CN103686986B - 一种全球定位***gps信号转发装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全球定位***GPS信号转发装置和方法，设置在信号耦合装置外的GPS接收天线接收GPS信号，并将所述GPS信号传送给设置在所述信号耦合装置内发射天线；所述发射天线在信号耦合空间中发射GPS信号；设置在信号耦合装置内的接收天线接收到GPS信号，并将GPS信号转发到基站；基站提取GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步。本发明的GPS信号转发装置和方法，通过对GPS信号进行转发，实现对GPS信号的共享，节约了成本，减小了工程实施的难度，提高了运行的稳定性和安全性。

Description

一种全球定位***GPS信号转发装置和方法

技术领域

本发明涉及基站时钟同步技术领域，尤其涉及一种全球定位***GPS信号转发装置和方法。

背景技术

移动通信网络，例如CDMA（Code-Division Multiple Access：码分多址）网络，是一个需要高度时钟同步的网络，必须要采用精确的时钟信号进行同步，才能确保CDMA***所必须的短码、长码、WALSHCODE(沃什码)等码分多址***的正常工作，完成呼叫的发起、寻呼、切换等业务流程。

目前，CDMA***通常由交换网络、无线基站控制器BSC、无线基站BTS、天馈线***组成。其中，需要精确同步的无线基站，均采用GPS（Global Position System：全球定位***）方式获取时钟，每套无线基站需要采用一套完整的GPS***，相互之间不能共享。目前，网络中室内分布***的大面积推广和应用，导致作为无线基站网元的BBU（Building Baseband Unite：室内基带处理单元）设备大量布设在模块局、分局、核心局等重要局点，不但大量消耗天馈线等材料，而且使得局点的楼顶、井道、下线孔洞被大量的GPS及天馈线占据，影响了后期的扩容和局点的美观；部分站点，由于馈线的增多，也影响了业主、周边居民的关系，引起了不必要的恐慌及对辐射的担忧。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种全球定位***GPS信号转发装置，通过对GPS信号进行转发，实现对GPS信号的共享。

一种全球定位***GPS信号转发装置，包括：信号耦合装置、设置在所述信号耦合装置外的GPS接收天线、设置在所述信号耦合装置内的发射天线和接收天线；所述信号耦合装置为密闭的屏蔽装置；所述GPS接收天线用于接收GPS信号，并将所述GPS信号传送给所述发射天线；其中，每个所述GPS接收天线都与一个发射天线连接；所述GPS接收天线和所述发射天线的个数都为1个或多个；所述发射天线用于在信号耦合空间中发射所述GPS信号；所述接收天线用于在信号耦合空间中接收到所述GPS信号，并将所述GPS信号转发到基站；所述基站提取所述GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步；所述接收天线的个数为2个或2个以上。

根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例，进一步的，防雷单元，用于滤除所述GPS接收天线接收的GPS信号的浪涌电流。

根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例，进一步的，还包括：接收转发单元，用于从防雷单元接收所述GPS信号，将所述GPS信号进行低通放大后进行线性放大处理，并将处理后的GPS信号发送到所述发射天线。

根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例，进一步的，所述发射天线和所述接收天线都为物理隔绝。

根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例，进一步的，每个所述接收天线都与一个基站的BBU设备相连接，所述接收天线将接收到的GPS信号传送到与此接收天线连接的BBU设备；所述BBU设备提取所述GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步。

根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例，进一步的，所述GPS接收天线和发射电线的个数都为2个，所述接收天线的个数为10个。

本发明要解决的一个技术问题是提供一种全球定位***GPS信号转发方法，通过对GPS信号进行转发，实现对GPS信号的共享。

一种全球定位***GPS信号转发方法，包括：设置在信号耦合装置外的GPS接收天线接收GPS信号，并将所述GPS信号传送给设置在所述信号耦合装置内发射天线；其中，所述信号耦合装置为密闭的屏蔽装置；每个所述GPS接收天线都与一个发射天线连接；所述GPS接收天线和所述发射天线的个数为1个或多个；所述发射天线在信号耦合空间中发射所述GPS信号；设置在所述信号耦合装置内的接收天线接收到所述GPS信号，并将所述GPS信号转发到基站；所述基站提取所述GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步；其中，所述接收天线的个数为2个或2个以上。

