CN103096452B

CN103096452B - 获取fb的方法和装置

Info

Publication number: CN103096452B
Application number: CN201110335465.9A
Authority: CN
Inventors: 袁晓; 唐旭明; 齐天阳
Original assignee: Leadcore Technology Co Ltd
Current assignee: Leadcore Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: CN103096452A

Abstract

本发明实施例提供了一种获取频率校正突发脉冲序列FB的方法和装置，所述方法包括：将全球移动通信系统GSM频段进行划分后，根据预先设定的频点和带宽，依次对接收到各频段内的无线信号进行采样；并根据本发明实施例所提出的方案确定采样后的信号在频域上是否存在FB特征，如果存在，则记录所述FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息。采用本发明实施例提供的获取FB的方法和装置，可以准确快速的捕获FB，为终端和GSM系统的小区快速同步创造了条件。

Description

获取FB的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种获取FB(Frequency correctionBurst，频率校正突发脉冲序列)的方法和装置。

背景技术

在现有的通信架构中，GSM(Global System of Mobile communication，全球移动通信系统)系统的同步信号主要由两部分构成，一个是在FCCH(Frequency Correction CHannels，频率校正频道)上承载的FB，另外一个是在SCH(Synchronization CHannel，同步信道)上承载的SB(SynchronizationBurst，同步突发脉冲序列)。FCCH和SCH所在的频率位置为服务小区主频点，时间位置分别为主频点上固定下行时隙TS0构成的51复帧中的第{0，10，20，30，40}和第{1，11，21，31，41}帧。

其中，FB序列结构非常简单，由148个全“0”比特组成，经过高斯最小频移键控(GMSK)调制之后，成为频率约为66.7kHz的正弦波，持续时间约577μs。序列中相邻比特间的相位差为90°，由4个比特可以组成一个周期的正弦波，所以148比特可以组成约37个周期的正弦波，如图1所示。

终端通过捕获完整或者部分正弦波就可以校正自身频率来实现和网络的频率同步。在此基础上，终端根据FCCH和SCH的位置关系，进行捕获SB的操作，以获得小区的BSIC(Base Station Identity Code，基站识别码)，以及该小区的帧号信息。完成SB的捕获，就表示终端已经和这个小区完成了时间同步。

现有技术中，终端在捕获GSM频率校正同步信号FB的过程，如图2所示，首先是终端会进行扫频过程，即对所有GSM可用频段内或者网络配置的GSM邻区逐个进行RSSI(接收的信号强度指示，Received Signal Strength Indication)的测量，以获得该小区的大致的信号强度。

然后终端会根据信号强度，依次搜索对应频点上是否存在FCCH(对该频点上连续接收11个子帧加1个时隙以确保接收到的数据中至少包含一个完整的FB)以此来判断该频点是否为BCCH频点，如果判定为BCCH载波，那么终端将通过接收SCH并对SB上的内容进行解码，来获取小区的BSIC和系统帧号，完成小区的同步。

由于在现有技术中，终端在捕获FB之前，需要进行扫频，以找出信号最强的频点。在捕获FB信号时，由于接收的信号本身就是一个带宽为200KHz的窄带信号，所以只包含一个频点的有效信息，因此一次配置接收只能针对一个频点来进行，即一次只能捕获一个频点上的FB信号，所以导致进行GSM小区同步的速度慢效率低。

发明内容

为解决现有技术中一次配置只能针对一个频点来进行的问题，本发明实施例提供了一种获取FB的方法和装置。

一种获取频率校正突发脉冲序列FB的方法，包括：

将全球移动通信系统GSM频段进行划分后，根据预先设定的频点和带宽，对接收到的第一频段内的无线信号进行采样；

确定所述采样后的信号在频域上是否存在FB特征，如果存在，则记录所述FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息。

一种获取频率校正突发脉冲序列FB的装置，包括：

采样单元，用于当全球移动通信系统GSM频段进行划分后，根据预先设定的频点和带宽，对接收到的第一频段内的无线信号进行采样；

确定单元，用于确定所述采样单元采样后的信号在频域上是否存在FB特征；

记录单元，用于当所述确定单元确定所述采样后的信号在频域上存在FB特征时，记录所述FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息。

