基于TD模式的射频光传输模块及同步控制方法转让专利
申请号 : CN200610127275.7
文献号 : CN1921356B
文献日 : 2010-07-21
发明人 : 刘胜 , 杨国民 , 陈方 , 赵德满 , 范旺生 , 杨春华
申请人 : 武汉盛华微系统技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于TD模式的射频光传输模块，包括监控单元、射频/光转换单元、光/射频转换单元和两个分别与所述射频/光转换单元、光/射频转换单元相连的射频衰减器，其特征在于：还包括：射频时分复用单元，用于射频信号的时分双工；
主同步检测单元，用于检测输入输出射频信号的功率和同步信息，并将结果传送给同步控制单元；及同步控制单元，用于判断当前设备的同步状态，控制同步开关单元的工作方式；
所述监控单元分别与同步控制单元以及两个射频衰减器相连，所述同步控制单元还同时连接射频时分复用单元和主同步检测单元，所述射频时分复用单元还分别连接了与所述射频/光转换单元相连的射频衰减器的输入端和与所述光/射频转换单元相连的射频衰减器的输出端。
2.根据权利要求1所述的基于TD模式的射频光传输模块，其特征在于：还包括与所述同步控制单元、监控单元相连的从同步检测单元，用于检测下行射频信号的功率、获取同步信息，将信息传送给同步控制单元和监控单元；所述从同步检测单元的输入端与所述连接有光/射频转换单元的射频衰减器的输出相连。
3.根据权利要求1或2所述的基于TD模式的射频光传输模块，其特征在于：还包括：ALC控制器，用于实现输出功率恒定值的自动控制；及
射频功率采集单元，用于采集射频/光转换链路中射频信号功率；
所述射频功率采集单元的输入端与所述射频/光转换单元的输入相连，输出端连接到所述ALC控制器，所述ALC控制器的输出返回到与所述射频/光转换单元相连的射频衰减器中。
4.根据权利要求1或2所述的基于TD模式的射频光传输模块，其特征在于：还包括与监控单元相连的本地网管单元，用于通过网络端口并根据相应的协议与网管中心进行通信以实现远程控制。
5.根据权利要求1或2所述的基于TD模式的射频光传输模块，其特征在于：所述射频/光转换单元的输出和光/射频转换单元的输入还各连接有光功率采集单元，所述两光功率采集单元都通过光功率控制单元与所述监控单元相连，所述光功率控制单元的还有两个输出端返回到所述射频/光转换单元和光/射频转换单元中。
6.根据权利要求2所述的基于TD模式的射频光传输模块，其特征在于：所述从同步检测单元包括依次连接的射频功率采集电路、A/D转换器和同步提取电路，所述射频功率采集电路的输入端与所述射频时分复用单元的输入端相连，所述同步提取电路的输出端连接到同步控制单元，所述A/D转换器还同时输出到所述监控单元中。
7.一种基于TD模式的射频光传输同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：a.近端通过主同步检测单元检测下行信号在射频输入/输出端口的功率和时间信息，产生同步开关控制信号；
b.将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；
c.在主同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成近端射频信号的复用/解复用；
d.远端通过从同步检测单元检测下行信号在同步开关单元射频输入口的功率和时间信息，产生同步开关控制信号；
e.将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；
f.在从同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成远端射频信号的复用/解复用。
8.一种基于TD模式的射频光传输同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：a.近端通过主同步检测单元检测下行信号在射频输入/输出端口的功率和时间信息，产生同步开关控制信号；
b.将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；
c.在主同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成近端射频信号的复用/解复用；
d.同步控制单元将所述的控制信号发送到监控单元；
e.监控将所述的控制信号发送到FSK调制器，通过FSK监控链路将同步信息传送到远端；
