一種td－scdma射頻信號接收掃頻裝置及方法
2023-10-05 00:52:19
專利名稱：一種td－scdma射頻信號接收掃頻裝置及方法
技術領域：
本發明涉及移動通信領域，尤其涉及一種TD-SCDMA射頻信號接收掃頻的裝置和實現方法。
背景技術：
隨著通信技術的快速發展，時分同步碼分多址(TD-SCDMA)技術逐漸成熟，在進行TD-SCDMA系統的網絡規劃、網絡優化和設備測試過程中，包括直放站提供商在內的設備製造商，需要向運營服務商提供大量的射頻信號手持接收掃頻裝置，用於運營商組網、維護工作中測定基站信號傳播模型、選擇基站覆蓋設備的最佳位置、基站信號覆蓋質量測試和基站設備測試等方面。
現有的WCDMA射頻信號接收掃頻裝置主要存在以下問題一，使用串口RS232實現與用戶的通信，數據更新速率一般在115200b/s，不能滿足網絡優化時的需求；二，不同的通信接收制式使用不同的硬體平臺和軟體得以實現，產品的研發周期較長，研發成本難以控制；三，GPS(全球定位系統)系統外置，即作為掃頻接收裝置的一個外置附件使用，不便於測試人員使用，而沒有位置信息的測量數據又不便於分析網絡覆蓋實際效果，使得測量失去意義；四，裝置電源的輸入範圍不兼容車載和通用適配器的直接使用，不便於工程技術人員在野外進行測試，一旦裝置電源沒電將勢必直接影響測試工作。對於從事測試儀表研發和製造商來說，需求統一硬體架構來完成多種通信制式接收掃頻裝置的開發，測試不同通信制式基站、直放站的覆蓋效果。
而且，目前國外還沒有儀器製造商研製生產TD-SCDMA射頻信號接收裝置，同類產品如WCDMA射頻信號接收裝置，其價格昂貴，體積大且重，不便於進行車載和便攜測試。
發明內容
為了解決上述問題，本發明目的在於提供一種TD-SCDMA射頻信號接收的手持裝置及其操作方法，其使用統一的硬體平臺，軟體設定通信制式、靈活的10M網口與PC或PDA實現通信、支持車載和直流適配器的電源輸入，完成TDMCDMA通信系統的射頻信號接收。
本發明所述裝置的硬體平臺主要由以下三大部分組成第一部分對外接口部分，包括電源和通信接口，其中電源接口支持車載和直流適配器電源輸入，通信接口採用10M網口，實現與PC機或PDA的通信；第二部分基帶處理部分，包括與外部通信及數據交互的CPU，完成基帶數據計算處理的DSP，完成數據傳送的FPGA，及數字中頻，CLOCK；第三部分射頻接收部分，包括射頻低噪放LNA，數控衰減器，混頻器，射頻本振，聲表濾波器和壓控增益控制VGA，內置GPS，其中，包括射頻低噪放LNA放大來自天線的信號，VGA用於接收信號增益的變換。
本發明所述的TDSCDMA射頻信號接收掃頻方法包括以下步驟系統啟動；CPU加載FPGA，DSP等程序；用戶後臺測量維護軟體，正確登陸啟動；用戶通過正確的Ip地址及網口實現網絡通信，開始下達工作命令；掃頻接收裝置接收命令，CPU通知DSP進行數據運算及處理；DSP通過CPU將測量結果上報至後臺維護軟體；形成相關報表；根據數據報表，測量維護工程技術人員實施網絡覆蓋及優化。
可見，本發明具有如下有益效果應用DSP和數字中頻技術，拓展了掃頻接收裝置硬體平臺的使用空間，利用統一的硬體平臺完成TD-SCDMA，WCDMA和WiMax的接收掃頻裝置設計開發，通過軟體完成通信制式的改變，縮短裝置的研發成本和周期；使用通用的10M網口完成與PC機或PDA的通信，用戶可以得到更快更多的測量數據信息；利用AGC技術完成射頻鏈路更大動態範圍的接收；內置GPS，用戶可以直接得到位置和時間信息，配合測量數據分析網絡覆蓋情況，不必重新為接收掃頻裝置配備昂貴的外置GPS系統。
圖1為TD-SCDMA射頻信號掃頻接收裝置硬體平臺結構框圖；圖2為TD-SCDMA射頻信號掃頻接收裝置的工作流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖並給出具體的優選實施方式，對本發明進行詳細描述。
如圖1所示，本發明所述射頻信號的掃頻接收裝置其主要包括對外接口部分、基帶處理部分和射頻接收部分組成第一部分為對外接口部分其中，電源接口支持車載和直流適配器電源輸入，範圍從DC10到DC30V。內置鋰電池，自動完成充電過程和電池保護。這樣既支持用戶車載路測使用同時又滿足工程技術人員的野外測試。
