專利名稱：一種實現(xiàn)直放站自激干擾消除的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)直放站自激干擾消除的裝置及方法，具體涉及一種消除直放站 重發(fā)天線反饋到施主天線的干擾，防止直放站自激的裝置。
背景技術(shù)：
無線直放站作為直放站的基礎(chǔ)產(chǎn)品，已經(jīng)應(yīng)用多年，價格便宜是其主要優(yōu)勢，但是 無線直放站存在工程安裝不合理設(shè)備容易自激問題，此問題對直放站安裝工程要求極 高。通常工程應(yīng)用條件下，要求增益余量GM (隔離-增益)至少為15dB。傳統(tǒng)無線直 放站通常只能通過采用物理方式增加隔離度，增大天線之間的距離，采用隔離網(wǎng)、減小 設(shè)備增益等方式解決。
綜上所述，采用傳統(tǒng)方式的無線直放站，在應(yīng)用場合和施工方面均有著難以克服的 困難，而且通常工程附加成本也比較高。為此需要研究采用數(shù)字處理技術(shù)提高無線直放 站增益的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決無線直放站隔離度要求的問題，本發(fā)明提出一種實現(xiàn)直放站自激干擾消除的 裝置，該裝置包括低噪聲放大單元、射頻到中頻模擬混頻單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下 變頻單元、自動電平控制單元、自激消除處理單元、數(shù)字上變頻單元、自動增益補償單 元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、中頻到射頻模擬混頻單元；直放站接收的射頻信號經(jīng)低噪放放大、 射頻到中頻模擬混頻單元轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l模擬信號后，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元及數(shù)字下變頻單元 為數(shù)字基帶信號，數(shù)字基帶信號進入自激消除處理單元，對干擾信號的參考信號以一定 長度的復(fù)系數(shù)進行濾波，得到干擾信號的估計信號，接收的數(shù)字基帶信號減去干擾信號 的估計信號得到輸出信號；得到的輸出信號經(jīng)過數(shù)字上變頻轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號，經(jīng)數(shù) 模轉(zhuǎn)換單元、中頻到射頻模擬混頻單元后變成相應(yīng)射頻信號輸出。
所述自激消除處理單元還包括自適應(yīng)算法單元和自激消除數(shù)字濾波單元；把輸入的 數(shù)字基帶信號和輸出的數(shù)字基帶信號采用分時方式由自激消除數(shù)字濾波單元輸入到自 適應(yīng)算法單元，經(jīng)過自適應(yīng)算法處理后得到數(shù)字濾波器系數(shù)，自適應(yīng)算法單元把得到的 數(shù)字濾波器系數(shù)回傳給自激消除數(shù)字濾波處理單元；自激消除數(shù)字濾波單元利用得到的 數(shù)字濾波器系數(shù)對干擾信號的參考信號進行濾波，輸出干擾信號的估計信號，從輸入信號中減去干擾信號的估計信號，從而得到有用信號的輸出。
同時，本發(fā)明還提出一種實現(xiàn)直放站自激干擾消除的方法，包括
步驟l，信號接收，直放站接收的射頻信號經(jīng)前端低噪放放大、混頻器混頻變?yōu)橹?br> 頻模擬信號，中頻模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(ADC)后變?yōu)閿?shù)字寬帶信號；
步驟2，自動電平控制，自動電平控制單元負責(zé)檢測接收信號的功率，當功率高于
所設(shè)定的門限值，控制低噪放單元的數(shù)控衰減器，衰減接收射頻鏈路的增益，使接收信
號強度保持在所設(shè)定的門限值以下；
步驟3，數(shù)字下變頻，數(shù)字寬帶信號經(jīng)數(shù)字混頻和采樣率抽取濾波器后轉(zhuǎn)換為數(shù)字
基帶信號；
