CN103260231A - 基于gsm-r基带模块改进实现8w模块的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法是使用GSM-R基带芯片经微控制器MCU控制电路射频开关及功放使能开关实现GSM-R8W工作状态的方法。其装置：GSM-R基带芯片通过同步信号和其他信号连接微控制器MCU，微控制器通过控制和切换射频开关和功放使能开关连接射频电路；GSM-R基带芯片通过射频信号线连接射频电路；使GSM-R基带模块符合实现GSM-R8W模块的功能要求，通过微控制器MCU控制射频开关和功放使能开关动态切换，对射频电路的耗电改善，控制整机工作温度，提高安全性，实用性强，适用于GSM-R移动网络通信语音及数据传输设备，极大改善GSM-R上行无线信号质量，确保语音及数据传输可靠性。
Description
技术领域
本发明属于铁路GSM-R通信技术领域，特别涉及一种基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法及装置，是一种使用GSM-R基带芯片通过射频电路切换、功率放大实现GSM-R8W功能的方法及装置。
背景技术
GSM-R属于专用移动通信的一种，专用于铁路的日常运营管理，是非常有效的调度指挥通信工具。GSM-R（GSM for Railways）系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。它在GSMPhase2+的规范协议的高级语音呼叫功能，如组呼、广播呼叫、多优先级抢占和强拆业务的基础上，加入了基于位置寻址和功能寻址等功能，适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能，可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道，并可提供列车自动寻址和旅客服务。
对于铁路专用的移动通信需求，所使用的GSM-R设备需要具备高安全、高可靠性的要求，而目前例如列尾风压装置所使用的GSM-R通信模块普遍采用的是功率等级5(2W)的模块，经由模块发送的数据直接反应出铁路刹车制动系统压力是否正常，所以可靠的铁路风压数据检测及传输是确保铁路安全行驶的一个重要保障。通过增加GSM-R传输终端测的发射强度，使GSM-R终端的上行信号强度达到等级2(8W)的要求，才能有效的保证GSM-R基站测的接收信号质量，确保例如铁路制动系统检测数据传输的信号稳定性及可靠性。
基于目前GSM-R通信协议是关闭上行功率发射控制的，所以不管是用于语音终端或者数据终端，通过本发明可以有效地保证GSM-R终端在语音或者数据业务状态时，终端输出功率始终保持在等级2(8W)状态，有效保证通信信号的可靠性。从而使GSM-R终端在铁路通信应用中极大地提高语音及数据传输的稳定性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法，能够提高GSM-R无线网络上行质量、有效减少因为GSM-R终端发射信号强度不足对无线通信造成问题。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法，其特征在于：是一种使用GSM-R基带芯片经由微控制器MCU控制射频开关及功放使能开关实现GSM-R8W工作状态的方法：
其步骤在于：
①采用支持GSM-R最大实际输出<=2W功率的基带芯片，在模块工作的时候同步输出模块当前理论射频发射功率等级门限；
②微控制器MCU捕获GSM-R基带芯片当前发射状态；
③微控制器MCU依据基带芯片的发射状态对射频放大电路做切换处理；
④当发射功率等级大于2W时，微控制器MCU控制使能功放模块，并控制射频信号经射频开关至2级放大电路，然后输出至天线；功放增益dB值控制在39dBm-P1，P1为实际模块发射功率，使最大输出控制在8W(39dBm)状态，此时该链路仅提供传送TX功能；
⑤当发射功率等级小于等于2W时，微控制器MCU控制去使能功放模块，射频信号经射频开关直接输出至天线，此时该链路具备传送TX和接受RX功能。
所述方法同步信号来源于GSM-R基带芯片。
所述的射频工作方式采用不对等工作方式，按照APA信号管脚动态切换射频双工方式。
所述的GSM-R模块为TRM-3BE-CN，功放管为AH322和PD550，射频开关1为AS188，射频开关2为SKY13系列。
所述微控制器MCU的同步信号处理功能也可由驱动电路代替。
一种基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的装置，其特征在于：GSM-R基带芯片通过同步信号和其他信号连接微控制器MCU，微控制器MCU通过控制和切换射频开关及功放使能开关连接射频电路，射频电路中有放大电路；GSM-R基带芯片通过射频开关连接射频电路；射频电路连接收发天线。
本发明特点和优点：
本发明能够使GSM-R基带模块符合实现GSM-R8W模块的功能要求，通过MCU控制射频开关和功放使能开关动态切换，对射频电路的耗电可以有效地改善，从而有效控制整机工作温度，提高使用安全性，实用性较强，适用于GSM-R移动网络通信语音及数据传输设备，可极大改善GSM-R上行无线信号的质量，确保语音和数据传输的可靠性。
本发明实现了GSM-R基带芯片经由微处理MCU控制电路射频开关及功放使能开关实现GSM-R8W工作状态。能够提高无线网络上行质量、有效减少因为GSM-R终端发射信号强度不足对无线通信造成问题的方法。创造性地在特殊时间片段采用收发半双工的方式实现全双工的GSM协议的功能。减少器件的使用，缩小设备的体积，减少设备耗电，提高GSM-R终端的通信可靠性。
附图说明
图1为本发明模块示意图；
图2为本发明射频控制示意图；
图3为本发明使用驱动电路控制射频电路示意图；
具体实施方式
如图1所示的一种基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的装置，GSM-R基带芯片通过同步信号和其他信号连接微控制器MCU，微控制器MCU通过控制和切换连接射频电路；GSM-R基带芯片通过射频开关连接射频电路；射频电路连接天线。
