案来进行通信。在其他实施方案中，使用了其他多址接入方案（例如，TDMA，FDMA），或者使用了一种以上的多址接入方案，包括例如，用CDMA进行语音通信并且用OFDMA进行数据通信。

在一个实施例中，基站102和无线终端112之间的一些通信或所有通信使用时分双工（TDD）通信方案。TDD方案能够通过使上行链路传输（从无线终端112到基站102）和下行链路传输（从基站102到无线终端112）在不同时间发生来实现两个设备之间的双向通信。在该实施例中，上行链路通信和下行链路通信使用相同的频率。

虽然在图1所示的实施例中，使出了一个基站102和集线器106，但是应当理解，在其他实施例中，使用多个基站102和/或集线器106。另外，虽然在该实施例中，特定数量的远程天线单元108-111耦合至集线器106，但是在其他实施例中，其他数量的远程集线器耦合至集线器106。

以下描述针对基于IEEE 802.16标准中所述的TDD方案的系统，然而，应当理解，本公开的范围旨在包括其他实施例，这些实施例对所述的系统和方法进行适当调整、修改和替换，以应用到其他TDD方案。

系统100能够实现无线终端112和一个或多个其他装置之间的通信，所述一个或多个其他装置通过例如PSTN或基于internet的网络与基站通信地耦合。无线终端112通过远程天线104向远程天线单元108-111发送信号，或者从远程天线单元108-111接收信号。在该实施例中，无线终端112均一次与一个远程天线单元108-111通信，除了在某些特定的情况期间，例如，在切换（handoff）期间。例如，来自无线终端112的信息由该无线终端112发射，并且例如在与发射信号的无线终端112正在进行通信的远程天线单元108处被接收。远程天线单元108再现从无线终端102接收的信号，并且将该信号连同从向远程天线单元104发射的其他无线终端112接收的其他信号一起发送到集线器106。集线器106接收来自远程天线单元108（以及其他远程天线单元109-111，其中一些通过扩展单元114）的信息，再现信号并且将这些信号发送到基站102。基站102处理该信息并且将该信息发送到其目的地。来自另一个网络的输入信息被基站102接收。基站102确定哪一个无线终端112是该信息的目的地，产生信号，对信号进行调制并且将包含该信息的信号发送到集线器106。集线器106接收信号，再现信号，并且将该信号发送到例如与目的地无线终端112正在进行通信的远程天线单元108。远程天线单元108从集线器106接收信号，再现信号，并且将该信号无线地发送到无线终端112，在无线终端112中信息被接收并且被处理。在该实施例中，无论是上行链路通信还是下行链路通信，集线器106和远程天线单元108-111都不对基站102和无线终端112发射的信号进行解调或者解包。相反，集线器106和远程天线单元108-111作为继电器接收和再现所接收的信号，同时只对信号执行极小的处理。

图2示出了TDD传输结构200的一个示例。在图2所示的实施例中，传输结构200包括帧（本文中也被称为“帧”200），该帧具有其后为上行链路（UL）子帧204的下行链路（DL）子帧202。还示出了随后的TDD帧的第二下行链路子帧205的一部分。一个传输的每个开始或结束在本文中被称为传输边界。在该实施例中，每个TDD帧200在结构上基本类似，具有5ms的固定持续时间并且包含跟随一个上行链路子帧的一个下行链路子帧。在一些实施例中，分配TDD帧200的一部分用于控制数据。在其他实施例中，TDD帧200可具有可变的持续时间，和/或每个帧200内可包括多个上行链路或下行链路子帧。另外，其他实施例可以首先具有一个上行链路子帧，其后跟随一个下行链路子帧，或者帧和帧之间在每个帧的开始为上行链路子帧还是下行链路子帧有变化。

TDD帧200的开始部分分配给下行链路子帧202。在下行链路子帧202的末尾，在上行链路子帧204开始之前存在时隙（TTG）206。然而，上行链路子帧204开始，并且在上行链路子帧204的末尾和下一帧的随后下行链路子帧205的开始之间存在另一时隙（RTG）208。

在下行链路子帧202期间，基站102正向一个或多个无线终端112发射信号。在上行链路子帧204期间，一个或多个无线终端112正向基站102发射信号。下行链路子帧202和上行链路子帧204之间的TTG 206给基站102留出从发射模式切换到接收模式的时间，以及给无线终端112留出从接收模式切换到发射模式的时间。同样，RTG 208给基站102留出从接收模式切换到发射模式的时间，以及给无线终端112留出从发射模式切换到接收模式的时间。TTG 206和RTG 208还给这些事情留出时间裕量（time margin）：基站/移动同步和传播延迟确定/调整。

除了基站102和无线终端112之外，DAS 103内的RF电路系统还在处理下行链路传输和上行链路传输之间进行切换。与基站102和无线终端112类似，DAS 103内的RF电路系统的切换在时隙TTG 206和RTG 208期间发生。集线器106内的RF电路系统以及每个远程天线单元108-111内的RF电路系统执行上行链路和下行链路切换。

