专利名称：一种采用数字化的五类线分布系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线通信技术领域，采用数字化的五类线分布系统可以用于解决小区住宅、高层酒店、写字楼、城中村等场合的无线信号深度覆盖。
背景技术：
随着运营商网络的发展，网络建设已经从原先的广覆盖，向解决深度覆盖的方向转变，室内分布建设的投资额占运营商的投资比例逐年上升，但是传统的RRU (基站)+天馈的室内覆盖解决方式，只能将室内天线安装在建筑物的走廊、电梯、地下室等公共区域进行覆盖，而用户真正产生话务的办公室、居住房间等区域内仍存在覆盖问题。据统计，广州某 运营商网络有室内分布系统2462套，室外站2148个，但忙时话务的吸收仅为1:25，成都某运营商网络有室内分布系统630套，室外站1542个，但忙时话务的吸收约为1:20，可见现有室内覆盖手段的话务分流效果很不理想。网线是最常见的入户传输线缆，基本上用户室内都有网线，现有的宽带网络中只使用了网线中的4芯作为上网，空余了 4芯，数字五类线分布系统就是利用网线中空余的4芯传输无线网络信号。相比模拟的五类线分布系统，数字五类线分布组网更灵活，支持星型、链型、环形及多种组合组网结构；设备噪声电平低，对信源基站干扰小，支持更多的远端单元接入，适合大型楼宇的补盲补点使用。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有室内覆盖技术的不足，提供一种新型的解决深度覆盖的解决方案，能够克服现有通信设备的效率低、无法实现信号入户的问题。数字化的五类线分布系统主要技术方案是系统由近端机和远端机组成；所述的近端机由双工器、上变频单元、模数转换单元、成帧/解帧芯片、下变频单元、数模转换单元组成，双工器分别连接上变频单元和下变频单元，接着上变频单元通过模数转换单元连接成帧/解帧芯片，下变频单元通过数模转换单元连接成帧/解帧芯片，其中上变频单元、下变频单元、模数转换单元、数模转换单元、成帧/解帧芯片同时连接时钟电路；所述的远端机由双工器、低噪放、下变频单元、模数转换单元、成帧/解帧芯片、数模转换单元、上变频单元、功放、时钟恢复电路组成，双工器分别连接功放和低噪放，功放和低噪放分别连接下变频单元和上变频单元，接着下变频单元和上变频单元分别通过模数转换单元和数模转换单元连接成帧/解帧芯片，其中上变频单元、下变频单元、数模转换单元、模数转换单元及成帧/解帧芯片同时连接时钟恢复电路；近端机和远端机之间是通过五类线连接。
图I是本实用新型实施例中的上/下变频单元内部结构图。图2是本实用新型实施例中的AD采样原理图。图3是本实用新型实施例中的带通采样频谱图。[0008]图4是本实用新型实施例中的DA转换原理图。图5是本实用新型实施例中的抗镜像滤波器设计。图6是本实用新型实施例中DDC通道内部结构图。图7是本实用新型实施例中分布系统结构图。图中1_双工器，2-低噪声放大器，3-自动电平控制，4-声表滤波器，5-混频器，6-本振，7-锁相环，a-带通滤波器，Fs-采样频率，b-采样数据，f-频率，w-相位，c_五类线。
具体实施方式
如图7所示，本实用新型的用于数字化的五类线分布系统，主要包括以下几个模块。一、上/下变频单元在数字化的五类线分布系统内部，近端机和远端机内部都有上/下变频单元，负责将射频的无线信号变频转换成中频信号。如图I所示，近端机侧的下行无线信号通过双工器滤波后进入下行变频链路，通过LNA (低噪声放大器)进行低噪声放大后，推动到合适的功率电平进入混频器中进行模拟下变频。为了防止混频器饱和失真，在混频器之前还设计了一个ALC(自动电平控制)电路，控制输入混频器之前的信号功率不超过Odbm。混频器下变频后成模拟的中频信号后，进入模数转换单元的AD采样部分，进行数字采样；近端机侧的上行信号通过DA单元转换成模拟中频信号后进入上行变频链路，利用混频器上变频恢复成射频工作频率的无线信号，由于混频器的非线性，混频后的信号包含了多倍频的复合信号，需要通过射频声表滤波器进行滤波处理，筛选出工作频段的上行无线信号，上行信号最后通过双工器返回信源基站端。