CN105634640B - Tdd同步开关的实现方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种TDD同步开关的实现方法及装置，输入配置参数和TDD信号，对TDD信号进行整形，生成周期同步信号，根据配置参数对周期同步信号进行模式验证，验证成功后对周期同步信号进行误差计算，根据输入的配置参数获取补偿参数，根据补偿参数和误差计算出同步校准补偿实时参数，最后根据同步校准补偿实时参数对周期同步信号进行补偿，生成新的开关信号。检测每帧信号的误差，计算所有误差值，对信号的下一帧完成动态补偿处理，通过实际测试，实现了高精度的开关切换信号输出。通过模式配置模块，实时调整开关信号切换点的位置，完全避免了开关信号延时射频信号的问题，消除了射频器件由于大功率损坏的风险。

Description

TDD同步开关的实现方法及装置
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种TDD同步开关的实现方法及装置。
背景技术
随着移动通信技术的蓬勃发展，无线通信系统呈现出移动化、宽带化和IP化的趋势，移动通信市场的竞争也日趋激烈。LTE的改进目标是实现更高的数据速率、更短的时延、更低的成本，更高的系统容量以及改进的覆盖范围。
TDD用时间来分离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。
随着4G、5G的发展，对TDD模式信号的需求也越来越多，设备中的开关点切换的准确度也越来越严格，现在的设备中对于切换点的控制主要有以下两种：
1、对信号进行相应的解调处理，经过一些复杂的算法，找到信号中特定的同步信号，再利用同步信号生成开关信号；这样做的缺点是设计复杂，需要添加如ADC芯片及信号处理芯片(如FPGA)，以及一些对应的外围硬件电路，也要对不同制式的TDD信号的协议进行详细理解，才能做好同步算法，这样就会造成这种同步方法成本增加，开发技术复杂度高。
2、利用包络检测的方法，通过功率检测器对信号进行信号检测，再利用比较器等相关电路，生成的信号作为开关信号，直接对下游电路进行控制。这种实现方式对功率检测器的检测时间及要求很高，一定会存在信号的延时问题，这样开关信号一定会滞后信号，会使大功率信号直接作用到射频器件，损坏器件，因此导致精度不高、不可靠。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可靠性高、精度高的TDD同步开关的实现方法及装置。
对于本发明一种TDD同步开关的实现方法，其技术方案为：
输入配置参数和TDD信号，对TDD信号进行整形，生成周期同步信号，根据配置参数对周期同步信号进行模式验证，验证成功后对周期同步信号进行误差计算，根据输入的配置参数获取补偿参数，根据补偿参数和误差计算出同步校准补偿实时参数，最后根据同步校准补偿实时参数对周期同步信号进行补偿，生成新的开关信号。
进一步的，所述配置参数包括信号通信制式、内部时隙配置信息、循环序列的类型、上行到下行的延时时间UL_DL_DELAY、下行到上行的延时时间DL_UL_DELAY。
进一步的，输入所述配置参数和TDD信号后，对TDD信号进行去毛刺处理。
进一步的，对所述TDD信号进行去毛刺处理后，对信号进行连续监测，且监测时长为T2，再根据配置参数内的信号通信制式和内部时隙配置信息，完成信号的帧头识别，在距离TDD信号上升沿为T2的位置生成一个脉冲信号，并把时隙中的各种脉冲信号去除，得到整形后的周期同步信号。
进一步的，对周期同步信号进行模式验证的过程为：根据配置参数内的时隙配置信息生成与当前配置对应的周期门限值，将周期同步信号的周期与该周期门限值进行比较，当周期同步信号的周期与门限值之间的差值位于允许的误差范围内时，则通过验证。
进一步的，所述周期同步信号的误差t1为T-T1，其中，T为根据配置参数内的通信制式和信号模式得到的信号理论周期，T1为信号的实际周期。
进一步的，所述同步校准补偿实时参数包括从同步点到下行信号开始的时间T_DL_SWITCH_TIME、从同步点到上行和下行之间的保护时隙的时间T_UL_SWITCH_TIME；
