专利名称：Gsm数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法
技术领域：
本发明属于多载波无线通信领域，特别针对GSM蜂窝移动通信系统，提出了一种 底噪声的抑制方法，尤其是适用于GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法。
背景技术：
随着移动通信事业的飞速发展，人们对蜂窝移动通信网络的覆盖面积以及覆盖质 量的要求不断提高。由于无线信号的传输特点，不可避免地在市区或郊区存在覆盖盲区。而 这些盲区由于范围往往不大，用户量也不多，在这些盲区采用新建基站的办法显得成本较 高。直放站以其投资较少、结构简单、安装方便灵活等优点，成为弥补盲区，优化网络覆盖的 重要手段。截至目前为止，GSM直放站均采用模拟制式的信号双向处理技术，由于它直接对所 在基站和用户手机的射频信号进行接收、放大和重发，故它的性能和指标的好坏也直接影 响移动通信网络的质量。一个高质量的直放站可以有效地改善这些地区的通信质量，解决 掉话等问题，反之一个性能低劣的直放站则会给移动通信网络带来不必要的干扰和噪声， 引起掉话或基站闭塞，严重影响网络质量。无线通信系统中，通信双方会由于通信距离变化、障碍物阻碍等因素，使得通信双 方接收的信号较小，当接收的信号强度在接收门限上下波动时，通信就会出现时而接通，时 而断开的现象，这样就给无线通信网络带来了不必要的干扰和噪声，严重影响通信质量。数字光纤直放站可实现多载波、灵活多样的快速组网方式，支持多频段和开放式 架构，该系统通常由一台近端机和多台级联的远端机组成。目前所应用的数字光纤直放站 远端机结构如图Ia所示，通常包括模拟信号处理模块和数字信号处理模块，其中模拟信号 处理模块主要包括数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、低噪声放大器、多载波功放和模 拟射频接收、发射机；该数字信号处理模块主要包括数字下变频模块、数字上变频模块和光 纤通信(CPRI)接口 ；用于实现数字上下变频，以及光纤通信(CPRI)等功能。图Ib描述习 有数字光纤直放站的主要模块之一数字下变频模块的结构图。当一个分配有η个载频频 点的GSM小区，其应具有η个选频通道，即其选频通道的个数必需与小区分配到的载频数相 同。其中可以通过配置每个选频通道的频率字来配置混频的角频率《，这个可以由工程人员 在设备安装时通过设备的人机交互系统等手段人为配置。由于习有的GSM数字光纤直放站系统中没有底噪声抑制功能，这样当多台远端机 级联时，在同一个时隙中，各个远端机上行噪声也会在近端机叠加，从而出现较高的底噪 声，通过近端机耦合到基站，影响基站系统的性能。
发明内容
本发明的目的在于提出一种GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法，能 够有效地根据多载波通信系统中各个载波信号的特征，通过在远端机内增加底噪声抑制模 块来实现噪声抑制，避免上行噪声的叠加；同时通过设置开和关两个噪声的门限，来避免在进行底噪声抑制时出现的开关频繁切换。一种GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法，主要包括以下几个步骤步骤1 先通过仪器测量出整个系统的底噪声，设定作为远端机的GSM数字直放站 中底噪声抑制模块的噪声关闭门限比测量所得的整个系统的底噪声略大3dB，且设定噪声 开启门限比噪声关闭门限高2dB至SdB ；步骤2、作为远端机的GSM数字光纤直放站通过天线将无线多载波信号耦合进来， 经由射频处理模块的放大、混频、滤波等处理后转变成模拟中频多载波信号，接着通过模数 转换器将其变成数字信号；最后通过数字下变频模块将输入的数字信号分别经过混频、抽 取滤波转换成零中频信号，并送至底噪声抑制模块；步骤3 该底噪声抑制模块通过在数字下变频模块的各个频点最后一级抽取滤波 器后设置功率计算及判别单元，计算出该零中频信号中各个频点最后一级抽取滤波器的能 量谱，并将当前能量谱与噪声开启与关闭门限进行比较，当输入信号能量谱小于噪声关闭 门限，则信号输出为0，若输入信号能量逐渐增大并大于噪声开启门限时，才将输入信号无 失真输出；而当输入信号能量减小且还高于噪声关闭门限时，继续让输入信号无失真地输 出，直到输入信号能量低于噪声关闭门限时，则信号输出为0。