CN104219697A

CN104219697A - 基于信道区分的移动通信系统智能信号管控方法及装置

Info

Publication number: CN104219697A
Application number: CN201410406456.8A
Authority: CN
Inventors: 范伟; 朱大立; 黄伟庆
Original assignee: Institute of Information Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Information Engineering of CAS
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2014-12-17

Abstract

本发明公开了一种基于信道区分的移动通信系统智能信号管控方法及装置。本方法为：1)在每一待管控小区内设置一管控装置，其通过TD-SCDMA系统下行导频时隙发送的下行同步信号DL-SYNC来获取该小区的下行定时信号，从而进行下行时隙、子帧和帧的同步；2)从下行同步信号DL_SYNC中获取下行同步码SYNC_DL码；3)根据SYNC_DL码和TD-SCDMA协议码关系表，确定出该小区使用的基本Midamble码和对应的小区扰码，并完成下行同步的锁定；4)根据该SYNC_DL码，以及基本Midamble码和扰码生成该小区的下行公共信道，在该小区内发送覆盖。本发明能够对移动3G频段进行智能、绿色地管控。

Description

基于信道区分的移动通信系统智能信号管控方法及装置

技术领域

本发明属于移动通信3G技术领域，具体涉及一种基于信道区分的时分多址移动通信系统智能信号管控方法，以及采用该方法的移动通信系统智能信号管控装置。

背景技术

现代社会，手机日益成为人们工作和生活中所不可缺少的重要工具。手机的广泛应用带来沟通上的便利是不言而喻的，但同时也产生了许多不容忽视的隐患。如何来有效防止会议上手机滥用的情形，保障社会的正常秩序，已成为亟待解决的问题，尤其是针对目前技术先进的3G系统该问题变得更为棘手。

TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准(简称3G)，在频谱利用率、频率灵活性、对业务支持具有多样性及成本等方面有独特优势。TD-SCDMA由于采用时分双工，上行和下行信道特性基本一致，因此，基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。此外，TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势，而智能天线技术的使用又引入了SDMA的优点，可以减少用户间干扰，从而提高频谱利用率。TD-SCDMA还具有TDMA的优点，可以灵活设置上行和下行时隙的比例而调整上行和下行的数据速率的比例，特别适合因特网业务中上行数据少而下行数据多的场合。TD-SCDMA是时分双工，不需要成对的频带。因此，和另外两种频分双工的3G标准相比，在频率资源的划分上更加灵活。

目前的移动3G频段(1880MHz-1920MHz，2010MHz-2025MHz)干扰系统一般是基于硬干扰白噪声的方式。硬干扰采取频谱压制干扰方式，只可进行干扰不能进行管控，会带来电磁污染、带外干扰等问题。信令干扰在基站数量过多时会有高功耗、效果差等问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于信道区分的时分多址移动通信系统智能信号管控方法，以及采用该方法的移动通信系统智能信号管控装置，能够对移动3G频段进行智能、绿色地管控。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于信道区分的时分多址移动通信系统智能信号管控方法，其步骤包括：

1)在每一待管控小区设置一管控装置，其通过TD-SCDMA系统的DwPTS(下行导频时隙)发送的DL-SYNC信号来获取该小区的下行定时信号，从而进行下行时隙、子帧和帧的同步；

2)从DL_SYNC信号中检查，获取SYNC_DL码；

3)根据SYNC_DL码和TD-SCDMA协议码关系表，确定出该小区使用的基本Midamble码和对应的小区扰码，并完成下行同步的锁定；

4)根据获得的SYNC_DL码，基本Midamble码和扰码生成该小区的下行公共信道，包括DwPCH信道，P-CCPCH信道，以及S-CCPCH信道。所生成的信道就是干扰信号。

