CN101938821A - 一种数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种数字光纤直放站底噪声的抑制方法，在远端机中增设了时隙同步时钟提取模块，使得底噪声抑制模块中的功率计算及判别单元能够在时隙同步时钟的控制下，对上行信号进行功率计算并与预设的功率门限进行比较，进而分辨出信号和噪声，达到底噪声消除的目的；此外，由于在远端机内增设时隙同步时钟提取模块，在上行噪声消除过程中，还能够保证准确地打开或关闭信号发射通道，不会出现由于判断失准在短时间内频繁开、关信号发射通道，进而影响通信质量的现象。

Description

一种数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法
技术领域
本发明涉及一种数字光纤直放站底噪声的抑制方法，尤其是适用于GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制。
背景技术
随着移动通信事业的飞速发展，人们对蜂窝移动通信网络的覆盖面积以及覆盖质量的要求不断提高。由于无线信号的传输特点，不可避免地在市区或郊区存在覆盖盲区。而这些盲区由于范围往往不大，用户量也不多，在这些盲区采用新建基站的办法显得成本较高。直放站以其投资较少、结构简单、安装方便灵活等优点，成为弥补盲区、优化网络覆盖的重要手段。直放站是一种同时放大基站信号以及移动终端信号的双向放大器，也称为中继站，用以达到延伸基站覆盖范围的目的，它既可以应用于室外局部盲点覆盖，也可作为信号源应用于室内分布系统。
在大量使用直放站后，直放站的缺点也开始突显出来。由于它直接向空中发射移动通信频段的信号，它的性能和指标的好坏也直接影响移动通信网络的质量。一个高质量的直放站可以为网优工作作出一定的贡献，而一个性能低劣的直放站则会给网络带来不必要的干扰和噪声，引起掉话或基站闭塞，严重影响网络质量。
数字光纤直放站可实现多载波、灵活多样的快速组网方式，支持多频段和开放式架构，该系统通常由一台近端机和多台级联的远端机组成。目前所应用的数字光纤直放站远端机结构如图1a所示，通常包括模拟信号处理模块和数字信号处理模块，其中模拟信号处理模块主要包括数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、低噪声放大器、多载波功放和模拟射频接收、发射机；该数字信号处理模块主要包括数字下变频模块、数字上变频模块和光纤通信(CPRI)接口；用于实现数字上下变频，以及光纤通信(CPRI)等功能。图2a描述习有数字光纤直放站的主要模块之一数字下变频模块的结构图。当一个分配有n个载频频点的GSM小区，其应具有n个选频通道，即其选频通道的个数必需与小区分配到载频数相同。其中可以通过配置每个选频通道的频率字来配置混频的角频率w，这个可以由工程人员在设备安装时通过设备的人机交互系统等手段人为配置。
由于习有的GSM数字光纤直放站系统中没有底噪声抑制功能，这样当多台远端机级联时，在同一个时隙中，各个远端机上行噪声也会在近端机叠加，从而出现较高的底噪声，通过近端机耦合到基站，影响基站系统的性能。
发明内容
本发明的目的在于提出一种数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法，可以通过提取GSM的时隙同步信息给在远端机内增设的底噪声抑制模块来实现底噪声的抑制，避免上行噪声的叠加。
本发明一种数字光纤直放站底噪声的抑制方法，主要包括以下几个步骤：
步骤1、数字光纤直放站远端机通过射频处理模块和模数转换器，将被天线耦合进来的无线多载波信号转换为数字零中频信号后交由数字下变频模块完成下变频及降采样工作，同时将来自近端机通过光纤通信模块传输过来的下行广播控制信道所在频点IQ数据传给时隙同步时钟提取模块；该时隙同步时钟提取模块生成时隙同步时钟送至底噪声抑制模块中的功率计算及判别单元；
