專利名稱：多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直放站領(lǐng)域里的一種多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理裝置及方法。
背景技術(shù)：
通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，目前已經(jīng)全面進(jìn)入3G時代，并逐漸向LTE4G演進(jìn)。通 信技術(shù)的多方面發(fā)展使得目前商用的移動通信制式包括有全球移動通信系統(tǒng)GSM、寬帶 碼分多址WCDMA、CDMA2000、時分同步碼分多址TD-SCDMA等。在這樣的情況下，多模通信設(shè) 備越來越普及，它能適應(yīng)不同的環(huán)境需求，為更多的用戶提供便利。
在直放站領(lǐng)域，數(shù)字直放站較之傳統(tǒng)的模擬直放站，能提供更好的選頻特性以及 更多功能的加入。數(shù)字直放站需要將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)字信號處理后再轉(zhuǎn) 換成模擬信號并通過天線發(fā)射出去。它一般包括射頻的處理，中頻的處理，以及數(shù)字基帶的 處理。直放站領(lǐng)域中，室內(nèi)覆蓋的解決方案的實(shí)施受地理位置以及建筑物的整體結(jié)構(gòu)等 諸多限制，往往在性能上達(dá)不到較好的要求，且成本較高；除此之外，更為主要的是，不支持 多模通信，且針對不同的帶寬需要采用不同的幀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)信號的傳輸，給系統(tǒng)的組網(wǎng)帶 來了極大的不便，也增加了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種多模通信系統(tǒng)的基 帶信號處理裝置，采用復(fù)幀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)信號的傳輸，能適用不同帶寬的需求；復(fù)幀中定義了 控制字，控制字的使用可以豐富系統(tǒng)級的組網(wǎng)方式，極大地方便了整個網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于上述基帶信號處理裝置的多模通信系統(tǒng)的基 帶信號處理方法。本發(fā)明的首要目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理裝置， 包括用于接收第一基帶信號的第一輸入端口、與第一輸入端口連接的第一選頻處理模塊、 用于接收第二基帶信號的第二輸入端口、與第二輸入端口連接的第二選頻處理模塊、用于 將第一基帶信號與第二基帶信號組成幀的合并器以及以太網(wǎng)協(xié)議處理器，第一選頻處理模 塊、第二選頻處理模塊均與合并器連接，合并器還與以太網(wǎng)協(xié)議處理器連接。本發(fā)明的另一目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)基于上述多模通信系統(tǒng)的基帶信號處 理裝置的多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法，包括以下步驟(1)、將基帶信號連同網(wǎng)絡(luò)維護(hù)所使用的控制字組成以太網(wǎng)幀；(2)、基帶信號和控制字組成的以太網(wǎng)幀經(jīng)過以太網(wǎng)物理層處理后，發(fā)送到對端設(shè) 備；(3)、在對端設(shè)備中從相應(yīng)的以太網(wǎng)幀位置取數(shù)據(jù)，恢復(fù)成基帶信號，同時解出控 制字來維護(hù)本級的網(wǎng)絡(luò)。在上述多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法中，步驟(2)所述的基帶信號和控制字組成的以太網(wǎng)幀經(jīng)過以太網(wǎng)物理層處理后，經(jīng)超五類雙絞線，發(fā)送到對端設(shè)備。在上述多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法中，步驟(1)所述以太網(wǎng)幀是復(fù)幀，每 一個復(fù)幀由連續(xù)的100個子幀構(gòu)成，每一個子幀的前兩個字節(jié)用于傳送開銷字節(jié)，除了開 銷字節(jié)之外的字節(jié)用于傳送IQ數(shù)據(jù)。在上述多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法中，所述每一個子幀由96個字節(jié)構(gòu)成。 