CN102378252A - 一种基于td-lte系统的扫频方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种基于TD-LTE系统的扫频方法。该方法包括：通过小区搜索确定小区的帧位置；选取帧的下行子帧，根据所述下行子帧计算AGC；利用计算得到的AGC结果对扫频仪获取的数据进行处理，根据处理后的数据进行扫频。本发明实施例还提供了一种基于TD-LTE系统的扫频系统。本发明的实施例通过选取下行子帧用于计算AGC，实现了对整个SSAU链路增益的自动控制，进而提高了扫频装置接收和解调下行信号的灵敏度，解决了TD-LTE终端发送大功率接入信号带来的阻塞问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于TD-LTE系统的扫频方法与相应的系统。
背景技术
扫频技术作为测试通信网络性能的一种重要技术，常用于TD-LTE(TimeDivision-Long Term Evolution，时分LTE)系统的网络规划、网络优化以及实验室检验等场合，通过扫频测试为掌握网络运营状况、改善网络特性提供可靠的分析数据。实际应用过程中，扫频装置加电启动后，通过小区搜索实现与TD-LTE网络系统同步，然后通过解调网络系统基站发送的下行信号实现扫频。附图1给出了现有技术中的一种扫频方法，该方法先通过扫频装置的天线接收空口数据，再利用接收的数据进行AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)计算，获取信号放大增益值，然后使用该增益值对接收数据进行处理，根据处理后结果进行扫频工作。
扫频装置单独工作时能够较为顺利地实现扫频，但是，当扫频装置与多个TD-LTE终端同时进行测试时，将会发生上行阻塞问题：处于LTE系统某小区内的多个TD-LTE终端为实现与小区网络同步，启动时需向基站发送大功率接入信号，由于TD-LTE终端的上下行子帧采用不同数据传输模式，上下行子帧间增设有保护间隔和CP，因此，不同TD-LTE终端之间的上下行信号互不发生干扰。然而，对于在TD-LTE系统中进行扫频过程而言，由于扫频装置只接收信号而不发送信号，当扫频装置与TD-LTE终端相距较近时，扫频装置接收的信号中可能包含有部分TD-LTE终端为实现同步发送的大功率接入信号，这种大功率信号将演变为对扫频装置的干扰信号，妨碍了扫频装置对信号的正常接收，进而在扫频装置解调接收的数据时产生阻塞现象，降低了扫频效果。
发明内容
有鉴于现有技术中基于TD-LTE系统的扫频仪工作过程中出现的阻塞问题，本发明实施例的发明目的在于提供一种新的基于TD-LTE的扫频方法及相应的系统，该方法和系统通过从传输帧中选取适当的数据用于计算AGC，并利用AGC计算结果处理扫频装置接收到的信号数据，以避免扫频装置解调信号过程中出现的阻塞现象，进而改善扫频效果。
本发明实施例提供的基于TD-LTE系统的扫频方法包括：
通过小区搜索确定小区的帧位置；
选取帧的下行子帧，根据所述下行子帧计算AGC；
利用计算得到的AGC结果对扫频装置获取的信号数据进行处理，根据处理后的信号数据进行扫频。
优选地，选取帧的下行子帧具体包括：
在确定小区的帧位置后，选取帧的第一子帧。
优选地，选取帧的下行子帧具体包括：
获取上下行子帧配置模式信息，根据帧位置和上下行子帧配置模式信息选取帧的下行子帧。
进一步优选地，获取GPS偏移量信息，根据帧位置、上下行子帧配置模式信息以及GPS偏移量信息选取帧的下行子帧。
优选地，根据所述下行子帧计算AGC具体包括：
根据所述下行子帧的第512个采样点之后的数据计算AGC。
优选地，在本次小区搜索未能确定小区的帧位置时，使用前一次成功确定的小区帧位置作为本次的小区帧位置。
本发明实施例还提供了一种基于TD-LTE系统的扫频系统，该系统包括：帧位置确定单元、子帧选取单元、AGC计算单元、信号处理单元和扫频单元，其中：
所述帧位置确定单元，用于进行小区搜索以确定小区的帧位置；
所述子帧选取单元、用于选取帧的下行子帧；
所述AGC计算单元，用于根据所述下行子帧计算AGC；
所述数据处理单元，用于利用计算得到的AGC结果对扫频装置获取的数据进行处理；
扫频单元，用于根据处理后的数据进行扫频。
