CN104796974B - 基于rof技术的多业务分布系统及系统增益控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于ROF技术的多业务分布系统及系统增益控制方法，所述基于ROF技术的多业务分布系统包括至少一个与基站连接的接入装置、与每个接入装置通过上行光缆、下行光缆连接的若干个光扩展装置、与每个光扩展装置通过上行光缆、下行光缆连接的若干个覆盖装置；所述接入装置包括n个第一光电转换模块、上行合路/分路模块、主GSM信号处理模块、主TD‑SCDMA信号处理模块、主TDD‑LTE支路1信号处理模块、主TDD‑LTE支路2信号处理模块、第一FSK通信模块、第一控制模块、GSM调制解调模块、下行合路/分路模块和n个第一电光转换模块。本发明具有提高了通信的可靠性；时延小，下载速率高、覆盖半径广、切换成功率高的特点。

Description

基于ROF技术的多业务分布系统及系统增益控制方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其是涉及一种时延小的基于ROF技术的多业务分布系统及系统增益控制方法。

背景技术

移动通信技术的发展带来了越来越高的传输速率，但同时也给运营商带来了更多的挑战。随着LTE牌照的发放，运营商建设和维护的需求可归结为多网络支持和多业务支持。多网络支持是GSM，TD-SCDMA以及LTE多种网络共存。由于各制式的网络技术特征有很大差异，网络间的干扰水平会成为多网络共存的最重要的指标之一。多业务支持是指网络必须同时承载语音业务，短信业务，数据业务等多种业务类型。多网络支持和多业务支持是相互关联的，在多网络情况下，LTE网络由于采用了分组交换技术和更大的传输带宽，在数据业务上会有更大的优势，而GSM网络属窄带网络，采用电路交换和分组交换并存，在语音和短信业务上有更大优势，TD-SCDAM介于两者之间。我国目前还未具备语音业务的TP化(或称全网TP化)，终端多数采用过渡方案CSFB技术和多模双待技术，所以运营商对多网络支持和多业务支持需求更为明显。

为满足运营商的网络深度覆盖需求，通信设备厂商推出了MDAS系统产品，MDAS系统一般采用三层结构：

ASS：接入装置，位于基站或者RRU侧，耦合上下行信号，完成多制式信号的接入；

ESS：扩展装置，将ASS接入的多制式信号扩展成多路；

RSS：覆盖装置，将接入的多制式信号放大，完成覆盖效果；

一般一台ASS装置支持连接4台或者8台ESS装置，一台ESS装置支持连接8台或者16台RSS装置，并且ESS装置支持级联。由于RSS装置安装密度远高于基站，所以MDAS系统一般采用微功率发射，一般25～27dBm。

普通MDAS系统可以看做是数字光纤直放站的延续和升级，均基于数字方案，最主要的特征是对无线信号进行数模和模数转换，在装置之间传输数字信号。

普通MDAS系统的下行信号处理流程：

在ASS装置中，下行信号经过射频处理和下变频，转换成中频模拟信号(中心频点100～200MHz)，方便ADC芯片采样；经过ADC芯片采样后的数字信号在FPGA芯片内部进行数字信号处理和组帧后，通过Serdes和光模块进行高速串并转换和电光转换，转变成光信号发送；

在ESS装置中，与ASS装置连接侧，通过光模块和Serdes，将光信号转变成并行数字信号；与RSS装置连接侧，通过Serdes和光模块，将并行数字信号转变成光信号；ESS装置内部的FPGA芯片对数字信号依次进行解帧，组帧和下行扩展分发等处理；

在RSS装置中，通过光模块和Serdes，将光信号转变成并行数字信号，在内部进行解帧和数字信号处理，经过DAC芯片转变成模拟中频信号，再经过上变频和射频处理，通过天线发送出去；

从上述信号处理流程中可以看出，普通MDAS虽然采用了目前较为成熟的差分收发信机和采样技术，但也存在如下缺点：

链路设计较为复杂，需要上下变频电路；

目前TDD-LTE商用的频段最大为60MHz，根据奈奎斯特采样定律和工程经验，对应的采样速率最小为60M*2.5＝150MHz，这样对FPGA芯片，ADC芯片，DAC芯片以及光模块都提出了更高的指标要求，增加了系统成本；

传输的数字信号在FPGA芯片内部进行的解帧和组帧处理，增加了系统时延，而系统时延对覆盖半径，多径干扰和小区切换都有很大影响。

RoF技术是新兴发展起来的将光纤通信和无线通信结合起来的无线接入技术，发射端通过将无线信号直接调制到一定波长的激光上，在光纤链路上传输，接收端通过光电转换器件恢复出相应无线信号。采用RoF技术的基于ROF技术的多业务分布系统(MDAS)有如下优点：

