CN111211759B - 滤波器系数确定方法、装置和数字das系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术领域，提供了一种滤波器系数确定方法、装置和数字DAS系统。所述滤波器系数确定方法包括：获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数；基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数；根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数。本发明实现了在已部署的目标通信系统不改动原器件资源的情形下，将现有移动通信网络升级到新一代移动通信网络，以提高频谱利用率和通信速率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种滤波器系数确定方法、装置和数字DAS系统。
背景技术
在现有频谱资源有限的情况下，提高频谱利用率成为移动通信系统中迫切需要解决的技术问题，而新一代移动通信技术往往具有更高的频谱利用率，因此成为了业界高度关注和研究的重要课题。
因新一代移动通信技术的频谱利用率明显高于原移动通信技术的频谱利用率，在面向新一代移动通信技术的应用中，数字DAS系统(Distributed Antenna System，分布式天线系统)从现有的移动通信网络升级支持新一代移动通信网络时，某些运营商期望从原移动通信网络带宽升级支持到新一代移动通信网络的带宽，如从LTE(Long TermEvolution,长期演进技术)5/10/15/20M升级支持到NR5/10/15/20M带宽。
如果需要从原有DAS系统升级支持新一代移动通信网络，需要选择更大的芯片，如FPGA芯片(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，但由于原系统的芯片资源规模都已经选定。因此，在已部署的数字DAS系统中，无法在设备不改动原器件资源的情形下，将现有移动通信网络升级到新一代移动通信网络，以提高频谱利用率和通信速率。
发明内容
本发明提供一种滤波器系数确定方法、装置及数字DAS系统，以在不改动原器件资源的情况下，实现将当前通信系统升级至新一代移动通信系统。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种滤波器系数确定方法，包括如下步骤：
获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数；
基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数；
根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数。
在一实施例中，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数的步骤，包括：
根据子滤波器每次调试得到的子滤波调试参数计算各个子滤波器的调试系数；
当各个子滤波器的调试系数长度之和最小时，将各个子滤波器当前调试得到的子滤波调试参数作为各个子滤波器所对应的子滤波参数。
在一实施例中，所述子滤波器包括第一子滤波器，基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试的步骤，包括：
设定第一子滤波器的初始插值倍数，确定该初始插值倍数对应的第一子滤波器的初始通带截止频率和初始阻带起始频率；
判断所述初始通带截止频率是否小于所述初始阻带起始频率；
若所述初始通带截止频率小于所述初始阻带起始频率时，根据第一预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
若否，则根据第二预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据子滤波器每次调试得到的子滤波调试参数计算各子滤波器的调试系数的步骤，包括：
根据各子滤波器每次调试得到的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算各子滤波器的调试系数。
在一实施例中，根据第一预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率的步骤，包括：
根据第一滤波参数及每次调试设定的调试插值倍数计算第一调试参数；
根据所述第一滤波参数、第一调试参数及调试插值倍数计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据所述第一调试参数、调试插值倍数、第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算其他子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率。
