CN102523029B

CN102523029B - 一种数字飞地系统

Info

Publication number: CN102523029B
Application number: CN201110444237.5A
Authority: CN
Inventors: 余春蕾; 王斌; 孙勤勤; 赵晓迪
Original assignee: NTS Technology Chengdu Co Ltd
Current assignee: CHENGDU NTS SOFTWARE Co.,Ltd.
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: CN102523029A

Abstract

本发明公开了一种数字飞地系统，该数字飞地系统包括近端机和多个远端机，所述近端机包括近端机下行链路和近端机上行链路，所述近端机下行链路包括第一900MHz双工器，所述第一900MHz双工器连接下行第一数字处理单元，所述下行第一数字处理单元连接下行第一功率放大器，所述下行第一数字处理单元包括第一数字预失真模块，所述下行第一功率放大器的输出端还连接有第一模数转换器，所述第一数字预失真模块通过第一模数转换器上的端口与第一模数转换器连接。本发明的数字飞地系统设置有数字预失真模块，运用数字预失真技术抵消功率放大器的非线性失真现象，可有效提高功率放大器的工作效率。

Description

一种数字飞地系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种数字飞地系统。

背景技术

随着社会信息化的加快，边远乡镇对移动通信的需求日益提高，这些地方地域广、地型复杂、话务量低，运营商建网初期面临高投入、低回报的压力。随着一些乡村陆续开发风景旅游区，这些地方节假日话务量较高。然而由于偏远农村距离城镇较远，很难接收到来自城镇的基站信号，而且这些地区受地理、经济条件的制约，通信状况较差，若采用原频率的信号，则易受外界环境影响，无线传播路径损耗较大，并且在山区地型复杂，信号容易被阻挡。另一方面，采用原频率直放站方式进行农村地区的网络建设，存在着因初期投资成本过高而造成投资收回时间较长，甚至无法收回的情况。因此，在边远农村需要采用一种受外界环境影响较小、绕射能力强的系统进行信号传输和覆盖，实现对农村广大区域的无线通信服务。直放站和数字飞地的出现使这一问题得到很好的解决。数字飞地系统可以在无线通信传输过程中起到信号增强的作用。

飞地系统通过近端机将基站900MHz频段的信号变成230MHz频段的中继信号传输给远端机，远端机再将该230MHz频段的中继信号变频成基站900MHz频段的下行信号发射给移动台。同时，远端机将移动台发出的900MHz频段上行信号变频成230MHz频段的中继信号，发射传输给近端机，近端机再将该230MHz频段的中继信号变频为移动台发出的900MHz频段上行频率，传输给基站，从而完成900MHz通过230MHz中继信道来传输的任务，提高了基站的覆盖范围。但是，现有的飞地系统中使用的功率放大器存在严重的非线性失真现象，使得功率放大器的工作效率很低，而且近端机和远端机之间只能传输基站或移动台发出的GSM信号，近端机和远端机之间不能进行私有信息传输，实现对近端机、远端机的监控过程复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种数字飞地系统。该数字飞地系统能有效扩大基站的覆盖范围，提高功率放大器的工作效率，实现近端机与远端机之间进行私有信息传输，减小移频过程中的频率误差。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种数字飞地系统，包括近端机和多个远端机，所述近端机包括近端机下行链路和近端机上行链路，所述近端机下行链路包括第一900MHz双工器，所述第一900MHz双工器连接下行第一数字处理单元，所述下行第一数字处理单元连接下行第一功率放大器(PA)，所述下行第一数字处理单元包括第一数字预失真(DPD)模块，所述下行第一功率放大器的输出端还连接有第一模数转换器，所述第一数字预失真模块输入端通过第一模数转换器(ADC)上的端口与第一模数转换器连接。

根据本发明的实施例，所述第一数字预失真模块包括第一数据捕获子模块，与第一数据捕获子模块连接的第一模型估计子模块，所述第一模型估计子模块连接第一预失真器子模块，所述第一预失真器子模块连接下行第一功率放大器，所述下行第一功率放大器输出端连接第一模数转换器，所述第一数据捕获子模块通过第一模数转换器上的端口与第一模数转换器连接。下行第一功率放大器输出的非线性失真数据传送至第一模数转换器，所述第一数据捕获子模块捕获该非线性失真数据，同时第一数据捕获子模块还捕获输入给数字预失真模块的多载波，然后第一数据捕获子模块将捕获到的非线性失真数据和多载波一起送入第一模型估计子模块，进行预失真的参数计算，估计出下行第一功率放大器的逆模型，并送入第一预失真器子模块，完成数字预失真功能，从而抵消下行第一功率放大器的非线性失真，提高功率放大器的使用效率，减小飞地系统的体积。

