无线网络覆盖方法、装置及系统的制作方法

专利名称：无线网络覆盖方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域中移动通信网无线技术，具体地，涉及无线网络覆盖方法、装置及系统。
背景技术：
解决室内覆盖问题不仅关系到改善室内盲区的覆盖，还具有对室内移动通信质量、系统容量的改善。目前通常有以下几种方法实现2G/3G室内覆盖通过室外宏基站覆盖建筑物室内，主要应用在建筑物电磁密闭性较差或建筑物较为稀疏而且话务量较低的场景；通过微蜂窝+室内分布系统，主要应用话务量较高的密集建筑物室内，可增加系统容量、分担宏小区话务量；通过直放站+室内分布系统，不增加系统容量，适合话务量不高的室内环境。室内分布系统需要在室内布线及安装天线(或泄漏电缆)，将信号源的信号通过分布系统均勻地分布在建筑内部。虽然现有技术中有上述3种方式实现室内覆盖，但仍存在投入成本高、且信号覆盖不理想或信号弱的缺陷。

发明内容
本发明的第一目的是提出一种无线网络覆盖方法，以实现降低无线网络覆盖成本、提高网络覆盖质量。本发明的第二目的是提出一种无线网络覆盖装置，以实现降低室内无线网络覆盖成本、提高网络覆盖质量。本发明的第三目的是提出一种无线网络覆盖系统，以实现降低室内无线网络覆盖成本、提高网络覆盖质量。为实现上述第一目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无线网络覆盖方法，包括无线网络覆盖主节点监测网络环境，确定主节点工作频点信息，并通过蓝牙接口将该频点信息发送无线网络覆盖从节点；无线网络覆盖从节点通过蓝牙接口接收主节点的频点信息，从监测的网络环境中选择与主节点频点一致的频点作为工作频点，并将工作频点下发给次一级从节点。为实现上述第二目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无线网络覆盖装置，包括功率放大部件，用于对满足工作频点信息的无线区域发射功率进行自适应控制放大； 频点收发部件，用于通过蓝牙接口发送或接收工作频点信息。其中，功率放大部件包括数字干线放大器模块、自适应控制放大模块以及自偶锁频模块；频点收发部件包括无线网络环境监测模块、蓝牙收发模块以及自偶锁频模块，其中无线网络环境监测模块，用于监测无线网络信号数据，获得无线覆盖区域发射功率信息及频点信息；
数字干线放大器模块，用于对无线覆盖区域信号的发射功率进行微功率放大；自适应控制放大模块，用于从微功率放大后的信号中选择满足锁频信息的信号进行自适应调节和控制；自偶锁频模块，用于根据预存的工作频点信息或从蓝牙收发模块接收的频点信息，从监测的无线网络信号中确定工作频点的锁频信息；蓝牙收发模块，用于在主模式时将自偶锁频模块确定的工作频点发送其余无线网络覆盖装置，或者在从模式时接收频点信息发送给自偶锁频模块进行锁频。为实现上述第三目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种无线网络覆盖系统， 包括多个无线网络覆盖装置，其中，每个无线网络覆盖装置根据内置蓝牙的主从模式作为无线网络覆盖主节点或从节点无线网络覆盖主节点，用于监测网络环境，确定主节点工作频点信息，并通过蓝牙接口将工作频点信息发送其他无线网络覆盖从节点；无线网络覆盖从节点，用于通过蓝牙接口接收主节点的频点信息，从监测的网络环境中选择与主节点频点一致的频点作为工作频点，并将工作频点下发给次一级从节点。本发明各实施例的无线网络覆盖方法、装置及系统，采用具有主从模式的蓝牙收发模块替代电缆等有线连接，实现无线数据传输，通过装置内放大器模块进行发射功率一级一级的进行扩散放大，从而大大提高网络覆盖信号强度，并且本发明的装置中还增设无线网络环境监测模块、自偶式锁频模块等，可以检测到无线网络环境信号覆盖所需的频点提供给自偶式锁频模块并对满足锁频信息的信号功率进行自适应功率放大，因此，选定放大的频点准确，本发明中的方法、装置和系统投入成本低，可以将信号在室内分布到多个区域，通过逐级扩散放大后的信号覆盖质量好，加上自适应功率放大模块，延伸到室内的无线信号功率不会过强，不会造成和其他信号的干扰，从而提高信号覆盖质量。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中图1为根据本发明无线网络覆盖装置实施例一的示意图；图2为根据本发明无线网络覆盖装置实施例二的示意图；图3为根据本发明无线网络覆盖装置实施例三的示意图；图4为根据本发明无线网络覆盖装置中自适应控制放大模块实施例示意图；图5为根据本发明无线网络覆盖系统的实施例示意图；图6为图5所示系统的无线信号传播示意图；图7为根据本发明无线网络覆盖方法实施例流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。下面先通过简要说明本发明无线网络覆盖方法的具体流程本发明无线网络覆盖方法主要在室内放置多个无线网络覆盖装置，用蓝牙串口实现串口信号与蓝牙信号之间的转换，从而实现设备间的无线数据传输；蓝牙有主从模式之分，一个主模块与一个从模块配套使用。