优选地，所述子帧选取单元包括第一获取子单元和选取子单元，其中：所述第一获取子单元用于获取上下行子帧配置模式信息；所述选取子单元用于根据帧位置和上下行子帧配置模式信息选取帧的下行子帧。
进一步优选地，所述子帧选取单元还包括第二获取子单元，所述第二获取子单元用于获取GPS偏移量信息，则所述选取子单元用于根据帧位置、上下行子帧配置模式信息以及GPS偏移量信息选取帧的下行子帧。
优选地，所述AGC计算单元根据所述下行子帧的第512个采样点之后的数据计算AGC。
本发明实施例通过小区搜索确定小区的帧位置后，选取帧的下行子帧，根据下行子帧计算AGC，然后利用计算得到的AGC结果处理扫频仪获取的数据，再根据处理后的数据实现扫频。与现有技术相比，本发明实施例选取的用于计算AGC的数据为下行子帧，计算出来的AGC结果用于处理扫频装置获取的数据，该处理后的数据屏蔽掉了TD-LTE终端发送的大功率接入信号，在该处理后的数据基础上进行的扫频，解决了TD-LTE终端发送大功率接入信号带来的阻塞问题，有效提高了系统解调小区的成功率，提升了扫频装置的抗干扰能力，从而改善了扫频效果。
附图说明
图1为现有技术中的扫频流程图；
图2为本发明的方法实施例的流程图；
图3为AGC算法功能模块组成框图；
图4为AGC算法的工作状态图；
图5为本发明的系统实施例的组成框图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种新的基于TD-LTE的扫频方法及相应的系统，该方法和系统通过从传输帧中选取适当的数据用于计算AGC，并利用AGC计算结果处理扫频装置获取的信号数据，然后根据处理后的信号数据进行扫频，从而提高了扫频装置接收和解调下行信号的灵敏度，解决了TD-LTE终端发送大功率接入信号带来的阻塞问题，进而改善了扫频效果。
为便于后续介绍本发明的技术方案，这里先对LTE系统作简要介绍。LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统是移动通信领域采用的新的技术，该系统与现有第三代移动通信伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，简称3GPP)的R7、R8系统结构上存在较大差异，它整体上采用扁平网络结构，与现有的UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，通用移动通信无线接入网)相比，数据传输速率更高，小区容量更大、传输时延更低。LTE系统包括上下行两种数据传输方案：下行传输方案采用带CP(循环前缀)的OFDM(Orthogonal Frequency Divi sion Multiplexing，正交频分复用)技术，每个子载波占用15KHz，循环前缀的持续时间为4.7/16.7μs，分别对应短CP和长CP；LTE上行传输方案采用基于SC-FDMA(SingleCarrier Frequency Division MultipleAccess，单载波频分复用)技术，对获得的频域信号插入零符号进行扩频，扩频信号通过快速傅里叶变换处理后，上行信号在频域间相互正交，互不影响。LTE系统包括FD(Frequency Division，频分双工)和TD(Time Division，时分双工)两种工作方式。TD-LTE系统要求严格的网络同步，TD-LTE终端通过发送大功率接入信号实现同步。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。
如前所述，扫频装置要实现扫频需要接收并解调TD-LTE系统基站发送的下行信号，但是，由于在一定时期内往往存在多个不同的TD-LTE终端进入小区网络，TD-LTE终端为了保持与小区网络的同步，要向TD-LTE系统基站发送大功率的接入信号，而这些信号影响了扫频装置对下行信号的接收和解调。避免上行信号对扫频装置的干扰进而解决上行阻塞问题的关键在于屏蔽射频对上行信号的接收，然后将“纯化”后的信号用于扫频。为此，本发明实施例提供了一种新的基于TD-LTE系统的扫频方法。参见附图2，该实施例的方法包括：
步骤201：通过小区搜索确定小区的帧位置；
扫频装置在初始上电后，触发小区搜索流程，通过小区搜索确定当前小区的帧位置，具体的搜索方法在现有的技术中存在多种，这里不再赘述。
步骤202：选取帧的下行子帧；
