光纤直放站及其无源互调信号的检测方法、系统

摘要

本发明涉及一种光纤直放站及其无源互调信号的检测方法、系统。该光纤直放站的无源互调信号的检测方法包括：当检测到检测开启信号时，生成训练序列和测试信号；将所述训练序列和测试信号同时输入波峰消减因子单元，并停止基带信号的输入，经下行处理直至到达双工器；在所述双工器处获取因所述测试信号产生的无源互调信号，并经上行处理直至数字下变频单元；对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果。该方法不需要更改硬件，依靠光纤直放站内部的算法，即可准确计算外接无源器件的非线性指标，提高工程应用中的安装质量及定位问题无源器件的效率。

权利要求

1.一种光纤直放站的无源互调信号的检测方法，所述光纤直放站包括近端机和远端机，所述方法应用于所述远端机，包括：当检测到检测开启信号时，生成训练序列和测试信号；所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于对数字预失真处理进行校准；所述测试信号为正弦波信号；所述测试信号为两组功率相同的恒包络窄带单音信号；

将所述训练序列和测试信号同时经波峰消减因子处理，并停止基带信号的输入，经下行处理直至到达双工器；

在所述双工器处获取因所述测试信号产生的无源互调信号，并经上行处理直至数字下变频单元；

对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试信号的功率和频点可调。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述测试信号的频点经调节后发生变化时，根据光纤直放站的工作中心频率自动计算所述无源互调信号的频点，并将信号频率搬移到零中频。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试信号来自光纤直放站的外部，或者由光纤直放站内部产生。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果的步骤包括：选频，获取目标频率的信号；

滤波，对选频后的信号进行滤波，获取目标频率的窄带信号；

功率计算，计算滤波后信号的功率作为无源互调值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用梳状滤波器或有限长单位冲激响应滤波器进行滤波抽取。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试信号和训练序列被选取为适用于

900MHz频段，所述无源互调信号为5阶信号；或者，所述测试信号和训练序列被选取为适用于1800MHz频段，所述无源互调信号为7阶信号。

8.一种光纤直放站，包括：近端机，与基站耦合；

远端机，与所述近端机通过光纤连接；

所述远端机在下行链路中设有测试信号发生器、在上行链路中设有功率计算器；

所述测试信号发生器用于当检测到检测开启信号时，生成训练序列和测试信号输入到下行链路的波峰消减因子单元中；所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于对数字预失真处理进行校准；所述测试信号为正弦波信号；所述测试信号为两组功率相同的恒包络窄带单音信号；

所述功率计算器用于对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果。

9.一种光纤直放站，包括：近端机，与基站耦合；

远端机，与所述近端机通过光纤连接；

所述远端机用于当检测到检测开启信号时，获取外部输入的训练序列和测试信号输入到下行链路的波峰消减因子单元中；所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于对数字预失真处理进行校准；所述测试信号为正弦波信号；所述测试信号为两组功率相同的恒包络窄带单音信号；

所述远端机在上行链路中设有功率计算器，用于对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果。

10.一种光纤直放站的无源互调检测系统，包括：光纤直放站，采用权利要求8所述的光纤直放站；

待测负载，通过耦合器与所述光纤直放站连接；

第一衰减器，与所述耦合器的另一输出端连接；

双工器，分别与所述光纤直放站和第一衰减器连接；

频谱仪，通过第二衰减器与双工器连接。

11.一种光纤直放站的无源互调检测系统，包括：光纤直放站，采用权利要求9所述的光纤直放站；

待测负载，与所述光纤直放站连接；

信号装置，用于产生测试信号；

高互调双工器，分别与所述光纤直放站和信号装置连接；

频谱仪，与所述高互调双工器连接。

说明书

光纤直放站及其无源互调信号的检测方法、系统

技术领域

[0001] 本发明涉及通信领域，特别是涉及一种光纤直放站及其无源互调信号检测方法、系统。

背景技术

[0002] 无源互调指两个或两个以上频率成分的信号通过无源器件(如同轴电缆、连接器、天线、负载等)产生除谐波外新频率成分的一种现象。在大功率系统中，由于大功率特性，传
统的无源线性器件产生较强的非线性效应，从而产生一组新的频率如(PIM3,PIM5等)，若这
些杂散的PIM信号落在接收频段内，且功率超过系统中有用信号的最小幅度，就会使接收机
的灵敏度降低，影响上行吞吐率和射频模块的小区覆盖，进而导致无线通信系统的系统容
量减少。

