数字光纤直放站原理
数字直放站的原理与应用
1数字直放站产品原理与应用广东电信培训,2010年04月2内容提纲•数字直放站简介及现状•数字直放站的基本原理•数字直放站的特色技术¾数字产品与室内分布；¾居民小区的深度覆盖；¾数字产品与节能减排；•数字直放站的工程应用3一、数字产品的简介及现状4数字直放站产品简介z 数字直放站是数字化的网络优化设备，相对于传统的模拟直放站而言，数字直放站通过将信号传输数字化以及信号处理数字化，不仅获得了性能上的改善，更获得了功能上的丰富与加强。
z 信号传输数字化：数字直放站通过将信号的传输过程数字化，可以实现更可靠的信号传输，可采用多种组网形式；监控方式也更加灵活，可方便地实现前后端互控；可以实现光纤时延的自动或手动调整，避免出现重叠覆盖的时延干扰问题。
z 信号处理数字化：数字直放站通过将信号的处理过程数字化，可以实现模拟直放站所不具备的上行底噪抑制、话务量统计以及数字削峰与预失真等功能。
z 直放站的数字化可以使未来的网络优化建立在一个统一的数字技术平台之上,提高设备性能，降低设备成本，并可以支持多频多模。
数字光纤直放站整机框图•整机包括接入端、光（中继）传输、覆盖端三部分；•整机由基站的射频端口或光纤端口直接耦合信号；•覆盖端由光纤中恢复出时钟以保持与接入端在时钟上同步。
5数字直放站产品——光纤选频（链形）•光纤选频产品适合铁路、公路等交通干线的沿线覆盖；•宜采用（菊花）链形连接方式。
6数字直放站产品——光纤宽带（星形）•光纤宽带产品适合居民小区、度假村、城中村等场合；•宜采用星形方式级联，使平均光纤长度尽量短，时钟质量将较好。
7数字直放站产品——ICS•ICS 可降低对施主天线与重发天线之间隔离度的要求；•ICS 允许天线之间的隔离度小于系统增益10~15dB。
8数字直放站产品——数字微波•利用微波频谱资源作中继传输，解决部分站址光纤接入困难的问题；9数字直放站产品——数字飞地•利用较低频率电波优越的传播特性，解决偏远山区、林区的覆盖问题1011数字直放站设计思路Moore’s Law of IC & SOP•充分利用摩尔定律提供的数字处理能力增长（with power saving bonus）；•将射频数字化：利用数字处理来弥补射频性能的不足；•产品通用化，支持多频多模，降低射频部分的成本；•2000 年之前，技术驱动力主要来自PC，2000 年之后，技术驱动力主要来自移动终端，不只是处理能力的提高，更重要的是系统功能层面的综合；•充分利用可编程器件FPGA 提供的灵活性与规模价格优势（相对于ASIC）。
数字光纤直放站时延说明
数字光纤直放站时延说明关于数字光纤直放站时延的分析图1 数字光纤直放站原理如图1，可以看到数字光纤直放站的各个模块，其中时延主要是由数字处理模块造成，其它数字传输及射频功放模块总的时延小于2us；对于数字处理模块，其内部结构如图2图2 数字处理模块内部结构其中DDC和DUC属于数字光纤直放站必备处理模块，作用是将数字中频信号进行滤波（DDC+DUC可称作数字中频滤波器），它的作用跟模拟设备中的中频声表面滤波器类似，中频声表面滤波器的时延一般在3～4us，而数字中频滤波器的是时延约5～6us较模拟域稍大。
并且数字滤波器矩形系数（即抑制度）随着处理阶数（也就是运算量）的增加会变的更好，同时随着处理阶数的增加，时延也会相应跟着增大，所以数字滤波器的时延也会因为抑制度的不同而不同，即如果要获得更好的带外抑制度，就需以增加时延换取。
CFR和DPD模块（即数字预失真功能模块）不属于数字光纤直放站必备模块，属于增加的功能模块，采用该功能模块可以大大提高功放线性度，同时可提高整机效率达18%左右。
但同时在处理信号同时也会增加整机时延值，它们的时延一般在5～6us左右。
由上可以看出，如果普通型数字光纤直放站在不考虑信号抑制度及不具备数字预失真功能模块的基础上时延可以做到8us以下。
我公司数字光纤直放站杂散、带外抑制等抑制度指标完全符合《中国电信cdma2000设备总体技术规范—无线接入网cdma2000数字直放站分册》要求，有效保证设备在网运行安全，并且具备数字预失真功能模块整机效率可达18%，因此我公司设备时延约12us。
