CN120498601A - 复帧帧头定位方法、装置、设备、存储介质及程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复帧帧头定位方法、装置、设备、存储介质及程序产品，涉及无线通信技术领域，其中方法包括：对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。本发明可以解决现有复帧帧头定位方法较复杂、效率低的缺陷。

Description

复帧帧头定位方法、装置、设备、存储介质及程序产品

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种复帧帧头定位方法、装置、设备、存储介质及程序产品。

背景技术

在现代移动通信系统中，GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信）系统作为第二代数字蜂窝通信技术的代表，仍在全球范围内广泛应用，尤其在语音通信和低速率数据传输领域发挥着重要作用。GSM 系统采用时分多址（Time DivisionMultiple Access Frame，简称TDMA）技术，将时间资源划分为帧、复帧、超帧等不同层级的时间单元，以实现多用户共享频谱资源。其中，复帧作为关键的中间层级结构，承载了控制信道和业务信道的数据传输。复帧帧头的准确识别是移动台与基站建立同步、获取系统信息并实现可靠通信的前提条件。

传统的帧头定位方法通过需要依赖多个特定序列的检测、运算，其运算量较大，且效率较低。尤其在多小区环境下，随着通信网络规模扩大、用户数量攀升，其定位效率低下的弊端愈发凸显。

因此，如何提供一种简单、高效的GSM系统多小区复帧帧头定位方法，以克服现有技术的不足，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种复帧帧头定位方法、装置、设备、存储介质及程序产品，用以解决现有复帧帧头定位方法较复杂、效率低的缺陷。

本发明提供一种复帧帧头定位方法，包括：

对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；

将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；

根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；

根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；

根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

根据本发明提供的一种复帧帧头定位方法，所述根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置，包括：

根据所述FB序列的起始位置和预设间隔帧数，确定目标帧采样点数据；

根据所述目标帧采样点数据，得到FB序列的第二位置。

根据本发明提供的一种复帧帧头定位方法，所述根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置，包括：

比较所述FB序列的第二位置与所述FB序列的起始位置之间的位置差；

若所述位置差为第一预设数量的时分多址TDMA帧，则确定所述FB序列的第二位置为复帧帧头位置；

若所述位置差为第二预设数量的TDMA帧，则将所述FB序列的第二位置作为更新后的FB序列的起始位置，根据更新后的所述FB序列的起始位置，重新确定FB序列的第二位置，直至确定得到复帧帧头位置。

根据本发明提供的一种复帧帧头定位方法，所述根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置，包括：

获取所述GSM基带信号的采样率，根据所述采样率确定滑动窗口长度；

根据所述滑动窗口长度，对所述GSM基带信号进行滑动窗口处理；

对当前滑动窗口内的目标采样点，进行快速傅里叶变换处理，得到所述目标采样点的频谱；

检测所述频谱中是否存在单峰及单峰的位置，以检测频率校正信道帧；

若检测到所述频谱中存在单峰，且所述单峰的位置在预设索引区间内，则将所述当前滑动窗口的起始采样点位置，确定为FB序列的起始位置；

若检测到所述频谱中不存在单峰，或检测到所述频谱中存在单峰、但所述单峰的位置不在所述预设索引区间内，则根据预设的滑动步长对所述当前滑动窗口进行滑动处理，返回执行所述对当前滑动窗口内的目标采样点，进行快速傅里叶变换处理，得到所述目标采样点的频谱。

根据本发明提供的一种复帧帧头定位方法，所述对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号，包括：

获取多个小区的下行频点对应的GSM频段，根据所述GSM频段，对多个小区的下行频点进行扫频；

将扫频获得的下行频点的GSM信号的信号强度，与预设门限值进行比较；

将所述信号强度大于预设门限值的GSM信号，确定为GSM频点信号。

根据本发明提供的一种复帧帧头定位方法，所述根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置之后，还包括：

以系统时钟为基准，根据所述复帧帧头位置，生成复帧时序；

其中，所述复帧时序包括复帧帧头脉冲、帧脉冲、帧索引、时隙脉冲和时隙索引中的至少一种。

本发明还提供一种复帧帧头定位装置，包括：

扫频模块，用于对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；

转换模块，用于将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；

检测模块，用于根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；

获取模块，用于根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；

确定模块，用于根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述复帧帧头定位方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述复帧帧头定位方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述复帧帧头定位方法。

