在利用tdd和ofdm調製的移動電信網絡的光轉發器中產生用於分離發送信號和接收信號...的製作方法
2023-05-20 12:27:41 1
專利名稱：在利用tdd和ofdm調製的移動電信網絡的光轉發器中產生用於分離發送信號和接收信號 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在利用時分雙工(在下文中稱為「TDD「)方案和正交頻分復用(在下文中稱為「OFDM」)調製方案的移動電信網絡的光轉發器中產生用於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，本發明涉及一種在利用TDD方案和OFDM調製方案的移動電信網絡的光轉發器中產生用於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(射頻)信號經由光轉發器的主供體(main donor)被發送到遠端(remote)時將從遠端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與從耦合器中提取的RF信號相關來定位RF信號的幀起始位置，並且在基於幀起始位置計算出包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點並在利用其產生切換定時信號之後發送到遠端的開關(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來發送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，出現了各種使用無線網絡的無線通信業務。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，其具有隨時隨地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，近來還興起無線網際網路業務，該業務通過無線通信網絡向移動通信終端的用戶提供網際網路通信業務。
這裡，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，並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的傳輸率提供無線網際網路。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)，並且可提高現有的語音和WAP業務質量。
然而，由於建設基站的高成本，在現有的移動通信系統中的使用費較高。此外，由於移動通信終端的屏幕尺寸小，提供非常高速的無線網際網路業務存在限制，例如使用內容的限制。此外，由於無線電波幹擾和無線區域網(在下文中稱為WLAN)的使用範圍窄的問題，提供公共業務存在限制。因此，為了保證便攜性和可移動性並且以較低收費提供非常高速的無線網際網路業務，出現了這樣的移動網際網路技術，該技術使用TDD方案作為雙工方案並且使用OFDM方案作為調製方案。
這裡，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，並且具有適於發送非對稱或突發應用的特性。
這裡，OFDM方案是被採納作為無線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，並且是提高了單位帶寬的傳輸速度並防止多徑幹擾的數字調製方案。OFDM的最大特性是子載波之間具有正交性。即，可具有在多徑衰落方面的出色特性，並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方案具有強的窄帶幹擾特性。
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，與單載波調製之一相比具有相對較高的平均功率對最大功率的比，並且降低RF功率放大器的功率效率。可以克服由於多徑信道而引起的碼元(symbol)間的幹擾，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。這裡，可以使用塊碼(諸如裡德-所羅門(Reed-Solomon)碼)和卷積碼兩者作為糾錯碼，並且也利用耦合這兩種碼的連接碼、turbo碼等。
存在作為代表性可攜式網際網路技術的高速可攜式網際網路(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」)開發的下一代無線網際網路技術。
HPi系統使用2.3GHz的頻帶，並且如上所述，使用TDD作為雙工方案以及使用OFDM作為調製方案。此外，HPi系統提供60Km/h的可移動性，並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和網際網路170。
這裡，AT100指的是通過與HPi系統連接而使用非常高速的無線網際網路業務的移動通信終端，並且具有低功率射頻(在下文中稱為「RF」)/中頻(在下文中稱為「IF」)模塊和控制器功能、取決於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。
