專利名稱：利用tdd和ofdm調制產生用于在移電信網絡的rf轉發器中分離發送動信號和接收信號的 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用時分雙工(在下文中稱為“TDD”)方案和正交頻分復用(在下文中稱為“OFDM”)調制方案產生用于在移動電信網絡的RF(射頻)轉發器中分離發送信號和接收信號的切換定時信號的方法和系統。更具體地說，本發明涉及一種利用TDD方案和OFDM調制方案產生用于在移動電信網絡的RF轉發器中分離發送信號和接收信號的切換定時信號的方法和系統，該方法和系統在從接入點(在下文中稱為“AP”)發送的RF信號被發送到RF轉發器時將從RF轉發器的耦合器中提取的一部分RF信號發送到切換定時信號產生電路，通過將在切換定時信號產生電路中產生的基準信號和從耦合器中提取的RF信號相互關聯來定位RF信號的幀起始位置，并且在基于幀起始位置利用AP的幀標準來計算出包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點并將利用其產生的切換定時信號發送到RF轉發器的開關(switch)時，能夠通過在開關中利用切換定時信號來區分下行鏈路信號和上行鏈路信號地發送RF信號。
背景技術：
隨著計算機、電子和通信技術跳躍式的發展，出現了無線網絡。最基本的無線通信業務是通過無線方案向移動通信終端的用戶提供語音通信的無線語音通信業務，其具有不管時間和地點都能提供業務的特性。此外，除了通過提供消息業務來補充語音通信業務之外，近來還興起無線互聯網業務，該業務通過無線通信網絡向移動通信終端的用戶提供互聯網通信業務。
這里，不僅針對語音業務而且還針對發送和接收數據(諸如電路數據、分組數據等)的多媒體通信業務開發了由碼分多址(在下文中稱為“CDMA”)移動通信系統提供的業務。
此外，近來，隨著信息和通信的發展，國際移動電信2000(在下文中稱為IMT-2000，其是3G移動通信系統)已被商業化。IMT-2000是作為CDMA 2000 1x、3x、EV-DO、WCDMA(寬帶CDMA)等的業務，并且通過利用從現有的IS-95A和IS-95B網絡發展而來的IS-95C網絡，可以以比IS-95A和IS-95B網絡所支持的14.4Kbps或56Kbps的數據傳輸率快得多的超過144Kbps的傳輸率提供無線互聯網。具體地說，如果使用IMT-2000業務，可以以快得多的速率提供各種多媒體業務(例如AOD、VOD等)，并且可提高現有的語音和WAP業務質量。
然而，由于建設基站的高成本，在現有的移動通信系統中的使用費較高。此外，由于移動通信終端的屏幕尺寸小，提供非常高速的無線互聯網業務存在限制，例如使用內容的限制。此外，由于無線電波干擾和無線局域網(在下文中稱為WLAN)的使用范圍窄的問題，提供公共業務存在限制。因此，為了保證便攜性和可移動性并且以較低收費提供非常高速的無線互聯網業務，出現了這樣的移動互聯網技術，該技術使用TDD方案作為雙工方案并且使用OFDM方案作為調制方案。
這里，TDD方案是在同一頻帶上適時地依次分配上行鏈路和下行鏈路的雙向傳輸方案。TDD方案具有比將兩個不同的頻率分配給上行鏈路和下行鏈路的頻分雙工(在下文中稱為FDD)方案更高的效率，并且具有適于發送非對稱或突發應用的特性。
這里，OFDM方案是被采納作為無線LAN(802.11g，a)、W-MAN(802.16)、數字廣播、VDSL等的標準的下一代通信方案，并且是提高了單位帶寬的傳輸速度并防止多徑干擾的數字調制方案。OFDM的最大特性是子載波之間是正交的。即，可具有在多徑衰落方面的出色特性，并且通過考慮特定子載波的信噪比來調整與各子載波相對應的數據傳輸率，可以大大改進傳輸內容。此外，因為OFDM方案僅對某些子載波有影響，所以OFDM方案具有強的窄帶干擾特性。
然而，OFDM方案具有對載波的頻率偏移和相位噪聲敏感的特性，這成為影響正交性的安全的主要原因，即，使系統能力劣化，與單載波調制之一相比具有相對較高的平均功率對最大功率的比，并且降低RF功率放大器的功率效率。可以克服由于多徑信道而引起的碼元(symbol)間的干擾，但當特定子信道的衰減嚴重時則無法重建發送到該子信道的信號。為了防止這種情況，可以利用被稱為編碼OFDM(在下文中稱為“COFDM”)的糾錯碼來解決該問題。這里，可以使用塊碼(諸如里德-所羅門(Reed-Solomon)碼)和卷積碼兩者作為糾錯碼，并且也利用耦合這兩種碼的連接碼、turbo碼等。
存在作為代表性的便攜式互聯網技術的高速便攜式互聯網(在下文中稱為“HPi”)系統。HPi系統是電信技術協會(在下文中稱為“TTA”)協同三星電子有限公司以及電子和電信研究院(在下文中稱為“ETRI”)開發的下一代無線互聯網技術。
HPi系統使用2.3GHz的頻帶，并且如上所述，使用TDD作為雙工方案以及使用OFDM作為調制方案。此外，HPi系統提供60Km/h的可移動性，并且考慮到下行鏈路傳輸速度為24.8Mbps，而上行鏈路傳輸速度為5.2Mbps，所以HPi系統是具有上行鏈路和下行鏈路非對稱傳輸特性的無線數據系統。
圖1是示意性地示出了HPi系統的圖。
