具有自動增益控制的寬帶多載波無線基站及其控制方法
2023-05-20 00:21:26 1
專利名稱：具有自動增益控制的寬帶多載波無線基站及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種具有自動增益控制的寬帶多載波無線基站及其控制方法。
現有的無線基站的一般原理結構如
圖1所示包括一基帶處理模塊101、一基帶/中頻接收模塊102、一基帶/中頻發射模塊104、一射頻接收模塊103、一射頻發射模塊105。在接收方向，無線基站從天線接收射頻信號A。射頻信號A經過射頻接收模塊103的下變頻，變成了信號B，該信號B可以是中頻或基帶模擬信號。信號B經過基帶/中頻接收模塊102的處理，變成了數位訊號C。信號C送基帶處理模塊101進行處理，完成解調、解碼等功能。在發射方向，基帶處理模塊101將調試信號D送基帶/中頻發射模塊104處理。基帶/中頻模塊104輸出中頻或基帶模擬信號E。模擬信號E經射頻發射模塊105的上變頻處理形成射頻信號F，信號F經天線發射到空中。
現在，無線基站的發展趨勢是由窄帶向寬帶發展，以實現高數據率和低成本的目標。寬帶多載波基站與窄帶基站不同，其信號A、信號F是包含N個載波的射頻信號，信號B、信號E是包含N個載波的基帶或中頻模擬信號，信號C、信號D是一組數位訊號，可以分別命名為C1、C2、...、CN和D1、D2、...、DN。寬帶多載波基站的基帶/中頻接收模塊102將射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B分離成了N個信號C，基帶/中頻發射模塊104將N個信號D合成一個信號E。這意味著N路載波共用一路射頻接收模塊103、射頻接收模塊105，大大節省了成本。
但是在寬帶多載波基站的情況下，信號由於包含了多個載波，其大小取決於多個載波信號中每一個載波的大小以及它們的組合情況。由於寬帶多載波基站的各個載波一般是不相關的，載波信號能量的大小也是不相關的，包含了多個載波的合信號的能量大小不能簡單地代表各個載波信號的能量大小。所以簡單地根據其合信號的能量大小來控制可控衰減器中的增益並不能真正照顧各個載波的各自情況。
而且由於無線用戶距離無線基站遠近不一，再加上空間衰落等原因，無線基站接收到的信號有大有小，具有一定的動態範圍。如果信號動態範圍比較大，有可能超出無線基站中的某些部件如ADC的動態範圍能力。在這樣的情況下，信號經過動態範圍能力不足的部件如ADC的時候，會被削頂或削底，信號失真。在寬帶多載波基站的情況下，信號由於包含了多個載波，其大小為多個載波信號的疊加，因而其對器件的動態範圍要求更高。
本發明的目的是為了克服現有基站的缺點而提出的一種具有自動增益控制的寬帶多載波無線基站及其控制方法，採用該基站及方法可實現寬帶多載波基站自動增益控制實時調整功能和調整恢復功能，從而解決某些部件的動態範圍能力不滿足信號的動態範圍的問題。
實現本發明目的的技術方案是一種具有自動增益控制功能的寬帶多載波無線基站，包括一基帶處理模塊、一基帶/中頻接收模塊、一基帶/中頻發射模塊、一射頻接收模塊、一射頻發射模塊；在接收方向，無線基站從天線接收多載波射頻信號A，多載波射頻信號A經過射頻接收模塊的下變頻，變成了多載波基帶信號B，該多載波基帶信號B經過基帶/中頻接收模塊的處理，變成了N個單載波基帶信號C；信號C送基帶處理模塊進行處理，完成解調、解碼等功能；在發射方向，基帶處理模塊將調試信號D送基帶/中頻發射模塊處理，基帶/中頻發射模塊輸出中頻或基帶模擬信號E；模擬信號E經射頻發射模塊的上變頻處理形成射頻信號F經天線發射到空中；其特徵在於，所述的基帶/中頻接收模塊是一個模數轉換的電路；在接收方向還包括一可控衰減器和一統計/控制模塊；所述的可控衰減器包含在射頻接收模塊中，所述的統計/控制模塊的輸入端與基帶/中頻接收模塊的輸出端連接，其輸出端與可控衰減器的輸入端連接；多載波射頻信號A輸入到射頻接收模塊的可控衰減器，經過射頻接收模塊的可控衰減器調整後生成多載波基帶信號B，送到基帶/中頻接收模塊，基帶/中頻接收模塊將多載波基帶信號B分離成代表N個載波的單載波基帶信號C，分成兩路，一路輸入到基帶處理模塊，另一路輸入到統計/控制模塊對N個單載波基帶信號C進行處理，統計/控制模塊生成控制信號輸入到射頻接收模塊的可控衰減器，控制可控衰減器以調整射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度。
上述一種具有自動增益控制功能的寬帶多載波無線基站，其中，所述的基帶/中頻接收模塊由一模數轉換器和一與其輸出信號連接的數字分離器構成；射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B通過模數轉換器後送到數字分離模塊生成N個載波單載波基帶信號C。
上述一種具有自動增益控制功能的寬帶多載波無線基站，其中，所述的基帶/中頻接收模塊由一模擬分離模塊和N個模數轉換器構成；模擬分離模塊輸出N個載波信號分別輸入到模數轉換器，轉換成N個數字單載波基帶信號C。
