一種直放站及其幹擾信號消除方法
2023-11-08 00:26:27
專利名稱：一種直放站及其幹擾信號消除方法
技術領域：
本發明屬於通信領域，尤其涉及一種直放站及其幹擾信號消除方法。
背景技術：
直放站一般分為同頻直放站、移頻直放站、光纖直放站。同頻直放站由於 不改變頻率，實現方法相對較簡單、造價低、成本低、性能穩定、工程開通方 便，使得同頻直放站的應用越來越廣泛。
現有的同頻直》文站的結構^I圖如圖1所示，其包4舌施主天線101,第一雙 工器102，上行功率放大器103，監控單元104,第一射頻數控衰減器105，上 行低噪聲放大器106，第二雙工器107,重發天線108，下行功率放大器109, 第二射頻數控衰減器110，下行低噪聲放大器lll。同頻直放站的工作過程如下 所述
下行鏈路的工作過程施主天線101從空間接收到下行射頻信號，這一射 頻信號並不純淨，可能會包括一些噪聲，這些射頻信號經過射頻連接電纜首先 進入到直放站的第一雙工器102,第一雙工器102通過濾波提取出設定頻段的 射頻信號，並把射頻信號送到下行低噪聲放大器111,把微弱的射頻信號進行 放大。放大後的下行射頻信號經過第二射頻數控衰減器IIO後送到下行功率放 大器109再進行放大，被放大成較大功率的下行射頻信號經過第二雙工器107 送到重發天線108，並由重發天線108把下行射頻信號發射到需要覆蓋的地方。 這樣就完成了下行射頻信號從接收到放大，再重新覆蓋到指定地區的過程。
上行鏈路的工作過程重發天線108從空間接收到上行射頻信號，這一射 頻信號並不純淨，可能會包括一些噪聲，這些射頻信號經過射頻連接電纜首先 進入到直放站的第二雙工器107，第二雙工器107通過濾波提取出設定頻段的
射頻信號，並把射頻信號送到上行低噪聲放大器106, 4巴微弱的射頻信號進行 放大。放大後的上行射頻信號經過第一射頻數控衰減器105後送到上行功率放 大器103再進行放大，被放大成較大功率的上行射頻信號經過第一雙工器102 送到施主天線101,並由施主天線IOI把上行射頻信號發射到基站接收的地方。 這樣就完成了上行射頻信號從接收到放大，再重新轉發到指定接收基站的過程。 在現有的同頻直放站中，如果施主天線101和重發天線108之間提供的前 後比無法滿足放大器在較高增益條件下對隔離度的要求，則放大器會產生自激； 同時如果直放站安裝不當，施主天線101和重發天線108之間的隔離度不夠， 整機增益偏大，從重發天線108發射出去的射頻信號經延時反饋到施主天線 101，則會導致直放站輸出射頻信號發生嚴重失真而產生自激。直放站發生自激 時，不但影響直放站設備本身的正常工作，還將會嚴重影響相關基站，致使整 個通信系統無法正常運行，小到影響通話的質量，大到導致整個通信網絡癱瘓。 尤其CDMA系統是一個自幹擾系統，網絡覆蓋具有呼吸效應，對直放站自激的 反應更為壽丈感。
現有技術提供了 一種自激消除方法，通過在施主天線和重發天線之間架設 屏蔽網或者增加施主天線和重發天線之間的距離，以增加施主天線和重發天線 之間隔離度，排除自激現象的發生條件，實現消除自激現象的目的，這種自激 消除方法的不足之處在於施主天線和重發天線的位置受地理位置的限制，或大 量增加直放站系統的成本，難以實施。
發明內容
本發明的目的在於提供一種直放站，旨在解決現有技術通過在施主天線和 重發天線之間架設屏蔽網或者增加施主天線和重發天線之間的距離來消除直放 站的自激現象，而造成的大量增加直放站系統的成本，難以實施的問題。
本發明是這樣實現的， 一種直放站，包括
上行鏈路，所述上行鏈路包括依次電連接的第二雙工器、上行低噪聲放大
器、上行功率放大器以及第一雙工器；
下行鏈路，所述下行鏈路包括依次電連接的第一雙工器、下行低噪聲放大 器、下行功率放大器以及第二雙工器；