如圖1所示，HPi系統可包括接入終端100(在下文中稱為“AT”)、接入點110(在下文中稱為“AP”)、分組接入路由器120(在下文中稱為“PAR”)、分組數據服務節點130(在下文中稱為“PDSN”)、分組數據網關節點140(在下文中稱為“PDGN”)、認證授權計費150(在下文中稱為“AAA”)、IP網絡160和互聯網170。
這里，AT 100指的是通過與HPi系統連接而使用非常高速的無線互聯網業務的移動通信終端，并且具有低功率射頻(在下文中稱為“RF”)/中頻(在下文中稱為“IF”)模塊和控制器功能、取決于業務特性和無線電波環境的介質訪問控制(在下文中稱為“MAC”)幀可變控制功能、切換(handover)功能、認證和加密功能等。
AP 110將從作為HPi系統的基站的PAR 120接收到的數據發送出去，并且具有低功率RF/IF模塊和控制器功能、OFDMA/TDD分組調度和信道復用功能、取決于業務特性和無線電波環境的MAC幀可變控制功能、50Mbps的高速通信實時控制功能、切換功能等。
此外，AT 100和AP 110具有用于數據傳輸的50Mbps分組傳輸調制解調功能、高分組信道編碼功能、實時調制解調器控制功能等。
PAR 120是接納多個AP 110的分組接入路由器，具有AP 100的切換控制功能、PAR 120的切換控制功能、分組路由功能、互聯網連接功能等，并且還與IP網絡連接。
PDSN 130通過IP網絡160對外部分組數據業務服務器(諸如互聯網170等)和基站之間的分組數據的發送和接收進行中繼，并且對包括AT 100的移動通信終端的位置信息數據進行管理。
PDGN 140進行路由，其追蹤然后與互聯網170等的外部分組數據業務服務器連接。此外，AAA 150與PDSN 130鏈接，對AT 100所使用的分組數據進行計費，并對與AP 100的連接進行認證。
IP網絡160與PDSN 130、PDGN 140和AAA 150連接，然后將從外部分組數據業務服務器(諸如互聯網170等)接收到的分組數據發送到AP 100。
同時，在移動通信系統中，通常使用頻率重用概念將移動通信業務區分成多個小區以擴展移動通信網絡的覆蓋范圍，基站(在下文中稱為“BS”)被安裝在各小區的中心附近以處理移動通信業務。這里，根據信號強度或數據通信量來設置小區比。即，在通信量大的市中心將小區比設置得小，而在數據通信量相對較少的郊區將小區比設置得大，從而通信量不應超過處理對應的移動通信業務的無線BS的處理容量(treatmentcontent)。
無線電波有陰影區，諸如地下室、建筑內部、隧道等，盡管進行了根據頻率重用概念或通信量等來控制小區比的這些努力來支持更好的移動通信業務，但是無線電波仍然難以到達陰影區。這會引起由于裝備多個新基站來解決無線電波的陰影區中無線電波陰影而引起的小區建設的不期望的結果以及由于裝備花費、安裝花費以及維護和修理花費等引起的經濟效率弱化。
為了解決上述問題，可以在這些無線電波陰影區中提供使用轉發器的移動通信業務。轉發器將放大以到達無線電波陰影區的信號發送到這些無線電波陰影區，并將放大并濾波以到達基站的終端信號發送到基站，以解決無線電波的陰影問題。
同時，為了在基站和終端之間發送和接收無線信號，轉發器能夠區分上行鏈路信號與下行鏈路信號。當使用FDD方案時，移動通信系統的轉發器通過使用雙工必然可區分上行鏈路信號和下行鏈路信號。然而，當像HPi系統等一樣使用TDD方案時，因為使用相同的頻率來區分上行鏈路信號和下行鏈路信號，所以無法使用雙工來區分上行鏈路信號和下行鏈路信號。因此，使用TDD方案的轉發器能夠通過使用開關來區分上行鏈路信號和下行鏈路信號，并選擇性地提供各信號的路徑。為了這樣做，需要控制信號以確切地區分下行鏈路信號的起始點和上行鏈路信號的起始點以及通過根據各個信號來控制開關的路徑從而改變轉換路徑。
然而，RF轉發器因為不能從無線型基站接收用于區分下行鏈路信號和上行鏈路信號的發送定時數據，所以無法根據各個信號來控制開關。即，在TDD方案的移動通信系統中無法使用RF轉發器。因此，需要這樣的設計，該設計可以在RF轉發器自身中區分下行鏈路信號和上行鏈路信號，并且產生用于選擇性地提供各個信號的路徑的切換定時信號，從而即使在TDD方案的移動通信系統中也可以使用RF轉發器。
發明內容
因此，考慮到上述問題而作出了本發明，本發明的目的是提供一種利用時分雙工(在下文中稱為“TDD”)方案和正交頻分復用(在下文中稱為“OFDM”)調制方案產生用于在移動電信網絡的RF轉發器中分離發送信號和接收信號的切換定時信號的方法和系統。更具體地說，本發明涉及一種利用TDD方案和OFDM調制方案產生用于在移動電信網絡的RF轉發器中分離發送信號和接收信號的切換定時信號的方法和系統，該方法和系統在從接入點(在下文中稱為“AP”)發送的RF信號被發送到RF轉發器時，將從RF轉發器的耦合器中提取的一部分RF信號發送到切換定時信號產生電路，通過將在切換定時信號產生電路中產生的基準信號和從耦合器中提取的RF信號相互關聯來定位RF信號的幀起始位置，并且在基于幀起始位置利用AP的幀標準來計算出包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點并利用其將產生的切換定時信號發送到RF轉發器的開關時，能夠通過在開關中利用切換定時信號來區分下行鏈路信號和上行鏈路信號地發送RF信號。
