專利名稱：一種帶內波動補償的數字選頻直放站及補償方法
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的數字選頻 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的數字選頻 直放站及補償方法，特別是一種采用軟件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。本發明解決其技術問題采用的技術方案本發明采用數字選頻之后調整每載波的 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 統工作頻率范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，就相當于滿足系統帶內 波動< 3dB的要求。本發明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。本發明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，然后通過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程序模塊計算得到后通過I2Canter-htegrated Circuit)總線 來配置；系統在數字選頻之后每個載波需要有單獨的功率控制模塊。如果系統的DDC、DUC 是采用的專門的芯片的，那么這種專門芯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，那么在設計DUC的時候，每載波的IQ基帶復信號(一個復 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，把系統工作頻率范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，然后根據折線的斜率、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)、關于折線的斜率、載波的功率控制值都是由數字板的ARM程序模塊來計算并 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是本發明的數字上變頻(DUC)的實現框圖；圖3是本發明選頻直放站的帶內波動的折線化近似圖；圖4是本發明選頻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)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，為后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基帶復信號(一個復信號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后得信號經過截位、四舍五入，然后再做數字 上變頻(DUC)。圖3是本發明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，然后輸入系統頻率為 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。然后把系統工作頻率范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軟件配置給數字板的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，那么直線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，那么載波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，然后根據折線的斜率、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。然后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是本發明選頻直放站的帶內波動補償示意圖，經過調整載波功率后的系統帶 內波動可以控制在1.5db之內。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。我們把數字選 頻直放站的帶內波動等效為系統工作頻率范圍內每載波的載波輸出功率的不同，采用調節 每個載波的功率來抵消直放站系統的帶內波動，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。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
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，其特征是在 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；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。
2.一種采用如權利要求1所述的帶內波動補償的數字選頻直放站的補償方法，其特 征在于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，然后通過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。
3.根據權利要求2所述的帶內波動補償的數字選頻直放站的補償方法，其特征在于 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程序模塊計算得到后通過I2C總線來配置；2)、在沒有帶內波動補償的情況下，把系統工作頻率范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，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，知道當前載波在 哪段折線之內，然后根據折線的斜率、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時的每載波功率控制 值來抵消系統的帶內波動；5)、關于折線的斜率、載波的功率控制值都是由數字板的ARM程序模塊來計算并通過 I2C總線來配置每載波功率控制值，使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。
全文摘要
本發明公開了一種帶內波動補償的數字選頻直放站及補償方法，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。本發明有益的效果是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，把數字選頻直放站的帶內波動等效為系統工作頻率范圍內每載波的載波輸出功率的不同，采用調節每個載波的功率來抵消直放站系統的帶內波動，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H04B7/155GK102064889SQ20101053771
公開日2011年5月18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