專利名稱：具備智能化綜合網絡監控功能的td-scdma直放站的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種TD-SCDMA直放站，尤其涉及一種具備智能化綜合網絡監控 功能的TD-SCDMA直放站，適用于TD-SCDMA通信系統中，它是一種在TD-SCDMA 無線網絡中延伸覆蓋范圍和提供綜合監控功能的直放站。
背景技術：
TD-SCDMA是國際電信聯盟ITU正式發布的第三代移動通信空中接口技術規 范之一；其關鍵技術有可調整上下行切換點的時分雙工技術、智能天線技術、聯 合檢測技術。TD-SCDMA的優勢突出表現在系統抗干擾和系統容量之間得到了很 好的均衡、對混合業務的高效支持、系統自身有良好的持續發展和技術演進性。
無論何種無線通信的覆蓋區域都將產生弱信號區和盲區，而對一些大型寫字 樓內部、偏遠地區和用戶數不多的盲區，要架設基站成本太高，基礎設施也較復 雜，為此提供一種成本低、架設簡單，卻具有小型基站功能的經濟有效的直放站 是很有必要的。因此，TD-SCDMA直放站在TD-SCDMA網絡中扮演著重要角色。
隨著TD-SCDMA網絡的不斷建設，會有更多的直放站所屬覆蓋區域相對獨立。 而目前基站監控是無法區分直放站覆蓋區和基站自身覆蓋的情況。從全網監控的 角度來看，為了區分兩者在實際的網絡覆蓋情況，直放站也必將會承擔更加全面 的網絡監控任務，以協助基站完成全網監控的任務。
另外，隨著移動通信系統用戶數量的激增，網絡容量在時間上、地域上和事 件上產生的可變性也大大增加。目前采取的解決方法為增加基站容量去滿足這種 可變性，這樣無疑會大大增加網絡運營成本，是非常不經濟的。而且一般的 TD-SCDMA是還是沿用了 2G和WCDMA直放站監控常規方案，固定單一的監控方式 局限了網絡優化的進展。TD-SCDMA協議決定了直放站靈活性較大，加之直放站 也采用更加先進的內部電路設計，這就為TD-SCDMA直放站的智能化提供良好的
平臺。
發明內容
本發明的目的是根據以上所述TD-SCDMA網絡缺陷和新需求而提供的一種具 備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放站，彌補了其它直放站，尤其是 TD-SCDMA直放站在監控和智能化控制方面的不足之處。
本發明組成的三個部分主要完成功能為
1、 射頻切換放大部分完成延伸覆蓋作用；
2、 同步和監控功能部分實現各種監控和同步捕獲保持功能；
3、 智能化控制部分會根據網絡的實際情況智能化控制直放站處于最優工作 狀態。
具體地說，如圖l，本發明的結構包括射頻鏈路和控制系統。
1、 射頻鏈路包括下行射頻鏈路和上行射頻鏈路。
施主端天線14、第1濾波器1、第1環形器16、下行低噪放大器2、下行選 頻器3、下行功率放大器4、第2環形器17、第2濾波器13、重發天線15依次 連通組成下行射頻鏈路，實現下行射頻信號的放大；
重發天線15、第2濾波器13、第2環形器17、上行低噪放大器7、上行選 頻器6、上行功率放大器5、第1環形器16、第l濾波器l、施主天線14依次連 通組成上行射頻鏈路，實現上行射頻信號的放大。
2、 控制系統主要包括相關解調模塊10、 GPS模塊8、時分控制模塊12和監 控模塊ll;
下行低噪放大器2、下行功率放大器4、上行低噪放大器7、上行功率放大 器5分別和時分控制模塊12連接，實現基于能量檢測的同步采集、控制以及時 域、頻域監控功能；
施主端天線14、第l濾波器l、相關解調模塊IO、監控模塊ll、時分控制 模塊12依次連通，相關解調模塊10和時分控制模塊12連接，實現基于相關解 調的同步信號采集以及碼域監控功能；
GPS天線9、 GPS模塊8、時分控制模塊12依次連通，實現基于GPS的同步 信號采集； 監控模塊11負責對各類采集數據的統一管理、控制及對外和網管通信。 本發明的工作原理是
下行射頻信號通過施主端天線14引入直放站后經過第1濾波器1濾波，進 而通過第1環形器16將其導向到下行低噪放大器2進行放大，接著進入下行選 頻器3進行頻點或者頻段的選擇性濾波，在有用信號頻段單獨選出后進入下行功 率放大器4進行高功率射頻放大后輸出，再經過第2環形器17和第2濾波器13 導向重發天線15的方向，最后通過重發天線15輸出放大后的下行射頻信號。
