專利名稱：利用gsm時隙同步信號實現(xiàn)節(jié)能的節(jié)能型光纖直放站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及GSM (global system for mobile communications,全球移動通信系 統(tǒng))的直放站，尤其涉及一種利用GSM時隙同步信號實現(xiàn)節(jié)能的節(jié)能型光纖直放站。
背景技術(shù)：
GSM采用TDMA (Time Division Multiple Access,時分多址)禾P FDMA (Frequency
Division Multiple Access頻分多址)相結(jié)合并復(fù)用跳頻的多址方式。頻率范圍被分為一
個個載波，每個載波又被定義為一個TDMA幀，分為8個時隙(TS)，即8個信道，用戶通話或
者相關(guān)控制信息都是通過占用某個具體信道(時隙)來實現(xiàn)相關(guān)功能的。 目前的GSM光纖直放站中，無論設(shè)備狀態(tài)是忙或者是閑，各時隙是否有用戶占用，
設(shè)備中的功放都是常開的。而實際上，在無用戶占用的時隙，可以將功放關(guān)斷以降低整機設(shè)
備的能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，提供了一種利用GSM時隙
同步信號實現(xiàn)節(jié)能的節(jié)能型光纖直放站。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 本發(fā)明工作環(huán)境包括基站、耦合器和重發(fā)天線，主要設(shè)置有第1雙工耦合濾波器、 光收發(fā)一體化近端模塊、光收發(fā)一體化遠端模塊、時隙控制模塊、低噪放、功放、第2雙工耦 合濾波器、第1M0DEM1、第1主監(jiān)控盤、第1電源、第2主監(jiān)控盤、門禁、第2電源、電池、第 2M0DEM和光纖；
其連接關(guān)系是 基站、耦合器和第1雙工耦合濾波器前后依次連接后分為兩路 第1雙工耦合濾波器、光收發(fā)一體化近端模塊、光纖、光收發(fā)一體化遠端模塊、功
放、第2雙工耦合濾波器和重發(fā)天線前后依次連接組成下行鏈路； 重發(fā)天線、第2雙工耦合濾波器、低噪放、時隙控制模塊、光收發(fā)一體化遠端模塊、 光纖、光收發(fā)一體化近端模塊和第1雙工耦合濾波器前后依次連接組成上行鏈路；
另外，第1M0DEM分別與第1雙工耦合濾波器和第1主監(jiān)控盤連接，第1主監(jiān)控盤 與光收發(fā)一體化近端模塊連接； 第2M0DEM分別與第2雙工耦合濾波器和時隙控制模塊連接， 第2主監(jiān)控盤分別與光收發(fā)一體化遠端模塊、時隙控制模塊、低噪放、功放、第
2M0DEM和門禁連接； 時隙控制模塊與功放連接； 第1、2電源和電池負責供電。 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點、特點和積極效果 1、能根據(jù)上行各載頻業(yè)務(wù)信道的占用信息控制對應(yīng)時隙內(nèi)下行功放的開關(guān)狀態(tài)，
4當某個業(yè)務(wù)信道時隙有用戶占用時，打開下行功放，當某個業(yè)務(wù)信道時隙無用戶占用時，關(guān) 斷下行功放，從而提高下行功放的利用率，達到節(jié)能降耗的目的。2、實現(xiàn)簡單，成本低廉，精度高。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是時隙控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是中央處理器工作流程圖。