專利名稱：鐵路數(shù)字光纖直放站裝置及鐵路通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路通信技術，尤其涉及一種鐵路數(shù)字光纖直放站裝置及鐵路通信系統(tǒng)。
背景技術：
無線通信是鐵路運輸指揮和作業(yè)的重要通信手段，由于我國地形條件復雜，鐵路干線大部分經(jīng)過山區(qū)、高原或峽谷，存在著大面積的通信信號盲區(qū)或信號弱區(qū)，無法滿足這些地區(qū)鐵路通信的要求。移動通信基站的投資巨大，對設置區(qū)域的環(huán)境要求較高，因此不可能對其大量建設；而鐵路直放站裝置具有投資小、建設周期短、通話質量好、系統(tǒng)抗干擾性能強等優(yōu)點，因此采用鐵路直放站裝置來傳送基站與用戶終端之間的信號是目前鐵路通信領域常用的一種手段。鐵路直放站裝置通常包括近端機和遠端機。其中，近端機一般為放在基站一側的直放站，用于耦合基站信號；遠端機一般為放在用戶終端側的直放站，用于放大基站信號。目前的鐵路直放站裝置的近端機和遠端機之間的傳輸采用的都是模擬信號。但是，這樣的鐵路直放站裝置會存在一定的問題。由于其采用的模擬信號是直接調制在光信號中進行傳輸?shù)模敼庑盘栍捎诜峙?、耦合等原因引起信號強度降低時，模擬信號同樣會降低。因此，現(xiàn)有技術中，整個鐵路直放站裝置中遠端機的個數(shù)通常不超過4個，極大地限制了鐵路直放站裝置作為信號延伸設備的使用。此外，對于模擬信號，由于其本身特性決定， 無法實現(xiàn)環(huán)型結構的鐵路直放站裝置，這樣，如果鐵路直放站裝置中任意一根模擬光纖被破壞，都很有可能造成覆蓋盲區(qū)的產(chǎn)生。

實用新型內容本實用新型提供一種鐵路數(shù)字光纖直放站裝置及鐵路通信系統(tǒng)，能夠使用多個遠端機以延長信號的傳輸，以及避免產(chǎn)生覆蓋盲區(qū)。本實用新型實施例提供一種鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，包括近端機，包括第一信號收發(fā)單元、第一轉換單元和第一傳輸單元，所述第一信號收發(fā)單元用于接收射頻模擬信號或模擬中頻信號，以及用于所述射頻模擬信號和所述模擬中頻信號之間的轉換，所述第一轉換單元與所述第一信號收發(fā)單元相連以接收所述第一信號收發(fā)單元提供的所述模擬中頻信號，以及與第一傳輸單元相連以接收所述第一傳輸單元提供的數(shù)字信號，并且用于所述模擬中頻信號和所述數(shù)字信號之間的轉換，所述第一傳輸單元與所述第一轉換單元相連，所述第一傳輸單元用于將所述數(shù)字信號提供至遠端機，以及用于接收所述數(shù)字信號并將所述數(shù)字信號提供至所述第一轉換單元；所述遠端機，包括第二信號收發(fā)單元、第二轉換單元和第二傳輸單元，所述第二傳輸單元，用于接收所述數(shù)字信號并將所述數(shù)字信號提供至所述第二信轉換單元，以及用于接收所述模擬中頻信號并將所述模擬中頻信號提供至所述第一傳輸單元，所述第二轉換單元，與所述第二傳輸單元相連以接收所述第二傳輸單元提供的所述數(shù)字信號，以及與所述第二信號收發(fā)單元相連以接收所述第二信號收發(fā)單元提供的所述模擬中頻信號，并且用于所述數(shù)字信號和所述模擬中頻信號之間的轉換，所述第二信號收發(fā)單元，與所述第二轉換單元相連，用于接收所述第二轉換單元提供的所述模擬中頻信號，以及用于接收用戶終端提供的射頻模擬信號，并且用于所述模擬中頻信號和所述射頻模擬信號之間的轉換；所述近端機和所述遠端機通過數(shù)字光纖連接。如上所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，優(yōu)選地，所述遠端機的數(shù)量為多個，各遠端機通過所述數(shù)字光纖與所述近端機直接連接和 /或通過其他遠端機與所述近端機間接連接。如上所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，優(yōu)選地，所述遠端機還包括轉發(fā)單元，用于接收近端機或其他遠端機提供的數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號進行轉發(fā)。