步驟4，自適應(yīng)數(shù)字信號處理，把輸入的數(shù)字基帶信號和輸出的數(shù)字基帶信號采用 分時方式由自激消除數(shù)字濾波單元輸入到自適應(yīng)算法單元，經(jīng)過自適應(yīng)算法處理后得到 數(shù)字濾波器系數(shù)，自適應(yīng)算法單元把得到的數(shù)字濾波器系數(shù)回傳給自激消除數(shù)字濾波處 理單元；
步驟5，自激消除數(shù)字濾波，自激消除數(shù)字濾波單元利用得到的數(shù)字濾波器系數(shù)對 干擾信號的參考信號進行濾波，輸出干擾信號的估計信號，從輸入信號中減去干擾信號 的估計信號，從而得到有用信號的輸出；
步驟6，數(shù)字上變頻，從自激消除處理單元輸出的數(shù)字基帶信號，經(jīng)數(shù)字升采樣濾 波器插值，數(shù)字混頻后上變頻為所設(shè)定頻段的數(shù)字中頻信號；
步驟7，自動增益補償，檢測輸出功率，當輸出功率小于最大輸出功率門限時，判 別前端低噪放數(shù)控衰減器有無衰減，若有衰減時，補償衰減值，使信號鏈路增益不產(chǎn)生 壓縮；
步驟8，信號發(fā)送，數(shù)字中頻信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換單元進行數(shù)模轉(zhuǎn)換為中頻正交模擬信 號輸出到正交混頻器中，混頻器輸出所定頻段的射頻信號，經(jīng)放大后輸出模擬射頻信號。
在所述步驟2中，自激消除單元計算輸入信號的瞬時功率，累積一定計數(shù)長度的瞬 時功率，得到平均功率；當檢測到的平均功率值高于所設(shè)定的上門限值時，判斷此時功 率值與上門限值得誤差大小，通過査表換算成dB值，并控制射頻前端數(shù)控衰減器衰減 相應(yīng)的dB值；當檢測得到的平均功率小于下門限值，若射頻前端數(shù)控衰減器有衰減， 則進入衰減回退過程，即控制衰減器以0.5dB的步進減小衰減值，直到平均功率大于下 門限值為止；若前端數(shù)控衰減器無衰減，則不處理；
在所述步驟4中，自適應(yīng)算法單元接收自激消除處理輸入的數(shù)字基帶信號和輸出的
5數(shù)字基帶信號，進行歸一化最小均方誤差計算，得到濾波器系數(shù)；
在所述步驟5中，輸入自激消除單元的數(shù)字基帶信號和輸出自激消除單元的數(shù)字基 帶信號分時傳給自適應(yīng)算法單元，輸出數(shù)字基帶信號經(jīng)時延后，送給數(shù)字濾波器；
時延值約為本裝置射頻輸入口到射頻發(fā)射口的處理時延；經(jīng)過時延后的信號進入數(shù) 字濾波器中濾波，濾波器為時變復(fù)系數(shù)FIR濾波器；濾波器系數(shù)由自適應(yīng)算法單元傳過 來，系數(shù)同步無縫導(dǎo)入濾波器中；
由于可能出現(xiàn)輸入的自激干擾信號比有用信號大，造成前端自動增益控制單元衰減 了輸入的混合信號，自激消除后，造成有用信號的壓縮。自動增益補償單元檢測對消后 的信號的功率，當前端產(chǎn)生衰減，而后級沒有達到最大功率輸出后，補償衰減了的增益 值，直到達到最大功率輸出門限為止。
本發(fā)明利用軟件無線電原理，采用數(shù)字信號處理技術(shù)，能夠大幅度地降低無線直放 站工程安裝對隔離度的要求，從而增大直放站增益，擴大無線直放站覆蓋范圍。


圖1為本發(fā)明實現(xiàn)直放站自激干擾消除的裝置的構(gòu)架圖。 圖2為本發(fā)明自激消除處理單元內(nèi)部功能圖。
具體實施例方式
下面通過附圖詳細說明本發(fā)明的實現(xiàn)過程。
參見圖l，本發(fā)明實現(xiàn)直放站自激干擾消除的裝置的特征在于直放站接收的射頻 信號經(jīng)前端模擬射頻裝置(低噪放大器及混頻單元)變?yōu)橹蓄l模擬信號，中頻模擬信號 經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(ADC)及數(shù)字下變頻單元(DDC)轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號，數(shù)字基帶信 號進入自激消除處理單元，對干擾信號的參考信號(輸出信號的采樣)以一定長度的復(fù) 系數(shù)進行濾波，得到干擾信號的估計信號。接收的數(shù)字基帶信號減去干擾信號的估計信 號得到輸出信號，經(jīng)過數(shù)字上變頻單元(DUC)轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元 (DAC)轉(zhuǎn)換后輸出中頻模擬信號到后端模擬射頻裝置(混頻單元及功率放大器)。
