CN201860328U - 一种带内波动补偿数字直放站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带内波动补偿数字直放站，包括有近端机和远端机，在模数转换模块后，在数字下变频模块之前插入一个参数可以在线配置的带内波动补偿滤波器，该带内波动补偿滤波器的频率响应与系统在数字中频工作频率范围的响应相反。本实用新型有益的效果是：在系统数字中频加入一个频率响应与系统的带内波动相反的FIR滤波器来抵消系统的带内波动，采用本方法简单易行而且能达到非常理想的效果，大大降低了数字直放站系统工作频带内带内波动≤3dB技术要求的设计难度。

Description

一种带内波动补偿数字直放站

技术领域

本实用新型涉及移动通信网络覆盖及优化领域，主要是一种带内波动补偿数字直放站。

背景技术

随着移动通信业务的迅猛发展，直放站作为改善移动网信号弱区、盲区的重要设备，以其投资较少、结构简单、安装方便灵活等优点广泛应用于移动通信网。未来的移动通信系统存在着多频、多模、多体制和多标准等问题，这就限制了各种设备的互通和兼容，因此对软件无线电技术在直放站中的应用提出了切实需求。为了提高直放站的性价比，采用数字技术统一直放站的硬件平台是一种较好的解决方案。

数字光纤直放站是一种基站射频拉远设备，它由一台近端单机和多台远端机组成，利用数字缓存技术和数字光传输技术实现多个远端单元的组网连续覆盖；同时运用数字滤波和功率触发技术实现上下行载波的降噪功能，较好地解决了模拟直放站的噪声干扰问题。数字光纤系统下行链路：近端单元通过射频接口耦合基站扇区信号，经双工器、模拟变频、模数转换(ADC)、数字下变频(DDC)后进行电光转换，数字光信号通过光纤传输到远端单元，远端单元经光电转换、数字上变频(DUC)、数模转换(DAC)、模拟变频后进入射频功率放大器，最后大功率射频信号送到天馈系统。数字光线系统上行链路：包含主集接收与分集接收两个通道，采用与下行同样的处理过程。

数字直放站的硬件平台包括双工器、小信号板、数字板、功放、监控板、电源模块等几个部分。直放站技术要求：直放站系统工作频率范围内最大电平和最小电平的差值即带内波动≤3dB(峰峰值)。系统的带内波动主要由系统信号链路模拟部分，比如双工器、声表滤波器等的带内频率响应的不平坦引起，如果整个系统设计不是选用具有较好带内波动的器件或者滤波器的匹配做的不够好的话，很难满足直放站系统带内波动≤3dB的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种带内波动补偿数字直放站，采用FPGA(现场可编程门阵列)来实现，本实用新型采用在模数转换(ADC)后的数字中频信号加入一个频率响应与系统的带内波动反相的FIR滤波器来补偿系统的带内波动。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：

本实用新型所述的这种带内波动补偿数字直放站，包括有近端机和远端机，在模数转换模块后，在数字下变频模块之前插入一个参数可以在线配置的带内波动补偿滤波器，该带内波动补偿滤波器的频率响应与系统在数字中频工作频率范围的响应相反。

本实用新型所述的带内波动补偿数字直放站的补偿方法，步骤如下：

1)、系统在模数转换模块ADC后，在数字下变频模块(DDC)之前插入一个带内波动补偿滤波器(FIR补偿滤波器)，带内波动补偿滤波器的参数在线配置；

2)、在没有带内波动补偿的情况下，系统的输入端加正弦波扫频信号，系统输出接到频谱仪，得到系统的频率响应以及系统工作频率范围内的带内波动；

3)、根据前面测试所得的系统的带内波动，设计一个带内波动补偿滤波器，带内波动补偿滤波器的频率响应与系统在数字中频工作频率范围的响应相反；

4)、根据前面设计得到的带内波动补偿滤波器参数，数字板ARM程序模块通过I2C总线配置带内波动补偿滤波器的滤波器系数，用带内波动补偿滤波器的频率响应抵消系统没补偿前的带内波动，从而减少系统的带内波动。上位机配置软件通过本地串口来配置ARM的参数；用matlab工具用来计算数字宽带直放站带内波动补偿滤波器的系数。

本实用新型有益的效果是：采用数字技术来抵消系统模拟器件的比较大的带内波动，实现起来非常的简单和有效，大大的降低了直放站系统带内波动这块的设计难度，对于解决同类的设计存在的技术难题具有重大的参考和现实意义。

