智能数字无线直放站的控制方法及智能数字无线直放站

摘要

本发明提供一种数字无线直放站的控制方法及数字无线直放站，所述控制方法包括步骤：分别对接收到的上行信号和下行信号进行低噪声放大，并将低噪声放大后的下行信号分成第一下行信号和第二下行信号；将所述第一下行信号进行测试获取信源信息；锁定信源；获取锁定后的信源的配置参数，将配置参数设置到数字无线直放站的下行和/或上行链路中；分别将所述的第二下行信号和低噪声放大后的上行信号在对应链路中进行下变频处理及模数变化；分别在数字域内进行检测并根据检测结果进行处理；分别在对应链路中进行数模变化及上变频处理；分别发射信号。实现信源测试、信源选取与信源频点跟踪等功能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字无线直放站的控制方法及数字无线直放站，尤其是涉及一种采用智能控制的数字无线直放站的控制方法及数字无线直放站。

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。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的缺点与不足，提供一种数字无线直放站的控制方法及数字无线直放站，实现信源测试、信源选取与信源频点跟踪等功能。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种数字无线直放站的控制方法，包括如下步骤：

分别对接收到的上行信号和下行信号进行低噪声放大，并将低噪声放大后的下行信号分成第一下行信号和第二下行信号；

将所述第一下行信号进行测试获取信源信息；

锁定信源；

获取锁定后的信源的配置参数，将配置参数设置到数字无线直放站的下行和/或上行链路中；

分别将所述的第二下行信号和低噪声放大后的上行信号在对应链路中进行下变频处理及模数变化；

分别在数字域内进行检测并根据检测结果进行处理；

分别在对应链路中进行数模变化及上变频处理；

分别发射信号。

一种数字无线直放站，包括DT端双工器、MT端双工器，还包括：

与DT端双工器连接的信源解析模块，用于对信号进行逐信道测试、锁定信源，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，用于控制信源解析模块、数字处理模块以及直放站外接的施主天线和覆盖天线，所述智能控制模块包括信源选取单元、频点设置单元；

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，用于传输并处理下行和/或上行链路中的信号；

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。

附图说明

图1是本发明的实施例的数字无线直放站的控制流程图；

图2是本发明的实施例的智能数字无线直放站系统框图；

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--上行输出可调增益放大器，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发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明提供的数字无线直放站的控制方法，包括如下步骤：

步骤1分别对接收到的下行信号和上行信号进行低噪声放大，并将低噪声放大后的下行信号分成第一下行信号和第二下行信号；

步骤1还包括如下步骤：

步骤1.1将第一下行信号逐信道进行测试获取信源信息；

步骤1.2锁定信源；

步骤1.3获取锁定后的信源的配置参数，将配置参数设置到数字无线直放站的下行和/或上行链路中；

步骤2分别将第二下行信号和低噪声放大后的上行信号在对应链路中进行下变频处理及模数变化；

步骤3分别在数字域内对步骤2得到的信号进行检测并根据检测结果进行处理；

步骤4将步骤3得到的信号分别在对应链路中进行数模变化及上变频处理；

步骤5分别发射步骤4得到的信号。

上述智能数字无线直放站的控制方法能实现信源测试、信源选取功能，下面详细介绍步骤1，具体为直放站接收到下行信号经低噪放放大耦合出一部分进行逐信道测试，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)；根据获取的信息选择合适的小区信源，并锁定在该信源上。获取信源的配置参数并设置到数字无线直放站的下行和/或上行链路中。从而实现了信源自动选取，频点自动设置功能。

为实现信源频点跟踪功能，本发明的数字无线直放站的控制方法，步骤1还包括：步骤1.4判断配置参数是否发生变化，若是，则重新获取配置参数，并将重新获取的配置参数设置到数字无线直放站的下行和/或上行链路中，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。

