CN202094898U - 铁路数字光纤直放站装置及铁路通信*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铁路数字光纤直放站装置及铁路通信***，包括：近端机和远端机，所述近端机和所述远端机通过数字光纤连接。根据本实用新型的铁路数字光纤直放站装置及铁路通信***，能够使用多个远端机以延长信号的传输，以及避免产生覆盖盲区。

Description

铁路数字光纤直放站装置及铁路通信***

技术领域

本实用新型涉及铁路通信技术，尤其涉及一种铁路数字光纤直放站装置及铁路通信***。

背景技术

无线通信是铁路运输指挥和作业的重要通信手段，由于我国地形条件复杂，铁路干线大部分经过山区、高原或峡谷，存在着大面积的通信信号盲区或信号弱区，无法满足这些地区铁路通信的要求。移动通信基站的投资巨大，对设置区域的环境要求较高，因此不可能对其大量建设；而铁路直放站装置具有投资小、建设周期短、通话质量好、***抗干扰性能强等优点，因此采用铁路直放站装置来传送基站与用户终端之间的信号是目前铁路通信领域常用的一种手段。铁路直放站装置通常包括近端机和远端机。其中，近端机一般为放在基站一侧的直放站，用于耦合基站信号；远端机一般为放在用户终端侧的直放站，用于放大基站信号。

目前的铁路直放站装置的近端机和远端机之间的传输采用的都是模拟信号。但是，这样的铁路直放站装置会存在一定的问题。由于其采用的模拟信号是直接调制在光信号中进行传输的，当光信号由于分配、耦合等原因引起信号强度降低时，模拟信号同样会降低。因此，现有技术中，整个铁路直放站装置中远端机的个数通常不超过4个，极大地限制了铁路直放站装置作为信号延伸设备的使用。此外，对于模拟信号，由于其本身特性决定，无法实现环型结构的铁路直放站装置，这样，如果铁路直放站装置中任意一根模拟光纤被破坏，都很有可能造成覆盖盲区的产生。

实用新型内容

本实用新型提供一种铁路数字光纤直放站装置及铁路通信***，能够使用多个远端机以延长信号的传输，以及避免产生覆盖盲区。

本实用新型实施例提供一种铁路数字光纤直放站装置，包括：

近端机，包括第一信号收发单元、第一转换单元和第一传输单元，所述第一信号收发单元用于接收射频模拟信号或模拟中频信号，以及用于所述射频模拟信号和所述模拟中频信号之间的转换，所述第一转换单元与所述第一信号收发单元相连以接收所述第一信号收发单元提供的所述模拟中频信号，以及与第一传输单元相连以接收所述第一传输单元提供的数字信号，并且用于所述模拟中频信号和所述数字信号之间的转换，所述第一传输单元与所述第一转换单元相连，所述第一传输单元用于将所述数字信号提供至远端机，以及用于接收所述数字信号并将所述数字信号提供至所述第一转换单元；

所述远端机，包括第二信号收发单元、第二转换单元和第二传输单元，所述第二传输单元，用于接收所述数字信号并将所述数字信号提供至所述第二信转换单元，以及用于接收所述模拟中频信号并将所述模拟中频信号提供至所述第一传输单元，所述第二转换单元，与所述第二传输单元相连以接收所述第二传输单元提供的所述数字信号，以及与所述第二信号收发单元相连以接收所述第二信号收发单元提供的所述模拟中频信号，并且用于所述数字信号和所述模拟中频信号之间的转换，所述第二信号收发单元，与所述第二转换单元相连，用于接收所述第二转换单元提供的所述模拟中频信号，以及用于接收用户终端提供的射频模拟信号，并且用于所述模拟中频信号和所述射频模拟信号之间的转换；