其中l(wèi)-基站；2_親合為；3-第l雙工耦合濾波器；4-光收發(fā)一體化近端模塊；5-光收發(fā)一體化遠端模塊；6_時隙控制模塊；7-低噪放(LNA);8-功放(PA);9-第2雙工耦合濾波器；10-重發(fā)天線；11-第l調(diào)制解調(diào)器(MODEM);12-第1主監(jiān)控盤；13-第1電源；14-第2主監(jiān)控盤；15-門禁;16-第2電源；17-電池；18-第2調(diào)制解調(diào)器(MODEM);19-光纖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細說明一、總體 如圖l所示，本發(fā)明工作環(huán)境包括基站1、耦合器2和重發(fā)天線IO，主要設(shè)置有第 1雙工耦合濾波器3、光收發(fā)一體化近端模塊4、光收發(fā)一體化遠端模塊5、時隙控制模塊6、 低噪放7、功放8、第2雙工耦合濾波器9、第1M0DEM11、第1主監(jiān)控盤12、第1電源13、第2 主監(jiān)控盤14、門禁15、第2電源16、電池17、第2M0DEM18和光纖19 ;
其連接關(guān)系是 基站1信號經(jīng)過耦合器2耦合送入第1雙工耦合濾波器3 ; 在下行鏈路，第1雙工耦合濾波器3通過射頻線與光收發(fā)一體化近端模塊4連接，光收發(fā)一體化近端模塊4通過光纖19與光收發(fā)一體化遠端模塊5連接，光收發(fā)一體化遠端 模塊5通過射頻線與功放8連接，功放8通過射頻線與第2雙工耦合濾波器9連接，最后第 2雙工耦合濾波器9與重發(fā)天線10連接； 在上行鏈路，第2雙工耦合濾波器9通過射頻線與低噪放7連接，低噪放7通過射 頻線與時隙控制模塊6連接，時隙控制模塊6通過射頻線與光收發(fā)一體化遠端模塊5連接， 光收發(fā)一體化遠端模塊5通過光纖19與光收發(fā)一體化近端模塊4連接，光收發(fā)一體化近端 模塊4通過射頻線與第1雙工耦合濾波器3連接； 另外，第1M0DEM11通過射頻線與第1雙工耦合濾波器3連接，第1M0DEM11通過 監(jiān)控線與第1主監(jiān)控盤12連接，第1主監(jiān)控盤12通過監(jiān)控線與光收發(fā)一體化近端模塊4 連接，第1電源13通過電源線分別給光收發(fā)一體化近端模塊4、第1主監(jiān)控盤12供電；第 2M0DEM18通過射頻線與第2雙工耦合濾波器9連接，第2主監(jiān)控盤14通過監(jiān)控線分別與 光收發(fā)一體化遠端模塊5、時隙控制模塊6、低噪放7、功放8、第2M0DEM18、門禁15連接，第 2M0DEM18通過電源線與時隙控制模塊6連接，時隙控制模塊6通過監(jiān)控線與功放8連接，第 2電源16通過電源線分別給光收發(fā)一體化遠端模塊5、時隙控制模塊6、低噪放7、功放8、第 2主監(jiān)控盤14供電； 電池17通過電源線與第2主監(jiān)控盤14連接。
其工作原理是 上行鏈路手機發(fā)射的信號通過遠端機的重發(fā)天線10進入第2雙工耦合濾波器 9，然后進入低噪放7進行放大，接著進入時隙控制模塊6，時隙控制模塊6耦合一部分上行 信號進行功率檢測，得上行功率檢測電壓信號送入電壓比較器與通過第2主監(jiān)控盤14設(shè)置 的門限電壓進行比較，如果上行功率檢測電壓信號高于門限電壓，則認為該業(yè)務(wù)信道時隙 有用戶占用，則輸出低電平PA控制信號控制下行功放8打開；如果上行功率檢測電壓信號 低于門限電壓，則認為該業(yè)務(wù)信道時隙無用戶占用，則輸出高電平PA控制信號控制下行功 放8關(guān)斷。同時遠端第2M0DEM18輸出特征信號送入時隙控制模塊6，時隙控制模塊6根據(jù) 該特征信號以及第2主監(jiān)控盤14送入的TA值找到GSM時隙同步信號，即確定上下行基本 幀各時隙的定位信息。上行信號通過時隙控制模塊6直通輸出，進入光收發(fā)一體化遠端模 塊5與遠端的監(jiān)控信號合路后調(diào)制為光信號，最后進入光纖19出整機。近端機首先用光收 發(fā)一體化近端模塊4將光信號調(diào)解為射頻信號，并將其中的監(jiān)控信號分離出來送給近端第 1主監(jiān)控盤12，對射頻信號進行一定放大或者衰減的可調(diào)性控制，射頻信號最后經(jīng)過第1雙 工耦合濾波器3濾波后出整機并通過耦合器2進入基站1。 下行鏈路基站1下行信號通過耦合器2送入近端機，首先經(jīng)過第1雙工耦合濾波 器3濾波，接著進入光收發(fā)一體化近端模塊4與近端機第1主監(jiān)控盤12的監(jiān)控信號合路并 被調(diào)制為光信號，最后進入光纖19進行長距離傳播；遠端機中的光收發(fā)一體化遠端模塊5 將光纖19送來的光信號解調(diào)為射頻信號并放大后送入下一級的功放8，同時將其中的監(jiān)控 信號分離出來送給第2遠端主監(jiān)控盤14，功放8根據(jù)時隙控制模塊6輸出的PA控制信號選 擇時隙放大下行信號，即在廣播信道時隙以及其他控制信道時隙保持功放常開，放大下行 信號；在上行業(yè)務(wù)信道有用戶占用的時隙控制功放打開，放大下行信號；在上行業(yè)務(wù)信道 無用戶占用的時隙控制功放關(guān)斷，不放大下行信號。