CN102223325A - 基于Altera的WCDMA基站锁定系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Altera的WCDMA基站锁定系统及方法，系统包括模数转换器，所述模数转换器的输出端依次连接有数字下变频模块、抽取模块、第一滤波模块、干扰抵消系统、插值模块、第二滤波模块、数字上变频模块和数模转换器。方法包括以下步骤：输入信号通过下变频模块下变频成零中频复基带信号；利用半带滤波器滤除高频镜象；发送给基站锁定模块进行处理；使信号上变频至中频信号；数模转换变成模拟中频信号；经过模拟混频后发给功放放大输出。本发明系统及方法可以把与目标基站信号接近的导频功率降低，排除手机锁定到非目标基站的可能性。本发明作为一种基于Altera的WCDMA基站锁定系统及方法广泛应用于通信领域中。
Description
技术领域
本发明涉及一种基站锁定系统及方法，特别是一种基于Altera的WCDMA基站锁定系统及方法。
背景技术
术语解释：
AS(Active Serial)：主动串行；
ADC(Analog-to-Digital Converter)：模数转换器；
WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access):宽带码分多址，是一种第三代无线通讯技术；
CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）：互补金属氧化物半导体；
DAC(Digital-to-Analog Converter)：数模转换器；
EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory): 可擦除可编程的只读内存；
FIR(Finite impulse response):有限长冲击响应；
FLASH(Flash Memory): 闪存；
FPGA(Field Programmable Gate Array)：现场可编程门阵列；
ICS(Interference Cancellation System)：干扰抵消系统；
IO(Input Output)：输入输出；
IQ（IN phase Orthogonal）：同相正交；
JTAG(Joint Test Action Group)：联合测试行为组织；
LNA(Low-Noise Amplifier)：低噪声放大器；
LVDS（Low-Voltage Differential Signaling）：低压差分信号；
LVPECL（low-voltage positive-referenced emitter coupled logic）：低电压伪发射极耦合逻辑；
NCO(Number Controlled Oscillator)：数控振荡器；
PLL(Phase )：锁相环；
PA(Power Amplifier)：功率放大器；
SPI(Serial Peripheral Interface): 串行外围设备接口；
VCO(Voltage Controlled Oscillator)：压控制振荡器。
本发明公开一种基于自适应算法的基站锁定功能的实现方式。实现解决数字无线直放站带来的导频污染问题。排除在数字无线直放站中，由于接收信号不能进行筛选而同时被放大，导致可能出现导频污染的问题。
现有方案主要是调整接收天线的方向和角度来避免多个功率接近的基站被同时放大。
现有方案主要是调整接收天线的方向和角度来避免多个功率接近的基站被同时放大，但这样效果有限而且会增加工程难度和降低产品应用的广泛性。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种有效增加无线直放站产品的覆盖质量且降低施工难度的基于Altera的WCDMA基站锁定系统。
本发明的另一个目的是提供一种处理流程简单、处理效果理想的基于Altera的WCDMA基站锁定方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于Altera的WCDMA基站锁定系统，包括模数转换器，所述模数转换器的输出端依次连接有数字下变频模块、抽取模块、第一滤波模块、干扰抵消系统、插值模块、第二滤波模块、数字上变频模块和数模转换器。
进一步作为优选的实施方式，所述干扰抵消系统与插值模块之间还依次连接有多径消除模块和/或均衡模块。
