CN201805426U - 一种自动同步的scdma光纤直放站设备 - Google Patents

Abstract

一种自动同步的SCDMA光纤直放站设备，包括有近端机、远端机、及连接近端机和远端机的光纤，该近端机包括光电转换单元、监控单元、电源单元、滤波器、环形器；该远端机包括光电转换单元、监控单元、射频放大单元、滤波器、环形器、GPS接收单元，所述监控单元包括同步提取装置、同步控制装置和监控管理装置，所述监控单元接收GPS信号并处理上、下行时隙控制信号，产生上、下行同步信号并发送至射频单元，实现上、下行链路的同步控制，还用于对各功能模块进行监测和控制，对模块工作状态异常进行告警。

Description

一种自动同步的SCDMA光纤直放站设备 

技术领域

本实用新型涉及一种射频传输技术及同步识别技术，特别是一种自动同步的光纤直放站设备，属于移动通信领域。 

背景技术

同步码分多址技术(SCDMA)，是指来自每个用户终端的上行信号在到达基站系统天线口时或解调器时是完全同步的，这样使用正交扩频码的各个码道在解扩时就可以完全正交，相互间不致产生多址干扰，大大提高了CDMA系统的实际容量，为实现同步码分多址，必须解决同步的检测，建立和保持等主要问题，这也是本系统的关键技术之一。 

智能天线，是基于自适应天线原理的移动通信技术，它结合自适应天线技术的优点和天线阵对波束汇成和指向的控制，产生多个独立的波束，可以自适应地调节其方向图以跟踪信号的变化，接收时，每个阵列获得终端信号的空间特征矢量及矩阵，并获得该信号的功率估值和到达方向并对输入波自适应地加权调整，并与其它信号相加，以达到从混合信号里解调出所期望的信号和抑制干扰信号的目的，它对于干扰信号调零以减小甚至抵消干扰信号，发射时，根据从接受信号中获知的UE信号方位图，自适应地调整每个辐射阵元输出的幅度和相位，使得它们的输出在空间叠加，产生指向UE目标的赋形波束。 

软件无线电技术，是将宽带高速A/D、D/A转换器尽可能地靠近天线处，从而以软件方式来代替硬件，实施信号处理。软件无线电技术是利用统一的硬件平台，使用不同的软件，来适应不同的工作模式。 

SCDMA的独特技术优势体现在：SCDMA是世界上第一套将智能天线应用于商业电信运营的无线通信技术标准；第一次将时分双工(TDD)用于宏蜂窝结构，其基站与终端都大规模采用软件无线电结构；并第一次优化组合以上功能，实现了同步码分多址的无线通信协议，成为国际领先的无线通信技术标准。 

SCDMA是TD-SCDMA(3G)的技术源头，在市场上先大规模地推广已经成熟的SCDMA系统，可进一步验证TD-SCDMA标准的核心关键技术在大用户群中使用时的正确性和可靠性，缩短TD-SCDMA产品研发和产业化所需的时间，促成TD-SCDMA技术的早日规模应用；先期通过推广SCDMA无线接入系统，还可帮助运营商积累TDD的网络规划、建设及运营的经验，为促使TD-SCDMA成为3G市场的主导标准奠定坚实基础；通过推广SCDMA无线接入系统，借助全世界最大的中国通信市场，以中国电信业改革后，建设最后一公里无线接入网及农村普遍电信服务为契机，中国的无线及移动通信产业可以摆脱受制于人的被动局面，走出一条制造业和营运业均衡发展的新路，带动大批的通信制造企业生产“中国芯”的通信设备。 

SCDMA光纤直放站作为一种实现无线信号覆盖的重要辅助手段，可以弥补无线网络中基站覆盖的不足，扩大基站的覆盖范围，填充覆盖盲区，降低网络覆盖的成本。在SCDMA技术走向成熟及推动3G发展的过程中，SCDMA光纤直放站将发挥重要的作用。 

