一種基站失步檢測裝置及方法

專利名稱：一種基站失步檢測裝置及方法
技術領域：
本發明涉及無線通信檢測技術，具體涉及一種基站失步檢測的裝置及方法。
背景技術：
TD-SCDMA是一個時分CDMA系統，對時鐘很敏感，要求全網同步，目前采用的 同步技術主要是采用GPS同步技術。每一個TD-SCDMA基站都內置一個GPS接收機， 基站下行發射信號的幀邊界要求與GPS秒脈沖嚴格對齊，通過該方式，保證每一個基 站時鐘都與GPS保持同步，由此來保證全網同步的實現。
基于TD-SCDMA網絡的上述同步特性，現有的TD-SCDMA網內使用了大量的GPS 接收機，如此規模的使用，由于GPS相關檢測技術的限制，無法保證沒有失步的問題 發生。與此同時，由于TD-SCDMA網絡對同步的敏感性，當基站使用的GPS發生失步 或者時鐘單板發生失步時，將導致基站的下行信號發生GPS失步，對于TD-SCDMA系 統來說，這將對周圍的基站產生嚴重的干擾。目前，針對TD-SCDMA網絡，還沒有合 適的基站失步檢測技術以及相關儀表。
在當前沒有基站失步檢測儀表的情況下，針對基站失步的情況，傳統的檢測方法是 通過査看TD-SCDMA下行時隙功率的在無業務狀態下是否存在強干擾來進行判斷，而 該檢測方法存在明顯的缺點
第一該方法無法給出基站是否失步的結論，而只能通過更換硬件時鐘單板來對比 確認是否存在該問題，而這需要復位基站，顯然會影響網絡的正常運營；
第二對于在網絡建設初期，此時業務量較低，沒有多用戶之間的千擾，上述方法 尚可以應用，但是到了網絡的建設后期，在存在一定的業務量的時候，所有下行業務時 隙上都存在一定的業務功率，該方法將無法得出相關結論。
第三該方法要求檢測點處于問題基站與相鄰正常基站的中間位置來進行測量，否 則，由于距離遠近不同，本身相鄰基站之間會有一定的不同步。
第四該方法僅能在一定程度上對已經發生很大偏移的基站進行檢測，對于GPS 失步不是很嚴重的基站無法定位。
第五該方法的缺點還在于確認網絡故障耗時耗力，主要是靠人工的方法，依靠經
驗來確認問題，這很難快速完成干擾問題定位，給以后的網絡運營維護帶來的很大的負 擔。
綜上所述，目前該傳統的檢測方法是無法滿足工程需要的，急需要有一個可以準確 的進行基站失步檢測的儀器/儀表來滿足TD-SCDMA網絡建設與運維應用。

發明內容
本發明第一方面提出一種基站失步檢測裝置，包括
無線接收機模塊，用于接收基站發射的下行信號，執行射頻到中頻以及到基帶的處 理過程，輸出基帶數據到小區搜索模塊；
標準時鐘源接收模塊，用于接收來自衛星的標準時間信號，提供標準時間秒脈沖輸
出到初始偏移檢測模塊；
本地時鐘模塊，用于產生裝置自身同步所需要的本地時鐘提供給小區搜索模塊以及 初始偏移檢測模塊；
初始偏移檢測模塊，用于計算標準時間秒脈沖相對于本地時鐘的第一時間偏移，輸 出該第一時間偏移；
小區搜索模塊，用于利用接收到的基帶數據，執行小區搜索與測量工作，輸出搜索 結果，輸出擾碼、中導碼以及發現基站測量信號時鐘，并計算基站測量信號時鐘相對本 地時鐘的第二時間偏移，送入失步測量模塊；
控制模塊，用于接收外部控制指令，配置接收機工作頻率，啟動或停止小區搜索模 塊進行小區搜索與測量的工作，啟動或停止標準時鐘源接收模塊接收標準時間信號；
失步測量模塊，用于根據第一時間偏移以及第二時間偏移計算基站的失步檢測結 果，并將結果傳送給測量輸出模塊；
測量輸出模塊，用于輸出失步測量結果，供顯示和/或存儲。
其中，所述無線接收機模塊為TD-SCDMA接收機模塊，該TD-SCDMA接收機模 塊接收TD-SCDMA基站發射的下行信號；
所述小區搜索模塊為適于TD-SCDMA協議的小區搜索模塊； 所述基站信號時鐘為TD-SCDMA基站5ms時鐘； 所述本地時鐘為5ms本地時鐘。
其中，所述標準時間源接收模塊為GPS接收模塊，該GPS接收模塊用于接收GPS 信號，提供GPS秒脈沖輸出；
