專利名稱：Td-scdma雙通道車載糾偏直放站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種TD-SCDMA雙通道車載糾偏直放站，該直放站可實現(xiàn)高速鐵路火車車廂內(nèi)TD-SCDMA移動信號的穩(wěn)定覆蓋，提高終端在高速移動中的通信質(zhì)量。
背景技術(shù)：
在高速場景下，TD-SCDMA終端的移動速度最快可以達到430公里/小時，高速運動將對于移動通信網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)生如下主要影響1.速度的提高帶來較大的多普勒頻移和一定程度上的多普勒頻率彌散，從而使下行信號信噪比下降；2.由于高速運動，在單位時間內(nèi)增加小區(qū)切換的次數(shù)；3.高速運動將惡化小區(qū)切換的成功率；4.高速運動環(huán)境，信號將產(chǎn)生快衰落現(xiàn)象，導(dǎo)致終端掉話；5.由于高速火車車廂密閉，因此車廂的穿透損耗將影響到信號覆蓋的質(zhì)量。當(dāng)火車達到400公里/小時，根據(jù)專網(wǎng)覆蓋的方案，TD-SCDMA頻偏將達到750Hz。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述高速環(huán)境下，如高鐵火車車廂內(nèi)影響TD-SCDMA移動信號覆蓋質(zhì)量，使小區(qū)信號切換惡化，終端掉話等問題，本發(fā)明提供一種TD-SCDMA雙通道車載糾偏直放站， 以提高高速環(huán)境下移動信號的覆蓋質(zhì)量。本發(fā)明TD-SCDMA雙通道車載糾偏直放站，包括第一、二環(huán)形器，分別連接第一、二環(huán)形器的第一濾波器和第二濾波器，連接第三濾波器的重發(fā)端環(huán)形器；雙通道下行鏈路，包含下行功放(PA)和AFC模塊，AFC模塊的兩輸入端分別接第一、二環(huán)形器的下行信號輸出端，AFC模塊輸出通過下行功放連接重發(fā)端環(huán)形器的下行信號輸入端，AFC模塊用于下行自動頻率控制(AFC)、提供同步脈沖信號和下行ALC起控深度數(shù)控衰減信號；雙通道上行鏈路，包含依次連接的上行低噪放大器(LNA)、上行選頻單元和上行功放模塊，上行低噪放大器輸入端連接重發(fā)端環(huán)形器的上行信號輸出端，上行功放模塊的兩輸出分別接第一、二環(huán)形器的上行信號輸入端，上行功放模塊的控制端連接AFC模塊輸出的下行ALC起控深度數(shù)控衰減信號；同步單元，接收AFC模塊提供的同步脈沖信號進行基帶解碼運算，檢測上、下行鏈路中各放大級的時隙輸出功率，對各放大級進行自動電平控制，并控制上、下行鏈路開關(guān)同步工作；輔助控制模塊，接收來自AFC模塊的兩路上行同步使能信號和同步單元的上行功放同步控制開關(guān)信號，控制上行功放模塊中上行兩個通道的同步開關(guān)與下行兩個通道的開關(guān)同步動作；以及，
監(jiān)控單元，分別通過485總線與AFC模塊、同步單元連接，從AFC模塊提取下行時隙輸入功率值，從同步單元提取檢測的上、下行鏈路中各放大級的時隙輸出功率，并向同步單元設(shè)置第二切換點、下行同步開啟門限值及下行同步關(guān)閉門限值。所述監(jiān)控單元還通過485總線連接到所述上行選頻單元、上行功放模塊、上行低噪放大器以及下行功放，整機的增益衰減值由該監(jiān)控單元通過485總線分別分配到所述 AFC模塊、上行功放模塊、上行低噪放大器以及下行功放分級衰減。所述上行功放模塊包括第一、二上行功放和功分器，功分器的一路輸出通過第一上行功放接第一環(huán)形器的上行信號輸入端，功分器的另一路輸出通過第二上行功放接第二環(huán)形器的上行信號輸入端。本發(fā)明直放站實現(xiàn)了自動頻率控制、下行自動增益控制和上行增益聯(lián)動調(diào)節(jié)功能，通過AFC模塊適時選擇雙通道中的至少一個通道的主用下行信號進行頻率補償，避免了高速運動中多普勒頻移對小區(qū)信號切換的影響，保證高速移動的終端能正常解調(diào)基站的信號，解決了因為頻偏導(dǎo)致終端掉話問題、通話質(zhì)量差和數(shù)據(jù)下載慢問題。