根據本發明的一方面，提供了一種產生用于在移動通信系統的RF轉發器中分離發送信號的切換定時信號的方法，所述移動通信系統包括基于TDD方案和OFDM調制方案運行的AP(接入點)、AT(接入終端)和RF轉發器，所述方法包括以下步驟(a)從所述AP接收RF信號，在所述RF轉發器的耦合器中提取所述RF信號的一部分，并將所述RF信號的該部分發送到切換定時信號產生電路；(b)將從所述耦合器提取的所述RF信號與在所述切換定時信號產生電路中產生的基準信號相互關聯；(c)通過分析相互關聯結果值，確定所述RF信號的幀起始位置；(d)基于所述幀起始位置，計算包括在所述RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點；(e)利用所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點信息產生所述切換定時信號，并將所述切換定時信號發送到所述RF轉發器的開關；以及(f)通過利用所述切換定時信號來控制所述開關以分別發送所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號。
根據本發明的另一方面，提供了一種RF轉發器，用于將在AP(接入點)和AT(接入終端)之間發送的RF信號分離為在采用TDD方案和OFDM調制方案的移動通信網絡中使用的下行鏈路信號和上行鏈路信號，所述RF轉發器包括帶通濾波器(在下文中稱為“BPF”)，用于讓在對所述AP和所述AT之間發送的所述RF信號進行發送時使用的頻帶的信號分量通過，但是阻擋未使用的頻帶的信號分量；低噪聲放大器(在下文中稱為“LNA”)，用于減小所述RF信號的噪聲分量，同時放大信號分量；衰減器，用于調節被放大的信號的信號電平；高功率放大器(在下文中稱為“HPA”)，用于將從所述衰減器接收的受控信號放大到可以通過空氣進行發送的有效功率電平；開關，用于通過利用切換定時信號將所述RF信號分離為所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號；和切換定時信號產生電路，用于提取所述RF信號的一部分，將所提取的RF信號與基準信號相互關聯，通過分析相互關聯結果值來確定所提取的RF信號的幀起始位置，基于所述幀起始位置計算所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點，通過利用所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點信息來產生所述切換定時信號，并將所述切換定時信號發送到所述開關。
根據本發明的又一方面，提供了一種切換定時信號產生電路，用于產生切換定時信號，所述切換定時信號在RF轉發器中將從AP和AT接收的RF信號分離為在采用TDD方案和OFDM調制方案的移動通信網絡中使用的下行鏈路信號和上行鏈路信號，所述切換定時信號產生電路包括分配器，用于接收來自包括在所述RF轉發器中的耦合器的作為所述RF信號的一部分而提取的提取RF信號；電平檢測器，用于測量從所述分配器接收的所述提取出的RF信號的電平；可變增益放大器(在下文中稱為“VGA”)，用于接收在所述電平檢測器處測得的電平值，并產生所述提取出的RF信號的所述電平；對數標度放大器，用于將所述提取出的RF信號的變化從線性標度轉換為分貝(dB)標度；脈沖產生器，通過使用從所述對數標度放大器接收的所述提取出的RF信號，產生脈沖波形信號；基準脈沖產生器，用于產生在確定所述提取出的RF信號的幀起始位置時使用的基準脈沖波形信號；比較器，用于使從所述脈沖產生器接收的所述脈沖波形信號與從所述基準脈沖產生器接收的所述基準脈沖波形信號相互關聯；定時控制器，用于通過分析相互關聯的結果值來確定所述提取出的RF信號的幀起始位置，基于所述幀起始位置計算所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點，并利用所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點信息來產生切換定時信號，以及將所述切換定時信號發送到所述RF轉發器的開關；和相位調諧電路，用于接收在所述脈沖產生器中產生的所述脈沖波形信號的相位信息，并調諧所述基準脈沖波形信號的相位。
根據下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的前述和其它目的、特點和優點將變得更加顯而易見，在附圖中圖1是示意性地示出了HPi系統的圖；圖2是示意性地示出了根據本發明優選實施例的RF轉發器的結構的圖；圖3是示出了根據本發明優選實施例的切換定時信號產生電路的結構的圖；圖4是示出了使用TDD方案和OFDM調制方案來發送和接收信號的幀結構的圖；圖5是示出了在圖4的數據碼元中存在數據的概率為10％時的信號波形的示例畫面；圖6是示出了在RF轉發器中用于相互關聯的基準信號的波形的示例畫面；圖7是示出了使圖5和圖6所示的信號相互關聯而得到的信號輸出的波形的示例畫面；以及圖8是示出了用于在根據本發明優選實施例的利用TDD方案和OFDM調制方案的移動通信網絡的RF轉發器中分離發送信號和接收信號的切換定時信號產生處理的流程圖。
具體實施例方式
現在將詳細描述本發明的優選實施例。在其它圖中使用相同的標號來指示與已示出的部件相同的部件。在對本發明的以下描述中，當對在此包括的已知結構和功能的詳細描述會使本發明的主題更為模糊時，將省略該詳細描述。
