CN105357751A - 一种基于lte网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及系统 - Google Patents
一种基于lte网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及系统,主要内容是约定以LTE的系统帧轮回周期为屏蔽系统的工作周期,约定LTE系统的两个系统帧,其中一个系统帧为标识帧A0(用于识别,不许屏蔽),另一系统帧为提取帧B0(用于转发屏蔽)。其步骤如下:步骤1,通过PSS,SSS得到LTE帧头,通过MIB解码模块解码其MIB消息得到同步,获取系统帧帧号;步骤2,根据步骤1得到的解码帧头和帧号,搜索得到标识帧A0位置,获得时钟同步;步骤3,再进行N个系统帧轮回周期,得到标识帧位置A1~An,并通过MIB解码模块解码上述帧帧号,判断A1~An的帧号是否和A0的帧号一致;步骤4,若上述判断一致,则可以确认信号屏蔽系统的时序跟基站同步。
Description
技术领域
本发明涉及无线移动通信技术领域,更具体说,它涉及一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及系统。
背景技术
手机信号屏蔽系统主要用于各类考场、学校、加油站、会议中心、监狱、公安、军事等禁止使用手机的场所。目前,基于存储转发的屏蔽系统在多台套邻近工作时需要时钟同步;否则由于不同步而接收到其他屏蔽系统重发的信号(不纯是基站的信号),从而导致系统功率抬升饱和屏蔽失效。同步时钟就可以大家同时关闭屏蔽开启接收基站的信号,和单台工作时相同。现阶段,无线通信网络采用GPS来实现时间同步,是最直接和最成熟的方案。但是这种方案存在故障率高、成本高、GPS天线安装寻址困难、安装工程量大、加重投资成本和维护困难等问题,有必要通过其他途径来解决时间同步问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,而提供一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法及系统。
本发明利用LTE网络信号内同步技术,在对系统无须要增加外同步的技术情况下,提供一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法,约定以LTE的系统帧轮回周期为屏蔽系统的工作周期,约定LTE系统的两个系统帧,其中一个系统帧为标识帧A0(用于识别,不许屏蔽),另一系统帧为提取帧B0(用于转发屏蔽);其包括以下步骤:
步骤1,通过PSS,SSS得到LTE帧头,通过MIB解码模块解码其MIB消息得到同步,获取系统帧帧号;
步骤2,根据步骤1得到的解码帧头和帧号,搜索得到标识帧A0位置,获得时钟同步;
步骤3,再进行N个系统帧轮回周期,得到标识帧位置A1~An,并通过MIB解码模块解码上述帧帧号,判断A1~An的帧号是否和A0的帧号一致;
步骤4,若上述判断一致,则可以确认信号屏蔽系统的时序跟基站同步,从提取帧B0提取射频信号,信号屏蔽系统开始屏蔽,并在标识帧A1~An时刻暂时关闭屏蔽;开启接收核对标识帧An+1;若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致,则继续屏蔽;若不一致,则返回步骤1,重新同步。
其中,MIB解码方法包括以下步骤:
步骤a:通过接收机,抓取10ms数据,作为一个无线帧;
步骤b:通过PSS和SSS相关,计算最大值来获得LTE帧头。LTE下行信号每帧固定符号位置都带有相应的PSS(主同步信号)和SSS(辅同步信号)信号。通过已知的PSS和SSS信号做为本地信号,与抓取的LTE无线帧做相关运算,取相关值比较大的值的位置,认定该位置点就是下行信号的PSS和SSS对应的位置。从而可以从帧结构推算出10ms或5ms帧头开始的位置;根据帧头重新抓取一完整的数据;
步骤c:计算频偏。通过PSS和SSS数据已知性和相关性,可以算出频偏。也可以通过CP循环特性来计算频偏。计算出频偏之后,对抓取的无线帧做频偏补偿。
步骤d:FFT变换。对频偏补偿后的无线帧数据,对每个符号做FFT变换得频域信号。取得各个子载波的数据值。
步骤e:信道估计和信道均衡。LTE下行无线帧在固定的位置都会发射参考信号,取已知的参考信号作为本地参考信号。根据本地参考信号和接收到的无线帧里面的参考信号,做线性最小均方差(LMMSE)算法,得到参考信号所在频点的信道特点,然后通过对信道插值得到整个载波带宽的信道特性。根据信道特性,通过盲检测得到发射天线的端口数(1,2,4),并完成信道均衡。
