CN104022838B - 一种td-lte无线信号频谱检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种TD-LTE无线信号频谱检测方法和系统。其中检测方法包括采集信号、分割信号、信号延时监测、授时同步、信号处理、傅里叶转换以及显示；其中系统包括用于检测TD-LTE无线信号的检测单元；用于将模拟信号转为数字信号的A/D转换器；用于同步计时的授时同步模块；进行信号处理的信号处理单元；傅里叶单元以及显示单元；本发明通过对信号进行切割，并根据TD-LTE信号的特点进行分类，最后将信号进行分类处理，可以有效对分离后无线背景噪声信号及系统信号进行频谱分析。

Description

一种TD-LTE无线信号频谱检测方法和系统

技术领域

本发明涉及一种信号频谱分析技术领域，具体涉及一种TD-LTE无线信号频谱检测方法和系统。

背景技术

TD-LTE是一个TDD（timedivideduplex:时分双工）系统，无线信号在传输过程中都会受到干扰，使通信质量受到损失。解决无线干扰问题需要检测干扰无线电波的频谱特征及位置，定位干扰源。目前，TD-LTE采用时分双工的技术；上行，下行，干扰信号均在一个带宽中，因此在寻找干扰源时，一般采用暂时关闭干扰附近周边基站的方式，检测背景干扰噪声信号频谱特征，进一步定向定位干扰源位置，进行解决；然而商用后TD_LTE网络，关闭基站势必会正在进行的大量通讯造成影响，因此需要寻找出一个可以在正常情况下分离检测出背景信号频谱的方案。

发明内容

本发明为克服现有频谱测量技术中，TD-LTE无线信号在进行信号分析时，难以将上行信号、下行信号以及背景噪声等区分开，提供一种TD-LTE无线信号频谱检测方法，该检测方法能够将TD-LTE中的各种信号进行分离，有利于背景信号分析。

本发明还提供了一种用于分析检测TD-LTE无线信号频谱的系统；该系统可对TD-LTE的信号及无线背景噪声频谱进行分析。

本发明采用的技术方案为：

一种TD-LTE无线信号频谱检测方法，包括以下步骤：

步骤1：采集t秒的TD-LTE无线信号；TD-LTE无线信号强度以时序方式排列；

步骤2：将采集的TD-LTE无线信号以12.5*N纳秒为1个chip进行分割，其中1<=N<=80000000，N属于自然数；

步骤3：对每个chip位置进行依次排序标号，标号为：1、2……X；X为自然数，chip单元信息和位置标号信息一同对应依次存放于存储单元；采集和存储同步进行；存储相对于采集有延时滞后；

步骤4：准授时同步模块每整秒瞬间输出脉冲信号到信号处理单元（DSP），信号处理单元（DSP）在收到同步脉冲瞬间，对存储单元内对应的正在存储的chip位置进行标记，得到某一秒的对齐整秒同步的chip序号Xt0，并将该秒内的chip作为采集对象；Xt0为该秒内chip单元的第一个对应位置标号；

步骤5：信号延时监测：按排序依次取N个chip零散数据组，进行FFT快速傅立叶变换，得到频域的频谱及相应振幅；寻找出第一个与辅同步SSS时域相符合的chip单元，该chip单元对应的标号为Xss；以及第一个与主同步PSS时域频谱相符合的chip单元，该chip单元对应的标号为Xps，（以标号从小至大的顺序寻找），同时满足Xps—Xss=2*（10⁷/（12.5*N*14））；

步骤6：依据TD_LTE帧结构特点，采集到的时域零散信号分割后，Xt0为该秒内chip单元的第一个对应位置标号，下一个同步脉冲对应存储的chip前一个chip为最后一个采集chip；采集时间范围内任意chip的位置标号对应的函数可表示为f(T)=K*10⁷/(12.5*N)+Z*10⁷/(12.5*N*14)+T—（Xss—Xt0）+P；

N=1、2、3、…,N属于小于80000000的自然数，

K=0、1、2、…,K属于小于100的整数,

z=0、1、2、…,z属于整数,

P误差修正参数，P属于大于-1000且小于1000的整数；

为小于10⁷/(12.5*N*14)的整数；

步骤7：选取符合以下位置函数范围的chip依时序排列重新组合成为数组：

背景噪音对应chip所在位置为：

f(T)_GP=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=10、11……140*(n-1)+10,140*(n-1)+11；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)；

