一種全球定位系統gps信號轉發裝置和方法
【專利摘要】本發明公開了一種全球定位系統GPS信號轉發裝置和方法，設置在信號耦合裝置外的GPS接收天線接收GPS信號，并將所述GPS信號傳送給設置在所述信號耦合裝置內發射天線；所述發射天線在信號耦合空間中發射GPS信號；設置在信號耦合裝置內的接收天線接收到GPS信號，并將GPS信號轉發到基站；基站提取GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步。本發明的GPS信號轉發裝置和方法，通過對GPS信號進行轉發，實現對GPS信號的共享，節約了成本，減小了工程實施的難度，提高了運行的穩定性和安全性。
【專利說明】一種全球定位系統GPS信號轉發裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及基站時鐘同步【技術領域】，尤其涉及一種全球定位系統GPS信號轉發裝置和方法。
【背景技術】
[0002]移動通信網絡，例如CDMA (Code-Division Multiple Access:碼分多址)網絡，是一個需要高度時鐘同步的網絡，必須要采用精確的時鐘信號進行同步，才能確保CDMA系統所必須的短碼、長碼、WALSHC0DE(沃什碼)等碼分多址系統的正常工作，完成呼叫的發起、尋呼、切換等業務流程。
[0003]目前，CDMA系統通常由交換網絡、無線基站控制器BSC、無線基站BTS、天饋線系統組成。其中，需要精確同步的無線基站，均采用GPS(Global Position System:全球定位系統)方式獲取時鐘，每套無線基站需要采用一套完整的GPS系統，相互之間不能共享。目前，網絡中室內分布系統的大面積推廣和應用，導致作為無線基站網元的BBU (Building Baseband Unite:室內基帶處理單元)設備大量布設在模塊局、分局、核心局等重要局點，不但大量消耗天饋線等材料，而且使得局點的樓頂、井道、下線孔洞被大量的GPS及天饋線占據，影響了后期的擴容和局點的美觀；部分站點，由于饋線的增多，也影響了業主、周邊居民的關系，引起了不必要的恐慌及對輻射的擔憂。

【發明內容】

[0004]有鑒于此，本發明要解決的一個技術問題是提供一種全球定位系統GPS信號轉發裝置，通過對GPS信號進行轉發，實現對GPS信號的共享。
[0005]一種全球定位系統GPS信號轉發裝置，包括:信號耦合裝置、設置在所述信號耦合裝置外的GPS接收天線、設置在所述信號耦合裝置內的發射天線和接收天線；所述信號耦合裝置為密閉的屏蔽裝置；所述GPS接收天線用于接收GPS信號，并將所述GPS信號傳送給所述發射天線；其中，每個所述GPS接收天線都與一個發射天線連接；所述GPS接收天線和所述發射天線的個數都為I個或多個；所述發射天線用于在信號耦合空間中發射所述GPS信號；所述接收天線用于在信號耦合空間中接收到所述GPS信號，并將所述GPS信號轉發到基站；所述基站提取所述GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步；所述接收天線的個數為2個或2個以上。
[0006]根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例，進一步的，防雷單元，用于濾除所述GPS接收天線接收的GPS信號的浪涌電流。
[0007]根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例，進一步的，還包括:接收轉發單元，用于從防雷單元接收所述GPS信號，將所述GPS信號進行低通放大后進行線性放大處理，并將處理后的GPS信號發送到所述發射天線。
[0008]根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例，進一步的，所述發射天線和所述接收天線都為物理隔絕。[0009]根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例，進一步的，每個所述接收天線都與一個基站的BBU設備相連接，所述接收天線將接收到的GPS信號傳送到與此接收天線連接的BBU設備；所述BBU設備提取所述GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步。
[0010]根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例，進一步的，所述GPS接收天線和發射電線的個數都為2個，所述接收天線的個數為10個。
[0011]本發明要解決的一個技術問題是提供一種全球定位系統GPS信號轉發方法，通過對GPS信號進行轉發，實現對GPS信號的共享。
[0012]一種全球定位系統GPS信號轉發方法，包括:設置在信號耦合裝置外的GPS接收天線接收GPS信號，并將所述GPS信號傳送給設置在所述信號耦合裝置內發射天線；其中，所述信號耦合裝置為密閉的屏蔽裝置；每個所述GPS接收天線都與一個發射天線連接；所述GPS接收天線和所述發射天線的個數為I個或多個；所述發射天線在信號耦合空間中發射所述GPS信號；設置在所述信號耦合裝置內的接收天線接收到所述GPS信號，并將所述GPS信號轉發到基站；所述基站提取所述GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步；其中，所述接收天線的個數為2個或2個以上。
