专利名称：接收信号强度指示信号检测装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通讯系统中接收信号强度指示(RSSI，ReceivedSignal Strength Indication)信号的检测装置及其方法，尤其涉及一种应用于智能基站系统中的RSSI信号检测装置及其方法。
背景技术：
随着无线通讯技术的发展，人们对RSSI信号的应用研究也越来越深入，从初期仅将RSSI信号作为接收信号强度指示的应用(如各种移动终端信号强弱指示)，发展到现阶段各种智能基站和智能天线算法中，用于确定移动终端的距离和方位，并控制发射信号方向的应用。
在智能基站中，RSSI处理过程主要包括RSSI信号检测和RSSI输出信号的运算处理两部分。为了达到系统需求，必须做到两点一是RSSI信号检测的高精准度；二是对输出的RSSI检测信号的有效计算与处理。
由此可见，对RSSI信号的高精度检测是整个RSSI检测处理过程的基础，是后续智能运算处理的先决条件，即如果RSSI检测信号不够准确可靠，那么就得不到有效的智能运算处理，更无法达到系统要求。
目前，有关RSSI信号检测的传统方法，比较成熟的有对数放大法以及RMS-to-DC检测法等。
另外，在第03152556号中国专利申请中，公开了一种高速数字接收信号强度指示电路，包括一个由多个串联放大器组成的放大单元与一个产生热电式仪表代码的热码产生单元，输出信号被放大单元输出，并且彼此具有相反的相位，输出用于控制所接收的信号的增益的作为数字RSSI数据的二进制代码。
但是，该专利主要是应用于数字RSSI执行系统，其主要目的是通过产生数字RSSI，再反馈到前端的低噪声放大器(LNA)、混频器以及集成滤波器，用来实现自主的自动增益控制(AGC)，而非本发明所应用的智能基站系统中的对移动终端的距离方位进行的智能计算目的，而且其提到的集成滤波器仅仅在接收主通道中起到常规的虑除带外噪声的作用，与RSSI检测没有关系，也没有起到任何作用。
上述现有的RSSI检测法都因其各自不同的特点而得到了广泛的应用(很多集成芯片中分别采用上述几种方法)，但是将它们运用于智能基站等较高要求的系统时，它们却具有共同的缺点当电磁环境比较差时，即当基站接收信号干扰严重时，简单使用这几种方法都很难得到理想的信号RSSI检测输出，干扰信号严重影响了RSSI检测输出精准度，过高的RSSI输出误差输入到智能算法中非但不会有效的帮助进行智能运算，反而会错误的引导、控制发射通路，使其通讯质量更加恶化，甚至无法正常通讯。
为了提高RSSI信号的检测精度，另有一些专利文献公开了其他的方法，例如第99816872号中国专利公开了一种无线通信系统及其信号强度指示器补偿方法和基站/终端站，在一种无线电通信系统中，一种基站，用以向多个移动站(2-1至2-n，n表示一个自然数)广播一个在接收信号强度指示器的检测过程中可能的误差所需的补偿参数，该误差是由于向终端站(2-i，i＝1～n)传送的传送信号波形方面的差别而在终端站(2-i)中产生的。在终端站(2-i)中，一个接收信号强度指示器补偿部分根据广播的补偿参数，来补偿接收信号强度指示器检测部分中的接收信号强度指示器检测误差。这就显著地改善了终端站(2-i)内接收信号强度指示器在检测中的精度。
该发明虽然能够保证较高的RSSI检测精度，但是处理方法比较复杂，并且其精准度受补偿参数的准确度的影响。
另外，第00804057号中国专利公开了一种运作在零中频的低中频的接收信号强度指示器。该接收信号强度指示器用于从表示接收无线电频率信号的低或零中频信号的同相信号分量和正交信号分量中形成绝对值。绝对值信号被相加。在绝对值信号形成之前或者相加之后进行信号对数处理。最后，进行低通滤波。
此发明虽然能够保证较高的RSSI检测精度，但是需要对信号进行同向相位混频和正交相位混频，并分别对两路进行一系列处理再合成，处理过程比较麻烦，并且检测频率被限定在零频附近范围。
