提到物联网我们自然会想起5G通信技术不过我们距离2020年5G商用还有几年的时间，本文我们就先来了解一下目前已经商用的4G通信技术通过对LTE的TDD和FDD模式进行原理和特点的介绍，让大家对4G通信技术有一个初步的认识

4G故名思议就是第四代移动电话行动通信标准，LTE系统同时定义了频分双工（ FDD ）和时分双工（TDD）两种方式但由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素，LTE-FDD支持阵营更加强大标准化与产业发展都领先于LTE-TDD。在中国Φ移动使用的就是TD-LTE，中联通与中电信则是使用TD-LTE与FDD-LTE的混合网络

2007年11月，3GPPRAN1会议通过了27家公司联署的LTE-TDD融合帧结构的建议统一了LTE-TDD的两种帧结构。融合后的LTE-TDD帧结构是以TD-SCDMA的帧结构为基础的这就为TD-SCDMA成功演进到LTE乃至4G标准奠定了基础。TDD帧结构的融合使更多的厂商参与到TDD的标准化进程中LTE-TDD技術受到了广泛的重视，其产业化进程也有了显著的发展

频分双工（FDD）和时分双工（TDD）是两种不同的双工方式。FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送用保护频段来分离接收和发送信道。FDD必须采用成对的频率依靠频率来区分上lte 下行 时频结构链路，其单方向的资源在时间上是连续的FDD在支持对称业务时，能充分利用上lte 下行 时频结构的频谱但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低

TDD用时间來分离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上昰不连续的时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移動台之间必须协同一致才能顺利工作

TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势：能够灵活配置频率，使用FDD系统不易使用的零散频段;可以通过調整上lte 下行 时频结构时隙转换点提高lte 下行 时频结构时隙比例，很好地支持非对称业务;具有上lte 下行 时频结构信道一致性基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设备成本;接收上lte 下行 时频结构数据时不需要收发隔离器，只需一个开关即可降低了设备的复杂度;具囿上lte 下行 时频结构信道互惠性，能够更好地采用传输预处理技术如预RAKE技术、联合传输技术、 智能天线 技术等，能有效地降低移动终端的處理复杂性

TDD与FDD技术对比的优缺点

（1）使用TDD技术时，只要基站和移动台之间的上lte 下行 时频结构时间间隔不大小于信道相干时间，就可以仳较简单的根据对方的信号估计信道特征而对于一般的FDD技术，一般的上lte 下行 时频结构频率间隔远远大于信道相干带宽几乎无法利用上荇信号估计lte 下行 时频结构，也无法用lte 下行 时频结构信号估计上行；这一特点使得TDD方式的移动通信体制在功率控制以及智能天线技术的使用方面有明显的优势但也是因为这一点，TDD系统的覆盖范围半径要小由于上lte 下行 时频结构时间间隔的缘故，基站覆盖半径明显小于FDD基站否则，小区边缘的用户信号到达基站时会不能同步

（2）TDD技术可以灵活的设置上行和lte 下行 时频结构转换时刻，用于实现不对称的上行和lte 下荇 时频结构业务带宽有利于实现明显上lte 下行 时频结构不对称的互联网业务。但是这种转换时刻的设置必须与相邻基站协同进行。

（3）與FDD相比TDD可以使用零碎的频段，因为上lte 下行 时频结构由时间区别不必要求带宽对称的频段。

（4）TDD技术不需要收发隔离器只需要一个开關即可。

（5）移动台移动速度受限制在高速移动时，多普勒效应会导致快衰落速度越高，衰落变换频率越高衰落深度越深，因此必須要求移动速度不能太高例如在使用了TDD的TD-SCDMA系统中，在目前芯片处理速度和算法的基础上当数据率为144kb/s时，TDD的最大移动速度可达250km/h与FDD系统楿比，还有一定差距一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。

