一种gsm-r射频拉远基站设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及GSM-R无线移动通信系统领域，具体是一种GSM-R射频拉远基站设备。
【背景技术】
[0002] BBU(基带处理单元）+RRU(射频拉远模块）是一种新型的光纤分布式网络覆盖模 式。一个BBU可以支持多个RRU，其连接模式如图1所示。采用BBU+RRU多通道方案，可以 很好地解决大型场馆的室内覆盖。
[0003] 目前在中国铁路GSM-R通信系统的BTS还是以宏基站为主。宏基站一般有专用的 机架，可以提供容量，具有以下的优缺点：
[0004] (1)优点：
[0005] ①容量大，需要机房，可靠性较好，维护方便。
[0006] ②覆盖能力：比较强，使用的场合较多；馈线长度大于70m时，馈线损耗较大，对覆 盖有一定的影响。
[0007] (2)缺点：设备价格较贵，需要机房，安装施工较麻烦，不易搬迀，灵活性差；
[0008] 我们调查发现在宏基站工程设计和实际应用中，铁路设计院和铁路维护单位关注 宏基站的缺点，这些缺点也给铁路运维和建设增加大量的成本，并造成施工困难，工期长 等。
[0009] 然而，结合宏基站的缺点，射频拉远基站能到了大家的关注和应用，现在公网上已 经大量的应用射频拉远基站，射频拉远基站有哪些优点呢？具体如下：
[0010] ①体积小，安装方便，不需要专门的机房，可以将设备放置在比较远的位置，用光 纤把信号送到发射点。
[0011] ②由于可以补偿拉远带来的传输延迟（基站侧芯片集成器用延迟的方法对传输 延迟进行补偿），与光纤直放站相比没有了延迟导致的各种问题。
[0012] ③覆盖能力：馈缆损耗很小，覆盖能力较强。
[0013] ④容量：占用基站一个扇区的容量。
[0014] 但现有的公网应用的射频拉远基站设备不具备关键模块冗余，且可靠性达不到铁 路应用的需求，结合上述的问题，需要开发出一种GSM-R射频拉远基站设备。
【发明内容】
[0015] 本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种GSM-R射频拉远基站设备，将大容 量宏蜂窝基站集中放置在可获得的中心机房中，基带部分集中处理，采用光纤将基站中的 射频模块拉到远端射频单元，分置于网络规划所确定的站点上，从而节省了常规解决方案 所需要的大量机房；同时通过采用大容量宏基站支持大量的光纤拉远，可实现容量与覆盖 之间的转化。
[0016] 本发明包括通过RS232接口连接的主路和冗余备份从路，主路和冗余备份从路均 包括独立的数字处理单元DPB、功放模块PA和双工器，其中数字处理单元DPB包括数字处理 电路DSP、下行数模转换模块DAC、上变频UC、下行输出端口、上行输入端口、下变频DC和上 行数模转换模块ADC，数字处理电路DSP通过光纤接口按照CPRI协议与基带处理单元BBU 连接，数字处理电路DSP经过数模转换模块DAC、上变频UC后通过下行射频输出端口与功放 模块PA相连，功放模块PA通过双工器与外部天线相连，形成下行链路；外部天线依次通过 双工器、低噪放模块LNA与上行输入端口连接，上行输入端口依次经过下变频DC、上行数模 转换模块ADC后与数字处理电路DSP连接，形成上行链路。
[0017] 进一步改进，所述数字处理单元DPB中的上行输入端口和下行输出端口均具有两 个相互独立的通道。所述的低噪放模块LNA包括主低噪放和分集低噪放，主路数字处理单 元DPB1中上行输入端口的两个独立通道分别与低噪放和分集低噪放相连，冗余备份从路 数字处理单元DPB2中上行输入端口的两个独立通道分别与低噪放和分集低噪放相连。
[0018] 本发明有益效果在于：
[0019] 1、将大容量宏蜂窝基站集中放置在可获得的中心机房中，基带部分集中处理，采 用光纤将基站中的射频模块拉到远端射频单元，分置于网络规划所确定的站点上，从而节 省了常规解决方案所需要的大量机房；同时通过采用大容量宏基站支持大量的光纤拉远， 可实现容量与覆盖之间的转化。
[0020] 2、有关键模块冗余备份：本设备的所有有源模块都采用冗余备份，如数字处理模 块，功放模块，低噪放模块等。
[0021] 3、具有分集接收功能：本设备具有独立的分集接收端口，设备内部提供独立的分 集通道，不仅对接收通道具有冗余备份功能，还能提高3_5dB接收灵敏度。
[0022] 4、本设备与BBU通信时，满足各种铁路应用的分布式光纤组网，如星型、环型、菊 花链型、交织型等。
[0023] 5、具有光旁路功能：当使用菊花链型、环型组网时，具有设备故障后，光路自动短 路功能，即当某台设备停电或数字处理单元故障（如CPU死机、FPGA死机等）时，可以自 动将设备的输入光纤和输出光纤自动短路，保证后续设备能正常工作，大大提高了系统组 网的可靠性和稳定性。
【附图说明】
[0024] 图1为基带处理单元和射频拉远模块连接模式示意图。
[0025] 图2为本发明电路结构示意图。