采用本发明实施例提供的获取FB的方法和装置，可以准确快速的捕获FB，为终端和GSM系统的小区快速同步创造了条件。

附图说明

图1为FB经过GMSK调制后信号时域示意图；

图2为GSM小区同步流程；

图3为本发明实施例中FB信号的频谱示意图；

图4为本发明实施例中GSM中的GMSK调制示意图；

图5为本发明实施例中接收端信号频谱示意图

图6为本发明实施例中快速捕获FB的总体流程；

图7为本发明实施例中GSM判断是否捕获FB的流程图

图8为本发明实施例中装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例所提供的方法和装置进行详细的描述。

在通信架构中，虽然每个小区都有自己的FCCH信道，但是因为每个小区的频点不同，FCCH在频域上是独立的。又由于FB的特殊性(如，全部由“0”比特组成，经过GMSK调制后为66.7KHz的一个正弦波)，其在频谱上的表现也极为突出，其中，FB信号的基带频谱参考错误！未找到引用源。。

如果某个GSM信号不具备FB特性，则经过GMSK调制后，基带信号的频谱如图4所示，其中WT_b＝0.3。

对接收一段时间的GSM信号，如果将带宽限制在一定范围内，或得到的频谱就会如图5所示，从图5可以看出：

(1)，曲线部分为小区信号到接收端示意图，阴影框内的部分为高斯白噪声；

(2)n0～n4表示频率上的GSM以200KHz为间隔的中心频点；

(3)同一时间窗内，不同频点的信号不一定都是FB信号，因为只有部分频点作为小区的主载波，而且GSM系统不是一个定时同步的系统；

(4)接收信号中含有n1频点对应小区的FB信号。

从附图5中可以得出，对于分析的信号中，频率分量为n1的部分时域数据，包含的是一个频率为66.7KHz的正弦波，符合FB的频谱特性，所以可以认为此刻在主频点n1上捕获到FB。

因此，对于含有快速傅里叶变化(FFT)加速器的LTE(Long Term Evolution，长期演进)/GSM双模终端，在需要捕获GSM中FB信号时，可以通过时频转换的方法，同时分析包含多个GSM载频的宽带信号，并以此实现多个小区的FB信号的联合捕获。

在本发明实施例中，快速捕获FB的流程如图6所示，其中，首先要对该GSM的频段进行划分，如划分为频段1、频段2……，频段n等，终端连续接收第一个频段(如频段1)内的宽带信号，并对该接收到的宽带信号进行采样，具体包括：

S100、根据预先设定的频点和带宽，接收所述第一频段内的信号，并对接收到的信号进行采样；

S200、确定所述采样后的信号在频域上是否存在FB的特征，如果存在，则记录该FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息。

其中，如果采样后的信号在频域上存在FB的特征，则表明捕获到了FB，如果采样后的信号不具备FB的特征，则表示未捕获到FB。

进一步的，在本发明实施例中，还可以包括：

S300、在所述第一频段内获取完FB后，采用相同的方法继续在第二频段内获取FB，直至所述GSM系统所划分的频段，都完成FB获取。

具体的，可以确定所有频段是否都已经完成FB特征的获取，如果都完成，则结束该操作，如果没有，则选取尚未完成的频段，继续按照S100和S200的步骤，获取FB特征，直至所述的频段都完成FB的获取。

完成上述操作后，就能够获取所有包含FB信号出现时的频点信息、时间信息和信号强度。

该过程结束后，获取了整个GSM频段的所有可能的BCCH频点信息、FB出现的时间点和信号强度，并可以以此为依据来捕获SB。

需要说明的是，如果没有特别的说明，本发明实施例中的超过均指大于或者等于，不超过均指小于。

本发明中的执行主体是终端，包括手机、移动台、移动电话，手提电脑，车载终端等等。

在本发明的另外一个实施例中，确定所述采样后的信号在频域上是否存在FB的特征的方法可以如图7所示，包括：

S1、对时间窗内的数据求其功率谱，也就是图7中的FFT输出每项的模的平方；

S2、根据滤波器的通带找到FB对应位置，判断该FB对应位置的功率值是否超过门限α；

其中，由于GSM使用的频段是已知固定的，带通滤波器的通带起始位置也是已知的，在精度满足的情况下，可以直接找到FB信号频点的位置，具体为FFT的输出的点号。

S3、如果该FB对应位置的功率值没有超过门限α，则直接进入步骤S5；如果该FB对应位置的功率值超过门限α，则用该处的功率值与对应200KHz带宽的总功率谱值比较，比值是否超过门限β；

