直放站远端机信号处理系统及直放站远端机的制作方法

本申请涉及通讯技术领域，例如涉及直放站远端机信号处理系统及直放站远端机。

背景技术：

gsm-r系统是基于gsm平台上开发出来的铁路专用数字式无线通信系统。目前铁路gsm-r系统中使用的光纤直放站大多数是建立在射频和模拟传输技术之上的模拟光纤直放站设备，gsm-r系统在设计时考虑到了时间色散的问题，并利用均衡器计数来克服时间色散。系统的均衡器能够处理15μs的信号时延，对于超过15μs的时延反射信号，均衡器无法处理被认为是同频干扰的信号。在重叠区域内由于同频干扰导致信号质量下降，这时时延调整就显得尤为重要，现有设备链路中信号处理部分都是基于模拟技术，但目前的模拟技术很难实现。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

基于模拟技术的直放站远端机信号处理系统无法进行灵活的时延调整控制。

技术实现要素：

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例的第一方面，提供了一种直放站远端机信号处理系统及直放站远端机，以解决基于模拟技术的直放站远端机信号处理系统无法进行灵活的时延调整控制的技术问题。

在一些实施例中，所述直放站远端机信号处理系统，具有信号接收端和信号发送端，包括：

转换模块，包括与所述信号接收端连接的模数转换单元；

信号处理模块，包括依次连接的信号输入单元、时延调整单元和信号输出单元，所述信号输入单元与所述模数转换单元连接，所述信号输出单元与所述信号发送端连接；

控制模块，与所述时延调整单元连接，对所述时延调整单元进行参数配置。

本公开实施例的第二方面，提供了一种直放站远端机，包括如上所述的直放站远端机信号处理系统。

本公开实施例提供的直放站远端机信号处理系统及直放站远端机，可以实现以下技术效果：

通过设置转换模块和信号处理模块，将远端机接受的模拟量信号转换为数字量信号，进行时延调整，并通过控制模块对时延调整参数进行灵活配置，解决了直放站远端机信号处理系统无法进行灵活的时延调整控制的问题，实现了消除同频干扰，提高信号传输质量的效果。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的直放站远端机信号处理系统示意图；

图2是本公开实施例提供的直放站远端机信号处理系统示意图；

附图标记：

1：信号接收端；

2：转换模块；21：模数转换单元；22：数模转换单元；23：中频转换单元；24：射频转换单元；25：第一滤波器单元；251：第一低通滤波器；252：第二低通滤波器：253：第三低通滤波器；254：第四低通滤波器；

3：信号处理模块；31：信号输入单元；32：时延调整单元；33：信号输出单元；34：数字下变频单元；35：数字上变频单元；36：第二滤波器单元；361：第五低通滤波器；362：第六低通滤波器；

4：控制模块；

5：信号发送端；

6：预处理模块；61：输入增益调节单元；611：输入衰减器；612：输入放大器；62：输出增益调节单元；621：输出衰减器。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

如图1和图2所示，本公开实施例提供了一种直放站远端机信号处理系统，具有信号接收端1和信号发送端5，包括：

转换模块2，包括与信号接收端1连接的模数转换单元21，模数转换单元21被配置为将信号接收端1接收的模拟量信号转换为数字量信号；

可选地，数模转换的输入端和信号接收端1连接，信号接收端1接收到模拟量信号后，将该模拟量信号通过模数转换单元21的输入端输入至模数转换单元21，模数转换单元21将模拟量信号进行转换为数字量信号，并将该数字量信号通过模转换单元的输出端输出至后续处理单元。

信号处理模块3，包括信号输入单元31、信号输出单元33和时延调整单元32，信号输入单元31与模数转换单元21连接，被配置为获取数字量信号，时延调整单元32被配置为对数字量信号进行时延调整，信号输出单元33与信号发送端5连接，被配置为向信号发送端5发送时延调整后的数字量信号。

可选地，信号输入单元31、时延调整单元32、信号输出单元33依次连接，信号输入单元31接收到模数转换单元21的输出端输出的数字量信号后，传输至时延调整单元32，并通过时延调整单元32对该数字量信号进行时延调整，消除同频干扰；之后，将经过时延调整的数字量信号，通过信号输出单元33输出至后续处理单元，并最终传输至信号发送端5。其中，对数字量信号进行时延调整，消除同频干扰的方法为现有技术，此处不再赘述。

