CN111654293B - 中频信号处理装置及通信系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种中频信号处理装置及通信系统，中频信号处理装置包括室内单元、模拟中频信号传输介质和室外单元，室内单元包括发送端多载波模拟中频发送接口模块、接收端多载波模拟中频接收接口模块，室外单元包括发送端多载波模拟中频接收接口模块、发送通道多载波变频聚合模块、接收通道多载波变频分离模块、接收端多载波模拟中频发送接口模块。本申请可以实现将数字中频信号传输到室外单元进行中频信号处理，促使室外单元实现根据收发通道和空口信道的变化快速响应，提升系统性能；并且，可以实现在单个中频信号处理装置进行任意带宽、任意频点多个载波信号聚合与分离的收发处理，灵活性高，可聚合频谱范围广，降低了设备和工程投入。
Description
技术领域
本申请属于微波通信技术领域，具体涉及一种中频信号处理装置及通信系统。
背景技术
微波通信(Microwave Communication)，是使用波长在1毫米至1米之间的电磁波--微波进行的通信。该波长段电磁波所对应的频率范围是300MHz(0.3GHz)～300GHz。微波通信具有可用频带宽、通信容量大、传输损伤小、抗干扰能力强等特点，可用于点对点、一点对多点或广播等通信方式。传统分体式微波通信通过中频电缆用于连接IDU(室内单元)设备和ODU(室外单元)设备。IDU将基带处理单元、数字中频处理单元、模拟中频调制单元集中在一块PCB板或单个设备中实现，ODU只完成射频链路的上下变频、发送和接收信号功率放大功能，而中频电缆完成IDU和ODU之间中频模拟信号的收发传输。
由于中频模拟滤波器抑制能力有限，中频电缆中使用的接收频点过低，收发频点间隔很窄如接收信号的频点为140MHz，发射信号的频点为350MHz，因此无法支持120M以上带宽信号的收发，更无法实现多个载波信号聚合后的宽带信号如224M信号的收发，因此无法支持5G微波应用的容量需求；由于数字中频处理单元在铁塔下的IDU中，ODU中没有针对发送通道特性的通道校正数字中频处理如数字预失真、IQ不平衡校正，因此无法支持高效功放和最简的零中频架构，导致ODU设备发功低、功耗大、成本高；并且，由于单微波链路收发通道带宽窄，不支持多载波聚合，因此大容量传输需要多条独立微波链路设备堆叠绑定为一条链路使用，导致设备投资成本高、功耗高、工程安装难度大。
发明内容
为至少在一定程度上克服传统分体式微波通信中，中频模拟滤波器抑制能力有限，中频电缆接收频点过低，收发频点间隔很窄无法支持120M以上带宽信号的收发，无法实现多个载波信号聚合后的宽带信号的收发导致无法支持5G微波应用的容量需求；以及，由于单个收发通道带宽窄，不支持多载波聚合收发，大容量传输需要多条独立微波链路设备堆叠后绑定为一条链路使用，设备投资成本高、功耗高、工程安装难度大的问题，本申请提供一种中频信号处理装置及通信系统。
第一方面，本申请提供一种中频信号处理装置，包括：
室内单元、模拟中频信号传输介质和室外单元；
所述室内单元包括发送端多载波模拟中频发送接口模块、接收端多载波模拟中频接收接口模块；
所述室外单元包括发送端多载波模拟中频接收接口模块、发送通道多载波变频聚合模块、接收通道多载波变频分离模块、接收端多载波模拟中频发送接口模块；
所述室内单元中的发送端多载波模拟中频发送接口模块将待发送的多个通道的发送数字载波信号进行频率变换、载波聚合与数模转换得到一路发送多载波模拟中频信号；所一路发送多载波模拟中频信号通过所述模拟中频信号传输介质发送至所述室外单元；所述室外单元中的发送端多载波模拟中频接收接口模块将一路发送多载波模拟中频信号恢复为多个通道的发送数字载波信号；所述室外单元中的发送通道多载波变频聚合模块将所述多个通道的发送数字载波信号上变频聚合为一路发送多载波数字中频信号。
所述室外接收通道多载波变频分离模块将接收到的一路多载波数字中频信号分路到多个通道下变频为多个通道的接收数字载波信号；所述室外接收端多载波模拟中频发送接口模块将接收到的多个通道的接收数字载波信号进行频率变换、载波聚合与数模转换得到一路接收多载波模拟中频信号；所述一路接收多载波模拟中频信号通过所述模拟中频信号传输介质传输至所述室内单元；所述室内接收端多载波模拟中频接收接口模块将一路接收多载波模拟中频信号恢复为多个通道的接收数字载波信号。
进一步的，所述发送端多载波模拟中频发送接口模块，包括：
室内发送多通道载波变频聚合模块、室内发送通道上变频模块、室内发送通道数模转换模块；
所述室内发送多通道载波变频聚合模块用于对多个通道的发送数字载波信号进行数字上变频，载波聚合处理得到一路发送多载波数字信号；
所述室内发送通道上变频模块用于将所述一路发送多载波数字信号作为一个整体载波信号进行数字上变频得到一路发送多载波数字中频信号；
所述室内发送通道数模转换模块用于将所述一路发送多载波数字中频信号进行数模转换处理得到一路发送多载波模拟中频信号。
进一步的，所述发送端多载波模拟中频发送接口模块，包括：
室内发送多通道载波上变频模块、室内发送多通道载波合路模块、室内发送通道数模转换模块；
所述室内发送多通道载波上变频模块用于对多个通道的发送数字载波信号进行数字上变频处理得到多个通道的发送数字载波中频信号；
所述室内发送多通道载波合路模块用于对所述多个通道的发送数字载波中频信号进行合路处理得到一路发送多载波数字中频信号；
所述室内发送通道数模转换模块用于将所述一路发送多载波数字中频信号进行数模转换处理得到一路发送多载波模拟中频信号。
进一步的，所述发送多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室外发送通道模数转换模块、室外发送通道下变频模块、室外发送多载波变频分离模块；