圖2為本發(fā)明自激消除處理單元內(nèi)部功能圖。本發(fā)明實現(xiàn)直放站自激干擾消除的裝 置的算法由干擾消除處理單元和自適應(yīng)算法單元完成。在不滿足傳統(tǒng)無線直放站隔離度 要求的情況下，接收的射頻信號中包含有直放站重發(fā)天線反饋到施主天線的信號。
本發(fā)明裝置的工作流程如下
步驟l，信號接收，直放站接收的射頻信號經(jīng)前端低噪放放大、混頻器混頻變?yōu)橹蓄l模擬信號，中頻模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(ADC)后變?yōu)閿?shù)字寬帶信號；
步驟2，自動電平控制，自動電平控制單元負責(zé)檢測接收信號的功率，當功率高于
所設(shè)定的門限值，控制低噪放單元的數(shù)控衰減器，衰減接收射頻鏈路的增益，使接收信
號強度保持在所設(shè)定的門限值以下；
步驟3，數(shù)字下變頻，數(shù)字寬帶信號經(jīng)數(shù)字混頻和采樣率抽取濾波器后轉(zhuǎn)換為數(shù)字
基帶信號；
步驟4，自適應(yīng)數(shù)字信號處理，把輸入的數(shù)字基帶信號和輸出的數(shù)字基帶信號采用 分時方式由自激消除數(shù)字濾波單元輸入到自適應(yīng)算法單元，經(jīng)過自適應(yīng)算法處理后得到 數(shù)字濾波器系數(shù)，自適應(yīng)算法單元把得到的數(shù)字濾波器系數(shù)回傳給自激消除數(shù)字濾波處 理單元；
步驟5，自激消除數(shù)字濾波，自激消除數(shù)字濾波單元利用得到的數(shù)字濾波器系數(shù)對 干擾信號的參考信號進行濾波，輸出干擾信號的估計信號，從輸入信號中減去干擾信號 的估計信號，從而得到有用信號的輸出；
步驟6，數(shù)字上變頻，從自激消除處理單元輸出的數(shù)字基帶信號，經(jīng)數(shù)字升采樣濾 波器插值，數(shù)字混頻后上變頻為所設(shè)定頻段的數(shù)字中頻信號；
步驟7，自動增益補償，檢測輸出功率，當輸出功率小于最大輸出功率門限時，判 別前端低噪放數(shù)控衰減器有無衰減，若有衰減時，補償衰減值，使信號鏈路增益不產(chǎn)生 壓縮；
步驟8，信號發(fā)送，數(shù)字中頻信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換單元進行數(shù)模轉(zhuǎn)換為中頻正交模擬信 號輸出到正交混頻器中，混頻器輸出所定頻段的射頻信號，經(jīng)放大后輸出模擬射頻信號。
在步驟2中，自激消除單元計算輸入信號的瞬時功率，累積一定計數(shù)長度的瞬時功 率，得到平均功率，當檢測到的平均功率值高于所設(shè)定的上門限值時，判斷此時功率值 與上門限值得誤差大小，通過査表換算成dB值，并控制射頻前端數(shù)控衰減器衰減相應(yīng) 的dB值。當檢測得到的平均功率小于下門限值，若射頻前端數(shù)控衰減器有衰減，則進 入衰減回退過程，即控制衰減器以0.5dB的步進減小衰減值，直到平均功率大于下門限 值為止；若前端數(shù)控衰減器無衰減，則不處理。
在步驟4中，自適應(yīng)算法單元接收自激消除處理輸入的數(shù)字基帶信號和輸出的數(shù)字 基帶信號，進行歸一化最小均方誤差計算，得到濾波器系數(shù)。
在步驟5中，輸入自激消除單元的數(shù)字基帶信號和輸出自激消除單元的數(shù)字基帶信 號分時傳給自適應(yīng)算法單元，輸出數(shù)字基帶信號經(jīng)時延后，送給數(shù)字濾波器。時延值約為本裝置射頻輸入口到射頻發(fā)射口的處理時延。經(jīng)過時延后的信號進入數(shù)字濾波器中濾 波，濾波器為時變復(fù)系數(shù)FIR濾波器。濾波器系數(shù)由自適應(yīng)算法單元傳過來，系數(shù)同步 無縫導(dǎo)入濾波器中。
在步驟7中，由于可能出現(xiàn)輸入的自激干擾信號比有用信號大，造成前端自動增益 控制單元衰減了輸入的混合信號，自激消除后，造成有用信號的壓縮。自動增益補償單 元檢測對消后的信號的功率，當前端產(chǎn)生衰減，而后級沒有達到最大功率輸出后，補償 衰減了的增益值，直到達到最大功率輸出門限為止。
