專利名稱：Wcdma光纖直放站的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種移動通信射頻傳輸設備，特別是一種WCDMA光纖直放站。
背景技術：
隨著移動通信市場的日益發展，業務從原先的話音業務發展到增值業務。伴隨著移動增值業務的不斷發展，邁向3G(3rd Generation，第三代移動通信)則是移動運營商的必然選擇。與前兩代系統相比，第三代移動通信系統的主要特征是可提供豐富多彩的移動多媒體業務，其傳輸速率在高速移動環境中支持144kb/s，步行慢速移動環境中支持384kb/s，靜止狀態下支持2Mb/s。其設計目標是為了提供比第二代系統更大的系統容量、更好的通信質量，而且要能在全球范圍內更好地實現無縫漫游及為用戶提供包括話音、數據及多媒體等在內的多種業務，同時也要考慮與已有第二代系統的良好兼容性。
目前國際電聯接受的3G標準主要有以下三種WCDMA、CDMA2000與TD-SCDMA。CDMA是Code Division Multiple Access(碼分多址)的縮寫，是第三代移動通信系統的技術基礎。第一代移動通信系統采用頻分多址(FDMA)的模擬調制方式，這種系統的主要缺點是頻譜利用率低，信令干擾話音業務。第二代移動通信系統主要采用時分多址(TDMA)的數字調制方式，提高了系統容量，并采用獨立信道傳送信令，使系統性能大為改善，但TDMA的系統容量仍然有限，越區切換性能仍不完善。CDMA系統以其頻率規劃簡單、系統容量大、頻率復用系數高、抗多徑能力強、通信質量好、軟容量、軟切換等特點顯示出巨大的發展潛力。
WCDMA全稱為Wideband CDMA，這是基于GSM網發展出來的3G技術規范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術。該標準提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演進策略。GPRS是General PacketRadio Service(通用分組無線業務)的簡稱，EDGE是Enhanced Datarate for GSM Evolution(增強數據速率的GSM演進)的簡稱，這兩種技術被稱為2.5代移動通信技術。目前中國移動已將原有的GSM網絡升級為GPRS網絡和EDGE網絡。
目前2G的直放站設備已經被大量的運用，2G直放站采用的標準為《ETSI EN300 609》、《900/1800MHzTDMA數字蜂窩移動通信網直放站技術要求和測量方法》和《800MHzCDMA數字蜂窩移動通信網直放站技術要求和測量方法》，而3G直放站所采用的標準為《3GPPTS25.143》和《WCDMA數字蜂窩移動通信網直放站技術要求和測量方法》(報批稿)，對2G直放站和3G直放站的標準做比較，其主要差別為1、3G直放站的線性度要求高，特別對雜散的控制要求非常高。2、3G直放站的抗干擾要求高。3、3G直放站對輸入信號強度變化的適應性要求高。因此，3G直放站對內部模塊的技術指標要求更高，更嚴格，要求具有良好的可繼承性、可擴展性，可實現2G到3G的平滑升級，能很好地與移動通信網絡核心基站進行協同工作并方便地進行網絡優化。整機具有很強的自我保護功能，不對整個網絡的工作帶來負面干擾。同時，也不因為直放站中某個部分的工作不正常而使整機遭受到致命的損壞。
由于電磁波的傳輸損耗，每個基站的信號覆蓋范圍是有限的；另外，由于無線傳播的陰影效應，導至高山、建筑物、樹林等一些阻擋物的背后亦常形成信號盲區和山區、別墅、公路、旅游區、渡假村、地下商場、賓館等大型高層建筑物等處的覆蓋陰影區和盲區問題。
