CN212992624U - 一种4g单载波基站硬件平台和通讯设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种4G单载波基站硬件平台和通讯设备，该平台包括基站硬件平台电路板，基站硬件平台电路板包括支持4G频段的基带处理芯片、射频收发芯片、存储单元、电源接口、若干天线接口和若干外设通讯接口；射频收发芯片和存储单元分别与基带处理芯片连接，各天线接口均连接射频收发芯片，各外设通讯接口均连接基带处理芯片，电源接口用于接入工作电源。本实用新型的技术方案实现了基站通信的平台化设计，不仅可以配置其实现在4G频段中的任意频点的单载波基站通信，由于采用集成小型化设计，体积小，方便移动且应用扩展等。

Description

一种4G单载波基站硬件平台和通讯设备

技术领域

本实用新型涉及4G移动通信技术领域，尤其涉及一种4G单载波基站硬件平台和通讯设备。

背景技术

目前4G LTE基站主要是移动通信供应商为移动通信部署的基站，承载手机等各种智能设备进行通信。这种基站通常为制式基站，根据移动供应商的要求设计相应的band频段，输出固定的功率。而对于不同行业，对基站的有不同的要求。如对于公安技术侦察行业，则是一种反向应用，即通过功率压制，强迫手机接入到公安侦听设备当中，进而实现手机电话号码获取和通话侦听。在这种行业背景要求下，则要求基站小型化、平台化、可配置化，实时配置成为不同的band频段，进而实现对不同手机的获取。然而，现有的基站却无法满足该类应用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种4G单载波基站硬件平台和通讯设备。

本实用新型的实施例提供一种4G单载波基站硬件平台，包括基站硬件平台电路板，所述基站硬件平台电路板包括支持4G频段的基带处理芯片、射频收发芯片、存储单元、电源接口、若干天线接口和若干外设通讯接口；

所述射频收发芯片和所述存储单元分别与所述基带处理芯片连接，各所述天线接口均连接所述射频收发芯片，各所述外设通讯接口均连接所述基带处理芯片，所述电源接口用于接入工作电源。