所述標準時間秒脈沖為GPS秒脈沖。
其中，第一、第二時間偏移以及失步檢測結果用碼片chip為單位或者以毫秒ms為 單位；
以碼片為單位時，所述失步測量模塊利用公式A/ = Gl + f2)%6400c/n>來計算基站失 步結果；
以毫秒為單位時，所述失步測量模塊利用公式Af = Gl + f2)%5ms來計算基站失步結
果；
其中，d為基站失步檢測裝置本地時鐘相對GPS秒脈沖的時間偏移，f2為基站時 鐘相對基站失步檢測裝置本地時鐘的時間偏移，A,為基站時鐘相對GPS的失步檢測結 果。
其中，所述無線接收機模塊為CDMA IS95接收機模塊或CDMA2000接收機模塊； 所述小區搜索模塊為適于CDMAIS95協議的小區搜索模塊或適于CDMA2000協議 的小區搜索模塊；
本地時鐘為適于CDMAIS95系統的本地時鐘或適于CDMA2000的本地時鐘。 其中，所述標準時鐘源接收模塊為GLONASS定位系統接收模塊或北斗定位同步系 統接收模塊。
本發明第二方面提出一種基站失步檢測方法，該方法包括如下步驟
步驟(O初始偏移檢測模塊根據GPS秒脈沖與本地5ms時鐘的輸入，得到本地5ms 時鐘相對GPS的時間偏移結果d，送入失步測量模塊，用于失步計算的準備；
步驟(2)控制模塊執行本地工作頻點配置，在檢測到GPS衛星捕獲與時間同步平 穩之后，下發測量指令到小區搜索模塊，啟動小區搜索過程；
步驟(3)無線接收機模塊接收射頻信號輸入，完成TD-SCDMA調制信號從射頻到 中頻的處理，以及中頻到基帶的適配過程，輸出基帶數據到小區搜索模塊；
步驟(4)小區搜索模塊接收基帶數據輸入，執行小區搜索算法，獲得測量基站5ms 時鐘相對本地5ms時鐘的時間偏移^ ，送入失步測量模塊；
步驟(5)在失步測量模塊中，根據輸入的d， ^，完成基站的失步檢測計算，給 出基站失步結果A,，送入測量上報模塊；
步驟(6)測量上報模塊完成失步數值的結果輸出，用于顯示或存儲。
其中，基站失步測量結果"通常是在靠近基站的位置測量得到的，以使得傳播時延
可以忽略不計。
本發明提出的方法進一步涉及TD-SCDMA基站失步檢測方法，基于本發明闡述的 基站失步檢測裝置(圖1)。這種方法通過基站失步檢測裝置內的GPS接收機模塊輸出 的秒脈沖信號與本地5ms時鐘比較，得到本地5ms時鐘相對GPS的時間偏移,l ，再通 過小區搜索算法，獲得TD-SCDMA基站5ms時鐘相對本地5ms時鐘的時間偏移/2 ，從 而確定出TD-SCDMA基站相對GPS的偏移結果。
本發明提供的裝置與方法，適用于TD-SCDMA建網初期以及運營過程中各個階段 的網絡優化以及網絡巡檢工作。本發明解決了沒有儀表進行相關TD-SCDMA基站失步 檢測的弊端，克服了人工比對方法的測量弊端，為TD-SCDMA網絡建設與網絡運維提 供了快速的問題定位裝置與方法，所述裝置結構簡潔、成本低廉，節省了大量的時間與 成本。


圖1是用于TD-SCDMA基站失步檢測裝置的模塊框圖2是正常TD-SCDMA基站發射信號到所述檢測裝置的信號接收情況；
圖3是處于失步狀態的TD-SCDMA基站發射信號到所述檢測裝置的信號接收情況。
具體實施例方式
以下結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。
圖2和圖3分別示出了 TD-SCDMA在正常情況下和失步情況下發射的信號以及由 檢測裝置或基站小區中的終端接收到的信號。比較圖2和圖3，我們可以看到，在基站 沒有失步的情況下，檢測裝置接收到的基站信號的時間與GPS標準時間之間的時延， 也即基站失步測量結果"H專播延時，在無傳播延時情況下(靠近基站)，基站失步檢 測裝置接收到的基站信號將與GPS對齊的。
如果在基站發生失步，則基站失步測量結果"-基站相對GPS的時間偏移+傳播延時。
