專利名稱:一種精確估計(jì)ics直放站信號(hào)時(shí)延的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域的ICSanterference Cancellation Schemes,回波抵消)直放站信號(hào)時(shí)延精確提取技術(shù),主要是一種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的裝置及方法。
背景技術(shù):
無(wú)線直放站存在兩副天線發(fā)射天線,接收天線。并且兩副天線工作頻段相同。可能會(huì)發(fā)生一種現(xiàn)象直放站發(fā)射天線發(fā)射信號(hào)可能通過(guò)空間信道被接收天線接收(稱為回波),之后又通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射,形成一種閉環(huán)系統(tǒng)。這種現(xiàn)象稱為系統(tǒng)自激。系統(tǒng)自激會(huì)造成該直放站工作癱瘓。ICS直放站在直放站內(nèi)增加一回波抵消模塊,回波抵消模塊內(nèi)產(chǎn)生一逼近空間信道的信道,將直放站發(fā)射天線端的發(fā)射信號(hào)通過(guò)該信道,產(chǎn)生的輸出與接收天線相減,從而抵消從發(fā)射天線發(fā)射的被接收天線接收的回波信號(hào),從而克服了系統(tǒng)自激現(xiàn)象?;夭ǖ窒K產(chǎn)生的逼近空間信道的信道,是通過(guò)自適應(yīng)算法如LMS算法實(shí)現(xiàn)的。 然而,自適應(yīng)算法的運(yùn)用,須有效的估計(jì)出從回波抵消模塊輸出端產(chǎn)生的信號(hào)到回波抵消模塊輸入信號(hào)的時(shí)延。該時(shí)延包括系統(tǒng)硬件處理時(shí)延,空間信道時(shí)延。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是要克服上述技術(shù)的不足,而提供一種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的裝置及方法,特別適用于通信設(shè)備系統(tǒng)延時(shí)的測(cè)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的裝置,包括DUC模塊、發(fā)射模塊、DDC模塊和接收模塊,信號(hào)產(chǎn)生模塊依次與DUC模塊、用于調(diào)整信號(hào)時(shí)延的時(shí)延調(diào)整模塊、用于調(diào)整信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào)功率的功率調(diào)整模塊和發(fā)射模塊相連接;通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào),一路通過(guò)數(shù)字上變頻DUC模塊,時(shí)延調(diào)整模塊、功率控制模塊、發(fā)射模塊射頻輸出,經(jīng)過(guò)空間信道被接收模塊的天線接收,經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻DDC模塊處理后到達(dá)數(shù)字信號(hào)處理模塊;另一路在第一路發(fā)射信號(hào)的同時(shí)輸出到用于對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行處理并計(jì)算時(shí)延數(shù)的數(shù)字信號(hào)處理模塊。所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊包括FFT子模塊、相乘子模塊、共軛子模塊、IFFT子模塊和時(shí)延計(jì)算子模塊,接收模塊通過(guò)DDC模塊、用于對(duì)信號(hào)作FFT變換運(yùn)算的FFT子模塊與相乘子模塊的輸入端相連接,信號(hào)產(chǎn)生模塊通過(guò)FFT子模塊、用于對(duì)信號(hào)作共軛運(yùn)算的共軛子模塊與用于對(duì)信號(hào)作相乘運(yùn)算的相乘子模塊的輸入端相連接,相乘子模塊通過(guò)用于對(duì)信號(hào)作IFFT變換的IFFT子模塊與用于對(duì)信號(hào)計(jì)算時(shí)延的時(shí)延計(jì)算模塊相連接。所述的信號(hào)產(chǎn)生模塊位置設(shè)置在與ICS直放站回波抵消模塊對(duì)應(yīng)位置上,自相關(guān)性強(qiáng)互相關(guān)性弱的序列經(jīng)過(guò)成形濾波后存儲(chǔ)于信號(hào)產(chǎn)生模塊中,在信號(hào)產(chǎn)生模塊輸出端設(shè)置一控制信號(hào)的發(fā)射的開關(guān)A。