專利名稱：一種降低微波通信系統(tǒng)中鄰頻干擾提高頻點(diǎn)復(fù)用率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在通信系統(tǒng)中利用超導(dǎo)濾波器技術(shù)降低微波通訊過程中的鄰頻干擾，提高鄰頻載干比和頻點(diǎn)復(fù)用率的方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在微波通訊領(lǐng)域中，尤其是對于目前正在被普遍使用的GSM或CDMA移動通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，頻率資源是最重要的資源之一，如何降低網(wǎng)絡(luò)中鄰頻干擾，提高鄰頻載干比，提高頻點(diǎn)的復(fù)用效率是各個(gè)移動運(yùn)營商普遍關(guān)心的問題。
以蜂窩網(wǎng)為例，分配頻率時(shí)，第k個(gè)小區(qū)的分配頻道為k，k+n，k+2n，k+3n，....例如，對于頻率復(fù)用模式為12的TACS蜂窩網(wǎng)，n＝12，每個(gè)頻點(diǎn)是25k，臨近頻率的最小間隔是300kHz，對于頻率復(fù)用模式為4×3的GSM系統(tǒng)，每個(gè)頻點(diǎn)為200kHz，小區(qū)內(nèi)相鄰頻道的最小間隔為2400kHz。上面的頻點(diǎn)分配和復(fù)用方法，是比較典型的，在頻率比較緊張的地區(qū)，也有采用復(fù)用率更高的頻率復(fù)用方案的，同頻和鄰頻載干比會嚴(yán)重下降，影響運(yùn)營商的服務(wù)質(zhì)量，這主要是因?yàn)猷忣l干擾造成的。假設(shè)臨近頻道的發(fā)射功率相同，可以考慮在收發(fā)信機(jī)的前端設(shè)置濾波器，但主要靠收發(fā)信機(jī)解調(diào)前濾波器陡峭的衰減特性，對鄰近頻道干擾提供足夠的帶阻衰減量。比如從移動通信的實(shí)際情況出發(fā)，當(dāng)一個(gè)具有一定發(fā)射功率的移動臺靠近被干擾的鄰道收發(fā)信機(jī)時(shí)，發(fā)信機(jī)的鄰道輻射可能接近或超過收發(fā)信機(jī)的靈敏度，使得收發(fā)信機(jī)不能正常工作。但如果能夠利用超導(dǎo)濾波器技術(shù)極大的降低鄰頻干擾，提高收發(fā)信機(jī)的鄰道選擇性，提高鄰頻載干比，情況就大不相同了。
收發(fā)信機(jī)鄰道選擇性是指收發(fā)信機(jī)抑制鄰道干擾的能力，它主要由收發(fā)信機(jī)各路信號處理單元中的濾波器帶外抑制能力決定，如果收發(fā)信機(jī)具有良好的鄰道選擇性，能夠最大限度的衰減發(fā)信機(jī)邊帶擴(kuò)展落到被干擾收發(fā)信機(jī)組大區(qū)域的干擾，則可以減輕鄰道干擾的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服微波通信系統(tǒng)中鄰頻干擾大和頻點(diǎn)復(fù)用率低的問題，本發(fā)明提出了一種利用超導(dǎo)濾波器技術(shù)極大地降低鄰頻干擾，提高頻點(diǎn)復(fù)用率的方法。
本發(fā)明提供的降低微波通信系統(tǒng)中鄰頻干擾提高頻點(diǎn)復(fù)用率的方法，其特征在于，該方法通過如下步驟對微波通信系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)進(jìn)行改造1)首先根據(jù)通信系統(tǒng)的工作頻率，選擇中心頻率相一致的超導(dǎo)濾波器組；2)再根據(jù)濾波器在收發(fā)信機(jī)中的不同位置，在中心頻率相一致的超導(dǎo)濾波器組中，進(jìn)一步選擇與信道工作頻點(diǎn)和頻點(diǎn)通帶寬度相一致的超導(dǎo)濾波器；3)將設(shè)置在收信機(jī)各路信號處理單元中的本征振蕩器和后級放大器之間的非超導(dǎo)濾波器改換成第2)步確定的超導(dǎo)濾波器；4)將設(shè)置在發(fā)信機(jī)各路信號處理單元中的本征振蕩器和后級放大器之間的非超導(dǎo)濾波器改換成第2)步確定的超導(dǎo)濾波器；通信系統(tǒng)的合分路單元傳遞的上行信號經(jīng)過上述超導(dǎo)濾波器后，鄰道干擾噪聲被衰減，鄰頻載干比被提高，使得相鄰頻點(diǎn)的頻道間隔數(shù)減少，從而提高了頻點(diǎn)的復(fù)用效率。