传输时延极小，覆盖半径增大，且有效解决多径干扰问题，有利于小区切换和下载速率等指标。

传输带宽很宽，能够包含目前多网络的全部带宽，硬件兼容性强。

中国专利授权公开号：CN1829180，授权公开日2006年9月6日，公开了一种网络交换装置，包括：连接设备管理表，将与构成无线网络的多个无线接入装置分别连接着的无线网络设备有关的信息在上述无线网络上共通地进行管理；设备侧通信单元，接收所连接着的无线网络设备无线发送的信号；传送目标无线接入装置决定单元，利用上述连接设备管理表，决定与上述设备侧通信单元接收到的信号的发送目标相连接的无线接入装置；信号保持单元，对上述传送目标无线接入装置决定单元所决定的每个无线接入装置保持一个或多个数据帧。该发明的不足之处是，功能单一，不具有降低时延的功能。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的普通MDAS系统时延较大造成的使用限制，提供了一种时延小的基于ROF技术的多业务分布系统及系统增益控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于ROF技术的多业务分布系统，所述基于ROF技术的多业务分布系统包括至少一个与基站连接的接入装置、与每个接入装置通过上行光缆、下行光缆连接的若干个光扩展装置、与每个光扩展装置通过上行光缆、下行光缆连接的若干个覆盖装置；所述接入装置包括n个第一光电转换模块、上行合路/分路模块、主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块、第一FSK通信模块、第一控制模块、GSM调制解调模块、下行合路/分路模块和n个第一电光转换模块；所述n个第一光电转换模块的信号输入端通过上行光缆分别与n个光扩展装置连接，n个第一电光转换模块的信号输出端通过下行光缆分别与n个光扩展装置连接；主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块之间设有TDD-LTE本振信号生成模块；

n个第一光电转换模块的信号输出端与上行合路/分路模块的信号输入端连接；上行合路/分路模块的信号输出端分别与主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理电路、主TDD-LTE支路1信号处理模块和主TDD-LTE支路2信号处理模块电连接，主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理电路、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块和第一FSK通信模块均与下行合路/分路模块电连接，下行合路/分路模块和n个第一电光转换模块电连接；TDD-LTE本振信号生成模块与下行合路/分路模块电连接；

第一控制模块分别与主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块、GSM调制解调模块、TDD-LTE本振信号生成模块和第一FSK通信模块电连接；主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块均与基站电连接；

所述光扩展装置包括与接入装置连接的主光电转换模块、通过上行光缆与m个覆盖装置分别连接的m个从光电转换模块、第一上行合路模块、第一下行分路模块、上行射频处理模块、下行射频处理模块、第二FSK通信模块、第二控制模块、与接入装置连接的主电光转换模块和通过下行光缆与m个覆盖装置分别连接的m个从电光转换模块；

主光电转换模块、下行射频处理模块和第一下行分路模块依次电连接；m个从光电转换模块均与第一上行合路模块电连接；下行射频处理模块的信号输出端、第二FSK通信模块、第一上行合路模块依次电连接；第一上行合路模块、上行射频处理模块、主电光转换模块依次电连接；第一下行分路模块分别与m个从电光转换模块电连接；

第二控制模块分别与第二FSK通信模块、上行射频处理模块和下行射频处理模块电连接；

所述覆盖装置包括信号输入端与光扩展装置连接的第三光电转换模块，第二下行分路模块、从GSM信号处理模块、从TD-SCDMA信号处理模块、从TDD-LTE支路1信号处理模块、从TDD-LTE支路2信号处理模块、第三FSK通信模块、第二上行合路模块、信号输出端与光扩展装置连接的第三电光转换模块和第三控制模块；第三光电转换模块的信号输出端与第二下行分路模块电连接；第二下行分路模块的信号输出端，从GSM信号处理模块、从TD-SCDMA信号处理模块、从TDD-LTE支路1信号处理模块、从TDD-LTE支路2信号处理模块、第三FSK通信模块，第二上行合路模块和第三电光转换模块依次电连接；

第三控制模块分别与从GSM信号处理模块、从TD-SCDMA信号处理模块、从TDD-LTE支路1信号处理模块、从TDD-LTE支路2信号处理模块和第三FSK通信模块电连接。

本发明的基于ROF技术的多业务分布系统包括至少一个与基站连接的接入装置、与每个接入装置通过上行光缆、下行光缆连接的若干个光扩展装置、与每个光扩展装置通过上行光缆、下行光缆连接的若干个覆盖装置，系统扩容方便，接入装置完成多系统信号接入，最大支持连接4台光扩展装置，通过网管系统能够实现对光扩展装置和覆盖装置的远程管理；光扩展装置完成对多系统信号的合路与分路，每台光扩展装置能够最大支持8台覆盖装置，且光扩展装置支持级联，支持对光扩展装置进行远程馈电；光扩展装置完成各制式信号的放大覆盖和接收，采用天线内置一体化设计方便施工。

在接入装置中，下行信号经过射频处理，与其他网络下行信号合路后，直接通过激光器调制光信号；

在光扩展装置中，与接入装置连接侧，通过PIN管恢复出射频信号，与覆盖装置连接侧，分路后的射频信号直接通过激光器调制光信号，射频信号在光扩展装置内部仅需放大和分路处理；

在覆盖装置中，通过PIN管恢复出的射频信号，通过射频处理后从天线发射出去；

与普通MDAS系统的下行信号处理流程相比，本发明省去了ADC，DAC，协议处理等单元，射频信号在系统中按照光速传播，传输时延极小，约为100纳秒。上行信号处理过程同样具有省去了ADC，DAC，协议处理等单元，射频信号在系统中按照光速传播，传输时延极小，约为100纳秒的特点。而目前普通MDAS系统的时延均在微秒级别。