AP110將從作為HPi系統的基站的PAR120接收到的數據發送出去，並且具有低功率RF/IF模塊和控制器功能、OFDMA/TDD分組調度和信道復用功能、取決於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，AT100和AP110具有用於數據傳輸的50Mbps分組傳輸調製解調功能、高分組信道編碼功能、實時數據機控制功能等。
PAR120是容納多個AP110的分組接入路由器，具有AP100的切換控制功能、PAR120的切換控制功能、分組路由功能、網際網路連接功能等，並且還與IP網絡連接。
PDSN130通過IP網絡160對外部分組數據業務伺服器(諸如網際網路170等)和基站之間的分組數據的發送和接收進行中繼，並且對包括AT100的移動通信終端的位置信息數據進行管理。
PDGN140進行路由，其追蹤然後與網際網路170等的外部分組數據業務伺服器連接。此外，AAA150與PDSN130連結，對AT100所使用的分組數據進行計費，並對與AP100的連接進行認證。
IP網絡160與PDSN130、PDGN140和AAA150連接，然後將從外部分組數據業務伺服器(諸如網際網路170等)接收到的分組數據發送到AP100。
同時，在移動通信系統中，通常使用頻率重用原理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範圍，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。這裡，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，從而通信量不會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、建築內部、隧道等，儘管進行了根據頻率重用原理或通信量等來控制小區比的這些努力來使移動通信業務更好，但是無線電波仍然難以到達陰影區。這會引起由於用於裝備多個新基站來解決無線電波的陰影區中的無線電波陰影的裝備花費、安裝花費以及維護和修理花費等而引起的小區建設的不期望的結果以及經濟效率的弱化。
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光轉發器系統的移動通信業務。光轉發器系統可以通過使用光傳輸方案使得分配給基站的通信信道可以通過該光傳輸方案而發送到無線電波陰影區，來解決無線電波的陰影問題。具體地說，因為在使用比2G移動通信系統更高的頻率的2.5G、PCS和3G中無線電波損失更大、衍射效果小並且產生大的傳輸損失，所以優選地使用小區比小的光轉發器。
同時，為了在基站和終端之間轉發無線信號，光轉發器應該能夠區分上行鏈路信號與下行鏈路信號。當使用FDD方案時，移動通信系統的光轉發器完全可以通過使用雙工來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方案的光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，並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根據各個信號來控制開關的路徑從而改變轉換路徑。此外，光轉發器能夠接收上述控制信號。
然而，因為基站的製造商和光轉發器的製造商通常是不同的，所以為了接收從基站發送的開關控制信號引起了這些問題需要額外的費用在光轉發器中安裝另一數據機，難以找到與控制光轉發器開關有關的障礙的原因。此外，以下也是缺點需要根據光纜的延遲值來對控制信號進行補償的額外過程，並需要與之對應的額外花費。
因此，需要這樣的設計，該設計可以在光轉發器自身中區分下行鏈路信號和上行鏈路信號，並且產生用於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光轉發器。
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方法和系統用於在利用時分雙工(在下文中稱為「TDD」)方案和正交頻分復用(在下文中稱為「OFDM」)調製方案的移動電信網絡的光轉發器中產生用於分離發送信號和接收信號的切換定時信號，該方法和系統將從包括在光轉發器的遠端中的耦合器處提取的一部分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信號相關來定位RF信號的幀起始位置，並且在基於幀起始位置來計算包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點並利用其產生切換定時信號並發送到的遠端的開關時，能夠通過在該開關中利用所述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，提供了一種在利用TDD(時分雙工)方案和OFDM(正交頻分復用)調製方案的移動通信系統的光轉發器中產生用於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AP(接入點)、AT(接入終端)和光轉發器，所述方法包括以下步驟(a)將從所述AP接收的RF信號經由所述光轉發器的主供體發送到所述光轉發器的遠端；(b)在所述遠端的耦合器中提取所述RF信號的一部分，並將所提取的RF信號發送到所述遠端的切換定時信號產生電路；(c)將所提取的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