SCDMA是同步码分多址的无线接入技术，它采用了智能天线、软件无线电、以及自主开发的SWAP+空中接口协议等先进技术，是一个全新的体系，一个全新的我国拥有完整自主知识产权的第三代无线通信技术标准。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种应用GPS技术的SCDMA光纤直放站设备。 

本实用新型采用如下技术方案：一种自动同步的SCDMA光纤直放站，包括有近端机、远端机、及连接近端机和远端机的光纤； 

该近端机包括光电转换单元、监控单元、电源单元、滤波器、环形器；所述环形器与所述光电转换单元和所述滤波器相连接，用于分离上、下行信号；所述监控单元控制所述光电转换单元对信号进行光电转换； 

该远端机包括光电转换单元、监控单元、射频放大单元、滤波器、环形器；所述光电转换单元与所述射频放大单元和所述光纤相连接，用于对信号进行光电转换；所述射频放大单元包括功率放大器、低噪声放大器、环形器，用于对上、下行信号进行放大，所述环形器与功率放大器和低噪声放大器相连，用于分离上、下行信号；所述滤波器连接在所述射频放大单元和天线之间；所述监控单元与所述射频放大单元、所述光电转换单元相连，且对各单元工作状态进行设置、查询、并对状态异常进行告警； 

还包括GPS接收单元，该GPS接收单元与所述监控单元相连，用于接收GPS信号，并送至监控单元； 

所述监控单元包括同步提取装置、同步控制装置和监控管理装置，所述同步提取装置用于从基站的下行信号中提取基站上、下行时隙控制信号并传输到所述同步控制装置，所述同步控制装置以GPS信号为参考，产生开关切换信号并与上、下行时隙控制信号的前导码时隙做比较，获得上、下行同步信号，控制上、下行的开关动作，在第一转换点关闭上行、打开下行，在第二转换点关闭下行、打开上行，并将该同步控制信号发送至射频单元，所述监控管理装置，用于对各功能模块进行监测和控制，对模块工作状态异常进行告警。 

进一步地，所述第一转换点为前导码之前，所述第二转换点为下行业务之后。 

进一步地，所述第一、第二转换点上、下行开关动作的时间间隔大于或等于T2。 

进一步地，所述射频放大单元还包括一保护开关，该保护开关与所述低噪声放大器相连。 

由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有一效果：采用本实用新型提出的一种自动同步光纤直放站设备，采用GPS技术，以高精度的脉冲信号作为时钟参考，使得直放站与基站保持高度同步；采用同步开关利用同步控制信号控制上、下行信号的收发，使得SCDMA光纤直放站上、下行的收发天线公共用，便于工程施工、减少工程造价；采用监控管理装置，提供远程查询、控制功能，并可定时上传设备的状态信息，故障告警等。 

