專利名稱：一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻直放站及補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋及優(yōu)化領(lǐng)域，主要是一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻 直放站及補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
隨著移動通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，直放站作為改善移動網(wǎng)信號弱區(qū)、盲區(qū)的重要設(shè) 備，以其投資較少、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便靈活等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于移動通信網(wǎng)。未來的移動通 信系統(tǒng)存在著多頻、多模、多體制和多標(biāo)準(zhǔn)等問題，這就限制了各種設(shè)備的互通和兼容，因 此對軟件無線電技術(shù)在直放站中的應(yīng)用提出了切實(shí)需求。為了提高直放站的性價(jià)比，采用 數(shù)字技術(shù)統(tǒng)一直放站的硬件平臺是一種較好的解決方案。數(shù)字光纖直放站是一種基站射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備，它由一臺近端單機(jī)和多臺遠(yuǎn)端機(jī)組 成，利用數(shù)字緩存技術(shù)和數(shù)字光傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)遠(yuǎn)端單元的組網(wǎng)連續(xù)覆蓋；同時(shí)運(yùn)用數(shù) 字濾波和功率觸發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上下行載波的降噪功能，較好地解決了模擬直放站的噪聲干擾 問題。數(shù)字光纖系統(tǒng)下行鏈路近端單元通過射頻接口耦合基站扇區(qū)信號，經(jīng)雙工器、模擬 變頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字下變頻(DDC)后進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，數(shù)字光信號通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn) 端單元，遠(yuǎn)端單元經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字上變頻(DUC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)、模擬變頻后進(jìn)入射頻功 率放大器，最后大功率射頻信號送到天饋系統(tǒng)。數(shù)字光線系統(tǒng)上行鏈路包含主集接收與分 集接收兩個(gè)通道，采用與下行同樣的處理過程。數(shù)字直放站的硬件平臺包括雙工器、小信號板、數(shù)字板、功放、監(jiān)控板、電源模塊等 幾個(gè)部分。直放站技術(shù)要求直放站系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)最大電平和最小電平的差值即帶 內(nèi)波動< 3dB(峰峰值)。系統(tǒng)的帶內(nèi)波動主要由系統(tǒng)信號鏈路模擬部分，比如雙工器、聲表 濾波器等的帶內(nèi)頻率響應(yīng)的不平坦引起，如果整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不是選用具有較好帶內(nèi)波動的 器件或者濾波器的匹配做的不夠好的話，很難滿足直放站系統(tǒng)帶內(nèi)波動< 3dB的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻 直放站及補(bǔ)償方法，特別是一種采用軟件無線電架構(gòu)的數(shù)字直放站系統(tǒng)，包括數(shù)字光纖選 頻直放站、數(shù)字無線選頻直放站等等。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案本發(fā)明采用數(shù)字選頻之后調(diào)整每載波的 功率來補(bǔ)償系統(tǒng)的帶內(nèi)波動。比如GSM數(shù)字選頻系統(tǒng)的帶內(nèi)波動我們也可以理解為在系 統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)每載波的載波輸出功率的不同。只要在數(shù)字域做到可以調(diào)整每個(gè)載波的 功率，使每載波在輸入功率相同的情況下，輸出功率的差值< 3dB，就相當(dāng)于滿足系統(tǒng)帶內(nèi) 波動< 3dB的要求。