本发明提供的复帧帧头定位方法、装置、设备、存储介质及程序产品，通过对多个小区的下行频点进行扫频，以从多个小区的GSM信号中获得至少一个有效的GSM频点信号。然后，将GSM频点信号转换为GSM基带信号，以便于后续的处理。进而，根据GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定FB序列的起始位置，并根据FB序列的起始位置，获得FB序列的第二位置；最后，根据FB序列的第二位置和起始位置，确定得到复帧帧头位置。通过扫频处理，可从多个小区的GSM信号中快速、准确地获得至少一个有效的GSM频点信号。同时，基于GSM帧的结构特点，仅仅通过FB序列的第二位置和起始位置，即可确定得到复帧帧头位置，相比于现有技术中，通过对多个特定序列进行检测、运算的定位方案，本发明可大大降低运算量，快速准确地定位到复帧帧头的位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的复帧帧头定位方法的流程示意图；

图2是本发明提供的复帧帧头定位方法的复帧时序的示意图；

图3是本发明提供的复帧帧头定位装置的结构示意图；

图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

本发明提出了一种复帧帧头定位方法、装置、设备、存储介质及程序产品，下面结合图1-图4进行描述。

图1是本发明提供的复帧帧头定位方法的流程示意图，如图1所示，该复帧帧头定位方法包括：

步骤S110，对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号。

需要说明的是，GSM系统采用GMSK（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，高斯最小频移键控）的调制方式，其帧结构包括5个层次：超高帧、超帧、复帧、TDMA（TimeDivision Multiple Access，时分多址）帧及时隙。其中，每个超高帧由2715648个连续TDMA帧组成。同时，每个超高帧由2048个连续超帧组成。每个超帧由51个连续26复帧或26个连续51复帧组成，这两种复帧的设定旨在满足不同速率的信息传输。其中，26复帧由26个连续TDMA帧组成，时间间隔为120ms，主要用于TCH（Traffic Channel，业务信道）、SACCH（SlowAssociated Control Channel，慢速随路控制信道）及FACCH（Fast Associated ControlChannel，快速随路控制信道）等；常见的51复帧由51个TDMA帧组成，时间间隔为235.385ms，主要用于BCCH（Broadcast Control Channel，广播控制信道）与CCCH（Common ControlChannel，公共控制信道）等。

本实施例中，基于DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）架构、ARM（Advanced RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令运算集） Machine，高级精简指令集机器）架构与FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列）架构，实现多个小区的复帧帧头的定位。可基于DSP架构实现多个小区的扫频，基于FPGA架构实现GSM频点信号到GSM基带信号的转换，基于ARM架构实现FB序列的定位，得到FB序列的起始位置和第二位置，进而下发至FPGA架构，基于FPGA架构实现复帧帧头的定位。

此处，下行频点是对下行频率的编号，即该频点可以用于指示频率。示例性地，对935MHz～960MHz以200KHz为间隔分为125个频段，以整数对此125个频段进行编号，获得的编号为1～125，其中，频点1可以指示935MHz，频点2可以指示935.2MHz，以此类推。

作为一种实施方式，可获取多个小区的下行频点对应的GSM频段，根据所述GSM频段，对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个GSM频点信号。

作为又一种实施方式，可获取多个小区的下行频点对应的GSM频段，根据所述GSM频段，对多个小区的下行频点进行扫频；然后，将扫频获得的下行频点的GSM信号的信号强度，与预设门限值进行比较；将所述信号强度大于预设门限值的GSM信号，确定为GSM频点信号。

步骤S120，将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号。

在获取到GSM频点信号之后，将GSM频点信号，转换为GSM基带信号。

具体的，可对GSM频点信号进行处理，得到GSM数字中频信号；其中，处理包括滤波、混频和中频模拟信号的数字化处理；然后，对GSM数字中频信号进行数字混频处理，得到零中频GSM数字信号；接着，基于预设的基带信号采样率，对零中频GSM数字信号进行数字下变频处理，得到GSM基带信号。

步骤S130，根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置。

作为一种实施方式，可通过检测单峰的方式来检测FCCH帧，进而根据单峰的位置确定FB序列的起始位置，即第1个FB的位置。

作为另一种实施方式，可通过检测单峰及其位置的方式来检测FCCH帧，进而根据单峰的位置确定FB序列的起始位置，即第1个FB的位置。具体的，可通过快速傅里叶变换处理获取频谱，进而检测频谱中是否存在单峰，并对单峰的位置进行校验，若检测到单峰，且单峰的位置在预设索引区间内，则可根据单峰的位置确定FB序列的起始位置。通过上述单峰检测及单峰位置校验的双重检测机制，相比于仅进行单峰检测，可更准确地检测出FCCH帧，进而确定得到FB序列的起始位置。

步骤S140，根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置。

本实施例中，考虑到复帧的帧结构为：FSBCFSCCFSCCFSCCFSCCI。其中，F表示FCCH（Frequency Correction Channel，频率校正信道），其对应的TDMA帧的个数为1；S表示SCH（Synchronization Channel，同步信道），其对应的TDMA帧的个数为1；B表示BCCH，其对应的TDMA帧的个数为4；C表示CCCH，其对应的TDMA帧的个数为4。

