数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方法
【专利摘要】本发明涉及一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方法，所述的数字多点分布系统包括依次连接的信源接入单元、扩展单元、远端单元和射频功率放大模块，所述的通信方法具体为：将远端单元和射频功率放大模块采用腔体隔离，在远端单元上连接第一RS-485模块，射频功率放大模块上连接第二RS-485模块，所述的第一RS-485模块和第二RS-485模块间通过RS-485总线连接，所述的远端单元与射频功率放大模块通过RS-485总线以数据包的形式进行通信交互。与现有技术相比，本发明既解决了数字板与射频板之间的高频辐射干扰，又实现了对功率放大器各个参数的有效监控，方便监控项的扩展，提高了系统的可靠性。
【专利说明】数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字多点分布系统，尤其是涉及一种数字多点分布系统远端单元与功 率放大器间的通信方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代数字移动通信技术的蓬勃发展，用户对无线通信设备的性能要求越来越 高，实现在各种环境中的稳定、高速的数据传输是移动通信系统研究者的主要目标之一。在 数字多点分布系统中，射频功率放大器是发射机的末级，它将已调制的频带信号放大到所 需要的功率，保证在覆盖区域内的接收机可以收到满意的信号电平，但不能过于干扰相邻 信道的通信，同时又要尽量地保持放大后的大功率信号不失真畸变。这些不同方面的要求 使得功率放大器的设计者要面面俱到地考虑到很多指标的平衡，功率放大器的设计也成为 无线通信系统设计过程中的关键步骤之一。
[0003] 其中高频辐射干扰是功放设计中需要考虑的重要因素之一，如果此种干扰太大， 则将导致终端信号失真，甚至掉话。目前常用的解决方法是加滤波电容、增加功放接地线路 宽度、差分线路传输等，但这些解决方法都只在一定程度上缓解了射频放大电路的高频辐 射干扰。如果对干扰抑制要求很高，则这些方法只能作为辅助方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种数字多点分布 系统远端单元与功率放大器间的通信方法。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方法，所述的数字多点分 布系统包括依次连接的信源接入单元、扩展单元、远端单元和射频功率放大模块，所述的通 信方法具体为：
[0007] 将远端单元和射频功率放大模块采用腔体隔离，在远端单元上连接第一 RS-485 模块，射频功率放大模块上连接第二RS-485模块，所述的第一 RS-485模块和第二RS-485 模块间通过RS-485总线连接，所述的远端单元与射频功率放大模块通过RS-485总线以数 据包的形式进行通信交互。
[0008] 所述的数据包由起始标志单元、命令单元、校验单元和结束标志单元组成，其中，
[0009] 所述的起始标志单元和结束标志单元均为1字节长度的固定16进制数；
[0010] 所述的命令单元包括命令控制头和命令体；
[0011] 所述的校验单元为2字节长度的CRC检验和。
[0012] 所述的命令控制头包括功放模块地址、命令编号、应答标志和命令体长度。
[0013] 该通信方法具体包括远端单元接收数据包部分和射频功率放大模块接收数据包 部分，其中，
[0014] 所述的远端单元接收数据包部分包括以下步骤：
[0015] A1)第一 RS-485模块接收数据包存储在RS-485缓存中；
[0016] A2)远端单元从RS-485缓存读取数据，判断当前读取的数据是否为起始标志单 元，若是，则执行步骤A3)，若否，则返回步骤A2);
[0017] A3)远端单元将当前状态从"IDLE"转换为"BUSY"；
[0018] A4)远端单元从RS-485缓存读取数据，判断当前读取的数据是否为结束标志单 元，若是，则执行步骤A6)，若否，则执行步骤A5);
[0019] A5)判断当前数据是否需要进行转义处理，若是，则对当前数据进行转义处理，若 否，则将当前数据保存入有效数据包缓存；
[0020] A6)判断当前数据长度是否有效，若是，则将当前数据放入消息队列，并发送，执行 步骤A7)，若否，则将数据释放，执行步骤A7);
[0021] A7)远端单元将当前状态从"BUSY"转换为"IDLE"；
[0022] 所述的射频功率放大模块接收数据包部分包括以下步骤：
[0023] B1)初始化第二RS-485模块、AD转换器和保护定时器；
[0024] B2)判断第二RS-485模块的RS-485缓存是否接收到有效的数据包，若是，则执行 步骤B3)，若否，则返回步骤B2);
[0025] B3)根据协议格式对数据包进行解析，并进行相应处理：
[0026] 若数据包为查询功能数据包，则从相应任务中所得的数据进行打包，通过RS-485 总线返回给远端单元；若数据包为设置功能数据包，则进行相应设置后，将设置结果通过 RS-485总线返回给远端单元；
[0027] B4)返回步骤 B2)。
[0028] 所述的转义处理指：将命令单元和校验单元中的数据转换为设定的转义字符。
