CN201742562U - 多制式数字光纤直放站及其近端机、远端机以及覆盖系统 - Google Patents

Abstract

一种多制式数字光纤直放站，用于GSM网络和WCDMA网络的优化，它包括通过光纤连接的近端机和远端机，其中：近端机包括GSM制式的第一双工器、WCDMA制式的第二双工器、第一光接口模块、第一信号处理模块和第一控制管理模块；远端机包括第二光接口模块、GSM制式的第三双工器、WCDMA制式的第四双工器、第二信号处理模块和第二控制管理模块。该直放站使GSM网络和WCDMA网络能够集成覆盖，降低成本、节约资源、方便组网和维护，并能够方便地实现远距离大范围的覆盖。

Description

多制式数字光纤直放站及其近端机、远端机以及覆盖系统 

【技术领域】

本实用新型属于电子信息和移动通信技术领域，涉及一种用于GSM网络和WCDMA网络优化的多制式数字光纤直放站及其网络优化覆盖方案。 

【背景技术】

2G/3G移动通信系统必然长期共存，多制式的网络优化设备的共址覆盖必将是各大运营商在2G、3G以及未来通信网络建设中主要考虑的问题。WCDMA通信网络对时延和全网同步的要求没有TD-SCDMA网络那么严格，因此中国联通在WCDMA网络优化建设中广泛地采用了直放站进行优化。同样GSM网络也广泛采用GSM制式的直放站做网络优化。随着移动通信网络对网络质量要求越来越高，传统的模拟的直放站已逐渐被数字直放站取代。随着通信业务的逐渐增多，也要求数字直放站能满足多功能的需求。现阶段，GSM和WCDMA网络优化系统，都是独立的两套系统，两套设备成本昂贵、体积庞大、效率低下以及安装组网困难。因此，GSM和WCDMA网络优化系统共用一个数字平台，以及共用一个系统是亟待解决的问题。 

【发明内容】

本实用新型的目的是提供一种多制式数字光纤直放站，以使GSM网络和WCDMA网络能够集成覆盖，以降低成本、节约资源、方便组网和维护，并能够方便地实现远距离大范围的覆盖。 

为实现以上目的，本实用新型所采取的技术方案是： 

一种多制式数字光纤直放站，用于GSM网络和WCDMA网络的优化，它包括通过光纤连接的近端机和远端机，其中： 

所述近端机包括： 

GSM制式的第一双工器和WCDMA制式的第二双工器； 

第一光接口模块； 

第一信号处理模块，连接于第一光接口模块和所述两个双工器之间，第一信号处理模块用于将来自第一双工器的GSM射频信号和来自第二双工器的 WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出、以及将来自第一光接口模块的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出； 

第一控制管理模块，与所述第一光接口模块和第一信号处理模块连接，对它们进行实时监控； 

所述远端机包括： 

第二光接口模块； 

GSM制式的第三双工器和WCDMA制式的第四双工器； 

第二信号处理模块，与所述第二光接口模块连接，并通过发射通道和接收通道连接第三双工器和第四双工器至重发天线，第二信号处理模块用于将来自第二光接口模块的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出、以及将来自接收通道的GSM射频信号和WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出； 

第二控制管理模块，与所述第二光接口模块、第二信号处理模块、所述发射通道和接收通道连接，对它们进行实时监控。 

进一步，所述第一信号处理模块和第二信号处理模块均包括GSM数据链路、WCDMA数据链路、时钟单元、监控单元和电源单元，其中，GSM数据链路含GSM发射链路、GSM接收链路以及GSM反馈链路，WCDMA数据链路含WCDMA发射链路、WCDMA接收链路以及WCDMA反馈链路。 

进一步，所述GSM发射链路由FPGA数据处理器、第一DAC和第一IQ调制器组成，GSM接收链路由第一混频器、第一ADC和所述FPGA数据处理器组成，GSM反馈链路由第二混频器、第二ADC和所述FPGA数据处理器组成；所述WCDMA发射链路由所述FPGA数据处理器、第二DAC和第二IQ调制器组成，WCDMA接收链路由第三混频器、第三ADC和所述FPGA数据处理器组成，WCDMA反馈链路由第四混频器、第四ADC和所述FPGA数据处理器组成。 