從而，在保證通話正常的情況下，提高 下行功放的利用率，達到GSM光纖直放站節(jié)能降耗的目的。下行信號經(jīng)過功放8放大后進入第2雙工耦合濾波器濾波9，最后通過重發(fā)天線10對覆蓋區(qū)進行覆蓋。
二、各功能塊 下述各功能塊除時隙控制模塊6夕卜，均為常用件。
1、基立占1 基站1是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心，與移動電話終端 之間進行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺。
2、耦合器2 耦合器2是從主干通道中提取出部分射頻信號的器件。根據(jù)基站發(fā)射功率以及設(shè)
備需要信號大小選用適合耦合度的耦合器。 3 、第1雙工耦合濾波器3 雙工耦合濾波器3是兩個不同頻帶濾波器的組合，一個為上行帶通濾波器，一個 為下行帶通濾波器。能實現(xiàn)從基站耦合下行信號給MODEM以及把MODEM的上行信號從耦合 口送出給基站。 4、光收發(fā)一體化近端模塊4 光收發(fā)一體化近端模塊4負責將GSM射頻信號與監(jiān)控信號合路后轉(zhuǎn)換成光信號，
通過光纖傳輸?shù)竭h端。 5、光收發(fā)一體化遠端模塊5 光收發(fā)一體化遠端模塊5負責將光信號解調(diào)為GSM射頻信號，同時將其中的監(jiān)控 信號分離出來送給主監(jiān)控盤14。光收發(fā)一體化遠端模塊5與光收發(fā)一體化近端模塊4組成 光收發(fā)一體化模塊，提供一定的射頻增益，同時還具有功率檢測、ALC控制和增益控制等功 能。 6、時隙控制模塊6 (1)時隙控制模塊6是實現(xiàn)本發(fā)明節(jié)能的核心部件，選用公司自研模塊 腦TC-II-01A。 如圖2，時隙控制模塊6工作環(huán)境包括第2M0DEM18和第2主監(jiān)控盤14，設(shè)置有 FPGA601、電壓比較器602、檢波芯片603、MCU604和D/A605 ;
其連接關(guān)系是第2主監(jiān)控盤14與第2M0DEM 18連接，控制第2M0DEM18定時撥打電話；
第2M0DEM18與FPGA601連接，傳輸?shù)?M0DEM18的特征信號；
第2主監(jiān)控盤14與MCU604連接，進行485通信；
MCU 604與FPGA601連接，進行數(shù)據(jù)傳輸； FPGA601、D/A605和電壓比較器602前后依次連接，輸出門限電壓信號； 檢波芯片603、電壓比較器602和FPGA601前后依次連接，組成上行檢波比較鏈
路； FPGA601輸出PA控制信號。 ①FPGA(Field-Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列，)601
FPGA601選用Altera公司的EP2C5T144C8。其功能是進行數(shù)據(jù)處理。
②電壓比較器602 電壓比較器602選用TI公司的LM239D。其功能是比較門限電壓信號與上行功率
7檢波電壓信號，得上行各時隙的占用信息。
③檢波芯片603 檢波芯片603選用ADI公司的AD8362ARUZ。其功能是對上行信號進行功率檢測得 上行功率檢波電壓信號。 ④MCU(Microcontroller Unit,微控制器)604 MCU 604選用Microchip公司得PIC18LF2420。其功能是完成與FPGA以及上位機 的通信。 ⑤D/A 605D/A (數(shù)模轉(zhuǎn)換器)605選用TI公司的TLV5628IDW。其功能是把FPGA輸出的門限 電壓數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號送入電壓比較器602與上行功率檢測電壓信號進行比較。
