专利名称：基于频差数字补偿的移频直放站和频差数字补偿方法
技术领域：
本发明涉及移频直放站领域，特别涉及一种基于频差数字补偿的移频直放站和频差数字补偿方法。
背景技术：
在移频直放站中，近端和远端由于其各自的晶振的频率之间存在偏差，导致使得二者的射频本振有频率偏差，从而使业务信号经过移频直放站后产生频移。按照+/-2.5ppm的晶振频率偏差计算，在900M频段，频率偏差为+/-2250Hz。该频率偏差(即频差)会严重影响手机和基站的接收性能。现有技术中通常采用以下方法解决频率偏差大的问题。(I)近端和远端的晶振采用同源参考信号，以消除近远端本振频差。然而，在移频实际应用的环境中，近远端相距很远，不可能做到采用同源参考。(2)近端和远端都米用闻稳晶振，以减小频差，使频差控制在允许范围内。但是，闻稳晶振非常昂贵，成本太高，大大增加了移频直放站的成本，且高稳晶振易老化，工作时间长了频偏也会变大。
发明内容
本发明提供了一种基于频差数字补偿的移频直放站和频差数字补偿方法，以解决现有技术中近端与远端之间存在频差的问题。为解决上述问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种基于频差数字补偿的移频直放站，包括:近端机，近端机向其下行信号的中继频段插入单一频率的参考信号；和远端机，与近端机通讯连接，远端机包括:频偏检测电路，接收下行信号，用于检测下行信号中的参考信号与远端机的本振信号之间的频率差值；及远端频率补偿电路，用于根据频率差值对远端机的上行信号和下行信号进行频率补偿。进一步地，频率差值所对应的频率字为第一频率字，参考信号所对应的频率字为第二频率字，第一频率字与第二频率字的和为第三频率字；远端机还包括频率差系数产生电路，与频偏检测电路和远端频率补偿电路连接，用于根据第一频率字与第三频率字的比值生成频率差系数、并将频率差系数发送给远端频率补偿电路。进一步地，远端频率补偿电路包括中频补偿电路,接收来自频率差系数产生电路的频率差系数，用于根据频率差系数对远端机的上行中频输出信号和下行中频输入信号进行频差补偿。进一步地，远端机还包括压控晶振，中频补偿电路与压控晶振连接，中频补偿电路根据频率差系数控制压控晶振的电压以控制压控晶振的频率。进一步地，远端频率补偿电路包括射频补偿电路,接收来自频率差系数产生电路的频率差系数，用于根据频率差系数对远端机的上行射频输入信号和下行射频输出信号进行频差补偿。
进一步地，远端机还包括压控晶振，射频补偿电路与压控晶振连接，射频补偿电路根据频率差系数控制压控晶振的电压以控制压控晶振的频率。进一步地,近端机包括固定晶振。作为本发明的第二个方面，提供了一种频差数字补偿方法，包括:近端机向业务信号中插入具有单一频率的参考信号，并发送业务信号；远端机接收业务信号，并检测接收到的业务信号中的参考信号与远端机的本振信号之间的频率差值，远端机根据频率差值对其输入信号和输出信号进行频差补偿。进一步地，远端机根据下式得到频率差系数:FDF = -DIF_REF_Fff/(REF_FREQ_FWO+DIF_REF_FW)其中，FDF为频率差系数；DIF_REF_FW为频率差值在远端机的采样频率域所对应的第一频率字；REF_FREQ_FW0为参考信号的频率所对应的32位的第二频率字。进一步地，远端机根据频率差系数对输入信号和输出信号中的中频信号和射频信号进行频差补偿。本发明在近端机对其下行信号在中继频段插入参考信号，其远端机检测参考信号与远端机的本振信号之间的频率差值，再根据频率差值对上行和下行信号进行频差补偿，从而使近端机与远端机的频率同步，以消除二者之间的频差。
图1示意性地示出了本发明的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。作为本发明的第一方面，提供了一种基于频差数字补偿的移频直放站。如图1所示，本发明中的基于频差数字补偿的移频直放站，包括:近端机，近端机向其下行信号的中继频段插入单一频率的参考信号；和远端机，与近端机通讯连接。优选地，近端机包括固定晶振。其中，远端机包括:频偏检测电路，接收下行信号，用于检测下行信号中的参考信号与远端机的本振信号之间的频率差值；及远端频率补偿电路，用于根据频率差值对远端机的上行信号和下行信号进行频率补偿。如图1所示,参考信号的频率为f0 (该频率为约定的或已知的)，远端机产生一个与f0相对应的、频率为f0’的本振信号。通过频偏检测电路,可以检测二者之间的频率差值为Af。然后，远端频率补偿电路根据Af 的值，远端机进行频率补偿，以使近端机与远端机的频率同步。
本发明在近端机对其下行信号在中继频段(例如中继频段的中心位置)插入一个单一频率的信标信号作为参考信号。远端机则检测此参考信号，并检测该参考信号与远端机的本振信号之间的频率差值(即频差)，从而检测出频率的偏移量。然后，远端机就可以根据这个偏移量折算出上行和下行信号需要补偿的频差，从而使近端机与远端机的频率同步，以消除二者之间的频差。
