CN101409579A - Gsm直放站话务量统计系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种GSM直放站话务量统计系统，它包括依次连接的放大器、混频器、ADC模块、FPGA模块，其中FPGA模块包括n个载波话务量处理单元、统计模块，所述n个载波话务量处理单元均由依次连接的DDC模块、功率计算模块、判决模块、去抖模块组成，同时DDC模块与ADC模块连接，去抖模块与所述统计模块相连接。本发明采用数字下变频(DDC)模块代替传统的模拟滤波器区分多载波，降低了成本；采用数字处理的方式代替模拟检波，提高了系统动态和话务量统计的精度；采用多路结构组成相同的载波话务量处理单元，结构简单直观，更适合多载波话务量的统计。

Description

GSM直放站话务量统计系统及方法

技术领域

本发明涉及移动通信中无线覆盖的直放站，具体涉及GSM直放站话务量统计系统及方法。

背景技术

GSM网络目前全球最大的移动通信网络。随着移动通信技术的发展，移动通信用户对移动通信运营商提供的网络信号覆盖率要求越来越高。基站的信号受发射功率以及地形的限制，只能覆盖一定范围，因而会出现了一定的盲区。

直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案，采用直放站可以有效地优化和完善网络信号覆盖，降低掉话率，提高运营商的服务质量。它与基站相比具有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难以覆盖的盲区和弱区，且建网快速、见效快，是无线网络优化的重要设备。但是，如果所采用的直放站不能统计其覆盖区域的话务量，那么移动运营商就无法准确获得投入/产出比。因此如果直放站能够具备话务量统计功能，那么运营商就能及时调整网络参数，更好的优化覆盖网络。

GSM采用TDMA方式实现多址接入，多个用户终端采用相同的信道，分配不同的时隙给相应的用户。在GSM的TDMA中，每个载频被定义为一个TDMA帧，每帧包括8个时隙(TS0-7)，每个时隙长为0.577ms。

目前具备话务量统计功能的直放站，中国专利号CN200610088224.8，名称为“一种统计跳频GSM小区用户的方法及其装置”中所说的，该话务量统计模块大多是采用选频电路获得需要统计话务量的信道，然后通过检波的方式获得用户通话信息的波形，然后统计脉冲的个数，并转化为话务量。采用这种方法，统计模块大量采用了模拟选频电路，复杂度高，尤其在多载波的场合成本高。同时检波器的动态小，导致小信号被忽视，降低了话务统计精度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种GSM直放站话务量统计系统，该系统结构简单直观、成本低、系统动态大、话务统计精度高而且更适用于多载波话务量统计。

本发明的目的还在于提供上述GSM直放站话务量统计系统实现话务量统计的方法。

本发明目的通过下述技术方案实现：GSM直放站话务量统计系统，包括依次连接的放大器、混频器、ADC模块、FPGA模块，其中FPGA模块包括n个载波话务量处理单元、统计模块，所述n个载波话务量处理单元均由依次连接的DDC模块、功率计算模块、判决模块、去抖模块组成，同时各个DDC模块分别与ADC模块连接，各个去抖模块分别与所述统计模块相连接。

所述载波话务量处理单元的数量n根据基站的载波数确定。

利用上述GSM直放站话务量统计系统实现话务量统计的方法，包括下述步骤：

(1)把从天线口传来的多载波信号经过放大器进行放大后，通过混频器转换为中频信号；

(2)采用高速ADC模块采样中频信号；

(3)通过n个DDC模块，把多载波信号区分为独立载波，并采用基带I/Q信号表示该独立载波；

(4)通过功率计算模块分别计算独立载波基带I/Q信号的能量，判决模块将独立载波基带I/Q信号的能量与噪声门限值进行比较，判断独立载波基带I/Q信号是噪声还是上行通话信号，若独立载波基带I/Q信号是上行通话信号，则输出高逻辑电平或低逻辑电平判决信号，否则对应输出低逻辑电平或高逻辑电平判决信号；

(5)去抖模块对判决信号进行去抖处理，消除判决信号中的抖动，并输出判决去抖信号到统计模块；

(6)统计模块统计在时间t内，所有独立载波为上行通话信号的判决去抖信号的个数Number_ones；

(7)根据公式得出通话时间T。

上述方法中，步骤(3)所述通过n个DDC模块，把多载波信号区分为独立载波，其具体操作内容为：设置DDC模块内部的频率控制字，把需要的载波搬移到基带，然后DDC内部的滤波器组对信号进行滤波，滤除其它载波，用n个DDC模块就把多载波区分为独立载波。

