ICS数字直放站的设计

1  引言

随着移动通信的快速发展，需要建设大量的基站，为了降低覆盖系统成本，最好的方法是建设直放站系统。严格来讲，直放站系统造价要比基站低得多，因此选用直放站是移动通信建设中比较好的解决方案。

直放站主要分为射频直放站、光纤直放站、移频直放站、射频和光纤混合直放站。从造价、安装、建设、维护等方面综合考虑，不改变频率分配的射频直放站是最经济、最有效的方式，但其难度在于，只有施主天线和用户天线需要提供高的前后比才能满足放大器在较高增益条件下对隔离度的要求。如果不满足隔离度要求，放大器则会产生自激，就会造成严重干扰。另外，如果直放站安装不当，收发天线隔离度不够，整机增益偏大，输出信号经延时反馈到输入端，就会致使直放站输出信号发生严重失真而产生自激。发生自激后，CDMA信号波形质量变差，严重影响通话质量，并产生掉话现象。这种干扰成为CDMA直放站建设中应主要解决的问题。

为了解决干扰问题通常采用以下三种措施：

l收发天线架提高到20m以上，通过增加高度来提高隔离度；

l水平安装时，增加角反射器天线或背射天线的距离，以增加隔离度；

l采用移频直放站。

这些措施可能解决一些问题，但其结果是整个直放站系统的造价大大增加。目前一种新型的数字直放站—ICS（干扰消除系统）直放站可以轻松解决以上问题。

2  ICS技术

ICS的干扰主要是指从直放站的施主天线引入的非基站覆盖信号，包括来自直放站重发天线的反馈干扰信号以及空间多径反射的干扰信号。

施主天线接收到的信号包括基站无线覆盖信号，重发天线反馈信号，建筑物、树木、车辆等反射的无线通信信号，如图1所示。

图1 施主天线接收到的信号类型

当信号中混有不需要的部分时，通常的解决思路是将其滤除，但是传统的双工器或者滤波器只能对其工作频带外的信号进行滤除，分析图1中的情况，在任一时刻t，直放站施主天线的接收信号可表示为：

    S(t)=SBS(t)+SF(t)

其中，基站信号SBS(t)和反馈干扰信号SF(t)的频率是相同的（都在直放站工作频带范围内），所以不能通过传统的射频滤波方法在频域上解决这个问题。ICS技术就是针对这种情况的一个解决方案，即通过数字处理技术解决传统直放站无法解决的问题。

2.1ICS直放站的工作原理

ICS直放站采用自适应噪声抵消器，利用干扰源的输出，通过数字滤波器与自适应算法的配合，最佳地估计干扰值，以从混有干扰的输入中减去干扰估值，实现干扰与信号完整的分离。自适应滤波器最重要特性是能有效地在未知环境中跟踪时变的输入信号，使输出信号达到最优。ICS直放站的工作原理如图2所示，自适应噪声消除原理如图3所示。

图2   ICS直放站的工作原理

图3  自适应噪声消除原理结构

这个结果表明，原始信号输入什么信号，输出就是什么信号，这时自适应滤波器关闭。可以看出，自适应滤波器要完成自适应噪声抵消任务的条件是，参考输入信号V1(n)必须与被抵消信号V0(n)（一般为噪声）相关，相等则最佳。

要想达到理想的干扰消除效果，最重要的是自适应算法的设计。

2.2ICS的优点

ICS具有以下优点：

lICS在高增益（95dB）和高 输出（20 W、40 W）情况下能够满足目前行业内的RF指标；

lICS对多径反馈信号的消除最高可达30dB；

l即使在反馈干扰信号比基站信号大的情况下，ICS仍然

能够保持一定的覆盖信号质量；

lICS提供的链路裕量可以使系统工作在高增益（100dBmax）状态下，所以即使是极微弱的信号也能够得到放大；

lICS消除了由重发天线到施主天线的反馈干扰引起的一些问题，例如系统自激以及信号质量恶化；

l由于系统本身具有消除干扰的特性，因此降低了对隔离度的要求，甚至把施主天线和重发天线安装在同一根抱杆上也不会产生自激，简化了工程开通及设备安装，降低了物业协调难度。

3  ICS直放站与传统直放站的对比

与无线直放站相比，ICS直放站具有三个优点：