一种用于GSM-R多载波联合技术的数字光纤直放站的制作方法

本发明涉及铁路通信系统，涉及一种gsm-r多载波联合技术数字光纤直放站设计方法。

背景技术：

1、对gsm-r基站而言，在采用光纤直放站用于弱场覆盖时，常规连接方案是将基站输出的主、备rru(remote?radio?unit-远端射频单元)的a口接至耦合器的主路，再将耦合口连接至直放站近端机射频口。下行信号进入直放站后，先经双工器进行频率分隔，两个双工器各输出一路信号进入3db电桥的两个同侧端口，3db电桥将信号合路再功分后将信号传输至数字中频处理板。

2、若上述基站为一般不支持多载波联合技术的常规基站，其两rru输出的频点为主输出主输出bcch信号(广播控制信道broadcast?control?channel)，载波频点为f1；备输出tch信号，载波频点为f2。两路信号进入直放站近端机后，在电桥内合路再功分至主、备数字中频板。这时f1≠f2，因此异频合路功分的信号，不存在相互干扰的情况，其信号幅度稳定，直放站下行功能正常。

3、在铁路综合数字移动通信系统(global?system?for?mobile?communications–railway，简称gsm-r)中，将光纤直放站接入采用多载波联合技术的基站系统时,两rru输出的信号均包含bcch和tch，即其载波频点均为f1+f2，两路信号存在的相位差记为δφ，经电桥合路功分后，输出的信号会因两路下行信号为同频信号，两路下行同频信号之间有相位差，且相位差不确定。致使其输出至后级单元的合路信号幅度不相等，从而使直放站系统无法正常工作。该问题易导致下行链路异常，影响直放站区间的gsm-r信号覆盖，进而使得通话和数据异常，严重时甚至会影响系统调度，造成行车安全事故。

4、目前解决该问题的方案主要：

5、1.调整基站侧时延。通过调整bbu中载频板的时延偏差参数，调整其输出信号的相位差，使其输出信号在时域上对齐，即尽量让δφ＝0。

6、2.更换耦合器。通过使用两路不同耦合值的耦合器(如一路使用40db耦合器，另一路使用30db耦合器)，人为增大两路信号的幅度差，使电桥输出的信号主要受功率较大的那一路耦合信号决定。

7、第1种方案存在以下缺点：

8、一是即使在基站侧调整时延值使两路信号对齐，经电桥合路器后，因信号在合路器内部传输路径不同，导致其各自在两输出端口处合路时的相位不同，最终会使两合路信号的幅度不一致。

9、二是因基站厂家的设计问题，两路载频板信号的时延差，在每次复位后的相位与复位前相比，都会发生变化，导致时延对齐调整较为繁琐，每次上电都需要重调。

10、第2种方案的缺点是：本质上等效于使用了两路信号中的一路，即接耦合器耦合度较大(耦合值较小)的那一路信号功率较大。假定在相同发射功率的前提下，主rru接30db耦合器，备rru接40db耦合器，则合路后主rru信号占主导。这样相当于在正常工作时，基站的两个载频板只有主路(接衰减器值较小的)有效，从而导致基站的主、备rru以及直放站两双工器的冗余功能失效。一旦主路发生故障，可能造成直放站的下行增益异常(下行增益比正常小)，影响路网信号的正常覆盖区域，导致掉话、丢包或切换失败等情况发生。

11、综上所述，第1种方案无法彻底解决多载波合路的互相干扰问题，而第2种方案虽然能避开合路干扰的不确定性，但又会带来其他方面的问题和隐患。

技术实现思路

1、根据现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于gsm-r多载波联合技术的数字光纤直放站，所述的数字光纤直放站包括：直放站远端机和直放站近端机，与所述光纤直放站连接的基站包括主用远端射频单元和备用远端射频单元，主用远端射频单元输出第一rru信号，备用远端射频单元输出第二rru信号；所述的直放站近端机包括：第一双工器、第二双工器、第一功分器、第二功分器、第一合路器、第二合路器、主数字处理单元和从数字处理单元；

2、所述第一双工器和第二双工器都具有一个公用端、一个信号输出端和一个信号输入端；

3、所述第一功分器和第二功分器组成信号分离器，第一rru信号由所述信号分离器分为两路，分别输入主数字处理单元和从数字处理单元的一个输入端；第二rru信号由所述信号分离器分为两路，分别输入主数字处理单元和从数字处理单元的另一个输入端。

