CN103684570B - 搜索gsm基站载波频点方法、装置和直放站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种搜索GSM基站载波频点方法，包括步骤：根据直放站接收的宽带信号获取零中频基带信号；利用相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点对所述零中频基带信号进行基带处理，获得相邻三个通道的数字基带信号；分别计算三个通道的所述数字基带信号的平均功率；根据所述平均功率判断出包含GSM载波频点的信道；根据所述信道对应的数控振荡器的输出的频点计算GSM基站载波频点。本发明还提供一种搜索GSM基站载波频点装置和直放站，通过本发明，减少了处理时间，降低了对系统通信的影响，提高了处理速度，有利于数字芯片进行时分复用，节约了硬件资源，简化并缩短了搜索载波频点的过程，提高了搜索频点的效率。

Description

搜索GSM基站载波频点方法、装置和直放站

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种搜索GSM基站载波频点方法、装置和直放站。

背景技术

随着无线通信技术的发展，尤其是GSM多载波基站的迅速发展，GSM制式直放站的应用非常广泛，直放站由于具有投资小、安装方便、建站速度快等优点，解决了GSM基站的盲点区域覆盖问题。

直放站中，尤其是选频直放站，需要预先知道GSM基站的载波频点，在专利申请号为：200710032800.1的中国专利申请《GSM直放站搜索基站载波频点的方法》，提出了一种如何在GSM直放站搜索出基站载波频点的技术，然而该技术的选频是基于模拟信号领域进行，难以适用于数字化趋势的GSM直放站，而且在模拟域进行基带数据处理，运算速度慢、占用硬件资源多，无法实现直放站系统智能选频控制。

发明内容

基于此，有必要针对上述现有技术中运算速度慢、占用硬件资源多，无法实现直放站系统智能选频控制的问题，提供一种搜索GSM基站载波频点方法、装置和直放站。

一种搜索GSM基站载波频点方法，包括如下步骤：

根据直放站接收的宽带信号获取零中频基带信号；

利用相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点对所述零中频基带信号进行基带处理，获得相邻三个通道的数字基带信号；

分别计算三个通道的所述数字基带信号的平均功率；

根据所述平均功率判断出包含GSM载波频点的信道；

根据所述信道对应的数控振荡器的输出的频点计算GSM基站载波频点。

一种搜索GSM基站载波频点装置，包括：

零中频处理模块，用于根据直放站接收的宽带信号获取零中频基带信号；

基带处理模块，用于利用相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点对所述零中频基带信号进行基带处理，获得相邻三个通道的数字基带信号；

功率计算模块，用于分别计算三个通道的所述数字基带信号的平均功率；

信道判断模块，用于根据所述平均功率判断出包含GSM载波频点的信道；

载波频点计算模块，用于根据所述信道对应的数控振荡器的输出的频点计算GSM基站载波频点。

一种直放站，包括如上述的搜索GSM基站载波频点装置。

上述搜索GSM基站载波频点方法、装置和直放站，采用SDR（Software DefinitionRadio，软件无线电）技术，对进行数字化后的基带信号进行多速率、三通道实时并行处理，减少了处理时间，降低了对系统通信的影响，多速率信号处理提高了处理速度，为GSM直放站的数字芯片减轻了负担，同时有利于数字芯片进行时分复用，节约了硬件资源，简化并缩短了搜索载波频点的过程，提高了搜索频点的效率。

附图说明

图1为一个实施例的搜索GSM基站载波频点方法流程图；

图2为一个实施例获取零中频基带信号的原理框图；

图3为一个实施例的基带处理的原理框图；

图4为一个实施例中步骤S3至步骤S6的原理框图；

图5为一个应用实施例的搜索GSM基站载波频点方法流程图；

图6为一个实施例的搜索GSM基站载波频点装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的搜索GSM基站载波频点方法的具体实施方式作详细描述。

图1示出了一个实施例的搜索GSM基站载波频点方法流程图，主要包括如下步骤：

步骤S1，根据直放站接收的宽带信号获取零中频基带信号；

在一个实施例中，如图2所示，可以根据奈奎斯特带通采样对直放站接收的宽带信号x(t)进行带通采样，得到数字中频信号S_B；对信号S_B进行零中频处理，即根据数控振荡器NCO产生的正弦波sin(ω_cn)和余弦波cos(ω_cn)执行前级数字混频，然后进行低通滤波处理，得到零中频基带信号，包括基带同相分量I_B和正交分量Q_B。

步骤S2，利用相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点对所述零中频基带信号进行基带处理，获得相邻三个通道的数字基带信号；

在一个实施例中，如图3所示，图3为一个实施例的基带处理原理框图，所示基带处理过程主要包括如下：

a、通过相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点与所述零中频基带信号进行数字混频，获得相邻的三个信道号的信号的数字基带信号；