在一实施例中，根据第二预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率的步骤，包括：
根据第一滤波参数及每次调试设定的调试插值倍数计算第二调试参数；
根据所述第一滤波参数、第二调试参数及调试插值倍数计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据所述第一调试参数、调试插值倍数、第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算其他子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率。
在一实施例中，所述滤波器系数确定方法还包括：
当目标通信系统传输的采样率不变，且总带宽发生变化时，重新调试得到各子滤波器的系数；
将各子滤波器重新调试得到的系数与原带宽对应的系数进行系数长度比较，选取系数长度长的系数作为总带宽变化后的子滤波器的系数，并得到由各子滤波器系数组成的系数组。
在一实施例中，获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数之前，还包括：
根据所述目标通信系统的资源剩余情况，将所述目标滤波器替换为多个子滤波器；其中，所述子滤波器为基于FRM的可变带宽成型滤波器。
在一实施例中，根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数的步骤，包括：
根据所述子滤波参数设定各子滤波器的通带纹波和阻带衰减；
根据所述通带纹波和阻带衰减，计算各子滤波器的系数。
本发明提供的一种滤波器系数确定装置，包括：
获取模块，用于获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数；
调试模块，用于基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数；
确定模块，用于根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数。
本发明提供的一种数字DAS系统，包括接入单元、扩展单元和远端单元，所述接入单元、扩展单元和远端单元中的至少一个滤波器系数采用如上任一项所述的滤波器系数确定方法进行确定。
相对于现有技术，本发明的技术方案至少具备如下优点：
1.本发明提供的滤波器系数确定方法，通过获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数，基于第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数，并根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数，以后续利用各子滤波器的系数，在原FPGA芯片上实现信号的乘积累加，以达到滤波的目的，使多个子滤波器总的合成响应与目标滤波器的滤波响应相同，从而实现将多个子滤波器替换目标滤波器，并达到相同的滤波效果，从而在已部署的目标通信系统不增加FPGA逻辑资源的数量的情形下，可使用原FPGA器件，实现将现有移动通信网络升级到新一代移动通信网络，以提高频谱利用率和通信速率。
2.本发明提供的滤波器系数确定方法，根据子滤波器每次调试得到的子滤波调试参数计算各子滤波器的调试系数，当各个子滤波器的调试系数长度之和最小时，将各个子滤波器当前调试得到的子滤波调试参数作为各个子滤波器所对应的子滤波参数，从而得到器件资源最优的子滤波器系数所对应的子滤波参数。
3.本发明提供的滤波器系数确定方法，当目标通信系统传输的采样率不变，且总带宽发生变化时，重新调试得到各子滤波器的系数，将各子滤波器重新调试得到的系数与原带宽对应的系数进行系数长度比较，选取系数长度较长的系数作为总带宽变化后的子滤波器的系数，以重新得到由各子滤波器系数组成的系数组，从而为了兼容滤波器系数较短时，计算较长的滤波器系数长度与较短的子滤波器系数长度的差值，将差值的一半分别添加在较短滤波器系数的起始和结束处，从而使不同长度的滤波器系数长度保持一致，实现动态调整子滤波器的系数，不需要每次带宽变化时重新加载FPGA Bit文件，显著减少开发工作量。
4.本发明根据目标通信系统的资源剩余情况，将目标通信系统的目标滤波器替换为多个子滤波器；其中，所述子滤波器为基于FRM的可变带宽成型滤波器，从而将实现成本较高的目标滤波器替换为实现成本较低的子滤波器组，以节约成本。
5.本发明提供的一种数字DAS系统，采用本发明提供的滤波器系数确定方法确定的滤波器可灵活放置在接入单元、扩展单元或远端单元中，以在已部署的目标通信系统不改动原器件资源的情形下，实现将现有移动通信网络升级到新一代移动通信网络，以提高频谱利用率和通信速率，并显著提高数字DAS系统的使用年限和利用率。
附图说明
图1为本发明一个实施例中提供的滤波器系数确定方法的实施环境图；
图2为本发明一个实施例中提供的滤波器系数确定方法的实施环境图；
图3为本发明提供的滤波器系数确定方法一种实施例的流程图；