上述方法中，步骤(4)所述判决模块将独立载波基带I/Q信号的能量与噪声门限值进行比较，判断独立载波基带I/Q信号是噪声还是上行通话信号，其具体操作为：当独立载波基带I/Q信号的能量大于噪声门限值，则独立载波基带I/Q信号是上行通信信号，反之，独立载波基带I/Q信号是噪声。

上述方法中，步骤(4)所述若独立载波基带I/Q信号是上行通话信号，则输出高逻辑电平或低逻辑电平判决信号，否则对应输出低逻辑电平或高逻辑电平判决信号，其具体为：

若独立载波基带I/Q信号是上行通话信号，则输出判决信号逻辑电平为1，否则输出判决信号电平为0；

相应地，步骤(6)所述判决去抖信号的逻辑电平为高。

上述方法中，步骤(4)所述基带I/Q信号能量根据公式(I^2+Q^2)计算，所述噪声门限值根据本系统的底噪计算，即：

噪声门限值＝-174dBm/Hz+接收机增益(dB)+10*log10(BW)+噪声系数(dB)，BW为信号带宽，单位是Hz。

上述方法中，步骤(7)所述通话时间转换为话务量的公式如下：

T＝((Number_ones/fs)/t)

其中fs表示基带功率的采样频率，单位为Hz，T为直放站在时间t内的通话时间，T的单位为小时。

本发明的原理是：GSM系统是将TDMA和FDMA模式相结合，没有采用扩频技术，为了维持一定的通话质量，基站接收信号必须维持一定的信噪比，因此可以通过信号能量来判定是噪声还是信号。统计上行通话信号持续时间就统计出直放站的通话时间，从而获得直放站吸收的话务量。

本发明GSM直放站话务量统计系统相对于现有技术具有以下优点：

(1)本发明采用数字下变频(DDC)模块代替传统的模拟滤波器区分多载波，降低了成本；

(2)本发明采用数字处理的方式代替模拟检波，提高了系统动态和话务量统计的精度；

(3)本发明采用多路结构组成相同的频分过滤模块，结构简单直观，更适合多载波话务量的统计。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意框图；

图2是本发明GSM直放站话务量统计方法的流程框图；

图3是GSM系统中TDMA时间帧的示意图；

图4是判决信号的示意图；

图5是判决信号去抖后的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

图1所示为本发明系统的具体结构，本GSM直放站话务量统计系统包括依次连接的放大器001、混频器002、ADC模块003、FPGA模块004。

其中FPGA模块004包括n个载波话务量处理单元、统计模块005，所述n个载波话务量处理单元均包括DDC模块、功率计算模块、判决模块、去抖模块，即：

DDC1，DDC2，……，DDCn；

功率计算模块1，功率计算模块2，……，功率计算模块n；

判决模块1，判决模块2，……，判决模块n；

去抖模块1，去抖模块2，……，去抖模块n。

其中，第n个载波话务量处理单元由DDCn、功率计算模块n、判决模块n、去抖模块n依次连接组成。

其中，载波话务量处理单元的数量n根据基站的载波数确定。

同时，每个DDC模块均与ADC模块003相连；每个去抖模块均与统计模块005相连。

图1所示为本发明GSM直放站话务量统计方法的具体流程，包括下述步骤：

(1)从天线口的多载波上行信号经过放大器(001)放大后，通过混频器(002)转换为中频信号；

(2)采用高速ADC模块(003)采样中频信号；

(3)通过n个DDC模块组成的n个数字下变频通道，把多载波上行信号区分为独立载波，并采用基带I/Q信号表示该独立载波；

(4)通过功率计算模块分别计算独立载波基带I/Q信号的能量，判决模块将独立载波基带I/Q信号的能量与噪声门限值进行比较，判断当前独立载波基带I/Q信号是否是噪声还是上行通话信号；

图3所示为GSM系统中TDMA时间帧，在GSM的TDMA中，帧被定义为每个载频中所包含的8个连续的时隙(TS0-7)，相当于FDMA系统中的一个频道，在每个时隙中，信号以突发脉冲系列的形式发送；每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms，每个时隙含156.25个码元，时隙时长为0.577ms；

GSM系统规定在通话时，信噪比必须大于一定值，所以通过能量可以判定当前独立载波基带I/Q信号是噪声还是上行通话信号；

根据公式(I^2+Q^2)计算基带I/Q信号能量，并与噪声门限值比较，所述噪声门限值根据本发明系统的底噪计算得到，即：

噪声门限值＝-174dBm/Hz+接收机增益(dB)+10*log10(BW)+噪声系数(dB)，BW为GSM的信号带宽，取为200000Hz。

如果基带I/Q信号的能量＞噪声门限值，则当前信号是上行通信信号，反之，当前基带I/Q信号是噪声；如果当前独立载波基带信号是上行通信信号，那么判决信号输出为1，否则输出为0；