根据本发明的实施例，所述远端机包括远端机下行链路和远端机上行链路，所述远端机下行链路包括第二230MHz双工器，所述第二230MHz双工器连接下行第三数字处理单元，所述下行第三数字处理单元连接下行第三功率放大器；所述下行第三数字处理单元包括第二数字预失真模块，所述下行第三功率放大器的输出端还连接有第二模数转换器，所述第二数字预失真模块通过第二模数转换器上的端口与第二模数转换器连接。所述第二数字预失真模块包括第二数据捕获子模块，与第二数据捕获子模块连接的第二模型估计子模块，所述第二模型估计子模块连接第二预失真器子模块，所述第二预失真器子模块连接下行第三功率放大器，所述下行第三功率放大器输出端连接第二模数转换器，所述第二数据捕获子模块通过第二模数转换器上的端口与第二模数转换器连接。

根据本发明的实施例，所述远端机上行链路包括与第二900MHz双工器连接的上行第四数字处理单元，所述上行第四数字处理单元连接上行第四功率放大器，所述上行第四功率放大器连接第二230MHz双工器；所述上行第四数字数字处理单元包括第三数字预失真模块，所述上行第四功率放大器的输出端还连接有第三模数转换器，所述第三数字预失真模块输入端通过第三模数转换器上的端口与第三模数转换器连接。所述第三数字预失真模块包括第三数据捕获子模块，与第三数据捕获子模块连接的第三模型估计子模块，所述第三模型估计子模块连接第三预失真器子模块，所述第三预失真器子模块连接上行第四功率放大器，所述上行第四功率放大器输出端连接第三模数转换器，所述第三数据捕获子模块通过第三模数转换器上的端口与第三模数转换器连接。

根据本发明的实施例，所述近端机上行链路包括与第一230MHz双工器连接的上行第二数字处理单元，所述上行第二数字处理单元连接上行第二功率放大器，所述上行第二功率放大器连接第一900MHz双工器。

根据本发明的实施例，所述下行第一数字处理单元和上行第四数字处理单元均连接有调制器，所述调制器均设置有处理器接口；所述上行第二数字处理单元和下行第三数字处理单元均连接有解调器，所述解调器均设置有处理器接口。通过调制器和解调器，把私有信息合并到GSM业务信号中，利用230MHz中继信道完成近端机和远端机之间的通信。所述近端机和远端机之间的通信包括下行通信和上行通信，下行通信是指近端机通过下行通信信道发送数据到远端机，远端机接收近端机通过下行信道发送的数据；上行通信是指远端机通过上行信道发送数据到近端机，近端机接收远端机通过上行通信信道发送的数据。

根据本发明的实施例，所述调制器为通信数据调制发送器，所述通信数据调制发送器将微处理器(MPU)上层接口配置的基带数据，调制成具有GSM信道特性的数据后，和基站输出的信号合并成一个多载波信号传输，实现通信数据(即私有信息)和业务数据一起通过230M中继频率发射出去。所述解调器为通信数据解调接收器，通信数据解调接收器从接收到的230M中继多载波信号中分离出通信数据，解调还原成基带数据写入MPU接收数据缓存区，通知MPU上层接口读取该缓存区，完成通信数据的接收功能。

根据本发明的实施例，所述下行第一数字处理单元和下行第三数字处理单元均连接有频率同步器，所述频率同步器上设置有振荡器接口。通过频率同步器，近端机从基站发射的下行信号中获取频率同步信号，完成近端机本地频率校正；远端机从近端机移频发射的下行信号中获取频率同步信号，完成远端机本地频率校正，使得近端机与基站、远端机与近端机、远端机与基站均保持频率同步。

根据本发明的实施例，所述振荡器接口连接有压控振荡器，近端机接收来自GSM系统的下行同步信号，获得近端机的帧同步信号，完成近端机的时隙同步，近端机通过接收来自GSM设备的下行频率同步信号，根据频率同步信号生成近端机的时钟信号，计算近端机时钟与基站时钟的偏差，调整压控振荡器的输出，使近端机与基站使用的参考频率保持相对一致。远端机通过接收近端机中继发射过来的GSM系统的下行同步信号，获得远端机的帧同步信号，完成远端机的时隙同步，远端机通过接收近端机中继发射过来的GSM设备的下行频率同步信号，计算远端机时钟与近端机时钟的偏差，调整压控振荡器的输出，使远端机与近端机使用的参考频率保持相对一致，从而保持远端机的频率与基站使用的参考频率保持相对一致。