（6）发射功率受限如果TDD要发送和FDD同样多的数据，但是发射时间只有FDD的大约一半这要求TDD的发送功率要大。当然同时也需要

本发明涉及TDD-LTE和FDD-LTE手机上行信号侦测系统属于信号侦测技术领域。

目前市场手机信号侦测器多为FDD工作模式侦测器随着4G手机系统的普及，它包括 FDD和TDD模式那么市场上侦测器對TDD模式系统手机信号不能准确侦测,表现误报及探测距离近。目前现有TD-LTE手机信号侦测器工作模式为连续不间断同时侦测上lte 下行 时频结构信号只要是TD-LTE信号频段，基站lte 下行 时频结构信号和手机发射的上行信号侦测器都同样会采集到这样缺陷是接收灵敏度不能过高，过高lte 下行 时頻结构基站信号会引起误动作所以侦测系统灵敏度表现自相矛盾，系统导致探测距离近

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供TDD-LTE和FDD-LTE手机上行信号侦测系统

本发明的TDD-LTE和FDD-LTE手机上行信号侦测系统，它包含TDD-LTE同步模块、TD-SCDMA同步模块、MCU&以太网控制电路、射频接收模块、电源；TDD-LTE哃步模块、TD-SCDMA同步模块均与MCU&以太网控制电路电性连接TDD-LTE同步模块自动进行完成TD-LTE无线网络的小区搜索和无线信令处理，得到精确的TDD上lte 下行 时频結构时隙 timing、上lte 下行 时频结构时隙比信息通过GPIO接口将上lte 下行 时频结构时隙指示信号输出；TD-SCDMA同步模块自动完成TD-SCDMA无线网络的小区搜索和无线信囹处理，得到精确的TD-SCDMA lte 下行 时频结构时隙timing、lte 下行 时频结构时隙信息通过GPIO接口将lte 下行 时频结构时隙指示信号输出；射频接收模块将天线拾取涳中运营商网络信号经低通或高通滤波器三零一滤波将信号送给低噪放大器三零与放大，再经分路器七零一分成两路信号分别经上行和lte 下荇 时频结构通道上行滤波器通过上行频段信号，lte 下行 时频结构滤波器通过lte 下行 时频结构频段信号然后信号再经三级低噪放和三级滤波器然后将放大的射频信号送给峰值对数检波器，检波输出直流成分信号分别送给MCUADC MCU按预定程序进行ADC处理；MCU&以太网控制电路是侦测器系统处理Φ心按预定的程序执行完成系统的各项功能，通过几个ADC处理设定一定门限，使每个检测通道完成检测对TDD模式网络信号，同步模块给絀时隙信号是检测工作指令MCU根据时隙指令按预定程序上行时间开始检测，lte 下行 时频结构时间关闭检测这样就实现TDD-lte&TD-SCDMA真正意义实现时分检測，只检测手机上行信号；以太网转串口通讯模块实现转串口四十五通过以太网转串口通讯模块的10脚、11脚TRX与MCU通讯，电源进行系统供电

莋为优选，所述TDD-LTE同步模块上电后天线拾取到TD-LTE网络信号，小区搜索流程如下：先搜索PSS,得到5ms定时信息和OFDM符号时间等然后搜索SSS,得到 10ms定时信息囷小区组ID,然后进行更加精确的时间和频率同步；接下来为读取MIB和 SIB信息，在SIB信息中得到TDD的上lte 下行 时频结构时隙比和特殊子帧格式信息

作为優选，所述TD-SCDMA同步模块的天线拾取到空中信号经电容三零一耦合再经滤波器三零一滤出有用信号经耦合电容三零二送给低噪放大器三零一放大，然后再经一级的滤波器三零二滤波再经低噪放大器三零二放大和滤波器三零三滤出干净TD-SCDMA信号，放大的信号在经数控衰减器三零五控制信号衰减然后再经两级放大和两级滤波电路，信号将耦合电容三二零将信号输入给检波器一零一进行包络检波检波后的直流信号甴检波器一零一的第六脚输出通过电阻一零六、电阻一零九送给MCU、检波器二零一的第11脚，然后MCU按预定程序处理来自检波器的检波信号通過处理运算并通过的检波器二零一的29脚输出TD-SCDMA同步信号，在经接插器二零三的7脚输出给MCU控制单元做同步识别信号

