具備上行噪聲抑制功能的gsm數字選頻光纖直放站的製作方法
2023-05-05 08:22:51
專利名稱：具備上行噪聲抑制功能的gsm數字選頻光纖直放站的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種移動通信信號的覆蓋系統，特別是涉及一種具備上行噪聲抑 制功能的GSM數字選頻光纖直放站。
背景技術：
在移動通信迅速發展的今天，無論何種無線通信的覆蓋區域由於射頻信號傳播特 性和人工或自然物體的遮擋，經常會出現盲區、弱信號區，這些區域容易出現接通率低、漫 遊不暢、掉話甚至接收不到信號等現象，給GSM手機用戶帶來不便。GSM數字選頻光纖直放 站是一種中繼產品，它能有效的解決此類問題，它具備體積小、成本低、安裝方便、便於維護 等優點，成為極其重要的網絡優化手段，以提高通信質量，解決弱信號區和盲區的掉話等問 題，給網絡建設帶來極大的便利。 GSM光纖直放站一般為傳統的模擬GSM光纖直放站，其原理比較簡單，上下行鏈路 由有源射頻信號放大模塊、無源濾波模塊和模擬光端機組成，在實際應用當中無法避免抬 高基站上行接收機的底噪聲電平，這樣所帶來的主要缺點是在需要多臺GSM光纖直放站 並聯使用的應用場景時，基站上行底噪聲電平是疊加的，會明顯抬高基站上行接收機的底 噪聲電平，影響基站上行接收機的靈敏度，也就限制了在同一小區下使用GSM光纖直放站 的數量，這就要求有能夠具備上行噪聲抑制功能的GSM數字選頻光纖直放站的設備。
發明內容鑑於上述現有技術存在的不足，本實用新型的目的是提供一種具備上行噪聲抑制 功能的GSM數字選頻光纖直放站，能夠有效解決了同一小區有源設備多噪聲累積嚴重的問 題。 本實用新型是這樣實現的，一種具備上行噪聲抑制功能的GSM數字選頻光纖直放 站，包括近端機和遠端機，其特徵在於所述的近端機包括介質雙工器、衰減變頻模塊、數字 處理模塊；所述的介質雙工器的下行輸出端通過衰減變頻模塊與數字處理模塊的輸入端 相連接，所述的數字處理模塊的輸出端通過衰減變頻模塊與介質雙工器的上行輸入端相連 接；所述的數字處理模塊的另一輸出端通過光纖與遠端機相連； 所述遠端機包括雙工器、功放、低噪放、變頻模塊及數字處理模塊；所述的雙工器
的上行輸出端依次通過低噪放、變頻模塊與數字處理模塊的輸入端相連接；所述的數字處
理模塊的輸出端依次通過變頻模塊、功放與雙工器的下行輸入端相連接。 本實用新型基於軟體無線電技術的GSM數字選頻光纖直放站是採用標準CPRI接
口 ，運用功能強大的FPGA器件對數位化後的GSM上行時域信號進行處理，由於GSM系統空
中接口採用TDMA復用方式，GSM載波的每個載波可提供八個接入時隙，每個時隙均可承載
一個指定用戶，即每個載波的某個指定時隙只會有一個用戶接入，因此在同一小區內同時
使用多臺GSM數字選頻光纖直放站的情況下，通過軟體無線電技術使在同一小區內使用的
各設備都具備上行噪聲抑制功能，該技術利用GSM系統用戶時分接入及上行同步、功率檢測技術有效抑制各空閒工作時隙噪聲電平，可以確保在任一時隙上對原基站只引入一臺設 備的上行噪聲電平而無多噪聲累積現象，系統中任一設備都不會對其它設備造成噪聲抬 升，能夠有效解決了同一小區有源設備多噪聲累積嚴重的問題。同時它具有星型、菊花鏈型 及混合型組網特性，支持4路並聯星型和6級菊花鏈型組網能力，可處理的載波容量為雙向 12路200KHz帶寬的載波數，各載波的總帶寬不小於30MHz。
圖1是本實用新型實施例近端機原理框圖。 圖2是本實用新型實施例遠端機原理框圖。 圖3是本實用新型實施例數字處理模塊原理框圖。 圖4是本實用新型實施例近端機衰減變頻模塊工作原理示意圖。 圖5是實用新型實施例遠端機變頻模塊工作原理示意圖。 圖6是本實用新型GSM數字選頻光纖直放站組網工作示意圖。
具體實施方式如圖1、圖2及圖3所示，本實用新型提供一種具備上行噪聲抑制功能的GSM數字
選頻光纖直放站，包括近端機和遠端機，其特徵在於所述的近端機包括介質雙工器、衰減
變頻模塊、數字處理模塊；所述的介質雙工器的下行輸出端通過衰減變頻模塊與數字處理
模塊的輸入端相連接，所述的數字處理模塊的輸出端通過衰減變頻模塊與介質雙工器的上
