用于電纜隧道中的td-scdma基站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基站設(shè)備，尤其涉及一種可以在電纜隧道環(huán)境中正常工作，為所在環(huán)境提供TD-SCDMA無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋的基站設(shè)備，由電子開(kāi)關(guān)（1）、調(diào)制解調(diào)模塊（2）、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（7）、收發(fā)接口模塊（3）、單片機(jī)（6）和時(shí)鐘模塊（5）組成。本發(fā)明將原有通過(guò)電纜傳輸?shù)哪M電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成高頻率的數(shù)字電信號(hào)，以便在光纖中傳輸?？梢栽陔娎|隧道這樣長(zhǎng)距離的使用環(huán)境中，克服采用傳統(tǒng)的通信電纜帶來(lái)的信號(hào)衰減問(wèn)題，提高傳輸可靠性，同時(shí)提供更好的抗電磁干擾能力，可以穩(wěn)定的提供地面環(huán)境同樣的TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的有效覆蓋。
【專利說(shuō)明】用于電纜隧道中的TD-SCDMA基站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基站設(shè)備，尤其涉及一種可以在電纜隧道環(huán)境中正常工作，為所在環(huán)境提供TD-SCDMA無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋的基站設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]基站與地面設(shè)備是需要傳輸線實(shí)現(xiàn)相互通信的，通常采用的是通信電纜。雖然通信電纜具有屏蔽作用，但是電纜隧道是個(gè)長(zhǎng)距離的應(yīng)用環(huán)境，通信電纜距離過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致需要傳送的電信號(hào)衰減過(guò)大，接收出現(xiàn)錯(cuò)誤，從而限制了基站在電纜隧道中的使用。另外所需的通信電纜距離越長(zhǎng)，施工安裝工作量也就越多，使用維護(hù)成本也就越高。
[0003]TD-SCDMA基站需要與地面設(shè)備相互通信，共同構(gòu)成無(wú)線通系統(tǒng)。通常情況下，TD-SCDMA基站與地面設(shè)備通信都需要通過(guò)專門鋪設(shè)電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于通信電纜采用的是銅作為傳輸介質(zhì)，一定距離的通信電纜會(huì)對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生衰減。比如規(guī)格為AWG18的電纜，其電阻率為21.4ΩΛι?，經(jīng)過(guò)100米之后，可以降低信號(hào)電壓(100*21.4/1000) *0.1=0.214V(假定傳輸電流100mA)，而經(jīng)過(guò)550米之后，信號(hào)電壓衰減=0.214*5.5=1.18V，已經(jīng)接近TTL電平(3.3V)的噪聲容限(2V)，將會(huì)產(chǎn)生信號(hào)接收錯(cuò)誤。可見(jiàn)隨著基站與地面設(shè)備之間距離的增加，通信電纜的信號(hào)衰減導(dǎo)致傳輸質(zhì)量越來(lái)越差，同時(shí)成本和施工難度越來(lái)越高，對(duì)電纜隧道場(chǎng)景的應(yīng)用會(huì)有很大的局限性。而對(duì)于光纖傳輸介質(zhì)的通信電纜來(lái)說(shuō)，衰減率為0.3dB/km, 1000米的距離相當(dāng)于TTL信號(hào)電平降低0.115V (假設(shè)Ul是輸入信號(hào)，U2是輸出信號(hào)，Ul/U2=10 (0.3/20)=1.0 3 5,AU=U1-U2=3.3- (3.3/1.035)=0.115V)。這遠(yuǎn)小于金屬通信電纜的衰減。
[0004]在同樣額定噪聲容限條件下，采用光纖傳輸?shù)木嚯x可以接近10km。另外光纖內(nèi)光信號(hào)的傳輸不受電磁場(chǎng)干擾的影響，更適合在電纜隧道這樣的環(huán)境中使用。
[0005]因此,為配合光纖傳輸在電力`系統(tǒng)電纜隧道中的應(yīng)用，亟待開(kāi)發(fā)一種與之配套的可提供光信號(hào)輸出的TD-SCDMA基站設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新型TD-SCDMA基站，其內(nèi)部具有在傳輸模塊部分經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，可以采用光纖與地面設(shè)備通信傳輸。經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)試，能夠很好的解決長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，適應(yīng)在電纜隧道這樣的特殊環(huán)境中正常工作。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的:
用于電纜隧道的TD-SCDMA基站，電子開(kāi)關(guān)、調(diào)制解調(diào)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、收發(fā)接口模塊、單片機(jī)和時(shí)鐘模塊組成，收發(fā)接口模塊由FPGA邏輯器件和光電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，基站電子開(kāi)關(guān)通過(guò)微帶線連接調(diào)制解調(diào)模塊，調(diào)制解調(diào)模塊通過(guò)傳輸線連接數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線與收發(fā)接口模塊連接，單片機(jī)通過(guò)串行傳輸?shù)腟PI總線接口分別與調(diào)制解調(diào)模塊、收發(fā)接口模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接，時(shí)鐘模塊通過(guò)參考時(shí)鐘信號(hào)線連接收發(fā)接口模塊中FPGA邏輯器件，時(shí)鐘模塊通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線連接調(diào)制解調(diào)模塊中每個(gè)-H-* I I
