毫米波一体化通信系统中的射频模块时延估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种射频模块时延估计方法，其方案是：1)基站和用户通过GPS产生1PPS信号进行同步；2)基站作为发送端产生时延估计信号r并在T

【技术实现步骤摘要】
毫米波一体化通信系统中的射频模块时延估计方法


[0001]本专利技术属于通信
，特别涉及一种射频模块时延估计方法，可用于毫米波一体化通信系统，提高系统波束扫描的时域同步准确性。

技术介绍

[0002]毫米波具有频谱宽、稳定性高、方向性好的优势，因此毫米波通信成为第五代移动通信的关键技术之一；毫米波的短波长，部署天线阵列所占用的空间小，十分有利于建设小型化、低功率的毫米波一体化基站设备，进一步提高热点区域的网络覆盖和弱覆盖区的信号强度。在毫米波技术的应用中，5G基站和用户之间利用波束赋形技术来提高传输质量，其特点是辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，从而提高信噪比，获得明显的阵列增益。为了更好地利用波束赋形技术，基站和用户需要使用波束扫描的方式来确定基站和用户之间满足传输质量要求的最佳波束对。当基站和用户都支持多波束时，如何实现基带处理单元对于射频处理单元的有效控制至关重要的研究方向。
[0003]毫米波一体化基站包括三部分，基带处理单元BBU、射频处理单元RRU、天线反馈系统。射频处理单元还分为中频处理单元和毫米波处理单元，毫米波处理单元的控制信号在基带处理单元中产生。由于基带数据信号还需要经过两次上变频，所以基带数据信号经过路径要比控制信号长，这样会产生控制信号与基带数据信号不同步，在需要特定的正交频分复用OFDM符号持续时间内利用相应的波束号发送射频信号时，由于基带数据到毫米波射频模块的时延，会影响信号和波束切换的同步性，造成波束扫描结果的不准确。
[0004]CN106226760A专利公开了一种“一种具有无线设备时延标定的测量装置和方法”公开了一种具有无线设备时延标定的测量装置和方法，能够对测量系统的发射链路、接收链路的设备时延进行校准。该方法实现步骤为：首先，测量信号产生设备以本地测量基准为参考产生无线时延标定信号，标定天线接收无线时延标定信号后发送至设备时延处理设备；设备时延处理设备以本地测量基准为参考，测量本地测量基准与无线时延标定信号间的时差。之后，测量信号产生设备以本地测量基准为参考产生无线时延标定信号；天线接收无线时延标定信号发送至测量信号接收设备；测量信号接收设备以本地测量基准为参考，测量本地测量基准与无线时延标定信号间的时差，作为接收时延标定测量结果。该方法虽说可以提供一种无线设备时延标定的测量装置和方法，但是需要外部设备去测量无线设备时延，势必耗费大量的费用成本及时间成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种毫米波一体化通信系统中的射频模块时延估计方法，以在不需要使用外部设备测量的情况下对射频模块时延进行有效估计，节约大量成本。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下：
[0007]1)基站与用户之间通过全球定位系统GPS驯服钟每间隔1s产生的秒脉冲信号1PPS
进行一次同步，即基站和用户在秒脉冲信号1PPS产生的时候同时开始工作，并在此期间通过秒脉冲信号1PPS生成100个10ms的帧指示脉冲信号s(n)，每个帧指示脉冲信号s(n)所对应的生成时刻为T
n
，0<n≤100；
[0008]2)将基站端作为发送端，将用户端作为接收端；
[0009]3)基站端使用伪随机序列生成训练序列a(l)，对训练序列a(l)重复拼接得到时延估计信号r，并在T
i
时刻发送该时延估计信号r，i∈n；
[0010]4)用户端利用训练序列a(l)的周期性，使用延时相关算法对接收到的时延估计信号r进行检测，并在T
i+1
时刻切换接收波束；
[0011]5)用户端利用双窗口滑动检测法，检测波束切换后信号幅度发生变化的时刻t1，并根据该时刻t1与用户端切换接收波束时刻T
i+1
的差值，得到用户端基带信号到射频模块的延时：μ
a
＝t1‑
T
i+1
；
[0012]6)在T
i+2
时刻，用户端反馈延时信息μ
a
到基站端；
[0013]7)将用户端作为发送端，将基站端作为接收端，并在T
i+3
时刻发送时延估计信号r；
[0014]8)基站端利用训练序列a(l)的周期性，使用延时相关算法对接收到的时延估计信号r进行检测，并在T
i+4
时刻切换接收波束；
[0015]9)基站端利用双窗口滑动检测法，检测波束切换后信号幅度发生变化的时刻t2，并根据该时刻t2与基站端切换接收波束时刻T
i+4
的差值，得到基站端基带信号到射频模块的延时：μ
b