图4为数字DAS系统中的一种下行链路处理框图；
图5为基于常规方法设计的目标滤波器的整体响应示意图；
图6为基于FRM技术的一种下行处理链路处理框图；
图7为一种FRM滤波器结构图；
图8a和8b分别为原型成型滤波器及内插6倍后的频率响应图；
图9为屏蔽滤波器Hma(Z)的一种频率响应图；
图10为屏蔽滤波器Hmc(Z)的一种频率响应图；
图11为基于FRM技术的多个子滤波器的总响应图；
图12为一种FIR滤波器的参数配置图；
图13为本发明提供的滤波器系数确定装置的结构框图；
图14为本发明提供的滤波器系数确定装置一种实施例的模块框图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如S11、S12等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
本领域普通技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本领域普通技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为一个实施例中提供的滤波器系数确定方法的实施环境图，在图1中，出示了一种典型的数字DAS系统，该数字DAS系统包括基站、数字近端接入单元和远端数字射频拉远单元。其中，数字近端接入单元包括射频下变频、A/D转换单元、数字下变频单元、基带数据压缩单元及发射器，在下行链路中，分别把接收到的射频信号进行射频下变频、进行AD采样数字化处理、然后进行数字下变频，并经过基带数据压缩后通过FPGA芯片内嵌的发射器发送到光纤链路上，通过光纤拉远，在远端数字射频拉远单元中对接收到的基带信号进行处理。所述远端数字射频拉远单元包括接收器、基带数据解压缩单元、数字上变频单元、D/A转换单元及射频上变频及放大单元，以对接收到的基带信号解压缩、数字上变频、经数模转换，并通过射频上变频及放大后经过天线发射到空中。上行链路是下行链路的逆过程，在此不再具体赘述。
图2为另一个实施例中提供的滤波器系数确定方法的实施环境图，出示了另一种数字DAS系统，其除包括数字近端接入单元和远端数字射频拉远单元之外，还包括数字扩展单元，即数字近端接入单元先链接到数字扩展单元，通过数字扩展单元链接到远端数字射频拉远单元。
请参阅图3，本发明提供一种滤波器系数确定方法，以在不改动原器件资源的情况下，实现将当前通信系统升级至新一代移动通信系统。在一实施例中，滤波器系数确定方法包括如下步骤：
S11、获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数；
本实施例分析目标通信系统的目标滤波器的第一滤波参数，所述第一滤波参数可包括目标滤波器的通带截止频率fpass、阻带起始频率fstop、采样率fs、阻带抑制及通带纹波，并计算目标通信系统总滤波器的通带截止频率wpass＝fpass/fs，阻带起始频率ws＝fstop/fs。
例如，当目标通信系统为第五代移动通信系统时，数字DAS系统需要考虑到从现有4G LTE网络升级支持5G NR，此时，需要分析5G NR所支持的目标滤波器的通带截止频率fpass、阻带起始频率fstop、采样率fs，阻带抑制以及通带纹波。
在一实施例中，在步骤S11中，获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数之前，还可包括：
根据目标通信系统的资源剩余情况，将目标通信系统的所述目标滤波器替换为多个子滤波器；其中，所述子滤波器为基于FRM的可变带宽成型滤波器。
由于5G NR频谱利用率高，NR20M信号通带宽度达19.08MHz，而在4G LTE20MHz中，信号通带宽度仅为18MHz。在宽带数字DAS系统中，NR100MHz带宽，信号带宽为98.28MHz，频谱利用率为98.28％。如果是纯5G NR系统中，重新设计近端和远端信号链，可以考虑选择面积较大的FPGA芯片。但是原有4G数字DAS系统要升级支持5G NR，由于原有FPGA器件资源规模都已经选定，在设备不改动硬件(FPGA资源不变)的情形下，无法从现有4G LTE升级到5GNR。为了实现支持5G NR高频谱利用率的设备，本实施例需根据已有数字DAS系统的数字近端接入单元、扩展单元、远端数字射频拉远单元的资源剩余情况，将原可能位于数字近端接入单元、扩展单元、远端数字射频拉远单元中的4G LTE可变带宽成型滤波器，替换为基于FRM(Frequency Response Masking，频率响应屏蔽)的可变带宽成型滤波器。其中，所述资源包括逻辑资源、寄存器资源、查找表资源、乘法器及加法器等资源。
本实施例根据目标通信系统的资源剩余情况，将目标通信系统的目标滤波器替换为多个基于FRM的可变带宽成型滤波器，从而将实现成本较高的目标滤波器替换为实现成本较低的子滤波器，以节约成本。
S12、基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数；
