[发明专利]一种TDMA射频信号采样量化方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及TDMA射频技术领域，特别涉及一种TDMA射频信号采样量化方法及系统。

背景技术

对于TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）通信系统，包括GSM（Global System for Mobile Communications,全球移动通信系统,）、DCS（Digital Cellular System，数字蜂窝系统）、JDC（日本数字蜂窝移动通信系统），IS-54、TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access时分同步码分多址）等。其射频信号是以TDMA帧来定义的，每个TDMA帧包含多个时隙。为不失一般性，下面以GSM制式来进行技术说明。

GSM信号，其射频信号的包络变化是以TDMA帧和其中的时隙为单位的。每个GSM载波的TDMA帧含有8个全速率时隙，常规序列的业务信号加上首尾共有148bit，547微秒的时段是一个用户的时隙包络信号，常规时隙尾部留有8.25bit间隔，30微秒时段不发出任何信号，作为相邻时隙防护段，如图1所示。接入序列的业务信号加上首尾共有88bit，接入序列的保护间隔更大，有68.25bit，约248微秒不发出任何信号，作为定时偏差的相邻时隙防护段。其图形与常规序列的图形相似，仅仅是比例不同。GSM载波的TDMA帧含有8个全速率时隙，每个547微秒的时隙包络信号，30微秒时段相邻时隙防护段，以8个时隙为一组的TDMA帧序列如图2所示。

基站接收机的接收灵敏度为-104dBm，手机的接收灵敏度为-102dBm，低于此门限值，接收机将不能正常解出原信号。对于理想自由空间传播的平稳信号，这个幅度的采样量化是按照相应调制方式解调要求的信噪比设置的，也是最基本的采样量化要求。

然而，由于空间快速移动体的多径干扰、移动终端快速移动的“多普勒效应”等影响，信号幅度将可能有20dB～35dB的起伏，为保证接收端满足接收门限要求，发送端必须相应地增加发送功率。由于“阴影效应”、“远近效应”、多径干扰、雨衰以及遮蔽等影响，信号幅度将可能有30～50dB的起伏。例如，室内10m～100m距离变化引起传播损耗变化可能相差50dB。为保证接收端满足接收门限要求，发送端必须相应地增加发送功率。由此，实际的信号在门限以上叠加的功率余量可能会达到50～70dB。对于接收机来说，为了保证动态范围，GSM接收机的设计通常要求输入电平范围为-15dBm～-104dBm，动态范围达到89dB。DCS-1800的接收机的设计要求输入电平范围为-23dBm～-104dBm，动态范围达到81dB。有些设计甚至要求输入电平范围为-15dBm～-110dBm，动态范围达到95dB，如图3所示,可见，按照常规的采样量化要求，幅度需要考虑：GSM的C/I要求S1+快衰落S2+慢衰落S3，则单位时间采样量化总比特数G＝调制信号采样率Fs*（S1+S2+S3）量化比特。若Fs＝1M，S1＝12dB（GSM的C/I要求），S2＝33dB，S3＝50dB，则S1+S2+S3＝95dB（需要16bit量化），G＝1M*16＝16M。

常规采样量化方法是：按照奈奎斯特定律对需量化信号设置将采样率，按照信号加上衰落余量设置量化动态范围。而TDMA信号的帧长，相对通话时长是很短的。通话时长通常是以分钟计，平均在1～2分钟以上，即60～120S以上。TDMA信号帧长相对慢衰落也是比较短的，通常慢衰落也是以秒计，甚至部分快衰落的时间也比TDMA帧长。实际对采样信号而言，按照相应调制方式的信噪比设置的采样量化要求是最基本的要求；其他功率余量是针对传送路径的衰落而设置的，这些功率余量通常被称为衰落余量。如果不是按照常规的量化方法，就可以大大地减少量化比特数。实际对信号而言，按照相应调制方式的信噪比设置的量化要求是最基本的要求。其他余量是针对传送路径的衰落而设置的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种TDMA射频信号采样量化方法，该方法对快速变化信号和慢衰落包络信号分别量化，大大减少了后端的高速ADC（ADC：Analog-to-Digital Converter，模数转换器）的量化比特数，降低了硬件选择要求，降低成本；同时数字量化比特数的减少，也节省了FPGA（Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）、DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）等硬件要求，提高了处理的速度，大大的节省了信号传输资源。