CN202634703U - 一种智能数字无线直放站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能数字无线直放站，包括DT端双工器、MT端双工器，还包括，与DT端双工器耦合连接的信源解析模块，包括信源锁定单元、频点获取单元、以及对指定频段的信号进行逐信道测试获取信源信息的信源测试单元；与信源解析模块相互连接的智能控制模块，包括信源选取单元；连接在DT端双工器和MT端双工器之间且与智能控制模块相互连接的数字处理模块。本实用新型具备实现信源测试、信源选取与信源频点跟踪等功能。

Description

一种智能数字无线直放站

技术领域

本实用新型涉及一种无线直放站，尤其是涉及一种采用智能控制的智能数字无线直放站。

背景技术

随着移动通信事业的飞速发展，各运营商对移动网络的覆盖要求也不断提高。直放站作为中继，对基站的下行信号或移动终端的上行信号进行放大后转发，以相对于基站较低的成本实现对基站功能的延伸，使移动通信信号的覆盖进一步完善。同时，网络优化设备，特别是中继设备作为组网基站的重要补充，在网络中是不可缺少的。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，采用数字技术统一的直放站的硬件平台是一个较好的解决方案。

而目前的无线数字直放站在实际网络优化应用中面临信源选取难的问题，因而不能对信源频点进行跟踪，严重影响了网络优化的质量，提高了网络优化的成本。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术存在的缺点与不足，提供一种智能数字无线直放站，实现信源测试、信源选取与信源频点跟踪等功能。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种智能数字无线直放站，包括DT端双工器、MT端双工器，还包括：

与DT端双工器耦合连接的信源解析模块，所述信源解析模块包括信源测试单元、信源锁定单元、频点获取单元，所述信源测试单元、信源锁定单元分别连接智能控制模块中的信源选取单元，所述频点获取单元分别连接信源锁定单元、智能控制模块的频点设置单元；

与信源解析模块相互连接的智能控制模块，包括信源选取单元、频点设置单元，所述频点设置单元连接数字处理模块；

连接在DT端双工器和MT端双工器之间且与智能控制模块相互连接的数字处理模块；

信源选取单元根据接收到的信源测试单元对指定频段的信号进行逐信道测试获取的信源信息选择信源，并向信源锁定单元发送锁定信源指令，信源锁定单元锁定信源后，频点获取单元获取该信源的所有信道的频点信息，并将频点信息上传给频点设置单元，频点设置单元将接收到的频点信息设置到数字处理模块中，本实用新型实现了对信源测试及信源选取的功能。

在一个优选的实施例中，上述信源解析模块还包括判断频点获取单元获取的频点是否发生变化的第一判断单元；所述智能控制模块还包括频点更新单元，所述第一判断单元分别连接频点获取单元、频点更新单元，所述频点更新单元连接频点设置单元，当所述第一判断单元的判定结果为是时，所述频点更新单元对频点进行更新并将更新后的频点信息传输给频点设置单元。实现对信源频点的跟踪以及当信源频点发生变化时，自动更新频点。

在一个优选的实施例中，上述数字处理模块包括下行链路数字处理模块和上行链路数字处理模块，其中：

所述下行链路数字处理模块，包括依次连接的下行输入滤波器、下行增益可调放大器、下行下变频混频器、下行输入中频滤波器、下行中频放大器、下行A/D转换器，下行通道处理器、下行D/A转换器、下行中频滤波器、下行上变频混频器、下行滤波器、下行输出可调增益放大器、下行输出功放；所述下行输入滤波器连接DT端双工器，所述下行输出功放连接MT端双工器；

所述上行链路数字处理模块，包括依次连接的上行输入滤波器、上行增益可调放大器、上行下变频混频器、上行输入中频滤波器、上行中频放大器、上行A/D转换器，上行通道处理器、上行D/A转换器、上行中频滤波器、上行上变频混频器、上行滤波器、上行输出可调增益放大器、上行输出功放；所述上行输入滤波器连接MT端双工器，所述上行输出功放连接DT端双工器；