圖2是示意性地示出了根據本發明優選實施例的RF轉發器的結構的圖。
本發明的RF轉發器200由于使用TDD方案，通過對相同的頻率進行時間劃分并且區分下行鏈路信號和上行鏈路信號而使得兩個鏈路的通信都可進行，從而使得RF轉發器可以在AT 100和AP 110之間通過使用相同的頻率來發送RF信號。
如圖2所示，根據本發明優選實施例的RF轉發器200可以包括以下內部構件施主(donor)天線205、帶通濾波器210(在下文中稱為“BPF”)、耦合器215、開關220和240、低噪聲放大器225、250(在下文中稱為“LNA”)、衰減器230和255、高功率放大器235和260(在下文中稱為“HPA”)、遠程天線245、切換定時信號產生電路265等。
將如下具體描述使用上述RF轉發器200的構件在正向和反向信道中進行的信號發送處理。
在正向信道中，通過施主天線205將從AP 110接收到的RF信號發送到BPF 210。BPF 210僅允許用于在AP 110和AT 100之間發送信號的頻帶的信號通過，阻擋其它頻帶的信號分量，然后將其發送到開關220。這里，因為當本發明的移動通信網絡是HPi系統時使用2.3GHz的頻帶，所以在BPF 210中僅允許該頻帶的信號通過，而阻擋其它頻帶的信號分量。
開關220將接收到的RF信號發送到LNA 225。此外，LNA 225減小該RF信號的噪聲分量，將信號分量放大，并將其發送到衰減器230。此外，衰減器230調節信號電平，并將其發送到HPA 235。這里，HPA 235將該RF信號放大到有效功率以使其通過空氣發送到開關240。開關240通過遠程天線245將該RF信號發射到AT 100。
在反向信道中，當通過遠程天線從AT 100接收到RF信號時，開關240將該RF信號發送到LNA 250。此外，LNA 250減小該RF信號的噪聲分量，將信號分量放大，并將其發送到衰減器255。此外，衰減器255調節信號電平，并將其發送到HPA 260。這里，HPA 260將該RF信號放大到有效功率以使其通過空氣發送到開關220。
開關240將所發送的RF信號發送到BPF 210。此外，BPF 210僅允許發送頻帶的信號通過，阻擋其它頻帶的信號，并通過施主天線205發射該RF信號。
同時，耦合器位于BPF 210和開關220之間，提取從BPF 210發送到開關220的一部分RF信號，并將其發送到切換定時信號產生電路265。這里，切換定時信號產生電路265分析所提取的RF信號，產生發送該RF信號的切換定時信號，并將其發送到開關220。
切換定時信號區分包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號，然后當接收到下行鏈路信號時，對開關220和240進行控制以使得經由RF轉發器的LNA 225、衰減器230、HPA 235通過遠程天線245發射下行鏈路信號，而當接收到上行鏈路信號時，對開關220和240進行控制以使得經由RF轉發器的LNA 225、衰減器230、HPA 235通過施主天線245發射上行鏈路信號。
同時，切換定時信號產生電路265可以如上所述地是RF轉發器200的內部構件，也可以作為獨立于RF轉發器200的裝置產生切換定時信號，然后與RF轉發器200連接，以提供開關220和240產生。
圖3是示出了根據本發明優選實施例的切換定時信號產生電路的結構的圖。
如圖3所示，根據本發明優選實施例的切換定時信號產生電路265可包括以下內部構件分配器300、電平檢測器310、VGA(可變增益放大器)320、對數標度(log-scale)放大器330、脈沖產生器340、比較器350、基準脈沖產生器360、相位調諧電路370、定時控制器380等。
將如下具體描述使用上述切換定時信號產生電路265的構件來產生切換定時信號的處理。
RF轉發器200的耦合器215提取一部分RF信號，并將其發送到分配器300。分配器300進一步將該發送RF信號分離進入電平檢測器310和VGA 320。此外，電平檢測器310測量信號的電平并將其發送到VGA320。然后，VGA 320接收到在電平檢測器310中測得的電平值，并一直將VGA 320的輸出信號保持在穩定的電平。對數標度放大器330使從VGA 320接收的信號的變化量(variation volume)從線性標度改變為分貝(dB)標度，然后將其發送到脈沖產生器340。這里，脈沖產生器340利用所接收的信號產生脈沖波形信號，并將其發送到比較器350。
基準脈沖產生器360產生用于在關聯了在脈沖產生器中產生的脈沖波形信號之后確定RF信號的幀起始位置的基準脈沖波形信號，并將其發送到比較器350。比較器350對從脈沖產生器接收的信號和從基準脈沖產生器接收的信號之一的相關程度進行比較。即，比較器350使這兩個信號相互關聯，并將結果值發送到定時控制器380。
定時控制器380通過分析接收到的結果值來確定提取的信號的幀起始位置，并且基于檢測到的幀起始位置計算下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點。這里，定時控制器380具有下述RF信號幀結構的信息，并且在檢測RF信號的幀位置時通過使用幀結構的信息來計算包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點。
