专利名称：利用gsm时隙同步信号实现节能的节能型光纤直放站的制作方法
技术领域：
本发明涉及GSM (global system for mobile communications,全球移动通信系 统)的直放站，尤其涉及一种利用GSM时隙同步信号实现节能的节能型光纤直放站。
背景技术：
GSM采用TDMA (Time Division Multiple Access,时分多址)禾P FDMA (Frequency
Division Multiple Access频分多址)相结合并复用跳频的多址方式。频率范围被分为一
个个载波，每个载波又被定义为一个TDMA帧，分为8个时隙(TS)，即8个信道，用户通话或
者相关控制信息都是通过占用某个具体信道(时隙)来实现相关功能的。 目前的GSM光纤直放站中，无论设备状态是忙或者是闲，各时隙是否有用户占用，
设备中的功放都是常开的。而实际上，在无用户占用的时隙，可以将功放关断以降低整机设
备的能耗。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种利用GSM时隙
同步信号实现节能的节能型光纤直放站。 本发明所采用的技术方案是 本发明工作环境包括基站、耦合器和重发天线，主要设置有第1双工耦合滤波器、 光收发一体化近端模块、光收发一体化远端模块、时隙控制模块、低噪放、功放、第2双工耦 合滤波器、第1M0DEM1、第1主监控盘、第1电源、第2主监控盘、门禁、第2电源、电池、第 2M0DEM和光纤；
其连接关系是 基站、耦合器和第1双工耦合滤波器前后依次连接后分为两路 第1双工耦合滤波器、光收发一体化近端模块、光纤、光收发一体化远端模块、功
放、第2双工耦合滤波器和重发天线前后依次连接组成下行链路； 重发天线、第2双工耦合滤波器、低噪放、时隙控制模块、光收发一体化远端模块、 光纤、光收发一体化近端模块和第1双工耦合滤波器前后依次连接组成上行链路；
另外，第1M0DEM分别与第1双工耦合滤波器和第1主监控盘连接，第1主监控盘 与光收发一体化近端模块连接； 第2M0DEM分别与第2双工耦合滤波器和时隙控制模块连接， 第2主监控盘分别与光收发一体化远端模块、时隙控制模块、低噪放、功放、第
2M0DEM和门禁连接； 时隙控制模块与功放连接； 第1、2电源和电池负责供电。 本发明同现有技术相比，具有下列优点、特点和积极效果 1、能根据上行各载频业务信道的占用信息控制对应时隙内下行功放的开关状态，
4当某个业务信道时隙有用户占用时，打开下行功放，当某个业务信道时隙无用户占用时，关 断下行功放，从而提高下行功放的利用率，达到节能降耗的目的。2、实现简单，成本低廉，精度高。
图l是本发明的结构框图。图2是时隙控制模块的结构框图。图3是中央处理器工作流程图。其中l-基站；2_親合為；3-第l双工耦合滤波器；4-光收发一体化近端模块；5-光收发一体化远端模块；6_时隙控制模块；7-低噪放(LNA);8-功放(PA);9-第2双工耦合滤波器；10-重发天线；11-第l调制解调器(MODEM);12-第1主监控盘；13-第1电源；14-第2主监控盘；15-门禁;16-第2电源；17-电池；18-第2调制解调器(MODEM);19-光纤。
具体实施方式
下面结合附图详细说明一、总体 如图l所示，本发明工作环境包括基站1、耦合器2和重发天线IO，主要设置有第 1双工耦合滤波器3、光收发一体化近端模块4、光收发一体化远端模块5、时隙控制模块6、 低噪放7、功放8、第2双工耦合滤波器9、第1M0DEM11、第1主监控盘12、第1电源13、第2 主监控盘14、门禁15、第2电源16、电池17、第2M0DEM18和光纤19 ;