优选地，频率差值所对应的频率字为第一频率字，参考信号所对应的频率字为第二频率字，第一频率字与第二频率字的和为第三频率字；远端机还包括频率差系数产生电路，与频偏检测电路和远端频率补偿电路连接，用于根据第一频率字与第三频率字的比值生成频率差系数、并将频率差系数发送给远端频率补偿电路。进一步地，设频率差值A f所对应的频率字为第一频率字，用DIF_REF_FW表示。已知近端机的下行信号的参考信号的频率为REF_FREQ0，近端机的标称采样频率为FS0。则参考信号的频率所对应的32位的第二频率字REF_FREQ_FW0为:REF_FREQ_FW0 = REF_FREQ0*2~32/FS0公式(I)近端机的频率无偏差，设远端机的频率差系数为FDF (单位ppm)，则远端机的下行接收的标称参考频率REF_FREQ为:REF_FREQ = REF_FREQ0*(1+FDF)公式(2)进一步地，检测到的频率差值DIF_REF (即A f)为:DIF_REF = REF_FREQO_REF_FREQ = -REF_FREQ0*FDF 公式(3)设远端采样频率为FS0* (I+FDF)，那么将DIF_REF折算到远端采样频率域时，其对应的第一频率字DIF_REF_FW为:DIF_REF_Fff = DIF_REF*2~32/(FSO*(1+FDF))= REF_FREQ_FW0/ (1+FDF) -REF_FREQ_FW0公式(4)
则根据公式(4)可得到频率差系数FDF为:FDF = -DIF_REF_FW/(REF_FREQ_FWO+DIF_REF_FW) 公式(5)由公式(5)可知，通过第一频率字DIF_REF_FW与第三频率字(即REF_FREQ_FW0+DIF_REF_FW)的比值就可以得到频率差系数FDF。优选地，远端频率补偿电路包括中频补偿电路，接收来自频率差系数产生电路的频率差系数，用于根据频率差系数对远端机的上行中频输出信号和下行中频输入信号进行频差补偿。请参考图1，优选地，远端机还包括压控晶振，中频补偿电路与压控晶振NCO连接，中频补偿电路根据频率差系数控制压控晶振的电压以控制压控晶振的频率。实施例1:对下行中频输入信号进行补偿时，设下行中频输入信号的频率为NFD_FREQ0，其变频补偿频率DIF_DN_IN_FREQ为:DIF_DN_IN_FREQ = NFD_FREQ0*FDF = -NFD_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF公式(6)变频补偿频率对应的32位频率字为:DIF_DN_IN_FREQ_Fff = _NFD_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF_FW 公式(7)实施例2:在对上行中频输出信号进行补偿时，设上行中频输出信号的频率为NFU_FREQ0，其变频补偿频率DIF_UP_0UT_FREQ为:DIF_UP_0UT_FREQ = NFU_FREQ0*(-FDF) = NFU_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF公式(8)其变频补偿频率所对应的32位频率字为:DIF_UP_OUT_FREQ_Fff = NFU_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF_Fff 公式(9)
优选地，远端机还包括压控晶振，远端频率补偿电路包括射频补偿电路，接收来自频率差系数产生电路的频率差系数，用于根据频率差系数对远端机的上行射频输入信号和下行射频输出信号进行频差补偿。请参考图1，优选地，射频补偿电路与压控晶振NCO连接，射频补偿电路根据频率差系数控制压控晶振的电压以控制压控晶振的频率。实施例3:对下行射频输出信号补偿时，设下行射频输出信号的频率为FD_FREQ0，其变频补偿频率 DIF_FD_0UT_FREQ 为:DIF_FD_0UT_FREQ = FD_FREQ0*(-FDF) = FD_FREQ0/REF_FREQ0*DIF_REF公式(10)其对应的32位频率字为:DIF_FD_OUT_FREQ_Fff = FD_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF_Fff 公式(11)实施例4:对上行射频输入信号进行补偿时，上行射频输入信号的频率为FU_FREQ0，其变频补偿频率DIF_UP_IN_FREQ为:DIF_UP_IN_FREQ = FU_FREQ0*FDF = _FU_FREQ0/REF_FREQ0*DIF_REF 公式(12)换算成32位频率字:DIF_UP_IN_FREQ_Fff = _FU_FREQO/REF_FREQO*DIF_REF_FW 公式(13)特别地，频偏检测电路、远端频率补偿电路和频率差系数产生电路均采用FPGA来设计，当然，也可以采用其它逻辑电路设计。