所述下行下变频混频器、下行上变频混频器、上行下变频混频器、上行上变频混频器分别连接频率合成器；

所述DT端双工器集成下行输入端低噪声放大器；所述MT端双工器集成上行输入端低噪声放大器；

所述下行和/或上行通道处理器分别包括依次连接的隔离度检测单元、第二判断单元，所述隔离度是施主天线和覆盖天线之间的天线隔离度，所述第二判断单元还连接增益控制单元；

所述智能控制模块还包括增益控制单元；

所述第二判断单元实时的根据隔离度检测单元得到的隔离度信息判断隔离度与直放站增益的差值是否大于预设值，并当判定结果为否时将隔离度上报增益控制单元，所述增益控制单元控制下行增益可调放大器、下行输出可调增益放大器、上行增益可调放大器、上行输出可调增益放大器的增益以使隔离度满足要求。下行通道处理器在数字域内通过自适应相关算法对下行通道内的施主天线接收到的覆盖天线发送的信号进行自适应抵消，上行通道处理器在数字域内通过自适应相关算法对覆盖天线接收到的上行通道内的施主天线发送的信号进行自适应抵消。通过智能控制模块的增益控制单元对下行增益可调放大器、下行输出可调增益放大器、上行增益可调放大器、上行输出可调增益放大器增益进行控制，增加或者减少系统的增益，使增益满足隔离度要求，避免自激。

优选的，上述预设值为15dB。

在一个优选的实施例中，所述上行通道处理器还包括判断上行通道内的每个上行载波时隙功率是否低于功率门限值的第三判断单元，当所述第三判断单元的判断结果为是时所述上行通道处理器关断对应载波上的弱功率时隙，有效的抑制了上行噪声。

在一个优选的实施例中，所述下行和/或上行通道处理器还分别包括功率强度检测单元，所述下行通道处理器的功率强度检测单元用于检测下行输入信号功率强度并上报智能控制模块，所述智能控制模块通过控制下行增益可调放大器、下行输出可调增益放大器的增益，使下行输出功率和增益达到预定要求；所述上行通道处理器的功率强度检测单元用于检测上行输入信号功率强度并上报智能控制模块，所述智能控制模块还用于通过控制上行增益可调放大器、上行输出可调增益放大器的增益，使上行输出功率和增益达到预定要求。实现了直放站的增益自适应调整功能。

在一个优选的实施例中，所述智能控制模块还包括天线控制单元，所述天线控制单元连接信源检测单元，所述天线控制单元根据信源检测单元获取的信道的功率和信道质量，控制智能数字无线直放站外接的施主天线及覆盖天线。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点和有益效果如下：

本实用新型解决了信源选取难，系统易自激，干扰基站上行，功率无法推出，基站改频后直放站无法自适应响应等实际应用问题，达到无线直放站智能开通、智能维护等目的，以提升网络优化质量，降低网络优化成本。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的智能数字无线直放站系统框图；

图2是图1中信源解析模块及智能控制模块结构示意图；

图3是图1中虚线框内的数字处理模块示意图；

图中：101--施主天线，102--DT端双工器，103--下行输入滤波器，104--下行增益可调放大器，105--下行下变频混频器，106--下行输入中频滤波器，107--下行中频放大器，108--下行A/D转换器，109--下行通道处理器，110--下行D/A转换器，111--下行中频滤波器，112--下行上变频混频器，113--下行滤波器，114--下行输出可调增益放大器，115--下行输出功放，116--MT端双工器，117--覆盖天线，118--上行输入滤波器，119--上行增益可调放大器，120--上行下变频混频器，121--上行输入中频滤波器，122--上行中频放大器，123--上行A/D转换器，124--上行通道处理器，125--上行D/A转换器，126--上行中频滤波器，127--上行上变频混频器，128--上行滤波器，129--上行输出可调增益放大器，130--上行输出功放，131--频率合成器，132--信息解析模块，133--智能控制模块，134--耦合器。

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详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型提供的智能数字无线直放站，包括DT端双工器102、MT端双工器116，还包括，

