專利名稱：一種帶內波動補償數字直放站及補償方法
技術領域：
本發明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數字直放站 及補償方法。
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于移動通信網。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 此對軟件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，采用 數字技術統一直放站的硬件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干擾 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)后進行電光轉換，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)、模擬變頻后進入射頻功 率放大器，最后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，采用與下行同樣的處理過程。數字直放站的硬件平臺包括雙工器、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范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。

發明內容
本發明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數字直放站 及補償方法，采用FPGA(現場可編程門陣列)來實現，本發明采用在模數轉換(ADC)后的數 字中頻信號加入一個頻率響應與系統的帶內波動反相的FIR濾波器來補償系統的帶內波動。本發明解決其技術問題采用的技術方案本發明所述的這種帶內波動補償數字直放站，包括有近端機和遠端機，在模數轉 換模塊后，在數字下變頻模塊之前插入一個參數可以在線配置的帶內波動補償濾波器，該 帶內波動補償濾波器的頻率響應與系統在數字中頻工作頻率范圍的響應相反。本發明所述的帶內波動補償數字直放站的補償方法，步驟如下1)、系統在模數轉換模塊ADC后，在數字下變頻模塊(DDC)之前插入一個帶內波動 補償濾波器(FIR補償濾波器)，帶內波動補償濾波器的參數在線配置；
2)、在沒有帶內波動補償的情況下，系統的輸入端加正弦波掃頻信號，系統輸出接 到頻譜儀，得到系統的頻率響應以及系統工作頻率范圍內的帶內波動；3)、根據前面測試所得的系統的帶內波動，設計一個帶內波動補償濾波器，帶內波 動補償濾波器的頻率響應與系統在數字中頻工作頻率范圍的響應相反；4)、根據前面設計得到的帶內波動補償濾波器參數，數字板ARM程序模塊通過I2C 總線配置帶內波動補償濾波器的濾波器系數，用帶內波動補償濾波器的頻率響應抵消系統 沒補償前的帶內波動，從而減少系統的帶內波動。上位機配置軟件通過本地串口來配置ARM 的參數；用matlab工具用來計算數字寬帶直放站帶內波動補償濾波器的系數。本發明有益的效果是采用數字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，對于解 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是本發明數字下變頻(DDC)的實現框圖；圖3是本發明數字選帶直放站的帶內波動補償示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明圖1是數字光纖直放站系統示意圖。該系統包括有近端機和遠端機，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)后進行電光轉換，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)、模擬變頻后進入射頻功率放大器，最后大功率射頻 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，采用與下 行同樣的處理過程。圖2是本發明數字下變頻(DDC)的實現框圖。我們采用的方法是在在模數轉換 (ADC)后，在數字下變頻(DDC)之前插入一個FIR補償濾波器，帶內波動補償濾波器位置即 如圖2所示。FIR補償濾波器的系數可以由ARM通過I2C(Inter-Integrated Circuit)總 線來在線配置。圖3是本發明數字直放站的帶內波動補償示意圖。具體實現的步驟是1.首先通過測試數字直放站系統在沒有帶內波動補償的情況下的帶內波動。數 字直放站在沒有帶內波動補償的情況下，系統的輸入端加正弦波掃頻信號，系統輸出接到 頻譜儀，可以得到系統的頻率響應以及系統工作頻率范圍內的帶內波動。比如針對GSM數 字直放站系統，下行信號的射頻中心頻點為942M、帶寬為24M。在沒有帶內波動補償的情況 下，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)，我們就可以從頻譜儀中讀取GSM數字直放站下行信號工作 頻段內的系統帶內波動。GSM數字直放站下行鏈路的射頻輸入信號的中心頻點為942M，經 過模擬混頻把射頻信號混頻到96M的模擬中頻信號，然后經過模數轉換(ADC)轉換成采樣 率為122. 88M、中頻為96M的數字中頻信號。測試所得的GSM數字直放站下行信號工作頻段內的系統帶內波動即可等效為系統在采樣率為122. 88M、中頻為96M的數字中頻信號的帶 內波動，如圖2所示。2.設計一個FIR補償濾波器，這個FIR濾波與系統數字中頻工作頻率范圍的帶內 波動相反，如圖2的虛線所示。濾波器的設計方法很多可以根據頻率響應離散化后經過 IFFT計算得到濾波器的系數，或者是借助MATLAB信號處理工具箱提供的基于窗函數法的 FIR濾波器的設計函數fir2。Fir2函數用于設計具有任意頻率響應形狀的加窗線性相位 FIR數字濾波器，其格式為b = fir2(N, f，m, window)，其幅頻特性由頻率點向量f和幅度 值向量m給出，f為頻率點矢量，且f e [o，l]，當f = 1時就相應于0.5倍的采樣率。矢 量f中按升序排列，且第一個必須為0，最后一個必須為1，并允許出現相同的頻率值；矢量 m中包含與f相對應的期望濾波器響應幅度；矢量f和m的長度必須相同。b = fir2(N,f, m, window)可將列矢量Windows中指定的窗函數用于濾波器設計，如省略Windows，則自動 選取Hamming窗。3.根據前面計算得到的濾波器系數通過上位機軟件配置到數字板的ARM中，然后 ARM通過I2C總線來配置帶內波動補償濾波器的系數。本發明采用數字信號處理技術來補償數字直放站系統的帶內波動。我們在系統數 字中頻加入一個頻率響應與系統的帶內波動相反的FIR濾波器來抵消系統的帶內波動。采 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。經過本方法補償的寬帶直放站系統帶內波動一般能做到<=1.5db。凡采用等同 替換或等效變換形成的數字域補償系統帶內波動的方法，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
一種帶內波動補償數字直放站，包括有近端機和遠端機，其特征是在模數轉換模塊后，在數字下變頻模塊之前插入一個參數可以在線配置的帶內波動補償濾波器，該帶內波動補償濾波器的頻率響應與系統在數字中頻工作頻率范圍的響應相反。
2.一種采用如權利要求1所述的帶內波動補償數字直放站的補償方法，其特征在于1)、系統在模數轉換模塊后，在數字下變頻模塊之前插入一個帶內波動補償濾波器，帶 內波動補償濾波器的參數在線配置；2)、在沒有帶內波動補償的情況下，系統的輸入端加正弦波掃頻信號，系統輸出接到頻 譜儀，得到系統的頻率響應以及系統工作頻率范圍內的帶內波動；3)、根據前面測試所得的系統的帶內波動，設計一個帶內波動補償濾波器，帶內波動補 償濾波器的頻率響應與系統在數字中頻工作頻率范圍的響應相反；4)、根據前面設計得到的帶內波動補償濾波器參數，配置帶內波動補償濾波器的系數， 用帶內波動補償濾波器的頻率響應抵消系統沒補償前的帶內波動。
全文摘要
本發明公開了一種帶內波動補償數字直放站及補償方法，包括有近端機和遠端機，在模數轉換模塊后，在數字下變頻模塊之前插入一個參數可以在線配置的帶內波動補償濾波器，該帶內波動補償濾波器的頻率響應與系統在數字中頻工作頻率范圍的響應相反。本發明有益的效果是在系統數字中頻加入一個頻率響應與系統的帶內波動相反的FIR濾波器來抵消系統的帶內波動，采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H04B7/15GK101997592SQ20101053766
公開日2011年3月30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, 金淮東 申請人:三維通信股份有限公司