具体地，设置三个数字数控振荡器为NCO_n-1、NCO_n、NCO_n+1，根据工作带宽计算出其输出的频率范围，使NCO_n-1、NCO_n、NCO_n+1输出频点f_n-1、f_n、f_n+1之间的间隔为200kHz，将f_n-1、f_n、f_n+1与零中频基带信号进行数字混频，把相邻的三个信道的零中频基带信号的同相分量I_B和正交分量Q_B中同时搬移到数字基带上。

b、分别对三个通道的所述数字基带信号进行数字下变频（DDC）处理；

具体地，在相邻的三个通道上分别对I_B和Q_B进行实时抽取滤波、整形滤波处理，得到相邻三个通道的同相/正交分量I_n-1Q_n-1、I_nQ_n、I_n+1Q_n+1；其中，所述抽取滤波包括但不限定于CIC抽取、HB半带抽取、FIR抽取，所述整形滤波包括但不限定于FIR滤波、IIR滤波。

步骤S3，根据切换三个通道的数字数控振荡器的输出频点的耗费时间，对所述三个通道的数字基带信号进行延时处理；

在本步骤中，主要是考虑到在切换三个通道的数字数控振荡器过程中所耗费的时间，对于后续统计功率的影响，通过分别对I_n-1Q_n-1、I_nQ_n、I_n+1Q_n+1进行相应的延时，有利于更准确地统计各个通道实时信号的功率。

步骤S4，分别计算三个通道的所述数字基带信号的平均功率；

在一个实施例中，对延时后的I_n-1Q_n-1、I_nQ_n、I_n+1Q_n+1进行三个通道的平均功率计算，得到三个通道的平均功率P_n-1、P_n、P_n+1，其计算过程可以采用如下公式：

式中，M为计算平均功率点的点数；其中，所述平均功率P_n为相邻三个信道号中中间信道号信号的平均功率；P_n-1和P_n+1分别为左右信道号的信号平均功率。

步骤S5，根据所述平均功率判断出包含GSM载波频点的信道；

具体地，判断条件如下：

P_n≥A*P_n-1，

P_n≥A*P_n-1，

P_n≥B；

若P_n的值满足上述公式，则P_n所在的信道号包含GSM载波频点的信道号；其中，A为预设的功率系数，其取值根据基带处理中的抽取滤波和整型滤波中的系数确定，B为预设的频点所在信道的最低平均功率值。

步骤S6，根据所述信道对应的数字数控振荡器的输出的频点计算GSM基站载波频点；

具体地，根据数字数控振荡器的NCO_n的输出频点f_n，按照以下公式计算出GSM基站载波频点；

f₀＝f_c+f_n

式中，f₀为GSM基站载波频点，f_n为数控振荡器的输出的频点，f_c为设备工作的中心频点；

参见图4所示，图4为步骤S3至步骤S6的原理框图，通过上述方式，对GSM所在工作带宽内的所有信道号进行判断，进而检测出判断出GSM基站的所有载波频点。

下面阐述本发明的搜索GSM基站载波频点方法的一个应用实施例。

图5示出了一个应用实施例的搜索GSM基站载波频点方法流程图，包括如下步骤：

步骤S501，对宽带信号进行中频带通采样获取离散数字信号；

步骤S502，选择一信道号对应的三通道的数字数控振荡器的数控振荡器频率；

步骤S503，对相邻三个信道C_n-1、C_n、C_n+1进行三通道的基带处理；

步骤S504，计算相邻3个信道的信号平均功率P_n-1、P_n、P_n+1；

步骤S505，比较P_n-1、P_n、P_n+1大小关系判断载波信息；

步骤S506，判断是否完成工作带宽内所有信道号？若是，结束检测流程，若否，则返回执行步骤S502，选择另一个信道号对应的数字数控振荡器频率，然后继续执行往下步骤。

下面结合附图对本发明的搜索GSM基站载波频点方法对应装置的具体实施方式作详细描述。

图6为一个实施例的搜索GSM基站载波频点装置结构示意图，主要包括：

零中频处理模块，用于根据直放站接收的宽带信号获取零中频基带信号；

基带处理模块，用于利用相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点对所述零中频基带信号进行基带处理，获得相邻三个通道的数字基带信号；

功率计算模块，用于分别计算三个通道的所述数字基带信号的平均功率；

信道判断模块，用于根据所述平均功率判断出包含GSM载波频点的信道；

载波频点计算模块，用于根据所述信道对应的数字数控振荡器的输出的频点计算GSM基站载波频点。

在一个实施例中，在所述基带处理模块与功率计算模块之间还连接延时模块，用于根据切换三个通道的数字数控振荡器的输出频点的耗费时间，对所述三个通道的数字基带信号进行延时处理。

在一个实施例中，所述信道判断模块在判断GSM载波频点的信道的过程中包括：

f₀＝f_c+f_n

式中，f₀为GSM基站载波频点，f_n为数控振荡器的输出的频点，f_c为设备工作的中心频点。

本发明的搜索GSM基站载波频点装置与本发明的搜索GSM基站载波频点方法一一对应，在上述搜索GSM基站载波频点方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于搜索GSM基站载波频点装置的实施例中，在此不再赘述。

