專利名稱：多信道數(shù)字選頻技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于通信領域，具體涉及移動通信領域中數(shù)字直放站多信道數(shù)字選頻 技術。
背景技術：
移動通信的快速發(fā)展、移動用戶的高速增長以及單用戶話務量的提高，給運 營商帶來了一個刻不容緩的增容的問題。運營商則通過提高頻譜利用率，在現(xiàn)有網(wǎng) 絡上增大容量來解決以上問題。
直放站屬于同頻放大設備，是在無線通信傳輸過程中起到對信號增強的一種 無線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設備，其基本功能就是一個射頻信號功率增強器。直放站在下行鏈 路中，由施主天線從現(xiàn)有的覆蓋區(qū)域中獲取信號，通過濾波器對帶通外的信號進行 隔離，將濾波后的信號經(jīng)功率放大器放大后再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接中， 覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺手機的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈路處理后發(fā)射到 相應基站，從而完成手機信號與基站的傳遞任務。
直放站選頻技術，是對直放站工作頻段內(nèi)的基站信號進行選頻放大，對其它 無關的信號頻率則濾除抑制，增強上下行信號場強，從而有效地擴展通信范圍和填 補移動通信覆蓋盲區(qū)，提高通信質(zhì)量，使移動通信系統(tǒng)在選擇扇區(qū)、載頻中起到調(diào)
配業(yè)務的作用。目前常用的有4、 6、 8、 12、 16信道的選頻。
傳統(tǒng)的直放站選頻技術，通常使用模擬的選頻技術。選頻完全采用模擬器件 設計，每個信道使用獨立的中頻通道，用中頻聲表濾波器完成選頻。模擬器件體積 大、成本高，使得直放站的機箱體積變大，成本增高，功耗增加。隨著信道數(shù)的增 多，直放站的數(shù)量成倍數(shù)增加，機房面積急劇增加，同時大大地增加了機器維護的 難度。
參看圖1，傳統(tǒng)的模擬單信道選頻工作原理為模擬信號經(jīng)輸入處理單元處理 后，送到上變頻器變頻，通過濾波器SAW完成選頻后送到下變頻器變頻，經(jīng)輸出
處理單元處理后輸出模擬信號。信道的所有功能的實現(xiàn)均在主時鐘單元PLL的控 制下完成。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的任務是提供一種多信道數(shù)字選頻技 術，它解決了傳統(tǒng)的模擬多信道選頻產(chǎn)品體積大、成本高，機房面積急劇增加，加 大了機器維護難度，以及功耗等隨著信道數(shù)的增加而成倍增加等問題。
本發(fā)明的技術解決方案如下
一種多信道數(shù)字選頻技術，它包括雙工器、低噪聲放大器和功率放大器，它 還包括輸入處理單元、輸出處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、主時鐘單元、 數(shù)字中頻處理單元、接口單元、模塊主控單元和電源器處理單元，它們通過線路連 接；
所述輸入處理單元、輸出處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、主時鐘 單元、數(shù)字中頻處理單元組成數(shù)字頻率選擇模塊；
輸入信號經(jīng)過輸入處理單元處理后，進入現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn) 換單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號進行數(shù)據(jù)運算處理，完成對各信道的數(shù)字選擇、數(shù)字濾波，獲得各信道的數(shù)據(jù)； 數(shù)字選頻濾波器對這些數(shù)據(jù)進行濾波和選擇，將獲得的各信道的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn) 換單元，將數(shù)字信號變成模擬信號，經(jīng)輸出處理單元處理后輸出；各信道的功能實 現(xiàn)均在主時鐘單元和模塊主控單元的控制下完成。