為了進(jìn)一步提高抗干擾能力，還可以根據(jù)通信系統(tǒng)的工作頻率、信道工作頻點(diǎn)和頻點(diǎn)通帶寬度選擇中心頻率相一致，通帶寬度能夠覆蓋通信系統(tǒng)收發(fā)信機(jī)所有頻點(diǎn)的多頻點(diǎn)超導(dǎo)濾波器；并用其替換通信系統(tǒng)合分路單元中的非超導(dǎo)濾波器，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的載干比。
本發(fā)明所述的通信系統(tǒng)為利用微波進(jìn)行通信的設(shè)備或基站，比如GSM基站、CDMA基站、通信雷達(dá)、航天設(shè)備、飛機(jī)導(dǎo)航設(shè)備或其他的微波通訊設(shè)施。
本發(fā)明所述的超導(dǎo)濾波器是指用超導(dǎo)材料做成的濾波器系統(tǒng)，具有極小的帶內(nèi)插損，極高的帶外抑制和帶邊陡峭度。
本發(fā)明所述的方法不僅能夠極大的改善通訊系統(tǒng)基站的鄰頻抗干擾能力，提高收發(fā)信機(jī)的鄰道選擇性，而且可以大大通訊系統(tǒng)基站的頻點(diǎn)復(fù)用間隔，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、提高頻點(diǎn)的復(fù)用提供了新的方法，對于優(yōu)化通訊網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，提高頻率資源的利用效率，降低運(yùn)營商的運(yùn)營成本具有重要意義。因此，本發(fā)明提出的超導(dǎo)濾波器和通信技術(shù)的結(jié)合，大大提高了頻率資源的使用效率，為無線通訊網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和降低運(yùn)營商的運(yùn)營成本開辟了新的途徑，代表了未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，有著巨大的市場價(jià)值。


圖1是微波通信系統(tǒng)的射頻部分示意圖。
圖2是微波通信系統(tǒng)的合分路單元示意圖。
圖3是普通濾波器和超導(dǎo)濾波器的波形原理示意圖。
圖4是頻點(diǎn)復(fù)用示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
在微波通信系統(tǒng)中，以GSM和CDMA基站為例，基站的射頻部分主要包括室外天線、合分路單元(雙工器和濾波器等)、收發(fā)信機(jī)、電源和其他控制系統(tǒng)。
目前的通信系統(tǒng)中，主要是采用在收發(fā)信機(jī)和合分路單元中增加普通濾波器，比如金屬濾波器、晶體濾波器或其他的非超導(dǎo)濾波器，這些濾波器的帶邊陡峭度不高，大約在3～5dB/Mhz，為了滿足要求，只能夠采用增加頻點(diǎn)之間的間隔來降低鄰頻干擾噪聲，這樣只要保證基站的相鄰頻點(diǎn)之間的頻率間隔足夠大，就能夠達(dá)到減少鄰頻干擾的目的。但是這種方法，極大地限制了頻率資源的使用效率。比如當(dāng)為蜂窩網(wǎng)分配頻率時(shí)，實(shí)際的分配方案之一為第k個(gè)小區(qū)的分配頻道為k，k+n，k+2n，k+3n，....例如，對于頻率復(fù)用模式為4×3的GSM系統(tǒng)，每個(gè)頻點(diǎn)為200kHz，小區(qū)內(nèi)相鄰頻道的最小間隔為2400kHz。所以，對于GSM系統(tǒng)，如果分配一個(gè)6MHZ的帶寬，每個(gè)頻點(diǎn)為200KHz，可以有30個(gè)可用頻點(diǎn)，但是，如果按照以上4×3復(fù)用分配，基站可能最多的頻點(diǎn)也只能夠是(2，2，3)，可見頻率的復(fù)用效率是比較低的。
本發(fā)明提供的降低微波通信系統(tǒng)中鄰頻干擾提高鄰頻載干比和頻點(diǎn)復(fù)用率的方法，通過如下步驟對微波通信系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)進(jìn)行改造首先根據(jù)通信系統(tǒng)的工作頻率，選擇中心頻率相一致的超導(dǎo)濾波器組；再根據(jù)濾波器在收發(fā)信機(jī)中的不同位置，在中心頻率相一致的超導(dǎo)濾波器組中，進(jìn)一步選擇與信道工作頻點(diǎn)和頻點(diǎn)通帶寬度相一致的超導(dǎo)濾波器；例如，對于中國移動的GSM系統(tǒng)，首先選擇工作頻率是1800Mhz還是900Mhz，再選擇具體的頻點(diǎn)編號和相應(yīng)200Khz帶寬的超導(dǎo)濾波器。