本发明一种GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法，在作为远端机的 GSM数字光纤直放站中设置底噪声抑制模块，通过将输入信号与噪声关闭与开启门限的比 较，对输入信号中的底噪声进行抑制；这样当多台远端机级联时，在同一个时隙中，各个远 端机上行噪声不会在近端机中出现底噪声叠加从而产生较高的的底噪声，并耦合到基站， 进而影响到基站系统的性能，因此，本发明能较好地控制底噪声对整个基站系统的干扰。
图Ia为已有的GSM数字光纤直放站系统的工作原理框图；图Ib为已有的GSM数字光纤直放站系统的数字下变频的工作原理框图；图2a为增加了底噪声抑制模块的GSM数字光纤直放站系统的工作原理框图；图2b为数字下变频增加了底噪声抑制模块后的详细工作原理框图；图3为本发明中静噪门限的处理过程示意图。以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详述。
具体实施例方式如图2a所示，本发明提出了一种GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方 法，将宽带的模数转换器(ADC)尽可能靠近射频，最大程度上通过软件来实现通信系统的 各种功能。该GSM数字光纤直放站可实现多载波、灵活多样的快速组网方式，支持多频段和 开放式架构，该系统通常由一台近端机和多台级联的远端机组成。本发明针对该远端机进 行底噪声的抑制。作为远端机的GSM数字光纤直放站主要包括模拟信号处理模块1和数 字信号处理模块2，其中模拟信号处理模块1包括天线11、射频处理模块14、模数转换器 (ADC) 15、数模转换器(DAC) 16 ；该数字信号处理模块2包括数字下变频(DDC)模块21、数字 上变频(DUC)模块22、底噪声抑制模块23、光纤通信模块(CPRI) 24和光电转换器25。
首先，作为远端机的GSM数字光纤直放站将无线多载波信号通过天线11将射频信 号耦合进来，射频处理模块14完成射频信号与模拟中频信号之间的转换，接着通过模数转 换器(ADC) 15转换成数字信号，最后通过数字下变频(DDC)模块21的数字混频和抽取滤波 等处理过程将输入的数字信号变成零中频信号。无线通信系统的基带信号若经过伪随机处理，则该信号的功率谱密度大小与信号 的能量谱成正比，而信号的能量谱则与一段时间内的信号能量成正比。故本发明可以求出 一段时间内输入信号的能量，即可以等价于输入信号的功率谱密度。由于工程实现上，一般 要求滤波器的带外抑制达到60dBc。因此该输入信号的功率谱主要集中在某一频带范围内。如图3所示，本发明提出了一种设置两个噪声门限来抑制噪声的方法，其中一个 为噪声开启门限，另一个为噪声关闭门限。当输入信号能量小于噪声关闭门限，则将输出信号置为0，若输入信号能量逐渐增 大并大于噪声开启门限时，才将输出信号等于无失真输出；而当输入信号能量减小且还高 于噪声关闭门限时，继续让输入信号无失真地输出，直到输入信号能量低于噪声关闭门限 时，将信号输出置为0。本发明提供了一种GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法，包括以下几 个步骤步骤1 底噪声抑制模块23的噪声开启与关闭门限的设定—般根据工程应用的情况来确定的，一般与前端射频模块的增益和模数转换器15 的SNR有关，前级射频模块增益越大，其射频模块的底噪声也相应的比较大。一般噪声关闭 门限要比射频模块的最大底噪声高；另外噪声开启门限要比噪声关闭门限高，具体与系统 硬件电路的底噪声有关。本发明通过仪器测量整个系统的底噪声，设定底噪声抑制模块23 的噪声关闭门限比所测量得到的整个系统的底噪声略大3dB以上，这样可以保证系统的电 路噪声不会干扰数字处理过程；且设定噪声开启门限比噪声关闭门限高2dB至8dB，这样可 以避免由于信号的频繁切换，造成的信号被截断后，信号非线性失真导致的频谱扩散；步骤2、作为远端机的GSM数字光纤直放站通过天线11将无线多载波信号耦合 进来，再通过射频处理模块14的放大、混频、滤波等处理后，将其转变成模拟中频多载波信 号，接着通过模数转换器(ADC) 15将其变成数字信号；最后通过数字下变频模块21将输入
