CN202282871U - 一种数字直放站系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种数字直放站系统，在原有近端机和远端机上下行链路的合适位置增加了自动增益控制单元，来限制上下行链路上的峰值功率和均值功率。其中，近端机上行链路的AD_AGC2单元，防止下行峰值功率过大；远端机上行链路的AD_AGC1单元，防止上行峰值功率过大；远端下行链路的PL_AGC单元，防止均值功率过大。远端机下行链路的AGC单元和功放保护单元进一步提高了本系统的可靠性。

Description

一种数字直放站系统
技术领域
本实用新型涉及移动通信技术领域，特别涉及一种数字直放站系统。
背景技术
随着通信业务的发展，通信频谱资源越来越宝贵，为提高频谱资源的利用率，越来越多的通信系统采用了频谱利用率较高的调制方式，产生了较大峰均比的非恒包络调制信号，对功放单元造成了不可预见的影响，从而降低了系统的稳定性和可靠性。如图1所示是数字直放站系统与基站的结构示意图，图2、3所示分别为近端机和远端机的内部电路结构图，近端机和远端机上下行链路上的功率大小都将影响远端机下行链路上功放单元能否安全工作。
实用新型内容
本实用新型提出了一种数字直放站系统，以提高功放单元的可靠性。
本实用新型数字直放站系统，包括相连的近端机和远端机，远端上行链路包括相连的远端协议处理单元和远端DDC单元，近端机上行链路包括相连的近端协议处理单元和近端DDC单元，远端机下行链路包括依次相连的远端DUC/CFR单元、数字预失真单元、远端DA转换单元、远端下行上变频和射频单元、功放单元和远端输入输出隔离单元，远端机反馈链路包括依次相连的耦合器1、反馈射频和下变频单元及反馈AD转换单元，耦合器1耦合功放单元和远端输入输出隔离单元之间的信号，远端机还包括DSP和CPLD驱动单元。还包括AD_AGC1单元、AD_AGC2单元和PL_AGC单元，
所述AD_AGC1单元连接在远端机上行链路的远端协议处理单元和远端DDC单元之间；
所述AD_AGC2单元连接在近端机下行链路的近端协议处理单元和近端DDC单元之间；
所述PL_AGC单元连接在远端机下行链路的远端DUC/CFR单元和数字预失真单元之间，
所述AD_AGC1单元、AD_AGC2单元和PL_AGC单元均为自动增益控制单元。
优选地，还包括AGC单元，连接在远端机下行链路的所述PL_AGC单元和数字预失真单元之间。
优选地，还包括用来检测复位信号、PLL锁定信号和时钟同步信号的功放保护单元，所述功放保护单元位于CPLD驱动单元内，在出现告警时立刻关闭功放使能信号。
优选地，所述PL_AGC单元包括依次相连的功率统计单元1、ALC查表单元和乘法器1，所述功率统计单元1还与远端DUC/CFR单元相连，完成峰值功率统计，该峰值功率与所述ALC查表单元中的衰减系数一一对应，ALC查表单元把相应的衰减系数传递给乘法器1，所述乘法器1连接在远端DUC/CFR单元和AGC单元之间，执行相应的功率衰减。
优选地，所述AGC单元包括相连的乘法器2和功率统计单元2，所述乘法器2分别与所述乘法器1和数字预失真单元相连。
优选地，所述AD_AGC1单元包括功率统计单元4，所述功率统计单元4完成峰值功率计算，当峰值功率超过门限值时，通过远端机上行链路的远端上行ATT进行功率衰减。
优选地，所述AD_AGC2单元包括功率统计单元5，所述功率统计单元5完成峰值功率计算，当峰值功率超过门限值时，通过近端机下行链路的近端下行ATT进行功率衰减。
优选地，所述数字预失真单元包括DPD系数存储、数字预失真器、数字输出控制单元和功率统计单元3，所述AGC单元的乘法器2还与反馈AD转换单元及所述数字预失真器相连，所述功率统计单元3分别与数字输出控制单元、反馈AD转换单元及数字预失真单元内的数字预失真器相连，所述数字输出控制单元分别与数字预失真器、远端DA转换单元和DSP相连。