監控單元，對所述上行鏈路和下行鏈路進行監控和協調處理；
所述直放站還包括
上行數字處理單元，設置於所述上行低噪聲放大器和上行功率放大器之間， 檢測上行射頻信號中的幹擾信號並對所述幹擾信號進行抵消處理；以及
下行數字處理單元，設置於所述下行低噪聲放大器和下行功率放大器之間， 檢測下行射頻信號中的幹擾信號並對所述幹擾信號進行抵消處理。
本發明的另一目的在於提供一種直放站中幹擾信號消除方法，所述方法包 括下述步驟
接收射頻信號，並對所述射頻信號進行濾波處理，提取出設定頻段的射頻 信號；
對所述射頻信號進行小信號放大處理；
檢測放大處理後的射頻信號中的幹擾信號，並對所述幹擾信號進行抵消處
理；
對進行了幹擾信號抵消處理的射頻信號進行功率放大處理； 發射功率放大處理後的射頻信號。
在本發明實施例中，通過從接收的射頻信號中檢測出幹擾信號並進行抵消 處理，從而消除了射頻信號中的幹擾信號，降低了同頻直放站對隔離度的要求， 擴大了直放站的應用範圍。
圖l是現有技術提供的直放站的結構框圖； 圖2是本發明實施例提供的直放站的結構框圖； 圖3是本發明另一實施例提供的直放站的結構框圖4是本發明實施例提供的圖2和圖3中的數字處理單元的結構示意圖； 圖5是本發明實施例提供的圖2和圖3中的數字處理單元的結構示意圖； 圖6是本發明實施例提供的直放站中幹擾信號消除方法的實現流程圖； 圖7是本發明實施例提供的檢測放大處理後的射頻信號中的幹擾信號，並
對射頻信號中的幹擾信號進行抵消處理的實現流程圖8是本發明另一實施例提供的檢測放大處理後的射頻信號中的幹擾信
號，並對射頻信號中的幹擾信號進行抵消處理的實現流程；
圖9是本發明實施例提供的對轉化得到的1/Q信號進行幹擾信號抵消處理
的實現流程圖。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實 施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅 僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
在本發明實施例中，通過在直放站的上行鏈路和下行鏈路中分別設置上行 數字處理單元和下行數字處理單元，通過上行數字處理單元檢測出上行射頻信 號中的幹擾信號並進行幹擾信號抵消處理，通過下行數字處理單元檢測出下行 射頻信號中的幹擾信號並進行幹擾信號抵消處理，從而避免了直放站中由於幹 擾信號正反饋放大的形成而產生自激現象的問題，降低了直放站中的設備對隔 離度的要求。
圖2示出了本發明實施例提供的直放站的結構，為了便於說明，僅示出了 與本發明實施例相關的部分。
該直放站包括上行鏈路、下行鏈路以及對上行鏈路和下行鏈路進行監控和 協調處理的監控單元209。其中上行鏈路包括依次電連接的第二雙工器207、上 行低噪聲放大器203、第一射頻數控衰減器204、上行數字處理單元205、上行 功率放大器206以及第一雙工器202,下行鏈路包括依次電連接的第一雙工器
202、下行低噪聲放大器210、第一射頻數控衰減器211、下行數字處理單元212、 下行功率放大器213以及第二雙工器207。直放站的施主天線201與第一雙工 器202電連接並進行雙向通信，直放站的重發天線208與第二雙工器207電連 接並進行雙向通信。