本步骤根据获取的第一滤波参数对多个子滤波器进行调试仿真，并根据调试结果，判断多个子滤波器的总体响应是否与目标滤波器的响应相同或相近，若是，则获取当前调试各个子滤波器所对应的子滤波参数。所述子滤波参数至少包括子滤波器的通带截止频率和阻带起始频率。
S13、根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数。
本步骤根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数。在一实施例中，计算各子滤波器的系数时，可根据所述子滤波参数设定各子滤波器的通带纹波和阻带衰减，根据所述通带纹波和阻带衰减，利用firpmord函数计算各子滤波器的系数。当然，还可通过其他计算方式计算各子滤波器的系数，在此不做具体限定。
本发明提供的滤波器系数确定方法，通过获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数，基于第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数，并根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数，以后续利用各子滤波器的系数，在原FPGA芯片上实现信号的乘积累加，以达到滤波的目的，使多个子滤波器总的合成响应与目标滤波器的滤波响应相同，从而实现将多个子滤波器替换目标滤波器，并达到相同的滤波效果，从而在已部署的目标通信系统不增加FPGA逻辑资源的数量的情形下，可使用原FPGA器件，实现将现有移动通信网络升级到新一代移动通信网络，以提高频谱利用率和通信速率。
在一实施例中，所述滤波器系数确定方法还可包括：
当目标通信系统传输的采样率不变，且总带宽发生变化时，重新调试得到各子滤波器的系数；
将各子滤波器重新调试得到的系数与原带宽对应的系数进行系数长度比较，选取系数长度长的系数作为总带宽变化后的子滤波器的系数，并得到由各子滤波器系数组成的系数组。
当目标系统传输的采样率固定不变时，数字DAS系统总的带宽发生变化时，如传输采样率仍为76.8Msps，目标系统传输的带宽由NR60MHz变为NR50MHz，需要重新设计各个子滤波器的系数，如选取较长子滤波器系数长度的值作为该子滤波器系数的长度，计算较长的滤波器系数长度与较短的子滤波器系数长度的差值，将差值的一半分别添加在较短滤波器系数的起始和结束处，从而使不同长度的滤波器系数长度一样，以兼容数字DAS系统采样率不变而带宽变化需要设置不同的子滤波器系数。为了使设计更加简化，可以在设计时使各个子滤波器的系数长度固定，系数值可配置更新，时延模块Z-M(N-1)/2也可以动态调整，不需要每次带宽变化重新加载FPGA Bit文件。
例如，假设子滤波器有三个，各个子滤波器原带宽对应的系数分别为59阶、64阶及34阶，当目标通信系统的总带宽发生变化时，需要重新调试确定这三个子滤波器的系数，假设这三个子滤波器重新调试得到的系数分别变为71阶、50阶及40阶；由于第一个子滤波器在原带宽对应的系数59阶小于总带宽变化后的系数71阶，则第一个子滤波器的系数选择71阶；由于第二个子滤波器在原带宽对应的系数64阶大于总带宽变化后的系数50阶，则第二个子滤波器的系数选择64阶；由于第三个子滤波器在原带宽对应的系数34阶小于总带宽变化后的系数40阶，则第三个子滤波器的系数选择40阶，即同一个子滤波器在总带宽前后变化过程中，哪个系数长度较长选哪个，从而重新得到由71阶、64阶及40阶组成的三个子滤波器的系数组。
本发明提供的滤波器系数确定方法，当目标通信系统传输的采样率不变，且总带宽发生变化时，重新调试得到各子滤波器的系数，将各子滤波器重新调试得到的系数与原带宽对应的系数进行系数长度比较，选取系数长度较长的系数作为总带宽变化后的子滤波器的系数，以重新得到由各子滤波器系数组成的系数组，从而为了兼容滤波器系数较短时，计算较长的滤波器系数长度与较短的子滤波器系数长度的差值，将差值的一半分别添加在较短滤波器系数的起始和结束处，从而使不同长度的滤波器系数长度保持一致，实现动态调整子滤波器的系数，不需要每次带宽变化时重新加载FPGA Bit文件，显著减少开发工作量。
在一实施例中，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数的步骤，可具体包括：
根据子滤波器每次调试得到的子滤波调试参数计算各个子滤波器的调试系数；
当各个子滤波器的调试系数长度之和最小时，将各个子滤波器当前调试得到的子滤波调试参数作为各个子滤波器所对应的子滤波参数。
在本实施例中，确定各个子滤波器所对应的子滤波参数时，根据子滤波器每次调试得到的子滤波调试参数计算各子滤波器的调试系数，并计算所有子滤波器当前调试的调试系数长度之和，判断当前调试中，所有子滤波器的调试系数长度之和是否为所有调试的最小值，当子滤波器的调试系数长度之和最小时，将各个子滤波器当前调试得到的子滤波调试参数作为各个子滤波器所对应的子滤波参数，从而得到器件资源最优的子滤波器系数所对应的子滤波参数。