此時，在無傳播延時情況下(靠近基站或者消除傳播延時)，基站失步檢測裝置得 到的基站失步測量結果就是基站相對GPS的時間偏移，由此，利用測量裝置在靠近基 站的位置測量接收到的基站信號時鐘和GPS時間之間是否存在偏移就能判斷該被測量 的基站是否失步，這就是本裝置的發明原理。
圖1示出了根據上述原理提供的一種基站失步檢測裝置，所述裝置包括
無線接收機模塊100:該模塊通過連接TD-SCDMA射頻天線，接收TD-SCDMA基
站發射的下行信號，執行射頻到中頻以及到基帶的變頻、采樣處理過程，輸出基帶數據 到小區搜索模塊150;
小區搜索模塊150:利用接收到的基帶數據，執行小區搜索與測量工作，輸出搜索
結果，對于TD-SCDMA網絡，輸出擾碼、中導碼以及發現基站5ms時鐘，并計算基站 5ms時鐘相對本地5ms時鐘的時間偏移^ ，送入失步測量模塊600;
控制模塊200:用于控制TD-SCDMA基站失步檢測裝置的配置以及測量管理工作， 完成系統工作頻點配置，以及測量啟動、測量中止等管理；
本地時鐘模塊300:用于產生5ms時鐘，驅動系統工作，送入小區搜索模塊150以 及初始偏移檢測模塊500，用于時間偏移鑒別；
GPS接收模塊400:連接GPS天線，接收GPS信號，輸出GPS秒脈沖以及GPS位 置、時間信息。
初始偏移檢測模塊500:基于來自GPS接收模塊400的GPS秒脈沖以及來自本地 時鐘模塊300的本地5ms時鐘信號鑒別GPS秒脈沖與本地5ms時鐘之間的偏移，輸出 偏移結果d;
失步測量模塊600:根據由初始偏移檢測模塊500輸入的GPS秒脈沖與本地5ms
時鐘的時間偏移^以及由小區搜索模塊輸入的本地5ms時鐘與小區5ms的時鐘的時間 偏移f2計算輸出小區的失步測量結果"。
測量輸出模塊700:輸出失步測量結果，供顯示或者存儲。
其中，d， f2， Af可以有兩種單位表示，chip (碼片)單位或者ms (毫秒)單位。
采用chip (碼片)單位時，利用公式A^(/l + O/。6400c/^來計算基站失步結果， 其中rl為基站失步檢測裝置本地時鐘相對GPS的時間偏移，C為基站時鐘相對基站失 步檢測裝置本地時鐘的時間偏移，"為基站時鐘相對GPS的跑偏結果。
采用ms (毫秒)單位時，上述計算公式調整為
A/ = (n + 。％5 w 。
基站失步測量結果AZ取值范圍有兩種處理方式， 一種是采用一個子幀的幀長來取 值，即采用
來表示，其中r表示為TD-SCDMA的子幀幀長，也即
或者
來表示。
一種是采用半個子幀幀長來表示，[-l/2r， 1/2T]來表示，也即[-2.5ms,2.5ms]或者，基站失步測量結果"取值小于0時，表示基站時鐘提前于GPS， 當基站失步測量結果A,取值大于0時，表示基站時鐘滯后于GPS。 下面結合圖l，給出基站失步檢測的方法流程
基站失步檢測裝置在上電啟動后，本地時鐘模塊300產生穩定的5ms時鐘輸出，驅 動系統工作。
連接GPS射頻天線到基站失步檢測裝置，在上電啟動后GPS接收機模塊400進入 初始化過程，在完成GPS衛星捕獲以及時間同步之后，輸出GPS秒脈沖信號以及位置曰息。
連接TD-SCDMA射頻天線到基站失步檢測裝置，在上電啟動，控制模塊200完成 本地的頻點配置之后，無線接收機模塊100進入指定頻點的數據接收狀態，完成 TD-SCDMA調制信號從射頻到中頻的處理，以及中頻到基帶的適配過程，輸出基帶數 據到小區搜索模塊150;
初始偏移檢測模塊500根據GPS接收機模塊400輸出的GPS秒脈沖與本地5ms時 鐘的輸入，計算得到本地5ms時鐘相對GPS的時間偏移結果^ ，送入失步測量模塊600， 用于失步結果的計算；
控制模塊200在完成工作頻點配置，并檢測到GPS衛星捕獲與時間同步平穩之后， 下發測量指令到小區搜索模塊150，啟動小區搜索過程，通過搜索，確定測試區域的覆 蓋基站的小區擾碼、發現基站5ms時鐘，并計算基站5ms時鐘相對本地5ms時鐘的時 間偏移,2,送入失步測量模塊600;