所述同步点到下行信号开始的时间T_DL_SWITCH_TIME＝T_FRAME_START+t1+UL_DL_DELAY，其中T_FRAME_START为信号理论周期T与监测时长T2的差值，t1为周期同步信号的误差，UL_DL_DELAY为根据配置参数获取的上行到下行的延时时间；
所述同步点到上行和下行之间的保护时隙的时间T_UL_SWITCH_TIME＝SYNC_DELAY+t1+DL_UL_DELAY，其中SYNC_DELAY为根据系统中循环序列类型的得到的理论同步延时时间，t1为周期同步信号的误差，DL_UL_DELAY为根据配置参数获取的下行到上行的延时时间。
进一步的，根据所述同步校准补偿实时参数对周期同步信号进行补偿，生成新的开关信号的具体过程为：每次检测到脉冲的上升沿时，导入同步校准补偿实时参数T_DL_SWITCH_TIME和T_UL_SWITCH_TIME，同时计数器清零并开始计数，把输出开关信号设置为1，当计数到T_UL_SWITCH_TIME时间时关闭开关，把输出开关信号设置为0，当计数到T_DL_SWITCH_TIME时打开开关，重复次操作，直至生成新的开关信号。
进一步的，对所述周期同步信号进行补偿时，采用前一帧的同步校准补偿实时参数对当前帧进行补偿操作。
对于本发明TDD同步开关的实现装置，其技术方案为，包括：
信号接收处理模块：用于接收TDD信号，对输入的TDD信号进行初步去毛刺处理，滤除信号中的毛刺信号，避免误触发；
信号整形滤波模块：用于把TDD信号时隙中的各种脉冲信号去除，得到周期同步信号；
同步验证模块：用于对接收的周期同步信号进行模式验证，验证成功后生成同步成功信号，并将周期同步信号和同步成功信号一起输入同步补偿模块；
通信接口模块：用于接收上层软件下发的配置参数；
模式配置模块：用于根据配置参数进行不同模式和制式及相关参数的配置；
同步补偿模块：用于对周期同步信号进行误差计算，根据输入的配置参数获取补偿参数，根据补偿参数和误差计算出同步校准补偿实时参数，并将同步校准补偿实时参数和周期同步信号发送给同步开关信号输出模块；
同步开关信号输出模块：用于接收同步校准补偿实时参数和周期同步信号，利用同步校准补偿实时参数对周期同步信号进行误差补偿，生成新的开关信号。
本发明的有益效果：在同步补偿模块中检测每帧信号的误差，通过误差计算公式计算所有误差值，对信号的下一帧完成动态补偿处理，通过实际测试，实现了高精度的开关切换信号输出；并能通过模式配置模块，实时调整开关信号切换点的位置，完全避免了开关信号延时射频信号的问题，消除了射频器件由于大功率损坏的风险。
附图说明
图1为本发明模块连接图；
图2为本发明控制流程图；
图3为本发明的信号补偿示意图；
图中：1—信号接收处理模块、2—信号整形滤波模块、3—同步验证模块、4—通信接口模块、5—模式配置模块、6—同步补偿模块、7—同步开关信号输出模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，本发明是在包络检测的方法进行的改进，本发明提供的TDD同步开关的实现装置设置于比较器等相关电路的后端，用于对比较器等相关电路的输出信号进行误差补偿，生成新的开关信号后再作用于下游电路，其包括：信号接收处理模块1、信号整形滤波模块2、同步验证模块3、通信接口模块4、模式配置模块5、同步补偿模块6、及同步开关信号输出模块7。
如图2所示，本发明TDD同步开关的实现方法如下：
步骤1：上位机通过通信接口模块4向模式配置模块5发送配置参数，如信号通信制式(如TD-SCDMA\LTE-TDD等)、内部时隙配置信息、循环序列的类型、下行到上行的延时(DL_UL_DELAY)、上行到下行的延时(UL_DL_DELAY)及下行功率等，模式配置模块5根据接收到的配置参数进行配置。
步骤2：向信号接收处理模块1发送TDD信号，在模块内通过D触发器对信号进行去毛刺处理，滤除信号中的毛刺信号，避免误触发；完成后把信号输出给信号整形滤波模块2。