该装置一路将无线网络中的输入信号进行功率放大，另一路根据无线网络中的输入信号中的频点确定装置的工作频点，通过蓝牙收发频点信息，装置内部结构后在后续进行说明，下面简要说明本发明无线网络覆盖方法流程无线网络覆盖主节点(蓝牙工作在主模式)监测网络环境，确定该主节点工作频点信息，并通过蓝牙接口将该频点信息发送其他无线网络覆盖从节点；无线网络覆盖从节点通过蓝牙接口(即下面图2、图3中的蓝牙收发模块)接收主节点的频点信息，从监测的网络环境中选择与主节点频点一致的频点作为工作频点，并将工作频点下发给次一级从节点。由于本实施例采用具有主从模式的蓝牙收发模块实现无线数据传输，并进行一级一级的进行扩散，从而大大提高网络覆盖信号质量。其中，无线网络覆盖主节点的主要工作流程包括主节点根据预存的频点信息以及监测的无线网络信号数据，选择满足预存频点信息的无线网络信号频点作为工作频点，并将该频点信息通过蓝牙接口发送其他无线网络覆盖从节点，对工作频点进行自偶锁频；主节点根据自偶锁频的工作频点对无线覆盖区域发射功率进行数字干线放大和自适应调整，将发射功率信息发送网络其他节点。其中，无线网络覆盖从节点的工作流程主要包括无线网络覆盖从节点将监测到的网络环境信号频点信息与通过蓝牙接收的频点信息进行对比，在一致时进行自偶锁频，确定为该从节点的工作频点；从节点根据自偶锁频的工作频点对无线覆盖区域发射功率进行数字干线放大和自适应调节，将发射功率信息发送网络其他节点。通过上述方法实施例可知，通过蓝牙实现频点传输，并对满足工作频点的无线信号发射功率进行扩散放大，一级一级传输，可以将信号在室内分布到多个区域，通过逐级扩散放大后的信号覆盖信号强度好，由于对发射功率还进行自适应功率放大，因此，延伸到室内的无线信号功率不会过强，不会造成和其他信号的干扰，从而提高信号覆盖质量。下面对本发明的无线网络覆盖装置进行举例说明。图1为根据本发明无线网络覆盖装置实施例一的示意图。如图1所示，本实施例包括功率放大部件，用于对满足工作频点信息的无线区域发射功率进行自适应控制放大；频点收发部件，用于通过蓝牙接口发送或接收工作频点信息。其中，功率放大部件包括数字干线放大器模块2、自适应控制放大模块4以及自偶锁频模块6 ；频点收发部件包括无线网络环境监测模块8、蓝牙收发模块9以及自偶锁频模块6。无线网络环境监测模块8，用于监测无线网络信号数据，获得无线覆盖区域上下行发射功率的电平值以及相邻基站和本基站小区的频点信息；
自偶锁频模块6，用于根据预存的工作频点信息或从蓝牙收发模块9接收的频点信息，从无线网络环境监测模块8监测的无线网络信号中确定工作频点的锁频信息；当该装置工作在主模式时作为主节点，通过数字干线放大器模块2的输入信号以及数字干线放大器模块2内部预设的工作频点信息，提供给自偶锁频模块6，该预设的工作频点信息可以存储在数字干线放大器模块2内，也可以存储在自偶锁频模块6或其他模块内，主要在主节点工作时提供预设的工作频点。自偶锁频模块6同时接收无线网络环境监测模块8监测的无线网络信号，确定自适应控制放大模块4以及数字干线放大器模块2进行功率放大的频点。当该装置工作在从模式时作为从节点，通过蓝牙收发模块9接收主节点装置的工作频点，从无线网络环境监测模块8接收网络环境信号，一并提供给自偶锁频模块6，选择频点一致的信号作为锁频信息，提供该锁频信息给自适应控制放大模块4，从而对满足工作频点的输入信号功率进行自适应调节和控制放大。数字干线放大器模块2，用于对无线覆盖区域信号的发射功率进行微功率放大；自适应控制放大模块4，用于根据自偶锁频模块提供的锁频信息，从功率放大后的信号中选择满足锁频信息的信号进行自适应调节和控制；蓝牙收发模块9，用于在主模式时将自偶锁频模块确定的工作频点发送其余无线网络覆盖装置，或者在从模式时接收频点信息发送给自偶锁频模块进行锁频。现有技术中室内覆盖仅仅进行单一的信号放大，本实施例增设了无线网络环境监测模块8、自适应控制放大模块4、自偶锁频模块6以及蓝牙收发模块9。本实施例装置内置的蓝牙收发模块分为主从二套通信端口，既可以做为主设备(也称主节点)无线信号的发射，也可用于从设备(也称从节点)的接收。本实施例的无线网络信号输入分为两路一路信号为本地安装位置区域的满足工作频点的无线网络信号的功率放大，并通过蓝牙收发模块发送给从设备，从而控制从设备的发射功率。另一路信号在进行无线网络环境监测的同时，根据自偶锁频模块锁定的频点提供从设备无线网络信号覆盖工作时所需的频点等数据，并提供自适应控制放大模块进行自动调整信号强度。图2为根据本发明无线网络覆盖装置实施例二的示意图，图3为根据本发明无线网络覆盖装置实施例三的示意图。其中图2为本发明装置各内部模块细化的结构实施例图，图3为每个模块对应的型号举例说明，下面结合图2和图3对本发明的装置进行举例说明，本领域技术人员应了解，图2及图3仅为举例，具体应用时可以是任意能实现模块或单元功能的芯片及任意能实现模块或单元功能的型号、器件等，不受图3所述的型号限制。