一种解决移动体覆盖的直放站及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及通信技术领域，更具体的说涉及一种用于解决船舶或车辆等移动物体内部覆盖问题的直放站及其控制方法。
背景技术
在现有的移动通信系统中，为了保证移动终端与基站的正常通信，在一些基站无法直接覆盖的区域设置了直放站，图1是现有的射频直放站的结构图，在下行方向，由施主天线10从现有的覆盖区域中拾取信号，依次经双工器1、低噪声放大器2后，再通过带通滤波器3滤除信号频带外的信号，将滤波的信号经功率放大器4放大并经由双工器5后，通过转发天线20再次发射到待覆盖区域；在上行方向，覆盖区域内的移动终端的信号经过类似处理过程后发射到相应基站，从而实现基站与移动终端的信号传递，直放站的引入实现了其覆盖区域内的移动终端和基站之间的正常通信。
对于作为最常见交通工具的车辆或船舶等移动物体，由于这些移动物体一般均为金属结构，屏蔽了手机信号，故车内和船内往往存在通话质量差甚至无法通话的缺点，故为其装设直放站成为了必要。由于该装设直放站的载体一直处于运动当中，故其与基站之间的距离一直处于变化当中，其接收到的频点不断变化，现有的直放站往往存在过高的上行噪声、接收灵敏度低以及无线信号不平稳的问题。
有鉴于此，本发明人针对现有直放站的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。
【发明内容】
本发明的第一目的在于提供一种解决移动体覆盖的直放站，以解决现有技术中噪声高、接收灵敏度低以及无线信号不平稳的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种解决移动体覆盖的直放站，包括施主天线、转发天线、两个双工器以及设置在两个双工器之间的下行链路和上行链路，该施主天线和转发天线分别与一双工器相连，该下行链路和上行链路均包括依次相连的低噪声放大器、带通滤波器和功率放大器；其中，该直放站还包括控制单元，该下行链路中低噪声放大器、功率放大器和上行链路中低噪声放大器、功率放大器均与控制单元相连，该控制单元测量下行信号并自动调整下/上行链路的增益。
进一步，该下行链路中的低噪声放大器与功率放大器均包括依次相连的前级放大模块、中级放大模块和末级放大模块，该控制单元包括输入检测模块、输出检测模块、自动电平控制模块以及衰减模块，该输入检测模块耦合上述放大器的输入端，该输出检测模块耦合上述放大器的输出端，该自动电平控制模块与衰减模块均连入上述放大器中的电路中，该输出检测模块还与自动电平控制模块相连，该自动电平控制模块以及衰减模块根据输入检测模块以及输出检测模块得到的值调整相应增益。
进一步，该自动增益控制模块连接在前级放大模块和中级放大模块之间，该衰减模块连入中级放大模块和末级放大模块之间。
进一步，该控制单元根据上行链路的增益根据下行链路的增益自动调整。
进一步，该控制单元还连接有移动天线，该移动天线与中心计算机的移动天线通信。
本发明的第二目的在于提供一种解决移动体覆盖的直放站的控制方法，从而解决现有技术中噪声高、接收灵敏度低以及无线信号不平稳的问题。
为了实现第二目的，本发明的解决方案为：
一种解决移动体覆盖的直放站的控制方法，其包括：
自动增益控制，对下行链路的低噪声放大器的输出进行检测，并得到参考值，该控制单元预存有与该参考值所处范围相对应的第一算法以及与低噪声放大器衰减值所处范围对应的第二算法，结合该参考值以及该参考值所对应的第一算法，从而得到低噪声放大器具体的衰减值，并根据具体的衰减值以及第二算法而得到上行功率门限；
自动电平控制，该控制单元还预存有下行或上行功率门限以及与该参考值和下行或上行功率门限相关的第三算法，该下行功率放大器的衰减值根据参考值与第三算法计算出来。
进一步，该低噪声放大器以及功率放大器还均预设有最大输出值和最小输出值，当通过控制单元调整的值大于最大值时，则选取最大值为当前值；当通过控制单元调整的值小于最小值时，则选取最小值为当前值。
