專利名稱：基于頻差數字補償的移頻直放站和頻差數字補償方法
技術領域：
本發明涉及移頻直放站領域，特別涉及一種基于頻差數字補償的移頻直放站和頻差數字補償方法。
背景技術：
在移頻直放站中，近端和遠端由于其各自的晶振的頻率之間存在偏差，導致使得二者的射頻本振有頻率偏差，從而使業務信號經過移頻直放站后產生頻移。按照+/-2.5ppm的晶振頻率偏差計算，在900M頻段，頻率偏差為+/-2250Hz。該頻率偏差(即頻差)會嚴重影響手機和基站的接收性能。現有技術中通常采用以下方法解決頻率偏差大的問題。(I)近端和遠端的晶振采用同源參考信號，以消除近遠端本振頻差。然而，在移頻實際應用的環境中，近遠端相距很遠，不可能做到采用同源參考。(2)近端和遠端都米用聞穩晶振，以減小頻差，使頻差控制在允許范圍內。但是，聞穩晶振非常昂貴，成本太高，大大增加了移頻直放站的成本，且高穩晶振易老化，工作時間長了頻偏也會變大。

發明內容
本發明提供了一種基于頻差數字補償的移頻直放站和頻差數字補償方法，以解決現有技術中近端與遠端之間存在頻差的問題。為解決上述問題，作為本發明的第一個方面，提供了一種基于頻差數字補償的移頻直放站，包括:近端機，近端機向其下行信號的中繼頻段插入單一頻率的參考信號；和遠端機，與近端機通訊連接，遠端機包括:頻偏檢測電路，接收下行信號，用于檢測下行信號中的參考信號與遠端機的本振信號之間的頻率差值；及遠端頻率補償電路，用于根據頻率差值對遠端機的上行信號和下行信號進行頻率補償。進一步地，頻率差值所對應的頻率字為第一頻率字，參考信號所對應的頻率字為第二頻率字，第一頻率字與第二頻率字的和為第三頻率字；遠端機還包括頻率差系數產生電路，與頻偏檢測電路和遠端頻率補償電路連接，用于根據第一頻率字與第三頻率字的比值生成頻率差系數、并將頻率差系數發送給遠端頻率補償電路。進一步地，遠端頻率補償電路包括中頻補償電路,接收來自頻率差系數產生電路的頻率差系數，用于根據頻率差系數對遠端機的上行中頻輸出信號和下行中頻輸入信號進行頻差補償。進一步地，遠端機還包括壓控晶振，中頻補償電路與壓控晶振連接，中頻補償電路根據頻率差系數控制壓控晶振的電壓以控制壓控晶振的頻率。進一步地，遠端頻率補償電路包括射頻補償電路,接收來自頻率差系數產生電路的頻率差系數，用于根據頻率差系數對遠端機的上行射頻輸入信號和下行射頻輸出信號進行頻差補償。
進一步地，遠端機還包括壓控晶振，射頻補償電路與壓控晶振連接，射頻補償電路根據頻率差系數控制壓控晶振的電壓以控制壓控晶振的頻率。進一步地,近端機包括固定晶振。作為本發明的第二個方面，提供了一種頻差數字補償方法，包括:近端機向業務信號中插入具有單一頻率的參考信號，并發送業務信號；遠端機接收業務信號，并檢測接收到的業務信號中的參考信號與遠端機的本振信號之間的頻率差值，遠端機根據頻率差值對其輸入信號和輸出信號進行頻差補償。進一步地，遠端機根據下式得到頻率差系數:FDF = -DIF_REF_Fff/(REF_FREQ_FWO+DIF_REF_FW)其中，FDF為頻率差系數；DIF_REF_FW為頻率差值在遠端機的采樣頻率域所對應的第一頻率字；REF_FREQ_FW0為參考信號的頻率所對應的32位的第二頻率字。進一步地，遠端機根據頻率差系數對輸入信號和輸出信號中的中頻信號和射頻信號進行頻差補償。本發明在近端機對其下行信號在中繼頻段插入參考信號，其遠端機檢測參考信號與遠端機的本振信號之間的頻率差值，再根據頻率差值對上行和下行信號進行頻差補償，從而使近端機與遠端機的頻率同步，以消除二者之間的頻差。


