多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

陳春海，葉祖銓

京信通信技術(shù)（廣州）有限公司，廣東廣州 510530

多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

陳春海，葉祖銓

京信通信技術(shù)（廣州）有限公司，廣東廣州 510530

本文對(duì)多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)研究的背景和意義進(jìn)行介紹，然后簡單介紹多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的基本組成，最后以GSM上行、下行傳輸和WLAN傳輸為例對(duì)多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行介紹。

多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)；信號(hào)；傳輸與處理

多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的運(yùn)用解決了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的很多問題，但是多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的運(yùn)用仍面臨著一些阻礙，對(duì)多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行研究和探討能夠更好地解決應(yīng)用過程中出現(xiàn)的一些問題。

1 多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)研究的背景及意義

TD+GSM+WLAN多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)是現(xiàn)在經(jīng)常會(huì)使用到的，但是仔細(xì)研究就會(huì)發(fā)現(xiàn)還存在著一定的缺陷，如果GSM基站與TD-RRU地點(diǎn)不統(tǒng)一，而且在它們之間沒有光纖資源連接，就會(huì)造成多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用具備很大的局限性，這對(duì)多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用來說是非常不利的。由于多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)會(huì)受到地點(diǎn)的限制，使得多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的運(yùn)用有了局限性，要解決這些問題對(duì)多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行研究就是很重要的。

2 簡單介紹多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的組成并分析基帶路由器

2.1 對(duì)多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的組成的簡單說明

多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)以GSM+TD+WLAN的多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)為例，它包含了遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)、GSM中繼機(jī)、TD中繼機(jī)以及基帶路由器這幾個(gè)基本的部分。組成遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)的模塊很多，其中包括了光/電轉(zhuǎn)換模塊、 基帶處理單元、收發(fā)雙工器以及數(shù)字上變頻通道等不同的模塊，它們之間通過一定的順序進(jìn)行連接并發(fā)揮作用。而中繼端雙工器、環(huán)形器、下變頻模塊、A/D變換器以及數(shù)字下變頻通道等模塊則組成了TD中繼器。GSM中繼機(jī)的重要模塊包括了中繼端雙工器、下變頻模塊、A/D變換器、數(shù)字下變頻通道以及基帶處理單元等不同的模塊，它們進(jìn)行按一定的規(guī)則連接后發(fā)揮其功能。

2.2 分析介紹基帶路由器的相關(guān)知識(shí)

基帶路由器在多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，要想打破局限性就要從基帶路由器著手進(jìn)行深入的研究和分析，對(duì)基帶路由器的上行基帶傳輸過程以及下行基帶傳輸過程都應(yīng)該有一個(gè)更深的理解。一般來說基帶路由器包括兩個(gè)與近端中繼機(jī)分別連接的光口OP1和OP2、電源POWER、FPGA芯片、CPU、以及串行器和解串器等幾個(gè)基本的組成部分?；鶐酚善饕瓿蓪㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的過程，所以基帶路由器之中每一個(gè)光口都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)光/電轉(zhuǎn)換模塊，由此來實(shí)行光電之間的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)我們可以將4個(gè)光口連接遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)，并與4個(gè)光電裝換模塊一一對(duì)應(yīng)，這樣就可以保證傳輸?shù)男盘?hào)是一樣的，那么同一個(gè)路由器就可以連接四個(gè)遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)。這樣的情況之下就可以便于不同的多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的組網(wǎng)的構(gòu)成，常見的組網(wǎng)有菊花鏈組網(wǎng)、混合組網(wǎng)、星型組網(wǎng)以及環(huán)型組網(wǎng)，連接成這些組網(wǎng)之后就可以使多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)具備更大的靈活性。

3 多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的工作原理

3.1 以GSM上行以及下行傳輸過程為例進(jìn)行簡單介紹

GSM的上行傳輸是一個(gè)很復(fù)雜的過程，要經(jīng)過很多的步驟，并運(yùn)用不同的模板對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換、放大、合并等一系列的處理，在此過程中很重要的一部分就是信號(hào)之間的光電轉(zhuǎn)換、傳輸、放大以及DA轉(zhuǎn)換。一般來說這個(gè)過程的第一步是覆蓋/接收天線從空中接收到GSM射頻信號(hào)，然后通過雙工器、下變頻模塊、AD變換器將信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。然后信號(hào)通過FPGA芯片進(jìn)行處理、并與WALN信號(hào)等進(jìn)行合并，合并后的信號(hào)就可以進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并傳入光纖中進(jìn)行傳輸。而后信息被傳送到GSM中繼端機(jī)進(jìn)行處理、對(duì)信號(hào)拆分、與WALN分路、解幀、變頻，最后將信號(hào)變換為射頻信號(hào)，最終通過中級(jí)端雙工器傳入基站，完成GSM信號(hào)的上行傳輸過程。

