呂 燚**，李文生，鄒 昆

(1.電子科技大學(xué) 中山學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 中山528402;2.電子科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，成都 611731)

面向TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的塔頂放大器控制單元設(shè)計(jì)*

呂 燚**1，2，李文生1，2，鄒 昆1，2

(1.電子科技大學(xué) 中山學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 中山528402;2.電子科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，成都 611731)

根據(jù)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)分復(fù)用工作方式對(duì)塔頂放大器(TMA)的通信和控制性能要求，提出了一種符合天線接口標(biāo)準(zhǔn)組(AISG)協(xié)議的控制單元設(shè)計(jì)方案。利用環(huán)行器和大功率射頻開(kāi)關(guān)構(gòu)建了射頻收發(fā)模塊，顯著提高了上下行通道間的隔離度并有效避免了閉環(huán)自激。采用基于對(duì)數(shù)放大器的檢波方法實(shí)現(xiàn)了解調(diào)靈敏度可調(diào)節(jié)的OOK通信電路。提出上行時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行同步工作電流檢測(cè)的TMA狀態(tài)檢測(cè)和故障處理方法，改善了其故障檢測(cè)與恢復(fù)的效率。測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)方案符合AISG協(xié)議規(guī)范要求，狀態(tài)監(jiān)控功能完善，告警上報(bào)方式合理，且具備非永久故障下自動(dòng)恢復(fù)的功能。

時(shí)分復(fù)用長(zhǎng)期演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)；AISG協(xié)議塔頂放大器；低噪聲放大器；控制單元

1 引 言

塔頂放大器(Tower Mounted Amplifier,TMA)是用于放大基站上行信號(hào)的微波器件，因而需要直接安裝在天線底端，在接收信號(hào)進(jìn)入射頻饋線之前進(jìn)行低噪聲放大，用于改善上行信號(hào)質(zhì)量，提高上行信號(hào)信噪比，是解決基站上下行信號(hào)不平衡問(wèn)題，提升基站覆蓋距離和覆蓋質(zhì)量的有效手段[1-2]。隨著中國(guó)移動(dòng)4G通信網(wǎng)絡(luò)的迅速推廣，時(shí)分復(fù)用長(zhǎng)期演進(jìn)(Time Division Long Term Evolution,TD-LTE)基站建設(shè)呈現(xiàn)井噴式發(fā)展，時(shí)分復(fù)用TMA得到了廣泛的應(yīng)用[3-4]。TD-LTE塔放中收發(fā)信號(hào)的同步和切換控制是主要技術(shù)難點(diǎn)，許多文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[5]提出一種改進(jìn)符號(hào)同步算法抗頻偏性能的同步算法，文獻(xiàn)[7]給出一種通過(guò)信號(hào)相關(guān)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)主同步信號(hào)快速捕獲的方法，文獻(xiàn)[8]提出利用檢測(cè)用戶信道信息特征來(lái)實(shí)現(xiàn)上行同步控制的算法。但上述方法計(jì)算量大，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)算能力要求高，因而并不適合在塔放的低成本嵌入式處理器中應(yīng)用。

為統(tǒng)一天線設(shè)備與基站的通信接口，全球主要移動(dòng)通信系統(tǒng)、天線以及微波器件廠家聯(lián)合成立了天線接口標(biāo)準(zhǔn)化組織(Antenna Interface Standards Group,AISG)，并參照3GPP TS-25.460-466等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定了AISG2.0協(xié)議。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前新建的基站系統(tǒng)都集成了AISG通信模塊，該協(xié)議已經(jīng)成為基站與天線設(shè)備之間通信的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是目前塔頂放大器、下傾角電調(diào)天線和方位角電調(diào)天線和天線姿態(tài)傳感設(shè)備領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[1]概括性介紹了基于AISG協(xié)議的電調(diào)電線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，給出了上位機(jī)控制軟件的設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)[2]給出了具有駐波檢測(cè)功能塔頂放大器的設(shè)計(jì)方案，提出了將駐波故障融入AISG故障告警流程的實(shí)現(xiàn)方法。文獻(xiàn)[9]研究了一種高效的AISG協(xié)議設(shè)備掃描算法。對(duì)于時(shí)分復(fù)用的塔放如何進(jìn)行故障檢測(cè)，并在ASIG協(xié)議框架下實(shí)現(xiàn)故障告警和故障恢復(fù)，仍未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