一種適用於上述寬帶多載波無線基站的自動增益控制方法，其特點是，包括以下步驟(1)首先調節射頻接收模塊衰減量，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍映射在多載波射頻信號A的動態範圍的低端；(2)統計/控制模塊接收N個載波單載波基帶信號C，分別統計各個載波單載波基帶信號C的能量大小；如果發現各個載波信號中有一個載波的信號被削頂，增大射頻接收模塊的衰減量，將射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度調小，並使其動態範圍映射在多載波射頻信號A的動態範圍的高端，直至信號不削頂為止，實現增益調整；(3)在完成了增益調整之後，統計/控制模塊仍舊實時監測N個載波單載波基帶信號C的能量大小，在發現信號不被削頂之後，減小射頻接收模塊的衰減量，使射頻接收模塊輸出多載波基帶信號B的動態範圍向多載波射頻信號A的動態範圍的低端移動，實現調整恢復功能。
由於本發明採用了以上的技術方案，將多載波信號進行分離，再利用統計/控制模塊對N個載波信號進行處理，生成控制信號控制射頻接收模塊的可控衰減器，調整射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度。從而能及時了解多個載波中各個載波的能量大小是否過大或過小，及時調整可控衰減器的增益，使信號調整到部件的動態範圍能力之內，具有實時調整功能；而當多個載波中有些載波的信號從超出部件的動態範圍的情況變化為不超出部件動態範圍的情況的時候，自動增益控制能及時發現這一情況，將增益調整回去，具有調整恢復功能。
本發明的具體性能特徵由以下的實施例及其附圖進一步說明。
圖1為現有的無線基站的原理結構圖。
圖2為本發明基站的結構示意圖。
圖3是本發明的基帶/中頻接收模塊實現結構之一示意圖。
圖4是本發明的基帶/中頻接收模塊實現結構之二示意圖。
請參閱附圖2。本發明一種具有自動增益控制功能的寬帶多載波無線基站，包括一基帶處理模塊101、一基帶/中頻接收模塊102、一基帶/中頻發射模塊104、一射頻接收模塊103、一射頻發射模塊105。在接收方向，無線基站從天線接收射頻信號A。射頻信號A經過射頻接收模塊103的下變頻，變成了信號B，該信號B可以是中頻或基帶模擬信號。信號B經過基帶/中頻接收模塊102的處理，變成了數位訊號C。信號C送基帶處理模塊101進行處理，完成解調、解碼等功能。在發射方向，基帶處理模塊101將調試信號D送基帶/中頻發射模塊104處理。基帶/中頻模塊104輸出中頻或基帶模擬信號E。模擬信號E經射頻發射模塊105的上變頻處理形成射頻信號F，信號F經天線發射到空中。本發明基站還包括一統計/控制模塊204和一個可控衰減器205；可控衰減器205包含在射頻接收模塊103中，可以調整射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度，將其限定在一定的範圍之內，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍小於射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A的動態範圍，並可以調整射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍對應於射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A的動態範圍的上端或下端。基帶/中頻接收模塊102是一個模數轉換的電路，其將包含了多個載波的基帶信號B分離成了代表N個載波的數字單載波基帶信號C(C1、C2、...、CN)。單載波基帶信號C除了傳輸到基帶處理模塊101之外，還傳輸給統計/控制模塊204中。統計/控制模塊204接收N個載波單載波基帶信號C1、C2、...、CN，分別統計各個載波信號的能量大小，並對N個載波信號進行處理，生成控制信號，控制可控衰減器205，調整射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度，將其限定在一定的範圍之內。這樣，射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍可以小於射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A的動態範圍，即可解決ADC動態範圍能力不足的問題，實現自動增益控制的實時調整功能和調整恢復功能。
圖3是本發明的基帶/中頻接收模塊實現結構之一示意圖。所述的基帶/中頻接收模塊由一模數轉換器和一與其輸出信號連接的數字分離器構成；射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B通過模數轉換器後送到數字分離模塊生成N個載波單載波基帶信號C。該基帶/中頻接收模塊結構，包含多載波的射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B首先經模數轉換器ADC302轉換成包含多載波的數位訊號，然後經過數字分離模塊301分離成多路單載波基帶信號C1、C2、...、CN，C1、C2、...、CN分別為各個載波的基帶或中頻信號。
