專利名稱：一種scdma系統(tǒng)通信模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于油田數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線公網(wǎng)傳輸方式下的采集終端裝置，尤其是涉及一種可在SCDMA 1800MHz網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持下提供端到端透明傳輸鏈路的系統(tǒng)通信模塊。
背景技術(shù)：
GPRS英文全稱為General Packet Radio Service，即通用分組無線業(yè)務(wù)，這種無線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。GPRS適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸，具有“實時在線”、“按量計費(fèi)”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點。目前由于GSM通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、無需架設(shè)基站、可實現(xiàn)語音/短信等功能優(yōu)點，采取公網(wǎng)無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的終端越來越多。從實現(xiàn)方式上，終端系統(tǒng)通過GSM/GPRS模塊接入GSM網(wǎng)絡(luò)，可以利用短消息或GPRS分組交換技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集終端通過GPRS獲得中心站的命令，并根據(jù)命令進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，將采集獲得的數(shù)據(jù)通過GSM模塊以GPRS或短消息方式上傳到公網(wǎng)，由連接在該公網(wǎng)上的中心站接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲顯示等處理。CDMA-是CodeDivision Multiple Access的英文縮寫。CDMA是用于數(shù)字蜂窩移動通信的一種先進(jìn)的無線擴(kuò)頻通信技術(shù)。目前中國聯(lián)通的CDMA 1X理論帶寬可達(dá)300Kb/s，實際應(yīng)用帶寬大約在100Kb/s左右(雙向?qū)ΨQ傳輸)，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。采集終端通過CDMA模塊獲得中心站的命令，并根據(jù)命令進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，將采集獲得的數(shù)據(jù)通過CDMA模塊以TCP/IP或者X.25協(xié)議方式上傳到公網(wǎng)，由連接在該公網(wǎng)上的中心站接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲顯示等處理.以上兩種無線公網(wǎng)傳輸方式應(yīng)用到油田數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)現(xiàn)存在如下缺陷基于GPRS、CDMA 1X的采集終端雖然具有“實時在線”、“按量計費(fèi)”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”等優(yōu)點，但在使用過程中，卻發(fā)現(xiàn)節(jié)假日期間由于網(wǎng)絡(luò)資源貧乏，通常造成信息堵塞，從而長時間不能接收到數(shù)據(jù)，失去了數(shù)據(jù)實時監(jiān)測的意義。此外，由于GPRS、CDMA 1X技術(shù)復(fù)雜，終端產(chǎn)品成本比較高，基于公網(wǎng)的通信方式，通信運(yùn)行費(fèi)用是一筆很大的開銷，增加了油田生產(chǎn)的成本。
實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有公網(wǎng)通信方式下GPRS、CDMA 1X技術(shù)復(fù)雜、終端產(chǎn)品成本較高、運(yùn)行費(fèi)用開銷大的問題，本實用新型提供了一種新的無線公網(wǎng)傳輸方式下的采集終端，其與GSM/GPRS/CDMA1x相比，可在相關(guān)軟件的驅(qū)動下采用面向連接方式建立承載業(yè)務(wù)，具有通信模塊協(xié)議實現(xiàn)簡單、設(shè)備成本低、通信接口簡單可靠、使用方便、定位準(zhǔn)確的特點。