下面通过具体实施例说明对多个子滤波器进行调试，以确定各子滤波器的调试系数的具体过程。
在一实施例中，在步骤S12中，所述子滤波器包括第一子滤波器，基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试的步骤，可具体包括：
设定第一子滤波器的初始插值倍数，确定该初始插值倍数对应的第一子滤波器的初始通带截止频率和初始阻带起始频率；
判断所述初始通带截止频率是否小于所述初始阻带起始频率；
若所述初始通带截止频率小于所述初始阻带起始频率时，根据第一预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
若否，则根据第二预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据子滤波器每次调试得到的子滤波调试参数计算各子滤波器的调试系数的步骤，包括：
根据各子滤波器每次调试得到的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算各子滤波器的调试系数。
本实施例可包括三个子滤波器，第一子滤波器、第二子滤波器和第三子滤波器，其中，第一子滤波器为原型成型滤波器Ha(z)、第二子滤波器和第三子滤波器分别为屏蔽滤波器Hma(z)和Hmc(z)。对子滤波器进行调试时，可设定原型成型滤波器的初始插值倍数，确定该初始插值倍数对应的第一子滤波器的初始通带截止频率和初始阻带起始频率，并判断所述初始通带截止频率是否小于所述初始阻带起始频率。当所述初始通带截止频率小于初始阻带起始频率，且皆大于零小于π时，则根据第一预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；当所述初始通带截止频率大于或等于初始阻带起始频率，且皆大于零小于π时，则采用第二预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率，从而根据各子滤波器每次调试得到的调试通带截止频率和调试阻带起始频率设定各子滤波器的通带纹波和阻带衰减，利用MATLAB函数firpmord计算3个滤波器Ha(z)、Hma(z)、Hmc(z)的调试系数，当3个子滤波器的调试系数长度之和最小时，得到3个子滤波器对应的系数。
在一实施例中，根据第一预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率的步骤，可具体包括：
根据第一滤波参数及每次调试设定的调试插值倍数计算第一调试参数；
根据所述第一滤波参数、第一调试参数及调试插值倍数计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据所述第一调试参数、调试插值倍数、第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算其他子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率。
在本实施例中，调试时，需根据各子滤波器的响应设定调试插值倍数，以根据第一滤波参数及每次调试设定的调试插值倍数计算第一调试参数，具体可根据如下公式计算第一调试参数:
m1＝floor(wp*M/(2*π))；
其中，所述m1为第一调试参数，所述wp为第一滤波参数的通带截止频率，floor(x)表示小于或等于x的最大整数，M为调试插值倍数。
然后根据计算得到的第一滤波参数、第一调试参数及调试插值倍数计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率，具体可根据如下公式分别计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率:
θ＝wp*M-2*m1*π；
其中，θ为第一子滤波器的调试通带截止频率，
为第一子滤波器的调试阻带起始频率,ws为第一滤波参数的阻带起始频率。
在一实施例中，所述子滤波器还包括第二子滤波器，所述第二子滤波器为屏蔽滤波器Hma(z)，计算该屏蔽滤波器Hma(z)的调试通带截止频率和调试阻带起始频率时，可通过如下公式计算：
wpma＝(2*m1*π+θ)/M；
其中，wpma为第二子滤波器的调试通带截止频率，wsma为第二子滤波器的调试阻带起始频率。
在一实施例中，所述子滤波器还包括第三子滤波器，所述第三子滤波器为屏蔽滤波器Hmc(z)，计算该屏蔽滤波器Hmc(z)的调试通带截止频率和调试阻带起始频率时，可通过如下公式计算：
wpmc＝(2*m1*π-θ)/M；
其中，wpmc为第三子滤波器的调试通带截止频率，wsmc为第三子滤波器的调试阻带起始频率。
在一实施例中，根据第二预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率的步骤，包括：
根据第一滤波参数及每次调试设定的调试插值倍数计算第二调试参数；
