WO2012129947A1 - 应用于gsm系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统 - Google Patents

应用于gsm系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统 Download PDF

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WO2012129947A1
WO2012129947A1 PCT/CN2011/084716 CN2011084716W WO2012129947A1 WO 2012129947 A1 WO2012129947 A1 WO 2012129947A1 CN 2011084716 W CN2011084716 W CN 2011084716W WO 2012129947 A1 WO2012129947 A1 WO 2012129947A1
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baseband data
time slot
slot
synchronization
channel
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PCT/CN2011/084716
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Inventor
刘勇
黄小锋
张占胜
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京信通信系统（广州）有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements

Definitions

  • the present invention relates to mobile communication system application technologies, and in particular, to a slot synchronization and slot power detection method and system applied to a GSM system. Background of the invention
  • the GSM mobile communication system adopts Time Division Multiplexing (TDMA) technology.
  • TDMA Time Division Multiplexing
  • Each basic frame includes 8 time slots, and multiple basic frames form a multi-frame.
  • the user makes a call and the related control signal only occupies one of them. Gap, therefore, for a certain carrier, there are not 8 time slots in a certain period of time, especially when there is little traffic, only a few of them have signals, and the current GSM direct transmission In the station, whether the device status is busy or idle, whether there is user occupation in each time slot, the power amplifier in the device is normally open, and the power consumed in the device is the largest, occupying the main part of the energy consumption.
  • TDMA Time Division Multiplexing
  • time slot shutdown In today's energy shortage, if the power amplifier is time-slot-off in a time slot without user occupancy, the energy consumption of the whole device can be reduced, and the purpose of green energy can be realized, thereby reducing operating costs.
  • the premise of implementing time slot shutdown is to perform accurate time slot synchronization and time slot power detection. If the synchronization is not accurate enough, it will cause dropped calls, which will affect the call quality.
  • the signal power is only obtained by statistically averaging the signal energy over a period of time, and the signal power in a certain period of time is obtained based on the average energy.
  • the invention provides a slot synchronization and slot power detection method and system applied to a GSM system, which solves the problem that the GSM communication system repeater is difficult to implement slot synchronization and slot power detection in the absence of baseband data signaling information. Unable to provide synchronization reference for the power amplifier's time slot shutdown.
  • a slot synchronization method applied to a GSM system includes the steps of:
  • Step 1 Using software radio technology, locking the BCH channel, performing sampling rate conversion on the baseband data I and Q of the BCH channel, and setting an oversampling rate value that is an integer multiple of the GSM symbol rate;
  • FB sudden step two from the baseband data I and Q are extracted FCCH channel baseband data 3 ⁇ 4 and (3 ⁇ 4, capturing the FCCH channel baseband data 3 ⁇ 4 and Q F.
  • the FB Burst output one time slot coarse sync pulse signal;
  • Step 3 according to the time slot coarse synchronization pulse signal delaying the baseband data I and Q by one GSM basic frame to obtain a time range of the SB burst (synchronization burst sequence) of the SCH channel, from the baseband data I extracting the SCH and Q channel baseband data and Q is S, based on the time range from the base band data is and Qs in capturing the burst SB, outputs a pulse signal accurately synchronized slot.
  • SB burst synchronization burst sequence
  • a time slot power detecting method applied to a GSM system comprising the steps of the time slot synchronization method, and calculating the time slots of the GSM signal according to the time slot precise synchronization pulse signal after obtaining the time slot precise synchronization pulse signal Power.
  • a slot synchronization system applied to a GSM system comprising a sampling rate conversion module, a time slot coarse synchronization module, and a time slot precise synchronization module;
  • the sampling rate conversion module is configured to perform sampling rate conversion on the baseband data I and Q of the BCH channel;
  • the time slot coarse synchronization module is configured to extract baseband data I F of the FCCH channel from the baseband data I and Q. And Q F , capturing an FB burst of the FCCH channel from the baseband data 3 ⁇ 4 and Q F , and outputting a time slot coarse synchronization pulse signal according to the FB burst;
  • the time slot precise synchronization module is configured to delay the SB burst time range of the SCH channel according to the time slot coarse synchronization pulse signal by delaying the baseband data I and Q by a GSM basic frame, from the baseband data I and The baseband data Is and Qs in the SCH channel are extracted in Q, and the SB burst is captured from the baseband data Is and Qs according to the time range, and a time slot precise synchronization pulse signal is output.
  • a slot power detection system applied to a GSM system including the above slot synchronization system applied to the GSM system, and a slot power calculation module;
  • the time slot power calculation module is configured to calculate the power of each time slot of the GSM signal according to the time slot precise synchronization pulse signal.
  • the present invention uses software radio technology to extract the baseband data of the BCH channel, uses a relatively simple and easy to implement algorithm, extracts the baseband data of the FCCH channel, and captures the FB burst to implement the slot synchronization, and the output is coarse.
  • the synchronization pulse signal provides a delay reference for capturing the SB burst, delays the baseband data of the BCH channel according to the coarse synchronization pulse signal, extracts the baseband data of the SCH channel, and captures the SB burst from the slot, and realizes accurate synchronization of the time slot, and outputs
  • the slot precise sync pulse provides a synchronous reference for slot power detection.
