CN102316475A - 一种单馈线实现移动通信mimo室内覆盖的系统 - Google Patents

Abstract

一种单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统，该系统由近端单元和远端单元构成，一个近端单元可以带若干个远端单元，近端单元与远端单元之间通过单根馈线连接。该发明利用一根馈线传输MIMO信号，可以解决MIMO系统中多根馈线安装受限的覆盖场景，为MIMO室内覆盖提供了一种新的系统解决方案。

Description

一种单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体是一种利用单根馈线实现移动通信MIMO（Multiple Input Multiple Output）室内覆盖的系统。

背景技术

随着数据通信业务需求的迅速增加，移动通信业务由话音业务过渡到话音、数据、图像综合业务阶段，为满足宽带数据通信的需求，无线宽带接入网的建设成为未来移动网络建设重点。在2G、3G、WLAN网络建设中，除基站设备外的室分系统因使用灵活、布置快捷、成本低而起到了重要作用，它为室内高端用户提供了优质服务，同时也降低了室内覆盖建网成本，避免了室内分布系统中小区过多现象的出现。

未来移动通信中MIMO技术的引入给室内分布系统带来了新的挑战。室分系统需要解决的首要问题是如何处理基站过来的MIMO信号，实现覆盖点MIMO信号的独立发送。比较容易想到的就是从基站直接耦合过来的N路信号通过N路通道独立传输，从而实现MIMO信号的独立发送。上述方案思路简单，容易实现，但实际工程中，存在多根馈线安装受限的特殊场景，现各大运营商已提出单根馈线解决MIMO传输问题的需求，尤其是N越大问题越突出，因为N越大时，需要安装的馈线就越多。因此，需要提出一种新的室内覆盖思路来解决多根馈线安装受限的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，解决实际工程中多根馈线安装受限场景的覆盖问题，设计一种单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统。另外，利用该发明中的MIMO室内覆盖系统可通过多个远端单元来覆盖更大的区域。

为解决上述技术问题，本发明设计了一种单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统，该系统包括近端单元和远端单元，近端单元放置在靠近信源一侧，远端单元放置在覆盖点，近端单元与远端单元之间通过单根馈线连接；在下行链路，N路输入信号在近端单元利用合路器合成一路信号，采用单根馈线进行传输，在远端单元使用分路器将N路信号还原，并通过天线完成MIMO信号的覆盖；在上行链路，N路输入信号在远端单元利用合路器合成一路信号，在近端单元利用功分器将一路信号还原为N路信号，其中N为任意自然数。

其中，在下行链路，N路输入信号在近端单元通过变频的方式变频到不同的频率上，然后利用合路器合成一路信号，在远端单元使用分路器、变频器将N路信号还原；在上行链路，N路输入信号在远端单元直接利用合路器合成一路信号，在近端单元利用功分器将一路信号还原为N路信号。

优选地，下行链路将N路信号合并为一路信号的具体方法为：保持一路信号不变，其余N-1路信号变频到不同频点，然后通过合路器将N路信号合并为一路信号；或者将N路信号都变频到不同频点，然后再通过合路器将N路信号合并为一路信号。

优选地，下行链路将一路信号还原为原N路信号的具体的方法为：将近端单元过来的一路信号通过放大器放大后，由分路器分离出N路不同频率的信号，然后通过变频器将这N路信号分别还原到原频率信号上。

其中，近端单元为1个，远端单元为1个或大于1个；当远端单元大于1个时，在近端单元后加入一个功率分配设备，然后再分别通过单根馈线接一个远端单元。

其中，将MIMO系统的上、下行信号通过双工器分离后，进行独立的信号处理。

当MIMO系统为TDD制式时，双工器可替换为环形器。

其中，远端单元供电方式采取远端独立供电方式或远程供电方式；其中远程供电实现方法为：在近端单元通过馈电器将射频信号和直流电流同时馈入电缆中，在远端单元再通过分电器分离出射频信号和直流电流，从而进行供电。