因此，能否提供一种既能保证较高的RSSI检测精度，又能克服上述专利中存在的可靠性差、实现复杂以及适用范围窄等缺陷的RSSI信号检测装置及方法，已经成为业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种接收信号强度指示信号检测装置及其方法，通过简洁的电路设计，以较低的成本获得高可靠、高精度的RSSI检测结果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种接收信号强度指示信号检测装置，包括信号检波模块，用以从输入信号中拾取接收信号强度指示值并输出，还包括干扰抑制模块，用以抑制输入信号通带范围内的带内信道干扰信号，提取有用信道的信号，并输出至所述信号检波模块。
本发明进而提供一种接收信号强度指示信号检测方法，首先从接收主通道上分离出接收信号强度指示之待检测信号，然后对待检测信号进行有用信道滤波，提取通带范围内有用信道的信号，最后对滤波后的有用信道信号进行接收信号强度指示信号检波，拾取并输出接收信号强度指示值。
应用本发明，可以明显改善传统的RSSI检测方法检测精准度低的缺陷，解决智能基站RSSI检测信号误差大的瓶颈问题，真正适应智能基站对RSSI检测的高层次需求，而且不受检测频率的零中频或低频的限制，可在中频频段进行检测，不仅能保证较高的RSSI信号检测精度，而且电路设计简明，性能可靠，成本低。
图1为本发明的RSSI信号检测装置结构示意图；图2为本发明的实施例结构示意图；图3为本发明的RSSI信号检测方法实施例流程图；及图4为本发明之应用实施例示意图。
具体实施例方式
传统的RSSI检测方法实际上是在一定带宽范围内的RSSI检测(此带宽内可能包含多个信道)，当RSSI检测通路存在干扰信号，且干扰信号的电平远高于有用信号电平，而该干扰信号又恰好在带宽内时，RSSI检测输出值实际上是干扰信号的RSSI值，而不是有用信号的RSSI值。
针对上述问题，本发明的主要思路就在于事先对RSSI检测通路的信号质量进行预估与判断，明确系统对带内邻道强干扰信号的抑制要求，通过对带内相邻信道干扰的滤波抑制来改善RSSI信号质量，保证RSSI检测信号确为有用信号，使RSSI信号检测输出值准确无误。
为此，本发明提出RSACP(接收强度指示支路邻道功率比，ReceivedSignal strength indication Adjacent Channel Power ratio)概念，作为RSSI检测通路的信号质量评判指标。
通常来说，邻近信道功率比度量了干扰或者说是相邻频率信道功率的大小，其通常定义为相邻频道(或偏移)内平均功率与发射信号频道内的平均功率之比。
本发明的RSACP定义为使纯有用信号(无干扰)和纯强干扰信号(无有用信号)分别通过同一RSSI信号检测模块，当检测输出值相等时(且检测模块未达到饱和状态)，有用信号与强干扰信号的功率电平比值即为RSACP值。由系统所需的抗干扰能力推算出的RSACP值的大小即为RSACP的指标要求。一般智能基站的RSACP需要达到-75～-80dB。它是表征RSSI通路对强干扰信号的抑制能力，要求不但能够抑制带外干扰信号，尤其强调对带内相邻信道强干扰的高抑制能力。
由此，根据本发明的RSACP指标的要求，在RSSI通路进行传统的信号检波之前，必须经过一个带内干扰抑制处理，对带内混杂的信号进行有用信道滤波，即提取通带范围内有用信道的信号，同时抑制此带宽范围内的其他信道的干扰信号电平，已达到RSACP的指标要求。
如图1所示，为本发明的RSSI信号检测装置结构示意图，RSSI信号检测装置100，包括干扰抑制模块1001与信号检波模块1002组成，其中的干扰抑制模块1001的作用就是对分离出来的具有一定带宽的有用信号和干扰信号混杂在一起的信号进行有用信道滤波，即提取通带范围内有用信道的信号，同时抑制此带宽范围内的其他信道干扰信号电平，其可采用灵活的窄带滤波措施，使用单级滤波或多级级联滤波形式实现，每级的实现形式可以采取分离器件滤波形式(L型、T型或π型)或各种集成滤波器件等，信号检波模块1002可以采用对数放大检波法或RMS-to-DC检波等RSSI检波方法。
如果需要满足系统对RSSI检测的动态范围的要求，则还另需要对接收信号进行增益调节处理，可通过若干放大器或衰减器来实现。
