CN103052120B - 一种gsm自动选频装置及自动选频方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GSM自动选频装置及自动选频方法；该装置包括施主天线、重发天线、上行耦合器、下行耦合器、信号通道设备和自动选频算法设备；该自动选频方法包括下行信号处理、下行选频处理、上行信号处理、上行选频处理和上下行频点对比处理等步骤；本发明的自动选频方法实现了自动选频，无需人工干预，不易受到客观条件影响。本装置自动选频功能的稳定性大大增强，免去了人工调试的人力成本，具有很强的实用性。

Description

一种GSM自动选频装置及自动选频方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种GSM自动选频装置及自动选频方法。

背景技术

传统的直放站设置工作频点都是采用直放站的监控平台更改直放站的工作频点。工程人员需要事先知道正确的频点，再通过监控平台发送更改命令改变直放站的工作频点。这种方式在实际工程使用中有两个问题，一个是因为监控系统不稳定或者掉电，无法控制设备；二是这种监控方式需要每台直放站都配备一张开通短信功能的SIM卡，经常欠费导致无法正常使用。

随着信号处理的数字化，针对GSM通信设备出现了一种自动选频方法：通过检测下行频点功率门限，判断是否选择该频点。这种方法在一定程度上实现了自动选频，但由于没有小区判别机制，选频的结果不甚理想，一是选择了多个小区的频点导致覆盖区有切换问题，二是没有选择小区的全部频点导致掉话。

工程上急需一种自动选频方法，可以准确选择到目标小区的全部频点。

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提出了一种新的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种GSM自动选频装置及自动选频方法，该方法通过实时检测移动通信终端向基站发出的上行射频信号，进行信号处理分析，合理判断，确认移动通信终端所通信的基站所使用的所有频点，从而进行上下行频点选择，使得GSM直放站等设备可以自动适应基站频点的更改，免去了人工调试的麻烦。

本发明的目的在于提供一种GSM自动选频装置，包括施主天线、下行耦合器、重发天线 、上行耦合器、信道输出设备和自动选频算法设备；所述施主天线与下行耦合器连接，重发天线与上行耦合器相连，上行耦合器和下行耦合器均与信道输出设备连接，所述信道输出设备与自动选频设备连接。自动选频算法设备包括下行单元、上行单元和自动选频算法模块；所述下行单元和上行单元均与自动选频算法模块连接；

所述下行单元由下行滤波器、下行放大器、下行混频器、下行模数转换器、下行窗函数处理器、下行频谱分析器和下行判别器依次连接组成；

所述上行单元由上行判别器、上行频谱分析器、上行窗函数处理器、上行模数转换器、上行混频器、上行放大器、上行滤波器和本振依次连接组成。

 本发明的另一目的在于提供一种GSM自动选频方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、下行耦合器每十秒对施主天线接收到的下行信号进行提取，并依次传输至下行滤波器过滤，下行放大器放大，下行混频器混频，下行模数转换器转换成数字信号，下行窗函数处理器进行处理，下行频谱分析器分析频谱，下行判别器进行判别，最后送交至自动选频算法模块进行运算，将在三分钟内强度波动在九分贝以内的信号做出平均强度排序，平均强度最强的五个频点作为GSM广播控制信道备选集；

b、将步骤a得到的广播控制信道备选集送交信号通道设备进行比对，若信号通道设备中已经存在相同的广播控制信道，则直接进入步骤c；如果没有，则信号通道设备选取广播控制信道备选集中平均强度最强的频点，设置到信号通道设备中，并清零上行频点功率累计表；

c、上行耦合器实时对重发天线接收到的上行信号进行提取，并依次传输至上行滤波器过滤，上行放大器放大，上行混频器混频，上行模数转换器转换成数字信号，上行窗函数处理器进行处理，上行频谱分析器分析频谱，上行判别器进行判别，最后送交自动选频算法模块进行运算，把功率在1×10^-9毫瓦以上的频点及最大功率放入步骤b得到的上行频点功率累积表，并把这些频点的集合作为一个完整的基站扇区上行频点集；

d、根据下行频点与上行频点的对应关系，确定上下行频点。如果频点与当前设置的频点一致，则不进行频点设置；否则，把所有上下行频点设置到信号通道设备中；然后转到步骤a，循环步骤a到步骤d。