根据所述第一滤波参数、第二调试参数及调试插值倍数计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据所述第一调试参数、调试插值倍数、第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算其他子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率。
在本实施例中，调试时，需根据各子滤波器的响应设定调试插值倍数，以根据第一滤波参数及每次调试设定的调试插值倍数计算第二调试参数，具体可根据如下公式计算第二调试参数:
m2＝ceil(ws*M/(2*π))；
其中，所述m2为第二调试参数，所述ws为第一滤波参数的阻带截止频率，ceil(x)表示大于或等于x的最小整数,M为调试插值倍数。
然后根据计算得到的第一滤波参数、第二调试参数及调试插值倍数计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率，所述第一子滤波器为原型成型滤波器Ha(z)，具体可根据如下公式分别计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率:
θ＝2*m2*π-ws*M；
其中，θ为第一子滤波器的调试通带截止频率，
为第一子滤波器的调试阻带起始频率，wp为第一滤波参数的通带截止频率。
在一实施例中，所述子滤波器还包括第二子滤波器，所述第二子滤波器为屏蔽滤波器Hma(z)，计算该屏蔽滤波器Hma(z)的调试通带截止频率和调试阻带起始频率时，可通过如下公式计算：
wsma＝(2*m2*π-θ)/M；
其中，wpma为第二子滤波器的调试通带截止频率，wsma为第二子滤波器的调试阻带起始频率。
在一实施例中，所述子滤波器还包括第三子滤波器，所述第三子滤波器为屏蔽滤波器Hmc(z)，计算该屏蔽滤波器Hmc(z)的调试通带截止频率和调试阻带起始频率时，可通过如下公式计算：
wsmc＝(2*m2*π+θ)/M；
其中，wpmc为第三子滤波器的调试通带截止频率，wsmc为第三子滤波器的调试阻带起始频率。
为了更好地理解本发明，下面以一个具体的实施例来对本技术方案的原理进行说明：
如图4所示，图4为一数字DAS系统中最简单的下行链路处理框图，其AD采样率为153.6Msps，我们可选择光纤基带传输采样率为76.8Msps，此时仅需一个半带滤波器就可实现采样率转换。实际数字DAS系统中AD采样率还可能采用其他采样率，可以通过分数倍滤波器实现采样率变换到基带光纤传输速率。
在数字DAS系统中，假设需要4G LTE频段宽带接入数字DAS系统支持60MHz，基带传输采样率为76.8Msps，可设计一低通滤波器，该低通滤波器的通带截止频率为29MHz、阻带起始频率为30MHz、通带纹波为0.1dB、阻带抑制为30dB，采用FIR(Finite ImpulseResponse，有限长单位冲激响应)等纹波设计，低通滤波器阶数为162阶。假定FPGA工作时钟为307.2MHz，利用滤波器的对称性，该低通滤波器实现IQ二路约需要42个乘法器。
在现有数字DAS系统中要实现从4G LTE20MHz*3支持到3个NR20MHz带宽，采用传统方法我们设计一个通带截止频率为29.54MHz、阻带起始频率为30MHz、通带纹波为0.1Db、阻带抑制为40Db的目标滤波器，采用FIR等纹波设计，目标滤波器阶数为353阶，如图5所示，假定FPGA工作时钟为307.2MHz，利用滤波器的对称性，采用常规方式实现IQ二路约需要89个乘法器。
由上可以明显看到，按照传统方法，FPGA资源乘法器要多一倍以上，某些情况下原有设备资源余量不够，限制了设备从4G LTE升级到5G NR的可能性。因此，如图6所述，本发明利用滤波器系数确定方法确定基于FRM技术的下行链路中的子滤波器系数，并将采用该滤波器系数确定方法确定的FRM滤波器配置在该数字DAS系统的下行链路中，由于基于FRM技术上行链路是下行链路的逆过程，在此不再具体赘述，下面主要针对下行链路进行分析和仿真。
如图7所示，仅需要3个子滤波器及一个时延模块就可实现原来一个352阶滤波器的效果，其中上支路原型成型滤波器Ha(z)系数为59阶，Ha(ZM)为上支路原型成型滤波器Ha(z)插值M倍(示例内插因子M为6)滤波器；上支路屏蔽滤波器Hma(Z)滤波器阶数为34阶，下支路屏蔽滤波器Hmc(Z)滤波器阶数为64阶，均为单速率滤波器，下支路延时模块Z-M(N-1)/2，其中N为Ha(z)系数长度等于59。如图8a和8b所示，图8a和8b分别是原型滤波器Ha(z)及内插6倍Ha(ZM)后的频率响应图，可以明显看到插值后滤波器Ha(ZM)的过渡带明显变得更陡峭，对应的阶数更高。如图9所示，图9是屏蔽滤波器Hma(Z)的一种具体响应，其主要用于滤除上分支链路Ha(ZM)多余的频率成分。如图10所示，图10是屏蔽滤波器Hmc(Z)的一种具体响应，用于滤除信号经过时延调整模块Z-M(N-1)/2与Ha(ZM)相减后的支路中多的频率成分。如图11所示，图11是一种基于FRM技术的滤波器总响应，可见该滤波器响应与基于传统方法设计的滤波器响应基本一致。
