CN105577353B - 一种主从设备同步的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主从设备同步的装置及方法，该装置包括：主机时间估计模块，主机本振发射模块，主机混频模块，从机本振提取模块，从机控制模块；该方法包括：主机获取基带信号，使所述基带信号经模数转换，得到对应的数字信号；主机接收信号经主同步信号相关处理，得到主同步信号的位置信息，进行上下行时隙切换，并生成本振信号发送给从机，从机获取主机发送的本振信号后，一路进入混频器，另一路经过检波管进行检波得到本振信号电平值，再经过比较器跟基准电平值比较后得到开关信号，控制从机进行上下行时隙切换。通过本发明公开的装置及方法，能够得到主机与从机间载波同步和时隙同步的目的。

Description

一种主从设备同步的方法
技术领域
本技术属于无线通信技术领域，特别是涉及一种LTE(Long Term Evolutionsystem，长期演进系统)的主从设备时隙同步和频率同步的装置和方法。
背景技术
LTE系统被广泛的认为是准4G无线通信系统，其具有下行100M上行50M的传输速率。国内LTE采用TDD(Time Division Duplexing，时分双工)和OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术，接收和传送在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用来保证时间分离接收和传送信道，并且要求子载波频谱相互重叠，并且有严格的正交性。对于基于TDD技术的LTE无线通信系统来说，信号的上下行切换有严格的时间精度要求，一旦上下行切换出现大的时间误差，整个TDD系统将会出现瘫痪。对于来自发射机与接收机本地振荡器(LO，local oscillator)之间的频率偏差，称之为载波频偏(CFO,carrier frequency offset)。CFO不但造成解调星座点的相位旋转从而影响符号判决，并且还会使得OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，从而导致子载波间的相互干扰(ICI,Inter carrier interference)，造成系统性能的严重下降。因此，对于采用TDD和OFDM技术的 LTE通信系统来说，要进行严格的时间估计和频率估计。
发明内容
发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种主从设备同步的装置和方法，在进行时间估计的同时进行主从设备的时隙同步以及频率同步。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种主从设备同步的装置，包括：接收天线、主机时间估计模块、主机本振发射模块、主机混频模块、从机本振提取模块、从机比较模块和发送天线；
所述接收天线的输出端分别与与主机时间估计模块的输入端及主机混频模块的输入端相连；所述主机时间估计模块的输出端与主机本振发射模块的输入端相连；所述主机本振发射模块的输出端与分别与主机混频模块的输入端及从机本振提取模块的输入端相连；所述主机混频模块的输出端与从机本振提取模块的输入端相连；所述从机本振提取模块的输出端与从机比较模块的输入端相连；所述从机比较模块的输出端与发送天线的输入端相连。
优选的，所述主机时间估计模块包括采样单元和主同步信号相关单元；所述采样单元的输入端作为主机时间估计模块的输入端，采样单元的输出端与主同步信号相关单元的输入端相连；所述主同步信号相关单元的输出端作为主机时间估计模块的输出端。
优选的，主机本振发射模块包括本振生成单元和本振信号处理单元；所述本振生成单元的输入端作为主机本振发射模块的输入端，本振生成单元的输出端与本振信号处理单元的输入端相连；所述本振信号处理单元的输出端作为机本振发射模块的输出端。
优选的，所述从机比较模块包括从机比较单元和从机混频单元；所述从机本振提取模块的输出端分别与从机比较单元的输入端及从机混频单元的输入端相连；所述从机比较单元的输出端与从机混频单元的输入端相连；所述从机混频单元的输出端作为从机比较模块的输出端。
一种主从设备同步的方法：主机时间估计模块对接收天线传输的基带信号进行处理以获取主同步信号的位置信息，生成上下行时隙切换开关信号，并传输至主机本振发射模块；
所述主机本振发射模块根据主同步信号的位置信息进行上下行时隙切换，并根据上下行时隙切换生成主机信号处理用的主机本振信号和从机本振信号；
所述从机本振信号分两路发送，一路通过主机混频模块与接收天线接收的基带信号进行混频后发送至从机本振提取模块，另一路直接发送至从机本振提取模块；
所述从机本振提取模块将接收到的信号发送至从机比较模块进行信号比较来进而控制从机进行上下行时隙切换。
优选的，所述主机时间估计模块中的采样单元对基带信号进行模数转换得到对应的数字信号后进行滤波处理得到主同步信号的时域数据；所述主同步信号相关单元对主同步信号的时域数据进行处理得到主同步信号的位置信息。