优选地，在进行变频时，为了使MIMO信号不产生频偏，在近端单元加入一个参考频率信号，该参考频率信号通过单根馈线由近端单元传送到远端单元。

其中N=2（以LTE系统为例）。

本发明同时提供了一种近端单元，应用于上述单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统该近端单元包括N个输入端口，N个滤波器，N+1个双工器，N或N-1个变频器，1个合路器，1个功分器，其中N为任意自然数；在下行链路：近端单元将MIMO基站的下行N路信号通过外接耦合器的方式引入到近端单元的下行N个输入端口，再分别通过滤波器滤除MIMO系统频段以外的杂散干扰信号，然后每路信号分别进入1个双工器后再通过变频器将N路信号变到不同频率上，然后通过合路器将N路信号合为一路信号，再通过放大器将射频信号放大并输出至1个双工器，最后通过单根馈线传输至远端单元；在上行链路：通过单根馈线从远端单元传输过来的信号首先通过1个双工器，之后由功分器将信号均分为N路信号，该N路信号中的每路信号分别输出至一个双工器，然后N路信号中的每路信号分别经1个滤波器出近端单元。

当远端单元的供电方式采取远程供电方式时，该近端单元还包括馈电器和电源监控单元，通过馈电器将射频信号和电源监控单元提供的直流电流同时馈入单根馈线中，然后送到远端进行供电。

优选地，在进行变频时，为了使MIMO信号不产生频偏，在近端单元加入一个参考频率信号，该参考频率信号通过单根馈线由近端单元传送到远端单元。

本发明同时提供了一种远端单元，应用于上述单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统，该远端单元包括N+1个双工器，2个放大器或若干个放大管，1个合路器，1个分路器，N或N-1个变频器，N个滤波器，其中N为任意自然数；在下行链路：通过单根馈线传输过来的1路信号进入远端单元的1个双工器，再经由1个放大器或若干个放大管中的部分放大管将信号放大后由分路器根据不同频率分离出N路信号，之后分别通过变频器还原为原N路信号，然后每路信号分别依次经1个双工器和1个滤波器，最后将信号送至天线进行发送；在上行链路：终端发射的MIMO信号由远端单元引入，N路传输相同的信号，该N路信号分别经由1个滤波器滤除MIMO系统频段以外的杂散干扰信号，之后分别进入1个双工器，出来的N路信号通过合路器合为一路信号，然后由另 1个放大器或若干个放大管中的另一些放大管将信号放大，然后再经1个双工器将信号送至近端单元。

当远端单元的供电方式采取远程供电方式时，该远端单元还包括分电器，该分电器将近端单元传输过来的射频信号和直流电流分离开，从而实现远程供电。

其中，该远端单元的产品形态为有源天线或无源天线，其中有源天线是将远端单元除天线外的器件用芯片进行集成，从而放到天线中去，而无源天线是将除天线外的器件与天线进行分离放置。

本发明中的近端单元与远端单元采用一根馈线连接，可解决实际工程中多根电缆安装受限场景的覆盖，解决运营商提出的单根电缆传输实现MIMO的问题，为室内覆盖提供一种新的思路。本发明为MIMO室内覆盖提供了一种简单而有效的系统解决方案。

附图说明

图1为一个近端带一个远端时，单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统示意图（以LTE系统为例，即N=2）。

图2为一个近端带若干个远端时，单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统示意图（以LTE系统为例，即N=2）。

图3为单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖系统中的近端单元原理框图（以LTE系统为例，即N=2）。

图4为单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖系统中的远端单元原理框图（以LTE系统为例，即N=2）。

具体实施方式

与2G、3G网络相比，MIMO系统的室内覆盖需要解决的主要问题是如何继续保持基站的MIMO特性。为解决实际工程中多根电缆资源安装受限场景的覆盖，需要利用单根电缆传输信号，却仍保持MIMO的特性。本发明在保持MIMO特性的前提下，利用一根电缆传输MIMO信号从而解决多根馈线安装受限的问题。

利用单根馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统，其特征如下：

系统近端单元和远端单元利用双工器将上、下行链路信号分离，从而实现上、下行N路信号的独立处理。MIMO室内分布系统下行链路，在近端单元将N路信号合并为一路信号，在远端单元利用分路器、变频器将一路信号还原为原N路信号；上行链路，远端单元天线引入的N路信号直接通过合路器合并为一路信号；近端单元将远端过来的一路信号通过功分器分为N路信号进行传输。系统中近端单元与远端单元之间通过一根电缆连接。按照上述的方法进行变频时，为了使MIMO信号不产生频偏，确保MIMO信号的准确传输，在近端单元加入一个参考频率信号。参考频率信号通过主馈线由近端单元传送到远端单元。