进一步，所述第一IQ调制器自带混频功能且给所述第二混频器提供第二本振信号，第二本振信号能够使GSM射频信号经第二混频器后转换为115.2MHz的中频信号；所述第二IQ调制器自带混频功能且给所述第四混频器提供第四本振信号，第四本振信号能够使WCDMA射频信号经第四混频器后转换为115.2MHz的中频信号。 

进一步，所述近端机的FPGA数据处理器用于实现下行信号的下变频、抽取滤波和并串转换，以及实现上行信号的串并转换、插值滤波、噪声抵消和上变频；所 述远端机的FPGA数据处理器用于实现下行信号的串并转换、插值滤波、噪声抵消和上变频，以及实现上行信号的下变频、抽取滤波和并串转换。 

进一步，所述发射通道包括GSM功放和WCDMA功放，所述接收通道包括GSM低噪声放大器和WCDMA低噪声放大器。 

进一步，所述第一光接口模块和第二光接口模块均包括六个光接口。 

基于上述直放站的覆盖系统，包括一个近端机和2～36个远端机，它们按链型拓扑、或星型拓扑、或环形拓扑连接，所述近端机与GSM基站收发信台和WCDMA基站收发信台耦合。 

一种多制式数字光纤直放站的近端机，包括： 

GSM制式的第一双工器和WCDMA制式的第二双工器； 

第一光接口模块； 

第一信号处理模块，连接于第一光接口模块和所述两个双工器之间，第一信号处理模块用于将来自第一双工器的GSM射频信号和来自第二双工器的WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出、以及将来自第一光接口模块的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出； 

第一控制管理模块，与所述第一光接口模块和第一信号处理模块连接，对它们进行实时监控； 

所述第一信号处理模块包括GSM数据链路、WCDMA数据链路、时钟单元、监控单元和电源单元，其中，GSM数据链路含GSM发射链路、GSM接收链路以及GSM反馈链路，WCDMA数据链路含WCDMA发射链路、WCDMA接收链路以及WCDMA反馈链路。 

一种多制式数字光纤直放站的远端机，包括： 

第二光接口模块； 

GSM制式的第三双工器和WCDMA制式的第四双工器； 

第二信号处理模块，与所述第二光接口模块连接，并通过发射通道和接收通道连接第三双工器和第四双工器至重发天线，第二信号处理模块用于将来自第二光接口模块的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出、以及将来自接收通道的GSM射频信号和WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出； 

第二控制管理模块，与所述第二光接口模块、第二信号处理模块、所述发射通道和接收通道连接，对它们进行实时监控； 

所述第二信号处理模块包括GSM数据链路、WCDMA数据链路、时钟单元、监控单元和电源单元，其中，GSM数据链路含GSM发射链路、GSM接收链路以及GSM反馈链路，WCDMA数据链路含WCDMA发射链路、WCDMA接收链路以及WCDMA反馈链路。 

本实用新型具有以下有益效果： 

1.本多制式数字光纤直放站具有上行噪声抑制、时延自动调整，可实现全网同步、话务量检测、功率实时控制，数字预失真(DPD，Digital PreDistortion)等功能。 

2.本多制式数字光纤直放站使得GSM和WCDMA网络优化系统使用相同站点，避免了站址资源的浪费。GSM和WCDMA多制式集成覆盖，减小了设备体积，简化了施工流程，而且易于集中维护和管理，从而能降低设备商和运营商的运营成本和维护成本，有效解决了现有的采用两套独立的设备导致成本昂贵、体积庞大、不方便组网等问题，有效地提高了系统的效率，充分地体现了“节能减排”的精神。 

