具备智能化综合网络监控功能的TD－SCDMA直放站

摘要

本发明公开了一种具备智能化综合网络监控功能的TD－SCDMA直放站，涉及一种TD－SCDMA直放站。本发明组成的三个部分主要完成功能为：射频切换放大部分完成延伸覆盖作用；同步和监控功能部分实现各种监控和同步捕获保持功能；智能化控制部分会根据网络的实际情况智能化控制直放站处于最优工作状态。本发明的具体结构是：包括射频链路和控制系统；射频链路包括下行射频链路和上行射频链路；控制系统主要包括相关解调模块(10)、GPS模块(8)、时分控制模块(12)和监控模块(11)。本发明具有同步切换控制方式多种可选、监控功能全面、智能化程度高、低成本低廉，维护升级方便等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种TD-SCDMA直放站，尤其涉及一种具备智能化综合网络监控功能的TD-SCDMA直放站，适用于TD-SCDMA通信系统中，它是一种在TD-SCDMA无线网络中延伸覆盖范围和提供综合监控功能的直放站。

背景技术

TD-SCDMA是国际电信联盟ITU正式发布的第三代移动通信空中接口技术规范之一；其关键技术有可调整上下行切换点的时分双工技术、智能天线技术、联合检测技术。TD-SCDMA的优势突出表现在系统抗干扰和系统容量之间得到了很好的均衡、对混合业务的高效支持、系统自身有良好的持续发展和技术演进性。

无论何种无线通信的覆盖区域都将产生弱信号区和盲区，而对一些大型写字楼内部、偏远地区和用户数不多的盲区，要架设基站成本太高，基础设施也较复杂，为此提供一种成本低、架设简单，却具有小型基站功能的经济有效的直放站是很有必要的。因此，TD-SCDMA直放站在TD-SCDMA网络中扮演着重要角色。

随着TD-SCDMA网络的不断建设，会有更多的直放站所属覆盖区域相对独立。而目前基站监控是无法区分直放站覆盖区和基站自身覆盖的情况。从全网监控的角度来看，为了区分两者在实际的网络覆盖情况，直放站也必将会承担更加全面的网络监控任务，以协助基站完成全网监控的任务。

另外，随着移动通信系统用户数量的激增，网络容量在时间上、地域上和事件上产生的可变性也大大增加。目前采取的解决方法为增加基站容量去满足这种可变性，这样无疑会大大增加网络运营成本，是非常不经济的。而且一般的TD-SCDMA是还是沿用了2G和WCDMA直放站监控常规方案，固定单一的监控方式局限了网络优化的进展。TD-SCDMA协议决定了直放站灵活性较大，加之直放站也采用更加先进的内部电路设计，这就为TD-SCDMA直放站的智能化提供良好的平台。

发明内容

本发明的目的是根据以上所述TD-SCDMA网络缺陷和新需求而提供的一种具备智能化综合网络监控功能的TD-SCDMA直放站，弥补了其它直放站，尤其是TD-SCDMA直放站在监控和智能化控制方面的不足之处。

本发明组成的三个部分主要完成功能为：

1、射频切换放大部分完成延伸覆盖作用；

2、同步和监控功能部分实现各种监控和同步捕获保持功能；

3、智能化控制部分会根据网络的实际情况智能化控制直放站处于最优工作状态。

具体地说，如图1，本发明的结构包括射频链路和控制系统。

1、射频链路包括下行射频链路和上行射频链路。

施主端天线14、第1滤波器1、第1环形器16、下行低噪放大器2、下行选频器3、下行功率放大器4、第2环形器17、第2滤波器13、重发天线15依次连通组成下行射频链路，实现下行射频信号的放大；

重发天线15、第2滤波器13、第2环形器17、上行低噪放大器7、上行选频器6、上行功率放大器5、第1环形器16、第1滤波器1、施主天线14依次连通组成上行射频链路，实现上行射频信号的放大。

2、控制系统主要包括相关解调模块10、GPS模块8、时分控制模块12和监控模块11；

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分别和时分控制模块12连接，实现基于能量检测的同步采集、控制以及时域、频域监控功能；