如前所述，实现对上行信号屏蔽的关键在于对AGC算法的控制，要实现对AGC算法的控制又在于选取的计算数据是否恰当，如果选取的数据恰当，计算出来VGA(Variable-Gain Amplifier，可变增益放大器)的调整值和数控衰减器的控制值即可较好实现对扫频装置接收信号的处理，进而利用该处理后的信号进行扫频；如果选取的数据不合适，计算出来VGA的调整值和数控衰减器的控制值便不能真实地反映下行数据的放大倍数，进而导致对下行数据解调灵敏度的恶化；本发明实施例选取通过小区搜索确定的小区帧的第一子帧作为计算AGC的数据，这样选取的原因是：根据36211-860协议的规定，LTE帧结构的共有7种上下行配置模式(参见表1)，而这些配置模式的第一个子帧均为下行子帧；除选取确定的帧的第一子帧作为AGC计算的输入数据外，还可以选取帧的其他下行子帧进行该项工作，这时需要获取帧结构的配置信息，得到帧位置和帧结构的配置信息，即可根据帧位置和配置模式信息选取下行子帧。
【表1：LTE系统上下行子帧配置模式表】
步骤203；根据所述下行子帧计算AGC；
选取好用于计算AGC的下行子帧后，即可将下行子帧输入到AGC算法模块中进行计算，以便得到VGA控制的调整值和数控衰减器的控制值，进而利用这些值对扫频装置获取的数据进行处理；附图3示出了一种计算AGC的算法功能模块结构，该组成结构中包括Trunk模块、TSO模块、预防大模块、核心状态机、RFLO模块、VGA控制模块和DATT控制模块，各模块的主要功能是：
Trunk模块：该模块将demux模块传送来的IQ数据(下行子帧)送入TSO功率检测模块，将IQ数据同预防大模块传入的参数进行放大，送入后端的系列模块处理；
TSO模块：该模块主要功能是计算TSO在1ms数据中的大致位置，并将TS0+512sample的数据做功率检测，求出以2为底的对数(电平值)后，送入核心状态机；
预防大模块：当AGC处于稳定状态之后，该模块在核心状态机控制下将参考电平值同TSO功率检测模块送入的值进行以2为底的指数运算，计算结果送入trunk模块；
核心状态机：该状态机实现三档位AGC控制功能，在40ms定时器定时下工作，实现不同频点之间的切换。该状态机在CPU模块控制下启动与停止，获得频点信息；在AGC工作稳定之后，将RSSI信息、GPS与1ms的间隔数据以及当前频点值，通过SRIO接口传入DSP；控制AGC稳定工作状态下的20ms数据传送；在单次频点40ms结束后，通过中断通知CPU；根据AGC档位的变化，控制DATT和VGA的配置值；在进入一个40ms周期后，立即完成RFLO的配置；
RFLO模块：该模块在核心状态机的控制下产生配置RFLO的时序；
VGA控制模块：该模块在核心状态机的控制下产生配置VGA的控制参数：AGC工作在不同的档位，VGA的控制参数不同，在快速AGC中，对VGA的控制参数只有3个值：10dBm/16dBm/36dBm；
DATT控制模块：该模块与VGA模块相似，根据AGC工作的档位不同，在核心状态机控制下生成DATT控制值；
附图4示出了上述功能模块组成的AGC的工作状态图，AGC的工作过程是：启动AGC模式后，CPU模块将待测频点配置到RFLO模块，然后将接收进来的IQ数据经过Trunk模块送入TSO功率检测模块，由TS0功率检测模块计算出当前IQ数据的功率值，分别按照AGC1、AGC2、AGC3三个档对应的范围，将此功率值进行处理：如果处于AGC1档位，数控衰减器DATT打开，VGA设定为16dB，可精确测量范围为-25至65dBm，当最强信号小于-50dBm，切换到AGC2；当最强信号大于-50dBm时，保持AGC1工作状态不变，直到频点测量完成；如果处于AGC2档位，数控衰减器DATT关闭，VGA设定为10dB，可精确测量范围-50至90dBm，当最强信号小于-65dBm，切换到AGC3；当最强信号大于-65dBm时，保持AGC2工作状态不变，直到频点测量完成；如果处于AGC3档位，数控衰减器DATT关闭，VGA设定为最大值36dBm，可精确测量范围-65至108dBm，保持AGC3工作状态不变，直到频点测量完成。这三级AGC控制，每5ms反馈一次，最多三次反馈即可将增益调整到位，此时按照稳定状态下VGA的调整值和DATT的控制值对扫频装置接收数据进行处理。
步骤204：利用计算得到的AGC结果对扫频装置获取的数据进行处理，根据处理后的数据进行扫频；