在一个实施例中，每个帧200具有同样的占空比，使得下行链路子帧202和上行链路子帧204的持续时间是固定的。在一个可选的实施例中，占空比可变，使得下行链路子帧202和上行链路子帧204的持续时间逐帧是可变的。对于可变的占空比，在传输期间，基于系统通信量、用户喜好和其他参数动态分配子帧的持续时间。例如，在一个实施例中，帧200共有47个子帧，并且具有通信协议所允许的预定的35、34和33个符号的下行链路子帧长度和12、13和14个符号的上行链路子帧长度。35符号下行链路子帧202对应于12符号上行链路子帧204。不管每个子帧中的符号数量为多少，上行链路和下行链路符号的总数保持在47。因此，如果在下行链路子帧202中有较少的符号，则在对应的上行链路子帧204中将有较多的符号。在该实施例中，不管帧200是否是固定的或可变的占空比，TTG 206和RTG 208的时间周期都具有固定的持续时间。

虽然在该实施例中系统100使用的通信结构是如图2所示的包括两个子帧的帧，但是应当理解本公开的范围旨在包括对于所属领域的技术人员来说已知的其他帧/子帧结构和其他通信结构。

无线终端112从基站102发出的通信中获得下行链路子帧202和上行链路子帧204的定时。在一个实施例中，这些通信发生在一个分离的控制信道上，并且无线终端112侦听该控制信道，以获得帧和子帧定时。在另一个实施例中，无线终端112从基站102发出的帧200内的信息中，或者通过侦听有效载荷信道上的当前传输并且从该传输直接确定定时来获得帧和子帧定时。在任一情况下，无线终端112都确定每个帧200何时开始，下行链路子帧202何时结束，何时从接收模式切换到发射模式，以及在何点开始传输下行链路子帧204。然而，在该实施例中，集线器106和远程天线单元108-111不具有对在基站102和无线终端112之间传输的信号进行解调和解包所需的电路系统。因此，在一个实施例中，集线器106和远程天线单元108-111具有用于独立地确定帧和子帧的定时的电路系统。

图3示出了用于确定通信网络100中的传输结构的边界的时间位置的电路300的一个实施例。在图3所示的实施例中，电路300基于在网络100内传输的信号的功率电平来确定子帧边界的定时（子帧定时）。基于所确定的子帧定时，电路300确定何时在下行链路和上行链路传输之间进行切换。例如，在该实施例中，电路300为下行链路子帧202确定起始边界的时间位置。在该实施例中，确定下行链路子帧202的起始时间也确定了帧200的开始时间，这是因为下行链路子帧202的起点与帧200的起点重合。电路300然后基于所确定的下行链路子帧202的起始边界来确定何时从上行链路传输切换到下行链路传输。

电路300检测当前在网络100上（例如，在基站102和未示出的其他无线终端之间）传输的信号，并且将所检测到的信号的功率电平与已知参考信号进行比较，以确定子帧边界的定时。在一个实施例中，该比较是与一个参考信号进行的相关，该参考信号包括具有与期望功率电平匹配的功率电平和所接收到的下行链路子帧的持续时间。以下提供有关相关处理的细节。在该实施例中，由于每个帧的持续时间相同，则电路300使用所确定的检测到的帧的起点的定时，来预测下一帧的起点。电路300然后基于预测的即将到来的帧的开始时间来确定何时将开关312设置为中继下行链路传输。因此，电路300被设置为下行链路模式，以根据网络100的帧和子帧定时来中继从基站102到无线终端112的下行链路传输。根据上述描述显而易见的是，如果需要，可以使用在此所述的设备和方法来确定系统的帧和/或子帧定时。

在一个实施例中，连同下行链路子帧202的起点一起，还根据确定的帧的起点的定时来预测上行链路子帧204的起点。例如，当帧占空比为固定时，上行链路子帧204的起点相对于帧200的起点是固定的。一旦帧的起点时间位置被确定，则基于已知的帧的持续时间和已知的帧的起点与该帧内的上行链路子帧的起点之间的时间，就可以预测后续帧的起点以及这些帧内的上行链路子帧的起点。

在另一个实施例中，帧占空比是可变的，并且上行链路子帧204的起点基于每个特定帧的占空比在帧和帧之间变化。在此，如上所述来确定帧定时，因此已知下行链路子帧202的起点，这是因为下行链路子帧202的起点与帧200的起点重合。通过实时检测下行链路子帧202的下降沿并且基于检测到的下降沿从下降沿模式切换到上行链路模式，来确定上行链路子帧202的起点。在题目为“METHOD AND APPARATUS FOR SWITCHING IN A TDD SYSTEM”（代理人卷号No.100.916US01）的同时待审的申请No.12/144，977中提供了有关基于子帧的下降沿进行实时切换的细节，该申请在此以引用方式并入本文。

在一个实施例中，集线器106和远程天线单元108-111都包括诸如电路300的电路，以确定何时在上行链路和下行链路传输模式之间进行切换。在一个可选的实施例中，只在集线器106内包括电路300。此时，集线器106确定其自身以及远程天线单元108-111的切换时间，并且将表示用于切换的时间的控制信号发送给远程天线单元108-111，如在题目为“SYSTEM AND METHOD FOR SYNCHRONIZED TIME-DIVISION DUPLEX SIGNAL SWITCHING”、代理人卷号为No.100.924US01的同时待审的申请No.12/144,939中所述，该申请在此以引用方式并入本文。

