CN101969421A - 采用五类线传送cdma信号的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用五类线传送CDMA信号的装置，采用五类线传送CDMA信号的装置，其特征在于：近端装置和远端装置通过五类线网线相连接；五类线的1、2线芯分别与基带发送端口相连接，五类线的3、6线芯分别与基带接收端口相连接；发送的基带以太网数字信号调制成带宽为14MHz，中心频率为20MHz的中频信号；接收的基带以太网数字信号调制成带宽为14MHz，中心频率为40MHz的中频信号。本发明可以实现以太网信号和CDMA信号共五类线安全共传。

Description

采用五类线传送CDMA信号的装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，五类线应用于CDMA系统，利用该技术可以实现以太网信号和CDMA信号共五类线安全共传。
背景技术
目前CDMA网络已经实现了信号的广覆盖，但是在解决深度覆盖中受制于各种客观原因，仍然存在不少信号盲区、弱区和导频污染区。现有的以太网只使用了五类线中的两对芯（1、2、3、6）进行以太网信号的接收和发送，还空余了两对芯，五类线的工作带宽可达100MHz，CDMA五类线分布系统通过将射频频段的CDMA无线信号下变频为中心频率为70MHz和115MHz的中频信号，利用五类线空余的两对芯传送CDMA信号和监控信息，但是由于现有的以太网信号是采用数字基带信号传输，对应信号的频谱分布范围非常广，高达数百MHz,严重干扰了在五类线中传输的CDMA中频信号，会造成设备底噪的抬升，如果不加以处理，将抬升15～30dB以上, 而设备底噪，特别是设备上行底噪的抬升将严重影响信源基站的接收机灵敏度，严重时甚至会使基站瘫痪，无法工作，因此如果不解决以太网信号对CDMA中频信号干扰的问题，CDMA五类线分布系统将无法实现与以太网信号的共五类线合路传输。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用五类线传送CDMA信号的装置，克服以太网信号对CDMA中频信号干扰的问题，实现CDMA信号与以太网信号的合路传输。
主要技术方案是： 
采用五类线传送CDMA信号的装置，其特征在于：近端装置和远端装置通过五类线（网线）相连接；五类线的1、2线芯分别与基带发送端口相连接，五类线的3、6线芯分别与基带接收端口相连接；发送的基带以太网数字信号调制成带宽为14MHz，中心频率为20MHz的中频信号；接收的基带以太网数字信号调制成带宽为14MHz，中心频率为40MHz的中频信号。
在发送端将曼彻斯特编码的以太网信号解码成单极性码的原始信号，到达接收端后，重新对数据进行曼彻斯特编码。
用前一码元的载波相位作为解调后一码元的参考相位，解调后的输出就是所需要的数字信号。
本发明可以实现以太网信号和CDMA信号共五类线安全共传。
 
附图说明
图1是本发明实施例中的系统内部结构图。
图2是本发明实施例中的矩形脉冲波形及对应频谱。
图3是本发明实施例中的DPSK调制原理图。
图4是本发明实施例中的DPSK差分相干解调原理图。
图5是本发明实施例中的曼彻斯特编码电路。
图6是本发明实施例中的曼彻斯特解码电路。
具体实施方式
参看附图，本发明的构造特征为：
近端装置和远端装置通过五类线（网线）相连接；五类线的1、2线芯分别与基带发送端口相连接，五类线的3、6线芯分别与基带接收端口相连接；发送的基带以太网数字信号调制成带宽为14MHz，中心频率为20MHz的中频信号；接收的基带以太网数字信号调制成带宽为14MHz，中心频率为40MHz的中频信号。
在发送端将曼彻斯特编码的以太网信号解码成单极性码的原始信号，到达接收端后，重新对数据进行曼彻斯特编码。
用前一码元的载波相位作为解调后一码元的参考相位，解调后的输出就是所需要的数字信号。
本发明的工作原理为：
1、在以太网信号发送方向，交换机侧输出的以太网信号首先进入近端装置的下行链路，通过曼彻斯特解码器将以太网信号转换成单极性码，然后通过DPSK(差分移相键控调制)调制器，把基带信号调制成中心频率为20MHz的载波信号,调制后的载波信号再通过中心频率为20MHz,带宽为14MHz的带通滤波器限制信号频谱带宽，最后经过差分转换将信号转换成差分信号，传送到五类线的1、2线芯上。远端装置上的下行链路则进行相应的逆过程变换，将接收到的1、2线芯上的信号依次进行差分变换、DPSK 解调、曼彻斯特解码，最后恢复成常规的以太网信号传送给用户电脑。
2、在以太网信号接收方向，用户电脑输出的以太网信号首先通过远端装置的上行链路，接收到的以太网数字基带信号，通过曼彻斯特解码器将以太网信号转换成单极性码，然后通过DPSK(差分移相键控调制)调制器，把基带信号调制成中心频率为40MHz的载波信号,调制后的载波信号再通过中心频率为40MHz,带宽为14MHz的带通滤波器限制信号频谱带宽，最后经过差分转换将信号转换成差分信号，传送到五类线的3、6线芯上。近端装置的上行链路则进行相应的逆过程变换，将接收到的3、6线芯上的信号依次进行差分变换、DPSK 解调、曼彻斯特解码，最后恢复成常规的以太网信号传送给交换机。
