CN114697174B - 一种基于时分多址的通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于时分多址的通信系统及方法，包括基站和若干移动通信终端，移动通信终端包括若干信号收发装置，用于向基站发送突发信号，以及接收反馈信号；基站包括：调制模块，对突发信号进行调制，得到调制信号；信号调整模块，包括：第一调整单元，在调制信号前增设保护时间，得到第一调整信号；第二调整单元，将突发前导码放在保护时间后，形成第二调整信号；第三调整单元，用于捕获数据子帧，在数据子帧前增设初始唯一码，在数据子帧的后增设结束唯一码，形成第三调整信号；增益控制模块，对第三调整信号增益控制，得到增益控制信号；反馈模块，根据增益控制信号生成反馈信号。本发明提升了移动通信终端和基站间的通信质量。

Description

一种基于时分多址的通信系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于时分多址的通信系统及方法。

背景技术

时分多址是通信技术中基本多址技术之一，在2G(为GSM)移动通信系统中多被采用，卫星通信和光纤通信的多址技术中。时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动通信终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动通信终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动通信终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。

目前，在现有的移动通信系统中，一般会将前导码置于突发信号的中间位置，以供基站和各移动通信终端对该突发信号进行捕获，但是该种突发信号对频偏和相位估计不够精确，导致基站与移动通信终端之间的通信质量不够高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于时分多址的通信系统及方法，用于提升移动通信终端和基站之间的通信质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于时分多址的通信系统，包包括基站和若干移动通信终端，所述移动通信终端包括若干信号收发装置，所述信号收发装置用于向所述基站发送突发信号，以及接收所述基站发送的反馈信号；

所述基站包括：

调制模块，用于对所述突发信号进行调制，得到调制信号；

信号调整模块，连接所述调制模块，包括：

第一调整单元，用于在所述调制信号的最前端增设用于稳定所述调制信号的保护时间，得到第一调整信号；

第二调整单元，连接所述第一调整单元，用于提取所述第一调整信号中的前导码，并将所述前导码重新组合后形成用于辅助所述信号收发装置进行增益控制的突发前导码，进而将所述突发前导码放置在所述保护时间后端，形成第二调整信号；

第三调整单元，连接所述第二调整单元，用于在所述第二调整信号中捕获得到数据子帧，并在所述数据子帧的前端增设用于表示信号开始的初始唯一码，以及在所述数据子帧的后端增设用于表示信号开始的结束唯一码，形成第三调整信号；

增益控制模块，连接所述调制模块，用于对所述第三调整信号进行自动增益控制，得到增益控制信号；

反馈模块，连接所述增益控制模块，用于根据所述增益控制信号生成所述反馈信号；

所述信号收发装置包括：

解调模块，用于对所述反馈信号进行解调，得到解调信号，所述解调信号中共包含有所述初始唯一码和所述结束唯一码；

信号分析模块，连接所述解调模块，用于对所述解调信号中的所述初始唯一码和所述结束唯一码进行分析，得到一信号分析结果，所述信号分析结果包括所述解调信号的频偏和相位；

信号处理模块，连接所述信号分析模块，用于根据所述信号分析结果对所述解调信号的频率、相位和时钟进行同步。

进一步地，所述第二调整单元包括：

提取子单元，用于从所述第一调整信号中提取得到所述前导码；

重组子单元，连接所述提取子单元，用于将所述前导码分解成若干长信号和若干短信号，并将若干所述长信号和若干所述短信号重新组合形成若干字符，若干所述字符组合形成所述突前导码。

进一步地，所述突发前导码为等幅电波，所述突发前导码的振幅固定且所述突发前导码的频率与调频的频率不一致。

进一步地，所述保护时间为不同所述调制信号之间的保护时隙，所述保护时隙的范围在0.24ms至0.48ms之间。

进一步地，所述保护时隙介于下行导频时隙和上行导频时隙之间，所述保护时隙的时间长度为96chips。

进一步地，所述数据子帧包括帧头、数据主体和帧尾，所述帧头和所述帧尾包含若干用于验证所述数据子帧身份的控制信息，所述控制信息包括同步信息、地址信息和差错信息，所述基站和若干所述移动通信终端之间设有网络层，所述数据主体为所述网络层中传输的数据。