附图说明

图1是数字光纤直放站系统示意图；

图2是本实用新型数字下变频(DDC)的实现框图；

图3是本实用新型数字选带直放站的带内波动补偿示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是数字光纤直放站系统示意图。该系统包括有近端机和远端机，系统下行链路：近端单元通过射频接口耦合基站扇区信号，经双工器、模拟变频、模数转换(ADC)、数字下变频(DDC)后进行电光转换，数字光信号通过光纤传输到远端单元，远端单元经光电转换、数字上变频(DUC)、数模转换(DAC)、模拟变频后进入射频功率放大器，最后大功率射频信号送到天馈系统。数字光纤系统上行链路：包含主集接收与分集接收两个通道，采用与下行同样的处理过程。

图2是本实用新型数字下变频(DDC)的实现框图。我们采用的方法是在在模数转换(ADC)后，在数字下变频(DDC)之前插入一个FIR补偿滤波器，带内波动补偿滤波器位置即如图2所示。FIR补偿滤波器的系数可以由ARM通过I2C(Inter-Integrated Circuit)总线来在线配置。

图3是本实用新型数字直放站的带内波动补偿示意图。具体实现的步骤是：

1.首先通过测试数字直放站系统在没有带内波动补偿的情况下的带内波动。数字直放站在没有带内波动补偿的情况下，系统的输入端加正弦波扫频信号，系统输出接到频谱仪，可以得到系统的频率响应以及系统工作频率范围内的带内波动。比如针对GSM数字直放站系统，下行信号的射频中心频点为942M、带宽为24M。在没有带内波动补偿的情况下，输入系统频率为930M到954M正弦波扫频信号，把输出接到频谱仪(频谱仪的中心频点设置为942M，带宽设置为30M)，我们就可以从频谱仪中读取GSM数字直放站下行信号工作频段内的系统带内波动。GSM数字直放站下行链路的射频输入信号的中心频点为942M，经过模拟混频把射频信号混频到96M的模拟中频信号，然后经过模数转换(ADC)转换成采样率为122.88M、中频为96M的数字中频信号。测试所得的GSM数字直放站下行信号工作频段内的系统带内波动即可等效为系统在采样率为122.88M、中频为96M的数字中频信号的带内波动，如图2所示。

2.设计一个FIR补偿滤波器，这个FIR滤波与系统数字中频工作频率范围的带内波动相反，如图2的虚线所示。滤波器的设计方法很多：可以根据频率响应离散化后经过IFFT计算得到滤波器的系数，或者是借助MATLAB信号处理工具箱提供的基于窗函数法的FIR滤波器的设计函数fir2。Fir2函数用于设计具有任意频率响应形状的加窗线性相位FIR数字滤波器，其格式为：b＝fir2(N，f，m，window)，其幅频特性由频率点向量f和幅度值向量m给出，f为频率点矢量，且f∈[0，1]，当f＝1时就相应于0.5倍的采样率。矢量f中按升序排列，且第一个必须为0，最后一个必须为1，并允许出现相同的频率值；矢量m中包含与f相对应的期望滤波器响应幅度；矢量f和m的长度必须相同。b＝fir2(N，f，m，window)可将列矢量Windows中指定的窗函数用于滤波器设计，如省略Windows，则自动选取Hamming窗。

3.根据前面计算得到的滤波器系数通过上位机软件配置到数字板的ARM中，然后ARM通过I2C总线来配置带内波动补偿滤波器的系数。

本实用新型采用数字信号处理技术来补偿数字直放站系统的带内波动。我们在系统数字中频加入一个频率响应与系统的带内波动相反的FIR滤波器来抵消系统的带内波动。采用本方法简单易行而且能达到非常理想的效果，大大降低了数字直放站系统工作频带内带内波动≤3dB技术要求的设计难度。

经过本方法补偿的宽带直放站系统带内波动一般能做到＜＝1.5db。凡采用等同替换或等效变换形成的数字域补偿系统带内波动的方法，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种带内波动补偿数字直放站，包括有近端机和远端机，其特征是：在模数转换模块后，在数字下变频模块之前插入一个参数可以在线配置的带内波动补偿滤波器，该带内波动补偿滤波器的频率响应与系统在数字中频工作频率范围的响应相反。

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