本文將從控制和軟件兩方面介紹時(shí)分復(fù)用TMA的設(shè)計(jì)思路，給出包括收發(fā)信號(hào)切換模塊、同步信號(hào)檢測(cè)等核心模塊的電路設(shè)計(jì)和主要軟件模塊的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，最終完成與基站系統(tǒng)的ASIG協(xié)議和TMA相關(guān)功能測(cè)試。

2 TD-LTE幀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

TD-LTE上下行鏈路采用時(shí)分復(fù)用方式，基站與終端通信的基本單位是幀，每幀時(shí)長(zhǎng)為10 ms，由兩個(gè)半幀組成，每個(gè)半幀由5個(gè)子幀構(gòu)成，每個(gè)子幀時(shí)長(zhǎng)1 ms，子幀可以是上行子幀、下行子幀或是特殊子幀，特殊幀用于上下行之間的信道切換。每幀內(nèi)各子幀的順序和數(shù)量由不同的配置決定。目前3GPP TS 36-211國(guó)際規(guī)范中共定義了7種幀結(jié)構(gòu)，圖1為2號(hào)幀結(jié)構(gòu)中特殊子幀所處位置，其中0、3、4、5、8、9號(hào)子幀為下行子幀，2號(hào)和7號(hào)為上行子幀，1號(hào)和6號(hào)為特殊子幀。由幀結(jié)構(gòu)圖可知，以2號(hào)幀為例，TMA上下行通道切換周期為5 ms。

圖1 TD-LTE 2號(hào)幀結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of TD-LTE Type 2 frame

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)選用32位處理器STM32F103VBT6作為嵌入式控制器核心，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，硬件電路由兩組射頻信號(hào)收發(fā)模塊、同步信號(hào)檢測(cè)電路、OOK調(diào)制解調(diào)器、(收發(fā)模塊)工作狀態(tài)監(jiān)控模塊和嵌入式控制器最小系統(tǒng)組成。收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)上下行信號(hào)的分時(shí)切換，并保證上下行通道之間有較高的隔離度，防止出現(xiàn)閉環(huán)自激和大功率信號(hào)損壞低噪聲放大器(Low Noise Amplifier ，LNA)的情況。工作狀態(tài)監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)對(duì)收發(fā)控制模塊中核心射頻元件的工作狀態(tài)監(jiān)控。由于TMA本身無(wú)法檢測(cè)射頻信號(hào)質(zhì)量，本設(shè)計(jì)中采用了監(jiān)控LNA和大功率射頻開(kāi)關(guān)的工作電流的方案，電流過(guò)大或者過(guò)小都判定為故障狀態(tài)。 同步信號(hào)檢測(cè)單元采用了有效值功率檢波的方法完成從下行信號(hào)中檢測(cè)收發(fā)同步信號(hào)。收發(fā)模塊根據(jù)該同步信號(hào)進(jìn)行上下行通道切換。OOK調(diào)制解調(diào)器采用對(duì)數(shù)檢波的方案實(shí)現(xiàn)滿足AISG通信要求的OOK通信，兩個(gè)BTS端口同一時(shí)刻只有一路有AISG信號(hào)，系統(tǒng)中通過(guò)單刀雙擲的模擬開(kāi)關(guān)S2在兩端口之間切換。此外，本系統(tǒng)還包括射頻端口和AISG端口的防雷、浪涌電流抑制以及過(guò)流保護(hù)電路等。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 System structure diagram

3.2 收發(fā)模塊設(shè)計(jì)

