CN1988695A - 基站模拟发射机 - Google Patents

Abstract

本发明基站模拟发射机包括：控制装置用于配置基带信号生成装置的参数设置；基带信号生成装置用于根据控制装置配置的参数生成测试信道的基带信号；上变频器用于将所述基带信号上变频为中频信号；数模转换器用于将所述基带信号或中频信号转换成模拟信号；射频转换装置用于将所述模拟信号转换为射频格式，经天线向外覆盖；锁相环单元用于为时钟管理单元和射频转换装置提供时钟信号；时钟管理单元用于分派时钟信号给基带信号生成装置、上变频器和数模转换器。本发明适用于TD－SCDMA和WCDMA系统，可发送多个控制与数据信道，模拟出下行链路的发射情况；由于可采用FPGA等芯片实现，使整机体积缩小，方便应用。

Description

基站模拟发射机

【技术领域】

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种用于模拟基站发射前向信号的基站模拟发射机。

【背景技术】

随着目前通信网络布网工程力度的不断加大，各地移动通信运营商对各个厂家的现场模拟测试要求越来越严格，通信网络系统在布站前需要有一个准确的评估，评估出布站的地点与信号的覆盖情况，所以工程人员需要一个能够较好模拟基站信号的发射机，在一端发射出信号，在另一端接收并进行测试分析，如此，方可准确评估出布站的地点和信号的覆盖情况。实现发射信号的一端的设备称为基站模拟发射机，在另一端接收并进行测试分析的设备则称为路测接收机。

基站模拟发射机具体是用于移动通信网络建设与优化的辅助设备，它可以模拟基站发射下行信号，适用于移动通信系统。在通信网络建设初期与网络优化时，使用基站模拟发射机模拟基站发射信号，能很好地模拟基站的信号覆盖情况，与路测接收机相配合，能为基站选点提供可靠真实的测量数据。基站模拟发射机对应不同的通信协议发射出主要几个可以测量应用该协议的基站信号覆盖的信道，然后由路测接收机对其发射情况进行检测，最终得出结论。

此前的一些基站模拟发射机，主要对应第二代移动通信协议而构建，因此，并不适用于新协议。随着移动通信技术的发展，第三代移动通信系统的建设也目趋完善，因此，急需开发新的基站模拟发射机以适应新的协议，如TD-SCDMA和WCDMA等。

【发明内容】

本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种适应第三代TD-SCDMA和WCDMA移动通信协议的基站模拟发射机。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明基站模拟发射机，包括控制装置、基带信号生成装置、上变频器、数模转换器、时钟管理单元、锁相环单元、射频转换装置以及天线，

所述控制装置，用于配置基带信号生成装置的参数设置；

所述基带信号生成装置，用于根据控制装置配置的参数生成测试信道的基带信号；

所述上变频器，用于将所述基带信号上变频为中频信号；

所述数模转换器，用于将所述基带信号或中频信号转换成模拟信号；

所述射频转换装置，用于将所述模拟信号转换为射频格式，经天线向外覆盖；

所述锁相环单元，用于为时钟管理单元和射频转换装置提供时钟信号；

所述时钟管理单元，用于分派时钟信号给基带信号生成装置、上变频器和数模转换器。

所述基带信号生成装置包括主控芯片、分别与该主控芯片电性连接的接口电路和存储单元，

主控芯片用于实现数据的产生与控制，并将基带信号传输至上变频器数模转换器；

接口电路用于实现主控芯片与所述控制装置的连接；

存储单元用于接受主控芯片的操作，存储数据。

此外，所述基带信号生成装置还包括485接口，与主控芯片电性连接。所述接口电路设置有USB接口和/或RS232接口与控制装置电性连接。

所述射频转换装置包括中频滤波器、混频器、射频滤波器、衰减器以及功放器，

所述锁相环单元用于为混频器提供时钟；

所述中频滤波器对模拟中频信号进行滤波；

所述混频器将中频滤波后的信号转换成射频信号；

所述射频滤波器对射频信号进行滤波；

所述衰减器调节射频滤波后的信号的功率；

所述功放器放大射频滤波后的信号并输出至天线。

所述控制装置为安装有专用软件的计算机系统，通过操作该专用软件实现对所述信号生成装置的控制。

所述基带信号生成装置的主控芯片可采用FPGA、CPLD、EPLD或DSP芯片实现。

所述主控装置配置的参数包括：输出信号中心频点、输出功率、扰码码号、专用数据信道数、各个信道之间的功率比例。

对于WCDMA通信系统，所述基带信号生成装置产生的用于测试的信道至少包括如下的一种：主同步信道、辅同步信道、公共导频信道、主公共控制信道、专用物理控制信道、物理数据信道。