在上述多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法中，步驟(1)所述組成以太網(wǎng)幀的過程 為將第一個子幀的IQ數(shù)據(jù)向后順延8個字節(jié)，順延空出來的8個字節(jié)用于做以太網(wǎng)的前 導(dǎo)碼；最后一個子幀的10個空閑字節(jié)和第一個子幀的開銷字節(jié)用于做以太網(wǎng)的幀間隙。在上述多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法中，執(zhí)行步驟(1)之前還執(zhí)行以下步 驟(a)、將模擬中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(b)、下變頻處理，將基帶信號搬移到零頻，同時在滿足采樣率的情況下降低數(shù)字 信號數(shù)據(jù)速率；(C)、基帶信號處理，根據(jù)系統(tǒng)的需求對有效信號進(jìn)行選擇，同時抑制住帶外信 號；執(zhí)行步驟(3)之后還執(zhí)行以下步驟(A)、上變頻處理，在對端設(shè)備恢復(fù)信號時首先將信號調(diào)制至基帶信號的位置；同 時為滿足采樣定理，對基帶信號進(jìn)行插值處理；(B)、數(shù)模轉(zhuǎn)換，將選頻后的基帶信號轉(zhuǎn)換成模擬中頻信號。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果1、在直放站領(lǐng)域里將基帶信號合并，然后通過超五類雙絞線實(shí)現(xiàn)傳輸以支持多模 通信，降低了成本。2、采用普通的雙絞線來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的傳輸及覆蓋，能充分利用目前樓宇中已經(jīng) 布局好的資源，大大降低了工程實(shí)施中的成本以及難度。3、采用數(shù)字信號來傳輸基帶信號，能提高系統(tǒng)的抗干擾能力；采用了數(shù)字技術(shù)，簡 化了多模傳輸?shù)碾y度，加強(qiáng)了抑制噪聲的能力。4、采用軟件無線電技術(shù)，更新升級方便，當(dāng)需要適應(yīng)不同的需求時，各數(shù)字信號選 頻模塊可以很方便地通過軟件更新來升級。5、采用自定義復(fù)幀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)傳輸，能適用不同帶寬的需求；同時在自定義復(fù)幀 中定義了數(shù)目眾多的控制字，通過這些控制字的使用可以豐富系統(tǒng)級的組網(wǎng)方式，極大地 方便了整個網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)。


圖1是多個遠(yuǎn)端與一個近端的連接關(guān)系示意圖；圖2是本發(fā)明多模信號基帶處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是信號傳輸幀結(jié)構(gòu)圖；圖4是IQ數(shù)據(jù)到子幀的映射示意圖；圖5是組幀過程示意圖；圖6是多模信號基帶處理方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。實(shí)施例在移動通信系統(tǒng)的兩端設(shè)備中，存在有雙模信號(比如GSM信號和WCDMA信號)， 雙模信號按照一定的規(guī)律映射到特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，在該數(shù)據(jù)的上層則采用以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)來 實(shí)現(xiàn)傳輸。如圖1所示，近端從天線接收射頻信號，經(jīng)過模擬處理轉(zhuǎn)到中頻，經(jīng)由ADC器件 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號打包成特定結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過以太網(wǎng)協(xié)議層的處理 轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)；所述以太網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送到對端后，先解以太網(wǎng)幀，隨即按照IQ成幀協(xié) 議解出相應(yīng)的IQ信號，再經(jīng)DA處理和模擬處理后發(fā)送出去，實(shí)現(xiàn)通信信號從近端到遠(yuǎn)端的 傳送。