  • the FB burst and the SB burst are captured successively, the accuracy of the capture is greatly improved, and the precise synchronization of the time slot and the time slot power can be realized in the case that the repeater lacks the baseband data signaling information of the GSM communication system. Accurate detection enables the base station to accurately perform time slot shutdown of the power amplifier.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a time slot synchronization method applied to a GSM system according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a result of a complex correlation operation in an embodiment of the present invention
  • 3 is a schematic structural diagram of a slot synchronization system applied to a GSM system according to the present invention
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a time slot coarse synchronization module in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a time slot precise synchronization module in an embodiment of the present invention. detailed description
  • FIG. 1 is a schematic flowchart of a time slot synchronization method applied to a GSM system according to the present invention, which includes the following steps:
  • the baseband data I and Q are delayed by one GSM basic frame according to the time slot coarse synchronization pulse signal, and the SCH channel can be initially obtained.
  • the time range of the SB burst and then feature extraction of the baseband data Is and Qs in the SCH channel in the baseband data I and Q, and capturing the SB burst from the baseband data I s and Q s according to the SB burst time range, A time slot precise synchronization pulse signal is output according to the SB burst to provide a synchronization reference for subsequent power detection.
  • the output precise time slot synchronization pulse provides a synchronization reference for the time slot power detection; and then the power of each time slot of the GSM signal is calculated according to the above precise time slot synchronization pulse, so as to accurately detect the time slot power.
  • OSR oversampling rate
  • the FB burst in the FCCH channel is demodulated into baseband data and the baseband data is 3 ⁇ 4 and ( ⁇ can be expressed as follows:
  • Equation 1 A cos(co 0 n / f s + ⁇ 0 ) (Equation 1)
  • Signal envelope of the FCCH channel
  • the signal is subject to various interferences when propagating on the wireless communication channel.
  • the actual value is not 0, but according to the baseband data 3 ⁇ 4 and (3 ⁇ 4 power level, it can be determined that ⁇ ⁇ - £ "" ⁇ (") is in a certain Within the range, the threshold is determined to determine the difference squared summation value, and the FB burst can be determined.
  • the largest point in the difference square sum is removed, and then ⁇ TM-ra (" According to the input baseband data 3 ⁇ 4 and ( ⁇ the power level preset threshold threshold ⁇ , the decision relationship is as follows: sum _ error (n) ⁇ A 0 ; the decision is FB to capture the FB burst by the above judgment The time slot position of the common channel where the FCCH channel is located is obtained, and the time slot coarse synchronization of the GSM signal can be realized.
  • the FB burst in the FCCH channel and the SB burst in the SCH channel are separated by a GSM basic frame, so after capturing the FB burst, a time slot coarse synchronization pulse is output, and the subsequent detection SB bursts. Send a coarse synchronization reference.
  • the SB burst in the SCH channel contains a 64-bit training sequence, and the training sequence is converted to 64*OSR by software radio technology ADC sampling and sampling rate conversion. Baseband discrete sequences. If there is an SB burst in Rs, there will be a discrete sequence of 64*OSR training bits. The training sequence has a strong correlation. In order to capture the training sequence, the 64*OSR baseband-formed discrete sequence Ri, Ri can be pre-set to be:
  • Equation 7 Transform it, and substitute Equation 5 and Equation 6 into Equation 7 to get:
  • the present invention adopts a complex radio-technology based complex correlation technique, using complex correlation.
  • the correlation operation is performed, and for the operation of the above equation, it is not necessary to store 4 sets of data locally to correlate 4 sets of data. Just do a correlation operation locally.
  • Equation 7 Using the relationship between correlation and convolution, Equation 7 can be transformed into:
  • Equation 9 The " ® " in Equation 9 is a convolution operator, and Equation 9 is substituted into Equation 8, where the baseband data I and QL are constants, and the convolution is the input sequence and filter. The coefficients are multiplied and accumulated, where the filter coefficients are the baseband data I and QL. According to Equation 9, the baseband data I and QL are inverted in the local data to be the filter coefficients. With these transformations, the design of the correlator becomes very simple, especially for digital chip implementations.
  • the output of the 4-way correlator in Equation 7 is squared and summed, and the gate is preset according to the power levels of the baseband data I and Q. Limit threshold S. Judgment it, the relationship is as follows: ⁇ C ⁇ 2 > B 0 ; The judgment is SB
  • Figure 2 is a schematic diagram of the results of complex correlation operations. It can be seen from the figure that when the complex correlation budget is performed, the correlation value will produce a sharp spike when the SB burst arrives, and the SB can be accurately captured by the decision. Sudden.
  • the training sequence of the SB burst in the SCH channel can be detected, and then the baseband data Is and Qs are delayed at the position of the SB burst according to the training sequence, and a time slot precise synchronization pulse signal is output to implement GSM. The time slots of the signals are accurately synchronized.
  • the preset threshold threshold ⁇ and the preset threshold threshold in steps 2 and 3.
  • the time slot precise synchronization pulse signal is used as a synchronous reference for the subsequent time slot power detection.
  • the period of the pulse is 577us, and the power of each time slot can be accurately calculated according to the pulse to the GSM signal.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a time slot synchronization system applied to the GSM system according to the present invention, including: a sampling rate conversion module 201, a time slot coarse synchronization module 202, and a time slot precise synchronization module 203;
  • the working principle is: the sampling rate conversion module 201 performs sampling rate conversion on the baseband data I and Q of the BCH channel; the time slot coarse synchronization module 202 extracts the baseband data 3 ⁇ 4 and Q F of the FCCH channel in the baseband data I and Q, and then extracts captured FCCH channel data from the baseband Q F.