本實用新型的技術(shù)方案是該種SCDMA系統(tǒng)通信模塊，包括長方形封裝殼體，在封裝殼體內(nèi)固定有數(shù)據(jù)接口單元、溫度控制單元、基帶板和射頻板.其中溫度控制單元與基帶板在同一塊PCB板上，基帶板通過板間連接器與射頻板相連。射頻板上的射頻控制單元主要由收信機(jī)、發(fā)信機(jī)和頻率合成器組成，在DSP邏輯控制下以TDD時分雙工方式工作，封裝殼體的外表面上裝有數(shù)據(jù)接口模塊通信口、程序下載口以及射頻天線接口。
為與驅(qū)動程序配合，可使得數(shù)據(jù)接口模塊通信口具有20根ADC插針，1號至20號插針依次定義為溫度控制單元地線、溫度控制單元地線、溫度控制單元電源、溫度控制單元電源、冷卻狀態(tài)指示、加熱狀態(tài)指示、終端模塊地線、終端模塊地線、終端模塊供電電源、終端模塊供電電源、數(shù)據(jù)模塊載波輸出指示、10毫秒同步信號、數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)流量控制、接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)狀態(tài)時流量控制、DCE準(zhǔn)備就緒、振鈴指示、工作狀態(tài)指示。本實用新型具有如下有益效果采取上述方案的SCDMA系統(tǒng)通信模塊，在相應(yīng)軟件的驅(qū)動作用下，可以采用面向連接方式建立承載業(yè)務(wù)，與GSM/GPRS/CDMA1x采用的分組交換相比，雖然連接建立與拆除需要占用一定時間，但不存在數(shù)據(jù)包的分組與路由等問題，具有實時性高，可靠性好的優(yōu)點。此外，它的通信模塊協(xié)議實現(xiàn)簡單，采取面向連接的通信協(xié)議，避免了在終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)實現(xiàn)復(fù)雜的協(xié)議棧，來支持TCP/IP或其他協(xié)議實體。并且，由于采取了面向連接的通信協(xié)議，協(xié)議實現(xiàn)開銷比較小，不需要復(fù)雜的處理器就可以實現(xiàn)完整的協(xié)議棧和相關(guān)軟件。由于采集模塊和通信模塊之間的接口采取了許多特殊設(shè)計，而在軟件接口可采取標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集，支持對通信模塊故障實時檢測，心跳機(jī)制，故障恢復(fù)和故障告警，接口協(xié)議擴(kuò)展性好。應(yīng)用本方案硬件接口考慮到高/低溫特殊應(yīng)用環(huán)境要求，特別增加了高溫和低溫控制接口，通過該接口可保證模塊在各溫度種環(huán)境下正常工作。


附圖1是本實用新型的外型示意圖。
附圖2是本實用新型的邏輯結(jié)構(gòu)圖。
圖中1-封裝殼體，2-數(shù)據(jù)接口模塊通信口，3-程序下載口，4-射頻天線接口，5-IDC插針，DTE-數(shù)據(jù)接口單元。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明由圖1所示，該種SCDMA系統(tǒng)通信模塊，包括長方形封裝殼體1，其中在封裝殼體1內(nèi)固定有數(shù)據(jù)接口單元DTE、溫度控制單元、基帶板和射頻板，其中溫度控制單元與基帶板在同一塊PCB板上，基帶板通過板間連接器與射頻板相連，射頻板上的射頻控制單元主要由收信機(jī)、發(fā)信機(jī)和頻率合成器組成。在DSP邏輯控制下以TDD時分雙工方式工作，封裝殼體1的外表面上裝有數(shù)據(jù)接口模塊通信口2、程序下載口3以及射頻天線接口4。溫度控制單元與基帶板雖然在同一塊PCB板上，但是兩者完全獨立。數(shù)據(jù)采集裝置的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中基帶控制單元作為通信模塊中的主要處理模塊，主要負(fù)責(zé)完成整個數(shù)字基帶信號處理、話音編解譯碼處理和高層信令處理、以及整機(jī)控制等。溫度控制單元的主要功能是保證監(jiān)控模塊在低溫環(huán)境下能夠正常地啟動和工作。