CN1972141A

CN1972141A - 一种td－scdma射频信号接收扫频装置及方法

Info

Publication number: CN1972141A
Application number: CNA2006101443144A
Authority: CN
Inventors: 鲁雪峰; 湛秀平
Original assignee: Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Current assignee: Beijing Northern Fiberhome Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-05-30

Abstract

一种TD－SCDMA射频信号接收扫频的装置，包括对外接口部分、基带处理部分及射频接收部分，其使用统一的硬件平台，软件设定通信制式、灵活的10M网口与PC或PDA实现通信、支持车载和直流适配器的电源输入，完成TDMCDMA通信系统的射频信号接收。本发明还公开了依据上述装置的TDSCDMA射频信号接收扫频方法。应用本发明，拓展了扫频接收装置硬件平台的使用空间，通过软件完成通信制式的改变，缩短装置的研发成本和周期，用户可以得到更快更多的测量数据信息并可以直接得到位置和时间信息。

Description

一种TD-SCDMA射频信号接收扫频装置及方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种TD-SCDMA射频信号接收扫频的装置和实现方法。

背景技术

随着通信技术的快速发展，时分同步码分多址(TD-SCDMA)技术逐渐成熟，在进行TD-SCDMA系统的网络规划、网络优化和设备测试过程中，包括直放站提供商在内的设备制造商，需要向运营服务商提供大量的射频信号手持接收扫频装置，用于运营商组网、维护工作中测定基站信号传播模型、选择基站覆盖设备的最佳位置、基站信号覆盖质量测试和基站设备测试等方面。

现有的WCDMA射频信号接收扫频装置主要存在以下问题：一，使用串口RS232实现与用户的通信，数据更新速率一般在115200b/s，不能满足网络优化时的需求；二，不同的通信接收制式使用不同的硬件平台和软件得以实现，产品的研发周期较长，研发成本难以控制；三，GPS(全球定位系统)系统外置，即作为扫频接收装置的一个外置附件使用，不便于测试人员使用，而没有位置信息的测量数据又不便于分析网络覆盖实际效果，使得测量失去意义；四，装置电源的输入范围不兼容车载和通用适配器的直接使用，不便于工程技术人员在野外进行测试，一旦装置电源没电将势必直接影响测试工作。对于从事测试仪表研发和制造商来说，需求统一硬件架构来完成多种通信制式接收扫频装置的开发，测试不同通信制式基站、直放站的覆盖效果。

而且，目前国外还没有仪器制造商研制生产TD-SCDMA射频信号接收装置，同类产品如WCDMA射频信号接收装置，其价格昂贵，体积大且重，不便于进行车载和便携测试。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种TD-SCDMA射频信号接收的手持装置及其操作方法，其使用统一的硬件平台，软件设定通信制式、灵活的10M网口与PC或PDA实现通信、支持车载和直流适配器的电源输入，完成TDMCDMA通信系统的射频信号接收。

本发明所述装置的硬件平台主要由以下三大部分组成：

第一部分：对外接口部分，包括电源和通信接口，其中电源接口支持车载和直流适配器电源输入，通信接口采用10M网口，实现与PC机或PDA的通信；

第二部分：基带处理部分，包括与外部通信及数据交互的CPU，完成基带数据计算处理的DSP，完成数据传送的FPGA，及数字中频，CLOCK；

第三部分：射频接收部分，包括射频低噪放LNA，数控衰减器，混频器，射频本振，声表滤波器和压控增益控制VGA，内置GPS，其中，包括射频低噪放LNA放大来自天线的信号，VGA用于接收信号增益的变换。

本发明所述的TDSCDMA射频信号接收扫频方法包括以下步骤：

系统启动；

CPU加载FPGA，DSP等程序；

用户后台测量维护软件，正确登陆启动；

用户通过正确的Ip地址及网口实现网络通信，开始下达工作命令；

扫频接收装置接收命令，CPU通知DSP进行数据运算及处理；

DSP通过CPU将测量结果上报至后台维护软件；

形成相关报表；

根据数据报表，测量维护工程技术人员实施网络覆盖及优化。

可见，本发明具有如下有益效果：

应用DSP和数字中频技术，拓展了扫频接收装置硬件平台的使用空间，利用统一的硬件平台完成TD-SCDMA，WCDMA和WiMax的接收扫频装置设计开发，通过软件完成通信制式的改变，缩短装置的研发成本和周期；

使用通用的10M网口完成与PC机或PDA的通信，用户可以得到更快更多的测量数据信息；利用AGC技术完成射频链路更大动态范围的接收；内置GPS，用户可以直接得到位置和时间信息，配合测量数据分析网络覆盖情况，不必重新为接收扫频装置配备昂贵的外置GPS系统。