进一步，上行链路中低噪声放大器的衰减值根据下行链路中低噪声放大器地衰减值自动调整。
采用上述结构后，由于该直放站还包括有控制单元，该控制单元快速调整整个直放站的增益，使得设置在车辆或船舶等移动物体上的直放站具有稳定的输出功率，即使得船内、车内的无线信号相对平稳，同时当直放站非常靠近基站时，其自动增益的控制能实现不干扰基站的效用，且由于该上下行增益均由控制单元控制，从而可以避免系统在增益过大时产生过高的上行噪声，避免对沿线基站系统造成干扰。
【附图说明】
图1为现有技术中直放站的结构示意图；
图2为本发明涉及的一种解决移动体覆盖的直放站的结构示意图；
图3为本发明中控制单元与低噪声放大器或功率放大器相作用时的原理方框图。
图中：
施主天线 10 转发天线 20
双工器 1 低噪声放大器 2
带通滤波器 3 功率放大器 4
双工器 5 控制单元 6
前级放大模块 21 中级放大模块 22
末级放大模块 23 输入检测模块 61
输出检测模块 62 自动电平控制模块 63
衰减模块 64
【具体实施方式】
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1所示，本发明涉及的一种解决移动体覆盖的直放站，包括施主天线10、转发天线20、两个双工器1、2以及设置在两个双工器1、2之间的下行链路和上行链路，该施主天线10和转发天线20分别与一双工器相连，该下行链路和上行链路均包括依次相连的低噪声放大器2、带通滤波器3和功率放大器4。上述均为现有技术中的模块，故不再详细描述，下面重点说明本发明的改进点：
本发明涉及的直放站还包括控制单元，该下行链路中低噪声放大器2、功率放大器4和上行链路中低噪声放大器2、功率放大器4均与控制单元6相连，该控制单元6测量下行信号并自动调整下/上行链路的增益。
这样，由于该直放站还包括有控制单元6，该控制单元6快速调整整个直放站的增益，使得设置在车辆或船舶等移动物体上的直放站具有相对稳定的输出功率，即使得船内、车内的无线信号相对平稳，同时当直放站非常靠近基站时，其自动增益的控制也能实现不干扰基站的效用；且由于该上下行增益均由控制单元控制，从而可以避免系统在增益过大时产生过高的上行噪声，降低沿线基站系统的接收灵敏度。本发明不限于具体的通信系统，而可适用于GSM、DCS、WCDMA、CDMA、GOTA、iDEN、TETRA等通信系统。
为了明示控制单元与下行链路中的低噪声放大器2或功率放大器4之间的作用原理，如图2所示，该下行链路中的低噪声放大器2与功率放大器4均包括依次相连的前级放大模块21、中级放大模块22和末级放大模块23，该控制单元6包括输入检测模块61、输出检测模块62、自动电平控制模块63以及衰减模块64，该输入检测模块61耦合上述放大器的输入端，该输出检测模块62耦合上述放大器的输出端，该自动电平控制模块63与衰减模块64均连入上述放大器中的电路中，该输出检测模块62还与自动电平控制模块63相连，该自动电平控制模块63以及衰减模块64根据输入检测模块61以及输出检测模块62得到的值调整相应增益。该控制单元6根据上行链路的增益根据下行链路的增益自动调整，从而避免系统在增益过大时产生过高的上行噪声。
作为具体实施方式，该自动增益控制模块63连接在前级放大模块21和中级放大模块22之间，该衰减模块64连入中级放大模块22和末级放大模块23之间。
为了对该控制单元6进行监控、更新等操作，该控制单元6还连接有移动天线(图中未示出)，该移动天线与中心计算机的移动天线通信。
本发明涉及的一种解决移动体覆盖的直放站的控制方法，其包括：自动增益控制(即AGC控制)以及自动电平控制(即ALC控制)，下面具体对自动增益控制进行说明：
首先，对下行链路的低噪声放大器的输出进行检测，并得到参考值；
然后，由于控制单元中预存有第一算法和第二算法，该第一算法涉及参考值所处的范围，而该第二算法涉及低噪声放大器衰减值所处范围；该控制单元通过该参考值以及第一算法而计算得出下行链路中低噪声放大器的具体衰减值，并同时根据该下行链路的衰减值以及第二算法而得出上行功率门限；该上行链路中低噪声放大器的衰减值则匹配该下行链路中低噪声放大器衰减值而设置。
