專利名稱：多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統的制作方法
技術領域：
本發明屬數字光纖拉遠系統領域，尤其涉及一種多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，可實現用單根光纖完成多制式信號GSM，WCDMA和無線局域網(WLAN)的拉遠覆蓋。
背景技術：
目前各大運營商都在加大3G網絡的建設。同時，由于用戶對帶寬和應用的進一步需求，作為對3G網絡的有益補充，各大運營商也在加大對于無線局域網(WLAN)的投入。許多地區2G、3G、WLAN三網共存，各大運營商都將面臨如何解決未來多制式網絡的共址覆蓋問題。直放站作為一種主要的網絡優化設備，被廣泛采用。而且隨著技術發展和網絡質量要求的提高，高性能的數字直放站也逐步取代原來的模擬直放站。但現階段，2G，3G和 WLAN的網絡優化設備都是獨立系統。這就造成了在進行多制式共址覆蓋和網絡優化時，各種獨立設備成本昂貴，能耗較高，體積龐大。在選址，安裝維護等方面都很困難，浪費了大量資源。如果采用一套數字系統能同時解決三個網絡的優化問題，而且共用一根光纖，可以避免上述的問題，將有非常好的應用前景。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種設備成本低，能耗小，組網方便， 維護升級便捷，可實現三種網絡共址覆蓋的多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統。為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的一種多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于，包括近端機及遠端機；所述近端機包括GSM雙工器、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊；所述GSM雙工器、WCDMA雙工器、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊的傳輸端口分別接多模信號處理模塊的傳輸端口 ；近端機耦合基站或其它信源GSM及WCDMA射頻信號，分別進入GSM雙工器和WCDMA雙工器，然后接入多模信號處理模塊進行處理，同時多模信號處理模塊通過千兆以太網收發模塊接入以太網數字信號，將上述數據傳至光纖收發模塊，通過一根光纖發送至遠端機；所述遠端機包括GSM功放模塊、WCDMA功放模塊、GSM雙工器、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊；所述GSM雙工器及WCDMA雙工器的傳輸端口分別經GSM功放模塊及WCDMA功放模塊與多模信號處理模塊的傳輸端口相接；所述光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊的傳輸端口與多模信號處理模塊的傳輸端口相接；由遠端機光纖收發模塊接收的近端機數據，進入遠端機多模信號處理模塊進行處理，解包分解為GSM、WCDMA及千兆以太網數據；所述GSM和WCDMA數據先進行上變頻處理并依次再經GSM功放模塊與WCDMA 功放模塊放大后，轉變為射頻信號，由GSM雙工器及WCDMA雙工器進入天線；同時所述千兆以太網數據進入以太網交換模塊，再經以太網收發模塊輸出。作為一種優選方案，本發明所述多模信號處理模塊包括GSM移頻模塊、WCDMA移頻模塊、FPGA處理模塊、數模處理模塊及監控模塊；所述GSM移頻模塊及WCDMA移頻模塊的端口經數模處理模塊與FPGA處理模塊的端口相接；所述監控模塊的端口接FPGA處理模塊的端□。本發明數模處理模塊包括DACl模塊、雙通道ADC模塊及DAC2模塊。作為另一種優選方案，本發明所述GSM移頻模塊包括上變頻混頻器及下變頻混頻
