專利名稱：基于光交換的無線載波資源配置系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線載波資源配置系統(tǒng)，尤其涉及一種基于光交換的無線載 波資源配置系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線通信網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜化，對載波資源的需求日益增大， 一些小區(qū)和大型公 共場所很容易在特定時段發(fā)生話務(wù)堵塞。為充分利用無線載波資源，提高網(wǎng)絡(luò)資 源利用率，需要從周圍調(diào)動多個基站和直放站配合使用，進(jìn)行載波資源調(diào)度。目 前應(yīng)用比較廣泛的是載波池技術(shù)。載波池系統(tǒng)是在光纖直放站基礎(chǔ)上，增加切換、 監(jiān)控等單元構(gòu)成的。該系統(tǒng)能為空閑基站載頻提供射頻搭載，通過綜合網(wǎng)管中心， 實時或定時調(diào)度載頻資源到高通信需求地區(qū)，以吸收該地區(qū)話務(wù)?，F(xiàn)有的載波資 源調(diào)度系統(tǒng)，基站和直放站通過射頻開關(guān)連接，利用軟件控制，切換開關(guān)狀態(tài)進(jìn) 行載波選擇。但其有不可避免的缺點每個基站，都是同固定數(shù)量的直放站相連， 調(diào)度不靈活；如果要實現(xiàn)比較靈活的調(diào)度，就必須使每個直放站都和基站之間通
過光纖連接起來，又必將占用大量的光纖，造成光纖資源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上缺點和不足，提供一種基于光 交換的無線載波資源配置系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過光纖將處在各個不同地方的基站載波 資源拉到調(diào)度機房后，集中通過光交換中心進(jìn)行信源的交換和選擇，再經(jīng)過光纖 延伸到各個光纖遠(yuǎn)端機進(jìn)行覆蓋。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
與傳統(tǒng)載波池系統(tǒng)相比，本發(fā)明增加了一個光交換中心(500)。 具體地說，如圖l、 2，本發(fā)明包括基站(100)和耦合器(200); 設(shè)置有光纖近端機(300)、光交換中心(500)和光纖遠(yuǎn)端機(400);
基站(100)、耦合器(200)、光纖近端機(300)、光交換中心(500)和 光纖遠(yuǎn)端機(400)依次連接；
其中的光交換中心(500)包括依次連接的具有分路功能的前寬帶光耦合器 (510)、光開關(guān)矩陣單元(520)和具有合路功能的后寬帶光耦合器(540),光 開關(guān)矩陣單元(520)還連接監(jiān)控單元(530)并受其控制；
下行鏈路光纖近端機(300)經(jīng)過耦合器(200)從基站(100)引入載波 信號，經(jīng)過光纖拉到光交換中心(500);光交換中心(500)通過監(jiān)控單元(530) 的控制，對載波鏈路進(jìn)行組合和選擇，再經(jīng)過光纖延伸到各個光纖遠(yuǎn)端機(400) 進(jìn)行覆蓋；
上行鏈路光纖遠(yuǎn)端機(400)接收來自移動臺的信號，經(jīng)過光纖送到光交 換中心(500)，再經(jīng)過光纖傳到相應(yīng)的光纖近端機(300)，又通過耦合器(200) 輸出至基站(100)。
所述的基站(100)包括第l n基站(110 ln0);
所述的耦合器(200)包括第l n耦合器(210 2n0);
所述的光纖近端機(300)包括第l n光纖近端機(310 3n0);
所述的光纖遠(yuǎn)端機(400)包括第l n光纖遠(yuǎn)端機(410 4m0);
所述的前寬帶光耦合器(510)包括第l n前寬帶光耦合器(511 51n);
