專利名稱：一種高效率的數(shù)字光纖cdma直放站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋及優(yōu)化領(lǐng)域，主要是一種高效率的數(shù)字光纖 CDMA直放站。
背景技術(shù)：
在移動通信迅速發(fā)展的今天，無論何種無線通信的覆蓋區(qū)域都將產(chǎn)生弱信號區(qū)和 盲區(qū)，而對一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和用戶數(shù)不多的盲區(qū)，要架設(shè)模擬或數(shù)字基站成本太高，基礎(chǔ)設(shè)施 也較復(fù)雜，為此提供一種成本低、架設(shè)簡單、具有小型基站功能的經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)備——直放 站是很有必要的。CDMA直放站可以擴(kuò)大CDMA基站的覆蓋范圍，大大節(jié)省CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資。其 中光纖直放站由于空間隔離度好，不產(chǎn)生同頻干擾，所以重發(fā)方向可采用全向天線覆蓋以 提供覆蓋效果；同時提高增益而不會自激，有利于加大下行信號的發(fā)射功率，常采用大功率 工作方式。在后哥本哈根時代，應(yīng)堅持低消耗、低排放、高效率為特征的“綠色之道”，實(shí)現(xiàn) 全面可持續(xù)發(fā)展，那么數(shù)字光纖直放站設(shè)備的功耗就成為一個大問題。一般的數(shù)字光纖直 放站系統(tǒng)遠(yuǎn)端機(jī)整機(jī)效率只有10%左右。它由射頻小信號單元，數(shù)字信號處理單元、功放 單元、電壓轉(zhuǎn)換單元和監(jiān)控單元等組成，其中主要功耗集中于功放單元，若能提高功放單元 的效率，減少熱損耗，則能有效的提高整機(jī)的效率。CDMA信號的峰均比很高，有13dB左右， 這使得功放單元要回退13dB以上，從而降低了功放單元的效率。射頻的線性化技術(shù)和高 效率技術(shù)是相互矛盾的，在提高功放單元的效率時，勢必要犧牲它的線性度，鄰近信道抑制 比(ACPR)在750KHz和1. 98MHz處往往都只能達(dá)到_40dBc左右，很難滿足系統(tǒng)線性指標(biāo) (750KHz抑制-45dBc、1. 98MHz抑制-60dBc)；若要滿足系統(tǒng)的線性指標(biāo)，那么勢必要降低功 放單元的效率，讓它的工作點(diǎn)回退大大于13dB。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種高效率的數(shù)字光纖 CDMA直放站，它在提高整個系統(tǒng)效率的同時，線性度也能滿足系統(tǒng)指標(biāo)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種高效率的數(shù)字光纖CDMA直放 站，該系統(tǒng)由近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備組成，近端設(shè)備通過饋線從基站耦合下行射頻信號，并通 過光纖與遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行通信，信號經(jīng)過數(shù)字信號處理單元后，由高效率功放對其進(jìn)行放大 并由天線發(fā)射出去；該系統(tǒng)下行鏈路涉及到的模塊包括射頻小信號單元、數(shù)字信號處理單 元、高效率功放單元、雙工器單元、電壓轉(zhuǎn)換單元、監(jiān)控單元和本地串口組成；其中射頻小信 號單元實(shí)現(xiàn)上下變頻與濾波；數(shù)字信號處理單元對信號進(jìn)行削峰濾波以降低信號的峰均 比，同時對信號進(jìn)行自適應(yīng)預(yù)失真數(shù)字信號處理；高效率功放單元對信號進(jìn)行放大后經(jīng)雙 工器單元并由天線發(fā)射出去；電壓轉(zhuǎn)換單元完成對輸入電壓的轉(zhuǎn)換，給各個模塊單元提供 所需的各種電壓；監(jiān)控單元實(shí)現(xiàn)對近遠(yuǎn)端設(shè)備的控制調(diào)試及軟件下載和升級，通過本地串 口與計算機(jī)相連接。