一種數字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法
2023-04-24 05:16:16
專利名稱：一種數字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法
技術領域：
本發明涉及一種數字光纖直放站底噪聲的抑制方法，尤其是適用於GSM數字光纖 直放站上行鏈路底噪聲的抑制。
背景技術：
隨著移動通信事業的飛速發展，人們對蜂窩移動通信網絡的覆蓋面積以及覆蓋質 量的要求不斷提高。由於無線信號的傳輸特點，不可避免地在市區或郊區存在覆蓋盲區。而 這些盲區由於範圍往往不大，用戶量也不多，在這些盲區採用新建基站的辦法顯得成本較 高。直放站以其投資較少、結構簡單、安裝方便靈活等優點，成為彌補盲區、優化網絡覆蓋的 重要手段。直放站是一種同時放大基站信號以及移動終端信號的雙向放大器，也稱為中繼 站，用以達到延伸基站覆蓋範圍的目的，它既可以應用於室外局部盲點覆蓋，也可作為信號 源應用於室內分布系統。在大量使用直放站後，直放站的缺點也開始突顯出來。由於它直接向空中發射移 動通信頻段的信號，它的性能和指標的好壞也直接影響移動通信網絡的質量。一個高質量 的直放站可以為網優工作作出一定的貢獻，而一個性能低劣的直放站則會給網絡帶來不必 要的幹擾和噪聲，引起掉話或基站閉塞，嚴重影響網絡質量。數字光纖直放站可實現多載波、靈活多樣的快速組網方式，支持多頻段和開放式 架構，該系統通常由一臺近端機和多臺級聯的遠端機組成。目前所應用的數字光纖直放站 遠端機結構如圖Ia所示，通常包括模擬信號處理模塊和數位訊號處理模塊，其中模擬信號 處理模塊主要包括數模轉換器(DAC)、模數轉換器(ADC)、低噪聲放大器、多載波功放和模 擬射頻接收、發射機；該數位訊號處理模塊主要包括數字下變頻模塊、數字上變頻模塊和光 纖通信(CPRI)接口 ；用於實現數字上下變頻，以及光纖通信(CPRI)等功能。圖2a描述習 有數字光纖直放站的主要模塊之一數字下變頻模塊的結構圖。當一個分配有η個載頻頻點 的GSM小區，其應具有η個選頻通道，即其選頻通道的個數必需與小區分配到載頻數相同。 其中可以通過配置每個選頻通道的頻率字來配置混頻的角頻率w，這個可以由工程人員在 設備安裝時通過設備的人機互動系統等手段人為配置。由於習有的GSM數字光纖直放站系統中沒有底噪聲抑制功能，這樣當多臺遠端機 級聯時，在同一個時隙中，各個遠端機上行噪聲也會在近端機疊加，從而出現較高的底噪 聲，通過近端機耦合到基站，影響基站系統的性能。
發明內容
本發明的目的在於提出一種數字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法，可以通 過提取GSM的時隙同步信息給在遠端機內增設的底噪聲抑制模塊來實現底噪聲的抑制，避 免上行噪聲的疊加。本發明一種數字光纖直放站底噪聲的抑制方法，主要包括以下幾個步驟步驟1、數字光纖直放站遠端機通過射頻處理模塊和模數轉換器，將被天線耦合進
3來的無線多載波信號轉換為數字零中頻信號後交由數字下變頻模塊完成下變頻及降採樣 工作，同時將來自近端機通過光纖通信模塊傳輸過來的下行廣播控制信道所在頻點IQ數 據傳給時隙同步時鐘提取模塊；該時隙同步時鐘提取模塊生成時隙同步時鐘送至底噪聲抑 制模塊中的功率計算及判別單元；步驟2、該底噪聲抑制模塊設在數字下變頻模塊各個頻點最後一級抽取濾波器之 後，該底噪聲抑制模塊還設有功率計算及判別單元，該功率計算及判別單元在時隙同步時 鐘的控制下，計算出上行信號各個頻點最後一級抽取濾波器輸出的功率值，並將該功率值 與功率計算及判別單元中預設的功率門限作比較，當上行信號功率值高於該功率門限時， 該底噪聲抑制模塊打開信號通道；反之該底噪聲抑制模塊關閉信號通道。所述的步驟1中，該時隙同步時鐘提取模塊先通過頻率矯正脈衝捕獲模塊捕獲頻 率矯正脈衝，初步定位同步突發脈衝，設定同步突發脈衝搜索窗；當通過同步突發脈衝定位 模塊準確定位同步突發脈衝後，經由時隙同步時鐘生成模塊生成時隙同步時鐘。所述的步驟2中，該底噪聲抑制模塊種中的功率計算及判別單元在時隙同步時鐘 的控制下，在每一個GSM時隙區間的功能比特到達前IOus的時間區間內，計算上行信號的 功率值。本發明一種GSM數字光纖直放站底噪聲的抑制方法，由於在遠端機中增設了時隙 同步時鐘提取模塊，使得底噪聲抑制模塊中的功率計算及判別單元能夠在時隙同步時鐘的 控制下，對上行信號進行功率計算，進而分辨出信號和噪聲，達到底噪聲消除的目的；此外， 由於在遠端機內增設時隙同步時鐘提取模塊，在上行噪聲消除過程中，還能夠保證準確地 打開或關閉信號發射通道，不會出現由於判斷失準在短時間內頻繁開、關信號發射通道，進 而影響通信質量的現象。