下面对本发明的直放站的具体实施方式作详细描述。

本发明提供一种直放站，包括如上述的搜索GSM基站载波频点装置。通过该装置，本发明的直放站可以实现智能化搜索基站的频点，搜索载波频点速度快、效率高，有利于设备相关指标的优化。

综上所述，本发明的搜索GSM基站载波频点方法、装置和直放站具有以下特点：

（1）、有利于数字芯片（如FPGA、CPLD、DSP等可编程逻辑器件）上实现，适用范围广。

（2）、提供的载波搜索方法支持的载波数可根据应用场合而进行增减，支持的带宽也可根据不同的应用场合进行设定，大大增加了系统的灵活性和可扩展性。

（3）、采用SDR技术进行多速率信号处理，降低了处理速度，为可编程逻辑器件减轻了负担，同时有利于可编程逻辑器件进行时分复用，大大节约了器件的硬件资源。

（4）、采用了三通道实时软件无线电SDR多速率基带处理技术，三个通道同时处理，在判断载波信息的时间上大大降低，同时载波判断可靠性高，降低了直放站开站时终端接入失败的概率。

（5）、根据提供的载波频点信息可以进行选频通道处理，大大降低了设备的硬件成本，同时也为设备相关指标的优化提供了参数，如功放的效率和线性指标等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种搜索GSM基站载波频点方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据直放站接收的宽带信号获取零中频基带信号；

利用相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点对所述零中频基带信号进行并行的基带处理，获得相邻三个通道的数字基带信号；所述基带处理包括：通过相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点与所述零中频基带信号进行数字混频，获得相邻的三个信道号的信号的数字基带信号；分别对三个通道的所述数字基带信号进行数字下变频处理；

分别计算三个通道的所述数字基带信号的平均功率；

根据所述平均功率判断出包含GSM载波频点的信道；

根据所述信道对应的数字数控振荡器的输出的频点计算GSM基站载波频点。

2.根据权利要求1所述的搜索GSM基站载波频点方法，其特征在于，在所述计算所述三个通道的数字基带信号的平均功率步骤前还包括：

根据切换三个通道的数字数控振荡器的输出频点的耗费时间，对所述三个通道的数字基带信号进行延时处理。

3.根据权利要求1所述的搜索GSM基站载波频点方法，其特征在于，所述根据直放站接收的宽带信号获取零中频基带信号步骤包括：

根据奈奎斯特带通采样对直放站接收的宽带信号进行带通采样，得到数字中频信号；

对数字中频信号进行前级数字混频和低通滤波处理，得到零中频基带信号。

4.根据权利要求1所述的搜索GSM基站载波频点方法，其特征在于，所述根据所述平均功率判断出包含GSM载波频点的信道号步骤包括：

若P_n≥A*P_n-1，P_n≥A*P_n+1，P_n≥B；则P_n所在的信道号包含GSM载波频点的信道号；

式中，P_n为相邻三个信道号中中间信道号信号的平均功率；P_n-1和P_n+1为左右间隔200kHz信道号的信号平均功率，A为预设的功率系数，B为预设的频点所在信道的最低平均功率值。

5.根据权利要求1所述的搜索GSM基站载波频点方法，其特征在于，所述根据所述信道号对应的数字数控振荡器的输出的频点计算GSM基站载波频点步骤包括：

f₀＝f_c+f_n

式中，f₀为GSM基站载波频点，f_n为数控振荡器的输出的频点，f_c为设备工作的中心频点。

6.一种搜索GSM基站载波频点装置，其特征在于，包括：

零中频处理模块，用于根据直放站接收的宽带信号获取零中频基带信号；

基带处理模块，用于利用相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点对所述零中频基带信号进行并行的基带处理，获得相邻三个通道的数字基带信号；所述基带处理包括：通过相邻三个通道的数字数控振荡器的输出频点与所述零中频基带信号进行数字混频，获得相邻的三个信道号的信号的数字基带信号；分别对三个通道的所述数字基带信号进行数字下变频处理；

功率计算模块，用于分别计算三个通道的所述数字基带信号的平均功率；

信道判断模块，用于根据所述平均功率判断出包含GSM载波频点的信道；

载波频点计算模块，用于根据所述信道对应的数控振荡器的输出的频点计算GSM基站载波频点。

7.根据权利要求6所述的搜索GSM基站载波频点装置，其特征在于，在所述基带处理模块与功率计算模块之间还连接延时模块，用于根据切换三个通道的数字数控振荡器的输出频点的耗费时间，对所述三个通道的数字基带信号进行延时处理。

8.根据权利要求6所述的搜索GSM基站载波频点装置，其特征在于，所述信道判断模块在判断GSM载波频点的信道的过程中包括：

f₀＝f_c+f_n

式中，f₀为GSM基站载波频点，f_n为数控振荡器的输出的频点，f_c为设备工作的中心频点。

9.一种直放站，其特征在于，包括如权利要求6至8任一项所述的搜索GSM基站载波频点装置。