下面具体对自动电平控制进行说明：
首先，该控制单元预存有下行功率门限以及与该参考值和下行功率门限相关的第三算法；
然后，该下行功率放大器的衰减值根据参考值与第三算法计算出来。该上行功率门限的计算方法与该下行功率门限的计算方法相同。
需要说明的是，该低噪声放大器以及功率放大器还均预设有最大输出值和最小输出值，当通过控制单元调整的值大于最大值时，则选取最大值为当前值；当通过控制单元调整的值小于最小值时，则选取最小值为当前值。
为了让本发明能更加清楚地被实施，下面对本发明中控制单元中涉及的控制方法的具体实施例进行进一步的说明。
为了实现直放站的动态增益控制，普通直放站的一个链路只有30dB的增益控制功能，不能满足直放站非常靠近基站时不干扰基站的要求。当直放站非常靠近基站时为了不干扰基站，该直放站设计了单向链路具有60dB的增益控制功能。具体说明如下：
1、AGC智能控制(即自动增益控制)的说明
当上层软件设置下行AGC(Automatic Gain Control)自动增益控制开关为”ON”时，直放站进入自动增益控制状态。通过检测LNA(Low Noise Amplifier)低噪声放大器的输出来判断，自动进行ATT(即指衰减模块)和上行功率门限设置。设X为LNA的输出平，ATT设置方法(即预存的第一算法)如下：
(1)：当X＞-8dBm时，即越来越靠近基站；
下行LNA ATT值＝(X-(-10)+原设置值(不管是原手动设置的还是自动设置的)，如下行LNA的输出检测为-6dBm，原设置值为5dB，则设置下行LNA的ATT值为-6-(-10)+5＝9dB；上行设置值＝下行设置值；当求出的设置值大于31时，设置为最大值31；
(2)：当-12dBm≤X≤-8dBm时，即最佳工作状态；下行LNA的ATT值保持原设置值(不管是原手动设置的还是自动设置的)，上行LNA的ATT值＝下行LNA ATT值；如下行LNA的输出检测为-9dBm，原设置值为5dB，则设置下行LNA的ATT值为5dB不变；
(3)：当X＜-12dBm时，即渐渐远离基站时；下行LNA ATT值＝(X-(-10)+原设置值(不管是原手动设置的还是自动设置的)，如下行LNA的输出检测为-16dBm，原设置值为9dB，则设置下行LNA的ATT值为-16-(-10)+9＝3dB；上行设置值＝下行设置值；当求出的设置值小于0时，设置为最小值0；如下行LNA的输出检测为-16dBm，原设置值为0dB，则设置下行LNA的ATT值为-16-(-10)+0＝-6dB＜0，则上行设置值＝下行设置值＝0；
为了避免太靠近基站时，上行的输出功率过大，该系统会根据下行的输入功率自动设置上行的输出门限，避免基站的接收机饱和。
当上层软件设置上行ALC自动电平控制开关为”ON”时，上行进入上行门限自动设置。上行门限自动设置方法(即预存的第二算法)为：
当LNA中ATT＝0～3时(Pin＜-52dBm)，上行门限＝33dBm；
当LNA中ATT＝4～10时(-51dBm＜Pin＜-45dBm)，上行门限＝30dBm；
当LNA中ATT＝11～17时(-44dBm＜Pin＜-38dBm)，上行门限＝27dBm；
当LNA中ATT＝18～24时(-37dBm＜Pin＜-31dBm)，上行门限＝21dBm；
当LNA中ATT＝25～30时(-30dBm＜Pin＜-26dBm)，上行门限＝17dBm；
当LNA中ATT＝25～31时(Pin＞-25dBm)，上行门限＝10dBm。
2、ALC(即自动电平模块模块)控制
根据设置的功率门限，自动设置功放的ATT。如下行设置的功率门限为：40dBm，则当输出大于40dBm时，则自动衰减功放的ATT直到输出为40±1dBm。设置方法(即预存的第三算法)如下：
(1)、当X＞功率门限+1时：
下行HPA ATT值＝(X-(功率门限)+原设置值(不管是原手动设置的还是自动设置的)，如下行HPA的输出检测为43dBm，原设置值为5dB，则设置下行HPA的ATT值为43-(40)+5＝8dB；当求出的设置值大于31时，设置为最大值31。