其连接关系是 基站1信号经过耦合器2耦合送入第1双工耦合滤波器3 ; 在下行链路，第1双工耦合滤波器3通过射频线与光收发一体化近端模块4连接，光收发一体化近端模块4通过光纤19与光收发一体化远端模块5连接，光收发一体化远端 模块5通过射频线与功放8连接，功放8通过射频线与第2双工耦合滤波器9连接，最后第 2双工耦合滤波器9与重发天线10连接； 在上行链路，第2双工耦合滤波器9通过射频线与低噪放7连接，低噪放7通过射 频线与时隙控制模块6连接，时隙控制模块6通过射频线与光收发一体化远端模块5连接， 光收发一体化远端模块5通过光纤19与光收发一体化近端模块4连接，光收发一体化近端 模块4通过射频线与第1双工耦合滤波器3连接； 另外，第1M0DEM11通过射频线与第1双工耦合滤波器3连接，第1M0DEM11通过 监控线与第1主监控盘12连接，第1主监控盘12通过监控线与光收发一体化近端模块4 连接，第1电源13通过电源线分别给光收发一体化近端模块4、第1主监控盘12供电；第 2M0DEM18通过射频线与第2双工耦合滤波器9连接，第2主监控盘14通过监控线分别与 光收发一体化远端模块5、时隙控制模块6、低噪放7、功放8、第2M0DEM18、门禁15连接，第 2M0DEM18通过电源线与时隙控制模块6连接，时隙控制模块6通过监控线与功放8连接，第 2电源16通过电源线分别给光收发一体化远端模块5、时隙控制模块6、低噪放7、功放8、第 2主监控盘14供电； 电池17通过电源线与第2主监控盘14连接。
其工作原理是 上行链路手机发射的信号通过远端机的重发天线10进入第2双工耦合滤波器 9，然后进入低噪放7进行放大，接着进入时隙控制模块6，时隙控制模块6耦合一部分上行 信号进行功率检测，得上行功率检测电压信号送入电压比较器与通过第2主监控盘14设置 的门限电压进行比较，如果上行功率检测电压信号高于门限电压，则认为该业务信道时隙 有用户占用，则输出低电平PA控制信号控制下行功放8打开；如果上行功率检测电压信号 低于门限电压，则认为该业务信道时隙无用户占用，则输出高电平PA控制信号控制下行功 放8关断。同时远端第2M0DEM18输出特征信号送入时隙控制模块6，时隙控制模块6根据 该特征信号以及第2主监控盘14送入的TA值找到GSM时隙同步信号，即确定上下行基本 帧各时隙的定位信息。上行信号通过时隙控制模块6直通输出，进入光收发一体化远端模 块5与远端的监控信号合路后调制为光信号，最后进入光纤19出整机。近端机首先用光收 发一体化近端模块4将光信号调解为射频信号，并将其中的监控信号分离出来送给近端第 1主监控盘12，对射频信号进行一定放大或者衰减的可调性控制，射频信号最后经过第1双 工耦合滤波器3滤波后出整机并通过耦合器2进入基站1。 下行链路基站1下行信号通过耦合器2送入近端机，首先经过第1双工耦合滤波 器3滤波，接着进入光收发一体化近端模块4与近端机第1主监控盘12的监控信号合路并 被调制为光信号，最后进入光纤19进行长距离传播；远端机中的光收发一体化远端模块5 将光纤19送来的光信号解调为射频信号并放大后送入下一级的功放8，同时将其中的监控 信号分离出来送给第2远端主监控盘14，功放8根据时隙控制模块6输出的PA控制信号选 择时隙放大下行信号，即在广播信道时隙以及其他控制信道时隙保持功放常开，放大下行 信号；在上行业务信道有用户占用的时隙控制功放打开，放大下行信号；在上行业务信道 无用户占用的时隙控制功放关断，不放大下行信号。从而，在保证通话正常的情况下，提高 下行功放的利用率，达到GSM光纤直放站节能降耗的目的。下行信号经过功放8放大后进入第2双工耦合滤波器滤波9，最后通过重发天线10对覆盖区进行覆盖。
二、各功能块 下述各功能块除时隙控制模块6夕卜，均为常用件。
1、基立占1 基站1是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端 之间进行信息传递的无线电收发信电台。
2、耦合器2 耦合器2是从主干通道中提取出部分射频信号的器件。根据基站发射功率以及设
备需要信号大小选用适合耦合度的耦合器。 3 、第1双工耦合滤波器3 双工耦合滤波器3是两个不同频带滤波器的组合，一个为上行带通滤波器，一个 为下行带通滤波器。能实现从基站耦合下行信号给MODEM以及把MODEM的上行信号从耦合 口送出给基站。 4、光收发一体化近端模块4 光收发一体化近端模块4负责将GSM射频信号与监控信号合路后转换成光信号，
通过光纤传输到远端。 5、光收发一体化远端模块5 光收发一体化远端模块5负责将光信号解调为GSM射频信号，同时将其中的监控 信号分离出来送给主监控盘14。光收发一体化远端模块5与光收发一体化近端模块4组成 光收发一体化模块，提供一定的射频增益，同时还具有功率检测、ALC控制和增益控制等功 能。 6、时隙控制模块6 (1)时隙控制模块6是实现本发明节能的核心部件，选用公司自研模块 腦TC-II-01A。 如图2，时隙控制模块6工作环境包括第2M0DEM18和第2主监控盘14，设置有 FPGA601、电压比较器602、检波芯片603、MCU604和D/A605 ;