該直放站的下行鏈路的工作原理如下施主天線201從空間接收下行射頻 信號，該下行射頻信號中可能包括一些幹擾信號，如重發天線208的反饋幹擾 信號以及空間多徑反射的幹擾信號等。該下行射頻信號經射頻連接電纜進入直 放站的第一雙工器202,第一雙工器202通過濾波提取出設定頻段的下行射頻 信號，並把提取出的下行射頻信號傳輸至下行低噪聲放大器210，通過下行低 噪聲放大器210將微弱的下行射頻信號進行放大。放大後的下行射頻信號經過 第二射頻數控衰減器211後送到下行數字處理單元212。下行數字處理單元212 檢測下行射頻信號中的幹擾信號，並對下行射頻信號中的幹擾信號進行抵消處 理後，傳輸至下行功率放大器213。下行功率放大器213對下行射頻信號進行 功率放大。功率放大後的下行射頻信號經第二雙工器207送到重發天線208， 並由重發天線208將下行射頻信號發射到需要覆蓋的區域，在此過程中，監控 單元209對下行鏈路中的第一雙工器202、下行低噪聲放大器210、第一射頻數 控衰減器211、下行數字處理單元212、下行功率放大器213以及第二雙工器 207的工作過程進行監控和協調處理，從而完成下行射頻信號從接收到放大， 再重新覆蓋到指定區域的過程。
該直放站的上行鏈路的工作原理如下重發天線208從空間接收到上行射 頻信號，該上行射頻信號中可能包括一些幹擾信號。該上行射頻信號經射頻連 接電纜進入直放站的第二雙工器207。第二雙工器207通過濾波提取出設定頻 段的上行射頻信號，並把提取出的上行射頻信號傳輸至上行低噪聲放大器203, 通過上行低噪聲放大器203將微弱的上行射頻信號進行放大。放大後的上行射 頻信號經第二射頻數控衰減器204後送到上行數字處理單元205。上行數字處 理單元205檢測上行射頻信號中的幹擾信號，並對上行射頻信號中的幹擾信號
進行抵消處理後，傳輸至上行功率放大器206。上行功率放大器206對上行射 頻信號進行功率放大。功率放大後的上行射頻信號經第一雙工器202送到施主 天線201,並由施主天線201將上行射頻信號發射到基站接收的地方，在此過 程中，監控單元209對上行鏈路中的第二雙工器207、上行低噪聲放大器203、 第一射頻數控衰減器204、上行數字處理單元205、上行功率;^丈大器206以及第 一雙工器202的工作過程進行監控和協調處理，從而完成上行射頻信號從接收 到放大，再重新轉發至指定接收基站的過程。
在本發明另 一實施例中，將上行鏈路中的上行數字處理單元205設置於第 一射頻數控衰減器204之前，同時將下行鏈路中的下行數字處理單元212設置 於第二射頻數控衰減器211之前，如圖3所示，此時，直放站的上行鏈路的工 作原理與圖2所示的直放站的上行鏈路的工作原理類似，直放站的下行鏈路的 工作原理與圖2所示的直放站的下行鏈路的工作原理類似，在此不再贅述。
在本發明實施例中，由於上行數字處理單元205和下行數字處理單元212 均是監測射頻信號中的幹擾信號，並對射頻信號中的幹擾信號進行抵消處理， 因此上行數字處理單元205和下行數字處理單元212的結構一致，均可以採用 數字處理單元實現，圖4示出了本發明實施例提供的數字處理單元的內部結構。
模數轉換單元401 (A/D轉換單元)將接收的射頻信號轉化為I/Q信號。在 上行鏈路中，A/D轉換單元401將接收的上行射頻信號轉化為I/Q信號，在下 行鏈路中，A/D轉換單元401將接收的下行射頻信號轉化為I/Q信號。
幹擾信號抵消單元402與A/D轉換單元401電連接，對A/D轉換單元401 輸出的I/Q信號進行幹擾信號抵消處理。其中幹擾信號抵消單元402包括信道 傳輸函數獲取模塊4021和數據相減模塊4022,信道傳輸函數獲取模塊4021獲 取外界信道傳輸函數的數據，數據相減模塊4022將信道傳輸函數獲取模塊4021 獲取的信道傳輸函數的數據與A/D轉換單元401輸出的I/Q信號的數據相減， 以抵消1/Q信號中的幹擾信號。在本發明實施例中，該數據相減模塊4022可以 直接採用減法器實現。