上行射頻信號通過重發端天線15引入直放站后經過第2濾波器13濾波，進 而通過第2環形器17將其導向到上行低噪放大器7進行放大，接著進入上行選 頻器6進行頻點或者頻段的選擇性濾波，在有用信號頻段單獨選出后進入上行功 率放大器5進行高功率射頻放大后輸出，再經過第1環形器16導向施主天線14 的方向，最后通過施主天線14輸出放大后的下行射頻信號。
下行信號通過直放站施主端天線14進入第1濾波器1耦合到相關解調模塊 10后被解調，得到信號在碼域方面的信息并且根據解調出頻道位置輸出同步控 制信號到時分控制模塊12，給其作為射頻鏈路開關控制基礎之一；
GPS模塊8通過外部GPS天線9將衛星信號引入后進行解調，獲取高精度的 時鐘參考信號，接著將這個參考信號送入時分控制盤12，為直放站時域方面計 算提供基礎并且為時分控制盤12進行射頻鏈路開關控制提供基礎；
時分控制模塊12首先是通過下行低噪放大器2中的功率檢測部分將時域信 號特征采集出，判斷直放站工作的第一切換點和第二切換點的位置以思想開關控 制；其次它還可以選擇根據GPS模塊8和相關解調模塊10提供的開關控制信號 進行射頻鏈路開關控制。同時該模塊還控制下行低噪放模塊2、下行功放模塊4、 上行低噪放模塊7、上行功放模塊5的衰減和功率檢測。
監控模塊11負責對各類采集數據的統一管理、控制及對外和網管通信。
本發明具有下列優點和積極效果
1、 具備了基本的射頻放大功能；
2、 硬件釆用環形器將頻率相同的上下行兩路信號分離，好處是方案簡單、 定性高；
3、 軟件包含了時分控制模塊12、 GPS模塊8和相關解調模塊10三種模塊， 并且可以選擇三種同步方式；
4、 具有全面網絡參數的監控和智能化控制功能，包括時域、空域、碼域、 頻域。
5、 這些新的功能使得TD-SCDMA直放站成為整個TD-SCDMA移動通信系統中 一個重要的組成部分，它完善了網絡監控功能，加強了區域了無線資源的跟蹤控 制，并且將網絡的靈活性提高到了一個新的境界。
6、 對于運營商而言，更強的網絡監控功能和智能化就意味著網絡穩定性提 高，可運營性提高，成本也會大大降低，綜合競爭力提高。
總之，無論是類比3G的另外兩種第三代移動通信系統WCDMA和CDMA2000， 還是同類TD-SCDMA直放站，本發明具有同步切換控制方式多種可選、監控功能 全面、智能化程度高、低成本低廉，維護升級方便等優點。
圖l為本發明結構框圖2為三種同步方式選擇的過程示意圖 圖3為碼域工作選擇過程示意圖； 圖4為頻域工作選擇過程示意圖。 其中
1—第1濾波器； 4—下行功率放大器； 7—上行低噪放大器； 10—相關解調模塊； 13—第2濾波器； 16_第1環形器；
2—下行低噪放大器； 5—上行功率放大器; 8"GPS模塊； ll一監控模塊； 14一施主天線； 17—第2環形器。
3—下行選頻器； 6—上行選頻器； 9一GPS天線； 12—時分控制模塊; 15—重發天線；
英譯漢
2G:第二代移動通信系統; 3G:第三代移動通信系統;
TD-SCDMA:時分同步碼分多址通信系統； WCDMA:寬帶碼分多址通信系統。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例詳細說明
一、 硬件
1、 第l、 2環形器16、 17
第l、 2環形器16、 17結構相同，是一種主要實現將射頻信號雙向傳輸的通 用器件，直放站內部使用該器件將上下行兩條同頻反向的信號鏈路分離成上行和 下行兩條鏈路。
由于TD-SCDMA系統中的上下行為方向相反的相同工作頻率信號，所以可以 用該器件將上下行信號巧妙地分離開。這樣選用器件的特點是方法簡單，由于是 無源器件所以穩定性也非常高。
2、 三種同步方式的硬件
該直放站內部采用了支持不止一種同步方式的硬件，例如GPS、能量、相關 解調。也就是說設備可以選擇其中一種同歩方式。
3、 其它硬件均為常用部件，有上市產品。