ο進一步地，本發明所述WCDMA移頻模塊包括上變頻混頻器及下變頻混頻器。更進一步地，本發明所述光纖數據通信模塊包括打包模塊、解包模塊及串并轉換模塊。另外，本發明所述近端機及遠端機的組網結構為菊花鏈、星型或環型拓撲型。其次，本發明所述FPGA處理模塊包括GSM信號處理模塊、WCDMA信號處理模塊、 千兆以太網數據處理模塊、光纖數據通信模塊及單片機接口模塊。本發明提供GSM與WCDMA集成覆蓋，同時提供一個千兆以太網通路，可以只使用單根光纖就將信源處的GSM、WCDMA及千兆以太網數據拉遠到遠端進行覆蓋，而在遠端可配合交換機和無線局域網熱點(AP)，實現WLAN信號覆蓋。本發明設備成本低，能耗小，組網方便，維護升級便捷，可實現三種網絡的共址覆蓋。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。圖1為本發明多制式的數字光纖拉遠系統的近端機原理框圖。圖2為本發明多制式的數字光纖拉遠系統的遠端機原理框圖。圖3為本發明多模信號處理模塊原理框圖。圖4為本發明FPGA信號處理模塊原理框圖。圖5為本發明多制式的數字光纖拉遠系統組網拓撲原理框圖。
具體實施例方式如圖所示，一種單光纖數據傳輸多制式數字光纖拉遠系統，它包括近端機及遠端機；所述近端機包括GSM雙工器、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊；所述GSM雙工器、WCDMA雙工器、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊的傳輸端口分別接多模信號處理模塊的傳輸端口 ；近端機耦合基站或其它信源GSM及WCDMA射頻信號，分別進入GSM雙工器和WCDMA雙工器，然后接入多模信號處理模塊進行處理，同時多模信號處理模塊通過千兆以太網收發模塊接入以太網數字信號，將上述數據傳至光纖收發模塊，通過一根光纖發送至遠端機；所述遠端機包括GSM功放模塊、WCDMA功放模塊、GSM 雙工器、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊；所述GSM 雙工器及WCDMA雙工器的傳輸端口分別經GSM功放模塊及WCDMA功放模塊與多模信號處理模塊的傳輸端口相接；所述光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊的傳輸端口與多模信號處理模塊的傳輸端口相接；由遠端機光纖收發模塊接收的近端機數據，進入遠端機多模信號處理模塊進行處理，解包分解為GSM、WCDMA及千兆以太網數據；所述GSM和WCDMA數據先進行上變頻處理并依次再經GSM功放模塊與WCDMA功放模塊放大后，轉變為射頻信號，由GSM 雙工器及WCDMA雙工器進入天線；同時所述千兆以太網數據進入以太網交換模塊，再經以太網收發模塊輸出。 本發明所述多模信號處理模塊包括GSM移頻模塊、WCDMA移頻模塊、FPGA處理模塊、數模處理模塊及監控模塊；所述GSM移頻模塊及WCDMA移頻模塊的端口經數模處理模塊與FPGA處理模塊的端口相接；所述監控模塊的端口接FPGA處理模塊的端口。數模處理模塊包括DACl模塊、雙通道ADC模塊及DAC2模塊。本發明GSM移頻模塊包括上變頻混頻器及下變頻混頻器。本發明WCDMA移頻模塊包括上變頻混頻器及下變頻混頻器。本發明所述光纖數據通信模塊包括打包模塊、解包模塊及串并轉換模塊。本發明所述近端機及遠端機的組網結構為菊花鏈、星型或環型拓撲型。本發明所述FPGA處理模塊包括GSM信號處理模塊、WCDMA信號處理模塊、千兆以太網數據處理模塊、光纖數據通信模塊及單片機接口模塊。參見圖1及圖2，本發明包含近端機和遠端機；近端機包含GSM雙工器、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊。遠端機包含GSM功放模塊、WCDMA功放模塊、GSM雙工器、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊。一、下行鏈路的基本處理過程。近端機耦合基站或者其它信源GSM和WCDMA射頻信號，分別進入GSM雙工器和 WCDMA雙工器，然后接入多模信號處理模塊，將射頻信號經變頻和模數轉換，轉變成數字信號進行數字下變頻等處理，同時多模信號處理模塊通過以太網收發模塊接入以太網數字信號，將GSM，WCDMA和以太網數字信號按照本發明的協議進行組合打包后，SERDES (串行和解串模塊)把數據轉變成串行數據流傳給光纖收發模塊，通過一根光纖發送給遠端機。