所述室外发送通道模数转换模块对所述一路发送多载波模拟中频信号进行模数转换得到一路中间发送多载波数字中频信号；
所述室外发送通道下变频模块将所述一路中间发送多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行数字下变频处理得到一路中间发送多载波数字信号；
所述室外发送多载波变频分离模块对所述一路中间发送多载波数字信号进行载波分路、分多个通道进行数字下变频处理恢复为多个通道的发送数字载波信号；
或者，
所述发送多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室外发送通道模数转换模块、室外发送多载波变频分离模块；
所述室外发送通道模数转换模块对所述一路发送多载波模拟中频信号进行模数转换得到一路发送多载波数字中频信号；
所述室外发送多载波变频分离模块对所述一路发送多载波数字中频信号进行载波分路、分多个通道进行数字下变频处理恢复为多个通道的发送数字载波信号。
进一步的，所述室外接收端多载波模拟中频发送接口模块，包括：
室外接收多通道载波上变频模块、室外接收多通道载波合路模块、室外接收通道数模转换模块；
所述室外接收多通道载波上变频模块对所述多个通道的接收数字载波信号进行数字上变频处理得到多个通道的中间接收数字载波中频信号；
所述室外接收多通道载波合路模块对所述多个通道的中间接收数字载波中频信号合路处理得到一路中间接收多载波数字中频信号；
所述室外接收通道数模转换模块将所述一路中间接收多载波数字中频信号进行数模转换得到一路接收多载波模拟中频信号。
进一步的，所述室内接收端多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室内接收通道模数转换模块、室内接收通道下变频模块、室内接收通道抽取滤波模块、室内接收多载波变频分离模块；
所述室内接收通道模数转换模块用于将所述一路接收多载波模拟中频信号进行模数转换为一路接收多载波数字中频信号；
所述室内接收通道下变频模块用于对所述一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行数字下变频处理得到一路中间接收多载波数字信号；
所述室内接收通道抽取滤波模块用于对所述一路中间接收多载波数字信号作为一个整体载波信号进行抽取滤波处理；
所述室内接收多载波变频分离模块用于对抽取滤波处理后的一路中间接收多载波数字信号进行载波分路、分多个通道进行数字下变频处理恢复为多个通道的接收数字载波信号；
或者，
所述室内接收端多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室内接收通道模数转换模块、室内接收多载波变频分离模块、室内接收多通道抽取滤波模块；
所述室内接收通道模数转换模块用于将一路接收多载波模拟中频信号进行模数转换为一路中间接收多载波数字中频信号；
所述室内接收多载波变频分离模块用于对一路中间多载波数字中频信号进行载波分路、分多个通道进行数字下变频处理得到中间多个通道的中间接收数字载波信号；
所述室内接收多通道抽取滤波模块用于对所述中间多个通道的接收数字载波信号分多个通道进行抽取滤波恢复为多个通道的接收数字载波信号。
进一步的，所述室外单元还包括室外发送通道中频信号处理模块，所述室外发送通道中频信号处理模块包括：
发送通道频率校正模块、多载波联合削波模块、近端闭环多载波联合预失真模块、IQ信号不平衡校正模块；
所述发送通道频率校正模块用于对一路发送多载波数字中频信号产生的载波频率偏差进行校正处理；
所述多载波联合削波模块用于降低所述一路发送多载波数字中频信号的峰均比；
所述近端闭环多载波联合预失真模块用于对一路发送多载波数字中频信号进行预失真处理；
所述IQ信号不平衡校正模块用于对一路发送多载波数字中频信号产生的直流分量、IQ增益不平衡和IQ相位不平衡进行校正处理。
进一步的，所述室外单元还包括室外中射频收发接口模块，包括：
室外发送通道数模转换模块、室外接收通道模数转换模块；
所述室外发送通道数模转换模块用于将所述室外发送通道中频信号处理模块输出的一路发送多载波数字信号进行数模转换为一路发送多载波模拟信号；
所述室外接收通道模数转换模块用于将所述一路接收多载波模拟信号进行模数转换为一路接收多载波数字信号。
进一步的，所述室外单元还包括室外接收通道中频信号处理模块，包括：
室外接收通道IQ不平衡校正模块、室外接收通道抽取滤波模块、室外接收通道发送干扰泄露校正模块、室外接收通道数字频偏校正模块；
所述室外接收通道IQ不平衡校正模块用于将所述一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行IQ幅度不平衡校正处理、IQ相位不平衡校正处理和接收直流分量校正处理；
所述室外接收通道抽取滤波模块对IQ不平衡校正处理后的一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行抽取滤波处理；
所述室外接收通道发送干扰泄露校正模块用于将射频发送端泄露到接收通道中的干扰信号进行数字反向抵消处理；
所述室外接收通道数字频偏校正模块用于对发送干扰泄露校正后的一路接收多载波数字中频信号的载波频率偏差进行校正处理得到一路第一接收多载波数字信号。
第二方面，本申请提供一种通信系统，包括：