[0029] 所述的查询功能包括查询温度、查询GSM载波功率和查询WCDMA载波功率；
[0030] 所述的设置功能包括设置GSM开关、设置WCDMA开关、设置温度标准、设置GSM载 波功率校准和设置WCDMA载波功率校准。
[0031] 所述的保护定时器根据设定的间隔时间启动定时器中断服务程序。
[0032] 与现有技术相比，本发明将远端单元和射频功率放大模块通过RS-485模块连接， 并通过自定义的RS485通信协议进行串口通信，既解决了数字板与射频板之间的高频辐射 干扰，又实现了对功率放大器各个参数的有效监控。本发明具有以下优点：
[0033] 1)本发明对远端单元和射频功率放大模块进行腔体隔离，有效抑制引线电感及走 线电感等引起高频福射干扰的影响；
[0034] 2)本发明通过RS-485总线连接远端单元和射频功率放大模块，保证了通信速度， 所采用的RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，抗噪声 干扰性好，方便监控项的扩展；
[0035] 3)远端单元和射频功率放大模块的功能采用独立模块化设计，远端单元和射频功 率放大模块只需要统一通信协议格式，大大减轻了远端单元的设计压力，降低了设计的难 度，提高了整个系统的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0036] 图1为移动通信覆盖微功率数字多点系统；
[0037] 图2为远端单元与功率放大器的RS-485连接示意图；
[0038] 图3为RS485接口芯片MAX3485的原理图；
[0039] 图4为远端单元接收数据包任务程序框图；
[0040] 图5为功率放大器工作流程图；
[0041] 图6为功率放大器中定时器中断服务程序框图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案 为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0043] 一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方法，如图1所示，所述 的数字多点分布系统包括依次连接的信源接入单元MAU、扩展单元EU、远端单元RU和射频 功率放大模块PA，实现移动通信的室内覆盖，信源接入单元MAU连接有多个基站，包括GSM 基站、WCDMA基站、LTEMM0基站等。如图2所示，所述的通信方法具体为：
[0044] 将远端单元RU和射频功率放大模块PA采用腔体隔离，在远端单元RU上连接第一 RS-485模块1，射频功率放大模块PA上连接第二RS-485模块2,所述的第一 RS-485模块1 和第二RS-485模块2间通过RS-485总线连接，所述的远端单元RU与射频功率放大模块PA 通过RS-485总线以数据包的形式进行通信交互。
[0045] 一、硬件设计
[0046] 为了保证射频与控制之间不产生互相干扰，对PCB的布局布线进行优化，射频链 路与控制部分用腔体隔离。同时，为了保证良好的射频指标，放大器与放大器之间也用单独 的隔离腔进行隔离。设计时，保证隔离腔体与PCB之间具有良好的接触。
[0047] 第一 RS-485模块1和第二RS-485模块2中的RS485接口芯片为MAX3485,如图3所 示，采用半双工通信，速率可到12Mbps。其中，R0表示MAX3485的接收输出；DI表示MAX3485 的发送输入；RE表示MAX3485的收发使能，低电平接收有效/高电平发送有效。RS485接口 芯片的初始状态为接收状态。
[0048] 射频功率放大器模块与远端设备之间采用RS-485串行总线通信，可以满足系统 抗干扰性强、传输速度快、灵敏度高等性能要求，RS-485具有以下特点：
[0049] URS-485的电气特性：逻辑"1"以两线间的电压差为+(02_6)V表示；逻辑"0"以 两线间的电压差为-(〇. 2-6) V表示。接口信号电平比RS-232降低了，就不易损坏接口电路 的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接；
[0050] 2、RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即 抗噪声干扰性好。总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千 米以外得到恢复；
[0051] 3、RS-485最大的通信距离约为1219米，最大传输速率为10Mb / S，传输速率与传 输距离成反比，在l〇〇Kb / S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长 的距离，需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯 片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。
[0052] 二、协议设计
[0053] 关于RS-485模块的通信协议，不同厂商有不同的通信协议，没有标准的通信协议 格式，这里给出了一套较为完善的协议格式。协议中涵盖了 CRC校验位、特殊字符转义、定 时器保护等功能，能够保证数据的可靠性。