遠端機光纖收發模塊接收到近端機發送過來的串行數據，進入遠端機多模信號處理模塊進行解串，然后把得到數據進行解包，分解為GSM，WCDMA，千兆以太網數據。GSM和 WCDMA數據經過上變頻處理，轉變為射頻信號，經過各自功放放大，經GSM和WCDMA 二合一雙工器進入天線。同時千兆以太網數據進入以太網交換模塊，然后經以太網收發模塊輸出，與無線局域網覆蓋設備(AP)連接。二、上行鏈路的基本處理過程。上行時，遠端機接收手機的GSM和W⑶MA信號，進入GSM和W⑶MA 二合一雙工器， 然后進入多模信號處理模塊進行處理，將射頻信號經變頻和模數轉換，轉變成數字信號進行數字下變頻等處理，同時多模信號處理模塊通過以太網收發模塊接入以太網數字信號， 將GSM、WCDMA和千兆以太網數據按照本發明的協議進行組合，再將組合打包后把數據轉變成串行數據流傳給光纖收發模塊，通過一根光纖發送給近端機。近端機光纖收發模塊接收到遠端機發送過來的串行數據，進入近端機多模信號處理模塊進行解串，然后把得到數據進行解包，分解為GSM、WCDMA及千兆以太網數據。GSM和 WCDMA數據經過上變頻處理，轉變為射頻信號，再經過雙工器上行給GSM和WCDMA基站。上行的千兆以太網數據通過以太網收發模塊接入到無線局域網控制單元(AC)。本發明上述多模信號處理模塊包含GSM移頻模塊、WCDMA移頻模塊、數模處理模塊 (ADC，DAC, FPGA數據處理模塊)、監控模塊、時鐘模塊、電源模塊。本發明GSM移頻模塊包含上變頻混頻器和下變頻混頻器。其中下變頻混頻器，ADC, FPGA數據處理模塊組成GSM接收鏈路。FPGA數據處理模塊，DAC，上變頻混頻器組成GSM發射鏈路。本發明WCDMA移頻模塊包含上變頻混頻器和下變頻混頻器。其中下變頻混頻器，ADC, FPGA數據處理模塊組成WCDMA接收鏈路。FPGA數據處理模塊，DAC，上變頻混頻器組成WCDMA發射鏈路。數據處理模塊包括GSM信號處理模塊、WCDMA信號處理模塊、千兆以太網數據處理模塊、光纖數據通信模塊及單片機接口模塊。信號處理模塊包括下行鏈路和上行鏈路。其中下行鏈路包含下變頻，抽取濾波。上行鏈路包含濾波插值，上變頻。信號處理模塊包括下行鏈路和上行鏈路。其中下行鏈路包含下變頻，抽取濾波。上行鏈路包含濾波插值，上變頻。千兆以太網數據處理模塊包括1000/100/10M自適應的PHY、MAC，和數據交換模塊 (SWITCH)。光纖數據通信模塊包含打包模塊、解包模塊和串并轉換模塊。打包模塊，將不同數據率的GSM，WCDMA,千兆以太網數據和監控參量按照本發明協議組合成幀。解包模塊將成幀數據按照本發明協議拆解為GSM，WCDMA，千兆以太網數據和監控參量。串并轉換模塊負責串行和解串數據，并通過光模塊進行收發。單片機接口模塊負責與單片機進行通信，收發監控數據。上述數字光纖拉遠系統的組網方式包括一臺近端機和至少一臺遠端機。能夠組成菊花鏈，星型，環型拓撲。近端機與GSM，WCDMA基站或信號源耦合。遠端機作為覆蓋端。本發明采用單根光纖完成多制式信號(GSM，WCDMA)和無線局域網(WLAN)的拉遠覆蓋。本發明涉及的數字光纖拉遠系統至少包含一臺近端機和一臺遠端機，用一根光纖相連。(1)其中近端機如圖1所示，耦合GSM基站和WCDMA基站射頻信號，分別進入GSM 雙工器和WCDMA雙工器，然后接入多模信號處理模塊進行處理。近端機擁有4路2. 5G光口 (SFP廣4)。同時通過以太網收發模塊接入的4路以太網，其速率最高可達到1G。且每一路以太網數據對應一路光纖數據。如圖1，SFPl綁定千兆網口 1，SFP2綁定千兆網口 2，SFP3 綁定千兆網口 3，SFP4綁定千兆網口 4。(2)其中遠端機如圖2所示，包含兩個2. 5G光收發模塊和兩個千兆以太網模塊。光收發模塊接收近端機下行的數據，經多模信號處理模塊進行處理。GSM和WCDMA數據經GSM 功放模塊、WCDMA功放模塊和雙工器后發射給手機終端。以太網數據則通過遠端機千兆以太網口傳送給無線局域網覆蓋設備(AP)。手機上行信號經過雙工器和低噪聲放大器(LNA) 進入多模信號處理模塊進行處理，然后通過光收發模塊發送給近端機。同時遠端機把近端機下行數據繼續向下一級遠端機發送，并接受下一級遠端機的上行數據。(3)其中多模信號處理模塊如圖3所示，包含GSM上下混頻模塊、WCDMA上下混頻模塊、雙通道ADC、DAC、FPGA數據處理模塊，監控模塊、時鐘模塊及電源模塊。其中GSM接收鏈路由下變頻混頻器，ADC，FPGA數據處理模塊組成。GSM發射鏈路由FPGA數據處理模塊、DACl、上變頻混頻器組成。