然后，將設(shè)置在收信機(jī)各路信號處理單元中的本征振蕩器和后級放大器之間的非超導(dǎo)濾波器改換成上述確定的超導(dǎo)濾波器；并將設(shè)置在發(fā)信機(jī)各路信號處理單元中的本征振蕩器和后級放大器之間的非超導(dǎo)濾波器改換成上述確定的超導(dǎo)濾波器。
如圖1所示，通信基站的下行信號經(jīng)過發(fā)信機(jī)的IQ調(diào)制器調(diào)制后，通過第一級放大器，隨后的超導(dǎo)濾波器將帶外信號進(jìn)行過濾，將比較干凈的調(diào)制信號經(jīng)過放大送入到合分路單元，并經(jīng)過塔頂放大器經(jīng)信號從室外天線發(fā)射出去；基站接收到的上行信號經(jīng)過合分路單元的初級放大后，被送到收信機(jī)單元，然后經(jīng)過再次放大，由超導(dǎo)濾波器將帶外的信號徹底過濾干凈，去除絕大部分的噪聲干擾，并將信號送到IQ解調(diào)器對信號進(jìn)行解調(diào)。通信系統(tǒng)的合分路單元傳遞的上行信號經(jīng)過上述超導(dǎo)濾波器后，鄰道干擾噪聲被衰減，相鄰頻點(diǎn)的頻道間隔數(shù)減少，徹底改變通信系統(tǒng)的通帶邊沿特性，提高了系統(tǒng)抗鄰頻干擾能力，從而提高了頻點(diǎn)的復(fù)用效率。
如圖3所示，原系統(tǒng)中頻率復(fù)用的頻率間隔至少是A1和A2之間的頻率間隔，在使用超導(dǎo)濾波器后，頻率間隔變成了A1和B1之間的間隔就可以了。理想狀態(tài)下，如果超導(dǎo)濾波器的帶邊陡峭度提高一倍，則頻點(diǎn)的復(fù)用率就提高一倍，下面通過比較可以發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)濾波器的指標(biāo)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于普通濾波器，僅就帶邊陡峭度指標(biāo)，可以從目前的3-5dB/MHz提高到50dB/MHz以上。
為了進(jìn)一步提高抗干擾能力，還可以進(jìn)一步選擇與通信系統(tǒng)的工作頻率、信道工作頻點(diǎn)和頻點(diǎn)通帶寬度相一致的多頻點(diǎn)超導(dǎo)濾波器；并用其替換通信系統(tǒng)合分路單元中的非超導(dǎo)濾波器，如圖2所示。
超導(dǎo)濾波器是利用超導(dǎo)材料設(shè)計(jì)制造成的濾波器系統(tǒng)，因?yàn)槌瑢?dǎo)材料在超導(dǎo)狀態(tài)下具有特殊的物理性質(zhì)，因此，用薄膜超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)濾波器具有帶外抑制大，帶內(nèi)插損小，和邊沿陡峭度高的特點(diǎn)。在實(shí)際的應(yīng)用中，可以選擇從國外進(jìn)口的超導(dǎo)濾波器，也可以選擇國產(chǎn)的超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)，比如美國STI公司的Superfilter超導(dǎo)濾波器。超導(dǎo)濾波器和目前普遍使用的金屬濾波器的參數(shù)比較表1表1

如圖4所示，第一曲線10為超導(dǎo)濾波器的濾波特性曲線，第二曲線20為目前使用的普通金屬濾波器或其他濾波器的特性曲線，D3是相應(yīng)頻點(diǎn)的通帶區(qū)域，D1和D2是對通帶的噪聲干擾區(qū)域，可見在D1和D2區(qū)由于普通濾波器的帶邊陡峭度太小，給系統(tǒng)帶來大量的干擾，濾波器的帶邊陡峭度越大，D1和D2的面積就越小，干擾就越小，比較可見超導(dǎo)濾波器的干擾是非常小的。