所述近端机和所述远端机通过数字光纤连接。

如上所述的铁路数字光纤直放站装置，优选地，

所述远端机的数量为多个，各远端机通过所述数字光纤与所述近端机直接连接和/或通过其他远端机与所述近端机间接连接。

如上所述的铁路数字光纤直放站装置，优选地，所述远端机还包括：

转发单元，用于接收近端机或其他远端机提供的数字信号，并将所述数字信号进行转发。

如上所述的铁路数字光纤直放站装置，优选地，所述近端机和远端机的布局结构为星型结构、菊花链型结构、环型结构和混合型结构中的一种或多种。

如上所述的铁路数字光纤直放站装置，优选地，所述近端机直接连接的远端机的个数为1～4台。

如上所述的铁路数字光纤直放站装置，优选地，逐级相连的远端机的数量为1～4台。

本实用新型还提供了一种铁路通信***，包括如上所述的铁路数字光纤直放站装置，还包括：基站，所述基站用于提供和接收所述射频模拟信号。

本实用新型提供的铁路数字光纤直放站装置及铁路通信***，能够使用多个远端机以延长信号的传输，以及避免产生覆盖盲区。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例一的铁路数字光纤直放站装置示意图；

图2a为根据本实用新型实施例二的星型结构的铁路数字光纤直放站装置示意图；

图2b为根据本实用新型实施例二的菊花型结构的铁路数字光纤直放站装置示意图；

图2c为根据本实用新型实施例二的环型结构的铁路数字光纤直放站装置示意图；

图2d为根据本实用新型实施例二的混合型结构的铁路数字光纤直放站装置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、清晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1所示，为根据实施例一的铁路数字光纤直放站装置。该铁路数字光纤直放站装置包括近端机101和远端机102。

其中，近端机101包括第一信号收发单元110、第一转换单元111和第一传输单元112。远端机102包括第二传输单元113、第二转换单元114和第二信号收发单元115。

具体地，第一信号收发单元110用于接收射频模拟信号或模拟中频信号，以及用于射频模拟信号和模拟中频信号之间的转换；第一转换单元111与第一信号收发单元110相连以接收第一信号收发单元110提供的模拟中频信号，以及与第一传输单元112相连以接收第一传输单元112提供的数字信号，并且用于模拟中频信号和数字信号之间的转换；第一传输单元112与第一转换单元111相连，用于将数字信号提供至远端机102，以及用于接收数字信号并将数字信号提供至第一转换单元111。

第二传输单元113用于接收数字信号并将数字信号提供至第二转换单元114，以及用于接收模拟中频信号并将模拟中频信号提供至第一传输单元112；第二转换单元114与第二传输单元113相连以接收第二传输单元113提供的数字信号，以及与第二信号收发单元115相连以接收第二信号收发单元115提供的模拟中频信号，并且用于数字信号和模拟中频信号之间的转换；第二信号收发单元115与第二转换单元114相连，用于接收第二转换单元114提供的模拟中频信号，以及用于接收用户终端130提供的射频模拟信号，并且用于模拟中频信号和射频模拟信号之间的转换。

具体举例为，第一信号收发单元110包括第一耦合器、第一双工器、第一变频单元和第一滤波器。第一滤波器用于滤除上行信号以外的杂散信号。第一转换单元111包括第一ADC(模/数转换器，Analog-to-Digital Converter)、第一ACD(模拟/数字转换器，Digital-to-Analog Converter)、第一DDC(直接数字控制***，Direct Digital Control)、第一DUC(数字上变频装置，DigitalUp Converter)、第一CPRI模块(通用无线接口，The Common Public RadioInterface)以及第一SerDes器(并串行与串并行转换器)，第一传输单元112包括与数字光纤连接的第一SFP(Small Form-factor Pluggables)模块。第二传输单元113与第一传输单元112的结构相同，第二转换单元114与第一转换单元111的结构相同，第二信号收发单元115与第一信号收发单元110的结构相同，在此不再进行赘述。上述具体结构均未在图中示出。

下面将通过信号从基站120至用户终端130来具体说明其工作原理。

基站120至用户终端130(下行信号)：第一耦合器接收基站120提供的射频模拟信号，并通过第一双工器提供至第一变频单元，第一双工器主要用于实现上行信号、下行信号的分离，第一变频单元将射频模拟信号转换为模拟中频信号，然后将该模拟中频信号提供至第一ADC，第一ADC将模拟中频信号转换为数字信号，然后将该数字信号提供至第一DDC，第一DDC将数字信号搬移到基带频率，并且恢复出I/Q信号，第一CPRI模块将I/Q基带数据组帧，然后通过第一SerDes器将该组帧后的数字信号提供至第一SFP模块。第一SFP模块将该组帧后的数字信号提供至第二传输单元113中的第二SFP模块，并通过第二SerDes器回复并行数据和时钟数据信号，第二CPRI模块再进行解帧，提取出基带的I/Q信号，然后经过第二DUC将解帧后的数字信号上变频，接着将该上变频后的数字信号提供至第二DAC，由第二DAC将该数字信号转换为模拟中频信号，然后经过第二变频单元将模拟中频信号转换为射频模拟信号，通过第二双工器提供至第二耦合器，第二耦合器将该射频模拟信号提供至用户终端130。