所述的后寬帶光耦合器(540)包括第l m后寬帶光耦合器(541 54m)。
其中，n、 m為自然數(shù)。n的具體值由實際可選的載波數(shù)量、基站配置和網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化原則而定；m值由系統(tǒng)的增益、傳輸路徑損耗及系統(tǒng)的引入造成的底噪抬升 多少等因素決定。以GSM900基站為例，最基本的，共頻點124個，除去保護頻 帶內(nèi)頻點(10個)以及避免較大干擾而除去的相鄰頻點，可引入載波數(shù)量為(124 一IO) /2 = 57 (個)。設(shè)每基站為6載波配置，則可引入57/6 = 9. 5取10個基站 信號，則n〈10; —般情況下，以GSM系統(tǒng)在工程應(yīng)用經(jīng)驗，m《8。
基站(100)選用現(xiàn)有的GSM、 WCDMA、 TD-SCDMA或CDMA2000等制式的基站 均可。
耦合器(200)為常規(guī)的射頻耦合器產(chǎn)品，其耦合度(dB)由實際工程應(yīng)用 所決定。
光纖近端機(300)和光纖遠(yuǎn)端機(400)可以采用目前的光纖直放站近端和
光纖直放站遠(yuǎn)端替代。
前寬帶光耦合器(510)和后寬帶光耦合器(540)采用常規(guī)的單模雙窗口的 1XN寬帶光耦合器實現(xiàn)，N由光纖遠(yuǎn)端機(400)的數(shù)量及采用的監(jiān)控方式?jīng)Q定。
本發(fā)明的工作原理是
假定11=4, m=4，光交換中心(500)為4X4 (即4個基站帶4個光纖遠(yuǎn)端機)。 每個光纖近端機(300)，通過耦合器(200)引入信源信號，經(jīng)過光纖傳輸 到光交換中心(500)，前寬帶光耦合器(510)將光信號分成4X5路，包括16 路載波信號和4路監(jiān)控信號；監(jiān)控單元(530)能夠控制光開關(guān)矩陣單元(520), 對16路載波光信號進(jìn)行選路組合，再經(jīng)過后寬帶光耦合器(540)，通過光纖， 傳輸?shù)礁鱾€光纖遠(yuǎn)端機(400)。光纖近端機(300)的載波資源可以在任意多個遠(yuǎn)端 進(jìn)行覆蓋。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果
1、 在光域進(jìn)行鏈路的組合和選擇，大大降低了載波調(diào)度系統(tǒng)復(fù)雜性，增強 了系統(tǒng)靈活性，也避免了光纖資源的浪費。
2、 通過載波資源的動態(tài)調(diào)度和管理，增強了載波資源的合理調(diào)配，明顯提 高了基站載波資源的利用率。
3、 適用于大型會場、大型體育場館、商業(yè)中心區(qū)等定期或不定期熱點地區(qū) 的臨時載波資源調(diào)度及管理；還可適用于分時出現(xiàn)話務(wù)高峰地區(qū)的載波資源調(diào)度 及管理，如大學(xué)校園、大型工業(yè)園區(qū)內(nèi)學(xué)習(xí)區(qū)(工作區(qū))和生活區(qū)。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)方框圖簡圖； 圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)方框圖3是光交換中心與光纖近、遠(yuǎn)端機通信拓?fù)鋱D之一 (以3個基站帶4個光纖 遠(yuǎn)端機為例)；
圖4是光交換中心與光纖近、遠(yuǎn)端機通信拓?fù)鋱D之二 (以3個基站帶4個光纖 遠(yuǎn)端機為例)；
圖5是光交換中心通過有線方式與光纖近端機通信的結(jié)構(gòu)方框圖(以4個基站 帶4個光纖遠(yuǎn)端機為例)；
圖6是光交換中心通過有線方式與光纖近、遠(yuǎn)端機通信的結(jié)構(gòu)方框圖(以4 個基站帶4個光纖遠(yuǎn)端機為例)。 其中-