基于上述复帧的帧结构，分析发现除了存在Idle（空闲中断）帧的FB序列位置与下一个FB序列位置差11个TDMA帧以外，其余相邻的FB序列位置相差10个TDMA帧。

基于上述分析，可根据2个FB序列的位置，来确定复帧帧头位置。

具体的，可根据FB序列的起始位置和预设间隔帧数，确定目标帧采样点数据；然后，根据目标帧采样点数据，得到FB序列的第二位置。其中，预设间隔帧数可以为10帧和/或11帧，目标帧采样点数据包括第10帧和第11帧的采样点数据。

步骤S150，根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

可比较FB序列的第二位置与FB序列的起始位置之间的位置差。

若位置差为第一预设数量的时分多址TDMA帧，则确定FB序列的第二位置为复帧帧头位置。其中，第一预设数量为11个。

若位置差为第二预设数量的TDMA帧，则将FB序列的第二位置作为更新后的FB序列的起始位置，根据更新后的FB序列的起始位置，重新确定FB序列的第二位置，直至确定得到复帧帧头位置。其中，第二预设数量为10个。

本发明提供的复帧帧头定位方法，通过对多个小区的下行频点进行扫频，以从多个小区的GSM信号中获得至少一个有效的GSM频点信号。然后，将GSM频点信号转换为GSM基带信号，以便于后续的处理。进而，根据GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定FB序列的起始位置，并根据FB序列的起始位置，获得FB序列的第二位置；最后，根据FB序列的第二位置和起始位置，确定得到复帧帧头位置。通过扫频处理，可从多个小区的GSM信号中快速、准确地获得至少一个有效的GSM频点信号。同时，基于GSM帧的结构特点，仅仅通过FB序列的第二位置和起始位置，即可确定得到复帧帧头位置，相比于现有技术中，通过对多个特定序列进行检测、运算的定位方案，本发明可大大降低运算量，快速准确地定位到复帧帧头的位置。

在一实施例中，步骤S140包括：步骤S141和步骤S142。

步骤S141，根据所述FB序列的起始位置和预设间隔帧数，确定目标帧采样点数据。

本实施例中，考虑到复帧的帧结构为：FSBCFSCCFSCCFSCCFSCCI。其中，F表示FCCH，其对应的TDMA帧的个数为1；S表示SCH，其对应的TDMA帧的个数为1；B表示BCCH，其对应的TDMA帧的个数为4；C表示CCCH，其对应的TDMA帧的个数为4。

基于上述复帧的帧结构，分析发现除了存在Idle帧的FB序列位置与下一个FB序列位置差11个TDMA帧以外，其余相邻的FB序列位置相差10个TDMA帧。

基于上述分析，只要确定了2个FB序列的位置，且后一个FB序列的位置与前一个FB序列的位置相差11个TDMA帧，就可以判定后一个FB序列的位置为复帧帧头位置。此外，在确定第2个FB序列位置时，应选取第10帧和第11帧的采样点数据。

因此，此处的预设间隔帧数可以为10帧，以根据FB序列的起始位置，推算出下一个间隔10帧的采样点位置，进而以第10帧位置为起点，得到第10帧和第11帧的采样点数据，作为目标采样点数据，即，目标帧采样点数据包括第10帧和第11帧的采样点数据。

作为一种实施方式，可基于FPGA确定目标帧采样点数据。具体的，ARM获取FB序列的起始位置后，下发给FPGA，FPGA根据FB序列的起始位置推算出下一个间隔10帧的采样点位置，进而以第10帧位置为起点，得到第10帧和第11帧的采样点数据，作为目标采样点数据，再传输至ARM。

步骤S142，根据所述目标帧采样点数据，得到FB序列的第二位置。

具体的，对第10帧和第11帧的采样点数进行互相关运算，即与标准FB序列模板匹配，以搜索能量峰值点；并将能量峰值点所对应的位置确定为FB序列的第二位置。

作为一种实施方式，可基于ARM确定得到FB序列的第二位置，进而下发至FPGA。这是由于FPGA是采用硬件描述语言编程，实现起来比较复杂，消耗的资源多，且上板调试比较耗时，效率低。由于ARM是采用C语言编程，因此，本实施例中通过采用ARM实现FB序列第二位置的确定，相比于采用FPGA实现，可降低实现复杂度与减少上板调试时间，实现更简单，效率更高。

本实施例中，基于对复帧的帧结构的分析，根据FB序列的起始位置，精准获取对应的目标帧采样点数据，以用于推算FB序列的第二位置。通过上述定向采样机制，可以大量减少无效数据的处理，显著降低系统功耗。