施主端天线14、第1滤波器1、相关解调模块10、监控模块11、时分控制模块12依次连通，相关解调模块10和时分控制模块12连接，实现基于相关解调的同步信号采集以及码域监控功能；

GPS天线9、GPS模块8、时分控制模块12依次连通，实现基于GPS的同步信号采集；

监控模块11负责对各类采集数据的统一管理、控制及对外和网管通信。

本发明的工作原理是：

下行射频信号通过施主端天线14引入直放站后经过第1滤波器1滤波，进而通过第1环形器16将其导向到下行低噪放大器2进行放大，接着进入下行选频器3进行频点或者频段的选择性滤波，在有用信号频段单独选出后进入下行功率放大器4进行高功率射频放大后输出，再经过第2环形器17和第2滤波器13导向重发天线15的方向，最后通过重发天线15输出放大后的下行射频信号。

上行射频信号通过重发端天线15引入直放站后经过第2滤波器13滤波，进而通过第2环形器17将其导向到上行低噪放大器7进行放大，接着进入上行选频器6进行频点或者频段的选择性滤波，在有用信号频段单独选出后进入上行功率放大器5进行高功率射频放大后输出，再经过第1环形器16导向施主天线14的方向，最后通过施主天线14输出放大后的下行射频信号。

下行信号通过直放站施主端天线14进入第1滤波器1耦合到相关解调模块10后被解调，得到信号在码域方面的信息并且根据解调出频道位置输出同步控制信号到时分控制模块12，给其作为射频链路开关控制基础之一；

GPS模块8通过外部GPS天线9将卫星信号引入后进行解调，获取高精度的时钟参考信号，接着将这个参考信号送入时分控制盘12，为直放站时域方面计算提供基础并且为时分控制盘12进行射频链路开关控制提供基础；

时分控制模块12首先是通过下行低噪放大器2中的功率检测部分将时域信号特征采集出，判断直放站工作的第一切换点和第二切换点的位置以思想开关控制；其次它还可以选择根据GPS模块8和相关解调模块10提供的开关控制信号进行射频链路开关控制。同时该模块还控制下行低噪放模块2、下行功放模块4、上行低噪放模块7、上行功放模块5的衰减和功率检测。

监控模块11负责对各类采集数据的统一管理、控制及对外和网管通信。

本发明具有下列优点和积极效果：

1、具备了基本的射频放大功能；

2、硬件采用环形器将频率相同的上下行两路信号分离，好处是方案简单、定性高；

3、软件包含了时分控制模块12、GPS模块8和相关解调模块10三种模块，并且可以选择三种同步方式；

4、具有全面网络参数的监控和智能化控制功能，包括时域、空域、码域、频域。

5、这些新的功能使得TD-SCDMA直放站成为整个TD-SCDMA移动通信系统中一个重要的组成部分，它完善了网络监控功能，加强了区域了无线资源的跟踪控制，并且将网络的灵活性提高到了一个新的境界。

6、对于运营商而言，更强的网络监控功能和智能化就意味着网络稳定性提高，可运营性提高，成本也会大大降低，综合竞争力提高。

总之，无论是类比3G的另外两种第三代移动通信系统WCDMA和CDMA2000，还是同类TD-SCDMA直放站，本发明具有同步切换控制方式多种可选、监控功能全面、智能化程度高、低成本低廉，维护升级方便等优点。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为三种同步方式选择的过程示意图；

