专利名称：自由空间光传输移动通信数字直放站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用新的信号处理方式的移动通信直放站，尤其是一种自由空间光传输移动通信数字直放站。
技术背景自由空间光(Free Space Optical，简称FSO)通信系统是无线点到点的通信系统，其经过激光束实现信号的发射和接收。激光传输只需很窄的光束路径，任何潜在的窃听都会导致网络传输的中断，且存在的激光束不会被光谱分析仪或射频计量器发现，因此自由空间光通信具有很好的安全性和较强的保密性。此外，它不占用其它频率资源、无需频谱许可证，可以快速铺设网络，降低网络建设费用。
中国专利ZL200310111361.5公开了一种自由空间光传输移动通信中断系统，其将自由空间光通信FSO技术和移动通信中继技术相结合，充分发挥两种技术的特点，产品可广泛应用于移动通信网络组网和网络优化。该系统近端设备将移动通信下行信号RF信号，调制到红外激光信号上发射出去，远端设备接收红外激光信号后，将其转变为移动通信网络信号，可方便的将网络信号扩展到移动通信盲区，解决移动通信覆盖问题。上行方向原理与下行方向原理相同。采用FSO技术来实现移动通信中继系统近远端之间的传输，既可避免有线传输成本高、施工周期长、布线困难等缺点，还可根除无线同频传输直放站施工安装受收发天线隔离度的限制问题，又可避免无线异频传输时需要占用额外的有限的无线频谱资源。
实践证明，上述技术方案构建而成的FSO直放站中，由于其信号的传输采用模拟的方式实现，因此，受模拟信号的影响，其性能会随光链路的恶化而下降。
发明内容本发明的目的就是要克服上述现有技术的不足，提供一种由信号数字后所引起的，具有较高性能的自由空间光传输移动通信数字直放站。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的本发明自由空间光传输移动通信数字直放站，包括近端设备和远端设备，在下行方向近端从空中或直接通过电耦合器从基站获得移动通信网络信号，通过近端射频单元下变频到中频或基带信号，再经过近端数字处理单元处理为数字基带信号后送入近端无线光收发单元转换为光信号后发射出去；远端的无线光收发单元将收到的光信号变成电信号，再经过远端数字处理单元处理为基带或中频信号后，经过远端射频单元转换为射频信号后发射出去，达到覆盖的目的；近端无线光收发单元与远端无线光收发单元通过自由空间光视通；在上行方向来自移动终端的信号，由远端的无线光收发单元接收后，再由与下行方向相逆的路径传送回基站。
进一步而言，数字处理单元中主要对信号进行如下处理下行方向中近端射频单元如果将所获得的信号下变到模拟中频信号后，输入近端数字处理单元的模/数转换器，将其变换为数字中频信号，然后进行抽取、滤波等数字下变频DDC处理，完成第二次频率变换，使数字中频信号的载波频率进一步降低并进而变为基带信号，该基带信号进而由8B/10B变换模块将其打包成适合一定帧格式的数据，该数据输出至所述近端无线光收发单元；在远端中，无线光收发单元的信号被送至远端的8B/10B变换模块对信号进行解帧后将基带信号通过滤波、插值等数字上变频DUC操作转换为中频数字信号，再通过数/模转换器进行变换并经平滑滤波处理后将中频数字信号转换为中频模拟信号，最后输送至所述的远端射频单元；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
或者，射频单元在处理信号时，也完成射频信号到基带信号的转换，其具体过程如下下行方向中
近端射频单元将所获得的信号下变频到基带信号后，输入近端数字处理单元的模/数转换器，将其变换为数字基带信号，然后由8B/10B变换模块将其打包成一定帧格式的数据，该数据输出至所述近端无线光收发单元；在远端中，无线光收发单元的信号被送至远端的8B/10B变换模块继而通过数/模转换器进行变换并经平滑滤波处理后将数字基带信号转换为模拟基带信号，最后输送至所述的远端射频单元直接变换为射频信号后发送出去；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
所述帧格式可选为CPRI或OBSAI帧格式，但是又不局限于这两种格式，还可根据具体需要进行设计。
无线光信号波长由无线光收发单元选用的光学器件决定，可选为758nm，850nm，980nm，1310nm或1550nm，但又不局限于这几个值。
本直放站工作在中国移动通信主要频段，包括GSM、CDMA、CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA等。
与现有技术相比较，本发明的优点在于对信号进行数字化处理后，系统的性能不会随光路损耗而下降，能保持较好的增益，从而保证发射功率及覆盖范围；此外，本数字系统所采用的无线光收发单元具有高灵敏度，降低了FSO传输的光功率抖动和衰减。
