CN101389145B - 在wcdma网络中实现室内覆盖的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在WCDMA网络中实现室内覆盖的系统和方法，采用信源接入、光纤传输、远端覆盖三部分组成的网络来实现。信源接入部分完成信源的引入，光纤传输部分完成信号的传输，远端覆盖部分完成无线射频信号的分布，通过相互独立而又有机结合的三个部分，组成一个传输WCDMA无线信号的分布网络系统，达到目标区域WCDMA信号覆盖的目的。本发明实现了分布系统的节点化、网络化，改变了传统依靠单一的射频功放设备进行无线信号覆盖的模式，为移动通信网络的室内覆盖建设提供了一种避免重复建设、节能环保、提高网络资源利用率、高性价比及网络化的解决方案。

Description

在WCDMA网络中实现室内覆盖的系统

技术领域

本发明涉及移动通信无线接入网技术领域，特别是在WCDMA网络中实现室内覆盖的系统。

背景技术

随着移动通信网络在国内的发展，用户已经达到目前的6.01亿，手机持有率占到了45.7％，整个移动通信领域蕴含着的巨大的市场价值。对于支持运营商发展和赖以生存的是这6.01亿的手机用户，结合国内外移动运营商现状分析可知：目前，室内业务量超过70％，并且随着数据业务的逐年增加，室内业务量所占的比重将越来越大，所以，室内用户是整个运营商的价值所在。为了吸引更多的室内用户，减少覆盖盲区，避免频繁切换，降低掉话的概率，提高网络质量是运营商的重点。

移动通信网络分为室外覆盖和室内覆盖，室外覆盖主要以解决广域覆盖为主，室内覆盖主要以解决特定区域的用户覆盖为主，也是整个移动通信网络提高室内分布网络质量的重要途径。

传统的室内覆盖系统是通过信源--如宏蜂窝、微蜂窝、BBU(BasebandUnit，基带单元)+RRU(Remote Radio Unit，射频远端单元)、直放站等，以及有源器件或无源器件，以及馈线、天线等器件组成，这就是传统的RFPA(Radio Frequency Power Amplifier，射频功率放大)技术的解决方案。但是，RFPA技术给现有移动网络的建设、改造、优化及升级等带来各种各样的问题，比如：

规划问题：RFPA技术规划时采用大区制，规划前需要进行精确的链路预算和容量配置，针对不同的路径设定不同的门限值，因此会导致外泄干扰电平不易控制，频率规划困难，网络扩容和改造时还需重复进行复杂的链路预算的问题，并增加了由于扩容带来的盲区覆盖天线；网络一经规划，不易变更，不能灵活合并和拆分小区；系统增加其它制式的网络时，无法进行直接合路，不能满足多系统合路的需求。

覆盖问题：RFPA采用了射频功放技术，当大区域覆盖时，需要多个高功率的功放进行驱动，从而满足覆盖区域需求。但这就导致了基站覆盖半径减小，且后期扩容不易的问题；并且单个射频功放覆盖区域面积小，不能满足大面积覆盖的要求。

干扰问题：现阶段由于话务量不断增加，导致容量的增大，因此对覆盖系统的频率规划带来了一定的难度，尤其是采用RFPA技术的室内分布，信号控制难度增加，对整个网络频率规划造成了大的干扰；且RFPA技术中多个射频功放同时覆盖系统时，会导致信噪比变差，影响通话质量；

容量问题：由于RFPA采用多个功放应用的方式覆盖室内，使得基站累积噪声增加，降低了接收灵敏度，减小了基站覆盖的面积，一定程度上降低了用户对话务量的吸收，也就是导致了容量的降低。在WCDMA网络中，这一点显得尤为明显。

工程问题：RFPA室内分布技术方案，不但要单独租用昂贵的机房，还要解决各个节点射频功放的电源问题，还需布放较粗的、不易弯曲的、价格昂贵的、施工难度大的、利旧率低的馈线，造成的结果就是施工周期长、重复施工、难度高、可操作性差，结果导致投资成本加大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供在WCDMA网络中实现室内覆盖的系统，用于解决WCDMA无线网络规划建设当中的驻地接入网的规划困难、覆盖小、容量差及工程难度大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种在WCDMA网络中实现室内覆盖的系统，包括：

主单元，用于将WCDMA射频电信号转换为光信号，并分路成与所述光信号相同的多路光信号后输出；将接收到的多路WCDMA光信号分别转换为电信号后合路成一路电信号，将所述一路电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除，并将所述WCDMA射频电信号发送给WCDMA基站；

至少一个远端单元，用于将接收到的光信号转换为电信号，将所述电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除，并对所述WCDMA射频电信号放大后输出；将接收到的电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除，并对所述WCDMA射频电信号放大后转换为光信号输出。