＝t2‑
T
i+4
。
[0016]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0017]1.本专利技术使用双窗口滑动检测法，即发送端生成并发送时延估计信号，接收端检测到时延估计信号之后进行波束切换，利用双窗口滑动检测法，检测基带信号幅度发生变化的时刻，根据该变化时刻和波束切换时刻的差值，可在不使用外部设备的情况下，对毫米波一体化通信系统中基带信号传输到射频模块的时延进行有效估计，节约了大量费用成本及时间成本。
[0018]2.本专利技术由于采用延时相关算法，对接收到的时延估计信号及其再进行延时后的信号进行互相关计算，可准确检测时延估计信号r，且基站可随时发起对毫米波射频模块的时延估计，提高对波束控制的准确性，增加选择最佳波束对的精确度。
附图说明
[0019]图1为本专利技术中毫米波一体化通信系统框图；
[0020]图2为本专利技术中毫米波一体化通信系统的波束覆盖示意图；
[0021]图3为本专利技术的延时估计方法实现总流程图；
[0022]图4为本专利技术中进行延时相关检测的原理图；
[0023]图5为本专利技术中进行双窗口滑动检测的原理图。
具体实施方式
[0024]以下结合附图对本专利技术的具体实施例做进一步详细说明。
[0025]参考图1，本实例中毫米波一体化通信系统，包括基站端和用户端，基站端和用户端均包含基带模块、中频模块和射频模块，其中：
[0026]所述基带模块，适用于毫米波频段，其中包含AD/DA数模/模数转换子模块、编码/译码子模块、调制/解调子模块、数字预编码子模块，信道估计子模块和波束选择子模块：
[0027]该数模/模数转化子模块包括N个数模/模数转换器，用于将数字/模拟信号转换成模拟/数字信号；
[0028]该编码子模块包括信源编码和信道编码，信源编码将信号进行压缩，信道编码采用Turbo编码通过增加冗余信息，对抗信道干扰和衰减，编码子模块同时对信号进行加密处理；
[0029]该译码子模块包括信道译码和解密，用于接收信号解密译码获得信息；
[0030]该调制子模块采用64QAM调制，使单个符号所能承载的信息量提升；
[0031]该数字预编码子模块用于计算赋形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波一体化通信系统中的射频模块时延估计方法，其特征在于，包括如下：1)基站与用户之间通过全球定位系统GPS驯服钟每间隔1s产生的秒脉冲信号1PPS进行一次同步，即基站和用户在秒脉冲信号1PPS产生的时候同时开始工作，并在此期间通过秒脉冲信号1PPS生成100个10ms的帧指示脉冲信号s(n)，每个帧指示脉冲信号s(n)所对应的生成时刻为T
n
，0<n≤100；2)将基站端作为发送端，将用户端作为接收端；3)基站端使用伪随机序列生成训练序列a(l)，对训练序列a(l)重复拼接得到时延估计信号r，并在T
i
时刻发送该时延估计信号r，i∈n；4)用户端利用训练序列a(l)的周期性，使用延时相关算法对接收到的时延估计信号r进行检测，并在T
i+1
时刻切换接收波束；5)用户端利用双窗口滑动检测法，检测波束切换后信号幅度发生变化的时刻t1，并根据该时刻t1与用户端切换接收波束时刻T
i+1
的差值，得到用户端基带信号到射频模块的延时：μ
a
＝t1‑
T
i+1
；6)在T
i+2
时刻，用户端反馈延时信息μ
a
到基站端；7)将用户端作为发送端，将基站端作为接收端，并在T
i+3
时刻发送时延估计信号r；8)基站端利用训练序列a(l)的周期性，使用延时相关算法对接收到的时延估计信号r进行检测，并在T
i+4
时刻切换接收波束；9)基站端利用双窗口滑动检测法，检测波束切换后信号幅度发生变化的时刻t2，并根据该时刻t2与基站端切换接收波束时刻T
i+4
的差值，得到基站端基带信号到射频模块的延时：μ
b
＝t2‑
T
i+4
。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，3)中使用伪随机序列生成训练序列a(l)，表示如下：a(l)＝1
‑
2x(m)，m＝[l+43N
UE
]mod127，其中，x(m)为伪随机序列，l为序列长度，0≤l＜127，N
UE
为用户个数，N
UE
∈{0，1，2，3...}。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，4)中用户端使用延时相关算法对接收到的时延估计信号r进行检测，实现如下：3.1)计算接收到的时延估计信号r
q
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓辉，李颖，吕思婷，刘佳文，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：