如第一方面中任一项所述的中频信号处理装置。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例提供的中频信号处理装置及通信系统，中频信号处理装置包括：室内单元、模拟中频信号传输介质和室外单元，室内单元包括发送端多载波模拟中频发送接口模块、接收端多载波模拟中频接收接口模块，室外单元包括发送端多载波模拟中频接收接口模块、发送通道多载波变频聚合模块、接收通道多载波变频分离模块、接收端多载波模拟中频发送接口模块；通过发送端多载波模拟中频发送接口模块和发送端多载波模拟中频接收接口模块、发送端多载波模拟中频接收接口模块、发送通道多载波变频聚合模块、接收通道多载波变频分离模块和接收端多载波模拟中频发送接口模块可以实现将数字中频信号传输到室外单元进行中频信号处理，促使室外单元实现根据收发通道和空口信道的变化快速响应，提升系统性能，改善成本和功耗；并且，可以实现在单个中频信号处理装置的单个收发通道中，在宽频范围内进行任意带宽、任意频点多个载波信号聚合与分离的收发处理，灵活性高，可聚合频谱范围广，并且节省占用空间，降低了设备和工程投入。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请一个实施例提供的一种中频信号处理装置的功能结构图。
图2为本申请另一个实施例提供的一种中频信号处理装置的功能结构图。
图3为本申请一个实施例提供的一种室内单元的功能结构图。
图4为本申请一个实施例提供的一种室外单元的功能结构图。
图5为本申请另一个实施例提供的一种室内单元的功能结构图。
图6为本申请另一个实施例提供的一种室外单元的功能结构图。
图7为本申请提供的中频信号处理装置的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
图1为本申请一个实施例提供的中频信号处理装置的功能结构图，如图1所示，该中频信号处理装置包括：
室内单元1、模拟中频信号传输介质3和室外单元2；
室内单元1包括发送端多载波模拟中频发送接口模块11、接收端多载波模拟中频接收接口模块12；
室外单元2包括发送端多载波模拟中频接收接口模块21、接收端多载波模拟中频发送接口模块22、发送通道多载波变频聚合模块23、接收通道多载波变频分离模块24；
室内单元1中的发送端多载波模拟中频发送接口模块11将多个通道中的发送数字载波信号进行频率变换、载波聚合与数模转换得到一路发送多载波模拟中频信号；一路发送多载波模拟中频信号通过模拟中频信号传输介质3如单根频点范围为DC-1GHz的中频电缆，发送至室外单元2；室外单元2中的发送端多载波模拟中频接收接口模块21将一路发送多载波模拟中频信号恢复为多个通道的发送数字载波信号；室外单元2中的发送通道多载波变频聚合模块23将多个通道的发送数字载波信号上变频并聚合为一路发送多载波数字中频信号；
室外接收通道多载波变频分离模块24将接收到的一路多载波数字中频信号分路到多个通道下变频为多个通道的接收数字载波信号；室外接收端多载波模拟中频发送接口模块22将接收到的多个通道的接收数字载波信号进行频率变换、载波聚合与数模转换得到一路接收多载波模拟中频信号；一路接收多载波模拟中频信号通过模拟中频信号传输介质3如单根频点范围为DC-1GHz的中频电缆，传输至室内单元1；室内接收端多载波模拟中频接收接口模块12将一路接收多载波模拟中频信号恢复为多个通道的接收数字载波信号。
传统的中频信号处理装置由于中频模拟滤波器抑制能力有限，中频接收频点很低，中频收发频点间隔很窄如接收信号的频点为140MHz，发射信号的频点为350MHz，因此无法支持120M以上带宽信号的收发，更无法实现多个载波信号聚合后的宽带信号如224MHz信号的收发，导致无法支持5G微波应用的容量需求。并且，由于单微波链路收发通道带宽窄，不支持多载波聚合收发，因此大容量传输需要多条独立微波链路设备堆叠绑定为一条链路使用，导致设备投资成本高、功耗高、工程安装难度大。
本实施例中，通过在室内单元1中的发送端多载波模拟中频发送接口模块11将多个通道中的发送数字载波信号进行频率变换、载波聚合与数模转换得到一路发送多载波模拟中频信号，室外单元2中的发送端多载波模拟中频接收接口模块21将一路发送多载波模拟中频信号恢复为多个通道的发送数字载波信号，可以将中频电缆中收、发信号的中心频点间隔提高到至少402MHz，可以解决传统架构的带宽限制问题，使载波信号的数量、信号带宽得到提升并改善,室外单元2中的发送通道多载波变频聚合模块23将多个通道的发送数字载波信号按频谱管理标准设置的频点位置间隔上变频排布，可以避免在室内单元按频谱管理标准设置的频点位置间隔进行聚合后信号带宽过大，造成所需中频电缆频点过高，信号衰减大，有利于采用低成本中频电缆实现大带宽信号传输；室外单元2中的发送通道多载波变频聚合模块23再将变频后的信号聚合为一路发送多载波数字中频信号，可以解决单个ODU中无法进行多个通道载波信号处理的问题，使单ODU传输容量、性能都得到提升并改善，降低传输链路的系统综合成本和功耗。
本实施例中，中频信号处理装置包括：室内单元、模拟中频信号传输介质和室外单元，室内单元包括发送端多载波模拟中频发送接口模块、接收端多载波模拟中频接收接口模块，室外单元包括发送端多载波模拟中频接收接口模块、接收端多载波模拟中频发送接口模块、发送通道多载波变频聚合模块、接收通道多载波变频分离模块；通过发送端多载波模拟中频发送接口模块和发送端多载波模拟中频接收接口模块、发送端多载波模拟中频接收接口模块、发送通道多载波变频聚合模块、接收通道多载波变频分离模块和接收端多载波模拟中频发送接口模块可以实现在单个中频信号处理装置中通过单个收发通道，在宽频范围内进行任意带宽、任意频点多个载波信号聚合与分离的收发处理，灵活性高，可聚合频谱范围广，并且节省占用空间，降低了设备和工程投入。
本发明实施例提供另一种中频信号处理装置，如图2所示的功能结构图，在上一实施例的基础上，该中频信号处理装置，包括：