在一种实施例中，该4G单载波基站硬件平台还包括：用于散热的散热器，所述散热器与所述基站硬件平台电路板连接。

在一种实施例中，所述若干天线接口包括至少三个，每个天线接口用于可拆卸连接一根天线；

所述至少三个天线接口能够用于分别接入一根同步天线、至少一根发射天线和至少一根接收天线，所述发射天线和所述接收天线的数量相等。

在一种实施例中，所述射频收发芯片与每个天线接口之间均设有滤波器，每一所述发射天线各自对应的天线接口与所述滤波器之间还设有功率放大器。

在一种实施例中，所述基站平台电路板还包括：所述同步天线、所述至少一根发射天线和所述至少一根接收天线，其中，所述同步天线为SNIFFER天线。

在一种实施例中，所述若干外设通讯接口包括网络接口、总线接口和同步接口，其中，所述同步接口包括TOD时钟接口和1PPS同步接口；

所述网络接口用于连接以太网以实现所述4G单载波基站硬件平台与核心网之间的通信；所述总线接口用于外接功放设备以实现信号功放控制；所述同步接口用于实现信号同步。

在一种实施例中，所述基带处理芯片支持的频段包括FDD LTE频段和TDD LTE频段。

在一种实施例中，所述基站平台电路板还包括：TDD功放开关，所述TDD功放开关与所述基带处理芯片连接，所述TDD功放开关用于切换至TDD模式进行射频信号收发控制。

在一种实施例中，所述存储单元包括DDR内存和FLASH存储器。

本实用新型的实施例还提供一种通讯设备，包括上述的4G单载波基站硬件平台。

本实用新型的实施例具有如下优点：

本实用新型的4G单载波基站硬件平台包括基站硬件平台电路板，该基站硬件平台电路板由支持4G频段的基带处理芯片、射频收发芯片、存储单元、电源接口、若干天线接口和若干外设通讯接口等器件构成，可以实现移动式基站通信的平台化设计，不仅可以配置其实现在4G频段中的任意频点的单载波基站通信，由于采用集成小型化设计，体积小，既可以用于运营商商用网络，也可以使用于各种专网场合，为4G LTE通信在各个行业领域的应用提供了平台化解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例的4G单载波基站硬件平台的第一结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例的4G单载波基站硬件平台的第二结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例的4G单载波基站硬件平台的一种应用示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1和图2，本实施例提出一种4G单载波基站硬件平台，通过软件配置即可以使该平台实现任意4G频点的单载波基站通信，该基站硬件平台不仅具有平台通用性，并且采用了集成化小型化设计，体积小，还便于移动等。

示范性地，如图1所示，该硬件平台包括基站硬件平台电路板，该基站硬件平台电路板上集成有各种器件及接口，在一种实施方式中，如图2所示，该平台电路板包括：基带处理芯片、射频收发芯片、存储单元、电源接口、若干天线接口和若干外设通讯接口等。其中，射频收发芯片和存储单元分别与基带处理芯片连接，各天线接口均连接射频收发芯片，各外设通讯接口均连接基带处理芯片，该电源接口用于接入工作电源。应当理解，该电路板内容设有相应的电源管理电路，该电源管理电路用于将接入的电源进行电压转换，以得到各器件所需的不同工作电压等。

在一种实施例中，该基站硬件平台电路板的尺寸可为10cm*8cm，体积小，基于该基站硬件平台而设计的装置可方便移动及携带等。可选地，该硬件平台还包括用于散热的散热器，其中，该散热器与基站硬件平台电路板连接。例如，该散热器可安装在靠近基带处理芯片和射频收发芯片的位置等。

本实施例中，如图1所示，基带处理芯片、射频收发芯片及存储单元将构成该电路板的最小系统，以保证基带处理芯片作为基站平台控制器的正常运行。可以理解，该基站硬件平台主要用于实现基站功能，例如，包括可以通过以太网实现与核心网之间的通信，也可以建立自己的小区与用户终端连接等。其中，该基带处理芯片主要采用能够支持4G全频段的基带芯片。射频收发芯片作为射频前端，主要用于与射频天线连接并根据基带处理芯片的控制信号来控制射频天线的信号接收和发射等。而存储单元主要包括DDR内存和FLASH存储器等，其中，该内存与FLASH的大小可根据对应的应用场景来选取。当然，该最小系统还包括一些如复位电路等其他电路，在此便不展开说明。

上述，天线接口包括至少三个，其中，每个天线接口用于可拆卸连接一根天线，例如，该天线可以是同步天线、发射天线或接收天线，其中，该同步天线可为SNIFFER天线等。本实施例中，发射天线和接收天线的数量相等，即发射天线与接收天线成对出现。

在一种实施方式中，如图1所示，该天线接口可包括5个，具体地，分别用于接入一根同步天线、两根发射天线和两根接收天线。可以理解，当设置2对收发天线时，可以使该基站实现MIMO(多进多出)功能，这样可以增强信号的可靠性等。

进一步地，如图2所示，射频收发芯片与每个天线接口之间的射频通路中还设有滤波器，该滤波器主要用于选择出所需的目标频率信号并滤波除目标频率之外的其他频率，从而提高信号的收发效率。以及，在每一根发射天线对应连接的天线接口与滤波器之间还设有功率放大器(PA)，该功率放大器主要用于对发射信号的输出功率进行功放控制等。

上述，外设通讯接口可包括不同类型的通讯用接口，例如，可包括但不限于包括网络接口、总线接口和同步接口等，其中，该网络接口可用于实现该基站硬件平台与核心网之间的通信；总线接口可用于外接功放设备以实现信号功放控制，如RS485接口等；同步接口可用于实现信号同步等。本实施例中，通过设置不同类型的接口，在进行动态配置时，可以保证该基站硬件平台能够得到相应的硬件支持，进而增大了该基站硬件平台的使用场景等。

