專利名稱：一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償數(shù)字直放站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋及優(yōu)化領(lǐng)域，主要是一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償數(shù)字直 放站。
背景技術(shù)：
隨著移動通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，直放站作為改善移動網(wǎng)信號弱區(qū)、盲區(qū)的重要設(shè) 備，以其投資較少、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便靈活等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于移動通信網(wǎng)。未來的移動通 信系統(tǒng)存在著多頻、多模、多體制和多標(biāo)準(zhǔn)等問題，這就限制了各種設(shè)備的互通和兼容，因 此對軟件無線電技術(shù)在直放站中的應(yīng)用提出了切實需求。為了提高直放站的性價比，采用 數(shù)字技術(shù)統(tǒng)一直放站的硬件平臺是一種較好的解決方案。數(shù)字光纖直放站是一種基站射頻拉遠(yuǎn)設(shè)備，它由一臺近端單機(jī)和多臺遠(yuǎn)端機(jī)組 成，利用數(shù)字緩存技術(shù)和數(shù)字光傳輸技術(shù)實現(xiàn)多個遠(yuǎn)端單元的組網(wǎng)連續(xù)覆蓋；同時運(yùn)用數(shù) 字濾波和功率觸發(fā)技術(shù)實現(xiàn)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(shù)字光纖系統(tǒng)下行鏈路近端單元通過射頻接口耦合基站扇區(qū)信號，經(jīng)雙工器、模擬 變頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字下變頻(DDC)后進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，數(shù)字光信號通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn) 端單元，遠(yuǎn)端單元經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字上變頻(DUC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)、模擬變頻后進(jìn)入射頻功 率放大器，最后大功率射頻信號送到天饋系統(tǒng)。數(shù)字光線系統(tǒng)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(shù)字直放站的硬件平臺包括雙工器、小信號板、數(shù)字板、功放、監(jiān)控板、電源模塊等 幾個部分。直放站技術(shù)要求直放站系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)最大電平和最小電平的差值即帶 內(nèi)波動< 3dB(峰峰值)。系統(tǒng)的帶內(nèi)波動主要由系統(tǒng)信號鏈路模擬部分，比如雙工器、聲表 濾波器等的帶內(nèi)頻率響應(yīng)的不平坦引起，如果整個系統(tǒng)設(shè)計不是選用具有較好帶內(nèi)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(tǒng)帶內(nèi)波動< 3dB的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償數(shù)字直 放站，采用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)來實現(xiàn)，本實用新型采用在模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)后的數(shù)字 中頻信號加入一個頻率響應(yīng)與系統(tǒng)的帶內(nèi)波動反相的FIR濾波器來補(bǔ)償系統(tǒng)的帶內(nèi)波動。本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案本實用新型所述的這種帶內(nèi)波動補(bǔ)償數(shù)字直放站，包括有近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)，在模 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后，在數(shù)字下變頻模塊之前插入一個參數(shù)可以在線配置的帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波 器，該帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)在數(shù)字中頻工作頻率范圍的響應(yīng)相反。本實用新型所述的帶內(nèi)波動補(bǔ)償數(shù)字直放站的補(bǔ)償方法，步驟如下1)、系統(tǒng)在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC后，在數(shù)字下變頻模塊(DDC)之前插入一個帶內(nèi)波動 補(bǔ)償濾波器(^R補(bǔ)償濾波器)，帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器的參數(shù)在線配置；2)、在沒有帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)那闆r下，系統(tǒng)的輸入端加正弦波掃頻信號，系統(tǒng)輸出接到頻譜儀，得到系統(tǒng)的頻率響應(yīng)以及系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)的帶內(nèi)波動；3)、根據(jù)前面測試所得的系統(tǒng)的帶內(nèi)波動，設(shè)計一個帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器，帶內(nèi)波 動補(bǔ)償濾波器的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)在數(shù)字中頻工作頻率范圍的響應(yīng)相反；4)、根據(jù)前面設(shè)計得到的帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器參數(shù)，數(shù)字板ARM程序模塊通過I2C 總線配置帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器的濾波器系數(shù)，用帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器的頻率響應(yīng)抵消系統(tǒng) 沒補(bǔ)償前的帶內(nèi)波動，從而減少系統(tǒng)的帶內(nèi)波動。上位機(jī)配置軟件通過本地串口來配置ARM 的參數(shù)；用matlab工具用來計算數(shù)字寬帶直放站帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器的系數(shù)。本實用新型有益的效果是采用數(shù)字技術(shù)來抵消系統(tǒng)模擬器件的比較大的帶內(nèi)波 動，實現(xiàn)起來非常的簡單和有效，大大的降低了直放站系統(tǒng)帶內(nèi)波動這塊的設(shè)計難度，對于 解決同類的設(shè)計存在的技術(shù)難題具有重大的參考和現(xiàn)實意義。