发送多载波模拟中频发送接口11、接收端多载波模拟中频接收接口12、发送多载波模拟中频接收接口21、发送通道多载波聚合模块23、发送通道中频信号处理模块24、中射频收发接口25、接收通道中频信号处理模块26、接收通道多载波分离模块27和接收端多载波模拟中频发送接口22。
其中，如图3所示，发送端多载波模拟中频发送接口模块11，包括：
室内发送多通道载波上变频模块111、室内多通道载波聚合模块112、室内发送通道上变频模块113、室内发送通道数模转换模块114、室内发送通道频率校正模块115、室内发送通道预加重模块116、室内发送通道IQ校正模块117、室内发送通道SINC补偿模块118；
室内多通道载波上变频模块111用于根据设定的两两固定的紧凑频率间隔，如间隔10MHz，将多个通道中的发送数字载波信号数字混频，分布到频域的正负半轴，得到多个通道的发送数字载波信号；
室内多通道载波聚合模块112用于对多个通道的发送数字载波信号进行载波聚合处理得到一路发送多载波数字信号；
室内发送通道频率校正模块115对所述一路发送多载波数字信号作为一个整体载波信号进行载波频率偏差校正处理；
室内发送通道预加重模块116对室内发送通道频率校正模块115输出的一路发送多载波数字信号作为一个整体载波信号进行幅度调节的预加重处理；
室内发送通道IQ校正模块117对室内发送通道预加重模块116输出的一路发送多载波数字信号作为一个整体载波信号进行直流分量、IQ幅度不平衡、IQ相位不平衡校正处理；
室内发送通道SINC补偿模块118对室内发送通道IQ校正模块117输出的一路发送多载波数字信号作为一个整体载波信号进行SINC补偿滤波处理；
室内发送通道上变频模块113用于将室内发送通道SINC补偿模块118输出的一路发送多载波数字信号作为一个整体载波信号进行数字上变频得到一路发送多载波数字中频信号；
室内发送通道数模转换模块114用于将一路发送多载波数字中频信号进行数模转换处理得到一路发送多载波模拟中频信号；
如图4所示，发送多载波模拟中频接收接口模块21，包括：
室外发送通道模数转换模块211、室外发送通道下变频模块212、室外发送多载波变频分离模块213、室外发送通道IQ校正模块214；
室外发送通道模数转换模块211对一路发送多载波模拟中频信号进行模数转换得到一路中间发送多载波数字中频信号；
室外发送通道下变频模块212将一路中间发送多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行数字下变频处理得到一路中间发送多载波数字信号；
室外发送通道IQ校正模块214对一路中间发送多载波数字信号作为一个整体载波信号进行直流分量、IQ幅度不平衡、IQ相位不平衡校正处理；
室外发送多载波变频分离模块213对室外发送通道IQ校正模块214输出的一路中间发送多载波数字信号进行载波分路，再根据设定的两两固定的紧凑频率间隔，如间隔10MHz，分多个通道进行数字下变频处理恢复为多个通道的发送数字载波信号；
如图4所示，室外接收端多载波模拟中频发送接口模块22，包括：
室外接收多通道载波上变频模块221、室外接收多通道载波合路模块222、室外接收通道数模转换模块223、室外接收通道预加重模块224、室外接收通道SINC补偿模块225；
室外多通道载波上变频模块221根据设定的两两固定的紧凑频率间隔，如间隔10MHz，对多个通道的接收载波数字信号进行数字上变频处理得到多个通道的中间接收数字载波中频信号；
室外多通道载波聚合模块222对多个通道的中间接收数字载波中频信号合路处理得到一路中间接收多载波数字中频信号；
室外接收通道预加重模块224将一路中间接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行幅度调节的预加重处理；
室外接收通道SINC补偿模块225将室外接收通道预加重模块224输出的一路中间接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行SINC补偿滤波处理；
室外接收通道数模转换模块223将室外接收通道SINC补偿模块225输出的一路中间接收多载波数字中频信号进行数模转换得到一路接收多载波模拟中频信号。
如图3所示，室内接收端多载波模拟中频接收接口模块12，包括：
室内接收通道模数转换模块121、室内接收通道下变频模块122、室内接收通道抽取滤波模块123、室内接收多载波变频分离模块124、室内接收通道IQ校正模块125、室内接收通道频率校正模块126；
室内接收通道模数转换模块121用于将一路接收多载波模拟中频信号进行模数转换为一路接收多载波数字中频信号；
室内接收通道下变频模块122用于对一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行数字下变频处理得到一路中间接收多载波数字信号；
室内接收通道IQ校正模块125将一路中间接收多载波数字信号作为一个整体载波信号进行直流分量、IQ幅度不平衡、IQ相位不平衡校正处理；
室内接收通道抽取滤波模块123用于对室内接收通道IQ校正模块125输出的一路中间接收多载波数字信号作为一个整体载波信号进行抽取滤波处理；
室内接收通道频率校正模块126用于对室内接收通道抽取滤波模块12输出的一路中间接收多载波数字信号作为一个整体载波信号进行载波频率偏差校正处理；
室内接收多载波变频分离模块124用于对室内接收通道频率校正模块126输出的一路中间接收多载波数字信号进行载波分路，再根据设定的两两固定的紧凑频率间隔，如间隔10MHz，分多个通道进行数字下变频处理恢复为多个通道的接收数字载波信号；
如图4所示，室外单元2还包括室外发送通道多载波聚合模块23：
室外发送通道多载波聚合模块23包括：室外发送多通道载波上变频模块231和发送通道多载波聚合模块232；