步骤f:解调和解扰。根据帧结构得到MIB位置的载波值,在10ms内占用240RE。根据3GPP,用QPSK解调。然后对解调数据进行解扰码。扰码用四种可能(和帧号的最后2位有关)。四种扰码都遍历一变。解调解扰后变为480bits数据。480bits数据里面包括4次重复的数据,取其中一次120bits。通过解扰可以得到帧号的后2位。
步骤g:信道解码。三分之一的卷积码,信道解码后变为40bits数据。
步骤h:CRC校验,得到MIB数据。根据LTE下行信号端口号(1,2,4)。共有3中CRC校验情况。遍历一变,得到CRC校验正确的那组。CRC之后就是24bits数据。其中有8bits代表帧号的bit9~bit2。加上解扰时得到的低2位。总共10位代表帧号。
本发明还提供一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的系统,所述系统包括MIB解码模块、同步时序模块、逻辑判断模块;
其中,MIB解码模块,用于接收基站的PSS、SSS同步信号,得到LTE帧头,并通过MIB解码,获取系统帧的帧号;
同步时序模块,根据得到的解码帧头和帧号,搜索得到标识帧A0位置,获得时钟同步,再进行N个系统帧轮回周期,得到标识帧位置A1~An,并通过MIB解码模块解码上述帧帧号;
逻辑判断模块,用于判断A1~An的帧号和A0的帧号是否一致,若一致,则可以确认信号屏蔽系统的时序跟基站同步,从提取帧B0提取射频信号,信号屏蔽系统开始屏蔽,并在标识帧A1~An时刻暂时关闭屏蔽;开启接收核对标识帧An+1;若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致,则继续屏蔽;若不一致,则返回步骤1,重新同步。
其中,所述MIB解码模块,其包括,抓取无线帧单元、计算频偏单元、FFT变换单元、信道估计和信道均衡单元、频域数据解调和解扰单元、信道解码单元及CRC校验单元,其中,所述抓取无线帧单元,用于通过接收机,抓取10ms数据,作为一个无线帧;通过PSS和SSS相关,计算最大值来获得LTE帧头;根据得到的帧头,重新抓取一完整帧;所述计算频偏单元,根据PSS和SSS数据已知性和相关性,计算出频偏,并对抓取的无线帧做频偏补偿;所述FFT变换单元,用于对无线帧的每个符号做FFT变换,得到频域数据;所述信道估计和信道均衡单元,根据CRS信号对频域数据进行信道估计和信道均衡;频域数据解调和解扰单元,用于对帧结构截取MIB所占的240个RE位置的值,进行QPSK解调,得到480bits数据。对频域数据进行解扰,扰码用四种可能(和帧号的最后2位有关),四种扰码都遍历一变,解扰后为480bits数据,480bits数据里面包括4次重复的数据,取其中一次120bits,通过解扰可以得到帧号的后2位;所述信道解码单元,对120bit数据进行信道解码,得到40bits数据;所述CRC校验单元,通过CRC校验得到24bit数据,其中有8bits代表帧号的bit9~bit2,加上解扰时得到的低2位,总共10位代表帧号。
本发明的有益效果是:无须增加外同步的的相关设施(如模块,天线,接口电缆或光缆),利用现成公共无线网络信号,成本低,使用方便,且安装灵活。
附图说明
图1是本发明的实现流程图;
图2是本发明的MIB解码实现流程图;
图3是本发明的系统组成示意图;
图4是本发明的MIB解码模块示意图;
图5是本发明实施例标志帧、提取帧示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式。
如图1、图3、图5所示,一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法和系统,系统包括MIB解码模块11、同步时序模块12、逻辑判断模块13,其中,MIB解码模块11,用于接收基站的PSS、SSS同步信号,得到LTE帧头,并通过MIB解码,获取系统帧的帧号;同步时序模块12,根据得到的解码帧头和帧号,搜索得到标识帧A0位置,获得时钟同步,再进行N个系统帧轮回周期,得到标识帧位置A1~An,并通过MIB解码模块12解码上述帧帧号;逻辑判断模块13,用于判断A1~An的帧号和A0的帧号是否一致。
其方法为:首先约定以LTE的系统帧轮回周期为屏蔽系统的工作周期,约定LTE系统的两个系统帧,其中一个系统帧为标识帧A0(用于识别,不许屏蔽,本实施例中标志帧为1号帧),另一系统帧为提取帧B0(用于转发屏蔽,本实施例中标志帧为512号帧);其包括以下步骤:
步骤1,通过PSS,SSS得到LTE帧头,通过MIB解码模块11解码其MIB消息得到同步,获取系统帧帧号;
步骤2,根据步骤1得到的解码帧头和帧号,搜索得到标识帧A0位置,获得时钟同步;
步骤3,再进行N个系统帧轮回周期,得到标识帧位置A1~An,并通过MIB解码模块解码上述帧帧号,判断A1~An的帧号是否和A0的帧号一致;