f.远端通过FSK解调器，恢复出所述的同步控制信号，并将恢复出的同步控制信号传送给监控单元；
g.监控单元将同步信号传送给同步控制单元；
h.在从同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成远端射频信号的复用/解复用。
说明书 :
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，特别是一种基于TD模式的射频光传输模块及其同步控制方法。
技术背景
在现有的射频光传输模块中，包括射频/光输入单元和光/射频输出单元。其中，所述射频/光输入单元由射频输入匹配电路、高通滤波电路、驱动电路、激光器、低通滤波电路和FSK调制器组成。射频信号经过射频输入匹配电路和高通滤波电路发送到驱动电路，由FSK调制电路和低通滤波电路输出的控制信号也输出到驱动电路，从而将射频信号转换成光信号并由光纤输出；所述光/射频输出单元由光/电转换器、匹配放大电路、高通滤波电路、可变衰减器、输出放大电路、低通滤波电路和FSK解调电路组成。光信号经过光/电转换器转换为电信号，通过匹配放大电路将电信号放大，以提高信号增益。然后经过低通滤波电路和高通滤波电路分别得到FSK调制信号和射频信号。FSK调制信号经过FSK解调电路得到解调信号。射频信号经过可调衰减器和输出放大电路输出射频信号。
TD-SCDMA(时分同步码分多址接入)技术标准已成为全球3G标准之一，且TD-SCDMA在三种3G国际标准中第一个被确定为中国通信行业标准，TD-SCDMA技术与网络的测试也在一步步地向前推进。而现有的射频光传输模块只能对上下行分路的射频光进行传输，不能对TD模式的射频信号进行分路、合路，而如果要传输TD模式的射频信号，需要另外增加同步检测设备、同步控制设备、时分双工电路单元，因此增大了整机的体积、重量，降低了整机的性能指标、可靠性。
发明内容
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于TD模式的射频光传输模块，包括监控单元、射频/光转换单元、光/射频转换单元和两个分别与所述射频/光转换单元、光/射频转换单元相连的射频衰减器，还包括：
射频时分复用单元，用于射频信号的时分双工；
主同步检测单元，用于检测输入输出射频信号的功率和同步信息，并将结果传送给同步控制单元；及
同步控制单元，用于判断当前设备的同步状态，控制同步开关单元的工作方式；
所述监控单元分别与同步控制单元、射频/光转换单元、光/射频转换单元以及两个射频衰减器相连，所述同步控制单元还同时连接射频时分复用单元和主同步检测单元。
还可包括与所述同步控制单元、监控单元相连的从同步检测单元，用于检测下行射频信号的功率、获取同步信息，将信息传送给同步控制单元和监控单元；所述从同步检测单元的输入端与所述连接有光/射频转换单元的射频衰减器的输出相连。
还可包括ALC控制器，用于实现输出功率恒定值的自动控制；及射频功率采集单元，用于采集射频/光转换链路中射频信号功率；所述射频功率采集单元的输入端与所述射频/光转换单元的输入相连，输出端连接到所述ALC控制器，所述ALC控制器的输出返回到与所述射频/光转换单元相连的射频衰减器中。
所述射频时分复用单元可包括同步开关单元、环形器/隔离器和接口匹配电路，所述环形器/隔离器连接在所述同步开关单元的下行信号的输入端，并与所述同步控制电路相连，所述射频/光转换单元的输入端经过所述输入匹配电路与所述射频隔离开关相连，所述光/射频控制电路的输出端经过输出匹配电路连接到所述环形器的输入端。
还可包括与监控单元相连的本地网管单元，用于通过网络端口并根据相应的协议与网管中心进行通信以实现远程控制。
所述射频/光转换单元的输出和光/射频转换单元的输入还可各连接有光功率采集单元，所述两光功率采集单元都通过光功率控制单元与所述监控单元相连，所述光功率控制单元的还有两个输出端返回到所述射频/光转换单元和光/射频转换单元中。
所述从同步检测单元可包括依次连接的射频功率采集电路、A/D转换器和同步提取电路，所述射频功率采集电路的输入端与所述射频时分复用单元的输入端相连，所述同步提取电路的输出端连接到同步控制单元，所述A/D转换器还同时输出到所述监控单元中。
一种基于TD模式的射频光传输同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.近端通过主同步检测单元检测下行信号在开关单元合路口的功率和时间信息，产生同步开关控制信号；
b.将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；