在使用非超導(dǎo)濾波器的情況下，它的帶邊陡峭度比較小(一般在3DB/MHZ左右)，需要較大頻點(diǎn)間隔，對于GSM系統(tǒng)一般要求間隔在12個(gè)頻點(diǎn)以上，即頻點(diǎn)復(fù)用之間至少相隔2400KHZ，否則將造成嚴(yán)重鄰頻干擾。超導(dǎo)濾波器的帶邊陡峭度比較高，目前技術(shù)上可以做到50DB/MHZ以上，按照同樣的設(shè)計(jì)要求，頻點(diǎn)復(fù)用之間的間隔只需要相隔2個(gè)頻點(diǎn)就可以，同樣以上面數(shù)據(jù)為例對于6MHZ的GSM系統(tǒng)，如果頻點(diǎn)為200KHZ，基站可獲得的最大頻點(diǎn)分配理論上可以達(dá)到(10，10，10)，基站的頻點(diǎn)復(fù)用率提高了近5倍，大大提高了頻率資源的使用效率，給運(yùn)營上帶來巨大的效益。
權(quán)利要求
1.一種降低微波通信系統(tǒng)中鄰頻干擾提高頻點(diǎn)復(fù)用率的方法，其特征在于，該方法通過如下步驟對微波通信系統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)進(jìn)行改造1)首先根據(jù)通信系統(tǒng)的工作頻率，選擇中心頻率相一致的超導(dǎo)濾波器組；2)再根據(jù)濾波器在收發(fā)信機(jī)中的不同位置，在中心頻率相一致的超導(dǎo)濾波器組中，進(jìn)一步選擇與信道工作頻點(diǎn)和頻點(diǎn)通帶寬度相一致的超導(dǎo)濾波器；3)將設(shè)置在收信機(jī)各路信號處理單元中的本征振蕩器和后級放大器之間的非超導(dǎo)濾波器改換成第2)步確定的超導(dǎo)濾波器；4)將設(shè)置在發(fā)信機(jī)各路信號處理單元中的本征振蕩器和后級放大器之間的非超導(dǎo)濾波器改換成第2)步確定的超導(dǎo)濾波器；通信系統(tǒng)的合分路單元傳遞的上行信號經(jīng)過上述超導(dǎo)濾波器后，鄰道干擾噪聲被衰減，鄰頻載干比被提高，使得相鄰頻點(diǎn)的頻道間隔數(shù)減少，從而提高了頻點(diǎn)的復(fù)用效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)通信系統(tǒng)的工作頻率、信道工作頻點(diǎn)和頻點(diǎn)通帶寬度選擇中心頻率相一致，通帶寬度能夠覆蓋通信系統(tǒng)收發(fā)信機(jī)所有頻點(diǎn)的多頻點(diǎn)超導(dǎo)濾波器；并用其替換通信系統(tǒng)合分路單元中的非超導(dǎo)濾波器，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的載干比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的通信系統(tǒng)為GSM基站、CDMA基站或通信雷達(dá)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的通信系統(tǒng)為航天設(shè)備或飛機(jī)導(dǎo)航設(shè)備。
全文摘要
一種降低微波通信系統(tǒng)中鄰頻干擾提高頻點(diǎn)復(fù)用率的方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。為了克服通信系統(tǒng)中鄰頻干擾大和頻點(diǎn)復(fù)用率低的問題，本發(fā)明公開的方法包括如下步驟首先根據(jù)通信系統(tǒng)的工作頻率，選擇中心頻率相一致的超導(dǎo)濾波器組；再根據(jù)濾波器在收發(fā)信機(jī)中的不同位置，在中心頻率相一致的超導(dǎo)濾波器組中，進(jìn)一步選擇與信道工作頻點(diǎn)和頻點(diǎn)通帶寬度相一致的超導(dǎo)濾波器；將設(shè)置在收信機(jī)和發(fā)信機(jī)各路信號處理單元中的本征振蕩器和后級放大器之間的非超導(dǎo)濾波器改換成上述超導(dǎo)濾波器；通信系統(tǒng)的合分路單元傳遞的上行信號經(jīng)過上述超導(dǎo)濾波器后，鄰道干擾噪聲被衰減，鄰頻載干比被提高，使得相鄰頻點(diǎn)的頻道間隔數(shù)減少，從而提高了頻點(diǎn)的復(fù)用效率。
文檔編號H04B15/00GK1588829SQ20041007449
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
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