专利名称：数字直放站的制作方法
技术领域：
数字直放站
技术领域：
本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及通信系统中的数字直放站。背景技术：
随着我国移动通信事业的迅猛发展，无线网络优化和网络覆盖日益显示其重要性。其中，由于直放站系统具有投资成本低和能够迅速扩大覆盖区域的特点，在无线网络优化和覆盖中成为不可或缺的一部分。但是，直放站的无线信号远距离传输系统一般都釆用模拟传输技术。其中，模拟光纤传输系统就是其中采用比较多的一种。由于模拟光纤传输方式存在固有噪声叠加的缺陷，导致远距离传输和分区传输的动态范围下降，难以解决多载波信号的远距离传输和大容量、大动态范围的信号覆盖问题。
为了解决模拟光纤传输系统所存在的上述技术问题，数字光纤直放站系统应运而生。它是在传统光纤直放站的基础上，采用先进的数字信号处理技术和数字信号光纤传输技术，实现多载波移动通信信号的远距离传输和大容量、大动态范围的信号覆盖，为移动通信系统增加了一种灵活的、大动态范围和大容量的射频信号远距离覆盖的新型手段。
数字直放站设备包括接入端和覆盖端，由接入端到覆盖端的信号传输过程
称为下行；由覆盖端向接入端传输信号称为上行。移动终端的接入过程是移动终端通过上行链路发出接入请求信号，基站通过下行链路应答请求的过程。
现有的行业技术应用情况来看，移动终端的功率控制由基站来完成，数字直放站所做的功率控制要保障终端接入通道的畅通。数字直放站功率控制一般由单独的模拟自动功率控制模块来实现，如自动功率控制、自动电平控制等，且位于模拟/数字转换器(Analog/Digital Converter)之前。在实际的工程应用过程中，上述现有的数字直放站功率控制存在以下缺陷由于模拟自动功率控制模块适应GSM调制信号的能力差、反应速度慢，还是会出现由于移动终端距离数字直放站覆盖端太近，覆盖端接收到的移动终端发射的信号功率太大造成上行通路堵塞，使得数字直放站覆盖端区域内移动终端无法接入的情况。这种现 象是现有的数字直放站设备中的常见问题，严重影响了数字直放站的正常工作。
实用新型内容
有鉴于此,有必要针对模拟自动功率控制才莫块适应GSM调制信号的能力差、 反应速度慢的问题，提供一种数字直放站。
为解决上述技术问题，提出了以下技术方案
一种数字直放站，包括上行功率溢出控制模块，所述上行功率溢出控制模 块设置在数字直放站的覆盖端或接入端中以接收经数字下变频处理后的数字信 号并对所述数字信号进行功率控制。
其中，所述上行功率溢出控制模块包括功率检测器、功率比较器、控制器 及功率调节器，所述功率检测器用于检测所述数字信号的功率值；所述功率比
较器与所述功率;f全测器相连以判断所述功率值是否大于门限值；所述控制器与
节所述数字信号的功率。
其中，所述控制器在接收到所述功率比较器的比较结果为所述功率值大于 门限值时控制所述功率调节器按比例缩小所述^t字信号的功率。
其中，所述控制器在接收到所述功率比较器的比较结果为所述功率值小于 或等于门限值时控制所述功率调节器按原数字信号的功率输出。
其中，所述上行功率溢出控制模块还包括计数器，所述计数器与所述控制 器相连，所述控制器在所述计数器的预定计数周期内控制所述功率调节器缩小 所述数字信号的功率。
其中，所述数字直放站还包括模拟/数字转换模块、数字下变频模块，所述 上行功率溢出控制模块与所述数字下变频模块相连，所述模拟/数字转换模块用
于将接收的上行射频信号转换为数字信号；所述数字下变频才莫块与所述模拟/数
字转换模块相连以对所述数字信号进行所述数字下变频处理。
其中，还包括覆盖端控制模块，所述覆盖端控制模块与所述模拟/数字转换模块、数字下变频模块及上行功率溢出控制模块相连并控制所述模拟/数字转换 模块、数字下变频模块、上行功率溢出控制模块工作，所述门限值或所述计数 周期由所述覆盖端控制模块设定。
其中，还包括数字上变频模块及与所述数字上变频模块连接的数字/模拟转 换器，所述上行功率溢出控制模块与所述数字上变频模块相连，所述数字上变 频模块用于对经数字下变频处理及功率控制后的数字信号进行数字上变频，所 述数字/模拟转换器将数字上变频后的数字信号转换成模拟信号。
其中，还包括接入端控制模块，所述接入端控制模块与所述数字/模拟转换 模块、数字上变频模块及上行功率溢出控制模块相连并控制所述数字/模拟转换 模块、数字上变频模块、上行功率溢出控制模块工作，所述门限值或所述计数 周期由所述接入端控制模块设定。
上述上行功率溢出控制模块对数字信号进行功率控制，避免了模拟自动功
率控制模块适应GSM调制信号的能力差、反应速度慢的问题。
采用计数器控制功率调节器缩小数字信号的功率的时间，简化了控制过程。