本發(fā)明所述的這種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的方法,計(jì)算時(shí)延方法為進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理模塊后的兩路信號(hào),一路經(jīng)過(guò)FFT子模塊作FFT變換運(yùn)算,另一路經(jīng)過(guò)FFT子模塊作FFT變換運(yùn)算,通過(guò)共軛子模塊作共軛運(yùn)算,將兩路模塊輸出信號(hào)通過(guò)相乘子模塊作相乘運(yùn)算,對(duì)相乘后的輸出信號(hào)通過(guò)IFFT子模塊作IFFT變換,將IFFT子模塊輸出通過(guò)時(shí)延計(jì)算模塊計(jì)算出相應(yīng)時(shí)延;時(shí)延計(jì)算模塊工作步驟如下(1)、DDC下變頻后的N點(diǎn)序列X1 (η)進(jìn)入FFT模塊得到F1 (N),其中
N-IF1(N) = ^X1(H)·β''2π, η/Ν ;
=0(2)、本地的CAZAC序列進(jìn)入FFT模塊得到F2(N),其中
N-I N=O(3) JfF1(N)的共軛相乘的結(jié)果送入IFFT模塊得到y(tǒng) (η),其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
ι N-Iy(n) - -^7Σ* conx^ (^))) * e72^w ;0)、取y(n)中的最大值所對(duì)應(yīng)的下標(biāo)值D,用D減去數(shù)字信號(hào)處理模塊引入的時(shí)延即為所測(cè)量出來(lái)的系統(tǒng)時(shí)延。一、設(shè)置如下信號(hào)產(chǎn)生模塊放置位置與ICS模塊對(duì)應(yīng)位置;CAZAK碼發(fā)射功率要求SNR > 0 ;CAZAK碼發(fā)射時(shí)間要求直放站初始化且工作前;CAZAK碼序列碼元速度d 與 ICS碼元速度一致;CAZAK碼序列長(zhǎng)度要求與直放站ICS模塊發(fā)端到接收端時(shí)延Δ τ相關(guān),取 L = 256,512,1024 二、具體步驟如下(1)、直放站初始化;(2)等待L*fs+ Δ T秒,其中L為CAZAK序列的點(diǎn)數(shù),Δ T = Δ N*fs為CAZAK序列進(jìn)入FFT,到IFFT輸出經(jīng)過(guò)的時(shí)延,ΔΝ為CAZAK序列進(jìn)入FFT,到IFFT輸出延遲的碼片數(shù), fs為碼元速率;開啟CAZAK使能開關(guān)A,設(shè)開啟時(shí)刻為、;(3)、在tQ+ Δ T時(shí)刻開始記錄ifft_out (η),存儲(chǔ)于寄存器CARDO中;(4)、當(dāng)CARDl滿L數(shù)據(jù)時(shí),關(guān)閉開關(guān)A ;取CARDl中最大值MAXO ;(5)、關(guān)閉開關(guān)A開始,等待L*fs+ Δ T秒,是能開關(guān)Α,設(shè)開啟時(shí)刻為、;(6)、在、+Δ T時(shí)刻開始記錄ifft_out(n),存儲(chǔ)于寄存器CARDl中;(7)、當(dāng)CARDl滿L數(shù)據(jù)時(shí),關(guān)閉開關(guān)A,取CARDl中最大值MAXl ;(8)、當(dāng)^^0[擬^0 + 法^^0似0,其中 thresholdO 為閾值,取 10士3 時(shí),取 MAX =MAX1,并取CARDl中第二最大值SEC,進(jìn)行(9)操作;否則,MAXO = MAX1,關(guān)閉是能開關(guān) A,返回(5)操作;(9)、判決操作;A、如果MAX < 40,增大延遲模塊,返回⑵操作;B、如果 MAX > 40 && MAX < 60 ;當(dāng)MAX-SEC < thresholdl時(shí),增大CAZAK輸出功率,返回(2)操作;當(dāng)MAX-SEC > thresholdl時(shí),取最大值所對(duì)應(yīng)的η ;thresholdl為閾值,取 0. 5 士 0. 2 ;C、如果MAX > 60&& MAX < 230,取最大值所對(duì)應(yīng)的η ;
D、如果 MAX > 240&& MAX < 260 ;當(dāng)MAX-SEC < thresholdl時(shí),增大CAZAK輸出功率,返回(2)操作;當(dāng)MAX-SEC > thresholdl時(shí),取最大值所對(duì)應(yīng)的η ;Ε、如果MAX >沈0,增大CAZAK輸出功率,返回(2)操作;(10)、讀取η值,η值本方法所計(jì)算時(shí)延數(shù)值。本發(fā)明有益的效果是所述方法能夠精確估計(jì)ICS直放站從回波抵消模塊輸出端到回波抵消模塊輸入端的信號(hào)時(shí)延。所述方法形成的裝置在ICS直放站基礎(chǔ)上增加信號(hào)產(chǎn)生模塊、時(shí)延調(diào)整模塊、功率調(diào)整模塊、信號(hào)處理模塊。通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào),一路通過(guò)中頻信號(hào)處理,時(shí)延調(diào)整模塊,功率控制模塊,射頻輸出,經(jīng)過(guò)空間信道被接收天線接收,經(jīng)過(guò)DDC處理后達(dá)到信號(hào)處理模塊,另一路在第一路發(fā)射信號(hào)的同時(shí)輸出到信號(hào)處理模塊,在信號(hào)處理模塊中對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行處理,計(jì)算出時(shí)延。該方法簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。
