一种双模无线通信装置及其组成的铁路车载设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种双模无线通信装置及其组成的铁路车载设备。该双模无线通信装置包括GSM‑R芯片组、LTE‑R芯片组、线性功率放大器、低噪声放大器、双工器和第一外置天线。该双模无线通信装置通过双工器实现GSM‑R和LTE‑R双模合路，使得其在不改变既有设备外观尺寸和性能的情况下同时支持GSM‑R和LTE‑R通信系统，保留了GSM‑R硬件通信接口和软件协议，保持了铁路车载设备的GSM‑R信号的大功率输出。另一方面，该双模无线通信装置可以在不增加既有设备的天线个数的情况下，使LTE‑R芯片组实现单发单收。

A dual-mode wireless communication device and its on-board railway equipment

【技术实现步骤摘要】
一种双模无线通信装置及其组成的铁路车载设备
本技术涉及一种用于铁路车载设备的双模无线通信装置，同时还涉及由该双模无线通信装置组成的铁路车载设备，属于铁路专用通信

技术介绍
目前我国铁路移动通信主要采用GSM-R通信系统(专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统)。该GSM-R通信系统属于窄带通信系统，频谱利用率较低，难以满足铁路未来宽带数据业务发展需要；另一方面，随着公众移动通信网从2G、3G向4G方向发展，GSM市场正在逐步萎缩，GSM-R通信系统将失去设备产业链的支撑。随着铁路业务的不断增加，以及数字铁路发展需要，GSM-R系统向铁路下一代移动通信系统(宽带、高效、可靠的无线通信系统)演进已成大势所趋。LTE-R通信系统作为铁路下一代移动通信系统，具备高安全可靠、高速率传输、多业务融合等特点，满足铁路集群多媒体调度指挥、应急通信、防灾预警、视频监控、铁路物联网等多种业务应用。当前铁路系统的车载设备只支持GSM-R网络，不支持LTE-R网络；已有的过渡方案是在铁路车载设备上直接增加LTE-R单模模块，但是需要增加天线数量；由于现有的大部分铁路车载设备空间有限，在实际中无法支持在既有设备的基础上直接增加LTE-R单模模块。
技术实现思路
本技术所要解决的首要技术问题在于提供一种双模无线通信装置。本技术所要解决的另一技术问题在于提供一种由上述的双模无线通信装置组成的铁路车载设备。为了实现上述目的，本技术采用下述技术方案：根据本技术实施例的第一方面，提供一种双模无线通信装置，包括GSM-R芯片组、LTE-R芯片组、线性功率放大器、低噪声放大器、双工器和第一外置天线；所述低噪声放大器对应连接所述GSM-R芯片组和所述双工器的接收端，所述线性功率放大器对应连接所述GSM-R芯片组和所述双工器的发射端，所述双工器连接所述第一外置天线；所述双工器的发射/接收端连接所述LTE-R芯片组的发射/接收端。其中较优地，所述双模无线通信装置还包括第二外置天线，所述第二外置天线连接所述LTE-R芯片组。其中较优地，所述低噪声放大器设置在紧邻所述双工器的位置。其中较优地，为了保证所述GSM-R芯片组发射的GSM-R上行发射信号经过所述线性功率放大器放大后的发射功率至少为8W，所述双模无线通信装置需满足：所述线性功率放大器的增益-所述双工器的插入损耗≥6dBm。其中较优地，为了保证通过所述双模无线通信装置传输的GSM-R上下行信号的放大倍数的一致性，确保所述GSM-R芯片组计算出的路损与所述基站计算出的路损保持一致，对用于所述GSM-R上下行信号的放大器的放大关系有如下要求：所述线性功率放大器的增益＝所述低噪声放大器的放大增益。其中较优地，所述双模无线通信装置对所述GSM-R芯片组的收发隔离度有如下要求：33+G+R≤-174+10log(200kHz)+N其中，33表示所述GSM-R芯片组的最大发射功率；G表示所述线性功率放大器的增益；R表示所述GSM-R芯片组的收发隔离度；-174表示高斯白噪声功率谱密度，单位dBm/Hz；N表示所述线性功率放大器的噪声系数；200kHz表示所述GSM-R芯片组的信道带宽。其中较优地，所述双工器，集成在微带基片上，所述微带基片上设置有多个端口，所述微带基片上还设置有微带交叉结、多根微带线及多个带通滤波器；其中，第一端口一方面连接所述第一外置天线，另一方面通过所述微带线连接微带交叉结的第一端口；所述微带交叉结的第二端口通过微带线连接第一带通滤波器，所述第一带通滤波器通过所述微带线连接第二端口；所述微带交叉结的第三端口通过所述微带线连接第二带通滤波器，所述第二带通滤波器通过所述微带线连接第三端口；所述微带交叉结的第四端口通过所述微带线连接第三带通滤波器，所述第三带通滤波器通过所述微带线连接第四端口。根据本技术实施例的第二方面，提供一种铁路车载设备，所述铁路车载设备上安装有上述的双模无线通信装置。本技术所提供的双模无线通信装置通过双工器实现GSM-R和LTE-R双模合路，使得本双模无线通信装置在不改变既有设备外观尺寸和性能的情况下同时支持GSM-R和LTE-R通信系统，保留了GSM-R硬件通信接口和软件协议，保持了铁路车载设备的GSM-R信号的大功率输出。另一方面，本双模无线通信装置可以在不增加既有设备的天线个数的情况下，使LTE-R芯片组实现单发单收。附图说明图1为本技术所提供的双模无线通信装置的结构框图；图2为本技术所提供的双模无线通信装置中，经放大的GSM-R下行接收信号的传输走向示意图；图3为本技术所提供的双模无线通信装置中，经放大的GSM-R上行发射信号的传输走向示意图；图4为本技术所提供的双模无线通信装置中，LTE-R单发单收模式下上下行信号的传输走向示意图1；图5为本技术所提供的双模无线通信装置中，LTE-R单发双收模式下上下行信号的传输走向示意图2；图6为本技术所提供的双模无线通信装置中，双工器的电路原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术的
技术实现思路
做进一步的详细说明。如图1所示，本技术所提供的双模无线通信装置，包括GSM-R芯片组1、LTE-R芯片组2、线性功率放大器3、低噪声放大器4、双工器5和第一外置天线6；其中，低噪声放大器4对应连接GSM-R芯片组1和双工器5的接收端RX，线性功率放大器3对应连接GSM-R芯片组1和双工器5的发射端TX，双工器5连接第一外置天线6；双工器5的发射/接收端TX/RX1连接LTE-R芯片组2的发射/接收端TX/RX1。通过双工器5分别接收第一外置天线6从基站获取的GSM-R下行接收信号和LTE-R下行接收信号；其中，如图2和图3所示，双工器5接收的GSM-R下行接收信号经过低噪声放大器4放大后传输给GSM-R芯片组1进行解调，使得GSM-R芯片组1能够根据解调的GSM-R下行接收信号对应的信息，向基站发射GSM-R上行发射信号，从而实现基于GSM-R网络下的GSM-R芯片组1与基站之间的通信。具体的说，GSM-R芯片组发射的GSM-R上行发射信号经过线性功率放大器3放大后传输给双工器5，通过双工器5将经放大后的GSM-R上行发射信号传输给第一外置天线6，从而实现通过第一外置天线6将GSM-R芯片组发射的GSM-R上行发射信号传输给基站。由于第一外置天线6从基站获取的GSM-R下行接收信号一般都非常微弱，为了减小GSM-R下行接收信号通过传输线的损耗，可以将低噪声放大器4设置在紧邻双工器5的位置。由于GSM-R芯片组1的最大发射功率为33dBm，为了保证GSM-R芯片组1发射的GSM-R上行发射信号经过线性功率放大器3放大后的发射功率至少为8W(39dBm)，所以本双模无线通信装置需满足：线性功率放大器3的增益G-双工器5的插入损耗L1≥6dBm。...