實用新型內容為彌補蜂窩移動網絡中基站覆蓋不足，延伸基站覆蓋區域，消除通信盲區，提供良好的、高保真的射頻功能，有效的擴大覆蓋范圍，消除覆蓋盲區，改善通話質量，為運營商鋪設3G網絡降低成本，本實用新型旨在提供一種適用于WCDMA移動通信系統的WCDMA光纖直放站。
它由通過光纖50連接的近端機30和遠端機40構成，近端機30和遠端機40都有一個為其它各模塊提供供電電源開關電源，其中，近端機30還包含近端智能監控器1、基站端雙工器2、下行驅動放大器3、下行信道選擇器4、近端光收發器5、上行驅動放大器6和上行信道選擇器7，遠端機40包含遠端智能監控器12、遠端光收發器13、下行功率放大器14、移動端雙工器15和上行低噪聲放大器16；依次串聯在基站端雙工器2的發射端口和移動端雙工器15之間的下行驅動放大器3、下行信道選擇器4、近端光收發器5、光纖50、遠端光收發器13、下行功率放大器14和移動端雙工器15構成下行鏈路；依次串聯在移動端雙工器15的接收端口和基站端雙工器2之間的上行低噪聲放大器16、遠端光收發器13、光纖50、近端光收發器5、上行驅動放大器6和上行信道選擇器7構成上行鏈路；近端光收發器5的光發送端口與下行信道選擇器4相連，FSK調制端口與近端智能監控器1的監控接口相連，光接收端口與上行驅動放大器6相連，WDM端口與光纖50相連；遠端光收發器13的光發送端口與下行功率放大器14相連，FSK調制端口與遠端智能監控器12的監控接口相連，光接收端口與上行低噪聲放大器16相連，WDM端口與光纖50相連。
近端機30的各有源模塊的監控接口分別與近端智能監控模塊1的監控接口相連，遠端機40的各有源模塊的監控接口分別與遠端智能監控模塊12的監控接口相連。
在下行鏈路，通過與基站耦合得到下行信號進入BS端口，經過基站端雙工器2后由其TX端輸出，然后經過下行驅動放大器3將恒定強度的信號送入下行信道選擇器4，由下行信道選擇器4選出所需放大的信道后再通過近端光收發器5的電/光轉換(E/O)把電信號轉換成光信號，轉換后的光信號通過光纖50送到遠端機40；遠端機40的遠端光收發器13將輸入光信號通過光/電轉換(O/E)轉回電信號，再輸入下行功率放大器14，通過功放的線性放大后輸入移動端雙工器15，最后由MS端口輸出送入發射天線，覆蓋目標區域。在上行鏈路，從天線接收到移動電話的上行信號進入遠端機40的MS端口，經過移動端雙工器15后由其RX端口輸入上行低噪聲放大器16，再通過遠端光收發器13的電/光轉換(E/O)把電信號轉換成光信號，轉換后的光信號通過光纖50送到近端機30，近端機30的近端光收發器5將輸入光信號通過光/電轉換(O/E)轉回電信號，再送入上行驅動放大器6，輸入上行信道選擇器7，由上行信道選擇器7選出工作信道后輸入基站端雙工器2，最后由基站端雙工器2的BS端口輸出。所有的有源模塊都帶有監控接口，由監控模塊對其實施數據采集及控制，最終可通過軟件實現對設備的本地及遠程監控。
它按照3GPP中相關直放站規范及國家規范進行設計，近端機放在基站附近，通過與基站耦合將前向信號放大成合適的大小，經過驅動放大模塊，將信號以恒定強度輸出，再通過電/光轉換把電信號轉換成光信號，轉換后的光信號通過光纖送到遠端機。遠端機將輸入光信號通過光/電轉換轉回電信號，進入射頻(RF)單元進行放大，信號經過放大后送入發射天線，覆蓋目標區域。在反向鏈接中，這些操作過程正好相反。整機具有30dB MGC人工增益控制和ALC控制控制，實現功率恒定輸出，避免干擾基站。


圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為本實用新型近端機結構示意圖；圖3為本實用新型遠端機結構示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2和圖3所示，它由通過光纖50連接的近端機30和遠端機40構成，近端機30和遠端機40都有一個為其它各模塊提供供電電源開關電源，其中，近端機30還包含近端智能監控器1、基站端雙工器2、下行驅動放大器3、下行信道選擇器4、近端光收發器5、上行驅動放大器6和上行信道選擇器7，遠端機40包含遠端智能監控器12、遠端光收發器13、下行功率放大器14、移動端雙工器15和上行低噪聲放大器16；依次串聯在基站端雙工器2的發射端口和移動端雙工器15之間的下行驅動放大器3、下行信道選擇器4、近端光收發器5、光纖50、遠端光收發器13、下行功率放大器14和移動端雙工器15構成下行鏈路；依次串聯在移動端雙工器15的接收端口和基站端雙工器2之間的上行低噪聲放大器16、遠端光收發器13、光纖50、近端光收發器5、上行驅動放大器6和上行信道選擇器7構成上行鏈路；近端光收發器5的光發送端口與下行信道選擇器4相連，FSK調制端口與近端智能監控器1的監控接口相連，光接收端口與上行驅動放大器6相連，WDM端口與光纖50相連；遠端光收發器13的光發送端口與下行功率放大器14相連，FSK調制端口與遠端智能監控器12的監控接口相連，光接收端口與上行低噪聲放大器16相連，WDM端口與光纖50相連。
近端機30的各有源模塊的監控接口分別與近端智能監控模塊1的監控接口相連，遠端機40的各有源模塊的監控接口分別與遠端智能監控模塊12的監控接口相連。
在下行鏈路，通過與基站耦合得到下行信號進入BS端口，經過基站端雙工器2后由其TX端輸出，然后經過下行驅動放大器3將恒定強度的信號送入下行信道選擇器4，由下行信道選擇器4選出所需放大的信道后再通過近端光收發器5的電/光轉換(E/O)把電信號轉換成光信號，轉換后的光信號通過光纖50送到遠端機40；遠端機40的遠端光收發器13將輸入光信號通過光/電轉換(O/E)轉回電信號，再輸入下行功率放大器14，通過功放的線性放大后輸入移動端雙工器15，最后由MS端口輸出送入發射天線，覆蓋目標區域。在上行鏈路，從天線接收到移動電話的上行信號進入遠端機40的MS端口，經過移動端雙工器15后由其RX端口輸入上行低噪聲放大器16，再通過遠端光收發器13的電/光轉換(E/O)把電信號轉換成光信號，轉換后的光信號通過光纖50送到近端機30，近端機30的近端光收發器5將輸入光信號通過光/電轉換(O/E)轉回電信號，再送入上行驅動放大器6，輸入上行信道選擇器7，由上行信道選擇器7選出工作信道后輸入基站端雙工器2，最后由基站端雙工器2的BS端口輸出。所有的有源模塊都帶有監控接口，由監控模塊對其實施數據采集及控制，最終可通過軟件實現對設備的本地及遠程監控。
本實用新型的系統指標能夠滿足3GPP中相關直放站規范及國家規范由于光纖直放站為基站耦合型直放站，故在設計中上行鏈路前級采用低噪聲線性放大技術，保證從天線端接收的信號放大后還有良好信噪比；在信道選擇模塊中采用高穩定性的鎖向頻率變換技術，以及高抑制度的中頻聲表濾波器，使系統具有極強的選擇性和抗干擾性，并對設備輸入互調和輸出互調的指標做出了貢獻；采用組合式多項濾波器，使系統選擇性好，增加了設備的收發隔離度。由于在WCDMA系統中，導頻功率只占到整個輸出功率的十分之一，致使WCDMA直放站的輸入功率的變化相當大。本實用新型將WCDMA驅動放大功能模塊前置于信道選擇器之前，并在其中增加ALC控制功能。這種獨特的電路方案可使WCDMA直放站的雜散指標和互調不會因為輸入信號的強度而變化，保證了WCDMA整機的技術參數。