100—基站,110 ln0—第(1 n)基站； 200—耦合器，210 2n0—第(1 n)耦合器； 300—光纖近端機，310 3nO—第(1 n)光纖近端機； 400—光纖遠(yuǎn)端機，410 4n0—第(1 m)光纖遠(yuǎn)端機； 500—光交換中心，
510—前寬帶光耦合器，511 51n—第(1 n)前寬帶光耦合器；
520—光開關(guān)矩陣單元；
530—監(jiān)控單元，
531—電路單元(FSK) 532—控制單元(MCU)
533—模數(shù)變換單元(ADC)
540—后寬帶光耦合器，541 54m—第(1 m)后寬帶光耦合器；
550—光電變換單元(PD);
560—電光變換單元(LD);
570—2X4光耦合器；
580—2X8光耦合器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明-一、總體
1、 首先，進(jìn)行頻率規(guī)劃，原則是在受主覆蓋區(qū)(直放站遠(yuǎn)端覆蓋地區(qū))提 供不受干擾的載頻。如受主覆蓋區(qū)并非盲區(qū)，而存在控制載頻，需根據(jù)實際情況， 刪除掉本身存在的控制載頻及其相鄰載頻，其余頻點可以作為在受主覆蓋區(qū)使用
的頻點。
2、 與傳統(tǒng)載波調(diào)度系統(tǒng)相比，本發(fā)明增加了一個光交換中心(500)，整個 系統(tǒng)主要包括光纖近端機(300)、光交換中心(500)和光纖遠(yuǎn)端機(400)三 部分。
.本發(fā)明技術(shù)上有兩個主要難點光路的插損補償造成底噪抬升；光交換中心 (500)與近遠(yuǎn)端設(shè)備通信。
1) 對光路上的損耗進(jìn)行補償，有以下兩種方案
① 對于光纖遠(yuǎn)端機(400)，增大光盤、功放和低噪放增益，以補償光路帶 來的損耗。此方案實現(xiàn)較容易，但是帶來的底噪抬升很大。
② 光器件，尤其是光開關(guān)技術(shù)方展到一定程度后，可以考慮另一種方案，采 用SOA半導(dǎo)體光放大器開關(guān)(簡稱SOA光開關(guān))來控制光路的接通和關(guān)斷。此方案有
很多優(yōu)點SOA光開關(guān)切換速度更高；SOA光開關(guān)接通時，能夠放大光信號，對信 號進(jìn)行增益補償，SOA光開關(guān)關(guān)斷時，由于存在高的消光比，光路處于斷路狀態(tài)。 采用這種光開關(guān)，有一定的增益，使得光傳輸一體化模塊噪聲系數(shù)的增量減小， 減小上、下行底噪的抬升。
在目前技術(shù)水平基礎(chǔ)上，選擇通過增加遠(yuǎn)端增益進(jìn)行補償差損是相對較可行 的方案。
2) 在進(jìn)行線路切換時，為避免掉話，某些時候，光交換中心(500)需要與 近遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行通信，通信方式有如下兩種方案
① 基于現(xiàn)有的光纖直放站近遠(yuǎn)端通信，增加光交換中心(500)與光纖遠(yuǎn)端 機(400)的通信，從而實現(xiàn)光交換中心(500)與遠(yuǎn)端的通信，如圖3所示。此 種通信實現(xiàn)方式能夠保持現(xiàn)有監(jiān)控體系，只需對其進(jìn)行相應(yīng)的擴展即可，能夠充 分利用已有資源，節(jié)省開銷。
② 將監(jiān)控集中在光交換中心(500)，對光纖近端機(300 )、光纖遠(yuǎn)端機(400 ) 和光交換中心(500)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，如圖4所示。此種方式，可以把光交換中心
(500)視為主機，把光纖近端機(300)和光纖遠(yuǎn)端機(400)視為從機。此種 方式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡單，底層監(jiān)控和上層網(wǎng)管實現(xiàn)較容易。
上述兩種監(jiān)控方式，各有千秋，可根據(jù)實際情況靈活選用。 3、監(jiān)控底層實現(xiàn)上，光交換中心(500)通過有線方式與光纖近端機(300) 連接，如圖5所示。