步骤3：信号整形滤波模块2接收到信号后，对信号进行整形处理，生成得到周期同步信号。信号整形滤波模块2对信号边沿进行检测，模块中包含信号判别装置，可对信号的连续性进行检测。连续监测的时间为T2，该时间T2可以根据需要自己设定。再根据信号通信制式和内部时隙配置信息，完成信号的帧头识别。由于输入信号是如图3中信号1所示的信号，对其进行上升沿检测，并连续检测T2的时间，来证明这是一个有效的上升沿位置，这样在距离上升沿为T2的位置生成一个脉冲信号，T2的时间是大于特殊时隙中的配置信号的。因此，通过上述的方法就会得到如图3中信号2的信号，完成了信号重新整形处理，并把时隙中的各种脉冲信号去除，得到了周期同步信号。
步骤4：得到的周期同步信号输入至同步验证模块3，同步验证模块3对该周期同步信号进行模式验证。利用模式配置模块5内部时隙配置信息生成不同配置的门限值(如信号为5ms、10ms的周期信号，还有4ms和6ms的交替出现的信号)，这个门限值是在理论值上加入一个误差范围，根据3GPP中的定义为±3us；当周期同步信号进入后，就对其进行周期性比较，如果信号满足当前设置的门限范围，证明信号正确，验证成功后得到同步成功信号，信号进入同步补偿模块6，否者返回步骤2。
步骤5：同步补偿模块6接收周期同步信号和同步成功信号，对周期同步信号进行误差计算，根据输入的配置参数获取补偿参数，根据补偿参数和误差计算出同步校准补偿实时参数，并将同步校准补偿实时参数和周期同步信号发送给同步开关信号输出模块7。
在同步验证模块3发出同步成功信号后，同步补偿模块8对信号进行误差检测。根据信号的周期性，对对接收到的周期同步信号进行实时计数，得到信号的实际周期为T1，那么当前帧的时钟误差为t1＝T-T1。
根据模式配置模块5内部的配置参数获取同步校准补偿实时参数，包括：
1、根据通信制式和信号模式，得到信号理论周期为T；
2、根据循环序列类型不同，得到理论的同步延时时间SYNC_DELAY；
3、从同步点到下行信号开始的时间T_DL_SWITCH_TIME、从同步点到上行和下行之间的保护时隙的时间T_UL_SWITCH_TIME。
根据补偿参数和误差计算出同步校准补偿实时参数：
同步点到下行信号开始的时间T_DL_SWITCH_TIME＝T_FRAME_START+t1+UL_DL_DELAY，其中T_FRAME_START为信号理论周期T与监测时长T2的差值，t1为周期同步信号的误差，UL_DL_DELAY为根据配置参数获取的上行到下行的延时时间；
同步点到上行和下行之间的保护时隙的时间T_UL_SWITCH_TIME＝SYNC_DELAY+t1+DL_UL_DELAY，其中SYNC_DELAY为根据系统中循环序列类型的得到的理论同步延时时间，t1为周期同步信号当前帧的误差，DL_UL_DELAY为根据配置参数获取的下行到上行的延时时间。
步骤6：根据同步校准补偿实时参数对周期同步信号进行补偿，生成新的开关信号。由于同步验证模块3输出的周期同步信号是如图3中的信号2，在每个周期上都是一个脉冲，因此利用这个特性，可以完成补偿操作，具体过程如下：
当检测到脉冲的上升沿，导入同步校准补偿实时参数T_UL_SWITCH_TIME和T_DL_SWITCH_TIME，同时对同步开关信号输出模块7中的计数器完成清零和开始计数操作。首先把输出开关信号设置为1，代表开关打开状态，然后开始计数当计数到T_UL_SWITCH_TIME时间时关闭开关，开关信号设置为0；再继续计数到T_DL_SWITCH_TIME时，再打开开关，开关设置为1；当再次检测到周期信号的脉冲上升沿时对计数器清零和开关信号重新生成，重复上述操作，完成开关信号的生成。
这里的补偿值是利用前一帧的校准数据来对当前帧进行操作，根据帧与帧之间的误差不大，通过实验验证，可以用这种前一帧校准当前帧的方法进行实时校准，又根据当前帧的周期同步点对计数器进行实时清零操作，避免了于时钟的累计误差造成开关不准确的影响。通过上述方法，设计TDD信号的开关切换点，避免大功率信号对射频器件的影响，从而使开关更加准确，精度高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种TDD同步开关的实现方法，其特征在于：输入配置参数和TDD信号，对TDD信号进行整形，生成周期同步信号，根据配置参数对周期同步信号进行模式验证，验证成功后对周期同步信号进行误差计算，根据输入的配置参数获取补偿参数，根据补偿参数和误差计算出同步校准补偿实时参数，最后根据同步校准补偿实时参数对周期同步信号进行补偿，生成新的开关信号；输入所述配置参数和TDD信号后，对TDD信号进行去毛刺处理；对所述TDD信号进行去毛刺处理后，对信号进行连续监测，且监测时长为T2，再根据配置参数内的信号通信制式和内部时隙配置信息，完成信号的帧头识别，在距离TDD信号上升沿为T2的位置生成一个脉冲信号，并把时隙中的各种脉冲信号去除，得到整形后的周期同步信号。