与DT端双工器102耦合连接的信源解析模块132，所述信源解析模块132包括信源测试单元、信源锁定单元、频点获取单元，参见图2所示，所述信源测试单元、信源锁定单元分别连接智能控制模块133中的信源选取单元，所述频点获取单元分别连接信源锁定单元、智能控制模块133的频点设置单元；其中，信源解析模块132与DT端双工器102可以通过耦合器134连接，但也不仅限于这种方式，如可以采用DT端双工器102上设有耦合接口，信源解析模块132直接连到对应的耦合接口，在具体实施时，信源解析模块132可以由A/D转换元件，及A/D转换元件连接的Si4220下行接收机和ADSP-BF561SBBCZ-5A微处理器来实现，本实用新型的智能数字无线直放站还可以外接施主天线101和覆盖天线117，其中，施主天线101与DT端双工器102连接，覆盖天线117与MT端双工器116连接；

与信源解析模块132相互连接的智能控制模块133，其包括信源选取单元及频点设置单元；在具体实施时，智能控制模块133可以由MPC880CVR133处理器来实现；

连接在DT端双工器102和MT端双工器116之间且与智能控制模块133相互连接的数字处理模块，数字处理模块包括下行链路数字处理模块和上行链路数字处理模块。在具体实施时，下行链路数字处理模块和上行链路数字处理模块均可以由FPGA或者其他可编程逻辑器件来实现。

依据本实用新型的技术方案，信源选取单元根据接收到的信源测试单元对指定频段的信号进行逐信道测试获取的信源信息选择信源，并向信源锁定单元发送锁定信源指令，信源锁定单元锁定信源后，频点获取单元获取该信源的所有信道的频点信息，并将频点信息上传给频点设置单元，频点设置单元将接收到的频点设置到数字处理模块中。

上述智能数字无线直放站能实现信源测试、信源选取功能，其详细工作原理如下：

信源解析模块132耦合经下行低噪放放大后的基站信号，信源测试单元对指定频段的信号进行逐信道测试，通过解析每个频点上的广播信道、控制信道的信息获取直放站所在区域所有信源的信息(包括广播信道频点号，小区识别码，位置区识别码，信噪比，话务量等)；信源解析模块132将所有获取的信息发送至智能控制模块133。智能控制模块133中的信源获取单元根据获取的信息选择合适的小区信源，并通知信源解析模块132锁定在该信源上，信源锁定单元实现信源锁定后，频点获取单元获取该信源的所有信道的频点信息，并将频点信息上传给频点设置单元，频点设置单元将接收到的频点设置到数字处理模块中。

为实现信源频点跟踪功能，本实用新型的智能数字无线直放站的信源解析模块132还包括判断频点获取单元获取的频点是否发生变化的第一判断单元；智能控制模块133还包括频点更新单元，所述第一判断单元分别连接频点获取单元、频点更新单元，所述频点更新单元连接频点设置单元，当所述第一判断单元的判定结果为是时，所述频点更新单元对频点进行更新并将更新后的频点信息传输给频点设置单元。具体过程为信源解析模块132锁定该信源后获取指定频段的所有信道的频点，并上报至智能控制模块133，智能控制模块133将指定频段的所有信道的频点设置到数字处理模块中，从而实现了信源自动选取，频点自动设置功能。同时，锁定的小区如果频点发生变化，信源解析模块132将及时上报至智能控制模块133，频点更新与设置单元将对频点进行实时的更新与设置。

如果直放站设计、调测不当，可能会导致直放站发生自激，主要是因为施主天线和覆盖天线都是收发合一的天线，由于无线同频直放站的接收天线和转发天线的功率都一样，如果隔离度不达到要求的话，施主天线可能接收到覆盖天线的输出信号，然后又经直放站放大后由覆盖天线发射，而被发射的信号将又被施主天线接收，如此反复，形成正反馈信号，导致噪声信号不断放大产生自激，因此，在设计数字直放站时应该考虑消除自激带来的不利影响。

