CN103051372B - 一种WiMAX直放站同步方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种WiMAX直放站同步方法，包括：根据预设的电压门限值，检测所述下行链路信号与WiMAX帧的同步状态；若不同步，则对预设的电压门限值进行调整，根据调整后的预设的电压门限值进行同步判断；若同步，则根据此时的包络量化电平获取RTG的初始位置；根据射频开关的提前量、滞后量和所述RTG的初始位置获得射频开关控制信号；根据所述射频开关控制信号控制射频开关。本发明还提出了一种WiMAX直放站同步装置，可以提高系统抗干扰能力。

Description

一种WiMAX直放站同步方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信直放站领域，具体涉及一种WiMAX(WorldInteroperability for Microwave Access，全球互通微波接入)直放站同步方法及装置。

背景技术

由于WiMAX采用了与4G相同的技术，具有更大的带宽和更高的传输速率，建网方便，对于一些新兴的市场和解决最后一公里接入问题具有很强的竞争力。而作为一种同频双向放大器，直放站在移动通信系统中起到重大的作用，对于无线覆盖的弱信号区、盲区、边远地区是一种低成本、高效的解决方案，因而研究WiMAX机制直放站的同步技术，是WiMAX考虑覆盖问题，全面组网具有重大意义。

WiMAX数据帧包括Preamble(导码)、FCH(Frame Control Header，帧控制头)、DL-MAP(Downlink-Map，下行链路映射)、UL-MAP(Uplink-Map，上行链路映射)、DL burst(Uplink burst，下行突发)和UL-burst(Uplink-burst，上行突发)、TTG(Transmit/Receive Transition Gap，发送/接收转换间隙：下行数据转换为上行数据的时隙保护区)以及RTG(Receive/Transmit Transition Gap，接收/发送转换时隙：上行时隙转换到下行时隙保护区)等各个部分。

对于作为中继设备的WiMAX直放站，准确地实现上下行时隙切换是实现无线信号的无缝放大和转发的关键。

传统的TDD(Time Division Duplexing，时分双工)直放站使用的同步方法：功率检波；传统的功率检波法，利用数据帧功率的强度特殊关系寻找时隙切换点。但是传统的功率检波同步方法，所以传统的功率检波法动态范围较小，信号变化较大的情况下容易不同步，抗干扰能力差。

发明内容

本发明提供了一种WiMAX直放站同步方法，可以提高WiMAX直放站同步的抗干扰能力。

一种WiMAX直放站同步方法，包括步骤：

(1)对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；

(2)根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的WiMAX帧的上下行比例关系，检测到所述下行链路信号与WiMAX帧不同步；

(3)对所述预设的电压门限值进行调整；

(4)调整所述预设的电压门限值后，检测所述下行链路信号与WiMAX帧的同步状态，当同步时，根据此时的包络量化电平获取RTG的初始位置；

(5)根据射频开关的提前量、滞后量和所述RTG的初始位置获得射频开关控制信号；根据所述射频开关控制信号控制射频开关。

本发明在基于现有直放站同步的方法上，当判定为不同步时，以此时的预设的电压门限值为起点，对预设的电压门限值进行调整；调整后，再进行后续的系统同步状态检测，同步时，根据此时的量化电平获取RTG初始位置，根据射频开关的提前量、滞后量和所述RTG的初始位置获得射频开关控制信号；根据所述射频开关控制信号控制射频开关。由此可得到动态范围较大的电压门限值，可以提高同步系统的抗干扰能力。

本发明还提出一种WiMAX直放站同步装置，可以提高WiMAX直放站同步的抗干扰能力。

一种WiMAX直放站同步装置，包括：

功率检波单元，用于对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；

同步检测单元，用于根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的WiMAX帧的上下行比例关系，检测所述下行链路信号与WiMAX帧的同步状态；

第一调整单元，用于根据所述同步状态，若不同步，则对所述预设的电压门限值调整；以及调整后通知所述同步检测单元进行对应操作；

第一获取单元，用于根据所述同步状态，若同步，则获取包络量化电平的上升沿或者下降沿作为RTG的初始位置以及根据射频开关的提前量、滞后量和所述RTG的初始位置获得射频开关控制信号；