优选地，远端机的反馈链路还包括耦合器2和射频开关，所述射频开关位于耦合器1与反馈射频和下变频单元之间，所述耦合器2将天线与远端输入输出隔离单元之间的信号发送至所述射频开关，反馈AD转换单元还将转换后的信号发送至所述功率统计单元2和功率统计单元3。
本实用新型数字直放站系统，在原有近端机和远端机上下行链路的合适位置增加了自动增益控制单元，来限制上下行链路上的峰值功率和均值功率。其中，近端机上行链路的AD_AGC2单元，防止下行峰值功率过大；远端机上行链路的AD_AGC1单元，防止上行峰值功率过大；远端下行链路的PL_AGC单元，防止均值功率过大。从而使功放单元能够正常工作。
附图说明
图1是现有技术数字直放站系统与基站的连接示意图；
图2是现有技术数字直放站系统近端机的结构示意图；
图3是现有技术数字直放站系统远端机的结构示意图；
图4是本实用新型数字直放站系统实施例一中近端机的结构示意图；
图5是本实用新型数字直放站系统实施例一中远端机的结构示意图；
图6是本实用新型数字直放站系统实施例二中远端机的结构示意图；
图7是本实用新型数字直放站系统实施例四中远端机的结构示意图。
具体实施方式
为了避免功放单元被烧坏的风险，本实用新型数字直放站系统在近端机和远端机上下行链路上增加了多个自动增益控制单元。下面结合附图与实施例具体介绍本实用新型。
现有数字直放站系统的近端机包括近端上行链路和近端下行链路。如图2所示，近端上行链路包括依次连接的近端端光收发单元、近端串并转换单元、近端协议解析单元、近端DUC单元、近端DA转换单元、近端上行上变频和射频单元及近端输入输出隔离单元；近端下行链路包括依次连接的近端输入输出隔离单元、近端下行ATT、近端下行射频和下变频单元、近端AD转换单元、近端DDC单元、近端协议处理单元、近端并串转换单元和近端光收发单元。除近端上下行链路外，近端机还包括近端嵌入式芯片监控单元、近端CPLD驱动单元、近端时钟单元。各单元之间的连接方式如图2所示，在此不予赘述。
远端机包括远端上行链路、远端下行链路和反馈链路。如图3所示，远端下行链路包括依次连接的远端光收发单元、远端串并转换单元、远端协议解析单元、远端DUC/CFR单元、数字预失真单元、远端DA转换单元、远端下行上变频和射频单元、功放单元、远端输入输出隔离单元；远端上行链路包括依次连接的远端输入输出隔离单元、LNA单元、远端上行ATT、远端上行射频和下变频单元、远端AD转换单元、远端DDC单元、远端协议处理单元、远端并串转换单元、远端光收发单元；反馈链路包括耦合器、反馈射频和下变频单元、反馈AD转换单元。除此之外，远端机还包括DSP单元、远端嵌入式芯片监控单元、远端CPLD驱动单元、远端时钟单元。各单元之间的连接关系如图3所示，在此不予赘述。
以上是现有技术中近端机和远端机的结构介绍，下面介绍本实用新型的实施例。
实施例一
相比现有数字直放站，本实施例在近端机下行链路上增加了AD_AGC2单元，如图4所示，在远端机下行链路增加了PL_AGC单元，在远端机上行链路上增加了AD_AGC1单元，如图5所示，这三个单元都是自动增益控制单元，用来限制峰值功率或均值功率。增加AD_AGC2单元，可以防止近端机下行链路的峰值功率过大，增加AD_AGC1单元，可以防止远端机上行链路的峰值功率过大，增加PL_AGC单元，可以防止远端机下行链路的均值功率过大。这样就减少了远端机下行链路上功放单元烧坏的可能性。
上述三个单元的具体位置如下：所述AD_AGC1单元连接在远端机上行链路的远端协议处理单元和远端DDC单元之间；所述AD_AGC2单元连接在近端机下行链路的近端协议处理单元和近端DDC单元之间；所述PL_AGC单元连接在远端机下行链路的远端DUC/CFR单元和数字预失真单元之间。