进一步地，步骤1)的下行同步过程包括：

a)在接收频段内设置接收频率；

b)捕获到接收信号后,记录一个无线帧的接收信号；

c)找出无线帧中的下行导频信号DwPTS，获取下行同步；

d)读取广播信息(BCCH)，并进入待机状态。

进一步地，步骤2)包含如下步骤：

a)通过DwPTS信道的特征，找到DwPCH时隙的位置；

b)搜索DwPTS时隙使用的SYNC_DL码。

进一步地，步骤3)包含如下步骤：

a)根据SYNC_DL码和TD-SCDMA协议码关系表，确定该小区使用的4对扰码-基本Midamble码；

b)因为物理信道中Midamble码不加扰，可通过分析小区的TS0时隙第1码道或第2码道的业务突发，依次用4个基本Midamble码来计算信道的冲击响应，将最大者确定为小区使用的基本Midamble码；

c)在确定Midamble码的同时，也确定了对应的小区扰码，并完成下行同步的锁定。

本发明创新性地提出一种智能、绿色的移动3G频段的管控方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1)先进的时频同步技术。采用动态自适应时频同步算法，对检测的数据分别进行时频修正。

2)先进的信号接收算法。通过对多小区多用户信号联合进行信道估计和检测，有效利用干扰信号的特征信息，以改善检测性能。

3)灵活、紧凑、通用的硬件平台技术。基带硬件和射频模块采用插卡式连接方式，可以配置不同的射频板卡达到良好的接收效果；采用高集成度低功耗的器件，采用高速串行传输技术减少内部信号线的数量等方法来减少设备的体积和重量，同时减少设备的功耗。

4)模块化软件平台。采用模块化的组件平台，便于移植。基于C语言开发，可在不同平台上移植使用。

5)基于以上特点，本发明能够实现智能管控，在功率辐射范围内，管控成功率100％，并且低功耗，可实现绿色管控，不干扰频带内其他频点。

附图说明

图1是实施例中:TD-SCDMA子帧结构示意图。

图2是实施例中TD-SCDMA DwPTS处理示意图。

图3是实施例中DwPCH(DwPTS)的突发结构示意图。

图4是实施例中TD-SCDMA移动通信系统智能信号管控装置示意图。

图5为实施例中TD-SCDMA移动通信系统智能信号管控装置应用图。

图6为信号管控装置模块原理图；

图7为发射单元具体结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。

图1给出了TD-SCDMA的物理信道的信号格式。一个TDMA帧的长度为10ms，分成两个5ms子帧，每10ms帧长内的2个子帧的结构是完全相同的。图中参数说明如下：

时隙#n(n从0到6)：第n个业务时隙，864码片持续时间；

DwPTS：下行导频时隙，96码片持续时间；

UpPTS：上行导频时隙，160码片持续时间；

GP：TDD的主要保护间隔，96码片持续时间。

如图1所示，上行和下行业务时隙总数为7个，每个业务时隙的长度是864个码片的持续时间。在7个业务时隙中，时隙0总是分配给下行链路，而时隙1总是分配给上行链路。上行链路的时隙和下行链路的时隙之间由一个转换点分开。在下行时隙和上行时隙间，一个特殊间隔作为上行和下行的转换点。在每个5ms的子帧中，有两个转换点(下行到上行和上行到下行)。

通过TD-SCDMA系统的DwPTS发送的DL-SYNC信号(下行同步信号)。来获取下行定时信号，从而进行下行时隙、子帧和帧的同步。其下行同步过程描述如下：

a)在接收频段内设置接收频率；

b)捕获到接收信号后,记录一个无线帧的接收信号；

c)找出无线帧中的下行导频信号DwPTS，获取下行同步；

d)读取广播信息(BCCH),并进入待机状态。

其中，TD-SCDMA系统的DwPTS发送的DL-SYNC信号处理过程包含两个步骤：

步骤1：通过DwPTS信道的特征，找到DwPCH时隙的位置。图2是TD-SCDMADwPTS处理示意图。

图示为设备接收到的5ms的空口数据。这个图示意DWPTS信号在5ms数据中的位置。

这表示空口信号，无线信号是衰落变化的。如何找到DWPTS是关键，应用CDMA信号相关技术查找。

步骤2：搜索DwPTS时隙使用的SYNC_DL码(下行同步码)。

获取SYNC_DL码后，根据码关系表(见下面表1)做如下处理：

a)因确定了SYNC_DL码，也就确定了该小区能使用的4对扰码-基本Midamble码；

表1.TD-SCDMA协议码关系表

(SYNC-DL序列，SYNC-UL序列，扰码，以及midamble训练序列的关系)