TD-LTE制式中上下行信號(hào)頻率相同，采用不同的時(shí)隙來(lái)完成信號(hào)收發(fā)，TMA需要與基站信號(hào)保持同步[5-7]，在接收和發(fā)送兩種狀態(tài)之間切換，因而上下行通道之間需要有較高的隔離度，保證下行時(shí)隙內(nèi)大功率信號(hào)不會(huì)進(jìn)入LNA，上行時(shí)隙內(nèi)接收信號(hào)放大后不會(huì)產(chǎn)生閉環(huán)自激[8]。本設(shè)計(jì)的TMA的收發(fā)控制模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖中L1～L4為1/4波長(zhǎng)微帶線，S1和S2為由PIN二極管構(gòu)成的射頻開(kāi)關(guān)。上行、下行通道之間采用了環(huán)形器A1、A2和大功率射頻開(kāi)關(guān)S3、S4來(lái)提高隔離度。下行時(shí)隙內(nèi)S1處于斷開(kāi)狀態(tài)，大功率信號(hào)經(jīng)過(guò)A1、 L1、L2，最后通過(guò)環(huán)行器A2到天線端，此時(shí)S3、S4受T/R信號(hào)控制接通到由C3和R4(C4和R2)構(gòu)成的匹配通道一側(cè)，從而防止大功率反射信號(hào)對(duì)LNA造成損壞。上行時(shí)隙內(nèi)，在T/R信號(hào)的控制下，S3、S4接通LNA通路，S5接通LNA電源，上行信號(hào)放大后經(jīng)過(guò)環(huán)行器A1傳回基站端。壓控增益衰減電路實(shí)現(xiàn)對(duì)LNA增益的溫度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)上行增益恒定。S2為旁路通道開(kāi)關(guān)，TMA正常工作狀態(tài)下其處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)LNA、S3或S4出現(xiàn)故障時(shí)，S2斷開(kāi)，上行信號(hào)經(jīng)過(guò)旁路通道回到基站端。旁路狀態(tài)下TMA失去了放大作用，屬于故障狀態(tài)，系統(tǒng)軟件將關(guān)閉S3、S4和LNA的電源，然后通過(guò)AISG協(xié)議上報(bào)告警信息。

圖3 收發(fā)控制模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Circuit structure diagram of transceiver module

3.3 通信接口電路

AISG協(xié)議物理層支持485通信和OOK載波通信兩種方式[5]。由于TMA直接與射頻饋線相連，所以采用ASIG信號(hào)與射頻信號(hào)共用饋線的OOK方式不但可以省掉AISG線纜，節(jié)省系統(tǒng)成本，還大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)安裝難度，該通信方式是TMA的首選。本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一射頻開(kāi)關(guān)和對(duì)數(shù)檢波器為核心的OOK調(diào)制解調(diào)電路，如圖4所示。

圖4 OOK 調(diào)制解調(diào)電路Fig.4 OOK modem circuit

圖4中OOK端口為載波信號(hào)，通過(guò)高壓耦合電容直接與射頻饋線相連，RX和TX分別與單片機(jī)UART模塊的RXD和TXD相連。STM32單片機(jī)為3.3 V器件，而射頻開(kāi)關(guān)HMC349工作在5 V電壓下，因而本設(shè)計(jì)中TXD引腳工作在開(kāi)漏模式，通過(guò)上拉電阻R1實(shí)現(xiàn)高電平輸出。圖中U17為有源晶振，數(shù)據(jù)發(fā)送期間，當(dāng)TXD為低電平時(shí)OOK輸出2.176 MHz的載波信號(hào)，為高電平時(shí)無(wú)載波信號(hào)輸出。信號(hào)解調(diào)采用了對(duì)數(shù)放大器AD8310，其VOUT引腳的電平狀態(tài)直接反映了OOK信號(hào)線上否有載波信號(hào)，通過(guò)開(kāi)漏輸出的比較器U4-A與閾值檢測(cè)電壓比較檢出接收信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)施密特反相器U5-A得到接收信號(hào)RX。為了防止在在TX端發(fā)送的信號(hào)繞回到接收端RX，設(shè)計(jì)了由D1、D2、R22、R23和C12組成的非平衡充放電電路，當(dāng)TX為低電平時(shí)， C12放電電阻小，放電速度快；TX為高電平時(shí)C12的充電速度則要慢得多，從而在TX發(fā)送信號(hào)期間比較器U4-B的同相端電壓低于反相端，拉低其輸出信號(hào)，保證了在TX發(fā)送信號(hào)過(guò)程中RX始終為空閑狀態(tài)高電平。