本發(fā)明的多模信號基帶處理系統(tǒng)需要支持多模數(shù)據(jù)的傳送，所以多模信號基帶處 理 系統(tǒng)在處理基帶信號時需要單獨(dú)對不同制式的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖2所示，本發(fā)明多模 信號基帶處理系統(tǒng)包括用于接收第一基帶信號的第一輸入端口、與第一輸入端口連接的第 一選頻處理模塊、用于接收第二基帶信號的第二輸入端口、與第二輸入端口連接的第二選 頻處理模塊、合并器以及以太網(wǎng)協(xié)議處理器，第一選頻處理模塊、第二選頻處理模塊均與合 并器連接，合并器還與以太網(wǎng)協(xié)議處理器連接。其中第一基帶信號(也稱為第一通信協(xié)議 數(shù)據(jù))可以是(但不限于)GSM信號，相應(yīng)地在軟件無線電技術(shù)的支持下可以對應(yīng)于第一選 頻處理模塊，第一選頻處理模塊實(shí)現(xiàn)對第一基帶信號的選頻處理。第二基帶信號(也稱為 第二通信協(xié)議數(shù)據(jù))可以是(但不限于)WCDMA信號，相應(yīng)地在軟件無線電技術(shù)支持下對應(yīng) 第二選頻模塊，第二選頻模塊實(shí)現(xiàn)對第二基帶信號的處理。根據(jù)軟件無線電的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)改變 第一通信協(xié)議數(shù)據(jù)、第二通信協(xié)議數(shù)據(jù)時，非常容易通過修改選頻處理模塊得到想要的變 頻以及采樣率變化等的處理。合并器的作用是將兩路基帶信號按照一定的規(guī)則組成特定的幀，幀結(jié)構(gòu)的考慮要 兼顧解映射的容易性以及傳輸有用信號的占有率，還要考慮組網(wǎng)的可維護(hù)性。本發(fā)明所組 成的幀的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該幀結(jié)構(gòu)需要采用千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施傳輸。幀結(jié)構(gòu)為復(fù)幀 結(jié)構(gòu)，每一個復(fù)幀由連續(xù)的100個子幀構(gòu)成，每一個子幀由96個字節(jié)構(gòu)成；這樣每個復(fù)幀總 共由9600個字節(jié)構(gòu)成。每個子幀的前兩個字節(jié)用于傳送開銷字節(jié)，用來對整個傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行管理；除了開銷字節(jié)之外的94個字節(jié)用于傳送IQ數(shù)據(jù)，為支持雙模信號傳輸在IQ數(shù)據(jù) 中的相應(yīng)位置放不同制式的信號數(shù)據(jù)，位置的選取以方便解映射為前提。同時，若IQ信號 沒有占滿整個幀結(jié)構(gòu)，則可以保留未使用位，對于未使用位，在近端和遠(yuǎn)端之間傳輸零。由于上述幀結(jié)構(gòu)中，每個復(fù)幀總的字節(jié)數(shù)為9600個字節(jié)，低于千兆以太網(wǎng)包所支 持的包長數(shù)，故每一個復(fù)幀作為單獨(dú)的一個以太網(wǎng)包在線路上進(jìn)行傳輸，那么系統(tǒng)的時鐘 頻率等級是125M。假設(shè)系統(tǒng)要求支持GSM 8載波和WCDMA子頻帶兩種信號的傳送，又假設(shè) AD采用125M時鐘采樣，在數(shù)字域進(jìn)行抽取處理后的數(shù)據(jù)率為GSM 31. 25/24X2X8X 13 ； WCDMA 62. 5/3X2X13 ；兩者加起來數(shù)據(jù)速率約為821MBPS，則可以采用上述幀結(jié)構(gòu)來傳 送，其IQ數(shù)據(jù)到子幀的映射可以是如圖4所示。根據(jù)本發(fā)明要求，物理層需要采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)來進(jìn)行傳送。標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀格式包括幀間隙(至少96bit長)、前導(dǎo)碼(7個O’ X55+1個O’ XD5)和數(shù)據(jù)；而IQ數(shù)據(jù)形成的 幀結(jié)構(gòu)是連續(xù)的數(shù)據(jù)流(包括開銷字節(jié))，所以需要對幀結(jié)構(gòu)做出調(diào)整來適應(yīng)以太網(wǎng)分組 的傳送，這個過程稱為適配。