附图说明

图1为TD-SCDMA射频信号扫频接收装置硬件平台结构框图；

图2为TD-SCDMA射频信号扫频接收装置的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图并给出具体的优选实施方式，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明所述射频信号的扫频接收装置其主要包括对外接口部分、基带处理部分和射频接收部分组成：

第一部分为对外接口部分：

其中，电源接口支持车载和直流适配器电源输入，范围从DC10到DC30V。内置锂电池，自动完成充电过程和电池保护。这样既支持用户车载路测使用同时又满足工程技术人员的野外测试。

对外通信接口采用10M网口，可以实现与PC机或PDA的通信。首先，与常用串口相比较，以太网接口大大提高数据传输速率。串口速率一般在115200b/s，以太网速率达到10Mb/s，数据传输速率提高近100倍。在具有高速数据传输速率的基础上，TD-SCDMA接收装置可以传输更多的测量数据给后台软件。数据形式更加丰富，如：射频信号场强信息，有用信号强度信息，干扰信号强度，信噪比，以及位置信息，时间信息等。另外，由于以太网有比较大的传输带宽，所以在以很高的频率和很多的比特位数来表示测量结果时，仍能保证准确快速的把测量结果上报给后台软件。其次，使用以太网接口便于实现对仪器的远程操控和升级。远程操作维护可以使仪器更加便于管理，便于实现无人值守监测网络和监视测量的自动化。也使仪器软件升级变得更加快捷、方便。

第二部分是基带处理部分：

其主要包括CPU，DSP，FPGA，ADC&RSP和PLL几个部分。CPU用于与外部进行通信，上报测量信息，及系统通信制式的切换配置；DSP主要用于完成基带算法的实现；FPGA主要用于完成数据的传送，控制射频部分的VGA，及利用AGC技术实现射频链路极大增益动态范围的测量；ADC&RSP完成数据采集，模拟中频到数字基带的数据转换；PLL提供本装置的多种时钟。

应用DSP和数字中频技术，拓展扫频接收装置硬件平台的使用空间，使得多种通信制式能够在统一的硬件平台上实现。数字中频技术的应用，使中频的频率、带宽以及抽取率的改变、调整变得极为灵活，在不修改硬件的前提下，通过调整数字中频电路的配置参数，就可以实现上述电路特性的调整，从而把TD-SCDMA、WCDMA以及WiMax等通信制式无线信号的接收解调成为基带矢量数据。对于基带矢量数据的处理是在DSP中进行的。对于不同的通信制式，采用相应的接收算法对基带数据进行解调处理，获取场强、信号强度等信息，并计算出信噪比。在如图1所示的平台上实现了TD-SCDMA和WCDMA两种制式的扫频接收装置。

在FPGA中应用AGC技术，扫频接收装置应用于对无线通信信号测试，随着基站制造技术的发展和运营商对成本的控制，大功率广覆盖的基站被越来越多的应用。由于基站功率的提高，使得在接近基站处的无线信号很强，而在远离基站处的信号比较弱。于是要求扫频接收设备的信号动态范围变大，这就给信号接收测量装置设计带来了困难。自动增益控制AGC技术的应用解决了接收扫频装置的设计瓶颈问题。

第三部分是射频接收部分：

其主要包括射频低噪放LNA，数控衰减器ATTENUATE，混频器MIXER，射频本振LO，滤波器FILTER和压控增益控制VGA，内置GPS。低噪放LNA对来自天线的信号进行放大；数控衰减器ATTENUATE完成强射频信号输入时的衰减工作；混频器MIXER完成射频信号频率的变换；射频本振LO为射频链路提供所需的工作频率；滤波器FILTER完成指定带宽内射频信号的滤波；VGA完成接收信号增益的变换，受控于FPGA实现射频链路极大动态范围的自动增益控制；内置GPS完成位置和时间信息的上报。

集成GPS接收机设计。扫频接收装置应用于无线通信网络覆盖效果的测试。在进行覆盖测试时，被测点上的无线信号强度需要与相应的地理位置信息对应起来，才能便于网络规划和优化工作人员分析网络质量。脱离了地理位置信息的无线信号场强测试结果是没有意义的。所以扫频接收装置配合GPS接收设备一起使用，成为以往类似装置的解决方案。本设计中，将GPS接收机集成到接收扫频装置的设计当中，在提供无线信号场强测试结果的同时，还给出了被测点的地理位置以及测量时间，为后续相关人员对网络质量分析提供了完备的数据。同时，也简化了测量操作过程，使本设计实现的接收扫频装置更加便于使用。