本发明的具体功能为：耦合基站下行信号，并分别对各制式信号进行射频处理，通过RoF技术实现在光纤上传输；

支持通过有线或者无线方式与运行商网管平台进行连接，实现运营商对RoF-MDAS系统的远程监控；与各个光扩展装置连接；实现对TDD-LTE信号的第一切换点的智能搜索；实现对TD-SCDMA信号的第一切换点的的智能搜索；实现与光扩展装置和覆盖装置的通信；

本发明具有如下优点：

在网络中增加MDAS设备，等效于在终端和基站之间引入多径信号，更小的时延使得多径信号之间的时延差变小，方便基带的搜索和解调，提高了通信的可靠性；

在单通道LTE情况下，下载速率能达到50Mbps左右，在双通道LTE情况下，下载速率能达到100Mbps左右。

作为优选，所述第一控制模块包括主处理器、存储芯片、电平转换芯片、网络映射芯片、UART0接口和协处理器；主处理器分别与存储芯片、电平转换芯片、网络映射芯片和UART0接口电连接，UART0接口与协处理器电连接。

作为优选，主GSM信号处理模块包括依次连接的GSM上行射频单元、GSM双工器和GSM下行射频单元；GSM上行射频单元与上行合路/分路模块电连接，GSM下行射频单元与下行合路/分路模块电连接。

作为优选，所述n为4，所述上行合路/分路模块包括相连接的4合1合路电路和1分5分路电路；4合1合路电路的信号输入端分别与4个第一光电转换模块电连接，1分5分路电路分别与主GSM信号处理模块、TD-SCDMA信号处理电路、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块、第一FSK通信模块电连接。

作为优选，主TD-SCDMA信号处理模块包括TD-SCDMA开关信号生成单元、TD-SCDMA上行射频单元、上下行开关、TD-SCDMA下行射频单元；TD-SCDMA上行射频单元、上下行开关、TD-SCDMA下行射频单元依次电连接，TD-SCDMA开关信号生成单元分别与TD-SCDMA下行射频单元和上下行开关电连接。

一种基于ROF技术的多业务分布系统的系统增益控制方法，包括下行增益控制过程和上行增益控制过程：

(6-1)下行增益控制过程：

第一控制模块内存储有于功率比较运算的上门限PH、下门限PL；GSM信号处理模块包括GSM下行射频单元，主TD-SCDMA信号处理模块包括TD-SCDMA下行射频单元，主TDD-LTE支路1信号处理模块包括支路1下行射频单元，主TDD-LTE支路2信号处理模块包括支路2下行射频单元；

(6-1-1)第一控制模块查询当前的主GSM信号处理模块的功率检测反馈信息V(1)，主TD-SCDMA信号处理模块的功率检测反馈信息V(2)，主TDD-LTE支路1信号处理模块的功率检测反馈信息V(3)和主TDD-LTE支路2信号处理模块中的功率检测反馈信息V(4)；

(6-1-2)第一控制模块利用公式

计算各个下行射频单元的输入功率P(n)，并存储于第一控制模块中；

(6-1-3)若P(n)＞PH，第一控制模块发送“衰减增加KdB”的指令到相应的下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减增加KdB；经过时间T后，转入步骤(6-1-1)；

(6-1-4)若P(n)＜PL，第一控制模块发送“衰减减少KdB”的指令到对应下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减减少KdB；经过时间T后，重复步骤(6-1-1)至(6-1-2)，

若P(n)＜PL，第一控制模块发送“衰减减少KdB”的指令到对应下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减减少KdB；

在基于ROF技术的多业务分布系统运行过程中，(6-1-1)至(6-1-4)一直重复进行，使基于ROF技术的多业务分布系统运行的过程中始终保持PL≤P(n)≤PH；

(6-2)上行增益控制过程：

第三控制模块内存储有于功率比较运算的上门限PH3、下门限PL3；

(6-2-1)第三控制模块查询当前的第二上行合路模块的功率检测电路的反馈电压V3；

(6-2-2)第三控制模块利用公式

P3＝81.3×V3-82.53+0.5计算第二上行合路模块的输出功率P3，并存储于第三控制模块中；

(6-2-3)若P3＞PH3，第三控制模块发送“衰减增加QdB”的指令到覆盖装置第二上行合路模块的增益控制电路，使第二上行合路模块的衰减增加QdB；经过时间T后，转入步骤(6-2-1)；

(6-2-4)若P3＜PL3，第三控制模块发出“衰减减少QdB”的指令到第二上行合路模块的增益控制电路，使第二上行合路模块衰减减少QdB；经过时间T后，重复步骤(6-2-1)至(6-2-2)；若P3＜PL3，第三控制模块发出“衰减减少QdB”的指令到第二上行合路模块增益控制电路，使第二上行合路模块衰减减少QdB；

在基于ROF技术的多业务分布系统运行过程中，(6-2-1)至(6-2-4)一直重复进行，使基于ROF技术的多业务分布系统运行的过程中始终保持PL3≤P3≤PH3。

