一种自动调节时延和提前量的TDD测试系统和方法与流程

一种自动调节时延和提前量的tdd测试系统和方法
技术领域
1.本发明涉及tdd上下行切换时延技术领域，具体涉及一种自动调节时延和提前量的tdd测试系统和方法。


背景技术：

2.随着移动通信技术的发展，人们对通信的要求越来越高，传统的低频段小带宽已经无法满足高速率传输的要求。5g nr开始，移动通信频段首次扩充到毫米波频段(5g nr fr2频段)。而毫米波频段通信的双工方式只支持tdd(时分双公通信技术)，因此，tdd上下行的切换对系统信息传输的效率至关重要。
3.帧的结构：一个tdma帧长度为10ms，一个帧包括有两个结构完全相同的子帧，每个子帧的时常为5ms，每个子帧包括有3个特殊时隙和7个常规时隙(ts0～ts6)构成，7个常规时隙用于传输用户数据或控制信息，在7个常规时隙中ts0固定用作下行时隙，ts1固定用作上行时隙，其他ts2～ts6时隙依据需要自由的上下行切换。
4.通信系统的实际中，数据在系统内传输和处理均会产生延时，容易上下行切换不及时，进而导致传输处理过程中数据丢失，影响通信系统的数据传输效率。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种自动调节时延和提前量的tdd测试系统和方法，能够较为准确的获取通信数据在实际传输过程中产生的延时，依据延时对传输数据进行补偿调整，以保证tdd上下行的切换的准确性，提高通信系统的数据传输效率。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
7.一种自动调节时延和提前量的tdd测试系统，包括有用于模拟通信数据在不同类型通信信道内传输的信道模拟器，所述信道模拟器分别连接有用于对通信数据进行补偿调整的基站变频器和终端变频器，所述终端变频器通过电缆与用于获取通信数据的终端天线数据互通，所述基站变频器通过电缆与基站天线数据互通，所述基站天线通过空口与基站数据互通，所述基站用于获取并读取不同频域同一时隙内的突发，同时给出帧开始信号和上下行切换的信号。
8.进一步的，所述基站包括有用于解码通信数据并给出反馈的基带处理单元，所述基带处理单元分别与信道模拟器、终端变频器和基站变频器数据互通，所述基带处理单元分用于给出帧开始信号、上下行切换的反馈和提前量时长，以便使信道模拟器、终端变频器和基站变频器同步上下行切换。
9.进一步的，所述基带处理单元、信道模拟器、终端变频器和基站变频器均通过交换机与主控电脑连接，所述主控电脑获取基带处理单元、信道模拟器的反馈数据，以便控制终端变频器和基站变频器动作。
10.进一步的，包括有获取基站因传输距离而产生的固有延时，通过信道模拟器模拟通信数据在基站系统内的传输处理过程，获取因设备数据处理而产生的动态延时；
11.所述tdd测试系统同于模拟通信数据的传输过程，并依据动态延时和固有延时进行tdd动态自适应测试，获取动态延时的动态补偿值和固有延时的固有补偿值。
12.进一步的，所述固有延时可通过实际测量光缆长度、电缆长度和空口距离，并通过计算获得固有延时。
13.进一步的，所述动态延时的获取方法：依据通信数据的实际传输过程，在信道模拟器内设定通信信道，主控电脑通过记录信道模拟器内输入和输出的通信数据的时间差，获取通信信道的动态延时。
14.进一步的，所述通信数据通过帧进行数据传输，所述帧包括有两个子帧，所述子帧内包括有若干时隙，时隙内包括有用于承载通信数据的突发，所述突发前端设有用于识别并获取突发的循环前缀；
15.所述主控电脑通过基带处理单元获取不同频域相同时隙内的实际循环前缀值，依据实际循环前缀值与理论循环前缀值的差值生成循环补偿值，所述终端变频器和基站变频器依据循环补偿值调整不同频域同一时隙内突发的位置，用于保证同一时隙内的突发到达基站的时间均在循环前缀范围内，降低通信数据的丢失概率。
16.进一步的，所述主控电脑依据动态动态补偿值、固有补偿值和循环补偿值生成实际通信基站的实际补偿值，并将实际补偿值循环输入tdd测试系统的终端变频器和基站变频器内，主控电脑通过基带处理单元获取通信数据的传输效果。
17.进一步的，所述主控电脑不断读取通信数据的实际循环前缀值，依据实际循环前缀值动态调整实际补偿值，所述主控电脑将实际补偿值输入对应终端变频器或基站变频器，所述基站变频器或终端变频器调整帧开始时间和突发的位置。
18.进一步的，所述通信数据包括有上行数据和下行数据，所述基站变频器用于补偿调整下行数据，所述终端变频器用于补偿调整上行数据。
19.本发明具有的优点和积极效果是：