本發(fā)明所述的這種帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻直放站，包括有近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè) 備，在數(shù)字上變頻模塊中，在數(shù)字上變頻的內(nèi)插、濾波、混頻之前設(shè)置有一個(gè)用來調(diào)整每個(gè) 載波的輸出功率的功率控制模塊；用來計(jì)算載波功率的補(bǔ)償值的數(shù)字板的ARM程序模塊通過I2C總線調(diào)整每載波的信號功率。本發(fā)明所述的帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻直放站的補(bǔ)償方法，通過數(shù)字上變頻模塊 中的功率控制模塊來調(diào)整每載波的信號功率，通過數(shù)字板的ARM程序模塊計(jì)算出載波功率 的補(bǔ)償值，然后通過I2C總線來調(diào)整每載波的信號功率，調(diào)節(jié)每個(gè)載波的功率來抵消直放 站系統(tǒng)的帶內(nèi)波動。具體步驟如下1)、通過數(shù)字上變頻模塊功率控制模塊來調(diào)整每個(gè)載波的輸出功率，每載波的功 率控制值由數(shù)字板的ARM程序模塊計(jì)算得到后通過I2Canter-htegrated Circuit)總線 來配置；系統(tǒng)在數(shù)字選頻之后每個(gè)載波需要有單獨(dú)的功率控制模塊。如果系統(tǒng)的DDC、DUC 是采用的專門的芯片的，那么這種專門芯片每載波的功率一般都可以單獨(dú)控制。如果系統(tǒng) 的DDC、DUC是用FPGA設(shè)計(jì)的，那么在設(shè)計(jì)DUC的時(shí)候，每載波的IQ基帶復(fù)信號(一個(gè)復(fù) 信號X = I+Q*j可以看作是一個(gè)實(shí)信號I與一個(gè)虛信號Q的合成)首先與一個(gè)功率控制值 channe l_power_contro 1相乘用來粗調(diào)、微調(diào)每載波的功率。2)、在沒有帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)那闆r下，把系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)測試所得的帶內(nèi)波動 根據(jù)波動的峰值，谷值折線化成三段直線來近似。我們可以得到每段直線的起始點(diǎn)、終點(diǎn)的 頻率和功率，以及算出每段直線的斜率。直線近似的目的是為了根據(jù)直線的起始點(diǎn)、終點(diǎn)的 頻率和功率，以及直線的斜率來近似地計(jì)算系統(tǒng)工作頻段內(nèi)每點(diǎn)的幅度響應(yīng)。3)、根據(jù)系統(tǒng)配置的信道號，數(shù)字板的ARM程序模塊算出載波的頻點(diǎn)，就可以知道 當(dāng)前載波在哪段折線之內(nèi)，然后根據(jù)折線的斜率、折線的起始點(diǎn)頻率和功率以及載波的頻 點(diǎn)可以算出每個(gè)載波功率需要調(diào)整的值。4)、根據(jù)前面算出的每個(gè)載波的功率的補(bǔ)償值來調(diào)整數(shù)字上變頻(DUC)時(shí)的每載 波功率控制值來抵消系統(tǒng)的帶內(nèi)波動；5)、關(guān)于折線的斜率、載波的功率控制值都是由數(shù)字板的ARM程序模塊來計(jì)算并 通過I2C總線來配置每載波功率控制值channel_p0wer_c0ntr0l，來達(dá)到各個(gè)頻點(diǎn)的輸入 信號功率相同的情況下系統(tǒng)各頻點(diǎn)的輸出功率也相同，以減少選頻系統(tǒng)的帶內(nèi)波動。本發(fā)明有益的效果是采用數(shù)字技術(shù)來抵消系統(tǒng)模擬器件的比較大的帶內(nèi)波動， 實(shí)現(xiàn)起來非常的簡單和有效，大大的降低了直放站系統(tǒng)帶內(nèi)波動這塊的設(shè)計(jì)難度，對于解 決同類的設(shè)計(jì)存在的技術(shù)難題具有重大的參考和現(xiàn)實(shí)意義。


圖1是數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的數(shù)字上變頻(DUC)的實(shí)現(xiàn)框圖；圖3是本發(fā)明選頻直放站的帶內(nèi)波動的折線化近似圖；圖4是本發(fā)明選頻直放站的帶內(nèi)波動補(bǔ)償示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1是數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包括有近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備，系統(tǒng)下 