二、 軟件
1、相關解調模塊io
相關解調模塊10是一種采用基帶解調和譯碼的方式，在TD—SCDMA直放站 中識別轉換點并獲取碼域監控信息的模塊。適用于任意應用場景的TD-SC函A直 放站，調測安裝方便。
相關解調模塊10是根據相關解調法找到TD-SCDMA基站信號的下行同步碼并 與之同步，輸出與基站TSO時隙起始時刻對齊的幀同步信號，具體功能如下
1) 實現與指定的頻點基站信號同步，輸出與指定頻點基站同步的周期的幀 同步信號；
2) 輸出各時隙的狀態值等信息；
3) 輸出當前鎖定的頻點號、中間碼和擾碼等信息；
4) 能自動搜索到當前信號質量最好的基站信號，并輸出與之同步的周期的
幀同步信號；
5) 具備遠程升級功能；
6) 通過在TD — SCDMA射頻信號增強設備中對TD — SCDMA基站輸入的信號檢 測其中包含的下行導頻DWPTS上的下行同步碼字SYNC-DL以達到準確控制射頻開 關的目的，保證TD—SCDMA射頻信號增強設備正常工作時不會出現誤判，提高網 絡穩定性。
7) 可作為獨立模塊或者作為子模塊通過接口與時分控制模塊12連接，實現 解調方式同步功能。
2、 GPS模塊8
GPS模塊8是一種主要通過并行多通道，快速捕獲衛星以得到標準時鐘信號 的模塊。
具體功能如下
1) GPS模塊8負責完成解調GPS衛星信號，輸出1Hz時標信號以及10KHz 同步脈沖信號；
2) 輸出本地的經緯度信息，精度高，無靜態漂移；
3) 提供載波相位輸出；
4) 提供定位數據；
5) 自動檢測天線狀態；可配用有源或無源天線；
6) 工作和存放溫度范圍寬(一40。C + 85。C);
7) 自動冷啟動定位處理等。
8) 可作為子模塊通過接口與時分控制模塊12連接，實現GPS方式同步功能。
3、 時分控制模塊12
時分控制模塊12是一種通過對射頻能量窗口捕獲的檢測方式達到與基站同 步，找到兩個轉換點的位置，從而完成對射頻信道切換的模塊。
在TD-SCDMA系統中，上行鏈路信號和下行鏈路信號處于同一頻率，通過時 分復用的方式區分上行和下行。因此TD-SCDMA直放站需要獲取兩個轉換點位置 信息，完成對射頻信道的上下行切換。獲取兩個轉換點位置信息是TD-SCDMA直 放站最關鍵的一個技術難點。 一旦獲得兩個轉換點位置信息，TD-SCDMA直放站 則與其它時分雙工直放站相類似。主要功能如下
1 )時分控制的準確度和抗干擾性能直接影響到了 TD-SCDMA系列直放站的工 作性能，最終時分控制模塊12要能在各種環境下實現與基站的同步并能進行準 確的上下行鏈路控制；
2) 控制上下行鏈路的監控量的采集；
3) 實現上下行鏈路增益的控制；
4) 實現上下行鏈路的自動電平控制功能；
5) 與外接GPS模塊8、相關解調模塊10或終端模塊進行接口，從而實現其 它的同步方式等功能。
4、 監控模塊ll
監控模塊11是直放站內部的統一監控中心，它負責將直放站內部所有監控 信息匯總存儲，并且通過外部通信端口將該信息傳送給直放站網管中心；同時， 它還響應外部網管中心的控制命令，并將命令發送到直放站內部相關模塊。
主要功能如下
1) 在智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放站中，直放站內部具備完善 的智能管理單元。監控模塊ll支持串口直連、短信息、數傳等多種通信方式；
2) 具有接入方式全面、管理直觀等特點優勢。并能根據設備類型和網絡， 自動按不同要求自動處理。兼容不同制式如GSM、 CDMA、 TD-SCDMA、 WCDMA、 CDMA2000等的不同類型設備如無線設備、光纖設備、干放設備的監控。
3) 為了便于在工程中對軟件升級，還支持遠程升級功能可通過串口直連 或MODEM數傳等多種方式升級設備監控軟件。
4) 同時，由于直放站內部具有時域、碼域和頻域的檢測基礎，使得監控數 據非常全面。
5) 可以在本地及遠程進行設備控制量設置、設備狀態量及告警項的査詢， 如上傳設備狀態信息，故障自動告警等。
5、 時域監控與智能化
所述的時域監控是一種通過直放站采集的各種時域信息進行分析處理得出 空間信號時域特征的監控方法。