20.通过使用信道模拟器构建tdd测试系统，tdd测试系统模拟通信数据在通信信道内的传输过程，主控电脑获取信道模拟器输入和输出通信数据的时差，生成通信信道的动态延时，并计算出通信信道的固有延时。主控电脑依据获取的国有延时和动态延时生成补偿值，并将补偿值输入到终端变频器和基站变频器，tdd测试系统依据补偿值进行通信数据实际的传输模拟，在依据基带处理单元获取的通信数据的情况，调整动态补偿值和基带补偿值，以便精确的获取通信数据传输过程中因为延时产生的补偿值，依据延时对实际通信基站的传输数据进行补偿调整，实现准确的控制tdd上下行的切换，保证通信系统的数据传输效率。
附图说明
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
22.图1是本发明的一种自动调节时延和提前量的tdd测试系统的整体结构图；
23.图2是本发明的一种自动调节时延和提前量的tdd测试系统内基带处理单元的系统连接图；
24.图3是本发明的一种自动调节时延和提前量的tdd测试系统内主控电脑的系统连
接图；
25.图4是本发明的一种自动调节时延和提前量的tdd测试方法的测试流程图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.本发明提供一种自动调节时延和提前量的tdd测试系统和方法，如图1所示，实际的使用中，通信基站包括有若干个基站收发台，一个完整的基站收发台包括无线发射/接收设备、天线(终端天线和基站天线)和信号处理部分。基站收发台可看作一个无线调制解调器，负责数据信号的接收、处理、传输和发送，再由通信基站的有源天线单元接收。
30.有源天线单元连接有基带处理单元，基带处理单元用于获取帧内的突发，突发用于承载通信数据。基带处理单元解码并读取突发内的通信数据，并给出相应的反馈。通信数据包括有上行数据和下行数据，基带处理单元给出的反馈包括有给出统一的帧开始信号、给出上下行切换的信号和给出下行数据。
31.tdd测试系统包括有用于模拟通信数据在不同类型通信信道内传输的信道模拟器，信道模拟器分别连接有用于对通信数据进行动补偿调整的基站变频器和终端变频器，终端变频器与基站变频器均用于对无线信号进行调制，将接收的将接收的射频信号转换成便于信道模拟器传输处理的中频信号，并将中频信号与载波进行叠加，生成载有通信数据的连续的中频信号。
32.终端变频器通过电缆与用于获取通信数据的终端天线数据互通(在搭建tdd测试系统时，使用到的基站天线，终端天线和有源天线单元均为小型设备)，基站变频器通过电缆与基站天线数据互通。在进行tdd上行切换测试时，移动终端发出通信数据，终端天线接收通信数据并传输给终端变频器，终端变频器将通信数据转换成中频通信信号，并输入信道模拟器；信道模拟器模拟通信数据的传输和处理过程后，并由基站变频器将中频通信信号转换成射频通信信号，射频通信信号由基站天线发出。
33.射频通信信号被有源天线单元接收，有源天线单元通过光缆与基带处理单元连接，基带处理单元读取有源天线单元接收的通信数据，并对通信数据进行解码后读取信息，依据读取的信息内容，判断数据的传输效率，同时给出帧开始信号、上下行切换的反馈和下
行数据的反馈。
34.如图2所示，在tdd测试系统进行上下行切换测试时，为保证信道模拟器、终端变频器和基站变频器上下行动作同步，将基带处理单元分别与信道模拟器、终端变频器和基站变频器数据互通。当基带处理单元给出帧开始信号和上下行切换的反馈后，信道模拟器、终端变频器和基站变频器同时动作，可保证进行tdd测试时上下行传输的准确性。
35.通常一个基站系统内包括有多个终端天线，终端天线用于接收终端设备发出的上行数据或发送基带变频器发出的下行数据，因此，每个终端天线与基站天线之间均会形成一个通信信道，通信信道为通信数据的的传输路径。
36.以上行传输为例：终端天线接收上行数据，上行数据通过通信信道传输到基站天线，基站天线通过基站设备将上行数据传输到基带处理单元，基带处理单元解码并识别上行数据，依据识别的信息给出下行数据(反馈数据)。
37.下行数据的传输过程与上行数据的传输过程相反，由基带处理单元获取下行数据，将下行数据通过基站设备传输至基站天线，基站天线通过对应的通信信道传输至终端天线。
38.一个基站内包括有多条通信信道，因为不同终端天线的地理位置不同，因此通信信道中使用到的通信设备不完全相同(设备的功率也会不同，导致产生的延时不同)，导致不同通信信道的延时并不相同，因此将通信数据在不同通信信道内产生的延时定义为动态延时。
39.实际的通信基站建设完成后，电缆长度、光纤长度和空口的距离固定，终端天线的覆盖范围固定，因此通信数据在线缆、光纤和空口上产生的延时趋于固定(命名为固有延时)。可通过获取光纤长度、光缆长度和空口的距离，计算出通信信道的固有延时。如：光纤中的传输延时公式为：t＝lxn/v；式中t为传输时间，l为光纤长度，n为介质折射率，v为光在真空中传播的速度。