  • the output pulse signal a coarse synchronization time slot; slot accurate slot synchronization module 203 coarse synchronization pulse signal baseband I and Q data by delaying a basic GSM
  • the frame obtains the time range of the SB burst of the SCH channel, and then performs feature extraction on the baseband data Is and Qs in the SCH channel in the baseband data I and Q, and captures the SB burst from the baseband data Is and Qs, and outputs an accurate time slot. Synchronization pulse signal.
  • the slot power detection system applied to the GSM system of the present invention includes the slot synchronization system and the slot power calculation module; the working principle is: after the slot precision synchronization module 203 implements slot synchronization, the slot power calculation The module calculates the power of each time slot of the GSM signal according to the output time slot precise synchronization pulse signal.
  • FIG. 4 and FIG. 5 are schematic diagrams showing the structure of the time slot coarse synchronization module 202 and the time slot precise synchronization module 203, respectively.
  • the time slot coarse synchronization module 202 specifically includes: a signal extraction unit 2021, an envelope extraction unit 2022, a difference operation unit 2023, a lookup table unit 2024, and a decision unit 2025;
  • the time slot precise synchronization module 203 specifically includes: a delay unit (1) 2031, a signal extraction unit 2032 storage unit 2033, a complex correlator 2034, a lookup table unit 2035, a decision unit 2036, and a delay unit (2) 2037.
  • the sampling rate conversion module 201 locks the BCH channel, and captures the BCH channel baseband data I and
  • the signal extracting unit 2021 in the time slot coarse synchronization module 202 performs feature extraction on the baseband data 226 and Q F in the FCCH channel in the baseband data I and Q; the envelope extracting unit 2022 extracts the baseband data in the FCCH channel 3 ⁇ 4 and ( ⁇ ).
  • the signal envelope, the differential operation unit 2023 performs envelope first differential, differential square, sliding window and differential square sum TM - e?TCT "(") output to the decision unit, and the lookup table unit 2024 Find and output a threshold threshold ⁇ to the decision unit based on the power levels of the baseband data 3 ⁇ 4 and Q F , and then the decision unit 2025 compares TM - e?TCT "(") with ⁇ to capture the FB burst, and then outputs a time slot coarse synchronization. Pulse signal.
  • the delay unit (1) 2031 in the slot precise synchronization module 203 obtains the time range of the SB burst of the SCH channel according to the slot coarse sync pulse signal delaying the baseband data I and Q by one GSM basic frame, and the signal extracting unit 2032