根据本发明的GPS信号转发方法的一个实施例，进一步的，防雷单元滤除所述GPS接收天线接收的GPS信号的浪涌电流。

根据本发明的GPS信号转发方法的一个实施例，进一步的，接收转发单元从防雷单元接收所述GPS信号，将所述GPS信号进行低通放大后送进行线性放大处理，并将处理后的GPS信号发送到所述发射天线。

根据本发明的GPS信号转发方法的一个实施例，进一步的，所述发射电线和所述接收天线都为物理隔绝。

根据本发明的GPS信号转发方法的一个实施例，进一步的，每个所述接收电线都与一个基站的BBU设备相连接，所述接收天线将接收到的GPS信号传送到与此接收天线连接的BBU设备；所述BBU设备提取所述GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步。

根据本发明的GPS信号转发方法的一个实施例，进一步的，所述GPS接收天线和发射电线的个数都为2个，所述接收天线的个数为10个。

本发明的GPS信号转发装置和方法，通过对GPS信号进行转发，实现对GPS信号的共享，节约了成本，减小了工程实施的难度，提高了运行的稳定性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例的示意图；

图2为根据本发明的设置在基站的GPS信号转发装置的一个实施例的示意图；

图3为根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例中的接收转发单元的结构示意图;

图4为根据本发明的GPS信号转发方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合各个图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。

高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等领域的基础保障平台之一。GPS可提供高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时服务，授时性能优异。通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等设备可以从GPS卫星上获取标准时钟信号信息。

图1为根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例的示意图。如图所示，全球定位***GPS信号转发装置包括：信号耦合装置15、设置在信号耦合装置外的GPS接收天线111、112、设置在信号耦合装置内的发射天线121、122和接收天线131、132、133、134、135。发射天线能够发射GPS信号，接收天线能够接收GPS信号。此处的“GPS接收天线”与“接收天线”用于区分设置在不同部位的接收天线，可以为一种天线。

信号耦合装置15为密闭的屏蔽装置，具有信号耦合空间。GPS接收天线111、112接收GPS信号，并将GPS信号传送给发射天线121、122；每个GPS接收天线111、112都与一个发射天线121、122连接；GPS接收天线111、112和发射天线121、122的个数都为1个或多个。根据一个实施例，GPS接收天线111、112将天空中的时钟信号，即频率范围1575±5MHz，极化方式右旋圆极化的GPS标准信号接收。

发射天线121、122在信号耦合空间中发射GPS信号。接收天线131、132、133、134、135用于在信号耦合空间中接收到GPS信号，并将GPS信号转发到基站141、142、143、144、145。与接收天线相连接的可以是基站上的各个需要获取GPS信号同步时间的部件或装置。基站141、142、143、144、145提取GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步；接收天线的个数为2个或2个以上。

根据本发明的一个实施例，防雷单元161、162滤除GPS接收天线接收的GPS信号的浪涌电流。雷电流是一种浪涌电流电，电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压，这种瞬时过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰。

接收转发单元171、172从防雷单元接收GPS信号，将GPS信号进行低通放大后进行线性放大处理，并将处理后的GPS信号发送到发射天线121、122。发射天线和接收天线都为物理隔绝。根据一个实施例，防雷单元和接收转发单元与GPS接收天线为一一对应。GPS接收天线111、112分别经过2套相同的防雷单元161、162连接至2套相同的接收转发单元171、172。

根据本发明的一个实施例，每个接收天线都与一个基站的BBU设备相连接，接收天线将接收到的GPS信号传送到与此接收天线连接的BBU设备；BBU设备提取GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步。GPS接收天线和发射天线的个数为2个，接收天线的个数为10个。根据一个实施例，GPS接收天线和发射天线的个数，以及接收天线的个数根据实际的工程需要设置，以保证所有的接收天线都可以顺利的接收到发射天线发送的GPS信号。

本发明的GPS信号转发装置，通过GPS信号共享实现多台设备共享GPS天线，减少同址GPS天线数量，解决施工难题，简化扩容步骤。可以通过GPS天线接收空中同步信号，例如采用2套相同的GPS天线输入，则这2套信号可以同时工作或各自独立工作，为后级装置提供稳定的GPS信号输入。