本发明提供了又一种数字飞地系统，该数字飞地系统包括近端机和多个远端机，所述近端机包括近端机下行链路和近端机上行链路，所述近端机下行链路包括第一900MHz双工器，所述第一900MHz双工器连接第一低噪声功率放大器，所述第一低噪声功率放大器连接第一射频处理单元，所述第一射频处理单元连接第四模数转换器，所述第四模数转换器连接下行第一数字处理单元，所述下行第一数字处理单元连接第一数模转换器，所述第一数模转换器连接第二射频处理单元，所述第二射频处理单元连接第一功率放大器，所述第一功率放大器连接第一230MHz双工器，所述第一230MHz双工器连接第一中继天线，近端机下行链路完成900MHz信号到230MHz的移频和载波重组；所述下行第一数字处理单元包括第一数字下变频器和第一数字上变频器，所述第一数字下变频器包括依次连接的第一抽取滤波器组、第一正交调制器、第二抽取滤波器组、第一基带成型滤波器，所述第一数字上变频器包括依次连接的第二正交调制器、第一内插滤波器组、第一数字预失真模块、第二内插滤波器组，所述第一功率放大器输出端连接有第一模数转换器，所述第一模数转换器与第一数字预失真模块输入端连接；所述第一抽取滤波器组连接第四模数转换器，所述第一基带成型滤波器输出端还连接有频率同步器，所述频率同步器连接压控振荡器，所述第二正交调制器输入端还连接有调制器，所述调制器设置有处理器接口。

根据本发明的实施例，所述近端机上行链路包括与第一中继天线连接第一230MHz双工器，所述第一230MHz双工器连接第二低噪声功率放大器，所述第二低噪声功率放大器连接第三射频处理单元，所述第三射频处理单元连接第五模数转换器，所述第五模数转换器连接上行第二数字处理单元，所述上行第二数字处理单元连接第二数模转换器，所述第二数模转换器连接第四射频处理单元，所述第四射频处理单元连接第二功率放大器，所述第二功率放大器连接第一900MHz双工器，所述近端机上行链路完成230MHz信号到900MHz的移频和载波重组；所述上行第二数字处理单元包括第二数字下变频器和第二数字上变频器，所述第二数字下变频器由第三抽取滤波器组、第三正交调制器、第二基带成型滤波器依次连接而成，所述第二数字上变频器包括依次连接的第三内插滤波器组、第四正交调制器、第四内插滤波器组，所述第三抽取滤波器组输入端连接第五模数转换器，所述第二基带成型滤波器输出端还连接有解调器，所述解调器设置有处理器接口。

根据本发明的实施例，所述远端机包括远端机上行链路和远端机下行链路，所述远端机下行链路包括第二中继天线，所述第二中继天线连接第二230MHz双工器，所述第二230MHz双工器连接第三低噪声功率放大器，所述第三低噪声功率放大器连接第五射频处理单元，所述第五射频处理单元连接第六模数转换器，所述第六模数转换器连接下行第三数字处理单元，所述下行第三数字处理单元连接第三数模转换器，所述第三数模转换器连接第六射频处理单元，所述第六射频处理单元连接第三功率放大器，所述第三功率放大器连接第二900MHz双工器，所述远端机下行链路完成900MHz信号到230MHz的移频和载波重组；所述下行第三数字处理单元包括第三数字下变频器和第三数字上变频器，所述第三数字下变频器包括依次连接的第四抽取滤波器组、第五正交调制器、第三基带成型滤波器，所述第三基带成型滤波器输出端连接有解调器和频率同步器，所述频率同步器连接压控振荡器，所述调制器设置有处理器接口，所述第三数字上变频器包括依次连接的第五内插滤波器组、第六正交调制器、第六内插滤波器组、第二数字预失真模块、第七内插滤波器组，所述第二数字预失真模块输入端连接有第二模数转换器，所述第二模数转换器连接第三功率放大器的输出端。

根据本发明的实施例，所述远端机上行链路包括与第二900MHz双工器连接的第四低噪声功率放大器，所述第四低噪声功率放大器连接第七射频处理单元，所述第七射频处理单元连接第七模数转换器，所述第七模数转换器连接上行第四数字处理单元，所述上行第四数字处理单元连接第四数模转换器，所述第四数模转换器连接第八射频处理单元，所述第八射频处理单元连接第四功率放大器，所述第四功率放大器连接第二230MHz双工器，所述远端机上行链路完成230MHz信号到900MHz的移频和载波重组；所述上行第四数字处理单元包括第四数字下变频器和第四数字上变频器，所述第四下变频器由第五抽取滤波器组、第七正交调制器、第六抽取滤波器组、第四基带成型滤波器依次连接而成，所述第四基带成型滤波器输出端连接有调制器，所述调制器设置有处理器接口，所述第四上变频器包括依次连接的第八正交调制器、第八内插滤波器组、第三数字预失真模块、第九内插滤波器组，所述第四功率放大器输出端连接有第三模数转换器，所述第三模数转换器与第三数字预失真模块输入端连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的数字飞地系统设置有数字预失真模块，运用预失真技术抵消功率放大器的非线性失真性能，提高功率放大器的使用效率，减小飞地系统的体积。