控制单元，用于根据所述射频开关控制信号控制射频开关。

本发明装置在基于现有直放站同步的方法上，当判定为不同步时，以此时的预设电压门限值为起点，本发明在基于现有直放站同步的方法上，当判定为不同步时，以此时的预设的电压门限值为起点，对预设的电压门限值进行调整；调整后，再进行后续的系统同步状态检测，同步时，根据此时的量化电平获取RTG初始位置，根据射频开关的提前量、滞后量和所述RTG的初始位置获得射频开关控制信号；根据所述射频开关控制信号控制射频开关。由此可得到动态范围较大的电压门限值，可以提高同步系统的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明WiMAX直放站同步方法的一个流程图；

图2是WiMAX帧结构与射频开关位置关系示意图；

图3是本发明同步装置的一个结构示意图；

图4是本发明同步装置中第一调整单元的结构示意图；

图5是本发明同步装置的另一个结构示意图。

具体实施方式

为便于理解本发明，下面将结合附图进行阐述。

请参考图1，本发明提出了一种WiMAX直放站同步方法，包括步骤：

101、进行功率检波得到包络量化电平；

对下行链路信号进行功率检波，得到实际的包络电压信号；将实际的包络电压信号与预设的电压门限值进行比较，得到包络量化电平。

102、检测系统同步状态；

根据包络量化电平、预设的电压门限值及配置的WiMAX帧的上下行比例关系，检测下行链路信号与WiMAX帧的同步状态。

103、当不同步时，调整预设的电压门限值；

当下行链路信号与WiMAX帧不同步时，对预设的电压门限值进行调整；返回102步骤。

104、当同步时，获取RTG的初始位置；

当下行链路信号与WiMAX帧同步时，根据此时的包络量化电平获取RTG的初始位置；具体为，获取此时包络量化电平的下降沿位置或者上升沿位置作为RTG的初始位置。

105、获取射频开关控制信号，控制射频开关。

根据射频开关的提前量、滞后量和RTG的初始位置获得射频开关控制信号；根据射频开关控制信号控制射频开关。

本发明在基于现有直放站同步的方法上，当判定为不同步时，以此时的预设的电压门限值为起点，对预设的电压门限值进行调整；调整后，再进行后续的系统同步状态检测，同步时，根据此时的量化电平获取RTG初始位置，根据射频开关的提前量、滞后量和RTG的初始位置获得射频开关控制信号；根据射频开关控制信号控制射频开关。由此可得到动态范围较大的电压门限值，可以提高同步系统的抗干扰能力。

其中，103步骤具体为：

以预设的电压门限值为起点，按预设的电压步进值逐次增大预设的电压门限值；

每次增大预设的电压门限值后，重新检测下行链路信号与WiMAX帧的同步状态；获取状态由不同步到同步时对应的第一临界电压门限值和由同步到不同步时对应的第二临界电压门限值；

以第一临界电压门限值和第二临界电压门限值的中间值为新的预设的电压门限值。

另外，在调整预设的电压门限值后，进行检测下行链路信号与WiMAX帧的同步状态，当不同步时，可以按照上述103步骤进行调整；由于信号环境的不确定性，可能在调整预设的电压门限值后，下行链路信号与WiMAX帧一直不同步，那么可以设定当重复调整预设的电压门限值的次数，当达到次数时，不再进行调整。