心/T ο
[0008]所述收發(fā)接口模塊，由一個(gè)FPGA邏輯器件和兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，兩個(gè)器件通過(guò)低電壓差分信號(hào)線連接。
[0009]所述調(diào)制解調(diào)模塊采用ADF4602調(diào)制解調(diào)器。
[0010]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用AD9963轉(zhuǎn)換器。
[0011]所述時(shí)鐘模塊采用ADF4001時(shí)鐘發(fā)生器。
[0012]所述基站通過(guò)收發(fā)接口模塊中光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換成適合光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)，通過(guò)光纜傳輸?shù)降孛嬖O(shè)備。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明將原有通過(guò)電纜傳輸?shù)哪M電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成高頻率的數(shù)字電信號(hào)，以便在光纖中傳輸。與原有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):采用高頻率數(shù)字信號(hào)傳輸，一是可以利用數(shù)字信號(hào)的噪聲容限特性，減少環(huán)境干擾信號(hào)對(duì)基站內(nèi)電信號(hào)的影響，二是通過(guò)提高采樣率，增加信號(hào)傳輸?shù)娜蒎e(cuò)能力，降低誤碼，三是通過(guò)光纖傳輸，增加傳輸距離，避免環(huán)境電磁干擾。因此基站采用本發(fā)明的有益效果是，可以在電纜隧道這樣長(zhǎng)距離的使用環(huán)境中，克服采用傳統(tǒng)的通信電纜帶來(lái)的信號(hào)衰減問(wèn)題，提高傳輸可靠性，同時(shí)提供更好的抗電磁干擾能力，可以穩(wěn)定的提供地面環(huán)境同樣的TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的有效覆蓋。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]圖1為本發(fā)明TD-SCDMA基站的電路原理圖；
圖2為原有TD-SCDMA基站的電路原理圖；
圖3為本發(fā)明基站結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1、電子開(kāi)關(guān)，2、調(diào)制解調(diào)模塊，3、收發(fā)接口模塊，4、地面設(shè)備，5、基站時(shí)鐘模塊，6、單片機(jī)，7、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，8、PRMBA電路板，9、PTRBA電路板，10、PPSUA電路板，11、光纖，12、光收發(fā)器，13、微帶線，14、信號(hào)線，15、數(shù)據(jù)總線，16、低電壓差分信號(hào)線，17、光纜，18、SPI總線接口，19、參考時(shí)鐘信號(hào)線，20、系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
原有的TD-SCDMA基站的構(gòu)成如圖2所示。TD-SCDMA基站主要實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的調(diào)試解調(diào)和無(wú)線信號(hào)的接收/發(fā)射。從地面設(shè)4發(fā)出的電信號(hào)通過(guò)電纜傳送到TD-SCDMA基站，通過(guò)內(nèi)部的收發(fā)接口模塊3整形后傳給調(diào)制解調(diào)模塊2，使用時(shí)鐘模塊提供的參考時(shí)鐘進(jìn)行頻率調(diào)制產(chǎn)生高頻信號(hào)并放大后，在電子開(kāi)關(guān)I處于發(fā)射模式時(shí)，通過(guò)天線轉(zhuǎn)換成無(wú)線信號(hào)發(fā)射出去。其中的收發(fā)接口模塊3主要由濾波器和運(yùn)放等構(gòu)成的收發(fā)電路組成，以便正確的接收電纜中的模擬信號(hào)或者將內(nèi)部電信號(hào)形成適合電纜傳送的信號(hào)。
[0018]為了能夠通過(guò)光纖傳輸，本發(fā)明對(duì)TD-SCDMA基站中的收發(fā)接口模塊3進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，新的方案結(jié)構(gòu)如圖1。該基站由電子開(kāi)關(guān)1、調(diào)制解調(diào)模塊2、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7、收發(fā)接口模塊3、單片機(jī)6和時(shí)鐘模塊5組成，收發(fā)接口模塊3由FPGA邏輯器件和光電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，基站電子開(kāi)關(guān)I通過(guò)微帶線13將接收到的高頻調(diào)制信號(hào)輸入調(diào)制解調(diào)模塊2，調(diào)制解調(diào)模塊2通過(guò)傳輸線14把解調(diào)后的信號(hào)輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7通過(guò)數(shù)據(jù)總線15將轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式的信號(hào)發(fā)給收發(fā)接口模塊3，單片機(jī)6通過(guò)串行傳輸?shù)腟PI總線接口18分別與調(diào)制解調(diào)模塊2、收發(fā)接口模塊3、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7連接進(jìn)行控制，時(shí)鐘模塊5通過(guò)參考時(shí)鐘信號(hào)線19提供收發(fā)接口模塊3中FPGA邏輯器件的工作時(shí)鐘，時(shí)鐘模塊5通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線20供給調(diào)制解調(diào)模塊2中每個(gè)芯片所需的時(shí)鐘信號(hào)。