进一步地，所述调制模块对所述突发信号的调制方式包括正交幅度调制或正交相移键控。

一种基于时分多址的通信方法，应用于上述的基于时分多址的通信系统，所述基于时分多址的通信方法包括：

步骤S1，移动通信终端的若干信号收发装置向基站发送突发信号；

步骤S2，调制模块对所述突发信号进行调制，得到调制信号；

步骤S3，第一调整单元在所述调制信号的最前端增设用于稳定所述调制信号的保护时间，得到第一调整信号；

步骤S4，第二调整单元提取所述第一调整信号中的前导码，并将所述前导码放置在所述保护时间后端，形成第二调整信号；

步骤S5，第三调整单元在所述第二调整信号中捕获得到数据子帧，并在所述数据子帧的前端增设用于表示信号开始的初始唯一码，以及在所述数据子帧的后端增设用于表示信号开始的结束唯一码，形成第三调整信号；

步骤S6，增益控制模块对所述第三调整信号进行自动增益控制，得到增益控制信号；

步骤S7，反馈模块根据所述增益控制信号生成所述反馈信号，若干所述信号收发装置接收所述反馈信号；

步骤S8，解调模块对所述反馈信号进行解调，得到解调信号，所述解调信号中共包含有所述初始唯一码和所述结束唯一码；

步骤S9，信号分析模块对所述解调信号中的所述初始唯一码和所述结束唯一码进行分析，得到一信号分析结果，所述信号分析结果包括所述解调信号的频偏和相位；

步骤S10，信号处理模块根据所述信号分析结果对所述解调信号的频率、相位和时钟进行同步。

进一步地，所述步骤S4包括：

步骤S41，提取子单元从所述第一调整信号中提取得到所述前导码；

步骤S42，重组子单元将所述前导码分解成若干长信号和若干短信号，并将若干所述长信号和若干所述短信号重新组合形成若干字符，若干所述字符组合形成所述突前导码。

本发明的有益效果：

本发明通过在调制信号的前端设置保护时间，为移动通信终端初始连接基站时提供稳定的过渡时间，使得调制信号发送至基站时的稳定性更高，提升了基站与移动通信终端之间的连接稳定性；

同时本发明还提取原信号中的前导码，并将其重新组合形成突发前导码，利用突发前导码辅助信号收发装置进行增益控制，提升了信号收发装置增益控制的稳定性；

本发明还在数据子帧的前端和后端分别增设初始唯一码和结束唯一码，使得信号收发装置可以根据初始唯一码和结束唯一码对信号进行计算分析，最终可以根据分析结果同步信号的频率、相位和时钟，以提升频偏和相位估计的精确度。

综上，本发明有效提升了基站与移动通信终端之间的通信质量。

附图说明

图1是本发明中基于时分多址的通信系统的结构示意图；

图2是本发明中的基于时分多址的通信方法的步骤流程图；

图3是本发明中的基于时分多址的通信方法的步骤子流程图。

附图标记：1、基站；11、调制模块；12、信号调整模块；121、第一调整单元；122、第二调整单元；1221、提取子单元；1222、重组子单元；123、第三调整单元；13、增益控制模块；14、反馈模块；2、移动通信终端；21、信号收发装置；211、解调模块；212、信号分析模块；213、信号处理模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，本实施例的一种基于时分多址的通信系统，包括基站1和若干移动通信终端2，移动通信终端2包括若干信号收发装置21，信号收发装置21用于向基站1发送突发信号，以及接收基站1发送的反馈信号；

基站1包括：

调制模块11，用于对突发信号进行调制，得到调制信号；

信号调整模块12，连接调制模块11，包括：

第一调整单元121，用于在调制信号的最前端增设用于稳定调制信号的保护时间，得到第一调整信号；

第二调整单元122，连接第一调整单元121，用于提取第一调整信号中的前导码，并将前导码重新组合后形成用于辅助信号收发装置21进行增益控制的突发前导码，进而将突发前导码放置在保护时间后端，形成第二调整信号；

第三调整单元123，连接第二调整单元122，用于在第二调整信号中捕获得到数据子帧，并在数据子帧的前端增设用于表示信号开始的初始唯一码，以及在数据子帧的后端增设用于表示信号开始的结束唯一码，形成第三调整信号；