(5)图4所示是一个独立载波单时隙通话时判决信号的波形，其中有很多毛刺；去抖模块对判决信号进行去抖处理，主要是消除判决信号中的毛刺。如图5所示，该波形为经过去抖动处理的判决信号，该信号可以用于统计话务量；

(6)统计模块统计时间t内，所有判决去抖信号逻辑为高的个数Number_ones；

(7)根据下面公式得出通话时间T：

T＝8*(Number_ones/fs)

其中，fs表示基带功率的采样频率，单位为Hz，Number_ones表示通话时间T内去抖信号逻辑为高的数目，T的单位为小时。

上述方法中，步骤(3)所述通过n个DDC模块，把多载波信号区分为独立载波，其具体操作内容为：设置DDC模块内部的频率控制字，把需要的载波搬移到基带，然后DDC内部的滤波器组对信号进行滤波，滤除其它载波，用n个DDC模块就把多载波区分为独立载波。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种GSM直放站话务量统计系统，其特征在于：包括依次连接的放大器、混频器、ADC模块、FPGA模块，其中FPGA模块包括n个载波话务量处理单元、统计模块，所述n个载波话务量处理单元均由依次连接的DDC模块、功率计算模块、判决模块、去抖模块组成，同时各个DDC模块分别与ADC模块连接，各个去抖模块分别与所述统计模块相连接。

2、根据权利要求1所述的GSM直放站话务量统计系统，其特征在于：所述载波话务量处理单元的数量n根据基站的载波数确定。

3、权利要求1或2所述的GSM直放站话务量统计系统的GSM直放站话务量统计方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)把从天线口传来的多载波信号经过放大器进行放大后，通过混频器转换为中频信号；

(2)采用高速ADC模块采样中频信号；

(3)通过n个DDC模块，把多载波信号区分为独立载波，并采用基带I/Q信号表示该独立载波；

(4)通过功率计算模块分别计算独立载波基带I/Q信号的能量，判决模块将独立载波基带I/Q信号的能量与噪声门限值进行比较，判断独立载波基带I/Q信号是噪声还是上行通话信号，若独立载波基带I/Q信号是上行通话信号，则输出高逻辑电平或低逻辑电平判决信号，否则对应输出低逻辑电平或高逻辑电平判决信号；

(5)去抖模块对判决信号进行去抖处理，消除判决信号中的抖动，并输出判决去抖信号到统计模块；

(6)统计模块统计在单位时间t内，所有独立载波为上行通话信号的判决去抖信号的个数Number_ones；

(7)根据公式得出通话时间T。

4、根据权利要求3所述的GSM直放站话务量统计方法，其特征在于：步骤(3)所述的通过n个DDC模块，把多载波信号区分为独立载波，其具体操作内容为：设置DDC模块内部的频率控制字，把需要的载波搬移到基带，然后DDC内部的滤波器组对信号进行滤波，滤除其它载波，用n个DDC模块就把多载波区分为独立载波。

5、根据权利要求3所述的GSM直放站话务量统计方法，其特征在于：步骤(4)所述判决模块将独立载波基带I/Q信号的能量与噪声门限值进行比较，判断独立载波基带I/Q信号是噪声还是上行通话信号，其具体操作为：当独立载波基带I/Q信号的能量大于噪声门限值，则独立载波基带I/Q信号是上行通信信号，反之，独立载波基带I/Q信号是噪声。

6、根据权利要求3所述的GSM直放站话务量统计方法，其特征在于：步骤(4)所述若独立载波基带I/Q信号是上行通话信号，则输出高逻辑电平或低逻辑电平判决信号，否则对应输出低逻辑电平或高逻辑电平判决信号，其具体为：

若独立载波基带I/Q信号是上行通话信号，则输出判决信号逻辑电平为1，否则输出判决信号电平为0；

相应地，步骤(6)所述判决去抖信号的逻辑电平为高。

7、根据权利要求3所述的GSM直放站话务量统计方法，其特征在于：步骤(4)所述基带I/Q信号能量根据公式(I^2+Q^2)计算，所述噪声门限值根据本系统的底噪计算，即：

噪声门限值＝-174dBm/Hz+接收机增益(dB)+10*log10(BW)+噪声系数(dB)，BW为信号带宽，单位是Hz。

8、根据权利要求3所述的GSM直放站话务量统计方法，其特征在于：步骤(7)所述通话时间根据如下公式计算：

T＝((Number_ones/fs)/t)

其中fs表示基带功率的采样频率，单位为Hz，T为通话时间，T的单位为小时。

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