下行导频信号对应chip所在位置为：

f(T)_dwpts=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=0、1、140、141……140*(n-1),140*(n-1)+1；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)；

上行导频信号对应chip所在位置为：

f(T)_upts=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=12、13、……140*(n-1)+12,140*(n-1)+13；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)；

N为自然数；

步骤8：将重新组合的数组进行傅里叶转换，再通过显示单元显示。

一种TD-LTE无线信号频谱检测系统，包括：

用于采集TD-LTE无线信号的信号采集装置；

用于将模拟信号转为数字信号的A/D转换器；

用于同步计时的授时同步模块；

进行信号处理的信号处理单元；

傅里叶单元以及显示单元；

其中，信号采集装置将采集到的信号传递给A/D转换器，A/D转换器将接收到的模拟信号转变为数字信号传递给信号处理单元；信号处理单元设有分割单元和存储单元，分割单元将采集的TD-LTE无线信号以12.5*N纳秒为1个chip进行分割，其中1<=N<=80000000，N属于自然数；分割后的chip单元依次排序标号，位置标号为：1、2……X；X为自然数，定义：f(X)为第X个chip的位置函数；且f(X)值与相应chip单元信息对应一同依次存放于存储单元；

授时同步模块每整秒瞬间输出脉冲信号到信号处理单元，信号处理单元在收到同步脉冲瞬间，对存储单元内正在存储的chip单元进行位置标记，得到某一秒的对齐整秒同步的chip单元的位置标号Xt0，并将该秒内的chip作为采集对象；Xt0为该秒内chip单元的第一个对应位置标号；

按排序依次取N个chip零散数据组，进行FFT快速傅立叶变换，得到频域的频谱及相应振幅；寻找第一个与辅同步SSS时域相符合的chip单元，该chip单元对应的标号为Xss；寻找出第一个与主同步PSS时域频谱相符合的chip单元，该chip单元对应的标号为Xps，（以标号从小至大的顺序寻找），同时满足Xps—Xss=2*（10⁷/（12.5*N*14））；

依据TD_LTE帧结构特点采集到的时域零散信号分割后，任意chip的标号对应的函数可表示为f(T)=K*10⁷/(12.5*N)+Z*10⁷/(12.5*N*14)+T—（Xss—Xt0）+P；

N=1,2,3,…,N属于小于80000000的自然数，

K=0,1,2,…,K属于小于100的整数,

z=0,1,2,…,z属于整数,

P误差修正参数，P属于大于-1000,小于1000的整数；

T为小于10⁷/(12.5*N*14)的整数。

信号处理单元对chip进行分类处理，并将分类的chip单元重新组合传送给傅里叶单元进行傅里叶变化，再通过显示单元显示。

本发明的有益效果为：本发明通过对信号进行切割，并根据TD-LTE信号的特点进行分类，最后将信号进行分频处理，可以有效对信号进行频谱分析。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

具体实施方式

实施例：参见图1。

一种TD-LTE无线信号频谱检测方法及其系统，包括以下步骤：

先通过信号采集装置，对TD-LTE信号进行采集；采集后得到模拟波形信号，再通过A/D转换器，将模拟波形信号转变为数字信号；数字信号包含时间信息和振幅信息；采集装置包括信号采集装置和A/D转换器，采集装置将数字信号传递给信号处理单元。

在进行信号处理时，为了便于计时；授时同步模块每整秒瞬间向信号处理单元发送一个脉冲信号，信号处理单元对每整秒内的信号进行处理；授时同步模块可以采用晶振模块、GPS模块以及北斗系统模块；信号处理单元可以采用单片机等。

信号处理时，信号处理单元将每秒的信号进行分组处理；每组信号按照时间轴顺序排列，每组信号按以平均12.5*N纳秒为单元进行分割，每个单元为1个chip；其中1<=N<=80000000，N属于自然数。同时以时间轴为顺序对每个chip进行依次标号，分别为1、2……X；X为自然数；chip单元信息和对应的位置标号信息一同依次存放于存储单元。

