專利名稱：Gsm數(shù)字光纖選頻直放站的agc裝置及其快速自適應(yīng)時隙方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GSM數(shù)字光纖選頻直放站的AGC裝置及其快速自適應(yīng)時隙方法，屬于移動通信領(lǐng)域領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的GSM數(shù)字光纖選頻直放站AGC裝置，包括衰減器、模擬混頻、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)化器，邏輯處理器件?，F(xiàn)有技術(shù)設(shè)計方法是直接統(tǒng)計上行ADC轉(zhuǎn)換器量化后的數(shù)字信號電平，根據(jù)人為設(shè)定的時隙判斷門限閾值來恢復(fù)出上行信號時隙信息，在時隙信號期間，將統(tǒng)計的信號電平值與目標(biāo)電平值作比較，根據(jù)比較結(jié)果，以一定的步長調(diào)整值，對ADC轉(zhuǎn)換器前端的衰減器進(jìn)行增益調(diào)整，這相當(dāng)于一個負(fù)反饋閉環(huán)控制電路，通過不斷的調(diào)整射頻信號數(shù)控衰減器使得ADC轉(zhuǎn)換器量化信號電平值趨近目標(biāo)電平值，在信號時隙轉(zhuǎn)換期間，將ADC轉(zhuǎn)換器前端的信號增益情況恢復(fù)到默認(rèn)值，GSM制式的移動通信信道是一種復(fù)雜的通信信道，其具有快衰落、慢衰落、多徑疊加等特點，而且功控速度比較慢，甚至有些基站沒有開啟功控功能，導(dǎo)致其上行信號的電平波動范圍大，為了防止直放站上行信號因為信號電平過高使線性放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)和ADC轉(zhuǎn)換器動態(tài)范圍不足而被阻塞，導(dǎo)致用戶掉話，影響通話質(zhì)量等，因此需要提高對直放站上行接收的動態(tài)范圍性能的要求?，F(xiàn)在GSM數(shù)字光纖選頻直放站為了提高上行接收動態(tài)范圍，針對GSM制式信號特征，通常使用針對時隙的DAGC (DigitalAutomaticGainControl,數(shù)字自動增益控制)，按時隙信息調(diào)整輸入數(shù)字信號的功率，保證ADC轉(zhuǎn)換器量化精度和防止信號飽和。通常的GSM數(shù)字光纖選頻直放站時隙AGC做法主要是直接統(tǒng)計上行ADC轉(zhuǎn)換器量化后的數(shù)字信號電平，根據(jù)人為設(shè)定的時隙判斷門限閾值來恢復(fù)出上行信號時隙信息，在時隙信號期間，將統(tǒng)計的信號電平值與目標(biāo)電平值作比較，根據(jù)比較結(jié)果，以一定的步長調(diào)整值，對ADC轉(zhuǎn)換器前端的射頻信號數(shù)控衰減器進(jìn)行增益調(diào)整，這相當(dāng)于一個負(fù)反饋閉環(huán)控制電路，通過不斷的調(diào)整射頻信號數(shù)控衰減器使得ADC轉(zhuǎn)換器量化信號電平值趨近目標(biāo)電平值，在信號時隙轉(zhuǎn)換期間，將ADC轉(zhuǎn)換器前端的信號增益情況恢復(fù)到默認(rèn)值。這種方式存在以下缺陷
I)為設(shè)定時隙恢復(fù)門限閾值增加了工程人員的安裝和調(diào)試難度，要得到一個比較合適的門限閾值比較困難。2)直接以上行信號電平值作為判斷時隙信號轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生誤判的概率大，因為上行信號由于衰落和多徑等因素使得到達(dá)直放站的信號電平波動范圍大，很難準(zhǔn)確恢復(fù)出時隙信號轉(zhuǎn)換信息。3)需要通過多個調(diào)整過程才能將輸入ADC轉(zhuǎn)換器的信號電平調(diào)整到目標(biāo)電平值，整個調(diào)整周期長，對該載波及其他載波信號都有一定的損傷，影響信號質(zhì)量。4)AGC調(diào)整期間，會對小信號時隙一并衰減，這樣會引起小信號用戶通話質(zhì)量變差甚至掉話等后果，而模擬信號直放站及寬帶數(shù)字直放站無法針對單個載波信號進(jìn)行增益補(bǔ)
償O