(2)、当功率门限-1≤X≤功率门限+1时：
即最佳工作状态；下行HPA的ATT值保持原设置值(不管是原手动设置的还是自动设置的)，如下行HPA的输出检测为39dBm，原设置值为5dB，则设置下行HPA的ATT值为5dB不变。
(3)、当X＜功率门限-1时：
下行HPA ATT值＝(X-(-10)+原设置值(不管是原手动设置的还是自动设置的)，如下行LNA的输出检测为36dBm，原设置值为9dB，则设置下行HPA的ATT值为36-(40)+9＝5dB；当求出的设置值小于0时，设置为最小值0；如下行HPA的输出检测为36dBm，原设置值为0dB，则设置下行LNA的ATT值为36-(40)+0＝-4dB＜0，则HPA ATT设置值＝0；上行的方法同下行，故不赘述。
下面对具体应用时的数据进行具体分析说明：
基本参数说明：
接入基站发射功率Pb：设基站为4载波，每载波输出为43dBm，则合路后的输出为Pb＝43-6＝37dBm/CH；
基站的馈线损耗Lb＝3dB；
基站的发射天线增益Gb＝16dBi；
直放站的接收天线增益Gr＝12dBi；
直放站的下行输出功率Po-d，下行输入功率Pi-d；
直放站的上行输出功率Po-u＝37dBm/CH，下行输入功率Pi-u；
直放站的上行增益Gr-u＝90dB，下行增益Gr-d＝95dB，
直放站的上下行AGC＝60dB；
设基站与直放站的最近距离Db-r＝100m，则900MHz时，100m的自由空间损耗；
LDb-r＝32.4+20lgf+20lgd＝32.4+20lg900+20lg0.1＝71.5dB
1、下行链路分析：
直放站的下行输入功率Pi-d＝Pb-Lb+Gb-LDb-r+Gr-Lr
＝37-3+16-71.5+12-3
＝-12.5dBm
Po-d＝Pi-d+Gr-d-AGC直放站允许的最大输入功率：
Pi-dmax＝Po-d-Gr-d-AGC＝37-95+60＝2dBm
所以直放站的最大输入功率远大于实际最靠近基站时的输入功率，不会造成过功率自激。
2、上行链路分析：
上行链路主要考虑的是手机信号到达基站能够被解调；上行放大后到达基站的噪声电平要小于基站所能允许的最大噪声电平，以保证不干扰基站。
(1)基站接收电平分析：
GSM协议规定，手机发射功率是可以被基站控制的。基站通过下行SACCH信道，发出命令控制手机的发射功率级别，每个功率级别差2dB，GSM900手机最大发射功率级别是5(33dBm)，最小发射功率级别是19(5dBm)，DCS1800手机最大发射功率级别是0(30dBm)，最小发射功率级别是15(0dBm)。基站的最小接收电平为-104dBm。
设手机在天线下的接收场强为-35dBm，则直放站到达手机的链路损耗为：
37-(-35)＝72dB；
假设手机以最小发射功率5dBm发射，直放站在最靠近基站时工作增益为最小增益Gr-u-AGC＝90-60＝30dB；
则直放站的上行输出功率Po-u＝5-72+30＝-37dBm
到达基站的电平为Rx-u＝Po-u-Lr+Gr-LDb-r+Gb-Lb
＝-37-3+12-71.5+16-3＝-86.5＞-104dBm
所以基站可以解调。
假设当手机用户开机时以最大功率33dBm发射，则
上行输出功率Po-u＝33-72+30＝-9dBm＜+10dBm，
所以上行不会出现过功率自激。
(2)上行噪声分析：
为了不干扰基站上行，要求上行经过放大后，到达基站的上行底噪小于-120dBm；
直放站的噪声系数一般为5dB，则：
设备白噪声＝-174dBm/HZ＝-121dBm/200KHz
到达基站的上行底噪＝上行工作增益-纯路径损耗+设备的白噪声+噪声系数＝(90-60)-(43-(-12.5))+(-121)+5＝-141.5＜-120dBm。
所以不会干扰基站。
经以上分析，AGC控制范围为60dB完全满足系统要求。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。