在一实施例中，步骤S150包括：步骤S151、步骤S1521和步骤S1522。

步骤S151，比较所述FB序列的第二位置与所述FB序列的起始位置之间的位置差。

步骤S1521，若所述位置差为第一预设数量的时分多址TDMA帧，则确定所述FB序列的第二位置为复帧帧头位置。

步骤S1522，若所述位置差为第二预设数量的TDMA帧，则将所述FB序列的第二位置作为更新后的FB序列的起始位置，根据更新后的所述FB序列的起始位置，重新确定FB序列的第二位置，直至确定得到复帧帧头位置。

此处，第一预设数量为11，第二预设数量为10。

在获得FB序列的起始位置和第二位置后，比较FB序列的第二位置与FB序列的起始位置之间的位置差。

若位置差为11个TDMA帧，则确定FB序列的第二位置为复帧帧头位置。

若位置差为10个TDMA帧，则将FB序列的第二位置作为更新后的FB序列的起始位置，根据更新后的FB序列的起始位置，重新确定目标帧采样点数据，即返回执行上述步骤S141、步骤S142、步骤S151、步骤S1521和步骤S1522，直至确定得到复帧帧头位置。

本实施例中，通过进一步比对FB序列的第二位置和起始位置之间的位置差，即可确定得到复帧帧头位置。通过上述校准设计，可对抗频偏、多径、噪声等现实干扰，准确确定复帧帧头位置。

在一实施例中，步骤S130包括：步骤S131、步骤S132、步骤S133、步骤S134、步骤S1351和步骤S1352。

步骤S131，获取所述GSM基带信号的采样率，根据所述采样率确定滑动窗口长度。

需要说明的是，在GSM系统中，FCCH的脉冲为FB（Frequency Correction Burst，频率校正突发脉冲）序列，用于同步频率；SCH的脉冲为SB（Synchronization Burst，同步突发脉冲）序列，用以解出TDMA帧号和BSIC（Base Station Identity Code，基站识别码）码；BCCH和CCCH的脉冲为NB（Normal Burst，普通突发脉冲）序列，用以解出小区通用信息和接受寻呼和接入；Idle是不包含有用信息的空闲帧，其脉冲为DB（Dummy Burst，空闲突发脉冲）序列。

本实施例中，考虑到FCCH帧是全零的序列，经过GMSK（Gaussian FilteredMinimum Shift Keying，高斯最小频移键控）调制之后的信号是频率为67.708KHz的标准正弦波，其频谱具有尖锐的单峰特性，因此，可通过检测单峰及其位置的方式来检测FCCH帧，进而确定FB序列的起始位置，即第1个FB的位置。

作为一种实施方式，可基于FPGA架构实现本实施例的方案。

本实施例中，可先获取GSM基带信号的采样率，根据采样率确定滑动窗口长度。

示例性地，若GSM基带信号为4倍过采样，由于GSM符号率是270.833kbps，对应的，GSM基带信号的采样率为270.8334=1.0833MHz。由于一个TDMA帧为4.616ms，共8个时隙，则每个时隙为0.577ms，每个时隙对应156.25bit，因此，FCCH信号的长度为625（4156.25）个采样点，考虑到2⁹=512＜625，因此，确定滑动窗口长度为512点。

步骤S132，根据所述滑动窗口长度，对所述GSM基带信号进行滑动窗口处理。

步骤S133，对当前滑动窗口内的目标采样点，进行快速傅里叶变换处理，得到所述目标采样点的频谱。

示例性地，若滑动窗口长度为512点，则当前滑动窗口内的目标采样点为512个，则在滑动窗口处理的过程中，对当前滑动窗口内的512个采样点进行FFT（Fast FourierTransform，快速傅里叶变换）处理。

步骤S134，检测所述频谱中是否存在单峰及单峰的位置，以检测频率校正信道帧。

在得到目标采样点的频谱后，检测频谱中是否存在单峰及单峰的位置，以检测FCCH帧。

作为一种实施方式，在检测是否存在单峰时，可先获取频谱中的主峰幅度和次高峰幅度，计算主峰幅度与次高峰幅度之间幅度比，若该幅度比大于预设值，则确定存在单峰，进而获取该单峰的位置。通过上述方式，可快速、准确地检测出是否存在单峰。