行輸入端相連接；所述的數字處理模塊的另一輸出端通過光纖與遠端機相連； 所述遠端機包括雙工器、功放、低噪放、變頻模塊及數字處理模塊；所述的雙工器
的上行輸出端依次通過低噪放、變頻模塊與數字處理模塊的輸入端相連接；所述的數字處
理模塊的輸出端依次通過變頻模塊、功放與雙工器的下行輸入端相連接。 所述的數字處理模塊包括MCU、 A/D轉換器、D/A轉換器、時鐘產生及分配模塊、
FPGA模塊、Sedes模塊及光纖收發模塊；所述的A/D轉換器、D/A轉換器分別與FPGA模塊相
連接，所述的FPGA模塊的輸出端依次連接有Sedes模塊及光纖收發模塊；所述的MCU負責
對各功能單元進行數據配置和有效監控，所述時鐘產生及分配模塊為系統提供時鐘脈衝。 為了進一步說明本實用新型各單元的工作原理，
以下結合附圖對各模塊的工作過
程進行說明 1、近端機的工作流程請參照圖1，圖1所示的是近端機原理框圖，其下行鏈路是 GSM下行信號通過耦合器從基站主天線的下行信號耦合至介質雙工器，經過衰減變頻模塊 的下變頻將GSM信號分別下變至中頻信號，然後由數字處理模塊分別對其進行AD帶通採樣 達到可操作範圍，再運用FPGA分別對數位化後的GSM中頻信號進行數字下變頻(DDC)等 數字域的處理後，再按CPRI標準幀格式進行打包成串行數據由數字光端機傳輸至遠端機， 遠端機的數字處理模塊收到數據後對其按CPRI協議進行解幀、配置後，經過數字上變頻 (DUC)並進行多級的低通濾波處理，再由D/A將GSM數位化後的信號恢復為中頻信號，再經 變頻模塊的上變頻分別將信號上變至射頻信號，最後恢復出的GSM射頻信號經大功率線性 功放放大再經雙工器濾波從重發天線分別發射至覆蓋區域。 上行鏈路是GSM上行信號通過雙工器濾波處理後，經過低噪聲放大器進行放大和變頻模塊的下變頻將GSM信號下變到中頻信號，然後由數字處理模塊分別對其進行AD帶 通採樣，再經FPGA對數位化後的GSM中頻信號進行噪聲抑制功能處理、數字下變頻(DDC) 和多級的低通濾波處理，再按CPRI標準幀格式進行打包成串行數據由數字光端機傳輸至 近端機，近端機的數字處理模塊收到數據後對其按CPRI協議進行解幀、配置後，經過數字 上變頻(DUC)並進行多級的低通濾波處理，再由D/A將GSM數位化後的信號恢復為中頻信 號，再經衰減變頻模塊的上變頻將信號上變恢復至射頻信號，最後通過耦合器將GSM信號 耦合至基站。 2、數字處理模塊的工作流程請參閱圖3，圖3是數字處理模塊原理框圖，其下行 信號鏈路是前端變頻後的GSM中頻信號經過AD的帶通採樣後，通過FPGA晶片對AD採樣 後的GSM下行信號進行功率的包絡檢波，取得原基站的同步時鐘信號作為對GSM上行時分 信號進行同步並完成數字下變頻(DDC)和多級的低通濾波處理，經過數字下變頻的GSM基 帶信號再按標準CPRI幀格式對數據進行組幀打包並通過Sedes (Serial Deserial串並、並 串器件)模塊將串行數據經光收發模塊發送到遠端機，遠端機將光收發模塊接收到的串行 數據通過Sedes模塊並由FPGA對其進行CPRI解幀將GSM各載波轉為基帶信號，然後通過 數字上變頻(DUC)和多級的低通濾波，將GSM各載波信號恢復到相應頻點，最後通過DA將 信號還原為中頻信號； 上行信號鏈路是GSM上行信號經低噪放和模擬混頻後得到的中頻信號經過AD的
帶通採樣，然後FPGA晶片利用下行取得的原基站同步信號作為對GSM上行時分信號進行同
步，並對每個上行通道的功率分別進行實時檢測，當檢測到信號功率超過設置的參考門限
值時則立即將本通道在當前時隙期間進行通道開啟處理，否則該通道始終保持關閉狀態，
GSM信號經過數字下變頻到基帶信號，然後按標準CPRI幀格式對數據進行組幀打包並通過
Sedes (SerialDeserial串並、並串器件)模塊將串行數據經光收發模塊發送到近端機，近
端機將光收發模塊接收到的串行數據通過Sedes模塊並由FPGA對其進行CPRI解幀將GSM
各載波轉為基帶信號，然後通過數字上變頻(DUC)和多級的低通濾波，將GSM各載波信號恢
復到相應頻點，接著進行載波數據疊加，最後通過DA將信號還原為中頻信號； 其中，時鐘產生及分配模塊負責對AD、DA、FPGA和Ssdes等模塊提供參考時鐘，MCU