该时延指标优于上述规范13us的要求。
由于CDMA网络制式采用rake多径接收，在搜索窗范围内可以对多径信号进行有效处理，所以可根据信号时延对搜索窗进行有效调整，只要合理设置搜索窗范围即可达到网络覆盖要求。
光纤直放站组成及工作原理
一、 光纤直放站组成及工作原理
该产品采用光波分复用方式，利用单根光纤直接传送射频信号。
车站电台发出的下行信号被耦合到光纤直放站近端机，近端机通过电/光转换将信号发射到光纤中传播至远端机，远端机再通过光/电转换将信号通过天线或泄漏电缆辐射至空间覆盖弱场强区域。
机车电台发出的上行信号被光纤直放站远端机接收，远端机通过电/光转换将信号发射到光纤中传播至近端机，近端机再通过光/电转换将信号耦合至车站电台。
光收发单元实现信号的电光转换和光电转换，其内置了光波分复用器。
车站电台
双工器
射频开关
458M
468M
上行低噪声放大器
光模块
光模块
光纤直放站近端机下行功率放大器（带备份）
上行低噪声放大器双工器
光纤直放站远端机
光纤
天线
468M
458M
耦合器
天线
监控单元
电源单元监控单元
电源单元发射
接收
发射
接收
射频开关
图1 光纤直放站系统框图
光发射功率：
近端机正向光输出：（4±2）dBm （光功率）
远端机反向光输出：（4±2）dBm（光功率）二、光路参数
光路参数1 光波长1550nm 1310nm 2
出纤光功率（+3±2）dBm
3 最低光接收功率门限（-15±2）dBm
4 WDM 内置
5 光纤连接器FC/APC
三、光纤直放站配套程式
项目
数量
光纤一拖一光纤一拖N
光纤直放站近端机一台一台
光纤直放站远端机一台N台
光纤跳线（APC-PC）两根（可选）N+1根（可选）光分路器无N-1个。
数字光纤直放站
随着光信号衰减的增加，数字光纤传输保持动态范围不变，而模拟光纤传输的动态范 围则随着光信号的衰减而迅速下降 数字光纤传输在长距离传输时保持动态范围和服务质量不变，使网络设计更加灵活， 在RRU，载波调度等传输解决方案上具有明显的优势
C字信号支路单元构成简单系统结构 可用多扇区信号传输 简单多分支, 多支路结构 在模拟信号转换成数字信号时几乎没有信号噪声产生 ACPR（相临信道功率比）减少约 10dB 使用可靠的ADC (模数转换)模块, 对噪音产生没有影响 (应用于ACPR（相临信道功率比）模拟的部分，通过从ADC的元件中获取增益 ) 使用先进的数字处理技术使系统延迟降低 (在 MHU ↔ ROU之间不高于1.4µsec ) µ 在多支路结构中, 光分离操作和光重接收操作都可良好运行 RF损耗与x-mission损耗之间没有联系 持续的RF信号电平保证从PD接收到稳定的光信号电平 在光连接点不需要AGC（自动增益控制）结构 当进行长距离X-minssion传输和多支路传输时，下行光谱信号, 带内寄生信号规格 可用 长距传输和多支路结构时低反馈噪声 (与模拟系统相比) 数字传输的时延可以计算和校正
Confidential
数字预失真技术
目前的直放站系统中， 目前的直放站系统中，功率放大器通常采用回退 的方式来满足系统对功放输出信号的线性度要求， 的方式来满足系统对功放输出信号的线性度要求， 如用100W的功率放大器管来输出 的功率放大器管来输出10W的信号。 的信号。 如用 的功率放大器管来输出 的信号 此种方式功率放大器成本比较高， 此种方式功率放大器成本比较高，而且系统的效率 很低。在数字光纤直放站系统中采用了数字预失真 很低。 技术，可以降低功率放大器的成本， 技术，可以降低功率放大器的成本，提高系统的工 作效率。而且还可以克服因老化、 作效率。而且还可以克服因老化、高低温等因素造 成功率放大器的工作特性迁移。 成功率放大器的工作特性迁移。
光纤直放站的工作原理
光纤直放站的工作原理光纤直放站的⼯作原理光纤直放站是使⼯光纤进⼯信号传输的直放站。
光纤的使⼯具有传输损耗低，布线⼯便，适合远距离传输的特点。
它可以解决乡村，城镇，旅游区，⼯速公路等⼯法接收基站信号的问题。
光纤直放站还可以解决⼯型和超⼯型建筑物中的信号覆盖问题，例如在⼯型⼯层区域建筑物（组）中使⼯的情况，以及具有更⼯要求的社区。