上述同步方法可在WiMAX直放站的近端机和远端机中进行，WiMAX直放站远端机与近端机同步方法完全类似，不同之处在于上行链路还需要对低噪放使能控制，下行链路需要对功放进行使能控制，除了产生近端要产生射频开关外，还需要产生功放使能信号和低噪放使能信号，低噪放使能信号与上行射频开关一致，功放使能开关、下行射频开关一致。为便于理解根据RTG初始位置、开关信号的提前量和滞后量确定开关信号上升沿和下降沿位置的过程，请参考图2，在一个WiMAX帧中，由下行时隙DL、TTG、上行时隙UL和RTG组成；根据图2中所示的下行开关提前量、下行开关滞后量、RTG的起始位置可以确定下行开关的上升沿位置和下行开关的下降沿位置；同理，根据上行开关的提前量、滞后量和RTG起始位置，可以确定上行开关的上升沿位置和下降沿位置。此过程为现有技术，因此，不再详细赘述。

优选地，当信号输入过大或者过小，引起的系统不同步，可通过调整衰减系数来进一步提高同步性能：

在步骤101前包括步骤：将下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率与系统可处理的信号功率范围比较；

若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比系统可处理的功率范围内任一个功率值大，则减小衰减系数；

若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比系统可处理的功率范围内任一个功率值小，则加大衰减系数；

将下行链路信号与调整后的衰减系数相乘后的功率调整到系统可处理的功率范围内后，进行步骤101；

若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率在系统可处理的功率范围内，则进行步骤101。

优选地，为保证得到合理可靠的衰减系数，可以对上述方法做进一步改进：

若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比系统可处理的功率范围内任一个功率值大，则按预设的步进值减小衰减系数；若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比系统可处理的功率范围内任一个功率值小，则按预设的步进值加大衰减系数。

其中，步骤102具体为：捕捉包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度；根据配置的WiMAX帧的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度；统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数以及判断每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔是否在预设的间隔内；若次数小于预设的次数和/或每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔不在预设的间隔内，则判定为不同步；若次数大于等于预设的次数且每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔在预设的间隔内，则判定为同步。

优选地，当不知道目前WiMAX直放站工作在何种上下行时隙比例关系的信号环境时，为了可以实现自动配置WiMAX直放站的上下行时隙比例关系，对上述方法做进一步改进：在计算下行时隙的理论长度的步骤前，

预先配置各种WiMAX的上下行时隙比例关系；

获取实际的包络电压信号的包络特征，根据包络特征从预先配置的各种WiMAX的上下行时隙比例关系中选择对应的WiMAX的上下行时隙比例关系；

在计算下行时隙的理论长度时，根据选择的WiMAX的上下行时隙比例关系，计算下行时隙的理论长度。

其中，WiMAX的上下行时隙比例关系包括：WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为29比18；或者，WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为35比12；或者，WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为26比21。

优选地，为了提高直放站的适应能力，包络量化电平包括：TTL电平或者COMS电平。

下面将结合附图介绍本发明的同步装置，请参考图3，一种WiMAX直放站同步装置，包括：

功率检波单元T1，用于对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；

同步检测单元T2，用于根据包络量化电平、预设的电压门限值及配置的WiMAX帧的上下行比例关系，检测下行链路信号与WiMAX帧的同步状态；

第一调整单元T3，用于根据同步状态，若不同步，则对预设的电压门限值调整；以及调整后通知同步检测单元T2进行对应操作；

第一获取单元T4，用于根据同步状态，若同步，则获取包络量化电平的上升沿或者下降沿作为RTG的初始位置以及根据射频开关的提前量、滞后量和RTG的初始位置获得射频开关控制信号；

控制单元T5，用于根据射频开关控制信号控制射频开关。

本发明装置在基于现有直放站同步的方法上，当判定为不同步时，以此时的预设电压门限值为起点，本发明在基于现有直放站同步的方法上，当判定为不同步时，以此时的预设的电压门限值为起点，对预设的电压门限值进行调整；调整后，再进行后续的系统同步状态检测，同步时，根据此时的量化电平获取RTG初始位置，根据射频开关的提前量、滞后量和RTG的初始位置获得射频开关控制信号；根据射频开关控制信号控制射频开关。由此可得到动态范围较大的电压门限值，可以提高同步系统的抗干扰能力。

请参考图4，其中，第一调整单元T3包括：

计算单元T31，用于根据同步状态，若不同步，则以预设的电压门限值为起点，按预设的电压步进值逐次增大预设的电压门限值；每次增大预设的电压门限值后，通知同步检测单元T2进行对应操作；