对于TD-SCDMA通信系统，所述基带信号生成装置产生的用于测试的信道至少包括如下的一种：下行同步码、TSO的广播信道、物理数据信道。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：使基站模拟发射机适用于TD-SCDMA和WCDMA通信系统，可按照基站下行公共信道发送多个控制与数据信道，真实地模拟出下行链路的发射情况，并且可以配合使用一般的接收机进行多种基站参数的测量；此外，本发明基站模拟发射机可采用FPGA等芯片实现，实现了高集成度，使整机体积较小，方便应用。

【附图说明】

图1为本发明的结构示意图；

图2为省略了射频转换装置，具体化了基带信号生成装置的本发明的结构示意图；

图3为本发明射频转换装置的结构示意图；

图4为本发明TD-SCDMA帧结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

请参阅图1至图3，本发明基站模拟发射机由下列结构组成：在计算机上配置软件形成的控制装置1、基带信号生成装置2、上变频器3、时钟管理单元7、锁相环单元5、数模转换器8、射频转换装置4以及天线6。如图1所示，控制装置1、基带信号生成装置2、上变频器3、数模转换器8、射频转换装置4、天线6依次电性连接。

如图3所示，所述锁相环单元5包括锁相环电路51和为锁相环电路51提供本振的温补晶振52。结合图1至图3，锁相环电路51分别与时钟管理单元7和射频转换装置4的混频器42相连接，为其提供时钟信号，而时钟管理单元7则负责将时钟信号分派至与之连接的基带信号生成装置2的主控芯片22、上变频器3和数模转换器8，为其提供所需的时钟。

如图2所示，所述基带信号生成装置2包括主控芯片22和与主控芯片22分别电性连接的接口电路21和存储单元23，主控芯片实现数据的产生与控制，通过接口电路21与所述控制装置1协作完成参数配置，并与存储单元23电连接完成对存储单元23的数据的存储操作，与上变频器3电性连接控制上变频器3产生各个测试信道的基带信号，所述时钟管理单元7协调各部件的时钟管理。

此外，所述基带信号生成装置2还包括RS485接口，与主控芯片22电性连接。所述接口电路21设置有USB接口和/或RS232接口与控制装置1电性连接。

请参阅图3，所述射频转换装置4包括中频滤波器(未图示)、混频器42、射频滤波器(未图示)、衰减器43以及功放器45，所述锁相环单元5与混频器22连接锁定时钟，所述由上变频器3传输来的模拟中频信号经中频滤波器进行滤波后，经混频器22转换成射频信号，再经射频滤波器进行滤波，然后在衰减器23的调节下，经功放器5输出至所述天线6。

所述基带信号生成装置2的主控芯片22可采用FPGA、CPLD、EPLD或DSP芯片实现。

所述主控装置1配置的参数包括：输出信号中心频点、输出功率、扰码码号、专用数据信道数、各个信道之间的功率比例。

对于WCDMA通信系统，所述基带信号生成装置2产生的用于测试的信道至少包括如下的一种：主同步信道、辅同步信道、公共导频信道、主公共控制信道、专用物理控制信道、物理数据信道。

对于TD-SCDMA通信系统，所述信号生成装置产生的用于测试的信道至少包括如下的一种：下行同步码、TSO的广播信道、物理数据信道。

以下结合图1至图3，先以WCDMA通信系统为例，说明各个细节。

控制装置1主要通过软件实现一些参数的配置，如输出信号中心频点、输出功率、扰码码号、专用数据信道数、各个信道之间的功率比例等。

对于WCDMA通信系统而言，其中心频点的设置在WCDMA频段内2110～2170MHz上进行配置，配置步长为200kHz，初始频点在2112.4MHz，然后以200kHz进行配置。共有277个频点。选取步长为200kHz是按照3GPP的要求进行选择，完全满足WCDMA测试使用。

在输出功率范围内，可以不同大小的补偿进行衰减，便于不同信号强度的测试要求。

扰码码号可设，范围是1～512，以实现基站之间的区分。

上述所有的参数都是通过PC端配置界面进行参数配置，配置完毕之后可以进行正常工作。其中参数传输可以通过RS232接口，也可以通过USB接口进行传输，或对外扩展一个CPU控制器模块或者功能增强模块，以备后续功能增强。

基带信号生成装置2实现发送主同步信道(P-SCH)、辅同步信道(S-SCH)、公共导频信道(CPICH)、主公共控制信道(P-CCPCH)，专用物理控制信道(DPCCH)、专用物理数据信道(DPDCH)，完成基站覆盖测试。

基带信号生成装置2可以生成基带信号，主要由其内的主控芯片22完成，然后发送给上变频器3变为中频数字信号，再经数模转换器8转换成模拟信号后，发送给射频转换装置4，由射频转换装置4将中频信号变换为射频信号，也可以由基带信号生成装置2直接发送给射频转换装置4，在射频转换装置4再转换为输出射频信号。