步驟2、 3、 4、 5、 6、 7可以在同一片DSP或FPGA或ASIC內(nèi)實現(xiàn)，也可以利用 多片DSP或FPGA或ASIC分工實現(xiàn)。
對于頻分雙工方式制式的直放站，上下行信號同時處理。數(shù)據(jù)和系數(shù)也是采取上述 時分復(fù)用方式。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實例，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍并不局限于此。本發(fā) 明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當 可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán) 利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)直放站自激干擾消除的方法，其特征在于包括以下步驟步驟1，信號接收，直放站接收的射頻信號經(jīng)前端低噪放放大、混頻器混頻變?yōu)橹蓄l模擬信號，中頻模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(ADC)后變?yōu)閿?shù)字寬帶信號；步驟2，自動電平控制，自動電平控制單元負責(zé)檢測接收信號的功率，當功率高于所設(shè)定的門限值，控制低噪放單元的數(shù)控衰減器，衰減接收射頻鏈路的增益，使接收信號強度保持在所設(shè)定的門限值以下；步驟3，數(shù)字下變頻，數(shù)字寬帶信號經(jīng)數(shù)字混頻和采樣率抽取濾波器后轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號；步驟4，自適應(yīng)數(shù)字信號處理，把輸入的數(shù)字基帶信號和輸出的數(shù)字基帶信號采用分時方式由自激消除數(shù)字濾波單元輸入到自適應(yīng)算法單元，經(jīng)過自適應(yīng)算法處理后得到數(shù)字濾波器系數(shù)，自適應(yīng)算法單元把得到的數(shù)字濾波器系數(shù)回傳給自激消除數(shù)字濾波處理單元；步驟5，自激消除數(shù)字濾波，自激消除數(shù)字濾波單元利用得到的數(shù)字濾波器系數(shù)對干擾信號的參考信號進行濾波，輸出干擾信號的估計信號，從輸入信號中減去干擾信號的估計信號，從而得到有用信號的輸出；步驟6，數(shù)字上變頻，從自激消除處理單元輸出的數(shù)字基帶信號，經(jīng)數(shù)字升采樣濾波器插值，數(shù)字混頻后上變頻為所設(shè)定頻段的數(shù)字中頻信號；步驟7，自動增益補償，檢測輸出功率，當輸出功率小于最大輸出功率門限時，判別前端低噪放數(shù)控衰減器有無衰減，若有衰減時，補償衰減值，使信號鏈路增益不產(chǎn)生壓縮；步驟8，信號發(fā)送，數(shù)字中頻信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換單元進行數(shù)模轉(zhuǎn)換為中頻正交模擬信號輸出到正交混頻器中，混頻器輸出所定頻段的射頻信號，經(jīng)放大后輸出模擬射頻信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在所述步驟2中，自激消除單元計算輸入信號的 瞬時功率，累積一定計數(shù)長度的瞬時功率，得到平均功率；當檢測到的平均功率值高于所設(shè)定的上門限值時，判斷此時功率值與上門限值得誤 差大小，通過査表換算成dB值，并控制射頻前端數(shù)控衰減器衰減相應(yīng)的dB值；當檢測得到的平均功率小于下門限值，若射頻前端數(shù)控衰減器有衰減，則進入衰減 回退過程，即控制衰減器以0.5dB的步進減小衰減值，直到平均功率大于下門限值為止; 若前端數(shù)控衰減器無衰減，則不處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在所述步驟4中，自適應(yīng)算法單元接收自激消除 處理輸入的數(shù)字基帶信號和輸出的數(shù)字基帶信號，進行歸一化最小均方誤差計算，得到 濾波器系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在所述步驟5中，輸入自激消除單元的數(shù)字基帶 信號和輸出自激消除單元的數(shù)字基帶信號分時傳給自適應(yīng)算法單元，輸出數(shù)字基帶信號 經(jīng)時延后，送給數(shù)字濾波器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方:法，在所述步驟7中，由于可能出現(xiàn)輸入的自激干擾 信號比有用信號大，造成前端自動增益控制單元衰減了輸入的混合信號，自激消除后， 造成有用信號的壓縮。