本發(fā)明直放站和雙施主天線配合，使高速運動的火車車廂室內(nèi)移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量明顯得到改善。經(jīng)過實驗室對比測試表明經(jīng)過實驗室對比測試表明1.加入本直放站后，TD-SCDMA語音誤塊率明顯下降。2.加入本直放站后，TD-SCDMA的數(shù)據(jù)誤塊率明顯下降。3.加入本直放站后，TD-SCDMA的數(shù)據(jù)吞吐量明顯上升。為適應(yīng)車載要求，本發(fā)明直放站采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機箱，功耗低，電壓適應(yīng)范圍寬， 適用于在_25°C +70°C環(huán)境溫度下工作，能夠抵抗振動、吹塵、鹽霧、霉菌較惡劣的環(huán)境。


圖1為本發(fā)明TD-SCDMA車載雙通道糾偏直放站原理框圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖進一步說明。圖1所示TD-SCDMA雙通道車載糾偏直放站包括第一環(huán)形器3和第二環(huán)形器4， 分別連接第一、二環(huán)形器3、4的第一濾波器1和第二濾波器2 ；重發(fā)端環(huán)形器10，該環(huán)形器 10連接第三濾波器11 ；雙通道下行鏈路，雙通道上行鏈路，輔助控制模塊6，同步單元7以及監(jiān)控單元8。雙通道下行鏈路包括下行功放PA9和AFC模塊5，AFC模塊5的兩輸入端分別接第一、二環(huán)形器3、4的下行信號輸出端，AFC模塊5輸出通過下行功放PA9連接重發(fā)端環(huán)形器10的下行信號輸入端。其中，AFC模塊5主要完成下行自動頻率控制功能AFC、同時為下述的同步單元7提供同步脈沖信號，為上行提供下行ALC起控深度數(shù)值。AFC模塊5包括 依次連接的第一下行LNA50、第一下行濾波器51和第一下變頻器52，用于對一個通道中的下行信號放大和下變頻處理；依次連接的第二下行LNA53、第二下行濾波器M和第二下變頻器55，用于對另一個通道中的下行信號放大和下變頻處理；A/D變換器56和57，兩者的輸入端分別連接第一、二下變頻器52、55輸出，用于將第一、二下變頻器輸出的中頻轉(zhuǎn)信號變換成數(shù)字中頻信號；FPGA58，F(xiàn)PGA連接A/D變換器56和57，對兩個A/D變換器輸出的數(shù)字中頻信號進行頻率檢測，并與基準(zhǔn)頻率進行比較，獲得多普勒頻偏值并進行補償；及，D/A
4變換器59和上變頻器5A，D/A變換器59連接于FPGA58與上變頻器5A之間，它將FPGA 58 補償后的數(shù)字中頻信號變換成模擬中頻信號，由上變頻器5A上變頻處理傳輸給下行PA9。雙通道上行鏈路包括依次連接上行低噪放大器LNA12、上行選頻單元13和上行功放模塊14，上行低噪放大器LNA12輸入端連接重發(fā)端環(huán)形器10的上行信號輸出端，上行功放模塊14的兩輸出端分別接第一、二環(huán)形器3、4的上行信號輸入端，上行功放模塊14的控制端連接AFC模塊輸出的下行ALC起控深度數(shù)控衰減信號。其中，上行功放模塊14包括上行功放UPA1、上行功放UPA2和功分器，功分器的一路輸出通過上行功放UPAl接第一環(huán)形器 3的上行信號輸入端，功分器的另一路輸出通過上行功放UPA2接第二環(huán)形器4的上行信號輸入端。同步單元7接收AFC模塊5提供的同步脈沖信號進行基帶解碼運算，檢測上、下行鏈路中各放大級的時隙輸出功率，對各放大級進行自動電平控制(ALC)，并控制上、下行鏈路開關(guān)的同步工作；根據(jù)實際應(yīng)用，同步靈敏度小于-80dBm，同步方式選擇基帶解調(diào)方式。同步單元7 根據(jù)AFC模塊5提供的同步脈沖信號SY進行基帶解碼運算，產(chǎn)生上行功放同步控制開關(guān)信號ULPA_SW、上行低噪同步控制開關(guān)信號ULLNA_SW、下行功放PA同步控制開關(guān)信號DLPA_