行鏈路近端單元通過射頻接口耦合基站扇區(qū)信號，經(jīng)雙工器、模擬變頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字下變頻(DDC)后進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，數(shù)字光信號通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端單元，遠(yuǎn)端單元經(jīng)光 電轉(zhuǎn)換、數(shù)字上變頻(DUC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)、模擬變頻后進(jìn)入射頻功率放大器，最后大功率 射頻信號送到天饋系統(tǒng)。數(shù)字光纖系統(tǒng)上行鏈路包含主集接收與分集接收兩個(gè)通道，采用 與下行同樣的處理過程。圖2是本發(fā)明的數(shù)字上變頻(DUC)的實(shí)現(xiàn)框圖，可以看到在數(shù)字上變頻的內(nèi)插、濾 波、混頻之前我們加入了一個(gè)功率控制模塊，這個(gè)模塊的作用就是用來調(diào)整每個(gè)載波的輸 出功率，為后面的帶內(nèi)波動的補(bǔ)償做準(zhǔn)備。功率控制模塊的實(shí)現(xiàn)方法就是用乘法器把每載 波的IQ基帶復(fù)信號(一個(gè)復(fù)信號X = I+Q*j可以看作是一個(gè)實(shí)信號I與一個(gè)虛信號Q的 合成)信號分別與每載波的功率控制值相乘后得信號經(jīng)過截位、四舍五入，然后再做數(shù)字 上變頻(DUC)。圖3是本發(fā)明GSM選頻直放站的帶內(nèi)波動的折線化近似圖。具體的實(shí)現(xiàn)步驟如 下首先測試選頻直放站系統(tǒng)在沒有帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)那闆r下的帶內(nèi)波動。比如GSM 選頻直放站系統(tǒng)的下行信號的中心頻點(diǎn)為942M，帶寬為24M。在沒有使能帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)?情況下，設(shè)置每載波的工作的頻點(diǎn)均勻地分布在系統(tǒng)的工作頻段內(nèi)，然后輸入系統(tǒng)頻率為 930M到954M正弦波掃頻信號，把輸出接到頻譜儀(頻譜儀的中心頻點(diǎn)設(shè)置為942M，帶寬設(shè) 置為30M)，我們就可以得到GSM選頻直放站下行信號工作頻段內(nèi)的系統(tǒng)帶內(nèi)波動，如圖3所示。然后把系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)測試所得的帶內(nèi)波動根據(jù)波動的峰值，谷值折線化成 三段直線(如圖3的直線A、直線B、直線C)來近似，這三段直線就會有四個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)(點(diǎn)a、 點(diǎn)b、點(diǎn)C、點(diǎn)d)，我們在頻譜儀上可以讀出這四個(gè)點(diǎn)的頻率和幅度響應(yīng)，根據(jù)三段直線四個(gè) 轉(zhuǎn)折點(diǎn)的頻率和幅度響應(yīng)的，就可以算出系統(tǒng)工作頻段內(nèi)每點(diǎn)的幅度響應(yīng)。把這四點(diǎn)的頻 率和幅度這四個(gè)參數(shù)通過上位機(jī)OMT軟件配置給數(shù)字板的ARM，ARM就可以算出每段直線 的斜率(比如直線A的起點(diǎn)a的頻率為930M、功率為-3. 5dbm，直線A的終點(diǎn)b的頻率為 937M、功率為Odbm，那么直線A的斜率為3. 5/(937-930) = 0. 5，如圖3中的載波3的頻率 為933. 5M，那么載波3需要補(bǔ)償?shù)墓β蕿?. 5* (933. 5-930) = 1. 75dbm)。ARM根據(jù)系統(tǒng)配置的信道號，可以知道載波工作的頻點(diǎn)，就知道每個(gè)載波在哪段折 線之內(nèi)，然后根據(jù)折線的斜率、折線的起始點(diǎn)頻率和功率以及載波的頻點(diǎn)可以算出每個(gè)載 波功率的補(bǔ)償值。然后ARM把計(jì)算出來的補(bǔ)償值通過I2C總線配置數(shù)字上變頻(DUC)模塊 的載波功率控制值來補(bǔ)償帶內(nèi)波動。圖4是本發(fā)明選頻直放站的帶內(nèi)波動補(bǔ)償示意圖，經(jīng)過調(diào)整載波功率后的系統(tǒng)帶 內(nèi)波動可以控制在1.5db之內(nèi)。本發(fā)明采用數(shù)字信號處理技術(shù)來補(bǔ)償數(shù)字直放站系統(tǒng)的帶內(nèi)波動。