步骤2、该底噪声抑制模块设在数字下变频模块各个频点最后一级抽取滤波器之后，该底噪声抑制模块还设有功率计算及判别单元，该功率计算及判别单元在时隙同步时钟的控制下，计算出上行信号各个频点最后一级抽取滤波器输出的功率值，并将该功率值与功率计算及判别单元中预设的功率门限作比较，当上行信号功率值高于该功率门限时，该底噪声抑制模块打开信号通道；反之该底噪声抑制模块关闭信号通道。
所述的步骤1中，该时隙同步时钟提取模块先通过频率矫正脉冲捕获模块捕获频率矫正脉冲，初步定位同步突发脉冲，设定同步突发脉冲搜索窗；当通过同步突发脉冲定位模块准确定位同步突发脉冲后，经由时隙同步时钟生成模块生成时隙同步时钟。
所述的步骤2中，该底噪声抑制模块种中的功率计算及判别单元在时隙同步时钟的控制下，在每一个GSM时隙区间的功能比特到达前10us的时间区间内，计算上行信号的功率值。
本发明一种GSM数字光纤直放站底噪声的抑制方法，由于在远端机中增设了时隙同步时钟提取模块，使得底噪声抑制模块中的功率计算及判别单元能够在时隙同步时钟的控制下，对上行信号进行功率计算，进而分辨出信号和噪声，达到底噪声消除的目的；此外，由于在远端机内增设时隙同步时钟提取模块，在上行噪声消除过程中，还能够保证准确地打开或关闭信号发射通道，不会出现由于判断失准在短时间内频繁开、关信号发射通道，进而影响通信质量的现象。
附图说明
图1a为传统数字光纤直放站的结构框图；
图1b为本发明中数字光纤直放站的结构框图；
图2a为传统数字下变频模块的功能框图；
图2b为本发明中数字下变频模块的功能框图；
图3为本发明中时隙同步时钟提取模块的工作流程图；
图4为本发明中广播信道时隙结构示意图；
图5为本发明中GSM信号功率与时间的关系图。
具体实施方式
现结合附图和优选实施例来进一步详述本发明。
图1b为本发明具有底噪声抑制功能的数字光纤直放站远端机的结构框图，与图1a传统数字光纤直放站的结构相比，除包括天线11、射频处理模块12、模数转换器(ADC)13、数模转换器(DAC)14、数字下变频(DDC)模块21、数字上变频(DUC)模块22、光纤通信模块(CPRI)23和光电转换器24外，还设有时隙同步时钟提取模块25和底噪声抑制模块26，该底噪声抑制模块26还受时隙同步时钟提取模块25生成的时隙同步时钟的控制。
该时隙同步时钟提取模块25如图3所示，主要包括FB捕获模块251、同步突发脉冲(SB)定位模块252和时隙同步时钟生成模块253；该时隙同步时钟提取模块25对通过光纤通信模块23传输过来的来自近端机的下行广播控制信道所在频点IQ数据，先通过FB捕获模块251捕获频率矫正脉冲(FB)，初步定位同步突发脉冲(SB)，设定同步突发脉冲(SB)搜索窗；再通过同步突发脉冲(SB)定位模块252准确定位同步突发脉冲后，经由时隙同步时钟生成模块253生成时隙同步时钟送至底噪声抑制模块26中的功率计算及判别单元261。
如图2b所示，为本发明具有底噪声抑制功能的数字下变频模块21的功能框图，与图2a传统数字下变频模块21相比，在每个选频通道的抽取滤波器之后设置底噪声抑制模块26，该底噪声抑制模块26还包括功率计算及判别单元261，受时隙同步时钟提取模块25提取的时隙同步时钟的控制来计算上行信号各个频点最后一级抽取滤波器输出的功率值，再将上行信号当前功率值与预设的功率门限进行比较，进一步控制底噪声抑制模块26信号通道的开和关。
本发明一种数字光纤直放站底噪声的抑制方法，主要包括以下几个步骤：
步骤1、数字光纤直放站远端机通过射频处理模块12和模数转换器13，将被天线11耦合进来的无线多载波信号转换为数字零中频信号后交由数字下变频模块21完成下变频及降采样工作，同时将来自近端机通过光纤通信模块23传输过来的下行广播控制信道所在频点IQ数据传给时隙同步时钟提取模块25；该时隙同步时钟提取模块25先通过FB捕获模块251捕获频率矫正脉冲(FB)，初步定位同步突发脉冲(SB)，设定SB搜索窗；当通过SB定位模块252准确定位同步突发脉冲后，经由时隙同步时钟生成模块253生成时隙同步时钟送至底噪声抑制模块26中的功率计算及判别单元261；