Sffo同步單元7輸出上行低噪ALC控制電壓ULLNA_ALC對上行低噪LAN 12進行上行低噪輸出功率控制，輸出下行功放ALC控制電壓DLPA_ALC對下行功放PA9進行下行功放輸出功率控制，輸出上行功放IALC控制電壓ULPA1_ALC用于對上行功放UPAl輸出功率控制， 輸出上行功放2ALC控制電壓ULPA2_ALC用于對上行功放UPA2輸出功率控制。同步單元7還檢測上、下行鏈路中各放大級的時隙輸出功率。檢測參數(shù)如下從上行功放UPAl提取上行功放UPAl的上行時隙輸出功率檢測值ULPA1_0UT，從上行功放UPA2 提取上行功放UPA2的上行時隙輸出功率檢測值ULPA2_0UT，從下行功放PA9提取下行時隙輸出功率檢測值DLPA_0UT和下行時隙反向輸出功率檢測值DLPA_out。上行同步開關(guān)控制由于本直放站系統(tǒng)方案為雙通道方案，在實際使用過程中，下行鏈路存在只打開其中的一個通道或同時打開兩個通道的方式。因此，要求上行也能和下行同步進行通道開關(guān)控制。由于TD是時分系統(tǒng)，上下行時間計算要求很準(zhǔn)確。因此提出設(shè)置兩個上行同步使能信號CH1_EN和CH2_EN，確保上行兩個通道的同步開關(guān)和下行兩個通道的開關(guān)同步。該兩個上行同步使能信號CH1_EN、CH2_EN由AFC模塊5根據(jù)TD-SCDMA上下行時隙比例關(guān)系實現(xiàn)。通過使能信號CH1_EN、CH2_EN和同步單元7產(chǎn)生的上行功放同步控制開關(guān)ULPA_SW按照邏輯控制運算而產(chǎn)生ULPA1_SW、ULPA2_SW。為此，本直放站系統(tǒng)加入一個輔助控制模塊6。該輔助控制模塊6兩控制端分別連接AFC模塊5的兩上行同步使能信號(CH1_EN、CH2_EN)輸出端，輸入端接同步單元7輸出的上行功放同步控制開關(guān)信號ULPA_SW，輔助控制模塊6的兩個輸出端分別接到上行功放模塊14中的上行兩個通道的同步開關(guān)。輔助控制模塊6接收來自AFC模塊5的兩路上行同步使能信號CH1_EN和CH2_EN和同步單元7的上行功放同步控制開關(guān)信號ULPA_SW，根據(jù)邏輯控制運算使得上行功放模塊14中上行兩個通道的同步開關(guān)與下行兩個通道的開關(guān)同步動作。
監(jiān)控單元8分別通過485總線與AFC模塊5、同步單元7連接，從AFC模塊5提取下行時隙輸入功率值，從同步單元7提取檢測的上行時隙低噪輸出功率、下行時隙功放輸出功率值、下行時隙功放反向輸出功率值、上行功放UPAl時隙輸出功率值、上行功放UPA2 時隙輸出功率值；并向同步單元7設(shè)置第二切換點、下行同步開啟門限值及下行同步關(guān)閉門限值。監(jiān)控單元8還通過485總線連接到所述上行選頻單元13、上行功放模塊14、上行低噪放大器LNA12以及下行功放PA9，整機的增益衰減值由該監(jiān)控單元8通過485總線分別分配到所述AFC模塊5、上行功放模塊14、上行低噪放大器LNA12以及下行功放PA9分級實現(xiàn)衰減。本直放站系統(tǒng)中上行AGC實現(xiàn)方式如下由于在運動中，下行接收到的場強產(chǎn)生快衰落，所以要求下行實現(xiàn)下行輸出功率控制功能，即下行ALC控制功能，保持車廂內(nèi)信號相對穩(wěn)定。為保證上下行鏈路平衡，要求實現(xiàn)上行自動增益聯(lián)動調(diào)節(jié)功能即上行AGC功能。本方案通過下行起控深度實現(xiàn)上行AGC 功能，即使用下行起控深度通過數(shù)控衰減方式傳送到上行功放模塊14，從而實現(xiàn)實現(xiàn)上行 AGC功能?；鶞?zhǔn)頻率獲取方式，TD-SCDMAB頻段為2010 2015MHz，9個載波。將每個載波的中心頻點設(shè)置到AFC模塊中，作為基準(zhǔn)頻率。檢測頻率與九個基準(zhǔn)頻率做比較，選取最靠近的基準(zhǔn)頻率為基準(zhǔn)頻率。