CN101547037A - Gsm数字无线直放站及其上行载波时隙关断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供GSM数字无线直放站系统，其为无线载波选频直放站系统，包括上行、下行链路，上行链路包括依次连接的MT端双工器、上行低噪放、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、DT端双工器；下行链路包括依次连接的DT端双工器、下行低噪放、下变频模块、下行基带处理单元、上变频模块、下行放大器、MT端双工器，MT端双工器通过覆盖/接收天线与手机用户信号连接，DT端双工器通过重发天线与基站信号连接。其中，上行基带处理单元包括依次连接的A/D变换器、DDC数字下变频通道、Ec/Io判决电路、数字滤波单元、DUC数字上变频通道、D/A变换器。本系统可对噪声进行有效抑制，可操作性强，成本低。

Description

GSM数字无线直放站及其上行载波时隙关断方法
技术领域
本发明涉及GSM数字无线直放站系统设计领域，具体是指GSM数字无线直放站及其上行载波时隙关断方法。
背景技术
随着移动通讯业务高速增长，运营商对各自品牌效应的提升有迫切需求，相应网络质量要求也在提高。时下各地下居所、道路覆盖等建设项目正如火如荼的展开。直放站作为有效的延伸网络覆盖手段依然具有无限潜力。但是，传统模拟直放站作为有源设备在放大有用信号的同时，对基站必将引入一定的干扰噪声。若控制不好极易抬高基站噪声电平，对基站造成严重的影响，如基站接收灵敏度、通话质量等并最终影响到基站的通讯容量。
据现有的网络覆盖条件，直放站进一步应用受到网络覆盖区的平衡、基站上行附加噪声难以控制导致给基站引入新干扰等问题所制的情况下，如何有效控制基站上行噪声，可把设备对基站的影响降到最小，是急需解决的问题。
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GSM数字无线直放站，该系统是在数字直放站的平台上完成设计的，在数字直放站中特有的数字中频平台上可以很便利的对数字信号进行有效处理，完成载波选频及每一载波的时隙关断功能，该系统可操作性强，整机实现成本低。
本发明的目的还在于提供上述GSM数字无线直放站的上行载波时隙关断方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：本GSM数字无线直放站系统，其为无线载波选频直放站系统，包括上行链路、下行链路，所述上行链路由MT端双工器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、DT端双工器依次连接组成；所述下行链路由DT端双工器、下行低噪声放大器、下变频模块、下行基带处理单元、上变频模块、下行放大器、MT端双工器依次连接组成，所述MT端双工器通过覆盖/接收天线与手机用户信号连接，DT端双工器通过重发天线与基站信号连接。
为更好地实现本发明，所述上行基带处理单元包括依次连接的A/D变换器、DDC数字下变频通道、Ec/Io判决电路、数字滤波单元、DUC数字上变频通道、D/A变换器，其中A/D变换器的作用是将模拟信号变换为数字信号，DDC数字下变频通道对该数字信号进行下变频到数字基带信号，Ec/Io判决电路对信号载噪比进行判决及载波时隙关断功能的实现，所述数字滤波单元主要作用是滤除由Ec/Io判决算法电路所引起的杂散，DUC数字上变频通道对该数字信号进行上变频到数字射频信号，D/A变换器的作用是将完成基带处理的数字信号变换为模拟信号。
所述上行基带处理单元采用FPGA、CPLD、DSP等实现。
采用上述GSM数字无线直放站系统的上行载波时隙关断方法，其步骤包括：
(1)MT端双工器通过覆盖/接收天线从空间接收到手机上行GSM射频信号，滤除无用信号后得到上行射频信号；
(2)上行射频信号经过所述上行低噪声放大器后，将信号幅度放大，再经过下变频模块，上行射频信号被下变频至模拟中频信号；