如图2所示，数字干线放大器模块2包括数模转换器24，用于对输入的无线网络信号进行数模转换；微功率放大单元22，用于对数模转换后的单端信号进行差分信号转换，对满足锁频信息的无线覆盖区域信号的发射功率进行微功率放大；控制处理器单元 26，用于根据自偶锁频模块的锁频信息控制微功率放大单元，作为主节点时还预存有工作频点提供给自偶锁频模块6，控制自偶锁频模块与数字干线放大器模块的数据通信；控制处理器单元沈还连接一存储器28。参见图2，自适应控制放大模块4具体包括模数转换器42，用于对信号进行模数转换；正反向功率监测单元44，用于对无线网络区域的、下行发射功率大小进行监测；射频放大单元46，用于对无线网络信号调制输出进行放大；自动功率反馈控制单元48，用于负责输出电压与输入功率有效值的对数成正比的转换，对满足锁频信息的输出功率进行跟踪控制和自适应调整。如图2，控制处理器单元沈、信号产生单元60和锁相频率合成单元62共同组成自偶式锁频模块6，实现对无线发射频率的监测与控制，控制处理器单元沈与数字干线放大器模块共用，具体地控制处理器单元，用于进行AD/DA和高速串并转换及各模块数据传输控制等内容，可以根据FPGA的控制时序来配置工作方式，并与锁相频率合成单元62组成自偶式锁频模块为射频放大单元46提供性能良好的本振频率；如图3所示，信号产生单元60为AD9850，锁相频率合成单元62为ADF4360-1，两单元共同构成锁相频率模块的锁相频率单元，锁相频率单元接收数字干线放大器模块2提供的工作频点信息或蓝牙收发模块9提供的频点，确定锁频信息。其中AD9850用于进行频率合成输出，信号产生单元AD9850从ADF4360-1外部输入的控制信号，控制信号由时钟信号CLK、数据信号DATA和使能信号LE等组成，对外部频率源信号分频后得到参考频率送至 AD9850或ADF4360内置的鉴相器，进行锁频。如图2，无线网络环境监测模块8包括数模转换器86，用于将输入的无线网络信号进行数模转换；信号监测单元82，用于对数模转换后的信号进行小区覆盖所需各类信息，如功率、增益、电平、驻波信息的自动监测，获得无线覆盖区域上、下行发射功率电平值及相邻基站和本基站小区频点信息，由于信号检测单元82不仅获得本基站的相关频点信息，还可以获得相邻基站的频点，因此可以将除本基站以外的1-2个相邻基站的最强信号频点作为备用频点存储在监测处理器84或存储器88中，以便后续在主节点故障时选择一备用频点作为工作频点；监测处理器单元84，用于控制蓝牙收发模块与无线网络环境监测模块的数据通信。如图2，蓝牙收发模块9包括4套主从蓝牙子模块1号-4号，用于自动设置主从模式并建立无线连接，工作在主模式时将自偶锁频模块确定的工作频点发送出去；在从模式时接收频点信息发送给自偶锁频模块进行锁频；监测处理器单元84，蓝牙收发模块9与无线网络环境监测模块8共用，用于通过主从蓝牙子模块收发测试数据或控制数据；数据通信接口 92，用于为主从蓝牙子模块提供与信号监测单元的异步通信接口， 将接收的频点信息发送自偶锁频模块。图2中监测处理器单元84也同时作为自偶锁频模块6的控制处理模块，具体参见图3说明。如图2和图3，是在原直放站/干线放大器基础上重新设计而形成一种无线网络覆盖装置。由数字干线放大器模块2、自适应控制放大模块4、自偶锁频模块6、蓝牙收发模块9、无线网络环境监测模块8五部分组成。当工作在32. 7 70MHz带宽内，采样速率为 150MS/s时，有用信号功率与影响该信号的噪声功率的比值(简称SNR)为74. OdBc ；而在 70MHz带宽内，载波频率(最大信号成分)幅度与次最大噪声成分或谐波失真成分的值之比 (简称SFDR)为84dBc。因此，本实施例的装置适用于TD-SCDMA、WCDMA, CDMA2000、WIMAX、GSM等多种制式接收机系统。如图3，采用双AD6655和双FPGA嵌入式处理器PIC16F878-DFP联合组成双信道， 能同时处理发射功率放大信道(数字干线放大器模块、自适应控制放大模块、自偶锁频模块)和无线网络传输控制信道(无线网络环境监测模块、蓝牙收发模块、自偶锁频模块)。 根据AD6655性能综合考虑及经验，设定采样频率可以为122. 88MHz，中频频率为153. 6MHz。嵌入式处理器PIC16F878-DFP(单片机器件型号功能称号)由现场可编程门阵列 (FPGA)实现相关模块接口设计，PIC16F878-DFP负责完成AD/DA和高速串并转换及各模块数据传输等内容。FPGA完成数字下变频、数字上变频和降低峰均比等功能的同时并提供其余模块工作时建立各项所需数据传输的通道和链接的作用。AD6655采集模拟混频器传输的中频信号，并将数字信号传输给FPGA。嵌入式处理器PIC16F878-DFP，实现两套AD6655对两路A/D转换器、D/A转换器、时钟等功能模块的配置和通信控制。如图2和图3，本实施例采用数模转换器上行/下行的对称性设计，A/D和D/A芯片都选择了双通道集成的芯片。其中，A/D选择ADS5541或ADS5553 ；D/A选择DAC5687-2。DAC5687-2不仅能够提供大于75dB的信噪比(SNR)，以及大于81dBc的三阶互调 (IMDIB)，而且还允许多载波系统在更高的输出功率下进行工作。