室外发送多通道载波上变频模块231对多个通道的第一发送数字载波信号按照频谱管理标准设置的频点位置间隔，如意大利18GHz频段管制标准的频点：19750MHz、19750MHz+56MHz、19750MHz+112MHz等载波间隔56MHz，分别进行数字上变频处理得到多个通道的发送数字载波中频信号；
发送通道多载波聚合模块232用于对多个通道的发送数字载波信号进行再次合路处理得到一路发送多载波数字中频信号。
如图4所示，室外单元2还包括室外发送通道中频信号处理模块24，室外发送通道中频信号处理模块24包括：
发送通道频率校正模块241、多载波联合削波模块242、近端闭环多载波联合预失真模块243、IQ信号不平衡校正模块244；
发送通道频率校正模块241用于对一路发送多载波数字中频信号产生的载波频率偏差进行校正处理；
多载波联合削波模块242用于降低一路发送多载波数字中频信号的峰均比；
近端闭环多载波联合预失真模块243用于对一路发送多载波数字中频信号进行预失真处理；
IQ信号不平衡校正模块244用于对一路发送多载波数字中频信号产生的直流分量、IQ增益不平衡和IQ相位不平衡进行校正处理。
如图4所示，室外单元还包括室外中射频收发接口模块25，包括：
室外发送通道数模转换模块251、室外接收通道模数转换模块252；
室外发送通道数模转换模块251用于将室外发送通道中频信号处理模块输出的一路发送多载波数字中频信号进行数模转换为一路发送多载波模拟中频信号；
室外接收通道模数转换模块252用于将一路接收多载波模拟中频信号进行模数转换为一路接收多载波数字中频信号。
如图4所示，室外单元2还包括室外接收通道中频信号处理模块26，包括：
室外接收通道IQ不平衡校正模块261、室外接收通道抽取滤波模块262、室外接收通道发送干扰泄露校正模块263、室外接收通道数字频偏校正模块264；
室外接收通道IQ不平衡校正模块261用于将一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行IQ幅度不平衡校正处理、IQ相位不平衡校正处理和接收直流分量校正处理；
室外接收通道抽取滤波模块262对IQ不平衡校正处理后的一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行抽取滤波处理；
室外接收通道发送干扰泄露校正模块263用于将射频发送端泄露到接收通道中的干扰信号进行数字反向抵消处理；传统的ODU中，发射通道和接收通道不连通，没有数字校正处理单元，因此无法对射频发送泄露到接收通道的干扰进行校正，造成天线口双工器成本居高不下或接收信号信噪比低，影响链路容量。并且由于ODU中没有正交调制校正(QMC)单元做零中频一次变频校正处理因此微波信号射频收发通道链路长，器件多，造成体积大、功耗大、成本高。
本实施例中，支持射频实现零中频一次变频的最简架构，降低ODU功耗、成本和体积；通过室外接收通道发送干扰泄露校正模块263中的发送泄露校正(TX COR)单元，实现ODU中数字中频收、发通道直接互连，实现发送信号泄露的校正处理，可降低天线侧双工器的隔离度要求，降低双工器成本和体积。
室外接收通道数字频偏校正模块264用于对室外接收通道发送干扰泄露校正模块263输出的一路接收多载波数字中频信号的载波频率偏差进行校正处理得到一路接收多载波数字中频信号。
由于室内单元(IDU)设备位于室内机房中，室外单元(ODU)设备位于机房外的铁塔上，IDU中实现的数字预失真则无法支持ODU中高发射功率的非线性功放，更无法快速配合功放和信道的实时变化工作，因此发送功率低，效率低，响应慢，无法适应应用环境的快速变化，导致出现接收数据错误；传统的ODU中因为是基于模拟中频信号的传输与处理，没有近端闭环数字预失真单元实时配合高发射功率的非线性功放工作，导致信噪比低，功放效率低，发射功率低，系统增益小。而本实施例中，由于ODU中对数字中频信号进行处理，增加消波单元(CFR)和近端环回数字预失真单元(Local DPD)，配合高发射功率非线性功放使用，可以快速响应信道变化，提高了功放效率，提高整条微波链路的信噪比和系统增益，提高微波链路工作在高阶调制模式的稳定性，使大容量传输时间更多。
如图4所示，室外单元2中还包括接收通道多载波变频分离模块27，接收通道多载波变频分离模块27用于将室外接收通道中频信号处理模块处理后的一路接收多载波数字中频信号进行载波分离，再按照频谱管理标准设置的频点位置间隔分多个通道进行数字下变频处理得到多个通道的接收数字载波信号。
传统的中频信号处理装置由于单个收发通道带宽窄，如果需要多载波传输需要增加IDU和ODU的数量，因此，会造成多条独立微波链路设备堆叠后绑定为一条链路使用，导致设备投资成本高、功耗高、工程安装难度大。
本实施例中，通过在中频信号处理装置中增加室外发送通道中频信号处理模块，可以提高了功放效率，提高整条微波链路的信噪比和系统增益，提高微波链路工作在高阶调制模式的稳定性，使大容量传输时间更多，并且，降低了天线侧双工器的隔离度要求，从而减少双工器成本与体积。
本发明实施例提供一种中频信号处理装置，如图5、图6所示的功能结构图，该中频信号处理装置的室内单元和室外单元包括：
如图5所示，发送端多载波模拟中频发送接口模块，包括：
室内发送多通道载波上变频模块501、室内发送多通道载波聚合模块502、室内发送通道数模转换模块503、室内发送通道频率校正模块504、室内发送通道预加重模块505、室内发送通道SINC补偿模块506；
室内多通道载波上变频模块501用于根据设定的两两固定的紧凑频率间隔，如间隔10MHz，对多个通道的发送数字载波信号进行数字上变频处理得到多个通道的发送数字载波中频信号；
通过室内多通道载波上变频模块501一次性将多个载波上变频到中频电缆上对应的发送中频频点，简化了处理步骤，降低处理延时；