当信号从用户终端130提供至基站120(上行信号)时，以与上述过程相反的顺序将射频模拟信号从用户终端130提供至基站120。

当远端机的个数为多个时，各远端机可以通过数字光纤与近端机直接连接和/或通过其他远端机与近端机间接连接。此时，如图1中所示，远端机102中还包括转发单元116，用于接收近端机101或其他远端机102提供的数字信号，并将数字信号进行转发。需要说明的是，该数字信号可能来自于近端机也可能来自于上一级远端机，还可以来自下一级远端机。每个远端机的结构都相同，但是当最后一级远端机没有再连接任何近端机或其它远端机时，可以不设置转发单元116。另外，转发单元116是与其它远端机的传输单元相连接的。

为了描述方便，可以将多个远端机分为n级，与近端机直接相连的远端机为第1级远端机，与第1级远端机相连的远端机是第2级远端机，依此类推。其中n可以选择为大于或等于1的整数，其范围在1～4之间。另外，第1级远端机的个数可以为1～4台。

根据本实施例的铁路数字光纤直放站装置，近端机101先将射频模拟信号下变频到模拟中频信号，然后再将模拟中频信号处理转换为数字信号，再利用数字光纤将数字信号提供至远端机102，再经过远端机102的第二转换单元114将数字信号恢复为模拟中频信号，然后再上变频还原到射频模拟信号。这样的铁路数字光纤直放站装置可以实现多载波移动通信信号的远距离传输、大容量和大动态范围的信号覆盖，一台近端机能够直接连接的远端机的个数可以达到1～4台，通过逐级相连，该铁路数字光纤直放站装置所能够具有的远端机最多可以达到16台。这是由于，数字信号受数字光纤色散影响小，并且可以多次再生。因此，该铁路数字光纤直放站装置的数字信号不随数字光纤的衰弱而衰减，在长距离和多分路传输过程中保持动态范围不变。还能够非常方便地通过软件无线电的方法，对数字信号进行任意延时，以适应覆盖的需要。此外，还可以通过调整延时可以消除多个远端机之间重复叠盖之间的时延色散问题。

此外，该铁路数字光纤直放站装置能够采用载波选频方式，只对相应客户终端所在小区的载频进行放大，以减少到达基站的上行噪声电平。还可以通过时隙自动关断方式，进一步减少到达基站的上行噪声电平。这样，即使该铁路数字光纤直放站装置采用多个远端机，也不会对基站造成过多的影响。

另外，当对该铁路数字光纤直放站装置进行监控时，可采用的GRRU(数字光纤射频拉远，GSM Digital Remote RF Units)设备来传输监控数据，而不必采用传统技术中的FSK(频移键控，Frequency-shift keying)调制传输这种容易干扰其它设备的传输方式，这就保证了该铁路数字光纤直放站装置信号的稳定性。

如图2a、2b、2c和2d所示，为根据本实施例二的铁路数字光纤直放站装置中近端机和远端机的各种布局结构的示意图。本实施例二中，为实施例一中当n大于或等于2时的情况。本实施例中的近端机和第n级远端机的结构与实施例一中的相同。

图2a示出的近端机和远端机的布局结构为星型结构，即一个近端机201连接多个第1级远端机202，该第1级远端机202的个数为1～4个。

图2b示出的近端机和远端机的布局结构为菊花链型结构，即一个近端机201连接一个第1级远端机202，一个第1级远端机202连接1个第2级远端机203，一个第2级远端机203连接一个第3级远端机204，以此类推。