定時控制器380利用計算出的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點信息來產生切換定時信號，并將其發送到開關220和240。相位調諧電路370接收在脈沖產生器340中產生的脈沖波形的相位信息，并且調諧基準脈沖波形的相位。
當在切換定時信號產生電路265中通過上述處理產生切換定時信號并發送到開關220和240時，如圖2的圖例所示，切換定時能夠將從開關220和240接收的RF信號分離成下行鏈路信號和上行鏈路信號，根據其調節短接電路(short circuit)，并選擇性地向各個路徑提供下行鏈路信號或上行鏈路信號。
圖4是示出了使用TDD方案和OFDM調制方案來發送和接收信號的幀結構的圖。
將針對Hpi系統描述使用下述TDD方案和OFDM調制方案時的發送信號的幀結構。
在HPi系統中的單個幀具有5毫秒的長度，并且包括下行鏈路幀、上行鏈路幀、Tx/Rx轉換間隔(在下文中稱為“TTG”)、Rx/Tx轉換間隔(在下文中稱為“RTG”)等。
這里，下行鏈路幀是從AP 110通過RF轉發器200發送到AT 100的下行鏈路信號的幀，而上行鏈路幀是從AT 100通過RF轉發器200發送到AP 110的上行鏈路信號的幀。TTG和RTG是分隔上行鏈路和下行鏈路的發送時間的保護時間，在該間隔內，不允許在AP 110和AT 100處發送包括數據的有效信號。TTG被定義為下行鏈路幀和在其之后發送的上行鏈路幀之間的間隔，在該間隔內，AP 110變為接收上行鏈路信號的模式，而AT 100變為發送上行鏈路信號的模式。RTG被稱為上行鏈路幀和在其之后發送的下行鏈路幀之間的間隔，在該間隔內，AP 110變為發送下行鏈路信號的模式，而AT 100變為發送下行鏈路信號的模式。
構成HPi系統中的幀的下行鏈路幀和上行鏈路幀包括多個OFDM碼元。此外，OFDM碼元包括數據碼元、導頻碼元和前同步信號(preamble)。這里，數據碼元被稱為發送數據的時間間隔，并以將與有效碼元時間間隔(Tb)之中的最后一個Tg一樣長的時間間隔(CP時間間隔)放置在有效碼元時間間隔之前的整個時間間隔作為數據碼元的時間間隔。將數據碼元的時間間隔設置為CP時間間隔和有效碼元時間間隔之和的原因是為了使用OFDM方案收集多徑信號并保持子載波之間的正交性。
這里，與數據碼元一樣，前同步信號具有Ts的時間間隔，其為用于通過表示開始發送數據的時間點而使發送定時同步的信號。導頻碼元具有Tp(＝Tb/2+Tg)的時間間隔，并可用于通過被插入到數據碼元中而推測通信信道是上行鏈路還是下行鏈路。
包括下行鏈路幀和上行鏈路幀的數據碼元比能夠支持包括圖4所示的16∶6和13∶9的兩種結構。在圖4中，(a)示出了當下行鏈路幀和上行鏈路幀的數據碼元比為16∶6的幀結構，(b)示出了當下行鏈路針和上行鏈路幀的數據碼元比為13∶9的幀結構。
在下行鏈路幀的情況下，下行鏈路幀的第一個OFDM碼元是前同步信號，每隔三個數據碼元插入一個導頻碼元，并且上行鏈路幀包括數據碼元。此外，上行鏈路幀僅包括數據碼元。如上所述，下行鏈路幀和上行鏈路幀之間的時間間隔包括用于分隔上行鏈路/下行鏈路發送時間的TTG和RTG。TTG和RTG為與采樣頻率(Fs)相對應的周期的整數倍。
表1示出了圖4中示出的下行鏈路幀和上行鏈路幀的個體碼元位置。
表1的數字對應于在圖4所示的幀之中的各碼元中指定的碼元數量。此外，用于發送數據的時間量度的資源分配由括號內的碼元單元組成。
表2示出了圖4所示的幀結構的物理系數。
圖4所示的幀具有像表2一樣的物理系數，當累加上行鏈路幀和下行鏈路幀的碼元以及TTG和RTG的時間間隔時，各幀具有上述5毫秒的長度。
同時，如上所述，幀中的上行鏈路幀和下行鏈路幀能夠具有非對稱結構。在下行鏈路幀中，當使用通知開始發送數據的時間點的前同步信號和確定信道的導頻碼元時，可以僅使用前同步信號而不使用導頻碼元。此外，在上行鏈路和下行鏈路的數據碼元中，根據通信信道的狀況，可能存在信號或者可能不存在信號。
切換定時信號產生電路265在接收到具有上述幀結構的信號之后通過確定下行鏈路幀和上行鏈路幀的起始位置來產生切換定時信號。
圖5是示出了在圖4的數據碼元中存在數據的概率為10％時的信號波形的示例畫面。此外，圖6是示出了在RF轉發器中用于相互關聯的基準信號的波形的示例畫面。此外，圖7是示出了使圖5和圖6所示的信號相互關聯而得到的信號輸出的波形的示例畫面。
當圖5所示的信號從AP 110發送到RF轉發器200時，RF 200的耦合器215提取一部分信號并將其發送到切換定時信號產生電路265。切換定時信號產生電路產生圖6所示的標準信號。圖7所示的信號波形是在將該標準信號和圖5所示的接收信號相互關聯時得到的。
這里，因為圖5所示的接收信號具有從0秒到0.015秒的信號部分，所以在存在接收信號的信號間隔內，圖6所示的基準信號的信號值從0秒到0.015秒進行相互關聯從而為“1”。
同時，因為如圖4所示，幀中的一個從前同步信號開始，所以通過識別前同步信號的位置可以知道幀起始點。
因為前同步信號不是數據碼元，而是用以通過表示數據碼元的起始時間點而使發送定時同步的信號，所以前同步信號由連續的“1”這種簡單形式組成。即，當將圖5所示的接收信號與圖6所示的基準信號相互關聯時，前同步信號部分中的基準信號等于信號值，因此，在前同步信號所處的時間點處結果值變為最大值，該位置成為各幀的起始位置。結果，在圖7所示的信號波形中最大值的位置成為幀的起始位置。