與GSM上行相對(duì)應(yīng)，GSM下行是通過適當(dāng)?shù)鸟詈匣境鰜淼男盘?hào)進(jìn)行工作，同樣是利用雙工器、AD轉(zhuǎn)換器、光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、FPGA芯片等來完成工作。基站耦合出來的信號(hào)通過中繼端雙工器，保證純凈的下行信號(hào)，通過下變頻模塊、A/D變換器、數(shù)字下變頻通道、基帶處理單元、FPGA芯片等將信號(hào)進(jìn)行變頻、轉(zhuǎn)換等一系列的處理。處理過的信號(hào)按照協(xié)議組幀，并與WALN信號(hào)合并，電光轉(zhuǎn)換后通過光纖進(jìn)行傳輸，而后又經(jīng)過特定的步驟將信號(hào)變頻和轉(zhuǎn)換以及放大，最后通過收發(fā)雙工器將信號(hào)傳輸?shù)礁采w/接收天線進(jìn)行覆蓋。在GSM下行傳輸?shù)倪^程中還有需要注意的問題，就是耦合出來的信號(hào)要有個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，即要保證設(shè)備推出功率又不能使耦合信號(hào)太大。

TD-A上行以及下行傳輸?shù)脑砼cGSM上行與下行傳輸?shù)脑砗筒襟E都是相似的，不同的是GSM上行傳輸是通過覆蓋/接收天線從空中接收到GSM射頻信號(hào)，然后通過雙工器、下變頻模塊等進(jìn)行信號(hào)的處理和傳輸，最后將信號(hào)傳入基站完成傳輸過程。但是TD-A則是通過接收天線從空中接收到TD-A射頻信號(hào)，傳至收發(fā)雙工器，經(jīng)過一系列的處理之后，將信號(hào)傳到TD-RRU，當(dāng)然了TD-A除了GSM傳輸中運(yùn)用到的器件和模塊之外，還需要借助環(huán)形器。TD-A下行也是類似的，TD-RRU耦合出來的信號(hào)通過中繼端雙工器，通過環(huán)形器以及下變頻模塊等處理后最終傳入覆蓋/接收天線進(jìn)行覆蓋。

3.2 簡單介紹WLAN信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)南嚓P(guān)內(nèi)容

大家都知WLAN只提供一個(gè)基帶傳輸鏈路，進(jìn)行WLAN的一個(gè)透明傳輸，接下來我將以從GSM中繼機(jī)到遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)之間的傳輸為例介紹WLAN的傳輸。WLAN光信號(hào)在GSM之中通過光/電轉(zhuǎn)換模塊，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過基帶處理單元和FPGA芯片對(duì)WALN信號(hào)進(jìn)行處理，組幀之后的信號(hào)與GSM的下行信號(hào)合并，進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為光信號(hào)進(jìn)行傳輸。而后信號(hào)傳入基帶處理器再次進(jìn)行轉(zhuǎn)換，F(xiàn)PGA芯片對(duì)信號(hào)重新拆分與合并，通過基帶路由器的光電轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換之后進(jìn)行傳輸。將信號(hào)傳到遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)的光電裝換模塊，再次將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后對(duì)信號(hào)進(jìn)行基帶、分路處理，最后把WLAN的基帶數(shù)據(jù)送到光/電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行處理，從而完成WALN從GSM中繼機(jī)到遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)之間的傳輸。

相應(yīng)的WLAN信號(hào)從遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)到GSM近端中繼機(jī)之間傳輸過程與從GSM中繼機(jī)到遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)之間的傳輸過程是相通的，只是步驟相反，可以近似地將這兩個(gè)過程看成互相的逆過程，因此在此不做贅述。值得一提的是WLAN的傳輸帶寬是可以動(dòng)態(tài)分配的，當(dāng)實(shí)際上用到的GSM的載波數(shù)少或者TD載波數(shù)少的時(shí)候，可以動(dòng)態(tài)的把資源分配給WLAN，使WLAN具有更大的傳輸帶寬。WLAN功能系統(tǒng)沒有固定下行數(shù)據(jù) 那么如果要從近端中繼機(jī)到遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)進(jìn)行傳輸，從遠(yuǎn)端覆蓋機(jī)到近端中繼機(jī)傳輸也是可以的，這樣通過基帶路由器后，WLAN可以實(shí)現(xiàn)所有遠(yuǎn)端到所有近端的傳輸和所有近端到所有遠(yuǎn)端的傳輸，大大提高了多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)WLAN基帶傳輸?shù)姆秶?/p>

4 結(jié)論

在如今的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之中，多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的運(yùn)用是極為重要的，面對(duì)著當(dāng)前多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，我們應(yīng)該進(jìn)行深入的研究和分析來加以解決。通過不斷的研究和探討希望能夠有更好的設(shè)計(jì)來解決問題并促進(jìn)多模射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)的發(fā)展，從而推動(dòng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步和發(fā)展。

[1]易智堅(jiān).多模數(shù)字射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用[D].北京郵電大學(xué)，2011.

[2]蘇攀.多模通信系統(tǒng)中數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué)，2014.

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1674-6708（2015）142-0102-02