一種帶內波動補償的數字選頻直放站的製作方法

2023-05-21 23:00:11 1

專利名稱：一種帶內波動補償的數字選頻直放站的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及移動通信網絡覆蓋及優化領域，主要是一種帶內波動補償的數字選頻直放站。
背景技術：
隨著移動通信業務的迅猛發展，直放站作為改善移動網信號弱區、盲區的重要設備，以其投資較少、結構簡單、安裝方便靈活等優點廣泛應用於移動通信網。未來的移動通信系統存在著多頻、多模、多體制和多標準等問題，這就限制了各種設備的互通和兼容，因此對軟體無線電技術在直放站中的應用提出了切實需求。為了提高直放站的性價比，採用數位技術統一直放站的硬體平臺是一種較好的解決方案。數字光纖直放站是一種基站射頻拉遠設備，它由一臺近端單機和多臺遠端機組成，利用數字緩存技術和數字光傳輸技術實現多個遠端單元的組網連續覆蓋；同時運用數字濾波和功率觸發技術實現上下行載波的降噪功能，較好地解決了模擬直放站的噪聲幹擾問題。數字光纖系統下行鏈路近端單元通過射頻接口耦合基站扇區信號，經雙工器、模擬變頻、模數轉換(ADC)、數字下變頻(DDC)後進行電光轉換，數字光信號通過光纖傳輸到遠端單元，遠端單元經光電轉換、數字上變頻(DUC)、數模轉換(DAC)、模擬變頻後進入射頻功率放大器，最後大功率射頻信號送到天饋系統。數字光線系統上行鏈路包含主集接收與分集接收兩個通道，採用與下行同樣的處理過程。數字直放站的硬體平臺包括雙工器、小信號板、數字板、功放、監控板、電源模塊等幾個部分。直放站技術要求直放站系統工作頻率範圍內最大電平和最小電平的差值即帶內波動< 3dB(峰峰值)。系統的帶內波動主要由系統信號鏈路模擬部分，比如雙工器、聲表濾波器等的帶內頻率響應的不平坦引起，如果整個系統設計不是選用具有較好帶內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帶內波動< 3dB的要求。

實用新型內容本實用新型的目的正是要克服上述技術的不足，而提供一種帶內波動補償的數字選頻直放站，特別是一種採用軟體無線電架構的數字直放站系統，包括數字光纖選頻直放站、數字無線選頻直放站等等。本實用新型解決其技術問題採用的技術方案本實用新型採用數字選頻之後調整每載波的功率來補償系統的帶內波動。比如GSM數字選頻系統的帶內波動我們也可以理解為在系統工作頻率範圍內每載波的載波輸出功率的不同。只要在數字域做到可以調整每個載波的功率，使每載波在輸入功率相同的情況下，輸出功率的差值<3dB，就相當於滿足系統帶內波動<3dB的要求。本實用新型所述的這種帶內波動補償的數字選頻直放站，包括有近端設備和遠端設備，在數字上變頻模塊中，在數字上變頻的內插、濾波、混頻之前設置有一個用來調整每個載波的輸出功率的功率控制模塊；用來計算載波功率的補償值的數字板的ARM程序模塊通過I2C總線調整每載波的信號功率。本實用新型所述的帶內波動補償的數字選頻直放站的補償方法，通過數字上變頻模塊中的功率控制模塊來調整每載波的信號功率，通過數字板的ARM程序模塊計算出載波功率的補償值，然後通過I2C總線來調整每載波的信號功率，調節每個載波的功率來抵消直放站系統的帶內波動。具體步驟如下1)、通過數字上變頻模塊功率控制模塊來調整每個載波的輸出功率，每載波的功率控制值由數字板的ARM程序模塊計算得到後通過I2C (Inter-Integrated Circuit)總線來配置；系統在數字選頻之後每個載波需要有單獨的功率控制模塊。如果系統的DDC、DUC 是採用的專門的晶片的，那麼這種專門晶片每載波的功率一般都可以單獨控制。如果系統的DDC、DUC是用FPGA設計的，那麼在設計DUC的時候，每載波的IQ基帶覆信號(一個覆信號X = I+Q*j可以看作是一個實信號I與一個虛信號Q的合成)首先與一個功率控制值 channe l_power_contro 1相乘用來粗調、微調每載波的功率。2)、在沒有帶內波動補償的情況下，把系統工作頻率範圍內測試所得的帶內波動根據波動的峰值，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、終點的頻率和功率，以及算出每段直線的斜率。直線近似的目的是為了根據直線的起始點、終點的頻率和功率，以及直線的斜率來近似地計算系統工作頻段內每點的幅度響應。3)、根據系統配置的信道號，數字板的ARM程序模塊算出載波的頻點，就可以知道當前載波在哪段折線之內，然後根據折線的斜率、折線的起始點頻率和功率以及載波的頻點可以算出每個載波功率需要調整的值。4)、根據前面算出的每個載波的功率的補償值來調整數字上變頻(DUC)時的每載波功率控制值來抵消系統的帶內波動；5)、關於折線的斜率、載波的功率控制值都是由數字板的ARM程序模塊來計算並通過I2C總線來配置每載波功率控制值channel_p0wer_c0ntr0l，來達到各個頻點的輸入信號功率相同的情況下系統各頻點的輸出功率也相同，以減少選頻系統的帶內波動。本實用新型有益的效果是採用數位技術來抵消系統模擬器件的比較大的帶內波動，實現起來非常的簡單和有效，大大的降低了直放站系統帶內波動這塊的設計難度，對於解決同類的設計存在的技術難題具有重大的參考和現實意義。

