CN101359955A - 一种直放站及其干扰信号消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种直放站及其干扰信号消除方法，该直放站包括由依次电连接的第二双工器、上行低噪声放大器、上行功率放大器以及第一双工器构成的上行链路；由依次电连接的第一双工器、下行低噪声放大器、下行功率放大器以及第二双工器构成的下行链路；对上行链路和下行链路进行监控和协调处理的监控单元；还包括设置于上行低噪声放大器和上行功率放大器之间的上行数字处理单元；设置于下行低噪声放大器和下行功率放大器之间的下行数字处理单元。本发明实施例消除了射频信号中的干扰信号，降低了同频直放站对隔离度的要求，扩大了直放站的应用范围。

Description

一种直放站及其干扰信号消除方法

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种直放站及其干扰信号消除方法。

背景技术

直放站一般分为同频直放站、移频直放站、光纤直放站。同频直放站由于不改变频率，实现方法相对较简单、造价低、成本低、性能稳定、工程开通方便，使得同频直放站的应用越来越广泛。

现有的同频直放站的结构框图如图1所示，其包括施主天线101，第一双工器102，上行功率放大器103，监控单元104，第一射频数控衰减器105，上行低噪声放大器106，第二双工器107，重发天线108，下行功率放大器109，第二射频数控衰减器110，下行低噪声放大器111。同频直放站的工作过程如下所述：

下行链路的工作过程：施主天线101从空间接收到下行射频信号，这一射频信号并不纯净，可能会包括一些噪声，这些射频信号经过射频连接电缆首先进入到直放站的第一双工器102，第一双工器102通过滤波提取出设定频段的射频信号，并把射频信号送到下行低噪声放大器111，把微弱的射频信号进行放大。放大后的下行射频信号经过第二射频数控衰减器110后送到下行功率放大器109再进行放大，被放大成较大功率的下行射频信号经过第二双工器107送到重发天线108，并由重发天线108把下行射频信号发射到需要覆盖的地方。这样就完成了下行射频信号从接收到放大，再重新覆盖到指定地区的过程。

上行链路的工作过程：重发天线108从空间接收到上行射频信号，这一射频信号并不纯净，可能会包括一些噪声，这些射频信号经过射频连接电缆首先进入到直放站的第二双工器107，第二双工器107通过滤波提取出设定频段的射频信号，并把射频信号送到上行低噪声放大器106，把微弱的射频信号进行放大。放大后的上行射频信号经过第一射频数控衰减器105后送到上行功率放大器103再进行放大，被放大成较大功率的上行射频信号经过第一双工器102送到施主天线101，并由施主天线101把上行射频信号发射到基站接收的地方。这样就完成了上行射频信号从接收到放大，再重新转发到指定接收基站的过程。

在现有的同频直放站中，如果施主天线101和重发天线108之间提供的前后比无法满足放大器在较高增益条件下对隔离度的要求，则放大器会产生自激；同时如果直放站安装不当，施主天线101和重发天线108之间的隔离度不够，整机增益偏大，从重发天线108发射出去的射频信号经延时反馈到施主天线101，则会导致直放站输出射频信号发生严重失真而产生自激。直放站发生自激时，不但影响直放站设备本身的正常工作，还将会严重影响相关基站，致使整个通信系统无法正常运行，小到影响通话的质量，大到导致整个通信网络瘫痪。尤其CDMA系统是一个自干扰系统，网络覆盖具有呼吸效应，对直放站自激的反应更为敏感。

现有技术提供了一种自激消除方法，通过在施主天线和重发天线之间架设屏蔽网或者增加施主天线和重发天线之间的距离，以增加施主天线和重发天线之间隔离度，排除自激现象的发生条件，实现消除自激现象的目的，这种自激消除方法的不足之处在于施主天线和重发天线的位置受地理位置的限制，或大量增加直放站系统的成本，难以实施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直放站，旨在解决现有技术通过在施主天线和重发天线之间架设屏蔽网或者增加施主天线和重发天线之间的距离来消除直放站的自激现象，而造成的大量增加直放站系统的成本，难以实施的问题。