[0006]作為優(yōu)選，近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備之間通過數(shù)字基帶信號在光纖中進(jìn)行傳輸與通 信。通過高效率功放單元的效率提升從而提升整個設(shè)備的效率，通過數(shù)字信號處理單元對 信號在數(shù)字域進(jìn)行相關(guān)處理，使得整個設(shè)備的線性指標(biāo)滿足要求。通過自適應(yīng)數(shù)字信號處 理，使得整個設(shè)備能跟蹤由于器件老化、溫度變化等工作條件和工作環(huán)境變化所造成的功 放特性變化，從而繼續(xù)保持良好的線性效果。本實(shí)用新型高效率的數(shù)字光纖CDMA直放站的實(shí)現(xiàn)方法，步驟如下1)、近端機(jī)從基站耦合下行的射頻信號，由射頻小信號單元進(jìn)行混頻及濾波處理， 然后在數(shù)字信號處理單元中，對中頻信號進(jìn)行ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)采樣，將模擬信號轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號，通過DDC(數(shù)字下變頻)模塊對數(shù)字信號進(jìn)行抽取濾波，降低信號的采樣率。然 后按CPRI (通用公眾無線電接口)協(xié)議要求對數(shù)字信號進(jìn)行組幀，由serdes (串行解串器) 對信號進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換以及8B10B編碼，通過光纖將信號傳遞至遠(yuǎn)端機(jī)。2)、遠(yuǎn)端機(jī)從光纖中提取并恢復(fù)數(shù)字信號，由DUC(數(shù)字上變頻)模塊對信號進(jìn)行 內(nèi)插濾波，提高信號的采樣速率并送入到削峰處理模塊對數(shù)字基帶信號進(jìn)行削峰，將信號 的峰均比降低到接近于7dB。3)、信號在完成削峰后流入到預(yù)失真處理模塊，預(yù)失真處理模塊能產(chǎn)生與功放的 線性特性曲線相反的曲線，該傳輸函數(shù)的系數(shù)可自適應(yīng)更新，從而能跟蹤由于器件老化、溫 度變化等工作條件和工作環(huán)境變化所造成的功放線性特性變化。4)、預(yù)失真信號經(jīng)過DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換為模擬的I、Q(同相、正交)中頻信 號，經(jīng)AQM(模擬正交調(diào)制)調(diào)制到射頻信號后進(jìn)入功放單元，由功放單元對信號進(jìn)行高效 放大。由于預(yù)失真模塊與功放單元兩者的傳輸函數(shù)特性曲線互補(bǔ)，所以整個系統(tǒng)就有一種 較好的線性效果，相對于沒有通過預(yù)失真模塊處理，鄰道抑制比能改善20dB以上。作為優(yōu)選，為支持預(yù)失真模塊的自適應(yīng)跟蹤處理，系統(tǒng)引入一條反饋路徑，它從功 放輸出口耦合功放的輸出信號，經(jīng)混頻濾波后AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入到預(yù)失真處理模 塊。這樣預(yù)失真模塊就能根據(jù)削峰后輸入的信號和功放輸出的信號計算出功放的非線性特 性模型，然后修正自身的預(yù)失真器系數(shù)，使得預(yù)失真器的非線性特性模型與功放的非線性 特性模型相反，從而抵消功放的非線性。本實(shí)用新型有益的效果是在提高整個系統(tǒng)效率的同時，能有效保證其線性指標(biāo) 滿足要求，解決射頻的線性與效率矛盾，而且能跟蹤由于器件老化、溫度變化等工作條件和 工作環(huán)境變化所造成的功放線性特性變化，一直保持良好的線性效果，這對于解決移動通 信網(wǎng)絡(luò)覆蓋及優(yōu)化領(lǐng)域中直放站設(shè)備大功率發(fā)射情況下所普遍存在的效率與線性問題具 有重大的參考和現(xiàn)實(shí)意義。
