專利名稱：Gsm數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多載波無線通信領(lǐng)域，特別針對GSM蜂窩移動通信系統(tǒng)，提出了一種 底噪聲的抑制方法，尤其是適用于GSM數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法。
背景技術(shù)：
隨著移動通信事業(yè)的飛速發(fā)展，人們對蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積以及覆蓋質(zhì) 量的要求不斷提高。由于無線信號的傳輸特點(diǎn)，不可避免地在市區(qū)或郊區(qū)存在覆蓋盲區(qū)。而 這些盲區(qū)由于范圍往往不大，用戶量也不多，在這些盲區(qū)采用新建基站的辦法顯得成本較 高。直放站以其投資較少、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為彌補(bǔ)盲區(qū)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋的 重要手段。截至目前為止，GSM直放站均采用模擬制式的信號雙向處理技術(shù)，由于它直接對所 在基站和用戶手機(jī)的射頻信號進(jìn)行接收、放大和重發(fā)，故它的性能和指標(biāo)的好壞也直接影 響移動通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。一個高質(zhì)量的直放站可以有效地改善這些地區(qū)的通信質(zhì)量，解決 掉話等問題，反之一個性能低劣的直放站則會給移動通信網(wǎng)絡(luò)帶來不必要的干擾和噪聲， 引起掉話或基站閉塞，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。無線通信系統(tǒng)中，通信雙方會由于通信距離變化、障礙物阻礙等因素，使得通信雙 方接收的信號較小，當(dāng)接收的信號強(qiáng)度在接收門限上下波動時，通信就會出現(xiàn)時而接通，時 而斷開的現(xiàn)象，這樣就給無線通信網(wǎng)絡(luò)帶來了不必要的干擾和噪聲，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。數(shù)字光纖直放站可實(shí)現(xiàn)多載波、靈活多樣的快速組網(wǎng)方式，支持多頻段和開放式 架構(gòu)，該系統(tǒng)通常由一臺近端機(jī)和多臺級聯(lián)的遠(yuǎn)端機(jī)組成。目前所應(yīng)用的數(shù)字光纖直放站 遠(yuǎn)端機(jī)結(jié)構(gòu)如圖Ia所示，通常包括模擬信號處理模塊和數(shù)字信號處理模塊，其中模擬信號 處理模塊主要包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、低噪聲放大器、多載波功放和模 擬射頻接收、發(fā)射機(jī)；該數(shù)字信號處理模塊主要包括數(shù)字下變頻模塊、數(shù)字上變頻模塊和光 纖通信(CPRI)接口 ；用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字上下變頻，以及光纖通信(CPRI)等功能。圖Ib描述習(xí) 有數(shù)字光纖直放站的主要模塊之一數(shù)字下變頻模塊的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)一個分配有η個載頻頻 點(diǎn)的GSM小區(qū)，其應(yīng)具有η個選頻通道，即其選頻通道的個數(shù)必需與小區(qū)分配到的載頻數(shù)相 同。其中可以通過配置每個選頻通道的頻率字來配置混頻的角頻率《，這個可以由工程人員 在設(shè)備安裝時通過設(shè)備的人機(jī)交互系統(tǒng)等手段人為配置。