c.在主同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成近端射频信号的复用/解复用；
d.远端通过从同步检测单元检测下行信号在同步开关单元射频输入口的功率和时间信息，产生同步开关控制信号；
e.将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；
f.在从同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成远端射频信号的复用/解复用。
一种基于TD模式的射频光传输同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.近端通过主同步检测单元检测下行信号在开关单元合路口的功率和时间信息，产生同步开关控制信号；
b.将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；
c.在主同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成近端射频信号的复用/解复用；
d.同步控制单元将所述的控制信号发送到监控单元；
e.监控将所述的控制信号发送到FSK调制器，通过FSK监控链路将同步信息传送到远端；
f.远端通过FSK解调器，恢复出所述的同步控制信号，并将恢复出的同步控制信号传送给监控单元；
g.监控单元将同步信号传送给同步控制单元；
h.在从同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成远端射频信号的复用/解复用。
本发明的射频光传输模块和同步控制方法，通过对射频光传输模块内的的性能、状态(包括发光功率、收光功率、射频功率等)进行采集和分析，能够智能地调整设备的射频输出功率，使其保持最佳工作状态。另外，本发明相当于将控制单元与传统的射频光传输模块集成，提高了系统的集成度，由于对射频信号输出功率、光功率的监控，因此可以对所述射频光传输设备的激光器、射频输出装置的工作状况、器件性能进行分析、判断和监控，也就能够更好地对射频光传输设备进行维护。
附图说明
图2为本发明中实施例1的原理图；
图3为本发明中实施例2的原理框图。
具体实施方式
进一步地，如图2中本实施例的原理图中所示：
所述射频/光转换单元包括驱动电路6、激光器7，并且优选地包括低通滤波12和FSK调制器13。射频信号由天线接收下来，经过驱动电路6发送到激光器7，转换成光信号，同时将监控的数据流经过FSK调制13和低通滤波12也送入激光器7转换成光信号发送出去。
所述的光/射频转换单元包括光电转换电路23(可采用PIN光电管)、匹配放大电路24、滤波电路25、三级射频放大电路26、28、31、阻抗匹配电路30，并且优选地包括低通滤波电路32和FSK解调电路33，在每两级射频放大电路之间，还各插入两级数控衰减器27和29。由光纤过来的光信号经WDM(波分复用器wave divisionmultiple)8复分，再经过光电转换23变成电信号，通过匹配放大电路24后，经过三级射频放大26、28、31和二级数控衰减27、29后，由射频天线发送出去，同时送入低通滤波电路32滤出低频信号送入FSK解调器33得到对端送过来的监控信息。
所述主同步检测单元包含功率检测和同步提取电路18(图中未分开标示)，其中，功率检测电路检测合路口输入射频信号的功率和时间信息，由同步提取电路发送到所述同步控制电路17中。
所述从同步检测单元包含射频功率采集电路20、A/D转换电路21和同步提取电路22，射频功率采集电路20采集环形器19输入射频信号的功率和时间信息，经所述A/D转换电路21转换后由同步提取电路22也发送到同步控制电路17中。
所述同步控制单元包含同步控制电路17，由同步提取电路18、22提取主从同步的功率和时间信息，并接受监控电路16的指令，对环形器19和同步开关单元1进行控制。
所述监控单元包含监控电路16，监控电路16中包含有所述光功率控制单元，用于根据所采集的光功率信号与光功率设定值的差值，向射频衰减器4、29输出射频功率控制信号。
所述射频功率采集单元，包括射频功率采集电路9和A/D转换电路11。所述射频功率采集电路9采集到的射频/光转换链路中的射频功率信号，经A/D转换器11转换成数字信号后送入监控电路16中，所述同步控制单元会间接地通过所述监控电路16读取射频功率采集电路9发来的射频功率信号，但因有主同步检测单元1实现对射频信号功率的同步检测，所以，只有在主同步检测单元的信号出现问题的时候，才选用射频功率采集单元的射频功率信号进行同步控制。所述光功率采集单元包括光功率采集电路14/34和A/D转换器15/35。所述射频功率采集电路9、20和光功率采集电路14、34都采用集成功率芯片，例如AD8362等。A/D转换器11、15、21、35采用A/D转换芯片，例如TLC1543等。