我們把數(shù)字選 頻直放站的帶內(nèi)波動等效為系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)每載波的載波輸出功率的不同，采用調(diào)節(jié) 每個(gè)載波的功率來抵消直放站系統(tǒng)的帶內(nèi)波動，采用本方法簡單易行而且能達(dá)到非常理想 的效果，大大降低了數(shù)字直放站系統(tǒng)工作頻帶內(nèi)帶內(nèi)波動< 3dB技術(shù)要求的設(shè)計(jì)難度。凡采用等同替換或等效變換形成的數(shù)字域補(bǔ)償系統(tǒng)帶內(nèi)波動的方法，均落在本發(fā) 明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻直放站，包括有近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備，其特征是在 數(shù)字上變頻模塊中，在數(shù)字上變頻的內(nèi)插、濾波、混頻之前設(shè)置有一個(gè)用來調(diào)整每個(gè)載波的 輸出功率的功率控制模塊；用來計(jì)算載波功率的補(bǔ)償值的數(shù)字板的ARM程序模塊通過I2C 總線調(diào)整每載波的信號功率。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻直放站的補(bǔ)償方法，其特 征在于通過數(shù)字上變頻模塊中的功率控制模塊來調(diào)整每載波的信號功率，通過數(shù)字板的 ARM程序模塊計(jì)算出載波功率的補(bǔ)償值，然后通過I2C總線來調(diào)整每載波的信號功率，調(diào)節(jié) 每個(gè)載波的功率來抵消直放站系統(tǒng)的帶內(nèi)波動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻直放站的補(bǔ)償方法，其特征在于 步驟如下1)、通過數(shù)字上變頻模塊功率控制模塊來調(diào)整每個(gè)載波的輸出功率，每載波的功率控 制值由數(shù)字板的ARM程序模塊計(jì)算得到后通過I2C總線來配置；2)、在沒有帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)那闆r下，把系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)測試所得的帶內(nèi)波動根據(jù) 波動的峰值，谷值折線化成三段直線來近似，根據(jù)直線的起始點(diǎn)、終點(diǎn)的頻率和功率，以及 直線的斜率來近似地計(jì)算系統(tǒng)工作頻段內(nèi)每點(diǎn)的幅度響應(yīng)；3)、根據(jù)系統(tǒng)配置的信道號，數(shù)字板的ARM程序模塊算出載波的頻點(diǎn)，知道當(dāng)前載波在 哪段折線之內(nèi)，然后根據(jù)折線的斜率、折線的起始點(diǎn)頻率和功率以及載波的頻點(diǎn)算出每個(gè) 載波功率需要調(diào)整的值；4)、根據(jù)前面算出的每個(gè)載波的功率的補(bǔ)償值來調(diào)整數(shù)字上變頻時(shí)的每載波功率控制 值來抵消系統(tǒng)的帶內(nèi)波動；5)、關(guān)于折線的斜率、載波的功率控制值都是由數(shù)字板的ARM程序模塊來計(jì)算并通過 I2C總線來配置每載波功率控制值，使各個(gè)頻點(diǎn)的輸入信號功率相同的情況下系統(tǒng)各頻點(diǎn) 的輸出功率也相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)臄?shù)字選頻直放站及補(bǔ)償方法，包括有近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備，在數(shù)字上變頻模塊中，在數(shù)字上變頻的內(nèi)插、濾波、混頻之前設(shè)置有一個(gè)用來調(diào)整每個(gè)載波的輸出功率的功率控制模塊；用來計(jì)算載波功率的補(bǔ)償值的數(shù)字板的ARM程序模塊通過I2C總線調(diào)整每載波的信號功率。本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明采用數(shù)字信號處理技術(shù)來補(bǔ)償數(shù)字直放站系統(tǒng)的帶內(nèi)波動，把數(shù)字選頻直放站的帶內(nèi)波動等效為系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)每載波的載波輸出功率的不同，采用調(diào)節(jié)每個(gè)載波的功率來抵消直放站系統(tǒng)的帶內(nèi)波動，采用本方法簡單易行而且能達(dá)到非常理想的效果，大大降低了數(shù)字直放站系統(tǒng)工作頻帶內(nèi)帶內(nèi)波動≤3dB技術(shù)要求的設(shè)計(jì)難度。
文檔編號H04B7/155GK102064889SQ20101053771
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者王利強(qiáng), 邱宇鑫, 金淮東 申請人:三維通信股份有限公司