如图2所示，为本发明的实施例结构示意图，在RSSI信号测试装置100中，在干扰抑制模块1001与信号检波模块1002之间，增加了增益调节模块1003，通过增益调节以满足系统对RSSI检测的动态范围的要求。
实际上，增益调节模块1003与干扰抑制模块1001可根据实际需要灵活排定顺序，既可以先抑制带内干扰，也可以先调节增益，而且，如果干扰抑制模块1001内部采用多级级联方式，则也可以将两个模块融合在一起，即将增益调节模块1003置于干扰抑制模块1001的多级之间。
如图3所示，为本发明的RSSI信号检测方法实施例流程图，包括如下步骤步骤301从接收主通道中频信号处(图2中混频器201与102之间)引出一路支路信号作为RSSI待检测信号(该信号为一带宽信号)；步骤302待检测信号进入RSSI检测装置100中，首先经过干扰抑制模块1001处理，以满足RSACP指标要求；步骤303有用信道RSSI信号经过增益调节模块1003调整增益，以满足系统对RSSI检测的动态范围的要求；步骤304信号通过前两级模块后必须满足RSACP指标，满足RSACP指标的RSSI支路信号再通过信号检波模块1002；步骤305最后输出理想的符合智能基站要求的RSSI检测输出信号，进入智能模块参加运算。
同样，步骤302与步骤303的顺序也可以根据系统要求而灵活调整，也可以融合处理。
如图4所示，为本发明之应用实施例示意图，进一步说明了本发明的技术方案及其改进效果。以智能系统TDD多路收发工作方式为例，其含有两路接收通道和两路发射通道，一路接收和一路发射时分共用一个天线。接收时，两路天线接收同一个移动用户的信号，每一路均需要经历以下过程从天线(10)经双工器(11)接收下来的射频信号经低噪声放大器(12)及射频混频器(13)下变频到中频2XX.95MHz，经过一个声表滤波器(14)后分成两路，一路经中频混频器(15)下变频为1X.8MHz信号送入基带解调(16)，另一路即为RSSI待检测信号。根据系统要求，推算出RSACP指标需要使用两级级联的窄带滤波模块才能满足，因此设计使RSSI待检信号首先经过一级声表滤波器(17)，再经放大器(18)(调整支路增益，满足动态范围)，然后再经过一级声表滤波器(19)，满足RSACP指标的信号最后送入采用对数放大法的RSSI检测芯片(20)，得到RSSI检测输出信号。
两路RSSI检测输出信号同时进行智能运算(21)，确定移动用户相对智能基站的距离和方位，以此结论作为依据，产生控制信号，控制两路发射通道的功率电平大小和相位，改变智能天线合成波束。
本发明通过RSACP指标，将系统要求和RSSI检测支路设计紧密联系在一起，量化的要求使设计有的放矢，检测精准无误。根据RSACP的要求，在选择滤波器级数和形式时，应当考察滤波器的插入损耗、阻带抑制、滤波器3db带宽、矩形系数及根据信道带宽、分离支路时的信号质量等指标决定。例如RSACP要求为-75DB，信道带宽为300KHz，主路分离时信号质量为-25db@±600KHz，这时可在支路采用两级滤波器。滤波器参数为3db带宽300KHz；阻带抑制-25db@±600KHz；矩形系数，纹波，插入损耗等也有一定的要求，必要时还需要增益调节。
具体实施上，为实现RSACP指标，既可以使用多级滤波器，灵活的根据对支路信号质量指标的要求来选择滤波器的形式及级数，也可考虑同主通路共用滤波器来降低成本，实现的方法简单有效，避免一些专利中复杂处理过程，而且本发明不但可以在设计之初采用，且同样适合于对已成型的系统进行改进，不但效果明显，而且简单实用、成本低。
本发明应用于TDD智能基站系统中，改善效果十分明显，可以将本发明与传统方法进行如下比较例如有用信号为15dBuv，使用传统RSSI检测方法(RSACP小于-50dB)，邻道干扰信号为45dBuv时，系统接收的BER(误码率)已经超过0.001；而本方法对传统RSSI检测方法进行改进后(RSACP大于-80dB)，在干扰信号达到75dBuv时，系统接收的BER(误码率)仍然低于0.001。实验证明传统RSSI方法不能适用于智能基站在恶劣环境下正常稳定工作的需求，而采用本发明后的RSSI检波完全满足智能基站的苛刻要求，且使智能基站充分展现了其智能性，通讯信号传输性能大大优于普通基站。