  • the SCH channel baseband data I s and Qs in the baseband data I and Q are subjected to feature extraction
  • the storage unit 2033 stores two sets of pre-set baseband data I and QL
  • the complex correlator 2034 pairs the baseband data Is and Qs with the baseband data I and
  • the QL performs a correlation operation and then outputs the correlation operation result
  • decision unit 2036 pairs
  • the training sequence in the SB burst is compared and the delay unit (2) 2037 delays the received baseband data I and Q according to the training sequence position, and then outputs the slot precise synchronization pulse signal.
  • the slot power detection system applied to the GSM system of the present invention includes the slot synchronization system applied to the GSM system and the slot power calculation module; wherein the slot power calculation module is configured to calculate the GSM signal according to the slot precise synchronization pulse signal.
  • the power of each time slot The working principle is as follows: After the time slot synchronization system realizes the precise synchronization of the time slot of the GSM signal, the time slot power calculation module accurately performs the power of each time slot of the GSM signal according to the time slot precise synchronization pulse signal output by the time slot precise synchronization module. Calculation, to achieve accurate detection of slot power.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

应用于GSM系统的时隙同步和时隙功率检测方法，其中时隙同步方法包括：对BCH信道的基带数据I和Q进行采样率变换；提取FCCH信道的基带数据IF和QF，捕获FB突发，输出时隙粗同步脉冲信号；提取SCH信道中的基带数据IS和QS，捕获SB突发，输出时隙精确同步脉冲信号；时隙功率检测方法包括上述时隙同步方法的步骤以及根据时隙精确同步脉冲信号计算GSM信号各个时隙功率。本发明还提供了应用于GSM系统的时隙同步和时隙功率检测系统，通过本发明的技术，能实现直放站的GSM信号时隙精确同步，同时也实现了时隙功率的准确检测，为基站功放的时隙关断提供了同步参考。

Description

应用于 GSM系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统 技术领域
本发明涉及移动通信系统应用技术， 特别涉及一种应用于 GSM系统的时隙同步和 时隙功率检测方法及系统。 发明背景
目前 GSM移动通信系统， 采用的是时分复用技术 (TDMA), 每一个基本帧包括 8 个时隙， 多个基本帧组成一个复帧， 用户进行通话和相关的控制信号只占用其中的一个 时隙， 因此对某一个载波在某一个时间段内并不是 8个时隙都是有信号的， 特别在话务 量少的时候， 只有其中的很少时隙有信号， 而目前的 GSM直放站中， 无论设备状态是 忙或者是闲， 各时隙是否有用户占用， 设备中的功放都是常开的， 而功放在设备中消耗 的能源是最大的， 占据了能耗的主要部分。
在能源紧张的今天， 如果在无用户占用的时隙上对功放进行时隙关断， 就可以降低 整机设备的能耗， 实现绿色能源的目的， 从而降低运行成本。 但是实现时隙关断的前提 是要进行准确的时隙同步和时隙功率检测， 如果同步不够精确， 就会造成掉话， 从而影 响通话质量。 在目前直放站行业， 由于没有实现时隙精确同步， 所以信号功率只是通过 在一段时间内对信号能量进行统计平均， 基于平均能量得出某时间段内的信号功率， 这 种计算方法有一定的局限性， 因为只有在时隙同步后在一个时隙时间内计算信号功率才 是准确的， 而在没有精确的时隙同步作为参考情况下， 根据这种方法检测的数据， 在话 务量少或对基站进行功率控制时， 带来了很大的误差， 从而造成监控方面的错误判断。
在直放站等网络优化边缘设备中， 由于缺乏基带数据的信令信息， 所以难以实现时 隙的同步， 从而无法实现准确的时隙功率检测， 也就无法为时隙关断提供同步参考， 造 成基站的功放无法准确进行时隙关断。 发明内容