圖1示意性地示出了本發明的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。作為本發明的第一方面，提供了一種基于頻差數字補償的移頻直放站。如圖1所示，本發明中的基于頻差數字補償的移頻直放站，包括:近端機，近端機向其下行信號的中繼頻段插入單一頻率的參考信號；和遠端機，與近端機通訊連接。優選地，近端機包括固定晶振。其中，遠端機包括:頻偏檢測電路，接收下行信號，用于檢測下行信號中的參考信號與遠端機的本振信號之間的頻率差值；及遠端頻率補償電路，用于根據頻率差值對遠端機的上行信號和下行信號進行頻率補償。如圖1所示,參考信號的頻率為f0 (該頻率為約定的或已知的)，遠端機產生一個與f0相對應的、頻率為f0’的本振信號。通過頻偏檢測電路,可以檢測二者之間的頻率差值為Af。然后，遠端頻率補償電路根據Af 的值，遠端機進行頻率補償，以使近端機與遠端機的頻率同步。
本發明在近端機對其下行信號在中繼頻段(例如中繼頻段的中心位置)插入一個單一頻率的信標信號作為參考信號。遠端機則檢測此參考信號，并檢測該參考信號與遠端機的本振信號之間的頻率差值(即頻差)，從而檢測出頻率的偏移量。然后，遠端機就可以根據這個偏移量折算出上行和下行信號需要補償的頻差，從而使近端機與遠端機的頻率同步，以消除二者之間的頻差。
優選地，頻率差值所對應的頻率字為第一頻率字，參考信號所對應的頻率字為第二頻率字，第一頻率字與第二頻率字的和為第三頻率字；遠端機還包括頻率差系數產生電路，與頻偏檢測電路和遠端頻率補償電路連接，用于根據第一頻率字與第三頻率字的比值生成頻率差系數、并將頻率差系數發送給遠端頻率補償電路。進一步地，設頻率差值A f所對應的頻率字為第一頻率字，用DIF_REF_FW表示。已知近端機的下行信號的參考信號的頻率為REF_FREQ0，近端機的標稱采樣頻率為FS0。則參考信號的頻率所對應的32位的第二頻率字REF_FREQ_FW0為:REF_FREQ_FW0 = REF_FREQ0*2~32/FS0公式(I)近端機的頻率無偏差，設遠端機的頻率差系數為FDF (單位ppm)，則遠端機的下行接收的標稱參考頻率REF_FREQ為:REF_FREQ = REF_FREQ0*(1+FDF)公式(2)進一步地，檢測到的頻率差值DIF_REF (即A f)為:DIF_REF = REF_FREQO_REF_FREQ = -REF_FREQ0*FDF 公式(3)設遠端采樣頻率為FS0* (I+FDF)，那么將DIF_REF折算到遠端采樣頻率域時，其對應的第一頻率字DIF_REF_FW為:DIF_REF_Fff = DIF_REF*2~32/(FSO*(1+FDF))= REF_FREQ_FW0/ (1+FDF) -REF_FREQ_FW0公式(4)
則根據公式(4)可得到頻率差系數FDF為:FDF = -DIF_REF_FW/(REF_FREQ_FWO+DIF_REF_FW) 公式(5)由公式(5)可知，通過第一頻率字DIF_REF_FW與第三頻率字(即REF_FREQ_FW0+DIF_REF_FW)的比值就可以得到頻率差系數FDF。優選地，遠端頻率補償電路包括中頻補償電路，接收來自頻率差系數產生電路的頻率差系數，用于根據頻率差系數對遠端機的上行中頻輸出信號和下行中頻輸入信號進行頻差補償。請參考圖1，優選地，遠端機還包括壓控晶振，中頻補償電路與壓控晶振NCO連接，中頻補償電路根據頻率差系數控制壓控晶振的電壓以控制壓控晶振的頻率。