消除自激干扰的直放站
【技术领域】
本发明涉及移动通信领域,尤其涉及同频无线直放站中,一种消除自激干扰的直放站。
【背景技术】
同频无线直放站多采用双工器进行上下行链路的切换,利用前向天线接收基站下行信号,经过低噪声放大器将有用的信号放大,再经窄带滤波器多重滤波后进一步用功放将功率放大,由后向天线发射到移动台;同时利用后向天线接收移动台上行信号,经低噪声放大器、窄带滤波器、功放发射到基站。它的优点是:以远低于基站投资的成本扩大覆盖区域,安装条件简单,能快速扩大网络覆盖面;提高基站的设备利用率,改善现有蜂窝网的覆盖质量。
但是在实际应用中,同频无线直放站由于前、后向天线安装地点较近,不可避免地发生耦合,如果系统增益太大,大于直放站前、后向天线之间的隔离度时,直放站就会发生自激振荡,造成基站控制信道阻塞,甚至导致基站瘫痪。
在同频无线直放站系统中,这种反馈信号所形成的干扰源,会导致接收机系统性能的下降,进而使得同频无线直放站的系统增益通常要比发射天线与接收天线间的隔离度低10~15dB左右,这样又会影响直放站系统的覆盖能力。为了提高同频无线直放站的系统增益,就需要提高收发天线之间的隔离度,这样就与前述形成了一对矛盾,在工程应用中通常难以实现。因此,为了提高同频无线直放站的系统增益,扩大其覆盖范围,需要有合适的技术来抑制或者消除反馈信号所产生的自激干扰。
【发明内容】
本发明的目的就是要克服上述不足,提供一种能够自适应地消除反馈信号所产生的自激干扰,减小对前、后天线高隔离度的依赖,提高系统增益,增大覆盖范围的消除自激干扰的直放站。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
本发明消除自激干扰直放站,包括:
两个双工器,分别与施主天线和覆盖天线电连接,用于在上、下行链路之间切换;
两个放大模块,置于两个双工器之间分别构成上行链路和下行链路,用于分别对上、下行信号进行功率放大或噪声滤除;
上行链路和下行链路中均设置有抗自激模块,用于消除所属链路的射频信号的由即将输出一端的天线产生的自激励成分;
所述抗自激模块包括:
下变频装置,用于将所属链路中的链路信号从射频信号格式下变频至基带信号格式;
自激消除模块,用于在基带级消除所属链路中信号的自激励成分,以输出消除了自激干扰的基带信号;
上变频装置,用于将所述消除了自激干扰的基带信号上变频成射频信号。
所述自激消除模块包括:
自适应滤波器,用于将基带信号与空中自激干扰信号的逼近信号相减,以获得消除了自激干扰的基带信号;
延迟模块,用于将消除了自激干扰的基带信号延时以作为参考信号输出。
所述自适应滤波器包括:
滤波子模块,对下变频装置输入的基带信号和延迟模块输入的参考信号进行自适应滤波,以产生所述逼近信号;
信号提取子模块,将下变频装置输入的基带信号减去所述逼近信号以产生所述消除了自激干扰的基带信号输出至上变频装置和延迟模块。
所述基带信号可为多载波信号或宽带信号。
具体地,所述下变频装置包括:
模拟下变频器,用于将所属链路中的链路信号混频至模拟格式的中频信号;
自动衰减模块,用于基于衰减控制值衰减所述中频信号;
模数转换器,用于将衰减后的中频信号转换为数字格式;
数字下变频器,用于将模数转换器输出的数字中频信号下变频至基带信号;
衰减控制模块,用于基于所述延迟模块获得的参考信号的能量计算所述衰减控制值。
而所述上变频装置包括:
数字上变频器,用于将自激消除模块中的信号提取子模块输出的基带信号上变频成数字中频信号;
数模转换器,用于将数字上变频器输出的中频信号转换为模拟格式;
模拟上变频器,用于将所述数模转换器输出的信号上变频成射频格式。
所述放大模块为低噪声放大器或功率放大器。
上行链路和/或下行链路中,可以设有两个放大模块,分别置于该链路中抗自激模块的前后。
