CN102404754A - 采用五类线传送gsm/td-scdma信号的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA双模移动信号的方法及系统，其中TD-SCDMA信号链路是通过基带同步电路和调制电路将时分的TD-SCDMA信号转化成频分信号,通过不同中频频率传送TD-SCDMA的上、下行信号，同时使用了压扩技术，减小GSM信号的占用带宽，抑制了GSM信号和TD-SCDMA信号之间的频域干扰，实现GSM信号和TD-SCDMA信号双模信号的安全共传。

Description

采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA双模移动信号的方法及系统。

背景技术

五类线入户产品利用用户原有的网线实现移动信号的入户覆盖已经获得运营商的认可，中国移动是国内最大运营商，同时兼营2G的GSM网络和3G的TD-SCDMA网络，因此要求在一套五类线设备中同时传送GSM信号和TD-SCDMA信号，但是用户的网线中1/2/3/6四芯已经用于传送以太网信号，只空余了4/5/7/8四芯。按照运营商对有源设备必须可查可控的要求，又使用了4/5两芯来传送RS485监控信号，只剩余了7/8两芯，必须只通过一对线芯同时传送GSM和TD-SCDMA两种信号。

由于GSM信号是频分信号，是通过不同频率区分上下行信号，而TD-SCDMA是时分信号，通过不同时隙来区分上下行信号，TD-SCDMA系统是无法直接使用频分构架的五类线分布系统来传输信号。而要求在同一对线芯中传送GSM和TD-SCDMA信号，必须采用频分复用的方式，但是由于五类线的工作带宽有限，工作频率都限制在0～100MHz之间，而GSM的上下行信号需要占用2*19MHz的频率资源，TD-SCDMA的上下行信号也需要占用2*15MHz的频率资源，已经没有足够的频率保护间隔确保双系统的安全共存，因此需要对信号进行处理才能保证设备正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA双模移动信号的方法及系统，能实现GSM信号和TD-SCDMA信号双模信号在五类线中安全共传。

本发明的方法采用以下方案实现：一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的方法，其特征在于：在五类线近端单元采用基带同步实现输入TD-SCDMA信号的同步，再通过控制射频开关的开关时序，将TD-SCDMA的上、下行时隙信号分别送入两个不同的射频链路进行调制，然后通过网线传送到五类线远端单元，再由五类线远端单元的解调电路上变频恢复成同频的TD-SCDMA射频信号；利用模拟压扩解扩技术，将带宽为19MHz的GSM信号压缩到3MHz的频率范围内在网线中传输，在五类线远端单元再解扩恢复成19MHz。

在本发明一实施例中，采用LC无源滤波器合路GSM和TD-SCDMA中频信号，并在五类线的7/8线芯传输。

在本发明一实施例中，所述的基带同步采用两级同步方式进行初始同步接入，第一级采用特征窗匹配进行粗同步，第二级采用匹配滤波器相关检测进行细同步。

在本发明一实施例中，进一步包括：将所述通过解调电路上变频恢复成同频的TD-SCDMA射频信号连接一环形器，利用环形器的对信号选择的方向性，将下行的TD-SCDMA射频信号输出给终端天线，将终端天线接收的TD-SCDMA射频上行信号送入远端单元的上行链路。

本发明的装置采用以下方案实现：一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的系统，包括由五类线连接的近端装置和远端装置，其特征在于：所述的近端装置包括基带同步电路、射频开关、TD-SCDMA调制电路、第一滤波电路、压扩电路以及统一网管单元；所述的基带同步电路将的输出端经射频开关与所述TD-SCDMA调制电路连接，所述的TD-SCDMA调制电路和压扩电路的输出信号经滤波电路合路后由网线传送到远端装置的第二滤波电路；所述的远端装置还包括合路单元、TD-SCDMA解调电路、解扩电路以及环形器；所述第二滤波电路一路依次经TD-SCDMA解调电路、环形器与合路单元连接，另一路经解扩电路与所述合路单元连接。

在本发明一实施例中，所述的第一滤波电路为LC无源滤波器，其将压扩后的GSM信号和调制后的TD-SCDMA中频信号合路后经五类线的7/8线芯传输到远端装置。

在本发明一实施例中，所述的近端装置还包括一用于监控系统工作状态的统一网管单元。

本发明在五类线分布系统产品的组网结构上采用了在五类线近端单元安装基带同步电路，只需要在近端单元实现设备与输入TD-SCDMA信号的同步，远端单元只采用简单的环形器射频结构，不再需要安装基带同步电路，实现GSM信号和TD-SCDMA信号双模信号在五类线中安全共传，而且降级了远端单元成本和系统复杂度。