(3)模拟中频信号经过上行基带处理单元的A/D变换器采样后，变成数字多载波信号，经过DDC数字下变频通道后变成载波基带信号，通过Ec/Io判决电路对每一载波信号载噪比进行判决并对满足条件的载波时隙实行关断，输出信号经数字滤波单元滤波后，再经DUC数字上变频通道进行上变频到数字射频信号，最后经D/A变换器信号变换为模拟中频信号；
(4)模拟中频信号经过上变频模块上变频为射频信号，再经过上行放大器后将信号幅度放大，经过DT端双工器滤波后，通过重发天线传至基站，从而实现GSM数字无线直放站系统的上行载波时隙关断，即只对上行有用信号进行放大，对噪声进行有效抑制，使得基站的上行接入噪声电平低于-120dBm@200KHz。
为更好地实现本发明，步骤(3)所述通过Ec/Io判决电路对每一载波信号载噪比进行判决并对满足条件的载波时隙实行关断，是指通过Ec/Io判决电路计算每载波时隙基带信号的载噪比Ec/Io，当Ec/Io小于门限值时，则可以对这一载波时隙信号进行关断，当Ec/Io高出门限值时，则输出这一载波信号。
对于GSM信号基站对其信噪比要求至少为9～10，考虑算法误差和留有余量，则直放站通常门限值6～8较为合理，实际工程应用中这个门限值可据实际使用效果进行设置。
本具有上行载波时隙关断功能的GSM数字无线直放站系统与传统模拟直放站相比，具有以下优点与有益效果：
(1)整机的设计采用较为先进软件无线电理念，在不增加硬件的情况下，能灵活实际多载波选频，可最大限度的节约了成本；
(2)具备在数字域对信号进行有效的处理功能，如对信号滤波，各载波噪声智能检测并进行有效抑制等，有助于提高设备自身的性能及可靠性；
(3)有效的避免了模拟直放站通过调低设备自身上行增益以减小对基站的影响，从而造通讯网络的链路的不平衡；
(4)可针对不同的多载波采用相应算法，(不同载波数所设定的信号质量判定标准不同)实现设备本身噪声电平的有效控制；
(5)数字设备具有降噪功能，在采用基站+直放站进行移动网络覆盖时，基站带载(直放站)质量和数量可以成倍地提高，这种组网方式可以极大的降低成本。
附图说明
图1是本发明GSM数字无线直放站系统的结构原理图；
图2是图1所示上行基带处理单元内部结构原理图；
图3、图4分别是现有模拟直放站与本发明的静态底噪示意图；
图5、图6分别是现有模拟直放站与本发明的动态底噪示意图。
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。
实施例一
如图1所示，本GSM数字无线直放站系统，直放站系统为无线载波选频直放站系统，包括上行链路、下行链路，上行链路由MT端双工器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、DT端双工器依次连接组成；所述下行链路由DT端双工器、下行低噪声放大器、下变频模块、下行基带处理单元、上变频模块、下行放大器、MT端双工器依次连接组成，MT端双工器通过覆盖/接收天线与手机用户信号连接，DT端双工器通过重发天线与基站信号连接。如2所示，FPGA上行基带处理单元包括依次连接的A/D变换器、DDC数字下变频通道、Ec/Io判决电路、数字滤波单元、DUC数字上变频通道、D/A变换器。
如图1所示，本GSM数字无线直放站系统进行上行载波时隙关断的工作过程是这样的：MT端双工器通过覆盖/接收天线从空间接收到手机上行GSM射频信号，滤除其他无用信号后，得到较为纯净的上行射频信号，上行射频信号经过所述上行低噪声放大器后放大信号幅度，再经过下变频模块，上行射频信号被下变频至模拟中频信号进入FPGA上行基带处理单元。