如上所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，優(yōu)選地，所述近端機和遠端機的布局結構為星型結構、菊花鏈型結構、環(huán)型結構和混合型結構中的一種或多種。如上所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，優(yōu)選地，所述近端機直接連接的遠端機的個數(shù)為1 4臺。如上所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，優(yōu)選地，逐級相連的遠端機的數(shù)量為1 4臺。本實用新型還提供了一種鐵路通信系統(tǒng)，包括如上所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，還包括基站，所述基站用于提供和接收所述射頻模擬信號。本實用新型提供的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置及鐵路通信系統(tǒng)，能夠使用多個遠端機以延長信號的傳輸，以及避免產(chǎn)生覆蓋盲區(qū)。

圖1為根據(jù)本實用新型實施例一的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置示意圖；圖加為根據(jù)本實用新型實施例二的星型結構的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置示意圖；圖2b為根據(jù)本實用新型實施例二的菊花型結構的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置示意圖；圖2c為根據(jù)本實用新型實施例二的環(huán)型結構的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置示意圖；圖2d為根據(jù)本實用新型實施例二的混合型結構的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。需要說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、清晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。如圖1所示，為根據(jù)實施例一的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置。該鐵路數(shù)字光纖直放站裝置包括近端機101和遠端機102。其中，近端機101包括第一信號收發(fā)單元110、第一轉換單元111和第一傳輸單元 112。遠端機102包括第二傳輸單元113、第二轉換單元114和第二信號收發(fā)單元115。具體地，第一信號收發(fā)單元110用于接收射頻模擬信號或模擬中頻信號，以及用于射頻模擬信號和模擬中頻信號之間的轉換；第一轉換單元111與第一信號收發(fā)單元110 相連以接收第一信號收發(fā)單元110提供的模擬中頻信號，以及與第一傳輸單元112相連以接收第一傳輸單元112提供的數(shù)字信號，并且用于模擬中頻信號和數(shù)字信號之間的轉換； 第一傳輸單元112與第一轉換單元111相連，用于將數(shù)字信號提供至遠端機102，以及用于接收數(shù)字信號并將數(shù)字信號提供至第一轉換單元111。第二傳輸單元113用于接收數(shù)字信號并將數(shù)字信號提供至第二轉換單元114，以及用于接收模擬中頻信號并將模擬中頻信號提供至第一傳輸單元112 ；第二轉換單元114 與第二傳輸單元113相連以接收第二傳輸單元113提供的數(shù)字信號，以及與第二信號收發(fā)單元115相連以接收第二信號收發(fā)單元115提供的模擬中頻信號，并且用于數(shù)字信號和模擬中頻信號之間的轉換；第二信號收發(fā)單元115與第二轉換單元114相連，用于接收第二轉換單元114提供的模擬中頻信號，以及用于接收用戶終端130提供的射頻模擬信號，并且用于模擬中頻信號和射頻模擬信號之間的轉換。具體舉例為，第一信號收發(fā)單元110包括第一耦合器、第一雙工器、第一變頻單元和第一濾波器。第一濾波器用于濾除上行信號以外的雜散信號。