增益控制模块13，连接调制模块11，用于对第三调整信号进行自动增益控制，得到增益控制信号；

反馈模块14，连接增益控制模块13，用于根据增益控制信号生成反馈信号；

信号收发装置21包括：

解调模块211，用于对反馈信号进行解调，得到解调信号，解调信号中共包含有初始唯一码和结束唯一码；

信号分析模块212，连接解调模块211，用于对解调信号中的初始唯一码和结束唯一码进行分析，得到一信号分析结果，信号分析结果包括解调信号的频偏和相位；

信号处理模块213，连接信号分析模块212，用于根据信号分析结果对解调信号的频率、相位和时钟进行同步。

具体地，本实施例中，调制模块11可以为信号调制器，增益控制模块13可以为自动增益控制电路。

本技术方案通过在调制信号的前端设置保护时间，为移动通信终端2初始连接基站1时提供稳定的过渡时间，使得调制信号发送至基站1时的稳定性更高，提升了基站1与移动通信终端2之间的连接稳定性；

同时本技术方案还提取原信号中的前导码，并将其重新组合形成突发前导码，利用突发前导码辅助信号收发装置21进行增益控制，提升了信号收发装置21增益控制的稳定性。

本技术方案还在数据子帧的前端和后端分别增设初始唯一码和结束唯一码，使得信号收发装置21可以根据初始唯一码和结束唯一码对信号进行计算分析，最终可以根据分析结果同步信号的频率、相位和时钟，以提升频偏和相位估计的精确度。

综上，本技术方案有效提升了基站1与移动通信终端2之间的通信质量。

优选的，第二调整单元122包括：

提取子单元1221，用于从第一调整信号中提取得到前导码；

重组子单元1222，连接提取子单元1221，用于将前导码分解成若干长信号和若干短信号，并将若干长信号和若干短信号重新组合形成若干字符，若干字符组合形成突前导码。

具体地，本实施例中，提取子单元1221采用信号特征提取方法从第一调整信号中的前导码，重组子单元1222采用预设的数据分解方法将前导码分解成若干长信号和短信号，进而对若干长信号和若干短信号进行重新组合形成若干不同的字符，若干重复的字符组成突发前导码。

优选的，突发前导码为等幅电波，突发前导码的振幅固定且突发前导码的频率与调频的频率不一致。

具体地，本实施例中，等幅电波具有所需设备简单、占用频带窄、发射效率高、在同等条件下通信距离更远的优点，通过使用等幅电波形式的突发前导码，提高了信号的通信距离，同时由于突发前导码的振幅固定，使得信号稳定性更高。

优选的，保护时间为不同调制信号之间的保护时隙，保护时隙的范围在0.24ms至0.48ms之间。

具体地，本实施例中，当保护时隙的范围在0.24ms至0.48ms之间时，既能为移动通信终端2初始连接基站1时提供稳定的过渡时间，又能保证通讯效率，避免通信效率引保护时隙过长而太低。

优选的，保护时隙介于下行导频时隙和上行导频时隙之间，保护时隙的时间长度为96chips。

具体地，本实施例中，保护时隙的作用是避免下行导频时隙和上行导频时隙互相干扰而设置的。

优选的，数据子帧包括帧头、数据主体和帧尾，帧头和帧尾包含若干用于验证数据子帧身份的控制信息，控制信息包括同步信息、地址信息和差错信息，基站1和若干移动通信终端2之间设有网络层，数据主体为网络层中传输的数据。

具体地，本实施例中，基站1处存储有若干标准验证数据，标准验证数据与数据子帧相关联，通过在数据子帧的帧头和帧尾处控制信息，可以将控制信息中的同步信息、地址信息和差错信息与标准验证数据进行比对来对数据子帧的身份进行验证，进而提升了数据传输的安全性。

优选的，调制模块11对突发信号的调制方式包括正交幅度调制或正交相移键控。

具体地，本实施例中，正交幅度调制具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点，而正交相移键控具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单，调制模块11通过使用正交幅度调制或正交相移键控的调制方式能够有效提升调制模块11对突发信号的调制稳定性。

一种基于时分多址的通信方法，应用于上述的基于时分多址的通信系统，如图2所示，基于时分多址的通信方法包括：

步骤S1，移动通信终端2的若干信号收发装置21向基站1发送突发信号；

步骤S2，调制模块11对突发信号进行调制，得到调制信号；

步骤S3，第一调整单元121在调制信号的最前端增设用于稳定调制信号的保护时间，得到第一调整信号；

步骤S4，第二调整单元122提取第一调整信号中的前导码，并将前导码放置在保护时间后端，形成第二调整信号；

步骤S5，第三调整单元123在第二调整信号中捕获得到数据子帧，并在数据子帧的前端增设用于表示信号开始的初始唯一码，以及在数据子帧的后端增设用于表示信号开始的结束唯一码，形成第三调整信号；