本发明是这样实现的，一种直放站，包括：

上行链路，所述上行链路包括依次电连接的第二双工器、上行低噪声放大器、上行功率放大器以及第一双工器；

下行链路，所述下行链路包括依次电连接的第一双工器、下行低噪声放大器、下行功率放大器以及第二双工器；

监控单元，对所述上行链路和下行链路进行监控和协调处理；

所述直放站还包括：

上行数字处理单元，设置于所述上行低噪声放大器和上行功率放大器之间，检测上行射频信号中的干扰信号并对所述干扰信号进行抵消处理；以及

下行数字处理单元，设置于所述下行低噪声放大器和下行功率放大器之间，检测下行射频信号中的干扰信号并对所述干扰信号进行抵消处理。

本发明的另一目的在于提供一种直放站中干扰信号消除方法，所述方法包括下述步骤：

接收射频信号，并对所述射频信号进行滤波处理，提取出设定频段的射频信号；

对所述射频信号进行小信号放大处理；

检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对所述干扰信号进行抵消处理；

对进行了干扰信号抵消处理的射频信号进行功率放大处理；

发射功率放大处理后的射频信号。

在本发明实施例中，通过从接收的射频信号中检测出干扰信号并进行抵消处理，从而消除了射频信号中的干扰信号，降低了同频直放站对隔离度的要求，扩大了直放站的应用范围。

附图说明

图1是现有技术提供的直放站的结构框图；

图2是本发明实施例提供的直放站的结构框图；

图3是本发明另一实施例提供的直放站的结构框图；

图4是本发明实施例提供的图2和图3中的数字处理单元的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的图2和图3中的数字处理单元的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的直放站中干扰信号消除方法的实现流程图；

图7是本发明实施例提供的检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对射频信号中的干扰信号进行抵消处理的实现流程图；

图8是本发明另一实施例提供的检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对射频信号中的干扰信号进行抵消处理的实现流程；

图9是本发明实施例提供的对转化得到的I/Q信号进行干扰信号抵消处理的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，通过在直放站的上行链路和下行链路中分别设置上行数字处理单元和下行数字处理单元，通过上行数字处理单元检测出上行射频信号中的干扰信号并进行干扰信号抵消处理，通过下行数字处理单元检测出下行射频信号中的干扰信号并进行干扰信号抵消处理，从而避免了直放站中由于干扰信号正反馈放大的形成而产生自激现象的问题，降低了直放站中的设备对隔离度的要求。

图2示出了本发明实施例提供的直放站的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该直放站包括上行链路、下行链路以及对上行链路和下行链路进行监控和协调处理的监控单元209。其中上行链路包括依次电连接的第二双工器207、上行低噪声放大器203、第一射频数控衰减器204、上行数字处理单元205、上行功率放大器206以及第一双工器202，下行链路包括依次电连接的第一双工器202、下行低噪声放大器210、第一射频数控衰减器211、下行数字处理单元212、下行功率放大器213以及第二双工器207。直放站的施主天线201与第一双工器202电连接并进行双向通信，直放站的重发天线208与第二双工器207电连接并进行双向通信。

该直放站的下行链路的工作原理如下：施主天线201从空间接收下行射频信号，该下行射频信号中可能包括一些干扰信号，如重发天线208的反馈干扰信号以及空间多径反射的干扰信号等。该下行射频信号经射频连接电缆进入直放站的第一双工器202，第一双工器202通过滤波提取出设定频段的下行射频信号，并把提取出的下行射频信号传输至下行低噪声放大器210，通过下行低噪声放大器210将微弱的下行射频信号进行放大。放大后的下行射频信号经过第二射频数控衰减器211后送到下行数字处理单元212。下行数字处理单元212检测下行射频信号中的干扰信号，并对下行射频信号中的干扰信号进行抵消处理后，传输至下行功率放大器213。下行功率放大器213对下行射频信号进行功率放大。功率放大后的下行射频信号经第二双工器207送到重发天线208，并由重发天线208将下行射频信号发射到需要覆盖的区域，在此过程中，监控单元209对下行链路中的第一双工器202、下行低噪声放大器210、第一射频数控衰减器211、下行数字处理单元212、下行功率放大器213以及第二双工器207的工作过程进行监控和协调处理，从而完成下行射频信号从接收到放大，再重新覆盖到指定区域的过程。