作为本发明的第二方面，提供了一种频差数字补偿方法。在上述移频直放站的基础上，本发明中的频差数字补偿方法包括:近端机向业务信号中插入具有单一频率的参考信号，并发送业务信号；远端机接收业务信号，并检测接收到的业务信号中的参考信号与远端机的本振信号之间的频率差值，远端机根据频率差值对其输入信号和输出信号进行频差补偿。优选地，远端机根据下式得到频率差系数:FDF = -DIF_REF_Fff/(REF_FREQ_FWO+DIF_REF_FW)其中，FDF为频率差系数；DIF_REF_FW为频率差值在远端机的采样频率域所对应的第一频率字；REF_FREQ_FW0为参考信号的频率所对应的32位的第二频率字。进一步地，远端机根据频率差系数对输入信号和输出信号中的中频信号和射频信号进行频差补偿。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于频差数字补偿的移频直放站，其特征在于，包括: 近端机，所述近端机向其下行信号的中继频段插入单一频率的参考信号；和 远端机，与所述近端机通讯连接，所述远端机包括: 频偏检测电路，接收所述下行信号，用于检测所述下行信号中的所述参考信号与所述远端机的本振信号之间的频率差值；及 远端频率补偿电路，用于根据所述频率差值对所述远端机的上行信号和下行信号进行频率补偿。
2.根据权利要求1所述的移频直放站，其特征在于，所述频率差值所对应的频率字为第一频率字，所述参考信号所对应的频率字为第二频率字，所述第一频率字与所述第二频率字的和为第三频率字； 所述远端机还包括频率差系数产生电路，与所述频偏检测电路和所述远端频率补偿电路连接，用于根据所述第一频率字与所述第三频率字的比值生成频率差系数、并将所述频率差系数发送给所述远端频率补偿电路。
3.根据权利要求2所述的移频直放站，其特征在于，所述远端频率补偿电路包括中频补偿电路，接收来自所述频率差系数产生电路的所述频率差系数，用于根据所述频率差系数对所述远端机的上行中频输出信号和下行中频输入信号进行频差补偿。
4.根据权利要求3所述的移频直放站，其特征在于，所述远端机还包括压控晶振，所述中频补偿电路与所述压控晶振连接，所述中频补偿电路根据所述频率差系数控制所述压控晶振的电压以控制所述压控晶振的频率。
5.根据权利要求2所述的移频直放站，其特征在于，所述远端频率补偿电路包括射频补偿电路，接收来自 所述频率差系数产生电路的所述频率差系数，用于根据所述频率差系数对所述远端机的上行射频输入信号和下行射频输出信号进行频差补偿。
6.根据权利要求5所述的移频直放站，其特征在于，所述远端机还包括压控晶振，所述射频补偿电路与所述压控晶振连接，所述射频补偿电路根据所述频率差系数控制所述压控晶振的电压以控制所述压控晶振的频率。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的移频直放站，其特征在于，所述近端机包括固定晶振。
8.一种频差数字补偿方法，其特征在于，包括: 近端机向业务信号中插入具有单一频率的参考信号，并发送所述业务信号； 远端机接收所述业务信号，并检测接收到的所述业务信号中的参考信号与所述远端机的本振信号之间的频率差值，所述远端机根据所述频率差值对其输入信号和输出信号进行频差补偿。
9.根据权利要求8所述的频差数字补偿方法，其特征在于，所述远端机根据下式得到频率差系数:FDF = -DIF_REF_Fff/(REF_FREQ_FWO+DIF_REF_FW) 其中，FDF为频率差系数；DIF_REF_FW为所述频率差值在所述远端机的采样频率域所对应的第一频率字；REF_FREQ_FWO为所述参考信号的频率所对应的32位的第二频率字。
10.根据权利要求9所述的频差数字补偿方法，其特征在于，所述远端机根据所述频率差系数对所述输入信号和所述输出信号中的中频信号和射频信号进行频差补偿。
全文摘要
本发明提供了基于频差数字补偿的移频直放站和频差数字补偿方法。移频直放站包括近端机，近端机向其下行信号的中继频段插入单一频率的参考信号；和远端机，与近端机通讯连接，远端机包括频偏检测电路，接收下行信号，用于检测下行信号中的参考信号与远端机的本振信号之间的频率差值；及远端频率补偿电路，用于根据频率差值对远端机的上行信号和下行信号进行频率补偿。本发明在近端机对其下行信号在中继频段插入参考信号，其远端机检测参考信号与远端机的本振信号之间的频率差值，再根据频率差值对上行和下行信号进行频差补偿，从而使近端机与远端机的频率同步，以消除二者之间的频差。
文档编号H04B7/155GK103199914SQ20121022315
公开日2013年7月10日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者贾学卿 申请人:深圳格兰泰克科技有限公司