室内多通道载波聚合模502块用于对多个通道的发送数字载波中频信号进行合路处理得到一路发送多载波数字中频信号；
室内发送通道频率校正模块504用于将一路发送多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行载波频率偏差校正处理；
室内发送通道预加重模块505对室内发送通道频率校正模块504输出的一路发送多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行幅度调节的预加重处理；
室内发送通道SINC补偿模块506对室内发送通道预加重模块505输出的一路发送多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行SINC补偿滤波处理；
室内发送通道数模转换模块503用于将室内发送通道SINC补偿模块506输出的一路发送多载波数字中频信号进行数模转换处理得到一路发送多载波模拟中频信号。
如图6所示，发送多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室外发送通道模数转换模块601、室外发送多载波变频分离模块602；
室外发送通道模数转换模块601对第一发送多载波模拟中频信号进行模数转换得到一路多载波数字中频信号；
室外发送多载波变频分离模块602对一路多载波数字中频信号进行载波分路，再进行数字下变频处理恢复为多个通道的发送数字载波信号。
通过室外发送多载波变频分离模块602一次性将多个载波下变频零频载波信号，简化了处理步骤，降低处理延时。
如图5所示，室内接收端多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室内接收通道模数转换模块511、室内接收多载波变频分离模块512、室内接收通道频率校正模块513、室内接收多通道IQ校正模块514、室内接收多通道抽取滤波模块515；
室内接收通道模数转换模块511用于将一路接收多载波模拟中频信号进行模数转换为一路中间接收多载波数字中频信号；
室内接收通道频率校正模块513用于将一路中间多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行载波频率偏差校正处理；
室内接收多载波变频分离模块512用于对室内接收通道频率校正模块513输出的一路中间多载波数字中频信号进行载波分路，根据设定的两两固定的紧凑频率间隔，如间隔10MHz，分多个通道进行数字下变频得到多个通道的中间接收数字载波信号；
室内接收多通道IQ校正模块514用于对室内接收多载波变频分离模块512输出的多个通道的中间接收数字载波信号分多个通道进行直流分量、IQ幅度不平衡、IQ相位不平衡校正处理；
室内接收多通道抽取滤波模块515用于对所述室内接收多通道IQ校正模块514输出的多个通道的中间接收数字载波信号分多个通道进行抽取滤波恢复为多个通道的接收数字载波信号。
一些实施例中，在室内单元和室外单元中包括了预加重处理模块，预加重处理模块根据载波数量和载波信号带宽，按照不同长度中频电缆在发送信号中心频点如发送频点为577MHz，对-125MHz+557MHz到557MHz+125MHz频带范围内，不同频点的衰减大小计算得到的预加重滤波系数，进行上述频带内各个载波信号的幅度预提升处理，有利于补偿电缆高频点传输对信号的衰减，提升信号质量；一些实施例中，在室内单元和室外单元中还包括补偿模块，补偿模块按照采用7阶补偿滤波器对输入数模转换模块DAC前的信号进行预补偿滤波处理，提升信号低频能量集中度，改善信号质量。
本实施例中，参见图7，中频信号处理过程包括：
室内单元中的发送多载波模拟中频发送接口模块对来自4个基带处理单元的4通道带宽为28M的发送数字载波信号，按照设定的频点进行频率变换后将4个28M的载波聚合为相互间隔为10M带宽的一路总带宽为142M、中心频点为577MHz的发送4载波数字中频信号，再将一路发送4载波数字中频信号通过数模转换器处理为一路发送4载波模拟中频信号；
一路发送4载波模拟中频信号经过中频模拟滤波器处理，进入双工器后通过频点范围为DC-1GHz的模拟中频电缆发送至室外单元；
室外单元中通过中频模拟滤波器滤除室外单元双工器输出的低频信号，得到一路总带宽为142M、中心频点为577MHz的发送4载波模拟中频信号，由室外单元的发送端4载波模拟中频接收接口模块对一路发送4载波模拟中频信号通过模数转换器处理，再将4载波信号分路到4个通道，分别进行数字下变频处理恢复得到4通道带宽为28M的发送数字载波信号；
发送通道4载波聚合模块对4个通道带宽为28M的发送数字载波信号，分别根据频谱管制规定频点位置的间隔带宽，如载波1位于19.7GHz、载波2位于19.784GHz、载波3位于19.812GHz、载波4位于19.924GHz，进行二次数字上变频与载波聚合处理得到一路总带宽为224M的发送4载波数字中频信号；
发送通道中频信号处理模块对一路总带宽为224M的发送4载波数字中频信号进行发送数字中频信号处理得到一路发送4载波数字中频信号；
中射频收发接口模块对所述一路发送4载波数字中频信号通过数模转换器得到一路发送4载波模拟中频信号输出到射频发送通道，再经过射频上变频和信号放大处理后输出到天线进行发射；
室外单元中射频收发接口模块对射频接收通道输入的一路接收4载波模拟中频信号通过模数转换器得到一路总带宽为224M的接收4载波数字中频信号；
接收通道中频信号处理模块对一路接收4载波数字中频信号进行接收中频数字信号处理、发送泄露干扰校正处理、接收载波频偏校正处理后得到一路总带宽为224M的接收4载波数字中频信号；