第二获取单元T32，用于根据同步状态，获取由不同步到同步时对应的第一临界电压门限值和由同步到不同步时对应的第二临界电压门限值；

第二调整单元T33，用于以第一临界电压门限值和第二临界电压门限值的中间值为新的预设的电压门限值；以及通知同步检测单元进行对应操作。

同步检测单元T2进行同步判断时，捕捉包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度；根据配置的WiMAX帧的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度；统计下行时隙的实测长度与下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数以及判断每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔是否在预设的间隔内；若次数小于预设的次数和/或每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔不在预设的间隔内，则判定为不同步；若次数大于等于预设的次数且每相邻2个包络量化电平的上升沿间隔在预设的间隔内，则判定为同步。

其中，预设的时间长度为一个WiMAX帧，时长为5ms。

优选地，当信号输入过大或者过小，引起的系统不同步，可通过调整衰减系数来进一步提高同步性能，请参考图5，该同步装置还包括：

比较单元T6，将下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率与系统可处理的信号功率范围比较；若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率，比系统可处理的功率范围内任一个功率值大，则减小衰减系数；若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率，比系统可处理的功率范围内任一个功率值小，则加大衰减系数；将下行链路信号与调整后的衰减系数相乘后的功率调整到系统可处理的功率范围内后，通知功率检波单元T1进行对应操作；以及，若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率在系统可处理的功率范围内，则通知功率检波单元T1进行对应操作。

优选地，为保证得到合理可靠的衰减系数，因此：

若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比系统可处理的功率范围内任一个功率值大，则比较单元T6按预设的步进值减小衰减系数；若下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比系统可处理的功率范围内任一个功率值小，则比较单元T6按预设的步进值加大衰减系数。

本发明适用于WiMAX制式的光纤直放站、无线直放站以及干线放大器等覆盖系统中。

以上本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (13)

1.一种WiMAX直放站同步方法，其特征是，包括步骤：

(1)对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；

(2)根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的WiMAX帧的上下行比例关系，检测到所述下行链路信号与WiMAX帧不同步；

(3)对所述预设的电压门限值进行调整；

(4)调整所述预设的电压门限值后，检测所述下行链路信号与WiMAX帧的同步状态，当同步时，根据此时的包络量化电平获取RTG的初始位置；

(5)根据射频开关的提前量、滞后量和所述RTG的初始位置获得射频开关控制信号；根据所述射频开关控制信号控制射频开关。

2.根据权利要求1所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，所述步骤(3)具体为：

以所述预设的电压门限值为起点，按预设的电压步进值逐次增大所述预设的电压门限值；

每次增大所述预设的电压门限值后，重新检测所述下行链路信号与WiMAX帧的同步状态；获取状态由不同步到同步时对应的第一临界电压门限值和由同步到不同步时对应的第二临界电压门限值；

以所述第一临界电压门限值和所述第二临界电压门限值的中间值为新的预设的电压门限值。

3.根据权利要求1所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，

在所述步骤(1)前包括步骤：将下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率与系统可处理的信号功率范围比较；

若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比所述系统可处理的功率范围内任一个功率值大，则减小所述衰减系数；

若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比所述系统可处理的功率范围内任一个功率值小，则加大所述衰减系数；

将所述下行链路信号与调整后的衰减系数相乘后的功率调整到所述系统可处理的功率范围内后，进行所述步骤(1)；

若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率在所述系统可处理的功率范围内，则进行所述步骤(1)。

4.根据权利要求3所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，

若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率，比所述系统可处理的功率范围内任一个功率值大，则按预设的步进值减小所述衰减系数；若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率，比所述系统可处理的功率范围内任一个功率值小，则按预设的步进值加大所述衰减系数。

5.根据权利要求1所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，所述根据包络量化电平、预设的电压门限值及配置的WiMAX帧的上下行比例关系，检测所述下行链路信号与WiMAX帧的同步状态的步骤具体为：