如圖4所示，因為已經預先定義了包括上行鏈路幀和下行鏈路幀的幀結構，所以當知道幀的起始位置時，可以通過計算在幀的各碼元中設置的時間間隔來計算下行鏈路幀和上行鏈路幀的起始點。即，因為幀從下行鏈路部分開始，所以幀的起始點成為下行鏈路幀的起始點。此外，將TTG與下行鏈路幀的時間間隔相加的位置成為上行鏈路幀的起始點。因此，在圖7的波形中具有最大值的0.005秒、0.01秒和0.015秒分別成為各幀的起始點。此外，基于該方法計算出的上行鏈路幀和下行鏈路幀的起始點稱為上行鏈路信號和下行鏈路信號的起始點。
切換定時信號產生電路265通過基于下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點產生切換定時信號來控制開關。結果，可以在RF轉發器200中區分下行鏈路信號和上行鏈路信號，并提供各信號的發送路徑。
同時，因為一個幀是從前同步信號開始的，所以即使僅使用前同步信號，而不改變構成上行鏈路幀和下行鏈路幀的數據碼元的比率并且使用導頻碼元，仍可通過區分下行鏈路信號和上行鏈路信號來產生切換定時信號，相互關聯的結果值在前同步信號所處的時間間隔處變得最大，然后就可以如上所述地知道幀的起始位置。
圖8是示出了根據本發明優選實施例的利用TDD方案和OFDM調制方案在移動通信網絡的RF轉發器中用于分離發送信號和接收信號的切換定時信號產生處理的流程圖。
如圖8所示，RF轉發器200通過施主天線205接收從AP 110發送的RF信號(S800)。RF轉發器的BPF 210僅讓所發送的RF信號中發送頻帶的信號通過，并在消除其他頻帶的信號分量之后將其發送到開關220。即，位于RF轉發器200的BPF 210和開關220之間的耦合器215提取一部分RF信號，并將其發送到切換定時信號產生電路265。切換定時信號產生電路265將從耦合器215發送的信號與在切換定時信號產生電路265的基準脈沖產生器中產生的基準信號相互關聯(S804)。作為相互關聯的結果，因為表示波形中的最大值的位置成為幀的起始位置，所以通過利用相互關聯的結果來分析波形，可以確定幀的起始位置(S806)。
因為如圖4所示預先定義了使用TDD方案和OFDM調制方案的信號的幀結構，所以切換定時信號產生電路265基于幀起始點來計算包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點(S808)。當利用該方法計算出下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點時，切換定時信號產生電路265產生用于區分下行鏈路信號和上行鏈路信號的切換定時信號，并將其發送到開關220和240(S810)。當將切換定時信號發送到開關220、240時，開關220和240利用切換定時信號區分下行鏈路信號和上行鏈路信號，控制開關220和240的開和關，然后選擇性地為各信號提供路徑(S812)。因此，RF轉發器200防止切換定時信號與下行鏈路信號以及上行鏈路信號發生干擾。此外，RF轉發器200通過在下行鏈路信號的情況下將發送信號發送到AT 100而在上行鏈路信號的情況下將發送信號發送到AP 110，從而在AP 110和AT 100之間轉發發送信號。
根據如上所述的本發明，因為使用TDD方案和OFDM方案的移動通信網絡的RF轉發器自身區分下行鏈路信號和上行鏈路信號，所以可以操作保持穩定性的RF轉發器，產生切換定時信號以選擇性地為各信號提供路徑，并控制開關。
此外，可以解決由于下行鏈路信號和上行鏈路信號使用相同的頻率而引起的下行鏈路信號和上行鏈路信號之間的干擾問題。
雖然已結合目前認為是最實用和優選的實施例描述了本發明，但是應該理解，本發明并不限于公開的實施例和附圖，相反，本發明旨在覆蓋所附權利要求書的精神和范圍內的各種變型和修改。
權利要求
1.一種產生用于在移動通信系統的射頻轉發器中分離發送信號的切換定時信號的方法，所述移動通信系統包括基于時分雙工方案和正交頻分復用調制方案工作的接入點、接入終端和射頻轉發器，所述方法包括以下步驟(a)從所述接入點接收射頻信號，在所述射頻轉發器的耦合器中提取所述射頻信號的一部分，并將所述射頻信號的該部分發送到切換定時信號產生電路；(b)將從所述耦合器提取的所述射頻信號與在所述切換定時信號產生電路中產生的基準信號相互關聯；(c)通過分析相互關聯結果值來確定所述射頻信號的幀起始位置；(d)基于所述幀起始位置來計算包括在所述射頻信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點；(e)利用所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點信息產生所述切換定時信號，并將所述切換定時信號發送到所述射頻轉發器的開關；以及(f)通過利用所述切換定時信號來控制所述開關以分開發送所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(a)中，當從所述接入點接收到所述射頻信號時，所述射頻轉發器的帶通濾波器在讓在所述接入點和所述接入終端之間進行信號發送時使用的頻帶的信號分量通過而消除其它頻帶的信號分量之后，將信號發送到所述射頻轉發器的所述開關，并且從所述射頻轉發器的所述耦合器提取已通過帶通濾波器的所述射頻信號的一部分，并將所述射頻信號的該部分發送到切換定時信號產生電路。