在图3所示的实施例中，电路300处理两个频带的信号。电路301处理第一频带的信号，电路302处理第二频带的信号。在该实施例中，电路301和302相类似，微小差别在于使得每个电路301、302能够支持其各自的频率。因此，只详细地描述电路301。在其他实施例中，只支持一个频带。在另外的其他实施例中，支持不止两个频带。

在电路301上，在RF双工端口303向基站102发送信号和从基站102接收信号。分别在下行链路（DL）端口304和上行链路（UL）端口306向无线终端112发送信号和从无线终端112接收信号。下行链路端口304和上行链路端口306耦合至发送无线信号和从无线终端112接收无限信号的一个或多个天线104。可变电阻器308控制从下行链路端口304发送的下行链路信号的功率。在上行链路侧，放大器310对从无线终端112接收到的信号进行放大，以进一步地处理并且发送到基站102。开关312通过将RF双工端口303耦合至下行链路端口304或者上行链路端口306来在上行链路传输（上行链路模式）和下行链路传输（下行链路模式）之间切换电路300。在图3所示的实施例中，开关312是单极、双掷开关，其具有一个公共连接端（耦合至双工端口303）和两个切换连接端（分别耦合至下行链路端口304和上行链路端口306）。在一个可选的实施例中，端口303包括作为双工端口的两个简单的端口。在题目为“SYSTEM AND METHOD FOR CONFIGURABLE TIME-DIVISION DUPLEX INTERFACE”、代理人卷号No.100.925US01的同时待审的申请No.12/144,913中提供了有关电路300和作为单工或双工的端口303的细节，该申请在此以引用方式并入本文。

现在参照图4，其公开了一种用于确定信号的子帧定时的方法400的一个实施例。以下论述涉及确定下行链路子帧202的定时，但是，应当理解，也可使用经过了适当调整和修改的在此所述的方法和设备，来确定上行链路子帧204的定时。

方法400始于块402，在块402中检测下行链路信号的功率电平。在块404，使检测到的信号和参考信号相关联，以及在块406，根据该相关确定检测到的下行链路信号中的子帧的边界的时间位置。在块408，基于所确定的检测到的下行链路子帧的开始时间来预测随后的下行链路子帧的开始时间。然后，在块410，开关312在即将到来的下行链路子帧的开始时被设置为下行链路模式。

在块402，在RF双工端口303接收到下行链路信号，并且耦合器315将该下行链路信号耦合至RF检测器316。在该实施例中，耦合器315位于开关312的上游。另外，在该实施例中，RF检测器316是均方根（RMS）检测器。在下行链路信号到达RF检测器316之前，如果需要由衰减器324对该信号进行衰减。以下提供有关衰减器324的细节。RF检测器316测量该下行链路信号的功率，并且模数（A/D）转换器320读取RF检测器316测量的功率电平。A/D转换器320将来自RF检测器316的功率电平转换成数字样本（“抽点样本”）给微处理器314。微处理器314记录收集每个样本的时间，并且收集一段时间样本，以便检测到整个下行链路子帧202。在一个实施例中，基于参考信号中的样本数量，收集样本的时间最少为稍微大于一个帧周期。在一个实施例中，为了降低上行链路子帧被耦合到RF检测器316中的可能，开关312在RF检测器316进行检测的整个过程中都保持在下行链路位置。

在块404，微处理器314使检测到的样本和参考信号相关联。参考信号是有效的下行链路子帧202的代表。换句话说，参考信号是检测到的下行链路子帧202的代表，该检测到的下行链路子帧202包括作为有效的子帧长度的多个符号。如以下将更加详细地描述，微处理器314基于检测到的样本和参考信号之间的相关的结果来确定下行链路子帧202的起点。

在一个实施例中，所述相关是时域相关，其通过将检测到的样本和参考信号进行重叠、用在参考信号中重叠的值乘以每个检测到的样本，来将参考信号与检测到的样本进行比较。然后，通过将所有乘法的乘积加在一起来计算该第一时间点的相关结果。然后，相对于接收到的样本，对参考信号进行时移，并且重复相乘和相加以获得该第二时间点的相关结果。重复该过程，以获得参考信号和检测到的样本之间的随时间变化的相关性。

在块406，微处理器314根据该相关结果确定帧定时。例如，在系统100使用固定占空比的帧的实施例中，参考信号和检测到的样本之间的块404处的相关会导致一个时间点的相关峰值。该相关峰值出现在参考信号和接收到的样本在时间上对准的位置上。出现单个相关峰值，这是因为检测到的子帧的子帧长度与参考信号的子帧长度相同。由于固定占空比的系统中的子帧长度是固定的并且已知的，所以使参考信号代表其长度与该系统使用的子帧相同的子帧。因此，存在一个参考信号和检测到的信号对准的时间点。在块406，微处理器314基于检测到样本的时间的知识和检测到的样本与参考信号对准的时间点的确定来确定接收到的下行链路子帧的开始时间。