由于習(xí)有的GSM數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)中沒有底噪聲抑制功能，這樣當(dāng)多臺遠(yuǎn)端機(jī) 級聯(lián)時，在同一個時隙中，各個遠(yuǎn)端機(jī)上行噪聲也會在近端機(jī)疊加，從而出現(xiàn)較高的底噪 聲，通過近端機(jī)耦合到基站，影響基站系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種GSM數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法，能 夠有效地根據(jù)多載波通信系統(tǒng)中各個載波信號的特征，通過在遠(yuǎn)端機(jī)內(nèi)增加底噪聲抑制模 塊來實(shí)現(xiàn)噪聲抑制，避免上行噪聲的疊加；同時通過設(shè)置開和關(guān)兩個噪聲的門限，來避免在進(jìn)行底噪聲抑制時出現(xiàn)的開關(guān)頻繁切換。一種GSM數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法，主要包括以下幾個步驟步驟1 先通過儀器測量出整個系統(tǒng)的底噪聲，設(shè)定作為遠(yuǎn)端機(jī)的GSM數(shù)字直放站 中底噪聲抑制模塊的噪聲關(guān)閉門限比測量所得的整個系統(tǒng)的底噪聲略大3dB，且設(shè)定噪聲 開啟門限比噪聲關(guān)閉門限高2dB至SdB ；步驟2、作為遠(yuǎn)端機(jī)的GSM數(shù)字光纖直放站通過天線將無線多載波信號耦合進(jìn)來， 經(jīng)由射頻處理模塊的放大、混頻、濾波等處理后轉(zhuǎn)變成模擬中頻多載波信號，接著通過模數(shù) 轉(zhuǎn)換器將其變成數(shù)字信號；最后通過數(shù)字下變頻模塊將輸入的數(shù)字信號分別經(jīng)過混頻、抽 取濾波轉(zhuǎn)換成零中頻信號，并送至底噪聲抑制模塊；步驟3 該底噪聲抑制模塊通過在數(shù)字下變頻模塊的各個頻點(diǎn)最后一級抽取濾波 器后設(shè)置功率計算及判別單元，計算出該零中頻信號中各個頻點(diǎn)最后一級抽取濾波器的能 量譜，并將當(dāng)前能量譜與噪聲開啟與關(guān)閉門限進(jìn)行比較，當(dāng)輸入信號能量譜小于噪聲關(guān)閉 門限，則信號輸出為0，若輸入信號能量逐漸增大并大于噪聲開啟門限時，才將輸入信號無 失真輸出；而當(dāng)輸入信號能量減小且還高于噪聲關(guān)閉門限時，繼續(xù)讓輸入信號無失真地輸 出，直到輸入信號能量低于噪聲關(guān)閉門限時，則信號輸出為0。本發(fā)明一種GSM數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法，在作為遠(yuǎn)端機(jī)的 GSM數(shù)字光纖直放站中設(shè)置底噪聲抑制模塊，通過將輸入信號與噪聲關(guān)閉與開啟門限的比 較，對輸入信號中的底噪聲進(jìn)行抑制；這樣當(dāng)多臺遠(yuǎn)端機(jī)級聯(lián)時，在同一個時隙中，各個遠(yuǎn) 端機(jī)上行噪聲不會在近端機(jī)中出現(xiàn)底噪聲疊加從而產(chǎn)生較高的的底噪聲，并耦合到基站， 進(jìn)而影響到基站系統(tǒng)的性能，因此，本發(fā)明能較好地控制底噪聲對整個基站系統(tǒng)的干擾。


圖Ia為已有的GSM數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)的工作原理框圖；圖Ib為已有的GSM數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)的數(shù)字下變頻的工作原理框圖；圖2a為增加了底噪聲抑制模塊的GSM數(shù)字光纖直放站系統(tǒng)的工作原理框圖；圖2b為數(shù)字下變頻增加了底噪聲抑制模塊后的詳細(xì)工作原理框圖；圖3為本發(fā)明中靜噪門限的處理過程示意圖。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施例方式如圖2a所示，本發(fā)明提出了一種GSM數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方 法，將寬帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)盡可能靠近射頻，最大程度上通過軟件來實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的 各種功能。該GSM數(shù)字光纖直放站可實(shí)現(xiàn)多載波、靈活多樣的快速組網(wǎng)方式，支持多頻段和 開放式架構(gòu)，該系統(tǒng)通常由一臺近端機(jī)和多臺級聯(lián)的遠(yuǎn)端機(jī)組成。