圖Ia為傳統數字光纖直放站的結構框圖；圖Ib為本發明中數字光纖直放站的結構框圖；圖2a為傳統數字下變頻模塊的功能框圖；圖2b為本發明中數字下變頻模塊的功能框圖；圖3為本發明中時隙同步時鐘提取模塊的工作流程圖；圖4為本發明中廣播信道時隙結構示意圖；圖5為本發明中GSM信號功率與時間的關係圖。
具體實施例方式現結合附圖和優選實施例來進一步詳述本發明。圖Ib為本發明具有底噪聲抑制功能的數字光纖直放站遠端機的結構框圖，與 圖Ia傳統數字光纖直放站的結構相比，除包括天線11、射頻處理模塊12、模數轉換器 (ADC) 13、數模轉換器(DAC) 14、數字下變頻(DDC)模塊21、數字上變頻(DUC)模塊22、光纖 通信模塊(CPRI) 23和光電轉換器24外，還設有時隙同步時鐘提取模塊25和底噪聲抑制模 塊26，該底噪聲抑制模塊26還受時隙同步時鐘提取模塊25生成的時隙同步時鐘的控制。該時隙同步時鐘提取模塊25如圖3所示，主要包括FB捕獲模塊251、同步突發脈衝(SB)定位模塊252和時隙同步時鐘生成模塊253 ；該時隙同步時鐘提取模塊25對通 過光纖通信模塊23傳輸過來的來自近端機的下行廣播控制信道所在頻點IQ數據，先通過 FB捕獲模塊251捕獲頻率矯正脈衝(FB)，初步定位同步突發脈衝(SB)，設定同步突發脈衝 (SB)搜索窗；再通過同步突發脈衝(SB)定位模塊252準確定位同步突發脈衝後，經由時隙 同步時鐘生成模塊253生成時隙同步時鐘送至底噪聲抑制模塊26中的功率計算及判別單 元 261。如圖2b所示，為本發明具有底噪聲抑制功能的數字下變頻模塊21的功能框圖，與 圖2a傳統數字下變頻模塊21相比，在每個選頻通道的抽取濾波器之後設置底噪聲抑制模 塊26，該底噪聲抑制模塊26還包括功率計算及判別單元261，受時隙同步時鐘提取模塊25 提取的時隙同步時鐘的控制來計算上行信號各個頻點最後一級抽取濾波器輸出的功率值， 再將上行信號當前功率值與預設的功率門限進行比較，進一步控制底噪聲抑制模塊26信 號通道的開和關。本發明一種數字光纖直放站底噪聲的抑制方法，主要包括以下幾個步驟步驟1、數字光纖直放站遠端機通過射頻處理模塊12和模數轉換器13，將被天線 11耦合進來的無線多載波信號轉換為數字零中頻信號後交由數字下變頻模塊21完成下變 頻及降採樣工作，同時將來自近端機通過光纖通信模塊23傳輸過來的下行廣播控制信道 所在頻點IQ數據傳給時隙同步時鐘提取模塊25 ；該時隙同步時鐘提取模塊25先通過FB捕 獲模塊251捕獲頻率矯正脈衝(FB)，初步定位同步突發脈衝(SB)，設定SB搜索窗；當通過 SB定位模塊252準確定位同步突發脈衝後，經由時隙同步時鐘生成模塊253生成時隙同步 時鐘送至底噪聲抑制模塊26中的功率計算及判別單元261 ；步驟2、該底噪聲抑制模塊26設在數字下變頻模塊21各個頻點最後一級抽取濾 波器之後，該底噪聲抑制模塊26還設有功率計算及判別單元261，該功率計算及判別單元 261在時隙同步時鐘的控制下，計算出上行信號各個頻點最後一級抽取濾波器輸出的功率， 並將上行信號當前功率與功率計算及判別單元261中預設的功率門限作比較，當上行信號 功率高於該功率門限時，則認為當前時隙信道存在有用的用戶信息，該底噪聲抑制模塊26 打開信號通道；反之則認為當前時隙信道不存在用戶信息，則該底噪聲抑制模塊26關閉信 號通道。本發明的工作原理為從圖4可以看到，廣播控制信道(BCCH)由51個TDMA幀的 第0時隙構成，其中f表示FCCH，由頻率矯正脈衝組成；s表示SCH，由同步突發脈衝組成， 每十個時隙重複出現，因此通過時隙同步時鐘提取模塊25生成的時隙同步時鐘，每10個時 隙自動校正一次，避免了因晶振時鐘工作長時間後，誤差累積而影響後續模塊的正常工作。