同步單元7提取的若干功率數(shù)據(jù)及多種控制信號如圖1所表。AFC模塊5產(chǎn)生同步信號SY給同步單元7進行同步計算。同步單元7根據(jù)同步信號SY進行邏輯運算并產(chǎn)生上行低噪同步開關(guān)ULLNA_SW輸給上行低噪LNA12和上行選頻模塊13，上行功放開關(guān)ULPA_SW給輔助控制模塊6進行邏輯運算產(chǎn)生上行ULPA1_SW、 ULPA2_Sff分別輸給上行功放UPA 1、上行功放UPA 2，下行功放開關(guān)DLPA_SW給下行功放PA 模塊9。同時，同步單元7產(chǎn)生上行低噪ALC控制電壓ULLNA_ALC給上行低噪LNA12進行上行低噪輸出功率控制，輸出下行功放ALC控制電壓DLPA_ALC給下行功放PA9進行下行功放輸出功率控制，輸出上行功放IALC控制電壓ULPA1_ALC進行上行功放UPAl輸出功率控制，輸出上行功放2ALC控制電壓ULPA2_ALC進行上行功放UPA2輸出功率控制。同步單元7從下行功放PA9提取下行時隙輸出功率DLPA_0UT和下行時隙反向輸出功率檢測DLPA_out，從上行低噪12提取上行低噪時隙輸出功率ULLNA_0UT，從上行功放模塊14中提取上行功放UPAl時隙輸出功率ULLNA1_0UT、上行功放UPA2時隙輸出功率 ULLNA2_0UT。而下行時隙輸入功率檢測由監(jiān)控從AFC模塊5中提取。本直放站系統(tǒng)工作過程如下當(dāng)施主端1和施主端2同時接收到基站發(fā)射的信號，分別經(jīng)過濾波器1、2濾波之后，進入第一、二環(huán)形器3、4進行上下行分離，分離的兩路下行信號進入AFC模塊5進行頻率糾正，當(dāng)兩路信號是同頻時，關(guān)閉信號弱的通道，當(dāng)信號弱的通道的場強增大，超過當(dāng)前主用通道場強6dB(門限可以設(shè)置)時，該通道開通，另外的通道關(guān)閉；若兩個通道為異頻時，兩個通道同時開通，合路之后進行中頻濾波處理，將產(chǎn)生的信號傳到下行功放PA9進行放大，放大之后的信號經(jīng)重發(fā)端環(huán)形器10進行上下行合路，再經(jīng)過第三濾波器11濾波發(fā)射到用戶。其中，AFC模塊5對接收的兩路下行信號進行自動頻率糾正，可采用申請人的“高鐵車廂內(nèi)的通信信號小區(qū)切換方法”中提出的自動頻率糾正方法。 用戶發(fā)射的上行信號經(jīng)過第三濾波器11濾波處理后經(jīng)重發(fā)端環(huán)形器10分離，進入上行低噪LNA12進行低噪放大，放大之后的信號經(jīng)過上行選頻單元13進行濾波處理，處理之后的信號經(jīng)過上行功放模塊14內(nèi)的功分器進行二功分之后分別進入上行功放UPAl、 上行功放UPA2放大，放大后的信號一路經(jīng)過第一環(huán)形器3和濾波器1發(fā)射到基站，另一路經(jīng)過第二環(huán)形器4和濾波器2發(fā)射到基站。
權(quán)利要求
1.一種TD-SCDMA雙通道車載糾偏直放站，其特征是包括第一、二環(huán)形器，分別連接第一、二環(huán)形器的第一濾波器和第二濾波器，連接有第三濾波器的重發(fā)端環(huán)形器；雙通道下行鏈路，包含下行功放和AFC模塊，AFC模塊的兩輸入端分別接第一、二環(huán)形器的下行信號輸出端，AFC模塊輸出通過下行功放連接重發(fā)端環(huán)形器的下行信號輸入端， AFC模塊用于下行自動頻率控制、提供同步脈沖信號和下行ALC起控深度數(shù)控衰減信號；雙通道上行鏈路，包含依次連接的上行低噪放大器、上行選頻單元和上行功放模塊，上行低噪放大器輸入端連接重發(fā)端環(huán)形器的上行信號輸出端，上行功放模塊的兩輸出端分別接第一、二環(huán)形器的上行信號輸入端，上行功放模塊的控制端連接AFC模塊輸出的下行ALC 