捕捉所述包络量化电平的上升沿和下降沿，计算下行时隙的实测长度；根据配置的WiMAX帧的下行时隙和上行时隙的比例关系，计算下行时隙的理论长度；统计所述下行时隙的实测长度与所述下行时隙的理论长度的差值小于预设时间长度的次数，以及判断每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔是否在预设的间隔内；若所述次数小于预设的次数和/或每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔不在预设的间隔内，则判定为不同步；若所述次数大于等于所述预设的次数且每相邻2个所述包络量化电平的上升沿间隔在预设的间隔内，则判定为同步。

6.根据权利要求5所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，

在所述计算下行时隙的理论长度的步骤前，预先配置各种WiMAX的上下行时隙比例关系；

获取实际的包络电压信号的包络特征，根据所述包络特征从预先配置的各种WiMAX的上下行时隙比例关系中选择对应的WiMAX的上下行时隙比例关系；

在计算下行时隙的理论长度时，根据选择的WiMAX的上下行时隙比例关系，计算下行时隙的理论长度。

7.根据权利要求6所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，

所述WiMAX的上下行时隙比例关系包括：WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为29比18；或者，WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为35比12；或者，WiMAX下行时隙长度与上行时隙长度的比为26比21。

8.根据权利要求1所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，

在所述步骤(4)中，当述下行链路信号与WiMAX帧不同步时，返回所述步骤(3)。

9.根据权利要求1至8任一项所述的WiMAX直放站同步方法，其特征是，

所述包络量化电平包括：TTL电平或者COMS电平。

10.一种WiMAX直放站同步装置，其特征是，包括：

功率检波单元，用于对下行链路信号进行功率检波，得到包络量化电平；

同步检测单元，用于根据所述包络量化电平、预设的电压门限值及配置的WiMAX帧的上下行比例关系，检测所述下行链路信号与WiMAX帧的同步状态；

第一调整单元，用于根据所述同步状态，若不同步，则对所述预设的电压门限值调整；以及通知所述同步检测单元进行对应操作；

第一获取单元，用于根据所述同步状态，若同步，则获取包络量化电平的上升沿或者下降沿作为RTG的初始位置以及根据射频开关的提前量、滞后量和所述RTG的初始位置获得射频开关控制信号；

控制单元，用于根据所述射频开关控制信号控制射频开关。

11.根据权利要求10所述的WiMAX直放站同步装置，其特征是，所述第一调整单元包括：

计算单元，用于根据所述同步状态，若不同步，则以预设的电压门限值为起点，按预设的电压步进值逐次增大所述预设的电压门限值；每次增大所述预设的电压门限值后，通知所述同步检测单元进行对应操作；

第二获取单元，用于根据所述同步状态，获取由不同步到同步时对应的第一临界电压门限值和由同步到不同步时对应的第二临界电压门限值；

第二调整单元，用于以所述第一临界电压门限值和所述第二临界电压门限值的中间值为新的预设的电压门限值；以及通知所述同步检测单元进行对应操作。

12.根据权利要求11所述的WiMAX直放站同步装置，其特征是，所述同步装置还包括：

比较单元，用于将下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率与系统可处理的信号功率范围比较；若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率，比所述系统可处理的功率范围内任一个功率值大，则减小所述衰减系数；若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率，比所述系统可处理的功率范围内任一个功率值小，则加大所述衰减系数；将所述下行链路信号与调整后的衰减系数相乘后的功率调整到所述系统可处理的功率范围内后，通知所述功率检波单元进行对应操作；以及，若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率在所述系统可处理的功率范围内，则通知所述功率检波单元进行对应操作。

13.根据权利要求12所述的WiMAX直放站同步装置，其特征是，

若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比所述系统可处理的功率范围内任一个功率值大，则所述比较单元按预设的步进值减小所述衰减系数；若所述下行链路信号与预设的衰减系数相乘后的功率比所述系统可处理的功率范围内任一个功率值小，则所述比较单元按预设的步进值加大所述衰减系数。