低功耗型GSM‑R数字光纤直放站制造技术

本实用新型专利技术公开低功耗型GSM‑R数字光纤直放站，包括近端机、远端机、远供电源子系统、天馈系统、网管，远端机利用铁路既有电缆进行直流450V供电，基站低功耗的核心处理部件采用零中频数字板，零中频数字板连接数字信号处理器，基站的数字基带由FPGA芯片、XC7A100T、ARM芯片、STM32F207VGT6组成，近端机通过光纤传输到远端机，远端机安装有将数字信号转换成模拟信号并进行上变频处理的变频器，变频器功放放大后通过天馈系统发射进而完成基站信号拉远覆盖，采用零中频技术架构，将射频信号直接下变频到零频后进行AD转换，减少了中频处理的环节，降低整机功耗。

Low power GSM R digital optical fiber repeater

The utility model discloses a low power GSM R digital optical fiber repeater, including proximal and distal machine machine, power supply system, feedback system, network management, remote machine using the existing railway cable DC 450V power supply, low power consumption of the base station core processing unit using frequency word zero zero intermediate frequency digital plate board is connected with the digital signal processor, digital baseband base station by FPGA chip, ARM chip, XC7A100T, STM32F207VGT6, near end machine through the optical fiber transmission to a remote machine, the remote machine installed converts the digital signal to analog signal and inverter frequency conversion processing, inverter power amplifier amplified by the antenna system and base station transmitting signal. By far coverage, zero if architecture, the RF signal is direct conversion to zero frequency for AD conversion, reducing the intermediate frequency processing link, reduce the Power waste\u3002