图12是基于已有FIR core的IFIR滤波器参数配置，基于已有FPGA开发工具调用FIRcore快速实现Ha(ZM)滤波；图中三个子滤波器Ha(ZM)、Hma(Z)、Hmc(Z)在实现时均可以直接调用FIR compiler IPcore来实现。
如下表所示，分别出示了原有4G LTE所需FPGA乘法器资源、采用常规方式支持5GNR所需的FPGA乘法器资源及采用本技术方案支持5G NR所需的FPGA乘法器资源。
原有4G LTE所需FPGA乘法器资源
常规方式支持5G NR所需FPGA乘法器资源
基于FRM技术支持5G NR所需FPGA乘法器资源
由上可见，基于FRM技术的本技术方案支持5G NR带宽可变滤波器，所需资源(40个乘法器)与原有4G LTE资源(41个乘法器)相当，比常规方式支持5G NR所需的FPGA乘法器资源少了一半。因此，当目标通信系统需要不同的带宽，我们仅需改动3个滤波器Ha(ZM)、Hma(Z)、Hmc(Z)系数及下支路时延模块Z-M(N-1)/2参数就可以实现将多个子滤波器替换目标滤波器，并实现相同的滤波效果，从而在已部署的目标通信系统不改动原器件资源的情形下，实现将现有移动通信网络升级到新一代移动通信网络，以提高频谱利用率和通信速率。
如图13所示，图13是一种滤波器系数确定装置的结构框图，在这种架构中，只需要通过配置Ha(ZM)的插值倍数M、时延调整模块Z-M(N-1)/2、上分支屏蔽滤波器Hma(z)和下分支屏蔽滤波器Hmc(z)的系数就可以实现对不同带宽的支持，从而快速的应用到不同带宽要求的数字DAS系统中。
如图14所示，本发明提供的一种滤波器系数确定装置，包括：
获取模块11，用于获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数；
调试模块12，用于基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数；
确定模块13，用于根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数。
本发明提供的滤波器系数确定装置，通过获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数，基于第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数，并根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数，以后续利用各子滤波器的系数，在原FPGA芯片上实现信号的乘积累加，实现将多个子滤波器替换目标滤波器，并实现相同的滤波效果，从而在已部署的目标通信系统不改动原器件资源的情形下，实现将现有移动通信网络升级到新一代移动通信网络，以提高频谱利用率和通信速率。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本发明提供的一种数字DAS系统，包括接入单元、扩展单元和远端单元，所述接入单元、扩展单元和远端单元中的至少一个滤波器系数采用所述滤波器系数确定方法进行确定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，前述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等非易失性存储介质，或随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)等。
综合上述实施例可知，本发明最大的有益效果在于：
本发明提供的滤波器系数确定方法、装置及数字DAS系统，通过获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数，基于第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数，并根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数，以后续利用各子滤波器的系数，在原FPGA芯片上实现信号的乘积累加，实现将多个子滤波器替换目标滤波器，并实现相同的滤波效果，从而在已部署的目标通信系统不改动原器件资源的情形下，实现将现有移动通信网络升级到新一代移动通信网络，以提高频谱利用率和通信速率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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)
1.一种滤波器系数确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数；
基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数；
根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数；