【技术保护点】
1.一种双模无线通信装置，其特征在于包括GSM-R芯片组、LTE-R芯片组、线性功率放大器、低噪声放大器、双工器和第一外置天线；所述低噪声放大器对应连接所述GSM-R芯片组和所述双工器的接收端，所述线性功率放大器对应连接所述GSM-R芯片组和所述双工器的发射端，所述双工器连接所述第一外置天线；所述双工器的发射/接收端连接所述LTE-R芯片组的发射/接收端。/n

【技术特征摘要】
1.一种双模无线通信装置，其特征在于包括GSM-R芯片组、LTE-R芯片组、线性功率放大器、低噪声放大器、双工器和第一外置天线；所述低噪声放大器对应连接所述GSM-R芯片组和所述双工器的接收端，所述线性功率放大器对应连接所述GSM-R芯片组和所述双工器的发射端，所述双工器连接所述第一外置天线；所述双工器的发射/接收端连接所述LTE-R芯片组的发射/接收端。


2.如权利要求1所述的双模无线通信装置，其特征在于还包括第二外置天线，所述第二外置天线连接所述LTE-R芯片组。


3.如权利要求1或2所述的双模无线通信装置，其特征在于：
所述低噪声放大器设置在紧邻所述双工器的位置。


4.如权利要求1或2所述的双模无线通信装置，其特征在于：
为了保证所述GSM-R芯片组发射的GSM-R上行发射信号经过所述线性功率放大器放大后的发射功率至少为8W，所述双模无线通信装置需满足：所述线性功率放大器的增益-所述双工器的插入损耗≥6dBm。


5.如权利要求1或2所述的双模无线通信装置，其特征在于：
为了保证通过所述双模无线通信装置传输的GSM-R上下行信号的放大倍数的一致性，确保所述GSM-R芯片组计算出的路损与基站计算出的路损保持一致，对用于放大所述GSM-R上下行信号的放大器的放大关系有如下要求：所述线性功率放大器的增益＝所述低噪声...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启伟，刘艳兵，于瑶佳，
申请(专利权)人：佳讯飞鸿北京智能科技研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11