本发明提供应用于 GSM系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统，解决了 GSM 通信系统直放站在缺乏基带数据信令信息情况下难以实现时隙同步、时隙功率检测不准 确从而无法为功放的时隙关断提供同步参考的问题。
一种应用于 GSM系统的时隙同步方法， 包括步骤：
步骤一、采用软件无线电技术， 锁定 BCH信道， 对 BCH信道的基带数据 I和 Q进 行采样率变换， 设定相对 GSM码元速率整数倍的过采样率值；
步骤二、 从所述基带数据 I和 Q中提取 FCCH信道的基带数据 ¾和（¾， 从基带数 据 ¾和 QF中捕获所述 FCCH信道的 FB突发 （频率校正突发脉冲序列）， 根据所述 FB 突发输出一个时隙粗同步脉冲信号；
步骤三、 根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据 I和 Q延时一个 GSM基本 帧得到 SCH信道的 SB突发 （同步突发脉冲序列） 的时间范围， 从所述基带数据 I和 Q 中提取所述 SCH信道中的基带数据 Is和 Qs， 根据所述时间范围从所述基带数据 Is和 Qs中捕获所述 SB突发， 输出一个时隙精确同步脉冲信号。
一种应用于 GSM系统的时隙功率检测方法， 包括上述时隙同步方法的步骤， 以及 在获得所述时隙精确同步脉冲信号之后， 根据所述时隙精确同步脉冲信号计算 GSM信 号各个时隙的功率。
一种应用于 GSM系统的时隙同步系统， 包括采样率变换模块， 时隙粗同步模块， 时隙精确同步模块；
所述采样率变换模块， 用于对 BCH信道的基带数据 I和 Q进行采样率变换； 所述时隙粗同步模块，用于从所述基带数据 I和 Q中提取 FCCH信道的基带数据 IF 和 QF， 从基带数据 ¾和 QF中捕获所述 FCCH信道的 FB突发， 并根据所述 FB突发输 出一个时隙粗同步脉冲信号；
所述时隙精确同步模块， 用于根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据 I和 Q 延时一个 GSM基本帧得到 SCH信道的 SB突发时间范围， 从所述基带数据 I和 Q中提 取所述 SCH信道中的基带数据 Is和 Qs，根据所述时间范围从所述基带数据 Is和 Qs中 捕获所述 SB突发， 输出一个时隙精确同步脉冲信号。
一种应用于 GSM系统的时隙功率检测系统， 包括上述应用于 GSM系统的时隙同 步系统， 以及时隙功率计算模块；
所述时隙功率计算模块， 用于根据所述时隙精确同步脉冲信号计算 GSM信号各个 时隙的功率。
与现有技术相比， 本发明采用软件无线电技术对 BCH信道的基带数据进行抽取， 使用相对简单而且易于实现的算法， 提取 FCCH信道的基带数据， 捕获 FB突发实现时 隙粗同步， 输出粗同步脉冲信号为捕获 SB突发提供延时参考， 根据粗同步脉冲信号对 BCH信道的基带数据进行延时， 提取 SCH信道的基带数据， 并从其中捕获 SB突发， 实现时隙精确同步， 输出时隙精确同步脉冲， 为时隙功率检测提供同步参考。 通过上述 双重捕获方法， 先后捕获 FB突发和 SB突发， 大大提高了捕获的准确性， 可以在直放 站缺乏 GSM通信系统基带数据信令信息情况下实现时隙精确同步和时隙功率的准确检 测， 使得基站能准确进行功放的时隙关断。 附图说明
图 1是本发明应用于 GSM系统的时隙同步方法的流程示意图；
图 2是本发明实施例中的复数相关运算结果的示意图； 图 3是本发明应用于 GSM系统的时隙同步系统的结构示意图；
图 4是本发明实施例中的时隙粗同步模块的结构示意图；
图 5是本发明实施例中的时隙精确同步模块的结构示意图。 具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的时隙同步方法和时隙功率检测方法的技术 方案做详细的说明。
请参阅图 1， 图 1是本发明应用于 GSM系统的时隙同步方法的流程示意图， 包括 以下步骤：
S 101、采用软件无线电技术， 锁定 BCH信道， 提取 BCH信道的基带数据 I和 Q并 将其进行采样率变换， 根据实际情况， 设定相对 GSM码元速率整数倍的 OSR (过采样 率） 值；
5102、 对基带数据 I和 Q中 FCCH信道的基带数据 ¾和(¾进行特征提取， 然后从 基带数据 ¾和 QF中捕获 FCCH信道的 FB突发， 根据 FB突发输出一个时隙粗同步脉 冲信号， 为后续捕获 SB提供时间范围参考；
5103、 由于 FB突发与 SB突发的相对位置固定且刚好相隔一个 GSM基本帧， 根据 上述时隙粗同步脉冲信号对基带数据 I和 Q进行延时一个 GSM基本帧， 就可以初步得 到 SCH信道的 SB突发的时间范围， 然后对基带数据 I和 Q中 SCH信道中的基带数据 Is和 Qs进行特征提取， 根据 SB突发时间范围， 从基带数据 Is和 Qs中捕获 SB突发， 根据 SB突发输出一个时隙精确同步脉冲信号， 为后续的功率检测提供同步参考。
在实现 GSM信号的时隙精确同步后， 输出的精确时隙同步脉冲为时隙功率检测提 供同步参考； 然后根据上述精确时隙同步脉冲计算 GSM信号各个时隙的功率， 实现精 确检测时隙功率。
为了更清晰本发明的技术方案， 下面阐述本发明应用于 GSM系统的时隙同步和时 隙功率检测方法的技术方案的较佳实施例。
对于 S 101、 具体地， 采用软件无线电技术， 锁定 BCH信道， 对 BCH信道的基带 数据 I和 Q进行数字下变频、 数据抽取， 对数字下变频器 DDC输出的高速序列进行采 样率变换， 得到相对于 GSM码元速率整数倍的 OSR (过采样率） 值， 对于 OSR取值 可以根据实施本专利的使用者的实际情况而定， 通常取值范围为 4至 16之间， 在本实 施例中， OSR=8。
对于 S 102、 具体地， 锁定 FCCH信道， 对 FCCH信道的基带数据 IF和 QF进行特 征提取， 获得基带数据 ¾和(^的正弦波序列， 对上述正弦波序列进行包络信号提取， 就可以得到 FCCH信道的信号包络线；
在 GSM系统中， FCCH信道中的 FB突发经过解调变为基带数据后基带数据 ¾和 (^都可以如下公式表示：