步骤S1351，若检测到所述频谱中存在单峰，且所述单峰的位置在预设索引区间内，则将所述当前滑动窗口的起始采样点位置，确定为FB序列的起始位置。

由于FCCH频域对应的单峰一般出现在第N=33个采样点附近，因此，预设索引区间可设为32-34。

若检测到频谱中存在单峰，且单峰的位置在预设索引区间内，则将当前滑动窗口的起始采样点位置，确定为FB序列的起始位置。

步骤S1352，若检测到所述频谱中不存在单峰，或检测到所述频谱中存在单峰、但所述单峰的位置不在所述预设索引区间内，则根据预设的滑动步长对所述当前滑动窗口进行滑动处理，返回执行所述对当前滑动窗口内的目标采样点，进行快速傅里叶变换处理，得到所述目标采样点的频谱。

此处，预设的滑动步长，是根据滑动窗口长度确定的。滑动窗口长度为512点时，滑动步长则为256点。通过设为滑动窗口长度的50%，确保任意位置的FB至少被完整捕获1次。

若检测到频谱中不存在单峰，或检测到频谱中存在单峰、但单峰的位置不在预设索引区间内，则根据预设的滑动步长对当前滑动窗口进行滑动处理，返回执行对当前滑动窗口内的目标采样点，进行快速傅里叶变换处理，得到目标采样点的频谱。返回执行步骤S133、步骤S134、步骤S1351和步骤S1352，直至确定得到FB序列的起始位置。

本实施例中，通过检测频谱中是否存在单峰及对单峰的位置进行校验，以确定FB序列的起始位置，基于上述双重检测机制，可准确检测出FCCH帧，进而确定得到FB序列的起始位置。

在一实施例中，步骤S110包括：步骤S111、步骤S112和步骤S113。

步骤S111，获取多个小区的下行频点对应的GSM频段，根据所述GSM频段，对多个小区的下行频点进行扫频。

需要说明的是，目前我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统主要采用900MHz和1800MHz频段。其中，GSM900使用的下行频段为：935MHz～960MHz，GSM1800使用的下行频段为：1805MHz～1880MHz。

本实施例中，获取多个小区的下行频点对应的GSM频段，其中，GSM频段为935MHz～960MHz，或1805MHz～1880MHz。

然后，根据所述GSM频段，对多个小区的下行频点进行扫频。

作为一种实施方式，可以在GSM频段以200kHz步进扫描。

步骤S112，将扫频获得的下行频点的GSM信号的信号强度，与预设门限值进行比较。

在扫频时，测量各个频点的信号强度，信号强度指标可以为RxLev（ReceivedSignal Level，接收信号等级）。

步骤S113，将所述信号强度大于预设门限值的GSM信号，确定为GSM频点信号。

若信号强度大于预设门限值，则初步确定该频点可能为有效频点，故先作为候选，以进一步后续的处理。应理解，若未检测出复帧帧头位置，则说明该频点为无效频点。

若信号强度小于或等于预设门限值，则初步确定该频点可能为无效频点。

进一步地，若GSM频点信号包括多个，可根据GSM频点信号的信号强度按从大到小的顺序对GSM频点信号进行排序，根据排序结果选择第三预设数量的GSM频点信号，作为目标GSM频点信号，进而对目标频点信号进行后续的处理。通过上述方式，可优先针对质量好、有代表性的GSM频点信号进行处理，从而提高处理效率和响应速度，降低功耗。

进一步地，若GSM频点信号或目标频点信号包括多个，则按信号强度（从大到小的顺序）依次对各个GSM频点信号或各个目标频点信号执行步骤S120-步骤S140的处理。即，针对多个小区的GSM频点信号，依次对各个小区的GSM频点信号进行处理，直至完成所有小区的复帧帧头定位。作为一种实施方式，可在检测到当前小区的复帧帧头定位完成时，继续对下一小区的GSM频点信号或目标频点信号执行步骤S120-步骤S140的处理。作为又一种实施方式，在对当前小区的GSM基带信号，转换为GSM基带信号时，开始计时，在计时达到预设时长时，则继续对下一小区的GSM频点信号或目标频点信号执行步骤S120-步骤S140的处理。其中，预设时长可设为250ms-350ms，这是由于51复帧的时间间隔为235.385ms，若超过该预设时长，则说明该GSM频点信号为无效频点信号。

作为一种实施方式，可基于DSP实现的多小区扫频子系统，对多个小区的下行频点进行扫频，得到多个小区的GSM信号。然后，基于FPGA实现的单小区选择子系统，根据信号强度，按从大到小的顺序对各个GSM频点信号进行筛选，选择待定位的单小区的GSM频点信号发送至数字下变频子系统。其中，该数字下变频子系统是基于FPGA架构实现的，可将GSM频点信号转换为GSM基带信号。在接收到ARM下发的小区切换命令时，基于FPGA实现的单小区选择子系统则筛选下一待定位的单小区的GSM频点信号发送至数字下变频子系统。作为又一种实施方式，在将待定位的单小区的GSM频点信号发送至数字下变频子系统时，FPGA内部开始计时，在计时达到预设时长时，则筛选下一待定位的单小区的GSM频点信号发送至数字下变频子系统。其中，该预设时长为250ms-350ms。