一种基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法和装置，
1、采用GSM-R最大输出<=2W功率的基带芯片，在模块工作的时候同步输出模块当前理论射频发射功率等级门限(是否功率等级大于2W，而实际功率<=2W)；
2、微控制器MCU捕获GSM-R基带芯片当前发射状态；
3、微控制器MCU依据基带芯片的发射状态对射频放大电路做切换处理；
4、当发射功率等级大于2W时，MCU控制使能功放模块，并控制射频信号经射频开关至2级放大电路，然后输出至天线。功放增益dB值控制在39dBm-P1，P1为实际模块发射功率，使最大输出控制在8W(39dBm)状态，此时该链路仅提供TX功能。
5、当发射功率等级小于等于2W时，MCU控制去使能功放模块，射频信号经射频开关直接输出至天线，此时该链路具备TX和RX功能。
采用GSM-R制式基带芯片，芯片管脚定义有一个APA（ActivatePower Amplifier）管脚，用于指示模块工作的发射状态理论功率是否大于2W，如果大于2W，则APA管脚输出为高电平，当发射空闲或者发射理论功率小于2W的状态下则APA管脚输出为低电平。
微控制器MCU检测APA管脚的电平变化，捕获管脚上升沿作为切换起点，捕获管脚下降沿作为切换终点，在切换功放使能开关和射频开关的时候按照固定时序进行切换。
在捕获到APA上升沿的时候，先切换射频开关至射频两级放大链路，接着使能功放使能开关，射频TX经由射频开关1将GSM-R模块的射频输出信号经过两级的功放芯片放大到8W状态，再经由射频开关2传输至收发天线将射频TX信号发往基站进行通信。此时整个链路处于射频TX状态。基于基带芯片的射频输出协议，此时控制两级射频功放的总增益dB值为39dBm-P1，输出总功率控制在8W（39dBm）。
在捕获到APA下降沿的时候，先去使能功放开关，然后切换射频开关至直通状态，此时射频TX信号直接仅经过两个射频开关，经由收发天线发往基站，此时射频RX信号也直接仅经过两个射频开关，经由收发天线接收至GSM-R基带模块，此时是射频TX、RX收发全双工工作状态。
本发明所采用的微控制器MCU为C8051F或者ARM，GSM-R基带芯片采用TRM-3BE-CN，射频开关1为AS188，射频开关2为SKY13系列，第一级功放采用AH322，第二级功放采用PD550。
本发明中GSM-R基带模块是功能模块，也是同步信号的输出模块，微控制器MCU通过同步信号控制射频电路从而实现GSM-R基带模块以8W(39dBm)的工作状态与基站进行语音及数据通信。
射频电路的特点在于分时段，以不同方式处理射频的TX与RX链路，采用非对称的方式达到射频信号收发的处理，放大上行信号的同时兼顾发射等级与实际功率的一一对应。按照GSM-R通信原理，创造性地在特殊时间片段采用收发半双工的方式实现全双工的GSM协议的功能。减少器件的使用。缩小设备的体积。减少设备耗电。
本发明中的微控制器MCU同步信号处理功能也可由驱动电路代替，见图3。
Claims (6)
1.一种基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法，其特征在于：是一种使用GSM-R基带芯片经由微控制器MCU控制射频开关及功放使能开关实现GSM-R8W工作状态的方法：
其步骤在于：
①采用支持GSM-R最大实际输出<=2W功率的基带芯片，在模块工作的时候同步输出模块当前理论射频发射功率等级门限；
②微控制器MCU捕获GSM-R基带芯片当前发射状态；
③微控制器MCU依据基带芯片的发射状态对射频放大电路做切换处理；
④当发射功率等级大于2W时，微控制器MCU控制使能功放模块，并控制射频信号经射频开关至2级放大电路，然后输出至天线；功放增益dB值控制在39dBm-P1，P1为实际模块发射功率，使最大输出控制在8W(39dBm)状态，此时该链路仅提供传送TX功能；
⑤当发射功率等级小于等于2W时，微控制器MCU控制去使能功放模块，射频信号经射频开关直接输出至天线，此时该链路具备传送TX和接受RX功能。
2.根据权利要求1所述的基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法，其特征在于：所述方法同步信号来源于GSM-R基带芯片。
3.根据权利要求1所述的基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法，其特征在于：所述的射频工作方式采用不对等工作方式，按照APA信号管脚动态切换射频双工方式。
4.根据权利要求1所述的基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法，其特征在于：所述的GSM-R模块为TRM-3BE-CN，功放管为AH322和PD550，射频开关1为AS188，射频开关2为SKY13系列。
5.根据权利要求1所述的基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的方法，其特征在于：所述微控制器MCU的同步信号处理功能也可由驱动电路代替。
6.一种基于GSM-R基带模块改进实现8W模块的装置，其特征在于：GSM-R基带芯片通过同步信号和其他信号连接微控制器MCU，微控制器MCU通过控制和切换射频开关及功放使能开关连接射频电路，射频电路中有放大电路；GSM-R基带芯片通过射频开关连接射频电路；射频电路连接收发天线。
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| CN102006659A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-04-06 | 无锡中星微电子有限公司 | 一种较高发射功率的移动通信设备 |
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