第一轉換單元111包括第一 ADC(模 / 數(shù)轉換器，Analog-to-Digital Converter)、第一 ACD(模擬 / 數(shù)字轉換器，Digital-to-Analog Converter)、第一 DDC(直接數(shù)字控制系統(tǒng)，Direct Digital Control)、第一 DUC (數(shù)字上變頻裝置，Digital Up Converter)、第一 CPRI模塊(通用無線接口，The Common Public Radio Interface)以及第一 krDes器(并串行與串并行轉換器)，第一傳輸單元112包括與數(shù)字光纖連接的第一 SFP(Small Form-factor Pluggables) 模塊。第二傳輸單元113與第一傳輸單元112的結構相同，第二轉換單元114與第一轉換單元111的結構相同，第二信號收發(fā)單元115與第一信號收發(fā)單元110的結構相同，在此不再進行贅述。上述具體結構均未在圖中示出。下面將通過信號從基站120至用戶終端130來具體說明其工作原理?；?20至用戶終端130(下行信號)第一耦合器接收基站120提供的射頻模擬信號，并通過第一雙工器提供至第一變頻單元，第一雙工器主要用于實現(xiàn)上行信號、下行信號的分離，第一變頻單元將射頻模擬信號轉換為模擬中頻信號，然后將該模擬中頻信號提供至第一 ADC，第一 ADC將模擬中頻信號轉換為數(shù)字信號，然后將該數(shù)字信號提供至第一 DDC,第一 DDC將數(shù)字信號搬移到基帶頻率，并且恢復出I/Q信號，第一 CPRI模塊將I/Q基帶數(shù)據(jù)組幀，然后通過第一 ^rDes器將該組幀后的數(shù)字信號提供至第一 SFP模塊。第一 SFP模塊將該組幀后的數(shù)字信號提供至第二傳輸單元113中的第二 SFP模塊，并通過第二 SerDes器回復并行數(shù)據(jù)和時鐘數(shù)據(jù)信號，第二 CPRI模塊再進行解幀，提取出基帶的I/Q信號，然后經(jīng)過第二 DUC將解幀后的數(shù)字信號上變頻，接著將該上變頻后的數(shù)字信號提供至第二 DAC，由第二 DAC將該數(shù)字信號轉換為模擬中頻信號，然后經(jīng)過第二變頻單元將模擬中頻信號轉換為射頻模擬信號，通過第二雙工器提供至第二耦合器，第二耦合器將該射頻模擬信號提供至用戶終端130。當信號從用戶終端130提供至基站120 (上行信號)時，以與上述過程相反的順序將射頻模擬信號從用戶終端130提供至基站120。當遠端機的個數(shù)為多個時，各遠端機可以通過數(shù)字光纖與近端機直接連接和/或通過其他遠端機與近端機間接連接。此時，如圖1中所示，遠端機102中還包括轉發(fā)單元 116，用于接收近端機101或其他遠端機102提供的數(shù)字信號，并將數(shù)字信號進行轉發(fā)。需要說明的是，該數(shù)字信號可能來自于近端機也可能來自于上一級遠端機，還可以來自下一級遠端機。每個遠端機的結構都相同，但是當最后一級遠端機沒有再連接任何近端機或其它遠端機時，可以不設置轉發(fā)單元116。另外，轉發(fā)單元116是與其它遠端機的傳輸單元相連接的。為了描述方便，可以將多個遠端機分為η級，與近端機直接相連的遠端機為第1級遠端機，與第1級遠端機相連的遠端機是第2級遠端機，依此類推。其中η可以選擇為大于或等于1的整數(shù)，其范圍在1 4之間。另外，第1級遠端機的個數(shù)可以為1 4臺。根據(jù)本實施例的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，近端機101先將射頻模擬信號下變頻到模擬中頻信號，然后再將模擬中頻信號處理轉換為數(shù)字信號，再利用數(shù)字光纖將數(shù)字信號提供至遠端機102，再經(jīng)過遠端機102的第二轉換單元114將數(shù)字信號恢復為模擬中頻信號，然后再上變頻還原到射頻模擬信號。這樣的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置可以實現(xiàn)多載波移動通信信號的遠距離傳輸、大容量和大動態(tài)范圍的信號覆蓋，一臺近端機能夠直接連接的遠端機的個數(shù)可以達到1 4臺，通過逐級相連，該鐵路數(shù)字光纖直放站裝置所能夠具有的遠端機最多可以達到16臺。