图1为数字直放站的模块图2为数字直放站的远端数字处理单元与近端数字处理单元的模块图3为上行功率溢出控制模块的模块图4为数字直放站上行功率控制方法的流程图5为上行功率溢出控制模块进行功率控制的详细流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例进行详细的描述。
如图1所示，其为数字直放站10的模块图。数字直放站10包括覆盖端100 及接入端200,覆盖端100与接入端200可以通过光纤相连。覆盖端100包括覆 盖端双工器102、覆盖端上行射频前端104、功率^L大器106、覆盖端下行射频 前端108及远端数字处理单元110。接入端200包括接入端双工器202、接入端上行射频前端204、接入端下行射频前端208、近端数字处理单元210及耦合器 220。
手机经数字直放站10与基站进行通信的上行过程为覆盖端双工器102通 过天线接收手机信号，依次经覆盖端上行射频前端104、远端数字处理单元110、 近端数字处理单元210、接入端上行射频前端204及接入端双工器202后由耦合 器220发送给基站。基站经数字直放站IO与手机进行通信的下行过程为基站 的信号发送给耦合器220，然后依次经接入端双工器202、接入端下行射频前端 208、近端数字处理单元210、远端数字处理单元110、覆盖端下行射频前端108、 功率放大器106后由覆盖端双工器102通过天线发送给手机。
远端数字处理单元110与近端数字处理单元210之间传输的信号不同于手 机与覆盖端100或接入端200与基站之间传输的信号，需要对信号进行变频处 理。在进行变频的过程中，如果信号功率过大，容易导致变频电路功率溢出， 造成移动终端靠近数字直放站接入时整个数字直放站覆盖区域内终端接入堵塞 的问题。
传统的模拟功率控制模块采用单独的功率控制模块，设置在覆盖端上行射 频前端104与远端数字处理单元110之间，在进行模拟数字转换之前进行功率 控制。由于釆用独立的模块来实现功率控制，不但增加了数字直放站设备的成 本和结构复杂度，而且增加了信号延迟，并且也体现不出数字直放站结构简单 的优势，不利于数字直放站的市场推广。
本申请公开的数字直放站上行功率控制系统包括远端数字处理单元110及 近端数字处理单元210。如图2所示，远端数字处理单元110包括模拟/数字转 换模块(Analog/Digital Converter, ADC) 111、数字下变频模块(Digital Down Conversion, DDC) 112、上行功率溢出控制模块113、覆盖端信号处理和结构 变换模块114、覆盖端光口模块115及覆盖端控制模块116。近端数字处理单元 210包括数字/模拟转换才莫块(Digital/Analog Converter, DAC ) 211、数字上变频 模块(Digital Up Conversion, DUC )212、接入端信号处理和结构变换模块214、 接入端光口模块215及接入端控制模块216。
ADC 111用于将接收的上行射频信号转换为数字信号。DDC 112与ADC 111相连以对所述数字信号进行数字下变频处理，将频带信号转换为0中频的基带 信号。上行功率溢出控制模块113与DDC 112相连对经数字下变频处理后的数 字信号进行功率控制。覆盖端信号处理和结构变换模块114与上行功率溢出控 制模块113相连，对经功率控制后的数字信号进行串并变换、整合和结构调整， 使得所述数字信号适合光口传输。覆盖端光口模块115连接在覆盖端信号处理 和结构变换模块114之后将所述数字信号转换为光信号经光纤发出。覆盖端控 制模块116与ADC 111、 DDC 112、上行功率溢出控制模块113、覆盖端信号处 理和结构变换模块114及覆盖端光口模块115相连并控制上述模块的工作。
接入端光口模块215与光纤相连将光信号转换为数字信号。接入端信号处 理和结构变换模块214对数字信号进行串并变换、整合和结构调整的反变换。 DUC 212与接入端信号处理和结构变换模块214连接并对经数字下变频处理及 功率控制后由接入端信号处理和结构变换模块214产生的数字信号进行数字上 变频。DAC 211将数字上变频后的数字信号转换成模拟信号传送给调制模块。 接入端控制模块216与DAC 211、 DUC 212、接入端信号处理和结构变换才莫块 214及接入端光口模块215相连并控制上述模块的工作。
上述上行功率溢出控制模块113对数字信号进行功率控制，避免了模拟自动 功率控制模块适应GSM调制信号的能力差、反应速度慢的问题。另外，上行功 率溢出控制模块113可以与覆盖端信号处理和结构变换模块114设置在同一个 FPGA (Field - Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)芯片中，不需 独立的芯片来实现功率控制，降低了数字直放站设备的成本和结构复杂度，降 低了信号延迟，使数字直放站结构简单，有利于数字直^t站的市场推广。