步骤4,若上述判断一致,则可以确认信号屏蔽系统的时序跟基站同步,从提取帧B0提取射频信号,信号屏蔽系统开始屏蔽,并在标识帧A1~An时刻暂时关闭屏蔽;开启接收核对标识帧An+1;若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致,则继续屏蔽;若不一致,则返回步骤1,重新同步。
其中,MIB解码方法包括以下步骤:
步骤a:通过接收机,抓取10ms数据,作为一个无线帧;
步骤b:通过PSS和SSS相关,计算最大值来获得LTE帧头。LTE下行信号每帧固定符号位置都带有相应的PSS(主同步信号)和SSS(辅同步信号)信号。通过已知的PSS和SSS信号做为本地信号,与抓取的LTE无线帧做相关运算,取相关值比较大的值的位置,认定该位置点就是下行信号的PSS和SSS对应的位置。从而可以从帧结构推算出10ms或5ms帧头开始的位置;根据帧头重新抓取一完整的数据;
步骤c:计算频偏。通过PSS和SSS数据已知性和相关性,可以算出频偏。也可以通过CP循环特性来计算频偏。计算出频偏之后,对抓取的无线帧做频偏补偿。
步骤d:FFT变换。对频偏补偿后的无线帧数据,对每个符号做FFT变换得频域信号。取得各个子载波的数据值。
步骤e:信道估计和信道均衡。LTE下行无线帧在固定的位置都会发射参考信号,取已知的参考信号作为本地参考信号。根据本地参考信号和接收到的无线帧里面的参考信号,做线性最小均方差(LMMSE)算法,得到参考信号所在频点的信道特点,然后通过对信道插值得到整个载波带宽的信道特性。根据信道特性,通过盲检测得到发射天线的端口数(1,2,4),并完成信道均衡。
步骤f:解调和解扰。根据帧结构得到MIB位置的载波值,在10ms内占用240RE。根据3GPP,用QPSK解调。然后对解调数据进行解扰码。扰码用四种可能(和帧号的最后2位有关)。四种扰码都遍历一变。解调解扰后变为480bits数据。480bits数据里面包括4次重复的数据,取其中一次120bits。通过解扰可以得到帧号的后2位。
步骤g:信道解码。三分之一的卷积码,信道解码后变为40bits数据。
步骤h:CRC校验,得到MIB数据。根据LTE下行信号端口号(1,2,4)。共有3中CRC校验情况。遍历一变,得到CRC校验正确的那组。CRC之后就是24bits数据。其中有8bits代表帧号的bit9~bit2。加上解扰时得到的低2位。总共10位代表帧号。
如图2、图4所示,MIB解码模块11包括抓取无线帧单元111、计算频偏单元112、FFT变换单元113、信道估计和信道均衡单元114、频域数据解调和解扰单元115、信道解码单元116及CRC校验单元117,其中,所述抓取无线帧单元111,用于通过接收机,抓取10ms数据,作为一个无线帧;通过PSS和SSS相关,计算最大值来获得LTE帧头;根据得到的帧头,重新抓取一完整帧;所述计算频偏单元112,根据PSS和SSS数据已知性和相关性,计算出频偏,并对抓取的无线帧做频偏补偿;所述FFT变换单元113,用于对无线帧的每个符号做FFT变换,得到频域数据;所述信道估计和信道均衡单元114,根据CRS信号对频域数据进行信道估计和信道均衡;频域数据解调和解扰单元115,用于对帧结构截取MIB所占的240个RE位置的值,进行QPSK解调,得到480bits数据。对频域数据进行解扰,扰码用四种可能(和帧号的最后2位有关),四种扰码都遍历一变,解扰后为480bits数据,480bits数据里面包括4次重复的数据,取其中一次120bits,通过解扰可以得到帧号的后2位;所述信道解码单元116,对120bit数据进行信道解码,得到40bits数据;所述CRC校验单元117,通过CRC校验得到24bit数据,其中有8bits代表帧号的bit9~bit2,加上解扰时得到的低2位,总共10位代表帧号。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法,其特征在于,约定以LTE的系统帧轮回周期为屏蔽系统的工作周期,约定LTE系统的两个系统帧,其中一个系统帧为标识帧A0,用于识别,不许屏蔽;另一系统帧为提取帧B0,用于转发屏蔽;具体包括以下步骤:
步骤1,通过PSS,SSS得到LTE帧头,通过MIB解码模块解码其MIB消息得到同步,获取系统帧帧号;
步骤2,根据步骤1得到的解码帧头和帧号,搜索得到标识帧A0位置,获得时钟同步;
步骤3,再进行N个系统帧轮回周期,得到标识帧位置A1~An,并通过MIB解码模块解码上述帧帧号,判断A1~An的帧号是否和A0的帧号一致;