优选的，所述主机本振发射模块中的本振生成单元根据主同步信号的位置信息进行上下行时隙切换，并生成主机信号处理用的主机本振信号和从机本振信号；所述本振信号处理单元将从机本振信号进行滤波和放大。
优选的，所述从机本振提取模块将接收到的信号一路发送至从机比较模块中的从机混频单元进行混频；一路进入从机比较单元进行检波得到从机本振信号的电平值，并与基准电平进行比较后得到开关信号，进而控制从机混频单元进行上下行时隙切换；所述基准电平是通过数模转换芯片将数字基准电平转换成模拟基准电平。
优选的，主机本振发射模块通过主同步信号相关单元控制从机本振信号在下行时隙过程中发送至从机本振提取模块，在信号上行时隙过程中停止发送。
优选的，所述主同步信号为R9协议规定的三组信号P0、P1、P2；主同步信号的过程为接收到信号R，先分别与本地的三组同步信号P0、P1、P2进行相关运算将相关运算结果的最大值95％作为门限值，并记录得到最大值的已知主信号Pk；接下来进行相关运算当相关运算结果大于门限值时，表示已经确定了主同步信号的位置。
本发明的有益效果是：
本发明一种LTE系统的主从设备同步装置及方法，通过主机时间估计模块和主机本振发射模块在主同步信号相关过程中的得到的定时信息进行上下行时隙切换，以及通过主机上下行时隙切换信息，生成本振信号发送给从机。从机接收本振信号后分成两路，一路经过检波管和比较器产生开关信号，实现从机上下行时隙切换的目的，另一路进入混频器混频，实现载波同步的目的。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种主从设备同步的装置不局限于实施例。
附图说明
图1本发明实施例提供的主机结构框图；
图2本发明实施例提供的从机结构框图；
图3本发明实施例提供的主机采样单元结构框图；
图4本发明实施例提供的主机本振信号处理单元结构框图；
图5本发明实施例提供的从机本振提取模块结构框图；
图6本发明实施例提供的从机比较单元结构框图；
图7本发明实施例提供的主从设备同步的装置工作流程图。
具体实施方式
实施例，参见图1至图7所示，本发明的一种主从设备同步的装置，包括：接收天线107、主机时间估计模块101、主机本振发射模块102、主机混频模块108、从机本振提取模块201、从机比较模块202和发送天线203；
接收天线107：用于获取基带信号；
主机时间估计模块101：用于对接收信号进行相关处理，获取主同步信号位置信息，生成上下行时隙切换开关信号；
主机本振发射模块102：用于根据主同步信号的位置信息进行上下行时隙切换，并根据上下行时隙切换生成主机信号处理用的主机本振信号和从机本振信号；
主机混频模块108：用于对接收天线接收的基带信号与本振发射模块生成的本振信号进行混频处理；
从机本振提取模块201；用于将接收到的信号发送至从机比较模块202进行信号比较进而控制从机进行上下行时隙切换；
从机比较模块202：用于进行信号比较进而控制从机进行上下行时隙切换；
所述接收天线107的输出端分别与主机时间估计模块101的输入端及主机混频模块108 的输入端相连；所述主机时间估计模块101的输出端与主机本振发射模块102的输入端相连；所述主机本振发射模块102的输出端分别与主机混频模块108的输入端从机本振提取模块 201的输入端相连；所述主机混频模块108的输出端与从机本振提取模块201的输入端相连；所述从机本振提取模块201的输出端与从机比较模块202的输入端相连；所述从机比较模块202的输出端与发送天线203的输入端相连。
所述主机时间估计模块101包括依次相连采样单元106和主同步信号相关单元105；所述采样单元106包括模数转换器116、滤波模块126。
所述主机本振发射模块102包括依次相连的本振生成单元104和本振信号处理单元 103；所述本振生成单元104包括晶振和VCO；所述本振信号处理单元103包括信号选择器113、滤波器123。
所述从机比较模块202包括从机比较单元205和从机混频单元204；所述从机本振提取模块201的输出端分别与从机比较单元205的输入端及从机混频单元204的输入端相连；所述从机比较单元205的输出端与从机混频单元204的输入端相连；所述从机混频单元204 的输出端作为从机比较模块202的输出端；所述从机比较单元205包括从机检波管215、从机比较器225、数模转换芯片235。
所述从机本振提取模块201包括耦合器211、滤波器221、放大器231。
一种主从设备同步的方法，参见图1至图7所示，主机时间估计模块101对接收天线107传输的基带信号进行处理以获取主同步信号的位置信息，生成上下行时隙切换开关信号，并传输至主机本振发射模块102；
所述主机本振发射模块102根据主同步信号的位置信息进行上下行时隙切换，并根据上下行时隙切换生成主机信号处理用的主机本振信号和从机本振信号；
所述从机本振信号分两路发送，一路通过主机混频模块108与接收天线107接收的基带信号进行混频后发送至从机本振提取模块201，另一路直接发送至从机本振提取模块201；