此外，DAC5687-2在速率为 500MS/s时的功耗仅为700mW，提高了系统可靠性并实现了更高的通道密度。本装置中双AD6655和双FPGA嵌入式处理器PIC16F878-DFP联合组成双信道，为核心器件，下面分别对每个器件以及在本装置中的功能进行逐一说明1双AD6655双电路设计工作原理说明数字干线放大器模块内的AD6655中的直接数字控制器(简称DDC)是对整个通带内信号的初步下变频，降低通带内信号FPGA信号处理时钟的要求。由于本装置选用带通采样技术，通带内信号将在频域大于相对于采样率fs的整数倍处镜像。在采样频率为 122. 88MHz,中频频率为153. 6MHz的情况下，选择第一奈奎斯特区间内镜像，其中心频点应在30. 72MHz。为实现半带滤波器(简称HB)的最佳效果，需将信号的中心频率变换到零中频，32-bit NCO频率控制字(NCQ FREQ)为0x40000000。将多相结构的19阶HB滤波器与 66阶有限长单位冲激响应滤波器(简称FIR)配合使用能够实现良好的低通效果，需注意 HB滤波器对信号带宽的限制，在122. 88MHz的采样时钟，HB滤波器带宽可达24MHz。同时 HB滤波器就是抽取率为2的下变频器。DDC最后一级fDAC/8NC0经低通滤波的信号频谱搬移至 15. 36MHz ο数字干线放大器模块2的AD6655采用宽带变压器实现单端信号与差分信号的转换。这样在模拟信号阶段可以滤掉偶次谐波分量和共模干扰信号(如电源和地引人的噪声)。AD6655通过FPGA嵌入式处理器PIC16F878-DFP的SPI总线配置寄存器参数。AD6655 采用片选信号(CSB)、串行通信时钟(SELK)、串行通信数据输出/输入端口实现系统控制 (SDIO)。先将0x00寄存器配置为0x3C，再配置为0x18，实现对AD6655寄存器的软件复位； 当无模拟信号接入时，若发现经过AD6655转换后数字信号不是0x2000，则需要配置0x10寄存器，用于补偿直流偏置误差直至满足要求；分别配置0X102、0X103、0X11D寄存器为0x01、 0x01、0x07，使AD6655工作于第5种工作模式；通过配置Oxl IE 0x121寄存器，设定32-bit NCO频率为30. 72MHz，相应频率字为0x40000000。
无线网络环境监测模块8内的AD6655基本电路与数字干线放大器模块2内的 AD6655的相同，但只对功率、增益、电平、驻波自动监控并通过监测处理器84PIC16F878-DFP 所控制的蓝牙收发模块9来对从设备进行调度控制。2双嵌入式处理器PIC16F878-DFP电路设计说明 嵌入式处理器PIC16F878-DFP使用引脚RCl (发送控制移位的移位脉冲)和 RCO(进位输出端)与AD6655的双向同步数据接口 SYNC(重直同步刷新)、FDB(数据帧的源)连接。PIC16F878-DFP的一个双向引脚与AD6655的VIN (模拟信号输入端数据输入)、 DRVDD(数字部分和输出部分供电)连接，用于数据的发射与接收(输入与输出)。SMI (用于网络管理通信协议的物件的规则)提供数据定时，必须连接到微控制器的一个输入端。 数据输出可以选择使用单独的引脚。这时要设置AD6655的FACE寄存器SEP指今DI D() =1。在同步模式下，SCLK/DFS (DFS管脚控制AD的运行方式SCLK转换器提供时钟)引脚用作数据输出，而在异步模式，SCLK引脚作为的数据输出，DFS引脚端则只用于数据输入。 微控制器的一个引脚可用来监视锁相环的锁定信号，即SCLK引脚信号。当锁相环锁定时， SCLK引脚为逻辑低电平。它还可以用作载波检测及监视其它内部测试信号。PIC16F878-DFP所需外围元器件比较少，只需要晶振，复位电阻及电源去耦电容等少数元件就可以工作。AD6655外围电路也比较简单，需要晶振电路，滤波电路及阻抗匹配电路等外围电路。在具体应用时，AD6655可以工作在433MHz。(1)上电后PIC16F878-DFP初始化并完成对AD6655的初始化，包括工作频率，编码格式，无线(又称空中)数据速率，发射功率等参数的配置，配置完成后PIC16F877控制 AD6655进入接收等待状态。(2)要发送的数据直接进入PIC16F878-DFP，经PIC16F878打包后再送入AD6655 发射，发射完成后又控制PIC16F878-DFP回到接收等待状态。(3)AD6655接收到的数据经PIC16F878解码后直接输出，AD6655的工作状态完全由PIC16F878自动控制，有数据从外部进入就进入发射状态，无数据进入就转换到接收等待状态。3.双PIC16F878-DFP与双AD6655之间的硬件接口设计双PIC16F878-DFP与双AD6655之间的硬件设计是该装置之间通信的核心控制部分。本实施例设计可以采用两个ALTERA公司的FPGA，如EP1C6来实现两个PIC16F878-DFP 与AD6655之间的接口。EP1C6内部集成了 20块U8X36bits的RAM模块，可以方便地将它编程为所需要的“双口 RAM”，然后将无线信号收发上行数据和下行数据通过该“双口 RAM” 缓存转发。