控制模块4，与时延调整单元32连接，被配置对时延调整单元32进行参数配置。可选地，控制模块4还分别与转换模块2、信号处理模块3连接，并被配置为对转换模块2和信号处理模块3进行动作控制、参数配置。

在一些实施例中，控制模块4包括主控单元和进阶精简指令集机器(arm，advancedriscmachine)单元，可选地，主控单元为核风科技公司的core9x25芯片，主控单元与arm单元连接，还包括与arm单元连接的内存单元和总线单元；可选地，控制模块运行linux系统，编写驱动程序，完成ad9528、ad9370、fpga的工作模式配置。控制模块4与以太网连接，用户通过终端输入指令或参数，并通过以太网传输给控制模块4，arm单元将参数或指令解析后，通过数据接口与信号处理模块3进行交互，为信号处理模块3中的时延调整单元32及其他处理单元配置参数或下发指令；可选地，数据接口为串行外接接口(spi，serialperipheralinterface)。

可选地，信号处理模块3包括现场可编程门阵列(fpga，field－programmablegatearray)，arm单元通过spi与fpga连接，并进行控制指令的交互和数据传输，进而，实现用户对fpga的远程控制。

在一些具体的实施例中，fpga为xilinx的artix7系列产品，与adi公司的ad9370芯片共同组成软件无线电平台(sdr，softwaredefinedradio)，其中主控制器为ateml公司的at91sam9x25芯片。

采用上述实施例，通过将模拟量信号转换为数字量信号，并对其进行时延调整，消除同频干扰，同时通过设置控制模块4对时延调整单元32进行远程参数配置，为不同位置的远端机的时延调整单元32配置不同的时延调整参数，实现了远端机时延调整参数的灵活调整，解决信号远距离传输过程中的同频干扰问题。

可选地，信号接收端1包括上行接收端和下行接收端，上行接收端和下行接收端分别与模数转换单元21连接；

信号发送端5包括上行发送端和下行发送端，上行发送端和下行发送端分别与信号输出单元33连接。

在一些实施例中，gsm信号包括上行和下行两路信号，为了同时处理上行信号和下行信号，信号接收端1包括上行接收端和下行接收端，信号发送端5包括上行发送端和下行发送端；上行接收端和下行接收端分别接受上行信号和下行信号，上行发送端和下行发送端分别向外发送上行信号和下行信号。

可选地，直放站远端机信号处理系统包括两组转换模块2和两组信号处理模块3,分别对应处理上行信号和下行信号，控制模块4分别与两组信号处理模块3连接，并通过数据接口与两组信号处理模块3进行交互，为两组信号处理模块3中的每个时延调整单元32及其他处理单元配置参数或下发指令。

采用上述实施例，可以使上行信号的输入、输出过程与下行信号的输入、输出过程相互独立，上行信号的传输和下行信号的传输可以同时进行，互不影响。

转换模块2还包括：数模转换单元22，设置于信号输出单元33与信号输出端之间，被配置为将时延调整后的数字量信号转换为模拟量信号。

在一些实施例中，在数字量信号经过时延调整后，经信号输出单元33输出，为了使经过时延调整后的信号继续以无线通讯的方式进行传播，需要将数字量信号转化为模拟量信号；数模转换单元22的输入端与信号输出单元33连接，并获取信号输出单元33输出的数字量信号，将该数字量信号转换为模拟量信号后，经数模转换单元22的输出端输出给后续处理单元。

采用上述实施例，将数字量信号转换为模拟量信号，可以便于信号的通过射频的方式进行无线传输。

可选地，直放站远端机信号处理系统，还包括预处理模块6，预处理模块6包括：

输入增益调节单元61，设置于信号接收端1与模数转换单元21之间，输入增益调节单元61被配置为调节信号接收端1接收的模拟量信号的增益大小；

在信号接收端1获得模拟量信号后，各个远端机由于所在的位置不同，因此获得的模拟量信号的增益大小也不同，因此需要对信号接收端1获得的模拟量信号进行增益调整。可选地，输入增益调节单元61的输入端与信号接收端1连接，获取信号接收端1获取的模拟量信号，然后对模拟量信号的增益进行调整，可选地，输入增益调节单元61根据远端机距离近端机的距离远近，对增益进行调整。