本發(fā)明針對該遠(yuǎn)端機(jī)進(jìn) 行底噪聲的抑制。作為遠(yuǎn)端機(jī)的GSM數(shù)字光纖直放站主要包括模擬信號處理模塊1和數(shù) 字信號處理模塊2，其中模擬信號處理模塊1包括天線11、射頻處理模塊14、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 15、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 16 ；該數(shù)字信號處理模塊2包括數(shù)字下變頻(DDC)模塊21、數(shù)字 上變頻(DUC)模塊22、底噪聲抑制模塊23、光纖通信模塊(CPRI) 24和光電轉(zhuǎn)換器25。
首先，作為遠(yuǎn)端機(jī)的GSM數(shù)字光纖直放站將無線多載波信號通過天線11將射頻信 號耦合進(jìn)來，射頻處理模塊14完成射頻信號與模擬中頻信號之間的轉(zhuǎn)換，接著通過模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(ADC) 15轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后通過數(shù)字下變頻(DDC)模塊21的數(shù)字混頻和抽取濾波 等處理過程將輸入的數(shù)字信號變成零中頻信號。無線通信系統(tǒng)的基帶信號若經(jīng)過偽隨機(jī)處理，則該信號的功率譜密度大小與信號 的能量譜成正比，而信號的能量譜則與一段時間內(nèi)的信號能量成正比。故本發(fā)明可以求出 一段時間內(nèi)輸入信號的能量，即可以等價于輸入信號的功率譜密度。由于工程實(shí)現(xiàn)上，一般 要求濾波器的帶外抑制達(dá)到60dBc。因此該輸入信號的功率譜主要集中在某一頻帶范圍內(nèi)。如圖3所示，本發(fā)明提出了一種設(shè)置兩個噪聲門限來抑制噪聲的方法，其中一個 為噪聲開啟門限，另一個為噪聲關(guān)閉門限。當(dāng)輸入信號能量小于噪聲關(guān)閉門限，則將輸出信號置為0，若輸入信號能量逐漸增 大并大于噪聲開啟門限時，才將輸出信號等于無失真輸出；而當(dāng)輸入信號能量減小且還高 于噪聲關(guān)閉門限時，繼續(xù)讓輸入信號無失真地輸出，直到輸入信號能量低于噪聲關(guān)閉門限 時，將信號輸出置為0。本發(fā)明提供了一種GSM數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法，包括以下幾 個步驟步驟1 底噪聲抑制模塊23的噪聲開啟與關(guān)閉門限的設(shè)定—般根據(jù)工程應(yīng)用的情況來確定的，一般與前端射頻模塊的增益和模數(shù)轉(zhuǎn)換器15 的SNR有關(guān)，前級射頻模塊增益越大，其射頻模塊的底噪聲也相應(yīng)的比較大。一般噪聲關(guān)閉 門限要比射頻模塊的最大底噪聲高；另外噪聲開啟門限要比噪聲關(guān)閉門限高，具體與系統(tǒng) 硬件電路的底噪聲有關(guān)。本發(fā)明通過儀器測量整個系統(tǒng)的底噪聲，設(shè)定底噪聲抑制模塊23 的噪聲關(guān)閉門限比所測量得到的整個系統(tǒng)的底噪聲略大3dB以上，這樣可以保證系統(tǒng)的電 路噪聲不會干擾數(shù)字處理過程；且設(shè)定噪聲開啟門限比噪聲關(guān)閉門限高2dB至8dB，這樣可 以避免由于信號的頻繁切換，造成的信號被截斷后，信號非線性失真導(dǎo)致的頻譜擴(kuò)散；步驟2、作為遠(yuǎn)端機(jī)的GSM數(shù)字光纖直放站通過天線11將無線多載波信號耦合 進(jìn)來，再通過射頻處理模塊14的放大、混頻、濾波等處理后，將其轉(zhuǎn)變成模擬中頻多載波信 號，接著通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 15將其變成數(shù)字信號；最后通過數(shù)字下變頻模塊21將輸入
的多載波信號分別經(jīng)過混頻、抽取濾波轉(zhuǎn)換成零中頻信號，即XO (η), Xl (n),......,Xn (η)，