附图说明

图1为本实用新型的应用示意图； 

图2为本实用新型近端机原理框图； 

图3为本实用新型远端机原理框图； 

图4为10ms帧结构示意图； 

图5为10ms开关转换点示意图。 

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。 

参照图1，一种自动同步的SCDMA光纤直放站设备，包括有近端机、远端机、及连接近端机和远端机的光纤。近端机安装于基站机房内，远端机安装于待覆盖区。 

近端机包括： 

光电转换单元，连接于环形器和光纤之间，用于下行信号的电/光转换，并送至光纤进行传输，及上行信号的光/电转换。并送至环形器进行上、下行信号分离。 

滤波器，连接于基站端口与环形器之间，对从基站端口输入的信号进行滤波，及滤除进入基站的频带外杂散信号。 

环形器，连接于滤波器和光电转换模块之间，用于为上、下行信号提供独立的传输信道。 

监控单元，与光电转换单元相连，对各单元工作状态进行设置、查询、并对状态异常进行告警。 

电源单元，用于为各单元提供所需的各种直流稳压电源。 

远端机包括： 

光电转换单元，连接于光纤和射频单元之间，用于上行信号的电/光转换，并送至光纤进行传输，及下行信号的光/电转换。并送至射频放大单元进行信号放大。 

射频放大单元，包括下行功率放大器、上行低噪声放大器、环形器，保护开关，用于对上、下行信号进行分离并放大。 

滤波器，连接在射频放大单元和业务天线之间，用于对业务天线接收到的信号及通过业务天线发射的信号进行滤波。 

GPS接收单元，与监控单元相连，用于接收GPS信号，并送至监控单元。 

监控单元包括同步提取装置、同步控制装置、和监控管理装置，同步提取装置用于从基站的下行信号中提取基站上、下行时隙控制信号并传输到所述同步控制装置，同步控制装置以GPS信号为参考，产生开关切换信号并与上、下行时隙控制信号比较，获得上、下行同步信号并发送至射频单元，监控管理装置，用于对各功能模块进行监测和控制，对模块工作状态异常进行告警。 

本实用新型的工作原理如下： 

下行链路：从基站送来的信号通过电缆连接到光纤直放站近端机下行输入端口BS，通过滤波器将带外杂散信号滤除后进入环形器，环形器将信号分为上、下行信 号，下行信号进入光电转换单元，转换成电信号并通过光纤传输至远端机，远端机光电转换单元将光信号转换为电信号并送至射频放大单元，监控单元同步提取装置从射频放大单元中提取下行信号中的上、下行时隙信号并送至同步控制装置，同步控制装置把通过GPS接收单元的GPS信号作为参考时钟，与上、下行时隙信号进行对比处理产生同步控制信号，在下行时隙，通过该同步控制信号控制射频放大单元同步开关接通下行链路，下行信号通过功率放大器放大，放大后的信号经环形器后进入滤波器滤除带外信号，最后送至业务天线进行发射。 

上行链路：远端机业务天线接收的信号经滤波器滤除杂散信号，进入射频放大单元，通过环形器将上、下行信号分离，上行信号通过低噪声放大器放大，以保证良好的噪声系数和性能，送至光电转换单元，将电信号转换为光信号并通过光纤进行传输。近端机接收光信号，通过光电转换单元，将光信号转换为电信号，送入环形器将上、下行信号进行分离，上行信号经过滤波器滤波，经BS端口送至基站，监控单元的同步控制装置根据同步信号控制同步开关完成上、下行链路切换，实现TDD通信，在上行链路设有保护开关，该保护开关只在上行时隙时接通，避免在下行时隙经功率放大后的高功率信号进入烧毁低噪声放大器，起到保护作用。 

如图4、图5，以10msSCDMA帧(时隙比为4∶4)结构为例说明GPS同步原理。 

在近端机中，GPS接收单元采用独立的室外天线，接收美军卫星1.5GHz的UTC时间信号，同步控制装置以该GPS秒脉冲作为时钟调整参考，利用自身的时钟系统产生每5ms一次的开关切换信号，在直放站开通时与覆盖区的SCDMA下行前导码时隙做比较，手动调整相位差，从而得到上、下行同步控制信号，控制上、下行的开关动作。在前导码之前(第一转换点)进行关闭上行、打开下行操作，在下行业务之后(第二转换点)进行关闭下行、打开上行操作，以此循环，每1秒钟以GPS脉冲为参考校准一次自身时钟。 

对于上、下行切换开关的时间，应该在前导码之前、下行业务之后执行开关动作，上、下行打开的时间提前量和关闭的时间滞后量要求满足：≥T3。另外，要求在切换点处，上行关闭与下行打开(以及下行关闭与上行打开)的时间间隔满足：≥T2。对于同步板自身的时钟精度，要求满足1s内的累积时间误差满足：≤T1。 

开关切换要求按图5所示。 

按照以上方案，可满足第1转换点开关操作在前导码前T3时间完成，第2转换点开关操作在下行业务后T3时间完成，这样在损失基站覆盖半径(开关操作占用保护时隙)与精度要求(影响设备成本)之间寻求了折衷。 