實施例1:對下行中頻輸入信號進行補償時，設下行中頻輸入信號的頻率為NFD_FREQ0，其變頻補償頻率DIF_DN_IN_FREQ為:DIF_DN_IN_FREQ = NFD_FREQ0*FDF = -NFD_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF公式(6)變頻補償頻率對應的32位頻率字為:DIF_DN_IN_FREQ_Fff = _NFD_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF_FW 公式(7)實施例2:在對上行中頻輸出信號進行補償時，設上行中頻輸出信號的頻率為NFU_FREQ0，其變頻補償頻率DIF_UP_0UT_FREQ為:DIF_UP_0UT_FREQ = NFU_FREQ0*(-FDF) = NFU_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF公式(8)其變頻補償頻率所對應的32位頻率字為:DIF_UP_OUT_FREQ_Fff = NFU_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF_Fff 公式(9)
優選地，遠端機還包括壓控晶振，遠端頻率補償電路包括射頻補償電路，接收來自頻率差系數產生電路的頻率差系數，用于根據頻率差系數對遠端機的上行射頻輸入信號和下行射頻輸出信號進行頻差補償。請參考圖1，優選地，射頻補償電路與壓控晶振NCO連接，射頻補償電路根據頻率差系數控制壓控晶振的電壓以控制壓控晶振的頻率。實施例3:對下行射頻輸出信號補償時，設下行射頻輸出信號的頻率為FD_FREQ0，其變頻補償頻率 DIF_FD_0UT_FREQ 為:DIF_FD_0UT_FREQ = FD_FREQ0*(-FDF) = FD_FREQ0/REF_FREQ0*DIF_REF公式(10)其對應的32位頻率字為:DIF_FD_OUT_FREQ_Fff = FD_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF_Fff 公式(11)實施例4:對上行射頻輸入信號進行補償時，上行射頻輸入信號的頻率為FU_FREQ0，其變頻補償頻率DIF_UP_IN_FREQ為:DIF_UP_IN_FREQ = FU_FREQ0*FDF = _FU_FREQ0/REF_FREQ0*DIF_REF 公式(12)換算成32位頻率字:DIF_UP_IN_FREQ_Fff = _FU_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF_FW 公式(13)特別地，頻偏檢測電路、遠端頻率補償電路和頻率差系數產生電路均采用FPGA來設計，當然，也可以采用其它邏輯電路設計。作為本發明的第二方面，提供了一種頻差數字補償方法。在上述移頻直放站的基礎上，本發明中的頻差數字補償方法包括:近端機向業務信號中插入具有單一頻率的參考信號，并發送業務信號；遠端機接收業務信號，并檢測接收到的業務信號中的參考信號與遠端機的本振信號之間的頻率差值，遠端機根據頻率差值對其輸入信號和輸出信號進行頻差補償。優選地，遠端機根據下式得到頻率差系數:FDF = -DIF_REF_Fff/(REF_FREQ_FWO+DIF_REF_FW)其中，FDF為頻率差系數；DIF_REF_FW為頻率差值在遠端機的采樣頻率域所對應的第一頻率字；REF_FREQ_FW0為參考信號的頻率所對應的32位的第二頻率字。進一步地，遠端機根據頻率差系數對輸入信號和輸出信號中的中頻信號和射頻信號進行頻差補償。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于頻差數字補償的移頻直放站，其特征在于，包括: 近端機，所述近端機向其下行信號的中繼頻段插入單一頻率的參考信號；和 遠端機，與所述近端機通訊連接，所述遠端機包括: 頻偏檢測電路，接收所述下行信號，用于檢測所述下行信號中的所述參考信號與所述遠端機的本振信號之間的頻率差值；及 遠端頻率補償電路，用于根據所述頻率差值對所述遠端機的上行信號和下行信號進行頻率補償。