40.如图3所示，信道模拟器、基带处理单元、基站变频器和终端变频器均通过交换机与主控电脑连接，主控电脑获取信道模拟器输入和输出的中频通信信号，并将接收的中频通信信号进行比对，记录同一组中频通信信号输入和输出的信道模拟器的时差，将时差定义为该通信信道的动态延时。
41.使用信道模拟器在不同的通信信道内传输不同内容的通信数据，以获取不同信道的动态延时。同时将计算获得的固有延时输入主控电脑，主控电脑依据固有延时和动态延时计算出通信信道的动态补偿值和固有补偿值，并将动态补偿值和固有补偿值导入基站变频器和终端变频器内。
42.tdd测试系统模拟通信数据的传输过程时：基站变频器或终端变频器依据动态补偿值和固有补偿值动态调整上行传输或下行传输的帧开始信号，使帧开始的时间与通信基站产生的延时进行补偿，主控电脑依据获取基带处理单元解码后的通信数据，获取通信数据的传输效率，在依据传输效率对应调整动态补偿值或固有补偿值。调整整动态补偿值或固有补偿值后，继续进行tdd测试。
43.上下行切换除了有帧与帧之间的上下行切换，还包括有帧内部时隙之间的上下行切换。子帧包括有10个时隙，除去几个特定时隙是对应特定的上下行传输外，其他时隙可以自由配置上下行，使得传输过程中数据丢失情况，还包括有同一帧内的上下行切换不及时。
44.tdd模式下的承载通信数据的数据信号的为突发，这些突发只在分配的无线帧中的特定时隙发射，特定帧的时隙可以是连续的(每一个帧的时隙都进行分配，用于传输数据信号)，也可以是不连续的(一个帧中仅有部分时隙被迫分配，用于传输数据信号)。
45.帧由两个子帧构成，子帧包括有下行导频(dwpts)和上行接入(uppts)的突发，下行导频(dwpts)用来发送下行同步码，时隙长度为96chip；上行接入(uppts)用来发送上行同步码，时隙长度为160chip。基带处理单元接收到下行同步码或下行同步码后，控制上下行切换设备、基站变频器或终端变频器同步动作，使基站与终端设备的上下行同步，以便进行上下传输或下行传输。
46.子帧还包括有用于传输数据信号的突发(任意配置上下行的突发，一个突发即为一个时隙)，该突发的结构都相同，均包括两段数据序列，一段训练序列码和一个保护时间片组成，数据序列对称的分布在训练序列码的两端。为便于识别一段突发序列，且不破坏载波的正交性，将突发内的保护时间片设定成循环前缀(cyclic prefix；cp)，及将突发尾端的一段序列，叠加至数据序列的前端。因此一个突发的结构依次为循环前缀、数据序列、训练序列码和数据序列构成。
47.为进一步提高tdd上下切换的准确性，要求来自同一子帧但不同频域资源的不同移动终端的信号到达有源天线单元的时间基本上是对齐的，及上下行切换的时间，在同一时隙的所有突发的循环前缀之内。在上下行切换时，可保证不同频域的同一时隙内的数据序列和相邻序列码的完整性，进一步保证数据的传输效率。循环前缀有三种长度：常规cp：4.687us，扩展cp：16.67us，超长cp：33.33us。终端天线获取通信数据。
48.如图4所示，以下行传输过程为例：基带处理单元接收移动终端发送的数据互通请求后，给出下行数据进行反馈，下行数据包括有循环前缀的时长，主控电脑通过基带处理单元获取理论循环前缀值，主控电脑依据理论循环前缀值生成循环补偿值，主控电脑获取通信信道的动态补偿值、固有补偿值和循环补偿值，并生成实际补偿值，并将实际补偿值输入终端变频器和基站变频器。
49.终端设备接收下行数据后，反馈上行数据，终端天线获取突发并传输到终端变频器，终端变频器将突发叠加入载波中，终端变频器和基站变频器依据循环补偿值调整不同频域内的若干突发在同一时隙内位置，以补偿上下行切换设备产生的延时，同时保证同一时隙内的突发到达基站的时间均在循环前缀范围内，降低通信数据的丢失概率。
50.上行数据通过终端天线、信道模拟器、基站天线、有源天线单元后，输入基带处理单元，基带处理单元解码上行数据，主控电脑读取解码后上行数据的实际循环前缀值，依据实际循环前缀值动态调整实际补偿值，并将调整后的实际补偿值再次输入终端变频器或基站变频器，从新进行通信数据的传输模拟，基站变频器或终端变频器依据调整后的实际补偿值，重新调整帧开始时间和突发在时隙内的位置，依据基带处理单元的反馈的下行数据和接收的上行数据，再次调整并实际补偿值。
51.通信数据包括有上行数据和下行数据，基站变频器用于补偿调整下行数据，终端变频器用于补偿调整上行数据。使用搭建的tdd测试系统获取tdd开关动态自适应测试，获取通信基站的实际补偿值，该实际补偿值为通信基站的实际延时，实际的基站依据实际延时，对设备进行调整，可有效的保证tdd上下行的切换的准确性，提高通信系统的数据传输效率。
52.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。