CN102833766A - 基于cdma2000连续载波的基站锁定系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于CDMA2000基站锁定系统及方法，系统包括模数转换器、第一数字上、下变频模块、干扰抵消模块、自动电平控制模块、选频滤波模块、复数数字上、下变频模块、基站锁定模块和数模转换器。方法包括以下步骤：输入信号经模数转换器转化；经第一数字下变频模块下变频到零频，并滤波抽取；经干扰抵消系统进行干扰抵消；经自动电平模块进行电平控制；进行复数下变频，并选频滤波和复数上变频；发给基站锁定模块处理；使信号上变频至中频；经数模转换变成模拟中频信号；经模拟混频后发给功放放大输出。本发明系统及方法可降低接近目标基站的导频功率，排除手机锁定到非目标基站的可能性，可广泛用于通信领域。

Description

基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统及方法
技术领域
本发明涉及通讯领域，尤其是一种基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统及方法。
背景技术
术语解释：
ADC(Analog-to-Digital Converter)：模数转换器；
CDMA(Wideband Code Division Multiple Access):码分多址，是一种第三代无线通讯技术；
DAC(Digital-to-Analog Converter)：数模转换器；
FPGA(Field Programmable Gate Array)：现场可编程门阵列；
ICS(Interference Cancellation System)：干扰抵消系统；
CCS(CPICH Cancellation System)：导频抵消系统；
PN序列（Pseudo-noise Sequence）：伪噪声序列。
日常应用时，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，从而影响通话和上网质量。普遍存在由基站选址而导致的导频污染问题。
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，但是这样效果有限而且会增加工程难度且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产品覆盖质量且降低施工难度的基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统。
本发明的另一目的是提供一种处理流程简单、处理效果理想的基于CDMA2000连续载波的基站锁定方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统，包括模数转换器，所述模数转换器的输出端依次连接有第一数字下变频模块、干扰抵消模块、自动电平控制模块，所述自动电平控制模块的输出端连接有四组结构相同的并联支路，每一支路中依次连接有复数数字下变频模块、可调滤波器和复数数字上变频模块，所述各支路的并联输出端连接至第一导频抵消模块的输入端，第一导频抵消模块的输出端依次连接有第二导频抵消模块、第一数字上变频模块和数模转换器，所述四组并联支路中任选一条支路，被选支路中可调滤波器的另一输出端还依次连接有CDMA2000导频匹配滤波器和CDMA2000 1x解调器，所述CDMA2000导频匹配滤波器的另一输出端与所述被选支路中复数数字上变频模块的另一输入端连接，所述CDMA2000 1x解调器输出端分别与第一导频抵消模块、第二导频抵消模块的另一输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第一导频抵消模块包括导频发生器，导频发生器的输出端分别连接有第一信道估计模块和第二信道估计模块，所述第一信道估计模块的输出端与第一导频抵消模块的输入端叠加相接输出为第一接口，第一接口与第二信道估计模块的输出端叠加相接作为第一导频抵消模块的输出端。
进一步作为优选的实施方式，所述导频发生器中依次包含有导频PN序列偏置号产生模块和两结构相同且并联的导频序列生成模块，所述两导频序列生成模块的输出端分别与第一信道估计模块、第二信道估计模块的输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第二导频抵消模块的结构与第一导频抵消模块的结构相同。
进一步作为优选的实施方式，在上述所有实施方式基础上，所述被选支路中可调滤波器的输出端还连接有频偏校正模块，所述频偏校正模块的输出端与第一数字下变频模块的另一输入端连接。
基于CDMA2000连续载波的基站锁定方法，包括以下步骤：
A、输入信号经过模数转换器进行模数转换；
B、经过第一数字下变频模块下变频到零频，并滤波抽取；
C、经过干扰抵消系统进行干扰抵消，防止自激；
D、经过自动电平模块进行电平控制，以保护功放；
E、进行复数下变频，并选频滤波和复数上变频；
F、发送给基站锁定模块进行处理；
G、使信号上变频至中频信号；
H、经过数模转换变成模拟中频信号；
I、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B中包括频偏估计处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤F中包括有根据接收的信号通过匹配滤波器实现小区搜索、根据CDMA2000 1x解调器的输出信号计算得出当前小区导频PN序列的偏置值。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤F中包括有生成相应的导频序列，选取需要抑制的小区导频序列与接收信号一起进行信道估计和对需要抑制的小区作导频抑制处理。