圖5示出了本發明另一實施例提供的數字處理單元的內部結構，其與圖4 所示的數字處理單元的不同之處僅在於，該數字處理單元還包括一下變頻單元 504和上變頻單元505。其中下變頻單元504的輸出端與A/D轉換單元401電 連接，其將接收的射頻信號轉換成中頻信號，並將轉換得到的中頻信號傳輸至 A/D轉換單元401 ，由A/D轉換單元401將中頻信號轉換成I/Q信號。上變頻 單元505的輸入端與D/A轉換單元403電連接，此時，D/A轉換單元403將幹 擾信號抵消單元402處理後的I/Q信號轉化為中頻信號，並將該中頻信號輸出 至上變頻單元505。上變頻單元505將D/A轉換單元403輸出的中頻信號轉換 成射頻信號輸出。
圖6示出了本發明實施例提供的直放站中幹擾信號消除方法的實現流程， 詳述如下
在步驟S601中，接收射頻信號，並對接收的射頻信號進行濾波處理，提取 出設定頻段的射頻信號；其中接收的射頻信號中可能包括千擾信號，如直放站 中重發天線的反饋幹擾信號以及空間多徑反射的幹擾信號等。
在步驟S602中，對接收到的射頻信號進行小信號放大處理；
在步驟S603中，檢測放大處理後的射頻信號中的幹擾信號，並對射頻信號 中的幹擾信號進行抵消處理；
在步驟S604中，對進行了幹擾信號抵消處理的射頻信號進行功率放大處
理；
在步驟S605中，發射功率放大處理後的射頻信號。
在本發明實施例中，當在直放站的上行鏈路中使用該幹擾信號消除方法時， 從空間接收上行射頻信號，經上述方法處理後，將上行射頻信號發射至指定接 收基站；當在直放站的下行鏈路中使用該幹擾信號消除方法時，從空間接收下 行射頻信號，經上述方法處理後，將下行射頻信號發射至需要覆蓋的區域。
在本發明另一實施例中，在步驟S603之前或者之後，該方法還包括下述步
驟
對射頻信號進^f亍衰減處理。其具體實現可以採用射頻數控衰減器實現，在 此不再詳細描述。
圖7示出了本發明實施例提供的檢測放大處理後的射頻信號中的幹擾信
號，並對射頻信號中的幹擾信號進行抵消處理的實現流程，詳述如下 在步驟S701中，將接收的射頻信號轉化為1/Q信號； 在步驟S702中，對轉化得到的1/Q信號進行幹擾信號抵消處理； 其中幹擾信號是指從直放站的施主天線引入的非基站覆蓋信號，其主要來 源包括直放站重發天線的反饋幹擾信號以及空間多徑反射的幹擾信號(如建築 物、樹木、車輛等反射的無線通信信號)。在本發明實施例中，在對I/Q信號 進行幹擾信號抵消處理時，可以採用如下幹擾信號抵消處理方式採用自適應 幹擾值算法結合數字濾波處理，根據幹擾信號的輸出，計算幹擾估值，再從混 有幹擾信號的I/Q信號中減去幹擾估值，以對I/Q信號進行幹擾信號抵消處理。 也可以採用如下幹擾信號抵消處理方式根據多次實踐總結得到幹擾估值，通 過從混有幹擾信號的I/Q信號中減去幹擾估值，以對I/Q信號進行幹擾信號抵 消處理。
在步驟S703中，將進行了幹擾信號抵消處理後的1/Q信號轉化為射頻信號。 圖8示出了本發明另 一實施例提供的檢測放大處理後的射頻信號中的幹擾
信號，並對射頻信號中的幹擾信號進行抵消處理的實現流程，詳述如下 在步驟S801中，將接收的射頻信號轉換成中頻信號； 在步驟S802中，將轉換得到的中頻信號轉化為I/Q信號； 在步驟S803中，對轉化得到的I/Q信號進行幹擾信號抵消處理； 在步驟S804中，將進行了幹擾信號抵消處理後的1/Q信號轉化為中頻信號； 在步驟S805中，將轉化得到的中頻信號轉換成射頻信號。 圖9示出了本發明實施例提供的對轉化得到的I/Q信號進行幹擾信號抵消
處理的實現流程，詳述如下
在步驟S901中，獲取外界信道傳輸函數的數據。其中獲取外界信道傳輸函
數的數據的方法如下所述
a、 對於N個傳遞函數參數隨機確定N+1個參數樣本，即每個參數樣本都 包括N個傳遞函數參數；
b、 在N+1個參數樣本中，找到其中1個參數樣本，使直放站輸出信號經 過該參數樣本後得到的信號，與直放站輸入信號之間的誤差(即目標函數值) 為最小，該參數樣本為最優樣本；