其中，可以用该位置的功率值除以200KHz带宽的总功率值，用这个比值来和门限β进行比较。

其中，对于门限α和β的数值可以根据本发明实施例的具体应用来进行确定，在不同的场合，门限α和β的取值可以不同，如α可以为绝对功率，可以根据终端的接收灵敏度来设置，一般为-110dBm以上；，β可以为相对功率比值，一般设置3dB以上。

S4、如果超过门限β，则对计数器加1，转到步骤S7，如果没有超过门限β，则直接进入步骤S5；

S5、清空该频点对应的计数器，进入步骤S6；

S6、判断该频段的接收数据是否接收完成，如果是，则流程结束，如果否，接收下个时间窗数据，转换到步骤S1，继续执行该项操作；

S7、判断计数器的值是否超过门限n，如果超过，则认为捕获了该频点的FB，记录该频点值以及FB信号的强度，并转到步骤S6，如果没有超过则直接转到步骤S6，继续操作。

需要说明的是，在上述方案中，可以同时捕获若干FB，其判断依据就是对应的计数器是否超过门限，其中，各计数器之间相互独立。

下面结合具体的数值，对本发明实施例所提供的方法，进行详细的介绍，其中，LTE系统的带宽是可变的，支持的带宽和采样率分别如表1所示：

带宽(MHz)	采样率(MHz)
		1.4	1.92
3	3.84
		5	7.68
10	15.36
		15	15.36
20	30.72

表1

考虑到结合现有硬件加速器的实现，最大是2048点的FFT加速器，所以结合采样率和最大的FFT点数，可以有条件的选择合适的接收带宽和一次进行FFT的接收时长，下面设定带宽为5MHz为例进行举例。

设定接收信号带宽B为5MHz，采样频率f_s为7.68MHz，FFT点数N为2048，则FFT窗长s为：

s＝N/f_s＝0.27ms

对应的物理频谱分辨率为3.7kHz，FFT频谱计算分辨率为2.4kHz，二者均满足捕获FB的要求(标准规定频偏应小于5ppm，GSM900为4.5KHz，DCS1800为9KHz)。

连续接收一定时长的5MHz带宽的物理信号，则可覆盖到的GSM频点数可以达到25个，准确接收可以达到24个。对接收到的物理信号用FFT窗长0.27ms，对于接收的数据如果以0.05ms为步长进行滑动FFT运算，因为FB持续时间为0.577ms，所以对存在FB的频点信号至少可以连续捕获到6次FB。由此可以确定第三条判决准则中参数n为6，即必须在某频点处连续检测到6次FB，才能确定此频点处捕获到了FB。为了检测的准确性，可以将步长缩小，参数n值取大。捕获FB的时间上的精度为所取的进行FFT运算的滑动窗长。

采用本发明实施例提供的获取FB的方法，可以准确快速的捕获FB，为终端和GSM系统的小区快速同步创造了条件。

采用本发明实施例所提供的获取FB的方法，结合GSM系统中FB固有的特性，将传统的时域信号分析方法转换到频域来进行分析，在不增加系统本身开销的前提下，利用LTE系统具有FFT加速器并且可支持最高20M的带宽的优势，终端一次性接收并处理多个小区的信号，一方面充分利用现有的硬件架构，另一方面对多路GSM信号并行分析，从而实现GSM小区FB的快速捕获。

本发明实施例所提供的获取FB的方法，和现有的获取方法相比具有如下优点：

原有方法：由于每次只能对一个频点进行捕获。完成一次捕获需连续接收信号11帧加1时隙，共需51.4ms。完成32个频点的捕获共需1643ms。考虑频点转换所需要的时间，共需完成32次的频点转换，实际花费的时间约为1650ms。

现有方法：以5MHz接收带宽为例，接收完所有32个频点，只需对接收带宽调整两次，即频点转换只需完成1次。这时，可以一次对25个频点进行捕获，完成一次捕获的时间为11帧加1时隙。这时，完成所有32个频点捕获的时间为103ms。考虑频点转换时间约为104ms，因此和原有方法相比，明显减少了频点捕获的时间和频点转换的次数，提高了FB捕获效率。