[0003] 传统的大功率的移动数字光纤直放站系统，都不具备检测无源器件互调值的能力。在设备出厂后，由于连接线、天线、负载等外置无源器件的非线性，会产生较高的互调值
进入到上行接收通道，导致直放站系统的上行接收能力恶化。但是依靠现有手段，工程人员
只能挨个盲目替换天线器件、耦合器、负载，甚至替换设备，希望以此定位具体原因，花费大
量的时间精力，解决问题效率低下。

发明内容

[0004] 基于此，有必要针对无法准确定位上行接收能力恶化的具体原因的问题，提供一种光纤直放站及其无源互调信号的检测方法、系统。

[0005] 一种光纤直放站的无源互调信号的检测方法，所述光纤直放站包括近端机和远端机，所述方法应用于所述远端机，包括：

[0006] 当检测到检测开启信号时，生成训练序列和测试信号；所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于对数字预失真处理进行校准；所述测试信号为正弦波信号；

[0007] 将所述训练序列和测试信号同时经波峰消减因子处理，并停止基带信号的输入，经下行处理直至到达双工器；

[0008] 在所述双工器处获取因所述测试信号产生的无源互调信号，并经上行处理直至数字下变频单元；

[0009] 对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果。

[0010] 在其中一个实施例中，所述测试信号为两组功率相同的恒包络窄带单音信号。

[0011] 在其中一个实施例中，所述测试信号的功率和频点可调。

[0012] 在其中一个实施例中，当所述测试信号的频点经调节后发生变化时，根据光纤直放站的工作中心频率自动计算所述无源互调信号的频点，并对接收的零中频基带信号进行
频点搬移。

[0013] 在其中一个实施例中，所述测试信号来自光纤直放站的外部，或者由光纤直放站内部产生。

[0014] 在其中一个实施例中，所述对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果的步骤包括：

[0015] 选频，获取目标频率的信号；

[0016] 滤波，对选频后的信号进行滤波，获取目标频率的窄带信号；

[0017] 功率计算，计算滤波后信号的功率作为无源互调值。

[0018] 在其中一个实施例中，采用梳状滤波器或有限长单位冲激响应滤波器进行滤波抽取。

[0019] 在其中一个实施例中，所述测试信号和训练序列被选取为适用于900MHz频段，所述无源互调信号为5阶信号；或者，

[0020] 所述测试信号和训练序列被选取为适用于1800MHz频段，所述无源互调信号为7阶信号。

[0021] 一种光纤直放站，包括：

[0022] 近端机，与基站耦合；

[0023] 远端机，与所述近端机通过光纤连接；

[0024] 所述远端机在下行链路中设有测试信号发生器、在上行链路中设有功率计算器；

[0025] 所述测试信号发生器用于当检测到检测开启信号时，生成训练序列和测试信号输入到下行链路的波峰消减因子单元中；所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于对
数字预失真处理进行校准；所述测试信号为正弦波信号；

[0026] 所述功率计算器用于对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果。

[0027] 一种光纤直放站，包括：

[0028] 近端机，与基站耦合；

[0029] 远端机，与所述近端机通过光纤连接；

[0030] 所述远端机用于当检测到检测开启信号时，获取外部输入的训练序列和测试信号输入到下行链路的波峰消减因子单元中；所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于
对数字预失真处理进行校准；所述测试信号为正弦波信号；