圖1是高效率的數(shù)字光纖CDMA直放站系統(tǒng)框圖；圖2是信號的數(shù)字處理框圖；圖3是削峰處理模塊的原理框圖；圖4是預(yù)失真處理模塊的原理框圖；圖5是預(yù)失真處理過程在頻譜上的體現(xiàn)；圖6是對稱Doherty功放的原理框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明圖1是該高效率的數(shù)字光纖CDMA直放站的系統(tǒng)框圖。它包括近端設(shè)備與遠(yuǎn)端設(shè) 備，兩者之間通過數(shù)字信號在光纖中進(jìn)行傳輸與通信，它主要由射頻小信號單元，數(shù)字信號 處理單元，功放單元，雙工器單元，監(jiān)控單元以及電壓轉(zhuǎn)換單元組成。該系統(tǒng)也可分為上行鏈路與下行鏈路兩部分。上行鏈路分為主、分集兩條路徑， 它由遠(yuǎn)端覆蓋天線接收手機(jī)的上行CDMA信號，然后放大混頻，AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后經(jīng)過光 纖傳遞到近端機(jī)，在近端機(jī)中經(jīng)DA轉(zhuǎn)換，恢復(fù)到模擬信號后，混頻到相應(yīng)的射頻頻段上，經(jīng) 饋線將信號傳遞至基站。下行鏈路通過饋線從基站耦合下行射頻信號并進(jìn)行混頻濾波，AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后經(jīng)光纖傳遞至遠(yuǎn)端機(jī)，然后在基帶數(shù)字信號處理中加入削峰及預(yù)失真處 理，最后DA轉(zhuǎn)換并AQM調(diào)制到相應(yīng)射頻頻段上后由功放進(jìn)行放大，并由覆蓋天線將下行信 號發(fā)射出去。在遠(yuǎn)端機(jī)中有一條反饋鏈路，它從功放的輸出端耦合信號，經(jīng)下變頻及濾波 后，AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并送入到基帶數(shù)字信號處理模塊。圖2是模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，所經(jīng)過的一系列數(shù)字信號處理。對于上行鏈 路，ADC的采樣速率用的是122. 88MHz，采樣后的數(shù)字信號以122. 88MSPS (每秒采樣百萬次) 的速率輸入到DDC模塊；對于CDMA直放站系統(tǒng)，信號的帶寬為10MHz，所以DDC模塊將數(shù)字 信號進(jìn)行8倍濾波抽取，以15. 36MSPS的速率將信號送入到CPRI模塊；在CPRI模塊中，它 將上行主分集送入的信號按協(xié)議進(jìn)行組幀并輸出，由serdes芯片對信號進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換及 編碼后在光纖中進(jìn)行傳輸，近端機(jī)的serdes芯片對光纖傳過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換及譯 碼后，將信號送入近端機(jī)的CPRI模塊進(jìn)行解幀處理；DUC模塊將輸入的信號進(jìn)行8倍內(nèi)插 濾波，以122. 88MSPS的速率送給DAC芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換及后續(xù)的AQM調(diào)整。在下行鏈路中，ADC也是以122. 88MHz進(jìn)行采樣，經(jīng)類似于上行鏈路的數(shù)字信號處 理后，遠(yuǎn)端DUC輸出速率為61. 44MSPS的數(shù)字基帶信號，該信號進(jìn)入CFR(削峰)模塊進(jìn)行削 峰濾波處理以便于降低信號的峰均比，完成削峰后進(jìn)行1. 5倍內(nèi)插濾波，然后以92. 16MSPS 速率輸入到DPD (預(yù)失真)模塊做預(yù)失真信號處理，完成預(yù)失真處理后進(jìn)行2倍內(nèi)插濾波， 最終以184. 32MSPS速率輸出給DAC芯片做數(shù)模轉(zhuǎn)換。圖3是削峰處理模塊的原理框圖。峰值檢測模塊會比較輸入信號的幅度與用戶所 設(shè)置的門限值，然后得到各個峰值的位置以及各個峰值所對應(yīng)的幅度和相位信息；分配器 根據(jù)所得到的峰值位置信息讓抵消脈沖發(fā)生器(CFG)產(chǎn)生一個恒幅的抵消脈沖序列，該抵 消脈沖序列可下面描述過程來得到，首先設(shè)計一個CDMA單載波的低通濾波器，它的阻帶抑 制會影響信號的ACPR，所以要根據(jù)需要調(diào)整阻帶抑制以得到最好的ACPR，其原則是削峰前 后信號的ACPR基本一致，然后將這個單載波低通濾波器搬移到CDMA各個載波位置上并合 成，從而得到該序列；根據(jù)各個峰值的相位以及幅度與門限的差值組成輸出各個峰值相對 應(yīng)的復(fù)信號，它與抵消脈沖序列做一個相乘運(yùn)算，從而得到各個峰值自己的抵消脈沖序列； 最后這些抵消脈沖序列與原始信號進(jìn)行相減，達(dá)到峰值抵消的效果，同時ACPR不惡化。