對外通信接口採用10M網口，可以實現與PC機或PDA的通信。首先，與常用串口相比較，乙太網接口大大提高數據傳輸速率。串口速率一般在115200b/s，乙太網速率達到10Mb/s，數據傳輸速率提高近100倍。在具有高速數據傳輸速率的基礎上，TD-SCDMA接收裝置可以傳輸更多的測量數據給後臺軟體。數據形式更加豐富，如射頻信號場強信息，有用信號強度信息，幹擾信號強度，信噪比，以及位置信息，時間信息等。另外，由於乙太網有比較大的傳輸帶寬，所以在以很高的頻率和很多的比特位數來表示測量結果時，仍能保證準確快速的把測量結果上報給後臺軟體。其次，使用乙太網接口便於實現對儀器的遠程操控和升級。遠程操作維護可以使儀器更加便於管理，便於實現無人值守監測網絡和監視測量的自動化。也使儀器軟體升級變得更加快捷、方便。
第二部分是基帶處理部分其主要包括CPU，DSP，FPGA，ADCRSP和PLL幾個部分。CPU用於與外部進行通信，上報測量信息，及系統通信制式的切換配置；DSP主要用於完成基帶算法的實現；FPGA主要用於完成數據的傳送，控制射頻部分的VGA，及利用AGC技術實現射頻鏈路極大增益動態範圍的測量；ADCRSP完成數據採集，模擬中頻到數字基帶的數據轉換；PLL提供本裝置的多種時鐘。
應用DSP和數字中頻技術，拓展掃頻接收裝置硬體平臺的使用空間，使得多種通信制式能夠在統一的硬體平臺上實現。數字中頻技術的應用，使中頻的頻率、帶寬以及抽取率的改變、調整變得極為靈活，在不修改硬體的前提下，通過調整數字中頻電路的配置參數，就可以實現上述電路特性的調整，從而把TD-SCDMA、WCDMA以及WiMax等通信制式無線信號的接收解調成為基帶矢量數據。對於基帶矢量數據的處理是在DSP中進行的。對於不同的通信制式，採用相應的接收算法對基帶數據進行解調處理，獲取場強、信號強度等信息，並計算出信噪比。在如圖1所示的平臺上實現了TD-SCDMA和WCDMA兩種制式的掃頻接收裝置。
在FPGA中應用AGC技術，掃頻接收裝置應用於對無線通信信號測試，隨著基站製造技術的發展和運營商對成本的控制，大功率廣覆蓋的基站被越來越多的應用。由於基站功率的提高，使得在接近基站處的無線信號很強，而在遠離基站處的信號比較弱。於是要求掃頻接收設備的信號動態範圍變大，這就給信號接收測量裝置設計帶來了困難。自動增益控制AGC技術的應用解決了接收掃頻裝置的設計瓶頸問題。
第三部分是射頻接收部分其主要包括射頻低噪放LNA，數控衰減器ATTENUATE，混頻器MIXER，射頻本振LO，濾波器FILTER和壓控增益控制VGA，內置GPS。低噪放LNA對來自天線的信號進行放大；數控衰減器ATTENUATE完成強射頻信號輸入時的衰減工作；混頻器MIXER完成射頻信號頻率的變換；射頻本振LO為射頻鏈路提供所需的工作頻率；濾波器FILTER完成指定帶寬內射頻信號的濾波；VGA完成接收信號增益的變換，受控於FPGA實現射頻鏈路極大動態範圍的自動增益控制；內置GPS完成位置和時間信息的上報。
集成GPS接收機設計。掃頻接收裝置應用於無線通信網絡覆蓋效果的測試。在進行覆蓋測試時，被測點上的無線信號強度需要與相應的地理位置信息對應起來，才能便於網絡規劃和優化工作人員分析網絡質量。脫離了地理位置信息的無線信號場強測試結果是沒有意義的。所以掃頻接收裝置配合GPS接收設備一起使用，成為以往類似裝置的解決方案。本設計中，將GPS接收機集成到接收掃頻裝置的設計當中，在提供無線信號場強測試結果的同時，還給出了被測點的地理位置以及測量時間，為後續相關人員對網絡質量分析提供了完備的數據。同時，也簡化了測量操作過程，使本設計實現的接收掃頻裝置更加便於使用。
如圖2所示，本發明所述射頻信號接收掃頻方法的工作流程如下首先，將TDSCDMA射頻信號接收掃描裝置接入電源，啟動CPU系統並加載FPGA程序；CPU對基帶板時鐘鎖項環PLL、射頻本振LO及數字中頻ADCRSP進行配置，而後，CPU啟動數位訊號處理DSP程序，此時，掃頻接收裝置準備開始工作，並通過指示燈顯示操作。
用戶後臺測量維護軟體正確登陸啟動，用戶選擇正確的裝置IP位址，並通過10M網絡接口與掃頻接收裝置實現通信；用戶在後臺軟體中設定需要測量的工作模式及參數，並通過網絡接口下達開始工作的指令；掃頻接收裝置收到開始工作的指令後，CPU通知DSP開始處理從天線送來的數據，進行各種算法的實現；然後，DSP將測量結果送達CPU，CPU將測量結果和位置信息通過網絡接口快速上報到後臺維護軟體接口，後臺維護軟體通過各種圖表形式實時顯示當前的測量結果和相應的地理位置信息，並形成文件報表。