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可以自適應(yīng)計算時隙恢復(fù)門限閾值，準(zhǔn)確恢復(fù)出時隙信號轉(zhuǎn)換信息，提高輸入ADC轉(zhuǎn)換器的信號電平調(diào)整到目標(biāo)電平值的調(diào)整速度，并能保證小信號時隙的上下行鏈路的增益平衡性的GSM數(shù)字光纖選頻直放站的AGC裝置及其快速自適應(yīng)時隙方法。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該GSM數(shù)字光纖選頻直放站的AGC裝置，其特征在于包括核心邏輯處理器件FPGA (Field 一 ProgrammabIeGateArray,現(xiàn)場可編程門陣列)、協(xié)處理器CPU(CentralProcessingUnit,中央處理器)、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC、RF (RadioFrequency，射頻)數(shù)控衰減器、RF混頻器和、低噪聲放大器LNA(LowNoiseAmplifier),所述低噪聲放大器LNA (LowNoiseAmpIifier)連接RF混頻器,所述RF混頻器連接RF數(shù)控衰減器，所述RF數(shù)控衰減器連接模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC連接核心邏輯處理器件FPGA，所述核心邏輯處理器件FPGA連接協(xié)處理器CPU,所述核心邏輯處理器件FPGA通過數(shù)控衰減器控制總線連接RF數(shù)控衰減器。本發(fā)明所述的核心邏輯處理器件FPGA包括上行電平統(tǒng)計模塊、單位轉(zhuǎn)換模塊、AGC控制模塊、上行選頻濾波器DDC部分模塊、載波增益補(bǔ)償模塊、光纖傳輸協(xié)議模塊、自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊和時延偏差調(diào)整模塊，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC連接上行電平統(tǒng)計模塊和上行選頻濾波器DDC部分模塊，所述上行電平統(tǒng)計模塊連接單位轉(zhuǎn)換模塊，所述單位轉(zhuǎn)換模塊連接AGC控制模塊，所述AGC控制模塊連接RF數(shù)控衰減器，所述上行選頻濾波器DDC部分模塊連接載波增益補(bǔ)償模塊，載波增益補(bǔ)償模塊連接光纖傳輸協(xié)議模塊，所述光纖傳輸協(xié)議模塊連接自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊，所述自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊連接時延偏差調(diào)整模塊，所述時延偏差調(diào)整模塊連接AGC控制模塊，所述自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊連接協(xié)處理器CPU。自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊用于能夠自動計算出恢復(fù)下行時隙信息所需要的判斷門限閾值，時延偏差調(diào)整模塊用于通過上下行信號之間的時延關(guān)系和光纖時延值恢復(fù)出上行信號時隙信息，單位轉(zhuǎn)換模塊用于可以快速的將統(tǒng)計電平單位由瓦轉(zhuǎn)換為分貝，載波增益補(bǔ)償模塊用于對信號電平較小的載波進(jìn)行增益補(bǔ)償。本發(fā)明所述的AGC裝置的快速自適應(yīng)時隙方法，包括自適應(yīng)時隙恢復(fù)過程和快速自動增益控制過程，所述自適應(yīng)時隙恢復(fù)過程包括以下實現(xiàn)步驟，
a)通過在自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊中對下行BCCH載波信號進(jìn)行功率譜計算，得到噪聲功率值和信號功率值，從而計算出GSM信號時隙轉(zhuǎn)換的判斷門限閾值；
b)對下行BCCH載波信號進(jìn)行滑動平均濾波，根據(jù)判斷門限閾值恢復(fù)出下行時隙轉(zhuǎn)換信息，然后根據(jù)GSM信號制式上行信號時隙和下行信號時隙在基站的接收端是時隙對齊的，在下行時隙轉(zhuǎn)換信息的基礎(chǔ)上加上At的時延提前量，通過時延偏差調(diào)整模塊即可得到上行時隙轉(zhuǎn)換信息，其中At為光纖傳輸時延加上機(jī)器本身固定時延，
所述自動增益控制過程包括以下實現(xiàn)步驟， c)通過上行電平統(tǒng)計模塊對上行信號進(jìn)行平均功率統(tǒng)計，通過在單位轉(zhuǎn)換模塊中應(yīng)用移位和查表算法，完成將功率值由瓦到分貝的單位轉(zhuǎn)換；
d)在時隙轉(zhuǎn)換期間，將上行增益值恢復(fù)為默認(rèn)設(shè)置值，在時隙信號期間，對上行信號作功率譜計算控制，此時與目標(biāo)功率值作比較，通過對RF數(shù)控衰減器的一次衰減設(shè)置即可將信號功率控制在目標(biāo)功率值之間。本發(fā)明快速自適應(yīng)時隙方法還包括對經(jīng)過自動增益控制過程調(diào)整過的小信號進(jìn)行自動增益補(bǔ)償過程，該小信號自動增益補(bǔ)償過程包括以下實現(xiàn)步驟