y(n) = A cos(co0n / fs + δ0 ) (等式 1) 公式表示正弦波序列， 其中， ^为幅度， β。为 1625/24kHz， _^ ^为采样频率， 。 为初始相位。 如果采样率 =8*270.833kHz， 即过采样率 OSR=8， 那么可知 32个采样 点就构成一个正弦波周期， 而一个正弦波周期中最大值可以认为是信号的峰值， 求出峰 值得到一条 FCCH信道的信号包络线：
peak(n) = max[sample(32n + m)] m = 1，2，3K 32 (等式 2) 对于 FB突发， 若 OSR=8， 会有 37个正弦波序列， 如果取每一个正弦波序列的最 大值的点， 构成了一个 37个点的矩形窗。 基于此信号特征， 对 进行一 次差分运算得到：
error (n) = peak(n) - peak(n - 1) n = l，2，3K (等式 3 ) 用一个宽为 37点的滑动窗口函数对 e?TCT"(")进行截取求平方求和，每次移动一个一 次差分点， 得到平方和^
37
sum _error{n) - error (n + k)2
~ ^ " = 1，2，3K (等式 4 ) 根据上述分析可知， 如果是 FB突发， 即正弦波序列， ™ -e?TCT"(")理论上应该为
0， 但是信号在无线通信信道上进行传播时受到各种干扰， 实际值不为 0， 但根据基带数 据 ¾和(¾的功率等级， 可以确定^∞-£""^(")在一定的范围之内， 设置门限判断其差 分平方求和值， 即可判断 FB突发， 在本实施例中为了提高检测的正确性， 去掉差分平 方和中最大的点， 再求^™- ra (")， 根据输入的基带数据 ¾和(^的功率等级预设门 限阈值 Λ对其进行判决， 其判决关系如下： sum _ error (n)≤ A0 ； 判决为 FB 通过上述判决来捕获 FB突发， 得到 FCCH信道所在公共信道的时隙位置， 即可实 现 GSM信号的时隙粗同步。
根据 GSM系统的帧格式， FCCH信道中的 FB突发和 SCH信道中的 SB突发相隔 —个 GSM基本帧， 所以在捕获 FB突发后， 输出一个时隙粗同步脉冲， 给后续检测 SB 突发提供粗同步参考。
对于 S 103、具体地， 根据上述粗同步脉冲对基带数据 I和 Q延时一个 GSM基本帧 就可以得到 SB突发的时间范围，锁定 SCH信道， 对 SCH信道中的基带数据 Is和 Qs进 行特征提取， 然后根据基带数据 Is和 Qs得到复数序列 Rs， 其表达式为：
Rs = Is + jQs (等式 5 ) 根据 GSM系统的帧格式， SCH信道中的 SB突发包含 64个比特的训练序列， 训练 序列经过软件无线电技术 ADC采样及采样率变换后变成 64*OSR个基带离散序列。 在 Rs中如果含有 SB突发， 就会有 64*OSR个训练比特的离散序列。 训练序列具有极强的 相关性，为了捕获训练序列，此时可以预先设置存储 64*OSR个基带成型的离散序列 Ri， Ri的表达式为：
RL = IL + jQi (等式 6) 然后把复数序列 Rs与复数序列 RL输入复数相关器进行复数序列相关运算， 复相关 运算也采用滑窗技术， 用窗口函数截取相关运算结果， 窗口宽度为 64*OSR个采样点， 每次滑动一个采样点， OSR=8时， 对应的算法如下：
C(n0) = Rs * RL =∑ Rs (m0)RL (m0 - n0 ) m。 = 1,2,3 · · · (等式 7 ) 对其进行变换， 将等式 5、 等式 6代入等式 7得到：
C(n0) = Is · - Qs H I QL + QS · (等式 8 ) 其中运算符 " · "为相关运算符， 等式 7为复数相关运算， 在数字芯片内部容易直接 实现。
根据 GSM系统的 GMSK调制技术可知， 对应的初始相位有 4种， 为了避免传统的 实序列相关技术及传统相关器带来的繁琐，本发明采用了基于软件无线电技术的复相关 技术， 使用复数相关器进行相关运算， 对于上述等式的运算， 无需在本地存储 4组数据 来对 4组数据进行相关。 只需在本地进行一次复相关运算即可。
运用相关和卷积的关系， 等式 7可变换为：
C(n0) = Rs Rs (m0 )RL (— ("。 - m0 )) = RL (-m0 ) ® Rs
Figure imgf000007_0001
(等式 9 ) 等式 9中的 " ® "为卷积运算符， 把等式 9代入等式 8， 等式 8中基带数据 I 和 QL 都是常数， 而卷积就是输入序列和滤波器系数进行乘积累加运算， 这里的滤波器系数就 是基带数据 I 和 QL， 根据等式 9， 在本地数据中对基带数据 I 和 QL进行翻转后作滤波 器系数。 通过这些变换后， 相关器的设计就变得非常简单， 尤其适合数字芯片实现。 把 等式 7中的 4路相关器的输出进行平方后求和，根据基带数据 I和 Q的功率等级预设门 限阈值 S。对其进行判决， 其关系式如下： \C\2 > B0 ； 判决为 SB
请参阅图 2， 图 2为复数相关运算结果示意图， 从图中可以看出， 在进行复相关预 算时， 相关值在 SB突发到来时会产生了急剧的尖峰， 通过判决就能准确捕获 SB突发。 通过此次复数相关能检测到 SCH信道中的 SB突发的训练序列， 再根据训练序列在 SB 突发的位置对基带数据 Is和 Qs进行延时， 输出一个时隙精确同步脉冲信号， 实现 GSM 信号的时隙精确同步。
另外， 由等式 8和等式 4可知， 不同功率等级的信号运算产生的结果是不一样的。 在本发明的技术方案中， 步骤二和步骤三中的预设门限阈值 Λ和预设门限阈值 。采用 查找表技术， 根据不同功率等级的基带数据实时调整预设门限阈值 Λ和 。， 以适应不 同信号强度的环境， 提高时隙同步的精确度， 减少了使用数字芯片的内部资源， 也避免 了时隙同步脉冲的漏报和虚报。
在实现时隙精确同步后， 时隙精确同步脉冲信号给后续的时隙功率检测作同步参 考， 此脉冲的周期为 577us， 根据此脉冲对 GSM信号即可准确计算各个时隙进行功率。
对应地， 下面结合附图和具体实施例对本发明的应用于 GSM系统的时隙同步和时 隙功率检测系统的技术方案做详细的说明。
请参阅图 3， 图 3是本发明应用于 GSM系统的时隙同步系统的结构示意图， 包括： 采样率变换模块 201， 时隙粗同步模块 202， 时隙精确同步模块 203 ;