關；(d)通過分析相關結果來檢測所述RF信號的幀起始位置；(e)通過參考所述幀起始位置來計算包括在所述RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點；(f)利用所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點產生切換定時信號，並將所述切換定時信號發送到所述光轉發器的開關；以及(g)通過利用所述切換定時信號來控制所述開關，從而分立地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，提供了一種切換定時信號產生系統，用於在採用TDD(時分雙工)方案和OFDM(正交頻分復用)調製方案的移動通信網絡的光轉發器中將從AP(接入點)和AT(接入終端)接收的RF信號分離為下行鏈路信號和上行鏈路信號，所述切換定時信號產生系統包括所述光轉發器的主供體，將從所述AP接收的RF信號轉換成光信號，將所述光信號發送到遠端，以及將從所述遠端接收的光信號轉換成RF信號，並將所述RF信號發送到所述AP；所述光轉發器的遠端，將從所述主供體接收的光信號轉換成RF信號，將所述RF信號發送到AT，以及將從所述AT接收的RF信號轉換成光信號，並將所述光信號發送到所述主供體；和切換定時信號產生電路，提取從所述主供體發送到所述遠端的RF信號的一部分，將所提取的RF信號與基準信號相關，通過分析相關結果來檢測所提取的RF信號的幀起始位置，利用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所述切換定時信號，並將所述切換定時信號發送到開關。
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，用於產生切換定時信號，所述切換定時信號在採用TDD(時分雙工)方案和OFDM(正交頻分復用)調製方案的移動通信網絡的光轉發器中將從AP(接入點)和AT(接入終端)接收的RF信號分離為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離器，用於接收提取的RF信號並將所述提取的RF信號提供給電平檢測器和可變增益放大器(在下文中稱為「VGA」)，從包括在所述光轉發器的遠端中的耦合器提取的所述提取的RF信號是從所述光轉發器的主供體向所述遠端發送的射頻信號的一部分；電平指示器，用於測量從所述分離器接收的所述提取的RF信號的電平；VGA，用於接收在所述電平檢測器處測得的電平值，並在將所述提取的RF信號保持在穩定的電平的同時輸出所述提取的RF信號；對數標度放大器，使得可以將從所述VGA接收的所述提取的RF信號的變化從線性標度轉換為分貝(dB)標度，並將經轉換的所述提取的RF信號發送到脈衝產生器；脈衝產生器，通過使用從所述對數標度放大器接收的所述經轉換的提取的RF信號，產生脈衝波形信號，並將所述脈衝波形信號發送到比較器；基準脈衝產生器，用於產生基準脈衝波形信號，並將所述基準脈衝波形信號發送到比較器，基準脈衝波形信號用於在與在所述脈衝產生器中產生的所述脈衝波形信號相關時確定所述提取的RF信號的幀起始位置；比較器，用於使從所述脈衝產生器接收的所述脈衝波形信號與從所述基準脈衝產生器接收的所述基準脈衝波形信號相關；定時控制器，通過分析相關結果值來確定所述提取的RF信號的幀起始位置，利用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，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，並將所述切換定時信號發送到所述光轉發器的開關；和相位調諧電路，用於接收在所述脈衝產生器中產生的所述脈衝波形信號的相位信息，並調諧所述基準脈衝波形信號的相位。
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光轉發器的結構的圖；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調製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性表示；圖6是示出了在光轉發器中用於相關的基準信號的波形的示例性表不；圖7是示出了使圖5和圖6所示的信號相關而得到的信號輸出的波形的示例性表示；以及圖8是示出了用於在根據本發明優選實施例的利用TDD方案和OFDM調製方案的移動通信網絡的光轉發器中分離發送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，當對在比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光轉發器的結構的圖。
本發明的光轉發器因為是在TDD方案下工作，所以對於下行鏈路和上行鏈路兩者能夠使用共同的頻率。光轉發器可操作以使用共用頻率在AT100和AP110之間發送RF信號。
如圖2所示，根據本發明優選實施例的光轉發器可包括主供體200和遠端250。
光轉發器的主供體200經由RF線纜連接到AP110，從AP110接收RF信號，通過E/O轉換將該RF信號轉換成光信號，經由光通信線纜將該光信號發送到遠端250，通過O/E轉換將從遠端250接收的光信號轉換成RF信號，並經由RF線纜將該RF信號發送到AP110。