附图说明

图1是本发明实施例中的系统内部原理框图。

图2是本发明实施例中的系统内部结构图。

图3是本发明实施例中的TD-SCDMA时隙帧结构。

图4是本发明实施例中的TD-SCDMA同步流程图。

图5是本发明实施例中的TD-SCDMA调制、解调电路。

图6是本发明实施例中的原始GSM/TD-SCDMA中频频谱分布图。

图7是本发明实施例中的GSM信号压扩示意图。

图8是本发明实施例中的实际GSM/TD-SCDMA中频频谱分布图。

具体实施方式

本实施例提供了一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的方法，该方法是在在五类线近端单元采用基带同步实现输入TD-SCDMA信号的同步，再通过控制射频开关的开关时序，将TD-SCDMA的上、下行时隙信号分别送入两个不同的射频链路进行调制，然后通过网线传送到五类线远端单元，再由五类线远端单元的解调电路上变频恢复成同频的TD-SCDMA射频信号；同时该方法利用模拟压扩解扩技术，将带宽为19MHz的GSM信号压缩到3MHz的频率范围内在网线中传输，在五类线远端单元再解扩恢复成19MHz。

为了让一般技术人员更好的理解本发明，下面我们结合附图和原理对本发明做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的系统，包括由五类线连接的近端装置和远端装置，其特征在于：所述的近端装置包括基带同步电路、射频开关、TD-SCDMA调制电路、第一滤波电路、压扩电路以及统一网管单元；所述的基带同步电路将的输出端经射频开关与所述TD-SCDMA调制电路连接，所述的TD-SCDMA调制电路和压扩电路的输出信号经滤波电路合路后由网线传送到远端装置的第二滤波电路；所述的远端装置还包括合路单元、TD-SCDMA解调电路、解扩电路以及环形器；所述第二滤波电路一路依次经TD-SCDMA解调电路、环形器与合路单元连接，另一路经解扩电路与所述合路单元连接。

请参照图2，图2是本发明实施例中的系统内部结构图，下面对本实施例中几个主要模块做具体的说明：

一、TD-SCDMA基带同步电路

在以往常规的TD-SCDMA五类线分布系统产品中，基本上都是采用简单的检波同步方式，同步精度差，为了保证同步精度，五类线分布系统的近端单元和远端单元都需要安装检波同步电路，特别是在远端数量众多的五类线分布系统中，这种方法设备成本高，体积大，不利于大规模组网的需求。

在这次GSM/TD-SCDMA双模五类线分布系统中，采用基带同步方式，只需要在近端单元实现设备与输入TD-SCDMA信号的基带同步，远端单元只采用简单的环形器射频结构，不再需要安装基带同步电路，降级了远端单元成本和设备体积。具体而言是采用两级同步方式进行初始同步接入，第一级采用特征窗匹配进行粗同步，第二级采用匹配滤波器相关检测进行细同步，以快速完成初始同步接入。通过两级同步方式，在不降低同步精度的前提下大幅提高同步搜索的速度。

（1）特征窗匹配实现粗同步

TD-SCDMA系统在设计初期就充分考虑到了快速下行同步的问题，特意将DwPTS(下行导频时隙)设计成一个单独的时隙，并且DwPTS不参与智能天线的赋形增益，基站是一直满功率发射DwPTS，利用这种独特的帧结构，采用特征窗匹配的方法，通过检测下行链路信号的功率可以快速估计出DwPTS的大致位置。

TSO（时隙0）的有效数据长度为848chip(码片) 662.5us，右侧是16chip的保护时隙，下行导频时隙D wPTS的左侧是32chip的保护时隙，所以TSO和DwPTS之间的保护间隔是48码片长度（37.5us），DwPTS的数据宽度为64码片（50us），如图3所示，根据这个特征，可以通过特征窗匹配的粗同步技术在时域上估算出DwPTS在时域上的大致位置。如图4所示，基带同步电路内部的射频耦合电路将一部分输入的射频信号耦合提取，通过功率检测芯片进行检波，将射频的功率信号转换为电压信号，该电压信号通过抗混叠滤波器后经A/D转换为数字信号，进而通过处理器（如DSP等）对采样值进行分析处理，通过上述DwPTS时隙的特征，判断DwPTS的大致位置，完成粗同步流程。

为了加快粗同步的速度，A/D采样的转换时间设置成8chip的周期，在处理器芯片内部编程一个高速比较器，每接收到一个采样数据后，先将数据与预制的阀值相比，大于阀值的数据则输出“1”，反之则为“0”，在连续输出“00000011111111”的码流时便在最后一个“1”结束时输出一个高电平触发信号，并且进入下一阶段的匹配滤波器相关检测的细同步阶段。