室外单元接收通道4载波分离模块对接收到的一路总带宽为224M的接收4载波数字中频信号进行载波分路到4个通道，分别根据频谱管制规定频点位置的间隔带宽，如载波1位于19.7GHz、载波2位于19.784GHz、载波3位于19.812GHz、载波4位于19.924GHz，进行数字下变频处理得到4个通道带宽为28M的接收数字载波信号；
室外接收端4载波模拟中频发送接口模块对4个通道带宽为28M的接收数字载波信号，按照设定的频点进行二次数字上变频与合路处理，将4个28M的载波聚合为相互间隔为10M带宽的一路总带宽为142M、中心频点为175MHz的接收4载波数字中频信号，再对该一路接收4载波数字中频信号经过数模转换器得到一路接收4载波模拟中频信号；
一路接收4载波模拟中频信号经过中频模拟滤波器处理，进入双工器后，通过频点范围为DC-1GHz的模拟中频电缆发送至室内单元；
室内单元通过中频模拟滤波器滤除室内单元双工器输出的高频信号，得到一路总带宽为142M、中心频点为175MHz的接收4载波模拟中频信号，由室内单元的接收端多载波模拟中频接收接口模块对一路接收4载波模拟中频信号经过模数转换器处理，再进行数字下变频处理、抽取滤波处理后将4载波信号分路到4个通道分别进行数字下变频处理恢复得到4个通道带宽为28M的接收数字载波信号，输出给室内基带处理通道。
本实施例中，由于室内单元和室外单元中各自实现多载波聚合和分离功能，避免了中频电缆对聚合带宽范围的限制，由于实现了对更宽频谱带宽范围内的多个载波任意频点进行聚合与分离，灵活性高，可聚合频谱范围广，并且不需要增加硬件设备投资成本低。
本实施例提供一种通信系统，包括：如上述实施例中所述的中频信号处理装置。
需要说明的是，上述中频信号处理装置及通信系统属于一个总的发明构思，中频信号处理装置及通信系统实施例中的内容可相互适用。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中频信号处理装置，其特征在于，包括：
室内单元、模拟中频信号传输介质和室外单元；
所述室内单元包括发送端多载波模拟中频发送接口模块、接收端多载波模拟中频接收接口模块；
所述室外单元包括发送端多载波模拟中频接收接口模块、发送通道多载波变频聚合模块、接收通道多载波变频分离模块、接收端多载波模拟中频发送接口模块；
所述室内单元中的发送端多载波模拟中频发送接口模块将待发送的多个通道的数字载波信号进行频率变换、载波聚合与数模转换得到一路发送多载波模拟中频信号；所述一路发送多载波模拟中频信号通过所述模拟中频信号传输介质发送至所述室外单元；所述室外单元中的发送端多载波模拟中频接收接口模块将一路发送多载波模拟中频信号恢复为多个通道的发送数字载波信号；所述室外单元中的发送通道多载波变频聚合模块将所述多个通道的发送数字载波信号上变频并聚合为一路发送多载波数字中频信号；
所述室外单元中的接收通道多载波变频分离模块将接收到的一路多载波数字中频信号分路到多个通道下变频为多个通道的接收数字载波信号；所述室外单元中的接收端多载波模拟中频发送接口模块将接收到的多个通道的接收数字载波信号进行频率变换、载波聚合与数模转换得到一路接收多载波模拟中频信号；所述一路接收多载波模拟中频信号通过所述模拟中频信号传输介质传输至所述室内单元；所述室内单元中的接收端多载波模拟中频接收接口模块将一路接收多载波模拟中频信号恢复为多个通道的接收数字载波信号。
2.根据权利要求1所述的中频信号处理装置，其特征在于，所述发送端多载波模拟中频发送接口模块，包括：
室内发送多通道载波变频聚合模块、室内发送通道上变频模块、室内发送通道数模转换模块；
所述室内发送多通道载波变频聚合模块用于对待发送的多个通道的数字载波信号进行数字上变频，载波聚合处理得到一路发送多载波数字信号；
所述室内发送通道上变频模块用于将所述一路发送多载波数字信号作为一个整体载波信号进行数字上变频得到一路发送多载波数字中频信号；
所述室内发送通道数模转换模块用于将所述一路发送多载波数字中频信号进行数模转换处理得到一路发送多载波模拟中频信号。
3.根据权利要求1所述的中频信号处理装置，其特征在于，所述发送端多载波模拟中频发送接口模块，包括：
室内发送多通道载波上变频模块、室内发送多通道载波合路模块、室内发送通道数模转换模块；
所述室内发送多通道载波上变频模块用于对待发送的多个通道的数字载波信号进行数字上变频处理得到多个通道的发送数字载波中频信号；
所述室内发送多通道载波合路模块用于对所述多个通道的发送数字载波中频信号进行合路处理得到一路发送多载波数字中频信号；
所述室内发送通道数模转换模块用于将所述一路发送多载波数字中频信号进行数模转换处理得到一路发送多载波模拟中频信号。
4.根据权利要求1所述的中频信号处理装置，其特征在于，所述发送端多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室外发送通道模数转换模块、室外发送通道下变频模块、室外发送多载波变频分离模块；
所述室外发送通道模数转换模块对所述一路发送多载波模拟中频信号进行模数转换得到一路中间发送多载波数字中频信号；
所述室外发送通道下变频模块将所述一路中间发送多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行数字下变频处理得到一路中间发送多载波数字信号；
所述室外发送多载波变频分离模块对所述一路中间发送多载波数字信号进行载波分路、分多个通道进行数字下变频处理恢复为多个通道的发送数字载波信号；
或者，
所述发送端多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室外发送通道模数转换模块、室外发送多载波变频分离模块；
所述室外发送通道模数转换模块对所述一路发送多载波模拟中频信号进行模数转换得到一路发送多载波数字中频信号；