[0019]新的收發(fā)接口模塊3由一個(gè)FPGA邏輯器件和兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(SFP)組成，F(xiàn)PGA邏輯器件實(shí)現(xiàn)將數(shù)字信號(hào)按照約定格式，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，形成符合光電轉(zhuǎn)換器件(SFP )接口要求的高頻電信號(hào)。然后光電轉(zhuǎn)換器件(SFP)將電信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后發(fā)送給光纖完成信號(hào)傳輸。與原來(lái)基站結(jié)構(gòu)相比，除了收發(fā)接口模塊3重新設(shè)計(jì)外，還增加了一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7和單片機(jī)6。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7的作用是將原來(lái)調(diào)制解調(diào)模塊2產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，交給新的收發(fā)接口模塊3，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，形成適合在光纖中串行傳輸?shù)母咚贁?shù)字信號(hào)，通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸。單片機(jī)6的作用是對(duì)FPGA邏輯器件進(jìn)行設(shè)置，使FPGA邏輯器件能正常完成所要求的功能。
[0020](I)電子開(kāi)關(guān)采用的是Hittite公司的HMC574，通過(guò)模擬單刀雙擲開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)接收/發(fā)送通路的切換；
(2)調(diào)制解調(diào)模塊采用的是ADI公司的ADF4602，實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(7)的輸入信號(hào)的頻率調(diào)制和從天線接收到的高頻信號(hào)的解調(diào)；
(3)收發(fā)接口模塊中的FPGA邏輯器件采用的是Xilinx公司的XC6SLX45T，光電轉(zhuǎn)換器件采用的是WTD公司的RTXM192-466 ；
(4)地面設(shè)備是與TD-SCDMA基站配套使用的，用于系統(tǒng)信號(hào)處理；
(5)基站時(shí)鐘模塊選用的是ADI公司的ADF4001，實(shí)現(xiàn)基站內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生；
(6)單片機(jī)采用的是Freescale公司的MCF54452，用于對(duì)FPGA邏輯器件進(jìn)行設(shè)置，使FPGA邏輯器件能正常完成所要求的功能；
(7)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用的是ADI公司的AD9963，可以將來(lái)自調(diào)制解調(diào)模塊(2)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，或者將來(lái)自收發(fā)接口模塊(3)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
[0021]采用本發(fā)明的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例見(jiàn)圖3。主要由三塊電路板PRMBA電路板8、PTRBA電路板9、PPSUA電路板10組成。其中PRMBA電路板8是實(shí)現(xiàn)收發(fā)接口模塊3、時(shí)鐘模塊5、單片機(jī)6和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7的功能。PTRBA電路板8實(shí)現(xiàn)電子開(kāi)關(guān)I和調(diào)制解調(diào)模塊2的功能。光纖通過(guò)PRMBA電路板8上的兩個(gè)光收發(fā)器12連接的光纖11完成光信號(hào)的傳輸。PPSUA電路板10是電源板，用于將外部的供電電壓轉(zhuǎn)換為內(nèi)部使用的工作電壓。
[0022]本設(shè)計(jì)實(shí)例的電路原理圖如圖1所示。首先PTRBA電路板9將從天線接收到的無(wú)線射頻信號(hào)，通過(guò)設(shè)置為接收模式的電子開(kāi)關(guān)I進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器2，由調(diào)制解調(diào)器2還原成低頻的模擬數(shù)據(jù)信號(hào)。這個(gè)模擬數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)板卡接口進(jìn)入PRMBA電路板8的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7，轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)，然后再通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7與收發(fā)接口模塊3的接口進(jìn)入收發(fā)接口模塊3的FPGA邏輯器件，按照特定的傳輸格式，對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)格式準(zhǔn)備發(fā)送。本方案中，采用的是光纖傳輸方式，需要先將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)此功能的器件是收發(fā)接口模塊3中的光電轉(zhuǎn)換器件，選用符合SFP規(guī)范2.5Gbit/s傳輸速率規(guī)格產(chǎn)品，通過(guò)高速差分信號(hào)接口接收FPGA邏輯器件提供的高速串行數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換成適合光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)，然后通過(guò)專門的接插件(本方案中采用的是LC規(guī)格接插件)與光纜連接，通過(guò)光纜傳送到地面設(shè)備。另外基站設(shè)計(jì)上還有第二個(gè)光模塊，可以作為輔助接口，連接另外一個(gè)基站，形成串聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，更好的發(fā)揮光纖傳輸距離的優(yōu)勢(shì)。