输出增益调节单元62，设置于数模转换单元22与信号发送端5之间，输出增益调节单元62被配置为调节信号发送端5接收的模拟量信号的增益大小。

在信号发射端发射模拟量信号之前，也需要对信号增益进行调整，可选地，输出增益调节单元62的输入端与数模转换单元22连接，获取数模转换单元22输出的模拟量信号，然后对模拟量信号的增益进行调整。

采用上述实施例，对信号接收端1接受的信号和信号发送端5发送的信号进行增益调整，以使信号的增益量符合直放站远端机信号处理系统中各个处理模块对信号增益的要求，以及解决由于远端机所处位置的不同造成的输入信号增益误差问题，提高信号处理精度和输出信号质量。

可选地，转换模块2还包括：

中频转换单元23，设置于输入增益调节单元61与模数转换单元21之间，中频转换单元23被配置为将所输入增益调节单元61输出的射频信号转换为中频信号。

可选地，中频转换单元23包括第一本地振荡器和第一混频器，输入增益调节单元61输出的模拟量信号与第一本地振荡器产生的载波信号共同输入第一混频器进行混频后，第一混频器输出中频信号，并传输至后续处理单元，可选地，后续处理单元为模数转换单元21。

射频转换单元24，设置于数模转换单元22与输出增益调节单元62与之间，射频转换单元24被配置为将数模转换单元22输出的中频信号转换为射频信号。

可选地，射频转换单元24包括第二本地振荡器和第二混频器，数模转换单元22输出的模拟量信号与第二本地振荡器产生的载波信号共同输入第二混频器进行混频后，第二混频器输出射频信号，并传输至后续处理单元，可选地，后续处理单元为输出增益调节单元62。

在一些实施例中，转换模块2为adi公司的ad9370芯片，可选地，直放站远端机信号处理系统设置有2片ad9370芯片，分别对应处理上行信号和下行信号。

采用上述实施例，在对信号进行处理之前，将频率较高的射频信号转换为频率较低的中频信号，可以有效地减少信号干扰，提高信号处理系统工作稳定性。

可选地，信号处理模块3还包括：

数字下变频单元34，设置于信号输入单元31与时延调整单元32之间，数字下变频单元34被配置为将信号输入单元31接收的中频信号转换为基带信号，并输出至时延调整单元32；

可选地，数字上变频单元35包括第三本地振荡器和第三混频器，模数转换单元21输出的数字量中频信号和第三本地振荡器产生的载波信号共同输入第三混频器进行混频后，第三混频器输出基频信号，并传输至后续处理单元，可选地，后续处理单元为时延调整单元32。

数字上变频单元35，设置于时延调整单元32与信号输出单元33之间，数字上变频单元35被配置为将时延调整单元32输出的基带信号转换为中频信号，并输出至信号输出单元33；

可选地，数字下变频单元34包括第四本地振荡器和第四混频器，时延调整单元32输出的基带信号和第四本地振荡器产生的载波信号共同输入第四混频器进行混频后，第四混频器输出中频信号，并传输至后续处理单元，可选地，后续处理单元为信号输出单元33。

采用上述实施例，在对信号进行时延调整前，先将频率较高的中频信号转换为频率较低的基带信号再进行信号处理，可以有效降低信号处理的复杂度，降低功耗和成本。

可选地，输入增益调节单元61包括输入衰减器611和输入放大器612，信号接收端1、输入衰减器611、输入放大器612、模数转换单元21依次连接；

输出增益调节单元62包括输出衰减器621，数模转换单元22、输出衰减器621、信号发送输出端依次连接。

在一些实施例中，输入衰减器611为固定增益输出，即信号接收端1接收的信号发送至输入衰减器611后，从输入衰减器611输出的，是一个固定增益量的信号，在输入衰减器611之后，连接输入放大器612，对输入衰减器611输出的固定增益量的信号按实际需求，进行增益调整，满足系统的要求。