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，在所述接入點和所述接入終端之間進行信號發送時使用的頻帶的所述信號分量包括2.3GHz頻帶的信號分量。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(c)中，將與最大相互關聯結果值相對應的位置確定為所述射頻信號的幀起始位置。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(f)中，當接收到所述下行鏈路信號時，控制所述開關以使得經由所述射頻轉發器的低噪聲放大器、衰減器、高功率放大器通過遠程天線發射所述下行鏈路信號，而當接收到所述上行鏈路信號時，控制所述開關以使得經由所述射頻轉發器的低噪聲放大器、衰減器(230)、高功率放大器通過施主天線發射所述上行鏈路信號，其中，利用所述切換定時信號來區分所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述射頻信號的幀包括下行鏈路幀、上行鏈路幀、Tx/Rx轉換間隔(此后稱為“TTG”)和Rx/Tx轉換間隔(此后稱為“RTG”)。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，作為將所述下行鏈路幀、所述上行鏈路幀、所述Tx/Rx轉換間隔和Rx/Tx轉換間隔的時間間隔相加的結果，所述幀具有5毫秒的長度。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，所述下行鏈路幀是從所述接入點通過所述射頻轉發器發送到所述接入終端的下行鏈路信號的幀，而所述上行鏈路幀是從所述接入終端通過所述射頻轉發器發送到所述接入點的上行鏈路信號的幀。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述Tx/Rx轉換間隔是用于分隔所述下行鏈路幀的發送時間和所述上行鏈路幀的發送時間的保護時間，并且在所述TGG期間，所述接入點被切換到接收所述上行鏈路幀的模式，而所述接入終端被切換到發送所述下行鏈路幀的模式。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，所述Rx/Tx轉換間隔是用于分隔所述上行鏈路幀的發送時間和所述下行鏈路幀的發送時間的保護時間，并且在所述TGG期間，所述接入點被切換到接收所述下行鏈路幀的模式，而所述接入終端被切換到發送所述上行鏈路幀的模式。
11.根據權利要求9或10所述的方法，其中，在所述Tx/Rx轉換間隔或所述Rx/Tx轉換間隔中，所述接入點和所述接入終端的每一個都不發送包括數據的有效信號。
12.根據權利要求6所述的方法，其中，在步驟(d)中，將所述幀起始位置確定為所述下行鏈路幀的起始點，并將Tx/Rx轉換間隔加上下行鏈路幀的時間間隔的位置確定為所述上行鏈路的起始點，同時將所述下行鏈路幀的所述起始點確定為所述下行鏈路信號的起始點，并將所述上行鏈路幀的所述起始點確定為所述上行鏈路信號的起始點。
13.根據權利要求6所述的方法，其中，所述下行鏈路幀和所述上行鏈路幀各包括多個正交頻分復用碼元，所述正交頻分復用碼元包括數據碼元、導頻碼元和前同步信號。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，包括所述下行鏈路幀和所述上行鏈路幀的數據碼元的比率具有16∶6或13∶9的非對稱結構。
15.根據權利要求13所述的方法，其中，所述下行鏈路幀的第一個正交頻分復用碼元是前同步信號，每隔三個數據碼元插入一個導頻碼元，并且所述上行鏈路幀由所述數據碼元組成。
16.根據權利要求13所述的方法，其中，所述下行鏈路幀的第一個正交頻分復用碼元是前同步信號，其余的正交頻分復用碼元由數據碼元組成，并且所述上行鏈路幀由所述數據碼元組成。
17.根據權利要求13所述的方法，其中，所述數據碼元的時間間隔對應于時間間隔Ts，Ts＝Tg+Tb，時間間隔Ts是有效碼元時間間隔Tb之中的最后一個Tg與有效碼元時間間隔相加之和。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述前同步信號以所述Ts作為其時間間隔，并且用于通過通知開始發送數據的時間點而使發送定時同步。
19.根據權利要求17所述的方法，其中，所述導頻碼元以Tp作為其時間間隔，Tp＝Tb/2+Tg，所述導頻碼元通過被插入到所述數據碼元中用來確定通信信道是下行鏈路還是上行鏈路。