在數字下變頻模塊21中，混頻後的信號可以表示為Xn(Ii) = IX(n)+j*QX(n)，其 能量Ex(n) = IX(n)2+QX(n)2，其中j表示覆信號，Ex(η)表示輸入信號Xn(η)的能量譜， Ix (η)表示I路信號，Qx (η)表示Q路信號。在FPGA實現過程中，一般可以採用乘累加的過 程計算出上述能量譜。無線通信系統的基帶信號若經過偽隨機處理，則該信號的功率譜密 度大小與信號的能量譜成正比，而信號的能量譜則與一段時間內的信號能量成正比。故本 發明可以求出一段時間內輸入信號的能量譜，即可以等價於輸入信號的功率譜密度。這個 計算過程需要在時隙同步時鐘的控制之下進行，並不是任何時刻都進行的。圖5中橫坐標 表示時間，縱坐標表示信號的功率，給出信號在一個時隙範圍信號功率的變化情況，中間的功能比特信號(共計148bits)強度高且穩定；左右兩邊為警戒比特，信號功率處於上升或 下降階段，功率計算應該選擇在信號功率上升區間內完成。由圖5可以知道在一個GSM時 隙區間內信號功率並不是完全平坦的。在功能比特區間範圍內信號有較高的平坦度，信號 功率波動為正負IdB ；而在警戒比特區間範圍內信號功率則呈現上升或下降趨勢。在功能 比特到達前IOus的時間區間內，信號功率強度達到最高，因而應該在時隙同步時鐘的控制 下，計算這一時間區間的信號功率值，並根據功率計算及判別單元261中預設的功率門限， 將該上行信號當前功率與功率門限作比較，當上行信號當前功率高於該功率門限時，則認 為當前時隙信道存在有用的用戶信息，該底噪聲抑制模塊26打開信號通道；反之則認為當 前時隙信道不存在用戶信息，則該底噪聲抑制模塊26關閉信號通道。
權利要求
一種數字光纖直放站底噪聲的抑制方法，其特徵在於主要包括以下幾個步驟步驟1、數字光纖直放站遠端機通過射頻處理模塊和模數轉換器，將被天線耦合進來的無線多載波信號轉換為數字零中頻信號後交由數字下變頻模塊完成下變頻及降採樣工作，同時將來自近端機通過光纖通信模塊傳輸過來的下行廣播控制信道所在頻點IQ數據傳給時隙同步時鐘提取模塊；該時隙同步時鐘提取模塊生成時隙同步時鐘送至底噪聲抑制模塊中的功率計算及判別單元；步驟2、該底噪聲抑制模塊設在數字下變頻模塊各個頻點最後一級抽取濾波器之後，該底噪聲抑制模塊還設有功率計算及判別單元，該功率計算及判別單元在時隙同步時鐘的控制下，計算出上行信號各個頻點最後一級抽取濾波器輸出的功率值，並將該功率值與功率計算及判別單元中預設的功率門限作比較，當上行信號功率值高於該功率門限時，該底噪聲抑制模塊打開信號通道；反之該底噪聲抑制模塊關閉信號通道。
2.根據權利要求1所述的一種數字光纖直放站上行底噪聲的抑制方法，其特徵在於 所述的步驟1中，該時隙同步時鐘提取模塊先通過頻率矯正脈衝捕獲模塊捕獲頻率矯正脈 衝，初步定位同步突發脈衝，設定同步突發脈衝搜索窗；當通過同步突發脈衝定位模塊準確 定位同步突發脈衝後，經由時隙同步時鐘生成模塊生成時隙同步時鐘。
3.根據權利要求1所述的一種數字光纖直放站上行底噪聲的抑制方法，其特徵在於 所述的步驟2中，該底噪聲抑制模塊種中的功率計算及判別單元在時隙同步時鐘的控制 下，在每一個GSM時隙區間的功能比特到達前IOus的時間區間內，計算上行信號的功率值。
全文摘要
本發明一種數字光纖直放站底噪聲的抑制方法，在遠端機中增設了時隙同步時鐘提取模塊，使得底噪聲抑制模塊中的功率計算及判別單元能夠在時隙同步時鐘的控制下，對上行信號進行功率計算並與預設的功率門限進行比較，進而分辨出信號和噪聲，達到底噪聲消除的目的；此外，由於在遠端機內增設時隙同步時鐘提取模塊，在上行噪聲消除過程中，還能夠保證準確地打開或關閉信號發射通道，不會出現由於判斷失準在短時間內頻繁開、關信號發射通道，進而影響通信質量的現象。
文檔編號H04W56/00GK101938821SQ20091011264
公開日2011年1月5日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者李峰, 石江宏, 陳凌宇, 陳嶽林 申請人:廈門大學