[0031] 所述远端机在上行链路中设有功率计算器，用于对经过数字下变频单元处理后得到的零中频信号进行功率统计以获取检测结果。

[0032] 一种光纤直放站的无源互调检测系统，包括：

[0033] 光纤直放站，采用上述可在内部产生测试信号的光纤直放站；

[0034] 待测负载，通过耦合器与所述光纤直放站连接；

[0035] 第一衰减器，与所述耦合器的另一输出端连接；

[0036] 双工器，分别与所述光纤直放站和第一衰减器连接；

[0037] 频谱仪，通过第二衰减器与双工器连接。

[0038] 一种光纤直放站的无源互调检测系统，包括：

[0039] 光纤直放站，采用上述可接收外部测试信号的光纤直放站；

[0040] 待测负载，与所述光纤直放站连接；

[0041] 信号装置，用于产生测试信号；

[0042] 高互调双工器，分别与所述光纤直放站和信号装置连接；

[0043] 频谱仪，与所述高互调双工器连接。

[0044] 上述光纤直放站及其无源互调信号的检测方法、系统，远端机中，CPRI、IR、DUC、CRF、DPD等处理都是在FPGA中实现的。当系统提供训练序列和测试信号时，不需要更改硬
件，依靠光纤直放站内部的算法，即可准确计算外接无源器件的非线性指标，提高工程应用
中的安装质量及定位问题无源器件的效率。

附图说明

[0045] 图1为传统的数字光纤直放站的结构图；

[0046] 图2为一实施例的数字光纤直放站的结构图；

[0047] 图3为一实施例的数字光纤直放站的无源互调信号检测方法流程图；

[0048] 图4为图3中功率计算步骤的流程图；

[0049] 图5为另一实施例的数字光纤直放站的结构图；

[0050] 图6为又一实施例的数字光纤直放站的结构图。

具体实施方式

[0051] 为了便于理解本发明 ，下面将参照相关附图对本发明 进行更全面的描述。附图中给出了本发明 的首选实施例。但是，本发明 可以以许多不同的形式来实现，并不限于本
文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明 的公开内容更加透彻全
面。

[0052] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明 的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明 的说明书中所使用的术语只是为了描
述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明 。本文所使用的术语“及/或”包括一个或
多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0053] 在本发明 的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明 
和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构
造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0054] 图1是传统的数字光纤直放站的结构图。数字光纤直放站10包括近端机110 和远端机120。其中近端机110与基站91耦合，从基站91获取下行数据。远端机120通过光纤130与
近端机110连接，从近端机110获取下行数据，在下行链路122中将数据进行处理后通过天线
140向外发射。远端机120还通过天线 140接收客户端的信号，在上行链路124中进行处理
后，通过光纤130传输给近端机110。近端机110将接收到的上行数据发送给基站91。

[0055] 数据下行时：

[0056] 如图1所示，近端机110耦合基站91的射频信号，经过双工器111、声表滤波器112、增益器件113等作用后，然后再通过到混频器114和中频滤波器 115后，进入模数转换芯片
116进行模数转换。模数转换后得到的数字信号通过 FPGA芯片进行数字下变频117处理，转
换为零中频的基带信号，再通过同相正交数据处理单元118压缩、数据重新逻辑处理，在通
用公共无线电接口单元119 中打包成通用公共无线电接口(CPRI)协议数据格式，然后通过
SERDES接口数据并串转化，再通过光模块将电信号转化成光信号通过光纤130进行光纤传
输。

[0057] 如图1所示，远端机120中的FPGA芯片将串行信号从SERDES接口恢复出来，再通过解析CPRI协议、逻辑处理以及解压缩，恢复出需要处理的基带信号； FPGA芯片再对基带信
号进行数字上变频(DUC)的处理，再通过波峰因子消减处理(CFR)和数字预失真处理(DPD)，
并通过数模转换芯片将数字信号转变为模拟信号；并且经过混频、滤波，输出射频信号到功
放模块进行信号放大输出。

[0058] 上行链路：无线信号由远端机120的天线140接收，在远端机120经低噪声放大、射频增益器件等信号放大后，通过混频器进行数字下变频，再进行中频滤波，进入到模数转换
(ADC)；经过数模变换后，FPGA芯片对其进行数字下变频处理，其数据处理方式，设计方式与
下行链路122一致；FPGA芯片对基带信号进行压缩以及CPRI组帧处理后，通过内置SERDES接
口发送到光口，再通过光纤连接到近端机110；近端机110处理上行的机制与其处理下行的
机制为逆变换，这里不再做赘述。

