CN102064889A - 一种带内波动补偿的数字选频直放站及补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带内波动补偿的数字选频直放站及补偿方法，包括有近端设备和远端设备，在数字上变频模块中，在数字上变频的内插、滤波、混频之前设置有一个用来调整每个载波的输出功率的功率控制模块；用来计算载波功率的补偿值的数字板的ARM程序模块通过I2C总线调整每载波的信号功率。本发明有益的效果是：本发明采用数字信号处理技术来补偿数字直放站系统的带内波动，把数字选频直放站的带内波动等效为系统工作频率范围内每载波的载波输出功率的不同，采用调节每个载波的功率来抵消直放站系统的带内波动，采用本方法简单易行而且能达到非常理想的效果，大大降低了数字直放站系统工作频带内带内波动≤3dB技术要求的设计难度。

Description

一种带内波动补偿的数字选频直放站及补偿方法

技术领域

本发明涉及移动通信网络覆盖及优化领域，主要是一种带内波动补偿的数字选频直放站及补偿方法。

背景技术

随着移动通信业务的迅猛发展，直放站作为改善移动网信号弱区、盲区的重要设备，以其投资较少、结构简单、安装方便灵活等优点广泛应用于移动通信网。未来的移动通信系统存在着多频、多模、多体制和多标准等问题，这就限制了各种设备的互通和兼容，因此对软件无线电技术在直放站中的应用提出了切实需求。为了提高直放站的性价比，采用数字技术统一直放站的硬件平台是一种较好的解决方案。

数字光纤直放站是一种基站射频拉远设备，它由一台近端单机和多台远端机组成，利用数字缓存技术和数字光传输技术实现多个远端单元的组网连续覆盖；同时运用数字滤波和功率触发技术实现上下行载波的降噪功能，较好地解决了模拟直放站的噪声干扰问题。数字光纤系统下行链路：近端单元通过射频接口耦合基站扇区信号，经双工器、模拟变频、模数转换(ADC)、数字下变频(DDC)后进行电光转换，数字光信号通过光纤传输到远端单元，远端单元经光电转换、数字上变频(DUC)、数模转换(DAC)、模拟变频后进入射频功率放大器，最后大功率射频信号送到天馈系统。数字光线系统上行链路：包含主集接收与分集接收两个通道，采用与下行同样的处理过程。

数字直放站的硬件平台包括双工器、小信号板、数字板、功放、监控板、电源模块等几个部分。直放站技术要求：直放站系统工作频率范围内最大电平和最小电平的差值即带内波动≤3dB(峰峰值)。系统的带内波动主要由系统信号链路模拟部分，比如双工器、声表滤波器等的带内频率响应的不平坦引起，如果整个系统设计不是选用具有较好带内波动的器件或者滤波器的匹配做的不够好的话，很难满足直放站系统带内波动≤3dB的要求。

发明内容

本发明的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种带内波动补偿的数字选频直放站及补偿方法，特别是一种采用软件无线电架构的数字直放站系统，包括数字光纤选频直放站、数字无线选频直放站等等。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：本发明采用数字选频之后调整每载波的功率来补偿系统的带内波动。比如GSM数字选频系统的带内波动我们也可以理解为：在系统工作频率范围内每载波的载波输出功率的不同。只要在数字域做到可以调整每个载波的功率，使每载波在输入功率相同的情况下，输出功率的差值≤3dB，就相当于满足系统带内波动≤3dB的要求。

本发明所述的这种带内波动补偿的数字选频直放站，包括有近端设备和远端设备，在数字上变频模块中，在数字上变频的内插、滤波、混频之前设置有一个用来调整每个载波的输出功率的功率控制模块；用来计算载波功率的补偿值的数字板的ARM程序模块通过I2C总线调整每载波的信号功率。