2、本发明的数字飞地系统中设置的频率同步模块实现了近端机和GSM系统同步、远端机和近端机同步，实现飞地系统移频过程中引入较小频率误差或不引入频率误差。

3、本发明的数字飞地系统中还设置有调制器和解调器，实现近端机、远端机之间私有信息传输，通过近端机、远端机之间的通信，实现近端机、远端机之间的状态查询、参数配置以及系统版本升级等功能，可简化系统的后期维护操作，大大降低飞地系统的维护成本。

附图说明：

图1(a)、图1(b)是本发明数字飞地系统的结构框图；

图2是实施例数字飞地系统近端机下行链路结构框图；

图3是实施例数字飞地系统近端机上行链路结构框图；

图4是实施例数字飞地系统远端机下行链路结构框图；

图5是实施例数字飞地系统远端机上行链路结构框图；

图6是数字预失真模块连接框图；

图7是本地设备与对端设备间通信流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1所示，本发明的数字飞地系统包括近端机和多个远端机，所述近端机通过耦合器与GSM基站连接，所述近端机输出端连接有中继天线111，所述远端机输入端连接有中继天线200，近端机和远端机通过中继无线信号进行通信，所述远端机通过业务天线与移动台进行无线信号通信，所述近端机包括近端机下行链路和近端机上行链路，所述远端机包括远端机下行链路和远端机上行链路。近端机下行链路将基站下行900MHz信号变成230MHz中继信号传输给远端机，远端机下行链路将近端机发射的230MHz信号恢复成GSM 900MHz传送给移动台，远端机上行链路又将移动台上行900MHz信号变成230MHz中继信号传输给近端机，近端机上行链路将远端机发射的230MHz信号恢复成GSM 900MHz传送给基站耦合器。

如图2所示，近端机下行链路结构框图，近端机下行链路包括依次连接的900MHz双工器102、LNA低噪放大器103、射频处理单元104、ADC模数转换器105、数字处理单元106、DAC数模转换器107、射频处理单元108、PA功率放大器109和230MHz双工器110，数字处理单元106包括依次连接的ADC接口模块106_0、近端机下行下变频器DDC106_1和近端机下行上变频器DUC106_2，ADC接口模块106_0连接ADC模数转换器105的输出端、近端机下行下变频器DDC106_1的输入端，近端机下行下变频器DDC106_1包括依次连接的抽取滤波器组106_11、正交调制器106_12、抽取滤波器组106_13和基带成型滤波器106_14，ADC接口模块106_0连接抽取滤波器组106_11，近端机下行上变频器DUC106_2包括依次连接的正交调制器106_21、内插滤波器组106_22、数字预失真模块106_23和内插滤波器组106_24，基带成型滤波器106_14连接正交调制器106_21，内插滤波器组106_24连接DAC数模转换器107，PA功率放大器109的输出端还连接有ADC模数转换器112，所述数字预失真模块输入端106_23通过ADC模数转换器112上的端口与ADC模数转换器112连接，形成反馈，基带成型滤波器106_14连接正交调制器106_21，基带成型滤波器106_14的输出端还连接有频率同步器106_3，所述频率同步器106_3设置有振荡器接口，压控振荡器113通过该接口与频率同步器106_3连接，正交调制器106_21的输入端还连接有调制器106_4，调制器106_4为近端机通信数据的发送调制器，调制器106_4设置有处理器接口114。