本发明采用全光纤网络系统，采用光纤媒介所具有的超宽带、超低耗、低成本的介质特性来完成WCDMA室内覆盖网络从信源汇接的根节点到各信号接入点的传输分布。本系统可针对室内覆盖定制频点，网络扩容和改造时无需进行复杂的功率预算，能够根据需要灵活的合并和拆分小区。在解决无线信号的分布时，利用了无线信号在微小空间范围内所具有的重复资源特性所带来的频率资源重复使用优势，及其信号处理的低成本特性，将覆盖区域划分为多个微区域，极大提高了系统的覆盖范围；并通过采用主单元、扩展单元及远端单元分层方式接入，实现网络覆盖大范围接入。本系统可将多个频点合在一个小区内使用，相比于同样多个频点分别在多个小区使用能够提高容量。另外，本系统设备小巧，无需机房；远端单元无需本地取电，可远程随路供电。采用光纤作为连接线缆相对于射频馈线细小柔软，价格低，施工更容易。

通过远端单元的前置底噪放技术改善了上行噪声，减少了信号干扰，提升了系统的接收质量。

附图说明

图1为本发明的实施例中的系统结构图；

图2为本发明的实施例中主单元实现方法功能框图；

图3为本发明的实施例中扩展单元实现方法功能框图。

图4为本发明的实施例中远端单元实现方法功能框图。

具体实施方式

本发明的实施例采用全光纤网络系统，采用光纤媒介所具有的超宽带、超低耗、低成本的介质特性来完成WCDMA室内覆盖网络从信源汇接的根节点到各信号接入点的传输分布。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的在WCDMA网络中实现室内覆盖的系统结构图，具体包括：

整个系统呈树形结构，主单元(Main Unit，简称MU)向下提供多个分路接口，用于连接扩展单元(Expansion Unit，简称EU)或远端单元(RemoteUnit简称RU)。为实现远端单元的灵活组网应用，系统支持多级扩展。同时，主单元可以不通过扩展单元直接下接远端单元，或通过多级扩展单元下接远端单元，这样系统可以实现大范围的灵活应用。其中不同网络节点位置的扩展单元的结构、功能完全相同，只是因所处网络拓扑中的节点位置不同而加以区分。图1中，每个扩展单元和主单元仅提供了两个分路，即一分二，但在实际使用中，本系统可以实现一分多，最多可1分8路。图中的Ln表示该设备在整个树形结构中所属的层级。

整个系统的设备配置量由用户需求而定，可以实现不同规模接入网的灵活配接。例如，在图1所示的树形接入网中，若覆盖区很小，用户数不超过8个，相应需要的远端单元不超过8个，无需扩展单元，远端单元直接通过光缆与远在信源侧的主单元连接；若有9个用户，需要9个远端单元，一个扩展单元(一个远端单元可直接接到主单元上)；若覆盖区较大，有65个用户，需要65个远端单元、一个一级扩展单元、8个二级扩展单元(一个远端单元可直接接到主单元上)，依此类推。更大规模的覆盖区则需要更多的远端单元和更多的一、二级扩展单元。

图2所示为本发明实例中主单元的结构图，具体结构为：在下行方向上，

电光变换器，用于将WCDMA射频电信号进行电光转换，转换成光信号。该射频信号来源于信源节点，也就是WCDMA基站，由于本发明实施例采用光纤传输，因此要先将射频信号转换为光信号，采用的器件就是通用的电光转换器件。

光分路器，用于将所述光信号进行分路，分成多路光信号，每路光信号包含相同的信息。分路后的光信号通过主单元光接口输出到扩展单元或远端单元。该光分路器类似于一个射频功分器，由于要将一路光信号分成多路传输，因此对电光变换后的一路光信号分路，该分路采用波分复用的方式，将光波在不同波段进行传输，分路后的每路光信号完全相同，只是采用不同波段传输。

在上行方向上，

光电变换器，用于将多路扩展单元或远端单元传输过来的WCDMA光信号进行光电转换，将光信号转换为电信号。该光信号来自于扩展单元或远端单元，是通过光纤传输的，对每一路光纤上的WCDMA光信号都分别要转换为一路电信号。之所以要将光信号进行转换，是因为光信号不能进行合路，只有将其转换为电信号才能合路。

信号合路器，用于将光电转换后的多路电信号进行合路，合成一路射频电信号。该合路器是一种无源器件，由不同频段的带通滤波器组成，能够将多路同频电信号合成一路输出。因为WCDMA射频信号就是同频信号，均为2000MHz，故可以通过该合路器进行合路。

WCDMA信号滤波器，用于将合路后的电信号中的其它射频信号滤除，只保留WCDMA射频信号。该滤波器采用通用滤波器件，将除了2000MHz的WCDMA射频信号滤掉就可以了。完成滤波后，将WCDMA射频信号发送给WCDMA基站。