并送至底噪聲抑制模塊23 ；步驟3 如圖2b所示，該底噪聲抑制模塊23通過在數(shù)字下變頻模塊21各個頻點(diǎn) 最后一級抽取濾波器后設(shè)置的功率計算及判別單元，計算出該零中頻信號中各個頻點(diǎn)最后 一級抽取濾波器的能量譜，并將當(dāng)前能量譜與噪聲開啟和關(guān)閉門限進(jìn)行比較，當(dāng)輸入信號 能量譜小于噪聲關(guān)閉門限，則將該輸入信號視為底噪聲，信號輸出為0，若輸入信號能量逐 漸增大并大于噪聲開啟門限時，將輸入信號無失真輸出；而當(dāng)輸入信號能量減小且高于噪 聲關(guān)閉門限時，繼續(xù)讓輸入信號無失真地輸出，直到輸入信號能量低于噪聲關(guān)閉門限時，則 將該信號視為底噪聲，信號輸出為0。所述的輸入零中頻信號Xn (η)的能量譜Ex (η) = Ix (η) 2+Qx (η)2，其中Ex (η)表示 輸入信號Xn (η)的能量譜，Ix(Ii)表示I路信號，Qx (η)表示Q路信號，j用來表示復(fù)信號； 在FPGA實(shí)現(xiàn)過程中，一般可以采用乘累加的過程計算出上述能量譜。
如圖3所示，所述的Ex表示輸入信號X (η)的能量譜，而EofT與Eon分別表示噪聲 關(guān)閉門限與噪聲開啟門限，Disable為1表示不啟用噪聲抑制功能，也就是將輸出信號Χ(η) out等于輸入信號X(n)，將輸入信號無失真地輸出；而Disable為O表示啟用噪聲抑制功 能，也就是將輸入信號X (η)視為底噪聲不輸出，則輸出信號X (n) out等于0，從圖2b中亦可 看到底噪聲的抑制流程。
權(quán)利要求
一種GSM數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法，其特征在于包括以下幾個步驟步驟1先通過儀器測量出整個系統(tǒng)的底噪聲，設(shè)定作為遠(yuǎn)端機(jī)的GSM數(shù)字直放站中底噪聲抑制模塊的噪聲關(guān)閉門限比測量所得的整個系統(tǒng)的底噪聲略大3dB，且設(shè)定噪聲開啟門限比噪聲關(guān)閉門限高2dB至8dB；步驟2、作為遠(yuǎn)端機(jī)的GSM數(shù)字光纖直放站通過天線將無線多載波信號耦合進(jìn)來，經(jīng)由射頻處理模塊的放大、混頻、濾波等處理轉(zhuǎn)變成模擬中頻多載波信號，接著通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其變成數(shù)字信號；最后通過數(shù)字下變頻模塊將輸入的數(shù)字信號分別經(jīng)過混頻、抽取濾波轉(zhuǎn)換成零中頻信號，并送至底噪聲抑制模塊；步驟3該底噪聲抑制模塊通過在數(shù)字下變頻模塊各個頻點(diǎn)最后一級抽取濾波器后設(shè)置的功率計算及判別單元，計算出該零中頻信號中各個頻點(diǎn)最后一級抽取濾波器的能量譜，并將當(dāng)前能量譜與噪聲開啟和關(guān)閉門限進(jìn)行比較，當(dāng)輸入信號能量小于噪聲關(guān)閉門限，則信號輸出為0，若輸入信號能量逐漸增大并大于噪聲開啟門限時，則將輸入信號無失真輸出；而當(dāng)輸入信號能量減小且高于噪聲關(guān)閉門限時，繼續(xù)讓輸入信號無失真地輸出，直到輸入信號能量低于噪聲關(guān)閉門限時，則信號輸出為0。
全文摘要
本發(fā)明一種GSM數(shù)字光纖直放站上行鏈路底噪聲的抑制方法，作為遠(yuǎn)端機(jī)的GSM數(shù)字光纖直放站先將無線多載波信號轉(zhuǎn)換為零中頻信號，該底噪聲抑制模塊通過在數(shù)字下變頻模塊各個頻點(diǎn)最后一級抽取濾波器后設(shè)置的功率計算及判別單元，計算出該零中頻信號中各個頻點(diǎn)的能量譜，并與噪聲開啟關(guān)閉門限進(jìn)行比較，當(dāng)輸入信號能量小于噪聲關(guān)閉門限，則信號輸出為0，若輸入信號能量逐漸增大并大于噪聲開啟門限時，將輸入信號無失真輸出；而當(dāng)輸入信號能量減小且高于噪聲關(guān)閉門限時，繼續(xù)讓輸入信號無失真地輸出，直到輸入信號能量低于噪聲關(guān)閉門限時，則信號輸出為0；本發(fā)明對輸入信號中的底噪聲進(jìn)行抑制，當(dāng)多臺遠(yuǎn)端機(jī)級聯(lián)時不會出現(xiàn)底噪聲累加，較好地控制了底噪聲對整個系統(tǒng)的干擾。
文檔編號H04B7/14GK101938306SQ20091011264
公開日2011年1月5日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者石江宏, 謝思雄, 陳凌宇, 陳岳林 申請人:廈門大學(xué)