900MHz双工器102接收基站发射的下行信号，该下行信号经LNA低噪放大器103放大后输出，射频处理单元104将接收到的下行射频信号转换成中频模拟信号输出，ADC模数转换器105将接收到的中频模拟信号转换成中频数字信号，ADC接口模块106_0接收ADC模数转换器105的输出信号，抽取滤波器组106_11将接收到的高数据速率信号转换成相对较低的数据率信号输出，正交调制器106_12将接收到的多载波信号分离成多个单载波信号，抽取滤波器组106_13将接收到的较高数据的单载波信号转换为相对数据率较低的基带信号输出，基带成型滤波器106_14实现对多个单载波信号的成型滤波，滤除除中心频点在0Hz的所有信号，正交调制器106_21接收从基带成型滤波器106_14输出的多个单载波信号，对多个单载波信号进行重组，使多个单载波信号合并成一个多载波信号，内插滤波器组106_22接收从基带成型滤波器106_14输出的信号，将该输入数据率较低的信号转换成输出数据率较高的信号，ADC模数转换器112采集PA功率放大器109非线性数据，并传输至数字预失真模块106_23，数字预失真模块106_23在发射链路的基带部分形成一个与PA功率放大器109非线性特性相反的非线性电路，使输入信号的失真与PA功率放大器109的失真相抵消，从而达到无失真的放大，内插滤波器组106_24输出数据率较高的信号被射频处理单元108接收，射频处理单元108将该数字信号转换成模拟信号输出，PA功率放大器109将该模拟信号放大输出至230MHz双工器，230MHz双工器110将下行中继信号发射出去。微处理器(MPU)通过处理器接口114将要发送的通信数据(即要在近端机和远端机之间传输的私有信息)写入调制器106_4的缓冲区，该信号经调制后和下变频器DDC106_1输出的信号一起送给上变频器DUC106_2，通信数据和GSM数据一起通过230MHz110中继频率发射出去。频率同步器106_3从基站发射的下行信号中获取频率同步信号，并根据所述频率同步信号生成近端机的时钟信号，使近端机时钟与基站的时钟保持相对一致。

如图3所示，近端机上行链路结构框图，近端机上行链路包括依次连接的230MHz双工器110、LNA低噪放115、射频处理单元116、ADC模数转换器117、数字处理单元118、DAC数模转换器119、射频处理单元120、PA功率放大器121和900MHz双工器102，数字处理单元118包括依次连接的ADC接口模块118_0、近端机上行下变频器DDC118_1和近端机上行上变频器DUC118_2，ADC接口模块118_0连接ADC模数转换器117的输出端、近端机上行下变频器DDC118_1的输入端，ADC接口模块118_0接收ADC模数转换器117的输出信号，完成ADC模数转换器117上行采样数据的格式转换，近端机上行下变频器DDC118_1包括依次连接的抽取滤波器组118_11、正交调制器118_12和基带成型滤波器118_13，ADC接口模块118_0连接抽取滤波器组118_11，近端机上行上变频器DUC118_2包括依次连接的内插滤波器组118_21、正交调制器118_22和内插滤波器组118_23，内插滤波器组118_23连接DAC数模转换器119，基带成型滤波器118_13连接内插滤波器组118_21，基带成型滤波器118_13的输出端还连接解调器118_3，所述解调器118_3为近端机通信数据接收解调器，解调器118_3设置有处理器接口114，微处理器检测到230MHz中继频率上有通信数据(即在近端机和远端机之间传输的私有信息)，微处理器将该通信信息从近端机上行下变频器DDC118_1输出载波信号中分离出来，解调并写入处理器接收缓存区，触发处理器的中断，完成通信数据的接收功能。

如图4所示，远端机下行链路结构框图，远端机下行链路包括依次连接的230MHz双工器201、LNA低噪放202、射频处理单元203、ADC模数转换器204、数字处理单元205、DAC数模转换器206、射频处理单元207、PA功放208和900MHz双工器209，数字处理单元205包括依次连接的ADC接口模块205_0、远端机下行下变频器DDC205_1和远端机下行上变频器DUC205_2，ADC接口模块205_0连接ADC模数转换器204的输出端、远端机下行下变频器DDC205_1的输入端，ADC接口模块205_0接收ADC模数转换器204的输出信号，完成ADC模数转换器204采样数据的格式转换，远端机下行下变频器DDC205_1包括依次连接的抽取滤波器组205_11、正交调制器205_12和基带成型滤波器205_13，ADC接口模块205_0连接抽取滤波器组205_11的输入端，远端机下行上变频器DUC205_2包括依次连接的内插滤波器组205_21、正交调制器205_22、内插滤波器组205_23、数字预失真模块205_24和内插滤波器组205_25，基带成型滤波器205_13连接内插滤波器组205_21，内插滤波器组205_25的输出端连接DAC数模转换器206的输入端，PA功率放大器208的输出端还连接有ADC模数转换器211，所述数字预失真模块205_24通过ADC模数转换器211上的端口与ADC模数转换器211，形成反馈，基带成型滤波器205_13的输出端连接内插滤波器组205_21的输入端，基带成型滤波器205_13的输出端还连接有频率同步器205_3和解调器205_4，所述频率同步器205_3连接有压控振荡器212，频率同步器205_3从接收的多载波信号中检测近端机的同步信号，并根据所述频率同步信号生成远端机的时钟信号，使远端机时钟与近端机的时钟保持相对一致，解调器205_4为远端机通信数据的接收解调器，解调器205_4设置有处理器接口213，处理器检测到230MHz中继频率上有通信数据(即在近端机和远端机之间传输的私有信息)，处理器将该通信数据信号从远端机下行下变频器DDC205_1输出载波信号中分离出来，解调并写入微处理器接收缓存区，触发微处理器的中断，完成通信数据的接收功能。