20.一種射頻轉發器，用于將在接入點和接入終端之間發送的射頻信號分離為在采用時分雙工方案和正交頻分復用調制方案的移動通信網絡中使用的下行鏈路信號和上行鏈路信號，所述射頻轉發器包括帶通濾波器(此后稱為“BFP”)，用于讓在所述接入點和所述接入終端之間發送的所述射頻信號進行發送時使用的頻帶的信號分量通過，但是阻擋未使用的頻帶的信號分量；低噪聲放大器(此后稱為“LNA”)，用于減小所述射頻信號的噪聲分量，同時放大信號分量；衰減器，用于調節被放大的信號的信號電平；高功率放大器(此后稱為“HPA”)，用于將從所述衰減器接收的受控信號放大到可以通過空氣進行發送的有效功率電平；開關，通過利用切換定時信號，將所述射頻信號分離為所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號；和切換定時信號產生電路，提取所述射頻信號的一部分，將所提取的射頻信號與基準信號相互關聯，通過分析相互關聯結果值來檢測所提取的射頻信號的幀起始位置，基于所述幀起始位置計算所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點，通過利用所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點信息來產生所述切換定時信號，并將所述切換定時信號發送到所述開關。
21.根據權利要求20所述的射頻轉發器，所述射頻轉發器還包括位于所述帶通濾波器和所述開關之間的耦合器，該耦合器用于提取從所述帶通濾波器發送到所述開關的所述射頻信號的一部分，并將所述射頻信號發送到所述切換定時信號產生電路。
22.根據權利要求20所述的射頻轉發器，所述射頻轉發器還包括施主天線，用于接收從所述接入點發送的射頻信號；和遠程天線，用于接收從所述接入終端發送的射頻信號。
23.根據權利要求22所述的射頻轉發器，其中，當所述射頻信號是下行鏈路信號時，根據所述切換定時信號控制所述開關的開和關，以使得所述射頻信號通過所述低噪聲放大器(225)、所述衰減器(230)和所述高功率放大器(235)而被發送到所述遠程天線。
24.根據權利要求22所述的射頻轉發器，其中，當所述射頻信號是上行鏈路信號時，根據所述切換定時信號控制所述開關的開和關，以使得所述射頻信號通過所述低噪聲放大器(250)、所述衰減器(255)和所述高功率放大器(260)而被發送到所述施主天線。
25.根據權利要求20所述的射頻轉發器，其中，所述切換定時信號產生電路位于所述射頻轉發器內或者作為獨立裝置與所述射頻轉發器相連接，所述切換定時信號產生電路從所述耦合器接收提取的射頻信號，產生所述切換定時信號，并將所述切換定時信號發送到所述開關。
26.一種切換定時信號產生電路，用于產生切換定時信號，所述切換定時信號在射頻轉發器中將從接入點和接入終端接收的射頻信號分離為在采用時分雙工方案和正交頻分復用調制方案的移動通信網絡中使用的下行鏈路信號和上行鏈路信號，所述切換定時信號產生電路包括分配器，用于從包括在所述射頻轉發器中的耦合器接收作為所述射頻信號的一部分而提取的提取射頻信號；電平檢測器，用于測量從所述分配器接收的所述提取射頻信號的電平；可變增益放大器(此后，稱為“VGA”)，用于接收在所述電平檢測器處測得的電平值，并產生所述提取射頻信號的所述電平；對數標度放大器，用于將所述提取射頻信號的變化從線性標度轉換為分貝(dB)標度；脈沖產生器，通過使用從所述對數標度放大器接收的所述提取射頻信號，產生脈沖波形信號；基準脈沖產生器，用于產生在確定所述提取射頻信號的幀起始位置時使用的基準脈沖波形信號；比較器，用于使從所述脈沖產生器接收的所述脈沖波形信號與從所述基準脈沖產生器接收的所述基準脈沖波形信號相互關聯；定時控制器，通過分析相互關聯結果值來確定所述提取射頻信號的幀起始位置，基于所述幀起始位置計算所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點，利用所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點信息來產生切換定時信號，并將所述切換定時信號發送到所述射頻轉發器的開關；和相位調諧電路，用于接收在所述脈沖產生器中產生的所述脈沖波形信號的相位信息，并調諧所述基準脈沖波形信號的相位。
27.根據權利要求26所述的切換定時信號產生電路，其中，所述定時控制器通過分析所述相互關聯結果值，將所述提取射頻信號的幀起始位置確定為所述相互關聯結果值為最大的位置。
28.根據權利要求26所述的切換定時信號產生電路，其中，所述定時控制器具有所述射頻信號的幀結構信息，并且通過利用所述幀結構信息基于所述幀位置來計算包括在所述射頻信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點。
全文摘要
本發明提供了利用TDD和OFDM調制產生用于在移動電信網絡的RF轉發器中分離發送信號和接收信號的切換定時信號的方法和系統。所述方法和系統在從接入點(在下文中稱為“AP”)發送的RF信號被發送到RF轉發器時，將從RF轉發器的耦合器提取的一部分RF信號發送到切換定時信號產生電路，通過將在切換定時信號產生電路中產生的基準信號與從耦合器提取的RF信號相互關聯來定位RF信號的幀起始位置，并且在基于幀起始位置利用AP的幀標準來計算包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點并利用其產生切換定時信號之后發送到的RF轉發器的開關時，能夠通過在開關中利用切換定時信號來區分下行鏈路信號和上行鏈路信號地發送RF信號。
文檔編號H04B7/14GK1985449SQ200580023824
公開日2007年6月20日 申請日期2005年7月14日 優先權日2004年7月14日
發明者趙雄植, 尹相元 申請人:Sk電信有限公社