e)對上行選頻濾波器DDC部分模塊輸出的載波信號進(jìn)行載波功率統(tǒng)計；
f)在輸入模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC前的RF數(shù)控衰減器的衰減值大于設(shè)備正常衰減值的時候，對載波信號功率低于目標(biāo)功率值較多的載波信號通過載波增益補(bǔ)償模塊進(jìn)行增益補(bǔ)償，保證小信號用戶的上下行增益平衡性。本發(fā)明所述的快速自適應(yīng)時隙方法中對下行BCCH載波信號進(jìn)行功率譜計算包括以下實現(xiàn)步驟
g)從光纖傳輸協(xié)議模塊中恢復(fù)出下行BCCH載波信號,在自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊中對下行BCCH載波信號進(jìn)行多次快速傅里葉變換操作，并對多次快速傅里葉變換操作結(jié)果的相應(yīng)點進(jìn)行累加平均，從而得到下行BCCH的幅度譜；
h)將抽取GSM信號每下行BCCH載波數(shù)據(jù)的采集速率設(shè)為SkHz，在下行BCCH載波的幅度譜上將橫軸坐標(biāo)300kHz到660kHz的功率進(jìn)行累加，得到功率值P1，通過公式
Pn=S/(660-300)*P1
i)在下行BCCH的幅度譜上橫軸坐標(biāo)O到300kHz和660kHz到960kHz這兩段GSM信號的功率進(jìn)行累加，得到信號功率值Ps，通過公式
Pt=(Ps-Pn)/2得到時隙恢復(fù)門限閾值Pt。本發(fā)明所述的快速自適應(yīng)時隙方法，中對上行信號進(jìn)行平均功率的統(tǒng)計是通過采用公式
權(quán)利要求
1.一種GSM數(shù)字光纖選頻直放站的AGC裝置，其特征在于該AGC裝置包括核心邏輯處理器件、協(xié)處理器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、RF數(shù)控衰減器、RF混頻器和低噪聲放大器，所述低噪聲放大器連接RF混頻器，所述RF混頻器連接RF數(shù)控衰減器，所述RF數(shù)控衰減器連接模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器連接核心邏輯處理器件，所述核心邏輯處理器件連接協(xié)處理器，所述核心邏輯處理器件通過數(shù)控衰減器控制總線連接RF數(shù)控衰減器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的GSM數(shù)字光纖選頻直放站的AGC裝置，其特征在于所述的核心邏輯處理器件包括上行電平統(tǒng)計模塊、單位轉(zhuǎn)換模塊、AGC控制模塊、上行選頻濾波器DDC部分模塊、載波增益補(bǔ)償模塊、光纖傳輸協(xié)議模塊、自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊和時延偏差調(diào)整模塊，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器連接上行電平統(tǒng)計模塊和上行選頻濾波器DDC部分模塊，所述上行電平統(tǒng)計模塊連接單位轉(zhuǎn)換模塊，所述單位轉(zhuǎn)換模塊連接AGC控制模塊，所述AGC控制模塊連接RF數(shù)控衰減器，所述上行選頻濾波器DDC部分模塊連接載波增益補(bǔ)償模塊，載波增益補(bǔ)償模塊連接光纖傳輸協(xié)議模塊，所述光纖傳輸協(xié)議模塊連接自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊，所述自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊連接時延偏差調(diào)整模塊，所述時延偏差調(diào)整模塊連接AGC控制模塊，所述自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊連接協(xié)處理器。