在本实施例中，还包括本地网管单元，与监控单元连接，用于监控单元通过网络端口并根据相应的协议与网管中心进行通信以实现远程控制。所述本地网管单元36包括RS232收发芯片、RS485收发芯片，其中，所述RS232收发芯片采用MAX232，所述RS485收发芯片采用MAX1487E。
基于上述射频光传输模块，可采用如下的基于TD模式的射频光传输同步控制方法，近端采用主同步检测方法，远端采用从同步检测方法，具体为：近端通过主同步检测单元检测下行信号在开关单元合路口的功率和时间信息，并产生同步开关控制信号；将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；在主同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成近端射频信号的复用/解复用；远端通过从同步检测单元检测下行信号在同步开关单元射频输入口的功率和时间信息，并产生同步开关控制信号；将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；在从同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成远端射频信号的复用/解复用。
实施例2，首先对另一种基于TD模式的射频光传输同步控制方法加以描述，所述方法中，近端采用主同步检测方法，远端采用与近端的同步信号直接同步的方法，具体为：近端通过主同步检测单元检测下行信号在开关单元合路口的功率和时间信息，产生同步开关控制信号；将所述的同步开关控制信号发送到同步控制单元；在主同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成近端射频信号的复用/解复用；同步控制单元将所述的控制信号发送到监控单元；监控单元将所述的控制信号发送到FSK调制器13，通过FSK监控链路将同步信息传送到远端；远端通过FSK解调器33，恢复出所述的同步控制信号，并将恢复出的同步控制信号传送给监控单元；监控单元将同步信号传送给同步控制单元；在从同步模式工作状态时，同步控制单元将所述的控制信号发送到同步开关单元，完成远端射频信号的复用/解复用。由于，本实施例方法中不需要所述从同步检测单元的参与，可以在实施例1中所述的射频光传输模块中省去从同步检测单元，如图3中所示，从而在节省了这部分硬件的投入的同时仍能够实现射频光传输的同步控制，因此，是一种低成本的基于TD模式的射频光传输同步控制方法。
此外，在本发明中，所述监控单元和网管单元之间，命令包采用了一种完备的帧结构，以保证传输的正确。一个完整的命令包的帧组成结构如下：
起始标志单元：1字节度，表示一个完整命令包的开始，固定为16进制数0X7E。
固定字：1字节长度，用于模块识别，固定为16进制数0X06。
模块地址：1字节长度，用于识别同一网络内多个射频光传输设备，网络内各设备的地址是唯一的。各设备只解析模块地址与自身地址相等的命令。
命令编号：1字节长度，命令的唯一标识，响应命令中的命令编号与接收命令的命令编号相同。
保留位：1字节长度，设置为0x00。(如果需要此处可以作为应答握手标志)
命令体长度：1字节长度，命令数据的实际长度，以字节为单位。
命令数据：变长，实际此命令所需要带的命令信息。
保留单元：2字节，保留(如果需要，此处为CRC16校验位)。
结束标志单元：1字节长度，表示一个完整命令包的结束，固定为16进制数0X7F。为防止上一帧的帧尾与下一帧的帧头混淆，特将起始标志与结束标志区分。
在监控单元和网管单元之间，采用的通信方式可以采用同步(或异步)全双工(或半双工)的通信方式，8个数据位、1个停止位、无校验位、速率为19200BPS(或者其他波特率)。在传输过程中的有符号数的符号位统一采用补码表示法。网管中心或射频光传输设备，在收到数据包后优选地进行鉴权处理。所述鉴权处理包括：起始标志/结束标志校验、命令编号校验、命令数据长度校验。如果上述任何一个环节校验未通过则认为鉴权失败，接收方应根据实际情况向发送方应答错误标志。
以上对本发明所提供的基于TD模式的射频光传输模块及其同步控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。