通过AGC算法计算得到的结果用于对扫频装置获取的信号进行处理，这里的处理主要是放大接收的信号，TD-LTE终端的大功率接入信号被放大后将发生溢出，剩下的数据主要是基站发送的下行信号数据，由此提高了扫频装置解调信号的灵敏度，避免TD-LTE终端发送的大功率接入信号的干扰；经过处理后的数据用于进行扫频工作。
本实施例通过初始小区搜索确定小区的帧位置后，选取所述帧的下行子帧，根据下行子帧计算AGC，然后利用计算得到的AGC结果处理扫频装置获取的信号，再根据处理后的下行信号实现扫频。与现有技术相比，本发明实施例选取的数据恰当，计算出来的AGC结果通过调整VGA和数控衰减器的控制值，实现了对整个SSAU链路增益的自动控制，进而提高了扫频装置接收和解调下行信号的灵敏度，由此解决了TD-LTE终端通过上行子帧发送大功率接入信号带来的阻塞问题，有效提高了系统解调小区的成功率，提升了扫频装置的抗干扰能力，从而改善了扫频装置的扫频效果。
上述实施例中选取帧的下行子帧时，可以选取帧的第一子帧，也可以选取除第一子帧外的其他下行子帧。然而，在现实应用场合，尽管小区搜索确定的帧位置的偏移量较小，每次确定的帧位置相对固定不变，但是基站内部时钟相对于GPS定时可能发生定时偏移，容易导致基站失步，基站失步也将对扫频装置解调下行信号形成干扰。为此，本实施例可采用内置GPS接收机精确确定GPS偏移量，在确定帧的下行子帧时还获取子帧的GPS偏移量信息，然后根据帧位置、上下行配置模式信息以及GPS偏移量信息三者选取所述帧的下行子帧，从而解决了定时不准造成的上行数据对下行数据的干扰，使得用于计算AGC的数据更加准确，进一步改善了扫频装置的扫频效果。
上述实施例中选取帧的下行子帧用于计算AGC时，利用整个下行子帧进行计算即可实现本发明的发明目的，然而，考虑到实际应用过程中上行子帧对下行子帧数据的干扰以及数据子帧之间的保护间隙等因素，本实施例优选从下行子帧的第512个采样点之后的数据开始计算，具体计算时可通过滑窗算法，精选出该子帧中的比较平坦的数据区，这样计算出的AGC结果不会出现大的波动，进而有效屏蔽掉上行子帧对整个链路增益的影响。
上述实施例提到通过小区搜索确定小区的帧位置，在实际应用场合，由于各种因素的影响，扫频装置在某些情况下可能小区搜索不能成功确定本次的帧位置，此时，本实施例优选采用前一次成功确定的帧位置来选取下行子帧。之所以能够采用前次的帧位置作为本次的帧位置，其原因在于TD-LTE终端一旦上电工作后，帧位置相对固定、抖动较小。
上面详细描述了本发明的方法实施例，相应地，本发明还提供了一种基于TD-LTE的系统实施例。参见附图5，该系统500包括：帧位置确定单元501、子帧选取单元502、AGC计算单元503、信号处理单元504和扫频单元505，其中：
帧位置确定单元501，用于进行小区搜索以确定小区的帧位置；
子帧选取单元502、用于选取帧的下行子帧；
AGC计算单元503，用于根据所述下行子帧计算AGC；
数据处理单元504，用于利用计算得到的AGC结果对扫频装置获取的数据进行处理；
扫频单元505，用于根据处理后的数据进行扫频。
本系统实施例的工作过程是：帧位置确定单元501进行小区搜索以确定小区的帧位置后，由子帧选取单元502选取帧的下行子帧；然后将选取的下行子帧输入到AGC计算单元503，AGC计算单元503根据所述下行子帧计算AGC；数据处理单元504利用计算得到的AGC结果对扫频装置获取的信号进行处理；最后由扫频单元505根据处理后的数据进行扫频。
本发明系统实施例通过初始小区搜索确定小区的帧位置后，选取所述帧的下行子帧，根据下行子帧计算AGC，然后利用计算得到的AGC结果处理扫频装置获取的数据，再根据处理后的数据实现扫频。与现有技术相比，本发明实施例选取的数据为帧的下行子帧，计算出来的AGC结果通过调整VGA和数控衰减器的控制值，实现了对整个SSAU链路增益的自动控制，进而提高了扫频装置接收和解调下行信号的灵敏度，解决了TD-LTE终端通过上行子帧发送大功率接入信号带来的阻塞问题，有效提高了系统解调小区的成功率，提升了扫频装置的抗干扰能力，从而改善了扫频装置的扫频效果。
上述实施例中子帧选取单元可以直接选取所述帧的第一子帧作为计算AGC的子帧，由于LTE帧规定的7种具体的帧结构配置模式的第一子帧均为下行子帧，因此，为方便起见可直接选取该子帧用于计算。而且，该子帧以帧位置为起始位置，由于帧位置发生抖动较小，因此，选取该子帧还可避免子帧发生偏移带来的失步问题。