步骤S6，增益控制模块13对第三调整信号进行自动增益控制，得到增益控制信号；

步骤S7，反馈模块14根据增益控制信号生成反馈信号，若干信号收发装置21接收反馈信号；

步骤S8，解调模块211对反馈信号进行解调，得到解调信号，解调信号中共包含有初始唯一码和结束唯一码；

步骤S9，信号分析模块212对解调信号中的初始唯一码和结束唯一码进行分析，得到一信号分析结果，信号分析结果包括解调信号的频偏和相位；

步骤S10，信号处理模块213根据信号分析结果对解调信号的频率、相位和时钟进行同步。

优选的，如图3所示，步骤S4包括：

步骤S41，提取子单元1221从第一调整信号中提取得到前导码；

步骤S42，重组子单元1222将前导码分解成若干长信号和若干短信号，并将若干长信号和若干短信号重新组合形成若干字符，若干字符组合形成突前导码。

工作原理：

信号收发装置21可以为信号收发器。若干移动通信终端2上的信号收发器先向基站1发送一个突发信号。基站1在接收到突发信号后，先通过调制模块11对突发信号进行调制，得到调制信号；然后通过信号调整模块12中的第一调整单元121在调制信号的最前端增设保护时间，得到第一调整信号，通过设置保护时间，为移动通信终端2初始连接基站1时提供稳定的过渡时间，使得调制信号发送至基站1时的稳定性更高。然后第二调整单元122提取第一调整信号中的前导码，并将前导码重新组合后形成突发前导码，进而将突发前导码放置在保护时间后端，形成第二调整信号。通过将前导码重新组合后形成的突发前导码辅助信号收发装置21进行增益控制，提升了信号收发装置21增益控制的稳定性。第三调整单元123在第二调整信号中捕获得到数据子帧，并在数据子帧的前端增设初始唯一码，以及在数据子帧的后端增设结束唯一码，形成第三调整信号。增益控制模块13对第三调整信号进行自动增益控制，得到增益控制信号并发送至反馈模块14，该增益控制信号包含有初始唯一码和结束唯一码。反馈模块14根据增益控制信号生成反馈信号，并反馈至信号收发器，该反馈信号中包含有初始唯一码和结束唯一码。信号收发器中的解调模块211对反馈信号进行解调，得到解调信号，并发送至信号分析模块212，该解调信号包含有初始唯一码和结束唯一码。信号分析模块212对解调信号中的初始唯一码和结束唯一码进行分析，得到信号分析结果，信号分析结果包括解调信号的频偏和相位。信号处理模块213，用于根据信号分析结果中解调信号的频谱和相位对解调信号的频率、相位和时钟进行同步，实现了对频偏和相位估计的精确度的有效提升。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于时分多址的通信系统，其特征在于：包括基站(1)和若干移动通信终端(2)，所述移动通信终端(2)包括若干信号收发装置(21)，所述信号收发装置(21)用于向所述基站(1)发送突发信号，以及接收所述基站(1)发送的反馈信号；

所述基站(1)包括：

调制模块(11)，用于对所述突发信号进行调制，得到调制信号；

信号调整模块(12)，连接所述调制模块(11)，包括：

第一调整单元(121)，用于在所述调制信号的最前端增设用于稳定所述调制信号的保护时间，得到第一调整信号；

第二调整单元(122)，连接所述第一调整单元(121)，用于提取所述第一调整信号中的前导码，并将所述前导码重新组合后形成用于辅助所述信号收发装置(21)进行增益控制的突发前导码，进而将所述突发前导码放置在所述保护时间后端，形成第二调整信号；

第三调整单元(123)，连接所述第二调整单元(122)，用于在所述第二调整信号中捕获得到数据子帧，并在所述数据子帧的前端增设用于表示信号开始的初始唯一码，以及在所述数据子帧的后端增设用于表示信号开始的结束唯一码，形成第三调整信号；