在完成以上同步过程后，我们可以根据获得的SYNC_DL码，midamble码等信息生成下行公共信道，包括DwPCH，P-CCPCH，S-CCPCH信道。

DwPCH(下行导频信道)在每个子帧中以提供全小区覆盖的天线赋形发送。此外，它以配置的功率电平发送。DwPCH(DwPTS)的突发结构如图3中所示，其中，TDD的主要保护间隔GP为32码片持续时间，SYNC-DL序列为64码片持续时间。

TD-SCDMA中的P-CCPCHs(主公共控制物理信道，包含两个码道)承载广播信息，它的位置(时隙/码)是固定的(TS0)。P-CCPCHS映射到TS0最初两个码道，扩频因子为16。P-CCPCH总是用天线的全小区覆盖模式发送的。

TD-SCDMA中的辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)可以映射到一个或多个辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)，S-CCPCH所使用的码和时隙在BCH广播。SCCPCH总是用天线的全小区覆盖模式发送的。

本发明研制的TD-SCDMA移动通信系统智能信号管控装置总体如图4所示，具体应用如图5所示，其技术指标为：

工作频率范围：1880MHz～1920MHz，2010MHz～2025MHz

输出功率：-40dbm～33dbm

功率调节分辨率：1dbm

调制模式：支持TD-SCDMA调制模式

同步支持：下行网络同步

数据发送：每帧各时隙内容可独立控制发送，支持循环发送

如图6所示，该移动通信系统智能信号管控装置包括：SYNC_DL码获取模块，用于从TD-SCDMA系统的DwPTS发送的DL-SYNC信号中获取该小区的下行定时信号和SYNC_DL码；小区扰码分析模块，用于根据SYNC_DL码和TD-SCDMA协议码关系表，确定出该小区使用的基本Midamble码和对应的小区扰码；同步模块，用于进行下行时隙、子帧和帧的同步以及下行同步的锁定；干扰信号生成模块，用于根据获得的SYNC_DL码，基本Midamble码和扰码生成该小区的下行公共信道；以及一码关系表，发射单元，用于将生成的信号(公共信道)在小区内发送覆盖。

发射单元的具体结构如图7所示，其中QPSK调整模块生成的数据信号与SS生成模块产生的同步调整信号、TCP生成模块产生的功率控制信号输入MUX混合模块生成P-CCPCH原始信号，P-CCPCH原始信号与信道码库中的对应的扩频码(SF K为Spread factor K的缩写)经一乘法器进行相乘得到信号扩频后的P-CCPCH信号，其输出信号与扰码库中的本小区的扰码进行相乘，所得到信号输入到突发形成模块，突发形成模块插入保护间隔GP和Midamble码生成物理层的基带时隙信号，该信号经过功率控制单元和相位调整模块(TxBeamforming)调整输出信号的功率大小和相位，最后经过模数转让及射频处理电路发射出去。

本发明信号管控装置中的信号功率是可以配置的，而且可以通过发送的TxBeamforming增加相位偏移，发送的信号在用于形成TD-SCDMA的时隙的时隙形成模块TimeSlot中增加时间偏移。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims

1.一种基于信道区分的移动通信系统智能信号管控方法，其步骤为：

1)在每一待管控小区内设置一管控装置，其通过TD-SCDMA系统下行导频时隙发送的下行同步信号DL-SYNC来获取该小区的下行定时信号，从而进行下行时隙、子帧和帧的同步；