实施例二
如图6所示，本实施例在PL_AGC单元与数字预失真单元之间又增加了一个AGC单元，进一步提高了数字直放站系统的可靠性，在CPLD驱动单元内部增加了功放保护单元，用来检测复位信号、PLL锁定信号和时钟同步信号，所述功放保护单元在出现告警时立刻关闭功放使能信号。同样从保护功放的角度提高了数字直放站系统的可靠性。AD_AGC1单元、AD_AGC2单元和PL_AGC单元均为自动增益控制单元。
本实施例的其他技术特征与实施例一相同，在此不予赘述。
实施例三
本实施例对实施例一、二中的4个自动增益控制单元的内部结构做了具体限定。
PL_AGC单元包括依次相连的功率统计单元1、ALC查表单元和乘法器1，所述功率统计单元1还与远端DUC/CFR单元相连，完成峰值功率统计，该峰值功率与所述ALC查表单元中的衰减系数一一对应，ALC查表单元把相应的衰减系数传递给乘法器1，所述乘法器1连接在远端DUC/CFR单元和AGC单元之间，执行相应的功率衰减。
AGC单元包括相连的乘法器2和功率统计单元2，所述乘法器2分别与所述乘法器1和数字预失真单元相连。AGC自动增益控制单元完成数字预失真单元到功放单元链路的增益校准，远端FPGA通过远端下行上变频和射频单元的前向ATT完成增益粗调，精确到0.5dB，通过乘法器2完成细调，精确到0.1dB，AGC自动增益控制单元的直流发生器输出相当于某定值功率的直流，本系统配合仪器通过设置远端下行上变频和射频单元的前向ATT和乘法器2完成数字预失真单元到功放单元链路的增益校准，功率统计单元2完成反馈耦合信号功率
P反馈和前向耦合信号功率P前向的计算，则增益定标值
G定标值＝P反馈-P前向
此G定标值被存储起来。定标完成以后，功率统计单元2每隔一定时间完成对反馈耦合信号功率P反馈和前向耦合信号功率P前向的计算，其差值G’与G定标值作比较，
ΔG＝G’-G定标值
ΔG→0，则链路增益保持不变，远端FPGA通过前向ATT的增益粗调和乘法器2的增益细调完成增益自动调节。未定标之前，在粗调过程中，远端FPGA从远端嵌入式芯片监控单元读取前向ATT的设置值，并设置前向ATT的预设值，完成定标；细调过程中，功率统计单元2完成前向功率和反馈功率计算并且传递给DSP，DSP计算前向增益微调系数，并传递给AGC自动增益控制单元，AGC自动增益控制单元通过乘法器2完成增益细调。定标之后，功率统计单元2每隔一定时间完成前向功率和反馈功率计算并且传递给DSP，DSP根据增益定标值G定标值计算前向ATT设置值和前向增益微调系数，并传递给AGC自动增益控制单元，AGC自动增益控制单元通过对前向ATT的设置完成增益粗调，通过乘法器2完成增益细调。
AD_AGC1单元包括功率统计单元4，所述功率统计单元4完成峰值功率计算，当峰值功率超过门限值时，通过远端机上行链路的远端上行ATT进行功率衰减。
AD_AGC2单元包括功率统计单元5，所述功率统计单元5完成峰值功率计算，当峰值功率超过门限值时，通过近端机下行链路的近端下行ATT进行功率衰减。
本实施例在数字预失真单元内还增加了功率统计单元3和数字输出控制单元，功率统计单元3分别与数字输出控制单元、反馈AD转换单元及数字预失真单元内的数字预失真器相连，数字输出控制单元分别与远端DA转换单元、DSP及数字预失真器相连。功率统计单元3计算数字预失真单元输出功率均值和峰值大小、经过反馈链路的反馈耦合信号的均值和峰值大小，如果任何一个的计算结果超过门限值，则远端FPGA通过数字输出控制单元禁止信号输出给远端DA转换单元。
本实施例的其他技术特征与实施例二相同，在此不予赘述。
实施例四
如图7所示，本实施例在远端机的反馈链路上增加了耦合器2和射频开关。