远端单元根据天线有源无源可将产品形态分为有源天线和无源天线。有源天线是将远端单元除天线外的器件用芯片进行集成，从而放到天线中去；而无源天线是将除天线外的器件与天线进行分离放置。

该系统中远端单元供电方式可采用远程供电和远端独立供电两种方式。在采用远程供电时，由于射频信号和直流电流的属性相差甚远，以至于在同一条电缆中传送可以互不影响（以下以远程供电方式为例进行说明，但不限于此）。

实施案例一：一个近端单元带一个远端单元时，不需要添加功率分配设备，近端单元与远端单元之间通过一根馈线连接。近端单元放置在靠近信源一侧，远端单元放置在各个覆盖点。参见图1所示，以下行为例， MIMO基站T100通过耦合器T102、T103耦合过来的两路信号通过近端单元T104将两路信号合并为一路信号，利用单根馈线T105传输到远端单元T106，在远端单元T106将一路信号还原为原两路信号并通过天线完成MIMO信号覆盖。

实施案例二：一个近端单元带多个远端单元时，需要在近端单元后加入一个功率分配设备（如：功分器），然后再分别通过单根馈线接一个远端单元。近端单元放置在靠近信源一侧，远端单元放置在各个覆盖点。参见图2所示，以下行为例，MIMO基站T201通过耦合器T202、T203耦合过来的两路信号通过近端单元T204将两路信号合并为一路信号，再通过功分器T205分配适当的功率，利用单根馈线T206传输到远端单元T207，在远端单元T7将一路信号还原为原两路信号并通过天线完成MIMO信号覆盖。

单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖系统中近端单元的原理框图如图3所示（以N=2为例）。

下行链路：将MIMO基站的下行两路信号通过外接耦合器的方式引入到系统近端单元下行两个输入端口，通过近端单元的滤波器T301、T302滤除MIMO系统频段以外的杂散干扰信号，两路信号再分别进入双工器T303、T304后通过变频器T305、T306将两路信号变到不同频率上（保证两路信号频率有一定间隔），然后通过合路器T308将两路信号合为一路信号，再通过放大器T310将射频信号放大出双工器T311，信号经馈电器T312再通过主馈线T314送到远端。

上行链路：通过主馈线T313传输过来的信号首先通过双工器T311，之后由功分器T309将信号均分为两路信号出双工器T303、T304，然后两路信号分别经滤波器T301、T302出近端单元。

近端单元通过馈电器T312将射频信号和电源监控单元T313提供的直流电流同时馈入同轴电缆T314中，然后送到远端进行供电。

单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖系统中远端单元的原理框图如图4所示（以N=2为例）。

下行链路：通过主馈线T401传输过来的信号首先进入远端单元的分电器T402、双工器T403，经由放大器T404将信号放大后由分路器T406根据不同频率分离出两路信号，之后分别通过变频器T408、T409还原为原两路频率信号出双工器T411、T412，经滤波器T413、T414将信号送至天线进行发送。

上行链路：终端发射的MIMO信号由远端单元引入（室内环境下系统通常只支持一根发射天线，如LTE系统中，上行支持1X2 MIMO），两路传输相同的信号。两路信号经由滤波器T413、T414滤除MIMO系统频段以外的杂散干扰信号，之后进入双工器T411、T412，出来的两路信号通过合路器T407合为一路信号（两路信号为同一信号，所以可以直接合路，不需要加变频），然后由放大器T405将信号放大出双工器T403，将信号送至近端。

与图3相对应，近端单元传输过来的射频信号和直流通过远端单元中的分电器T410将射频信号和直流分离开，从而实现远程供电。

按照上述的方法进行变频时，为了使MIMO信号不产生频偏，确保MIMO信号的准确传输，在近端单元加入一个参考频率信号T307。参考频率信号通过主馈线由近端单元传送到远端单元，即远端单元中参考频率信号T410。