在某些應用環境中，由于PHS的大量存在，其下行頻率為1910MHz~1915MHz，與2GHz WCDMA上行頻率1920MHz~1980MHz的最低端只相差5MHz，如果2GHz WCDMA直放站上行信道對PHS下行信號沒有非常高的抑制，當這種直放站與PHS共址時，由于下行信號的強度比上行信號大，會導致直放站上行被阻塞，至使直放站不能正常工作。本實用新型工作于2GHz的WCDMA直放站技術總體方案首先關注到了這一問題，移動端雙工器采用非對稱性高帶外抑制度高Q值雙工器，該雙工器采用同軸腔體濾波形式，濾波器級數15級，邊帶抑制度極高，可通過的平均功率為100W，峰值功率達到200W；由于射頻功率放大器的非線性失真會使其產生新的頻率分量，如對于二階失真會產生二次諧波和雙音拍頻，對于三階失真會產生三次諧波和多音拍頻。這些新的頻率分量如落在通帶內，將會干擾其他頻段的信號。故WCDMA直放站對線性度的要求非常高，為了滿足這類指標要求，同時兼顧線性和效率，本實用新型對功率放大器進行線性化處理，運用功率回退和預失真的方式進行。將較大功率(如80W)的功放管用于較小功率(如16W)的功放模塊，這樣把功放管的1dB壓縮點向后退了10個分貝，使功放器的工作遠離飽和區，進入線性區。同時，將預失真線性化技術運用到功放上，在功放模塊的前端加入了預失真的器件進行處理，用以補償功放的非線性失真，大大提高了多載波功放的線性化程度，同時也有效改善了功放的雜散發射指標。
選用高穩定度晶體振蕩器作為頻率參考，確保整個系統頻率基準偏差控制在極小范圍。設備由串聯的反射式的模塊構成，模塊的輸入輸出端口從高頻電路的電容性和電感性的相互補償控制端口駐波，部分有源模塊的端口加上隔離器，以提高匹配性并保護相關器件，相互匹配使設備的駐波性能良好，使各種微波信號在POI系統中盡量以行波的狀態傳輸。在直放站設計中前級采用低噪聲線性放大技術，確保整機的噪聲系數≤5dB；在信道選擇模塊中選用了高抑制度的中頻聲表濾波器，使系統具有極強的選擇性和抗干擾性，設備在偏離信道邊緣頻率±0.78MHz處的抑制達到45dB，保證了設備的帶外增益指標，即當直放站接收到工作范圍外的信號時，其放大能力受到相當的限制，不會對有用信號形成干擾。對于輸入互調的指標貢獻巨大，特別是對于頻率為921-960MHz或1805-1880dBm的干擾信號，當輸入的強度達到16dBm時，其對直放站帶內的干擾影響≤10dB。這樣保證了設備在與GSM/DCS系統共址時不會受到GSM/DCS信號的影響。在信道選擇模塊中使用了高穩定度晶振作為頻率參考基準，確保了直放站的頻率誤差≤±0.01ppm；由于WCDMA驅動放大功能模塊在系統中置于信道選擇模塊之前，并帶有ALC控制功能，故當輸入信號發生變化后，由于驅動放大模塊中的ALC功能，進入信道選擇模塊的信號強度并沒有改變，所以整機參數也不會發生變化。特別是對于雜散的指標，在一般情況下，雜散的參數隨著輸入信號的增加而明顯惡化，但在這種設備中，輸入信號增加10dB，雜散參數基本沒有變化。在MS端采用了非對稱性高帶外抑制度雙工器，由于同軸腔體的級數特別高，低端偏離邊帶5MHz的抑制度可達25dB，可有效的抑制PHS的下行信號，解決了常規WCDMA直放站與PHS共址時工作不正常的問題。WCDMA直放站中多載波功放的線性化問題也是一個難題，為了解決這一難題，本實用新型在WCDMA直放站的功放模塊中增加了線性化預失真處理電路，從而較好地解決了多載波功放的線性化問題，得到了較好的多載波線性化功放。保證在2載波和3載波同時工作時，功放的雜散發射指標能完全滿足3GPP中頻譜發射模板的要求。
其關鍵是下行功率放大器14中將較大功率的功放管用于較小功率的功放模塊，功放管的1dB壓縮點向后退了10個分貝，以確保功放管工作遠離飽和區，進入線性區。同時在下行功率放大器14的前端電路中加入了預失真的器件。移動端雙工器15采用非對稱性高帶外抑制度高Q值雙工器，該雙工器采用同軸腔體濾波形式，濾波器級數15級，具有極高邊帶抑制度，可通過的平均功率為100W，峰值功率達到200W。上行驅動放大器6、下行驅動放大器3分別置于上行信道選擇器7和下行信道選擇器4之前，并在其中增加ALC控制功能。