本发明的增益控制过程在毫秒级内完成，保证整个系统的上下行增益处于合理的范围，有效避免了因外界干扰、信号抖动等不可控因素对系统产生的影响，确保了信号在系统传输时的质量。

作为优选，所述T为0.8ms至1.2ms。

作为优选，所述K为0.8dB至1.2dB，Q为0.8dB至1.2dB。

作为优选，所述PL为-16dBm至-20dBm，PH为-14dBm至-16dBm，PL3为-9dBm至-11dBm，PH3为-6dBm至-9dBm。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)提高了通信的可靠性；

(2)时延小，下载速率高、覆盖半径广、切换成功率高。

附图说明

图1是本发明的基于ROF技术的多业务分布系统的一种原理框图；

图2是本发明的接入装置的一种原理框图；

图3是本发明的第一控制模块的一种电路图；

图4是本发明的主GSM信号处理模块的一种电路图；

图5是本发明的上行合路/分路模块的一种电路图；

图6是本发明的下行合路/分路模块的一种电路图；

图7是本发明的主TD-SCDMA信号处理模块的一种电路图；

图8是本发明的TD-SCDMA开关信号生成单元的一种电路图；

图9是本发明的主TDD-LTE支路1信号处理模块的一种电路图；

图10是本发明的第一FSK通信模块的一种电路图；

图11是本发明的GSM调制解调模块的一种电路图；

图12是本发明的TDD-LTE本振信号生成模块的一种电路图；

图13是本发明的主TDD-LTE支路2信号处理模块的一种电路图；

图14是本发明的TDD-LTE支路2本振信号生成单元的一种电路图；

图15是本发明的光扩展装置的一种原理框图；

图16是本发明的覆盖装置的一种原理框图；

图17是本发明的实施例的一种流程图。

图中：基站1、接入装置2、光扩展装置3、覆盖装置4、第一光电转换模块5、上行合路/分路模块6、主GSM信号处理模块7、主TD-SCDMA信号处理模块8、第一FSK通信模块9、第一控制模块10、GSM调制解调模块11、下行合路/分路模块12、第一电光转换模块13、TDD-LTE本振信号生成模块14、主TDD-LTE支路1信号处理模块15、主TDD-LTE支路2信号处理模块16、主处理器20、存储芯片21、电平转换芯片22、网络映射芯片23、UART0接口24、协处理器25、4合1合路电路30、1分5分路电路31、TD-SCDMA开关信号生成单元32、TD-SCDMA上行射频单元33、上下行开关34、TD-SCDMA下行射频单元35、支路1上行射频单元36、支路1下行射频单元37、GSM上行射频单元38、GSM双工器39、GSM下行射频单元40、支路2上行射频单元41、支路2下行射频单元42、TDD-LTE支路2本振信号生成单元43、7合1合路单元44、1分4分路单元45、主光电转换模块205、从光电转换模块206、上行合路模块207、下行分路模块208、上行射频处理模块209、下行射频处理模块2010、第二FSK通信模块2011、第二控制模块2012、主电光转换模块2013、从电光转换模块2014、第三光电转换模块305、下行分路模块306、从GSM信号处理模块307、从TD-SCDMA信号处理模块308、从TDD-LTE支路1信号处理模块309、从TDD-LTE支路2信号处理模块3010、第三FSK通信模块3011、上行合路模块3012、信号输出端与光扩展装置连接的第三电光转换模块3013、第三控制模块3014。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例是一种基于ROF技术的多业务分布系统，基于ROF技术的多业务分布系统包括一个与基站1连接的接入装置2、与每个接入装置通过上行光缆、下行光缆连接的4个光扩展装置3、与每个光扩展装置通过上行光缆、下行光缆连接的8个覆盖装置4；

如图2所示，接入装置包括4个第一光电转换模块5、上行合路/分路模块6、主GSM信号处理模块7、主TD-SCDMA信号处理模块8、主TDD-LTE支路1信号处理模块15、主TDD-LTE支路2信号处理模块16、第一FSK通信模块9、第一控制模块10、GSM调制解调模块11、下行合路/分路模块12和4个第一电光转换模块13；4个光电转换模块的信号输入端通过上行光缆分别与4个光扩展装置连接，各个电光转换模块的信号输出端通过下行光缆分别与4个光扩展装置连接；主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块之间设有TDD-LTE本振信号生成模块14；

4个第一光电转换模块的信号输出端与上行合路/分路模块的信号输入端连接；上行合路/分路模块的信号输出端分别与主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块和第一FSK通信模块电连接，主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块和第一FSK通信模块均与下行合路/分路模块电连接，下行合路/分路模块和n个第一电光转换模块电连接；TDD-LTE本振信号生成模块与下行合路/分路模块电连接；

第一控制模块分别与主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块、GSM调制解调模块、TDD-LTE本振信号生成模块和第一FSK通信模块电连接；主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块均与基站电连接。