失步測量模塊600根據輸入的d ， ^ ，完成基站的失步計算，給出失步測量結果^ ， 送入測量上報模塊700;
測量上報模塊700完成失步測量結果的上報輸出，用于顯示和/或存儲失步測量結果。
其中，d， G， Af可以有兩種單位表示，chip (碼片)單位或者ms (毫秒)單位。
采用chip (碼片)單位時，利用公式= W + C)%6400C/n;p來計算基站失步結果， 其中fl為基站失步檢測裝置本地時鐘相對GPS的時間偏移，G為基站時鐘相對基站失 步檢測裝置本地時鐘的時間偏移，Af為基站時鐘相對GPS的跑偏結果。
采用ms (毫秒)單位時，上述計算公式調整為
△/ = (d + C)0/o5ffw
基站失步測量結果A^取值范圍有兩種處理方式， 一種是采用一個子幀的幀長來取
值，即采用
來表示，其中r表示為TD-SCDMA的子幀幀長，也即[O， 5ms]或者
來表示。
一種是采用半個子幀幀長來表示，[-l/2r， 1/2r]來表示，也即[-2.5ms,2.5ms]或者 [-3200chip,3200chip]，基站失步測量結果Az取值小于0時，表示基站時鐘提前于GPS， 當基站失步測量結果^取值大于0時，表示基站時鐘滯后于GPS。
使用本發明的TD-SCDMA基站失步檢測裝置與測量方法，可以應用于TD-SCDMA 掃頻儀以及其他終端設備中，用于在網絡優化的過程中快速準確的發現問題基站，定位 網絡干擾。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用于限制本發明，凡在本發明精神和原則 之內所做的任何修改、等同替換和改進等，均包含于本發明的保護范圍之內。例如，基 站失步檢測方法不僅適應于TD-SCDMA網絡，將上述針對TD-SCDMA的處理替換為 針對CDMA (IS95或2000)網絡的處理模塊，將同樣適應于CDMA網絡，同時，GPS 相關處理修改為GLONASS或北斗的接收模塊，將不僅可以適用于GPS同步網絡，對 于使用GLONASS，北斗同步的無線網絡也同樣適用。
權利要求
1.一種基站失步檢測裝置，包括無線接收機模塊，用于接收基站發射的下行信號，執行射頻到中頻以及到基帶的處理過程，輸出基帶數據到小區搜索模塊；標準時鐘源接收模塊，用于接收來自衛星的標準時間信號，提供標準時間秒脈沖輸出到初始偏移檢測模塊；本地時鐘模塊，用于產生裝置自身同步所需要的本地時鐘提供給小區搜索模塊以及初始偏移檢測模塊；初始偏移檢測模塊，用于計算標準時間秒脈沖相對于本地時鐘的第一時間偏移，輸出該第一時間偏移到失步測量模塊；小區搜索模塊，用于利用接收到的基帶數據，執行小區搜索與測量工作，輸出搜索結果，輸出擾碼、中導碼以及發現基站測量信號時鐘，并計算基站測量信號時鐘相對本地時鐘的第二時間偏移，送入失步測量模塊；控制模塊，用于接收外部控制指令，配置接收機工作頻率，啟動或停止小區搜索模塊進行小區搜索與測量的工作，啟動或停止標準時鐘源接收模塊接收標準時間信號；失步測量模塊，用于根據第一時間偏移以及第二時間偏移的和計算基站失步檢測結果，并將結果傳送給測量輸出模塊；測量輸出模塊，用于輸出失步測量結果，供顯示和/或存儲。
2、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于所述無線接收機模塊為TD-SCDMA接收機模塊，該TD-SCDMA接收機模塊接收 TD-SCDMA基站發射的下行信號；所述小區搜索模塊為適于TD-SCDMA系統的小區搜索模塊； 所述基站信號時鐘為TD-SCDMA基站5ms時鐘； 所述本地時鐘為5ms本地時鐘。
3、 如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述標準時間源接收模塊為GPS接收模塊，該GPS接收模塊用于接收GPS信號， 提供GPS秒脈沖輸出；所述標準時間秒脈沖為GPS秒脈沖。