這是由于，數(shù)字信號受數(shù)字光纖色散影響小，并且可以多次再生。因此，該鐵路數(shù)字光纖直放站裝置的數(shù)字信號不隨數(shù)字光纖的衰弱而衰減，在長距離和多分路傳輸過程中保持動態(tài)范圍不變。還能夠非常方便地通過軟件無線電的方法，對數(shù)字信號進行任意延時，以適應覆蓋的需要。此外，還可以通過調整延時可以消除多個遠端機之間重復疊蓋之間的時延色散問題。此外，該鐵路數(shù)字光纖直放站裝置能夠采用載波選頻方式，只對相應客戶終端所在小區(qū)的載頻進行放大，以減少到達基站的上行噪聲電平。還可以通過時隙自動關斷方式， 進一步減少到達基站的上行噪聲電平。這樣，即使該鐵路數(shù)字光纖直放站裝置采用多個遠端機，也不會對基站造成過多的影響。另外，當對該鐵路數(shù)字光纖直放站裝置進行監(jiān)控時，可采用的GRRU(數(shù)字光纖射頻拉遠，GSM Digital Remote RF Units)設備來傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)，而不必采用傳統(tǒng)技術中的 FSK(頻移鍵控，F(xiàn)requency-shift keying)調制傳輸這種容易干擾其它設備的傳輸方式，這就保證了該鐵路數(shù)字光纖直放站裝置信號的穩(wěn)定性。如圖h、2b、2c和2d所示，為根據(jù)本實施例二的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置中近端機和遠端機的各種布局結構的示意圖。本實施例二中，為實施例一中當η大于或等于2時的情況。本實施例中的近端機和第η級遠端機的結構與實施例一中的相同。圖加示出的近端機和遠端機的布局結構為星型結構，即一個近端機201連接多個第1級遠端機202，該第1級遠端機202的個數(shù)為1 4個。圖2b示出的近端機和遠端機的布局結構為菊花鏈型結構，即一個近端機201連接一個第1級遠端機202，一個第1級遠端機202連接1個第2級遠端機203，一個第2級遠端機203連接一個第3級遠端機204，以此類推。圖2c示出的近端機和遠端機的布局結構為環(huán)型結構，是在圖2b的菊花鏈型結構的基礎上，第3級遠端機204還連接到近端機201。這樣的網(wǎng)絡結構具有網(wǎng)絡自愈能力，在一段數(shù)字光纖出現(xiàn)故障時，可以通過其它路數(shù)字光纖進行信號的傳輸。例如，當近端機201 與第1級遠端機202之間的數(shù)字光纖出現(xiàn)故障時，可以通過近端機201與第3級遠端機204 之間的數(shù)字光纖進行信號的傳輸。如圖2d示出的近端機和遠端機的布局結構為混合結構。圖2d具有3個近端機， 分別為201A、201B和201C，以及多個第η級遠端機，其構成方式既有星型結構，又有菊花鏈型結構，還有環(huán)型結構。例如，近端機201Α與遠端機連接的方式構成了星型結構；近端機 201Β與遠端機的連接方式既構構成了菊花鏈型結構又構成了星型結構；近端機201C與遠端機的連接方式構成了環(huán)型結構。當然，混合結構還可以根據(jù)實際需要包括其它各種類型的組合，例如僅包括新型結構和環(huán)型結構，或者僅包括菊花鏈型結構和環(huán)型結構等等，在此不再一一贅述。通過上述結構可以看出，本實用新型的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置由于采用了數(shù)字信號，近端機和遠端機的布局結構可以根據(jù)實際需求設置為任意結構，例如菊花鏈型結構， 這大大減少了數(shù)字光纖資源，組網(wǎng)更加靈活。特別是環(huán)型結構的使用，則提高了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。本實用新型第三實施例提供了一種鐵路通信系統(tǒng)，包括上述實施例描述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，還包括基站，該基站用于提供和接收射頻模擬信號。根據(jù)本實施例的鐵路通信系統(tǒng)，通過使用采用數(shù)字信號的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，最多能夠使用10幾臺遠端機以延長并擴大信號傳輸?shù)姆秶?