如图15所示，所述光扩展装置包括与接入装置连接的主光电转换模块205、通过上行光缆与8个覆盖装置分别连接的8个从光电转换模块206、第一上行合路模块207、第一下行分路模块208、上行射频处理模块209、下行射频处理模块2010、第二FSK通信模块2011、第二控制模块2012、与接入装置连接的主电光转换模块2013和通过下行光缆与8个覆盖装置分别连接的8个从电光转换模块2014；

主光电转换模块、下行射频处理模块和第一下行分路模块依次电连接；8个从光电转换模块均与第一上行合路模块电连接；下行射频处理模块的信号输出端、第二FSK通信模块、第一上行合路模块依次电连接；第一上行合路模块、上行射频处理模块、主电光转换模块依次电连接；第一下行分路模块分别与8个从电光转换模块电连接；

第二控制模块分别与第二FSK通信模块、上行射频处理模块和下行射频处理模块电连接。

如图16所示，覆盖装置包括信号输入端与光扩展装置连接的第三光电转换模块305，第二下行分路模块306、从GSM信号处理模块307、从TD-SCDMA信号处理模块308、从TDD-LTE支路1信号处理模块309、从TDD-LTE支路2信号处理模块3010、第三FSK通信模块3011、第二上行合路模块3012、信号输出端与光扩展装置连接的第三电光转换模块3013和第三控制模块3014；第三光电转换模块的信号输出端与第二下行分路模块电连接；第二下行分路模块的信号输出端，从GSM信号处理模块、从TD-SCDMA信号处理模块、从TDD-LTE支路1信号处理模块、从TDD-LTE支路2信号处理模块、第三FSK通信模块，第二上行合路模块和第三电光转换模块依次电连接；

第三控制模块分别与从GSM信号处理模块、从TD-SCDMA信号处理模块、从TDD-LTE支路1信号处理模块、从TDD-LTE支路2信号处理模块和第三FSK通信模块电连接。

如图3所示，第一控制模块包括主处理器20、存储芯片21、电平转换芯片22、网络映射芯片23、UART0接口24和协处理器25；主处理器分别与存储芯片、电平转换芯片、网络映射芯片和UART0接口电连接，UART0接口与协处理器电连接。还包括ESB18.4320F20M33F为184.32MHz晶振，提供主处理器的工作时钟；FC-135A950C：32.768KHz晶振，2片，分别提供主处理器和协处理器的工作时钟；DP7X50000001：晶振，为DM9161BIEP提供工作时钟；K9F2G08B：NAND flash，存储主处理器程序文件和其他器件配置文件；MT48LC16M16A2P-75：256Mbit EEROM，为主处理器运行提供内存环境；

如图4所示，主GSM信号处理模块7包括依次连接的GSM上行射频单元38、GSM双工器39和GSM下行射频单元40；GSM上行射频单元与上行合路/分路模块电连接，GSM下行射频单元与下行合路/分路模块电连接；

其中，DDMO8A899-944L2A为GSM频段双工器，PE4302为数字可调衰减器，MMG3014为固定增益放大器，EFCH899MTDB1为GSM上行频段滤波器，F944ES6AF6960为GSM下行行频段滤波器。

如图5所示，上行合路/分路模块包括4合1合路电路30和1分5分路电路31；4合1合路电路包括信号衰减器、放大器和3个功率分配器/功率合成器，4合1合路电路的信号输入端分别与4个光电转换模块电连接，1分5分路电路分别与GSM信号处理模块、TD-SCDMA信号处理模块、TDD-LTE支路1信号处理模块、TDD-LTE支路2信号处理模块、第一FSK通信模块电连接。

如图6所示，下行合路/分路模块包括7合1合路模块44与1分4分路模块45。

如图7所示，主TD-SCDMA信号处理模块包括TD-SCDMA开关信号生成单元32、TD-SCDMA上行射频单元33、上下行开关34、TD-SCDMA下行射频单元35；TD-SCDMA上行射频单元、上下行开关、TD-SCDMA下行射频单元依次电连接，TD-SCDMA开关信号生成单元分别与TD-SCDMA下行射频单元和上下行开关电连接。

如图9所示，主TDD-LTE支路1信号处理模块包括依次电连接的支路1上行射频单元36、上下行开关34和支路1下行射频单元37；支路1上行射频单元与上行合路/分路模块电连接，支路1下行射频单元与下行合路/分路模块电连接。

如图10，第一FSK通信模块包括电连接的窄带收发器和窄带滤波器，窄带收发器与第一控制模块电连接。TXCO-19.2M的晶振提供ADF7021工作时钟，B39871B3744H110是863.8MHz的窄带滤波器。第一FSK通信模块工作过程如下：

第一控制模块通过SPI接口将需要查询的信息发送到ADF7021，ADF7021采用FSK调制该信息(频点为868.3Mhz)通过滤波器输出FSK_MU_DL信号；接收从光扩展装置或者覆盖装置发送的FSK_MU_UL信号，通过滤波器输入ADF7021，ADF7021解调该信息，通过SPI接口返回给第一控制模块。

如图11所示的为GSM调制解调模块的电路图；GSM调制解调模块通过内置的解调芯片，解调出短信或者数据信息，通过UART接口输出给第一控制模块，进行信息处理；反之，第一控制模块的信息通过UART接口输入模块，通过调制芯片进行调制，转换成短信或者数据信息发送到网管中心，网管中心收到该短信后，进行信息处理。