4、如本发明所述的数字光纤直放站，所述第一功分器和第二功分器都是一分二功分器，每个一分二功分器具有一个输入端和两个输出端；

5、所述第一双工器的信号输出端连接到第一功分器的输入端，所述第二双工器的信号输出端连接到第二功分器的输入端。

6、如本发明所述的数字光纤直放站，第一rru信号由所述第一功分器分为两路，一路输入到主数字处理单元的第一接收端，另一路输入到从数字处理单元的第一接收端；

7、第二rru信号由所述第二功分器分为两路，一路输入到主数字处理单元的第二接收端，另一路输入到从数字处理单元的第二接收端。

8、如本发明所述的数字光纤直放站，所述第一合路器和第二合路器都是二合一功率合路器，每个所述二合一功率合路器具有两个输入端和一个输出端；

9、所述主数字处理单元和从数字处理单元都具备两个输出端：第一输出端和第二输出端；

10、所述主数字处理单元的第一输出端连接到第一合路器的一个输入端；所述从数字处理单元的第一输出端连接到第一合路器的另一个输入端；

11、所述主数字处理单元的第二输出端连接到第二合路器的一个输入端，所述从数字处理单元的第二输出端的输出信号连接到第二合路器的另一个输入端。

12、如本发明所述的数字光纤直放站，所述第一合路器的输出端连接到第一双工器的信号输入端，所述第二合路器的输出端连接到第二双工器的信号输入端。

13、如本发明所述的数字光纤直放站，所述主数字处理单元包括：射频处理单元、中频预处理单元和中频基带处理单元；

14、所述射频处理单元包含：本地振荡器、混频器、带通滤波器及模拟数字变换器；

15、所述中频预处理单元包含：数字检波单元、仲裁控制单元、信号合成器单元和通道选择单元；

16、所述从数字处理单元的结构与所述主数字处理单元相同。

17、如本发明所述的数字光纤直放站，所述射频处理单元包含：依次连接的第一混频器、第一带通滤波器及第一模拟数字变换器；第一路射频信号和本地振荡器的本振信号同时注入第一混频器执行混频；

18、所述射频处理单元还包含：依次连接的第二混频器、第二带通滤波器及第二模拟数字变换器；第二路射频信号和本地振荡器的本振信号同时注入第二混频器执行混频。

19、如本发明所述的数字光纤直放站，所述第一模拟数字变换器和第二模拟数字变换器分别生成第一数字中频信号和第二数字中频信号；

20、所述信号合成器将第一数字中频信号和第二数字中频信号相加输出混合数字中频信号；

21、所述第一数字中频信号、第二数字中频信号及混合数字中频信号分别输入通道选择单元的一个输入端；通道选择单元根据仲裁控制单元的模式选择指令输出所述第一数字中频信号、第二数字中频信号及混合数字中频信号中的一路信号。

22、如本发明所述的数字光纤直放站，所述第一数字中频信号及第二数字中频信号输入数字检波单元；所述数字检波单元生成所述第一数字中频信号及第二数字中频信号的功率统计结果实时发给仲裁控制单元。

23、如本发明所述的数字光纤直放站，仲裁控制单元接收上级选择信号确定数字处理单元的工作模式，所述工作模式包括：上位机指定模式、功率选强模式和合路模式；在所述功率选强模式下，仲裁控制单元接收所述功率统计结果，选择功率大的一路数字中频信号输出；

24、在所述上位机指定模式下，依据上级选择信号，固定选择第一数字中频信号或第二数字中频信号作为数字中频信号输出；

25、在所述合路模式下，将第一数字中频信号和第二数字中频信号相加后作为数字中频信号输出。

26、本发明方法具有如下优点：彻底解决现有的直放站对多载波联合技术的基站的兼容不良问题。该方案无需对基站做任何额外设置修改，也无需增加或修改任何外部射频组件/单元；既不会影响既有业务的正常运行，也不牺牲基站/直放站的冗余功能。而且该方案采用软件无线电的设计思路，将模拟信号数字化后由软件域进行选择，灵活且高效，既能解决既有问题，也能完好地支持非多载波联合技术的基站，适合应用在所有直放站使用场景中

27、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。