[0013]根據本發明的GPS信號轉發方法的一個實施例，進一步的，防雷單元濾除所述GPS接收天線接收的GPS信號的浪涌電流。
[0014]根據本發明的GPS信號轉發方法的一個實施例，進一步的，接收轉發單元從防雷單元接收所述GPS信號，將所述GPS信號進行低通放大后送進行線性放大處理，并將處理后的GPS信號發送到所述發射天線。
[0015]根據本發明的GPS信號轉發方法的一個實施例，進一步的，所述發射電線和所述接收天線都為物理隔絕。
[0016]根據本發明的GPS信號轉發方法的一個實施例，進一步的，每個所述接收電線都與一個基站的BBU設備相連接，所述接收天線將接收到的GPS信號傳送到與此接收天線連接的BBU設備；所述BBU設備提取所述GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步。
[0017]根據本發明的GPS信號轉發方法的一個實施例，進一步的，所述GPS接收天線和發射電線的個數都為2個，所述接收天線的個數為10個。
[0018]本發明的GPS信號轉發裝置和方法，通過對GPS信號進行轉發，實現對GPS信號的共享，節約了成本，減小了工程實施的難度，提高了運行的穩定性和安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例的示意圖；
[0021]圖2為根據本發明的設置在基站的GPS信號轉發裝置的一個實施例的示意圖；
[0022]圖3為根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例中的接收轉發單元的結構示意圖；
[0023]圖4為根據本發明的GPS信號轉發方法的一個實施例的流程圖。【具體實施方式】
[0024]下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合各個圖和實施例對本發明的技術方案進行多方面的描述。
[0025]高精度時間基準已經成為通信、電力、廣播電視、安防監控、工業控制等領域的基礎保障平臺之一。GPS可提供高精度、全天時、全天候的導航、定位和授時服務，授時性能優異。通信、電力、廣播電視、安防監控、工業控制等設備可以從GPS衛星上獲取標準時鐘信號信息。
[0026]圖1為根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例的示意圖。如圖所示，全球定位系統GPS信號轉發裝置包括:信號耦合裝置15、設置在信號耦合裝置外的GPS接收天線111、112、設置在信號耦合裝置內的發射天線121、122和接收天線131、132、133、134、135。發射天線能夠發射GPS信號，接收天線能夠接收GPS信號。此處的“GPS接收天線”與“接收天線”用于區分設置在不同部位的接收天線，可以為一種天線。
[0027]信號耦合裝置15為密閉的屏蔽裝置，具有信號耦合空間。GPS接收天線111、112接收GPS信號，并將GPS信號傳送給發射天線121、122 ;每個GPS接收天線111、112都與一個發射天線121、122連接；GPS接收天線111、112和發射天線121、122的個數都為I個或多個。根據一個實施例，GPS接收天線111、112將天空中的時鐘信號，即頻率范圍1575 土 5MHz，極化方式右旋圓極化的GPS標準信號接收。
[0028]發射天線121、122在信號耦合空間中發射GPS信號。接收天線131、132、133、134、135用于在信號耦合空間中接收到GPS信號，并將GPS信號轉發到基站141、142、143、144、145。與接收天線相連接的可以是基站上的各個需要獲取GPS信號同步時間的部件或裝置。基站141、142、143、144、145提取GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步；接收天線的個數為2個或2個以上。
[0029]根據本發明的一個實施例，防雷單元161、162濾除GPS接收天線接收的GPS信號的浪涌電流。雷電流是一種浪涌電流電，電路在遭雷擊和在接通、斷開電感負載或大型負載時常常會產生很高的操作過電壓，這種瞬時過電壓(或過電流)稱為浪涌電壓(或浪涌電流)，是一種瞬變干擾。
[0030]接收轉發單元171、172從防雷單元接收GPS信號，將GPS信號進行低通放大后進行線性放大處理，并將處理后的GPS信號發送到發射天線121、122。發射天線和接收天線都為物理隔絕。根據一個實施例，防雷單元和接收轉發單元與GPS接收天線為一一對應。GPS接收天線111、112分別經過2套相同的防雷單元161、162連接至2套相同的接收轉發單元171、172。
[0031]根據本發明的一個實施例，每個接收天線都與一個基站的BBU設備相連接，接收天線將接收到的GPS信號傳送到與此接收天線連接的BBU設備；BBU設備提取GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步。GPS接收天線和發射天線的個數為2個，接收天線的個數為10個。根據一個實施例，GPS接收天線和發射天線的個數，以及接收天線的個數根據實際的工程需要設置，以保證所有的接收天線都可以順利的接收到發射天線發送的GPS信號。