如图3所示，本实用新型的智能数字无线直放站，数字处理模块包括：

下行链路数字处理模块，用于自适应抵消施主天线接收到的覆盖天线发送的信号；

下行链路数字处理模块，包括依次连接的下行输入滤波器103、下行增益可调放大器104、下行下变频混频器105、下行输入中频滤波器106、下行中频放大器107、下行A/D转换器108，下行通道处理器109、下行D/A转换器110、下行中频滤波器111、下行上变频混频器112、下行滤波器113、下行输出可调增益放大器114、下行输出功放115；下行输入滤波器103连接DT端双工器102，下行输出功放115连接MT端双工器116；

上行链路数字处理模块，用于自适应抵消覆盖天线接收到的施主天线发送的信号。

上行链路数字处理模块，包括依次连接的上行输入滤波器118、上行增益可调放大器119、上行下变频混频器120、上行输入中频滤波器121、上行中频放大器122、上行A/D转换器123，上行通道处理器124、上行D/A转换器125、上行中频滤波器126、上行上变频混频器127、上行滤波器128、上行输出可调增益放大器129、上行输出功放130；上行输入滤波器118连接MT端双工器，上行输出功放130连接DT端双工器102；

下行下变频混频器105、下行上变频混频器112、上行下变频混频器120、上行上变频混频器127分别连接频率合成器131；

DT端双工器102集成下行输入端低噪声放大器；MT端双工器116集成上行输入端低噪声放大器；

下行和/或上行通道处理器包括隔离度检测单元、以及判断覆盖天线101和施主天线117的天线隔离度与设备增益的差值是否大于隔离度预设值的第二判断单元；

所述下行和/或上行通道处理器分别包括依次连接的隔离度检测单元、第二判断单元，所述隔离度是实用新型的智能数字无线直放站外接的施主天线和覆盖天线之间的天线隔离度，所述第二判断单元还连接增益控制单元；

所述智能控制模块133还包括增益控制单元；

所述第二判断单元实时的根据隔离度检测单元得到的隔离度信息判断隔离度与直放站增益的差值是否大于预设值，并当判定结果为否时将隔离度上报增益控制单元，所述增益控制单元用于控制下行增益可调放大器104、下行输出可调增益放大器114、上行增益可调放大器119、上行输出可调增益放大器增益129，使增益满足隔离度要求。

本实施例中的智能数字无线直放站实现上述隔离度检测与自激抵消功能，具体工作过程如下：

基站下行信号由施主天线101接收后，经DT端双工器102、下行输入滤波器103、下行增益可调放大器104放大后，进入下行下变频混频器105，下行下变频混频器105将基站下行信号变频至中频，由下行输入中频滤波器106滤波、下行中频放大器107放大后，由下行A/D转换器108进行模数变换，将下行中频模拟信号变换为数字信号，交由下行通道处理器109进行处理。

下行通道处理器109通过自适应算法对下行中频数字信号进行处理，拾取基站发射的有用输入信号和由施主天线101接收到的覆盖天线117发射的反馈信号，在数字域内对无用的反馈信号进行自适应抵消，从而达到消除自激的目的。

同时下行通道处理器109根据抵消掉的反馈信号的功率强度计算反馈信号与有用输入信号的关系，并结合下行链路的增益得到施主天线101与覆盖天线117之间的天线隔离度。

典型的，经过下行通道处理器109处理后，施主天线101与覆盖天线117之间的天线隔离度比增益大15dB时，无线直放站系统可稳定可靠工作；当检测到天线隔离度与增益的差值小于15dB时，下行通道处理器109将隔离度上报至智能控制模块133，智能控制模块133对下行增益可调放大器104及下行输出可调增益放大器114等增益可调放大器进行控制，增加或减小系统增益，使天线隔离度与增益的差值大于15dB。

下行通道处理器109处理完的下行中频数字信号经下行D/A转换器110转换为模拟信号后，由下行中频滤波器111滤波、下行上变频混频器112上变频、下行滤波器113滤波、下行输出可调增益放大器114及下行输出功放115放大后，通过MT端双工器后经覆盖天线117发射出去。