该直放站的上行链路的工作原理如下：重发天线208从空间接收到上行射频信号，该上行射频信号中可能包括一些干扰信号。该上行射频信号经射频连接电缆进入直放站的第二双工器207。第二双工器207通过滤波提取出设定频段的上行射频信号，并把提取出的上行射频信号传输至上行低噪声放大器203，通过上行低噪声放大器203将微弱的上行射频信号进行放大。放大后的上行射频信号经第二射频数控衰减器204后送到上行数字处理单元205。上行数字处理单元205检测上行射频信号中的干扰信号，并对上行射频信号中的干扰信号进行抵消处理后，传输至上行功率放大器206。上行功率放大器206对上行射频信号进行功率放大。功率放大后的上行射频信号经第一双工器202送到施主天线201，并由施主天线201将上行射频信号发射到基站接收的地方，在此过程中，监控单元209对上行链路中的第二双工器207、上行低噪声放大器203、第一射频数控衰减器204、上行数字处理单元205、上行功率放大器206以及第一双工器202的工作过程进行监控和协调处理，从而完成上行射频信号从接收到放大，再重新转发至指定接收基站的过程。

在本发明另一实施例中，将上行链路中的上行数字处理单元205设置于第一射频数控衰减器204之前，同时将下行链路中的下行数字处理单元212设置于第二射频数控衰减器211之前，如图3所示，此时，直放站的上行链路的工作原理与图2所示的直放站的上行链路的工作原理类似，直放站的下行链路的工作原理与图2所示的直放站的下行链路的工作原理类似，在此不再赘述。

在本发明实施例中，由于上行数字处理单元205和下行数字处理单元212均是监测射频信号中的干扰信号，并对射频信号中的干扰信号进行抵消处理，因此上行数字处理单元205和下行数字处理单元212的结构一致，均可以采用数字处理单元实现，图4示出了本发明实施例提供的数字处理单元的内部结构。

模数转换单元401(A/D转换单元)将接收的射频信号转化为I/Q信号。在上行链路中，A/D转换单元401将接收的上行射频信号转化为I/Q信号，在下行链路中，A/D转换单元401将接收的下行射频信号转化为I/Q信号。

干扰信号抵消单元402与A/D转换单元401电连接，对A/D转换单元401输出的I/Q信号进行干扰信号抵消处理。其中干扰信号抵消单元402包括信道传输函数获取模块4021和数据相减模块4022，信道传输函数获取模块4021获取外界信道传输函数的数据，数据相减模块4022将信道传输函数获取模块4021获取的信道传输函数的数据与A/D转换单元401输出的I/Q信号的数据相减，以抵消I/Q信号中的干扰信号。在本发明实施例中，该数据相减模块4022可以直接采用减法器实现。

图5示出了本发明另一实施例提供的数字处理单元的内部结构，其与图4所示的数字处理单元的不同之处仅在于，该数字处理单元还包括一下变频单元504和上变频单元505。其中下变频单元504的输出端与A/D转换单元401电连接，其将接收的射频信号转换成中频信号，并将转换得到的中频信号传输至A/D转换单元401，由A/D转换单元401将中频信号转换成I/Q信号。上变频单元505的输入端与D/A转换单元403电连接，此时，D/A转换单元403将干扰信号抵消单元402处理后的I/Q信号转化为中频信号，并将该中频信号输出至上变频单元505。上变频单元505将D/A转换单元403输出的中频信号转换成射频信号输出。

图6示出了本发明实施例提供的直放站中干扰信号消除方法的实现流程，详述如下：

在步骤S601中，接收射频信号，并对接收的射频信号进行滤波处理，提取出设定频段的射频信号；其中接收的射频信号中可能包括干扰信号，如直放站中重发天线的反馈干扰信号以及空间多径反射的干扰信号等。

在步骤S602中，对接收到的射频信号进行小信号放大处理；

在步骤S603中，检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对射频信号中的干扰信号进行抵消处理；

在步骤S604中，对进行了干扰信号抵消处理的射频信号进行功率放大处理；

在步骤S605中，发射功率放大处理后的射频信号。

在本发明实施例中，当在直放站的上行链路中使用该干扰信号消除方法时，从空间接收上行射频信号，经上述方法处理后，将上行射频信号发射至指定接收基站；当在直放站的下行链路中使用该干扰信号消除方法时，从空间接收下行射频信号，经上述方法处理后，将下行射频信号发射至需要覆盖的区域。