其工作原理是： 采样率变换模块 201对 BCH信道的基带数据 I和 Q进行采样率变 换；时隙粗同步模块 202对基带数据 I和 Q中 FCCH信道的基带数据 ¾和 QF进行提取， 然后从基带数据 ¾和 QF中捕获 FCCH信道的 FB突发，输出一个时隙粗同步脉冲信号； 时隙精确同步模块 203根据时隙粗同步脉冲信号对基带数据 I和 Q进行延时一个 GSM 基本帧得到 SCH信道的 SB突发的时间范围， 然后对基带数据 I和 Q中 SCH信道中的 基带数据 Is和 Qs进行特征提取， 从基带数据 Is和 Qs中捕获 SB突发， 输出一个时隙 精确同步脉冲信号。
本发明的应用于 GSM系统的时隙功率检测系统包括上述时隙同步系统， 以及时隙 功率计算模块； 其工作原理是： 在时隙精确同步模块 203实现时隙精确同步后， 时隙功 率计算模块根据输出的时隙精确同步脉冲信号计算 GSM信号各个时隙的功率。
为了更清晰本发明的技术方案， 下面阐述本发明应用于 GSM系统的时隙同步和时 隙功率检测系统的技术方案的一个较佳实施例。
请参阅图 4和图 5，图 4和图 5分别是时隙粗同步模块 202和时隙精确同步模块 203 的结构示意图。 对于时隙粗同步模块 202具体包括： 信号提取单元 2021， 包络提取单元 2022、 差 分运算单元 2023、 查找表单元 2024、 判决单元 2025;
对于时隙精确同步模块 203具体包括： 延时单元（1 ) 2031、 信号提取单元 2032存 储单元 2033、复数相关器 2034、查找表单元 2035、判决单元 2036， 延时单元（2) 2037。
其工作原理是： 采样率变换模块 201锁定 BCH信道， 捕获 BCH信道基带数据 I和
Q, 然后进行采样率变换， 设定相对于 GSM码元速率整数倍的 OSR值。
时隙粗同步模块 202中的信号提取单元 2021对基带数据 I和 Q中的 FCCH信道中 的基带数据 ¾和 QF进行特征提取； 包络提取单元 2022提取 FCCH信道中的基带数据 ¾和(^的信号包络线， 差分运算单元 2023先后对信号包络线进行包络一次差分、 差分 平方、 滑动窗口求差分平方和™ -e?TCT"(")输出至判决单元， 同时查找表单元 2024根 据基带数据 ¾和 QF的功率等级查找并输出门限阈值 Λ至判决单元，然后判决单元 2025 对™ -e?TCT"(")与 Λ进行比较捕获 FB突发， 然后输出一个时隙粗同步脉冲信号。
时隙精确同步模块 203中的延时单元 （1 ) 2031根据时隙粗同步脉冲信号对基带数 据 I和 Q延时一个 GSM基本帧得到 SCH信道的 SB突发的时间范围，信号提取单元 2032 对基带数据 I和 Q中 SCH信道基带数据 Is和 Qs进行特征提取， 存储单元 2033存储两 组预先设置的基带数据 I 和 QL， 复数相关器 2034对基带数据 Is和 Qs与基带数据 I 和
QL进行相关运算然后将相关运算结果 |C|2输出至判决单元 2036， 同时查找表单元 2035 根据基带数据 I和 Q的功率等级查找并输出门限阈值 。至判决单元 2036，判决单元 2036 对 |C|2与 。进行比较捕获 SB突发中的训练序列， 延时单元 （2) 2037再根据训练序列 位置对接收的基带数据 I和 Q进行延时， 然后输出时隙精确同步脉冲信号。
本发明的应用于 GSM系统的时隙功率检测系统包括上述应用于 GSM系统的时隙 同步系统， 以及时隙功率计算模块； 其中时隙功率计算模块用于根据时隙精确同步脉冲 信号计算 GSM信号各个时隙的功率。 其工作原理是： 在时隙同步系统实现 GSM信号 的时隙精确同步后， 时隙功率计算模块根据时隙精确同步模块输出的时隙精确同步脉冲 信号， 对 GSM信号各个时隙的功率进行精确计算， 实现精确检测时隙功率。
以上所述的本发明实施方式， 并不构成对本发明保护范围的限定。 任何在本发明的 精神和原则之内所作的修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的权利要求保护范 围之内。

Claims

权利要求
1、 一种应用于 GSM系统的时隙同步方法， 其特征在于， 包括步骤：
步骤一、采用软件无线电技术， 锁定 BCH信道， 对 BCH信道的基带数据 I和 Q进 行采样率变换， 设定相对 GSM码元速率整数倍的过采样率值；
步骤二、 从所述基带数据 I和 Q中提取 FCCH信道的基带数据 ¾和（¾， 从基带数 据 ¾和 QF中捕获所述 FCCH信道的 FB突发， 根据所述 FB突发输出一个时隙粗同步 脉冲信号；
步骤三、 根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据 I和 Q延时一个 GSM基本 帧得到 SCH信道的 SB突发的时间范围， 从所述基带数据 I和 Q中提取所述 SCH信道 中的基带数据 Is和 Qs， 根据所述时间范围从所述基带数据 Is和 Qs中捕获所述 SB突 发， 输出一个时隙精确同步脉冲信号。
2、根据权利要求 1所述的应用于 GSM系统的时隙同步方法， 其特征在于， 所述步骤二 具体包括步骤：
a、 锁定 FCCH信道， 提取基带数据 I和 Q中所述 FCCH信道的基带数据 IF和 QF， 获 取基带数据 ¾和 （^的正弦波序列， 对所述正弦波序列进行包络信号提取， 获取所述 FCCH信道的信号包络线；
b、 对所述信号包络线进行一次差分运算、 差分平方， 然后用滑动窗口函数截取差分平 方值求得差分平方和； c、 根据所述基带数据 I和 Q的功率等级预设门限阈值 Λ判决所述差分平方和， 捕获所 述 FCCH信道的 FB突发， 输出所述时隙粗同步脉冲信号。
3、根据权利要求 2所述的应用于 GSM系统的时隙同步方法， 其特征在于， 采用查找表 技术， 根据所述基带数据 I和 Q的功率等级实时调整预设门限阈值 Λ。
4、根据权利要求 1所述的应用于 GSM系统的时隙同步方法， 其特征在于， 所述步骤三 具体包括步骤：
d、根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据 I和 Q延时一个 GSM基本帧获取 SCH 信道的 SB突发时间范围；
e、 锁定所述 SCH信道， 提取所述基带数据 I和 Q中所述 SCH信道的基带数据 Is和 ¾ 与两组预先设置储存的基带数据 I 和 QL进行复数相关运算；