[0032]本發明的GPS信號轉發裝置，通過GPS信號共享實現多臺設備共享GPS天線，減少同址GPS天線數量，解決施工難題，簡化擴容步驟。可以通過GPS天線接收空中同步信號，例如采用2套相同的GPS天線輸入，則這2套信號可以同時工作或各自獨立工作，為后級裝置提供穩定的GPS信號輸入。
[0033]經過處理的GPS信號通過發射裝置在信號耦合空間內以無線方式轉發。信號耦合空間是一個屏蔽性能良好的空間，在此屏蔽空間內，由多個接收天線(GPS接收天線)對GPS信號進行空間耦合，最終被同一空間中的多個接收天線接收，完成了接收和轉發并共享的整個過程。各個接收天線分別將獲取的信號輸出至外部，以供不同設備使用，完成多套設備對GPS信號的共享。
[0034]在接收和轉發的過程中，發射天線和接收天線是物理隔離的，所以，對接收天線的數量沒有限制，只要放置的位置許可，接收天線的數量理論上可以不受限制。而且由于空間隔離，防雷效果是非常顯著。雷擊或者浪涌電流感應電流無法通過空間隔離傳入后級。另夕卜，外殼上面設計有顯著的指示燈，直觀指示系統的工作狀態。
[0035]在現有的技術中，往往采用2種方式進行GPS時鐘分配，一種是內部時鐘分配法，這種方式是將GPS信號通過數字接收機接收并且解調、運算后得到基帶的時鐘信號，并將基帶的時鐘信號送至數字電路分配器，在系統內部進行時鐘分配，以達到多臺主機共享GPS時鐘的目的。如MOTOROLA等廠商設計過此類系統，如果GPS接收機或者GPS天線出現問題，導致整體的時鐘發生問題。另一種方式是直連分配法，將GPS直接通過直通的三通進行分配，將直流饋電及信號傳輸同時進行直接耦合，傳輸至GPS天線。
[0036]采用第一種方式的優點是可靠性高，分配效率高，缺點是過分依賴與單一的GPS接收機，對硬件廠家的依賴很大，如果廠家不在開發系統之初設計，就無法應用此法進行GPS分配，適用面窄。采用第二種方法的優點就是簡單，缺點是系統設計過于簡單，多路饋電回路無隔離，天饋回路直通，導致互相產生影響，若一路接收回路發生故障，直接導致整個系統的不工作，基于以上特性，目前直接分配法只能應用于2路GPS分配的場合。
[0037]本發明的GPS信號轉發裝置可以實現輸入與輸出空間隔離，避雷效果好，且任何一個輸出端設備的故障只會影響設備自身，不會對其他的設備引起干擾或者使整個系統停止工作。GPS共享數量大，目前設計為2分10，可擴展余地大。本設備對GPS信號的放大作用也是顯著的，在GPS天線位置不佳等極端應用場合，都能取得優良的分配效果。
[0038]圖2為根據本發明的設置在基站的GPS信號轉發裝置的一個實施例的示意圖；如圖所示，比較通常的基站的結構包括基站控制器BSC (Base Station Controller)、室內基帶處理單元BBU、RRU (Radio Remote Unit:射頻拉遠單元)、手持終端MS，其中BSC、BBU和RRU之間采用光纖連接的方式。GPS信號轉發裝置與基站的BBU設備相連接，GPS信號轉發裝置的接收天線將接收到的GPS信號傳送到與此接收天線連接的BBU設備，實現GPS信號的共享。BBU設備提取GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步。
[0039]圖3為根據本發明的GPS信號轉發裝置的一個實施例中的接收轉發單元的結構示意圖。如圖所示，接收轉發單元32包括禹合隔直單元321、325, —級放大單元322, 二級放大單元323、輸出濾波單元324和反饋控制單元326。耦合隔直單元321接收GPS接收天線31接收的GPS線號，并隔斷直流電，GPS信號經過一級放大單元322，二級放大單元323、輸出濾波單元324、反饋控制單元326、耦合隔直單元325的處理，將處理過的GPS信號發送給發射天線33。根據一個實施例，一級放大單元322為低通放大器，二級放大單元323為線性放大器。通過對GPS信號的放大，使得在GPS天線位置不佳等極端應用場合，都能取得優良的接收和分配效果。
[0040]圖4為根據本發明的GPS信號轉發方法的一個實施例的流程圖。如圖所示:
[0041]步驟402，設置在信號耦合裝置外的GPS接收天線接收GPS信號，并將GPS信號傳送給設置在信號耦合裝置內發射天線；
[0042]其中，信號耦合裝置為密閉的屏蔽裝置；每個GPS接收天線都與一個發射天線連接；GPS接收天線和發射天線的個數為I個或多個；
[0043]步驟403，發射天線在信號耦合空間中發射GPS信號；
[0044]步驟404，設置在信號耦合裝置內的接收天線接收到GPS信號，并將GPS信號轉發到基站；基站提取GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步；其中，接收天線的個數為2個或2個以上。