当所述目标通信系统传输的采样率不变，且总带宽发生变化时，重新调试得到各子滤波器的系数；
将各子滤波器重新调试得到的系数与原带宽对应的系数进行系数长度比较，选取系数长度长的系数作为总带宽变化后的子滤波器的系数，并得到由各子滤波器系数组成的系数组。
2.根据权利要求1所述的滤波器系数确定方法，其特征在于，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数的步骤，包括：
根据子滤波器每次调试得到的子滤波调试参数计算各个子滤波器的调试系数；
当各个子滤波器的调试系数长度之和最小时，将各个子滤波器当前调试得到的子滤波调试参数作为各个子滤波器所对应的子滤波参数。
3.根据权利要求2所述的滤波器系数确定方法，其特征在于，所述子滤波器包括第一子滤波器，基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试的步骤，包括：
设定第一子滤波器的初始插值倍数，确定该初始插值倍数对应的第一子滤波器的初始通带截止频率和初始阻带起始频率；
判断所述初始通带截止频率是否小于所述初始阻带起始频率；
若所述初始通带截止频率小于所述初始阻带起始频率时，根据第一预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
若否，则根据第二预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据子滤波器每次调试得到的子滤波调试参数计算各子滤波器的调试系数的步骤，包括：
根据各子滤波器每次调试得到的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算各子滤波器的调试系数。
4.根据权利要求3所述的滤波器系数确定方法，其特征在于，根据第一预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率的步骤，包括：
根据第一滤波参数及每次调试设定的调试插值倍数计算第一调试参数；
根据所述第一滤波参数、第一调试参数及调试插值倍数计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据所述第一调试参数、调试插值倍数、第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算其他子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率。
5.根据权利要求3所述的滤波器系数确定方法，其特征在于，根据第二预设算法计算各子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率的步骤，包括：
根据第一滤波参数及每次调试设定的调试插值倍数计算第二调试参数；
根据所述第一滤波参数、第二调试参数及调试插值倍数计算第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率；
根据所述第二调试参数、调试插值倍数、第一子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率计算其他子滤波器的调试通带截止频率和调试阻带起始频率。
6.根据权利要求1所述的滤波器系数确定方法，其特征在于，获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数之前，还包括：
根据所述目标通信系统的资源剩余情况，将所述目标滤波器替换为多个子滤波器；其中，所述子滤波器为基于FRM的可变带宽成型滤波器。
7.根据权利要求1所述的滤波器系数确定方法，其特征在于，根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数的步骤，包括：
根据所述子滤波参数设定各子滤波器的通带纹波和阻带衰减；
根据所述通带纹波和阻带衰减，计算各子滤波器的系数。
8.一种滤波器系数确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标通信系统所支持的目标滤波器的第一滤波参数；
调试模块，用于基于所述第一滤波参数对多个子滤波器进行调试，确定达到与所述目标滤波器相同的滤波效果时，得到各个子滤波器所对应的子滤波参数；
确定模块，用于根据所述子滤波参数确定各子滤波器的系数；当所述目标通信系统传输的采样率不变，且总带宽发生变化时，重新调试得到各子滤波器的系数；
将各子滤波器重新调试得到的系数与原带宽对应的系数进行系数长度比较，选取系数长度长的系数作为总带宽变化后的子滤波器的系数，并得到由各子滤波器系数组成的系数组。
9.一种数字DAS系统，包括接入单元、扩展单元和远端单元，其特征在于，所述接入单元、扩展单元和远端单元中的至少一个滤波器系数采用如权利要求1-7中任一项所述的滤波器系数确定方法进行确定。
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