步骤2、该底噪声抑制模块26设在数字下变频模块21各个频点最后一级抽取滤波器之后，该底噪声抑制模块26还设有功率计算及判别单元261，该功率计算及判别单元261在时隙同步时钟的控制下，计算出上行信号各个频点最后一级抽取滤波器输出的功率，并将上行信号当前功率与功率计算及判别单元261中预设的功率门限作比较，当上行信号功率高于该功率门限时，则认为当前时隙信道存在有用的用户信息，该底噪声抑制模块26打开信号通道；反之则认为当前时隙信道不存在用户信息，则该底噪声抑制模块26关闭信号通道。
本发明的工作原理为：从图4可以看到，广播控制信道(BCCH)由51个TDMA帧的第0时隙构成，其中f表示FCCH，由频率矫正脉冲组成；s表示SCH，由同步突发脉冲组成，每十个时隙重复出现，因此通过时隙同步时钟提取模块25生成的时隙同步时钟，每10个时隙自动校正一次，避免了因晶振时钟工作长时间后，误差累积而影响后续模块的正常工作。
在数字下变频模块21中，混频后的信号可以表示为Xn(n)＝Ix(n)+j*Qx(n)，其能量Ex(n)＝Ix(n)2+Qx(n)2，其中j表示复信号，Ex(n)表示输入信号Xn(n)的能量谱，Ix(n)表示I路信号，Qx(n)表示Q路信号。在FPGA实现过程中，一般可以采用乘累加的过程计算出上述能量谱。无线通信系统的基带信号若经过伪随机处理，则该信号的功率谱密度大小与信号的能量谱成正比，而信号的能量谱则与一段时间内的信号能量成正比。故本发明可以求出一段时间内输入信号的能量谱，即可以等价于输入信号的功率谱密度。这个计算过程需要在时隙同步时钟的控制之下进行，并不是任何时刻都进行的。图5中横坐标表示时间，纵坐标表示信号的功率，给出信号在一个时隙范围信号功率的变化情况，中间的功能比特信号(共计148bits)强度高且稳定；左右两边为警戒比特，信号功率处于上升或下降阶段，功率计算应该选择在信号功率上升区间内完成。由图5可以知道在一个GSM时隙区间内信号功率并不是完全平坦的。在功能比特区间范围内信号有较高的平坦度，信号功率波动为正负1dB；而在警戒比特区间范围内信号功率则呈现上升或下降趋势。在功能比特到达前10us的时间区间内，信号功率强度达到最高，因而应该在时隙同步时钟的控制下，计算这一时间区间的信号功率值，并根据功率计算及判别单元261中预设的功率门限，将该上行信号当前功率与功率门限作比较，当上行信号当前功率高于该功率门限时，则认为当前时隙信道存在有用的用户信息，该底噪声抑制模块26打开信号通道；反之则认为当前时隙信道不存在用户信息，则该底噪声抑制模块26关闭信号通道。

Claims (3)

1.一种数字光纤直放站底噪声的抑制方法，其特征在于主要包括以下几个步骤：
步骤1、数字光纤直放站远端机通过射频处理模块和模数转换器，将被天线耦合进来的无线多载波信号转换为数字零中频信号后交由数字下变频模块完成下变频及降采样工作，同时将来自近端机通过光纤通信模块传输过来的下行广播控制信道所在频点IQ数据传给时隙同步时钟提取模块；该时隙同步时钟提取模块生成时隙同步时钟送至底噪声抑制模块中的功率计算及判别单元；
步骤2、该底噪声抑制模块设在数字下变频模块各个频点最后一级抽取滤波器之后，该底噪声抑制模块还设有功率计算及判别单元，该功率计算及判别单元在时隙同步时钟的控制下，计算出上行信号各个频点最后一级抽取滤波器输出的功率值，并将该功率值与功率计算及判别单元中预设的功率门限作比较，当上行信号功率值高于该功率门限时，该底噪声抑制模块打开信号通道；反之该底噪声抑制模块关闭信号通道。
2.根据权利要求1所述的一种数字光纤直放站上行底噪声的抑制方法，其特征在于：所述的步骤1中，该时隙同步时钟提取模块先通过频率矫正脉冲捕获模块捕获频率矫正脉冲，初步定位同步突发脉冲，设定同步突发脉冲搜索窗；当通过同步突发脉冲定位模块准确定位同步突发脉冲后，经由时隙同步时钟生成模块生成时隙同步时钟。
3.根据权利要求1所述的一种数字光纤直放站上行底噪声的抑制方法，其特征在于：所述的步骤2中，该底噪声抑制模块种中的功率计算及判别单元在时隙同步时钟的控制下，在每一个GSM时隙区间的功能比特到达前10us的时间区间内，计算上行信号的功率值。
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