接收鏈路由下變頻混頻器、ADC及FPGA數據處理模塊組成。WCDMA發射鏈路由FPGA 數據處理模塊、DAC2、上變頻混頻器組成WCDMA發射鏈路。時鐘模塊提供ADC、DAC、FPGA及混頻器的參考時鐘。其中ADC采樣率為125M，中心頻率頻為93. 75M。DAC時鐘為62. 5M, FPGA時鐘為125M。監控模塊負責監控設備狀態，配置系統參量，話務量檢測，接口控制。負責FPGA程序存儲，FLASH2負責ARM程序存儲和監控參量存儲。(4) FPGA信號處理模塊如圖4所示，FPGA數據處理模塊包括GSM信號處理模塊、 WCDMA信號處理模塊、千兆以太網數據處理模塊、光纖數據通信模塊及監控單元。其中GSM信號處理模塊包括DDC和DUC兩個部分。其中DDC處理過程為中頻信號經ADC采樣后數據率為125M，通過半帶濾波器濾波并進行兩倍抽取，數據率為62. 5M。再經過NCO選頻下變頻到零頻，然后經CIC濾波器濾波并進行64倍抽取，數據率為0. 9765625M。 經FIR濾波器進行濾波后傳送給光纖數據通信模塊。模塊處理過程為將數據率為0. 9765625M的數據經CIC濾波器濾波并進行64倍插值，數據率為62. 5M。再經NCO上變頻與其他信道數據進行合路后發送給DAC。其中WCDMA信號處理模塊也包括DDC和DUC兩個部分。其中DDC處理過程為中頻信號經ADC采樣后數據率為125M，通過半帶濾波器濾波并進行兩倍抽取，數據率為62. 5M。 經過NCO選頻下變頻到零頻，經CIC濾波器濾波并進行4倍抽取，數據率為15. 625M。經 CIC補償濾波器濾波后并進行兩倍抽取，數據率為7. 8125M。經HR濾波器進行濾波后傳送給光纖數據通信模塊。模塊處理過程為將數據率為7. 8125M的數據經CIC補償濾波器濾波并進行2倍插值，數據率為15.625M。再經CIC濾波器進行四倍插值到數據率為62. 5M。然后經NCO上變頻與其他信道數據進行合路后發送給DAC。其中以太網數據處理模塊實現以太網PHY層，MAC層，數據交換功能。光纖數據通信模塊實現把多載波的GSM數據，WCDMA數據，和千兆以太網數據按照本發明的協議進行打包和解包，并控制SERDES進行數據串行和解串，通過光收發模塊進行傳輸。(5)本發明的系統拓撲如圖5所示，近端機與遠端機可組成鏈型拓撲，星型拓撲， 環型拓撲。圖中，近端機耦合GSM基站，WCDMA基站信號和千兆網口與WLAN控制端(AC)連接。近端機四個光纖接口 1，2，3，4可以與遠端機廣9組成星型拓撲。其中，近端機光纖接口 1與遠端機1，2組成鏈型拓撲。近端機光纖接口 2與遠端機3，4組成鏈型拓撲。近端機光纖接口 3，4與遠端機5，6，7，8，9組成了環型拓撲。并且遠端機1，3，4的千兆以太網接口與WLAN覆蓋端(AP)連接，就進行WLAN信號覆蓋。由以上說明可見本發明的組網方式非常靈活，可針對不同的應用場所進行靈活的配置。可以理解地是，以上關于本發明的具體描述，僅用于說明本發明而并非受限于本發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于，包括近端機及遠端機；所述近端機包括GSM雙工器、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊；所述GSM雙工器、WCDMA雙工器、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊的傳輸端口分別接多模信號處理模塊的傳輸端口；近端機耦合基站或其它信源GSM及WCDMA射頻信號，分別進入GSM雙工器