光轉發器的遠端250接收來自主供體200的光信號，將該光信號轉換成RF信號，經由天線將該RF信號發送到AT100，將RF信號轉換成光信號，並經由光纜將該光信號發送到主供體200。
主供體200可包括以下部件為其部件低噪聲放大器205(在下文中稱為「LNA」)、E/O轉換模塊210、波分復用器215(在下文中稱為「WDM」)、O/E轉換模塊220、高功率放大器225(在下文中稱為「HPA」)等。同時，遠端250可包括以下部件作為其部件WDM、O/E轉換模塊260、耦合器265、HPA270、開關275、LNA280、E/O轉換模塊285、切換定時信號產生電路290等。
這裡，雖然在圖中沒有示出，但是光轉發器的主供體200可以通過使用光纜將自身連接到多個遠端250來擴展光轉發器的覆蓋範圍。為此，主供體200可包括用於處理多個信道的信號分離器(divider)和信號耦合器(均為示出)。此外，主供體200使用信號分離器來分離從AP110接收的RF信號，並且使用信號耦合器對從HPA225接收的RF信號和另一遠端的輸出進行合成。
WDM215和255是能夠將一個光纖通道劃分成多個通信信道的裝置。當發送光信號時，WDM215和255可以作為復用器工作，經由一根光纖發送幾個光波。同時，當接收光信號時，WDM215和255可以作為解復用器工作，將經過一根光纖接收的光波信號分離為多個信號。可以使用雷射二極體來實現E/O轉換模塊210和285，可以使用光二極體來實現O/E轉換模塊220和260。
切換定時信號產生電路290在從耦合器265提取出一部分RF信號之後產生用於在分離下行鏈路信號和上行鏈路信號時控制開關的切換定時信號，並將該切換定時信號發送到開關275。圖3示出了切換定時信號產生電路290的功能塊。
將詳細描述利用光轉發器的塊在正向和反向信道中的信號發送處理。
在正向信道中，通過RF線纜接收的RF信號被發送到主供體200的LNA205。LNA205抑制RF信號的噪聲分量，放大信號分量，並將得到的信號發送到E/O轉換模塊210，E/O轉換模塊210繼而將該RF信號轉換成光信號並將該光信號發送到WDM215。WDM215經由光通信線纜將從E/O轉換模塊210接收的多個光信號發送到遠端250。
遠端250的WDM255分離從主供體200接收的多個光信號，然後將各個信號發送到O/E轉換模塊260，O/E轉換模塊260將光信號轉換成RF信號，並將該RF信號發送到HPA270。這裡，HPA270將該RF信號放大至適於無線發射的有效功率，並將經放大的RF信號發送到開關275。開關275經由天線將該RF信號發射到AT100。
在反向信道中，當經由遠端250的天線接收到來自AT100的RF信號時，LNA250抑制RF信號的噪聲分量，放大信號分量，並將得到的信號發送到E/O轉換模塊285。此外，E/O轉換模塊285將該RF信號轉換成光信號並將該光信號發送到WDM255。WDM255通過光通信線纜將該光信號發送到主供體200。
WDM215將從遠端250接收的光信號發送到O/E轉換模塊220，O/E轉換模塊220將光信號轉換成RF信號，並將該RF信號發送到HPA225。這裡，HPA225放大至適於將RF信號發送到AP110的有效功率，並且經由RF線纜將經放大的RF信號發送到AP110。
同時，耦合器265提取從O/E轉換模塊220向HPA270發送的一部分RF信號，並將所提取的RF信號發送到切換定時信號產生電路290。這裡，切換定時信號產生電路290對所提取的RF信號進行分析，產生用於發送RF信號的切換定時信號，並將該切換定時信號發送到開關275。當根據接收到的切換定時信號而接收到下行鏈路信號時，開關275使其經由天線發射到AT100。此外，當接收到上行鏈路信號時，開關275阻擋朝向HPA270的路徑，並建立一路徑以將上行鏈路信號發送到LNA280。
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框圖。
如圖3所示，切換定時信號產生電路290主要包括分離器300、電平檢測器310、可變增益放大器(下文中稱為「VGA」)320、對數標度(log-scale)放大器330、脈衝產生器340、比較器350、基準脈衝產生器360、相位調諧電路370、定時控制器380。
下面將詳細描述使用切換定時信號產生電路290的部件來產生切換定時信號的處理。
耦合器265提取一部分RF信號，並將所提取的RF信號發送到分離器300。分離器300分離所提取的RF信號並將其發送到電平檢測器3 10和VGA320。電平檢測器310對其輸入處的電平進行測量並將電平值發送到VGA320。從而，VGA320接收到該電平值，並將其輸出信號保持在恆定的電平。對數標度放大器330將從VGA320接收的信號的變化從線性標度轉換成分貝(dB)標度，然後將該分貝標度發送到脈衝產生器340。這裡，脈衝產生器340產生脈衝波形信號，並將其發送到比較器350。
基準脈衝產生器360產生基準脈衝波形信號(其與用於確定RF信號的幀起始位置的脈衝波形信號進行相關)，並將該基準脈衝波形信號發送到比較器350。比較器350通過使脈衝波形信號和基準脈衝波形信號相關而產生相關度。定時控制器380通過分析該相關度來確定所提取的RF信號的幀起始位置，並基於檢測到的幀起始位置來計算下行鏈路信號或上行鏈路信號的起始點。這裡，定時控制器380計算下行鏈路信號或上行鏈路信號的起始點。定時控制器380利用下行鏈路信號或上行鏈路信號的起始點信息產生切換定時信號，並將其發送到開關275。相位調諧電路370接收脈衝波形信號的相位信息，並執行對基準脈衝波形信號的相位的調諧。