本发明所述的带内波动补偿的数字选频直放站的补偿方法，通过数字上变频模块中的功率控制模块来调整每载波的信号功率，通过数字板的ARM程序模块计算出载波功率的补偿值，然后通过I2C总线来调整每载波的信号功率，调节每个载波的功率来抵消直放站系统的带内波动。

具体步骤如下：

1)、通过数字上变频模块功率控制模块来调整每个载波的输出功率，每载波的功率控制值由数字板的ARM程序模块计算得到后通过I2C(Inter-Integrated Circuit)总线来配置；系统在数字选频之后每个载波需要有单独的功率控制模块。如果系统的DDC、DUC是采用的专门的芯片的，那么这种专门芯片每载波的功率一般都可以单独控制。如果系统的DDC、DUC是用FPGA设计的，那么在设计DUC的时候，每载波的IQ基带复信号(一个复信号X＝I+Q*j可以看作是一个实信号I与一个虚信号Q的合成)首先与一个功率控制值channel_power_control相乘用来粗调、微调每载波的功率。

2)、在没有带内波动补偿的情况下，把系统工作频率范围内测试所得的带内波动根据波动的峰值，谷值折线化成三段直线来近似。我们可以得到每段直线的起始点、终点的频率和功率，以及算出每段直线的斜率。直线近似的目的是为了根据直线的起始点、终点的频率和功率，以及直线的斜率来近似地计算系统工作频段内每点的幅度响应。

3)、根据系统配置的信道号，数字板的ARM程序模块算出载波的频点，就可以知道当前载波在哪段折线之内，然后根据折线的斜率、折线的起始点频率和功率以及载波的频点可以算出每个载波功率需要调整的值。

4)、根据前面算出的每个载波的功率的补偿值来调整数字上变频(DUC)时的每载波功率控制值来抵消系统的带内波动；

5)、关于折线的斜率、载波的功率控制值都是由数字板的ARM程序模块来计算并通过I2C总线来配置每载波功率控制值channel_power_control，来达到各个频点的输入信号功率相同的情况下系统各频点的输出功率也相同，以减少选频系统的带内波动。

本发明有益的效果是：采用数字技术来抵消系统模拟器件的比较大的带内波动，实现起来非常的简单和有效，大大的降低了直放站系统带内波动这块的设计难度，对于解决同类的设计存在的技术难题具有重大的参考和现实意义。

附图说明

图1是数字光纤直放站系统示意图；

图2是本发明的数字上变频(DUC)的实现框图；

图3是本发明选频直放站的带内波动的折线化近似图；

图4是本发明选频直放站的带内波动补偿示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是数字光纤直放站系统示意图。该系统包括有近端设备和远端设备，系统下行链路：近端单元通过射频接口耦合基站扇区信号，经双工器、模拟变频、模数转换(ADC)、数字下变频(DDC)后进行电光转换，数字光信号通过光纤传输到远端单元，远端单元经光电转换、数字上变频(DUC)、数模转换(DAC)、模拟变频后进入射频功率放大器，最后大功率射频信号送到天馈系统。数字光纤系统上行链路：包含主集接收与分集接收两个通道，采用与下行同样的处理过程。

图2是本发明的数字上变频(DUC)的实现框图，可以看到在数字上变频的内插、滤波、混频之前我们加入了一个功率控制模块，这个模块的作用就是用来调整每个载波的输出功率，为后面的带内波动的补偿做准备。功率控制模块的实现方法就是用乘法器把每载波的IQ基带复信号(一个复信号X＝I+Q*j可以看作是一个实信号I与一个虚信号Q的合成)信号分别与每载波的功率控制值相乘后得信号经过截位、四舍五入，然后再做数字上变频(DUC)。

图3是本发明GSM选频直放站的带内波动的折线化近似图。具体的实现步骤如下：

首先测试选频直放站系统在没有带内波动补偿的情况下的带内波动。比如GSM选频直放站系统的下行信号的中心频点为942M，带宽为24M。在没有使能带内波动补偿的情况下，设置每载波的工作的频点均匀地分布在系统的工作频段内，然后输入系统频率为930M到954M正弦波扫频信号，把输出接到频谱仪(频谱仪的中心频点设置为942M，带宽设置为30M)，我们就可以得到GSM选频直放站下行信号工作频段内的系统带内波动，如图3所示。