在另一个实施例中，系统100使用具有可变占空比的帧。此时，块404的相关会导致相关平台期，在该相关平台期，多个时间点针对一个最大相关。这是因为检测到的子帧的子帧长度未知，因此，参考信号可能与检测到的子帧的长度不匹配。当检测到的子帧的长度与参考信号的子帧不同时，当如上针对固定占空比的帧所述的与参考信号相关联时不存在一个相关峰值。

为了与具有未知占空比的帧相关联，参考信号与期望被检测到的最大子帧长度和期望被检测到的最小子帧长度相关联。在一个实施例中，最大和最小的期望子帧长度是通信协议所允许的最大和最小的有效子帧长度。

在一个实施例中，通过执行两个相关，检测到的样本与最大子帧长度和最小子帧长度相关联。一个相关是与具有最长子帧长度的第一参考信号进行的，第二个相关是与具有最短子帧长度的第二参考信号进行的。在该实施例中，第一参考信号中的下行链路子帧的起点与第二参考信号中的下行链路子帧的起点对准，然后使第一和第二参考信号与检测到的信号相关联。与上述类似，该相关是时域相关，在该时域相关中，检测到的信号与参考信号在第一时间点相关联，然后进行时移并且在第二时间点进行重新相关，等等。在每个时间点与第一参考信号的相关结果与在对应时间点与第二参考信号的相关结果相加，以获得每个时间点的合成相关结果。该合成的相关结果形成了在与第一和第二参考信号的整个相关中最高的相关峰值。在块406，微处理器314基于该合成的相关结果来确定下行链路子帧的起点。

在块404的又一个实施例中，不执行如上所述的两个相关，执行单个相关，其包括最大期望子帧长度和最小期望子帧长度。通过将第一参考信号和第二参考信号加起来来产生一个合成的参考信号，使检测到的信号和该合成的参考信号相关联。然后，在块406，微处理器314基于该相关确定接收到的下行链路子帧的开始时间。

在块404的一个实施例中，对多个下行链路子帧202执行相关。此时，有多个下行链路子帧202被RF检测器316检测到、被A/D转换器320采样、并且被发送到微处理器314。微处理器314如上所述地执行每个下行链路子帧与参考信号的相关，或者使下行链路子帧与包括检测到的下行链路子帧的数量的加长参考信号相关联。由于多个子帧被相关，所以产生多个相关峰值（每个下行链路子帧一个峰值）。

在块406的一个实施例中，为了确定对多个子帧进行相关时的子帧的起点的定时，从每个峰值提取该时间值，并且存储针对每个帧的峰值时间值。作为一个示例，在一个实施例中，中间峰值时间值被选取作为下行链路子帧的起点。

在块406的可选实施例中，相干地相加每个帧的相关结果，以产生具有一个峰值和一个帧的长度的合成相关结果。在此，相干相加意味着帧1的点1加到帧2的点1，帧1的点2加到帧2的点2，以此类推。然后，从单个的合成峰值提取时间值。在此，在一个实施例中，在相干地相加帧的相关结果之前，初始估计峰值位置，并且在相加之前，将每个帧的峰值移至该帧的中心。在一个实施例中，通过从每个峰值提取时间值、对峰值时间值进行分类、以及如前段所述地选择分类值的中间值来初始估计峰值位置。

在一个实施例中，当随时间执行检测信号的相关时，使用窗口来缩小执行相关的时间范围。在此，在初始执行一长时间相关之后，估计定时信息并且在较小的时间窗口上执行随后的相关。这可以减小执行相关所需的处理功率。例如，在一个实施例中，在一帧长度的窗口内初始执行相关。在执行了三个相关之后，使用与来自先前相关的峰值相关的定时信息来估计后续帧的峰值位置。在具有帧长度的5%的长度的窗口内执行对后续帧的相关。在一个实施例中，基于偏移量来确定减小的窗口大小，该偏移量经验证为能够减小丢失用该减小的窗口采样的帧的峰值的可能性。在一个实施例中，当窗口长度减小时，采样速度被增大，从而增大窗口样本的分辨率。在一个实施例中，当随时间执行相关时，窗口尺寸和采样速度可变，并且基于系统参数（例如，当前漂移计算）被动态更新。以下提供有关偏移确定的细节。

不管如何执行相关，一旦微处理器314确定检测到的下行链路子帧的开始时间，就基于每个帧的持续时间，在块408预测后续下行链路子帧的开始时间。例如，如果接收到的下行链路子帧的起点确定为时钟328的时间104，并且时钟328的25,000次嘀嗒声等于一帧的持续时间，则所检测到的帧的随后一个帧的起点（因此，为随后一个帧的下行链路子帧的起点）是时钟328的时间25,104。以此方式，时钟328用来为电路300保持帧定时。