由于EP1C6拥有丰富的I/O 口，故可灵活选择数据格式(32位/16位/8位)以及传输方法，还可以采用32位复用传输模式。EP1C6要实现AD6655与存储器64Mbit之间的逻辑控制时序转换。由于AD6655与存储器64Mbit的控制信号不完全一致，所以需要进行逻辑控制时序转换。PIC16F878-DFP 的存储器64Mbit控制器采用的是非复用模式，因此也需要EP1C6进行模式转换。在AD6655 的地址周期内可利用LALE(地址锁存器)将32位地址锁存到EP1C6内部寄存器，等到 AD6655的数据周期来临时，再与数据一起送到ARM的地址口与数据口上，以方便存储器 64Mb UARM 取用。上面对本装置的数字干线放大器模块2以及无线网络环境监测模块8内的AD6655以及PIC16F878进行了说明，下面对图3实施例中每个模块及其内部结构、芯片实施例进行举例说明。一、自适应控制发射功率放大模块设计及说明自适应控制发射功率放大模块4包括存储器28、控制处理器单元26、FPGA、 DAC5687、功放、正反向功率监测单元44、射频放大单元46、自动功率反馈控制单元48，以及功放、双工器等，具体连接关系请参见图3，其中存储器观、控制处理器单元^KFPGA与数字干线放大器模块共用。详细的连接关系可参见图4。下面结合图3和图4对该模块进行详细说明。本实施例采用的是PIC16F878-DFP与DAC5687-2数模32位转换器、AD8318作为正反向功率检测控制器44，并采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的单片机使用串口通信，对功率、增益、电平、驻波、温度、栅极电压等进行自动监控及调节。由AD8318构成自适应控制放大模块4的电路如图3所示，此时第11脚接设定点电压USET，电压范围是0. 5V 3. 5V。受控系统为射频功率放大器46 (PA)。令PA的输入功率为PI，输出功率为P0，PO随加到控制端(APC)上的控制电压UO而改变。利用功率反馈电路48可构成一个控制环路，这种形式存在于电路中是以无功功率方式来表现的，某一时刻从电路功率中吸收能量，另一时刻又把能量反馈给电路功率中，使PA的输出功率等于设定值。射频功率放大器46的RF信号首先被送入一个可变的梯形电阻衰减器进行衰减， 该衰减器每隔5dB有一个抽头，共有12个抽头，使衰减值可以连续准确变化，衰减值的设定由“VSET”脚的电压控制。衰减后的信号送到一个高性能的宽带放大器进行放大，再由一个宽带的平方律检波器检波，检波输出的脉动信号经滤波后与另一个平方电路的输出进行比较。两个平方电路的输出信号差分输入到高增益误差放大器后，将从AD8318 “V0UT”脚输出一个电压信号，该电压值可随输入RF信号的功率而变，最高可以达到(Vs-0. 1)V0AD8318具有3种工作模式(1)做功率测量设备使用时，应将AD8318的“U0UT”端与“USET”端相连，此时 AD8318的输出电压就与输入功率有效值的对数成正比，读数为功率分贝值(dBm)，输出电压的灵敏度为50mV/dBm，即每dBm对应于50mV。(2)选择控制模式时，“USET”端接设定点电压。(3)将“PWDN”端接高电平时芯片进入休眠模式，功耗仅为1. 3mff ；PWDN端接低电平时，可在20 μ s时间内重新“唤醒”芯片。AD8318功率检测控制器的输出被连接到了射频功率放大器46的功放的增益控制端。基于VOUT和RF输入信号之间的确定关系，AD8318功率检测器将对Uom端(Uqut现在是一个误差放大器的输出)的电压进行调节，直到RF射频信号输入的电平与所设置的VSET 保持一致。其中AD8318自动电平增益控制可以使用于信号链的前几级中的可变增益放大器(VGA)和可变电压放大器(VVA)。为了对发射功率和接收功率都进行测试，可以使用已有的正反向功率监测单元44，对两个复合信号实现同时检测。在功放之前存在VGA或者前置驱动器的系统中，就只需要一个功率检测器。在这种情况下，两个器件中的一个器件的增益是固定的，而Uom则馈送到另一个器件的控制输入端。当高压电源线上检测到电压尖峰，或超范围的大电流的时候，由于图4中VGA部分数字控制环路的速度不够快，因而无法保护器件不受损坏。数字控制环路由下列部分组成 图4中VGA部分高端电流感应的电流传感器、模数转换器，以及用来处理数字量的外部控制逻辑。如果环路确定出电源线上的电流太大，那么，它就向DECL1-DECL2的DAC发出一个命令，以降低栅极电压或关断此部分。根据模拟比较器的输出来配合RF开关，以控制输入到功放的RF信号，如果在电源线上检测到了大电流，那就可以切断RF信号，以防止功放被损坏。使用一个模拟比较器意味着不需要数字处理，所以环路控制就快得多。电流传感器的输出电压可以直接与DAC设置的固定电压进行比较。当在电流传感器输出端上产生一个高于固定电压的电压时，比较器可以控制RF开关上的一个控制引脚，使其电平翻转，并能立即切断功放栅极的RF信号。