接下来⼯机信号放⼯器⼯编向⼯家介绍：随着我国移动通信⼯业的飞速发展，移动通信⼯户数量不断增加，蜂窝规划越来越⼯，光纤直放站位置越来越低。
另⼯⼯⼯，随着⼯层城市建设，⼯层建筑正在不断出现。
由于⼯线传输的阴影效应，移动通信信号的盲区或弱区经常形成在这些⼯层建筑物的后⼯或中间。
另外，在蜂窝移动基站的建设过程中，由于相邻⼯区的⼯扰问题，天线辐射场⼯向图的主瓣具有⼯的下倾⼯，因此，⼯层建筑物的中上部⼯法有效接收信号。
这就是⼯们研究光纤直放站的原因。
此外，由于建筑物等对电磁波的屏蔽作⼯，在⼯些封闭的⼯型建筑物中，例如隧道，地铁，地下购物中⼯，停车场，旅馆和办公楼中，通常不能接收到移动通信信号。
光纤直放站主要由光纤近端机，光纤和光纤远端机（覆盖单元）组成。
光学近端机器和光学远端机器都包括射频单元和光学单元。
⼯线信号从基站耦合后，通过电光转换进⼯光端机，将电信号转换为光信号，从光端机到光纤，再经过通过光纤传输到光学远程机器。
信号被转换为电信号，并进⼯射频单元进⼯放⼯。
信号放⼯后，将其发送到发射天线以覆盖⼯标区域。
上⼯链路的⼯作原理相同。
⼯机发送的信号通过接收天线到达光学远端机，然后到达近端机，然后返回光纤直放站。
这就是光纤直放站的⼯作原理。
光纤直放站说明
那么等效增益为：
NIM=10log(10PBTS/10 / 10（PINJ1/10+ PINJ2/10)
在一定的(上行增益，空间链路损耗等)条件下：
假设：基站底噪电平值Npbts=-119dBm 覆盖端1达到基站时的底部噪声电平值PIN1=-119dBm 覆盖端2达到基站时的底部噪声电平值PIN2=-119dBm 那么：等效增益 NIM=-3
远距离多点覆盖； ●采用高线性模拟激光器件，光调制解调线性高，工作稳定 可靠； ● 系统具备 RS-232 、 PSTN 、 GSM Modem 等多种数据传输 接口，便利的遥测、遥控功能；
● 系列化产品支持 1310nm 、 1550nm 光波长，可波分复
用，提高光纤利用率； ● 室内型设备一个接入端最多可接四个覆盖端，可在多 个区域实现覆盖； ●覆盖端站可实现全向覆盖，选址方便； ●室外型设备覆盖端机采用防潮设计，适于村镇、公路 、厂矿、小区、旅游景点等野外环境。
发射
9KHz-1GHz（6dBm/30kHz
≤-30dBm/30kHz ≥50dBc/30kHz
互调衰减(单路输出最大功率回退3dBm时)
二、光纤直放站传输距离考虑
时延考虑： GSM系统采用TDMA时分多址技术，每载频分为8个信道分时共 用，即每载频8个时隙。时隙之间的保护间隔很小，为消除手机MS 到BTS的传播时延，GSM系统采用MS提前一定时间来补偿时延，时 间提前量的取值范围是0～63，单位为比特，每比特3.69微秒，对 应信号传播约70公里，由于信号一来一回是双向的，所以，数字 信号在每载频8个时隙时，空间传播距离是35km。
上行噪声问题结论
• 我们希望直放站对基站热噪声贡献最小，这种情况发生在噪声注入裕 量很大或为正 (对应NIM≥0)时。 –如果NIM=0，那么会造成3dB恶化； –一般情况下，使NIM=6dB时，引入的恶化值为0.97dB； – NIM〉6dB时，引入的恶化值在1dB以内。 • 直放站的应用，必须在等效增益与噪声恶化量之间取折衷！
浅谈数字光纤直放站
Ｒ ｎｔ ），是采用软件无限电技术 ，将Ｇ Ｍ ｍ口信 ＦＵ ｉ ｓ Ｓ Ｕ 号 数字化 ，通过 光纤传 到远端 ，利 用远端射 频单元再 生 ，放 大 ，实 现基站信 号拉远覆 盖的无 限网络覆盖设
传统 直放站 下行最 大功率 为２ ｗ，Ｇ Ｒ 远端可 以 ０ Ｒ Ｕ
达Ｎ６ ｗ。 Ｏ ３ 以 自动测量出各个远端 的时延值 ，进行分别调 ． 可 整或 自动调整 ，从而保证各个远端 的时延一致 ，防止重求 日益提高。根据 以上分析我们可 以
Ｄ ＡＵ （ 端 ：数 字接 入 控制 单元 ）给 每个 Ｄ 近 ＲＵ
认识到 ：ＧＲ Ｕ 品相对于传统直放 站产 品 ，在铁路 ， Ｒ 产 隧道等 延伸覆 盖上有着 较大 的优势 。我 们应充 分利用