在光交換中心(500)中，又設(shè)置有光電變換單元(PD) (550)、電光變換 單元(LD) (560)和2X4光耦合器(570)，監(jiān)控單元(530)包括電路單元(FSK) (531)、控制單元(MCU) (532)和模數(shù)變換單元(ADC) (533)。 以FSK調(diào)制為例，n=4， m=4。
在上行方向，監(jiān)控電調(diào)制信號通過電光變換單元(LD) (560)，再經(jīng)過2X4 光耦合器(570),和載波光信號一起，通過光纖傳輸?shù)礁鱾€近端機，與之進(jìn)行 通信，從而實現(xiàn)與遠(yuǎn)端機的通信；
在下行方向，監(jiān)控電調(diào)制信號經(jīng)過2X4光耦合器(570)，再經(jīng)過光電變換 單元(PD) (550)，解調(diào)成電信號，與光交換中心(500)進(jìn)行通信。
有線方式通信，雖然實現(xiàn)相對比較復(fù)雜，但是通信可靠性得到保證；此外， 電光變換、光電變換和光耦合將增加相應(yīng)的成本；連接直放站近端的2X4光耦合 器(570)需要增加一個耦合口，使得光路的差損進(jìn)一步增大，也是系統(tǒng)預(yù)算時 要考慮的問題。
4、采用在光交換中心(500)集中監(jiān)控的實現(xiàn)方式，如圖6所示，即將圖5 中的2X4光耦合器(570)改為2X8光耦合器(580)，由于增加監(jiān)控單元(530) 的光耦合口，即可將遠(yuǎn)端納入進(jìn)來，進(jìn)行近遠(yuǎn)端的集中監(jiān)控。
具體地說，在光交換中心(500)中，設(shè)置有光電變換單元(PD) (550)、 電光變換單元(LD) (560)和2X8光耦合器(580)，監(jiān)控單元(530)包括FSK 電路單元(531)、控制單元(MCU) (532)和模數(shù)變換單元(533)。
二、有關(guān)部件
1、光開關(guān)矩陣單元(520)
光開關(guān)矩陣單元(520)采用1XN光耦合器加1X1光開關(guān)實現(xiàn)。光開關(guān)選用 目前廣泛應(yīng)用的微機械光開關(guān)矩陣；或具有廣闊發(fā)展前景的SOA半導(dǎo)體光放大器 開關(guān)矩陣。
2、監(jiān)控單元(530)
1) 電路單元(FSK) (531)
電路單元(FSK) (531)主要用于提供光交換中心(500)、光纖近端機(300) 和光纖遠(yuǎn)端機(400)之間可靠的通信。電路單元(FSK) (531)可以選用常用的 芯片，比如CC1000及其外圍電路實現(xiàn)。
2) 控制單元(MCU) (532)
(控制單元(MCU) (532)的功能是對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其核心的器件是高 性能的單片機。
3) 模數(shù)變換單元(ADC) (533)
模數(shù)變換單元(ADC) (533)用于對采集到的射頻信號功率進(jìn)行數(shù)字化，輸 出給控制單元(MCU) (532)。采用常用的AD變換芯片即可。
3、 光電變換單元(PD) (550)
光電變換單元(PD) (550)用于將監(jiān)控光信號，轉(zhuǎn)換成電信號?？梢赃x用 常用的PIN光電二極管。
4、 電光變換單元(LD) (560)
電光變換單元(LD) (560)用于將監(jiān)控電信號，轉(zhuǎn)換成光信號。選用常用 的FP或者DFB激光器實現(xiàn)。
5、 2X4光耦合器(570)
2X4光耦合器(570)用于對光監(jiān)控信號的分路和合路。采用常規(guī)的單模雙 窗口的2X4光纖耦合器即可。
6、 2X8光耦合器(580)
2X8光耦合器(580)用于對光監(jiān)控信號的分路和合路。采用常規(guī)的單模雙 窗口的2X8光纖耦合器即可。
權(quán)利要求