[0054] 下面是对协议的重点说明：
[0055] ?起始标识、结束标识不进行区分，固定为16进制数0x7E。
[0056] ?引入转义字符，ASCII字符（0x5E)。范围：对除起始标志和结束标志外的所 有数据。转义规则：用0x5E，0x?来代替0x5E ;用0x5E，0x7D来代替0x7E。
[0057] · CRC的数据不包含起始标识和结束标志，采用CCITT推荐的16位的 x16+x12+X5+l(〇X1021)，如果接收方CRC校验和与发送方的校验相等则表明该数据包有效，否 则应返回CRC错误代码。
[0058] ?发送数据包之前，先生成CRC校验值，再进行转义处理；接收到数据包后，先进 行转义处理，再进行CRC校验。
[0059] 2. 1基本格式
[0060] 远端单元RU与射频功率放大器模块间通过RS-485总线以数据包的形式进行交 互，一个完整的数据包由起始标志单元、命令单元、校验单元、结束标志单元4部分组成，如 表1所示，对于命令单元和校验单元中的特殊数据需要进行转义处理。
[0061] 表 1
[0062]
【权利要求】
1. 一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方法，所述的数字多点分 布系统包括依次连接的信源接入单元、扩展单元、远端单元和射频功率放大模块，其特征在 于，所述的通信方法具体为： 将远端单元和射频功率放大模块采用腔体隔离，在远端单元上连接第一 RS-485模块， 射频功率放大模块上连接第二RS-485模块，所述的第一 RS-485模块和第二RS-485模块间 通过RS-485总线连接，所述的远端单元与射频功率放大模块通过RS-485总线以数据包的 形式进行通信交互。
2. 根据权利要求1所述的一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方 法，其特征在于，所述的数据包由起始标志单元、命令单元、校验单元和结束标志单元组成， 其中， 所述的起始标志单元和结束标志单元均为1字节长度的固定16进制数； 所述的命令单元包括命令控制头和命令体； 所述的校验单元为2字节长度的CRC检验和。
3. 根据权利要求2所述的一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方 法，其特征在于，所述的命令控制头包括功放模块地址、命令编号、应答标志和命令体长度。
4. 根据权利要求2所述的一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方 法，其特征在于，该通信方法具体包括远端单元接收数据包部分和射频功率放大模块接收 数据包部分，其中， 所述的远端单元接收数据包部分包括以下步骤： A1)第一 RS-485模块接收数据包存储在RS-485缓存中； A2)远端单元从RS-485缓存读取数据，判断当前读取的数据是否为起始标志单元，若 是，则执行步骤A3)，若否，则返回步骤A2); A3)远端单元将当前状态从"IDLE"转换为"BUSY" ： A4)远端单元从RS-485缓存读取数据，判断当前读取的数据是否为结束标志单元，若 是，则执行步骤A6)，若否，则执行步骤A5); A5)判断当前数据是否需要进行转义处理，若是，则对当前数据进行转义处理，若否，则 将当前数据保存入有效数据包缓存； A6)判断当前数据长度是否行效，若是，则将当前数据放入消息队列，并发送，执行步骤 A7)，若否，则将数据释放，执行步骤A7); A7)远端单元将当前状态从"BUSY"转换为"IDLE" ： 所述的射频功率率放大模块接收数据包部分包括以下步骤： B1)初始化第二RS-485模块、AD转换器和保护定时器； B2)判断第二RS-485模块的RS-485缓存是否接收到有效的数据包，若是，则执行步骤 B3)，若否，则返回步骤B2); B3)根据协议格式对数据包进行解析，并进行相应处理： 若数据包为查询功能数据包，则从相应任务中所得的数据进行打包，通过RS-485总 线返回给远端单元；若数据包为设置功能数据包，则进行相应设置后，将设置结果通过 RS-485总线返回给远端单元； B4)返回步骤B2)。
5. 根据权利要求4所述的一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方 法，其特征在于，所述的转义处理指：将命令单元和校验单元中的数据转换为设定的转义字 符。
6. 根据权利要求4所述的一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方 法，其特征在于，所述的查询功能包括查询温度、查询GSM载波功率和查询WCDMA载波功 率； 所述的设置功能包括设置GSM开关、设置WCDMA开关、设置温度标准、设置GSM载波功 率校准和设置WCDMA载波功率校准。
7. 根据权利要求4所述的一种数字多点分布系统远端单元与功率放大器间的通信方 法，其特征在于，所述的保护定时器根据设定的间隔时间启动定时器中断服务程序。
【文档编号】H04L29/08GK104301367SQ201410095496
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】赵霞, 王业通 申请人:同济大学