圖1本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,下面結(jié)合附圖及舉例,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的舉例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明所述的這種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的裝置,DUC模塊,發(fā)射模塊,DDC 模塊,接收模塊為ICS直放站原有模塊,相應(yīng)功能與原有直放站相;在ICS直放站基礎(chǔ)上,在回波抵消模塊對(duì)應(yīng)位置上增加一信號(hào)產(chǎn)生模塊,在DUC (數(shù)字上變頻)模塊后增加時(shí)延調(diào)整模塊,功率調(diào)整模塊,在信號(hào)產(chǎn)生模塊后增加一數(shù)字信號(hào)處理模塊。包括DUC模塊、發(fā)射模塊、DDC模塊和接收模塊,信號(hào)產(chǎn)生模塊依次與DUC模塊、用于調(diào)整信號(hào)時(shí)延的時(shí)延調(diào)整模塊、用于調(diào)整信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào)功率的功率調(diào)整模塊和發(fā)射模塊相連接;通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào),一路通過(guò)數(shù)字上變頻DUC模塊,時(shí)延調(diào)整模塊、功率控制模塊、發(fā)射模塊射頻輸出,經(jīng)過(guò)空間信道被接收模塊的天線接收,經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻DDC模塊處理后到達(dá)數(shù)字信號(hào)處理模塊;另一路在第一路發(fā)射信號(hào)的同時(shí)輸出到用于對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行處理并計(jì)算時(shí)延數(shù)的數(shù)字信號(hào)處理模塊。信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào)要求具有良好的自相關(guān)性,和極低的互相關(guān)性。CAZAK碼具有尖銳的自相關(guān)性和極低的互相關(guān)性,CAZAK碼由下式產(chǎn)生,CAZAK (n) = exp (j*pi*n2/L),0 彡 η < L,L = 256,512,1024 (1)將(1)式產(chǎn)生的序列經(jīng)過(guò)脈沖成型后的CAZAK碼存儲(chǔ)于信號(hào)產(chǎn)生模塊中,在指定時(shí)刻發(fā)射。所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊用于對(duì)接收天線接收的經(jīng)過(guò)DDC之后信號(hào)和來(lái)自信號(hào)產(chǎn)生模塊的信號(hào)進(jìn)行處理,得到時(shí)延數(shù)。包括FFT子模塊、相乘子模塊、共軛子模塊、IFFT子模塊和時(shí)延計(jì)算子模塊,接收模塊通過(guò)DDC模塊、用于對(duì)信號(hào)作FFT變換運(yùn)算的FFT子模塊與相乘子模塊的輸入端相連接,信號(hào)產(chǎn)生模塊通過(guò)FFT子模塊、用于對(duì)信號(hào)作共軛運(yùn)算的共軛子模塊與用于對(duì)信號(hào)作相乘運(yùn)算的相乘子模塊的輸入端相連接,相乘子模塊通過(guò)用于對(duì)信號(hào)作IFFT變換的IFFT子模塊與用于對(duì)信號(hào)計(jì)算時(shí)延的時(shí)延計(jì)算模塊相連接。所述的信號(hào)產(chǎn)生模塊位置設(shè)置在與ICS直放站回波抵消模塊對(duì)應(yīng)位置上,自相關(guān)性強(qiáng)互相關(guān)性弱的序列經(jīng)過(guò)成形濾波后存儲(chǔ)于信號(hào)產(chǎn)生模塊中,在信號(hào)產(chǎn)生模塊輸出端設(shè)置一控制信號(hào)的發(fā)射的開關(guān)A。本發(fā)明所述的這種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的方法,計(jì)算時(shí)延方法為進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理模塊后的兩路信號(hào),一路經(jīng)過(guò)FFT子模塊作FFT變換運(yùn)算,另一路經(jīng)過(guò)FFT子模塊作FFT變換運(yùn)算,通過(guò)共軛子模塊作共軛運(yùn)算,將兩路模塊輸出信號(hào)通過(guò)相乘子模塊作相乘運(yùn)算,對(duì)相乘后的輸出信號(hào)通過(guò)IFFT子模塊作IFFT變換,將IFFT子模塊輸出通過(guò)時(shí)延計(jì)算模塊計(jì)算出相應(yīng)時(shí)延;時(shí)延計(jì)算模塊工作步驟如下(1)、DDC下變頻后的N點(diǎn)序列X1 (η)進(jìn)入FFT模塊得到F1 (N),其中
