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。它解釋了完全集成的收發器（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

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

為了解決這兩個問題，天線接口標準組織（AISG）開發了一種開放接口協議，以實現智能天線系統。AISG規范允許對無線基礎設施進行數字遠程控制和監控，以根據不斷變化的覆蓋要求動態優化網絡。特別是，該協議允許為天線實現遠程電動傾斜（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，從而提高了產品規劃的效率。

基站系統和 AISG

在典型的基站系統中，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數據通信。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數據接收路徑上。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，用于分離發射和接收路徑的兩個不同頻率，一個發射功率放大器和一個接收器放大器。為了監控塔設備的正常運行，實施了報警系統，并使用單獨的電纜將報警消息從塔傳輸到底座的控制設備。

圖1.AISG 之前的基站系統架構。

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

圖2中的系統說明了符合AISG標準協議的基站系統的實現。還采用了該協議來傳輸報警信息。由于AISG數據的低頻調制，現在也可以使用相同的同軸電纜來傳輸RF數據和處理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）從基座傳輸到塔設備。

圖2.采用AISG的基站系統架構。

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議，該協議使用具有開關鍵（OOK）調制的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，它還監控塔中設備的狀態，例如RET和TMA。

AISG收發器可以使用任意數量的組件和方法離散實現。它們可能使用有源或無源濾波器、用于OOK調制和解調的不同方法，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;任何推向市場的產品都需要為AISG實施創建透明的解決方案。

圖3顯示了這種收發器的可能分立實現。一個簡單的OOK調制器可以通過模擬開關來實現。然而，非常嚴格的AISG頻譜發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。接收器使用相同的選擇性濾波器、峰值解調器和數字數據的重建比較器。

圖3.AISG 收發器的分立實現。

首款完全集成的收發器

通過集成關鍵功能，可以進一步減少實現AISG通信所需的組件數量。MAX9947正是這樣做的——它是目前唯一符合AISG標準的單芯片收發器。芯片上集成了發射器、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AISG協議所需的時間。

MAX9947的發送器包括一個OOK調制器;符合AISG頻譜發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解調器和一個重建數字信號的比較器。該器件支持 AISG 標準的所有三種數據速率：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）的系統級實現。TXOUT上的OOK調制信號和RXOUT上的重建數字信號分別如圖6和圖7所示。

圖4.在基站實現 AISG 功能。FPGA在MAX9947之間發送和解調數字數據，MAX9947對同軸電纜上的OOK信號進行調制和解調。

圖5.在塔上實現AISG功能。AISG收發器連接電纜上的OOK信號和MAX13486E RS-485接口收發器左側的RS-485數字信號。MAX9947的方向輸出（DIR）驅動RS-485收發器內的數據方向。

圖6.MAX9947在TXIN輸入端調制數字數據，并產生OOK信號（TXOUT）。數據速率為 9.6kbps。

圖7.MAX9947在RXIN輸入端解調OOK信號，在RXOUT重建數字數據。數據速率為 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制和解調OOK信號）通過RS-485收發器與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┐_定數據流的方向，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。

當數據來自基站并在RXOUT上解調時，收發器芯片上的方向輸出DIR設置為高電平，使MAX13486E進入驅動模式，驅動RS-485總線。 DIR在最后一個停止位后的16位時間內釋放。此間隔符合 AISG 協議，該協議要求在 20 位時間內釋放總線（圖 8）。

圖8.MAX9947的方向輸出（DIR）在16位內釋放，從最后一位解調RXOUT數據開始。數據速率為115.2kbps。

默認條件是數據從RS-485總線傳輸到收發器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。

收發器芯片的方向輸出無需從微控制器驅動接口芯片的使能引腳。

結論

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

審核編輯：郭婷