（2）匹配滤波器相关检测实现细同步

通过特征窗匹配的粗同步，同步精度可以达到8chip，特征窗匹配的同步技术之所以不能通过提高采样率实现一步到位的精确同步，是因为在空中无线环境中，距离不同的各个TD-SCDMA宏基站信号到达接收端后会直接交汇在一起，功率检测芯片输出的检波波形中特征窗会模糊，特征不明显，无法实现一个码片级别的精确同步。

匹配滤波器相关检测的细同步方法和前述的传统相关同步在算法上是一致的，也是通过将接收到的码流数据不断地与SYNC_DL（下行同步码）做相关运算，当两者匹配时可以得到一个峰值数据，此时对应的是DwPTS的准确时间位置，如考虑到粗同步的8chip的偏差，只需要在实现粗同步后的（6400chip-64chip-8chip）*0.78125us=4.952ms开始相关运算，并且只需要计算64+8=72chip的数据，此时的数据量为64*72*200=0.922M（64为SYNC_DL长度，200为TD-SCDMA子帧周期的倒数）。不到1M的运算量，只需要很低廉的处理器就可以胜任该同步运算的任务。

具体的算法简化为： 

For i=0;i<=71;i++；

 c(i)=                                                

;

其中，i：代表SYNC_DL的起始位置，每个循环移一位（chip）;

j：代表从SYNC_DL的起始位置开始逐chip抽取的序号 ;

对应每个抽样值起始点i，都得到一个相关序列c(i),找到最大相关峰的那个相关序列对应的起始点i值，就对应了DwPTS的开始时刻，完成了同步过程。

二、TD-SCDMA调制、解调电路

在GSM/TD-SCDMA双模五类线分布系统中远端单元不再需要TD-SCDMA同步电路，在近端单元通过基带同步电路区分出TD-SCDMA帧结构中的上下行时隙，通过同步信号控制射频开关，在上行时隙的时间段内，控制射频开关切换到上行射频链路，反之切换到下行射频链路。由于TD-SCDMA本身的上、下行射频信号是同频信号，需要调制成不同中频频率的中频信号才能在网线中通过频率复用和其他信号一起合路传输。

如下图5所示，通过五类线近端单元调制电路中输入两个不同频率的本振信号，将工作频率范围为2010～2025MHz，占用带宽为15MHz的TD-SCDMA上、下行信号通过混频器下变频到不同频率，其中上行信号调制到90±7.5 MHz,下行信号调制到135±7.5 MHz，TD-SCDMA中频信号通过近端单元的接口板通过网线到达各个五类线远端单元，远端单元内部首先通过LC滤波器区分出各个频率的GSM上、下中频信号和TD-SCDMA上、下行中频信号，将TD-SCDMA上、下行中频信号通过混频器电路上变频恢复成同频的TD-SCDMA射频信号，为了保证频率误差最小，近端单元也通过五类线的7/8线芯传送10MHz的参考时钟信号到远端单元，远端单元和近端单元使用一样的时钟参考作为频率综合器的参考时钟，获得相同频率的本振信号，降低了设备的频率误差。

通过远端单元的解调电路上变频恢复成射频信号的TD-SCDMA信号，只需要通过环形器连接，利用环形器器件的对信号选择的方向性，将下行的TD-SCDMA射频信号输出给终端天线，将终端天线接收的TD-SCDMA射频上行信号送入远端单元的上行链路。

三、GSM模拟压扩、解扩电路

之前单模的GSM和TD-SCDMA五类线产品的设计，GSM上行中频信号工作在70±9.5MHz,下行中频工作在115±9.5MHz，TD-SCDMA上行中频信号工作在90±7.5MHz,下行中频信号工作在135±7.5MHz，如图6所示，其中GSM上行信号70+9.5=79.5MHz频率与TD-SCDMA上行信号90-7.5=82.5MHz频率相近，两者之间只有3MHz的频率间隔，现有LC滤波器的技术无法在这么小的频率保护间隔内过滤区分出两个系统的不同信号，但是五类线的工作频率范围仅为0～150MHz,工作频率空间又有限，无法通过改变调制中心频率来拉开系统的频率保护间隔。

针对这个问题在GSM/TD-SCDMA双模五类线分布系统中引入模拟压扩解扩技术，通过这项技术将原本占用带宽19MHz的GSM信号压缩到3MHz，增大GSM信号和TD-SCDMA信号之间的频率保护间隔，降低LC滤波器要求，主要工作原理是中国移动GSM网络中每个载波信道占用200KHz带宽,19MHz带宽中一共有95个载波信道，但是正常情况下GSM信源基站的一个扇区通常只会配置小于等于6载波的载频板，最多发射6个载波信道，这就为模拟压扩的实现提供了可能。