可选地，控制模块4与输入增益调节单元61、输出增益调节单元62电连接，用户能够通过控制模块4对输入增益调节单元61、输出增益调节单元62的参数进行配置。

可选地，控制模块4与输入放大器612电连接，用户能够通过控制模块4配置输入放大器612的放大系数。

可选地，输入放大器612为低噪声放大器；

进一步可选地，低噪声放大器型号为sbb5089z；输入衰减器611的型号为hmc472alp4e。

采用上述实施例，可以实现对信号接收端1信号增益大小的精确控制，满足不同的信号处理要求，提高信号处理效果。

可选地，转换模块2还包括第一滤波器单元25，被配置为对输入转换模块2的信号进行滤波。

在一个具体的实施例中，第一滤波单元包括第一低通滤波器251和第二低通滤波器252；

第一低通滤波器251设置于中频转换单元23与模数转换单元21之间，用于对中频转换单元23输出的模拟量中频信号进低通行滤波；可选地，第一低通滤波器251为有源低通滤波器(lpf滤波器)。

第二低通滤波器252设置于模数转换单元21与数字下变频单元34之间，用于对模数转换单元21输出的数字量信号进行低通滤波；可选地，第二低通滤波器252为有限长单位冲激响应滤波器(fir滤波器)。

可选地，第一滤波单元还包括第二低通滤波器253和第四低通滤波器254；

第二低通滤波器253设置于数字上变频单元35与数模转换单元22之间，可选地，第二低通滤波器253为fir滤波器；

第四低通滤波器254设置于数模转换单元22与射频转换单元24之间，可选地，第四低通滤波器254为lpf滤波器。

采用上述实施例，对中频/射频转换后的信号和模数/数模转换后的信号进行低通滤波，减少信号畸变，提高信号处理质量。

可选地，信号处理模块3还包括第二滤波器单元36，设置于信号输入单元31和信号输出单元33之间，被配置为对输入信号处理模块3的信号进行滤波。

在一个具体的实施例中，第二滤波器单元36包括第五低通滤波器361和第六低通滤波器362；

第五低通滤波器361设置于数字下变频单元34与时延调整单元32之间，用于对数字下变频单元34输出的数字量基频信号进低通行滤波；可选地，第五低通滤波器361为fir滤波器。

第六低通滤波器362设置于时延调整单元32与数字上变频单元35之间，用于对时延调整单元32输出的时延调整后的信号进低通行滤波；可选地，第六低通滤波器362为fir滤波器。

采用上述实施例，对时延调整前/后的信号进行低通滤波，进一步减少信号畸变，提高信号处理质量。

为了更好的公开上述直放站远端机信号处理系统的工作过程，下面以一个具体的实施例进行说明。

一种直放站远端机信号处理系统，包括信号接收端1和信号发送端5，可以同时对上行信号和下行信号进行处理；上行信号和下行信号的处理过程相互独立，互不影响。信号接收端1接收到上行/下行信号后，通过预处理模块6中的sbb5089z模块和hmc472alp4e模块首先对上行/下行信号的增益进行调整，将输入的上行/下行信号的增益大小调整至合适的水平，然后将上行/下行信号分别输出至两片ad9370芯片，进行信号的处理；对增益调整后的上行/下行信号依次进行射频-中频转换、lpf低通滤波、模数转换、fir低通滤波、中频-基频转换、fir低通滤波、时延调整。控制模块4连接以太网，并能够对时延调整模块进行动作控制和参数配置，用户通过远程终端连接以太网，并通过控制模块4，对时延调整模块的参数进行配置，控制模块4包括arm芯片及core9x25模块，运行linux操作系统，通过以太网接收控制参数，将接受的参数解析后通过spi接口将配置参数配置到信号处理系统的各个模块。经时延调整后的信号，再依次经过fir低通滤波、基频-中频转换、fir低通滤波、数模转换、lpf低通滤波、中频-射频转换、增益调整，而从信号发送端5发出，完成信号处理的过程。通过上述信号处理过程，可以实现远程配置信号时延调整参数，解决处于不同位置远端机，进行远距离通讯过程中存在同频干扰的问题。

以上具体实施例，可以实现以下技术效果：

(1)能够同时处理上下行信号；

(2)时延调整4μs到200μs；

(3)时延调整精度65ns；

(4)增益调节范围40db，调节误差≤±1db；

本公开实施例还提供了一种直放站远端机，包括如上所述的直放站远端机信号处理系统。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。当用于本申请中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本申请中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样第，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。