Ｇ Ｒ 产 品的技术和特点 ，从 而不断满足无线 网络覆盖 Ｒ Ｕ 日益提高的业务要求和网络质量需求 。 鞠
刊 ，０９０ ． ２０ ，７
使用 内部Ｄ 服务器的资源记录如下 ： ＮＳ
ＷＷＷ．． ｏ １ Ａ ０ ３ ． ． ａ ｃ ｍ Ｎ １ ．２ １ １
（ 作者单位 ：江苏省泰州兴化市 兴化供电公司 ）
ｗｗｗ．．ｏ １ Ａ ０＿２．． ｂｔ ｍ Ｎ ｌ ３ １２
ＷＷＷ．．ｏ Ｉ Ａ ０３ ． ＿ Ｃｃ ｍ Ｎ １ ．２ １３
＿
ｈｔ ｄ ａ ｃ ｌ ｏ ｔ８ ｔ ｐ ｃ ｅ￣ ｒ ０
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四、综述
通过本文 中的论述可以看出 ，反 向代理方式是一种
ｈｔ ｄ ａ ｃ ｌ ｓｎ ｌ ｈ ｓ ｆ ｔ ｐ ｃ ｅ ｉｇ ｅ ｏ ｔｏ ｆ
＿ ＿
＿
ｈｔ ｄ ａ ｃ ｌｕｓｅｓ ｈｏ ｔ ｈ ａ ｅ ｎ ｔ ｐ ｃｅ ｓ ｅ ｄ ｒｏ
信号 时隙还 是噪声 ，并且对信 号进行放 大 ，对 噪声则 没 有放 大作用 ，因此 数字直放 站可 以极 大 的减 少对基
数字光纤直放站原理
数字光纤直放站原理
其信号处理流程如下： 下行：LIM通过耦合器将来自基站主天线的移动通信
下行信号馈送 入双工器，经RF模块，由下变频器 将其下变频到中频信号，然后经A/D变换器变换为 数字中频信号，由数字信号处理单元将其经过数字 信号处理（包括数字下变频、数字滤波）后，按一 定帧格式打包成串行数据，再经光收发器由光纤传 输到RRH。在RRH，经光收发器，由数字信号处 理单元解帧后，进行数字信号处理（包括时延调整、 数字上变频）后，由D/A变换器将其恢复为中频信 号，再经上变频器将其上变频到射频，最后经发射 机、双工器以及天线发射至覆盖区域。
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数字光纤直放站原理
❖ 数字光纤直放站近端机外观图：
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2、反馈监控&设置信息给 近端机；
3、远端机中频盘不同于近 端机中频盘之处在于： 远端机中频盘没有时钟 信号输入接口，因为远 端机的时钟信号通过近 端机由光纤传输得到。
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数字光纤直放站原理
❖ 远端机——功放：
说明：
1、下行信号放大；
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数字光纤直放站原理
❖ 激光器：
▪ 1310nm发，1490nm收 ▪ 1490nm发，1310nm收 激光器现在我公司使用的有：WTD、Eoptolink和华工科技。
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数字光纤直放站概述
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数字光纤直放站设备概述
GSM直放站是移动系统接入网中的重要补充设备，起到延伸基站 直放站是移动系统接入网中的重要补充设备， 直放站是移动系统接入网中的重要补充设备 覆盖范围和消除盲区的作用。作为直放站的一种， 覆盖范围和消除盲区的作用。作为直放站的一种，光纤直放站在网络 优化中得到广泛应用。 优化中得到广泛应用。光纤直放站可分为模拟光纤直放站和数字光纤 直放站（也称： 直放站） 直放站（也称：GRRU直放站）两大类。其中 直放站 两大类。其中GRRU直放站作为我 直放站作为我 公司的新产品，在移动通信网络优化中起着越来越重要的作用。 公司的新产品，在移动通信网络优化中起着越来越重要的作用。 GRRU： GRRU：GSM Radio Remote Unit （GSM系统射频拉远单元） GSM系统射频拉远单元 系统射频拉远单元） GRRU直放站由两种类型的设备构成： 直放站由两种类型的设备构成： 直放站由两种类型的设备构成 LIM（Local Interface Module，本地接口模块，以下简称近端） （ ，本地接口模块，以下简称近端） RRH（Remote Radio Head，远端射频头，以下简称远端）。 （ ，远端射频头，以下简称远端）。