[0059] 如图2所示，在近端机210与基站92耦合，远端机220和近端机210通过光纤连接。该方式与传统技术相同。为实现对光纤直放站的无源互调信号的检测，远端机220的下行链路
222中输入训练序列和测试信号，同时在上行链路224中对因此而产生的无源互调信号进行
功率计算以获得检测结果。

[0060] 结合图2和图3，一种光纤直放站的无源互调信号的检测方法包括以下步骤：

[0061] S100:当检测到检测开启信号时，生成训练序列和测试信号。所述检测开启信号用于指示系统开始进行无源互调信号的检测，可以由界面开关产生，也可以是在系统上电自
检时产生。所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于对数字预失真处理(DPD)进行校
准。根据目前DPD的校准技术，不加训练序列直接输入测试信号，会导致DPD异常，从而影响
互调值的检测精度及范围。所述测试信号为正弦波信号。在一个实施例中，该测试信号为2
组功率相同的恒包络窄带单音信号。

[0062] S200:将所述训练序列和测试信号同时输入波峰因子消减处理单元225 (CFR)，并停止基带信号的输入，经下行处理直至双工器。在测试开始之前，波峰因子消减处理单元
225从数字上变频单元223获取经过数字上变频处理的基带信号，并且经过波峰因子消减处
理后发送给数字预失真处理单元227。在测试开始之后，基带信号将不再输入到波峰因子消
减处理单元225，取而代之的是输入测试信号和训练序列。

[0063] 之后的下行处理包括通过数模转换芯片将数字信号转变为模拟信号；并且经过混频、滤波，输出射频信号到功放模块进行信号放大输出。由于无源器件的非线性效应，在双
工器229的发射侧(TX_DUP)会产生一组无源互调信号，该无源互调信号刚好落入远端机220
的上行带内，从而影响接收。

[0064] S300:在所述双工器229处获取无源互调信号，并经上行处理直至数字下变频单元(DDC)。该无源互调信号即本申请要检测的系统各种原因导致的无源互调信号。由于该无源
互调信号的频率落在上行带内，因此在双工器229的接收侧(RX_DUP)被接收到，其后会进行
一系列的上行处理。

[0065] 该上行处理包括低噪声放大、射频增益器件等信号放大后，通过混频器进行数字下变频，再进行中频滤波，进入到模数转换模块(ADC)，然后进行数字下变频处理。从数字下
变频处理单元输出的是零中频的基带信号。

[0066] S400:对经过数字下变频单元(DDC)处理的零中频的基带信号进行功率统计以获得检测结果。信号在线性系统传输时，是成比例线性变化的，信号的谐波成分基本上不会影
响基波。而当系统产生非线性的影响时，信号会变成由原来的基波和相应的谐波叠加而成，
谐波将同传输线上的其他载波进行互调。进而产生了一些新的频率。当系统的功率足够大
时，这些新频率的信号将不能被忽略。通过功率统计，可以获得无源互调信号的各频率成分
的功率，从而获得该无源互调信号的特性，进而确定外接天线、负载等外接无源器件的非线
性指标。

[0067] 在光纤直放站20的远端机220中，CPRI、IR、DUC、CRF、DPD等处理都是在FPGA中实现的。当系统提供训练序列和测试信号时，不需要更改硬件，依靠光纤直放站内部的算法，即
可准确计算外接无源器件的非线性指标，提高工程应用中的安装质量及定位问题无源器件
的效率。

[0068] 在一个实施例中，所述测试信号的功率和频点可调。测试信号的功率和频点可调，能使测试的灵活性提高。测试信号的功率和频点的调整在FPGA内通过算法进行调整。该调
整可以读取预设的多种常用功率和频点配置，也可以是根据调试者的输入进行调整。