3.4 同步信號(hào)檢測(cè)電路

同步信號(hào)檢測(cè)采用了功率檢波器HMC1020，電路如圖5所示。A1為由微帶線構(gòu)成的30 dB耦合器，R15、R16和R17構(gòu)成3.5 dB的信號(hào)衰減器，C10為耦合電容，U1為有效值功率檢波器HMC1020，頻率范圍0～3.9 GHz，通過(guò)配置SCI1～SCI4的邏輯電平可以調(diào)節(jié)檢波時(shí)延。按照4G規(guī)范，收發(fā)切換應(yīng)控制在3 μs之內(nèi)，本設(shè)計(jì)中SCI1和SCI2配置為高電平，SCI3和SCI4配置為低電平，檢波延時(shí)0.1 μs。U6為高速電壓比較器LMV7239，U9為D觸發(fā)器74HC74D，U6和U9構(gòu)成高速遲滯比較器，圖中Vth-H為門(mén)限上限，Vth-L為門(mén)限電壓下限制。U1的檢波輸出接入高速遲滯比較器得到收發(fā)控制信號(hào)T/R。

圖5 同步信號(hào)檢測(cè)電路Fig.5 Synchronous signal detection circuit

4 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的軟件主要包括兩大功能模塊，分別是AISG協(xié)議棧、TMA狀態(tài)檢測(cè)及故障處理。AISG協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的高效收發(fā)、數(shù)據(jù)鏈路的建立與維護(hù)、AISG命令與參數(shù)的解析接口和固件更新等功能。TMA狀態(tài)檢測(cè)及故障處理模塊實(shí)現(xiàn)上行信道中有源器件的實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)器件故障時(shí)，需要及時(shí)關(guān)斷有源器件電源，并嘗試定時(shí)恢復(fù)，與此同時(shí)通過(guò)AISG協(xié)議向基站上報(bào)相關(guān)告警信息。

4.1 AISG協(xié)議棧

AISG協(xié)議棧設(shè)計(jì)模型如圖6所示，為三層結(jié)構(gòu)。物理層采用OOK Modem或485通信，在本系統(tǒng)中基站與TMA之間的通信采用OOK Modem方式[9]。底層數(shù)據(jù)收發(fā)采用了STM32單片機(jī)的UART模塊配合DMA來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)數(shù)據(jù)收發(fā)，接收過(guò)程中DMA自動(dòng)將UART接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)SRAM中，單片機(jī)定時(shí)對(duì)接收命令解析處理。數(shù)據(jù)發(fā)送則將打包好的AISG數(shù)據(jù)幀寫(xiě)入發(fā)送緩沖器后啟動(dòng)DMA，DMA自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。該方案保證了在數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中，字節(jié)間的時(shí)間間隔小于AISG協(xié)議所規(guī)定的3 ms。ASIG協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層采用了非平衡通信方式的HDLC方式，數(shù)據(jù)整分為3種類型：I幀實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)收發(fā)，XID幀完成數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備掃描和連接維護(hù)等功能，RR幀在非平衡通信方式實(shí)現(xiàn)告警信息的及時(shí)上報(bào)[10]。應(yīng)用層包括抽象AISG命令解析接口和相應(yīng)的功能模塊，包括TMA狀態(tài)監(jiān)控、告警信息上報(bào)、AISG參數(shù)和固件更新等。本設(shè)計(jì)參考TCP/IP協(xié)議的設(shè)計(jì)模式，嚴(yán)格執(zhí)行分層設(shè)計(jì)的思想，同時(shí)層間數(shù)據(jù)采用零拷貝技術(shù)，有效提高了協(xié)議的執(zhí)行效率。

圖6 AISG協(xié)議棧設(shè)計(jì)模型Fig.6 AISG protocol stack design model

4.2 故障檢測(cè)與處理

由于LNA電源受收發(fā)同步信號(hào)(T/R)的控制，因而LNA工作電流的檢測(cè)需要與T/R信號(hào)同步，確保只在上行時(shí)隙內(nèi)對(duì)其工作電流進(jìn)行檢測(cè),本系統(tǒng)中采用T/R信號(hào)啟動(dòng)1 ms的AD采集定時(shí)器，其結(jié)構(gòu)示意圖7所示。定時(shí)器溢出事件自動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行ADC采集，ADC轉(zhuǎn)換完成后由DMA將采集結(jié)果存儲(chǔ)，兩個(gè)射頻開(kāi)關(guān)和LNA的工作電流將在同一個(gè)上行時(shí)隙內(nèi)完成AD采集和存儲(chǔ)，最后單片機(jī)在DMA傳輸完成中斷中對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行判別，并進(jìn)行故障處理。