2)该管控装置从所述下行同步信号DL_SYNC中获取下行同步码SYNC_DL码；

3)该管控装置根据该SYNC_DL码和TD-SCDMA协议码关系表，确定出该小区使用的基本Midamble码和对应的小区扰码，并完成下行同步的锁定；

4)该管控装置根据该SYNC_DL码，以及确定出的基本Midamble码和扰码生成该小区的下行公共信道，在该小区内发送覆盖。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述公共信道包括：下行导频信道DwPCH，主公共控制物理信道P-CCPCH，以及辅助公共控制物理信道S-CCPCH。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述下行导频信道DwPCH在每个子帧中以提供全小区覆盖的天线赋形发送。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述下行导频信道DwPCH的突发结构中，TDD的主要保护间隔为32码片持续时间，下行同步码序列为64码片持续时间。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述主公共控制物理信道P-CCPCH在固定时隙采用天线的全小区覆盖模式发送；所述辅助公共控制物理信道S-CCPCH使用的码和时隙在BCH广播，采用天线的全小区覆盖模式发送。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述确定出该小区使用的基本Midamble码和对应的小区扰码的方法为：

a)根据所述SYNC_DL码查找所述TD-SCDMA协议码关系表，确定该小区能使用的4对扰码-基本Midamble码；

b)通过分析该小区的TS0时隙第1码道或第2码道的业务突发，依次用该4个基本Midamble码来计算信道的冲击响应，将最大者确定为该小区使用的基本Midamble码；

c)根据确定出的Midamble码确定出对应的小区扰码。

7.一种基于信道区分的移动通信系统智能信号管控装置，其特征在于包括：SYNC_DL码获取模块、小区扰码分析模块、同步模块、干扰信号生成模块、发射单元以及一TD-SCDMA协议码关系表，其中，

所述SYNC_DL码获取模块，用于从TD-SCDMA系统下行导频时隙发送的下行同步信号DL-SYNC中获取待管控小区的下行定时信号和下行同步码SYNC_DL码；

所述小区扰码分析模块，用于根据从所述SYNC_DL码获取模块获取的所述SYNC_DL码和该TD-SCDMA协议码关系表，确定出该小区使用的基本Midamble码和对应的小区扰码；

所述同步模块，用于根据从所述SYNC_DL码获取模块获取的下行定时信号进行下行时隙、子帧和帧的同步，以及根据从所述小区扰码分析模块获取的基本Midamble码和对应的小区扰码进行下行同步的锁定；

所述干扰信号生成模块，用于根据从所述小区扰码分析模块获取的SYNC_DL码，基本Midamble码和扰码生成该小区的下行公共信道；

所述发射单元，用于将生成的公共信道在小区内发送覆盖。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所述公共信道包括：下行导频信道DwPCH，主公共控制物理信道P-CCPCH，以及辅助公共控制物理信道S-CCPCH。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于所述下行导频信道DwPCH在每个子帧中以提供全小区覆盖的天线赋形发送；所述下行导频信道DwPCH的突发结构中，TDD的主要保护间隔为32码片持续时间，下行同步码序列为64码片持续时间；所述主公共控制物理信道P-CCPCH在固定时隙采用天线的全小区覆盖模式发送；所述辅助公共控制物理信道S-CCPCH使用的码和时隙在BCH广播，采用天线的全小区覆盖模式发送。

10.如权利要求7或8或9所述的装置，其特征在于所述发射单元包括一MUX混合模块，其输入端分别与一QPSK调整模块输出端、产生同步调整信号的SS生成模块输出端、产生功率控制信号的TCP生成模块输出端连接；该MUX混合模块的P-CCPCH输出端、信道码库输出的扩频码输出端分别与第一乘法器的输入端连接，该第一乘法器输出端、扰码库中的该小区扰码输出端分别与第二乘法器输入端连接，该第二乘法器输出端与一用于产生基带时隙信号的突发形成模块输入端连接，保护间隔GP输出端、Midamble码输出端分别与该突发形成模块输入端连接，该突发形成模块输出端、一功率控制单元输出端分别与第三乘法器输入端连接，该第三乘法器输出端分别与多路发射模块的输入端连接；其中，每一路发射模块包括一乘法器、一时隙形成模块和一模数转让及射频处理电路，每一路发射模块中的乘法器两输入端分别与所述第三乘法器的输入端、一相位调整模块的输出端连接。