權(quán)利要求
1.一種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的裝置,包括DUC模塊、發(fā)射模塊、DDC模塊和接收模塊,其特征在于信號(hào)產(chǎn)生模塊依次與DUC模塊、用于調(diào)整信號(hào)時(shí)延的時(shí)延調(diào)整模塊、 用于調(diào)整信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào)功率的功率調(diào)整模塊和發(fā)射模塊相連接;通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào),一路通過(guò)數(shù)字上變頻DUC模塊,時(shí)延調(diào)整模塊、功率控制模塊、發(fā)射模塊射頻輸出,經(jīng)過(guò)空間信道被接收模塊的天線接收,經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻DDC模塊處理后到達(dá)數(shù)字信號(hào)處理模塊;另一路在第一路發(fā)射信號(hào)的同時(shí)輸出到用于對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行處理并計(jì)算時(shí)延數(shù)的數(shù)字信號(hào)處理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的裝置,其特征在于所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊包括FFT子模塊、相乘子模塊、共軛子模塊、IFFT子模塊和時(shí)延計(jì)算子模塊,接收模塊通過(guò)DDC模塊、用于對(duì)信號(hào)作FFT變換運(yùn)算的FFT子模塊與相乘子模塊的輸入端相連接,信號(hào)產(chǎn)生模塊通過(guò)FFT子模塊、用于對(duì)信號(hào)作共軛運(yùn)算的共軛子模塊與用于對(duì)信號(hào)作相乘運(yùn)算的相乘子模塊的輸入端相連接,相乘子模塊通過(guò)用于對(duì)信號(hào)作IFFT變換的IFFT子模塊與用于對(duì)信號(hào)計(jì)算時(shí)延的時(shí)延計(jì)算模塊相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的裝置,其特征在于所述的信號(hào)產(chǎn)生模塊位置設(shè)置在與ICS直放站回波抵消模塊對(duì)應(yīng)位置上,自相關(guān)性強(qiáng)互相關(guān)性弱的序列經(jīng)過(guò)成形濾波后存儲(chǔ)于信號(hào)產(chǎn)生模塊中,在信號(hào)產(chǎn)生模塊輸出端設(shè)置一控制信號(hào)的發(fā)射的開關(guān)A。
4.一種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的方法,其特征是計(jì)算時(shí)延方法為進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理模塊后的兩路信號(hào),一路經(jīng)過(guò)FFT子模塊作FFT變換運(yùn)算,另一路經(jīng)過(guò)FFT子模塊作 FFT變換運(yùn)算,通過(guò)共軛子模塊作共軛運(yùn)算,將兩路模塊輸出信號(hào)通過(guò)相乘子模塊作相乘運(yùn)算,對(duì)相乘后的輸出信號(hào)通過(guò)IFFT子模塊作IFFT變換,將IFFT子模塊輸出通過(guò)時(shí)延計(jì)算模塊計(jì)算出相應(yīng)時(shí)延;時(shí)延計(jì)算模塊工作步驟如下(1)、DDC下變頻后的N點(diǎn)序列Xl(n)進(jìn)入FFT模塊得到F1(N),其中N-IF1(N) = ^Xl(n).e-j2MN ; =0N-I(2)、本地的CAZAC序列&(η)進(jìn)入FFT模塊得到F2 (N),其中巧=;n=Q(3)JfF1(N)的共軛相乘的結(jié)果送入IFFT模塊得到y(tǒng) (η),其數(shù)學(xué)表達(dá)式為ι N-Iy(n) =-YiFx(N)*conv(F2(N))).