在基带信号生成装置2中保留了高功放的RS485监控接口，为后续扩展高功放提供监控。

射频转换装置4主要实现混频功能，直接将基带信号变换为射频信号或将上变频器3给的中频信号进行变换至射频。射频转换装置4还可以通过衰减器23控制输出功率以不同的步进调整和变化，从而满足不同信号强度的测试要求。

由于衰减器23在温度变化上有一定的误差，功放的放大功率也对温度敏感，所以在功放的附近使用了一个温度传感器进行温度的检测，检测量回送到基带板进行一定的温度检测，然后使用一个电压对末级功放进行补偿控制，保证输出功率的温度变化的范围内输出标称的功率。

WCDMA基站模拟发射机可按照基站下行公共信道发送多个控制与数据信道，包含主同步信道(P-SCH)、辅同步信道(S-SCH)、公共导频信道(CPICH)、主公共控制信道(P-CCPCH)、专用物理数据信道(DPCH)，真实地模拟出WCDMA基站下行链路的发射情况，并且可以使用一般的接收机进行多种基站参数的测量，对于网络优化的接收机来说，不但能测试出信号强度，而且可进行如RSSI、RSCP、ISCP、SIR、Eb/Io、Ec/No、C/I、误块率、误码率等参数的测试，对于网络优化工作具有很大的帮助。

DPCH信道的数量可以在0～64范围内，以2的幂为步长进行调整，即可有1、2、4、8、16、32、64个专用数据信道，且所有DPCH信道功率和可调，但各个DPCH之间功率比例需保持1∶1。使用DPCH进行信道加载干扰，能使发射机在满足基站覆盖测试要求的基础上，更好的模拟基站的现实干扰。

P-SCH、S-SCH、CPICH、P-CCPCH信道功率分配可参考3GPP标准给出参数进行默认配置，还可以灵活配置，具体可以通过PC端软件进行设置。目前其他基站模拟发射机尚未能够如此灵活的配置各个信道的参数。

在发射功率上，可提供20dBm输出功率同时保留高功放输出接口，方便扩展为更大功率的输出。基站模拟发射机可根据射频输出功率不同应用于不同场合室外或室内。一般的基站模拟发射机只是适用于室内或者室外，不能像该发明一样，通过扩展的方式，灵活应用于室内或者室外。

频率稳定度满足3Gpp要求，目前其他基站模拟发射机在频率稳定度上并不能完全满足3Gpp的要求。

体积小，由于使用了FPGA作为整个基带系统的数据产生与控制，节省了系统的面积，实现了高集成度，基站模拟发射机体积较小。

本系统还可以使用电池进行供电两个小时，可以使用外接+12V供电。

在输出频谱特性上，满足3GPP 25.104的指标要求。

对于TD-SCDMA通信系统而言，本发明的应用相对WCDMA通信系统有所不同，具体内容如下：

请参阅图4，TD-SCDMA信号是时分的CDMA信号，TSO是用于基站发送广播系统信息的时隙，DwPTS信号是用于下行同步的信号。UE使用DWPTS进行下行信号同步之后，接收广播信道的信号，并进行解析，即可得到基站广播的信息。广播信道与DwPTS都是全向发射，可以看作是基站信号的覆盖情况。路测仪设别可以测量DwPTS作为基站信号的覆盖情况，广播信道可以进行基站信号的参数测量。TD-SCDMA基站模拟发射机发射出TSO时隙的广播信道与DwPTS信号，已经可以进行完成的网络参数测试。其中TSO时隙还可以在发送广播信道的同时，选择发射DPCH进行模拟实际的信道之间的干扰。

由于通信系统的不同，因此PC端软件实现的配置参数有所不同，其中中心频点的设置在TD-SCDMA频段内2010～2025MHz上进行配置，配置步长为200kHz，初始频点在2010.8MHz，然后以200kHz进行配置。共有68个频点。选取步长为200kHz是按照3GPP的要求进行选择，完全满足TD-SCDMA测试使用。

在输出功率范围内，可以不同大小的补偿进行衰减，便于不同信号强度的测试要求。

下行同步码码号可设，范围是1～32，以实现基站之间的区分。

同理，适用于TD-SCDMA通信系统，基带信号生成装置2实现发送下行同步码，TSO的广播信道、DPCH，完成基站覆盖测试。

同理，TD-SCDMA基站模拟发射机可模拟基站发射下行同步码、TSO时隙的广播信道，真实地模拟出TD-SCDMA基站下行链路的发射情况，并且可以使用一般的TD-SCDMA路测仪进行多种基站参数的测量，对于网络优化的接收机来说，不但测试出信号强度，而且可进行如RSSI、RSCP、ISCP、SIR、Eb/Io、Ec/No、C/I、误块率、误码率等参数的测试，对于网络优化工作具有很大的帮助。