二、自偶锁频模块6自偶锁频模块6包括存储器沘、控制处理器单元26、FPGA、AD9850、ADF4360锁相频率单元62等，具体连接关系请参见图3，其中存储器观、控制处理器单元^KFPGA与数字干线放大器模块2共用。为了得到有一定稳定度和准确度的信号频率，本实施例采用的是PIC16F878-DFP 单片机FPGA与AD9850+pll和ADF4360-1锁相频率模块共同组成自偶式锁频模块，实现对无线发射频率的监测与控制，当本装置并没有预存有频点信息(主节点)，并且蓝牙收发模块也接收不到频点信息(作为从节点，且主节点设备故障)时，从无线网络环境监测模块中选择的备用频点中确定一工作频点作为锁频信息，具体可参见后面的图7实施例。硬件电路工作原理说明如下如图3所示，信号产生主要有AD9850，PIC16F878-DFP，FPGA等，本领域技术人员应了解，图3实施例已经示出了具体的器件、型号、连接关系和文中原理说明实现的功能，在具体实现时具体搭建电路中还需要相关的时钟，电源等等元器件，本领域技术人员根据图3 公开的内容即可实现电路的搭建和连接。PIC16F878-DFP根据FPGA的控制时序来配置工作方式和控制字，然后与锁相频率合成芯片ADF4360-1电路组成自偶式锁频模块为射频放大器46正交混频电路提供性能良好的本振频率。PIC16F878-DFP外部输入20MHz时钟，最高工作在60MHz，主要控制AD9850，向 AD9850写控制字，中断输入IRQO IRQ2接FPGA，外部采用上拉电平。其中，一个作为信号放大器的重频周期信号，一个作为信号放大器波形的时序信号，而另一个保留。FlagO Flagll是双向输入引脚，主要为AD9850产生3个控制信号，也可作为外部的输入控制信号， 要求外部可控。PIC16F878-DFP的加载采用EI3ROMQ7C512)方式，用JTAG调试。FPGA主要产生各种控制信号和时序信号。FPGA的输出信号有输出1路复位信号到AD9850，AD9850 的控制信号CS、WR、UPCLK和F/B/H。其中，FPGA完成存储频率控制字、定时写入频率控制字的功能，AD9850则实现频率合成输出。在AD9850芯片内部时钟输入端有4-20倍可编程参考时钟锁相倍频电路，外部只需输入一低频参考时钟60MHZ，通过，AD9850芯片内部的倍频即可获得300MHZ内部时钟。300MHZ的外部时钟也可以采用单端或差分输入方式直接作为时钟源。FPGA主要完成从外部AD9850写入频率控制字功能，其中频率控制字存储在FPGA 内部RAM单元中。双方通过40针总线连接，其中信号线为8位数据线、6位地址线、复位信号、UPDATE CLK(频率跳变信号)、SWC0N(开关高频段和低频段转换信号，当SWCON为低时输出高频段，当SWCON为高时输出低频段)、WR(写信号)。AD9850用于频率合成时工作在单频模式。PIC16F878-DFP依据锁频图案找到相应的频点，根据频率值的大小，决定选通哪一路信号和决定AD9850输出频率的控制字.这些控制命令与锁频图案有对应的关系，首先必须对AD9850复位。复位信号为高有效，然后写入频率控制字，当UPDATECLK有效时，即有频率Fl输出。其中AD9850写入频率控制字分为并行写入和串行写入两种模式，本实施例采用FPGA并行写入方式。AD9850频率字更新信号，按1/600S更新一次频率。20进制计数器对UPDATE信号进行20进制计数。每计数一次，16进制计数器控制ROM的低位地址输出一组频率控制字，由AD9850合成一个频率；当计满20次时，则依次输出20个频点。20组频率控制字依次存放在FPGA，内部RAM单元内，由外部地址信号驱动其按顺序输出。若要改变锁频，只需改变20组频率控制字存放顺序，或者改变外部地址信号驱动顺序即可，所需频率的最后输出是通过锁相频率模块合成来实现的频率源频率。为减小干线放大器引入噪声对系统性能的影响，选SAW滤波器的带宽为5MHz。本振信号源由数字锁相环构成ADF4360-1。锁相式频率合成器ADF4360是一种建立在相位负反馈基础上的闭环控制系统，主要由鉴相器、环路滤波器(LPF)和压控振荡器组成，工作过程为AD9850从ADF4360-1外部输入的控制信号，对外部频率源信号分频后得到参考频率送至AD9850或ADF4360内置的鉴相器。控制信号由时钟信号CLK、数据信号DATA和使能信号LE组成。在CLK的控制下，串行输入M位数据信号，暂时存放在M位数据寄存器中。 在接收到使能信号LE后，先前输入的M位数据根据地址位到达对应的AD9850或ADF4360 内置的锁存器。ADF4360-1的主分频比N由双模预分频器(P/P+1)、可编程5位A计数器及13位B 分频器实现，算法为N = BXP+A，输出频率为fout = (BXP+A) X fref/R，通过设置A，B，R 三个控制字寄存器的控制字来实现对锁相环的控制。芯片外围添加环路滤波器，根据输出频率大小选择合适的参数，即可输出较稳定的频率。