然后把系统工作频率范围内测试所得的带内波动根据波动的峰值，谷值折线化成三段直线(如图3的直线A、直线B、直线C)来近似，这三段直线就会有四个转折点(点a、点b、点c、点d)，我们在频谱仪上可以读出这四个点的频率和幅度响应，根据三段直线四个转折点的频率和幅度响应的，就可以算出系统工作频段内每点的幅度响应。把这四点的频率和幅度这四个参数通过上位机OMT软件配置给数字板的ARM，ARM就可以算出每段直线的斜率(比如直线A的起点a的频率为930M、功率为-3.5dbm，直线A的终点b的频率为937M、功率为0dbm，那么直线A的斜率为3.5/(937-930)＝0.5，如图3中的载波3的频率为933.5M，那么载波3需要补偿的功率为0.5*(933.5-930)＝1.75dbm)。

ARM根据系统配置的信道号，可以知道载波工作的频点，就知道每个载波在哪段折线之内，然后根据折线的斜率、折线的起始点频率和功率以及载波的频点可以算出每个载波功率的补偿值。然后ARM把计算出来的补偿值通过I2C总线配置数字上变频(DUC)模块的载波功率控制值来补偿带内波动。

图4是本发明选频直放站的带内波动补偿示意图，经过调整载波功率后的系统带内波动可以控制在1.5db之内。

本发明采用数字信号处理技术来补偿数字直放站系统的带内波动。我们把数字选频直放站的带内波动等效为系统工作频率范围内每载波的载波输出功率的不同，采用调节每个载波的功率来抵消直放站系统的带内波动，采用本方法简单易行而且能达到非常理想的效果，大大降低了数字直放站系统工作频带内带内波动≤3dB技术要求的设计难度。

凡采用等同替换或等效变换形成的数字域补偿系统带内波动的方法，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种带内波动补偿的数字选频直放站，包括有近端设备和远端设备，其特征是：在数字上变频模块中，在数字上变频的内插、滤波、混频之前设置有一个用来调整每个载波的输出功率的功率控制模块；用来计算载波功率的补偿值的数字板的ARM程序模块通过I2C总线调整每载波的信号功率。

2.一种采用如权利要求1所述的带内波动补偿的数字选频直放站的补偿方法，其特征在于：通过数字上变频模块中的功率控制模块来调整每载波的信号功率，通过数字板的ARM程序模块计算出载波功率的补偿值，然后通过I2C总线来调整每载波的信号功率，调节每个载波的功率来抵消直放站系统的带内波动。

3.根据权利要求2所述的带内波动补偿的数字选频直放站的补偿方法，其特征在于：步骤如下：

1)、通过数字上变频模块功率控制模块来调整每个载波的输出功率，每载波的功率控制值由数字板的ARM程序模块计算得到后通过I2C总线来配置；

2)、在没有带内波动补偿的情况下，把系统工作频率范围内测试所得的带内波动根据波动的峰值，谷值折线化成三段直线来近似，根据直线的起始点、终点的频率和功率，以及直线的斜率来近似地计算系统工作频段内每点的幅度响应；

3)、根据系统配置的信道号，数字板的ARM程序模块算出载波的频点，知道当前载波在哪段折线之内，然后根据折线的斜率、折线的起始点频率和功率以及载波的频点算出每个载波功率需要调整的值；

4)、根据前面算出的每个载波的功率的补偿值来调整数字上变频时的每载波功率控制值来抵消系统的带内波动；

5)、关于折线的斜率、载波的功率控制值都是由数字板的ARM程序模块来计算并通过I2C总线来配置每载波功率控制值，使各个频点的输入信号功率相同的情况下系统各频点的输出功率也相同。

Images