在块410，微处理器314使用定时信息在下行链路子帧202的起点时将开关312设置到下行链路模式（将信号从RF双工端口303耦合到下行链路端口304）。在一个实施例中，定时信息被用来训练（discipline）时钟328的相位，使得在下行链路子帧202的起点时开关312被设置为下行链路模式。在另一个实施例中，定时信息被用来调整微处理器314内的用来确定下行链路子帧的起点的计数器。例如，微处理器314内的计数器连续地向下计数，并且在每个帧的起点时被设置为一个值，使得当到达针对下一帧起点而将开关312设置为下行链路模式时，计数器到达0。一旦计数器到达0，就用相同的值重新加载计数器。

虽然在上述的实施例中，确定子帧的开始时间，但是在其他实施例中，确定下行链路子帧的结束时间，或者确定帧/子帧内的其他点。例如，在一个实施例中，电路300通过检测上行链路信号并且使检测到的信号与上行链路参考信号相关联来确定上行链路子帧204的结束。

现在参照图5，示出了调整电路300以考虑时移的一个实施例。例如由于时钟328的频率和接收到的信号的频率之间的差值而导致时移出现。为了考虑时移，进行对帧/子帧定时的测量并且如果必要的话对电路300进行调整。

通过检测下行链路信号（502）、使下行链路信号和参考信号相关联（504）、和确定下行链路中的子帧的边界的时间位置（506）来开始方法500。图5的块502、504和506与图4的块402、404和406类似，在此不作详细描述。一旦已经确定了帧边界的时间位置，微处理器314在块508将确定的帧边界和随后的帧边界（例如，如方法400所确定的）进行比较以确定预测的帧边界和确定的帧边界之间的差。在一个实施例中，在块508处的比较首先为较早的帧确定第一时间偏差。还为随后的帧确定第二时间偏差。根据一个参考时间点确定时间偏差。因此，可以对这两个偏差进行比较，以确定较早的子帧边界和随后的子帧边界之间的时间差。在块510，使用随后的帧边界和较早的帧边界之间的差，以及从随后的帧边界确定的帧检测开始的持续时间，来确定时移。确定较早的子帧和随后的子帧之间的帧数量，并且用该帧数量来除较早的帧和随后的帧之间的差，来确定这些帧上的漂移。在块512，微处理器314调整设置开关312的时间，以并入该时移。

例如，在调整电路300以考虑时间漂移的一个实施例中，调整微处理器314内的计数器。此时，在针对如上方法400所述的帧定时来初始设置微处理器314的计数器之后，通过重新确定帧定时来测量时移。然后使用该重新确定的帧定时来确定重新确定的帧定时和计数器预测的帧定时之间的差值。使用该差值以及从定时器被设置时开始的时间量来调整计数器以考虑时移。例如，如果比时移测量早10个帧设置了计数器并且时移测量发现计数器和实际帧定时之间的差相当于1/2个时钟328的嘀嗒声，则对计数器进行调整，使得存储在计数器中的值每20个帧就比正常高出一个计数，以考虑计数器中的1/2个嘀嗒声的误差。

在调整电路300以考虑时移的另一个实施例中，以与考虑时移类似的方式调整时钟328的相位。在又一个实施例中，基于测量的时移来调整时钟328的频率，使得时钟328的频率接近接收到的信号的频率。

在一个实施例中，在电路300的操作期间周期地测量时移，并且根据需要更新时钟328的计数器以考虑时移的变化。在一个实施例中，当周期地测量时移时，基于时钟328的频率对信号频率的准确度来设置时移测量之间的持续时间。因此，时钟和传输信号之间的频率差越大，时移测量之间的持续时间越短。

在一个实施例中，从与方法400的初始的帧定时确定相同的一组样本中测量时移。此时，在块402、404、406和408之后以及在块410之前、之后或者与块410一起来执行块508、510和512。实际上，在一个实施例中，只对计数器或时钟328进行一个调整，使得包括作为同样步骤的块512和410。对于帧定时确定块402、404、406，在多个帧上取样。这些样本被分成两个部分。第一部分用作如方法400所述的确定初始的帧定时的参考。然后，如方法500所述，使用第二部分来计算时移。在一个实施例中，如果在初始的帧定时确定之后没有立即更新计数器，则在第二部分期间流逝的时间量以及实际更新计数器的时间也会影响计数器设置。

在一个实施例中，在多个计算上平均偏移计算，以确定所需的调整。这降低了信号和时钟的短时间变化的影响。

在一个实施例中，如果确定计算是错误的则忽略偏移计算。可能存在测量偏移测量时不存在信号的情况（例如，坏天气、设备断开等）。在不存在信号时采取的偏移计算可能导致错误的测量，这是因为偏移测量将基于噪声，而不是实际检测到的子帧。为了将此因素考虑进来，在一个实施例中，每个偏移计算必须高于阈值质量电平。此时，通过用检测到的信号的平均功率来除相关峰值，归一化每个相关结果。这将导致对检测到的信号的质量度量。然后，该归一化峰值与质量阈值进行比较。例如，如果归一化峰值范围从0到1，则在一个实施例中，阈值被选为0.7。如果归一化峰值在阈值之上，则使用根据该峰值的偏移计算。然而，如果归一化峰值等于或低于阈值，则不考虑该偏移计算。