更具体地，如图3所示，上行功率溢出控制模块113包括，功率检测器1131、 功率比较器1132、控制器1133、计数器1134及功率调节器1135。
功率检测器1131用于检测经DDC 112进行数字下变频后的数字信号的功率 值，并将该功率值传送给功率比较器1132。功率检测器1131可以采用乘法器来 实现，输入信号为16bit数字信号，故采用16x16、输出为32bit的乘法器。其他 位数的输入信号可以类似设计。功率比较器1132与功率检测器1131相连以判 断功率值是否大于门限值，门限值为系统预先设定的值，可以通过覆盖端控制模块116设定或调整。控制器1133与功率比较器1132相连并根据功率比较器 1132的比较结果控制功率调节器1135调节数字信号的功率。
其中，控制器1133在接收到功率比较器1132的比较结果为功率值大于门限 值时控制功率调节器1135按比例缩小数字信号的功率。输出值的缩小幅度与工 程应用中的实测值和设备自身要求有关，例如数字光纤设备， 一般缩小为原来 的四分之一。根据工程测试，如果缩小为原来的二分之一就相当于减小了 3dB， 四分之一相当于减小的6dB。如果控制器1133在接收到功率比较器1132的比较 结果为功率值小于或等于门限值时控制功率调节器1135 4安原数字信号的功率输 出。
计数器1134与控制器1133相连，用于在控制器1133接收到的功率比较器 1132的比较结果为功率值大于门限值时，控制功率调节器1135按比例缩小数字 信号的功率的时间，即控制器1133在计数器1134的预定计数周期内控制功率 调节器1135调节所述数字信号的功率。通常，数字信号功率不会一直大于门限 值，并且也不可能将信号一直缩小功率输出。为此，采用计数器1134控制功率 调节器1135缩小数字信号的功率的时间。当功率值大于门限值时，控制器1133 启动计数器1134，设计数范围为0到N。当计数器1134的值为0到N-l的范围 内时，控制器1133控制功率调节器1135输出缩小功率后的数字信号。计数器 1134计数值为N时，控制器1133将计数器清0，并重新开始功率值的比较。以 上行功率溢出控制模块113进行功率控制的信号为GSM系统中的载波信号为 例，N为一个GSM信号时隙的采样次数。N由以下公式确定N=R*T。其中， R为DDC 112的输出采样速率，T为一个GSM时隙。如果，R为3.84Mbps， GSM 一个时隙大致为577us，则N=577us*3.84Mbps=2215.68，取N-2215。上述计数 器1134的计数周期，即N的值可以由覆盖端控制模块116设定。
上述功率比较的门限值可以采用寄存器存储，可以方便地进行手动设置， 其中，门限值越小，实际射频信号功率值也越小。
上述上行功率溢出控制模块113中，釆用计数器1134控制功率调节器1135 缩小数字信号的功率的时间，筒化了控制过程。由于信号是波动的，也就是说 功率时大时小，如果实时的控制，将增大控制难度。上述实施方式中，上行功率溢出控制模块113设置于远端数字处理单元110 中，在其他实施方式中，上行功率溢出控制模块113可以设置与近端数字处理 单元210中。也就是说，将上行功率溢出控制模块113设置在数字直放站10的 覆盖端100或接入端200中都可以，上行功率溢出控制模块113接收经数字下 变频处理后的数字信号并对数字信号进行功率控制。在接入端200中，将上行 功率溢出控制模块113连接在接入端信号处理和结构变换模块214与DUC 212 之间。此时，由接入端控制模块216对上行功率溢出控制模块113进行控制， 例如设定门限值或计数器的计数周期等。由于功率的溢出主要在DUC212出现， 因此将将上行功率溢出控制模块113设置在DUC 212之前即可达到功率控制的 目的。
如图4所示，其为数字直放站上行功率控制方法的流程图。 首先，步骤S402,覆盖端IOO接收射频信号。
步骤S404, ADC 111将接收的射频信号进行—莫拟/数字转换，转换成数字信号。
步骤S406, DDC 112对所述数字信号进行数字下变频处理，将频带信号转 换为O中频的基带信号。
步骤S408,上行功率溢出控制模块113对经数字下变频处理后的数字信号 进行功率控制。
步骤S410，对进行功率控制的数字信号进行处理，使其适合于传输。例如， 进行串并变换、整合和结构调整等，是信号适宜于在光纤中传输。
步骤S412，对传输后的数字信号进行数字上变频处理。
步骤S414,将数字上变频处理后的信号进行数字/模拟转换，并将转换后的 信号发射出去。