在使用以上處理將切換定時信號發送到開關275之後，切換定時信號使得發送到開關275的RF信號分離成下行鏈路信號和上行鏈路信號。在從HPA270接收到下行鏈路信號的情況下，開關275經由天線將下行鏈路信號發射到AT100。另一方面，當接收到上行鏈路信號時，開關275阻擋連接向HPA270的路徑，並建立一路徑以將上行鏈路信號發送到LNA280。因此，開關275根據切換定時信號控制其開/關，並選擇性地提供用於下行鏈路信號或用於上行鏈路信號的路徑。
圖4是示出了使用TDD方案和OFDM調製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TDD方案和OFDM調製方案時的發送信號的幀結構。
HPi系統中的幀具有5毫秒的長度，並且包括下行鏈路幀、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。
這裡，下行鏈路是從AP110經由光轉發器而發送到AT100的下行鏈路信號的幀，而上行鏈路是從AT100經由光轉發器而發送到AP110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間隔的保護時間，在該間隔內，不允許在AP110和AT100處發送包括有效數據的信號。TTG被定義為下行鏈路和隨後的上行鏈路之間的間隔，在該間隔內，AP110變為接收上行鏈路信號的模式，而AT100變為發送上行鏈路信號的模式。RTG是上行鏈路和隨後的下行鏈路之間的間隔，在該間隔內，AP110變為發送下行鏈路信號的模式，而AT100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和上行鏈路包括多個OFDM碼元。此外，OFDM碼元包括數據碼元、導頻碼元和前同步碼(preamble)。這裡，數據碼元(用於數據發送的時間間隔)具有同有效碼元時間間隔(Tb)的上一個Tg一樣長的時間間隔(CP時間間隔)與有效碼元時間間隔之和的整個時間間隔(Ts＝Tg+Tb)。將數據碼元的時間間隔定義為CP時間間隔和有效碼元時間間隔之和的原因在於使用OFDM方案收集多徑的信號並保持子載波之間的正交性。
這裡，與數據碼元一樣，前同步碼以Ts作為其時間間隔，前同步碼是用於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。導頻碼元以Tp(＝Tb/2+Tg)作為其時間間隔，導頻碼元可用於通過被插入到數據碼元的中部而感知出通信信道是下行鏈路還是上行鏈路。
包括幀的下行鏈路和上行鏈路的數據碼元比能夠支持16∶6和13∶9的結構，其結構在圖4中示出。在該圖中，(a)示出了當所述比為16∶6時的幀結構，(b)示出了當所述比為13∶9時的幀結構。
在下行鏈路的情況下，下行鏈路的第一個OFDM碼元是前同步碼，每隔三個數據碼元插入一個導頻碼元，而上行鏈路僅包括數據碼元。如上所述，下行鏈路和上行鏈路之間的時間間隔包括用於分隔上行鏈路/下行鏈路發送時間的TTG和RTG。TTG和RTG為與採樣頻率(Fs)相對應的周期的整數倍。
表1示出了圖4中示出的下行鏈路和上行鏈路的個體碼元位置。
表1的數字對應於在圖4所示的幀之中在各碼元中指定的碼元編號。此外，針對發送數據的時間進行的資源分配逐單元(其由括號分組)地進行。
表2示出了圖4所示的幀結構的物理係數。
圖4所示的幀具有如表2所示的物理係數。通過累加上行鏈路和下行鏈路的碼元以及TTG和RTG的時間間隔而計算出各幀具有5毫秒的長度。
同時，如上所述，幀中的上行鏈路和下行鏈路可具有非對稱結構。在下行鏈路中，使用前同步碼來指示開始發送數據的時間點，並使用導頻碼元來確定信道。然而，可以僅使用前同步碼。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290在接收到具有上述幀結構的信號時通過確定下行鏈路和上行鏈路的起始位置來產生切換定時信號。
圖5是在圖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性表示。圖6是在光轉發器中用於相關的基準信號的波形的示例性表示。此外，圖7是使圖5和圖6所示的信號相關而得到的信號輸出的波形的示例性表示。
當圖5所示的信號從AP 110經由光轉發器的主供體200而發送到遠端250時，遠端250的耦合器265提取一部分信號並將其發送到切換定時信號產生電路290。切換定時信號產生電路290產生圖6所示的基準信號。圖7所示的信號波形是在將該基準信號與圖5所示的接收信號相關時得到的。
這裡，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，所以圖6所示的基準信號的信號值從0秒到0.015秒為「1」，從而使得可以在存在接收信號的信號間隔內進行關聯。