所述自激消除模块与所述衰减控制模块共同集成于同一FPGA或DSP芯片中。所述数字下变频器与所述模数转换器可以分别使用专用芯片实现,也可以使用一片有模数转换器及数字下变频功能的专用芯片实现,也可以是数字下变频在FPGA芯片或DSP芯片内实现而模数转换器仍使用专用芯片实现。所述数字上变频器与所述数模转换器可以分别使用专用芯片实现,也可以使用一片同时有数字上变频及数模转换器功能的专用芯片实现,也可以是数字上变频在FPGA芯片或DSP芯片内实现而数模转换器仍使用专用芯片。
与现有技术相比,本发明具备如下优点:本发明使用简单的低成本的基带反馈技术从基带获取参考信号,使同频无线直放站系统能够有效地自适应消除反馈信号所产生的自激干扰,减小对前、后向天线隔离度的需求,提高系统增益,增大直放站的覆盖范围。
【附图说明】
图1为本发的原理框图;
图2为本发明所采用的抗自激模块的原理框图,其中模拟下变频器和模拟上变频部分未示出。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明:
图1中,本发明消除自激干扰的直放站,由DT端双工器11、下行放大模块12,14、下行抗自激模块13、MT端双工器15构成下行链路;由MT端双工器15、上行放大模块22,24、上行抗自激模块23和DT端双工器11共同构成上行链路。
上行或下行放大模块12,14可为功率放大模块、低噪声放大模块等公知的用于信号放大的设备。
下行链路中,施主天线(未图示)从空中耦合到基站的射频信号,经DT端双工器11进入低噪声放大模块12,在低噪声放大模块12中滤除信号的噪声后,进入抗自激模块13,消除其中覆盖天线(未图示)自激励的成分后,再经过功率放大模块14进行放大后,即可经MT端双工器15由覆盖天线将射频信号重发至移动台。
同理,上行链路中,覆盖天线耦合到的上行信号经MT端双工器15进入低噪声放大模块22滤波噪声后,进入抗自激模块23消除自激励成分,再经功率放大模块24进行放大后,即可经DT端双工器11由施主天线将射频信号传输至基站。
所述的抗自激模块13,23,用于消除所属链路信号的自激励成分,该模块在内部通过对输出的消除了自激信号的基带信号进行反馈延迟获得参考信号,通过自适应滤波算法,根据输入的基带级链路信号和参考信号进行自适应实时运算,从而获得空中自激反馈信号的逼近信号,然后再从输入的基带级链路信号中减去这个逼近信号,从而获得消除了自激反馈信号的基带信号,此基带信号可以是宽带信号也可以是多载波信号,再对此基带信号进行上变频至射频信号后,便完成了其抗自激过程;同时对此基带信号进行延迟后反馈作为上述参考信号。结合图1和图2,具体地说,所述抗自激模块13,23包括下变频装置、自激消除模块34以及上变频装置。
所述下变频装置,用于将所属链路中的链路信号从射频信号格式下变频至基带信号格式,如图1和图2所示,每个抗自激模块13,23的下变频装置由一个模拟下变频器(见下行链路中的131;上行链路中的231)和一个自动衰减模块31,一个模数转换器32以及一个数字下变频器33组成:
所述模拟下变频器131,231,用于将所属链路(上行链路和下行链路)中的射频链路信号分别混频至模拟格式的中频信号,此中频信号可以是宽带信号,也可以是经过选频的多载波信号。上/下行链路中,模拟下变频器131/231接受上/下行低噪声放大器12/22的射频信号的输入,进行混频,并最终输出模拟的中频信号至用于处理下行信号衰减的自动衰减模块31;
所述自动衰减模块31,用于基于衰减控制值衰减中频链路信号。自动衰减模块31与模拟下变频器13/23直接电性连接,接受上行/下行链路的中频信号;
