本文介紹了電信領域的天線接口標準組織 （AISG） 標準，并詳細介紹了其硬件實現(xiàn)。它解釋了完全集成的收發(fā)器（如MAX9947）如何幫助減少空間和成本，并解決基站塔設備中的總線仲裁問題。

介紹

最新一代的無線網(wǎng)絡已被開發(fā)出來，以提供數(shù)據(jù)密集型智能手機應用所需的高速數(shù)據(jù)服務。然而，這種基礎設施的部署成本很高，而且某些地區(qū)的覆蓋面明顯不足。

為了解決這兩個問題，天線接口標準組織（AISG）開發(fā)了一種開放接口協(xié)議，以實現(xiàn)智能天線系統(tǒng)。AISG規(guī)范允許對無線基礎設施進行數(shù)字遠程控制和監(jiān)控，以根據(jù)不斷變化的覆蓋要求動態(tài)優(yōu)化網(wǎng)絡。特別是，該協(xié)議允許為天線實現(xiàn)遠程電動傾斜（RET）設備。

這種開放標準已迅速被電信公司采用，因為它將他們從專有解決方案中解放出來，同時保護了他們的基礎設施投資。反過來，基站和天線制造商也受益于標準化的技術路線圖，從而提高了產(chǎn)品規(guī)劃的效率。

基站系統(tǒng)和 AISG

在典型的基站系統(tǒng)中，例如圖1所示，同軸電纜允許放置在天線塔頂部的設備與位于其底部的控制設備之間進行RF數(shù)據(jù)通信。塔式放大器（TMA）是一種低噪聲前置放大器，放置在塔上，緊隨天線之后，在RF數(shù)據(jù)接收路徑上。其主要功能是提高接收信號的信噪比（SNR）。底座上的設備包括一個雙工濾波器，用于分離發(fā)射和接收路徑的兩個不同頻率，一個發(fā)射功率放大器和一個接收器放大器。為了監(jiān)控塔設備的正常運行，實施了報警系統(tǒng)，并使用單獨的電纜將報警消息從塔傳輸?shù)降鬃目刂圃O備。

圖1.AISG 之前的基站系統(tǒng)架構(gòu)。

2004年之后，無線網(wǎng)絡3G標準規(guī)定必須控制天線的傾斜度并動態(tài)調(diào)整其位置以優(yōu)化輻射信號。用于該調(diào)整的適當設備是RET，并已添加到塔式設備中。此后不久，AISG標準協(xié)議誕生了，其主要目的是通過標準化通信協(xié)議將RET設備從基地遠程驅(qū)動。

圖2中的系統(tǒng)說明了符合AISG標準協(xié)議的基站系統(tǒng)的實現(xiàn)。還采用了該協(xié)議來傳輸報警信息。由于AISG數(shù)據(jù)的低頻調(diào)制，現(xiàn)在也可以使用相同的同軸電纜來傳輸RF數(shù)據(jù)和處理AISG信號。這種多功能功能降低了布線要求。此外，通過使用稱為“偏置-T”的設備，還可以在同一根同軸電纜中將電源電壓（通常為30V）從基座傳輸?shù)剿O備。

圖2.采用AISG的基站系統(tǒng)架構(gòu)。

AISG 應用程序的基礎知識

AISG定義了基站和塔設備之間的通信協(xié)議，該協(xié)議使用具有開關鍵（OOK）調(diào)制的2.176MHz正弦波載波。通信是雙向的，半雙工的，有一個主站（基站）和一個從站（塔）。通信通過基站的命令遠程改變天線 （RET） 的傾斜度。此外，它還監(jiān)控塔中設備的狀態(tài)，例如RET和TMA。

AISG收發(fā)器可以使用任意數(shù)量的組件和方法離散實現(xiàn)。它們可能使用有源或無源濾波器、用于OOK調(diào)制和解調(diào)的不同方法，以及用于總線仲裁和放大器的邏輯。對于每種設計，都有不同的方法來達到標準;任何推向市場的產(chǎn)品都需要為AISG實施創(chuàng)建透明的解決方案。

圖3顯示了這種收發(fā)器的可能分立實現(xiàn)。一個簡單的OOK調(diào)制器可以通過模擬開關來實現(xiàn)。然而，非常嚴格的AISG頻譜發(fā)射曲線要求給帶通濾波器設計帶來了相當大的負擔，需要五階或六階實現(xiàn)。接收器使用相同的選擇性濾波器、峰值解調(diào)器和數(shù)字數(shù)據(jù)的重建比較器。