上行信号的处理，及自激抵消和自激消除功能与下行完全一致，在此不加赘述。

此外，数字直放站上行链路中放大的底噪会严重影响直放站的灵敏度，而且双工器长期处于饱和状态工作容易烧毁，因此要对上行噪声有效抑制。

本实用新型的智能数字无线直放站，上行通道处理器124还包括判断上行通道内的每个上行载波时隙功率是否低于功率门限值的第三判断单元。当第三判断单元的判断结果为是时关断对应载波上的弱功率时隙。具体工作过程如下：

上行信号由上行输入滤波器118滤波、上行增益可调放大器119放大、上行下变频混频器120下变频、上行输入中频滤波器121滤波、上行中频放大器122放大，上行A/D转换器123对上行的模拟中频信号进行模数变换，交给上行通道处理器124进行处理。上行通道处理器124在数字域上对每个上行载波进行时隙功率计算，若检测到该载波上的时隙功率低于指定的功率门限，则上行通道处理器124关断该载波上的弱功率时隙，以此降低直放站到基站的上行噪声功率，消除直放站对基站的干扰。

同时，精确的功率控制和增益自适应调整是直放站系统的关键技术要求。精确的功率控制和增益自适应调整有助于确保系统高效可靠的工作。

本实用新型的智能数字无线直放站，下行和/或上行通道处理器还分别包括功率强度检测单元。下行通道处理器109的功率强度检测单元将检测下行输入信号功率强度并上报智能控制模块133，智能控制模块还用于通过控制下行增益可调放大器104、下行输出可调增益放大器114的增益，使下行输出功率和增益达到预定要求；具体为下行通道处理器109的功率强度检测单元检测下行输入信号功率强度并上报智能控制模块133，由智能控制模块133控制下行增益可调放大器104的增益，使下行链路射频前端达到最佳的动态增益分配状态，同时智能控制模块133根据下行增益可调放大器104的增益、直放站要求下行链路输出总功率调整下行输出可调增益放大器114的增益，使设备下行输出功率和增益达到指定的要求。

上行通道处理器的功率强度检测单元检测上行输入信号功率强度并上报智能控制模块，智能控制模块还用于通过控制上行增益可调放大器、上行输出可调增益放大器的增益，使上行输出功率和增益达到预定要求。具体为上行通道处理器124的功率强度检测单元检测上行输入信号功率强度并上报智能控制模块133，由智能控制模块133控制上行增益可调放大器119的增益，使上行链路射频前端达到最佳的动态增益分配状态，同时智能控制模块133根据上行增益可调放大器119的增益、直放站要求上行链路输出总功率调整上行输出可调增益放大器129的增益，使设备上行输出功率和增益达到指定的要求。

本实用新型的智能数字无线直放站，信源检测单元获取的信源信息还包括信道的功率和信道质量，智能控制模块133还包括天线控制单元。实现对本实用新型所外接的施主天线101和覆盖天线117调节，其中施主天线101、覆盖天线117均为电调型天线，电调天线能够降低呼损，减小干扰，同时，电调天线允许系统在不终止直放站工作的情况下对倾角进行调整，实时监测调整的效果，调整倾角的步进精度也较高(为0.1°)，因此可以对网络实现精细调整。对天线控制的控制过程为，信源解析模块132在信源检测单元对空间中的所有信道扫描过程中，获得每个信道的功率和信道质量，并将获得的信息发送给智能控制模块133，智能控制模块133经对比计算后，控制施主天线101的水平倾角与垂直倾角，直到信源解析模块132接收到所需要的信号最强同时信号质量最好，此时判断101对准基站；施主天线101调整完毕后，下行通道处理器109获得此时的施主天线101与覆盖天线117的隔离度信息，并上报智能控制模块133，智能控制模块133控制覆盖天线117在指定的水平倾角与垂直倾角范围内进行调整，使施主天线101与覆盖天线117的隔离度达到最大值。通过以上步骤，实现了施主天线101的自适应调整和覆盖天线117的自适应调整，使直放站获得最佳的信源和最佳的隔离度。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在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 (7)