本实施例中，通过获取多个小区的下行频点对应的GSM频段，根据GSM频段，对多个小区的下行频点进行扫频。通过对目标GSM频段进行扫频，可大大减少扫描范围和时间，节省资源。然后，将扫频获得的下行频点的GSM信号的信号强度，与预设门限值进行比较；将信号强度大于预设门限值的GSM信号，确定为GSM频点信号。通过基于信号强度对GSM信号进行筛选，可筛选出有效GSM频点信号，排除干扰和噪声，为后续分析提供可靠数据。

在一实施例中，步骤S120包括步骤S121、步骤S122和步骤S123。

步骤S121，对所述GSM频点信号进行处理，得到GSM数字中频信号；其中，所述处理包括滤波、混频和中频模拟信号的数字化处理。

此处，滤波指在信号处理中去除或减少不需要的频率成分。通过滤波处理，可从天线接收到的众多信号（包括噪声和干扰）中分离出感兴趣的信号。

混频‌是指将两个不同频率的信号混合在一起。具体的，将过滤后的GMS频点信号与本地振荡器信号在混频器中相乘，利用带通滤波器选出差频分量，得到固定中频的模拟信号。

中频模拟信号的数字化处理，是指将连续的模拟信号（此处是中频信号）转换为离散的数字信号（由0和1组成的序列）。通过数字化处理，将中频模拟信号转换为数字信号，可以便于FPGA进行处理。

作为一种实施方式，可基于超外差架构，使用ADC芯片对GSM频点信号进行滤波、混频和中频模拟信号的数字化处理。

本实施例中，通过对GSM频点信号进行滤波、混频和中频模拟信号的数字化处理，可以将复杂的高频模拟信号可靠地转换为便于处理和提取信息的数字信号。

步骤S122，对所述GSM数字中频信号进行数字混频处理，得到零中频GSM数字信号。

步骤S123，基于预设的基带信号采样率，对所述零中频GSM数字信号进行数字下变频处理，得到所述GSM基带信号。

作为一种实施方式，可基于超外差架构，使用I/O解调器，对GSM数字中频信号进行数字混频，得到零中频GSM数字信号，进而经数字下变频处理，得到GSM基带信号。

此处，预设的基带信号采样率，可以为1.0833M。

示例性地，若系统规划的ADC芯片接口信号的带宽为200M，采样率为245.76M，GSM基带信号带宽为200k，采样率为1.0833M，则需要对零中频GSM数字信号进行多级数字下变频处理才能获得GSM基带信号。

进一步地，在对零中频GSM数字信号进行数字下变频处理之后，可通过FIR（FiniteImpulse Response，有限长单位冲激响应）低通滤波器对数字下变频处理后零中频GSM数字信号进行处理，以进一步滤掉带外杂散信号和噪声，精确地限制信号带宽至目标GSM信道，以为后续的信号处理提供干净的GSM基带信号。

本实施例中，先将GSM频点信号处理为GSM数字中频信号，再利用数字化的方法，将中频的GSM频点信号（即GSM数字中频信号）转换为可直接解调的GSM基带信号。上述处理方案，具有精度高、灵活性好、抗干扰能力强、集成度高、大幅降低后续处理负担等显著优势，可以为后续的信号处理提供干净的基带信号，进而有利于提高复帧帧头定位结果的准确性。

基于上述任一实施例，在步骤S150之后，该复帧帧头定位方法还可以包括步骤S160。

步骤S160，以系统时钟为基准，根据所述复帧帧头位置，生成复帧时序；

其中，所述复帧时序包括复帧帧头脉冲、帧脉冲、帧索引、时隙脉冲和时隙索引中的至少一种。

本实施例中，复帧时序是数字通信系统中一种分层的时间管理机制，它以系统时钟为基准，以复帧的起始位置（即复帧帧头位置）为同步点，生成一系列具有特定周期和层级的定时信号与索引标识。其核心目的是在高速传输的数字比特流中，精确定位、分割和管理不同层级的数据结构，确保收发双方能严格同步地解析和处理信息。

复帧时序包括但不限于：复帧帧头脉冲、帧脉冲、帧索引、时隙脉冲和时隙索引。其中，复帧帧头脉冲，是标识一个复帧周期开始的脉冲信号；帧脉冲，是复帧内部的次级结构单元，是标识复帧内每个帧开始的脉冲信号；帧索引是帧脉冲的编号，表示当前帧在复帧中的位置编号，用于标识复帧内的每个帧；时隙脉冲是帧内部的更基本的时间单元，是标识帧内每个时隙开始的脉冲信号；时隙索引是时隙脉冲的编号，表示当前时隙在帧内的位置编号，用于标识帧内的每个时隙。复帧时序的示意图可参考图2。