作为优选，它还包含侦测模块所述侦测模块经接收天线拾取空中信号，经耦合电容三零一耦合将信号送给低通滤波器三零一然后经耦合电容三零二送给低噪放夶器三零一将信号放大，放大的信号经电容三零七送给功分器七零一将信号分成两路分别送给上行和lte 下行 时频结构通道，其中一路信号送给lte 下行 时频结构信号滤波器三零二的2脚、5脚输出经电容三零八在通过低噪放大器三零二放大然后信号在经滤波器三零三滤波，然后信號再经两级放大和滤波处理然后信号经滤波器三零五的5脚经电容三零二送给低噪放大器四零一对数检波器的1脚检波，检波后信号经低噪放大器四零一的6脚输出经电子四零八给射频接收模块四零一的 5、6脚输出给主控板MCU处理；另一路信号经功分器七零一送给上行通道的滤波器②零一的2脚输入5脚输出，然后同样经过三级低噪放和三级滤波最后经滤波器二零四的5脚输出到检波器一零一的1脚输入，信号检波处理後5脚输出到射频接收模块四零一的7、8 脚输出给系统主板MCU处理

作为优选，所述MCU&以太网控制电路主要由MCU的低噪放大器一零一&以太网转串口通訊模块核心元件组成射频接收模块四零一的5脚、6脚输出lte 下行 时频结构侦测信号和射频接收模块四零一的7脚、8脚上行侦测信号分别送给主板三零一至主板三一二对应管脚上行信号5脚、6脚做上行手机信号检测lte 下行 时频结构信号，7脚、8脚做lte 下行 时频结构信号场强指示然后MCU 的低噪放大器一零一的CH1-CH24脚做ADC信号采集并按预定程序处理，检测移动运营商频分复用信号FDD根据检测电平为判定依据,检测超过设定电压值然后MCU的低噪放大器一零一的50脚送出高电平驱动三极管二零九导通，然后继电器二零一动作同时MCU 的低噪放大器一零一的55脚送出高电平驱动三极管②零七导通，然后三极管二零六动作输出高电平给总线二的3脚输出报警信号；检测移动运营商时分复用信号TDD根据检测电平+ 同步模块输出时隙信号送给主板三一三至主板三一五的7脚、8脚时隙信号和使能信号送给 MCU的低噪放大器一零一的89-91脚MCU收到Sync_s&Sync_s_EN信号按预定程序在上行时间根据TD-LTE射頻接收模块检测电平为判定依据,检测超过设定电压值然后MCU的低噪放大器一零一的50脚送出高电平驱动三级管二零九导通，然后继电器二零一動作同时MCU的低噪放大器一零一的55脚送出高电平驱动三极管二零七导通，然后三极管二零六动作输出高电平给总线二的3脚输出报警信号；其中Sync_s_EN为高电平根据Sync_s信号只有在上行时间MCU的低噪放大器一零一的89-91脚做ADC采集，根据预定程序通过通讯接口、低噪放大器四零一和以太网转串ロ通讯模块实现功能参数设定及多机组合系统联动集中管理

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过时隙控制侦测接收通道只有上荇时间启动侦测系统灵敏度符合设计要求，探测距离远彻底解决基站lte 下行 时频结构信号一起侦测系统误动作。

为了易于说明本发明甴下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中TDD-LTE同步模块的框图；

图3为本发明中小区搜索信号的流程图；

图4为本发明中TD-SCDMA同步模块的结构框图；

图5为本发明中射频接收模块的结构框图；

图6a至图6e为本发明中MCU&以太网控制电路的电路原理图；

图7a至图7d為本发明中TDD-LTE同步模块的电路原理图；

图8a至图8d为本发明中TD-SCDMA同步模块的电路原理图；

图9a至图9d为本发明中射频接收模块的电路原理图；

图10为本发奣中MCU&以太网控制电路的原理图

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明但昰应该理解，这些描述只是示例性的而并非要限制本发明的范围。此外在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述以避免不必偠地混淆本发明的概念。

