专利名称：一种scdma系统通信模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于油田数据传输的无线公网传输方式下的采集终端装置，尤其是涉及一种可在SCDMA 1800MHz网络系统支持下提供端到端透明传输链路的系统通信模块。
背景技术：
GPRS英文全称为General Packet Radio Service，即通用分组无线业务，这种无线业务是在现有GSM网络上开通的一种分组数据传输业务。GPRS适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。目前由于GSM通信网络覆盖范围广、无需架设基站、可实现语音/短信等功能优点，采取公网无线方式进行数据采集的终端越来越多。从实现方式上，终端系统通过GSM/GPRS模块接入GSM网络，可以利用短消息或GPRS分组交换技术进行数据采集。采集终端通过GPRS获得中心站的命令，并根据命令进行数据采集和设备控制，将采集获得的数据通过GSM模块以GPRS或短消息方式上传到公网，由连接在该公网上的中心站接收数据并进行数据的存储显示等处理。CDMA-是CodeDivision Multiple Access的英文缩写。CDMA是用于数字蜂窝移动通信的一种先进的无线扩频通信技术。目前中国联通的CDMA 1X理论带宽可达300Kb/s，实际应用带宽大约在100Kb/s左右(双向对称传输)，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。采集终端通过CDMA模块获得中心站的命令，并根据命令进行数据采集和设备控制，将采集获得的数据通过CDMA模块以TCP/IP或者X.25协议方式上传到公网，由连接在该公网上的中心站接收数据并进行数据的存储显示等处理.以上两种无线公网传输方式应用到油田数据传输时，发现存在如下缺陷基于GPRS、CDMA 1X的采集终端虽然具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”等优点，但在使用过程中，却发现节假日期间由于网络资源贫乏，通常造成信息堵塞，从而长时间不能接收到数据，失去了数据实时监测的意义。此外，由于GPRS、CDMA 1X技术复杂，终端产品成本比较高，基于公网的通信方式，通信运行费用是一笔很大的开销，增加了油田生产的成本。
实用新型内容为了解决现有公网通信方式下GPRS、CDMA 1X技术复杂、终端产品成本较高、运行费用开销大的问题，本实用新型提供了一种新的无线公网传输方式下的采集终端，其与GSM/GPRS/CDMA1x相比，可在相关软件的驱动下采用面向连接方式建立承载业务，具有通信模块协议实现简单、设备成本低、通信接口简单可靠、使用方便、定位准确的特点。
本实用新型的技术方案是该种SCDMA系统通信模块，包括长方形封装壳体，在封装壳体内固定有数据接口单元、温度控制单元、基带板和射频板.其中温度控制单元与基带板在同一块PCB板上，基带板通过板间连接器与射频板相连。射频板上的射频控制单元主要由收信机、发信机和频率合成器组成，在DSP逻辑控制下以TDD时分双工方式工作，封装壳体的外表面上装有数据接口模块通信口、程序下载口以及射频天线接口。
为与驱动程序配合，可使得数据接口模块通信口具有20根ADC插针，1号至20号插针依次定义为温度控制单元地线、温度控制单元地线、温度控制单元电源、温度控制单元电源、冷却状态指示、加热状态指示、终端模块地线、终端模块地线、终端模块供电电源、终端模块供电电源、数据模块载波输出指示、10毫秒同步信号、数据模块数据状态指示、数据模块数据流量控制、接收数据、发送数据、数据状态时流量控制、DCE准备就绪、振铃指示、工作状态指示。本实用新型具有如下有益效果采取上述方案的SCDMA系统通信模块，在相应软件的驱动作用下，可以采用面向连接方式建立承载业务，与GSM/GPRS/CDMA1x采用的分组交换相比，虽然连接建立与拆除需要占用一定时间，但不存在数据包的分组与路由等问题，具有实时性高，可靠性好的优点。