的多载波信号分别经过混频、抽取滤波转换成零中频信号，即XO (η), Xl (n),......,Xn (η)，
并送至底噪声抑制模块23 ；步骤3 如图2b所示，该底噪声抑制模块23通过在数字下变频模块21各个频点 最后一级抽取滤波器后设置的功率计算及判别单元，计算出该零中频信号中各个频点最后 一级抽取滤波器的能量谱，并将当前能量谱与噪声开启和关闭门限进行比较，当输入信号 能量谱小于噪声关闭门限，则将该输入信号视为底噪声，信号输出为0，若输入信号能量逐 渐增大并大于噪声开启门限时，将输入信号无失真输出；而当输入信号能量减小且高于噪 声关闭门限时，继续让输入信号无失真地输出，直到输入信号能量低于噪声关闭门限时，则 将该信号视为底噪声，信号输出为0。所述的输入零中频信号Xn (η)的能量谱Ex (η) = Ix (η) 2+Qx (η)2，其中Ex (η)表示 输入信号Xn (η)的能量谱，Ix(Ii)表示I路信号，Qx (η)表示Q路信号，j用来表示复信号； 在FPGA实现过程中，一般可以采用乘累加的过程计算出上述能量谱。
如图3所示，所述的Ex表示输入信号X (η)的能量谱，而EofT与Eon分别表示噪声 关闭门限与噪声开启门限，Disable为1表示不启用噪声抑制功能，也就是将输出信号Χ(η) out等于输入信号X(n)，将输入信号无失真地输出；而Disable为O表示启用噪声抑制功 能，也就是将输入信号X (η)视为底噪声不输出，则输出信号X (n) out等于0，从图2b中亦可 看到底噪声的抑制流程。
权利要求
一种GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法，其特征在于包括以下几个步骤步骤1先通过仪器测量出整个系统的底噪声，设定作为远端机的GSM数字直放站中底噪声抑制模块的噪声关闭门限比测量所得的整个系统的底噪声略大3dB，且设定噪声开启门限比噪声关闭门限高2dB至8dB；步骤2、作为远端机的GSM数字光纤直放站通过天线将无线多载波信号耦合进来，经由射频处理模块的放大、混频、滤波等处理转变成模拟中频多载波信号，接着通过模数转换器将其变成数字信号；最后通过数字下变频模块将输入的数字信号分别经过混频、抽取滤波转换成零中频信号，并送至底噪声抑制模块；步骤3该底噪声抑制模块通过在数字下变频模块各个频点最后一级抽取滤波器后设置的功率计算及判别单元，计算出该零中频信号中各个频点最后一级抽取滤波器的能量谱，并将当前能量谱与噪声开启和关闭门限进行比较，当输入信号能量小于噪声关闭门限，则信号输出为0，若输入信号能量逐渐增大并大于噪声开启门限时，则将输入信号无失真输出；而当输入信号能量减小且高于噪声关闭门限时，继续让输入信号无失真地输出，直到输入信号能量低于噪声关闭门限时，则信号输出为0。
全文摘要
本发明一种GSM数字光纤直放站上行链路底噪声的抑制方法，作为远端机的GSM数字光纤直放站先将无线多载波信号转换为零中频信号，该底噪声抑制模块通过在数字下变频模块各个频点最后一级抽取滤波器后设置的功率计算及判别单元，计算出该零中频信号中各个频点的能量谱，并与噪声开启关闭门限进行比较，当输入信号能量小于噪声关闭门限，则信号输出为0，若输入信号能量逐渐增大并大于噪声开启门限时，将输入信号无失真输出；而当输入信号能量减小且高于噪声关闭门限时，继续让输入信号无失真地输出，直到输入信号能量低于噪声关闭门限时，则信号输出为0；本发明对输入信号中的底噪声进行抑制，当多台远端机级联时不会出现底噪声累加，较好地控制了底噪声对整个系统的干扰。
文档编号H04B7/14GK101938306SQ20091011264
公开日2011年1月5日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者石江宏, 谢思雄, 陈凌宇, 陈岳林 申请人:厦门大学