3、采用曼彻斯特编码、解码程序，在以太网数据发送端将曼彻斯特编码的以太网信号解码成单极性码的原始信号，到达接收端后，重新对数据进行曼彻斯特编码，通过这项技术，可以减少50%的信号带宽。曼彻斯特编码是采用每个数据码元用两个极性相反的脉冲表示，如“1”码用正、负脉冲表示，“0”码用负正脉冲表示，这种码型能够完全消除直流分量，利于基带信号直接传输，但是由于信号的周期变成了原先的一半，对应信号的频率占用带宽扩展了一半，频谱利用率低。
4、采用DPSK差分相干解调技术，用前一码元的载波相位作为解调后一码元的参考相位，解调后的输出就是所需要的数字信号，无需进行差分码和绝对码的码变换。常规的相干解调方法恢复调制的数字信后，还需要再接一个变码器，将差分码转换成绝对码，才能得到最终的基带数字信号，增加了芯片资源的开销。
5、采用频分多路复用技术，在其中一对芯线（4、5）上同时传输上行模拟中频差分信号、下行模拟中频差分信号、10MHz参考时钟差分信号，减少了芯线的使用和信号的相互干扰。由于五类线的线芯有限，只有四对线，以太网数据接收发送就占用了1、2、3、6两对线，剩余两对线需要传送RS485差分监控信号、上行模拟中频差分信号、下行模拟中频差分信号、10MHz参考时钟差分信号一共四种差分信号，每种差分信号如果都占用一对芯线来传输，显然五类线剩余的两对芯线在数量上根本不能满足要求，需要采用频分复用技术，另外采用频分多路复用技术限制每种信号的工作带宽，也减小了信号之间的相互干扰。
本实用新型中，主要包括以下几个模块：
一、         DPSK差分移相键控调制器、解调器
传统的以太网信号是直接采用曼彻斯特编码的基带信号传输，这种方法结构简单，收、发两端都无需额外的设备，成本低廉，但是频谱利用率非常低。根据傅里叶变换，当时域信号
Figure 417828DEST_PATH_IMAGE001
      
对应的频域信号
Figure 397285DEST_PATH_IMAGE002
方波信号的频谱将以2π/T为频率间隔，呈正弦波滚降，占用的频率带宽非常宽。对于常用的10Mbit/s速率的以太网，对应的信号的时域周期T为1/10M=0.1us,主信号的频率周期2π/T=62.8MHz,三次谐波的工作频率为188.4MHz，五次谐波的工作频率更是高达314MHz，而根据信号的功率谱密度分布，信号的主要能量集中在五次谐波以内，显然直接传送方波信号的数字基带信号非常浪费频谱资源。
采用DPSK（差分移相键控调制）是一种相对（差分）调相方式，利用相邻码元载波相位的相对变化表示数字信号。相对相位是指本码元的载波相位初相与前一码元载波终相的相位差，本系统中采用“1”码载波相位变化π，即本码元载波初相与前一码元载波终相差π；“0”码载波相位不变化，即本码元载波初相与前一码元载波终相不变化，相比PSK（相移键控）利用载波的绝对相位通信，DPSK不会出现反向工作的情况，即把“1”误判成“0”，“0”误判成“1”的事件发生，抗干扰噪声性能更优。
在DPSK调制时，需要先将绝对码转成相对码，再利用相对码对载波信号进行调制，调试后的载波调制信号需要通过带通滤波器，滤除边带信号和杂散。根据IEEE802.3 10BROAD36标准,调制后的10Mbit/S的信号需要占据14MHz的带宽才能满足传输要求，因此在调制后末端增加一级工作带宽为14MHz的LC带通滤波器，如图3所示，其中发送的以太网数据信号载波频率设置成20MHz，接收的以太网数据信号载波频率设置成40MHz。
在DPSK解调时，采用相干解调方法。相干解调需要接收、发送端保持严格同步，而五类线分布系统设计时已考虑了时钟问题，CU单元的电路上设计了时钟派发电路，最大支持8路的10MHz正弦波时钟信号派发，CU、RU单元都以此时钟作为基准，用于调制、解调以太网信号。该系统直接采用差分相干解调技术，通过比较前后码元的初相来完成解调，用前一码元的载波相位作为解调后一码元的参考相位，解调后的输出就是所需要的数字信号，无需进行差分码和绝对码的码变换。在抽样判决的时候，抽样脉冲的频率与码元速率一致，都采用10MHz的工作频率，具体工作原理如图4所示。
二、曼彻斯特编码器、解码器
以太网中采用曼彻斯特编码接收发送网络数据，相比原始信号的单极性码而言，曼彻斯特编码消除了直流分量，即使在连续“1”和连续“0”的情况下，都能显示码元间隔，有利于接收端提取同步信号，但是由于曼彻斯特编码是采用每个码元用两个连续极性相反的脉冲表示，“1”码用正、负脉冲表示，“0”码用负、正脉冲表示，相比原始信号的单极性码，编码后的信号周期缩小成原来的一半，根据傅里叶变换，对应信号的频域扩展了一倍，不利于信号的频分复用，因此在本系统中需要加入曼彻斯特编码、解码电路，将信号转换成单极性码再进行调制。