模数转换器32用于将衰减后的中频信号转换为数字格式,也即,模数转换器32与自动衰减模块31电性连接,将衰减后的上/下行信号进行模数采样,成为数字格式的中频信号;
数字下变频器33,用于将模数转换器32输出的数字中频信号下变频至基带信号。数字下变频器33与模数转换器电性连接32,将模数转换器32传输来的上/下行信号下变频至数字基带信号;
衰减控制模块30,与自动衰减模块31电性连接,用于基于基带级的参考信号计算衰减值并同时输出至自动衰减模块31。衰减控制模块30根据从通过基带反馈获得的数字参考基带信号进行能量计算,根据得到的能量值产生合适的衰减控制值,输出控制信号,从而控制自动衰减模块。
所述自激消除模块34,用于在基带级消除所属链路中链路信号的自激励成分,以输出消除了自激干扰信号的基带信号,其具体包括自适应滤波器340和用于产生基带反馈参考信号的延迟模块341:
自适应滤波器340,处理两步骤的工作,其一,通过自适应滤波算法,根据数字下变频器33输入的基带级链路信号和基带反馈参考信号产生模块341输出的参考信号进行自适应实时运算,从而获得空中自激反馈信号的逼近信号,此一部分的功能可由更具体的滤波子模块(未图示)单独实现;其二,再从数字下变频器33输入的基带级链路信号中减去这个逼近信号,从而获得消除了自激反馈信号的基带信号,该基带信号可以是多载波信号也可以是宽带信号,此一部分则可单独由一信号提取子模块(未图示)实现;自适应滤波器340由其滤波子模块与下述的延迟模块341电性连接,接受其中基带级的参考信号的输入,同时自适应滤波器340还由其信号提取子模块与数字上变频器35连接,将获得的消除了自激反馈信号的基带信号输出到数字上变频器35;
延迟模块341,将自适应滤波器340的信号提取子模块输出的消除了自激反馈信号的待传输基带信号经过适当延迟后作为参考信号,并将此参考信号反馈给自适应滤波器340和输出给衰减控制模块30;此基带反馈技术直接在自激消除模块34内部产生,简单、成本低,有利于直放站的实现;
上变频装置,用于将由所述自激消除模块34处理后输出的基带信号上变频成射频信号。如图1和图2所示,在第一个链路中,所述上变频装置包括数字上变频器35、数模转换器36和模拟上变频器132/232。
所述数字上变频器35,与所述自激消除模块34的自适应滤波器340电性连接,用于将自激消除模块34输出的基带信号上变频成数字中频信号;
数模转换器36,与所述数字上变频器35电性连接,用于将数字上变频器35输出的中频信号转换为模拟格式;
模拟上变频器132,232,与数模转换器36电性连接,用于将所述数模转换器36输出的信号上变频成射频格式。
在本发明的抗自激模块13,23中,所述自激消除模块34与所述衰减控制模块30可同时集成在一块FPGA或DSP芯片中;所述模数转换器32和所述数字下变频器33可以分别采用专用芯片实现,也可以使用一片有模数采样及数字下变频功能的专用芯片实现,也可以是数字下变频器33在FPGA芯片或DSP芯片内实现而模数转换器32仍采用专用芯片实现。
同理,所述数字上变频器35和数模转换器36可以分别使用专用芯片实现,也可分开实现,数字上变频器35还可由FPGA或DSP芯片实现。
本发明克服了直放站中由于自激励信号产生的缺陷,间接提高了直放站的覆盖范围,适用于GSM/CDMA/CDMA2000/WCDMA等体制的直放站系统,经过适当的改进还可以应用于TD-SCDMA直放站系统和数字电视等系统。同时该发明采用简单、低成本的参考信号基带反馈获取技术,便于直放站的实现。
本发明始终以叙述性的方式进行描述,其中所使用的术语意在描述而非限制。根据以上的描述,可以对本发明做许多进一步的修改,也可以根据实际需要做许多变化。因此,在附加的权利要求范围内,本发明可以对所具体描述的实施例采用各种不同的实现方式。