圖 中畫了 4個抵消脈沖發(fā)生器，當(dāng)峰值很多時，會出現(xiàn)抵消脈沖發(fā)生器不夠用的情況，所以可 多級聯(lián)幾級該模塊，但是整個系統(tǒng)的時延會增加，具體增加的時延由濾波器階數(shù)和信號采 樣率所決定。[0026]圖4是預(yù)失真處理模塊的原理框圖。它的基本原理就是在輸入信號和高功率放 大器之間插入一個具有與放大器非線性特性相反的非線性單元，從而使整個系統(tǒng)呈現(xiàn)線性 特性。功放的輸出信號y(n)經(jīng)過反饋路徑調(diào)整增益后作為預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的輸入，該信號經(jīng)過預(yù)失真訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)后輸出u(η)，然后與功放的輸入信號μ (η)進(jìn)行比較，該誤差信號
權(quán)利要求1.一種高效率的數(shù)字光纖CDMA直放站，其特征是該系統(tǒng)由近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備組 成，近端設(shè)備通過饋線從基站耦合下行射頻信號，并通過光纖與遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行通信，信號經(jīng) 過數(shù)字信號處理單元后，由高效率功放對其進(jìn)行放大并由天線發(fā)射出去；該系統(tǒng)下行鏈路 涉及到的模塊包括射頻小信號單元、數(shù)字信號處理單元、高效率功放單元、雙工器單元、電 壓轉(zhuǎn)換單元、監(jiān)控單元和本地串口組成；其中射頻小信號單元實(shí)現(xiàn)上下變頻與濾波；數(shù)字 信號處理單元對信號進(jìn)行削峰濾波以降低信號的峰均比，同時對信號進(jìn)行自適應(yīng)預(yù)失真數(shù) 字信號處理；高效率功放單元對信號進(jìn)行放大后經(jīng)雙工器單元并由天線發(fā)射出去；電壓轉(zhuǎn) 換單元完成對輸入電壓的轉(zhuǎn)換，給各個模塊單元提供所需的各種電壓；監(jiān)控單元實(shí)現(xiàn)對近 遠(yuǎn)端設(shè)備的控制調(diào)試及軟件下載和升級，通過本地串口與計算機(jī)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率的數(shù)字光纖CDMA直放站，其特征是近端設(shè)備和遠(yuǎn)端 設(shè)備之間通過數(shù)字基帶信號在光纖中進(jìn)行傳輸與通信。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高效率的數(shù)字光纖CDMA直放站，該系統(tǒng)由近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備組成，近端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備通過數(shù)字基帶信號在光纖中進(jìn)行傳輸通信。它包括射頻小信號單元、數(shù)字信號處理單元、高效率功放單元、雙工器單元、電壓轉(zhuǎn)換單元和監(jiān)控單元等構(gòu)成；其中高效率功放單元采用對稱Doherty技術(shù)，在數(shù)字信號處理單元中加入了削峰以及自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真處理，使得整個設(shè)備在提高效率的同時，線性度也能滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求。本實(shí)用新型有益的效果是在提高整個系統(tǒng)效率的同時，能有效保證其線性指標(biāo)滿足要求，解決射頻的線性與效率矛盾，而且能跟蹤由于器件老化、溫度變化等工作條件和工作環(huán)境變化所造成的功放線性特性變化，一直保持良好的線性效果。
文檔編號H04L25/03GK201839289SQ20102057961
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者施曉, 褚如龍, 金淮東 申請人:三維通信股份有限公司