在本发明另一实施例中，在步骤S603之前或者之后，该方法还包括下述步骤：

对射频信号进行衰减处理。其具体实现可以采用射频数控衰减器实现，在此不再详细描述。

图7示出了本发明实施例提供的检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对射频信号中的干扰信号进行抵消处理的实现流程，详述如下：

在步骤S701中，将接收的射频信号转化为I/Q信号；

在步骤S702中，对转化得到的I/Q信号进行干扰信号抵消处理；

其中干扰信号是指从直放站的施主天线引入的非基站覆盖信号，其主要来源包括直放站重发天线的反馈干扰信号以及空间多径反射的干扰信号(如建筑物、树木、车辆等反射的无线通信信号)。在本发明实施例中，在对I/Q信号进行干扰信号抵消处理时，可以采用如下干扰信号抵消处理方式：采用自适应干扰值算法结合数字滤波处理，根据干扰信号的输出，计算干扰估值，再从混有干扰信号的I/Q信号中减去干扰估值，以对I/Q信号进行干扰信号抵消处理。也可以采用如下干扰信号抵消处理方式：根据多次实践总结得到干扰估值，通过从混有干扰信号的I/Q信号中减去干扰估值，以对I/Q信号进行干扰信号抵消处理。

在步骤S703中，将进行了干扰信号抵消处理后的I/Q信号转化为射频信号。

图8示出了本发明另一实施例提供的检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对射频信号中的干扰信号进行抵消处理的实现流程，详述如下：

在步骤S801中，将接收的射频信号转换成中频信号；

在步骤S802中，将转换得到的中频信号转化为I/Q信号；

在步骤S803中，对转化得到的I/Q信号进行干扰信号抵消处理；

在步骤S804中，将进行了干扰信号抵消处理后的I/Q信号转化为中频信号；

在步骤S805中，将转化得到的中频信号转换成射频信号。

图9示出了本发明实施例提供的对转化得到的I/Q信号进行干扰信号抵消处理的实现流程，详述如下：

在步骤S901中，获取外界信道传输函数的数据。其中获取外界信道传输函数的数据的方法如下所述：

a、对于N个传递函数参数随机确定N+1个参数样本，即每个参数样本都包括N个传递函数参数；

b、在N+1个参数样本中，找到其中1个参数样本，使直放站输出信号经过该参数样本后得到的信号，与直放站输入信号之间的误差(即目标函数值)为最小，该参数样本为最优样本；

c、在N+1个参数样本中，找到其中1个参数样本，使直放站输出信号经过该参数样本后得到的信号，与直放站输入信号之间的误差(即目标函数值)仅次于最小误差，该参数样本为次优样本；

d、在N+1个参数样本中，找到其中1个参数样本，使直放站输出信号经过该参数样本后得到的信号，与直放站输入信号之间的误差(即目标函数值)为最大，该参数样本为最差样本；

e、得到最优样本和次优样本的中点，做最差样本对于该中点的反射样本；

f、测量反射样本所对应的目标函数值，如果大于最优样本对应的目标函数值，则将反射样本在原来的反射方向上回退一些；如果小于最优样本对应的目标函数值，则将反射样本在原来的反射方向上前进一些；

g、重复以上b-f步骤，直到最优样本和最差样本对应的目标函数的相对误差小于一个预先设定的极小值；

h、最优样本即为所求的外界传递函数的数据。

在步骤S902中，将获得的信道传输函数的数据与I/Q信号的数据相减，以抵消I/Q信号中的干扰信号。

在本发明实施例中，通过从接收的射频信号中检测出干扰信号并进行抵消处理，从而消除了射频信号中干扰信号，大大降低了同频直放站对隔离度的要求，提高了直放站的应用范围，其性能和功能满足传统无线直放站的标准。此外，由于对射频信号中的干扰信号进行了抵消处理，设备的安装不再受制于天线隔离度的要求，施主天线和重发天线可以使用一根抱杆，安装简单，占地小，物业协调方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1、一种直放站，包括：