AT137是一款高度集成化的GSM调制解调芯片，外部仅需要增加天线和电源激励即可工作，Sim卡槽内安装的Sim卡提供调制解调需要的号码信息。

图8是TD-SCDMA开关信号生成单元的电路图。

如图12所示的为TDD-LTE开关信号生成模块的一种电路图，MMG3014为固定增益放大器；TC4-1W为巴伦，将单端信号转换成差分信号；AD6642为11bit高速率ADC芯片；LMX2531LQ2080E为锁相环；HMC349MS8G为射频开关芯片。

FPGA根据第一，第二切换点位置，得到TDD-LTE的开关信号TDL_SW_MU，控制接入子系统的TDD-LTE两条支路的射频链路；

如图13所示的主TDD-LTE支路2信号处理模块包括TDD-LTE支路2本振信号生成单元43，依次电连接的支路2上行射频单元41、上下行开关34和支路2下行射频单元42；TDD-LTE支路2本振信号生成单元分别与支路2上行射频单元和支路2下行射频单元电连接；

其中，SRA2345D4R50SA为TDD-LTE频段介质滤波器；HMC349MS8G为射频开关；PE4302为数字可调衰减器；MMG3014为增益放大器；PD1700U03W为功率分配器；LPF为中频低通滤波器，由分离元件搭建；HMC915LP4E为混频器。

图14是TDD-LTE支路2本振信号生成单元的电路图，TDD-LTE本振信号生成模块和TD-LTE本振信号生成单元公用部分器件，TDD-LTE本振信号生成单元的关键器件有：LMX2531LQ1700E锁相环，MMG3014固定增益放大器，PD1700U03W功率分配器。

本发明的多业务分布系统的工作流程：

接入装置、光扩展装置、覆盖装置首先根据各自的控制模块的存储信息初始化各个模块；

接收基站的各个制式下行信号；经增益控制、合路、1分为4路、电光转换等处理后通过光纤传到光扩展装置；光扩展装置将主光电转换模块收到的来自接入装置的下行信号1分为8路，通过光纤输出到覆盖装置；覆盖装置将第三光电转换接收到的来自光扩展装置的下行信号中的各个制式信号提取出来，经天线发射出去。

同时，覆盖装置将从天线接收的各个制式的上行信号和为1路，经过增益控、电光转换处理，通过光纤输出到光扩展装置的从光口。光扩展装置将8个从光口接收到的来自覆盖装置的上行信号合为1路，通过主光口的输出到接入装置。接入装置从第一光电转换模块接收到的上行信号提取各个制式的信号，经处理后从对应的口输出到基站。

如图17所示，一种基于ROF技术的多业务分布系统的系统增益控制方法，包括下行增益控制过程和上行增益控制过程：

步骤100，下行增益控制过程：

第一控制模块内存储有于功率比较运算的上门限PH＝-15dBm、下门限PL＝-18dBm；GSM信号处理模块包括GSM下行射频单元，主TD-SCDMA信号处理模块包括TD-SCDMA下行射频单元，主TDD-LTE支路1信号处理模块包括支路1下行射频单元，主TDD-LTE支路2信号处理模块包括支路2下行射频单元；

步骤110，第一控制模块查询各模块的功率检测反馈信息：

第一控制模块查询当前的主GSM信号处理模块的功率检测反馈信息V(1)，主TD-SCDMA信号处理模块的功率检测反馈信息V(2)，主TDD-LTE支路1信号处理模块的功率检测反馈信息V(3)和主TDD-LTE支路2信号处理模块中的功率检测反馈信息V(4)；

步骤120，第一控制模块计算输入功率P(n)：

第一控制模块利用公式

计算各个下行射频单元的输入功率P(n)，并存储于第一控制模块中；

步骤130，衰减增加控制：

若P(n)＞PH，第一控制模块发送“衰减增加1dB”的指令到相应的下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减增加1dB；经过时间1ms后，转入步骤110，；

步骤140，衰减减少控制：

若P(n)＜PL，第一控制模块发送“衰减减少1dB”的指令到对应下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减减少1dB；经过时间1ms后，重复步骤110至120，

若P(n)＜PL，第一控制模块发送“衰减减少1dB”的指令到对应下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减减少1dB；

在基于ROF技术的多业务分布系统运行过程中，步骤110至步骤140一直重复进行，使基于ROF技术的多业务分布系统运行的过程中始终保持PL≤P(n)≤PH；

步骤200，上行增益控制过程：

第三控制模块内存储有于功率比较运算的上门限PH3＝-8dBm、下门限PL3＝-10dBm；

步骤210，第三控制模块查询第二上行合路模块的反馈电压V3：

第三控制模块查询当前的第二上行合路模块的功率检测电路的反馈电压V3；

步骤220，第三控制模块计算输出功率P3：

第三控制模块利用公式

P3＝81.3×V3-82.53+0.5计算第二上行合路模块的输出功率P3，并存储于第三控制模块中；

步骤230，衰减增加控制：

若P3＞PH3，第三控制模块发送“衰减增加1dB”的指令到覆盖装置的第二上行合路模块的增益控制电路，使第二上行合路模块的衰减增加1dB；经过时间1ms后，转入步骤210；