同時，因為如圖4所示，幀從前同步碼開始，所以僅通過識別前同步碼的位置就可以定位幀起始點。因為前同步碼不是數據碼元，而是用以通過指示數據碼元的起始時間點而使發送定時同步的信號，所以前同步碼可由連續的「1」組成。即，當將圖5的接收信號與圖6的基準信號相關時，基準信號等於前同步碼中的信號值，因此，在前同步碼所處的時間點處結果值為其最大值，該最大值的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，因為已知包括上行鏈路和下行鏈路的幀結構，所以當定位了幀的起始位置時，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和上行鏈路的起始點。即，因為幀從下行鏈路開始，所以幀的起始位置是下行鏈路的起始點。此外，將TTG與下行鏈路的時間間隔相加的位置成為上行鏈路的起始點。因此，在圖7的示例性波形中，為最大值的0.005秒、0.01秒和0.015秒處成為各幀的起始點。此外，通過參考成為上行鏈路信號和下行鏈路信號的起始點的位置，可以得出上行鏈路和下行鏈路的起始點。
切換定時信號產生電路290通過基於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，可以在光轉發器中分離下行鏈路信號和上行鏈路信號，從而選擇性地提供各信號的傳送路徑。
同時，如上所述，因為每個幀是從前同步碼開始的，所以即使僅使用前同步碼或者數據碼元比發生改變，仍可產生用於分離下行鏈路信號或上行鏈路信號的切換定時信號，並且因為相關的結果值在前同步碼所處的時間間隔處變得最大，所以可以定位幀的起始位置。
圖8是示出了根據本發明優選實施例的利用TDD方案和OFDM調製方案在移動通信網絡的光轉發器中用於分離發送信號的切換定時信號產生處理的流程圖。
如圖8所示，光轉發器的主供體250接收從AP 110發送的RF信號，將該RF信號轉換成光信號，並通過光通信線纜將該光信號發送到遠端250(S800)。遠端250將接收到的光信號轉換成RF信號，並將該RF信號發送到AT100。位於遠端250的O/E轉換模塊和HPA270之間的耦合器265提取一部分RF信號，並將該部分發送到切換定時信號產生電路290(S802)。切換定時信號產生電路290將從耦合器265發送的信號與在切換定時信號產生電路290的基準脈衝產生器中產生的基準信號進行相關(S804)。作為相關的結果，表示波形中的最大值的位置被確定為幀的起始位置，通過分析波形來確定幀的起始位置(S806)。
因為如圖4所示可以知道使用TDD方案和OFDM調製方案的信號的幀結構，所以切換定時信號產生電路290基於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)。當完成了對下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點的計算時，切換定時信號產生電路290產生用於區分下行鏈路信號和上行鏈路信號的切換定時信號，並將該切換定時信號發送到開關275(S810)。當接收到切換定時信號時，開關275分別感知到下行鏈路信號和上行鏈路信號，控制開關275的開和關，然後選擇性地提供用於各信號的路徑(S812)。因此，光轉發器通過使用切換定時信號而防止了下行鏈路信號和上行鏈路信號之間的幹擾。此外，光轉發器通過在下行鏈路信號的情況下將信號發送到AT100而在上行鏈路信號的情況下將信號發送到AP110，從而在AP110和AT100之間對信號發送進行重放。
根據如上所述的本發明，因為在使用TDD方案和OFDM方案的移動通信網絡中的光轉發器分離下行鏈路信號和上行鏈路信號，產生切換定時信號以選擇性地提供用於各信號的路徑，並控制開關，所以可以實現光轉發器的穩定操作。
此外，因為在光轉發器自身中分離發送信號，所以不需要數據機來接收切換控制信號，並且不需要額外的處理來補償光纜中的延遲。
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，本發明並不限於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範圍內的各種變型和修改。
權利要求
1.一種在利用時分雙工方案和正交頻分復用調製方案的、包括接入點、接入終端和光轉發器的移動通信系統的光轉發器中產生用於分離發送信號的切換定時信號的方法，所述方法包括以下步驟(a)將從所述接入點接收的射頻信號經由所述光轉發器的主供體發送到所述光轉發器的遠端；(b)在所述遠端的耦合器中提取所述射頻信號的一部分，並將所提取的射頻信號發送到所述遠端的切換定時信號產生電路；(c)將所提取的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關；(d)通過分析相關結果來檢測所述射頻信號的幀起始位置；(e)通過參考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；(f)利用所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號的起始點產生所述切換定時信號，並將所述切換定時信號發送到所述光轉發器的開關；以及(g)通過利用所述切換定時信號來控制所述開關，從而分立地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(d)，將所述幀起始位置確定為在具有最大相關值的位置。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(g)，對於所述下行鏈路信號，根據所述切換定時信號，所述開關將所述下行鏈路信號發射到所述接入終端，而對於所述上行鏈路信號，根據所述切換定時信號，所述開關阻擋連接到所述遠端的高功率放大器的路徑並且建立一路徑以將所述上行鏈路信號發送到所述遠端的低噪聲放大器。