如图5所示，远端机上行链路结构框图，远端机上行链路包括依次连接的900MHz双工器209、LNA低噪放214、射频处理单元215、ADC模数转换器216、数字处理单元217、DAC数模转换器218、射频处理单元219、PA功放220和230MHz双工器201，数字处理单元217包括依次连接的ADC接口模块2170、远端机上行下变频器DDC118_1和远端机上行上变频器DUC118_2，ADC接口模块217_0连接ADC模数转换器216的输出端、远端机上行下变频器DDC217_1的输入端，ADC接口模块217_0接收ADC模数转换器216的输出信号，完成ADC模数转换器216采样数据的格式转换，远端机上行下变频器DDC217_1包括依次连接的抽取滤波器组217_11、正交调制器217_12、抽取滤波器组217_13和基带成型滤波器217_14，ADC接口模块217_0连接抽取滤波器组217_11的输入端，远端机上行上变频器DUC217_2包括依次连接的正交调制器217_21、内插滤波器组217_22、数字预失真模块217_23和内插滤波器组217_24，基带成型滤波器217_14连接正交调制器217_21，内插滤波器组217_24的输出端连接DAC数模转换器218的输入端，PA功率放大器220的输出端还连接有ADC模数转换器211，所述数字预失真模块217_23通过ADC模数转换器211上的端口与ADC模数转换器221连接，形成反馈，数字预失真模块217_23接收从内插滤波器组217_22输出的数据和从ADC模数转换器221输出的数据，并进行数字预失真参数计算，抵消PA功率放大器220的非线性失真，基带成型滤波器217_14的输出端连接正交调制器217_21的输入端，基带成型滤波器217_14的输出端还连接有调制器217_3，所述调制器217_3为远端机通信数据发送调制器，调制器217_3设置有处理器接口213，处理器通过处理器接口213将要发送的通信数据写入调制器217_3的缓冲区，该通信数据信号经调制后和下变频器DDC217_1输出的信号一起送给上变频器DUC217_2，通信数据和GSM数据一起通过230MHz中继频率发射出去。

由于近端机上行链路、远端机下行链路和远端机上行链路中的一些器件与近端机下行链路的一些器件类型相同，功能相似，所以，在描述近端机上行链路、远端机下行链路和远端机上行链路时对于各器件的功能没有做重复描述。

下面对本发明中的数字预失真模块工作流程作详细描述：

如图6所示，数字预失真(DPD)模块连接框图，数字预失真模块连接DUC中的内插滤波器组I，数字预失真模块包括数据捕获子模块，与数据捕获子模块连接的模型估计子模块，所述模型估计子模块连接预失真器子模块，所述预失真器子模块连接内插滤波器组II，所述内插滤波器组II连接DAC数模转换器，射频处理单元包括射频上变频子模块和射频下变频子模块，所述射频下变频子模块连接ADC模数转换器，所述ADC模数转换器与数据捕获子模块连接，形成反馈，所述射频上变频子模块连接DAC数模转换器和PA功率放大器。

内插滤波器组I对多载波信号进行插值处理后，送到数字预失真(DPD)模块进行处理，射频下变频子模块采集PA功率放大器的非线性失真数据，并传输给ADC模数转换器，在数字预失真模块中，数据捕获子模块捕获输入给数字预失真模块的多载波和反馈通路ADC模数转换器接收的失真数据，送入模型估计子模块，进行预失真的参数计算，估计出PA功率放大器的逆模型，并送入预失真器子模块，完成数字预失真功能，从而抵消PA功率放大器的非线性失真性能，提高功率放大器的使用效率，减小飞地系统的体积。

本发明飞地系统设置有调制器和解调器，所述调制器为通信数据调制发送器，所述解调器为通信数据解调接收器，通过调制器和解调器，把私有协议合并到GSM业务信号中，利用230MHz中继信道完成近端机和远端机之间私有信息传输的功能，包括下行通信和上行通信，下行通信是指近端机通过下行通信信道发送数据到远端机，远端机接收近端机通过下行信道发送的数据；上行通信是指远端机通过上行信道发送数据到近端机，近端机接收远端机通过上行通信信道发送的数据。其中通信数据的发送由通信数据调制发送器实现，通信数据的解调由通信数据解调接收器实现。通信数据调制发送器将MPU上层接口配置的基带数据，调制成具有GSM信道特性的数据后，和DDC输出的信号合并成一个多载波信号传输给DUC，实现通信数据(即私有信息)和业务数据一起通过230M中继频率发射出去；通信数据解调接收器从接收到的230M中继多载波信号中分离出通信数据，解调还原成基带数据写入MPU接收数据缓存区，通知MPU上层接口读取该缓存区，完成通信数据的接收功能。