如图2所示，本发明所述射频信号接收扫频方法的工作流程如下：

首先，将TDSCDMA射频信号接收扫描装置接入电源，启动CPU系统并加载FPGA程序；CPU对基带板时钟锁项环PLL、射频本振LO及数字中频ADC&RSP进行配置，而后，CPU启动数字信号处理DSP程序，此时，扫频接收装置准备开始工作，并通过指示灯显示操作。

用户后台测量维护软件正确登陆启动，用户选择正确的装置IP地址，并通过10M网络接口与扫频接收装置实现通信；用户在后台软件中设定需要测量的工作模式及参数，并通过网络接口下达开始工作的指令；扫频接收装置收到开始工作的指令后，CPU通知DSP开始处理从天线送来的数据，进行各种算法的实现；然后，DSP将测量结果送达CPU，CPU将测量结果和位置信息通过网络接口快速上报到后台维护软件接口，后台维护软件通过各种图表形式实时显示当前的测量结果和相应的地理位置信息，并形成文件报表。

后台测量维护软件下达其他测量模式的命令，扫频接收装置继续根据接收的数据进行相关算法，上报测量信息；后台维护软件显示切换测量模式后的测量结果，并形成相关报表；测量维护工程技术人员根据测量报表组织实施网络的覆盖和优化，达到本发明所述的上述技术目的。

另外，上述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明能够的原理和精神之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种TD-SCDMA射频信号接收的手持装置，其特征在于包括：

对外接口部分，包括电源和通信接口，其中电源接口支持车载和直流适配器电源输入，通信接口采用10M网口，实现与PC机或PDA的通信；

基带处理部分，包括与外部通信及数据交互的CPU，完成基带数据计算处理的DSP，完成数据传送的FPGA，及数字中频，CLOCK；

射频接收部分，包括射频低噪放LNA，数控衰减器，混频器，射频本振，声表滤波器和压控增益控制VGA，内置GPS，其中，包括射频低噪放LNA放大来自天线的信号，VGA用于接收信号增益的变换。

2.如权利要求1所述的射频信号接收扫频装置，其中对外接口部所述，电源为内置锂电池，自动完成充电过程和电池保护，既支持用户车载路测使用同时满足工程技术人员的野外测试。

3.如权利要求1所述的射频信号接收扫频装置，其中基带处理部分进所述CPU用于与外部进行通信，上报测量信息，及系统通信制式的切换配置；

DSP主要用于完成基带算法的实现；

FPGA主要用于完成数据的传送，控制射频部分的VGA，及利用AGC技术实现射频链路极大增益动态范围的测量；

ADC&RSP完成数据采集，模拟中频到数字基带的数据转换；PLL提供本装置的多种时钟。

4.如权利要求1或3所述的射频信号接收扫频装置，其中射频接收部分所述数控衰减器ATTENUATE完成强射频信号输入时的衰减工作；

混频器MIXER完成射频信号频率的变换；

射频本振LO为射频链路提供所需的工作频率；

滤波器FILTER完成指定带宽内射频信号的滤波；

VGA完成接收信号增益的变换，受控于FPGA实现射频链路极大动态范围的自动增益控制；

内置GPS完成位置和时间信息的上报。

5.一种射频信号接收扫描方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：系统接入电源，并启动CPU；

步骤2：CPU加载FPGA程序，并进行系统配置；

步骤3：用户后台测量维护软件正确登陆启动，用户选择正确的装置IP地址，并通过10M网络接口与扫频接收装置实现通信，并下达开始工作的指令；

步骤4：扫频接收装置收到开始工作的指令，CPU通知DSP开始处理从天线送来的数据，进行各种算法的实现，并上报运算结果形成相关报表；

步骤5：后台测量维护软件下达其他测量模式的指令，扫频接收装置收到其他模式的工作指令，重复步骤4的操作。

6.如权利要求5所述的射频信号接收扫描方法，其中步骤2进一步包括：CPU对基带板时钟锁项环PLL、射频本振LO及数字中频ADC&RSP进行配置。

7.如权利要求5或6所述的射频信号接收扫描方法，其中步骤3进一步包括用户在后台软件中设定需要测量的工作模式及参数，并通过网络接口下达开始工作的指令。

8.如权利要求5或6所述的射频信号接收扫描方法，其中步骤5进一步包括：CPU将测量结果和位置信息通过网络接口快速上报到后台维护软件接口，后台维护软件通过各种图表形式实时显示当前的测量结果和相应的地理位置信息，并形成文件报表。

9.如权利要求5或6所述的射频信号接收扫描方法，其进一步包括：测量维护工程技术人员根据测量报表组织实施网络的覆盖和优化。