在图3所示的实施例中，在下行链路信号到达RF检测器316和A/D转换器320之前，如果需要，用衰减器324对该信号进行衰减。衰减器324通过在信号到达A/D转换器320之前对高电平信号的功率电平进行衰减来降低A/D转换器320所需的动态范围。微处理器314基于RF检测器316和A/D转换器320所读取得信号的功率电平对衰减器324进行控制。例如，在该实施例中，在下行链路端口304的信号范围要求是25dB。由于RF检测在开关312之前发生，则在耦合器315处观察到的信号范围是另一个20dB。因此，在耦合器315处观察到的信号范围大概为45dB。衰减器324在启动时具有20dB的衰减，在禁用时具有0dB的衰减。当耦合器315处的信号功率电平处在耦合器31处期望的范围的上20dB内，微处理器314启动衰减器324来将RF检测器316和A/D转换器320处的信号电平降低20dB。

在一个实施例中，微处理器314在如在方法400和500中所述的分析下行链路信号以确定帧/子帧定时之前确定是否启动衰减器324。为了保护RF检测器316和A/D转换器320，微处理器314在耦合器315将任何信号耦合到衰减器324、RF检测器316或A/D转换器320之前最初启动衰减器324。微处理器314然后基于接收到的信号的功率电平确定是否禁用衰减器324。一旦启动衰减器324，A/D换换器320就在多个帧上对下行链路信号采样。微处理器314然后从A/D转换器320接收功率电平并且将该功率电平与衰减器阈值进行比较。如果平均功率电平低于衰减器阈值，则微处理器314禁用衰减器324。如果平均功率电平等于或大于衰减器阈值，则衰减器324保持禁用。

在一个实施例中，只测量下行链路子帧202的功率电平，并且微处理器314对固定数量的帧内的所有样本的功率电平进行求和，以确定是否启动/禁用衰减器。该求和值与阈值进行比较，该阈值对应于RF检测器316处的介于0和-5dBm之间的输入信号电平。由于微处理器314对所有样本的功率电平进行求和，则帧的占空比会影响求和值的大小。换句话说，例如，-25dBm信号根据帧的占空比会具有两个不同的求和值。越长的下行链路子帧202将产生越大的求和值，以及越短的下行链路子帧202将产生越小的求和值。为了将该因素考虑进去，在固定占空比的帧中，用下行链路子帧的长度对求和值进行归一化。对于可变占空比的帧，下行链路子帧的长度未知或者帧与帧之间不同，因此，在该实施例中，用最长的期望下行链路子帧和最短的期望下行链路子帧来归一化阈值功率电平。

在一个实施例中，微处理器314通过如上所述的使接收到的信号和参考信号相关联并且根据相关峰值计算平均信号电平来确定接收到的信号的功率电平。例如，对于静态占空比的帧，在对多个帧执行相关之后，用以下等式来计算平均信号电平：

，   其中

 =平均信号功率

 =帧的相关峰值的平均

 =一个帧中的A/D转换器样本的数量。

对于可变占空比的帧，在多个帧与最短的子帧长度和最长的子帧长度之间相关联之后，用以下等式计算平均信号电平：

，其中

 =OFDM符号的数量（最大DL子帧长度）

 =OFDM符号的数量（最小DL子帧长度）。

在一个实施例中，对于固定占空比的帧，将衰减器324的阈值选为考虑了下行链路子帧长度的采样下行链路子帧的期望功率电平。在另一个实施例中，对于可变占空比的帧，阈值被选为其中帧中的每个样本被加在一起的采样下行链路子帧的平均期望功率次电平。该平均是介于最大和最小下行链路子帧长度之间的期望功率电平。

当衰减器324被禁用时，当信号的功率电平升至阈值时重新启动衰减器324。在一个实施例中，用于重新启动衰减器324的阈值与上述禁用的阈值相同。在一个可选的实施例中，用于重新启动衰减器324的阈值稍微高于用于禁用衰减器324的阈值，以便具有滞后。在一个实施例中，在两个阈值之间有9dB的区别，以确保滞后和补偿针对可变占空比的帧测量的功率电平中的误差。

虽然在此已经示出和描述了特定的实施例，但是所属领域的普通技术人员应当理解，可以用任何计算以获得同一目的的装置来代替在此所述的特定实施例。其目的在于本发明的范围仅由权利要求及其等价物来限制。

Claims (26)

1.一种确定时分双工（TDD）系统中的传输结构的边界的方法，包括：

检测至少一个射频上的射频RF信号的功率电平，所述射频信号包括至少一个子帧；

对检测到的RF信号的功率电平和预定已知的第一参考信号及预定已知的第二参考信号进行时域相关，其中所述第一参考信号具有期望被检测到的最大子帧长度，并且所述第二参考信号具有期望被检测到的最小子帧长度；以及

基于所述检测到的RF信号的功率电平与所述第一参考信号和所述第二参考信号的相关性，确定所述检测到的RF信号的至少一个子帧的边界的时间位置。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