其连接关系是第2主监控盘14与第2M0DEM 18连接，控制第2M0DEM18定时拨打电话；
第2M0DEM18与FPGA601连接，传输第2M0DEM18的特征信号；
第2主监控盘14与MCU604连接，进行485通信；
MCU 604与FPGA601连接，进行数据传输； FPGA601、D/A605和电压比较器602前后依次连接，输出门限电压信号； 检波芯片603、电压比较器602和FPGA601前后依次连接，组成上行检波比较链
路； FPGA601输出PA控制信号。 ①FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列，)601
FPGA601选用Altera公司的EP2C5T144C8。其功能是进行数据处理。
②电压比较器602 电压比较器602选用TI公司的LM239D。其功能是比较门限电压信号与上行功率
7检波电压信号，得上行各时隙的占用信息。
③检波芯片603 检波芯片603选用ADI公司的AD8362ARUZ。其功能是对上行信号进行功率检测得 上行功率检波电压信号。 ④MCU(Microcontroller Unit,微控制器)604 MCU 604选用Microchip公司得PIC18LF2420。其功能是完成与FPGA以及上位机 的通信。 ⑤D/A 605D/A (数模转换器)605选用TI公司的TLV5628IDW。其功能是把FPGA输出的门限 电压数字信号转换为模拟信号送入电压比较器602与上行功率检测电压信号进行比较。
时隙控制模块6的工作原理是 根据第2M0DEM18送来的特征信号与第2主监控盘14送来的上行时间提前量TA值 找到GSM时隙同步信号，即确定上、下行基本帧各时隙的定位信息，并在广播信道时隙以及 其他控制信道时隙保持下行功放8常开。同时时隙控制模块6耦合部分上行信号送入检波 芯片603进行功率检测，得到上行功率检测电压信号送入电压比较器602与通过主监控盘 14设置的门限电压进行比较，来判断各业务信道时隙的占用情况，如果功率检测电压信号 高于门限电压，则认为该业务信道时隙有用户占用，如果功率检测电压信号低于门限电压， 则认为该业务信道时隙无用户占用，从而得到PA开关控制信号控制下行功放8的开、关，当 上行业务信道时隙无用户占用时，控制下行功放8关断，当上行业务信道时隙有用户占用 时，控制下行功放8打开。 (2)时隙控制模块6中的MCU604的工作流程
如图3， MCU604的工作流程包括下列步骤
①开始611;
②系统初始化612 包括端口初始化，设置波特率，设置晶振类型，定时器初始化，恢复掉电之前参数 等. ③分析是否收到串口数据613，否则到下一步骤④；是则分析命令是否按照协议 通过615 :是则进行对应的功能模块的处理，并回协议命令数据617 ;否则跳转到步骤③；
检查串口是否错误，并累加错误次数614 ; ⑤分析串口发送错误次数是否已到616，是则到下一步骤⑥，否则跳转到步骤③；
将串口改为接收状态，清串口错误计数器618 ;然后跳转到步骤③进行下一轮。
7、低噪放(LNA)7 低噪放(LNA)7的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱移动终端信号，降低 噪声干扰，以供系统解调出所需的信息数据。
8、功放(PA)8 功放(PA)8负责射频信号放大，带有时隙开关功能，能快速开关，开关时间小于 10us。 9 、第2双工耦合滤波器9 第2双工耦合滤波器9同第1双工耦合滤波器3。
10、重发天线10 重发天线10负责将射频信号发射到覆盖区实现覆盖，同时接收覆盖区的移动终端信号进行放大。 11、第1调制解调器(M0DEM1) 11 第1M0DEM11主要用来实现远程监控。 12、第1主监控盘12 第1主监控盘12主要用来监控设备的工作状态，以及实现参数设置与查询，并与