3.采用一个近端机和多个远端机通过光纤按链型拓扑、或星型拓扑、或环形拓扑组成覆盖系统，能够方便地实现远距离大范围的覆盖。 

【附图说明】

图1为本多制式数字光纤直放站的原理框图； 

图2为其信号处理模块和光接口模块的原理框图； 

图3为一种基于图1直放站的覆盖系统的原理框图； 

图4为另一种基于图1直放站的覆盖系统的原理框图。 

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。 

参照图1，本多制式数字光纤直放站涉及GSM和WCDMA制式，为了更远距离，更大范围的覆盖，该直放站分为AU(Access Unit，即“近端机”)1和RU(Remote Unit，即“远端机”)2，二者通过光纤3连接。 

近端机1包括第一双工器11、第二双工器12、第一信号处理模块13、第一光接口模块14和第一控制管理模块15。第一双工器11和第二双工器12用于抑制带外的干扰，其中，第一双工器11为GSM制式双工器，第二双工器12为WCDMA制式 双工器。第一光接口模块14用于完成光信号向电信号的转换以及电信号向光信号的转换，本实施例中采用PT7329芯片，具有6个光接口，可用于连接RU、下一个AU或者中继器。第一信号处理模块13连接于第一光接口模块14和所述两个双工器11、12之间，第一信号处理模块13用于将来自第一双工器11的GSM射频信号和来自第二双工器12的WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出，以及将来自第一光接口模块14的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出，第一信号处理模块13可以对信号进行上下变频、插值滤波、抽取滤波、噪声抑制、时延调整、功率控制等。第一控制管理模块15与所述第一光接口模块14和第一信号处理模块13连接，对它们进行实时监控。 

远端机2包括第二光接口模块21、第二信号处理模块22、发射通道23、接收通道24、第三双工器25、第四双工器26和第二控制管理模块27。第二光接口模块21用于完成光信号向电信号的转换以及电信号向光信号的转换。第二信号处理模块22与所述第二光接口模块21连接，并通过发射通道23和接收通道24连接第三双工器25和第四双工器26至重发天线28，第二信号处理模块22用于将来自第二光接口模块21的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出、以及将来自接收通道24的GSM射频信号和WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出，第二信号处理模块22可以对信号进行上下变频、插值滤波、抽取滤波、噪声抑制、时延调整、功率控制以及DPD等。发射通道23包括GSM功放和WCDMA功放，用于将第二信号处理模块22输出的射频信号放大，再输出至第三双工器25和第四双工器26。接收通道24包括GSM低噪声放大器和WCDMA低噪声放大器，用于将来自第三双工器25和第四双工器26的信号低噪声放大，再输入至第二信号处理模块22。第三双工器25和第四双工器26用于对接受和发射的射频信号抑制带外的干扰，使GSM和WCDMA制式通带内的信号低损耗通过，还具有合路功能，其中，第三双工器25为GSM制式双工器，第四双工器26为WCDMA制式双工器。第三双工器25和第四双工器26可以用一个双双工器代替。第二控制管理模块27与所述第二光接口模块21、第二信号处理模块22、所述发射通道23和接收通道24连接，对它们进行实时监控。重发天线28用于GSM和WCDMA制式的射频信号接收和发射。 

第一信号处理模块13和第二信号处理模块22的构造相同，第一光接口模块14和第二光接口模块21的构造也相同。 

参照图2，第一信号处理模块13和第二信号处理模块22均包括GSM数据链路 131、WCDMA数据链路132、时钟单元133、监控单元134和电源单元135，其中，GSM数据链路131含GSM发射链路、GSM接收链路以及GSM反馈链路，WCDMA数据链路132含WCDMA发射链路、WCDMA接收链路以及WCDMA反馈链路。 