圖7 同步電流采集示意圖Fig.7 Diagram of synchronous current detection

本設(shè)計(jì)中通過(guò)監(jiān)控TMA中關(guān)鍵有源射頻元件的工作電流來(lái)判別其工作狀態(tài)，包括圖3中所示的LNA芯片A3和大功率射頻開(kāi)關(guān)S3和S4。例如：其中LNA在常溫下正常工作電流約為60 mA，電流過(guò)高或過(guò)低都表明LNA工作異常。本系統(tǒng)設(shè)定LNA電流范圍為45～75 mA，超出該范圍則判定LNA故障。當(dāng)LNA故障時(shí)程序需要立即關(guān)斷LNA電源，上行通道切換到旁路狀態(tài)，并向基站上報(bào)LNA故障告警信息。為了防止因暫時(shí)性故障導(dǎo)致TMA長(zhǎng)時(shí)間處于旁路狀態(tài)，本系統(tǒng)中設(shè)定了故障后定時(shí)嘗試再次打開(kāi)LNA電源的功能，故障檢測(cè)流程如圖8所示。當(dāng)LNA故障時(shí)上報(bào)AISG主要告警，當(dāng)S3或S4故障時(shí)上報(bào)AISG次要告警，無(wú)論出現(xiàn)何種故障，都將關(guān)閉上行通道所有射頻器件的供電，并切換到旁路通道。

圖8 故障檢測(cè)與處理流程圖Fig.8 Fault detection and processing flow chart

5 系統(tǒng)測(cè)試

控制單元測(cè)試主要包括AISG物理層測(cè)試和AISG協(xié)議對(duì)接測(cè)試，其中AISG協(xié)議下TMA故障檢測(cè)與處理功能測(cè)試是對(duì)接測(cè)試的重點(diǎn)。OOK電路測(cè)試波形如圖9所示，1號(hào)通道波形為OOK信號(hào)，2號(hào)通道為解調(diào)得到的RX信號(hào)，3號(hào)通道為控制單元的回應(yīng)信號(hào)TX。調(diào)節(jié)圖3中R8和R9的電阻值可以調(diào)節(jié)OOK模塊的解調(diào)靈敏度，本設(shè)計(jì)中最終實(shí)測(cè)解調(diào)靈敏度為-18 dBm，調(diào)制發(fā)射功率為+4 dBm，滿足AISG規(guī)范要求。最后本設(shè)計(jì)與愛(ài)立信和華為基站系統(tǒng)進(jìn)行了大數(shù)據(jù)量的協(xié)議對(duì)接測(cè)試，進(jìn)一步驗(yàn)證了該OOK電路性能完全滿足實(shí)際應(yīng)用要求。

AISG協(xié)議對(duì)接測(cè)試主要包括TMA正常狀態(tài)下的協(xié)議測(cè)試和故障狀態(tài)下的功能測(cè)試兩部分。TMA正常狀態(tài)下的協(xié)議測(cè)試環(huán)節(jié)完成了與華為、愛(ài)立信TD-LTE 基站系統(tǒng)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了包括設(shè)備掃描、建立連接、參數(shù)配置、固件更新、TMA狀態(tài)設(shè)置、狀態(tài)反饋和獲取告警信息等功能。故障狀態(tài)下功能測(cè)試主要完成了在LNA故障、射頻開(kāi)關(guān)故障和同步信號(hào)丟失3種情況下的出錯(cuò)處理、告警上報(bào)和出錯(cuò)恢復(fù)功能，測(cè)試結(jié)果如表1所示。本設(shè)計(jì)中射頻開(kāi)關(guān)故障上報(bào)AISG次要告警，LNA故障上報(bào)主要告警，同步信號(hào)丟失則反復(fù)上報(bào)兩種告警信息，上報(bào)時(shí)間間隔為2 s。