在一实施方式中，复帧时序的生成过程如下：

以系统时钟为基准，基于复帧帧头位置，在每个复帧周期起始位置生成复帧帧头脉冲；以系统时钟驱动时隙计数器，输出时隙脉冲和时隙索引，当时隙计数器溢出时，生成帧脉冲；利用帧脉冲驱动帧计数器，输出帧索引，当帧计数器溢出时，生成复帧帧头脉冲；根据复帧帧头脉冲同步复位时隙计数器与帧计数器。

应理解，若复帧帧头位置包括多个，即确定得到多个小区的复帧帧头位置时，对应的，复帧时序也包括多个。本实施例中，通过维护多个小区的复帧时序，可以供系统后续扩展发射功能。同时，即使在切换GSM频点小区的情况下，也不会影响已经定位成功的GSM小区，从而可以确保多个小区复帧帧头位置与复帧时序的稳定性。

在一实施例中，本发明实施例提供的复帧帧头定位方法，应用于复帧帧头定位系统，该系统包括射频子系统、多小区扫频子系统、单小区选择子系统、数字下变频子系统、FB序列定位子系统、复帧帧头定位子系统、多小区复帧时序维护子系统和配置与管理子系统。其中，多小区扫频子系统是基于DSP架构实现的，单小区选择子系统、数字下变频子系统、复帧帧头定位子系统和多小区复帧时序维护子系统均是基于FPGA架构实现的，而FB序列定位子系统和配置与管理子系统可以是基于ARM架构实现的。

在进行复帧帧头定位时，射频子系统通过天线接收基站发出的GSM信号，完成滤波、混频、中频模拟信号的数字化处理，最终得到GSM数字中频信号。

基于DSP架构实现的多小区扫频子系统，基于能量（信号强度）对GSM下行频点进行扫频，得到周围GSM基站下发的所有频点信号，即获得多个小区的GSM信号。

基于FPGA架构实现的单小区选择子系统根据多小区扫频子系统反馈的扫频结果，按照顺序（优先选择质量好的频点信号）对各个GSM信号进行选择，即选择待定位的单小区信号发送给数字下变频子系统。

基于FPGA架构实现的数字下变频子系统，对单小区选择子系统选择后的GSM频点信号进行数字混频，得到零中频GSM数字信号；然后，根据预设的基带信号采样率，完成数字下变频处理功能，最终得到GSM基带信号。

基于ARM实现的FB序列定位子系统，通过检测单峰及其位置来检测FCCH帧，进而确定第1个FB位置，即FB序列的起始位置，然后下发给基于FPGA实现的复帧帧头定位子系统，并接收复帧帧头定位子系统反馈的目标采样点数据。然后，根据目标帧采样点数据，得到FB序列的第二位置。由于ARM是采用C语言编程，因此，本实施例中通过采用ARM实现FB序列起始位置和第二位置的确定，相比于采用FPGA实现，可降低实现复杂度与减少上板调试时间，实现更简单，效率更高。

基于FPGA实现的复帧帧头定位子系统，通过进一步比对FB序列的第二位置和起始位置之间的位置差，即可确定得到复帧帧头位置。

基于FPGA实现的多小区复帧时序维护子系统的功能：（1）以定位成功的GSM小区复帧帧头为起点，产生复帧时序，并维护多个小区的复帧时序，以供系统后续扩展发射功能；（2）维护多个小区的复帧时序，即使在切换GSM频点小区的情况下，也不会影响已经定位成功的GSM小区，从而可以确保多个小区复帧帧头位置与复帧时序的稳定性。

基于ARM实现的配置与管理子系统的功能：作为控制中心，管理与控制整个系统，例如：根据扫频结果下发GSM频点信息、监控每个小区复帧帧头定位完成状态等。

在本实施例中，基于DSP架构、ARM架构与FPGA架构实现的复帧帧头定位，通过扫频处理，可从多个小区的GSM信号中快速、准确地获得至少一个有效的GSM频点信号。同时，基于GSM帧的结构特点，仅仅通过FB序列的第二位置和起始位置，即可确定得到复帧帧头位置，相比于现有技术中，通过对多个特定序列进行检测、运算的定位方案，本发明可大大降低运算量，快速准确地定位到复帧帧头的位置，从而实现多个小区的复帧帧头的定位。

下面对本发明提供的复帧帧头定位装置进行描述，下文描述的复帧帧头定位装置与上文描述的复帧帧头定位方法可相互对应参照。

图3是本发明提供的复帧帧头定位装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括扫频模块310、转换模块320、检测模块330、获取模块340和确定模块350；其中：