^2ΜΝ ;^ H=OG)、取y(n)中的最大值所對(duì)應(yīng)的下標(biāo)值D,用D減去數(shù)字信號(hào)處理模塊引入的時(shí)延即為所測(cè)量出來(lái)的系統(tǒng)時(shí)延。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的方法,其特征是一、設(shè)置如下信號(hào)產(chǎn)生模塊放置位置與ICS模塊對(duì)應(yīng)位置;CAZAK碼發(fā)射功率要求 SNR > 0 ;CAZAK碼發(fā)射時(shí)間要求直放站初始化且工作前;CAZAK碼序列碼元速度d 與ICS 碼元速度一致;CAZAK碼序列長(zhǎng)度要求與直放站ICS模塊發(fā)端到接收端時(shí)延△ τ相關(guān),取 L = 256,512,1024 ;二、具體步驟如下(1)、直放站初始化;(2)等待L*fs+Δ T秒,其中L為CAZAK序列的點(diǎn)數(shù),Δ T = Δ N*fs為CAZAK序列進(jìn)入 FFTjIj IFFT輸出經(jīng)過(guò)的時(shí)延,ΔΝ為CAZAK序列進(jìn)入FFTjIj IFFT輸出延遲的碼片數(shù),fs為碼元速率;開啟CAZAK使能開關(guān)A,設(shè)開啟時(shí)刻為、;(3)、在tQ+Δ T時(shí)刻開始記錄ifft_out (η),存儲(chǔ)于寄存器CARDO中;(4)、當(dāng)CARDl滿L數(shù)據(jù)時(shí),關(guān)閉開關(guān)A;取CARDl中最大值MAXO ;(5)、關(guān)閉開關(guān)A開始,等待L*fs+Δ T秒,是能開關(guān)Α,設(shè)開啟時(shí)刻為、;(6)、在、+Δ T時(shí)刻開始記錄ifft_out (η),存儲(chǔ)于寄存器CARDl中;(7)、當(dāng)CARDl滿L數(shù)據(jù)時(shí),關(guān)閉開關(guān)Α,取CARDl中最大值MAXl;(8)、當(dāng)^410[^10+ 決^^0似0,其中 thresholdO 為閾值,取 10士3 時(shí),取 MAX = MAX1,并取CARDl中第二最大值SEC,進(jìn)行(9)操作;否則,MAXO = MAX1,關(guān)閉是能開關(guān)A,返回(5)操作;(9)、判決操作;A、如果MAX< 40,增大延遲模塊,返回(2)操作;B、如果MAX > 40 && MAX < 60 ;當(dāng)MAX-SEC < thresholdl時(shí),增大CAZAK輸出功率,返回(2)操作; 當(dāng)MAX-SEC> thresholdl時(shí),取最大值所對(duì)應(yīng)的η ;thresholdl為閾值,取0.5士0.2 ;C、如果MAX> 60&& MAX < 230,取最大值所對(duì)應(yīng)的η ;D、如果MAX > 240&& MAX < 260 ;當(dāng)MAX-SEC < thresholdl時(shí),增大CAZAK輸出功率,返回(2)操作; 當(dāng)MAX-SEC > thresholdl時(shí),取最大值所對(duì)應(yīng)的η ; Ε、如果MAX >沈0,增大CAZAK輸出功率,返回(2)操作;(10)、讀取η值,η值本方法所計(jì)算時(shí)延數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精確估計(jì)ICS直放站信號(hào)時(shí)延的裝置及方法,包括DUC模塊、發(fā)射模塊、DDC模塊和接收模塊,信號(hào)產(chǎn)生模塊依次與DUC模塊、用于調(diào)整信號(hào)時(shí)延的時(shí)延調(diào)整模塊、用于調(diào)整信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào)功率的功率調(diào)整模塊和發(fā)射模塊相連接;通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào),一路通過(guò)數(shù)字上變頻DUC模塊,時(shí)延調(diào)整模塊、功率控制模塊、發(fā)射模塊射頻輸出,經(jīng)過(guò)空間信道被接收模塊的天線接收,經(jīng)過(guò)數(shù)字下變頻DDC模塊處理后到達(dá)數(shù)字信號(hào)處理模塊;另一路在第一路發(fā)射信號(hào)的同時(shí)輸出到數(shù)字信號(hào)處理模塊,對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行處理,計(jì)算出時(shí)延。本發(fā)明有益的效果能夠精確估計(jì)ICS直放站從回波抵消模塊輸出端到回波抵消模塊輸入端的信號(hào)時(shí)延;該方法簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102170322SQ201110102798
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者宋葛, 杜守田, 王榮, 金淮東 申請(qǐng)人:三維通信股份有限公司