[0023]本設(shè)計(jì)實(shí)例中各個(gè)模塊的接口設(shè)計(jì)是這樣的:由于電子開(kāi)關(guān)I與調(diào)制解調(diào)模塊2之間是高頻率的射頻信號(hào)，因此連接這兩個(gè)器件的電路板信號(hào)線需要采用符合高頻信號(hào)傳輸?shù)奈Ь€13方式，減少射頻信號(hào)的能量損失，降低受到干擾的可能性。經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)器模塊2之后，信號(hào)還原為低頻率的模擬信號(hào)，需要對(duì)電路板信號(hào)線采用滿足阻抗匹配的50歐傳輸線14方式，以便模擬信號(hào)在到達(dá)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生失真。信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7后，將變成數(shù)字信號(hào)，為了高效傳遞數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7和收發(fā)接口模塊3之間采用的是兩組16bit并行數(shù)據(jù)總線15，分別用于接收和發(fā)送方向的數(shù)字信號(hào)的傳送。收發(fā)接口模塊3還分為FPGA邏輯器件和光電轉(zhuǎn)換器件，為了傳遞高速串行電信號(hào)，采用的是低電壓差分信號(hào)線16的方式，有效消除共模干擾。通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器件后，形成光信號(hào)，可以通過(guò)光纜17與地面設(shè)備4通信。基站中還有單片機(jī)6，通過(guò)串行傳輸?shù)腟PI總線接口 18方式實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA邏輯器件、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7、調(diào)制解調(diào)模塊2中的電路芯片的控制。另外，時(shí)鐘模塊6通過(guò)參考時(shí)鐘信號(hào)線19從FPGA邏輯器件中獲得時(shí)鐘信號(hào)，作為參考產(chǎn)生數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊7和調(diào)制解調(diào)模塊2中的電路芯片所需的時(shí)鐘信號(hào)，并通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線20傳遞到每個(gè)芯片。由于參考時(shí)鐘信號(hào)線19和系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線20用于傳遞時(shí)鐘信號(hào)，為了減少信號(hào)失真，也需要采用滿足阻抗匹配的50傳輸線方式。
【權(quán)利要求】
1.用于電纜隧道的TD-SCDMA基站，其特征是由電子開(kāi)關(guān)(I)、調(diào)制解調(diào)模塊(2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(7 )、收發(fā)接口模塊(3 )、單片機(jī)(6 )和時(shí)鐘模塊(5 )組成，收發(fā)接口模塊(3 )由FPGA邏輯器件和光電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，基站電子開(kāi)關(guān)(I)通過(guò)微帶線(13 )連接調(diào)制解調(diào)模塊(2)，調(diào)制解調(diào)模塊(2)通過(guò)傳輸線(14)連接數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(7)，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(7)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(15 )與收發(fā)接口模塊(3 )連接，單片機(jī)(6 )通過(guò)串行傳輸?shù)腟PI總線接口( 18 )分別與調(diào)制解調(diào)模塊(2 )、收發(fā)接口模塊(3 )、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(7 )連接，時(shí)鐘模塊(5 )通過(guò)參考時(shí)鐘信號(hào)線(19 )連接收發(fā)接口模塊(3 )中FPGA邏輯器件，時(shí)鐘模塊(5 )通過(guò)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線(20)連接調(diào)制解調(diào)模塊(2)中每個(gè)芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電纜隧道的TD-SCDMA基站，其特征在于所述收發(fā)接口模塊(3)，由一個(gè)FPGA邏輯器件和兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，兩個(gè)器件通過(guò)低電壓差分信號(hào)線(16)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電纜隧道的TD-SCDMA基站，其特征在于所述調(diào)制解調(diào)模塊(2)采用ADF4602調(diào)制解調(diào)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電纜隧道的TD-SCDMA基站，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(7)采用AD9963轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電纜隧道的TD-SCDMA基站，其特征在于所述時(shí)鐘模塊(5)采用ADF4001時(shí)鐘發(fā)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電纜隧道的TD-SCDMA基站，其特征在于所述基站通過(guò)收發(fā)接口模塊(3)中光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換成適合光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)，通過(guò)光纜(17)傳輸?shù)降孛嬖O(shè)備⑷。
【文檔編號(hào)】H04B10/2575GK103619079SQ201310624432
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】白晗, 張勁松, 鄒明賀, 李林 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽(yáng)供電公司