三、蓝牙收发模块设计及说明蓝牙收发模块9包括存储器88、监测处理器单元84、FPGA、GM8552异步通信四路串口通信接口 92，以及4套主从蓝牙子模块BT1800等，具体连接关系请参见图3，其中存储器88、监测处理器单元84、FPGA与无线网络环境监测模块共用。本实施例采用BT1800-1蓝牙收发模块，该蓝牙串口模块有主从之分，一个主模块与一个从模块配套使用。当硬件电路连接正确并加电启动后，主从模块会根据外部配置自动设置自身的波特率及主从工作模式，并自动建立连接。BT1800-1蓝牙收发模块支持数据和语音传输，最高可支持3M调制模式，语音接口支持PCM协议。可视及对等条件下传输距离可达1800米，板载微型天线接口，可直接外接 2. 4GHz天线。芯片技术参数如下工作频段2. 40GHz 2. 48GHz，可支持7个从设备，且支持 USB 2.0 和 UART 接口。PIC16F878-DFP和FPGA处理器的外围可拓展64Mb的SDRAM和16Mb的Flash，配置50MHz的时钟、复位电路、GM8552异步通信芯片4路RS-232数据通信接口接入4套主从蓝牙子模块，以便通过蓝牙模块发送测试数据或接收控制命令等。
PIC16F878-DFP可以用C51语言设计，蓝牙实时数据采集设计包含三部分。第一部分是Windows CE嵌入式操作系统平台的搭建；第二部分是基于Windows CE操作系统，运行于数据中心蓝牙数据采集应用程序的设计；第三部分是嵌入式处理器的蓝牙通信。移植WinCE需要开发者根据具体平台要求对系统进行修改和定制。移植WinCE操作系统主要有两部分内容一是定制BSP代码，包括Bootloader、OAL以及驱动程序；二是运行调试WinCE操作系统，主要是运用开发工具编译、下载、运行和调试操作系统映像。由于BT1800-1蓝牙模块通过串口进行通信，而WinCE的驱动程序己经以“文件” 的形式封装了串口，开发者无需编写操作串口硬件的代码，所以蓝牙数据采集程序没有必要设计驱动程序。本实施例中，基于WinCE的蓝牙数据采集程序采用Embedded Visual C++ 集成开发环境，基于MFC库，采用面向对象的设计方法设计蓝牙数据采集程序，实现通过串口发送和接收数据，因此串口编程是设计蓝牙数据采集程序必须实现的部分。WinCE的驱动程序已经将串口以“文件”形式进行了封装，因此基于WinCE的串口编程无需编写直接操作 UART硬件的代码，只要利用WinCE提供的文件API函数就可打开和读写串口。这些API函数分别是CreateFile、ReadFile 和 WriteFile。PIC16F878-DFP嵌入式处理器负责采集数据并把数据通过蓝牙收发模块发送给嵌入式处理器内置的数据处理系统，为实现蓝牙数据通信，程序设计包括如下几个部分 1.配置串口 ；2.根据串口中断程序设计嵌入式处理器BT1800蓝牙子模块通讯程序；3.通信帧格式设计。PIC16F878-DFP与FPGA建立连接后，串口中断程序接收并识别FPGA命令，由于数据和命令是透明传输，单片机节点和FPGA数据中心之间必须设计通信协议，规定命令帧和数据帧的帧头、帧尾、帧长、帧类型、校验等信息，二者才能正常互传数据。通信帧格式设计如表一所示表一 BT1800蓝牙通信帧格式
权利要求
1.一种无线网络覆盖方法，其特征在于，包括无线网络覆盖主节点监测网络环境，确定所述主节点工作频点信息，通过蓝牙接口将所述频点信息发送给无线网络覆盖从节点；所述无线网络覆盖从节点通过蓝牙接口接收所述主节点的频点信息，从监测的网络环境中选择与主节点频点一致的频点作为工作频点，并将所述工作频点下发给次一级从节点ο
2.根据权利要求1所述的无线网络覆盖方法，其特征在于，还包括所述无线网络覆盖从节点按照信号强度高低，从监测的网络环境中选择所述主节点工作频点以外的至少一个频点信息，并通过蓝牙接口发送给其他从节点作为备用频点；当所述无线网络覆盖主节点发生故障时，无线网络覆盖从节点根据存储的所述备用频点进行跳频以及组网测试；根据所述组网测试结果选择符合主节点工作条件的无线网络覆盖从节点替代所述发生故障的主节点，并将该替代主节点的备用频点通过蓝牙接口发送其余无线网络覆盖从节点ο
3.根据权利要求1或2所述的无线网络覆盖方法，其特征在于，无线网络覆盖主节点监测网络环境，确定所述主节点工作频点信息，通过蓝牙接口将频点信息发送给无线网络覆盖从节点的过程包括所述主节点根据预存的频点信息以及监测的无线网络信号数据，选择满足所述预存的频点信息的无线网络信号频点作为工作频点，并将该频点信息通过蓝牙接口发送给其他无线网络覆盖从节点，对所述工作频点进行自偶锁频；所述主节点根据所述自偶锁频的工作频点对无线覆盖区域发射功率进行数字干线放大和自适应调整，并将所述发射功率信息发送网络其他节点。
4.根据权利要求1或2所述的无线网络覆盖方法，其特征在于，所述无线网络覆盖从节点通过蓝牙接口接收所述主节点的频点信息，从监测的网络环境中选择与主节点频点一致的频点作为工作频点，并将工作频点下发给次一级从节点的过程包括所述无线网络覆盖从节点将监测到的网络环境信号频点信息与通过蓝牙接口接收的频点信息进行对比，在一致时进行自偶锁频，确定为该从节点的工作频点；所述从节点根据自偶锁频的工作频点对无线覆盖区域发射功率进行数字干线放大和自适应调节，并将发射功率信息发送网络其他节点。