[0045]根據本發明的一個實施例，防雷單元濾除GPS接收天線接收的GPS信號的浪涌電流。接收轉發單元從防雷單元接收GPS信號，將GPS信號進行低通放大后送進行線性放大處理，并將處理后的GPS信號發送到發射天線。每個接收天線都與一個基站的BBU設備相連接，接收天線將接收到的GPS信號傳送到與此接收天線連接的BBU設備；BBU設備提取GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步。
[0046]本發明的GPS信號轉發裝置和方法經過實際的工程實現，性能穩定，收星良好，路測及撥打測試正常，達到了設計指標要求，實現了多個設備對GPS信號的共享，節約了成本，提聞了運行的穩定性。
[0047]可能以許多方式來實現本發明的方法和系統。例如，可通過軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來實現本發明的方法和系統。用于方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本發明的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本發明實施為記錄在記錄介質中的程序，這些程序包括用于實現根據本發明的方法的機器可讀指令。因而，本發明還覆蓋存儲用于執行根據本發明的方法的程序的記錄介質。
[0048]本發明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
【權利要求】
1.一種全球定位系統GPS信號轉發裝置，其特征在于，包括: 信號耦合裝置、設置在信號耦合裝置外的GPS接收天線、設置在所述信號耦合裝置內的發射天線和接收天線； 所述信號耦合裝置為電磁屏蔽裝置，具有密閉的信號耦合空間； 所述GPS接收天線用于接收GPS信號，并將所述GPS信號傳送給所述發射天線；其中，每個所述GPS接收天線都與一個發射天線連接；所述GPS接收天線和所述發射天線的個數都為I個或多個； 所述發射天線用于在信號耦合空間中發射所述GPS信號； 所述接收天線用于在信號耦合空間中接收到所述GPS信號，并將所述GPS信號轉發到基站；所述基站提取所述GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步； 所述接收天線的個數為2個或2個以上。
2.如權利要求1所述的GPS信號轉發裝置，其特征在于，還包括: 防雷單元，用于濾除所述GPS接收天線接收的GPS信號的浪涌電流。
3.如權利要求2所述的GPS信號轉發裝置，其特征在于，還包括: 接收轉發單元，用于從防雷單元接收所述GPS信號，將所述GPS信號進行低通放大后進行線性放大處理，并將處理后的GPS信號發送到所述發射天線。
4.如權利要求1所述的`GPS信號轉發裝置，其特征在于: 所述發射天線和所述接收天線都為物理隔絕。
5.如權利要求1所述的GPS信號轉發裝置，其特征在于: 每個所述接收天線都與一個基站的BBU設備相連接，所述接收天線將接收到的GPS信號傳送到與此接收天線連接的BBU設備； 所述BBU設備提取所述GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步。
6.如權利要求5所述的GPS信號轉發裝置，其特征在于: 所述GPS接收天線和發射天線的個數都為2個，所述接收天線的個數為10個。
7.—種全球定位系統GPS信號轉發方法，其特征在于，包括: 設置在信號耦合裝置外的GPS接收天線接收GPS信號，并將所述GPS信號傳送給設置在所述信號耦合裝置內發射天線； 其中，所述信號耦合裝置為電磁屏蔽裝置，具有密閉的信號耦合空間；每個所述GPS接收天線都與一個發射天線連接；所述GPS接收天線和所述發射天線的個數為I個或多個；所述發射天線在信號耦合空間中發射所述GPS信號； 設置在所述信號耦合裝置內的接收天線接收到所述GPS信號，并將所述GPS信號轉發到基站；所述基站提取所述GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步； 其中，所述接收天線的個數為2個或2個以上。
8.如權利要求7所述的GPS信號轉發方法，其特征在于: 防雷單元濾除所述GPS接收天線接收的GPS信號的浪涌電流。
9.如權利要求8所述的GPS信號轉發方法，其特征在于: 接收轉發單元從防雷單元接收所述GPS信號，將所述GPS信號進行低通放大后送進行線性放大處理，并將處理后的GPS信號發送到所述發射天線。
10.如權利要求7所述的GPS信號轉發方法，其特征在于:所述發射天線和所述接收天線都為物理隔絕。
11.如權利要求7所述的GPS信號轉發方法，其特征在于: 每個所述接收天線都與一個基站的BBU設備相連接，所述接收天線將接收到的GPS信號傳送到與此接收天線連接的BBU設備； 所述BBU設備提取所述GPS信號中的時鐘信號，進行時鐘同步。
12.如權利要求7所述的GPS信號轉發方法，其特征在于，還包括: 所述GPS接收天線和發射天線的個數都`為2個，所述接收天線的個數為10個。
【文檔編號】H04W56/00GK103686986SQ201210362364
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月26日 優先權日:2012年9月26日
【發明者】張黎 申請人:中國電信股份有限公司