此外，它的通信模块协议实现简单，采取面向连接的通信协议，避免了在终端和网络侧实现复杂的协议栈，来支持TCP/IP或其他协议实体。并且，由于采取了面向连接的通信协议，协议实现开销比较小，不需要复杂的处理器就可以实现完整的协议栈和相关软件。由于采集模块和通信模块之间的接口采取了许多特殊设计，而在软件接口可采取标准的AT命令集，支持对通信模块故障实时检测，心跳机制，故障恢复和故障告警，接口协议扩展性好。应用本方案硬件接口考虑到高/低温特殊应用环境要求，特别增加了高温和低温控制接口，通过该接口可保证模块在各温度种环境下正常工作。
附图1是本实用新型的外型示意图。
附图2是本实用新型的逻辑结构图。
图中1-封装壳体，2-数据接口模块通信口，3-程序下载口，4-射频天线接口，5-IDC插针，DTE-数据接口单元。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图1所示，该种SCDMA系统通信模块，包括长方形封装壳体1，其中在封装壳体1内固定有数据接口单元DTE、温度控制单元、基带板和射频板，其中温度控制单元与基带板在同一块PCB板上，基带板通过板间连接器与射频板相连，射频板上的射频控制单元主要由收信机、发信机和频率合成器组成。在DSP逻辑控制下以TDD时分双工方式工作，封装壳体1的外表面上装有数据接口模块通信口2、程序下载口3以及射频天线接口4。温度控制单元与基带板虽然在同一块PCB板上，但是两者完全独立。数据采集装置的逻辑结构如图2所示，其中基带控制单元作为通信模块中的主要处理模块，主要负责完成整个数字基带信号处理、话音编解译码处理和高层信令处理、以及整机控制等。温度控制单元的主要功能是保证监控模块在低温环境下能够正常地启动和工作。当环境温度低于设定阈值时，模块自动启动加热电路，对模块内部进行加温，保证模块正常工作。射频控制单元主要由收信机、发信机和频率合成器组成，在DSP逻辑控制下以TDD时分双工方式工作，可工作在规定频段内的任意载波频点上。射频单元主要负责空中射频信号与基带数字信号之间传输和转换，包括话音和信令信息。射频单元提供时钟和频率信息，并进行相应的发射功率和接收增益控制。模块收发天线直接与射频板连接。本通信模块对外接口包括数据接口模块的通信口2、程序下载口3和射频天线接口4三部分，与数据接口模块的通信接口为20针的IDC插针(10×2排，2.0mm pin间距)与外部通过扁平电缆相连接。考虑到工作环境温度要求，扁平电缆和数据接口模块端IDC头选用宽温度范围产品。为保证软件的正确驱动，将SCDMA通信模块对外接口定义如下表一
表一在实际应用中，模块内部无散热设备，用于控制模块外部冷却系统的启动和停止。若数据采集装置自带高温散热电路，此信号不需处理。用于指示模块内部温度是否低于设定的阈值。低温环境下系统启动时，外部设备必须检测此信号，确保正确的加电顺序。HEAT_ON为低时，表示模块内温度过低，此时应先给温度控制单元(HEAT_VCC和HEAT_GND)供电，模块内加热电路开始工作，温度上升的一定阈值后此信号变高，此时切断温度控制单元电源，然后给模块加电(VCC和GND)。系统正常启动后，外部设备不再处理此信号，模块内温度控制单元一直处于断电状态。关于天线接口4，可选择为标准SMA接口，可以根据需要连接不同种类的天线。为保证良好的无线通信性能，选用天线的工作频段应符合SCDMA系统要求，增益大于2dBm，VSWR小于2，馈线特性阻抗为50欧。关于程序下载口3，选择TTL电平串行接口，通过该接口对终端进行维护和程序升级工作。