经过处理的GPS信号通过发射装置在信号耦合空间内以无线方式转发。信号耦合空间是一个屏蔽性能良好的空间，在此屏蔽空间内，由多个接收天线（GPS接收天线）对GPS信号进行空间耦合，最终被同一空间中的多个接收天线接收，完成了接收和转发并共享的整个过程。各个接收天线分别将获取的信号输出至外部，以供不同设备使用，完成多套设备对GPS信号的共享。

在接收和转发的过程中，发射天线和接收天线是物理隔离的，所以，对接收天线的数量没有限制，只要放置的位置许可，接收天线的数量理论上可以不受限制。而且由于空间隔离，防雷效果是非常显著。雷击或者浪涌电流感应电流无法通过空间隔离传入后级。另外，外壳上面设计有显著的指示灯，直观指示***的工作状态。

在现有的技术中，往往采用2种方式进行GPS时钟分配，一种是内部时钟分配法，这种方式是将GPS信号通过数字接收机接收并且解调、运算后得到基带的时钟信号，并将基带的时钟信号送至数字电路分配器，在***内部进行时钟分配，以达到多台主机共享GPS时钟的目的。如MOTOROLA等厂商设计过此类***，如果GPS接收机或者GPS天线出现问题，导致整体的时钟发生问题。另一种方式是直连分配法，将GPS直接通过直通的三通进行分配，将直流馈电及信号传输同时进行直接耦合，传输至GPS天线。

采用第一种方式的优点是可靠性高，分配效率高，缺点是过分依赖与单一的GPS接收机，对硬件厂家的依赖很大，如果厂家不在开发***之初设计，就无法应用此法进行GPS分配，适用面窄。采用第二种方法的优点就是简单，缺点是***设计过于简单，多路馈电回路无隔离，天馈回路直通，导致互相产生影响，若一路接收回路发生故障，直接导致整个***的不工作，基于以上特性，目前直接分配法只能应用于2路GPS分配的场合。

本发明的GPS信号转发装置可以实现输入与输出空间隔离，避雷效果好，且任何一个输出端设备的故障只会影响设备自身，不会对其他的设备引起干扰或者使整个***停止工作。GPS共享数量大，目前设计为2分10，可扩展余地大。本设备对GPS信号的放大作用也是显著的，在GPS天线位置不佳等极端应用场合，都能取得优良的分配效果。

图2为根据本发明的设置在基站的GPS信号转发装置的一个实施例的示意图；如图所示，比较通常的基站的结构包括基站控制器BSC（Base Station Controller）、室内基带处理单元BBU、RRU（Radio Remote Unit：射频拉远单元）、手持终端MS，其中BSC、BBU和RRU之间采用光纤连接的方式。GPS信号转发装置与基站的BBU设备相连接，GPS信号转发装置的接收天线将接收到的GPS信号传送到与此接收天线连接的BBU设备，实现GPS信号的共享。BBU设备提取GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步。

图3为根据本发明的GPS信号转发装置的一个实施例中的接收转发单元的结构示意图。如图所示，接收转发单元32包括：耦合隔直单元321、325，一级放大单元322，二级放大单元323、输出滤波单元324和反馈控制单元326。耦合隔直单元321接收GPS接收天线31接收的GPS线号，并隔断直流电，GPS信号经过一级放大单元322，二级放大单元323、输出滤波单元324、反馈控制单元326、耦合隔直单元325的处理，将处理过的GPS信号发送给发射天线33。根据一个实施例，一级放大单元322为低通放大器，二级放大单元323为线性放大器。通过对GPS信号的放大，使得在GPS天线位置不佳等极端应用场合，都能取得优良的接收和分配效果。

图4为根据本发明的GPS信号转发方法的一个实施例的流程图。如图所示：

步骤402，设置在信号耦合装置外的GPS接收天线接收GPS信号，并将GPS信号传送给设置在信号耦合装置内发射天线；

其中，信号耦合装置为密闭的屏蔽装置；每个GPS接收天线都与一个发射天线连接；GPS接收天线和发射天线的个数为1个或多个；

步骤403，发射天线在信号耦合空间中发射GPS信号；

步骤404，设置在信号耦合装置内的接收天线接收到GPS信号，并将GPS信号转发到基站；基站提取GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步；其中，接收天线的个数为2个或2个以上。