1、一種基于光交換的無線載波資源配置系統(tǒng)，包括基站(100)和耦合器(200)；其特征在于設(shè)置有光纖近端機(300)、光交換中心(500)和光纖遠(yuǎn)端機(400)；基站(100)、耦合器(200)、光纖近端機(300)、光交換中心(500)和光纖遠(yuǎn)端機(400)依次連接；其中的光交換中心(500)包括依次連接的具有分路功能的前寬帶光耦合器(510)、光開關(guān)矩陣單元(520)和具有合路功能的后寬帶光耦合器(540)，光開關(guān)矩陣單元(520)還連接監(jiān)控單元(530)并受其控制；下行鏈路是光纖近端機(300)經(jīng)過耦合器(200)從基站(100)引入載波信號，經(jīng)過光纖拉到光交換中心(500)；光交換中心(500)通過監(jiān)控單元(530)的控制，對載波鏈路進(jìn)行組合和選擇，再經(jīng)過光纖延伸到各個光纖遠(yuǎn)端機(400)進(jìn)行覆蓋；上行鏈路是光纖遠(yuǎn)端機(400)接收來自移動臺的信號，經(jīng)過光纖送到光交換中心(500)，再經(jīng)過光纖傳到相應(yīng)的光纖近端機(300)，又通過耦合器(200)輸出至基站(100)。
2、 按權(quán)利要求l所述的基于光交換的無線載波資源配置系統(tǒng)，其特征在于 光開關(guān)矩陣單元(520)采用1XN光耦合器加1X1光開關(guān)實現(xiàn)；光開關(guān)選用微機械光開關(guān)矩陣，或選用SOA半導(dǎo)體光放大器開關(guān)矩陣。
3、 按權(quán)利要求l所述的基于光交換的無線載波資源配置系統(tǒng)，其特征在于在光交換中心(500)中，設(shè)置有光電變換單元(550)、電光變換單元(560) 和2X4光耦合器(570)，監(jiān)控單元(530)包括電路單元(531)、控制單元(532) 和模數(shù)變換單元(533);在上行方向，監(jiān)控電調(diào)制信號通過電光變換單元(560)，再經(jīng)過2X4光耦 合器(570),和載波光信號一起，通過光纖傳輸?shù)礁鱾€近端機，與之進(jìn)行通信， 從而實現(xiàn)與遠(yuǎn)端機的通信；在下行方向，監(jiān)控電調(diào)制信號經(jīng)過2X4光耦合器(570)，再經(jīng)過光電變換 單元(550)，解調(diào)成電信號，與光交換中心(500)進(jìn)行通信。
4、按權(quán)利要求l所述的基于光交換的無線載波資源配置系統(tǒng)，其特征在于在光交換中心(500)中，設(shè)置有光電變換單元(550)、電光變換單元(560) 和2X8光耦合器(580)，監(jiān)控單元(530)包括電路單元(531)、控制單元(532) 和模數(shù)變換單元(533)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光交換的無線載波資源配置系統(tǒng)，涉及一種無線載波資源配置系統(tǒng)。本發(fā)明包括基站(100)和耦合器(200)；設(shè)置有光纖近端機(300)、光交換中心(500)和光纖遠(yuǎn)端機(400)；基站(100)、耦合器(200)、光纖近端機(300)、光交換中心(500)和光纖遠(yuǎn)端機(400)依次連接。本發(fā)明降低了載波調(diào)度系統(tǒng)復(fù)雜性，增強了其靈活性；增強了載波資源的合理調(diào)配，明顯提高了基站載波資源的利用率；適用于大型會場、大型體育場館、商業(yè)中心區(qū)等定期或不定期熱點地區(qū)的臨時載波資源調(diào)度及管理。
文檔編號H04Q11/00GK101170838SQ20071005339
公開日2008年4月30日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者楊耀庭, 王志勇, 王曉靜, 甘洪文 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司