WCDMA直放站自激对消技术的研究与实现

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在无线通信系统中,直放站发挥着举足轻重的作用。无论何种制式的无线通信,它都会存在系统覆盖的盲区和弱区。而在一些用户数不多的偏远农村和山区,直放站是运营商延伸网络覆盖,提高用户体验的一种优选方案,具有成本低廉,组网灵活,有效优化和改善服务质量的特点。无线WCDMA直放站是空间耦合的双向放大设备,并且由于收发同频,施主天线在接收基站侧有用信号的同时,还会接收到重发天线端反馈的干扰信号,在无线直放站收发天线之间的隔离度不满足大于直放站增益15dB以上的情况下,该干扰信号会严重影响直放站输出信号的质量,引起覆盖区域内的掉话,更甚者会烧毁功放。传统无线直放站只能采取加大收发天线间的水平和垂直距离、调节方向角、加装屏蔽网等手段改善物理隔离度,加大了工程安装的难度。在安装环境受限而无法改善物理隔离度的情况下,只能靠降低增益来满足装机条件,这意味着减小了覆盖范围。本文在研究比较现有的各种自适应滤波算法的基础上,提出了一种改进的变步长LMS自适应算法,具有较快的收敛速度以及较小的稳态误差。介绍了国内外几种自适应干扰抵消技术在通信系统中的应用的方案,并针对WCDMA无线直放站中存在的同频反馈干扰问题,设计了一套自激对消的实现方案。首先用与WCDMA信号不相关的训练序列对信道进行初估计,估计出回波信号的延迟等信息;然后根据提出的改进的变步长LMS算法设计自适应干扰对消滤波器对干扰信号进行实时跟踪,通过对不同路径、不同时延的回波信号进行精确的反相信号消除进行干扰抵消。并在MATLAB/Simulink平台上进行了方案的仿真与分析,证明该方案具有良好的自激对消效果。对提出的方案在Xilinx Virtex6平台上搭建了硬件环境,设计整个带自激对消功能(ICS)的WCDMA数字无线直放站下行链路。并在此平台上,搭建了ICS模块测试平台,在实验室环境下模拟了无线直放站的回波干扰问题,在输入下行的单载波WCDMA信号情况下,通过调节控制隔离度的可调衰减器的值对方案进行隔离度改善状况的验证。测试结果表明,该方案下的ICS模块能够有效抵消回波干扰信号,在隔离度小于增益20dB的情况下,从频谱仪上观察到的输出信号的EVM和ACPR等关键指标均能满足WCDMA直放站的协议需求,即改善了隔离度35dB。使得对直放站安装站点的隔离度要求大大降低,方便工程安装,节约成本。在相同的收发天线间隔离度条件下,可以实现更大的增益以及输出。
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