图1为本发明的原理框图；图2为图1中继端部分数字处理模块的原理框图；图3为图1覆盖端部分数字处理模块的原理框图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明请结合图1至图3，本发明自由空间光传输移动通信数字直放站，包括近端设备和远端设备，在下行方向近端从空中或直接通过电耦合器从基站BTS获得移动通信网络信号，通过近端射频单元下变频到中频或基带信号，再经过近端数字处理单元处理为数字基带信号后送入近端无线光收发单元转换为光信号发射出去；
远端的无线光收发单元将收到的光信号变成电信号，再经过远端数字处理单元处理为基带或中频信号后，经过远端射频单元转换为射频信号后发射出去，达到覆盖的目的；近端无线光收发单元与远端无线光收发单元通过自由空间光视通；在上行方向来自移动终端的信号，由远端的自由空间光通信传输设备接收后，再由与下行方向相逆的路径传送回基站。
进一步而言，数字处理单元中主要对信号进行如下处理下行方向中如图2，近端射频单元将所获得的信号下变到模拟中频信号后，输入近端数字处理单元的模/数转换器，将其变换为数字中频信号，然后进行抽取、滤波等DDC处理，完成第二次频率变换，使数字中频信号的载波频率进一步降低并进而变为基带信号，该数字基带信号进而由8B/10B变换模块将其打包成合适的帧格式数据输出至所述近端无线光收发单元；在远端中，接收近端光信号并转换为电信号后，送至远端的8B/10B变换模块继而进行解帧后通过滤波、插值等DUC处理转换为数字中频信号，再通过数/模转换器进行变换并经平滑滤波处理后将中频数字信号转换为中频模拟信号，最后输送至所述的远端射频单元；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
或者，射频单元在处理信号时，也可简单进行一次变频，完成射频信号到基带信号的转换，其具体过程如下下行方向中近端射频单元将所获得的信号直接下变频到基带信号后，输入近端数字处理单元的模/数转换器，此时不需要选择使用DDC处理，只需直接由8B/10B变换模块将其打包成合适的帧格式数据，该数据输出至所述近端无线光收发单元；在远端中，无线光收发单元将光信号转换为电信号后送至远端的8B/10B变换模块继而通过数/模转换器进行变换并经平滑滤波处理后将数字基带信号转换为模拟基带信号，最后输送至所述的远端射频单元直接上变频至射频信号并发射出去；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
进一步而言，无线光收发单元中主要对信号进行如下处理下行方向中近端数字处理单元输出数字基带信号，进入无线光收发单元由光收发器件转换为光信号，可以根据实际情况选择使用光放大器件以便提高信号动态，便于远端接收，如果信号本身功率已经足够则可不使用光放大器件而直接由自由空间光通信传输设备将光信号发射出去；远端无线光收发单元中自由空间光通信传输设备接收近端光信号，再由光收发器件将光信号转换为电信号，送入数字处理单元进行进一步的处理；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
下行方向中或者近端数字处理单元输出数字基带信号，直接将电信号送给自由空间光通信传输设备，由自由空间光通信传输设备将电信号转换为光信号，可以根据实际情况选择进行光放大处理以便提高信号动态，便于远端接收，由自由空间光通信传输设备将光信号发射出去；远端无线光收发单元中自由空间光通信传输设备接收近端光信号后，将光信号转换为电信号，送入数字处理单元进行作进一步的处理；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
本发明工作在中国移动通信主要频段，包括GSM、CDMA、CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA等。
由此可见，通过数字处理单元对信号进行数字化处理后，使本发明自由空间光移动数字直放站的性能不会随光路损耗而下降，能保持好的增益，从而保证发射功率及覆盖范围，克服了以往模拟FSO直放站的性能随光链路的恶化而下降的缺点。而且，其对新标准的适应能力也相应提高。
权利要求
1.一种自由空间光传输移动通信数字直放站，包括近端设备和远端设备，其特征在于在下行方向近端从基站获得移动通信网络信号，通过近端射频单元下变频到中频或基带信号，再经过近端数字处理单元处理为数字基带信号后打包成合适的帧格式送入近端无线光收发单元转换为光信号并发射出去；远端的无线光收发单元接收近端的光信号并转换成电信号，经过远端数字处理单元解帧为基带或中频信号后，经过远端射频单元转换为射频信号后发射出去，达到覆盖的目的；近端无线光收发单元与远端无线光收发单元通过自由空间光视通；在上行方向来自移动终端的信号，由远端的无线光收发单元接收后，再由与下行方向相逆的路径传送回基站。