根据本发明的一个实施例，防雷单元滤除GPS接收天线接收的GPS信号的浪涌电流。接收转发单元从防雷单元接收GPS信号，将GPS信号进行低通放大后送进行线性放大处理，并将处理后的GPS信号发送到发射天线。每个接收天线都与一个基站的BBU设备相连接，接收天线将接收到的GPS信号传送到与此接收天线连接的BBU设备；BBU设备提取GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步。

本发明的GPS信号转发装置和方法经过实际的工程实现，性能稳定，收星良好，路测及拨打测试正常，达到了设计指标要求，实现了多个设备对GPS信号的共享，节约了成本，提高了运行的稳定性。

可能以许多方式来实现本发明的方法和***。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和***。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (12)

1.一种全球定位***GPS信号转发装置，其特征在于，包括：

信号耦合装置、设置在信号耦合装置外的GPS接收天线、设置在所述信号耦合装置内的发射天线和接收天线；

所述信号耦合装置为电磁屏蔽装置，具有密闭的信号耦合空间；

所述GPS接收天线用于接收GPS信号，并将所述GPS信号传送给所述发射天线；其中，每个所述GPS接收天线都与一个发射天线连接；所述GPS接收天线和所述发射天线的个数都为1个或多个；

所述发射天线用于在信号耦合空间中发射所述GPS信号；

所述接收天线用于在信号耦合空间中接收到所述GPS信号，并将所述GPS信号转发到基站；所述基站提取所述GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步；

所述接收天线的个数为2个或2个以上。

2.如权利要求1所述的GPS信号转发装置，其特征在于，还包括：

防雷单元，用于滤除所述GPS接收天线接收的GPS信号的浪涌电流。

3.如权利要求2所述的GPS信号转发装置，其特征在于，还包括：

接收转发单元，用于从防雷单元接收所述GPS信号，将所述GPS信号进行低通放大后进行线性放大处理，并将处理后的GPS信号发送到所述发射天线。

4.如权利要求1所述的GPS信号转发装置，其特征在于：

所述发射天线和所述接收天线都为物理隔绝。

5.如权利要求1所述的GPS信号转发装置，其特征在于：

每个所述接收天线都与一个基站的室内基带处理单元BBU设备相连接，所述接收天线将接收到的GPS信号传送到与此接收天线连接的BBU设备；

所述BBU设备提取所述GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步。

6.如权利要求5所述的GPS信号转发装置，其特征在于：

所述GPS接收天线和发射天线的个数都为2个，所述接收天线的个数为10个。

7.一种全球定位***GPS信号转发方法，其特征在于，包括：

设置在信号耦合装置外的GPS接收天线接收GPS信号，并将所述GPS信号传送给设置在所述信号耦合装置内发射天线；

其中，所述信号耦合装置为电磁屏蔽装置，具有密闭的信号耦合空间；每个所述GPS接收天线都与一个发射天线连接；所述GPS接收天线和所述发射天线的个数为1个或多个；

所述发射天线在信号耦合空间中发射所述GPS信号；

设置在所述信号耦合装置内的接收天线接收到所述GPS信号，并将所述GPS信号转发到基站；所述基站提取所述GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步；

其中，所述接收天线的个数为2个或2个以上。

8.如权利要求7所述的GPS信号转发方法，其特征在于：

防雷单元滤除所述GPS接收天线接收的GPS信号的浪涌电流。

9.如权利要求8所述的GPS信号转发方法，其特征在于：

接收转发单元从防雷单元接收所述GPS信号，将所述GPS信号进行低通放大后送进行线性放大处理，并将处理后的GPS信号发送到所述发射天线。

10.如权利要求7所述的GPS信号转发方法，其特征在于：

所述发射天线和所述接收天线都为物理隔绝。

11.如权利要求7所述的GPS信号转发方法，其特征在于：

每个所述接收天线都与一个基站的室内基带处理单元BBU设备相连接，所述接收天线将接收到的GPS信号传送到与此接收天线连接的BBU设备；

所述BBU设备提取所述GPS信号中的时钟信号，进行时钟同步。

12.如权利要求7所述的GPS信号转发方法，其特征在于，还包括：

所述GPS接收天线和发射天线的个数都为2个，所述接收天线的个数为10个。