f、 根据所述基带数据 I和 Q的功率等级预设门限阈值 。判决所述复相关运算的结果， 捕获所述 SB突发中的训练序列， 根据所述训练序列在所述 SB突发中的位置对所述基 带数据 I和 Q进行延时， 输出一个时隙精确同步脉冲信号。
5、根据权利要求 4所述的应用于 GSM系统的时隙同步方法， 其特征在于， 采用查找表 技术， 根据所述基带数据 I和 Q的功率等级实时调整预设门限阈值 5。。
6、 一种应用于 GSM系统的时隙功率检测方法， 其特征在于， 包括步骤：
如权利要求 1至 5任一项所述的应用于 GSM系统的时隙同步方法的步骤；
以及， 在获得所述时隙精确同步脉冲信号之后， 根据所述时隙精确同步脉冲信号计算 GSM信号各个时隙的功率。
7、 一种应用于 GSM系统的时隙同步系统， 其特征在于， 包括采样率变换模块， 时隙粗 同步模块， 时隙精确同步模块；
所述采样率变换模块， 用于采用软件无线电技术， 锁定 BCH信道， 对 BCH信道的基带 数据 I和 Q进行采样率变换， 设定相对 GSM码元速率整数倍的过采样率值； 所述时隙粗同步模块， 用于从所述基带数据 I和 Q中提取 FCCH信道的基带数据 ¾和 QF， 从基带数据 ¾和(^中捕获所述 FCCH信道的 FB突发， 并根据所述 FB突发输出 一个时隙粗同步脉冲信号；
所述时隙精确同步模块，用于根据所述时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据 I和 Q延时 一个 GSM基本帧得到 SCH信道的 SB突发时间范围， 从所述基带数据 I和 Q中提取所 述 SCH信道中的基带数据 Is和 Qs，根据所述时间范围从所述基带数据 Is和 Qs中捕获 所述 SB突发， 输出一个时隙精确同步脉冲信号。
8、根据权利要求 7所述的应用于 GSM系统的时隙同步系统， 其特征在于， 所述时隙粗 同步模块包括： 信号提取单元， 包络提取单元， 差分运算单元， 查找表单元， 判决单元; 所述信号提取单元， 用于提取所述基带数据 I和 Q中 FCCH信道的基带数据 ¾和 QF； 所述包络提取单元， 用于提取所述基带数据 ¾和 QF的正弦波序列的信号包络线； 所述差分运算单元， 用于执行所述信号包络线的一次差分、 差分平方运算， 利用滑动窗 口函数截取所述差分平方运算的结果求差分平方和；
所述查找表单元， 用于根据所述基带数据 I和 Q的功率等级查找并输出预设门限阈值
所述判决单元，用于判决预设门限阈值 Λ与差分平方和的大小，输出时隙粗同步脉冲信 号。
9、根据权利要求 7所述的应用于 GSM系统的时隙同步系统， 其特征在于， 所述时隙精 确同步模块包括:延时单元（1 )， 存储单元， 复数相关器， 查找表单元， 判决单元， 延时 单元 ( 2)；
所述延时单元 （1 )， 用于根据时隙粗同步脉冲信号对所述基带数据 I和 Q 进行延时； 所述存储单元， 用于存储预先设置的基带数据 I 和 QL;
所述复数相关器， 用于执行所述基带数据 Is和 Qs与所述基带数据 I 和 QL的复数相关 运算；
所述查找表单元， 用于根据所述基带数据 I和 Q的功率等级查找并输出预设门限阈值 Bo；
所述判决单元， 用于判决预设门限阈值 。与相关运算结果大小；
所述延时单元（2)， 用于根据训练序列在 SB突发中的位置对所述基带数据 I和 Q 进行 延时， 输出时隙精确同步脉冲信号。
10、 一种应用于 GSM系统的时隙功率检测系统， 其特征在于， 包括： 权利要求 7至 9 任一项所述的实现时隙同步系统， 以及时隙功率计算模块；
所述时隙功率计算模块， 用于根据所述时隙精确同步脉冲信号计算 GSM信号各个时隙 的功率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102123431B (zh) * 2011-03-25 2014-08-13 京信通信系统（广州）有限公司 应用于gsm系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统
CN103036609B (zh) * 2011-10-09 2015-08-05 联芯科技有限公司 邻区频偏软校准方法及终端
CN103596260B (zh) * 2012-08-17 2017-06-16 京信通信系统（中国）有限公司 多载波gsm系统的时隙同步方法和系统
CN104754725B (zh) * 2013-12-31 2019-01-18 辰芯科技有限公司 Lte模式下sb获取方法及获取系统
CN104333443B (zh) * 2014-10-27 2017-10-17 大唐移动通信设备有限公司 一种捕获信道的方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1510933A (zh) * 2002-12-21 2004-07-07 深圳市中兴通讯股份有限公司 通过无线接口进行时钟同步的方法
CN1722717A (zh) * 2004-07-14 2006-01-18 明基电通股份有限公司 频率估测方法与系统
CN101707800A (zh) * 2009-06-30 2010-05-12 重庆重邮信科通信技术有限公司 一种获取gsm邻小区同步定时的方法及装置
CN102123431A (zh) * 2011-03-25 2011-07-13 京信通信系统（广州）有限公司 应用于gsm系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1510933A (zh) * 2002-12-21 2004-07-07 深圳市中兴通讯股份有限公司 通过无线接口进行时钟同步的方法
CN1722717A (zh) * 2004-07-14 2006-01-18 明基电通股份有限公司 频率估测方法与系统
CN101707800A (zh) * 2009-06-30 2010-05-12 重庆重邮信科通信技术有限公司 一种获取gsm邻小区同步定时的方法及装置
CN102123431A (zh) * 2011-03-25 2011-07-13 京信通信系统（广州）有限公司 应用于gsm系统的时隙同步和时隙功率检测方法及系统

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