2.根据权利要求1所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于下行方向中近端射频单元将所获得的信号进行第一次频率变换，使其下变频到模拟中频信号或基带信号，如果是转换为模拟中频信号则需由模/数转换器将其变换为数字中频信号，然后进行抽取、滤波处理，完成第二次频率变换，使数字中频信号的载波频率进一步降低并进而变为基带信号，如果是转换为基带信号则经过模/数转换器将其变换为数字基带信号，如此数字基带信号进而与网管监控信号一起形成合适的协议帧结构的数据信号，然后由8B/10B转换器进行检错、去直流、编码后输出至所述近端无线光收发单元；在远端中，光信号转换为电信号后进行解帧分离出数字基带信号与网管监控信号，将数字基带信号通过滤波、插值等上变频操作转换为中频数字信号，再通过数/模转换器进行变换并经平滑滤波处理后将中频数字信号转换为中频模拟信号，或者直接将数字基带信号通过数/模转换器进行变换并经平滑滤波处理后将数字基带信号转换为模拟基带信号，最后输送至所述的远端射频单元转换为射频信号；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
3.根据权利要求2所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于无线光收发单元中主要对信号进行如下处理下行方向中近端数字处理单元输出数字基带信号，进入无线光收发单元由光收发器件转换为光信号，可以根据实际情况选择使用光放大器件以便提高信号动态，便于远端接收，如果信号本身功率已经足够则可不使用光放大器件而直接由自由空间光通信传输设备将光信号发射出去；远端无线光收发单元中自由空间光通信传输设备接收近端光信号，再由光收发器件将光信号转换为电信号，送入数字处理单元进行进一步的处理；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
4.根据权利要求2所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于无线光收发单元中主要对信号进行如下处理下行方向中近端数字处理单元输出数字基带信号，直接将电信号送给自由空间光通信传输设备，由自由空间光通信传输设备将电信号转换为光信号，可以根据实际情况选择进行光放大处理以便提高信号动态，便于远端接收，由自由空间光通信传输设备将光信号发射出去；远端无线光收发单元中自由空间光通信传输设备接收近端光信号后，将光信号转换为电信号，送入数字处理单元进行作进一步的处理；上行方向的工作过程是上述下行方向工作过程的逆过程。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于无线光信号波长由无线光收发单元选用的光学器件决定，可选为758nm，850nm，980nm，1310nm或1550nm。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于所述帧格式可选为CPRI或OBSAI帧格式。
7.根据权利要求5所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于所述帧格式可选为CPRI或OBSAI帧格式。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于本直放站工作在中国移动通信主要频段，包括GSM、CDMA、CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA等。
9.根据权利要求6所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于本直放站工作在中国移动通信主要频段，包括GSM、CDMA、CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA等。
10.根据权利要求7所述的自由空间光传输移动通信数字直放站，其特征在于本直放站工作在中国移动通信主要频段，包括GSM、CDMA、CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA等。
全文摘要
本发明涉及一种自由空间光传输移动通信数字直放站，其在下行方向中，将近端从基站获得的信号下变频到中频或基带信号，再经过数字处理单元变换为数字基带信号并按合适的帧格式打包，最终将信号输出至无线光收发单元输出至远端，远端则将接收到的光信号转变为电信号后，经其数字处理单元解帧并转变为基带信号或中频信号，然后再由射频单元转换为射频信号发射出去，达到覆盖的目的；而其上行方向则与下行方向的过程相反。如此，对信号进行数字化处理后，系统的性能不会随光路损耗而下降，能保持较好的增益稳定，从而保证发射功率及覆盖范围。
文档编号H04B10/29GK1852059SQ20061003554
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月22日 优先权日2006年5月22日
发明者张远见, 张跃军, 陈遂阳, 张凯 申请人:京信通信技术(广州)有限公司