所述室外发送多载波变频分离模块对所述一路发送多载波数字中频信号进行载波分路、分多个通道进行数字下变频处理恢复为多个通道的发送数字载波信号。
5.根据权利要求1所述的中频信号处理装置，其特征在于，所述室外单元中的接收端多载波模拟中频发送接口模块，包括：
室外接收多通道载波上变频模块、室外接收多通道载波合路模块、室外接收通道数模转换模块；
所述室外接收多通道载波上变频模块对所述多个通道的接收数字载波信号进行数字上变频处理得到多个通道的中间接收数字载波中频信号；
所述室外接收多通道载波合路模块对所述多个通道的中间接收数字载波中频信号合路处理得到一路中间接收多载波数字中频信号；
所述室外接收通道数模转换模块将所述一路中间接收多载波数字中频信号进行数模转换得到一路接收多载波模拟中频信号。
6.根据权利要求1所述的中频信号处理装置，其特征在于，所述室内单元中的接收端多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室内接收通道模数转换模块、室内接收通道下变频模块、室内接收通道抽取滤波模块、室内接收多载波变频分离模块；
所述室内接收通道模数转换模块用于将所述一路接收多载波模拟中频信号进行模数转换为一路接收多载波数字中频信号；
所述室内接收通道下变频模块用于对所述一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行数字下变频处理得到一路中间接收多载波数字信号；
所述室内接收通道抽取滤波模块用于对所述一路中间接收多载波数字信号作为一个整体载波信号进行抽取滤波处理；
所述室内接收多载波变频分离模块用于对抽取滤波处理后的一路中间接收多载波数字信号进行载波分路、分多个通道进行数字下变频处理恢复为多个通道的接收数字载波信号；
或者，
所述室内单元中的接收端多载波模拟中频接收接口模块，包括：
室内接收通道模数转换模块、室内接收多载波变频分离模块、室内接收多通道抽取滤波模块；
所述室内接收通道模数转换模块用于将一路接收多载波模拟中频信号进行模数转换为一路中间接收多载波数字中频信号；
所述室内接收多载波变频分离模块用于对一路中间接收多载波数字中频信号进行载波分路、分多个通道进行数字下变频处理得到中间多个通道的接收数字载波信号；
所述室内接收多通道抽取滤波模块用于对所述中间多个通道的接收数字载波信号分多个通道进行抽取滤波恢复为多个通道的接收数字载波信号。
7.根据权利要求1所述的中频信号处理装置，其特征在于，所述室外单元还包括室外发送通道中频信号处理模块，所述室外发送通道中频信号处理模块包括：
发送通道频率校正模块、多载波联合削波模块、近端闭环多载波联合预失真模块、IQ信号不平衡校正模块；
所述发送通道频率校正模块用于对一路发送多载波数字中频信号产生的载波频率偏差进行校正处理；
所述多载波联合削波模块用于降低所述一路发送多载波数字中频信号的峰均比；
所述近端闭环多载波联合预失真模块用于对一路发送多载波数字中频信号进行预失真处理；
所述IQ信号不平衡校正模块用于对一路发送多载波数字中频信号产生的直流分量、IQ增益不平衡和IQ相位不平衡进行校正处理；
其中，所述发送通道频率校正模块、所述多载波联合削波模块、所述近端闭环多载波联合预失真模块和所述IQ信号不平衡校正模块依次连接。
8.根据权利要求7所述的中频信号处理装置，其特征在于，所述室外单元还包括室外中射频收发接口模块，包括：
室外发送通道数模转换模块、室外接收通道模数转换模块；
所述室外发送通道数模转换模块用于将所述室外发送通道中频信号处理模块输出的一路发送多载波数字中频信号进行数模转换为一路发送多载波模拟中频信号；
所述室外接收通道模数转换模块用于将所述一路接收多载波模拟中频信号进行模数转换为一路接收多载波数字中频信号。
9.根据权利要求8所述的中频信号处理装置，其特征在于，所述室外单元还包括室外接收通道中频信号处理模块，包括：
室外接收通道IQ不平衡校正模块、室外接收通道抽取滤波模块、室外接收通道发送干扰泄露校正模块、室外接收通道数字频偏校正模块；
所述室外接收通道IQ不平衡校正模块用于将所述一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行IQ幅度不平衡校正处理、IQ相位不平衡校正处理和接收直流分量校正处理；
所述室外接收通道抽取滤波模块对IQ不平衡校正处理后的一路接收多载波数字中频信号作为一个整体载波信号进行抽取滤波处理；
所述室外接收通道发送干扰泄露校正模块用于将射频发送端泄露到接收通道中的干扰信号进行数字反向抵消处理；
所述室外接收通道数字频偏校正模块用于对发送干扰泄露校正后的一路接收多载波数字中频信号的载波频率偏差进行校正处理得到一路第一接收多载波数字信号；
其中，所述室外接收通道IQ不平衡校正模块、所述室外接收通道抽取滤波模块、所述室外接收通道发送干扰泄露校正模块和所述室外接收通道数字频偏校正模块依次连接；
所述发送端多载波模拟中频接收接口模块、所述发送通道多载波变频聚合模块、所述室外发送通道中频信号处理模块、所述室外中射频收发接口模块、所述室外接收通道中频信号处理模块、所述接收通道多载波变频分离模块和所述接收端多载波模拟中频发送接口模块依次连接。
10.一种通信系统，其特征在于，包括：如权利要求1～9中任一项所述的中频信号处理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010620562.1A CN111654293B (zh) | 2020-07-01 | 2020-07-01 | 中频信号处理装置及通信系统 |
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