一种基于FPGA的TDD-LTE同步模块的制作方法

本实用新型属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种基于fpga的tdd-lte同步模块。

背景技术：

直放站作为一种无线信号中继产品，其与基站相比，具有结构简单、投资较少和安装方便等优点，能够快速解决室内覆盖等问题，因此被广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，以用于提高通信质量，解决掉话等问题。

4g网络分为tdd-lte(时分)和fdd-lte(频分)两种，中国移动的4g网络为tdd-lte，具体而言，其上下行信号通过不同时间进行区分，所以中国移动的tdd-lte直放站需要获取tdd-lte上下行的同步信号，指示出开启上行通道的时刻以及开启下行通道的时刻，才能实现向下传送和向上传送信息。

目前获取tdd-lte上下行的同步信号的常规手段是使用4g手机基带套片的方案，该方案使用消费类的手机基带芯片进行功能裁剪，由于手机基带套片设计已经定型，虽然只需要生成同步信号功能，但是其余部分还是存在，所以成本昂贵且批量生产产线工艺要求高。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于fpga的tdd-lte同步模块，其目的在于通过采用fpga组成的同步模块实现tdd-lte上下行的同步信号传输，由此解决现有技术采用使用4g手机基带套片实现tdd-lte上下行的同步信号传输而导致的功耗高、成本高、技术难度大且不易维修的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于fpga的tdd-lte同步模块，其特征在于，包括：天线、运算放大器、混频器、本振芯片、模数转换器、fpga芯片及晶振；其中：

所述天线用于接收外部射频信号并输出；

所述运算放大器，其输入端与所述天线输出端连接，用于接收所述射频信号并放大；

所述混频器，其包括2个输入端，其中一个输入端与所述运算放大器的输出端相连，用于接收放大后的射频信号；其另一个输入端与所述本振芯片的输出端相连，用于接收本振芯片输出的另一频率的射频信号；所述混频器用于将其输入端接收到的两个射频信号进行混频处理并输出预设频率的射频信号；

所述模数转换器，其输入端与所述混频器的输出端相连，以接收所述混频器输出的射频信号，并将该射频信号转换为数字信号；

所述fpga芯片，其输入端与所述模数转换器输出端连接，以接收所述模数转换器输出的数字信号并处理，以输出tdd-lte同步信号；

所述晶振与所述模数转换器、fpga芯片及本振芯片均信号连接，用于为所述模数转换器、fpga芯片及本振芯片提供工作时钟信号。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其预设频率为1880mhz～2635mhz。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其本振芯片，其输出的射频信号为1880mhz～2635mhz。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其本振芯片为美信公司的max2870。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其运算放大器，其将接收到的射频信号放大20db～40db。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其时钟信号为本地晶振或外部时钟电路。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其时钟信号为20mhz～40mhz。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其fpga为西安智多晶的sl2-25。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其模数转换器为美信公司的max1421。

优选地，所述的基于fpga的tdd-lte同步模块，其混频器为韩国rm公司的rm210。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

(1)针对现有技术的通过使用4g手机基带套片获取tdd-lte上下行的同步信号而导致的成本高、芯片利用率低且技术难度大的问题，本实用新型提供的一种基于fpga的tdd-lte同步模块，通过采用fpga组成的同步模块实现tdd-lte上下行的同步信号传输功能，具体地，通过天线接收射频信号，该射频信号经运算放大器放大后进入混频器，所述混频器将运算放大器输出的信号和本振芯片产生的另一频率信号进行混频并输出至模数转换器，所述模数转换器将射频信号转换为数字信号并输入至fpga芯片进行处理，从而实现输出tdd-lte同步信号，同时，所述晶振为所述模数转换器、fpga芯片及本振芯片提供工作时钟信号，以保证模块正常工作；本实用新型通过采用天线、运算放大器、混频器、本振芯片、模数转换器、fpga芯片及晶振组成的同步模块替代现有4g手机基带套片，从而实现了tdd-lte上下行同步信号传输功能，不仅结构简单，且各器件相互独立，维护简单，降低了生产成本，提高了系统的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的一种基于fpga的tdd-lte同步模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

目前获取tdd-lte上下行的同步信号的常规手段是使用4g手机基带套片的方案；其中，基带芯片是指用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码的芯片；具体地说，就是发射时，把语音或其他数据信号编码成用来发射的基带码；接收时，把收到的基带码解码为语音或其他数据信号，它主要完成通信终端的信息处理功能；同时，基带芯片也负责地址信息、文字信息和图片信息等的编译；因此，基带芯片是一种集成度非常复杂的soc，其主要包括五个子块：cpu处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块；因此，集成度高，工艺复杂，且不易维护。

当采用使用4g手机基带套片获取tdd-lte上下行的同步信号时，需要对其进行功能裁剪，由于手机基带套片设计已经定型，虽然只需要生成同步信号功能，但是其余部分还是存在，所以成本昂贵且批量生产产线工艺要求高。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于fpga的tdd-lte同步模块，如图1所示，包括：天线、运算放大器、混频器、本振芯片、模数转换器、fpga芯片及晶振；其中：

所述天线用于接收外部射频信号并输出；具体而言，在通信网络中，空中有基站、直放站等发出的微弱的射频信号，所述天线可以捕捉该微弱的射频信号，并传输至运算放大器进行放大；所述天线接收的射频信号范围优选为1880mhz～2635mhz。

所述运算放大器，其输入端与所述天线输出端连接，用于接收所述射频信号并放大；具体而言，所述运算放大器优选为美国ti公司的lmv321，其可将接收到的射频信号放大20db～40db；