时隙TSO的DPCH信道的数量可以在0～8范围内，以2的幂为步长进行调整，即可有1、2、4、8个专用数据信道，且所有DPCH信道功率和可调，但各个DPCH之间功率比例需保持1∶1。使用DPCH进行信道加载干扰，能使发射机在满足基站覆盖测试要求的基础上，更好的模拟基站的现实干扰。

DWPTS、TSO广播信道功率分配可参考3GPP标准给出参数进行默认配置，还可以灵活配置，具体可以通过PC端软件进行设置。目前其他基站模拟发射机尚未能够如此灵活的配置各个信道的参数。

在发射功率上，可提供20dBm输出功率同时保留高功放输出接口，方便扩展为更大功率的输出。基站模拟发射机可根据射频输出功率不同应用于不同场合室外或室内。一般的基站模拟发射机只是适用于室内或者室外，不能像该发明一样，通过扩展的方式，灵活应用于室内或者室外。

频率稳定度满足3Gpp要求，目前其他基站模拟发射机在频率稳定度上并不能完全满足3Gpp的要求。

体积小，由于使用了FPGA作为整个基带系统的数据产生与控制，节省了系统的面积，实现了高集成度，基站模拟发射机体积较小。

本系统还可以使用电池进行供电两个小时，可以使用外接+12V供电。

在输出频谱特性上，满足3GPP 25.104的指标要求。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和描述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制，本领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。所附的权利要求书覆盖了本发明精神和范围内的所有这些改变和修改。

Claims (10)

1、一种基站模拟发射机，其特征在于：

包括控制装置、基带信号生成装置、上变频器、数模转换器、时钟管理单元、锁相环单元、射频转换装置以及天线，

所述控制装置，用于配置基带信号生成装置的参数设置；

所述基带信号生成装置，用于根据控制装置配置的参数生成测试信道的基带信号；

所述上变频器，用于将所述基带信号上变频为中频信号；

所述数模转换器，用于将所述基带信号或中频信号转换成模拟信号；

所述射频转换装置，用于将所述模拟信号转换为射频格式，经天线向外覆盖；

所述锁相环单元，用于为时钟管理单元和射频转换装置提供时钟信号；

所述时钟管理单元，用于分派时钟信号给基带信号生成装置、上变频器和数模转换器。

2、根据权利要求1所述的基站模拟发射机，其特征在于：

所述基带信号生成装置包括主控芯片、分别与该主控芯片电性连接的接口电路和存储单元，

主控芯片用于实现数据的产生与控制，并将基带信号传输至上变频器数模转换器；

接口电路用于实现主控芯片与所述控制装置的连接；

存储单元用于接受主控芯片的操作，存储数据。

3、根据权利要求2所述的基站模拟发射机，其特征在于：所述信号生成装置还包括485接口，与主控芯片电性连接。

4、根据权利要求3所述的基站模拟发射机，其特征在于：所述接口电路设置有USB接口和/或RS232接口，分别可与控制装置电性连接。

5、根据权利要求1至4任意一项所述的基站模拟发射机，其特征在于：所述射频转换装置包括中频滤波器、混频器、射频滤波器、衰减器以及功放器，

所述锁相环单元用于为混频器提供时钟；

所述中频滤波器对模拟中频信号进行滤波；

所述混频器将中频滤波后的信号转换成射频信号；

所述射频滤波器对射频信号进行滤波；

所述衰减器调节射频滤波后的信号的功率；

所述功放器放大射频滤波后的信号并输出至天线。

6、根据权利要求5所述的基站模拟发射机，其特征在于：所述控制装置为安装有专用软件的计算机系统，通过操作该专用软件实现对所述信号生成装置的控制。

7、根据权利要求5所述的基站模拟发射机，其特征在于：所述基带信号生成装置的主控芯片可采用FPGA、CPLD、EPLD或DSP芯片实现。

8、根据权利要求5所述的基站模拟发射机，其特征在于所述主控装置配置的参数包括：输出信号中心频点、输出功率、扰码码号、专用数据信道数、各个信道之间的功率比例。

9、根据权利要求6至8中任意一项所述的基站模拟发射机，其特征在于所述基带信号生成装置产生的用于测试的信道至少包括如下的一种：主同步信道、辅同步信道、公共导频信道、主公共控制信道、专用物理控制信道、物理数据信道。

10、根据权利要求6至8中任意一项所述的基站模拟发射机，其特征在于：所述基带信号生成装置产生的用于测试的信道至少包括如下的一种：下行同步码、TS0的广播信道、物理数据信道。