CN102136861B - 一种同播系统分集接收的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高接收信号电平、提高同播系统上行信号质量、优化其通信质量的同播系统分集接收的方法。步骤包括：重新进行同播基站、同播中心的功能划分：同播基站包含天线、馈线、GPS处理单元、射频处理单元、数字处理单元、控制器；接收天线、馈线，同播中心包含：控制器、分集合并单元、解调单元、编解码单元、高层协议栈处理单元；更改上行信号处理的判选方法，由静态判选或动态判选修改为分集接收；本发明的同播判选方案，提高接收信号电平，改善信号的衰落特性，同播系统体系结构简化基站功能，将同播基站部分物理层、数据链路层功能交给同播中心处理，从而达到支持分集接收方法的目的。

Description

一种同播系统分集接收的方法

技术领域

本发明涉及通信技术，具体说就是一种同播系统分集接收的方法。 

背景技术

同播系统就是在一个区域内建立多个同频信道机，每个信道机负责一定范围的覆盖，这样利用多个同频信道机和链路连接就可完成大范围的同播覆盖目的。但是，如果简单地安装多个信道机以期达到同播系统的目的，那么各个信道机之间的重叠区必将会产生同频干扰。引进GPS秒时钟作为系统的基准时钟源，使用GPS锁频及相关数据同步技术，同播系统克服了传统常规同播系统重叠区下行信号同频干扰的问题，节省频率资源，保证了系统的通话效果。可以实现多个同播基站无缝覆盖。同播系统主要包括：同播基站、同播中心部分。中心站对于基站发送的上行信号采取判选算法，包括静态判选和动态判选。静态判选：是指在呼叫建立之初判选一次上行基站，除非在呼叫正常结束之前收不到信号才会重新判选。动态判选：是指在呼叫过程中也会根据信号质量状况及其切换门限进行基站的判选，因此，在移动台位于重叠覆盖区时，同播中心应用动态判选算法可以将上行基站从一个基站切换到另外一个基站上。 

分集接收的基本思想：如果在接收端同时获得几个不同路径的信号，将这些信号适当合并构成总的接收信号，则能够大大减小衰落的影响。最大比值相加式的合并方法，就是控制各路径的增益，使它们分别与本路径的信噪比成正比，然后再相加获得接收信号。从总的分集效果来说，分集接收除能够提高接收信号的电平外(例如二重空间分集在不增加发射机功率情况下，可使接收信号电平增加一倍左右)，主要是改善了衰落特性，使信道的衰落平滑、减小。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高接收信号电平、提高同播系统上行信号质量、优化其通信质量的同播系统分集接收的方法。 

本发明的目的是这样实现的：具体步骤如下： 

步骤一、重新进行同播基站、同播中心的功能划分： 

(1)同播基站 

同播基站主要包含的模块有：天线、馈线、GPS处理单元、射频处理单元、数字处理单元、控制器；接收天线、馈线用于接收来自移动台的上行信号和发射来自同播中心的下行信号；GPS处理单元用于时钟的校准与同步；射频处理单元包含两个部分：一是射频接收单元，对接收的射频信号进行下变频、滤波处理，将射频信号处理为中频信号；二是射频发射单元，对待发射的中频信号进行上变频，并通过功放单元发射指定功率的下行信号；数字处理单元包含两个部分：一是上行处理，对中频信号进行AD采样，将模拟信号转换为数字信号，然后进行数字下变频、滤波处理，将信号变成一个低速率的数字信号，方便后续处理；二是下行处理，将带发射数据调制为中频数字信号，传输至射频发送单元；控制器的作用是控制数字处理单元的输入输出信号与同播中心交互； 

(2)同播中心 

同播中心主要包含的模块有：控制器、分集合并单元、解调单元、编解码单元、高层协议栈处理单元；控制器用于与同播基站进行数据交换；分集合并单元用于对多个基站上传的同一上行信号进行分集合并；解调单元将分集合并或者非分集合并的数字中频信号进行解调，得到帧数据信息；编码单元将对系统下行数据进行编码，而解码模单元将解调后的帧数据进行解码；高层的协议栈处理单元针对解码后或编码前的数据信息进行更高层的处理； 

步骤二、更改上行信号处理的判选方法，由静态判选或动态判选修改为分集接收； 

理论上，在高斯信道条件下，二分集的最大比合并可以获得3dB的增益，而三分集的最大比合并可以获得4.77dB的增益；实际仿真中，在瑞利信道下，采用分集相对于无分集来说约有3dB～8dB的性能提升，以1％误码率为基准；由此可以看出分集接收能够显著增强同播系统上行信号质量，能够较大的改善系统性能；分集合并单元主要包括：权重计算单元、相位同步单元、信号合并单元；其中，权重计算单元用于各接收基站信号强度归一化的计算；相位同步单元通过鉴相、环路滤波、NCO以及相位调整乘法器，用于各路信号的相位调整； 信号合并单元则通过权重乘法器与合并加法器，完成分集合并功能。 