自動增益補償單元檢測對消后的信號的功率，當前端產(chǎn)生衰減， 而后級沒有達到最大功率輸出后，補償衰減了的增益值，直到達到最大功率輸出門限為 止。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-6任一項所述的方法，步驟2、 3、 4、 5、 6、 7在同一片DSP、 FPGA或ASIC內(nèi)實現(xiàn)，或者，利用多片DSP、 FPGA或ASIC分工實現(xiàn)。
7. —種實現(xiàn)直放站自激干擾消除的裝置，其特征在于該裝置包括低噪聲放大單元、 射頻到中頻模擬混頻單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元、自動電平控制單元、自激 消除處理單元、數(shù)字上變頻單元、自動增益補償單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、中頻到射頻模擬混頻單元；直放站接收的射頻信號經(jīng)低噪放放大、射頻到中頻模擬混頻單元轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l模擬信 號后，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元及數(shù)字下變頻單元為數(shù)字基帶信號，數(shù)字基帶信號進入自激消 除處理單元，對干擾信號的參考信號以一定長度的復(fù)系數(shù)進行濾波，得到干擾信號的估計信號，接收的數(shù)字基帶信號減去干擾信號的估計信號得到輸出信號；得到的輸出信號 經(jīng)過數(shù)字上變頻轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、中頻到射頻模擬混頻單元后變 成相應(yīng)射頻信號輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，所述自激消除處理單元還包括自適應(yīng)算法單元和 自激消除數(shù)字濾波單元；把輸入的數(shù)字基帶信號和輸出的數(shù)字基帶信號采用分時方式由 自激消除數(shù)字濾波單元輸入到自適應(yīng)算法單元，經(jīng)過自適應(yīng)算法處理后得到數(shù)字濾波器 系數(shù)，自適應(yīng)算法單元把得到的數(shù)字濾波器系數(shù)回傳給自激消除數(shù)字濾波處理單元；自 激消除數(shù)字濾波單元利用得到的數(shù)字濾波器系數(shù)對干擾信號的參考信號進行濾波，輸出 干擾信號的估計信號，從輸入信號中減去干擾信號的估計信號，從而得到有用信號的輸 出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)直放站自激干擾消除的裝置，其特征在于該裝置包括低噪聲放大單元、射頻到中頻模擬混頻單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元、自動電平控制單元、自激消除處理單元、數(shù)字上變頻單元、自動增益補償單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、中頻到射頻模擬混頻單元；本發(fā)明同時還提出一種實現(xiàn)直放站自激干擾消除的方法。本發(fā)明利用軟件無線電原理，采用數(shù)字信號處理技術(shù)，能夠大幅度地降低無線直放工程安裝對隔離度的要求，從而增大直放站增益，擴大無線直放站覆蓋范圍。
文檔編號H04B7/155GK101656562SQ20091009265
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者劉永飄, 清 蔡, 偉 鄭, 濤 黃 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司