在一种实施方式中，该同步接口主要包括TOD时钟接口和1PPS同步接口等。其中，1PPS信号用于提供精确的时钟同步信号，而TOD时间数据信息则包含了当前1PPS上升沿所对应的时刻信息。本实施例中，基于1PPS信号和TOD时钟可以实现基站的时间同步功能。此外，该基站硬件平台还可以支持其他的同步方式，例如，上述的利用SNIFFER天线进行同步的方式等。可以理解，该基站硬件平台可以根据不同的应用场景等通过软件配置来选取不同类型的同步方式。

在一种实施方式中，网络接口可包括以太网接口等。例如，该基站硬件平台中的基带处理芯片将通过该以太网接口进行以太网连接，进而通过交换机实现基站与特定的专网服务器进行通信等。

其中，该基站硬件平台在工作时，主要采用单载波的调制方式进行通信，即在同一固定的频段内只采用一个载波进行调制，故也称之为单载波基站硬件平台。本实施例中，该基带处理芯片支持的频段可包括FDD LTE频段和TDD LTE频段，例如，FDD LTE频段可包括B1，B3，B5等；TDD LTE频段可包括B38，B39，B40等。可选地，该基站平台电路板还包括：TDD功放开关，其中，TDD功放开关与基带处理芯片连接，该TDD功放开关主要用于切换至TDD模式进行射频信号收发控制。

在一些实施例中，基带处理芯片可采用如BCM617XX系列等的基带处理器；射频收发芯片可采用如AD93xx、AD96xx系列等的收发芯片。例如，如图1所示，基带处理芯片通过相应的TX与RX引脚连接射频收发芯片的TX与RX引脚，以及还通过串行外围设备接口(SPI)总线进行连接以用于数据传输。值得注意的是，上述两种系列型号仅作为示例，并不作为对基带处理芯片及射频收发芯片的具体限定，这两种芯片还可以分别采用同系列其他型号或具有相同功能的芯片进行替代。

下面以一个4G单载波基站硬件平台的运用场景为例，该基站硬件平台被动态配置为用于侦听某一4G频点的通讯设备，如图3所示，该通讯设备与一专网服务器通过交换机进行通信连接，其中，该专网服务器与通讯设备均配置有固定的IP地址。此外，该通讯设备还通过串口与专网服务器连接，以便通过专网服务器对该通讯设备进行测试及调试等。

在上述实施例中，专网服务器上安装有用于配置该通讯设备的软件应用。示范性地，专网服务器可进行波特率等设置以实现与通讯设备的串口连接，以及设置专网服务器与通讯设备之间为TCP连接方式，当然也可以为其他的连接方式，在此并不作限定。

以上述的TCP方式为例，若通讯设备与专网服务器建立了TCP连接，软件应用界面上将显示连接的通讯设备的IP地址。进一步地，为配置使该通讯设备能够对特定的用户终端UE进行信号侦听，将根据该用户终端UE的所属运营商(如移动、联通或电信等)及驻留小区等信息进行具体配置。

示范性地，可通过配置该通讯设备的同步参数及扫描频点(或PLMN列表)，以使通讯设备用于扫描指定运营商的邻区。其中，关于同步方式，可根据该通讯设备的同步信号源选择一种同步方式，如Sniffer同步等。关于扫描频点，可根据用户终端的工作频率及所在小区来设置通讯设备与用户终端为处于同频邻区。可以理解，频点扫描的参数配置与射频天线的发射及接收相关。另外，若需要使通讯设备工作在TDD模式，则可以通过开启TDD功放开关进行模式切换。其中，当工作在TDD模式时，为了保持与宏网小区的帧头齐，还需对帧偏移或传输延迟参数进行设置。通常地，不同厂家，不同波段的宏网小区的帧头偏移是不同的，具体需要根据当前宏网小区的实际参数进行设置。