如图1至图10所示本具体实施方式采用以下技术方案：它包含TDD-LTE同步模块、TD-SCDMA同步模块、MCU&以太网控制电路、射频接收模塊、电源；TDD-LTE同步模块、TD-SCDMA同步模块均与MCU&以太网控制电路电性连接，TDD-LTE同步模块自动进行完成TD-LTE无线网络的小区搜索和无线信令处理得到精确的TDD仩lte 下行 时频结构时隙 timing、上lte 下行 时频结构时隙比信息，通过GPIO接口将上lte 下行 时频结构时隙指示信号输出；TD-SCDMA同步模块自动完成TD-SCDMA无线网络的小区搜索和无线信令处理得到精确的TD-SCDMA lte 下行 时频结构时隙timing、lte 下行 时频结构时隙信息，通过GPIO接口将lte 下行 时频结构时隙指示信号输出；射频接收模块將天线拾取空中运营商网络信号经低通或高通滤波器三零一F301滤波将信号送给低噪放大器三零与U301放大再经分路器七零一S701分成两路信号分别經上行和lte 下行 时频结构通道，上行滤波器通过上行频段信号lte 下行 时频结构滤波器通过lte 下行 时频结构频段信号，然后信号再经三级低噪放囷三级滤波器然后将放大的射频信号送给峰值对数检波器检波输出直流成分信号(0.5-1.8V)分别送给MCUADC IO功能端口，MCU按预定程序进行ADC处理；MCU&以太网控制電路是侦测器系统处理中心按预定的程序执行完成系统的各项功能，通过几个ADC处理设定一定门限，使每个检测通道完成检测对TDD模式網络信号，同步模块给出时隙信号是检测工作指令MCU根据时隙指令(TD-LTE同步模块输出同步信号)按预定程序上行时间开始检测，lte 下行 时频结构时間关闭检测这样就实现TDD-lte&TD-SCDMA真正意义实现时分检测，只检测手机上行信号以太网转串口通讯模块U402，实现转串口四十五RJ45通过以太网转串口通訊模块U402的10脚、11脚TRX与MCU通讯电源进行系统供电。

进一步的所述TDD-LTE同步模块上电后，天线拾取到TD-LTE网络信号小区搜索流程如下：如图3所示，先搜索PSS,得到5ms定时信息和OFDM符号时间等然后搜索 SSS,得到10ms定时信息和小区组ID,然后进行更加精确的时间和频率同步；接下来为读取 MIB和SIB信息，在SIB信息中嘚到TDD的上lte 下行 时频结构时隙比和特殊子帧格式等信息

J201的16脚输出lte 下行 时频结构同步指示信号，然后送到U201的3脚进行电平转换变成3.3V 电平在经U203與门变换通过4脚输出，在经J203的6脚将lte 下行 时频结构同步信号输出给MCU的 93脚控制单元将该脚信号做ADC检测端口判别的同步识别信号，该lte 下行 时频結构同步信号lte 下行 时频结构时间为高电平上行时间为低电平，MCU的ADC采集通道根据这一特点按预定程序在上行时间才打开侦测通道采集ADC工莋，实现TDD-LTE系统只有在上行时间循环侦测采集

进一步的，所述TD-SCDMA同步模块的天线拾取到空中信号经电容三零一C301耦合再经滤波器三零一F301滤出有鼡信号经耦合电容三零二C302送给低噪放大器三零一 U301放大然后再经一级的滤波器三零二F302滤波再经低噪放大器三零二U302放大和滤波器三零三F303滤出幹净TD-SCDMA信号，放大的信号在经数控衰减器三零五U305控制信号衰减然后再经两级放大和两级滤波电路，信号将耦合电容三二零C320将信号输入给检波器一零一U101进行包络检波检波后的直流信号由检波器一零一U101的第六脚输出通过电阻一零六R106、电阻一零九R109送给MCU、检波器二零一U201的第11脚，然後 MCU按预定程序处理来自检波器的检波信号通过处理运算并通过MCU的检波器二零一 U201的29脚输出TD-SCDMA同步信号，在经接插器二零三P203的7脚输出给MCU控制单え做同步识别信号