對于時域方面，信號多徑情況監視可以通過能量包絡檢波的方式和TD-SCDMA 每個時隙特有的包絡特征可以得出信號在空間傳輸后的多徑惡化情況。由于無線 網絡空間的多樣性和不確定性造成了空間傳輸的射頻信號的波形受到的很大的 畸變，從而會影響TD-SCDMA直放站的同步獲取。三種同步方式又各有優缺點， 所以采用自動適應選擇同步方式的控制。
如圖2，具體過程為
1) 當直放站通過上述第二部分檢測到的信號質量是非常差的，同頻干擾和 多徑比較嚴重的時候會優先采用同步解調方式(A2)進行控制直放站中上下行切
換放大；
2) 當需要保證較高的穩定性時則采用GPS同步(A1)方式，其抗干擾能力最
強；
3) 能量檢測的同步方式(A3)僅僅作為一種輔助的同步方式，其捕獲的同步 點僅作為直放站統計計算的參考項目；
4) 如果進行室內覆蓋時，由于信號質量非常好，能量檢測的同步方式完全 可以達到要求，則可以拆除GPS和同步解調部分，以節約運營成本；
5) 當選擇了同步方式后直放站進入同步狀態后(A4)開始對設備進行同步切 換的控制(A5)，設備上下行射頻信號RF(A6)開始進行切換放大狀態。
另外，功耗自動控制功能是基于直放站對網絡各個時隙的占用情況統計得出 的節能型方案，即在空閑的業務時隙關閉直放站中鏈路的供電，盡可能地降低直 放站的平均功耗。直放站降低功耗最直接帶來的好處就是穩定性大大提高，壽命 加長，機箱體積降低。
6、碼域監控與智能化
所述的碼域監控是一種通過直放站釆集的各種碼域信息進行分析處理得出 空間信號時域特征的監控方法。
對于碼域方面，TD-SCDMA直放站會根據監測到的碼域的網絡實際情況，選
擇最優同步碼的小區進行同步，也可以根據網管信息被動的選擇同步碼。該項功 能非常有利于進行大規模網絡優化和控制。因為后期網絡建設是多運營商同頻組
網，通過碼域區分各個基站信號功能顯得尤為重要。 如圖3，具體過程為
1) 首先對接收到的信號進行解調(B1)，接著進行同歩碼的相關，即尋找相 關性最大的同步碼組(B2);
2) 當找到最大相關性同步碼組后確定了同步，并得出上下行切換的時刻 (B3);
3) 對設備進行開關控制(B4)是上下行兩條射頻鏈路處于切換控制狀態(B5)。 7、頻域監控與智能化
所述的頻域監控是一種通過直放站采集的各種頻域信息進行分析處理得出 空間信號時域特征的監控方法。
對于頻域方面，TD-SCDMA直放站可以通過檢波和選頻模塊進行各個工作頻
點的掃描，自動選擇優化頻點或者是頻段進行切換放大，該項功能也非常有利于
進行大規模網絡優化和控制。 如圖4，具體過程為
1) 選頻設置為TD-SCDMA工作頻段第一頻點(Cl);
2) 開啟射頻鏈路并進行功率放大(C2),通過輸出功率(C3)判斷該頻點是否 有下行信號(C4);
3) 選頻模塊轉換到第二頻點；
4) 同第二步；
最終通過各個頻點的功率情況統計出目前直放站引入基站信號的頻點分布 情況。
權利要求
1. 一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放站，包括射頻鏈路和控制系統，射頻鏈路包括下行射頻鏈路和上行射頻鏈路；其特征在于施主端天線(14)、第1濾波器(1)、第1環形器(16)、下行低噪放大器(2)、下行選頻器(3)、下行功率放大器(4)、第2環形器(17)、第2濾波器(13)、重發天線(15)依次連通組成下行射頻鏈路，實現下行射頻信號的放大；重發天線(15)、第2濾波器(13)、第2環形器(17)、上行低噪放大器(7)、上行選頻器(6)、上行功率放大器(5)、第1環形器(16)、第1濾波器(1)、施主天線(14)依次連通組成上行射頻鏈路，實現上行射頻信號的放大；控制系統主要包括相關解調模塊(10)、GPS模塊(8)、時分控制模塊(12)和監控模塊(11)；下行低噪放大器(2)、上行選頻器(6)、下行功率放大器(4)、上行低噪放大器(7)、下行選頻器(6)、上行功率放大器(5)分別和時分控制模塊(12)連接，實現基于能量檢測的同步采集、控制以及時域、頻域監控功能；施主端天線(14)、第1濾波器(1)、相關解調模塊(10)、監控模塊(11)、時分控制模塊(12)依次連通，相關解調模塊(10)和時分控制模塊(12)連接，實現基于相關解調的同步信號采集以及碼域監控功能；GPS天線(9)、GPS模塊(8)、時分控制模塊(12)依次連通，實現基于GPS的同步信號采集；監控模塊(11)負責對各類采集數據的統一管理、控制及對外和網管通信。