    在模拟压扩技术中，通过监控网管平台输入信源基站的GSM载波信道号，五类线近端单元的处理器自动根据输入GSM载波的信道数量计算最大的频率间隔，分配中频工作信道号。为了抑制邻频的互调干扰，两载波信号之间至少要错开400KHz，载波频率间隔为f=,N为载波数量，f取400KHz的整数倍，在3MHz的中频工作带宽内最多支持8载波信号，中频载波信号自动错开800KHz，若只输入4载波信号，则中频载波信号自动错开800KHz，以此类推。

    如下图7所示，在五类线近端单元压扩时，混频器的本振LO频率等于GSM射频工作频率-中频工作频率，通过不同的本振LO频率，将输入的GSM信号下变频到指定的中频工作信道上；在远端单元解扩时，远端单元的处理器通过近端单元向远端单元传送的RS485监控信息中获知各载波的本振LO频率，直接设置远端单元各混频器的本振LO频率做上变频处理，就可以恢复成原始的GSM射频信号。如下图8所示，经过压扩解扩处理，GSM信号和TD-SCDMA信号之间的中频频率明显增大，最小频率也达到了11MHz,只需要设计最普通的LC滤波器就可以区分过滤出GSM和TD-SCDMA中频信号。

四、统一网管单元

之前单模的GSM五类线分布系统和TD-SCDMA五类线分布系统两种产品都有独自的网管上位机软件、下位机监控程序、监控电路板和无线MODEM，很显然在GSM/TD-SCDMA双模五类线分布系统使用两套监控单元很不经济，也造成了设备体积过大，功耗高。针对这个问题，首先在硬件设计上，诸如温度传感器、电源模块、MODEM、监控电路板这些硬件设备都只安装一套，不再重复；其次在下位机监控程序设计上，设备管理数据诸如设备编号、设备类别等参量都使用统一参量，只区分设备采样数据和设备设置数据，GSM单元和TD-SCDMA单元各自一套设备采样数据和设备设置数据.

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 (7)

1.一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的方法，其特征在于：

在五类线近端单元采用基带同步实现输入TD-SCDMA信号的同步，再通过控制射频开关的开关时序，将TD-SCDMA的上、下行时隙信号分别送入两个不同的射频链路进行调制，然后通过网线传送到五类线远端单元，再由五类线远端单元的解调电路上变频恢复成同频的TD-SCDMA射频信号；

利用模拟压扩解扩技术，将带宽为19MHz的GSM信号压缩到3MHz的频率范围内在网线中传输，在五类线远端单元再解扩恢复成19MHz。

2.根据权利要求1所述的一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA双模移动信号的装置，其特征在于：采用LC无源滤波器合路GSM和TD-SCDMA中频信号，并在五类线的7/8线芯传输。

3.根据权利要求1所述的采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的方法，其特征在于：所述的基带同步采用两级同步方式进行初始同步接入，第一级采用特征窗匹配进行粗同步，第二级采用匹配滤波器相关检测进行细同步。

4.根据权利要求1所述的采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的方法，其特征在于，进一步包括：将所述通过解调电路上变频恢复成同频的TD-SCDMA射频信号连接一环形器，利用环形器的对信号选择的方向性，将下行的TD-SCDMA射频信号输出给终端天线，将终端天线接收的TD-SCDMA射频上行信号送入远端单元的上行链路。

5.一种采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的系统，包括由五类线连接的近端装置和远端装置，其特征在于：所述的近端装置包括基带同步电路、射频开关、TD-SCDMA调制电路、第一滤波电路、压扩电路以及统一网管单元；所述的基带同步电路将的输出端经射频开关与所述TD-SCDMA调制电路连接，所述的TD-SCDMA调制电路和压扩电路的输出信号经滤波电路合路后由网线传送到远端装置的第二滤波电路；所述的远端装置还包括合路单元、TD-SCDMA解调电路、解扩电路以及环形器；所述第二滤波电路一路依次经TD-SCDMA解调电路、环形器与合路单元连接，另一路经解扩电路与所述合路单元连接。

6.根据权利要求5所述的采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的系统，其特征在于：所述的第一滤波电路为LC无源滤波器，其将压扩后的GSM信号和调制后的TD-SCDMA中频信号合路后经五类线的7/8线芯传输到远端装置。

7.根据权利要求5所述的采用五类线传送GSM/TD-SCDMA信号的系统，其特征在于：所述的近端装置还包括一用于监控系统工作状态的统一网管单元。

Images