图3为码域工作选择过程示意图；

图4为频域工作选择过程示意图。

其中：

1-第1滤波器；      2-下行低噪放大器；  3-下行选频器；

4-下行功率放大器； 5-上行功率放大器；  6-上行选频器；

7-上行低噪放大器； 8-GPS模块；         9-GPS天线；

10-相关解调模块；  11-监控模块；       12-时分控制模块；

13-第2滤波器       14-施主天线；       15-重发天线；

16-第1环形器；     17-第2环形器。

英译汉：

2G：第二代移动通信系统；

3G：第三代移动通信系统；

TD-SCDMA：时分同步码分多址通信系统；

WCDMA：宽带码分多址通信系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、硬件

1、第1、2环形器16、17

第1、2环形器16、17结构相同，是一种主要实现将射频信号双向传输的通用器件，直放站内部使用该器件将上下行两条同频反向的信号链路分离成上行和下行两条链路。

由于TD-SCDMA系统中的上下行为方向相反的相同工作频率信号，所以可以用该器件将上下行信号巧妙地分离开。这样选用器件的特点是方法简单，由于是无源器件所以稳定性也非常高。

2、三种同步方式的硬件

该直放站内部采用了支持不止一种同步方式的硬件，例如GPS、能量、相关解调。也就是说设备可以选择其中一种同步方式。

3、其它硬件均为常用部件，有上市产品。

二、软件

1、相关解调模块10

相关解调模块10是一种采用基带解调和译码的方式，在TD-SCDMA直放站中识别转换点并获取码域监控信息的模块。适用于任意应用场景的TD-SCDMA直放站，调测安装方便。

相关解调模块10是根据相关解调法找到TD-SCDMA基站信号的下行同步码并与之同步，输出与基站TSO时隙起始时刻对齐的帧同步信号，具体功能如下：

1)实现与指定的频点基站信号同步，输出与指定频点基站同步的周期的帧同步信号；

2)输出各时隙的状态值等信息；

3)输出当前锁定的频点号、中间码和扰码等信息；

4)能自动搜索到当前信号质量最好的基站信号，并输出与之同步的周期的帧同步信号；

5)具备远程升级功能；

6)通过在TD-SCDMA射频信号增强设备中对TD-SCDMA基站输入的信号检测其中包含的下行导频DWPTS上的下行同步码字SYNC-DL以达到准确控制射频开关的目的，保证TD-SCDMA射频信号增强设备正常工作时不会出现误判，提高网络稳定性。

7)可作为独立模块或者作为子模块通过接口与时分控制模块12连接，实现解调方式同步功能。

2、GPS模块8

GPS模块8是一种主要通过并行多通道，快速捕获卫星以得到标准时钟信号的模块。

具体功能如下：

1)GPS模块8负责完成解调GPS卫星信号，输出1Hz时标信号以及10KHz同步脉冲信号；

2)输出本地的经纬度信息，精度高，无静态漂移；

3)提供载波相位输出；

4)提供定位数据；

5)自动检测天线状态；可配用有源或无源天线；

6)工作和存放温度范围宽(-40℃～+85℃)；

7)自动冷启动定位处理等。

8)可作为子模块通过接口与时分控制模块12连接，实现GPS方式同步功能。

3、时分控制模块12

时分控制模块12是一种通过对射频能量窗口捕获的检测方式达到与基站同步，找到两个转换点的位置，从而完成对射频信道切换的模块。

在TD-SCDMA系统中，上行链路信号和下行链路信号处于同一频率，通过时分复用的方式区分上行和下行。因此TD-SCDMA直放站需要获取两个转换点位置信息，完成对射频信道的上下行切换。获取两个转换点位置信息是TD-SCDMA直放站最关键的一个技术难点。一旦获得两个转换点位置信息，TD-SCDMA直放站则与其它时分双工直放站相类似。

主要功能如下：

1)时分控制的准确度和抗干扰性能直接影响到了TD-SCDMA系列直放站的工作性能，最终时分控制模块12要能在各种环境下实现与基站的同步并能进行准确的上下行链路控制；

2)控制上下行链路的监控量的采集；

3)实现上下行链路增益的控制；

4)实现上下行链路的自动电平控制功能；

5)与外接GPS模块8、相关解调模块10或终端模块进行接口，从而实现其它的同步方式等功能。

4、监控模块11

监控模块11是直放站内部的统一监控中心，它负责将直放站内部所有监控信息汇总存储，并且通过外部通信端口将该信息传送给直放站网管中心；同时，它还响应外部网管中心的控制命令，并将命令发送到直放站内部相关模块。