增益控制模块(13)，连接所述信号调整模块(12)，用于对所述第三调整信号进行自动增益控制，得到增益控制信号；

反馈模块(14)，连接所述增益控制模块(13)，用于根据所述增益控制信号生成所述反馈信号；

所述信号收发装置(21)包括：

解调模块(211)，用于对所述反馈信号进行解调，得到解调信号，所述解调信号中共包含有所述初始唯一码和所述结束唯一码；

信号分析模块(212)，连接所述解调模块(211)，用于对所述解调信号中的所述初始唯一码和所述结束唯一码进行分析，得到一信号分析结果，所述信号分析结果包括所述解调信号的频偏和相位；

信号处理模块(213)，连接所述信号分析模块(212)，用于根据所述信号分析结果对所述解调信号的频率、相位和时钟进行同步；

所述第二调整单元(122)包括：

提取子单元(1221)，用于从所述第一调整信号中提取得到所述前导码；

重组子单元(1222)，连接所述提取子单元(1221)，用于将所述前导码分解成若干长信号和若干短信号，并将若干所述长信号和若干所述短信号重新组合形成若干字符，若干所述字符组合形成所述突发前导码。

2.根据权利要求1所述的基于时分多址的通信系统，其特征在于：所述突发前导码为等幅电波，所述突发前导码的振幅固定且所述突发前导码的频率与调频的频率不一致。

3.根据权利要求1所述的基于时分多址的通信系统，其特征在于：所述保护时间为不同所述调制信号之间的保护时隙，所述保护时隙的范围在0.24ms至0.48ms之间。

4.根据权利要求3所述的基于时分多址的通信系统，其特征在于：所述保护时隙介于下行导频时隙和上行导频时隙之间，所述保护时隙的时间长度为96chips。

5.根据权利要求1所述的基于时分多址的通信系统，其特征在于：所述数据子帧包括帧头、数据主体和帧尾，所述帧头和所述帧尾包含若干用于验证所述数据子帧身份的控制信息，所述控制信息包括同步信息、地址信息和差错信息，所述基站(1)和若干所述移动通信终端(2)之间设有网络层，所述数据主体为所述网络层中传输的数据。

6.根据权利要求1所述的基于时分多址的通信系统，其特征在于：所述调制模块(11)对所述突发信号的调制方式包括正交幅度调制或正交相移键控。

7.一种基于时分多址的通信方法，应用于权利要求1-6中任意一项所述的基于时分多址的通信系统，其特征在于，所述基于时分多址的通信方法包括：

步骤S1，移动通信终端(2)的若干信号收发装置(21)向基站(1)发送突发信号；

步骤S2，调制模块(11)对所述突发信号进行调制，得到调制信号；

步骤S3，第一调整单元(121)在所述调制信号的最前端增设用于稳定所述调制信号的保护时间，得到第一调整信号；

步骤S4，第二调整单元(122)提取所述第一调整信号中的前导码，并将所述前导码放置在所述保护时间后端，形成第二调整信号；

步骤S5，第三调整单元(123)在所述第二调整信号中捕获得到数据子帧，并在所述数据子帧的前端增设用于表示信号开始的初始唯一码，以及在所述数据子帧的后端增设用于表示信号开始的结束唯一码，形成第三调整信号；

步骤S6，增益控制模块(13)对所述第三调整信号进行自动增益控制，得到增益控制信号；

步骤S7，反馈模块(14)根据所述增益控制信号生成所述反馈信号，若干所述信号收发装置(21)接收所述反馈信号；

步骤S8，解调模块(211)对所述反馈信号进行解调，得到解调信号，所述解调信号中共包含有所述初始唯一码和所述结束唯一码；

步骤S9，信号分析模块(212)对所述解调信号中的所述初始唯一码和所述结束唯一码进行分析，得到一信号分析结果，所述信号分析结果包括所述解调信号的频偏和相位；

步骤S10，信号处理模块(213)根据所述信号分析结果对所述解调信号的频率、相位和时钟进行同步。

8.根据权利要求7所述的基于时分多址的通信方法，其特征在于：所述步骤S4包括：

步骤S41，提取子单元(1221)从所述第一调整信号中提取得到所述前导码；

步骤S42，重组子单元(1222)将所述前导码分解成若干长信号和若干短信号，并将若干所述长信号和若干所述短信号重新组合形成若干字符，若干所述字符组合形成所述突发前导码。