   曼彻斯特编码器的设计原理较为简单，只需要设计一个数据选择器，根据输入的基带信号的值是“1”还是“0”，选择01或是10送入并串转化器，并串转化器把01或是10串行输出，具体电路如图5所示。
曼彻斯特译码器的设计相对复杂，关键是需要从曼彻斯特编码的数据流中准确地提取01和10，并把它转化为“0”与“1”。假设曼彻斯特编码的数据流为“01010101”，如果从第一位开始译码则结果是“0000”，如果从第二位开始译码则结果是“111”和头尾两个曼彻斯特码。因此，如果曼彻斯特编码数据流中只有“1”或是只有“0”的编码是不能准确得到译码结果的；如果曼彻斯特编码数据流中出现“00”，则“00”前后的码元必定是“1”；如果曼彻斯特编码数据流中出现“11”，则“00”前后的码元必定是“0”。根据前面的分析可以把00与11作为曼彻斯特编码译码的标志位。即如果检测到00或是11，从后一个“1”或是“0”开始两个码元为一组进行曼彻斯特译码，还原出基带信号，具体电路如图6所示。
三、频分多路复用模块
为了抑制干扰，满足信号远距离传输的要求，CU单元与RU单元之间的信号都采用差分传输，每对CU—RU之间一共需要传输RS485差分监控信号、上行模拟中频差分信号、下行模拟中频差分信号、10MHz参考时钟差分信号一共四种不同的差分信号，每种差分信号如果都占用一对芯线来传输，再加上以太网接收、发送信号，CU单元与每个RU单元之间就需要六对线，由于五类线的线芯有限，只有四对线，显然五类线的芯线在数量上不能满足要求。所以需要在系统设备设计时引入了频分多路复用技术，减少了芯线的使用。如图1所示，在系统设备设计时一对芯线上同时传输了上行模拟中频差分信号、下行模拟中频差分信号、10MHz参考时钟差分信号。
下行模拟中频差分信号和10MHz参考时钟差分信号都是由CU单元传送到RU单元，在CU单元处，这两个信号先通过合路器合路在一起，经过巴伦变压器单端转差分，一起到达RU单元后再经过变压器转换成单端信号，送入对应的滤波器，通过中心频率为115MHz，3 dB带宽为10MHz 的声表滤波器可以过滤出下行模拟中频差分信号；依据归一化设计，通过电感电容元器件，搭建截止频率为10.1MHz,特征阻抗为50Ω的巴特沃思型LPF(低通滤波器)可以分离出10MHz参考时钟差分信号,作为RU单元的时钟参考源。在设计巴特沃思型LPF的情况下，就是以巴特沃思型的归一化LPF设计数据为基准滤波器，将它的截止频率和特征阻抗变换为待设计滤波器的相应值。
滤波器截止频率的变换是通过先求出待设计滤波器截止频率与基准滤波器截止频率的比值M,再用这个M去除滤波器中的所有元件值来实现，其计算公式如下：
M = 
Figure 990072DEST_PATH_IMAGE003
L(NEW) = 
Figure 260647DEST_PATH_IMAGE004
C(NEW) = 
Figure 137336DEST_PATH_IMAGE005
滤波器特征阻抗的变换是通过先求出待设计滤波器特征阻抗与基准滤波器的比值K,再用这个K去乘基准滤波器中的所有电感元件值和用这个K去除基准滤波器中所有电容元件值来实现的。其公式如下：
K = 
Figure 835165DEST_PATH_IMAGE006
L(NEW) = 
Figure 915247DEST_PATH_IMAGE007
C(NEW) = 
Figure 176465DEST_PATH_IMAGE008
上行模拟中频差分信号是由RU单元传送到CU单元，通过网线到达CU单元后，首先合路来自8个RU单元的上行模拟中频差分信号，合路后的信号一起送入中心频率为70MHz，3 dB带宽为10MHz 的声表滤波器可以过滤出对应上行模拟中频差分信号。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种采用五类线传送CDMA信号的装置，其特征在于：该装置近端装置和远端装置通过五类线网线相连接；五类线的1、2线芯分别与基带发送端口相连接，五类线的3、6线芯分别与基带接收端口相连接；发送的基带以太网数字信号调制成带宽为14MHz，中心频率为20MHz的中频信号；接收的基带以太网数字信号调制成带宽为14MHz，中心频率为40MHz的中频信号。
2.根据权利要求1所述的采用五类线传送CDMA信号的装置，其特征在于：在发送端将曼彻斯特编码的以太网信号解码成单极性码的原始信号，到达接收端后，重新对数据进行曼彻斯特编码。
3.根据权利要求1所述的采用五类线传送CDMA信号的装置，其特征在于：用前一码元的载波相位作为解调后一码元的参考相位，解调后的输出就是所需要的数字信号。
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