4.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轉換間隔和Rx/Tx轉換間隔。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，作為將所述下行鏈路、所述上行鏈路、所述Tx/Rx轉換間隔和Rx/Tx轉換間隔的所有時間間隔相加的結果，所述幀具有5毫秒的長度。
6.根據權利要求6所述的方法，其中，所述下行鏈路是從所述接入點通過所述光轉發器發送到所述接入終端的下行鏈路信號的幀，而所述上行鏈路是從所述接入終端通過所述光轉發器發送到所述接入點的上行鏈路信號的幀。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述Tx/Rx轉換間隔是位於所述下行鏈路的發送時間和隨後的上行鏈路的發送時間之間的保護時間，用於分隔所述下行鏈路的發送時間和所述上行鏈路的發送時間，並且在所述Tx/Rx轉換間隔期間，所述接入點變成接收所述上行鏈路的模式，而所述接入終端變成發送所述下行鏈路的模式。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，所述Rx/Tx轉換間隔是位於所述上行鏈路的發送時間和隨後的下行鏈路的發送時間之間的保護時間，用於分隔所述上行鏈路的發送時間和所述下行鏈路的發送時間，並且在所述Tx/Rx轉換間隔期間，所述接入點變成接收所述下行鏈路的模式，而所述接入終端變成發送所述上行鏈路的模式。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其中，在所述Tx/Rx轉換間隔或所述Rx/Tx轉換間隔期間，所述接入點和所述接入終端中的每一個都不發送包括有效數據的信號。
10.根據權利要求6所述的方法，其中，在步驟(e)中，將所述幀起始位置確定為所述下行鏈路的起始點，並將Tx/Rx轉換間隔加上所述下行鏈路的時間間隔的位置確定為所述上行鏈路的起始點，然後將所述下行鏈路的所述起始點設定為所述下行鏈路信號的起始點，並將所述上行鏈路的所述起始點設定為所述上行鏈路信號的起始點。
11.根據權利要求4所述的方法，其中，所述下行鏈路和所述上行鏈路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、導頻碼元和前同步碼。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，構成所述幀的下行鏈路和上行鏈路的數據碼元的比率具有16∶6或13∶9的非對稱結構。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，所述下行鏈路的第一個正交頻分復用碼元是前同步碼，每隔三個數據碼元插入一個導頻碼元，並且所述上行鏈路由數據碼元組成。
14.根據權利要求11所述的方法，其中，所述下行鏈路的第一個正交頻分復用碼元是前同步碼，其餘的正交頻分復用由數據碼元組成，並且所述上行鏈路由數據碼元組成。
15.根據權利要求11所述的方法，其中，所述數據碼元具有同有效碼元時間間隔Tb的上一個Tg一樣長的時間間隔與所述有效碼元時間間隔之和的整個時間間隔Ts，Ts＝Tg+Tb。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述前同步碼以所述Ts作為其時間間隔，並且用於通過通知開始發送數據的時間點而使發送定時同步。
17.根據權利要求15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間來確定通信信道是下行鏈路還是上行鏈路。
18.一種切換定時信號產生系統，用於在採用時分雙工方案和正交頻分復用調製方案的移動通信網絡的光轉發器中將從接入點和接入終端接收的射頻信號分離為下行鏈路信號和上行鏈路信號，所述切換定時信號產生系統包括所述光轉發器的主供體，將從所述接入點接收的射頻信號轉換成光信號，將所述光信號發送到遠端，以及將從所述遠端接收的光信號轉換成射頻信號，並將所述射頻信號發送到所述接入點；所述光轉發器的遠端，將從所述主供體接收的光信號轉換成射頻信號，將所述射頻信號發送到接入終端，同時將從所述接入終端接收的射頻信號轉換成光信號，並將所述光信號發送到所述主供體；和切換定時信號產生電路，提取從所述主供體發送到所述遠端的射頻信號的一部分，將所提取的射頻信號與基準信號相關，通過分析相關結果來檢測所提取的射頻信號的幀起始位置，利用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所述切換定時信號，並將所述切換定時信號發送到開關。
19.根據權利要求18所述的切換定時信號產生系統，其中，所述接入點通過所述光轉發器將所述射頻信號發送到所述接入終端並且通過所述光轉發器接收由所述接入終端發送的射頻信號，所述接入終端通過所述光轉發器接收由所述接入點發送的射頻信號並通過所述光轉發器將射頻信號發送到所述接入點。
20.根據權利要求18所述的切換定時信號產生系統，其中，所述光轉發器的所述主供體通過射頻線纜將RF信號發送到所述接入點並且接收來自所述接入點的射頻信號。