圖4是本發明的基帶/中頻接收模塊實現結構之二的示意圖。所述的基帶/中頻接收模塊由一模擬分離模塊401和N個模數轉換器402構成；模擬分離模塊401輸出N個載波信號分別輸入到模數轉換器，轉換成N個數字單載波基帶信號C。在該基帶/中頻接收模塊結構中，包含多載波的射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B首先經模擬分離模塊401分離成多路信號，各路信號分別經過模數轉換器ADC402轉換成數字單載波基帶信號C1、C2、...、CN，C1、C2、...、CN分別為各個載波的基帶或中頻信號。寬帶多載波基站的基帶/中頻接收模塊202有兩種實現結構，其作用是一致的，即將包含了多個載波的一個射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B分離成了代表各個載波的N個單載波基帶信號C1、C2、...、CN。
本發明統計/控制模塊204除可對數字單載波基帶信號C1、C2、...、CN進行處理外，也可以對模擬單載波基帶信號C1、C2、...、CN進行處理。
實現本發明自動增益的方法步驟是第一步，控制射頻接收模塊203中的可控衰減器205，使其衰減量比較小，即射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度比較大，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍映射在載波射頻入多載波射頻信號A的動態範圍的低端。
第二步，統計/控制模塊204接收N個載波單載波基帶信號C1、C2、...、CN，分別統計各個載波信號的能量大小。如果發現各個載波單載波基帶信號C1、C2、...、CN中有一個載波的信號被削頂，增大可控衰減器205的衰減量，將射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度調小，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍映射在多載波射頻信號A的動態範圍的高端一些的地方，直至信號不削頂為止，實現實時調整功能。
第三步，在完成了增益調整之後，統計/控制模塊204仍舊實時監測N個載波單載波基帶信號C1、C2、...、CN的能量大小，在發現信號不被削頂之後，減小可控衰減器205的衰減量，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍向射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A的動態範圍的低端移動，即實現了調整恢復功能。
本發明自動增益控制是控制了射頻接收模塊103中的可控衰減器205，使其衰減量比較小，即射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度比較大，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍映射在射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A的動態範圍的低端。即如果射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A比較小時，射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A可以完整地轉換成射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B；如果射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A比較大時，射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A因為超出了射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍，被削頂並保留成最大的射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B，信號失真。統計/控制模塊204接收N個載波單載波基帶信號C1、C2、...、CN，分別統計各個載波信號的能量大小。如果發現各個載波單載波基帶信號C1、C2、...、CN中有一個載波的信號處於其動態範圍的頂端，則認為該信號的動態範圍超出的部件的動態範圍，該信號被削頂，信號失真。此時，增大可控衰減器205的衰減量，將射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度調小，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍映射在射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A的動態範圍的高端一些的地方。