与下行变频链路类似，远端机侧的用户手机上行无线信号通过双工器滤波后进入上行变频链路，进行低噪声放大后，推动到合适的功率电平进入混频器中进行模拟下变频，同样为了防止混频器饱和失真，在混频器之前也设计了一个ALC电路，控制输入混频器之前的信号功率不超过Odbm。混频器下变频后成模拟的中频信号后，进入模数转换单元的AD采样部分，进行数字采样；远端机侧的下行信号通过DA单元转换成模拟中频信号后进入下行变频链路，利用混频器上变频恢复成射频工作频率的无线信号，通过射频声表滤波器进行滤波处理，筛选出工作频段的下行无线信号，最后通过双工器覆盖用户区。二、模数/数模转换单元在数模/模数转换中采样率/3的设定关系到整个系统设计成败，首先在模数AD
转换中大家熟知的奈奎斯特采样定律是采样频率是信号频率2倍以上才能保证采样出的结果能够正确被还原，否则会产生频谱混叠等问题。但是在实际的软件无线电应用中，即使是经过了模拟下变频后的中频无线信号工作频率也都在70MHz左右的工作频率，按照奈奎斯特采样定律，需要的采样率高达140MHz，这么高工作频率的AD芯片成本十分昂贵，货源也很有限，根本没有商用价值，这里就需要采用带通欠采样技术。根据带通采样定律，对于一个频率带限信号Χ( )，其频带限制在(/23 Js)内，如果其采用速率./；满足[0021]其中N取能满足/5〉2(/^"-/$)的最大正整数(0，1，2,…)，则利用/3进行等间隔采样所得到的信号采样所得到的信号采样值能准备地确定原信号片〖)，但是需要考
虑的是以_/丨/2频率间隔为奈奎斯特分区，如果在偶数区的奈奎斯特分区，那么经过带
通采样后，落在第一个奈奎斯特分区的信号频谱将被反转，需要做对称处理。带通采样定理适用的前提条件是只允许在其中的一个频带上存在信号，而不允许在不同的频带上同时存在信号，否则带通采样后将会引起信号混叠，因此如图2所示，信号在AD采样前必须先进行抗混叠滤波。以现网中的CDMA信号为例，下行工作频率为870MHz 880 MHz,上行工作频率为825MHz 835MHz，上下行信号的工作带宽都为10MHz，根据带通采样定律，/3只需要
^ 20MHz就可以满足要求，但是考虑到现实的滤波器特性，不可能做成标准的矩形，滤波特性不可能做的那么陡峭，实际的滤波器都需要预留频率保护边带，因此从滤波器的设计来说，需要/,尽可能高，一般来说普通的LC滤波器要保证带外抑制达到50dbc，左右频谱要有
5MHz以上的频率保护间隔，也就是说要求>2d-/J+2X 10。另外考虑到CDMA的码片速率为I. 2288Mbit/s,为了便于采样后的数据处理，又要求/,为码片速率的整数倍，综合考虑各方面的要求，在数字化的五类线分布系统中，/3的采样率设定成61. 44 Mbit/s,经过模拟变频处理的中频CDMA信号频率为76. 8MHz±5 MHz,经过带通采样后落在第一个奈奎斯特分区的信号频谱与原始信号一致，如图3所示。在数模DA转换中，输出的信号将携带以/5/2整数倍为分区的镜像频率，需要设计
抗镜像滤波器，过滤多余分区的信号，如图4所示。在CDMA的数字五类线分布系统，中频信号在76. 8MHz±5 MHz,因此需要设计一个带通滤波器，让第三奈奎斯特分区的信号频率通过，其他分区的频率过滤，如图5所示。三、时钟电路数字五类线系统是一个严格同步的系统，需要用到好几个低抖动、低相位噪声的时钟，比如模拟变频单元、模数/数模转换单元，成帧解帧芯片等，而且电平有LVDS, LVPECL, CMOS等各种不同电平标准，时钟是整个数字五类线系统的核心，其性能直接影响整个系统的工作。在数字五类线分布系统中采用了专门的时钟管理芯片AD9516，这是一款将低相位噪声时钟发生和小于I ps低抖动14通道时钟分配功能集成在一起的时钟集成电路。内部集成了 I个整数T /分频的频率合成器、2个参考输入端、I个VCO(压控振荡器)、可编程驱动器、可调延迟线和14个时钟驱动器，包括LVPECI，LVDS和CMOS三种电平模式输出。由于片内集成了 VC0，省去了外部振荡器，同时也提高了系统设计的稳定性。3种电平模式时钟输出，丰富了接口方式，给系统设计提供了便利。