適配的過程需要利用復(fù)幀中每個子幀前的開銷字節(jié)或者在幀 利用不充分情況下的空閑字節(jié)。以上面提到的例子來考慮，則每個子幀均有16個字節(jié)的空 閑字節(jié)，通過對第一子幀空閑字節(jié)和最后一個子幀空閑字節(jié)的利用則可以很容易湊出以太 網(wǎng)傳輸所需要的前導(dǎo)碼和幀間隙。如圖5所示，適配過程利用了第一個子幀的開銷字節(jié)和8 個空閑字節(jié)，所以在第一個子幀的IQ數(shù)據(jù)需要向后順延8個字節(jié)，順延空出來的8個字節(jié) 用于做以太網(wǎng)的前導(dǎo)碼；同時最后一個子幀的10個空閑字節(jié)和第一個子幀的開銷字節(jié)需 要用來做為以太網(wǎng)的幀間隙?？梢钥吹接捎趲奈闯浞掷脤?dǎo)致可以很輕松湊得以太網(wǎng)的 幀間隙和前導(dǎo)碼，這個時候需要做出調(diào)整的子幀只有第一個和最后一個。在極端情況下，當(dāng) 子幀中IQ數(shù)據(jù)被占滿時，只能通過占用開銷字節(jié)來湊得幀間隙和前導(dǎo)碼，這個時候需要做 出調(diào)整的子幀數(shù)達(dá)到16個(前5個和后11個)。
本發(fā)明的多模信號基帶處理方法，主要包括上、下行兩個方向的處理，一般來說信 號從近端到遠(yuǎn)端稱為下行，上、下行的信號處理方式是一樣的，如圖6所示，具體包括以下 步驟1、模數(shù)轉(zhuǎn)換，通信系統(tǒng)中各種制式的射頻信號經(jīng)過射頻模塊的處理后變成模擬中 頻信號?；鶐幚碇袨榉奖愀玫剡x頻，需要將模擬中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，該過程將由 AD芯片來實(shí)現(xiàn)。2、下變頻處理，采用軟件無線電技術(shù)，主要完成的功能是將基帶信號搬移到零頻， 同時在滿足采樣率的情況下降低數(shù)字信號數(shù)據(jù)速率。這主要為后面的基帶信號處理做準(zhǔn) 備，低速率的情況下選頻模塊較容易實(shí)現(xiàn)。3、基帶信號處理，主要是根據(jù)系統(tǒng)的需求對有效信號進(jìn)行選擇，同時抑制住帶外 信號。這主要通過基帶成型模塊來完成，而基帶成型模塊采用FPGA來實(shí)現(xiàn)，在需求改變時 可以靈活做出修改。4、幀映射處理，將基帶信號連同網(wǎng)絡(luò)維護(hù)所使用的控制字組成千兆以太網(wǎng)幀。 千兆以太網(wǎng)幀是復(fù)幀，其幀結(jié)構(gòu)如圖3所示，是固定的，即每一個復(fù)幀由連續(xù)的100個子幀 構(gòu)成，每一個子幀由96個字節(jié)構(gòu)成，每一個子幀的前兩個字節(jié)用于傳送開銷字節(jié)，除了開 銷字節(jié)之外的94個字節(jié)用于傳送IQ數(shù)據(jù)。但是幀映射的方式可以靈活調(diào)整，根據(jù)不同的需 求分配不同的帶寬。組幀的過程如圖5所示，將第一個子幀的IQ數(shù)據(jù)向后順延8個字節(jié)， 順延空出來的8個字節(jié)用于做以太網(wǎng)的前導(dǎo)碼；最后一個子幀的10個空閑字節(jié)和第一個子 幀的開銷字節(jié)用于做以太網(wǎng)的幀間隙。5、基帶信號和控制字組成的千兆以太網(wǎng)幀經(jīng)過千兆以太網(wǎng)PHY(物理層)芯片的 處理經(jīng)超五類雙絞線，發(fā)送到對端設(shè)備。6、解映射，在對端設(shè)備中需要依據(jù)一定的協(xié)議從相應(yīng)千兆以太網(wǎng)幀位置取數(shù)據(jù)， 恢復(fù)成基帶信號，同時解出控制字來維護(hù)本級的網(wǎng)絡(luò)。7、上變頻處理，由于在下變頻的處理中將信號搬移到了零頻，在對端設(shè)備恢復(fù)信 號時首先要將信號調(diào)制至基帶信號的位置；同時為滿足采樣定理，需要對基帶信號進(jìn)行插 值處理。上下變頻的處理和插值處理以及成型濾波可由FPGA來實(shí)現(xiàn)。8、數(shù)模轉(zhuǎn)換，將選頻后的基帶信號轉(zhuǎn)換成模擬中頻信號，由DA芯片來實(shí)現(xiàn)。
針對雙模以及多模的應(yīng)用，本系統(tǒng)的DSP處理以及模數(shù)，數(shù)模處理對于兩種制式 的信號是單獨(dú)進(jìn)行的，彼此互不影響，在幀映射模塊將兩者合并在一起通過一根超五類雙 絞線來實(shí)現(xiàn)傳輸，然后在解映射的時候?qū)烧哌M(jìn)行單獨(dú)分離出來。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理裝置，其特征在于包括用于接收第一基帶信號的第一輸入端口、與第一輸入端口連接的第一選頻處理模塊、用于接收第二基帶信號的第二輸入端口、與第二輸入端口連接的第二選頻處理模塊、用于將第一基帶信號與第二基帶信號組成幀的合并器以及以太網(wǎng)協(xié)議處理器，第一選頻處理模塊、第二選頻處理模塊均與合并器連接，合并器還與以太網(wǎng)協(xié)議處理器連接。