进一步作为优选的实施方式，所述干扰抵消系统的输出端依次连接有第三滤波模块、频偏估计模块，所述频偏估计模块的输出端与数字下变频模块的输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第三滤波模块的输出端依次连接有第一主同步模块、第一辅同步模块、第一主扰码模块，还包括导频序列模块，所述导频序列模块的输出端连接有扩频模块，所述第一主扰码模块的输出端和扩频模块的输出端叠加连接有第四滤波模块和第五滤波模块，所述第四滤波模块的输出端连接有第一信道估计模块，所述第一信道估计模块的输出端与干扰抵消系统的输出端叠加相接输出为e(n)接口，所述第五滤波模块的输出端连接有第二信道估计模块，所述第二信道估计模块的输出端与e(n)接口叠加后与插值模块的输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第三滤波模块的输出端还依次连接有第二主同步模块、第二辅同步模块、第二主扰码模块，所述第三滤波模块的输出端还依次连接有第三主同步模块、第三辅同步模块、第三主扰码模块，还包括导频功率判决模块和三选二开关模块，所述第一主扰码模块、第二主扰码模块、第三主扰码模块的输出端均与导频功率判决模块的输入端连接，导频功率判决模块的输出端与三选二开关模块的输入端连接，所述三选二开关模块的输出端分别与第四滤波模块的输入端、第五滤波模块的输入端连接，扩频模块分别与第一主扰码模块、第二主扰码模块、第三主扰码模块分别叠加输出，三路叠加输出与三选二开关模块的输入端连接。
基于Altera的WCDMA基站锁定方法，包括以下步骤：
A、输入信号通过下变频模块下变频成零中频复基带信号；
B、利用半带滤波器滤除高频镜象；
C、发送给基站锁定模块进行处理；
D、使信号上变频至中频信号；
E、数模转换变成模拟中频信号；
F、经过模拟混频后发给功放放大输出。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括频偏估计处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括小区同步处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括导频抵消、导频再生和信道估计处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括多径消除处理和/或均衡处理。
本发明的有益效果是：本发明WCDMA基站锁定系统可以把与目标基站信号接近的导频功率降低，排除手机锁定到非目标基站的可能性。
本发明的另一个有益效果是：本发明WCDMA基站锁定方法有效解决了多个功率接近的基站被同时放大的技术问题，减少施工工程难度，实用性好，具有良好的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的硬件方框图。
具体实施方式
参照图1，基于Altera的WCDMA基站锁定系统，包括模数转换器，所述模数转换器的输出端依次连接有数字下变频模块、抽取模块、第一滤波模块、干扰抵消系统、插值模块、第二滤波模块、数字上变频模块和数模转换器。
进一步作为优选的实施方式，所述干扰抵消系统与插值模块之间还依次连接有多径消除模块和/或均衡模块。
进一步作为优选的实施方式，所述干扰抵消系统的输出端依次连接有第三滤波模块、频偏估计模块，所述频偏估计模块的输出端与数字下变频模块的输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第三滤波模块的输出端依次连接有第一主同步模块、第一辅同步模块、第一主扰码模块，还包括导频序列模块，所述导频序列模块的输出端连接有扩频模块，所述第一主扰码模块的输出端和扩频模块的输出端叠加连接有第四滤波模块和第五滤波模块，所述第四滤波模块的输出端连接有第一信道估计模块，所述第一信道估计模块的输出端与干扰抵消系统的输出端叠加相接输出为e(n)接口，所述第五滤波模块的输出端连接有第二信道估计模块，所述第二信道估计模块的输出端与e(n)接口叠加后与插值模块的输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第三滤波模块的输出端还依次连接有第二主同步模块、第二辅同步模块、第二主扰码模块，所述第三滤波模块的输出端还依次连接有第三主同步模块、第三辅同步模块、第三主扰码模块，还包括导频功率判决模块和三选二开关模块，所述第一主扰码模块、第二主扰码模块、第三主扰码模块的输出端均与导频功率判决模块的输入端连接，导频功率判决模块的输出端与三选二开关模块的输入端连接，所述三选二开关模块的输出端分别与第四滤波模块的输入端、第五滤波模块的输入端连接，扩频模块分别与第一主扰码模块、第二主扰码模块、第三主扰码模块分别叠加输出，三路叠加输出与三选二开关模块的输入端连接。
基于Altera的WCDMA基站锁定方法，包括以下步骤：
A、输入信号通过下变频模块下变频成零中频复基带信号；
B、利用半带滤波器滤除高频镜象；
C、发送给基站锁定模块进行处理；
D、使信号上变频至中频信号；
E、数模转换变成模拟中频信号；
F、经过模拟混频后发给功放放大输出。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括频偏估计处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括小区同步处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括导频抵消、导频再生和信道估计处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C包括多径消除处理和/或均衡处理。