授时同步模块每整秒瞬间输出脉冲信号到信号处理单元（DSP），信号处理单元（DSP）在同步脉冲瞬间对存储单元正在存储的chip进行标记，标记的chip位置对应标号为Xtn。标记步骤为：授时同步模块向信号处理单元发送脉冲，信号处理单元收到脉冲时，对正在存储于存储单元的chip正在标记。由于存储单元一直都在存储chip单元，接收单元也在一直接收TD-LTE信号，因此此时存储的chip单元相当于延时接收的TD-LTE信号片段。

在某一秒内（相邻的两个同步脉冲之间），按照排序依次任意取N个chip信号；不失一般性，设置该秒的第一个chip位置对应标号为Xt0；并将这些chip信号进行FFT快速傅立叶变换，获得N个频域的频谱及相应振幅；根据TD-LTE无线信号的特点，检测第一个与主同步PSS的时域(1号和6号子帧的第3个符号)和频域(中心频点上下共6个RB)相匹配的chip，该chip信号对应标号为Xps，第一个与辅同步SSS的时域(0号和5号子帧最后一个符号)和频域(中心频点上下共6个RB)相匹配的chip，该chip信号对应标号为Xss，即得到SSS辅同步信道0号子帧最后1个符号位置：Xss。且相位差Xps—Xss=2*（10000000/（12.5*N*14））。

依据TD_LTE帧结构特点，采集到的时域零散信号分割后，Xt0为该秒内chip单元的第一个对应位置标号，下一个同步脉冲存储的第一个chip前一个chip为最后一个采集chip。在采集时间范围内任意chip的标号对应的函数可表示为

f(T)=K*10000000/(12.5*N)+Z*10000000/(12.5*N*14)+T—（Xss—Xt0）+P

N=1,2,3,…,N属于小于80000000的自然数，

K=0,1,2,…,K属于小于100的整数；

z=0,1,2,…,z属于整数；

为小于10000000/(12.5*N*14)的整数；

P误差修正参数，P属于大于-1000且小于1000的整数；

信号处理单元对每组的chip进行分类：

提取符合以下f(T)_GP位置

f(T)_GP=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=10、11……140*(n-1)+10,140*(n-1)+11；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)

的chip，重新按时序或标号顺序排列组合得到分离了系统上、下行及业务信道后的背景噪音信号对应的零散信号数组。

提取符合以下f(T)_dwpts位置

f(T)_dwpts=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=0、1、140、141……140*(n-1),140*(n-1)+1；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)

的chip重新按时序或标号顺序排列组合得到分离了其他信号的TD_LTE下行导频信号对应的零散信号数组。

提取符合以下f(T)_UPTs位置

f(T)_upts=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=12、13、……140*(n-1)+12,140*(n-1)+13；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)

的chip重新按时序或标号顺序排列组合得到分离了其他信号的TD_LTE上行导频信号对应的零散信号数组。

分为一类的chip按照时间顺序（或标号顺序）重新排列，并传输给傅里叶单元，进行傅里叶转换，最后传输给显示单元进行显示。得到分离下行及上行信号后的无线干扰底噪的频谱以及下行dwpts、上行upts导频系统信号频谱特征。

Claims (2)

1.一种TD-LTE无线信号频谱检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采集t秒的TD-LTE无线信号；TD-LTE无线信号以时序方式排列；

步骤2：将采集的TD-LTE无线信号以12.5*N纳秒为1个chip单元进行分割，其中1<=N<=80000000，N属于自然数；

步骤3：对每个chip进行依次排序位置标号，标号为：1、2……X；X为自然数，chip单元信息和位置标号信息一同对应依次存放于存储单元；

步骤4：授时同步模块每整秒瞬间输出脉冲信号到信号处理单元，信号处理单元在收到同步脉冲瞬间，对存储单元内对应的chip位置进行标记，得到某一秒的对齐整秒同步的chip序号Xt0，并将该秒内的chip作为采集对象；Xt0为该秒内chip单元的第一个对应标号；