步骤2包括如下步骤：

步骤2.1将第二下行信号和低噪声放大后的上行信号在对应链路中进行滤波；

步骤2.2分别将步骤2.1得到的信号在对应链路中进行下变频处理；

步骤2.3分别将步骤2.2得到的信号进行滤波后，再进行模数变化；

步骤4包括如下步骤：

步骤4.1分别将步骤3得到的信号在对应链路中进行数模变化后滤波；

步骤4.2分别将步骤4.1得到的信号在对应链路中进行上变频；

步骤4.3分别将步骤4.2得到的信号在对应链路中进行滤波后放大；

上述步骤中滤波主要是滤除带外杂散、提高载波的选择性；

步骤3还包括如下步骤：

分别在数字域内自适应抵消对应链路中的反馈信号；反馈信号，包括施主天线接收到的覆盖天线发射的信号和覆盖天线接收到的施主天线发射的信号；

判断覆盖天线和施主天线的天线隔离度与直放站增益的差值是否大于预设值；

若否，调整直放站的增益，使其满足天线隔离度与直放站增益的差值大于预设值。优选的预设值为15dB.

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，此外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。

本发明的数字无线直放站的控制方法，步骤3还包括：检测上行通道内的每个上行载波时隙功率，并分别判断每个上行载波时隙功率是否低于功率门限值；若是，关断对应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。因此，步骤3还包括：分别检测每个链路中的信号的输入功率强度，并通过控制对应链路中的增益，使每个链路的输出功率和增益达到预定要求。为了实现对直放站增益的调整，可以在直放站内设置若干个增益可调放大器，通过调节这些增益可调放大器达到调节直放站的增益自适应调整功能。

本发明的智能数字无线直放站的控制方法还包括实现与直放站连接的施主天线和覆盖天线的调节功能的方法，具体为步骤1.1还包括：

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；

调节智能数字无线直放站外接的施主天线的水平倾角和竖直倾角；直到所需要的信号最强同时信号质量最好，此时判断施主天线对准基站；

调节智能数字无线直放站外接的覆盖天线的水平倾角和竖直倾角，直到天线隔离度最大。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107的自适应调整，使直放站获得最佳的信源和最佳的隔离度。

如图2所示，本发明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，用于对信号进行逐信道测试、锁定信源，其具体可以包括信源测试单元、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-BF 561SBBCZ-5A微处理器来实现，本发明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和DT端双工器102连接，覆盖天线117和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，用于控制信源解析模块、数字处理模块以及直放站外接的施主天线和覆盖天线，其具体可以包括信源选取单元、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，用于传输并处理下行和/或上行链路中的信号；

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。

依据上述本发明的方案，通过对指定频段的信号进行逐信道测试，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)，再根据所获取的信息选择合适的小区信源，并锁定信源。有效的克服了信源选取难的问题，实现了信源测试及信源选取等功能。

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，用于传输并处理下行和/或上行链路中的信号，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。

如图3所示，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，

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；下行输入滤波器连接耦合器134，下行输出功放连接MT端双工器；

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；上行输入滤波器连接MT端双工器116，上行输出功放连接DT端双工器102；

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；

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，频点设置单元再将更新后的频点设置到数字处理模块，有效的实现了信源频点跟踪功能。

本发明的数字无线直放站可实现信源测试、信源选取与信源频点跟踪功能，隔离度检测与自激抵消功能，上行噪声抑制功能，直放站增益自适应调整功能，施主天线与覆盖天线的电调功能。下面详细介绍上述功能一一被实现的具体过程。

(1)信源测试、信源选取与信源频点跟踪功能

信源解析模块132耦合经下行低噪放放大后的基站信号，信源解析模块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。

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。

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。

(2)隔离度检测与自激抵消

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、经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端一体化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。

(3)上行噪声抑制功能

覆盖天线117接收手机发射的上行信号，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数字变换，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。

(4)直放站增益自适应调整功能

下行通道处理器109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。

(5)直放站外接施主天线与覆盖天线的电调功能

上述施主天线、覆盖天线均为电调型天线，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。

信源解析模块132在对空间中的所有信道扫描过程中计算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107的自适应调整，使直放站获得最佳的信源和最佳的隔离度。

本发明相对于现有技术具有如下的优点和有益效果如下：

本发明解决了信源选取难，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。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。