21.根據權利要求18或19所述的切換定時信號產生系統，其中，所述光轉發器的所述主供體包括低噪聲放大器、E/O轉換模塊、波分復用器、O/E轉換模塊、高功率放大器。
22.根據權利要求21所述的切換定時信號產生系統，其中，所述主供體通過光通信線纜與多個所述光轉發器的所述遠端相連接。
23.根據權利要求22所述的切換定時信號產生系統，其中，所述主供體包括用於處理多個信道的信號分離器和信號耦合器。
24.根據權利要求18或19所述的切換定時信號產生系統，其中，所述光轉發器的所述遠端包括波分復用器、O/E轉換模塊、高功率放大器、開關、低噪聲放大器和E/O轉換模塊。
25.根據權利要求24所述的切換定時信號產生系統，該系統還包括位於所述O/E轉換模塊和所述高功率放大器之間的耦合器，該耦合器用於提取從所述O/E轉換模塊向所述高功率放大器發送的射頻信號的一部分，並將所述射頻信號發送到所述切換定時信號產生電路。
26.根據權利要求25所述的切換定時信號產生系統，其中，所述切換定時信號產生電路位於所述光轉發器的所述遠端內，接收從所述耦合器提取的所述射頻信號，產生切換定時信號，並將所述切換定時信號發送到所述開關。
27.一種切換定時信號產生電路，用於產生切換定時信號，所述切換定時信號在採用時分雙工方案和正交頻分復用調製方案的移動通信網絡的光轉發器中將從接入點和接入終端接收的射頻信號分離為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離器，用於接收提取的射頻信號並將所述提取的射頻信號提供給電平檢測器和可變增益放大器，所述提取的射頻信號是從包括在所述光轉發器的遠端中的耦合器處提取的，是從所述光轉發器的主供體向所述遠端發送的射頻信號的一部分；電平指示器，用於測量從所述分離器接收的所述提取的射頻信號的電平；可變增益放大器，用於接收在所述電平檢測器處測得的電平值，並在將所述提取的射頻信號保持在穩定的電平的同時輸出所述提取的射頻信號；對數標度放大器，使得可以將從所述可變增益放大器接收的所述提取的射頻信號的變化從線性標度轉換為分貝標度，並將經轉換的提取的射頻信號發送到脈衝產生器；脈衝產生器，通過使用從所述對數標度放大器接收的所述經轉換的提取的射頻信號，產生脈衝波形信號，並將所述脈衝波形信號發送到比較器；基準脈衝產生器，用於產生基準脈衝波形信號，並將所述基準脈衝波形信號發送到比較器，基準脈衝波形信號用於與在所述脈衝產生器中產生的所述脈衝波形信號相關時確定所述提取的射頻信號的幀起始位置；比較器，用於使從所述脈衝產生器接收的所述脈衝波形信號與從所述基準脈衝產生器接收的所述基準脈衝波形信號相關；定時控制器，通過分析相關結果值來確定所述提取的射頻信號的幀起始位置，利用所述幀起始位置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，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，並將所述切換定時信號發送到所述光轉發器的開關；和相位調諧電路，用於接收在所述脈衝產生器中產生的所述脈衝波形信號的相位信息，並調諧所述基準脈衝波形信號的相位。
28.根據權利要求27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關結果值，將所述提取的射頻信號的幀起始位置檢測為在所述相關結果值為最大的位置。
29.根據權利要求27所述的切換定時信號產生電路，其中，所述切換定時信號將發送到所述開關的射頻信號分離為下行鏈路信號和上行鏈路信號，當接收到下行鏈路信號時，控制所述開關將所述下行鏈路信號通過天線發射到所述接入終端(100)，並且當通過所述天線接收到上行鏈路信號時，控制所述開關將所述上行鏈路信號發送到所述遠端的低噪聲放大器。
全文摘要
本發明公開了在利用時分雙工(TDD)和正交頻分復用(OFDM)調製的移動電信網絡的光轉發器中產生用於分離發送信號和接收信號的切換定時信號的方法和系統。該在利用時分雙工方案和正交頻分復用調製方案的、包括AP、AT和光轉發器的移動通信系統的光轉發器中產生分離發送信號的切換定時信號的方法包括以下步驟(a)將從AP接收的RF信號經由光轉發器的主供體發送到光轉發器的遠端；(b)在遠端的耦合器中提取RF信號的一部分，並將該部分RF信號發送到遠端的切換定時信號產生電路；(c)將耦合器提取的RF信號與在切換定時信號產生電路中產生的基準信號相關；(d)通過分析相關結果值來檢測所述RF信號的幀起始位置；(e)基於幀起始位置來計算包括在RF信號中的下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點；(f)利用下行鏈路信號和上行鏈路信號的起始點產生所述切換定時信號，並將其發送到光轉發器的開關；以及(g)利用切換定時信號來控制開關，分立地發送下行鏈路信號和上行鏈路信號。依據本發明，因為在利用TDD和OFDM調製的移動電信網絡的光轉發器自身中分離發送信號，所以不需要數據機來接收切換控制信號，並且不需要額外的處理來補償光纜中的延遲。
文檔編號H04L27/26GK101019398SQ200580030501
公開日2007年8月15日 申請日期2005年7月29日 優先權日2004年7月29日
發明者趙雄植, 全永勳 申請人:Sk電信有限公社