权利要求
1.一种接收信号强度指示信号检测装置，包括信号检波模块，用以从输入信号中拾取接收信号强度指示值并输出，其特征在于，还包括干扰抑制模块，用以抑制输入信号通带范围内的带内信道干扰信号，提取有用信道的信号，并输出至所述信号检波模块。
2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于还包括增益调节模块，用以对信号检波之前的输入信号进行幅度调整。
3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述的干扰抑制模块为单级滤波或多级级联滤波电路。
4.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于所述增益调节模块位于干扰抑制模块的前级或后级。
5.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于所述多级级联滤波电路的多级之间包括有增益调节模块。
6.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述的输入信号为中频信号。
7.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述的输入信号为从接收主通道中频信号处引出的支路信号。
8.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于所述增益调节模块，是通过放大器或衰减器实现的。
9.一种接收信号强度指示信号检测方法，其特征在于包括如下步骤(1)从接收主通道上分离出接收信号强度指示之待检测信号；(2)对待检测信号进行有用信道滤波，提取通带范围内有用信道的信号；及(3)对滤波后的有用信道信号进行接收信号强度指示信号检波，拾取并输出接收信号强度指示值。
10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于所述步骤(1)，是从接收主通道中频信号处引出一路支路信号作为待检测信号。
11.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于在所述步骤(1)与步骤(3)之间，还包括对待检测信号进行增益调整之步骤，用以对信号检波之前的输入信号进行幅度调整。
12.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于步骤(2)所述有用信道滤波，是通过单级滤波或多级级联滤波形式实现的。
13.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于步骤(2)所述有用信道滤波的滤波形式与级数是根据接收强度指示支路邻道功率比的指标要求决定的。
14.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于所述多级级联滤波的多级之间可以进行所述的信号增益调整步骤。
15.如权利要求12所述的检测方法，其特征在于所述的单级滤波或多级滤波，可以与接收主通道共用滤波器。
全文摘要
一种接收信号强度指示信号检测装置及方法，包括信号检波模块与干扰抑制模块，首先从接收主通道上分离出接收信号强度指示之待检测信号，然后对待检测信号进行有用信道滤波，提取通带范围内有用信道的信号，最后对滤波后的有用信道信号进行接收信号强度指示信号检波，拾取并输出接收信号强度指示值，本发明明显地改善了传统的RSSI检测方法检测精准度低的缺陷，真正适应智能基站对RSSI检测的高层次需求，不受检测频率的零中频或低频的限制，可在中频频段进行检测，不仅能保证较高的RSSI信号检测精度，而且电路设计简明，性能可靠，成本低。
文档编号H04B17/00GK1790958SQ20041010120
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者王拓新, 李香玲, 李勇强, 郭晓昱 申请人:中兴通讯股份有限公司