步骤240，衰减减少控制：

若P3＜PL3，第三控制模块发出“衰减减少1dB”的指令到第二上行合路模块的增益控制电路，使上行合路模块衰减减少1dB；

经过时间1ms后，重复步骤210至220，若P3＜PL3，第三控制模块发出“衰减减少1dB”的指令到第二上行合路模块增益控制电路，使第二上行合路模块衰减减少1dB；

在基于ROF技术的多业务分布系统运行过程中，步骤210至步骤240一直重复进行，使基于ROF技术的多业务分布系统运行的过程中始终保持PL3≤P3≤PH3。

Claims (9)

1.一种基于ROF技术的多业务分布系统，所述基于ROF技术的多业务分布系统包括至少一个与基站(1)连接的接入装置(2)、与每个接入装置通过上行光缆、下行光缆连接的若干个光扩展装置(3)、与每个光扩展装置通过上行光缆、下行光缆连接的若干个覆盖装置(4)；其特征是，所述接入装置包括n个第一光电转换模块(5)、上行合路/分路模块(6)、主GSM信号处理模块(7)、主TD-SCDMA信号处理模块(8)、主TDD-LTE支路1信号处理模块(15)、主TDD-LTE支路2信号处理模块(16)、第一FSK通信模块(9)、第一控制模块(10)、GSM调制解调模块(11)、下行合路/分路模块(12)和n个第一电光转换模块(13)；所述n个第一光电转换模块的信号输入端通过上行光缆分别与n个光扩展装置连接，n个第一电光转换模块的信号输出端通过下行光缆分别与n个光扩展装置连接；主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块之间设有TDD-LTE本振信号生成模块(14)；

n个第一光电转换模块的信号输出端与上行合路/分路模块的信号输入端连接；上行合路/分路模块的信号输出端分别与主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理电路、主TDD-LTE支路1信号处理模块和主TDD-LTE支路2信号处理模块电连接，主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理电路、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块和第一FSK通信模块均与下行合路/分路模块电连接，下行合路/分路模块和n个第一电光转换模块电连接；TDD-LTE本振信号生成模块与下行合路/分路模块电连接；

第一控制模块分别与主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块、GSM调制解调模块、TDD-LTE本振信号生成模块和第一FSK通信模块电连接；主GSM信号处理模块、主TD-SCDMA信号处理模块、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块均与基站电连接；

所述光扩展装置包括与接入装置连接的主光电转换模块(205)、通过上行光缆与m个覆盖装置分别连接的m个从光电转换模块(206)、第一上行合路模块(207)、第一下行分路模块(208)、上行射频处理模块(209)、下行射频处理模块(2010)、第二FSK通信模块(2011)、第一控制模块(2012)、与接入装置连接的主电光转换模块(2013)和通过下行光缆与m个覆盖装置分别连接的m个从电光转换模块(2014)；

主光电转换模块、下行射频处理模块和第一下行分路模块依次电连接；m个从光电转换模块均与第一上行合路模块电连接；下行射频处理模块的信号输出端、第二FSK通信模块、第一上行合路模块依次电连接；第一上行合路模块、上行射频处理模块、主电光转换模块依次电连接；第一下行分路模块分别与m个从电光转换模块电连接；

第一控制模块分别与第二FSK通信模块、上行射频处理模块和下行射频处理模块电连接；

所述覆盖装置包括信号输入端与光扩展装置连接的第三光电转换模块(305)，第二下行分路模块(306)、从GSM信号处理模块(307)、从TD-SCDMA信号处理模块(308)、从TDD-LTE支路1信号处理模块(309)、从TDD-LTE支路2信号处理模块(3010)、第三FSK通信模块(3011)、第二上行合路模块(3012)、信号输出端与光扩展装置连接的第三电光转换模块(3013)和第三控制模块(3014)；第三光电转换模块的信号输出端与第二下行分路模块电连接；第二下行分路模块的信号输出端，从GSM信号处理模块、从TD-SCDMA信号处理模块、从TDD-LTE支路1信号处理模块、从TDD-LTE支路2信号处理模块、第三FSK通信模块，第二上行合路模块和第三电光转换模块依次电连接；

第三控制模块分别与从GSM信号处理模块、从TD-SCDMA信号处理模块、从TDD-LTE支路1信号处理模块、从TDD-LTE支路2信号处理模块和第三FSK通信模块电连接。

2.根据权利要求1所述的基于ROF技术的多业务分布系统，其特征是，所述第一控制模块包括主处理器(20)、存储芯片(21)、电平转换芯片(22)、网络映射芯片(23)、UARTO接口(24)和协处理器(25)；主处理器分别与存储芯片、电平转换芯片、网络映射芯片和UARTO接口电连接，UARTO接口与协处理器电连接。

3.根据权利要求1所述的基于ROF技术的多业务分布系统，其特征是，所述主GSM信号处理模块包括依次连接的GSM上行射频单元(38)、GSM双工器(39)和GSM下行射频单元(40)；GSM上行射频单元与上行合路/分路模块电连接，GSM下行射频单元与下行合路/分路模块电连接。