c、 在N+1個參數樣本中，找到其中1個參數樣本，使直放站輸出信號經 過該參數樣本後得到的信號，與直放站輸入信號之間的誤差(即目標函數值) 僅次於最小誤差，該參數樣本為次優樣本；
d、 在N+1個參數樣本中，找到其中1個參數樣本，使直放站輸出信號經 過該參數樣本後得到的信號，與直放站輸入信號之間的誤差(即目標函數值) 為最大，該參數樣本為最差樣本；
e、 得到最優樣本和次優樣本的中點，做最差樣本對於該中點的反射樣本；
f、 測量反射樣本所對應的目標函數值，如果大於最優樣本對應的目標函數 值，則將反射樣本在原來的反射方向上回退一些；如果小於最優樣本對應的目 標函數值，則將反射樣本在原來的反射方向上前進一些；
g、 重複以上b-f步驟，直到最優樣本和最差樣本對應的目標函數的相對 誤差小於一個預先設定的極小值；
h、 最優樣本即為所求的外界傳遞函數的數據。
在步驟S902中，將獲得的信道傳輸函數的數據與1/Q信號的數據相減，以 抵消I/Q信號中的幹擾信號。
在本發明實施例中，通過從接收的射頻信號中檢測出幹擾信號並進行抵消 處理，從而消除了射頻信號中幹擾信號，大大降低了同頻直放站對隔離度的要 求，提高了直放站的應用範圍，其性能和功能滿足傳統無線直放站的標準。此 外，由於對射頻信號中的幹擾信號進行了抵消處理，設備的安裝不再受制於天 線隔離度的要求，施主天線和重發天線可以使用一根抱杆，安裝簡單，佔地小， 物業協調方便。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發 明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明 的保護範圍之內。
權利要求
1、一種直放站，包括上行鏈路，所述上行鏈路包括依次電連接的第二雙工器、上行低噪聲放大器、上行功率放大器以及第一雙工器；下行鏈路，所述下行鏈路包括依次電連接的第一雙工器、下行低噪聲放大器、下行功率放大器以及第二雙工器；監控單元，對所述上行鏈路和下行鏈路進行監控和協調處理；其特徵在於，所述直放站還包括上行數字處理單元，設置於所述上行低噪聲放大器和上行功率放大器之間，檢測上行射頻信號中的幹擾信號並對所述幹擾信號進行抵消處理；以及下行數字處理單元，設置於所述下行低噪聲放大器和下行功率放大器之間，檢測下行射頻信號中的幹擾信號並對所述幹擾信號進行抵消處理。
2、 如權利要求1所述的直放站，其特徵在於，所述直放站還包括 第一射頻數控衰減器，設置於所述上行數字處理單元之前或者之後，對射頻信號進行衰減處理；第二射頻數控衰減器，設置於所述下行數字處理單元之前或者之後，對射 頻信號進行衰減處理。
3、 如權利要求1所述的直放站，其特徵在於，所述上行數字處理單元和下 行數字處理單元包括模數轉換單元，用於將接收的射頻信號轉化為I/Q信號；幹擾信號抵消單元，用於對所述模數轉換單元轉化得到的1/Q信號進行幹 擾信號抵消處理；數模轉換單元，用於將所述幹擾信號抵消單元處理後的1/Q信號轉化為射 頻信號。
4、 如權利要求3所述的直放站，其特徵在於，所述上行數字處理單元和下 行數字處理單元還包括下變頻單元，用於將接收的射頻信號轉換成中頻信號；此時 所述模數轉換單元將所述下變頻單元得到的中頻信號轉化為I/Q信號； 所述數模轉換單元將所述幹擾信號抵消單元處理後的I/Q信號轉換成中頻 信號；上變頻單元，用於將所述數;漠轉換單元得到的中頻信號轉換成射頻信號。
5、 如權利要求3或4所述的直放站，其特徵在於，所述幹擾信號抵消單元 包括信道傳輸函數獲取模塊，用於獲取外界信道傳輸函數的數據； 數據相減模塊，用於將所述信道傳輸函數獲取模塊獲取的信道傳輸函數的 數據與1/Q信號的數據相減。