除上述的子帧选取单元的工作方式外，本发明实施例还可选取帧中其他下行子帧作为计算AGC的子帧，这时，子帧选取单元包括第一获取子单元和选取子单元，其中：所述第一获取子单元用于获取上下行子帧配置模式信息；所述选取子单元用于根据所述帧位置和上下行子帧配置模式信息选取所述帧的下行子帧。所述子帧选取单元还可以包括第二获取子单元，所述第二获取子单元用于获取GPS偏移量信息，则所述选取子单元用于根据帧位置、上下行子帧配置模式信息以及GPS偏移量信息选取所述帧的下行子帧。这种在选取下行子帧时考虑帧偏移因素，解决了定时不准造成的上行数据对下行数据的干扰，使得用于计算AGC的数据更加准确，进一步改善了扫频装置的扫频效果。
上述系统实施例中，在选取用于计算AGC的帧的下行子帧后，利用整个下行子帧进行计算虽然可实现本发明的发明目的，但是，考虑到实际应用过程中上行子帧对下行子帧的干扰，本实施例优选从下行子帧的第512个采样点之后的数据开始计算，这样可有效屏蔽上行子帧对整个链路增益的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于TD-LTE系统的扫频方法，其特征在于，该方法包括：
通过小区搜索确定小区的帧位置；
选取帧的下行子帧，根据所述下行子帧计算AGC；
利用计算得到的AGC结果对扫频装置获取的数据进行处理，根据处理后的数据进行扫频。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取帧的下行子帧具体包括：在确定小区的帧位置后，选取帧的第一子帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取帧的下行子帧具体包括：获取上下行子帧配置模式信息，根据帧位置和上下行子帧配置模式信息选取帧的下行子帧。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括获取GPS偏移量信息，则：根据帧位置、上下行子帧配置模式信息以及GPS偏移量信息选取帧的下行子帧。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，根据所述下行子帧计算AGC具体包括：
根据所述下行子帧的第512个采样点之后的数据计算AGC。
6.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，在本次小区搜索未能确定小区的帧位置时，使用前一次成功确定的小区帧位置作为本次的小区帧位置。
7.一种基于TD-LTE系统的扫频系统，其特征在于，该系统包括：帧位置确定单元、子帧选取单元、AGC计算单元、数据处理单元和扫频单元，其中：
所述帧位置确定单元，用于进行小区搜索以确定小区的帧位置；
所述子帧选取单元、用于选取帧的下行子帧；
所述AGC计算单元，用于根据所述下行子帧计算AGC；
所述数据处理单元，用于利用计算得到的AGC结果对扫频装置获取的数据进行处理；
所述扫频单元，用于根据处理后的数据进行扫频。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述子帧选取单元包括第一获取子单元和选取子单元，其中：所述第一获取子单元用于获取上下行子帧配置模式信息；所述选取子单元用于根据帧位置和上下行子帧配置模式信息选取帧的下行子帧。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述子帧选取单元还包括第二获取子单元，所述第二获取子单元用于获取GPS偏移量信息，则所述选取子单元用于根据帧位置、上下行子帧配置模式信息以及GPS偏移量信息选取帧的下行子帧。
10.根据权利要求7至9中任何一项所述的系统，其特征在于，所述AGC计算单元根据所述下行子帧的第512个采样点之后的数据计算AGC。
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- 2011-11-10 CN CN 201110355504 patent/CN102378252B/zh active Active
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