4.根据权利要求1所述的基于ROF技术的多业务分布系统，其特征是，所述n为4，所述上行合路/分路模块包括相连接的4合1合路电路(30)和1分5分路电路(31)；4合1合路电路的信号输入端分别与4个第一光电转换模块电连接，1分5分路电路分别与主GSM信号处理模块、TD-SCDMA信号处理电路、主TDD-LTE支路1信号处理模块、主TDD-LTE支路2信号处理模块、第一FSK通信模块电连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于ROF技术的多业务分布系统，其特征是，主TD-SCDMA信号处理模块包括TD-SCDMA开关信号生成单元(32)、TD-SCDMA上行射频单元(33)、上下行开关(34)、TD-SCDMA下行射频单元(35)；TD-SCDMA上行射频单元、上下行开关、TD-SCDMA下行射频单元依次电连接，TD-SCDMA开关信号生成单元分别与TD-SCDMA下行射频单元和上下行开关电连接。

6.一种适用于权利要求1的基于ROF技术的多业务分布系统的系统增益控制方法，其特征是，包括下行增益控制过程和上行增益控制过程：

(6-1)下行增益控制过程：

第一控制模块内存储有于功率比较运算的上门限PH、下门限PL；GSM信号处理模块包括GSM下行射频单元，主TD-SCDMA信号处理模块包括TD-SCDMA下行射频单元，主TDD-LTE支路1信号处理模块包括支路1下行射频单元，主TDD-LTE支路2信号处理模块包括支路2下行射频单元；

(6-1-1)第一控制模块查询当前的主GSM信号处理模块的功率检测反馈信息V(1)，主TD-SCDMA信号处理模块的功率检测反馈信息V(2)，主TDD-LTE支路1信号处理模块的功率检测反馈信息V(3)和主TDD-LTE支路2信号处理模块中的功率检测反馈信息V(4)；

(6-1-2)第一控制模块利用公式

<mrow> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>13.7</mn> <mo>&amp;times;</mo> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mn>10</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>v</mi> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> <mo>&amp;divide;</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mo>;</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;divide;</mo> <mn>0.018</mn> <mo>-</mo> <mn>60</mn> <mo>+</mo> <mn>0.5</mn> <mo>;</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>2</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>13.7</mn> <mo>&amp;times;</mo> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mn>10</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>v</mi> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> <mo>&amp;divide;</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mn>3</mn> <mo>,</mo> <mn>4</mn> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>

计算各个下行射频单元的输入功率P(n)，并存储于第一控制模块中；

(6-1-3)若P(n)＞PH，第一控制模块发送“衰减增加KdB”的指令到相应的下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减增加KdB；经过时间T后，转入步骤(6-1-1)；

(6-1-4)若P(n)＜PL，第一控制模块发送“衰减减少KdB”的指令到对应下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减减少KdB；经过时间T后，重复步骤(6-1-1)至(6-1-2)，

若P(n)＜PL，第一控制模块发送“衰减减少KdB”的指令到对应下行射频单元的增益控制电路，使链路衰减减少KdB；

在基于ROF技术的多业务分布系统运行过程中，(6-1-1)至(6-1-4)一直重复进行，使基于ROF技术的多业务分布系统运行的过程中始终保持PL≤P(n)≤PH；

(6-2)上行增益控制过程：

第三控制模块内存储有于功率比较运算的上门限PH3、下门限PL3；

(6-2-1)第三控制模块查询当前的第二上行合路模块的功率检测电路的反馈电压V3；

(6-2-2)第三控制模块利用公式

P3＝81.3×V3-82.53+0.5计算上行合路模块的输出功率P3，并存储于第三控制模块中；

(6-2-3)若P3＞PH3，第三控制模块发送“衰减增加QdB”的指令到覆盖装置的第二上行合路模块的增益控制电路，使第二上行合路模块的衰减增加QdB；经过时间T后，转入步骤(6-2-1)；

(6-2-4)若P3＜PL3，第三控制模块发出“衰减减少QdB”的指令到第二上行合路模块的增益控制电路，使第二上行合路模块衰减减少QdB；经过时间T后，重复步骤(6-2-1)至(6-2-2)；若P3＜PL3，第三控制模块发出“衰减减少QdB”的指令到第二上行合路模块增益控制电路，使第二上行合路模块衰减减少QdB；

在基于ROF技术的多业务分布系统运行过程中，(6-2-1)至(6-2-4)一直重复进行，使基于ROF技术的多业务分布系统运行的过程中始终保持PL3≤P3≤PH3。

7.根据权利要求6所述的基于ROF技术的多业务分布系统的系统增益控制方法，其特征是，所述T为0.8ms至1.2ms。

8.根据权利要求6所述的基于ROF技术的多业务分布系统的系统增益控制方法，其特征是，所述K为0.8dB至1.2dB，Q为0.8dB至1.2dB。

9.根据权利要求6或7或8所述的基于ROF技术的多业务分布系统的系统增益控制方法，其特征是，所述PL为-16dBm至-20dBm，PH为-14dBm至-16dBm，PL3为-9dBm至-11dBm，PH3为-6dBm至-9dBm。