，提高基站的接收靈敏度和覆蓋范圍，并且避免產(chǎn)生覆蓋盲區(qū)。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求1.一種鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，其特征在于，包括近端機，包括第一信號收發(fā)單元、第一轉換單元和第一傳輸單元，所述第一信號收發(fā)單元用于接收射頻模擬信號或模擬中頻信號，以及用于所述射頻模擬信號和所述模擬中頻信號之間的轉換，所述第一轉換單元與所述第一信號收發(fā)單元相連以接收所述第一信號收發(fā)單元提供的所述模擬中頻信號，以及與第一傳輸單元相連以接收所述第一傳輸單元提供的數(shù)字信號，并且用于所述模擬中頻信號和所述數(shù)字信號之間的轉換，所述第一傳輸單元與所述第一轉換單元相連，所述第一傳輸單元用于將所述數(shù)字信號提供至遠端機，以及用于接收所述數(shù)字信號并將所述數(shù)字信號提供至所述第一轉換單元；所述遠端機，包括第二信號收發(fā)單元、第二轉換單元和第二傳輸單元，所述第二傳輸單元，用于接收所述數(shù)字信號并將所述數(shù)字信號提供至所述第二信轉換單元，以及用于接收所述模擬中頻信號并將所述模擬中頻信號提供至所述第一傳輸單元，所述第二轉換單元， 與所述第二傳輸單元相連以接收所述第二傳輸單元提供的所述數(shù)字信號，以及與所述第二信號收發(fā)單元相連以接收所述第二信號收發(fā)單元提供的所述模擬中頻信號，并且用于所述數(shù)字信號和所述模擬中頻信號之間的轉換，所述第二信號收發(fā)單元，與所述第二轉換單元相連，用于接收所述第二轉換單元提供的所述模擬中頻信號，以及用于接收用戶終端提供的射頻模擬信號，并且用于所述模擬中頻信號和所述射頻模擬信號之間的轉換； 所述近端機和所述遠端機通過數(shù)字光纖連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，其特征在于所述遠端機的數(shù)量為多個，各遠端機通過所述數(shù)字光纖與所述近端機直接連接和/或通過其他遠端機與所述近端機間接連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，其特征在于，所述遠端機還包括轉發(fā)單元，用于接收近端機或其他遠端機提供的數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號進行轉發(fā)。
4.根據(jù)權利要求1所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，其特征在于，所述近端機和遠端機的布局結構為星型結構、菊花鏈型結構、環(huán)型結構和混合型結構中的一種或多種。
5.根據(jù)權利要求1所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，其特征在于，所述近端機直接連接的遠端機的個數(shù)為1 4臺。
6.根據(jù)權利要求1 5中任一項所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，其特征在于，逐級相連的遠端機的數(shù)量為1 4臺。
7.一種鐵路通信系統(tǒng)，包括如權利要求1 6中任一項所述的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置，其特征在于，還包括基站，所述基站用于提供和接收所述射頻模擬信號。
專利摘要本實用新型公開了一種鐵路數(shù)字光纖直放站裝置及鐵路通信系統(tǒng)，包括近端機和遠端機，所述近端機和所述遠端機通過數(shù)字光纖連接。根據(jù)本實用新型的鐵路數(shù)字光纖直放站裝置及鐵路通信系統(tǒng)，能夠使用多個遠端機以延長信號的傳輸，以及避免產(chǎn)生覆蓋盲區(qū)。
文檔編號H04B10/29GK202094898SQ20112021854
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者盧曉輝, 姜永富, 宋世凌, 路曉彤 申請人:北京錦鴻希電信息技術股份有限公司, 鐵道部運輸局