近端机耦合基站下行信号，经近端输入输出隔离单元、近端下行ATT、近端下行射频和变频单元，通过近端AD转换单元转换成数字信号，经近端DDC单元到达AD_AGC2单元，AD_AGC2单元完成近端下行峰值功率控制的功能，功率统计单元5完成峰值功率计算，如果计算结果超过门限值，则AD_AGC2单元通过近端下行ATT进行功率衰减。基带信号通过近端协议处理单元进行组帧，通过近端并串转换单元转换成串行信号，串行信号经过近端光收发单元转换成光信号，经光纤传递给远端机。
远端光收发单元把光信号转换成电信号，通过远端串并转换单元传递给远端协议解析单元进行解帧，经过远端DUC/CFR单元进行上变频和削峰处理后信号进入PL_AGC单元，PL_AGC单元完成均值功率统计，防止基带信号功率太大对后级电路造成影响以至于烧毁功放，PL_AGC单元包括功率统计单元1、ALC查表单元、乘法器1，功率统计单元1完成均值功率统计，均值功率与ALC查表单元中的衰减系数一一对应，ALC查表单元把相应的衰减系数传递给乘法器1，乘法器1执行相应的功率衰减。
基带信号传递给AGC自动增益控制单元，AGC自动增益控制单元实现AGC自动增益控制单元到功放单元链路的增益自动调节，使得增益处于一个稳定的值。AGC自动增益控制单元包括功率统计单元2和乘法器2，使得其具有粗调和细调增益的功能。未定标之前，在粗调过程中，远端FPGA从远端嵌入式芯片监控单元读取前向ATT的设置值，并设置前向ATT的预设值，完成定标；细调过程中，功率统计单元2完成前向耦合信号功率和反馈耦合信号功率计算并且传递给DSP，DSP计算前向增益微调系数，并传递给AGC自动增益控制单元，AGC自动增益控制单元通过乘法器2完成增益细调。定标之后，功率统计单元2每隔一定时间完成前向耦合信号功率和反馈耦合信号功率计算并且传递给DSP，DSP根据增益定标值G定标值计算前向ATT设置值和前向增益微调系数，并传递给AGC自动增益控制单元，AGC自动增益控制单元通过对前向ATT的设置完成增益粗调，通过乘法器2完成增益细调。
信号传递给数字预失真单元，每隔一定的时间远端FPGA把DPD前向采样数据传递给DSP，DSP同时完成反馈链路中DPD反馈采样数据的采样，通过相应的算法完成DPD系数的计算，并把DPD系数传递给远端FPGA中的DPD系数存储单元，DPD系数存储单元把预失真系数传递给数字预失真器。
功率统计单元3计算包括数字预失真器输出功率均值和峰值大小、经过反馈链路的反馈耦合信号的均值和峰值大小，如果任何一个的计算结果超过门限值则远端FPGA通过数字控制输出单元禁止信号输出给远端DA转换单元。
信号经数字输出控制单元输出后，经远端DA转化单元转换成模拟信号，经远端下行上变频和射频单元转化成射频信号，经功放放大后进入耦合器1，再通过远端输入输出隔离单元进入耦合器2，最后通过天线发送出去。
嵌入式芯片监控单元完成对FPGA复位信号、数字时钟同步信号、射频PLL锁定信号等的监控，任何一个信号出现异常则通过CPLD驱动单元关断功放使能信号，以保护功放。
远端机把天线接收的信号经耦合器2、远端输入输出隔离单元送入LNA单元，经远端上行ATT后，通过远端上行射频和下变频单元、远端AD转换单元转变成数字信号，经远端DDC单元进入AD_AGC1单元，AD_AGC1单元完成峰值功率统计，防止基带信号功率太大对后级电路造成影响，如果计算结果超过门限值，则AD_AGC1单元通过远端上行ATT进行功率衰减。
进入远端协议处理单元的信号经过组帧后通过远端并串转换单元转换成串行信号，经远端光收发单元转换成光信号，通过光纤传输给近端机。
近端光收发单元把光信号转换成串行信号，经近端串并转换单元后进入近端协议解析单元，解帧后经近端DDC单元转换成基带信号，经DA转换单元转换成模拟信号，经近端上行上变频和射频单元转换成射频信号，经近端输入输出隔离单元发送出去。