2.根據權利要求1所述的移頻直放站，其特征在于，所述頻率差值所對應的頻率字為第一頻率字，所述參考信號所對應的頻率字為第二頻率字，所述第一頻率字與所述第二頻率字的和為第三頻率字； 所述遠端機還包括頻率差系數產生電路，與所述頻偏檢測電路和所述遠端頻率補償電路連接，用于根據所述第一頻率字與所述第三頻率字的比值生成頻率差系數、并將所述頻率差系數發送給所述遠端頻率補償電路。
3.根據權利要求2所述的移頻直放站，其特征在于，所述遠端頻率補償電路包括中頻補償電路，接收來自所述頻率差系數產生電路的所述頻率差系數，用于根據所述頻率差系數對所述遠端機的上行中頻輸出信號和下行中頻輸入信號進行頻差補償。
4.根據權利要求3所述的移頻直放站，其特征在于，所述遠端機還包括壓控晶振，所述中頻補償電路與所述壓控晶振連接，所述中頻補償電路根據所述頻率差系數控制所述壓控晶振的電壓以控制所述壓控晶振的頻率。
5.根據權利要求2所述的移頻直放站，其特征在于，所述遠端頻率補償電路包括射頻補償電路，接收來自 所述頻率差系數產生電路的所述頻率差系數，用于根據所述頻率差系數對所述遠端機的上行射頻輸入信號和下行射頻輸出信號進行頻差補償。
6.根據權利要求5所述的移頻直放站，其特征在于，所述遠端機還包括壓控晶振，所述射頻補償電路與所述壓控晶振連接，所述射頻補償電路根據所述頻率差系數控制所述壓控晶振的電壓以控制所述壓控晶振的頻率。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的移頻直放站，其特征在于，所述近端機包括固定晶振。
8.一種頻差數字補償方法，其特征在于，包括: 近端機向業務信號中插入具有單一頻率的參考信號，并發送所述業務信號； 遠端機接收所述業務信號，并檢測接收到的所述業務信號中的參考信號與所述遠端機的本振信號之間的頻率差值，所述遠端機根據所述頻率差值對其輸入信號和輸出信號進行頻差補償。
9.根據權利要求8所述的頻差數字補償方法，其特征在于，所述遠端機根據下式得到頻率差系數:FDF = -DIF_REF_Fff/(REF_FREQ_FWO+DIF_REF_FW) 其中，FDF為頻率差系數；DIF_REF_FW為所述頻率差值在所述遠端機的采樣頻率域所對應的第一頻率字；REF_FREQ_FWO為所述參考信號的頻率所對應的32位的第二頻率字。
10.根據權利要求9所述的頻差數字補償方法，其特征在于，所述遠端機根據所述頻率差系數對所述輸入信號和所述輸出信號中的中頻信號和射頻信號進行頻差補償。
全文摘要
本發明提供了基于頻差數字補償的移頻直放站和頻差數字補償方法。移頻直放站包括近端機，近端機向其下行信號的中繼頻段插入單一頻率的參考信號；和遠端機，與近端機通訊連接，遠端機包括頻偏檢測電路，接收下行信號，用于檢測下行信號中的參考信號與遠端機的本振信號之間的頻率差值；及遠端頻率補償電路，用于根據頻率差值對遠端機的上行信號和下行信號進行頻率補償。本發明在近端機對其下行信號在中繼頻段插入參考信號，其遠端機檢測參考信號與遠端機的本振信號之間的頻率差值，再根據頻率差值對上行和下行信號進行頻差補償，從而使近端機與遠端機的頻率同步，以消除二者之間的頻差。
文檔編號H04B7/155GK103199914SQ20121022315
公開日2013年7月10日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者賈學卿 申請人:深圳格蘭泰克科技有限公司