本发明一种同播系统分集接收的方法，根据同播系统的特点采用一种新的体系结构，改变同播基站、同播中心的功能划分，使得同播系统能够利用分集接收技术，提高了接收信号质量，使得同播系统性能更高。本发明提出一种新的体系结构，并将分集接收的方法应用在同播系统中，这样的设计方法在提高上行接收信号的质量方面有明显的优势，它主要具有以下特点： 

1、提出一种新的同播判选方案，能够提升同播系统在重叠覆盖区的上行信号质量。该判选方案即为分集合并技术，将不同基站所接收到的同一移动台信号做分集合并，提高接收信号电平，改善信号的衰落特性，从而提高重叠覆盖区的上行信号质量。 

2、提出一种新的同播系统体系结构。该体系结构简化基站功能，将同播基站部分物理层、数据链路层功能交给同播中心处理，从而达到支持分集接收方法的目的。 

附图说明

图1为本发明的同播系统体系结构框图； 

图2为本发明的同播中心二分集合并单元结构框图； 

图3为本发明的同播基站的上行信号处理流程图； 

图4为本发明的同播中心的上行信号处理流程图； 

图5为本发明的同播系统的上行信号处理流程图。 

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。 

实施例1：结合图1-图5，本发明一种同播系统分集接收的方法，具体步骤如下： 

步骤一、重新进行同播基站、同播中心的功能划分： 

(1)同播基站 

同播基站主要包含的模块有：天线、馈线、GPS处理单元、射频处理单元、数字处理单元、控制器；接收天线、馈线用于接收来自移动台的上行信号和发射来自同播中心的下行信号；GPS处理单元用于时钟的校准与同步；射频处理单元包含两个部分：一是射频接收单元，对接收的射频信号进行下变频、滤波处理，将射频信号处理为中 频信号；二是射频发射单元，对待发射的中频信号进行上变频，并通过功放单元发射指定功率的下行信号；数字处理单元包含两个部分：一是上行处理，对中频信号进行AD采样，将模拟信号转换为数字信号，然后进行数字下变频、滤波处理，将信号变成一个低速率的数字信号，方便后续处理；二是下行处理，将带发射数据调制为中频数字信号，传输至射频发送单元；控制器的作用是控制数字处理单元的输入输出信号与同播中心交互； 

(2)同播中心 

同播中心主要包含的模块有：控制器、分集合并单元、解调单元、编解码单元、高层协议栈处理单元；控制器用于与同播基站进行数据交换；分集合并单元用于对多个基站上传的同一上行信号进行分集合并；解调单元将分集合并或者非分集合并的数字中频信号进行解调，得到帧数据信息；编码单元将对系统下行数据进行编码，而解码模单元将解调后的帧数据进行解码；高层的协议栈处理单元针对解码后或编码前的数据信息进行更高层的处理； 

步骤二、更改上行信号处理的判选方法，由静态判选或动态判选修改为分集接收； 

理论上，在高斯信道条件下，二分集的最大比合并可以获得3dB的增益，而三分集的最大比合并可以获得4.77dB的增益；实际仿真中，在瑞利信道下，采用分集相对于无分集来说约有3dB～8dB的性能提升，以1％误码率为基准；由此可以看出分集接收能够显著增强同播系统上行信号质量，能够较大的改善系统性能；分集合并单元主要包括：权重计算单元、相位同步单元、信号合并单元；其中，权重计算单元用于各接收基站信号强度归一化的计算；相位同步单元通过鉴相、环路滤波、NCO以及相位调整乘法器，用于各路信号的相位调整；信号合并单元则通过权重乘法器与合并加法器，完成分集合并功能。 

实施例2：结合图1，本发明是一种同播系统的新体系结构，它与其他体系结构有着明显区别。该体系结构简化了基站端的数据处理工作，将上行数据处理的部分功能转移到同播中心完成。 

本发明所提出的同播系统的新体系结构，具体说明如下： 

说明一、下行处理模块包含着数字调制，以及射频发射单元，调 制单元将对控制器所接收到的同播中心的数据，进行调制发射。但是，上行处理模块不包含数字解调单元，只有射频接收单元和数字下变频单元，数字下变频将做下变频、滤波处理，得到中频数字信号，然后通过控制器将该数据发送至同播中心。 

说明二、同播中心通过控制器与各基站进行通信，对于上行数据的处理，增加了分集合并单元和解调单元，解码以及更上层的协议栈处理单元。分集合并单元与解调单元的增加是为了应用分集合并技术。 

说明三、新体系结构根据同播系统的特点，将上行链路有限这个特点，将基站的部分物理层、数据链路层功能放到同播中心处理，在不影响同播中心的处理数据量的情况下，提高重叠覆盖区的上行信号质量； 