2、 按權利要求1所述的一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放 站，其特征在于所述的第1、 2環形器(16、 17)結構相同，是一種主要實現將射頻信號雙 向傳輸的通用器件，直放站內部使用該器件將上下行兩條同頻反向的信號鏈路分 離成上行和下行兩條鏈路。
3、 按權利要求1所述的一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放 站，其特征在于所述的相關解調模塊10是一種釆用基帶解調和譯碼的方式，在TD —SCDMA 直放站中識別轉換點并獲取碼域監控信息的模塊。
4、 按權利要求1所述的一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放 站，其特征在于所述的GPS模塊(8)是一種主要通過并行多通道，快速捕獲衛星以得到標 準時鐘信號的模塊。
5、 按權利要求1所述的一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放 站，其特征在于-所述的時分控制模塊(12)是一種通過對射頻能量窗口捕獲的檢測方式達到 與基站同步，找到兩個轉換點的位置，從而完成對射頻信道切換的模塊。
6、 按權利要求1所述的一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放 站，其特征在于所述的監控模塊(11)是直放站內部的統一監控中心，它負責將直放站內部 所有監控信息匯總存儲，并且通過外部通信端口將該信息傳送給直放站網管中 心；同時，它還響應外部網管中心的控制命令，并將命令發送到直放站內部相關 模塊。
7、 按權利要求1所述的一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放 站，其特征在于所述的時域監控是一種通過直放站采集的各種時域信息進行分析處理得出 空間信號時域特征的監控方法
8、 按權利要求1所述的一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放 站，其特征在于所述的碼域監控是是一種通過直放站采集的各種碼域信息進行分析處理得 出空間信號時域特征的監控方法。
9、 按權利要求1所述的一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放 站，其特征在于所述的頻域監控是一種通過直放站采集的各種頻域信息進行分析處理得出 空間信號時域特征的監控方法。
全文摘要
本發明公開了一種具備智能化綜合網絡監控功能的TD-SCDMA直放站，涉及一種TD-SCDMA直放站。本發明組成的三個部分主要完成功能為射頻切換放大部分完成延伸覆蓋作用；同步和監控功能部分實現各種監控和同步捕獲保持功能；智能化控制部分會根據網絡的實際情況智能化控制直放站處于最優工作狀態。本發明的具體結構是包括射頻鏈路和控制系統；射頻鏈路包括下行射頻鏈路和上行射頻鏈路；控制系統主要包括相關解調模塊(10)、GPS模塊(8)、時分控制模塊(12)和監控模塊(11)。本發明具有同步切換控制方式多種可選、監控功能全面、智能化程度高、低成本低廉，維護升級方便等優點。
文檔編號H04Q7/30GK101207853SQ20061012551
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月19日 優先權日2006年12月19日
發明者余勛林, 周世軍, 玄 夏, 凱 孫, 晟 李, 杜明玉, 楊義平, 郭見兵, 陳東進, 濤 黃 申請人:武漢虹信通信技術有限責任公司