本发明实施例还提供了一种装置，和前述的方法实施例相对应，本装置实施例中未描述的地方，可以参照前述方法实施例中的描述，其中，该装置包括：

采样单元301，用于当全球移动通信系统GSM进行频段划分后，根据预先设定的频点和带宽，对接收到的第一频段内的无线信号进行采样；

确定单元303，用于确定所述采样单元301采样后的信号在频域上是否存在FB特征，

记录单元305，用于当所述确定单元303确定所述采样后的信号在频域上存在FB特征时，记录所述FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息。

在本发明的另外一个实施例中，

所述采样单元301，还用于根据预先设定的频点和带宽，对接收到的第二频段内以及其他的GSM的频段的无线信号进行采样；

所述确定单元303，还用于确定所述采样单元303采样后的信号在频域上是否存在FB特征，如果存在，则记录所述FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息。

在本发明的另外一个实施例中，

所述确定单元303：具体用于根据滤波器的通带找到FB对应的位置信息，确定所述位置处的功率值是否超过门限值α；如果超过α，则用所述功率值与对应200KHz带宽的总功率进行比较，确定所述比值是否超过门限β；如果超过β，则对计数器加1，并判断计数器是否超过门限n；如果超过n，则确定所述采样后的信号在频域上是否存在FB特征。

在本发明的另外一个实施例中，所述装置可以是终端设备，具体的如手机、移动台、用户设备、车载终端，手提电脑等设备。

本发明实施例所提供的装置，可以和GSM系统实现小区和时间的同步。以上是本发明实施例一个较佳的实施方式而已，任何人在熟悉本领域技术的前提下，在不背离本发明的精神和不超出本发明涉及的技术范围的前提下，可以对本发明描述的细节作各种补充和修改。本发明的保护范围不限于实施例所列举的范围，本发明的保护范围以权利要求为准。

Claims

1.一种获取频率校正突发脉冲序列FB的方法，其特征在于，包括：

确定所述采样后的信号在频域上是否存在FB特征，如果存在，则记录所述FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息；其中，

所述确定所述采样后的信号在频域上是否存在FB特征，包括：

301、根据滤波器的通带找到FB对应的位置，确定所述位置处的功率值是否超过门限值α；

302、如果超过α，则判断所述功率值与对应200KHz带宽的总功率的比值是否超过门限β；

303、如果超过β，则对计数器加1，并判断计数器是否超过门限n；

304、如果超过n，则确定所述采样后的信号在频域上存在FB特征。

2.如权利要求1所述的获取频率校正突发脉冲序列FB的方法，其特征在于，还包括：

在所述第一频段内获取完FB后，采用相同的方法继续在第二频段内获取FB，直至所述GSM系统所划分的频段，都完成FB获取。

3.如权利要求1所述的获取频率校正突发脉冲序列FB的方法，其特征在于，还包括：

如果所述位置处的功率值不超过门限值α，将计数器清零，重新执行步骤301至304；或者

如果所述功率值与对应200KHz带宽的总功率频谱的比值不超过β，则重新执行步骤301至304；或者

如果计数器不超过门限n，则重新执行步骤301至304。

4.一种获取频率校正突发脉冲序列FB的装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于确定所述采样单元采样后的信号在频域上是否存在FB特征，

记录单元，用于当所述确定单元确定所述采样后的信号在频域上存在FB特征时，记录所述FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息；其中，

所述确定单元：具体用于根据滤波器的通带找到FB对应的位置信息，确定所述位置处的功率值是否超过门限值α；如果超过α，则判断所述功率值与对应200KHz带宽的总功率的比值是否超过门限β；如果超过β，则对计数器加1，并判断计数器是否超过门限n；如果超过n，则确定所述采样后的信号在频域上是否存在FB特征。

5.如权利要求4所述的获取频率校正突发脉冲序列FB的装置，其特征在于，

所述采样单元，还用于根据预先设定的频点和带宽，对接收到的第二频段内以及其他的GSM的频段的无线信号进行采样；

所述确定单元，还用于确定所述采样单元采样后的信号在频域上是否存在FB特征，如果存在，则记录所述FB出现时对应的频点信息、时间信息和功率信息。

6.如权利要求4或5所述的获取频率校正突发脉冲序列FB的装置，其特征在于，所述装置是终端设备。