[0069] 在一个实施例中，当所述测试信号的频点发生变化时，根据光纤直放站的工作中心频率自动计算所述无源互调信号的频点，并进行频点搬移。当所述测试信号和训练序列
适用于900MHz频段时，则所述无源互调信号为5阶信号 (PIM5)；或者，当所述测试信号和训
练序列适用于1800MHz频段时，则所述无源互调信号为7阶信号(PIM7)。对于900MHz频段，即
自动计算PIM5无源互调信号的频点，然后将其搬移到零中频。搬移到零中频可以方便进行
低通滤波及后续的功率计算。

[0070] 测试信号的功率和频点可调，加上自动计算无源互调信号的频点并搬移，使得无源互调信号的检测灵活可控，且完全自动化进行，简单易行。

[0071] 在一个实施例中，如图4所示，所述对经过DDC处理的零中频信号进行处理和功率统计的步骤包括：

[0072] 步骤S410：选频，获取目标频率的信号。由于可以自动计算PIM5或PIM7 的频点，因此目标频率即是无源互调信号中的各频率成分。

[0073] 步骤S420：滤波，对选频后的信号进行滤波，获取目标频率的窄带信号。在一个实施例中，采用梳状滤波器或有限长单位冲激响应(FIR)滤波器进行滤波抽取，提取出高于底
噪部分的PIM5或PIM7的数字信号。采用这种滤波方式，可以在保证旁瓣衰减的前提下，减少
乘法器的使用，节省FPGA的硬件资源。

[0074] 步骤S430：功率计算。计算得到的功率值即为当前无源器件产生的互调值。可以采用以下公式进行计算：

[0075] 无源互调值＝Pt-Gmax-(Pout_max-3)

[0076] Pt为上行互调频点实测输出功率，Gmax为上行最大增益，Pout_max为下行标称最大输出功率。

[0077] 在一个实施例中，所述测试信号来自光纤直放站的外部，或者由光纤直放站内部产生。

[0078] 图5所示的远端机320中，在内部产生训练序列和测试信号。该光纤直放站30包括：

[0079] 近端机310，与基站93耦合。

[0080] 远端机320，与所述近端机310通过光纤连接。

[0081] 所述远端机320在下行链路322中设有测试信号发生器323，在上行链路 324中设有功率计算器325。

[0082] 所述测试信号发生器323用于当检测到检测开启信号时，生成训练序列和测试信号；所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于对DPD进行校准；所述测试信号为正弦
波信号。

[0083] 所述功率计算器325用于对经过DDC处理的零中频的基带信号进行功率统计。

[0084] 图6所示的远端机420中，接收来自外部50的训练序列和测试信号。该光纤直放站40包括：

[0085] 近端机410，与基站94耦合。

[0086] 远端机420，与所述近端机410通过光纤连接。

[0087] 所述远端机420用于当检测到检测开启信号时，获取外部输入的训练序列和测试信号输入到下行链路422的CFR中；所述训练序列提取自正常的宽带调制信号，用于对DPD进
行校准；所述测试信号为正弦波信号。

[0088] 所述远端机420在上行链路424中设有功率计算器425，用于对经过DDC处理的零中频信号进行处理和功率统计。

[0089] 另一实施例的光纤直放站的无源互调检测系统，包括：

[0090] 光纤直放站，采用图5所示的光纤直放站；

[0091] 待测负载，通过耦合器与所述光纤直放站连接；

[0092] 第一衰减器，与所述耦合器的另一输出端连接；

[0093] 双工器，分别与所述光纤直放站和第一衰减器连接；

[0094] 频谱仪，通过第二衰减器与双工器连接。

[0095] 上述检测系统通过光纤直放站实现对外接天线、负载、耦合器等的互调值的检测。

[0096] 一实施例的光纤直放站的无源互调检测系统，包括：

[0097] 被测试设备，采用图6所示的光纤直放站；

[0098] 待测负载，与所述光纤直放站连接；

[0099] 信号装置，用于产生测试信号。该信号装置包括2路信号源。

[0100] 高互调双工器，分别与所述光纤直放站和信号装置连接；

[0101] 频谱仪，与所述高互调双工器连接。频谱仪用于获取上述实测输出功率Pt。

[0102] 上述检测系统通过光纤直放站实现对外接天线、负载、耦合器等的互调值的检测。

[0103] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0104] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。