下面对本发明飞地系统的调制、解调工作流程作详细描述：

由于近远端机之间的通信流程既可以由近端机发起，也可以由远端机发起，为了描述方便，引入本地设备和对端设备两个概念，本地设备为主动发起通信流程的端机，对端设备为等待接收通信流程端机。如果近端机主动发起近端机、远端机之间的通信流程，称近端机为本地设备，远端机为对端设备，相反，如果远端机主动发起近端机、远端机之间的通信流程，则称远端机为本地设备，近端机为对端设备。本地设备和对端设备之间的通信流程如图7所示。

本地设备主动发起通信流程，微处理器CPU通过调制器上的处理器接口，将要发送数据的内容写入通信数据发送缓冲区，FPGA实时监测发送缓冲区，当监测到有新数据写入时，启动调制器对数据进行调制，调制后的数据和业务数据合并成一个多载波信号，通过中继信道发射，再通过中继无线信道传输，对端设备的解调器接收到该多载波信号后，从该多载波信号中分离出通信数据，FPGA检测到具有通信数据突发包的数据头信息后，启动解调器对通信数据进行解调，在将解调后的数据通过处理器接口写入微处理器接收数据缓冲区，微处理器解析接收数据内容，并根据数据内容准备好应答的数据，微处理器CPU将应答数据内容写入通信数据发送缓冲区，FPGA实时监测发送缓冲区，当监测到有新数据写入时，启动调制器对数据进行调制，调制后的数据和业务数据合并成一个多载波信号，通过中继信道发射，再通过中继无线信道传输，本地设备的解调器接收到该多载波信号后，从该多载波信号中分离出通信数据，FPGA检测到具有通信数据突发包的数据头信息后，启动解调器对通信数据进行解调，在将解调后的数据通过处理器接口写入微处理器接收数据缓冲区，微处理器解析接收数据内容，完成单次通信流程。

通过近端机、远端机之间的通信，可以实现近端机、远端机之间的状态查询、参数配置以及系统版本升级等功能，可简化系统的后期维护操作，大大降低飞地系统的维护成本。

为了保证飞地系统在移频过程中不引入新的频率误差的情况，使具有压控端的高稳定晶振VCXO代替更高精度的晶振OCXO，降低飞地系统的成本，本发明的飞地系统设置了频率同步器，使近端机、远端机与基站保持频率同步，在飞地系统移频过程中引入较小频率误差或不引入频率误差。近端机从基站发射的下行信号中获取频率同步信号，完成近端机本地频率校正；远端机从近端机移频发射的下行信号中获取频率同步信号，完成远端机本地频率校正。具体操作如下：

近端机接收来自GSM系统的下行同步信号，获得近端机的帧同步信号，完成近端机的时隙同步，近端机通过接收来自GSM设备的下行频率同步信号，根据频率同步信号生成近端机的时钟信号，再计算近端机时钟与基站时钟的偏差，调整压控振荡器的输出，使近端机与基站使用的参考频率保持相对一致；远端机通过接收近端机中继发射过来的GSM系统的下行同步信号，获得远端机的帧同步信号，完成远端机的时隙同步，远端机通过接收近端机中继发射过来的GSM设备的下行频率同步信号，再计算远端机时钟与近端机时钟的偏差，调整压控振荡器的输出，使远端机与近端机使用的参考频率保持相对一致，从而保持远端机的频率与基站使用的参考频率保持相对一致。

上述为本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施方式的限制，其他任何未背离本发明的实质与原理下所作的修改，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种数字飞地系统，包括近端机和多个远端机，所述近端机包括近端机下行链路和近端机上行链路，所述近端机下行链路包括第一900MHz双工器，所述第一900MHz双工器连接第一低噪声功率放大器，所述第一低噪声功率放大器连接第一射频处理单元，所述第一射频处理单元连接第四模数转换器，所述第四模数转换器连接下行第一数字处理单元，所述下行第一数字处理单元连接第一数模转换器，所述第一数模转换器连接第二射频处理单元，所述第二射频处理单元连接第一功率放大器，所述第一功率放大器连接第一230MHz双工器，所述第一230MHz双工器连接第一中继天线，近端机下行链路完成900MHz信号到230MHz的移频和载波重组；所述下行第一数字处理单元包括第一数字下变频器和第一数字上变频器，所述第一数字下变频器包括依次连接的第一抽取滤波器组、第一正交调制器、第二抽取滤波器组、第一基带成型滤波器，所述第一数字上变频器包括依次连接的第二正交调制器、第一内插滤波器组、第一数字预失真模块、第二内插滤波器组，所述第一基带成型滤波器连接所述第二正交调制器，所述第二内插滤波器组连接所述第一数模转换器，所述第一功率放大器输出端连接有第一模数转换器，所述第一模数转换器与第一数字预失真模块输入端连接；所述第一抽取滤波器组连接第四模数转换器，所述第一基带成型滤波器输出端还连接有频率同步器，所述频率同步器连接压控振荡器，所述第二正交调制器输入端还连接有调制器，该调制器设置有处理器接口。