起控深度數(shù)控衰減信號；同步單元，接收AFC模塊提供的同步脈沖信號進行基帶解碼運算，檢測上、下行鏈路中各放大級的時隙輸出功率，對各放大級進行自動電平控制，并控制上、下行鏈路同步工作；輔助控制模塊，接收來自AFC模塊的兩路上行同步使能信號和同步單元的上行功放同步控制開關(guān)信號，控制上行功放模塊中上行兩個通道的同步開關(guān)與下行兩個通道的開關(guān)同步動作；以及，監(jiān)控單元，它分別通過485總線與AFC模塊、同步單元連接，從AFC模塊提取下行時隙輸入功率值，從同步單元提取檢測的上、下行鏈路中各放大級的時隙輸出功率，并向同步單元設(shè)置第二切換點、下行同步開啟門限值及下行同步關(guān)閉門限值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直放站，其特征是所述監(jiān)控單元還通過485總線連接到所述上行選頻單元、上行功放模塊、上行低噪放大器以及下行功放，整機的增益衰減值由該監(jiān)控單元通過485總線分別分配到所述AFC模塊、上行功放模塊、上行低噪放大器以及下行功放分級衰減。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直放站，其特征是所述上行功放模塊包括第一、二上行功放和功分器，功分器的一路輸出通過第一上行功放接第一環(huán)形器的上行信號輸入端，功分器的另一路輸出通過第二上行功放接第二環(huán)形器的上行信號輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直放站，其特征是所述同步單元檢測的上、下行鏈路中各放大級的時隙輸出功率包括來自下行功放的下行時隙輸出功率和下行時隙反向輸出功象來自上行功放模塊中的兩路上行時隙輸出功率，以及，來自上行低噪的上行低噪時隙輸出功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直放站，其特征是所述AFC模塊包括依次連接的第一下行LNA和第一下變頻器，用于對一個通道中的下行信號放大和下變頻處理；依次連接的第二下行LNA和第二下變頻器，用于對另一個通道中的下行信號放大和下變頻處理；兩個A/ D變換器，兩者的輸入端分別連接第一、第二下變頻器輸出，用于分別將第一、第二下變頻器輸出的中頻信號變換成數(shù)字中頻信號；FPGA，F(xiàn)PGA分別連接兩個A/D變換器輸出，對兩個A/ D變換器輸出的數(shù)字中頻信號進行頻率檢測，并與基準(zhǔn)頻率進行比較，獲得多普勒頻偏值并進行補償 ’及,D/A變換器和上變頻器，D/A變換器連接于FPGA與上變頻器之間，它將FPGA 補償后的數(shù)字中頻信號變換成模擬中頻信號，由上變頻器上變頻處理后傳輸給下行PA。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直放站，其特征是所述AFC模塊還包括第一下行濾波器和第二下行濾波器，前者連接于第一下行LNA和第一下變頻器之間，后者連接于第二下行LNA 和第二下變頻器之間。
全文摘要
一種TD-SCDMA雙通道車載糾偏直放站，包括第一、二環(huán)形器和重發(fā)端環(huán)形器；由下行功放和AFC模塊組成的雙通道下行鏈路，由上行低噪放大器、上行選頻單元和上行功放模塊組成的雙通道上行鏈路，同步單元，輔助控制模塊以及監(jiān)控單元。本直放站具有自動頻率控制、下行自動增益控制和上行增益聯(lián)動調(diào)節(jié)功能，通過AFC模塊適時選擇雙通道中的至少一個通道的主用下行信號進行頻率補償，避免了高速運動中多普勒頻移對小區(qū)信號切換的影響，保證高速移動的終端能正常解調(diào)基站的信號，解決了因為頻偏導(dǎo)致終端掉話問題、通話質(zhì)量差和數(shù)據(jù)下載慢問題。本直放站和雙施主天線配合，使高速運動體如高鐵車廂內(nèi)移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量得到明顯改善。
文檔編號H04B7/15GK102468881SQ20101054822
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者盧豐華, 曾祥堅, 覃喜傳 申請人:深圳國人通信有限公司