GSM发射链路由FPGA数据处理器1311、第一DAC 1312和第一IQ调制器1313组成，GSM接收链路由第一混频器1314、第一ADC 1315和所述FPGA数据处理器1311组成，GSM反馈链路由第二混频器1316、第二ADC 1317和所述FPGA数据处理器1311组成；所述WCDMA发射链路由所述FPGA数据处理器1311、第二DAC 1321和第二IQ调制器1322组成，WCDMA接收链路由第三混频器1323、第三ADC 1324和所述FPGA数据处理器1311组成，WCDMA反馈链路由第四混频器1325、第四ADC 1326和所述FPGA数据处理器1311组成。 

第一IQ调制器1313自带混频功能且给所述第二混频器1316提供第二本振信号，第二本振信号能够使GSM射频信号经第二混频器1316后转换为115.2MHz的中频信号；所述第二IQ调制器1322自带混频功能且给所述第四混频器1325提供第四本振信号，第四本振信号能够使WCDMA射频信号经第四混频器1325后转换为115.2MHz的中频信号。 

近端机1的FPGA数据处理器1311用于实现下行信号的下变频、抽取滤波和并串转换，以及实现上行信号的串并转换、插值滤波、噪声抵消和上变频；远端机2的FPGA数据处理器用于实现下行信号的串并转换、插值滤波、噪声抵消和上变频，以及实现上行信号的下变频、抽取滤波和并串转换。 

更具体地，FPGA数据处理器1311采用Lattice-ECP3-150芯片，主要完成以下功能：DDC(下变频)、DUC(上变频)、数字插值滤波、噪声抑制、时延调整、功率控制、CFR(数字削峰处理)以及DPD(数字预失真)等。第一DAC 1312和第二DAC1321均采用AD9788芯片，第一IQ调制器1313采用ADRF6701芯片，第一混频器1314和第二混频器1316均采用HMC551芯片，第一ADC 1315和第二ADC 1317采用一个ADS62C17双通道ADC芯片。第二IQ调制器1322采用ADRF6702芯片，第三混频器1323和第四混频器1325均采用HMC552芯片，第三ADC 1324和第四ADC 1326采用一个ADS62C17双通道ADC芯片。本振LO1采用TRF3761-D，给第一混频器1314提供本振信号；本振LO2采用TRF3761-H，给第三混频器1323提供本振信号。 

图2中，SDRAM采用HY57V281620HCT-H，给FPGA数据处理器1311提供程序运行空间。FLASH采用MX29GL128EHT2I，给FPGA数据处理器1311提供程序存储空间。 

时钟单元133采用LMX04000作为主时钟芯片，采用CDCE18005作为时钟分配，并输出5路差分时钟，晶振输入61.44MHz时钟参考，时钟单元输出76.8MHz和153.6MHz两种时钟信号。 

监控单元134采用AT91SAM9263，用于底层驱动程序和应用软件的应用，话务量检测，以及控制各种接口。 

电源单元135由LDO(Low Dropout regulator)与开关电源组成，LDO采用TPS79301和NCP5662DSA，开关电源采用TPS54620，电源单元提供1.2V、1.8V、3.3V、5V供电，其中LDO只为本振LO供电。 

第一光接口模块14和第二光接口模块21均包括6个最高速率可达3.125Gbit/s的光接口。 

下面以下行信号的传输过程为例说明信号的处理过程： 

当GSM BTS(即GSM基站收发信台)以系统耦合的方式输出射频信号至近端机1时，该射频信号经第一双工器11选频滤波后输入至第一信号处理模块13，经第一混频器1314混频后变成115.2MHz中频信号，再经第一ADC 1315转换后输入至FPGA数据处理器1311做DDC、再进行抽取滤波，后经FPGA数据处理器1311中的SERDES进行数据的并串转换后，从第一光接口模块14输出，经光纤传送到远端机2。同样，当WCDMA BTS(即WCDMA基站收发信台)以系统耦合的方式输出射频信号至近端机1时，该射频信号经第二双工器12选频滤波后输入至第一信号处理模块13，经第三混频器1323混频后变成115.2MHz中频信号，再经第三ADC 1324转换后输入至FPGA数据处理器1311做DDC、再进行抽取滤波，后经FPGA数据处理器1311中的SERDES进行数据的并串转换后，从第一光接口模块14输出，经光纤传送到远端机2。 