後臺測量維護軟體下達其他測量模式的命令，掃頻接收裝置繼續根據接收的數據進行相關算法，上報測量信息；後臺維護軟體顯示切換測量模式後的測量結果，並形成相關報表；測量維護工程技術人員根據測量報表組織實施網絡的覆蓋和優化，達到本發明所述的上述技術目的。
另外，上述僅為本發明的較佳實施方式，並不用以限制本發明，凡在本發明能夠的原理和精神之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種TD-SCDMA射頻信號接收的手持裝置，其特徵在於包括對外接口部分，包括電源和通信接口，其中電源接口支持車載和直流適配器電源輸入，通信接口採用10M網口，實現與PC機或PDA的通信；基帶處理部分，包括與外部通信及數據交互的CPU，完成基帶數據計算處理的DSP，完成數據傳送的FPGA，及數字中頻，CLOCK；射頻接收部分，包括射頻低噪放LNA，數控衰減器，混頻器，射頻本振，聲表濾波器和壓控增益控制VGA，內置GPS，其中，包括射頻低噪放LNA放大來自天線的信號，VGA用於接收信號增益的變換。
2.如權利要求1所述的射頻信號接收掃頻裝置，其中對外接口部所述，電源為內置鋰電池，自動完成充電過程和電池保護，既支持用戶車載路測使用同時滿足工程技術人員的野外測試。
3.如權利要求1所述的射頻信號接收掃頻裝置，其中基帶處理部分進所述CPU用於與外部進行通信，上報測量信息，及系統通信制式的切換配置；DSP主要用於完成基帶算法的實現；FPGA主要用於完成數據的傳送，控制射頻部分的VGA，及利用AGC技術實現射頻鏈路極大增益動態範圍的測量；ADCRSP完成數據採集，模擬中頻到數字基帶的數據轉換；PLL提供本裝置的多種時鐘。
4.如權利要求1或3所述的射頻信號接收掃頻裝置，其中射頻接收部分所述數控衰減器ATTENUATE完成強射頻信號輸入時的衰減工作；混頻器MIXER完成射頻信號頻率的變換；射頻本振LO為射頻鏈路提供所需的工作頻率；濾波器FILTER完成指定帶寬內射頻信號的濾波；VGA完成接收信號增益的變換，受控於FPGA實現射頻鏈路極大動態範圍的自動增益控制；內置GPS完成位置和時間信息的上報。
5.一種射頻信號接收掃描方法，其特徵在於包括如下步驟步驟1系統接入電源，並啟動CPU；步驟2CPU加載FPGA程序，並進行系統配置；步驟3用戶後臺測量維護軟體正確登陸啟動，用戶選擇正確的裝置IP位址，並通過10M網絡接口與掃頻接收裝置實現通信，並下達開始工作的指令；步驟4掃頻接收裝置收到開始工作的指令，CPU通知DSP開始處理從天線送來的數據，進行各種算法的實現，並上報運算結果形成相關報表；步驟5後臺測量維護軟體下達其他測量模式的指令，掃頻接收裝置收到其他模式的工作指令，重複步驟4的操作。
6.如權利要求5所述的射頻信號接收掃描方法，其中步驟2進一步包括CPU對基帶板時鐘鎖項環PLL、射頻本振LO及數字中頻ADCRSP進行配置。
7.如權利要求5或6所述的射頻信號接收掃描方法，其中步驟3進一步包括用戶在後臺軟體中設定需要測量的工作模式及參數，並通過網絡接口下達開始工作的指令。
8.如權利要求5或6所述的射頻信號接收掃描方法，其中步驟5進一步包括CPU將測量結果和位置信息通過網絡接口快速上報到後臺維護軟體接口，後臺維護軟體通過各種圖表形式實時顯示當前的測量結果和相應的地理位置信息，並形成文件報表。
9.如權利要求5或6所述的射頻信號接收掃描方法，其進一步包括測量維護工程技術人員根據測量報表組織實施網絡的覆蓋和優化。
全文摘要
一種TD－SCDMA射頻信號接收掃頻的裝置，包括對外接口部分、基帶處理部分及射頻接收部分，其使用統一的硬體平臺，軟體設定通信制式、靈活的10M網口與PC或PDA實現通信、支持車載和直流適配器的電源輸入，完成TDMCDMA通信系統的射頻信號接收。本發明還公開了依據上述裝置的TDSCDMA射頻信號接收掃頻方法。應用本發明，拓展了掃頻接收裝置硬體平臺的使用空間，通過軟體完成通信制式的改變，縮短裝置的研發成本和周期，用戶可以得到更快更多的測量數據信息並可以直接得到位置和時間信息。
文檔編號H04B17/00GK1972141SQ20061014431
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月1日 優先權日2006年12月1日
發明者魯雪峰, 湛秀平 申請人:北京北方烽火科技有限公司