更具体地，步骤S408的详细流程如图5所示
步骤S502,接收数字信号。
步骤S504，功率检测器1131检测经DDC 112进行数字下变频后的数字信 号的功率值，并将该功率值传送给功率比较器1132。
步骤S506,功率比较器1132判断功率值是否大于门P艮值。如果大于门限值，则进入步骤S508，否则进入步骤S516。
步骤S508,控制器1133控制功率调节器1135按比例缩小数字信号的功率，
并控制计数器1134开始计数。
步骤S510，判断计数器1134的计数是否达到预定值N。如果是，则返回步
骤S504;否则进入步骤S512。
步骤S512，维持将数字信号功率减小，并输出减小功率后的数字信号。
步骤S514,计数器1134的计数值加一然后返回步骤S510。
步骤S516,如果步骤S506中，功率比较器1132判断功率值是不大于门限
值，则控制器1133控制功率调节器1135输出功率保持不变的数字信号。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和
详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以
做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型
专利的保护范围应以所附权利要求为准。
ii
权利要求1、一种数字直放站，其特征在于，包括上行功率溢出控制模块，所述上行功率溢出控制模块设置在数字直放站的覆盖端或接入端中以接收经数字下变频处理后的数字信号并对所述数字信号进行功率控制。
2、 根据权利要求1所述的数字直放站，其特征在于，所述上行功率溢出控 制模块包括功率检测器、功率比较器、控制器及功率调节器，所述功率检测器 用于检测所述数字信号的功率值；所述功率比较器与所述功率检测器相连以判 断所述功率值是否大于门限值；所述控制器与所述功率比较器相连并根据所述 功率比较器的比较结果控制所述功率调节器调节所述数字信号的功率。
3、 根据权利要求2所述的数字直放站，其特征在于，所述控制器在接收到 所述功率比较器的比较结果为所述功率值大于门限值时控制所述功率调节器按 比例缩小所述数字信号的功率。
4、 根据权利要求2所述的数字直放站，其特征在于，所述控制器在接收到 所述功率比较器的比较结果为所述功率值小于或等于门限值时控制所述功率调节器按原数字信号的功率输出。
5、 根据权利要求3所述的数字直放站，其特征在于，所述上行功率溢出控 制模块还包括计数器，所述计数器与所述控制器相连，所述控制器在所述计数 器的预定计数周期内控制所述功率调节器缩小所述数字信号的功率。
6、 根据权利要求5所述的数字直放站，其特征在于，所述数字直放站还包 括模拟/数字转换模块、数字下变频模块，所述上行功率溢出控制模块与所述数 字下变频模块相连，所述模拟/数字转换模块用于将接收的上行射频信号转换为 数字信号；所述数字下变频模块与所述模拟/数字转换模块相连以对所述数字信 号进行所述数字下变频处理。
7、 根据权利要求6所述的数字直放站，其特征在于，还包括覆盖端控制模 块，所述覆盖端控制模块与所述模拟^:字转换模块、数字下变频模块及上行功 率溢出控制模块相连并控制所述模拟/数字转换模块、数字下变频模块、上行功 率溢出控制模块工作，所述门P艮值或所述计数周期由所述覆盖端控制模块设定。
8、 根据权利要求5所述的数字直放站，其特征在于，还包括数字上变频模 块及与所述数字上变频模块连接的数字/模拟转换器，所述上行功率溢出控制模块与所述数字上变频模块相连，所述数字上变频模块用于对经数字下变频处理 及功率控制后的数字信号进行数字上变频，所述数字/^莫拟转换器将数字上变频 后的数字信号转换成模拟信号。
9、根据权利要求8所述的数字直放站，其特征在于，还包括接入端控制模 块，所述接入端控制模块与所述数字/模拟转换模块、数字上变频模块及上行功 率溢出控制模块相连并控制所述数字/模拟转换模块、数字上变频模块、上行功 率溢出控制模块工作，所述门限值或所述计数周期由所述接入端控制模块设定。
专利摘要一种数字直放站，包括上行功率溢出控制模块，所述上行功率溢出控制模块设置在数字直放站的覆盖端或接入端中以接收经数字下变频处理后的数字信号并对所述数字信号进行功率控制。上述上行功率溢出控制模块对数字信号进行功率控制，避免了模拟自动功率控制模块适应GSM调制信号的能力差、反应速度慢的问题。
文档编号H04B7/155GK201282458SQ200820212928
公开日2009年7月29日 申请日期2008年10月7日 优先权日2008年10月7日
发明者代西桃, 吴中汉, 褚志军 申请人:深圳国人通信有限公司