主要功能如下：

1)在智能化综合网络监控功能的TD-SCDMA直放站中，直放站内部具备完善的智能管理单元。监控模块11支持串口直连、短信息、数传等多种通信方式；

2)具有接入方式全面、管理直观等特点优势。并能根据设备类型和网络，自动按不同要求自动处理。兼容不同制式如：GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000等的不同类型设备如：无线设备、光纤设备、干放设备的监控。

3)为了便于在工程中对软件升级，还支持远程升级功能：可通过串口直连或MODEM数传等多种方式升级设备监控软件。

4)同时，由于直放站内部具有时域、码域和频域的检测基础，使得监控数据非常全面。

5)可以在本地及远程进行设备控制量设置、设备状态量及告警项的查询，如上传设备状态信息，故障自动告警等。

5、时域监控与智能化

所述的时域监控是一种通过直放站采集的各种时域信息进行分析处理得出空间信号时域特征的监控方法。

对于时域方面，信号多径情况监视可以通过能量包络检波的方式和TD-SCDMA每个时隙特有的包络特征可以得出信号在空间传输后的多径恶化情况。由于无线网络空间的多样性和不确定性造成了空间传输的射频信号的波形受到的很大的畸变，从而会影响TD-SCDMA直放站的同步获取。三种同步方式又各有优缺点，所以采用自动适应选择同步方式的控制。

如图2，具体过程为：

1)当直放站通过上述第二部分检测到的信号质量是非常差的，同频干扰和多径比较严重的时候会优先采用同步解调方式(A2)进行控制直放站中上下行切换放大；

2)当需要保证较高的稳定性时则采用GPS同步(A1)方式，其抗干扰能力最强；

3)能量检测的同步方式(A3)仅仅作为一种辅助的同步方式，其捕获的同步点仅作为直放站统计计算的参考项目；

4)如果进行室内覆盖时，由于信号质量非常好，能量检测的同步方式完全可以达到要求，则可以拆除GPS和同步解调部分，以节约运营成本；

5)当选择了同步方式后直放站进入同步状态后(A4)开始对设备进行同步切换的控制(A5)，设备上下行射频信号RF(A6)开始进行切换放大状态。

另外，功耗自动控制功能是基于直放站对网络各个时隙的占用情况统计得出的节能型方案，即在空闲的业务时隙关闭直放站中链路的供电，尽可能地降低直放站的平均功耗。直放站降低功耗最直接带来的好处就是稳定性大大提高，寿命加长，机箱体积降低。

6、码域监控与智能化

所述的码域监控是一种通过直放站采集的各种码域信息进行分析处理得出空间信号时域特征的监控方法。

对于码域方面，TD-SCDMA直放站会根据监测到的码域的网络实际情况，选择最优同步码的小区进行同步，也可以根据网管信息被动的选择同步码。该项功能非常有利于进行大规模网络优化和控制。因为后期网络建设是多运营商同频组网，通过码域区分各个基站信号功能显得尤为重要。

如图3，具体过程为：

1)首先对接收到的信号进行解调(B1)，接着进行同步码的相关，即寻找相关性最大的同步码组(B2)；

2)当找到最大相关性同步码组后确定了同步，并得出上下行切换的时刻(B3)；

3)对设备进行开关控制(B4)是上下行两条射频链路处于切换控制状态(B5)。

7、频域监控与智能化

所述的频域监控是一种通过直放站采集的各种频域信息进行分析处理得出空间信号时域特征的监控方法。

对于频域方面，TD-SCDMA直放站可以通过检波和选频模块进行各个工作频点的扫描，自动选择优化频点或者是频段进行切换放大，该项功能也非常有利于进行大规模网络优化和控制。

如图4，具体过程为：

1)选频设置为TD-SCDMA工作频段第一频点(C1)；

2)开启射频链路并进行功率放大(C2)，通过输出功率(C3)判断该频点是否有下行信号(C4)；

3)选频模块转换到第二频点；

4)同第二步；

最终通过各个频点的功率情况统计出目前直放站引入基站信号的频点分布情况。