本发明的有益效果是：本发明基于CDMA2000连续载波的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，同时也可能选择自己想要的基站进行服务，以平衡基站的压力。
本发明的另一个有益效果是：本发明基于CDMA2000连续载波的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，减少施工难度，实用性好，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是基于CDMA2000基站锁定系统的结构框图；
图2是图1中第一导频抵消模块和第二导频抵消模块的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统，包括模数转换器，所述模数转换器的输出端依次连接有第一数字下变频模块、干扰抵消模块、自动电平控制模块，所述自动电平控制模块的输出端连接有四组结构相同的并联支路，每一支路中依次连接有复数数字下变频模块、可调滤波器和复数数字上变频模块，所述各支路的并联输出端连接至第一导频抵消模块的输入端，第一导频抵消模块的输出端依次连接有第二导频抵消模块、第一数字上变频模块和数模转换器，所述四组并联支路中任选一条支路，被选支路中可调滤波器的另一输出端还依次连接有CDMA2000导频匹配滤波器和CDMA2000 1x解调器，所述CDMA2000导频匹配滤波器的另一输出端与所述被选支路中复数数字上变频模块的另一输入端连接，所述CDMA2000 1x解调器输出端分别与第一导频抵消模块、第二导频抵消模块的另一输入端连接。
参考图2，进一步作为优选的实施方式，所述第一导频抵消模块包括导频发生器，导频发生器的输出端分别连接有第一信道估计模块和第二信道估计模块，所述第一信道估计模块的输出端与第一导频抵消模块的输入端叠加相接输出为第一接口，第一接口与第二信道估计模块的输出端叠加相接作为第一导频抵消模块的输出端。
参考图2，进一步作为优选的实施方式，所述导频发生器中依次包含有导频PN序列偏置号产生模块和两结构相同且并联的导频序列生成模块，所述两导频序列生成模块的输出端分别与第一信道估计模块、第二信道估计模块的输入端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第二导频抵消模块的结构与第一导频抵消模块的结构相同。
参考图1，进一步作为优选的实施方式，在上述所有实施方式基础上，所述被选支路中可调滤波器的输出端还连接有频偏校正模块，所述频偏校正模块的输出端与第一数字下变频模块的另一输入端连接。
基于CDMA2000连续载波的基站锁定方法，包括以下步骤：
A、输入信号经过模数转换器进行模数转换；
B、经过第一数字下变频模块下变频到零频，并滤波抽取；
C、经过干扰抵消系统进行干扰抵消，防止自激；
D、经过自动电平模块进行电平控制，以保护功放；
E、进行复数下变频，并选频滤波和复数上变频；
F、发送给基站锁定模块进行处理；
G、使信号上变频至中频信号；
H、经过数模转换变成模拟中频信号；
I、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B中包括频偏估计处理。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤F中包括有根据接收的信号通过匹配滤波器实现小区搜索、根据CDMA2000 1x解调器的输出信号计算得出当前小区导频PN序列的偏置值。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤F中包括有生成相应的导频序列，选取需要抑制的小区导频序列与接收信号一起进行信道估计和对需要抑制的小区作导频抑制处理。
本发明的有益效果是：本发明基于CDMA2000连续载波的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，同时也可能选择自己想要的基站进行服务，以平衡基站的压力。
由图1可知，天线接收到的信号，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，包括频偏校正，可调滤波器，匹配滤波器、导频抵消，信道估计等。
本方案的难点一是选频滤波，CDMA载波通带为1.2288M，而过滤带为1.23M，且会出现连续载波的情况（例如北京是六载波），所以直接做七通道的选频滤波是不可能的。因此本方案设计了四通道的可调滤波器进行滤波，即不连续时最多同时出现四个载波，而连续时则切换其他滤波器，多余的通道就关闭，当七载波同时开时，就只有一个通道进行工作，这样就可以把过滤带做宽，从而实现选频滤波，这也为导频抵消（CCS）作好了准备。
本方案的难点二是导频抵消，由于本方案采用了先选带后选频的技术，所以七个载波当成一个带来处理，那么相对于每个载波来说，是处于低中频（中间载波除外），也即导频抵消是在中频技术上实现。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）。CDMA2000小区是依据其导频PN序列的偏置值来区分的。小区搜索主要通过匹配滤波器实现，根据1x导频信道的结构设计匹配滤波器，获取导频相关峰，根据CDMA2000 1x解调输出计算得出当前小区导频PN序列的偏置值。由于模块跟基站存在着一定的频偏，所以本方案设计了频偏校正模块以实现正确的解调。