所述从机本振提取模块201将接收到的信号发送至从机比较模块202进行信号比较来进而控制从机进行上下行时隙切换。
所述主机时间估计模块101中的采样单元106对基带信号进行模数转换得到对应的数字信号后进行滤波处理得到主同步信号的时域数据；所述主同步信号相关单元105对主同步信号的时域数据进行处理得到主同步信号的位置信息。
所述主机本振发射模块102中的本振生成单元104根据主同步信号的位置信息进行上下行时隙切换，并生成主机信号处理用的主机本振信号和从机本振信号；所述本振信号处理单元103将从机本振信号进行信号选择和滤波。
所述从机本振提取模块201将接收到的信号一路发送至从机比较模块202中的从机混频单元204进行混频；一路进入从机比较单元205进行检波得到从机本振信号的电平值，并与基准电平进行比较后得到开关信号，进而控制从机混频单元进行上下行时隙切换；所述基准电平是通过数模转换芯片将数字基准电平转换成模拟基准电平。
主机本振发射模块102通过主同步信号相关单元控制将从机本振信号在下行时隙过程中发送至从机本振提取模块201，在信号上行时隙过程中停止发送。
所述主同步信号为R9协议规定的三组信号P0、P1、P2；主同步信号的过程为接收到信号R，先分别与本地的三组同步信号P0、P1、P2进行相关运算将相关运算结果的最大值95％作为门限值，并记录得到最大值的已知主信号Pk；接下来进行相关运算当相关运算结果大于门限值时，表示已经确定了主同步信号的位置。
本发明实施例主从设备同步的装置，工作时包括以下步骤：
S301：主机通过接收天线107获取基带信号，使所述基带信号经模数转换器116模数转换，得到对应的数字信号；
S302：对所述数字信号经滤波模块126进行滤波处理，获取包含主同步信号的时域数据；
S303：提取所述时域信号经主同步信号相关模块105，进行相关处理，得到的主同步信号的位置信息；
S304：主机依据主同步信号相关模块105得到主同步信号的位置信息，进行上下行时隙切换；
S305：主机根据上下行时隙切换信息，通过本振生成单元104生成本振信号发送给从机；
主机根据上下行时隙切换信息生成本振的过程为，通过主同步信号相关单元产生开关信号控制本振在信号下行时隙过程中通过发射链路发送至从机，而在信号上行时隙过程中停止发送；
S306：从机获取主机发送的本振信号后，一路进入混频单元204，另一路进入从机比较单元205经过从机检波管215进行检波得到本振信号电平值；
从机接收主机发送信号后，经过耦合、滤波、放大后提取本振信号；
S307：从机获得本振信号电平值后，通过从机比较器225跟基准电平比较后得到开关信号，控制从机进行上下行时隙切换；
从机比较器225基准电平设置，是通过控制器采用数模转换芯片235，将需要设置的数字基准电平值转换成模拟基准电平。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种主从设备同步的装置和方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种主从设备同步的方法，其特征在于：
主机时间估计模块对接收天线传输的基带信号进行处理以获取主同步信号的位置信息，生成上下行时隙切换开关信号，并传输至主机本振发射模块；
所述主机本振发射模块根据主同步信号的位置信息进行上下行时隙切换，并根据上下行时隙切换生成主机信号处理用的主机本振信号和从机本振信号；
所述从机本振信号分两路发送，一路通过主机混频模块与接收天线接收的基带信号进行混频后发送至从机本振提取模块，另一路直接发送至从机本振提取模块；
所述从机本振提取模块将接收到的信号发送至从机比较模块进行信号比较来进而控制从机进行上下行时隙切换。
2.根据权利要求1所述的一种主从设备同步的方法，其特征在于：所述主机时间估计模块中的采样单元对基带信号进行模数转换得到对应的数字信号后进行滤波处理得到主同步信号的时域数据；主同步信号相关单元对主同步信号的时域数据进行处理得到主同步信号的位置信息。
3.根据权利要求1所述的一种主从设备同步的方法，其特征在于：所述主机本振发射模块中的本振生成单元根据主同步信号的位置信息进行上下行时隙切换，并生成主机信号处理用的主机本振信号和从机本振信号；本振信号处理单元将从机本振信号进行滤波和放大。
4.根据权利要求1所述的一种主从设备同步的方法，其特征在于：所述从机本振提取模块将接收到的信号一路发送至从机比较模块中的从机混频单元进行混频；一路进入从机比较单元进行检波得到从机本振信号的电平值，并与基准电平进行比较后得到开关信号，进而控制从机混频单元进行上下行时隙切换；所述基准电平是通过数模转换芯片将数字基准电平转换成模拟基准电平。
5.根据权利要求1所述的一种主从设备同步的方法，其特征在于：主机本振发射模块通过主同步信号相关单元控制从机本振信号在下行时隙过程中发送至从机本振提取模块，在信号上行时隙过程中停止发送。
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