負責對各功能單元進行數據配置和有效監控。 3、變頻模塊的工作流程請參照圖4和圖5，圖4是近端衰減變頻模塊工作原理示 意圖，圖5是遠端機變頻模塊工作原理示意圖，它們的下行鏈路GSM的RF信號進來後通過 介質濾波器濾波後，先經高線性混頻器下變頻到中頻信號IF，中頻信號再經中頻放大後經 過中頻聲表濾波器進行中頻濾波處理，再放大後輸出GSM的中頻信號。 上行鏈路GSM的中頻信號IF先經中頻聲表濾波器進行中頻濾波處理，放大後再 經高線性混頻器上變頻到RF信號，混頻後再經介質濾波器濾波和信號放大，最後再經一級 介質濾波器濾波輸出GSM的RF信號。 其中鎖相環採用LMX2531晶片，是一個VC0+PLL的集成晶片，其參考時鐘須採用數 字處理模塊提供的時鐘，以保證信號同步，CPU負責對其進行鎖相控制。反之遠端變頻模塊 上下行變頻鏈路經過相類似的步驟。 值得一提的是，本實用新型具有星型、菊花鏈型及混合型組網特性，支持4路並聯 星型和6級菊花鏈型組網能力，可處理的載波容量為雙向12路200KHz帶寬的載波數，各載波的總帶寬不小於30MHz。如圖6所示，GSM(BTS)基站通過耦合器將信號耦合至GSM數 字選頻光纖直放站的近端機中，經過近端機對信號的數位化處理並按標準CPRI協議對數 字化後的信號進行傳輸，將信號分別傳輸至各覆蓋區域的遠端機，利用遠端機將信號再生、 放大，實現GSM基站信號的拉遠覆蓋。由於具備上行噪聲抑制功能的各GSM數字選頻光纖 站遠端機單獨對所覆蓋區域的時隙上行噪聲進行控制，因此在同一小區基站並聯使用多臺 GSM數字選頻光纖站遠端的情況下可以確保在任一時隙上對原基站只引入一臺設備的上行 噪聲電平而無多噪聲累積現象，系統中任一設備都不會對基站(BTS)造成噪聲抬升，完全 消除上行噪聲對基站的影響，對同一小區信源基站並聯的GSM數字選頻光纖站遠端機數量 將不受限制，同時由於設備可進行星型、菊花鏈及混合型組網特性，因此可以進行大規模連 續組網，特別適合於解決對於連續性覆蓋要求較高場合的信號覆蓋，極大地提升基站網絡 利用的效率。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利範圍所做的均 等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋範圍。
權利要求一種具備上行噪聲抑制功能的GSM數字選頻光纖直放站，包括近端機和遠端機，其特徵在於所述的近端機包括介質雙工器、衰減變頻模塊、數字處理模塊；所述的介質雙工器的下行輸出端通過衰減變頻模塊與數字處理模塊的輸入端相連接，所述的數字處理模塊的輸出端通過衰減變頻模塊與介質雙工器的上行輸入端相連接；所述的數字處理模塊的另一輸出端通過光纖與遠端機相連；所述遠端機包括雙工器、功放、低噪放、變頻模塊及數字處理模塊；所述的雙工器的上行輸出端依次通過低噪放、變頻模塊與數字處理模塊的輸入端相連接；所述的數字處理模塊的輸出端依次通過變頻模塊、功放與雙工器的下行輸入端相連接。
2. 根據權利要求1所述的具備上行噪聲抑制功能的GSM數字選頻光纖直放站，其特徵 在於所述的數字處理模塊包括MCU、 A/D轉換器、D/A轉換器、時鐘產生及分配模塊、FPGA 模塊、Sedes模塊及光纖收發模塊；所述的A/D轉換器、D/A轉換器分別與FPGA模塊相連接， 所述的FPGA模塊的輸出端依次連接有Sedes模塊及光纖收發模塊；所述的MCU負責對各功 能單元進行數據配置和有效監控，所述時鐘產生及分配模塊為系統提供時鐘脈衝。
專利摘要本實用新型涉及一種具備上行噪聲抑制功能的GSM數字選頻光纖直放站，包括近端機和遠端機，其特徵在於所述的近端機包括介質雙工器、衰減變頻模塊、數字處理模塊；所述的介質雙工器的下行輸出端通過衰減變頻模塊與數字處理模塊的輸入端相連接，所述的數字處理模塊的輸出端通過衰減變頻模塊與介質雙工器的上行輸入端相連接；所述的數字處理模塊的另一輸出端通過光纖與遠端機相連；本實用新型能夠有效解決了同一小區有源設備多噪聲累積嚴重的問題，設計新穎，具有較好的市場價值。
文檔編號H04W88/08GK201523456SQ20092031045
公開日2010年7月7日 申請日期2009年9月15日 優先權日2009年9月15日
發明者董文峰 申請人:福建三元達通訊股份有限公司