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GRRU的优势和特点 的优势和特点
5、信号的分路和合路通过数字的方法实现：下行 、信号的分路和合路通过数字的方法实现： 分路通过数字比特流的复制实现， 分路通过数字比特流的复制实现，上行合路通过数 字和实现，数字分路合路对信号都不会有任何损耗。 字和实现，数字分路合路对信号都不会有任何损耗。 6、上行噪声抑制：对各远端站的上行噪声进行控 、上行噪声抑制： 极大减少各远端站之间上行噪声相互干扰， 制，极大减少各远端站之间上行噪声相互干扰，消 除上行干扰对基站的影响。 除上行干扰对基站的影响。 7、实现信号的分集接收，改善上行信号质量，保 、实现信号的分集接收，改善上行信号质量， 证上下行信号更加平衡。 证上下行信号更加平衡。 8、时延调整功能：消除同扇区不同 、时延调整功能：消除同扇区不同RRH之间重叠 之间重叠 覆盖区域的时延色散干扰。 覆盖区域的时延色散干扰。 9、LIM和RRH之间具有一点对多点的星形连接功 、 和 之间具有一点对多点的星形连接功 之间具有点对点链状的菊花链组网功能。 能,RRH之间具有点对点链状的菊花链组网功能。 之间具有点对点链状的菊花链组网功能
数字光纤直放站原理
数字光纤直放站远端机外观图： 图 数字光纤直放站远端机
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数字光纤直放站原理
数字光纤直放站近端机结构包括: 数字光纤直放站近端机结构包括
中频盘，变频模块，环境监控盘， 中频盘，变频模块，环境监控盘，modem，电源模块 ，
射频线
电源线
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数字光纤直放站原理
其信号处理流程如下： 其信号处理流程如下： 下行： 下行：LIM通过耦合器将来自基站主天线的移动通信 通过耦合器将来自基站主天线的移动通信 入双工器， 模块， 下行信号馈送 入双工器，经RF模块，由下变频器 模块 将其下变频到中频信号，然后经A/D变换器变换为 将其下变频到中频信号，然后经 变换器变换为 数字中频信号，由数字信号处理单元将其经过数字 数字中频信号， 信号处理（包括数字下变频、数字滤波） 信号处理（包括数字下变频、数字滤波）后，按一 定帧格式打包成串行数据， 定帧格式打包成串行数据，再经光收发器由光纤传 输到RRH。在RRH，经光收发器，由数字信号处 输到 。 ，经光收发器， 理单元解帧后，进行数字信号处理（包括时延调整、 理单元解帧后，进行数字信号处理（包括时延调整、 数字上变频） 数字上变频）后，由D/A变换器将其恢复为中频信 变换器将其恢复为中频信 再经上变频器将其上变频到射频， 号，再经上变频器将其上变频到射频，最后经发射 双工器以及天线发射至覆盖区域。 机、双工器以及天线发射至覆盖区域。
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数字光纤直放站原理
数字光纤直放站近端机外观图： 图 数字光纤直放站近端机
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数字光纤直放站原理
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数字光纤直放站概述 数字光纤直放站特点和优势 数字光纤直放站原理 数字光纤直放站组网方式 数字光纤直放站技术指标
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数字光纤直放站特点和优势
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GRRU的优势和特点 的优势和特点