圖1是數字光纖直放站系統示意圖；圖2是本實用新型的數字上變頻(DUC)的實現框圖；圖3是本實用新型選頻直放站的帶內波動的折線化近似圖；圖4是本實用新型選頻直放站的帶內波動補償示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明圖1是數字光纖直放站系統示意圖。該系統包括有近端設備和遠端設備，系統下行鏈路近端單元通過射頻接口耦合基站扇區信號，經雙工器、模擬變頻、模數轉換(ADC)、數字下變頻(DDC)後進行電光轉換，數字光信號通過光纖傳輸到遠端單元，遠端單元經光電轉換、數字上變頻(DUC)、數模轉換(DAC)、模擬變頻後進入射頻功率放大器，最後大功率射頻信號送到天饋系統。數字光纖系統上行鏈路包含主集接收與分集接收兩個通道，採用與下行同樣的處理過程。圖2是本實用新型的數字上變頻(DUC)的實現框圖，可以看到在數字上變頻的內插、濾波、混頻之前我們加入了一個功率控制模塊，這個模塊的作用就是用來調整每個載波的輸出功率，為後面的帶內波動的補償做準備。功率控制模塊的實現方法就是用乘法器把每載波的IQ基帶覆信號(一個覆信號X = I+Q*j可以看作是一個實信號I與一個虛信號 Q的合成)信號分別與每載波的功率控制值相乘後得信號經過截位、四捨五入，然後再做數字上變頻(DUC)。圖3是本實用新型GSM選頻直放站的帶內波動的折線化近似圖。具體的實現步驟如下首先測試選頻直放站系統在沒有帶內波動補償的情況下的帶內波動。比如GSM 選頻直放站系統的下行信號的中心頻點為942M，帶寬為24M。在沒有使能帶內波動補償的情況下，設置每載波的工作的頻點均勻地分布在系統的工作頻段內，然後輸入系統頻率為 930M到954M正弦波掃頻信號，把輸出接到頻譜儀(頻譜儀的中心頻點設置為942M，帶寬設置為30M)，我們就可以得到GSM選頻直放站下行信號工作頻段內的系統帶內波動，如圖3所示。然後把系統工作頻率範圍內測試所得的帶內波動根據波動的峰值，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轉折點(點a、 點b、點C、點d)，我們在頻譜儀上可以讀出這四個點的頻率和幅度響應，根據三段直線四個轉折點的頻率和幅度響應的，就可以算出系統工作頻段內每點的幅度響應。把這四點的頻率和幅度這四個參數通過上位機OMT軟體配置給數字板的ARM，ARM就可以算出每段直線的斜率(比如直線A的起點a的頻率為930M、功率為-3. 5dbm，直線A的終點b的頻率為 937M、功率為Odbm，那麼直線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，那麼載波3需要補償的功率為0. 5* (933. 5-930) = 1. 75dbm)。ARM根據系統配置的信道號，可以知道載波工作的頻點，就知道每個載波在哪段折線之內，然後根據折線的斜率、折線的起始點頻率和功率以及載波的頻點可以算出每個載波功率的補償值。然後ARM把計算出來的補償值通過I2C總線配置數字上變頻(DUC)模塊的載波功率控制值來補償帶內波動。圖4是本實用新型選頻直放站的帶內波動補償示意圖，經過調整載波功率後的系統帶內波動可以控制在1.5db之內。本實用新型採用數位訊號處理技術來補償數字直放站系統的帶內波動。我們把數字選頻直放站的帶內波動等效為系統工作頻率範圍內每載波的載波輸出功率的不同，採用調節每個載波的功率來抵消直放站系統的帶內波動，採用本方法簡單易行而且能達到非常理想的效果，大大降低了數字直放站系統工作頻帶內帶內波動< 3dB技術要求的設計難度。凡採用等同替換或等效變換形成的數字域補償系統帶內波動的方法，均落在本實用新型要求的保護範圍。
權利要求1. 一種帶內波動補償的數字選頻直放站，包括有近端設備和遠端設備，其特徵是在數字上變頻模塊中，在數字上變頻的內插、濾波、混頻之前設置有一個用來調整每個載波的輸出功率的功率控制模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種帶內波動補償的數字選頻直放站，包括有近端設備和遠端設備，在數字上變頻模塊中，在數字上變頻的內插、濾波、混頻之前設置有一個用來調整每個載波的輸出功率的功率控制模塊；用來計算載波功率的補償值的數字板的ARM程序模塊通過I2C總線調整每載波的信號功率。本實用新型有益的效果是本實用新型採用數位訊號處理技術來補償數字直放站系統的帶內波動，把數字選頻直放站的帶內波動等效為系統工作頻率範圍內每載波的載波輸出功率的不同，採用調節每個載波的功率來抵消直放站系統的帶內波動，採用本方法簡單易行而且能達到非常理想的效果，大大降低了數字直放站系統工作頻帶內帶內波動≤3dB技術要求的設計難度。
文檔編號H04B7/15GK201976105SQ20102059920
公開日2011年9月14日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者王利強, 邱宇鑫, 金淮東 申請人:三維通信股份有限公司