实施例3：结合图3-图5，图3为本发明的同播基站的上行信号处理流程图，同播基站的上行信号处理包含射频接收、模数转换、数字处理三部分。具体来说，射频接收部分包含信号场强值的采样，又包含模拟下变频、滤波处理，将射频信号转换为中频信号；而数字处理部分包含数字下变频、滤波处理，将中频信号转换为一个低速率的数字中频信号；另外，数字处理部分会把信号场强值也转换成数字信号。最后通过控制器把数字中频信号及其场强值发送给同播中心；图4为本发明的同播中心的上行信号处理流程图，同播中心根据各基站上传的信号场强值进行判断是否需要进行信号的分集合并，如果不需要分集合并，则对来自基站的信号直接给到解调单元处理；如果需要分集合并，则将合并后的信号送至解调单元处理，然后进行解码以及更高层次的协议栈处理工作；图5为本发明的同播系统的上行信号处理流程图，根据移动台MS的所在位置及各基站所接收到的上行信号质量，同播系统采取分集接收和非分集接收两种处理流程。如果不选择分集合并，则将某一路信号直接送至解调单元，然后进行更高层的数据处理；如果选择分集合并，则通过分集合并单元对多路信号进行分集接收，然后把合并后的信号送至解调单元，解调出的帧数据进行更高层的处理。例如有如下应用：如果MS1处于重叠覆盖区，按PTT开始发送信号，该信号被某基站BS1、BS2(甚至有其他基站，以两 个基站为例)所接收。BS1、BS2将检测到的场强指示RSSI(或S/N)发送给同播中心，I/Q数据也通过链路传送给同播中心。同播中心根据两个基站的RSSI(或S/N)来对各路语音信号进行加权分集接收，然后解调，并选择传输该信号的基站BS1、BS2作为上行语音接收基站，同时关闭除BS1、BS2的所有基站的上行语音接收(直到该信道资源释放为止)。如果MS2处于非重叠覆盖区，它所注册的基站BS1将数字I/Q信号通过链路传送给同播中心。此时，同播中心不开启分集接收模块，将BS1接收信号数据直接传输到解调模块。 

信号流程： 

分集接收： 

(1)位于重叠覆盖区的MS发射信号被多个BS所接收。 

(2)BS对接收信号进行下变频处理，适当处理得到数字I/Q信号，同时测得接收信号的RSSI值。 

(3)BS通过链路向中心发送RSSI、数字I/Q值。 

(4)同播中心同步各个基站上传的数据，并对这些数据分别进行缓存，完成一帧数据接收后。将对处于重叠覆盖区的MS所发射的上行数据进行分集接收合并，然后解调。进而，同播中心进行解交织、信道解码等操作，以及更高层次的处理工作。 

非分集接收 

(1)位于非重叠覆盖区的MS发射信号被单个BS所接收。 

(2)BS对接收信号进行下变频处理，适当处理得到数字I/Q信号，同时测得接收信号的RSSI值。 

(3)BS通过链路向中心发送RSSI、数字I/Q值。 

(4)同播中心接收基站上传的数据，并对这些数据分别进行缓存，完成一帧数据接收后解调。进而，同播中心进行解交织、信道解码等操作，以及更高层次的处理工作。 

Claims (1)

1.一种同播系统分集接收的方法，其特征在于：

(1)重新进行同播基站、同播中心的功能划分：

(1.1)同播基站

同播基站包含的模块有：接收天线、馈线、GPS处理单元、射频处理单元、数字处理单元和第一控制器；接收天线用于接收来自移动台的上行信号，馈线用于发射来自同播中心的下行信号；GPS处理单元用于时钟的校准与同步；射频处理单元包含两个部分：一是射频接收单元，对接收的射频信号进行下变频、滤波处理，将射频信号处理为中频信号；二是射频发射单元，对待发射的中频信号进行上变频，并通过功放单元发射指定功率的下行信号；数字处理单元包含两个部分：一部分用于上行处理，对中频信号进行AD采样，将模拟信号转换为数字信号，然后进行数字下变频、滤波处理，将信号变成一个低速率的数字信号，方便后续处理；另一部分用于下行处理，将带发射数据调制为中频数字信号，传输至射频发送单元；第一控制器的作用是控制数字处理单元的输入输出信号与同播中心交互；

(1.2)同播中心

同播中心包含的模块有：第二控制器、分集合并单元、解调单元、编码单元、解码单元和高层协议栈处理单元；第二控制器用于与同播基站进行数据交换；分集合并单元用于对多个基站上传的同一上行信号进行分集合并；解调单元将分集合并或者非分集合并的数字中频信号进行解调，得到帧数据信息；编码单元将对系统下行数据进行编码，而解码单元将解调后的帧数据进行解码；高层协议栈处理单元针对解码后或编码前的数据信息进行处理；

(2)上行信号处理的判选方法为分集接收方法

在高斯信道条件下，二分集的最大比合并为3dB的增益，三分集的最大比合并为4.77dB的增益；分集合并单元主要包括：权重计算单元、相位同步单元、信号合并单元；其中，权重计算单元用于各接收基站信号强度归一化的计算；相位同步单元通过鉴相、环路滤波、NCO以及相位调整乘法器，用于各路信号的相位调整；信号合并单元则通过权重乘法器与合并加法器，完成分集合并功能。

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