2.根据权利要求1所述的数字飞地系统，其特征在于，所述近端机上行链路包括与第一中继天线连接第一230MHz双工器，所述第一230MHz双工器连接第二低噪声功率放大器，所述第二低噪声功率放大器连接第三射频处理单元，所述第三射频处理单元连接第五模数转换器，所述第五模数转换器连接上行第二数字处理单元，所述上行第二数字处理单元连接第二数模转换器，所述第二数模转换器连接第四射频处理单元，所述第四射频处理单元连接第二功率放大器，所述第二功率放大器连接第一900MHz双工器，所述近端机上行链路完成230MHz信号到900MHz的移频和载波重组；所述上行第二数字处理单元包括第二数字下变频器和第二数字上变频器，所述第二数字下变频器由第三抽取滤波器组、第三正交调制器、第二基带成型滤波器依次连接而成，所述第二数字上变频器包括依次连接的第三内插滤波器组、第四正交调制器、第四内插滤波器组，所述第四内插滤波器组连接所述第二数模转换器，所述第二基带成型滤波器连接所述第三内插滤波器组，所述第三抽取滤波器组连接所述第五模数转换器，所述第二基带成型滤波器输出端还连接有解调器，所述解调器设置有处理器接口。

3.根据权利要求1所述的数字飞地系统，其特征在于，所述远端机包括远端机上行链路和远端机下行链路，所述远端机下行链路包括第二中继天线，所述第二中继天线连接第二230MHz双工器，所述第二230MHz双工器连接第三低噪声功率放大器，所述第三低噪声功率放大器连接第五射频处理单元，所述第五射频处理单元连接第六模数转换器，所述第六模数转换器连接下行第三数字处理单元，所述下行第三数字处理单元连接第三数模转换器，所述第三数模转换器连接第六射频处理单元，所述第六射频处理单元连接第三功率放大器，所述第三功率放大器连接第二900MHz双工器，所述远端机下行链路完成230MHz信号到900MHz的移频和载波重组；所述下行第三数字处理单元包括第三数字下变频器和第三数字上变频器，所述第三数字下变频器包括依次连接的第四抽取滤波器组、第五正交调制器、第三基带成型滤波器，所述第三基带成型滤波器输出端连接有解调器和频率同步器，所述频率同步器连接压控振荡器，所述调制器设置有处理器接口，所述第三数字上变频器包括依次连接的第五内插滤波器组、第六正交调制器、第六内插滤波器组、第二数字预失真模块、第七内插滤波器组，所述第七内插滤波器组连接所述第三数模转换器，所述第三基带成型滤波器连接所述第五内插滤波器组，所述第四抽取滤波器组连接所述第六模数转换器，所述第二数字预失真模块输入端连接有第二模数转换器，所述第二模数转换器连接第三功率放大器的输出端。

4.根据权利要求1所述的数字飞地系统，其特征在于，所述远端机上行链路包括与第二900MHz双工器连接的第四低噪声功率放大器，所述第四低噪声功率放大器连接第七射频处理单元，所述第七射频处理单元连接第七模数转换器，所述第七模数转换器连接上行第四数字处理单元，所述上行第四数字处理单元连接第四数模转换器，所述第四数模转换器连接第八射频处理单元，所述第八射频处理单元连接第四功率放大器，所述第四功率放大器连接第二230MHz双工器，所述远端机上行链路完成900MHz信号到230MHz的移频和载波重组；所述上行第四数字处理单元包括第四数字下变频器和第四数字上变频器，所述第四下变频器由第五抽取滤波器组、第七正交调制器、第六抽取滤波器组、第四基带成型滤波器依次连接而成，所述第四上变频器包括依次连接的第八正交调制器、第八内插滤波器组、第三数字预失真模块、第九内插滤波器组，所述第九内插滤波器组连接所述第四数模转换器，所述第四基带成型滤波器连接所述第八正交调制器，所述第五抽取滤波器组连接所述第七模数转换器，所述第四功率放大器输出端连接有第三模数转换器，所述第三模数转换器与第三数字预失真模块输入端连接，所述第八正交调制器输入端还连接有调制器，该调制器设置有处理器接口。