和WCDMA雙工器，然后接入多模信號處理模塊進行處理，同時多模信號處理模塊通過千兆以太網收發模塊接入以太網數字信號，將上述數據傳至光纖收發模塊，通過一根光纖發送至遠端機；所述遠端機包括GSM功放模塊、WCDMA功放模塊、GSM雙工器、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊；所述GSM雙工器及WCDMA雙工器的傳輸端口分別經GSM功放模塊及WCDMA功放模塊與多模信號處理模塊的傳輸端口相接；所述光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊的傳輸端口與多模信號處理模塊的傳輸端口相接；由遠端機光纖收發模塊接收的近端機數據，進入遠端機多模信號處理模塊進行處理， 解包為GSM、WCDMA及千兆以太網數據；所述GSM和WCDMA數據先進行上變頻處理并依次再經GSM功放模塊與WCDMA功放模塊放大后，轉變為射頻信號，由GSM雙工器及WCDMA雙工器進入天線；同時所述千兆以太網數據進入以太網交換模塊，再經以太網收發模塊輸出。
2.根據權利要求1所述的多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于所述多模信號處理模塊包括GSM移頻模塊、WCDMA移頻模塊、FPGA處理模塊、數模處理模塊及監控模塊；所述GSM移頻模塊及WCDMA移頻模塊的端口經數模處理模塊與FPGA處理模塊的端口相接；所述監控模塊的端口接FPGA處理模塊的端口。
3.根據權利要求2所述的多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于數模處理模塊包括DACl模塊、雙通道ADC模塊及DAC2模塊。
4.根據權利要求3所述的多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于GSM移頻模塊包括上變頻混頻器及下變頻混頻器。
5.根據權利要求4所述的多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于WCDMA移頻模塊包括上變頻混頻器及下變頻混頻器。
6.根據權利要求5所述的多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于所述光纖數據通信模塊包括打包模塊、解包模塊及串并轉換模塊。
7.根據權利要求1 6之任一所述的多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于所述近端機及遠端機的組網結構為菊花鏈、星型或環型拓撲型。
8.根據權利要求2 6之任一所述的多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，其特征在于所述FPGA處理模塊包括GSM信號處理模塊、WCDMA信號處理模塊、千兆以太網數據處理模塊、光纖數據通信模塊及單片機接口模塊。
全文摘要
本發明屬數字光纖拉遠系統領域，尤其涉及一種多制式網絡融合的數字光纖拉遠系統，包括近端機及遠端機；近端機包括GSM、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊；GSM、WCDMA雙工器、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊的傳輸端口分別接多模信號處理模塊的傳輸端口；遠端機包括GSM功放模塊、WCDMA功放模塊、GSM、WCDMA雙工器、多模信號處理模塊、光纖收發模塊及千兆以太網收發模塊；GSM及WCDMA雙工器的傳輸端口分別經GSM及WCDMA功放模塊與多模信號處理模塊的傳輸端口相接；本發明設備成本低，能耗小，組網方便，維護升級便捷，可實現三種網絡的共址覆蓋。
文檔編號H04W88/08GK102412907SQ20111040210
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者寧鵬, 張啟東, 徐勇, 杜方, 潘峰, 王繼新, 王闖, 胡穎 申請人:奧維通信股份有限公司