權利要求1.一種WCDMA光纖直放站，它由通過光纖(50)連接的近端機(30)和遠端機(40)構成，近端機(30)和遠端機(40)都有一個為其它各模塊提供供電電源開關電源，其特征在于A、所述近端機(30)還包含近端智能監控器(1)、基站端雙工器(2)、下行驅動放大器(3)、下行信道選擇器(4)、近端光收發器(5)、上行驅動放大器(6)和上行信道選擇器(7)，遠端機(40)包含遠端智能監控器(12)、遠端光收發器(13)、下行功率放大器(14)、移動端雙工器(15)和上行低噪聲放大器(16)；依次串聯在基站端雙工器(2)的發射端口和移動端雙工器(15)之間的下行驅動放大器(3)、下行信道選擇器(4)、近端光收發器(5)、光纖(50)、遠端光收發器(13)、下行功率放大器(14)和移動端雙工器(15)構成下行鏈路；依次串聯在移動端雙工器(15)的接收端口和基站端雙工器(2)之間的上行低噪聲放大器(16)、遠端光收發器(13)、光纖(50)、近端光收發器(5)、上行驅動放大器(6)和上行信道選擇器(7)構成上行鏈路；B、所述近端光收發器(5)的光發送端口與下行信道選擇器(4)相連，FSK調制端口與近端智能監控器(1)的監控接口相連，光接收端口與上行驅動放大器(6)相連，WDM端口與光纖(50)相連；遠端光收發器(13)的光發送端口與下行功率放大器(14)相連，FSK調制端口與遠端智能監控器(12)的監控接口相連，光接收端口與上行低噪聲放大器(16)相連，WDM端口與光纖(50)相連；C、所述近端機(30)的各有源模塊的監控接口分別與近端智能監控模塊(1)的監控接口相連，遠端機(40)的各有源模塊的監控接口分別與遠端智能監控模塊(12)的監控接口相連。
2.如權利要求1的一種WCDMA光纖直放站，其特征在于所述下行功率放大器(14)的功放管工作遠離飽和區，進入線性區，其前端加入了預失真的器件。
3.如權利要求1或2的一種WCDMA光纖直放站，其特征在于所述下行功率放大器(14)中較大功率的功放管用于較小功率的功放模塊，功放管的1dB壓縮點向后退了10個分貝。
4.如權利要求1或2的一種WCDMA光纖直放站，其特征在于所述移動端雙工器(15)采用非對稱性高帶外抑制度高Q值雙工器，該雙工器采用同軸腔體濾波形式，濾波器級數15級，具有極高邊帶抑制度，可通過的平均功率為100W，峰值功率達到200W。
5.如權利要求1或2的一種WCDMA光纖直放站，其特征在于所述上行驅動放大器(6)、下行驅動放大器(3)分別置于上行信道選擇器(7)和下行信道選擇器(4)之前。
專利摘要一種WCDMA光纖直放站，它由通過光纖連接的近端機和遠端機構成，近端機和遠端機都有一個為其它各模塊提供供電電源開關電源，依次串聯在基站端雙工器的發射端口和移動端雙工器之間的下行驅動放大器、下行信道選擇器、近端光收發器、光纖、遠端光收發器、下行功率放大器和移動端雙工器構成下行鏈路；依次串聯在移動端雙工器的接收端口和基站端雙工器之間的上行低噪聲放大器、遠端光收發器、光纖、近端光收發器、上行驅動放大器和上行信道選擇器構成上行鏈路；近端機的各有源模塊的監控接口分別與近端智能監控模塊的監控接口相連，遠端機的各有源模塊的監控接口分別與遠端智能監控模塊的監控接口相連。
文檔編號H04B10/17GK2870315SQ20062004005
公開日2007年2月14日 申請日期2006年3月9日 優先權日2006年3月9日
發明者趙國民, 金定榮, 葉偉, 滿衛華, 楊樞, 林琳, 王歡 申請人:上海欣民通信技術有限公司