在远端机2中，第二光接口模块21将光信号转换为电信号输入至第二信号处理模块22，经第二信号处理模块22中的FPGA数据处理器进行串并转换、插值滤波、噪声抵消、DUC处理后输出115.2MHz中频信号，再经D/A变换、IQ调制后，输出至发射通道23放大，然后经过第三双工器25和第四双工器26选频滤波后，再经天线28发射出去。GSM反馈链路和WCDMA反馈链路分别与发射通道23中的GSM功放和WCDMA功放连接，将采样的反馈信号FB1、FB2经混频后变成中频信号，再经A/D变换后输入至FPGA数据处理器做DUC、CFR、DPD处理。 

采用本实用新型直放站可以组成多种覆盖系统，例如：针对较小的覆盖范围， 可以用一个近端机1和一个远端机2通过光纤连接，组成一个覆盖系统。根据覆盖范围的大小，还可以用一个近端机1和2～36个远端机按链型拓扑、或星型拓扑、或环形拓扑连接，组成一个覆盖系统，该覆盖系统中，GSM BTS输出射频信号以系统耦合的方式通过射频电缆接入至近端机1，WCDMA BTS输出射频信号以系统耦合的方式通过射频电缆接入近端机1。如图3示出了一种由一个近端机1和两个远端机2按链型拓扑连接组成的覆盖系统。 

当GSM和WCDMA的信源不在同一位置且距离较远时，可以采取图4所示方案，即用一个转接板4将其中一个信源耦合出的射频信号转换成光信号经光纤传输至近端机1中。 

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种多制式数字光纤直放站，用于GSM网络和WCDMA网络的优化，其特征在于：包括通过光纤(3)连接的近端机(1)和远端机(2)，

所述近端机(1)包括：

GSM制式的第一双工器(11)和WCDMA制式的第二双工器(12)；

第一光接口模块(14)；

第一信号处理模块(13)，连接于第一光接口模块(14)和所述两个双工器之间，第一信号处理模块(13)用于将来自第一双工器(11)的GSM射频信号和来自第二双工器(12)的WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出、以及将来自第一光接口模块(14)的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出；

第一控制管理模块(15)，与所述第一光接口模块(14)和第一信号处理模块(13)连接，对它们进行实时监控；

所述远端机(2)包括：

第二光接口模块(21)；

GSM制式的第三双工器(25)和WCDMA制式的第四双工器(26)；

第二信号处理模块(22)，与所述第二光接口模块(21)连接，并通过发射通道(23)和接收通道(24)连接第三双工器和第四双工器至重发天线(28)，第二信号处理模块(22)用于将来自第二光接口模块(21)的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出、以及将来自接收通道(24)的GSM射频信号和WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出；

第二控制管理模块(27)，与所述第二光接口模块(21)、第二信号处理模块(22)、所述发射通道(23)和接收通道(24)连接，对它们进行实时监控。

2.根据权利要求1所述的直放站，其特征在于：所述第一信号处理模块(13)和第二信号处理模块(22)均包括GSM数据链路(131)、WCDMA数据链路(132)、时钟单元(133)、监控单元(134)和电源单元(135)，其中，GSM数据链路(131)含GSM发射链路、GSM接收链路以及GSM反馈链路，WCDMA数据链路(132)含WCDMA发射链路、WCDMA接收链路以及WCDMA反馈链路。

3.根据权利要求2所述的直放站，其特征在于：

所述GSM发射链路由FPGA数据处理器(1311)、第一DAC(1312)和第一IQ调制器(1313)组成，GSM接收链路由第一混频器(1314)、第一ADC(1315)和所述FPGA数据处理器(1311)组成，GSM反馈链路由第二混频器(1316)、第二ADC(1317)和所述FPGA数据处理器(1311)组成；