综上所述，本发明所提供的GSM自动选频方法具有如下优点：根据GSM上行信号来准确判断完整的小区频点，较之用下行信号来判断能带给用户更好的服务质量，同时基于上行信号实时检测也能更好的进行自动选频，并且更好的实时更新选频列表，无需人为设置，不易受到客观条件干扰，加强了稳定性，具有很强的实用性。

附图说明

图1为本发明自动选频算法设备的结构示意图。

图2为本发明GSM自动选频方法流程图。

其中，1、施主天线；2、下行耦合器；3、下行滤波器；4、下行放大器；5、下行混频器；6、下行模数转换器；7、下行窗函数处理器；8、下行频谱分析器；9、下行判别器；10、自动选频算法芯片；11、上行判别器；12、上行频谱分析器；13、上行窗函数处理器；14、上行模数转换器；15、上行混频器；16、上行放大器；17、上行滤波器；18、上行耦合器；19、重发天线；20、信号通道设备；21、自动选频算法设备；22、本振。

具体实施方式

实施例

如图1和图2所示：GSM自动选频装置包括施主天线1、下行耦合器2、重发天线 19、上行耦合器18、信道输出设备20和自动选频算法设备21；施主天线1与下行耦合器2连接，重发天线19与上行耦合器18相连，上行耦合器18和下行耦合器2均与信道输出设备20连接，所述信道输出设备20与自动选频设备21连接。

自动选频算法设备21包括下行单元、上行单元和自动选频算法模块；所述下行单元和上行单元均与自动选频算法模块连接；

所述下行单元由下行滤波器3、下行放大器4、下行混频器5、下行模数转换器6、下行窗函数处理器7、下行频谱分析器8和下行判别器9依次连接组成；

所述上行单元由上行判别器11、上行频谱分析器12、上行窗函数处理器13、上行模数转换器14、上行混频器15、上行放大器16、上行滤波器17和本振22依次连接组成。

施主天线1和重发天线19主要功能是接收空间信号；下行放大器4和上行放大器16主要功能为将射频信号功率放大到-10dBm左右；本振22的主要功能为提供本振信号，作为混频依据；下行混频器5和上行混频器15的主要功能为将下行放大器4和上行发达器16射频功率放大后的信号与本振22提供的本振信号混频后，变频到89.92~114.92MHz；下行模数转换器6和上行模数转换器14是采用AFE8406芯片的物理转换器而且采用的是窄带欠采样模式，其中A/D转换采样时钟为81.92MHz， 工作原理为将89.92~114.92MHz的中频信号数字化后，采用归一化频率0.1953125π~0.8056640625π体现，样本速率81.92Msps。将连续的空间信号用下行窗函数处理器7和下行窗函数处理器13截断后，必然引起频谱泄露。窗函数的选择会影响到后续频谱分析的频率分辨率和功率测量精度，这里的应用需要权衡两者的相互影响。考虑到对捕获信号的速度和我们感兴趣的频率点的有限性，推荐使用平顶窗：W[n]=0.2810639-0.5208972cos(2nπ/N) +0.1980399cos(2nπ/N)

下行频谱分析器8和上行频谱分析器12采用1024点FFT进行频谱分析，平均每个频点（200kHz）占用2.5条谱线。

下行判别器9和上行判别器11的工作原理基于工程上对频点的使用原则：同一扇区使用的各个频点至少间隔一个频点所以以4个频点的固定宽带窗口在频谱结果序列中移动判别，把相邻的频点中功率较小的频点去除掉。

判别结果送入自动选频算法单元10进行记录跟踪，并把最合适的选频结果输出到信通输出设备20。

下面对采用上述GSM自动选频装置进行自动选频的方法过程进行描述：

a、每十秒对于施主天线1接收到的下行信号通过下行耦合器2提取，然后送交给下行滤波器3过滤，再通过下行放大器4进行放大，然后送交下行混频器5混频，再送交给下行模数转换器6转换成数字信号，然后送交下行窗函数处理器7进行处理，再送交下行频谱分析器8分析频谱，然后送交下行判别器9进行判别，最后送交自动选频算法芯片10进行运算，将其中三分钟内强度波动在九分贝以内的信号做出平均强度排序，平均强度最强的五个频点作为GSM广播控制信道备选集；