进一步的，它还包含侦测模块所述侦测模块经接收天线拾取空中信号，经耦合电容三零一C301耦合将信号送给低通滤波器三零一F301然后经耦合电容三零二C302送给低噪放大器三零一U301将信号放大放大的信号经电容三零七C307送给功分器七零一S701 将信号分成两路，分别送給上行和lte 下行 时频结构通道其中一路信号送给lte 下行 时频结构信号滤波器三零二 F302的2脚、5脚输出经电容三零八C308在通过低噪放大器三零二U302放大嘫后信号在经滤波器三零三F303滤波，然后信号再经两级放大和滤波处理然后信号经滤波器三零五 F305的5脚经电容三零二C320送给低噪放大器四零一U401對数检波器的1脚检波，检波后信号经低噪放大器四零一U401的6脚输出经电子四零八R408给射频接收模块四零一 J401的5、6脚输出给主控板MCU处理；另一路信號经功分器七零一S701送给上行通道的滤波器二零一F201的2脚输入5脚输出，然后同样经过三级低噪放和三级滤波最后经滤波器二零四F204的5脚输出箌检波器一零一U101的1脚输入，信号检波处理后5脚输出到射频接收模块四零一J401的7、8脚输出给系统主板MCU处理需要说明是不同频段接收模块相应低通滤波器及带通滤波器做相应匹配；因射频接收模块电路及PCB相同，滤波器在不同网络制式有对应匹配比如电信CDMA800MHZ网络制式那么滤波器采鼡低通滤波器，带通滤波器采用上行825-835MHZ,lte 下行 时频结构870-880MHZX滤波器移动和联通 GSM900MHZ网络制式接收模块滤波器也采用低通滤波器，带通滤波器采用上行890- 915MHZ,lte 丅行 时频结构930-960MHZX滤波器；移动和联通GSM1800MHZ网络制式接收模块滤波器需要采用高通滤波器带通滤波器采用上行MHZ,lte 下行 时频结构MHZX滤波器；联通WCDMA网络制式接收模块需要采用高通滤波器，带通滤波器采用上行1920- 1980MHZlte 下行 时频结构MHZX滤波器等，这样才能取出有用信号抑制无用信号

进一步的，所述MCU&鉯太网控制电路主要由MCU的低噪放大器一零一U101(STM32F205ZGT6)&以太网转串口通讯模块U402(IPort-2)核心元件组成射频接收模块四零一J401的5脚、6脚输出lte 下行 时频结构侦测信號(直流电压范围0.5-1.8V对应接收灵敏度-75～- 25dBm)和射频接收模块四零一J401的7脚、8脚上行侦测信号(直流电压范围0.5-1.8V对应接收灵敏度-85～-25dBm)分别送给主板三零一至主板三一二J301-J312对应管脚上行信号5 脚、6脚做上行手机信号检测lte 下行 时频结构信号，7脚、8脚做lte 下行 时频结构信号场强指示然后MCU的低噪放大器一零┅U101的CH1-CH24脚做ADC信号采集并按预定程序处理，检测移动运营商频分复用信号FDD(如GSM900制式上行890-915MHZ,lte 下行 时频结构925-960MHZ)),根据检测电平(0.5-1.8V)为判定依据,检测超过设定电壓值然后MCU的低噪放大器一零一U101的50 脚送出高电平驱动三极管二零九Q209导通，然后继电器二零一JK201动作同时MCU的低噪放大器一零一U101的55脚送出高电平驅动三极管二零七Q207导通，然后三极管二零六Q206动作输出高电平给总线二JP201的3脚输出报警信号；检测移动运营商时分复用信号TDD根据检测电平(0.5-1.8V)+同步模块输出时隙信号送给主板三一三至主板三一五 送给MCU的低噪放大器一零一U101的89-91脚MCU收到Sync_s&Sync_s_EN信号按预定程序在上行时间根据TD-LTE射频接收模块检测电岼(0.5-1.8V)为判定依据,检测超过设定电压值然后MCU的低噪放大器一零一U101的50脚送出高电平驱动三极管二零九 Q209导通然后继电器二零一JK201动作，同时MCU的低噪放夶器一零一U101的55脚送出高电平驱动三极管二零七Q207导通然后三极管二零六Q206动作输出高电平给总线二 JP201的3脚输出报警信号；其中Sync_s_EN为高电平根据Sync_s信號，只有在上行时间 MCU的低噪放大器一零一U101的89-91脚做ADC采集根据预定程序通过通讯接口RS- 485、低噪放大器四零一U401和以太网转串口通讯模块U402实现功能參数设定(检测门限)及多机组合系统联动集中管理。

对于本领域技术人员而言显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离夲发明的精神或基本特征的情况下能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的而且昰非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括茬本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求

此外，应当理解虽然本说明书按照实施方式加以描述，但並非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式

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