上行链路，所述上行链路包括依次电连接的第二双工器、上行低噪声放大器、上行功率放大器以及第一双工器；

下行链路，所述下行链路包括依次电连接的第一双工器、下行低噪声放大器、下行功率放大器以及第二双工器；

监控单元，对所述上行链路和下行链路进行监控和协调处理；

其特征在于，所述直放站还包括：

上行数字处理单元，设置于所述上行低噪声放大器和上行功率放大器之间，检测上行射频信号中的干扰信号并对所述干扰信号进行抵消处理；以及

下行数字处理单元，设置于所述下行低噪声放大器和下行功率放大器之间，检测下行射频信号中的干扰信号并对所述干扰信号进行抵消处理。

2、如权利要求1所述的直放站，其特征在于，所述直放站还包括：

第一射频数控衰减器，设置于所述上行数字处理单元之前或者之后，对射频信号进行衰减处理；

第二射频数控衰减器，设置于所述下行数字处理单元之前或者之后，对射频信号进行衰减处理。

3、如权利要求1所述的直放站，其特征在于，所述上行数字处理单元和下行数字处理单元包括：

模数转换单元，用于将接收的射频信号转化为I/Q信号；

干扰信号抵消单元，用于对所述模数转换单元转化得到的I/Q信号进行干扰信号抵消处理；

数模转换单元，用于将所述干扰信号抵消单元处理后的I/Q信号转化为射频信号。

4、如权利要求3所述的直放站，其特征在于，所述上行数字处理单元和下行数字处理单元还包括：

下变频单元，用于将接收的射频信号转换成中频信号；此时

所述模数转换单元将所述下变频单元得到的中频信号转化为I/Q信号；

所述数模转换单元将所述干扰信号抵消单元处理后的I/Q信号转换成中频信号；

上变频单元，用于将所述数模转换单元得到的中频信号转换成射频信号。

5、如权利要求3或4所述的直放站，其特征在于，所述干扰信号抵消单元包括：

信道传输函数获取模块，用于获取外界信道传输函数的数据；

数据相减模块，用于将所述信道传输函数获取模块获取的信道传输函数的数据与I/Q信号的数据相减。

6、如权利要求3或4所述的直放站，其特征在于，所述数据相减模块还用于将预设的信道传输函数的数据与I/Q信号的数据相减。

7、一种直放站中干扰信号消除方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

接收射频信号，并对所述射频信号进行滤波处理，提取出设定频段的射频信号；

对所述射频信号进行小信号放大处理；

检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对所述干扰信号进行抵消处理；

对进行了干扰信号抵消处理的射频信号进行功率放大处理；

发射功率放大处理后的射频信号。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对所述干扰信号进行抵消处理具体为：

将接收的射频信号转化为I/Q信号；

对转化得到的I/Q信号进行干扰信号抵消处理；

将进行了干扰信号抵消处理后的I/Q信号转化为射频信号。

9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤检测放大处理后的射频信号中的干扰信号，并对所述干扰信号进行抵消处理具体为：

将接收的射频信号转换成中频信号；

将转换得到的中频信号转化为I/Q信号；

对转化得到的I/Q信号进行干扰信号抵消处理；

将进行了干扰信号抵消处理后的I/Q信号转化为中频信号；

将转化得到的中频信号转换成射频信号。

10、如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述步骤对转化得到的I/Q信号进行干扰信号抵消处理具体为：

获取外界信道传输函数的数据；

将获取的信道传输函数的数据与I/Q信号的数据相减，以抵消I/Q信号中的干扰信号。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤获取外界信道传输函数的数据具体为：

a、对于N个传递函数参数随机确定N+1个参数样本，每个参数样本都包括N个传递函数参数；

b、在N+1个参数样本中获取最优样本，所述最优样本为使直放站输出信号经过该参数样本后得到的信号，与直放站输入信号之间的误差最小的参数样本；

c、在N+1个参数样本中获取次优样本，所述次优样本为使直放站输出信号经过该参数样本后得到的信号，与直放站输入信号之间的误差仅次于最小误差的参数样本；

d、在N+1个参数样本中获取最差样本，所述最差样本为使直放站输出信号经过该参数样本后得到的信号，与直放站输入信号之间的误差最大的参数样本；

e、计算最优样本和次优样本的中点，做最差样本对于该中点的反射样本；

f、测量反射样本所对应的目标函数值，如果大于最优样本对应的目标函数值，则将反射样本在原来的反射方向上回退预设值；如果小于最优样本对应的目标函数值，则将反射样本在原来的反射方向上前进预设值；

g、重复步骤b至f，直到最优样本和最差样本对应的目标函数的相对误差小于一个预先设定的极小值；

h、最优样本即为所求的外界传递函数的数据。

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