當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定閾值時，模塊自動啟動加熱電路，對模塊內(nèi)部進(jìn)行加溫，保證模塊正常工作。射頻控制單元主要由收信機(jī)、發(fā)信機(jī)和頻率合成器組成，在DSP邏輯控制下以TDD時分雙工方式工作，可工作在規(guī)定頻段內(nèi)的任意載波頻點上。射頻單元主要負(fù)責(zé)空中射頻信號與基帶數(shù)字信號之間傳輸和轉(zhuǎn)換，包括話音和信令信息。射頻單元提供時鐘和頻率信息，并進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)射功率和接收增益控制。模塊收發(fā)天線直接與射頻板連接。本通信模塊對外接口包括數(shù)據(jù)接口模塊的通信口2、程序下載口3和射頻天線接口4三部分，與數(shù)據(jù)接口模塊的通信接口為20針的IDC插針(10×2排，2.0mm pin間距)與外部通過扁平電纜相連接。考慮到工作環(huán)境溫度要求，扁平電纜和數(shù)據(jù)接口模塊端IDC頭選用寬溫度范圍產(chǎn)品。為保證軟件的正確驅(qū)動，將SCDMA通信模塊對外接口定義如下表一


表一在實際應(yīng)用中，模塊內(nèi)部無散熱設(shè)備，用于控制模塊外部冷卻系統(tǒng)的啟動和停止。若數(shù)據(jù)采集裝置自帶高溫散熱電路，此信號不需處理。用于指示模塊內(nèi)部溫度是否低于設(shè)定的閾值。低溫環(huán)境下系統(tǒng)啟動時，外部設(shè)備必須檢測此信號，確保正確的加電順序。HEAT_ON為低時，表示模塊內(nèi)溫度過低，此時應(yīng)先給溫度控制單元(HEAT_VCC和HEAT_GND)供電，模塊內(nèi)加熱電路開始工作，溫度上升的一定閾值后此信號變高，此時切斷溫度控制單元電源，然后給模塊加電(VCC和GND)。系統(tǒng)正常啟動后，外部設(shè)備不再處理此信號，模塊內(nèi)溫度控制單元一直處于斷電狀態(tài)。關(guān)于天線接口4，可選擇為標(biāo)準(zhǔn)SMA接口，可以根據(jù)需要連接不同種類的天線。為保證良好的無線通信性能，選用天線的工作頻段應(yīng)符合SCDMA系統(tǒng)要求，增益大于2dBm，VSWR小于2，饋線特性阻抗為50歐。關(guān)于程序下載口3，選擇TTL電平串行接口，通過該接口對終端進(jìn)行維護(hù)和程序升級工作。
本實用新型的工作原理為為保障通信模塊在不同外部環(huán)境條件下均可正常工作，通信模塊內(nèi)置溫控及加電電路。數(shù)據(jù)采集終端(裝置)加電時先向溫度控制單元電路加電，當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定閾值時，通信模塊內(nèi)加熱電路自動開始加熱。當(dāng)溫度上升到一定閾值后溫度指示信號指示環(huán)境溫度符合要求，此時DTE(數(shù)據(jù)接口模塊)可向通信模塊加電。系統(tǒng)正常啟動后，溫度控制單元將處于斷電狀態(tài)。通信模塊正常啟動并成功登陸網(wǎng)絡(luò)后，可由DTE或網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起采集數(shù)據(jù)的傳輸。采集數(shù)據(jù)通過串口送入通信模塊后與信令處理區(qū)送來的信令送入合成區(qū)，合成的信號進(jìn)行DQPSK調(diào)制后進(jìn)入PN/WALSH碼的擴(kuò)頻區(qū)，被擴(kuò)頻信號進(jìn)行脈沖整形后進(jìn)入D/A中進(jìn)行轉(zhuǎn)換形成模擬信號。模擬信號在射頻板中做中頻調(diào)制處理，形成的中頻信號進(jìn)入射頻信號預(yù)處理區(qū)，經(jīng)過濾波、放大后進(jìn)行射頻的調(diào)制。調(diào)試射頻信號在TX信號處理區(qū)內(nèi)進(jìn)行平衡到非平衡轉(zhuǎn)換、濾波、放大后通過射頻轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)入天線濾波器，然后從天線口發(fā)射出去。通信模塊通訊口提供狀態(tài)指示信號，用于指示終端不同工作狀態(tài)。當(dāng)終端處于啟動中、已正常登陸和超出服務(wù)區(qū)三種狀態(tài)時，指示信號分別輸出周期為60ms、1.28s和4s的方波。