其中，在FPGA上行基带处理单元里，模拟中频信号经过A/D变换器采样后，变成数字多载波信号，经过DDC数字下变频通道后变成载波基带信号，再进入Ec/Io判决电路里后，计算每载波时隙基带信号的载噪比Ec/Io，当Ec/Io小于门限值6～8时，则可以对这载波时隙信号进行关断，当Ec/Io高出这一门限值时，则对这一信号输出，这样就实现对每一载波时隙噪声自动检测，完成对每一载波的噪声进行有效抑制，通过Ec/Io判决电路对每一载波信号载噪比进行判决及并对满足条件的载波时隙实行关断后，输出信号经数字滤波单元滤波后，再经DUC数字上变频通道进行上变频到数字射频信号，最后经D/A变换器信号变换为模拟中频信号；
该模拟中频信号经上变频为射频信号，再经上行放大器放大信号幅度，最后经过DT端双工器滤波后传至基站，从而实现直放站系统只对上行有用信号进行放大，对噪声进行有效抑制，使得基站的上行接入噪声电平低于-120dBm@200KHz。
本具有上行载波时隙关断功能的GSM数字无线直放站系统的引入不会对基站造成不良的影响，相反可最大限度地保证基站的固有容量，增加基站所带直放站的数量。在实际工程应用中，相同功率等级带载波时隙关断功能数字设备的底噪无论是静态(如图3、4所示)还是动态(如图5、6所示)，与模拟设备相比，降幅约多达20多dB，数字设备噪声电平的控制能力十分显著。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (6)

1、GSM数字无线直放站系统，其为无线载波选频直放站系统，其特征在于：包括上行链路、下行链路，所述上行链路由MT端双工器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、DT端双工器依次连接组成；所述下行链路由DT端双工器、下行低噪声放大器、下变频模块、下行基带处理单元、上变频模块、下行放大器、MT端双工器依次连接组成，所述MT端双工器通过覆盖/接收天线与手机用户信号连接，DT端双工器通过重发天线与基站信号连接。
2、根据权利要求1所述GSM数字无线直放站系统，其特征在于：所述上行基带处理单元包括依次连接的A/D变换器、DDC数字下变频通道、Ec/Io判决电路、数字滤波单元、DUC数字上变频通道、D/A变换器。
3、根据权利要求1或2任一项所述GSM数字无线直放站系统，其特征在于：所述上行基带处理单元采用FPGA、CPLD或DSP实现。
4、采用权利要求1或2任一项所述GSM数字无线直放站系统的上行载波时隙关断方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)MT端双工器通过覆盖/接收天线从空间接收到手机上行GSM射频信号，滤除无用信号后得到上行射频信号；
(2)上行射频信号经过所述上行低噪声放大器后，将信号幅度放大，再经过下变频模块，上行射频信号被下变频至模拟中频信号；
(3)模拟中频信号经过上行基带处理单元的A/D变换器采样后，变成数字多载波信号，经过DDC数字下变频通道后变成载波基带信号，通过Ec/Io判决电路对每一载波信号载噪比进行判决并对满足条件的载波时隙实行关断，输出信号经数字滤波单元滤波后，再经DUC数字上变频通道进行上变频到数字射频信号，最后经D/A变换器信号变换为模拟中频信号；
(4)模拟中频信号经过上变频模块上变频为射频信号，再经过上行放大器后将信号幅度放大，经过DT端双工器滤波后，通过重发天线传至基站，从而实现GSM数字无线直放站系统的上行载波时隙关断，即只对上行有用信号进行放大，对噪声进行有效抑制，使得基站的上行接入噪声电平低于-120dBm＠200KHz。
5、根据权利要求4所述GSM数字无线直放站系统的上行载波时隙关断方法，其特征在于：步骤(3)所述通过Ec/Io判决电路对每一载波信号载噪比进行判决并对满足条件的载波时隙实行关断，是指通过Ec/Io判决电路计算每载波时隙基带信号的载噪比Ec/Io，当Ec/Io小于门限值时，则对这一载波时隙信号进行关断，当Ec/Io高出门限值时，则输出这一载波信号。
6、根据权利要求5所述GSM数字无线直放站系统的上行载波时隙关断方法，其特征在于：所述门限值为6～8。
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