【技术实现步骤摘要】
低功耗型GSM-R数字光纤直放站
本技术涉及光纤数字直放站，特别是涉及利用数字中频技术将模拟信号数字化后进行光传输的设备。
技术介绍
GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，铁路沿线地形复杂多隧道、沟堑、山体、桥梁和坡地。这些地形都对GSM-R信号形成阻挡产生大量盲区。如果使用基站对这些区域进行信号补强，会造成极大的投资浪费并会使得线路运行设备频繁进行切换影响通信效果。目前区间沿线的GSM-R弱场信号都是采用模拟光纤直放站进行覆盖，存在技术落后、功耗大、建设费用大、供电方式单一、无噪声抑制功能、组网方式单一等缺点。由于铁路专网运用的特殊性，尤其是山区铁路对远端机的供电问题非常麻烦，建设费用较大，采用铁路沿线既有电缆进行直流远供供电方案将大大降低建设成本和维护成本，但必须将远端机的功耗降到最低，传统直放站采用超外差技术架构，功耗相对较大，不能满足直流远供的条件。目前铁路沿线的通信设备供电方式较多采用分散式供电，即就近采用交流220V市电供电，这种方式的优点是传输距离短，损耗相对较小，缺点也较多，主要有：1、交流供电经常受地方停电困扰(用电缺口较大：交流电网要求同步运行，存在不稳定问题，输送的功率受电力网的稳定情况限制，事故停电或地方电力部分检修影响范围较大。2、电源接入困难，须地方电力部门调配或物业管理部分协商，建设或租用机房，配电力变压器、空调机房等机房设备建设和维护费用大。综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要低功耗型GSM-R数字光纤直放站，以解决现有技术的不足。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，影响实际中的使用，本技术提出低功耗型GSM-R数字光纤直放站，设计新颖，采用直流远供技术来对铁路沿线设备计进行供电，能充分利用铁路沿线现有的电缆，建设费用低，维护方便，已解决现有技术的缺陷。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：低功耗型GSM-R数字光纤直放站，包括近端机、远端机、远供电源子系统、天馈系统、网管，远端机利用铁路既有电缆进行直流450V供电，基站低功耗的核心处理部件采用零中频数字板，零中频数字板连接数字信号处理器，基站的数字基带由FPGA芯片、XC7A100T、ARM芯片、STM32F207VGT6组成，近端机通过光纤传输到远端机，远端机安装有将数字信号转换成模拟信号并进行上变频处理的变频器，变频器功放放大后通过天馈系统发射进而完成基站信号拉远覆盖。进一步，铁路沿线的电缆单芯直径为0.9MM。进一步，所述的远端机将DC450输入电压进行DC/DC转换，远端机输出DC13.8V电压供给零中频数字板及功率放大器供电。在本技术所述的近端机通过光纤传输到远端机的结构采用链形状或星形状或混合型网络拓扑状。本技术的有益效果是：采用零中频技术架构，将射频信号直接下变频到零频后进行AD转换，减少了中频处理的环节，技术架构先进，集成度高，功耗低，从而大大提高了数字光纤直放站的整机效率，降低整机功耗，设计新颖，是一种很好的创新方案。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本技术：图1为本技术的链型结构组网图；图2为本技术的星形结构组网图；图3为本技术的混合结构组网图；图4为本技术的远供技术方案示意图；图中100-基站，110-近端机，120-光纤，130-远端机。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。参见图1、图2、图3、图4，低功耗型GSM-R数字光纤直放站，包括近端机110、远端机130、远供电源子系统、天馈系统、网管，远端机130利用铁路既有电缆进行直流450V供电，基站100低功耗的核心处理部件采用零中频数字板，零中频数字板连接数字信号处理器，基站的数字基带由FPGA芯片、XC7A100T、ARM芯片、STM32F207VGT6组成，近端机110通过光纤120传输到远端机130，远端机130安装有将数字信号转换成模拟信号并进行上变频处理的变频器，变频器功放放大后通过天馈系统发射进而完成基站信号拉远覆盖。具体地，对于下行链路，近端机直接耦合基站射频信号，经过变频、ADC采样、量化、编码、数字运算后转换为光信号，通过光纤传输至远端机，远端机经过数字运算、解码、DAC转换、变频后还原成射频信号，经过功放放大后有天馈系统实现覆盖。同理，对于上行，远端机通过天馈系统接收无线信号，经过放大、变频、ADC采样、量化、编码、数字运算后转换为光信号，经过光纤传输至近端机，近端机经过数字运算、解码、DAC转换、变频后还原成射频信号送至基站。采用零中频技术架构，不需要中频处理，可有效降低整机功。另外，铁路沿线的电缆单芯直径为0.9MM。远端机130将DC450输入电压进行DC/DC转换，远端机130输出DC13.8V电压供给后序的远端机。近端机110通过光纤120传输到远端机130的结构采用链形状或星形状或混合型网络拓扑状。采用零中频技术架构，将射频信号直接下变频到零频后进行AD转换，减少了中频处理的环节，技术架构先进，集成度高，功耗低，从而大大提高了数字光纤直放站的整机效率，降低整机功耗。采用直流远供技术来对铁路沿线设备计进行供电，能充分利用铁路沿线现有的电缆，建设费用低，维护方便，不受地方电网故障及检修的饮食影响，经济效益显著。GSM-R数字光纤直放站系统由近端机、远端机、远供电源子系统、天馈系统和网管等设备组成，采用软件无线电技术，将基站/移动终端的射频信号数字化，通过光纤传送到远端，利用远端射频单元再生、放大，实现基站信号拉远覆盖。低功耗型数字光纤直放站数字采用零中频架构结合DSP处理技术，整机功耗得到有效控制，比既有直放站降低了百分之三十；支持利用铁路既电缆进行直流450V对直放站远端机进行供电，实现铁路区间沿线的GSM-R无线网络信号的弱场覆盖，减少工程造价；系统支持多种组网方式，单台远端设备故障不会影响其他设备正常通信；网管设备网络管理功能完善，网管设备采用标准、通用的简单网络管理协议(SNMP)，通过该协议，网络管理员可以查询/修改设备信息、监视设备状态、自动发现网络故障、生成报告等网管功能。铁路沿线的既有电缆单芯直径为0.9MM，电缆规格决定承载能力，再加上电缆资源相对较少，分配给通信系统设备只有两对，所以要充分利用电缆资源必须要求直放站远端机的功耗要越低越好，一对电缆能承载的远端机数量与远端机的功耗成反比。降低远端机的功耗是采用直流远供的基础条件。零中频数字板是低功耗型数字光纤直放站的核心处理部件，采用零中频架构结合DSP处理技术降低了远端机、近端机功耗。数字基带处理及传输部分主要由一片FPGA芯片XC7A100T和一片ARM芯片STM32F207VGT6组成FPGA芯片完成基带信号处理，包括与射频收发器的数据交互、数字本振产生、正交调制与解调、上下频谱搬移、FIR滤波器、CIC滤波器、半带抽取内插滤波器、数字增益调整、CPRI传输协议分析及组帧、MCU数据交互接口等；ARM芯片负责对FPGA芯片上电加载、通过网口与上层网管软件进行通信，负责对整个系统的参数设置，状态检测已经软件升级等。低功耗型数字光纤直放站远端机采用直流远供技术，在局端本文档来自技高网...

【技术保护点】
低功耗型GSM‑R数字光纤直放站，包括近端机、远端机、远供电源子系统、天馈系统、网管，其特征在于：远端机利用铁路既有电缆进行直流450V供电，基站低功耗的核心处理部件采用零中频数字板，零中频数字板连接数字信号处理器，基站的数字基带由FPGA芯片、XC7A100T、ARM芯片、STM32F207VGT6组成，近端机通过光纤传输到远端机，远端机安装有将数字信号转换成模拟信号并进行上变频处理的变频器，变频器功放放大后通过天馈系统发射进而完成基站信号拉远覆盖。

【技术特征摘要】
1.低功耗型GSM-R数字光纤直放站，包括近端机、远端机、远供电源子系统、天馈系统、网管，其特征在于：远端机利用铁路既有电缆进行直流450V供电，基站低功耗的核心处理部件采用零中频数字板，零中频数字板连接数字信号处理器，基站的数字基带由FPGA芯片、XC7A100T、ARM芯片、STM32F207VGT6组成，近端机通过光纤传输到远端机，远端机安装有将数字信号转换成模拟信号并进行上变频处理的变频器，变频器功放放大后通过天馈系统发射进而完成基...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘瑞洪，
申请(专利权)人：深圳市思科泰技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44