這樣，原來被削頂的信號就可能不被削頂了。統計/控制模塊204實時監測N個載波單載波基帶信號C1、C2、...、CN的能量大小，調整可控衰減器205的衰減量，直至其不削項為止。這樣，實現了實時調整功能。在完成了增益調整之後，統計/控制模塊204仍舊實時監測N個載波單載波基帶信號C1、C2、...、CN的能量大小，在發現信號沒有被削頂之後，減小可控衰減器205的衰減量，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍向射頻接收模塊輸入的多載波射頻信號A的動態範圍的低端移動，即實現了調整恢復功能。
本發明可以實現對寬帶多載波基站的自動增益控制，改善信號的動態範圍和載波接收的質量。除適用於寬帶多載波無線系統外，也可以使用在其它類型的寬帶多載波系統上。
權利要求
1.一種具有自動增益控制功能的寬帶多載波無線基站，包括一基帶處理模塊、一基帶/中頻接收模塊、一基帶/中頻發射模塊、一射頻接收模塊、一射頻發射模塊；在接收方向，無線基站從天線接收多載波射頻信號A，多載波射頻信號A經過射頻接收模塊的下變頻，變成了多載波基帶信號B，該多載波基帶信號B經過基帶/中頻接收模塊的處理，變成了N個單載波基帶信號C；信號C送基帶處理模塊進行處理，完成解調、解碼等功能；在發射方向，基帶處理模塊將調試信號D送基帶/中頻發射模塊處理，基帶/中頻發射模塊輸出中頻或基帶模擬信號E；模擬信號E經射頻發射模塊的上變頻處理形成射頻信號F經天線發射到空中；其特徵在於，所述的基帶/中頻接收模塊是一個模數轉換的電路；在接收方向還包括一可控衰減器和一統計/控制模塊；所述的可控衰減器包含在射頻接收模塊中，所述的統計/控制模塊的輸入端與基帶/中頻接收模塊的輸出端連接，其輸出端與可控衰減器的輸入端連接；多載波射頻信號A輸入到射頻接收模塊的可控衰減器，經過射頻接收模塊的可控衰減器調整後生成多載波基帶信號B，送到基帶/中頻接收模塊，基帶/中頻接收模塊將多載波基帶信號B分離成代表N個載波的單載波基帶信號C，分成兩路，一路輸入到基帶處理模塊，另一路輸入到統計/控制模塊對N個單載波基帶信號C進行處理，統計/控制模塊生成控制信號輸入到射頻接收模塊的可控衰減器，控制可控衰減器以調整射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度。
2.根據權利要求1的所述的一種具有自動增益控制功能的寬帶多載波無線基站，其特徵在於，所述的基帶/中頻接收模塊由一模數轉換器和一與其輸出信號連接的數字分離器構成；射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B通過模數轉換器後送到數字分離模塊生成N個數字單載波基帶信號C。
3.根據權利要求1的所述的一種具有自動增益控制功能的寬帶多載波無線基站，其特徵在於，所述的基帶/中頻接收模塊由一模擬分離模塊和N個模數轉換器構成；模擬分離模塊輸出N個載波信號，分別輸入到模數轉換器，轉換成N個數字單載波基帶信號C。
4.一種適用於寬帶多載波無線基站的自動增益控制方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)首先調節射頻接收模塊衰減量，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍映射在多載波射頻信號A的動態範圍的低端；(2)統計/控制模塊接收N個單載波基帶信號C，分別統計各個單載波基帶信號C的能量大小；如果發現各個單載波基帶信號中有一個載波基帶信號被削頂，則增大射頻接收模塊的衰減量，將射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的幅度調小，使其動態範圍映射在多載波射頻信號A的動態範圍的高端，直至信號不削頂為止，實現增益調整；(3)在完成了增益調整之後，統計/控制模塊仍舊實時監測N個載波信號的能量大小，在發現信號不被削頂之後，則減小射頻接收模塊的衰減量，使射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號B的動態範圍向多載波射頻信號A的動態範圍的低端移動，實現調整恢復功能。
全文摘要
具有自動增益控制的寬帶多載波無線基站及其控制方法,將多載波基帶信號進行分離,再利用統計/控制模塊對N個單載波基帶信號進行處理,生成控制信號控制射頻接收模塊中的可控衰減器,調整射頻接收模塊輸出的多載波基帶信號的幅度。可實現自動增益控制的實時調整功能和調整恢復功能,擴大了基站的動態範圍能力,從而解決了某些部件的動態範圍能力不滿足信號動態範圍的問題。
文檔編號H04L25/03GK1355660SQ0012762
公開日2002年6月26日 申請日期2000年11月30日 優先權日2000年11月30日
發明者蔣化冰, 楚慶 申請人:華為技術有限公司