所述混频器，其包括2个输入端，其中一个输入端与所述运算放大器的输出端相连，用于接收放大后的射频信号；其另一个输入端与所述本振芯片的输出端相连，用于接收本振芯片输出的另一频率的射频信号；所述混频器用于将其输入端接收到的两个射频信号进行混频处理并输出预设频率的射频信号；具体而言，所述混频器优选为韩国rm公司的rm210，其接收端可接收的频率范围为1870mhz～2635mhz，其输出端输出的预设频率为5mhz～15mhz；

所述本振芯片，其输出端与所述混频器的其中一个输入端相连，用于输出的另一频率的射频信号，以供所述混频器将两个频率信号进行混频处理；具体而言；所述本振芯片，其型号为美信公司的max2870，其输出的频率范围为1870mhz～2625mhz；

所述模数转换器，其输入端与所述混频器的输出端相连，以接收所述混频器输出的射频信号，并将该射频信号转换为数字信号；具体而言，所述模数转换器，其型号优选为美信公司的max1421，其采样频率为20msps～40msps，以将该射频信号转换为符合要求的数字信号；

所述fpga芯片，其输入端与所述模数转换器输出端连接，以接收所述模数转换器输出的数字信号并处理，以输出tdd-lte同步信号；具体而言，所述fpga芯片为西安智多晶的sl2-25，其可对所述模数转换器输出的数字信号进行抽取滤波，从而使得该数字信号速率下降至10msps～20msps；所述fpga芯片对降速率后的数字信号进行导频信号特征提取，以得到上下行时隙配比，进而得到上下行同步信号以输出。

所述晶振与所述模数转换器、fpga芯片及本振芯片均信号连接，用于为所述模数转换器、fpga芯片及本振芯片提供工作时钟信号；具体而言，所述时钟信号为本地晶振或外部时钟电路，其提供的时钟信号频率为20mhz～40mhz。

本实用新型提供的一种基于fpga的tdd-lte同步模块，通过采用fpga组成的同步模块实现tdd-lte上下行的同步信号传输功能，具体地，通过天线接收射频信号，该射频信号经运算放大器放大后进入混频器，所述混频器将运算放大器输出的信号和本振芯片产生的另一频率信号进行混频并输出至模数转换器，所述模数转换器将射频信号转换为数字信号并输入至fpga芯片进行处理，从而实现输出tdd-lte同步信号，同时，所述晶振为所述模数转换器、fpga芯片及本振芯片提供工作时钟信号，以保证模块正常工作；本实用新型通过采用天线、运算放大器、混频器、本振芯片、模数转换器、fpga芯片及晶振组成的同步模块替代现有4g手机基带套片，从而实现了tdd-lte上下行同步信号传输功能，不仅结构简单，且各器件相互独立，维护简单，降低了生产成本，提高了系统的稳定性。

同时，本实用新型提供的一种基于fpga的tdd-lte同步模块，由于采用国产fpga芯片，更一步降低了生产成本和维修难度，具有更好的适用性。

以下结合实施例作进一步说明：

本实用新型提供了一种基于fpga的tdd-lte同步模块，如图1所示，包括：天线、运算放大器、混频器、本振芯片、模数转换器、fpga芯片及晶振；其中：

所述天线为中国移动微型放大器外置天线，其用于接收中国移动tdd-lte1880mhz～2635mhz射频信号；

所述运算放大器为美国ti公司的lmv321，其输入端与所述天线输出端连接，用于接收所述射频信号并放大30db；

所述混频器为韩国rm公司的rm210，其包括2个输入端，其中一个输入端与所述运算放大器的输出端相连，其另一个输入端与所述本振芯片的输出端相连，用于将其输入端接收到的两个射频信号进行混频处理并输出预设频率的射频信号；所述混频器，其接收端可接收的频率范围为1870mhz～2635mhz，其输出端输出的预设频率为10mhz；

所述本振芯片为美信公司的max2870，其输出端与所述混频器的其中一个输入端相连，其输出的频率范围为1870mhz～2625mhz；

所述模数转换器为美信公司的max1421，其输入端与所述混频器的输出端相连，其采样频率为30.72mhz；

所述fpga芯片为西安智多晶的sl2-25，其输入端与所述模数转换器输出端连接，以用于对所述模数转换器输出的数字信号进行抽取滤波，从而使得该数字信号速率下降至15.36mhz；所述fpga芯片对降速率后的数字信号进行导频信号特征提取，以得到上下行时隙配比，进而得到上下行同步信号以输出。

所述晶振为本地晶振，其型号为泰晶科技的tj-30.72mhz晶振，其与所述模数转换器、fpga芯片及本振芯片均信号连接，用于为所述模数转换器、fpga芯片及本振芯片提供工作时钟信号；所述时钟信号频率为30.72mhz。

工作时：中国移动lteband38频点2580mhz的微弱空中信号，所述天线接收该空中信号并传输至运算放大器，所述运算放大器将该信号放大30db后送入混频器；同时，所述本振芯片max2870产生一个2570mhz的信号送入混频器，与2580mhz空中信号混频，混频后得到10mhz频点的中频信号并将该信号输出至所述模数转换器；所述模数转换器max1421的采集速率为30.72msps，经混频后该中频信号满足奈奎斯特采样定理，已落入adcmax1421的频率采集范围，经过adc模拟转数字采集后送入fpga芯片；所述fpga芯片对该数字信号进行抽取滤波，抽取2倍后速率降为15.36msps。此时通过对降速率的数字信号进行导频信号特征提取，得到上下行时隙配比，从而得到上下行同步信号，最后fpga芯片会输出该同步信号。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。