本發(fā)明的多信道數(shù)字選頻技術使用最新的軟件、無線電技術及器件，實現(xiàn)所 需的多信道選頻功能。中頻的信道濾波用軟件來實現(xiàn)，信道數(shù)的增加不會帶來器件 成本的成倍增加。軟件的應用，使產(chǎn)品成倍地減小體積、功耗，保證了產(chǎn)品的一致 性和可靠性，為整機帶來了多方面的好處。同時可以滿足通信系統(tǒng)對產(chǎn)品多選帶、 可調(diào)帶寬選帶、多選頻移頻、各信道話務統(tǒng)計、數(shù)字光纖拉遠、載波池等多種功能 的需求。
本發(fā)明的數(shù)字選頻提供了模擬選頻無法提供的功能，使新型的數(shù)字直放站與 傳統(tǒng)直放站相比，具有更好的應用效果，拓展了直放站產(chǎn)品的應用空間，可大量應 用于移動通信基站等領域。
本發(fā)明的多信道數(shù)字選頻技術具有以下三大功能
1、 過功率保護功能。
多信道數(shù)字選頻技術能夠保證數(shù)字直放站工作在正常的輸出功率范圍之內(nèi)， 不會產(chǎn)生過功率輸出現(xiàn)象，避免了輸出各類雜散信號對系統(tǒng)造成的干擾。模擬直放 站的ALC功能反應速度慢，無法對個別時隙的過功率及時反映，也就起不到過功 率保護作用。
2、 上行噪聲抑制功能。
保證直放站的上行鏈路在話務時隙空閑時無噪聲功率的發(fā)射，也就避免了抬 高基站上行接收機的底噪聲電平，這一點在多臺直放站并聯(lián)使用時尤其重要。傳統(tǒng) 直放站在多臺直放站同時使用時，底噪聲電平是疊加的，這限制了在同一小區(qū)下直 放站的使用數(shù)量。使用多臺數(shù)字直放站時，小區(qū)內(nèi)被分配的上行話務時隙只會有一 臺直放站覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶使用。也就是說，只有一臺直放站在這個時隙對基站有功 率發(fā)射，其它直放站的上行鏈路都是關閉的。這會極大地改善上行鏈路的接收效果， 使同一小區(qū)內(nèi)同時使用更多數(shù)量的直放站成為可能。
3、 可提供上行鏈路的話務統(tǒng)計功能。
使客戶可方便地統(tǒng)計單臺直放站每個載波所吸收的話務量，這樣既可方便地 掌握站點的使用效果，也可對設備投資進行定量的評估，還可在必要的時候?qū)d波 分配進行調(diào)度。
圖1是傳統(tǒng)的模擬單信道選頻工作原理圖。
圖2是本發(fā)明的一種多信道數(shù)字選頻技術的工作原理圖。
圖3是按本發(fā)明的數(shù)字選頻技術使用16信道數(shù)字選頻的工作原理圖。
圖4是本發(fā)明的一種多信道數(shù)字選頻技術的應用示意圖。
具體實施例方式
參看圖2至圖4，本發(fā)明是一種多信道數(shù)字選頻技術，它包括第一雙工器C1、 低噪聲放大器LNA、功率放大器PA、輸入處理單元SI、輸出處理單元SO、模數(shù) 轉(zhuǎn)換單元A/D、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元D/A、主時鐘單元PLL、數(shù)字中頻處理單元DMFP、
接口單元IO、模塊主控單元MCU和電源器處理單元PO，它們通過線路連接。
其中，輸入處理單元SI、輸出處理單元SO、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元A/D、數(shù)模轉(zhuǎn)換單 元D/A、主時鐘單元PLL、數(shù)字中頻處理單元DMFP組成數(shù)字頻率選擇模塊DFSM。
數(shù)字中頻處理單元DMFP是產(chǎn)品的核心部分，可根據(jù)實際需要的技術指標要 求進行設計。所有的信道選擇、濾波功能等都在一片現(xiàn)場可編程門陣列FPGA內(nèi)， 通過編寫軟件來實現(xiàn)，這是模擬方案不可能實現(xiàn)的。
輸入處理單元SI、輸出處理單元SO實現(xiàn)對輸入、輸出信號的處理和放大、 模擬上下變頻、抗混疊濾波、鏡像濾波等功能。
模數(shù)轉(zhuǎn)換單元A/D和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元D/A完成模數(shù)及數(shù)模的轉(zhuǎn)換，使用了目前 最新的轉(zhuǎn)換器件，無寄生動態(tài)范圍SFDR、信噪比SNR、采樣帶寬等，完全能滿足 選頻器產(chǎn)品的設計要求。
主時鐘單元PLL提供模擬部分所需要的射頻RF本振信號，同時為A/D、D/A、 FPGA提供工作時鐘。