圖1是數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)示意圖；圖2是本實用新型數(shù)字下變頻(DDC)的實現(xiàn)框圖；圖3是本實用新型數(shù)字選帶直放站的帶內(nèi)波動補(bǔ)償示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明圖1是數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包括有近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)，系統(tǒng)下行鏈 路近端單元通過射頻接口耦合基站扇區(qū)信號，經(jīng)雙工器、模擬變頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字 下變頻(DDC)后進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，數(shù)字光信號通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端單元，遠(yuǎn)端單元經(jīng)光電轉(zhuǎn) 換、數(shù)字上變頻(DUC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)、模擬變頻后進(jìn)入射頻功率放大器，最后大功率射頻 信號送到天饋系統(tǒng)。數(shù)字光纖系統(tǒng)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是本實用新型數(shù)字下變頻(DDC)的實現(xiàn)框圖。我們采用的方法是在在模數(shù)轉(zhuǎn) 換(ADC)后，在數(shù)字下變頻(DDC)之前插入一個HR補(bǔ)償濾波器，帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器位置 即如圖2所示。FIR補(bǔ)償濾波器的系數(shù)可以由ARM通過I2Canter4ntegrated Circuit) 總線來在線配置。圖3是本實用新型數(shù)字直放站的帶內(nèi)波動補(bǔ)償示意圖。具體實現(xiàn)的步驟是1.首先通過測試數(shù)字直放站系統(tǒng)在沒有帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)那闆r下的帶內(nèi)波動。數(shù) 字直放站在沒有帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)那闆r下，系統(tǒng)的輸入端加正弦波掃頻信號，系統(tǒng)輸出接到 頻譜儀，可以得到系統(tǒng)的頻率響應(yīng)以及系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)的帶內(nèi)波動。比如針對GSM數(shù) 字直放站系統(tǒng)，下行信號的射頻中心頻點為942M、帶寬為24M。在沒有帶內(nèi)波動補(bǔ)償?shù)那闆r 下，輸入系統(tǒng)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(shè)置為942M，帶寬設(shè)置為30M)，我們就可以從頻譜儀中讀取GSM數(shù)字直放站下行信號工作 頻段內(nèi)的系統(tǒng)帶內(nèi)波動。GiM數(shù)字直放站下行鏈路的射頻輸入信號的中心頻點為942M，經(jīng) 過模擬混頻把射頻信號混頻到96M的模擬中頻信號，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)轉(zhuǎn)換成采樣 率為122. 88M、中頻為96M的數(shù)字中頻信號。測試所得的GSM數(shù)字直放站下行信號工作頻段 內(nèi)的系統(tǒng)帶內(nèi)波動即可等效為系統(tǒng)在采樣率為122. 88M、中頻為96M的數(shù)字中頻信號的帶內(nèi)波動，如圖2所示。2.設(shè)計一個HR補(bǔ)償濾波器，這個FIR濾波與系統(tǒng)數(shù)字中頻工作頻率范圍的帶內(nèi) 波動相反，如圖2的虛線所示。濾波器的設(shè)計方法很多可以根據(jù)頻率響應(yīng)離散化后經(jīng)過 IFFT計算得到濾波器的系數(shù)，或者是借助MATLAB信號處理工具箱提供的基于窗函數(shù)法的 FIR濾波器的設(shè)計函數(shù)fir2。Fir2函數(shù)用于設(shè)計具有任意頻率響應(yīng)形狀的加窗線性相位 HR數(shù)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(dāng)f = 1時就相應(yīng)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(xiàn)相同的頻率值；矢量 m中包含與f相對應(yīng)的期望濾波器響應(yīng)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(shù)用于濾波器設(shè)計，如省略Windows，則自動 選取Hamming窗。3.根據(jù)前面計算得到的濾波器系數(shù)通過上位機(jī)軟件配置到數(shù)字板的ARM中，然后 ARM通過I2C總線來配置帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器的系數(shù)。本實用新型采用數(shù)字信號處理技術(shù)來補(bǔ)償數(shù)字直放站系統(tǒng)的帶內(nèi)波動。我們在系 統(tǒng)數(shù)字中頻加入一個頻率響應(yīng)與系統(tǒng)的帶內(nèi)波動相反的HR濾波器來抵消系統(tǒng)的帶內(nèi)波 動。采用本方法簡單易行而且能達(dá)到非常理想的效果，大大降低了數(shù)字直放站系統(tǒng)工作頻 帶內(nèi)帶內(nèi)波動< 3dB技術(shù)要求的設(shè)計難度。經(jīng)過本方法補(bǔ)償?shù)膶拵е狈耪鞠到y(tǒng)帶內(nèi)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(shù)字域補(bǔ)償系統(tǒng)帶內(nèi)波動的方法，均落在本實用新型要求的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求1. 一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償數(shù)字直放站，包括有近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)，其特征是在模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊后，在數(shù)字下變頻模塊之前插入一個參數(shù)可以在線配置的帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器，該帶內(nèi) 波動補(bǔ)償濾波器的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)在數(shù)字中頻工作頻率范圍的響應(yīng)相反。
專利摘要本實用新型公開了一種帶內(nèi)波動補(bǔ)償數(shù)字直放站，包括有近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)，在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊后，在數(shù)字下變頻模塊之前插入一個參數(shù)可以在線配置的帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器，該帶內(nèi)波動補(bǔ)償濾波器的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)在數(shù)字中頻工作頻率范圍的響應(yīng)相反。本實用新型有益的效果是在系統(tǒng)數(shù)字中頻加入一個頻率響應(yīng)與系統(tǒng)的帶內(nèi)波動相反的FIR濾波器來抵消系統(tǒng)的帶內(nèi)波動，采用本方法簡單易行而且能達(dá)到非常理想的效果，大大降低了數(shù)字直放站系統(tǒng)工作頻帶內(nèi)帶內(nèi)波動≤3dB技術(shù)要求的設(shè)計難度。
文檔編號H03H17/02GK201860328SQ20102059921
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者王利強(qiáng), 金淮東 申請人:三維通信股份有限公司