由图1可知，天线接收到的微弱信号，首先经过射频处理下变频到中频模拟信号，再经过一个模数转换器（ADC），把模拟中频信号转换成数字中频信号并送入FPGA，FPGA通过编程实现不同的功能，对信号进行处理，包括数字上下变频，数字滤波，导频抵消算法等功能，然后数模转换器（DAC）把经过FPGA处理的数字信号转换成模拟中频信号，再经过射频处理，最后经过功放发送出去。
其中，FPGA内部的处理模块是整个系统的核心，包括频偏估计，小区同步，导频抵消，导频再生，信道估计，多径消除和均衡等等。 
是从接收天线接收到的信号，包括了多个不同基站的信号。在系统内部有一个导频发生器，可以产生与输入信号相对应的导频信号。我们首先根据接收的信号做小区搜索，找到当地的所有小区（假设为3个）。为了改善小区搜索的效果，我们增加频偏估计模块。我们将
分作两路处理，第一路用它来进行信道的估计，求出信道的冲击响应出
，另外一路再经过估计到的信道冲击响应
，模拟出从输入信号中要被抑制的导频信号，再将接收信号
同
相减,得出差值
，它的作用是不断的调整信道冲击响应的抽头系数，令
更加接近真实的信道。同时，
也是经过导频抑制的信号，再由天线发射出去。
算法原理如下：
本系统是利用直放站的发射信号与回声信号之间的相关性，来分离目标基站信号和非目标基站信号。具体利用到LMS（Least Mean Square）算法。其算法核心可以归结为如下几条更新方程：
把根据LMS算法的复数运算方程转化成实数的形式，转化后方程如下：
抽头输入向量： 
期望信号：
抽头权系数： 
滤波器输出： 
估计误差信号： 
相应的更新方程：
其中I、Q表示信号进行下变频后的在复平面上的横向分量和综向分量。
软件系统通过不断执行以上几条方程，完成对导频信号的估计，进而完成不同基站导频信号的分离。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.基于Altera的WCDMA基站锁定系统，其特征在于：包括模数转换器，所述模数转换器的输出端依次连接有数字下变频模块、抽取模块、第一滤波模块、干扰抵消系统、插值模块、第二滤波模块、数字上变频模块和数模转换器。
2.根据权利要求1所述的基于Altera的WCDMA基站锁定系统，其特征在于：所述干扰抵消系统与插值模块之间还依次连接有多径消除模块和/或均衡模块。
3.根据权利要求1所述的基于Altera的WCDMA基站锁定系统，其特征在于：所述干扰抵消系统的输出端依次连接有第三滤波模块、频偏估计模块，所述频偏估计模块的输出端与数字下变频模块的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的基于Altera的WCDMA基站锁定系统，其特征在于：所述第三滤波模块的输出端依次连接有第一主同步模块、第一辅同步模块、第一主扰码模块，还包括导频序列模块，所述导频序列模块的输出端连接有扩频模块，所述第一主扰码模块的输出端和扩频模块的输出端叠加连接有第四滤波模块和第五滤波模块，所述第四滤波模块的输出端连接有第一信道估计模块，所述第一信道估计模块的输出端与干扰抵消系统的输出端叠加相接输出为e(n)接口，所述第五滤波模块的输出端连接有第二信道估计模块，所述第二信道估计模块的输出端与e(n)接口叠加后与插值模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的基于Altera的WCDMA基站锁定系统，其特征在于：所述第三滤波模块的输出端还依次连接有第二主同步模块、第二辅同步模块、第二主扰码模块，所述第三滤波模块的输出端还依次连接有第三主同步模块、第三辅同步模块、第三主扰码模块，还包括导频功率判决模块和三选二开关模块，所述第一主扰码模块、第二主扰码模块、第三主扰码模块的输出端均与导频功率判决模块的输入端连接，导频功率判决模块的输出端与三选二开关模块的输入端连接，所述三选二开关模块的输出端分别与第四滤波模块的输入端、第五滤波模块的输入端连接，扩频模块分别与第一主扰码模块、第二主扰码模块、第三主扰码模块分别叠加输出，三路叠加输出与三选二开关模块的输入端连接。
6.基于Altera的WCDMA基站锁定方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、输入信号通过下变频模块下变频成零中频复基带信号；
B、利用半带滤波器滤除高频镜象；
C、发送给基站锁定模块进行处理；
D、使信号上变频至中频信号；
E、数模转换变成模拟中频信号；
F、经过模拟混频后发给功放放大输出。
7.根据权利要求6所述的基于Altera的WCDMA基站锁定方法，其特征在于：所述步骤C包括频偏估计处理。
8.根据权利要求6所述的基于Altera的WCDMA基站锁定方法，其特征在于：所述步骤C包括小区同步处理。
9.根据权利要求6所述的基于Altera的WCDMA基站锁定方法，其特征在于：所述步骤C包括导频抵消、导频再生和信道估计处理。
10.根据权利要求6所述的基于Altera的WCDMA基站锁定方法，其特征在于：所述步骤C包括多径消除处理和/或均衡处理。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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