6、 如權利要求3或4所述的直放站，其特徵在於，所述數據相減模塊還用 於將預設的信道傳輸函數的數據與I/Q信號的數據相減。
7、 一種直放站中幹擾信號消除方法，其特徵在於，所述方法包括下述步驟 接收射頻信號，並對所述射頻信號進行濾波處理，提取出設定頻段的射頻信號；對所述射頻信號進行小信號放大處理；檢測放大處理後的射頻信號中的幹擾信號，並對所述幹擾信號進行抵消處理；對進行了幹擾信號抵消處理的射頻信號進行功率放大處理； 發射功率放大處理後的射頻信號。
8、 如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟檢測放大處理後的射 頻信號中的千擾信號，並對所述幹擾信號進行抵消處理具體為將接收的射頻信號轉化為1/Q信號；對轉化得到的I/Q信號進行幹擾信號抵消處理；將進行了幹擾信號抵消處理後的I/Q信號轉化為射頻信號。
9、 如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟檢測放大處理後的射 頻信號中的幹擾信號，並對所述幹擾信號進行抵消處理具體為 將接收的射頻信號轉換成中頻信號； 將轉換得到的中頻信號轉化為I/Q信號； 對轉化得到的1/Q信號進行幹擾信號抵消處理； 將進行了幹擾信號4氐消處理後的I/Q信號轉化為中頻信號； 將轉化得到的中頻信號轉換成射頻信號。
10、 如權利要求8或9所述的方法，其特徵在於，所述步驟對轉化得到的 I/Q信號進行幹擾信號抵消處理具體為獲取外界信道傳輸函數的數據；將獲取的信道傳輸函數的數據與1/Q信號的數據相減，以抵消1/Q信號中 的幹擾信號。
11、 如權利要求IO所述的方法，其特徵在於，所述步驟獲取外界信道傳輸 函數的數據具體為a、 對於N個傳遞函數參數隨機確定N+l個參數樣本，每個參數樣本都包 括N個傳遞函數參數；b、 在N+l個參數樣本中獲取最優樣本，所述最優樣本為使直放站輸出信 號經過該參數樣本後得到的信號，與直放站輸入信號之間的誤差最小的參數樣 本；c、 在N+l個參數樣本中獲取次優樣本，所述次優樣本為使直放站輸出信 號經過該參數樣本後得到的信號，與直放站輸入信號之間的誤差僅次於最小誤 差的參數樣本；d、 在N+l個參數樣本中獲取最差樣本，所述最差樣本為使直放站輸出信 號經過該參數樣本後得到的信號，與直放站輸入信號之間的誤差最大的參數樣 本；e、 計算最優樣本和次優樣本的中點，做最差樣本對於該中點的反射樣本；f、 測量反射樣本所對應的目標函數值，如果大於最優樣本對應的目標函數 值，則將反射樣本在原來的反射方向上回退預設值；如果小於最優樣本對應的 目標函數值，則將反射樣本在原來的反射方向上前進預設值；g、 重複步驟b至f，直到最優樣本和最差樣本對應的目標函數的相對誤差 小於一個預先設定的極小值；h、 最優樣本即為所求的外界傳遞函數的數據。
全文摘要
本發明適用於通信領域，提供了一種直放站及其幹擾信號消除方法，該直放站包括由依次電連接的第二雙工器、上行低噪聲放大器、上行功率放大器以及第一雙工器構成的上行鏈路；由依次電連接的第一雙工器、下行低噪聲放大器、下行功率放大器以及第二雙工器構成的下行鏈路；對上行鏈路和下行鏈路進行監控和協調處理的監控單元；還包括設置於上行低噪聲放大器和上行功率放大器之間的上行數字處理單元；設置於下行低噪聲放大器和下行功率放大器之間的下行數字處理單元。本發明實施例消除了射頻信號中的幹擾信號，降低了同頻直放站對隔離度的要求，擴大了直放站的應用範圍。
文檔編號H04B7/155GK101359955SQ20081021611
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月8日 優先權日2008年9月8日
發明者李承勝, 進 童 申請人:深圳國人通信有限公司