在以上主单元中，使用光分路器，可以将一路射频电信号分成多路进行传输，使用信号合路器可以将多路信号合成一路，该实现方法解决现有RFPA技术中需要通过多个无源器件来进行信号分路和合路的目的，可以共享光纤传输介质，满足大范围、低成本和易扩容的覆盖需求。

图3所示为本发明实例中扩展单元的结构图，具体结构为：在下行方向上，

光电变换器，用于将主单元发送的一路光信号进行光电转换，转换为一路电信号。由于扩展单元的主要功能是将光信号进一步分路，以及放大补偿信号传输中的损耗，因此先要将主单元发送过来的光信号转换为电信号。

电放大器，用于将转换后的一路电信号进行放大。为了补偿传输中的损耗，需要进行射频电信号放大，例如接收到的光信号为100毫瓦，而传输到特定距离的终端手机的信号需要500毫瓦，此时就要链路补偿，此时类似于一个功率放大器。

电光变换器，用于将放大后的一路电信号进行电光转换，转换为一路光信号。为了在光纤上进一步传输，需要再将电信号转换为光信号。

光分路器，用于将所述一路光信号进行分路，分成多路光信号，每路光信号包含相同的信息。分路后的光信号通过扩展单元的光接口输出到下一级的扩展单元或远端单元。该光分路器与主单元中的光分路器相同，同样可以采用波分复用的方式，将光波在不同波段进行传输，分路后的每路光信号完全相同，只是采用不同波段传输。

在上行方向上，包括

光电变换器，用于将远端单元或下一级的扩展单元发送来的一路光信号进行光电转换，转换为一路电信号。为了进行电信号合路和放大补偿信号传输中的损耗，同样需要先将光信号转换为电信号。

信号合路器，用于将光电转换后的多路电信号进行合路，合成一路射频电信号。该合路器与主单元中的合路器相同，同样是将同频的WCDMA射频信号进行合路。

电放大器，用于将合路后的一路电信号进行放大。该放大也是为了补偿传输中的损耗。

电光变换器，用于将放大后的一路电信号进行电光转换，转换为一路光信号。为了在光纤上进一步传输，这里也需要再将电信号转换为光信号。

扩展单元采用光分路器或信号合路器可以将一路分成多路或多路合成一路，该实现方法同样解决现有RFPA技术中需要通过多个无源器件来进行信号分路和合路的目的，可以共享光纤传输介质，满足大范围、低成本和易扩容的覆盖需求。

图4所示为本发明实例中远端单元的结构图，具体结构为：在下行方向上，

光电变换器，用于将主单元或扩展单元发送来的光信号进行光电转换，转换为电信号。在将光纤传输过来的光信号发送给WCDMA手机终端前，必须转换为WCDMA射频电信号，通过天线发射给手机终端。

WCDMA信号滤波器，用于将转换后的电信号中的其它射频信号滤除，只保留WCDMA射频电信号，从而发射给手机终端。

WCDMA功率放大器，用于将滤波后的WCDMA射频信号进行放大。为了进行信号功率补偿，需要对WCDMA射频信号进行放大后才能发送到手机终端，这里通过WCDMA低噪声放大器进行放大。

在上行方向上，

WCDMA信号滤波器，用于将接收到的射频信号进行滤波，只保留WCDMA射频电信号，将其它制式移动终端的射频信号滤除。

WCDMA低噪声放大器，用于将WCDMA射频电信号进行低噪声放大，该放大器可以保证在放大射频信号的同时获得较低的噪声，与WCDMA功率放大器相比较具有较高的性能。

电光变换器，用于WCDMA射频信号进行电光转换，转换为光信号后通过光纤传输。

该远端单元采用功率恒定输出技术，解决了RFPA技术中复杂的功率预算工作，可以保证覆盖面积最大化。

通过以上系统，可以解决传统RFPA技术解决方案所带来的问题：

首先，本系统可针对室内覆盖定制频点，网络扩容和改造时无需进行复杂的功率预算，能够根据需要灵活的合并和拆分小区。在进行覆盖时所有远端单元可以都采用一个小区信号，也可以分别采用多个小区信号。通过远端单元的前置底噪放技术改善了上行噪声，提升了系统的接收质量。