在近端机处时钟管理芯片AD9516的参考时钟由数字温补晶振提供，由于同步的要求，远端机处的时钟管理芯片参考时钟并不能通过另外一个温补晶振直接提供，否则近端机和远端机两处的时钟起振频率相位不一致，会严重影响系统的频率误差，导致误码率剧增。针对这个问题，远端机的参考时钟必须由近端机传送到远端机的数字码流中恢复出来，通过近端单元的成帧解帧芯片，对传送到远端机的码流增加了帧头的同步信息，远端机的成帧解帧芯片通过检测特定的帧头数据，恢复出链路同步时钟和基本帧号。四 、成帧解帧芯片近端机的成帧解帧芯片内部比较复杂，根据数据通道分成下行部分和上行部分。下行部分近端机需要广播下发数据给各个远端机，由于AD采样率为61. 44Mbit/
S，每个采样数据的周期TS77^7=IS. 276ns，一方面近端机需要下发数据给很多个远端
61.44M
机，在现有普通的FPGA (现场可编程门阵列)芯片内部并行处理这么多通道的高速数据是很困难的，另外一方面直接传送这么高速的数据到远端机，对远端机的时钟抖动也要求很高，数据如果不能在时钟有效窗内被正确采样就会失真，而远端机的参考时钟本来就是靠数据链路恢复出来的同步时钟，时钟精度根本达不到这个要求。针对这个问题，在近端机成帧解帧芯片内部的下行部分设计了 DDC (数字下变频)通道如图6所示，对AD采样后的数据进行25倍的抽取，降低码率到2. 4576 Mbit/s,经过DDC通道后数据再通过交换分发到各个远端机。在上行部分近端机需要汇聚各个远端机的上行信号，远端机返回的上行信号在帧头都携带了各个所属从机的编号信息，从I N(N最大为25)，近端机的成帧解帧芯片根据接收的从机编号信息和帧号信息，将各远端单元的相同帧号数字信息进行累加计算，将累加后的数据重新进行成帧发送给近端机的数模单元DA转换后变成上行射频信号返回信源
基站端O远端机的成帧解帧芯片内部相对简单，下行部分主要是解帧和同步，恢复成链路的同步参考时钟，提取出数据帧中的原始采样数据信息，去掉多余的校验码、帧头指示等信息；上行部分则相反，将AD采样后的原始数据信息，加上帧头指示、校验码等信息发送给近端机。以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种采用数字化的五类线分布系统，其特征在于系统由近端机和远端机组成；所述的近端机由双工器、上变频单元、模数转换单元、成帧/解帧芯片、下变频单元、数模转换单元组成，双工器分别连接上变频单元和下变频单元，接着上变频单元通过模数转换单元连接成帧/解帧芯片，下变频单元通过数模转换单元连接成帧/解帧芯片，其中上变频单元、下变频单元、模数转换单元、数模转换单元、成巾贞/解巾贞芯片同时连接时钟电路；所述的远端机由双工器、低噪放、下变频单元、模数转换单元、成帧/解帧芯片、数模转换单元、上变频单元、功放、时钟恢复电路组成，双工器分别连接功放和低噪放，功放和低噪放分别连接下变频单元和上变频单元，接着下变频单元和上变频单元分别通过模数转换单元和数模转换单元连接成帧/解帧芯片，其中上变频单元、下变频单元、数模转换单元、模数转换单元及成帧/解帧芯片同时连接时钟恢复电路；近端机和远端机之间是通过五类线连接。
2.根据权利要求I所述的一种采用数字化的五类线分布系统，其特征在于系统支持星型、链型、环形组网结构。
专利摘要本实用新型涉及一种采用数字化的五类线分布系统，一种采用数字化的五类线分布系统，其特征在于系统由近端机和远端机组成；所述的近端机由双工器、上变频单元、模数转换单元、成帧/解帧芯片、下变频单元、数模转换单元组成；所述的远端机由双工器、低噪放、下变频单元、模数转换单元、成帧/解帧芯片、数模转换单元、上变频单元、功放、时钟恢复电路组成；近端机和远端机之间是通过五类线连接，该数字五类线分布组网更灵活，支持星型、链型、环形及多种组合组网结构，同时设备噪声电平低，对信源基站干扰小，支持更多的远端单元接入，适合大型楼宇的补盲补点使用。
文档编号H04W16/20GK202385287SQ20112046647
公开日2012年8月15日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者张健荣, 江秀清, 谭金生, 陈群峰 申请人:福建邮科通信技术有限公司