2.根据权利要求1所述的TDD同步开关的实现方法，其特征在于：所述配置参数包括信号通信制式、内部时隙配置信息、循环序列的类型、上行到下行的延时时间UL_DL_DELAY、下行到上行的延时时间DL_UL_DELAY。
3.根据权利要求1所述的TDD同步开关的实现方法，其特征在于，对周期同步信号进行模式验证的过程为：根据配置参数内的时隙配置信息生成与当前配置对应的周期门限值，将周期同步信号的周期与该周期门限值进行比较，当周期同步信号的周期与门限值之间的差值位于允许的误差范围内时，则通过验证。
4.根据权利要求1所述的TDD同步开关的实现方法，其特征在于：所述周期同步信号的误差t1为T-T1，其中，T为根据配置参数内的通信制式和信号模式得到的信号理论周期，T1为信号的实际周期。
5.根据权利要求4所述的TDD同步开关的实现方法，其特征在于，所述同步校准补偿实时参数包括从同步点到下行信号开始的时间T_DL_SWITCH_TIME、从同步点到上行和下行之间的保护时隙的时间T_UL_SWITCH_TIME；
所述同步点到下行信号开始的时间T_DL_SWITCH_TIME＝T_FRAME_START+t1+UL_DL_DELAY，其中T_FRAME_START为信号理论周期T与监测时长T2的差值，t1为周期同步信号的误差，UL_DL_DELAY为根据配置参数获取的上行到下行的延时时间；
所述同步点到上行和下行之间的保护时隙的时间T_UL_SWITCH_TIME＝SYNC_DELAY+t1+DL_UL_DELAY，其中SYNC_DELAY为根据系统中循环序列类型的得到的理论同步延时时间，t1为周期同步信号的误差，DL_UL_DELAY为根据配置参数获取的下行到上行的延时时间。
6.根据权利要求5所述的TDD同步开关的实现方法，其特征在于，根据所述同步校准补偿实时参数对周期同步信号进行补偿，生成新的开关信号的具体过程为：每次检测到脉冲的上升沿时，导入同步校准补偿实时参数T_DL_SWITCH_TIME和T_UL_SWITCH_TIME，同时计数器清零并开始计数，把输出开关信号设置为1，当计数到T_UL_SWITCH_TIME时间时关闭开关，把输出开关信号设置为0，当计数到T_DL_SWITCH_TIME时打开开关，重复次操作，直至生成新的开关信号。
7.根据权利要求1-5中任意一条所述的TDD同步开关的实现方法，其特征在于：对所述周期同步信号进行补偿时，采用前一帧的同步校准补偿实时参数对当前帧进行补偿操作。
8.一种TDD同步开关的实现装置，其特征在于，包括：
信号接收处理模块(1)：用于接收TDD信号，对输入的TDD信号进行初步去毛刺处理，滤除信号中的毛刺信号，避免误触发；
信号整形滤波模块(2)：用于把TDD信号时隙中的各种脉冲信号去除，得到周期同步信号；
同步验证模块(3)：用于对接收的周期同步信号进行模式验证，验证成功后生成同步成功信号，并将周期同步信号和同步成功信号一起输入同步补偿模块(6)；
通信接口模块(4)：用于接收上层软件下发的配置参数；
模式配置模块(5)：用于根据配置参数进行不同模式和制式及相关参数的配置；
同步补偿模块(6)：用于对周期同步信号进行误差计算，根据输入的配置参数获取补偿参数，根据补偿参数和误差计算出同步校准补偿实时参数，并将同步校准补偿实时参数和周期同步信号发送给同步开关信号输出模块(7)；
同步开关信号输出模块(7)：用于接收同步校准补偿实时参数和周期同步信号，利用同步校准补偿实时参数对周期同步信号进行误差补偿，生成新的开关信号。
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