4、 如權利要求3所述的裝置，其特征在于 第一、第二時間偏移以及失步檢測結果用碼片Chip為單位或者以毫秒ms為單位； 以碼片為單位時，所述失步測量模塊利用公式Af = (fl + r2)%6400C/H》來計算基站失 步結果；以毫秒為單位時，所述失步測量模塊利用公式"=(n + 0)%5m^來計算基站失步結果；其中，d為基站失步檢測裝置本地時鐘相對GPS秒脈沖的時間偏移，/2為基站時 鐘相對基站失步檢測裝置本地時鐘的時間偏移，A,為基站時鐘相對GPS時鐘的失步檢 測結果，如果&不近視為零，則基站失步。
5、 如權利要求1或3所述的裝置，其特征在于所述無線接收機模塊為CDMAIS95接收機模塊或CDMA2000接收機模塊； 所述小區搜索模塊為適于CDMAIS95系統的小區搜索模塊或適于CDMA2000系統 的小區搜索模塊；本地時鐘為適于CDMAIS95系統的本地時鐘或適于CDMA2000的本地時鐘。
6、 如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述標準時鐘源接收模塊為GLONASS定位系統接收模塊或北斗定位同步系統接 收模塊。
7、 一種在傳輸時延可忽略時進行基站失步檢測方法，包括如下步驟-A、 接收標準時間信號，同時產生裝置自身同步所需要的本地時鐘，計算本地時鐘 相對于標準時間信號的第一時間偏移；B、 進行本地工作頻點配置，在標準時間信號接收正常后，下發測量指令到小區搜 索模塊，啟動小區搜索過程；C、 接收射頻信號，完成無線調制信號從射頻到中頻的處理，以及中頻到基帶的適 配過程，輸出基帶數據；D、 接收基帶數據，執行小區搜索算法，發現基站測量信號時鐘，并計算基站測量 信號時鐘相對本地時鐘的第二時間偏移；E、 基于第一時間偏移和第二時間偏移的和計算基站失步檢測結果；F、 輸出所述檢測結果用于顯示和/或存儲。
8、 如權利要求7所述的方法，其特征在于 在靠近基站處進行所述基站失步檢測。
9、 如權利要求7所述的方法，其特征在于所述基站為TD-SCDMA基站，所述本地時鐘為TD-SCDMA系統5ms本地時鐘信 號，所述標準時間信號為GPS時間信號。
10、如權利要求9所述的方法，其特征在于第一、第二時間偏移以及失步檢測結果用碼片chip為單位或者以毫秒ms為單位； 以碼片為單位時，利用公式"=Ul + f2)%6400c&>來計算基站失步結果； 以毫秒為單位時，利用公式^ = (^ + ,2)%5^來計算基站失步結果； 其中，d為基站失步檢測裝置本地時鐘相對GPS秒脈沖的時間偏移，f2為基站時鐘相對基站失步檢測裝置本地時鐘的時間偏移，Af為基站時鐘相對GPS的失步檢測結果，如果&不近視為零，則基站失步。
全文摘要
本發明提供了一種TD-SCDMA基站失步檢測裝置及方法，在靠近基站處進行檢測，通過GPS接收機輸出的秒脈沖信號與本地5ms時鐘比較，得到本地5ms時鐘相對GPS的時間偏移t1，通過小區搜索算法，同時獲得TD-SCDMA基站5ms時鐘相對本地5ms時鐘的時間偏移t2，基于上述兩者的和確定出TD-SCDMA基站相對GPS的偏移結果。借助于該方法以及檢測裝置，可以方便的發現TD-SCDMA基站由于GPS器件原因或者因為基站時鐘原因導致的各類基站失步故障，并給出失步偏移結果。本發明的裝置和方法同樣適用于CDMA IS95系統和CDMA2000系統，同時，標準時鐘源還可以采用GLONASS定位系統或北斗定位同步系統。
文檔編號H04B1/707GK101369824SQ20081022456
公開日2009年2月18日 申請日期2008年10月21日 優先權日2008年10月21日
發明者朱宇霞, 李錫忠 申請人:北京北方烽火科技有限公司