所述WCDMA发射链路由所述FPGA数据处理器(1311)、第二DAC(1321)和第二IQ调制器(1322)组成，WCDMA接收链路由第三混频器(1323)、第三ADC(1324)和所述FPGA数据处理器(1311)组成，WCDMA反馈链路由第四混频器(1325)、第四ADC(1326)和所述FPGA数据处理器(1311)组成。

4.根据权利要求3所述的直放站，其特征在于：

所述第一IQ调制器(1313)自带混频功能且给所述第二混频器(1316)提供第二本振信号，第二本振信号能够使GSM射频信号经第二混频器后转换为115.2MHz的中频信号；

所述第二IQ调制器(1322)自带混频功能且给所述第四混频器(1325)提供第四本振信号，第四本振信号能够使WCDMA射频信号经第四混频器后转换为115.2MHz的中频信号。

5.根据权利要求3所述的直放站，其特征在于：

所述近端机(1)的FPGA数据处理器(1311)用于实现下行信号的下变频、抽取滤波和并串转换，以及实现上行信号的串并转换、插值滤波、噪声抵消和上变频；

所述远端机(2)的FPGA数据处理器用于实现下行信号的串并转换、插值滤波、噪声抵消和上变频，以及实现上行信号的下变频、抽取滤波和并串转换。

6.根据权利要求1所述的直放站，其特征在于：所述发射通道(23)包括GSM功放和WCDMA功放，所述接收通道(24)包括GSM低噪声放大器和WCDMA低噪声放大器。

7.根据权利要求1所述的直放站，其特征在于：所述第一光接口模块(14)和第二光接口模块(21)均包括六个光接口。

8.采用权利要求1-7任一项所述直放站的覆盖系统，其特征在于：包括一个近端机(1)和2～36个远端机(2)，它们按链型拓扑、或星型拓扑、或环形拓扑连接，所述近端机(1)与GSM基站收发信台和WCDMA基站收发信台耦合。

9.一种多制式数字光纤直放站的近端机，其特征在于，包括：

GSM制式的第一双工器(11)和WCDMA制式的第二双工器(12)；

第一光接口模块(14)；

第一信号处理模块(13)，连接于第一光接口模块(14)和所述两个双工器之间，第一信号处理模块(13)用于将来自第一双工器(11)的GSM射频信号和来自第二双工器(12)的WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出、以及将来自第一光接口模块(14)的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出；

第一控制管理模块(15)，与所述第一光接口模块(14)和第一信号处理模块(13)连接，对它们进行实时监控；

所述第一信号处理模块(13)包括GSM数据链路(131)、WCDMA数据链路(132)、时钟单元(133)、监控单元(134)和电源单元(135)，其中，GSM数据链路(131)含GSM发射链路、GSM接收链路以及GSM反馈链路，WCDMA数据链路(132)含WCDMA发射链路、WCDMA接收链路以及WCDMA反馈链路。

10.一种多制式数字光纤直放站的远端机，其特征在于，包括：

第二光接口模块(21)；

GSM制式的第三双工器(25)和WCDMA制式的第四双工器(26)；

第二信号处理模块(22)，与所述第二光接口模块(21)连接，并通过发射通道(23)和接收通道(24)连接第三双工器和第四双工器至重发天线(28)，第二信号处理模块(22)用于将来自第二光接口模块(21)的串行数字信号处理后最终转换为射频信号输出、以及将来自接收通道(24)的GSM射频信号和WCDMA射频信号处理后最终转换为串行数字信号输出；

第二控制管理模块(27)，与所述第二光接口模块(21)、第二信号处理模块(22)、所述发射通道(23)和接收通道(24)连接，对它们进行实时监控；

所述第二信号处理模块(22)包括GSM数据链路、WCDMA数据链路、时钟单元、监控单元和电源单元，其中，GSM数据链路含GSM发射链路、GSM接收链路以及GSM反馈链路，WCDMA数据链路含WCDMA发射链路、WCDMA接收链路以及WCDMA反馈链路。

Images