远端监控盘通信。 13、第1电源13 第1电源13为通信用开关电源。 14、第2主监控盘14。 第2主监控盘14同第1主监控盘12 。 15、门禁15 门禁15的主要作用是当设备门打开时，实现门禁告警。 16、第2电源16 第2电源16同第1电源13。 17、电池17 电池17的主要作用是当设备掉电时，维持监控盘工作，实现掉电告警。 18、第2M0DEM18 第2M0DEM118在正常工作情况下，能输出每4. 62ms翻转一次的高低特征方波信号。 19、光纤19 光纤19负责光信号传输。
9
权利要求
一种利用GSM移动通信系统时隙同步信号实现节能的节能型光纤直放站，工作环境包括基站、耦合器和重发天线，其特征在于主要设置有第1双工耦合滤波器、光收发一体化近端模块、光收发一体化远端模块、时隙控制模块、低噪放、功放、第2双工耦合滤波器、第1MODEM、第1主监控盘、第1电源、第2主监控盘、门禁、第2电源、电池、第2MODEM和光纤；其连接关系是基站、耦合器和第1双工耦合滤波器前后依次连接后分为两路第1双工耦合滤波器、光收发一体化近端模块、光纤、光收发一体化远端模块、功放、第2双工耦合滤波器和重发天线前后依次连接组成下行链路；重发天线、第2双工耦合滤波器、低噪放、时隙控制模块、光收发一体化远端模块、光纤、光收发一体化近端模块和第1双工耦合滤波器前后依次连接组成上行链路；另外，第1MODEM分别与第1双工耦合滤波器和第1主监控盘连接，第1主监控盘与光收发一体化近端模块连接；第2MODEM分别与第2双工耦合滤波器和时隙控制模块连接；第2主监控盘分别与光收发一体化远端模块、时隙控制模块、低噪放、功放、第2MODEM和门禁连接；时隙控制模块与功放连接；第1、2电源和电池负责供电。
2. 按权利要求l所述的节能型光纤直放站，其特征在于时隙控制模块(6): 时隙控制模块(6)工作环境包括第2M0DEM(18)和第2主监控盘(14)，设置有FPGA(601)、电压比较器(602)、检波芯片(603) 、 MCU(604)和D/A(605); 其连接关系是第2主监控盘(14)与第2M0DEM(18)连接，控制第2M0DEM(18)定时拨打电话； 第2M0DEM(18)与FPGA(601)连接，传输第2M0DEM(18)的特征信号； 第2主监控盘(14)与MCU(604)连接，进行(485)通信； MCU(604)与FPGA(601)连接，进行数据传输；FPGA(601)、D/A(605)和电压比较器(602)前后依次连接，输出门限电压信号； 检波芯片(603)、电压比较器(602)和FPGA(601)前后依次连接，组成上行检波比较链路；FPGA(601)输出PA控制信号。
3. 按权利要求l所述的节能型光纤直放站，其特征在于时隙控制模块(6)的MCU(604) 的工作流程包括下列步骤① 开始(601);② 系统初始化(602)包括端口初始化，设置波特率，设置晶振类型，定时器初始化，恢复掉电之前参数；③ 分析是否收到串口数据(603)，否则到下一步骤④；是则分析命令是否按照协议通 过(605):是则进行对应的功能模块的处理，并回协议命令数据(607);否则跳转到步骤 ③；④ 检查串口是否错误，并累加错误次数(604);⑤ 分析串口发送错误次数是否已到(606)，是则到下一步骤⑥，否则跳转到步骤③；⑥ 将串口改为接收状态，清串口错误计数器(608);然后跳转到步骤③进行下一轮。
全文摘要
本发明公开了一种利用GSM时隙同步信号实现节能的节能型光纤直放站，涉及GSM的直放站。本发明根据上行各载频业务信道的占用信息控制对应时隙内下行功放的开关状态，即当某个业务信道时隙有用户占用时，打开下行功放，当某个业务信道时隙无用户占用时，关断下行功放，从而提高下行功放的利用率，达到节能降耗的目的。本发明工作环境包括基站、耦合器和重发天线；设置有第1双工耦合滤波器、光收发一体化近端模块、光收发一体化远端模块、时隙控制模块、低噪放、功放、第2双工耦合滤波器、第1MODEM1、第1主监控盘、第1电源、第2主监控盘、门禁、第2电源、电池、第2MODEM和光纤；本发明实现简单，成本低廉，精度高。
文档编号H04B7/14GK101741463SQ200910273329
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者曲鑫, 杨耀庭, 王志勇, 许芳 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司