圖3.AISG 收發(fā)器的分立實現(xiàn)。

首款完全集成的收發(fā)器

通過集成關鍵功能，可以進一步減少實現(xiàn)AISG通信所需的組件數(shù)量。MAX9947正是這樣做的——它是目前唯一符合AISG標準的單芯片收發(fā)器。芯片上集成了發(fā)射器、接收器和有源濾波器。該解決方案減少了使用分立解決方案的麻煩和費用，并大大減少了實現(xiàn)AISG協(xié)議所需的時間。

MAX9947的發(fā)送器包括一個OOK調(diào)制器;符合AISG頻譜發(fā)射曲線且工作頻率約為2.176MHz的帶通濾波器;以及具有可配置輸出電平的輸出放大器。接收器包括一個帶通濾波器，該濾波器工作在2.176MHz中心頻率附近，帶寬窄至200kHz;它還包括一個OOK解調(diào)器和一個重建數(shù)字信號的比較器。該器件支持 AISG 標準的所有三種數(shù)據(jù)速率：9.6kbps、38.4kbps 和 115.2kbps。

圖4和圖5顯示了MAX9947的功能，以及AISG在基站（圖4）和塔（圖5）的系統(tǒng)級實現(xiàn)。TXOUT上的OOK調(diào)制信號和RXOUT上的重建數(shù)字信號分別如圖6和圖7所示。

圖4.在基站實現(xiàn) AISG 功能。FPGA在MAX9947之間發(fā)送和解調(diào)數(shù)字數(shù)據(jù)，MAX9947對同軸電纜上的OOK信號進行調(diào)制和解調(diào)。

圖5.在塔上實現(xiàn)AISG功能。AISG收發(fā)器連接電纜上的OOK信號和MAX13486E RS-485接口收發(fā)器左側(cè)的RS-485數(shù)字信號。MAX9947的方向輸出（DIR）驅(qū)動RS-485收發(fā)器內(nèi)的數(shù)據(jù)方向。

圖6.MAX9947在TXIN輸入端調(diào)制數(shù)字數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生OOK信號（TXOUT）。數(shù)據(jù)速率為 9.6kbps。

圖7.MAX9947在RXIN輸入端解調(diào)OOK信號，在RXOUT重建數(shù)字數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)速率為 9.6kbps。

自動定向輸出

塔中可以有多個天線，具有多個 RET 和 TMA。所有這些設備都通過RS-485總線以菊花鏈方式進行通信。MAX9947（用于通過同軸電纜調(diào)制和解調(diào)OOK信號）通過RS-485收發(fā)器與RS-485總線接口，例如MAX13486E（圖5）。

MAX9947提供自動定向輸出（DIR），便于在塔式設備（從機）中進行RS-485總線仲裁，無需微控制器?；荆ㄖ髡荆┐_定數(shù)據(jù)流的方向，而塔式設備（從站）解碼信息并響應來自主站的命令。收發(fā)器芯片的方向輸出消除了從屬微控制器的RS-485總線仲裁負擔。

當數(shù)據(jù)來自基站并在RXOUT上解調(diào)時，收發(fā)器芯片上的方向輸出DIR設置為高電平，使MAX13486E進入驅(qū)動模式，驅(qū)動RS-485總線。 DIR在最后一個停止位后的16位時間內(nèi)釋放。此間隔符合 AISG 協(xié)議，該協(xié)議要求在 20 位時間內(nèi)釋放總線（圖 8）。

圖8.MAX9947的方向輸出（DIR）在16位內(nèi)釋放，從最后一位解調(diào)RXOUT數(shù)據(jù)開始。數(shù)據(jù)速率為115.2kbps。

默認條件是數(shù)據(jù)從RS-485總線傳輸?shù)绞瞻l(fā)器MAX9947的TXIN輸入端。在這種情況下，輸出DIR為低電平，總線接口芯片MAX13486E處于接收模式。

收發(fā)器芯片的方向輸出無需從微控制器驅(qū)動接口芯片的使能引腳。

結(jié)論

AISG已經(jīng)解決了電信供應商對基站和塔設備之間通信標準協(xié)議的需求。集成AISG收發(fā)器芯片（如MAX9947）提供完全集成的解決方案，用于調(diào)制和解調(diào)協(xié)議中使用的OOK信號。這些單芯片解決方案節(jié)省了設計空間和成本，并簡化了塔式設備中數(shù)據(jù)流的仲裁。

審核編輯：郭婷