图2c示出的近端机和远端机的布局结构为环型结构，是在图2b的菊花链型结构的基础上，第3级远端机204还连接到近端机201。这样的网络结构具有网络自愈能力，在一段数字光纤出现故障时，可以通过其它路数字光纤进行信号的传输。例如，当近端机201与第1级远端机202之间的数字光纤出现故障时，可以通过近端机201与第3级远端机204之间的数字光纤进行信号的传输。

如图2d示出的近端机和远端机的布局结构为混合结构。图2d具有3个近端机，分别为201A、201B和201C，以及多个第n级远端机，其构成方式既有星型结构，又有菊花链型结构，还有环型结构。例如，近端机201A与远端机连接的方式构成了星型结构；近端机201B与远端机的连接方式既构构成了菊花链型结构又构成了星型结构；近端机201C与远端机的连接方式构成了环型结构。当然，混合结构还可以根据实际需要包括其它各种类型的组合，例如仅包括新型结构和环型结构，或者仅包括菊花链型结构和环型结构等等，在此不再一一赘述。

通过上述结构可以看出，本实用新型的铁路数字光纤直放站装置由于采用了数字信号，近端机和远端机的布局结构可以根据实际需求设置为任意结构，例如菊花链型结构，这大大减少了数字光纤资源，组网更加灵活。特别是环型结构的使用，则提高了***传输的可靠性。

本实用新型第三实施例提供了一种铁路通信***，包括上述实施例描述的铁路数字光纤直放站装置，还包括基站，该基站用于提供和接收射频模拟信号。

根据本实施例的铁路通信***，通过使用采用数字信号的铁路数字光纤直放站装置，最多能够使用10几台远端机以延长并扩大信号传输的范围，提高基站的接收灵敏度和覆盖范围，并且避免产生覆盖盲区。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种铁路数字光纤直放站装置，其特征在于，包括：

近端机，包括第一信号收发单元、第一转换单元和第一传输单元，所述第一信号收发单元用于接收射频模拟信号或模拟中频信号，以及用于所述射频模拟信号和所述模拟中频信号之间的转换，所述第一转换单元与所述第一信号收发单元相连以接收所述第一信号收发单元提供的所述模拟中频信号，以及与第一传输单元相连以接收所述第一传输单元提供的数字信号，并且用于所述模拟中频信号和所述数字信号之间的转换，所述第一传输单元与所述第一转换单元相连，所述第一传输单元用于将所述数字信号提供至远端机，以及用于接收所述数字信号并将所述数字信号提供至所述第一转换单元；

所述远端机，包括第二信号收发单元、第二转换单元和第二传输单元，所述第二传输单元，用于接收所述数字信号并将所述数字信号提供至所述第二信转换单元，以及用于接收所述模拟中频信号并将所述模拟中频信号提供至所述第一传输单元，所述第二转换单元，与所述第二传输单元相连以接收所述第二传输单元提供的所述数字信号，以及与所述第二信号收发单元相连以接收所述第二信号收发单元提供的所述模拟中频信号，并且用于所述数字信号和所述模拟中频信号之间的转换，所述第二信号收发单元，与所述第二转换单元相连，用于接收所述第二转换单元提供的所述模拟中频信号，以及用于接收用户终端提供的射频模拟信号，并且用于所述模拟中频信号和所述射频模拟信号之间的转换；

所述近端机和所述远端机通过数字光纤连接。

2.根据权利要求1所述的铁路数字光纤直放站装置，其特征在于：

所述远端机的数量为多个，各远端机通过所述数字光纤与所述近端机直接连接和/或通过其他远端机与所述近端机间接连接。

3.根据权利要求1或2所述的铁路数字光纤直放站装置，其特征在于，所述远端机还包括：

转发单元，用于接收近端机或其他远端机提供的数字信号，并将所述数字信号进行转发。

4.根据权利要求1所述的铁路数字光纤直放站装置，其特征在于，所述近端机和远端机的布局结构为星型结构、菊花链型结构、环型结构和混合型结构中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的铁路数字光纤直放站装置，其特征在于，所述近端机直接连接的远端机的个数为1～4台。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的铁路数字光纤直放站装置，其特征在于，逐级相连的远端机的数量为1～4台。

7.一种铁路通信***，包括如权利要求1～6中任一项所述的铁路数字光纤直放站装置，其特征在于，还包括：基站，所述基站用于提供和接收所述射频模拟信号。

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