其次，本系统能够改善上行噪声，减少对话务吸收的影响。可将多个频点合在一个小区内使用，相比于同样多个频点分别在多个小区使用能够提高容量。

采用前置低噪放、低增益输出，符合WCDMA室内网络规划中“多天线、为功率”的组网要求，配合网管的精确增益控制，对远端单元的调整，能够实现频率复用，降低干扰。

最后，本系统设备小巧，无需机房；远端单元无需本地取电，可远程随路供电。采用光纤作为连接线缆相对于射频馈线细小柔软，价格低，施工更容易。

图5和图6为本发明实施例中在WCDMA网络中实现室内覆盖的方法流程图，该方法包括以下步骤：在下行方向上的方法流程如图5所示，

步骤501、WCDMA基站发射的WCDMA射频信号通过主单元接口，接入主单元内部；

步骤502、主单元把电信号通过电光转换模块，转换为光信号；

步骤503、光信号经过光分路器分为多路光信号，每路光信号包含相同的信息，分路后的光信号通过主单元光接口输出到下一级的扩展单元或远端单元。

步骤504、光信号经接口接入到扩展单元内部，通过扩展单元的光电转换模块转换为电信号；

步骤505、通过信号补充电路对转换后的电信号进行补充，经补充后的电信号经电光转换变为光信号；

步骤506、经过光分路器将一路光信号分成多路光信号，通过扩展单元的接口输出至下一级扩展单元或远端单元；

步骤507、光信号经过远端单元的接口进入内部的光电转换模块，经转换变为电信号，电信号通过WCDMA滤波器，选出WCDMA信号；

步骤508、WCDMA信号经WCDMA功率放大器放大后，通过远端单元的接口进行输出。

在下行方向上的方法流程如图6所示，具体包括：

步骤601、手机发送的WCDMA射频信号通过远端单元的接口进入内部WCDMA滤波器，滤掉带外干扰信号，并经过WCDMA低噪声放大器进行放大；

步骤602、通过电光转换模块将电信号转变为光信号，通过远端单元接口输出出去；

步骤603、扩展单元通过光纤接收的光信号，经过光电转换变为电信号；

步骤604、经过信号合路器对多路电信号进行合路，并通过补充电路对信号放大；

步骤605、经过电光转换模块将电信号转换为光信号，通过扩展单元接口输出出去；

步骤606、主单元通过光接口接收来自扩展单元或远端单元的光信号，多路光信号通过光电转换，每一路都转变为一路电信号；

步骤607、通过信号合路器进行信号合成，将多路电信号合成为一路；

步骤608、通过WCDMA信号滤波器从一路电信号选出WCDMA信号，通过主单元接口输出到WCDMA基站。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种在WCDMA网络中实现室内覆盖的系统，其特征在于，该系统为树形结构，包括：

主单元，用于将WCDMA射频电信号转换为光信号，并分路成与所述光信号相同的多路光信号后输出；将接收到的多路WCDMA光信号分别转换为电信号后合路成一路电信号，将所述一路电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除，并将所述WCDMA射频电信号发送给WCDMA基站；

至少一个远端单元，用于将接收到的光信号转换为电信号，将所述电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除，并对所述WCDMA射频电信号放大后输出；将接收到的电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除，并对所述WCDMA射频电信号放大后转换为光信号输出；

该系统进一步包括：

扩展单元，用于将接收到的下行光信号转换为电信号并放大，再将所述放大的电信号转换为光信号后分路，分成与所述光信号相同的多路光信号后输出；将接收到的多路上行光信号分别转换为电信号并合路成一路电信号，对所述一路电信号放大后转换为光信号输出；

所述扩展单元具体包括：在下行方向上，

光电变换器，用于将主单元或上一级的扩展单元发送的光信号转换为电信号；

电放大器，用于将所述电信号放大；

电光变换器，用于将所述放大的电信号转换为光信号；

光分路器，用于将所述光信号分路成与该光信号相同的多路光信号后输出；

在上行方向上，包括：

光电变换器，用于将远端单元或下一级的扩展单元发送来的多路光信号分别转换为电信号；

信号合路器，用于将转换后的多路电信号合路，合成一路电信号；

电放大器，用于将所述合路后的一路电信号进行放大；

电光变换器，用于将放大后的一路电信号转换为光信号输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远端单元及扩展单元的数量及层级根据不同接入网的规模而定。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述主单元具体包括：在下行方向上，

电光变换器，用于将WCDMA射频电信号转换为光信号；

光分路器，用于将所述光信号分路成与该光信号相同的多路光信号后输出；

在上行方向上，包括：

光电变换器，用于将接收到的多路WCDMA光信号分别转换为电信号；

信号合路器，用于将转换后的多路电信号合路成一路电信号；

WCDMA信号滤波器，用于将所述一路电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除，并将所述WCDMA射频电信号发送给WCDMA基站。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述远端单元具体包括：在下行方向上，

光电变换器，用于将接收到的光信号转换为电信号；

WCDMA信号滤波器，用于将所述电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除；

WCDMA功率放大器，用于将所述WCDMA射频电信号放大后输出；

在上行方向上，包括：

WCDMA信号滤波器，用于将接收到的电信号中除WCDMA射频电信号以外的其它信号滤除；

WCDMA低噪声放大器，用于对所述WCDMA射频电信号进行低噪声放大；

电光变换器，用于将所述放大后的WCDMA射频电信号转换为光信号后输出。

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