对所述第一参考信号的相关性和所述第二参考信号的相关性求和；以及

其中确定子帧的边界的时间位置包括基于所述第一参考信号的相关性与所述第二参考信号的相关性的和确定所述子帧的边界的时间位置。

3.如权利要求1所述的方法，其中确定子帧的边界的时间位置进一步包括：

在第一时间点对所述第一参考信号和所述检测到的RF信号的功率电平进行相关，以计算出最小的子帧重叠；

在所述第一时间点对所述第二参考信号和所述检测到的RF信号的功率电平进行相关，以计算出最大的子帧重叠；

对所述最小的子帧重叠和所述最大的子帧重叠进行求和，以计算出针对所述检测到的信号的第一时间点的相关结果；

相对于所述检测到的RF信号的功率电平，对所述参考信号进行时移；以及

重复以下步骤：进行相关以计算出最小的子帧重叠；进行相关以计算出最大的子帧重叠；对所述最小的子帧重叠和所述最大的子帧重叠进行求和；以及进行时移，以获得所述参考信号和所述检测到的信号之间随时间变化的相关性。

4.如权利要求1所述的方法，其中，对检测到的RF信号的功率电平和预定已知的第一参考信号及预定已知的第二参考信号进行时域相关进一步包括：

对包括期望检测到的最大子帧长度的所述预定已知的第一参考信号和包括期望检测到的最小子帧长度的预定已知的第二参考信号进行求和；以及

将检测到的RF信号的功率电平与预定已知的第一参考信号及预定已知的第二参考信号的和进行时域相关。 

5.如权利要求1所述的方法，其中检测RF信号的功率电平进一步包括：

检测包括多个帧上的多个子帧的RF信号的功率电平，每个子帧在其各自的帧中具有相同的位置；

其中将所述检测到的RF信号的功率电平与第一参考信号进行相关进一步包括将每个子帧的功率电平与所述第一参考信号进行相关；以及

基于每个子帧的相关性来确定帧边界。

6.如权利要求 5所述的方法，其中确定子帧的边界的时间位置进一步包括：

从多个子帧的每个子帧的相关结果的峰值中提取时间值；

对所述时间值进行分类；以及

基于所述时间值的中值来确定子帧的边界的时间位置。

7.如权利要求5所述的方法，其中确定子帧的边界的时间位置进一步包括：

对所述多个子帧的每个子帧的相关结果进行求和，以产生具有一个帧的长度的合成的相关结果；以及

基于所述合成的相关结果确定子帧的边界的时间位置。

8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：

从所述多个子帧的每个子帧的相关结果的峰值中提取时间值；

对所述时间值进行分类；以及

在对所述多个子帧的每个子帧的相关结果进行求和之前，对相关结果进行平移，以使得所述时间值的中值处于每个帧的中心。

9.一种时分双工（TDD）系统中的进行切换的方法，包括：

检测至少一个射频上的射频RF信号的功率电平，所述RF信号包括至少一个子帧；

对所述检测到的RF信号的功率电平和预定已知的第一参考信号及预定已知的第二参考信号进行时域相关，其中，所述第一参考信号具有期望被检测到的最大子帧长度，并且所述第二参考信号具有期望被检测到的最小子帧长度；

基于所述检测到的RF信号的功率电平和所述第一参考信号及所述第二参考信号之间的相关性来确定所述检测到的RF信号的所述至少一个子帧的边界的时间位置；以及

基于子帧的边界的时间位置的确定，在上行链路通信路径和下行链路通信路径之间进行切换。

10.如权利要求9所述的方法，其中在上行链路通信路径和下行链路通信路径之间的切换基于子帧的边界的时间位置的确定和帧持续时间。

11.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

确定在时间上在所述至少一个子帧之后检测到的另一个子帧的子帧边界的时间位置；

基于参考时间点和所述至少一个帧的子帧边界来确定第一时间偏差；

基于所述参考时间点和所述另一个子帧的子帧边界来确定第二时间偏差；

确定所述第一偏差和所述第二偏差之间的差值；

确定所述至少一个子帧和另一个帧之间的帧的数量；

用帧的数量来除所述差值，以确定偏移测量；以及

基于所述偏移测量来调整在上行链路通信路径和下行链路通信路径之间的切换的定时。

12.如权利要求11所述的方法，其中周期地重新确定子帧边界的时间位置。

13.一种用于在时分双工（TDD）系统中进行切换的设备，包括：

开关，其具有耦合至上行链路通信路径的第一端口以及耦合到下行链路通信路径的第二端口；

功率电平检测器，其被配置为测量通过所述开关传播的射频（RF）信号的功率电平；

处理装置，其被配置为将所述功率电平检测器检测到并包括至少一个子帧的RF信号的功率电平和预定已知的第一参考信号及预定已知的第二参考信号进行时域相关，所述处理装置被配置为基于所述检测到的RF信号的功率电平和所述第一参考信号及所述第二参考信号的相关性来控制所述开关；