b、将广播控制信道备选集送交信号通道设备20中进行比对，若信号通道设备20中已经存在相同的广播控制信道，则直接进入上行信号评定步骤；如果没有，则信号通道设备20选取广播控制信道备选集中平均强度最强的频点，设置到信号通道设备20中，并清零上行频点功率累计表；

c、上行耦合器18实时对重发天线19接收到的上行信号进行提取，重发天线19接收到的上行信号通过上行耦合器18提取，然后送交上行滤波器17过滤，再通过上行放大器16进行放大，然后交送上行混频器15混频，再交送给上行模数转换器14转换成数字信号，然后送交给上行窗函数处理器13进行处理，再送交上行频谱分析器12分析频谱，然后送交上行判别器11进行判别，最后送交自动选频算法芯片10进行运算，把功率在1×10^-9毫瓦以上的频点及其最大功率放入上行频点功率累积表，并把这些频点的集合作为一个完整的基站扇区上行频点集；

d、根据下行频点与根据下行频点与上行频点明确的对应关系，确定上下行频点。如果频点与当前设置的频点一致，则不进行频点设置；否则把所有上下行频点设置到信号通道设备20中；然后重复上述步骤。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (2)

1.一种GSM自动选频装置，包括施主天线(1)、下行耦合器(2)、重发天线(19)、上行耦合器(18)、信道输出设备(20)和自动选频算法设备(21)；所述施主天线(1)与下行耦合器(2)连接，重发天线(19)与上行耦合器(18)相连，上行耦合器(18)和下行耦合器(2)均与信道输出设备(20)连接，所述信道输出设备(20)与自动选频设备(21)连接；下行判别器(9)和上行判别器(11)的工作原理基于工程上对频点的使用原则：同一扇区使用的各个频点至少间隔一个频点所以以4个频点的固定宽带窗口在频谱结果序列中移动判别，把相邻的频点中功率较小的频点去除掉；

该GSM自动选频装置的实现方法包括以下步骤：

a、下行耦合器每十秒对施主天线接收到的下行信号进行提取，并依次传输至下行滤波器(3)过滤，下行放大器(4)放大，下行混频器(5)混频，下行模数转换器(6)转换成数字信号，下行窗函数处理器(7)进行处理，下行频谱分析器(8)分析频谱，下行判别器(9)进行判别，最后送交至自动选频算法模块(10)进行运算，将在三分钟内强度波动在九分贝以内的信号做出平均强度排序，平均强度最强的五个频点作为GSM广播控制信道备选集；

b、将步骤a得到的广播控制信道备选集送交信号通道设备(20)进行比对，若信号通道设备(20)中已经存在相同的广播控制信道，则直接进入步骤c；如果没有，则信号通道设备(20)选取广播控制信道备选集中平均强度最强的频点，设置到信号通道设备(20)中，并清零上行频点功率累计表；

c、上行耦合器(18)实时对重发天线(19)接收到的上行信号进行提取，并依次传输至上行滤波器(17)过滤，上行放大器(16)放大，上行混频器(15)混频，上行模数转换器(14)转换成数字信号，上行窗函数处理器(13)进行处理，上行频谱分析器(12)分析频谱，上行判别器(11)进行判别，最后送交自动选频算法模块(10)进行运算，把功率在1×10-9毫瓦以上的频点及最大功率放入步骤b得到的上行频点功率累计表，并把这些频点的集合作为一个完整的基站扇区上行频点集；将连续的空间信号用下行窗函数处理器7和下行窗函数处理器13截断；

d、根据下行频点与上行频点的对应关系，确定上下行频点；如果频点与当前设置的频点一致，则不进行频点设置；否则，把所有上下行频点设置到信号通道设备(20)中；然后转到步骤a，循环步骤a到步骤d。

2.根据权利要求1所述的GSM自动选频装置，其特征在于：所述自动选频算法设备(21)包括下行单元、上行单元和自动选频算法模块；所述下行单元和上行单元均与自动选频算法模块连接；

所述下行单元由下行滤波器(3)、下行放大器(4)、下行混频器(5)、下行模数转换器(6)、下行窗函数处理器(7)、下行频谱分析器(8)和下行判别器(9)依次连接组成，下行滤波器(3)与本机振荡器(22)相连；

所述上行单元由上行判别器(11)、上行频谱分析器(12)、上行窗函数处理器(13)、上行模数转换器(14)、上行混频器(15)、上行放大器(16)、上行滤波器(17)和本机振荡器(22)依次连接组成。