扫频模块310，用于对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；

转换模块320，用于将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；

检测模块330，用于根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；

获取模块340，用于根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；

确定模块350，用于根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

本发明提供的复帧帧头定位装置，通过对多个小区的下行频点进行扫频，以从多个小区的GSM信号中获得至少一个有效的GSM频点信号。然后，将GSM频点信号转换为GSM基带信号，以便于后续的处理。进而，根据GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定FB序列的起始位置，并根据FB序列的起始位置，获得FB序列的第二位置；最后，根据FB序列的第二位置和起始位置，确定得到复帧帧头位置。通过扫频处理，可从多个小区的GSM信号中快速、准确地获得至少一个有效的GSM频点信号。同时，基于GSM帧的结构特点，仅仅通过FB序列的第二位置和起始位置，即可确定得到复帧帧头位置，相比于现有技术中，通过对多个特定序列进行检测、运算的定位方案，本发明可大大降低运算量，快速准确地定位到复帧帧头的位置。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述复帧帧头定位装置，能够实现上述复帧帧头定位方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）410、通信接口（Communications Interface）420、存储器（memory）430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行复帧帧头定位方法，该方法包括：

对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；

将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；

根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；

根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；

根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的复帧帧头定位方法，该方法包括：

对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；

将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；

根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；

根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；

根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的复帧帧头定位方法，该方法包括：

对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；

将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；

根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；

根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；

根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种复帧帧头定位方法，其特征在于，包括：

对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；

将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；

根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；

根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；

根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

2.根据权利要求1所述的复帧帧头定位方法，其特征在于，所述根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置，包括：

根据所述FB序列的起始位置和预设间隔帧数，确定目标帧采样点数据；

根据所述目标帧采样点数据，得到FB序列的第二位置。

3.根据权利要求1所述的复帧帧头定位方法，其特征在于，所述根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置，包括：

比较所述FB序列的第二位置与所述FB序列的起始位置之间的位置差；

若所述位置差为第一预设数量的时分多址TDMA帧，则确定所述FB序列的第二位置为复帧帧头位置；

若所述位置差为第二预设数量的TDMA帧，则将所述FB序列的第二位置作为更新后的FB序列的起始位置，根据更新后的所述FB序列的起始位置，重新确定FB序列的第二位置，直至确定得到复帧帧头位置。

4.根据权利要求1所述的复帧帧头定位方法，其特征在于，所述根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置，包括：

获取所述GSM基带信号的采样率，根据所述采样率确定滑动窗口长度；

根据所述滑动窗口长度，对所述GSM基带信号进行滑动窗口处理；

对当前滑动窗口内的目标采样点，进行快速傅里叶变换处理，得到所述目标采样点的频谱；

检测所述频谱中是否存在单峰及单峰的位置，以检测频率校正信道帧；

若检测到所述频谱中存在单峰，且所述单峰的位置在预设索引区间内，则将所述当前滑动窗口的起始采样点位置，确定为FB序列的起始位置；

若检测到所述频谱中不存在单峰，或检测到所述频谱中存在单峰、但所述单峰的位置不在所述预设索引区间内，则根据预设的滑动步长对所述当前滑动窗口进行滑动处理，返回执行所述对当前滑动窗口内的目标采样点，进行快速傅里叶变换处理，得到所述目标采样点的频谱。

5.根据权利要求1所述的复帧帧头定位方法，其特征在于，所述对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号，包括：

获取多个小区的下行频点对应的GSM频段，根据所述GSM频段，对多个小区的下行频点进行扫频；

将扫频获得的下行频点的GSM信号的信号强度，与预设门限值进行比较；

将所述信号强度大于预设门限值的GSM信号，确定为GSM频点信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的复帧帧头定位方法，其特征在于，所述根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置之后，还包括：

以系统时钟为基准，根据所述复帧帧头位置，生成复帧时序；

其中，所述复帧时序包括复帧帧头脉冲、帧脉冲、帧索引、时隙脉冲和时隙索引中的至少一种。

7.一种复帧帧头定位装置，其特征在于，包括：

扫频模块，用于对多个小区的下行频点进行扫频，获得至少一个全球移动通信系统GSM频点信号；

转换模块，用于将所述GSM频点信号，转换为GSM基带信号；

检测模块，用于根据所述GSM基带信号，检测频率校正信道帧，以确定频率校正突发脉冲FB序列的起始位置；

获取模块，用于根据所述FB序列的起始位置，获取FB序列的第二位置；

确定模块，用于根据所述FB序列的起始位置和所述FB序列的第二位置，确定复帧帧头位置。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述复帧帧头定位方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述复帧帧头定位方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述复帧帧头定位方法。