1.一种智能数字无线直放站，包括DT端双工器、MT端双工器，其特征在于，还包括：

与DT端双工器耦合连接的信源解析模块，所述信源解析模块包括信源测试单元、信源锁定单元、频点获取单元，所述信源测试单元、信源锁定单元分别连接智能控制模块中的信源选取单元，所述频点获取单元分别连接信源锁定单元、智能控制模块的频点设置单元；

与信源解析模块相互连接的智能控制模块，包括信源选取单元、频点设置单元，所述频点设置单元连接数字处理模块；

连接在DT端双工器和MT端双工器之间且与智能控制模块相互连接的数字处理模块；

信源选取单元根据接收到的信源测试单元对指定频段的信号进行逐信道测试获取的信源信息选择信源，并向信源锁定单元发送锁定信源指令，信源锁定单元锁定信源后，频点获取单元获取该信源的所有信道的频点信息，并将频点信息上传给频点设置单元，频点设置单元将接收到的频点信息设置到数字处理模块中。

2.根据权利要求1所述的智能数字无线直放站，其特征在于，所述信源解析模块还包括判断频点获取单元获取的频点是否发生变化的第一判断单元；所述智能控制模块还包括频点更新单元，所述第一判断单元分别连接频点获取单元、频点更新单元，所述频点更新单元连接频点设置单元，当所述第一判断单元的判定结果为是时，所述频点更新单元对频点进行更新并将更新后的频点信息传输给频点设置单元。

3.根据权利要求1所述智能数字无线直放站，其特征在于所述数字处理模块包括下行链路数字处理模块和上行链路数字处理模块，其中：

所述下行链路数字处理模块，包括依次连接的下行输入滤波器、下行增益可调放大器、下行下变频混频器、下行输入中频滤波器、下行中频放大器、下行A/D转换器，下行通道处理器、下行D/A转换器、下行中频滤波器、下行上变频混频器、下行滤波器、下行输出可调增益放大器、下行输出功放；所述下行输入滤波器连接DT端双工器，所述下行输出功放连接MT端双工器；

所述上行链路数字处理模块，包括依次连接的上行输入滤波器、上行增益可调放大器、上行下变频混频器、上行输入中频滤波器、上行中频放大器、上行A/D转换器，上行通道处理器、上行D/A转换器、上行中频滤波器、上行上变频混频器、上行滤波器、上行输出可调增益放大器、上行输出功放；所述上行输入滤波器连接MT端双工器，所述上行输出功放连接DT端双工器；

所述下行下变频混频器、下行上变频混频器、上行下变频混频器、上行上变频混频器分别连接频率合成器；

所述DT端双工器集成下行输入端低噪声放大器；所述MT端双工器集成上行输入端低噪声放大器；

所述下行和/或上行通道处理器分别包括依次连接的隔离度检测单元、第二判断单元，所述隔离度是施主天线和覆盖天线之间的天线隔离度，所述第二判断单元还连接增益控制单元；

所述智能控制模块还包括增益控制单元；

所述第二判断单元实时的根据隔离度检测单元得到的隔离度信息判断隔离度与直放站增益的差值是否大于预设值，并当判定结果为否时将隔离度上报增益控制单元，所述增益控制单元控制下行增益可调放大器、下行输出可调增益放大器、上行增益可调放大器、上行输出可调增益放大器的增益以使隔离度满足要求。

4.根据权利要求3所述的智能数字无线直放站，其特征在于所述预设值为15dB。

5.根据权利要求3所述的智能数字无线直放站，其特征在于，所述上行通道处理器还包括判断上行通道内的每个上行载波时隙功率是否低于功率门限值的第三判断单元。

6.根据权利要求3所述的智能数字无线直放站，其特征在于，所述下行和/或上行通道处理器还分别包括功率强度检测单元。

7.根据权利要求1至6之一所述的智能数字无线直放站，其特征在于，所述智能控制模块还包括天线控制单元，所述天线控制单元连接信源检测单元，所述天线控制单元根据信源检测单元获取的信道的功率和信道质量，控制智能数字无线直放站外接的施主天线及覆盖天线。

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