其中所述第一参考信号具有期望被检测到的最大子帧长度，并且所述第二参考信号具有期望被检测到的最小子帧长度；以及

所述处理装置进一步被配置为基于所检测到的RF信号的功率电平与第一参考信号及第二参考信号的相关性来确定所述至少一个子帧的边界的时间位置。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述处理装置进一步被配置为基于所述边界的时间位置的确定来控制所述开关。

15.如权利要求13所述的设备，其中所述处理装置进一步被配置为对所述第一参考信号的相关性和所述第二参考信号的相关性求和；以及

其中所述处理装置进一步被配置为基于所述第一参考信号的相关性与所述第二参考信号的相关性的和来确定所述子帧的边界的时间位置。

16.如权利要求14所述的设备，其中所述处理装置进一步被配置为通过基于帧的持续时间和所确定的子帧的边界的时间来预测即将到来的子帧的起点，从而在即将到来的子帧的起点时将所述开关设置为上行链路模式或下行链路模式之一。

17.如权利要求13所述的设备，所述处理装置进一步被配置为通过对包括期望被检测到的最大子帧长度的所述预定已知的第一参考信号及包括期望被检测到的最小子帧长度的预定已知的第二参考信号求和，来将所述检测到的RF信号的功率电平和所述第一参考信号及所述第二参考信号进行时域相关；以及将所述检测到的RF信号的功率电平和预定已知的第一参考信号及预定已知的第二参考信号的和进行时域相关。

18.如权利要求13所述的设备，其中所述功率电平检测器进一步被配置为检测包括多个帧上的多个子帧的RF信号的功率电平，每个子帧在其各自的帧内具有相同的位置；以及

其中所述处理装置被配置为将每个子帧的功率电平和所述第一参考信号进行相关。

19.如权利要求16所述的设备，其中所述处理装置进一步被配置为周期地重新确定子帧边界的时间位置和确定预测的帧边界和重新确定的帧边界之间的差值；以及

其中所述处理装置进一步被配置为基于所确定的预测的帧边界和重新确定的帧边界之间的差值来调整将所述开关设置为上行链路模式或下行链路模式之一的定时。

20.一种通信系统，包括：

至少一个集线器，其被配置为与基站进行通信；

多个远程天线单元，其通信地耦合至所述至少一个集线器，并且被配置为在所述至少一个集线器和多个无线终端之间通信地耦合信号；

其中所述至少一个集线器进一步包括：

开关，其具有耦合至上行链路通信路径的第一端口以及耦合到下行链路通信路径的第二端口；

功率电平检测器，其被配置为测量通过所述开关传播的射频RF信号的功率电平；

处理装置，其被配置为将检测到的包括至少一个子帧的RF信号的功率电平和预定已知的第一参考信号与预定已知的第二参考信号进行时域相关，所述处理装置被配置为基于所述检测到的RF信号的功率电平和所述预定已知的第一参考信号及预定已知的第二参考信号的相关性来控制所述开关；

其中所述预定已知的第一参考信号具有期望被检测到的最大子帧长度，并且所述预定已知的第二参考信号具有期望被检测到的最小子帧长度；以及

所述处理装置进一步被配置为基于所检测到的RF信号的功率电平与所述预定已知的第一参考信号及所述预定已知的第二参考信号的相关性来确定所述至少一个子帧的边界的时间位置。 

21.如权利要求20所述的系统，其中所述处理装置进一步被配置为基于所述边界的时间位置的确定来控制所述开关。

22.如权利要求20所述的系统，其中所述处理装置进一步被配置为对所述第一参考信号的相关性和所述第二参考信号的相关性求和；以及

其中所述处理装置进一步被配置为基于所述第一参考信号的相关性与所述第二参考信号的相关性的和来确定所述子帧的边界的时间位置。         

23.如权利要求21所述的系统，其中所述处理装置进一步被配置为通过基于帧的持续时间和所确定的子帧的边界的时间来预测即将到来的子帧的起点，从而在即将到来的子帧的起点时将所述开关设置为上行链路模式或下行链路模式之一。

24.如权利要求20所述的系统，其中处理装置进一步被配置为通过对包括期望被检测到的最大子帧长度的所述预定已知的第一参考信号及包括期望被检测到的最小子帧长度的预定已知的第二参考信号求和，来将所述检测到的RF信号的功率电平和所述预定已知的第一参考信号及所述预定已知的第二参考信号进行时域相关；以及将所述检测到的RF信号的功率电平和所述预定已知的第一参考信号及所述预定已知的第二参考信号的和进行时域相关。

25.如权利要求20所述的系统，其中所述功率电平检测器进一步被配置为检测包括多个帧上的多个子帧的RF信号的功率电平，每个子帧在其各自的帧内具有相同的位置；以及

其中所述处理装置被配置为将每个子帧的功率电平和所述第一参考信号进行相关。

26.如权利要求23所述的系统，其中所述处理装置进一步被配置为周期地重新确定子帧边界的时间位置和确定预测的帧边界和重新确定的帧边界之间的差值；以及

其中所述处理装置进一步被配置为基于所确定的预测的帧边界和重新确定的帧边界之间的差值来调整将所述开关设置为上行链路模式或下行链路模式之一的定时。