模塊主控單元MCU及接口單元10對各部分進行控制，并提供與上一級控制 單元的通訊接口，例如設計了 RS485、 RS232、 IIC等接口，用戶可根據(jù)實際需要 進行多項選擇。
結(jié)合參看圖2，輸入信號經(jīng)過輸入處理單元SI處理后，進入現(xiàn)場可編程門陣 列FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元A/D將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)運算處理，完成對各信道的數(shù)字選擇、數(shù)字濾 波，獲得各信道的數(shù)據(jù)。數(shù)字選頻濾波器對這些數(shù)據(jù)進行濾波和選擇，將獲得的各 信道的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元D/A，將數(shù)字信號變成模擬信號，經(jīng)輸出處理單元 SO處理后輸出。各信道的功能實現(xiàn)均在主時鐘單元PLL和模塊主控單元MCU的 控制下完成。
結(jié)合參看圖3，按本發(fā)明的數(shù)字選頻技術開發(fā)了數(shù)字選頻直放站(16選頻)， 共使用二個16信道數(shù)字選頻模塊，實現(xiàn)上下行16信道的數(shù)字選擇。具體操作通過 RS232/RS485對模塊進行頻率配置，從而達到2 16選頻的自由使用。
結(jié)合參看圖4，本發(fā)明的數(shù)字選頻技術中的雙工器為第一雙工器C1和第二雙 工器C2，第一雙工器C1接低噪聲放大器LNA，低噪聲放大器LNA另一端接輸入 處理單元SI，輸入處理單元SI接另一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元A/D，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元A/D另一端接數(shù)字中頻處理單元DMFP，數(shù)字中頻處理單元DMFP另一端接數(shù)模轉(zhuǎn)換 單元D/A,數(shù)模轉(zhuǎn)換單元D/A另一端接輸出處理單元SO，輸出處理單元SO另一 端接功率放大器PA，功率放大器PA另一端接第二雙工器C2，主時鐘單元PLL分 別接輸入處理單元SI、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元A/D、數(shù)字中頻處理單元DMFP、數(shù)模轉(zhuǎn)換 單元D/A、輸出處理單元SO。接口單元IO接模塊主控單元MCU，電源器處理單 元PO —端接模塊主控單元MCU，電源器處理單元PO另一端接數(shù)字頻率選擇模 塊DFSM,模塊主控單元MCU接數(shù)字頻率選擇模塊DFSM。
采用本發(fā)明的多信道數(shù)字選頻技術開發(fā)的產(chǎn)品，提供了與模擬選頻器類似的 選頻濾波功能，在產(chǎn)品一致性及抑制指標等方面更有優(yōu)勢。
本發(fā)明的模塊設計了過功率保護功能，當輸入功率超過保護門限時，各信道 會自動關閉，保證模塊不會產(chǎn)生非正常輸出，同時對整機的末級功放也提供了及時 保護，而且與模擬ALC功能相比，反應更加迅速、及時。
本發(fā)明的數(shù)字選頻技術具有噪聲抑制功能。傳統(tǒng)的模擬直放站在使用時，不 論是否有信號輸入，各級放大器都在工作，會產(chǎn)生不必要的噪聲輸出，尤其是上行 鏈路，當多個直放站同時使用時會導致基站的上行底噪聲被抬高，這也限制了直放 站的使用。本發(fā)明的技術在數(shù)字選頻器內(nèi)設計了輸入功率檢測功能，只有輸入功率 超過輸入打開門限時，相應的信道才會打幵。由于數(shù)字處理方式的反應速度快速， 因此可以實現(xiàn)分時隙、分信道的噪聲控制。而在模擬直放站中，這樣的功能是很難 實現(xiàn)的。
本發(fā)明的數(shù)字選頻技術還具有話務統(tǒng)計功能(選配功能)。通過統(tǒng)計上行各信 道的占用時間，可以對直放站覆蓋區(qū)多信道數(shù)字選頻器產(chǎn)品內(nèi)產(chǎn)生的話務量進行統(tǒng) 計，從而可以在網(wǎng)管系統(tǒng)上實現(xiàn)信道調(diào)度，保證話務資源的充分利用。