2.基于權(quán)利要求1所述多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理裝置的多模通信系統(tǒng)的基帶信 號處理方法，其特征在于包括以下步驟(1)、將基帶信號連同網(wǎng)絡(luò)維護(hù)所使用的控制字組成以太網(wǎng)幀；(2)、基帶信號和控制字組成的以太網(wǎng)幀經(jīng)過以太網(wǎng)物理層處理后，發(fā)送到對端設(shè)備；(3)、在對端設(shè)備中從相應(yīng)的以太網(wǎng)幀位置取數(shù)據(jù)，恢復(fù)成基帶信號，同時解出控制字 來維護(hù)本級的網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法，其特征在于步驟(2) 所述的基帶信號和控制字組成的以太網(wǎng)幀經(jīng)過以太網(wǎng)物理層處理后，經(jīng)超五類雙絞線，發(fā) 送到對端設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法，其特征在于步驟(1) 所述以太網(wǎng)幀是復(fù)幀，每一個復(fù)幀由連續(xù)的100個子幀構(gòu)成，每一個子幀的前兩個字節(jié)用 于傳送開銷字節(jié)，除了開銷字節(jié)之外的字節(jié)用于傳送IQ數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法，其特征在于所述每一 個子幀由96個字節(jié)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法，其特征在于步驟(1)所 述組成以太網(wǎng)幀的過程為將第一個子幀的IQ數(shù)據(jù)向后順延8個字節(jié)，順延空出來的8個 字節(jié)用于做以太網(wǎng)的前導(dǎo)碼；最后一個子幀的10個空閑字節(jié)和第一個子幀的開銷字節(jié)用 于做以太網(wǎng)的幀間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理方法，其特征在 于執(zhí)行步驟(1)之前還執(zhí)行以下步驟(a)、將模擬中頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；(b)、下變頻處理，將基帶信號搬移到零頻，同時在滿足采樣率的情況下降低數(shù)字信號 數(shù)據(jù)速率；(c)、基帶信號處理，根據(jù)系統(tǒng)的需求對有效信號進(jìn)行選擇，同時抑制住帶外信號；執(zhí)行步驟(3)之后還執(zhí)行以下步驟(A)、上變頻處理，在對端設(shè)備恢復(fù)信號時首先將信號調(diào)制至基帶信號的位置；同時為 滿足采樣定理，對基帶信號進(jìn)行插值處理；(B)、數(shù)模轉(zhuǎn)換，將選頻后的基帶信號轉(zhuǎn)換成模擬中頻信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及多模通信系統(tǒng)的基帶信號處理裝置及方法，方法包括以下步驟將基帶信號連同網(wǎng)絡(luò)維護(hù)所使用的控制字組成以太網(wǎng)幀；基帶信號和控制字組成的以太網(wǎng)幀經(jīng)過以太網(wǎng)物理層處理后，發(fā)送到對端設(shè)備；在對端設(shè)備中從相應(yīng)的以太網(wǎng)幀位置取數(shù)據(jù)，恢復(fù)成基帶信號，同時解出控制字來維護(hù)本級的網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明采用復(fù)幀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)信號的傳輸，能適用不同帶寬的需求；復(fù)幀中定義了控制字，控制字的使用可以豐富系統(tǒng)級的組網(wǎng)方式，極大地方便了整個網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)。
文檔編號H04B7/26GK101882953SQ201010230009
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者李 浩, 李鵬程 申請人:京信通信系統(tǒng)(中國)有限公司