5.一种无线网络覆盖装置，其特征在于，包括功率放大部件，用于对满足工作频点信息的无线区域发射功率进行自适应控制放大； 频点收发部件，用于通过蓝牙接口发送或接收所述工作频点信息。
6.根据权利要求5所述的无线网络覆盖装置，其特征在于，所述功率放大部件包括数字干线放大器模块、自适应控制放大模块以及自偶锁频模块；所述频点收发部件包括无线网络环境监测模块、蓝牙收发模块以及自偶锁频模块，其中所述无线网络环境监测模块，用于监测无线网络信号数据，获得无线覆盖区域发射功率信息及频点信息；所述数字干线放大器模块，用于对无线覆盖区域信号的发射功率进行微功率放大； 所述自适应控制放大模块，用于从微功率放大后的信号中选择满足所述锁频信息的信号进行自适应调节和控制；所述自偶锁频模块，用于根据预存的工作频点信息或从蓝牙收发模块接收的频点信息，从监测的无线网络信号中确定工作频点的锁频信息；所述蓝牙收发模块，用于在主模式时将所述自偶锁频模块确定的工作频点发送其余无线网络覆盖装置，或者在从模式时接收频点信息发送给所述自偶锁频模块进行锁频。
7.根据权利要求6所述的无线网络覆盖装置，其特征在于，所述无线网络环境监测模块包括信号监测单元，用于监测无线网络，获得无线覆盖区域上、下行发射功率电平值及相邻基站和本基站小区频点信息；监测处理器单元，用于控制所述蓝牙收发模块与所述无线网络环境监测模块的数据通
8.根据权利要求6所述的无线网络覆盖装置，其特征在于，所述数字干线放大器模块包括微功率放大单元，用于对无线覆盖区域信号的发射功率进行微功率放大； 控制处理器单元，用于向所述自偶锁频模块提供预存的工作频点信息，控制所述自偶锁频模块与所述数字干线放大器模块的数据通信。
9.根据权利要求6所述的无线网络覆盖装置，其特征在于，所述自偶锁频模块还用于从监测的无线网络信号中选择所述相邻基站的强信号频点信息作为备用频点；当蓝牙收发模块接收不到频点信息时，从所述备用频点中确定一工作频点的锁频信息。
10.根据权利要求6-9任一项所述的无线网络覆盖装置，其特征在于，所述自适应控制放大模块包括正反向功率检测单元，用于根据无线网络信号对无线网络区域的上、下行发射功率电平值进行监测；射频放大单元，用于对检测后的所述无线网络信号调制输出进行放大； 自动功率反馈控制单元，用于对满足所述锁频信息的输出功率进行自适应调整。
11.根据权利要求6所述的无线网络覆盖装置，其特征在于，所述蓝牙收发模块包括 一至多个主从蓝牙子模块，用于在主模式时发送所述自偶锁频模块确定的工作频点；在从模式时接收频点信息发送给所述自偶锁频模块进行锁频；监测处理器单元，用于通过所述主从蓝牙子模块收发测试数据或控制数据； 数据通信接口，用于为所述主从蓝牙子模块提供与所述无线网络环境监测模块以及与所述自偶锁频模块的通信接口。
12.一种无线网络覆盖系统，其特征在于，包括多个权利要求5所述的无线网络覆盖装置，其中，每个所述无线网络覆盖装置根据内置蓝牙的主从模式作为无线网络覆盖主节点或从节点无线网络覆盖主节点，用于监测网络环境，确定所述主节点工作频点信息，并通过蓝牙接口将所述工作频点信息发送给其他无线网络覆盖从节点；无线网络覆盖从节点，用于通过蓝牙接口接收所述主节点的频点信息，从监测的网络环境中选择与主节点频点一致的频点作为工作频点，并将工作频点下发给次一级从节点。
13.根据权利要求12所述的无线网络覆盖系统，其特征在于，所述无线网络覆盖装置的所述功率放大部件包括数字干线放大器模块、自适应控制放大模块以及自偶锁频模块； 所述频点收发部件包括无线网络环境监测模块、蓝牙收发模块以及自偶锁频模块，其中所述无线网络环境监测模块，用于监测无线网络信号数据，获得无线覆盖区域发射功率信息及频点信息；所述数字干线放大器模块，用于对无线覆盖区域信号的发射功率进行微功率放大； 所述自适应控制放大模块，用于从微功率放大后的信号中选择满足所述锁频信息的信号进行自适应调节和控制；所述自偶锁频模块，用于根据预存的工作频点信息或从蓝牙收发模块接收的频点信息，从监测的无线网络信号中确定工作频点的锁频信息；所述蓝牙收发模块，用于在主模式时将所述自偶锁频模块确定的工作频点发送其余无线网络覆盖装置，或者在从模式时接收频点信息发送给所述自偶锁频模块进行锁频。
全文摘要
本发明公开了一种无线网络覆盖方法、装置及系统，其中，该方法包括无线网络覆盖主节点监测网络环境，确定主节点工作频点信息，并通过蓝牙接口将频点信息发送无线网络覆盖从节点；无线网络覆盖从节点通过蓝牙接口接收主节点的频点信息，从监测的网络环境中选择与主节点频点一致的频点作为工作频点，并将工作频点下发给次一级从节点。本发明可以降低无线网络覆盖成本、提高网络覆盖质量，解决现有技术中通信网络建设难度成本投入大，网络覆盖质量不高的缺陷。
文档编号H04W16/20GK102378202SQ20101025944
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者包静 申请人:中国移动通信集团甘肃有限公司