[0026] 图3为本发明中主路和冗余备份从路连接方式电路示意图。
[0027] 图4为本发明外部接口示意图。
[0028] 图5为每个被测时隙的输出功率相对于时间变化示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0030] 图2为本发明电路结构示意图，包括通过RS232接口连接的主路和冗余备份从路 (如图3所示），主路和冗余备份从路均包括独立的数字处理单元DPB、功放模块PA和双工 器，其中数字处理单元DPB包括数字处理电路DSP、下行数模转换模块DAC、上变频UC、下行 输出端口、上行输入端口、下变频DC和上行数模转换模块ADC，数字处理电路DSP通过光纤 接口按照CPRI协议与基带处理单元BBU连接，数字处理电路DSP经过数模转换模块DAC、上 变频UC后通过下行射频输出端口与功放模块PA相连，功放模块PA通过双工器与外部天线 相连，形成下行链路；外部天线依次通过双工器、低噪放模块LNA与上行输入端口连接，上 行输入端口依次经过下变频DC、上行数模转换模块ADC后与数字处理电路DSP连接，形成上 行链路。
[0031] 进一步改进，所述数字处理单元DPB中的上行输入端口和下行输出端口均具有两 个相互独立的通道。所述的低噪放模块LNA包括主低噪放和分集低噪放，主路数字处理单 元DPB1中上行输入端口的两个独立通道分别与低噪放和分集低噪放相连，冗余备份从路 数字处理单元DPB2中上行输入端口的两个独立通道分别与低噪放和分集低噪放相连。
[0032] 本发明工作原理如下：
[0033] 下行链路：RRU通过光纤接收到BBU传送过来的基带数据，此数据采用CPRI协议， 有数字处理单元DPB的数字处理电路DSP对基站信令分析、编码、调制等处理后，再经过数 模转换DAC，上变频UC等处理输出。具有两个相互独立的输出通道，可达到互为备份或同时 工作。数字处理单元输出信号经过功放PA功率放大后，送至双工器再馈送至天线；
[0034] 上行链路：上行链路分为主路接收电路和分集接收电路，下面以主路接收为例： 天线接收到上行信号后，经过双工器送至低噪放模块，有低噪放模块进行低噪放大后，分别 送至数字处理单元DPB的主路接收端口，DPB进行下变频DC和模数转换ADC后进入数字处 理电路DSP，由DSP进行解调、解码和信令分析等，再按照CPRI协议进行传送至BBU。分集 接收通道工作原理类似。
[0035] 两个DPB模块的MCU间采用RS232双工通信方式相互交互各自的数据。
[0036] 本发明外部接口如图4所示，包括如下接口：
[0037] ②箱接地端子：GND设备接大地接口；
[0038] ②电源接口： AC220V设备输入电源接口；
[0039] ③置告警端子：Position设备搬移后产生告警；
[0040] ④纤接口：Linkl~Link4 4个FC光纤接口；
[0041] ⑤路天线接口 ：ΑΝΤΙ设备主路天线接口；
[0042] ⑥集天线接口 ：ΑΝΤ2设备分集天线接口；
[0043] ⑦传接口： LAN 100Μ/1000Mbps 透传接口；
[0044] ⑧地调试接口 ： Test设备调试与测试接口；
[0045] ⑨备状态指示灯：RUN设备工作状态指示灯，周期性的闪烁表示设备工作正常，否 则设备处于异常状态。
[0046] 本发明的一些具体参数如下：
[0047] 1、本发明环境条件、外型尺寸和重量如下：
[0048] 1. 1环境条件
[0049] 工作温度：-35Γ ~+55Γ ;
[0050] 存储温度：-40 Γ ~+70 Γ ;
[0051] 相对湿度：彡95%;
[0052] 1. 2外型尺寸
[0053] 长度553毫米（21. 77英寸）；
[0054] 宽度450毫米（17. 7英寸）；
[0055] 高度256毫米（10. 08英寸）。
[0056] 1. 3 重量
[0057] 完全配置32千克（70. 55镑）。
[0058] 本发明功能性要求如下：
[0059] 支持全向小区和扇形小区以及多层网等多种重叠覆盖技术。
[0060] 支持同步切换、非同步切换、伪同步切换和预同步切换，同一基站站址内的属于不 同小区的TRX之间若没有TDMA帧同步时，BSS也能正常工作。
[0061] 支持地面信道（MSC-BSS、BSC-BBU-RRU间）、业务新到和控制新到管理以及无线信 道分配等。
[0062] 指短消息业务，包括点对底单短消息和小区广播短消息业务。
[0063] 支持非连续接收和发送。
[0064] 支持GSM-R规定的相关的安全功能，包括用户数据保密（物理连接）、无连接用户 数据保密、信令信息单元保密。
[0065] 支持切换。
[0066] 支持基站和MS的静态和动态射频功率控制，GSM9000a和RRU基于每个业务信道 时隙进行功率控制。
[0067] 支持频率复用。
[0068] 支持基站分配表的管理。
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