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数字光纤直放站原理
上行：来自移动终端的上行信号经 模块 模块， 上行：来自移动终端的上行信号经RF模块，由下变频 变频到中频信号，然后经A/D变换器变 器将其下 变频到中频信号，然后经 变换器变 换为数字中频信号， 换为数字中频信号，由数字信号处理单元将其经过 数字信号处理（包括数字下变频、时延调整、 数字信号处理（包括数字下变频、时延调整、与从 RRH的上行数据求和 RRH的上行数据求和）后，按一定帧格式打包成 的上行数据求和） 串行数据，再经光收发器由光纤传输到LIM。在 串行数据，再经光收发器由光纤传输到 。 帧后，进行数字信号处理（包括数字滤波、 帧后，进行数字信号处理（包括数字滤波、数字上 变频） 变换器将其恢复为中频信号， 变频） 后，由D/A变换器将其恢复为中频信号， 变换器将其恢复为中频信号 再经上变频器将其上变频到射频，最后经发射机、 再经上变频器将其上变频到射频，最后经发射机、 双工器以及耦合器送给基站。 双工器以及耦合器送给基站。
数字光纤直放站远端机结构说明: 数字光纤直放站远端机结构说明:
中频盘，变频模块，环境监控盘，低噪放（ 中频盘，变频模块，环境监控盘，低噪放（×２），功放， ），功放， 功放 双工器，滤波器， 双工器，滤波器，电源模块
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数字光纤直放站原理
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“L”表示：local近端机； “R”表示:remote远端机；
数字光纤直放站原理
近端机——中频盘： 中频盘： 近端机 中频盘
说明： 说明：
1、将中频信号转换成为数 、 字信号通过激光器发送 至远端机; 至远端机 2、对近端机进行整机监控 、 &设置。 设置。 设置 3、近端机中频盘之间，也 、近端机中频盘之间， 存在差别； 存在差别； 4、为什么要使用分集技术？ 、为什么要使用分集技术？ 因为分集技术可以解决 多径衰落， 多径衰落，提高系统的 接收可靠性。 接收可靠性。
数字光纤直放站原理
近端机——变频模块： 变频模块： 近端机 变频模块
虹信 变频模块
说明： 说明：
1、变频模块的作用是将射 、 频信号和中频相互转换； 频信号和中频相互转换； 2、变频模块需要晶振的时 、 钟引导； 钟引导； 3、收发端口 、收发端口“UDRF”对应 对应 “DIF”&“UIFB”； ； 4、分级端口“URF”对应 、分级端口“ 对应 “UIFA”。 。 5、“LOREF”端口为：时 端口为： 、 端口为 钟信号输入端口。 钟信号输入端口。接中 频盘上的时钟接口； 频盘上的时钟接口； 6、模块型号代码的识别。 、模块型号代码的识别。
武汉虹信通信技术有限责任公司
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环境监控盘
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GRRU的优势和特点 的优势和特点
1、完善的监控功能：可实现近端和远端一体监控， 、完善的监控功能：可实现近端和远端一体监控， 支持统一网管标准，提供短消息远程通讯方式。 支持统一网管标准，提供短消息远程通讯方式。 2、采用软件无线电技术，将RF信号数字化，在数 、采用软件无线电技术， 信号数字化， 信号数字化 字域对信号进行处理， 字域对信号进行处理，极大增强设备对信号的处理 和控制能力。 和控制能力。 3、采用数字光传输技术：信号不随光信号的衰减 、采用数字光传输技术： 而衰减， 而衰减，在长距离和多路分路传输系统中保持动态 范围和服务质量不变，使网络设计更加灵活。 范围和服务质量不变，使网络设计更加灵活。 4、射频和光在传输过程中是独立的：信号传输和 、射频和光在传输过程中是独立的： 光传输之间没有相互影响，调试变得简单。 光传输之间没有相互影响，调试变得简单。