時隙控制模塊6的工作原理是 根據(jù)第2M0DEM18送來的特征信號與第2主監(jiān)控盤14送來的上行時間提前量TA值 找到GSM時隙同步信號，即確定上、下行基本幀各時隙的定位信息，并在廣播信道時隙以及 其他控制信道時隙保持下行功放8常開。同時時隙控制模塊6耦合部分上行信號送入檢波 芯片603進行功率檢測，得到上行功率檢測電壓信號送入電壓比較器602與通過主監(jiān)控盤 14設(shè)置的門限電壓進行比較，來判斷各業(yè)務(wù)信道時隙的占用情況，如果功率檢測電壓信號 高于門限電壓，則認為該業(yè)務(wù)信道時隙有用戶占用，如果功率檢測電壓信號低于門限電壓， 則認為該業(yè)務(wù)信道時隙無用戶占用，從而得到PA開關(guān)控制信號控制下行功放8的開、關(guān)，當 上行業(yè)務(wù)信道時隙無用戶占用時，控制下行功放8關(guān)斷，當上行業(yè)務(wù)信道時隙有用戶占用 時，控制下行功放8打開。 (2)時隙控制模塊6中的MCU604的工作流程
如圖3， MCU604的工作流程包括下列步驟
①開始611;
②系統(tǒng)初始化612 包括端口初始化，設(shè)置波特率，設(shè)置晶振類型，定時器初始化，恢復(fù)掉電之前參數(shù) 等. ③分析是否收到串口數(shù)據(jù)613，否則到下一步驟④；是則分析命令是否按照協(xié)議 通過615 :是則進行對應(yīng)的功能模塊的處理，并回協(xié)議命令數(shù)據(jù)617 ;否則跳轉(zhuǎn)到步驟③；
檢查串口是否錯誤，并累加錯誤次數(shù)614 ; ⑤分析串口發(fā)送錯誤次數(shù)是否已到616，是則到下一步驟⑥，否則跳轉(zhuǎn)到步驟③；
將串口改為接收狀態(tài)，清串口錯誤計數(shù)器618 ;然后跳轉(zhuǎn)到步驟③進行下一輪。
7、低噪放(LNA)7 低噪放(LNA)7的主要作用是放大天線從空中接收到的微弱移動終端信號，降低 噪聲干擾，以供系統(tǒng)解調(diào)出所需的信息數(shù)據(jù)。
8、功放(PA)8 功放(PA)8負責射頻信號放大，帶有時隙開關(guān)功能，能快速開關(guān)，開關(guān)時間小于 10us。 9 、第2雙工耦合濾波器9 第2雙工耦合濾波器9同第1雙工耦合濾波器3。
10、重發(fā)天線10 重發(fā)天線10負責將射頻信號發(fā)射到覆蓋區(qū)實現(xiàn)覆蓋，同時接收覆蓋區(qū)的移動終端信號進行放大。 11、第1調(diào)制解調(diào)器(M0DEM1) 11 第1M0DEM11主要用來實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 12、第1主監(jiān)控盤12 第1主監(jiān)控盤12主要用來監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)，以及實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置與查詢，并與
遠端監(jiān)控盤通信。 13、第1電源13 第1電源13為通信用開關(guān)電源。 14、第2主監(jiān)控盤14。 第2主監(jiān)控盤14同第1主監(jiān)控盤12 。 15、門禁15 門禁15的主要作用是當設(shè)備門打開時，實現(xiàn)門禁告警。 16、第2電源16 第2電源16同第1電源13。 17、電池17 電池17的主要作用是當設(shè)備掉電時，維持監(jiān)控盤工作，實現(xiàn)掉電告警。 18、第2M0DEM18 第2M0DEM118在正常工作情況下，能輸出每4. 62ms翻轉(zhuǎn)一次的高低特征方波信號。 19、光纖19 光纖19負責光信號傳輸。
9
權(quán)利要求