步骤5：信号延时监测：按排序依次取N个chip零散数据组，进行FFT快速傅立叶变换，得到频域的频谱及相应振幅；寻找出第一个与辅同步SSS时域相符合的chip单元，该chip单元对应的标号为Xss；以及第一个与主同步PSS时域频谱相符合的chip单元，该chip单元对应的标号为Xps，同时满足Xps—Xss=2*（10⁷/（12.5*N*14））；

步骤6：依据TD_LTE帧结构特点，采集到的时域零散信号分割后，Xt0为该秒内chip单元的第一个对应标号，该秒内任意时间采集的chip的标号对应函数可表示为f(T)=K*10⁷/(12.5*N)+Z*10⁷/(12.5*N*14)+T—（Xss—Xt0）+P；

N=1,2,3,…,N属于小于80000000的自然数，

K=0,1,2,…,K属于小于100的整数,

z=0,1,2,…,z属于整数,

P误差修正参数，P属于大于-1000,小于1000的整数；

T为小于10⁷/(12.5*N*14)的整数，

步骤7：对chip进行分类处理，

提取符合以下f(T)_GP位置

f(T)_GP=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=10、11……140*(n-1)+10,140*(n-1)+11；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)；

chip重新按时序排列组合，得到分离了系统上下行及业务信道后的背景噪音信号对应的零散信号数组；

提取符合以下f(T)_dwpts位置

f(T)_dwpts=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=0、1、140、141……140*(n-1),140*(n-1)+1；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)；

chip重新按时序排列组合，得到分离了其他信号的TD_LTE下行导频信号对应的零散信号数组；

提取符合以下f(T)_UPTs位置

f(T)_upts=10⁷*K/(12.5*N)+10⁷*Z/(12.5*N*14)+T—(Xss—Xt0)+P；

其中z=12、13、……140*(n-1)+12,140*(n-1)+13；T=0、1……10⁷*K/(12.5*N)

的chip重新按时序排列组合，得到分离了其他信号的TD_LTE上行导频信号对应的零散信号数组；

步骤8：将分类的chip单元重新组合后进行傅里叶变化，再通过显示单元显示。

2.一种TD-LTE无线信号频谱检测系统，其特征在于：包括：

用于采集TD-LTE无线信号的信号采集装置；

用于将模拟信号转为数字信号的A/D转换器；

用于同步计时的授时同步模块；

进行信号处理的信号处理单元；

傅里叶单元以及显示单元；

其中，信号采集装置将采集到的信号传递给A/D转换器，A/D转换器将接收到的模拟信号转变为数字信号传递给信号处理单元；信号处理单元设有分割单元和存储单元，分割单元将采集的TD-LTE无线信号以12.5*N纳秒为1个chip进行分割，其中1<=N<=80000000，N属于自然数；分割后的chip单元依次排序标号，标号为：1、2……X；X为自然数，chip单元信息和位置标号信息一同对应依次存放于存储单元；

授时同步模块每整秒瞬间输出脉冲信号到信号处理单元，信号处理单元在收到同步脉冲瞬间，对正在存储于存储单元内对应的chip位置进行标记，得到某一秒的对齐整秒同步的chip序号Xt0，并将该秒内的chip作为采集对象；Xt0为该秒内chip单元的第一个对应标号；

按排序依次取N个chip零散数据组，进行FFT快速傅立叶变换，得到频域的频谱及相应振幅；寻找出第一个与辅同步SSS时域相符合的chip单元，该chip单元对应的标号为Xss；以及第一个与主同步PSS时域频谱相符合的chip单元，该chip单元对应的标号为Xps；同时满足Xps—Xss=2*（10⁷/（12.5*N*14））；

依据TD_LTE帧结构特点，采集到的时域零散信号分割后，Xt0为该秒内chip单元的第一个对应标号，该秒范围内任意chip的标号对应的函数可表示为f(T)=K*10⁷/(12.5*N)+Z*10⁷/(12.5*N*14)+T—（Xss—Xt0）+P；

N=1,2,3,…,N属于小于80000000的自然数，

K=0,1,2,…,K属于小于100的整数,

z=0,1,2,…,z属于整数,

P误差修正参数，P属于大于-1000,小于1000的整数；

T为小于10⁷/(12.5*N*14)的整数；

信号处理单元对chip进行分类处理，并将分类的chip单元重新组合传送给傅里叶单元进行傅里叶变化，再通过显示单元显示。