当MIMO系统为TDD制式时，图3和图4中双工器T303、T304、T311、T403、T411、T412可替换为环形器。

上述实施例以N=2为例进行了说明，但不限于此，N可以为任意自然数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明基本思想和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均含于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统，其特征在于，该系统包括近端单元和远端单元，近端单元放置在靠近信源一侧，远端单元放置在覆盖点，近端单元与远端单元之间通过单根馈线连接；在下行链路，N路输入信号在近端单元利用合路器合成一路信号，采用单根馈线进行传输，在远端单元使用分路器将N路信号还原，并通过天线完成MIMO信号的覆盖；在上行链路，N路输入信号在远端单元利用合路器合成一路信号，在近端单元利用功分器将一路信号还原为N路信号；其中N为任意自然数。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在下行链路，N路输入信号在近端单元通过变频的方式变频到不同的频率上，然后利用合路器合成一路信号，在远端单元使用分路器、变频器将N路信号还原；在上行链路，N路输入信号在远端单元直接利用合路器合成一路信号，在近端单元利用功分器将一路信号还原为N路信号。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，下行链路将N路信号合并为一路信号的具体方法为：保持一路信号不变，其余N-1路信号变频到不同频点，然后通过合路器将N路信号合并为一路信号；或者将N路信号都变频到不同频点，然后再通过合路器将N路信号合并为一路信号。

4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，近端单元为1个，远端单元为1个或大于1个；当远端单元大于1个时，在近端单元后加入一个功率分配设备，然后再分别通过单根馈线接一个远端单元。

5.如权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，将MIMO系统的上、下行信号通过双工器分离后，进行独立的信号处理；当MIMO系统为TDD制式时，双工器替换为环形器。

6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，远端单元供电方式采取远端独立供电方式或远程供电方式；其中远程供电实现方法为：在近端单元通过馈电器将射频信号和直流电流同时馈入电缆中，在远端单元再通过分电器分离出射频信号和直流电流，从而进行供电。

7.如权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，在进行变频时，为了使MIMO信号不产生频偏，在近端单元加入一个参考频率信号，该参考频率信号通过单根馈线由近端单元传送到远端单元。

8.一种近端单元，应用于如权利要求1-7中任一项所述的单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统，其特征在于，该近端单元包括N个输入端口，N个滤波器，N+1个双工器，N或N-1个变频器，1个合路器，1个功分器，其中N为任意自然数；

在下行链路：近端单元将MIMO基站的下行N路信号通过外接耦合器的方式引入到近端单元的下行N个输入端口，再分别通过滤波器滤除MIMO系统频段以外的杂散干扰信号，然后每路信号分别进入1个双工器后再通过变频器将N路信号变到不同频率上，然后通过合路器将N路信号合为一路信号，再通过放大器将射频信号放大并输出至1个双工器，最后通过单根馈线传输至远端单元；

在上行链路：通过单根馈线从远端单元传输过来的信号首先通过1个双工器，之后由功分器将信号均分为N路信号，该N路信号中的每路信号分别输出至一个双工器，然后N路信号中的每路信号分别经1个滤波器出近端单元；

当远端单元的供电方式采取远程供电方式时，该近端单元还包括馈电器和电源监控单元，通过馈电器将射频信号和电源监控单元提供的直流电流同时馈入单根馈线中，然后送到远端进行供电。

9.一种远端单元，应用于如权利要求1-8中任一项所述的单馈线实现移动通信MIMO室内覆盖的系统，其特征在于，该远端单元包括N+1个双工器，2个放大器或若干个放大管，1个合路器，1个分路器，N或N-1个变频器，N个滤波器，其中N为任意自然数；

在下行链路：通过单根馈线传输过来的1路信号进入远端单元的1个双工器，再经由1个放大器或若干个放大管中的部分放大管将信号放大后由分路器根据不同频率分离出N路信号，之后分别通过变频器还原为原N路信号，然后每路信号分别依次经1个双工器和1个滤波器，最后将信号送至天线进行发送；

在上行链路：终端发射的MIMO信号由远端单元引入，N路传输相同的信号，该N路信号分别经由1个滤波器滤除MIMO系统频段以外的杂散干扰信号，之后分别进入1个双工器，出来的N路信号通过合路器合为一路信号，然后由另 1个放大器或若干个放大管中的另一些放大管将信号放大，然后再经1个双工器将信号送至近端单元；

当远端单元的供电方式采取远程供电方式时，该远端单元还包括分电器，该分电器将近端单元传输过来的射频信号和直流电流分离开，从而实现远程供电。

10.如权利要求9所述的远端单元，该远端单元的产品形态为有源天线或无源天线，其中有源天线是将远端单元除天线外的器件用芯片进行集成，从而放到天线中去，而无源天线是将除天线外的器件与天线进行分离放置。

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