當然，本技術領域內(nèi)的一般技術人員應當認識到，上述實施例僅是用來說明 本發(fā)明，而并非用作對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實 施例的變換、變型都將落在本發(fā)明權利要求的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種多信道數(shù)字選頻技術，它包括雙工器、低噪聲放大器和功率放大器，其特征在于，它還包括輸入處理單元、輸出處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、主時鐘單元、數(shù)字中頻處理單元、接口單元、模塊主控單元和電源器處理單元，它們通過線路連接；所述輸入處理單元、輸出處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、主時鐘單元、數(shù)字中頻處理單元組成數(shù)字頻率選擇模塊；輸入信號經(jīng)過輸入處理單元處理后，進入現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)運算處理，完成對各信道的數(shù)字選擇、數(shù)字濾波，獲得各信道的數(shù)據(jù)；數(shù)字選頻濾波器對這些數(shù)據(jù)進行濾波和選擇，將獲得的各信道的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，將數(shù)字信號變成模擬信號，經(jīng)輸出處理單元處理后輸出；各信道的功能實現(xiàn)均在主時鐘單元和模塊主控單元的控制下完成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多信道數(shù)字選頻技術，其特征在于，所述雙工器為 第一雙工器和第二雙工器，第一雙工器接低噪聲放大器，低噪聲放大器另一端接輸 入處理單元，輸入處理單元接另一端接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元另一端接數(shù)字 中頻處理單元，數(shù)字中頻處理單元另一端接數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，數(shù)模轉(zhuǎn)換單元另一端接 輸出處理單元，輸出處理單元另一端接功率放大器，功率放大器另一端接第二雙工 器，主時鐘單元分別接輸入處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字中頻處理單元、數(shù)模轉(zhuǎn) 換單元、輸出處理單元；接口單元接模塊主控單元，電源器處理單元一端接模塊主 控單元，電源器處理單元另一端接數(shù)字頻率選擇模塊，模塊主控單元接數(shù)字頻率選 擇模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多信道數(shù)字選頻技術，輸入/輸出處理單元、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、主時鐘單元、數(shù)字中頻處理單元組成數(shù)字頻率選擇模塊。輸入信號經(jīng)過輸入處理單元處理后，進入現(xiàn)場可編程門陣列FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，F(xiàn)PGA對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)運算處理，完成對各信道的數(shù)字選擇、數(shù)字濾波，獲得各信道的數(shù)據(jù)。數(shù)字選頻濾波器對這些數(shù)據(jù)進行濾波和選擇，將獲得的各信道的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)輸出處理單元處理后輸出。各信道的功能實現(xiàn)均在主時鐘單元和模塊主控單元的控制下完成。本發(fā)明具有過功率保護功能，上行噪聲抑制功能，以及可提供上行鏈路的話務統(tǒng)計功能，可大量應用于移動通信基站等領域。
文檔編號H04B7/155GK101350661SQ200810042498
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權日2008年9月4日
發(fā)明者蘭建伙, 娟 曹, 董雪松, 陳振云, 陳玉增 申請人:上海東洲羅頓通信技術有限公司