本实施例的其他技术特征与实施例三相同，在此不予赘述。
以上本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型的保护范围的限定，而是针对本实用新型的可行实施例进行说明。任何基于本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数字直放站系统，包括相连的近端机和远端机，远端上行链路包括相连的远端协议处理单元和远端DDC单元，近端机上行链路包括相连的近端协议处理单元和近端DDC单元，远端机下行链路包括依次相连的远端DUC/CFR单元、数字预失真单元、远端DA转换单元、远端下行上变频和射频单元、功放单元和远端输入输出隔离单元，远端机反馈链路包括依次相连的耦合器1、反馈射频和下变频单元及反馈AD转换单元，耦合器1耦合功放单元和远端输入输出隔离单元之间的信号，远端机还包括DSP和CPLD驱动单元，其特征在于，还包括AD_AGC1单元、AD_AGC2单元和PL_AGC单元，
所述AD_AGC1单元连接在远端机上行链路的远端协议处理单元和远端DDC单元之间；
所述AD_AGC2单元连接在近端机下行链路的近端协议处理单元和近端DDC单元之间；
所述PL_AGC单元连接在远端机下行链路的远端DUC/CFR单元和数字预失真单元之间，
所述AD_AGC1单元、AD_AGC2单元和PL_AGC单元均为自动增益控制单元。
2.根据权利要求1数字直放站系统，其特征在于，还包括AGC单元，连接在远端机下行链路的所述PL_AGC单元和数字预失真单元之间。
3.根据权利要求1或2数字直放站系统，其特征在于，还包括用来检测复位信号、PLL锁定信号和时钟同步信号的功放保护单元，所述功放保护单元位于CPLD驱动单元内，在出现告警时立刻关闭功放使能信号。
4.根据权利要求1或2数字直放站系统，其特征在于，所述PL_AGC单元包括依次相连的功率统计单元1、ALC查表单元和乘法器1，所述功率统计单元1还与远端DUC/CFR单元相连，完成峰值功率统计，该峰值功率与所述ALC查表单元中的衰减系数一一对应，ALC查表单元把相应的衰减系数传递给乘法器1，所述乘法器1连接在远端DUC/CFR单元和AGC单元之间，执行相应的功率衰减。
5.根据权利要求4数字直放站系统，其特征在于，所述AGC单元包括相连的乘法器2和功率统计单元2，所述乘法器2分别与所述乘法器1和数字预失真单元相连。
6.根据权利要求1或2数字直放站系统，其特征在于，所述AD_AGC1单元包括功率统计单元4，所述功率统计单元4完成峰值功率计算，当峰值功率超过门限值时，通过远端机上行链路的远端上行ATT进行功率衰减。
7.根据权利要求1或2数字直放站系统，其特征在于，所述AD_AGC2单元包括功率统计单元5，所述功率统计单元5完成峰值功率计算，当峰值功率超过门限值时，通过近端机下行链路的近端下行ATT进行功率衰减。
8.根据权利要求5数字直放站系统，其特征在于，所述数字预失真单元包括DPD系数存储、数字预失真器、数字输出控制单元和功率统计单元3，所述AGC单元的乘法器2还与反馈AD转换单元及所述数字预失真器相连，所述功率统计单元3分别与数字输出控制单元、反馈AD转换单元及数字预失真单元内的数字预失真器相连，所述数字输出控制单元分别与数字预失真器、远端DA转换单元和DSP相连。
9.根据权利要求8所述的数字直放站系统，其特征在于，远端机的反馈链路还包括耦合器2和射频开关，所述射频开关位于耦合器1与反馈射频和下变频单元之间，所述耦合器2将天线与远端输入输出隔离单元之间的信号发送至所述射频开关，反馈AD转换单元还将转换后的信号发送至所述功率统计单元2和功率统计单元3。
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