于是，在选择了同步方式及同步参数之后，通讯设备将进行指定运营商邻区扫描，具体地，将控制相应的发射天线发射一定功率大小的射频信号，又或者是控制接收天线接收来自其他设备的信号等。通常地，如果邻区扫描成功，将在界面上显示所有扫描到的邻区，其中包括每个扫描到的小区的详细信息，如小区信号质量、小区信号强度等。之后，便可选择一个小区作为参考小区以建立自己的小区。示范性地，可设置如是否存在核心网、参考信号功率RSRP的大小、PA增益、TDD小区相关参数等。其中，基带处理芯片和射频收发芯片在接收到设置的参考信号功率RSRP后，将选择相应的接收天线和发射天线等。之后，通讯设备开始建立自己的服务小区，若检测到用户终端UE选择了该通讯设备的小区，在UE进行TAU(Tracking Area Updating)过程中，通讯设备将捕获UE的国际移动用户识别码(IMSI)，并通过TCP或者UDP Socket上报给专网服务器。一方面可以实现对UE的定位，另一方面可以侦听该UE的通信信号等。可以理解，由于该基站硬件平台的通用化、小型化，以及可配置化，因此可以满足各种应用扩展需求等。

本实用新型还提出一种通讯设备，例如，该通讯设备可以是如公安用侦听设备等。示范性地，该通讯设备包括上述实施例所述的4G单载波基站硬件平台，可选地，该通讯设备可设计为可移动性的通讯设备。通过将该通讯设备配置为对特定频段或所有频段的信号进行侦听，可以实现对如手机等用户终端进行定位及通话侦听等。可以理解，上述实施例的可选项同样适用于该通讯设备，故在此不再重复描述。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种4G单载波基站硬件平台，其特征在于，包括基站硬件平台电路板，所述基站硬件平台电路板包括支持4G频段的基带处理芯片、射频收发芯片、存储单元、电源接口、若干天线接口和若干外设通讯接口；

所述射频收发芯片和所述存储单元分别与所述基带处理芯片连接，各所述天线接口均连接所述射频收发芯片，各所述外设通讯接口均连接所述基带处理芯片，所述电源接口用于接入工作电源。

2.根据权利要求1所述的4G单载波基站硬件平台，其特征在于，还包括：用于散热的散热器，所述散热器与所述基站硬件平台电路板连接。

3.根据权利要求1或2所述的4G单载波基站硬件平台，其特征在于，所述若干天线接口包括至少三个，每个天线接口用于可拆卸连接一根天线；

所述至少三个天线接口能够用于分别接入一根同步天线、至少一根发射天线和至少一根接收天线，所述发射天线和所述接收天线的数量相等。

4.根据权利要求3所述的4G单载波基站硬件平台，其特征在于，所述射频收发芯片与每个天线接口之间均设有滤波器，每一所述发射天线各自对应的天线接口与所述滤波器之间还设有功率放大器。

5.根据权利要求3所述的4G单载波基站硬件平台，其特征在于，所述基站硬件平台电路板还包括：所述同步天线、所述至少一根发射天线和所述至少一根接收天线，其中，所述同步天线为SNIFFER天线。

6.根据权利要求1或2所述的4G单载波基站硬件平台，其特征在于，所述若干外设通讯接口包括网络接口、总线接口和同步接口，其中，所述同步接口包括TOD时钟接口和1PPS同步接口；

所述网络接口用于连接以太网以实现所述4G单载波基站硬件平台与核心网之间的通信；所述总线接口用于外接功放设备以实现信号功放控制；所述同步接口用于实现信号同步。

7.根据权利要求1所述的4G单载波基站硬件平台，其特征在于，所述基带处理芯片支持的频段包括FDD LTE频段和TDD LTE频段。

8.根据权利要求7所述的4G单载波基站硬件平台，其特征在于，所述基站硬件平台电路板还包括：TDD功放开关，所述TDD功放开关与所述基带处理芯片连接，所述TDD功放开关用于切换至TDD模式进行射频信号收发控制。

9.根据权利要求1所述的4G单载波基站硬件平台，其特征在于，所述存储单元包括DDR内存和FLASH存储器。

10.一种通讯设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的4G单载波基站硬件平台。

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