根据搜索出的小区，我们再生成相应的导频序列，选取2个需要抑制的小区导频序列和接收信号一起进行信道估计。我们将得出的本地导频发生器信号进行信道的估计，求出信道的冲击响应出，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；然后接收信号同相减，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：
本软件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：                                                        
Figure 2012102736152100002DEST_PATH_IMAGE001
期望信号：             
Figure 54669DEST_PATH_IMAGE002
抽头权系数：           
Figure 2012102736152100002DEST_PATH_IMAGE003
滤波器输出：           
Figure 158760DEST_PATH_IMAGE004
估计误差信号：         
Figure 2012102736152100002DEST_PATH_IMAGE005
相应的更新方程：
Figure 564596DEST_PATH_IMAGE006
Figure 2012102736152100002DEST_PATH_IMAGE007
 
Figure 897488DEST_PATH_IMAGE008
 
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以作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统，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第一数字下变频模块、干扰抵消模块、自动电平控制模块，所述自动电平控制模块的输出端连接有四组结构相同的并联支路，每一支路中依次连接有复数数字下变频模块、可调滤波器和复数数字上变频模块，所述各支路的并联输出端连接至第一导频抵消模块的输入端，第一导频抵消模块的输出端依次连接有第二导频抵消模块、第一数字上变频模块和数模转换器，所述四组并联支路中任选一条支路，被选支路中可调滤波器的另一输出端还依次连接有CDMA2000导频匹配滤波器和CDMA2000 1x解调器，所述CDMA2000导频匹配滤波器的另一输出端与所述被选支路中复数数字上变频模块的另一输入端连接，所述CDMA2000 1x解调器输出端分别与第一导频抵消模块、第二导频抵消模块的另一输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统，其特征在于：所述第一导频抵消模块包括有导频发生器，导频发生器的输入端与CDMA2000 1x解调器输出端连接，导频发生器的输出端分别连接有第一信道估计模块和第二信道估计模块，所述第一信道估计模块的输出端与第一导频抵消模块的输入端叠加相接输出为第一接口，第一接口与第二信道估计模块的输出端叠加相接作为第一导频抵消模块的输出端。
3.根据权利要求2所述的基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统，其特征在于：所述导频发生器中依次包含有导频PN序列偏置号产生模块和两结构相同且并联的导频序列生成模块，所述两导频序列生成模块的输出端分别与第一信道估计模块、第二信道估计模块的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统，其特征在于：所述第二导频抵消模块的结构与第一导频抵消模块的结构相同。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于CDMA2000连续载波的基站锁定系统，其特征在于：所述被选支路中可调滤波器的输出端还连接有频偏校正模块，所述频偏校正模块的输出端与第一数字下变频模块的另一输入端连接。
6.基于CDMA2000连续载波的基站锁定方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、输入信号经过模数转换器进行模数转换；
B、经过第一数字下变频模块下变频到零频，并滤波抽取；
C、经过干扰抵消系统进行干扰抵消，防止自激；
D、经过自动电平模块进行电平控制，以保护功放；
E、进行复数下变频，并选频滤波和复数上变频；
F、发送给基站锁定模块进行处理；
G、使信号上变频至中频信号；
H、经过数模转换变成模拟中频信号；
I、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CDMA2000连续载波的基站锁定方法，其特征在于：所述步骤B中包括频偏估计处理。
8.根据权利要求6所述的基于CDMA2000连续载波的基站锁定方法，其特征在于：所述步骤F中包括有根据接收的信号通过匹配滤波器实现小区搜索、根据CDMA2000 1x解调器的输出信号计算得出当前小区导频PN序列的偏置值。
9.根据权利要求6所述的基于CDMA2000连续载波的基站锁定方法，其特征在于：所述步骤F中包括有生成相应的导频序列、选取需要抑制的小区导频序列与接收信号一起进行信道估计和对需要抑制的小区作导频抑制处理。
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