3.一種采用權(quán)利要求I或2所述的AGC裝置的快速自適應(yīng)時隙方法，其特征在于包括自適應(yīng)時隙恢復(fù)過程和快速自動增益控制過程，所述自適應(yīng)時隙恢復(fù)過程包括以下實現(xiàn)步驟，通過在自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊中對下行BCCH載波信號進(jìn)行功率譜計算，得到噪聲功率值和信號功率值，從而計算出GSM信號時隙轉(zhuǎn)換的判斷門限閾值；對下行BCCH載波信號進(jìn)行滑動平均濾波，根據(jù)判斷門限閾值恢復(fù)出下行時隙轉(zhuǎn)換信息，然后根據(jù)GSM信號制式上行信號時隙和下行信號時隙在基站的接收端是時隙對齊的，在下行時隙轉(zhuǎn)換信息的基礎(chǔ)上加上At的時延提前量，通過時延偏差調(diào)整模塊即可得到上行時隙轉(zhuǎn)換信息，其中At為光纖傳輸時延加上機(jī)器本身固定時延，所述自動增益控制過程包括以下實現(xiàn)步驟，c)通過上行電平統(tǒng)計模塊對上行信號進(jìn)行平均功率統(tǒng)計，通過在單位轉(zhuǎn)換模塊中應(yīng)用移位和查表算法，完成將功率值由瓦到分貝的單位轉(zhuǎn)換；d)在時隙轉(zhuǎn)換期間，將上行增益值恢復(fù)為默認(rèn)設(shè)置值，在時隙信號期間，對上行信號作功率譜計算控制，此時與目標(biāo)功率值作比較，通過對RF數(shù)控衰減器的一次衰減設(shè)置即可將信號功率控制在目標(biāo)功率值之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速自適應(yīng)時隙方法，其特征在于該方法還包括對經(jīng)過自動增益控制過程調(diào)整過的小信號進(jìn)行自動增益補(bǔ)償過程，該小信號自動增益補(bǔ)償過程包括以下實現(xiàn)步驟，e)對上行選頻濾波器DDC部分模塊輸出的載波信號進(jìn)行載波功率統(tǒng)計；f)輸入模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器前的RF數(shù)控衰減器的衰減值大于設(shè)備正常衰減值的時候，對載波信號功率低于目標(biāo)功率值較多的載波信號通過載波增益補(bǔ)償模塊進(jìn)行增益補(bǔ)償，保證小信號用戶的上下行增益平衡性。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速自適應(yīng)時隙方法，其特征在于所述的對下行BCCH載波信號進(jìn)行功率譜計算包括以下實現(xiàn)步驟，g)從光纖傳輸協(xié)議模塊中恢復(fù)出下行BCCH載波信號,在自適應(yīng)下行時隙恢復(fù)模塊中對下行BCCH載波信號進(jìn)行多次快速傅里葉變換操作，并對多次快速傅里葉變換操作結(jié)果的相應(yīng)點進(jìn)行累加平均，從而得到下行BCCH載波的幅度譜；h)將抽取GSM信號每下行BCCH載波數(shù)據(jù)的采集速率設(shè)為SkHz，在下行BCCH載波的幅度譜上將橫軸坐標(biāo)300kHz到660kHz的功率進(jìn)行累加，得到功率值P1，通過公式Pn=S/(660-300)*P1得到整個下行BCCH載波內(nèi)的噪聲功率Pn ；i)在下行BCCH的幅度譜上橫軸坐標(biāo)O到300kHz和660kHz到960kHz這兩段GSM信號的功率進(jìn)行累加，得到信號功率值Ps，通過公式Pt=(Ps-Pn)/2得到時隙恢復(fù)門限閾值Pt。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速自適應(yīng)時隙方法，其特征在于所述對上行信號進(jìn)行平均功率的統(tǒng)計是通過采用公式
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速自適應(yīng)時隙方法，其特征在于抽取GSM信號每下行BCCH載波數(shù)據(jù)的采集速率S的值為960KHz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GSM數(shù)字光纖選頻直放站的AGC裝置及其快速自適應(yīng)時隙方法，該AGC裝置包括核心邏輯處理器件、協(xié)處理器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、RF數(shù)控衰減器、RF混頻器和低噪聲放大器，所述的AGC裝置的快速自適應(yīng)時隙方法包括自適應(yīng)時隙恢復(fù)過程和快速自動增益控制過程，本發(fā)明的有益效果是自適應(yīng)計算時隙恢復(fù)門限閾值，減少了工程人員的安裝和調(diào)試步驟，通過一個調(diào)整過程就能將輸入ADC轉(zhuǎn)換器的信號電平調(diào)整到目標(biāo)電平值，整個調(diào)整周期短，基本不影響信號質(zhì)量，可以保證小信號時隙的上下行鏈路的增益平衡性，保證了用戶通話質(zhì)量。
文檔編號H04W52/52GK102625435SQ20121009017
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者俞海明, 林弟, 梅其靈 申請人:杭州暢鼎科技有限公司