本实用新型的工作原理为为保障通信模块在不同外部环境条件下均可正常工作，通信模块内置温控及加电电路。数据采集终端(装置)加电时先向温度控制单元电路加电，当环境温度低于设定阈值时，通信模块内加热电路自动开始加热。当温度上升到一定阈值后温度指示信号指示环境温度符合要求，此时DTE(数据接口模块)可向通信模块加电。系统正常启动后，温度控制单元将处于断电状态。通信模块正常启动并成功登陆网络后，可由DTE或网络侧发起采集数据的传输。采集数据通过串口送入通信模块后与信令处理区送来的信令送入合成区，合成的信号进行DQPSK调制后进入PN/WALSH码的扩频区，被扩频信号进行脉冲整形后进入D/A中进行转换形成模拟信号。模拟信号在射频板中做中频调制处理，形成的中频信号进入射频信号预处理区，经过滤波、放大后进行射频的调制。调试射频信号在TX信号处理区内进行平衡到非平衡转换、滤波、放大后通过射频转换开关进入天线滤波器，然后从天线口发射出去。通信模块通讯口提供状态指示信号，用于指示终端不同工作状态。当终端处于启动中、已正常登陆和超出服务区三种状态时，指示信号分别输出周期为60ms、1.28s和4s的方波。
本通信口在模块和DTE之间提供正常数据交互功能，同时具有心跳机制，提供故障恢复功能。心跳和故障恢复机制由DTE主控，用于提高系统稳定性。上述模块接口在AT协议模式下采用软件方式实现心跳检测，原理如下在空闲状态下，数据接口设备用AT+REQ命令来监测SCDMA通信模块是否正常工作。当DTE处于空闲状态时，DTE应定期(间隔时间由厂家定义)向SCDMA通信模块发送AT+REQ，如果SCDMA通信模块工作正常，则会原样返回该命令，其他反馈均被认为SCDMA通信模块工作异常，如果DTE连续n次(n由厂家定义)未收到SCDMA通信模块返回的AT+REQ，则判定SCDMA通信模块工作异常，异常处理。DTE应维护一个计数器n，当发生一次未正常接收到SCDMA通信模块返回的AT+REQ的情况时，计数器加1，当正常接收到SCDMA通信模块返回的AT+REQ时，计数器清零。DTE发送AT+REQ命令后，如果在收到SCDMA通信模块返回的AT+REQ之前恰好收到了一个已知的结果码(包括OK、ERROR、+CMT等等)，则DTE应作正常处理，而不认为是异常情况，并且应将计数器n清零。进入数据状态后，数据通信接口设备与SCDMA通信模块之间不再通过此命令进行心跳检测。而由高层应用通过端到端(DTE到控制中心)的心跳检测来维持链路，具体由生产厂家定义。
权利要求1.一种SCDMA系统通信模块，包括长方形封装壳体(1)，其特征在于在封装壳体(1)内固定有数据接口单元(DTE)、温度控制单元、基带板和射频板，其中温度控制单元与基带板在同一块PCB板上，基带板通过板间连接器与射频板相连，射频板上的射频控制单元主要由收信机、发信机和频率合成器组成，在DSP逻辑控制下以TDD时分双工方式工作，封装壳体(1)的外表面上装有数据接口模块通信口(2)、程序下载口(3)以及射频天线接口(4)。
2.根据权利要求1所述的一种SCDMA系统通信模块，其特征在于数据接口模块通信口(2)具有20根ADC插针(5)，1号至20号插针依次定义为温度控制单元地线、温度控制单元地线、温度控制单元电源、温度控制单元电源、冷却状态指示、加热状态指示、终端模块地线、终端模块地线、终端模块供电电源、终端模块供电电源、数据模块载波输出指示、10毫秒同步信号、数据模块数据状态指示、数据模块数据流量控制、接收数据、发送数据、数据状态时流量控制、DCE准备就绪、振铃指示、工作状态指示。
专利摘要一种用于油田数据传输的无线公网传输方式下的系统通信模块。主要解决现有公网通信方式下GPRS、CDMA 1X技术复杂、终端产品成本较高的问题。其特征在于在封装壳体(1)内固定有数据接口单元(DTE)、温度控制单元、基带板和射频板，其中温度控制单元与基带板在同一块PCB板上，基带板通过板间连接器与射频板相连，射频板上的射频控制单元主要由收信机、发信机和频率合成器组成，在DSP逻辑控制下以TDD时分双工方式工作，封装壳体(1)的外表面上装有数据接口模块通信口(2)、程序下载口(3)以及射频天线接口(4)。该种通信模块可在相关软件的驱动下采用面向连接方式建立承载业务，具有通信模块协议实现简单、设备成本低的特点。
文档编号H04L12/00GK2907101SQ200620000538
公开日2007年5月30日 申请日期2006年1月9日 优先权日2006年1月9日
发明者郭书昌, 刘勇, 许代红, 梁庆姿, 毕华, 芮文霞, 李东旭, 孙策 申请人:大庆石油管理局