步骤4,若上述判断一致,则可以确认信号屏蔽系统的时序跟基站同步,从提取帧B0提取射频信号,信号屏蔽系统开始屏蔽,并在标识帧A1~An时刻暂时关闭屏蔽;开启接收核对标识帧An+1;若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致,则继续屏蔽;若不一致,则返回步骤1,重新同步。
2.根据权利要求1所述的基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的方法,其特征在于,MIB解码方法包括以下步骤:
步骤a:通过接收机,抓取10ms数据,作为一个无线帧;
步骤b:通过PSS和SSS相关,计算最大值来获得LTE帧头;LTE下行信号每帧固定符号位置都带有相应的PSS主同步信号和SSS辅同步信号;通过已知的PSS和SSS信号做为本地信号,与抓取的LTE无线帧做相关运算,取相关值比较大的值的位置,认定该位置点就是下行信号的PSS和SSS对应的位置,从而从帧结构推算出10ms或5ms帧头开始的位置;根据帧头重新抓取一完整的数据;
步骤c:计算频偏;通过PSS和SSS数据已知性和相关性,算出频偏;也可以通过CP循环特性来计算频偏;计算出频偏之后,对抓取的无线帧做频偏补偿;
步骤d:FFT变换;对频偏补偿后的无线帧数据,对每个符号做FFT变换得频域信号;取得各个子载波的数据值;
步骤e:信道估计和信道均衡;LTE下行无线帧在固定的位置都会发射参考信号,取已知的参考信号作为本地参考信号;根据本地参考信号和接收到的无线帧里面的参考信号,做线性最小均方差LMMSE算法,得到参考信号所在频点的信道特点,然后通过对信道插值得到整个载波带宽的信道特性;根据信道特性,通过盲检测得到发射天线的端口数,即1,2,4,并完成信道均衡;
步骤f:解调和解扰;根据帧结构得到MIB位置的载波值,在10ms内占用240RE;根据3GPP,用QPSK解调;然后对解调数据进行解扰码;扰码用四种可能;四种扰码都遍历一变;解调解扰后变为480bits数据;480bits数据里面包括4次重复的数据,取其中一次120bits;通过解扰可以得到帧号的后2位;
步骤g:信道解码;三分之一的卷积码,信道解码后变为40bits数据;
步骤h:CRC校验,得到MIB数据;根据LTE下行信号端口号,即1,2,4;共有3中CRC校验情况;遍历一变,得到CRC校验正确的那组;CRC之后就是24bits数据;其中有8bits代表帧号的bit9~bit2;加上解扰时得到的低2位;总共10位代表帧号。
3.一种基于LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的系统,其特征在于,所述系统包括MIB解码模块、同步时序模块、逻辑判断模块;
其中,MIB解码模块,用于接收基站的PSS、SSS同步信号,得到LTE帧头,并通过MIB解码,获取系统帧的帧号;
同步时序模块,根据得到的解码帧头和帧号,搜索得到标识帧A0位置,获得时钟同步,再进行N个系统帧轮回周期,得到标识帧位置A1~An,并通过MIB解码模块解码上述帧帧号;
逻辑判断模块,用于判断A1~An的帧号和A0的帧号是否一致,若一致,则可以确认信号屏蔽系统的时序跟基站同步,从提取帧B0提取射频信号,信号屏蔽系统开始屏蔽,并在标识帧A1~An时刻暂时关闭屏蔽;开启接收核对标识帧An+1;若解码得到的An+1帧号与A0帧号一致,则继续屏蔽;若不一致,则返回步骤1,重新同步。
4.根据权利要求3所述的LTE网络帧信息的多台信号屏蔽设备间同步时序的系统,其特征在于,所述MIB解码模块,其包括,抓取无线帧单元、计算频偏单元、FFT变换单元、信道估计和信道均衡单元、频域数据解调和解扰单元、信道解码单元及CRC校验单元,其中,所述抓取无线帧单元,用于通过接收机,抓取10ms数据,作为一个无线帧;通过PSS和SSS相关,计算最大值来获得LTE帧头;根据得到的帧头,重新抓取一完整帧;所述计算频偏单元,根据PSS和SSS数据已知性和相关性,计算出频偏,并对抓取的无线帧做频偏补偿;所述FFT变换单元,用于对无线帧的每个符号做FFT变换,得到频域数据;所述信道估计和信道均衡单元,根据CRS信号对频域数据进行信道估计和信道均衡;频域数据解调和解扰单元,用于对帧结构截取MIB所占的240个RE位置的值,进行QPSK解调,得到480bits数据;对频域数据进行解扰,扰码用四种可能,四种扰码都遍历一变,解扰后为480bits数据,480bits数据里面包括4次重复的数据,取其中一次120bits,通过解扰可以得到帧号的后2位;所述信道解码单元,对120bit数据进行信道解码,得到40bits数据;所述CRC校验单元,通过CRC校验得到24bit数据,其中有8bits代表帧号的bit9~bit2,加上解扰时得到的低2位,总共10位代表帧号。
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