要求同步控制装置判决产生的开关切换点与接收到的GPS秒脉冲上升沿之间的相位差可手动调整，即初始相位手动设置，设置范围包含0～10ms，调整步长为1us。 

以上是基于4∶4时隙的分析，同样，SCDMA要求时隙比可自由配置，比如设置为1∶7。下行业务时隙由1个超时隙(1391us)和其余的普通时隙(1116su)组成，上行业务时隙由1个超时隙(1381us)和其余的普通时隙(1106su)组成，超时隙处在业务时隙的最后位置。其它时隙比的控制操作以4∶4为参照，同理类推。由于上、下行普通时隙长度不同，所以基站改变时隙比后通过调整发送保护时隙的长度，使总时隙的长度维持为10ms。 

SCDMA制式有两种时隙长度：5ms和10ms，以上是基于10ms帧结构的控制。对于5ms帧结构，设备在硬件上无需变动，只需在开关切换上稍做调整，原理与10ms帧结构的相同。 

如图2、图3所示，远、近端机的监控单元对设备及内部各功能模块进行监控，查询工作状态、设置工作参数，对设备工作异常进行主动告警上报。其中，近端中的是主监控单元，远端机中的是从监控单元。 

远端机监控单元中的监控管理装置配合同步提取/同步控制装置完成对一体化模块的上、下行同步控制；监控单元与一体化模块之间通过RS-485接口通信，完成对模块工作状态的检测和工作过程的控制；该监控管理装置对外留有本地RS-232通信端口，以实现远端机本地的调试及监控管理；它通过串口与远端光电转换单元通信。 

光电转换单元除了完成业务信号的光调制、解调外，还实现了监控数据的光调制、解调，远、近端中的光电转换单元功能相同。 

在近端机中，主监控管理单元同样与光电转换单元相连，这样即可通过近端机监控管理远端机，方便了设备维护；主监控板对外留用RS-232通信接口，维护人员可通过此端口实现对远、近端机的监控与管理；主监控板通过串口与SCDMA Modem相连，该Modem可与SCDMA基站通信，这样可以通过异地网管系统对设备进行监控。 

上述仅为本实用新型的一个具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护围的行为。 

Claims (3)

1.一种自动同步的SCDMA光纤直放站设备，包括有近端机、远端机、及连接近端机和远端机的光纤；

该近端机包括光电转换单元、监控单元、电源单元、滤波器、环形器；所述环形器与所述光电转换单元和所述滤波器相连接，用于分离上、下行信号；所述监控单元控制所述光电转换单元对信号进行光电转换，且对各单元工作状态进行设置、查询、并对状态异常进行告警；

该远端机包括光电转换单元、监控单元、射频放大单元、滤波器、环形器；所述光电转换单元与所述射频放大单元和所述光纤相连接，用于对信号进行光电转换；所述射频放大单元包括功率放大器、低噪声放大器、环形器，用于对上、下行信号进行放大，所述环形器与功率放大器和低噪声放大器相连，用于分离上、下行信号；所述滤波器连接在所述射频放大单元和天线之间；所述监控单元与所述射频放大单元、所述光电转换单元相连，其特征在于：

还包括GPS接收单元，该GPS接收单元与所述监控单元相连，用于接收GPS信号，并送至监控单元；

所述监控单元包括同步提取装置、同步控制装置和监控管理装置，所述同步提取装置用于从基站的下行信号中提取基站上、下行时隙控制信号并传输到所述同步控制装置，所述同步控制装置以GPS信号为参考，产生开关切换信号并与上、下行时隙控制信号的前导码时隙做比较，获得上、下行同步信号，控制上、下行的开关动作，在第一转换点关闭上行、打开下行，在第二转换点关闭下行、打开上行，并将该同步控制信号发送至射频单元，所述监控管理装置，用于对各功能模块进行监测和控制，对模块工作状态异常进行告警。

2.如权利要求1所述的一种SCDMA光纤直放站设备，其特征在于：所述第一转换点为前导码之前，所述第二转换点为下行业务之后。 

3.如权利要求1所述的一种SCDMA光纤直放站，其特征在于：所述射频放大单元还包括一保护开关，该保护开关与所述低噪声放大器相连。 

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