一種利用GSM移動通信系統(tǒng)時隙同步信號實現(xiàn)節(jié)能的節(jié)能型光纖直放站，工作環(huán)境包括基站、耦合器和重發(fā)天線，其特征在于主要設(shè)置有第1雙工耦合濾波器、光收發(fā)一體化近端模塊、光收發(fā)一體化遠端模塊、時隙控制模塊、低噪放、功放、第2雙工耦合濾波器、第1MODEM、第1主監(jiān)控盤、第1電源、第2主監(jiān)控盤、門禁、第2電源、電池、第2MODEM和光纖；其連接關(guān)系是基站、耦合器和第1雙工耦合濾波器前后依次連接后分為兩路第1雙工耦合濾波器、光收發(fā)一體化近端模塊、光纖、光收發(fā)一體化遠端模塊、功放、第2雙工耦合濾波器和重發(fā)天線前后依次連接組成下行鏈路；重發(fā)天線、第2雙工耦合濾波器、低噪放、時隙控制模塊、光收發(fā)一體化遠端模塊、光纖、光收發(fā)一體化近端模塊和第1雙工耦合濾波器前后依次連接組成上行鏈路；另外，第1MODEM分別與第1雙工耦合濾波器和第1主監(jiān)控盤連接，第1主監(jiān)控盤與光收發(fā)一體化近端模塊連接；第2MODEM分別與第2雙工耦合濾波器和時隙控制模塊連接；第2主監(jiān)控盤分別與光收發(fā)一體化遠端模塊、時隙控制模塊、低噪放、功放、第2MODEM和門禁連接；時隙控制模塊與功放連接；第1、2電源和電池負責供電。
2. 按權(quán)利要求l所述的節(jié)能型光纖直放站，其特征在于時隙控制模塊(6): 時隙控制模塊(6)工作環(huán)境包括第2M0DEM(18)和第2主監(jiān)控盤(14)，設(shè)置有FPGA(601)、電壓比較器(602)、檢波芯片(603) 、 MCU(604)和D/A(605); 其連接關(guān)系是第2主監(jiān)控盤(14)與第2M0DEM(18)連接，控制第2M0DEM(18)定時撥打電話； 第2M0DEM(18)與FPGA(601)連接，傳輸?shù)?M0DEM(18)的特征信號； 第2主監(jiān)控盤(14)與MCU(604)連接，進行(485)通信； MCU(604)與FPGA(601)連接，進行數(shù)據(jù)傳輸；FPGA(601)、D/A(605)和電壓比較器(602)前后依次連接，輸出門限電壓信號； 檢波芯片(603)、電壓比較器(602)和FPGA(601)前后依次連接，組成上行檢波比較鏈路；FPGA(601)輸出PA控制信號。
3. 按權(quán)利要求l所述的節(jié)能型光纖直放站，其特征在于時隙控制模塊(6)的MCU(604) 的工作流程包括下列步驟① 開始(601);② 系統(tǒng)初始化(602)包括端口初始化，設(shè)置波特率，設(shè)置晶振類型，定時器初始化，恢復(fù)掉電之前參數(shù)；③ 分析是否收到串口數(shù)據(jù)(603)，否則到下一步驟④；是則分析命令是否按照協(xié)議通 過(605):是則進行對應(yīng)的功能模塊的處理，并回協(xié)議命令數(shù)據(jù)(607);否則跳轉(zhuǎn)到步驟 ③；④ 檢查串口是否錯誤，并累加錯誤次數(shù)(604);⑤ 分析串口發(fā)送錯誤次數(shù)是否已到(606)，是則到下一步驟⑥，否則跳轉(zhuǎn)到步驟③；⑥ 將串口改為接收狀態(tài)，清串口錯誤計數(shù)器(608);然后跳轉(zhuǎn)到步驟③進行下一輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用GSM時隙同步信號實現(xiàn)節(jié)能的節(jié)能型光纖直放站，涉及GSM的直放站。本發(fā)明根據(jù)上行各載頻業(yè)務(wù)信道的占用信息控制對應(yīng)時隙內(nèi)下行功放的開關(guān)狀態(tài)，即當某個業(yè)務(wù)信道時隙有用戶占用時，打開下行功放，當某個業(yè)務(wù)信道時隙無用戶占用時，關(guān)斷下行功放，從而提高下行功放的利用率，達到節(jié)能降耗的目的。本發(fā)明工作環(huán)境包括基站、耦合器和重發(fā)天線；設(shè)置有第1雙工耦合濾波器、光收發(fā)一體化近端模塊、光收發(fā)一體化遠端模塊、時隙控制模塊、低噪放、功放、第2雙工耦合濾波器、第1MODEM1、第1主監(jiān)控盤、第1電源、第2主監(jiān)控盤、門禁、第2電源、電池、第2MODEM和光纖；本發(fā)明實現(xiàn)簡單，成本低廉，精度高。
文檔編號H04B7/14GK101741463SQ200910273329
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者曲鑫, 楊耀庭, 王志勇, 許芳 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責任公司