表1 TMA故障處理性能測(cè)試Tab.1 Fault treatment test result of TMA

6 結(jié) 論

在基站選址與建設(shè)成本不斷增加的情況下，通過(guò)增設(shè)塔頂放大器來(lái)增加覆蓋距離、改善上行信號(hào)質(zhì)量成為運(yùn)營(yíng)商的首選，因此，TMA具有廣闊的市場(chǎng)前景。本文從控制電路和軟件實(shí)現(xiàn)兩方面詳細(xì)介紹了TMA控制器的設(shè)計(jì)思路。首先介紹了TD-LTE的幀格式及其上下行通道切換的特點(diǎn)，給出了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)；然后從收發(fā)控制模塊、同步信號(hào)檢測(cè)電路和OOK通信電路三個(gè)方面闡述控制器的硬件設(shè)計(jì)，軟件實(shí)現(xiàn)方面主要介紹了嵌入式AISG協(xié)議棧的設(shè)計(jì)思路和TMA狀態(tài)監(jiān)控和故障處理功能的實(shí)現(xiàn)方法；最后給出了控制器硬件及協(xié)議對(duì)接測(cè)試結(jié)果。本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了與華為、愛(ài)立信基站系統(tǒng)的協(xié)議測(cè)試和TMA功能測(cè)試，并且已經(jīng)應(yīng)用于中國(guó)移動(dòng)4G基站系統(tǒng)中，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明該設(shè)計(jì)協(xié)議兼容性好，狀態(tài)監(jiān)控功能完善，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

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ControlUnitDesignofTowerMountedAmplifierforTD-LTENetworks

LYU Yi1，2,LI Wensheng1，2,ZOU Kun1，2

(1.School of Computer,Zhongshan Institute,University of Electronic Science and Technology of China,Zhongshan 528402,China; 2.Computer Science and Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu 611731,China)

According to the communication and control performance requirement of Time Division Long Term Evolution (TD-LTE) network’s Time Division Duplex(TDD) work mode for tower mounted amplifier (TMA),a controller design scheme is provided which conforms to Antenna Interface Standard Group(AISG) protocol. Circulator and high power radio frequency(RF) switch are jointly employed to build the transceiver module,which improves the isolation between uplink and downlink and also avoids the closed loop self-excitation. A demodulation method based on logarithmic amplifier is used to realize the OOK communication circuit with adjustable demodulation sensitivity. TMA state detection and fault handling methods are designed through synchronous measurement of its working current during uplink slot to improve the efficiency of fault exploration and recovery. Test results show that the presented design scheme primely meets the requirement of AISG protocol，the state monitoring function is perfect,alarm raising way is resonable,and it also features auto-recovery function under non- permanent failure.

time division long term evolution(TD-LTE) network;AISG protocol;tower mounted amplifier(TMA);low noise amplifier;control unit

10.3969/j.issn.1001-893x.2017.12.016

呂燚，李文生，鄒昆.面向TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的塔頂放大器控制單元設(shè)計(jì)[J].電訊技術(shù)，2017,57(12):1440-1445.[LYU Yi,LI Wensheng,ZOU Kun.Control unit design of tower mounted amplifier for TD-LTE networks[J].Telecommunication Engineering,2017,57(12):1440-1445.]

2017-04-20；

2017-06-30

date:2017-04-20；Revised date：2017-06-30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61502088)；廣東省高等教育特色創(chuàng)新項(xiàng)目(2015KTSCX170)；中山市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2017B1136)

lvyi913001@163.comCorrespondingauthorlvyi913001@163.com

TN722

A

1001-893X(2017)12-1440-06

呂燚(1981—)，男，山西大同人， 2006年于廣東工業(yè)大學(xué)獲工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)為副教授，主要研究方向?yàn)橹悄芸刂萍夹g(shù)、可靠性建模與維修；

Email：lvyi913001@163.com

李文生(1966—)， 男，湖南郴州人，1991年獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為教授，主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)開(kāi)發(fā)、多媒體體處理與通信；

鄒昆(1980—)，男，湖北鄖西人，博士，主要研究方向?yàn)閳D形圖像處理。