本通信口在模塊和DTE之間提供正常數(shù)據(jù)交互功能，同時具有心跳機(jī)制，提供故障恢復(fù)功能。心跳和故障恢復(fù)機(jī)制由DTE主控，用于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。上述模塊接口在AT協(xié)議模式下采用軟件方式實現(xiàn)心跳檢測，原理如下在空閑狀態(tài)下，數(shù)據(jù)接口設(shè)備用AT+REQ命令來監(jiān)測SCDMA通信模塊是否正常工作。當(dāng)DTE處于空閑狀態(tài)時，DTE應(yīng)定期(間隔時間由廠家定義)向SCDMA通信模塊發(fā)送AT+REQ，如果SCDMA通信模塊工作正常，則會原樣返回該命令，其他反饋均被認(rèn)為SCDMA通信模塊工作異常，如果DTE連續(xù)n次(n由廠家定義)未收到SCDMA通信模塊返回的AT+REQ，則判定SCDMA通信模塊工作異常，異常處理。DTE應(yīng)維護(hù)一個計數(shù)器n，當(dāng)發(fā)生一次未正常接收到SCDMA通信模塊返回的AT+REQ的情況時，計數(shù)器加1，當(dāng)正常接收到SCDMA通信模塊返回的AT+REQ時，計數(shù)器清零。DTE發(fā)送AT+REQ命令后，如果在收到SCDMA通信模塊返回的AT+REQ之前恰好收到了一個已知的結(jié)果碼(包括OK、ERROR、+CMT等等)，則DTE應(yīng)作正常處理，而不認(rèn)為是異常情況，并且應(yīng)將計數(shù)器n清零。進(jìn)入數(shù)據(jù)狀態(tài)后，數(shù)據(jù)通信接口設(shè)備與SCDMA通信模塊之間不再通過此命令進(jìn)行心跳檢測。而由高層應(yīng)用通過端到端(DTE到控制中心)的心跳檢測來維持鏈路，具體由生產(chǎn)廠家定義。
權(quán)利要求1.一種SCDMA系統(tǒng)通信模塊，包括長方形封裝殼體(1)，其特征在于在封裝殼體(1)內(nèi)固定有數(shù)據(jù)接口單元(DTE)、溫度控制單元、基帶板和射頻板，其中溫度控制單元與基帶板在同一塊PCB板上，基帶板通過板間連接器與射頻板相連，射頻板上的射頻控制單元主要由收信機(jī)、發(fā)信機(jī)和頻率合成器組成，在DSP邏輯控制下以TDD時分雙工方式工作，封裝殼體(1)的外表面上裝有數(shù)據(jù)接口模塊通信口(2)、程序下載口(3)以及射頻天線接口(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SCDMA系統(tǒng)通信模塊，其特征在于數(shù)據(jù)接口模塊通信口(2)具有20根ADC插針(5)，1號至20號插針依次定義為溫度控制單元地線、溫度控制單元地線、溫度控制單元電源、溫度控制單元電源、冷卻狀態(tài)指示、加熱狀態(tài)指示、終端模塊地線、終端模塊地線、終端模塊供電電源、終端模塊供電電源、數(shù)據(jù)模塊載波輸出指示、10毫秒同步信號、數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)流量控制、接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)狀態(tài)時流量控制、DCE準(zhǔn)備就緒、振鈴指示、工作狀態(tài)指示。
專利摘要一種用于油田數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線公網(wǎng)傳輸方式下的系統(tǒng)通信模塊。主要解決現(xiàn)有公網(wǎng)通信方式下GPRS、CDMA 1X技術(shù)復(fù)雜、終端產(chǎn)品成本較高的問題。其特征在于在封裝殼體(1)內(nèi)固定有數(shù)據(jù)接口單元(DTE)、溫度控制單元、基帶板和射頻板，其中溫度控制單元與基帶板在同一塊PCB板上，基帶板通過板間連接器與射頻板相連，射頻板上的射頻控制單元主要由收信機(jī)、發(fā)信機(jī)和頻率合成器組成，在DSP邏輯控制下以TDD時分雙工方式工作，封裝殼體(1)的外表面上裝有數(shù)據(jù)接口模塊通信口(2)、程序下載口(3)以及射頻天線接口(4)。該種通信模塊可在相關(guān)軟件的驅(qū)動下采用面向連接方式建立承載業(yè)務(wù)，具有通信模塊協(xié)議實現(xiàn)簡單、設(shè)備成本低的特點。
文檔編號H04L12/00GK2907101SQ200620000538
公開日2007年5月30日 申請日期2006年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月9日
發(fā)明者郭書昌, 劉勇, 許代紅, 梁慶姿, 畢華, 芮文霞, 李東旭, 孫策 申請人:大慶石油管理局