CN103078669A - 基于电力载波的信号分布系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电力载波的信号分布系统，属于移动通信技术领域，包括信源、近端单元、远端单元和用户单元，近端单元通过光纤与远端单元互相通信，远端单元通过电力线与用户单元互相通信。本发明使2G信号、3G信号以及WLAN信号等多种移动通信网络信号在同一系统中实现耦合传输，并通过电力线进行信号分布，本发明无需布设多套系统即可实现多种移动通信网络信号的分布，降低了移动通信投资建设成本。

Description

基于电力载波的信号分布系统

技术领域

本发明涉及一种信号分布系统，属于移动通信技术领域。

背景技术

现有的移动通信系统大多包括信源、近端单元和远端单元，近端单元靠近信源，通过直接耦合方式与信源端进行通信，近端单元与远端单元之间通过电缆或光缆进行信号传输，远端单元完成指定区域的信号覆盖。

目前，移动通信技术已发展到第四代移动通信技术(forth generation wirelesstelephone technology,简称4G)，但现在只有第二代移动通信技术(secondgeneration wireless telephone technology,简称2G)和第三代移动通信技术(thirdgeneration wireless telephone technology,简称3G)在大规模使用，第四代移动通信技术尚未大规模使用。近年来，随着通信技术的飞速发展，3G网络和WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网络)的用户数量快速增长，各移动通信运营商为提升自身的竞争力及品牌形象，不断扩大各自移动网络的覆盖范围以满足用户的需求，从而使得在同一区域中常常同时覆盖了2G信号、3G信号和WLAN信号等不同模式不同频段的移动通信网络信号(例如GSM900MHz、WCDMA2000MHz和WiFi2400MHz)。当前移动通信运营商在同一区域内针对各自的移动通信网络分别架设基站、铺设线路、建造信号分布系统，虽然能够保证移动通信网络信号的覆盖范围，但是分别架设基站、铺设线路将会因为重复建设而造成资源浪费。

与此同时，随着经济的发展，越来越多的高层建筑、宾馆、住宅小区投入使用，现代建筑越来越高，越来越密集，且大量采用能对移动通信网络信号造成屏蔽和衰减的混凝土和金属材料，导致室内移动通信网络信号较差甚至出现信号盲区，因而用于改善建筑物内移动通信网络信号的室内分布系统应运而生。目前，室内分布系统大部分将信源中的信号通过有线方式直接引入到室内的每一个区域，再通过小型天线将移动通信网络信号发送出去，使移动通信网络信号均匀分布在室内的每个角落，从而使高层建筑物及大多数地下建筑物内拥有理想的信号覆盖、信号容量和信号质量。但目前使用的室内分布系统需要对移动通信网络信号的传输线路进行重新设计、布线、测试等工程，经济成本和时间成本都较高；而且现有建筑的电井大部分已基本处于满负荷的状态，布线紧张，无法再增加线路。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种能够利用电力线进行移动通信网络信号室内分布的系统，该系统能够同时传输多种移动通信网络信号。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

基于电力载波的信号分布系统，包括信源、近端单元和远端单元，所述近端单元与远端单元通过光纤互相通信，还包括至少一个用于移动通信网络信号室内分布的用户单元，所述远端单元与用户单元通过电力线互相通信；

所述近端单元包括用于耦合2G信号、3G信号以及WLAN信号的数字信号处理器Ⅰ和对信号进行光电转换的近端机；

所述远端单元包括用于对信号进行光电转换的远端机和通过电力线载波通信技术对信号进行载波调制解调的载波调制解调电路Ⅰ，其中远端机与近端机通过光纤互连，远端机通过载波调制解调电路Ⅰ与电力线连接；

所述用户单元包括载波调制解调电路Ⅱ、数字信号处理器Ⅱ和天线，其中载波调制解调电路Ⅰ与载波调制解调电路Ⅱ通过电力线互连，载波调制解调电路Ⅱ通过数字信号处理器Ⅱ连接天线。

本发明的改进在于：所述近端单元和远端单元通过波分复用器将光信号传输至光纤中。

本发明的进一步改进在于：所述载波调制解调电路Ⅰ和载波调制解调电路Ⅱ均包括发射功率为自适应方式的发送器和灵敏度为自适应方式的接收器。

本发明的进一步改进在于：所述发送器由顺序连接的串-并转换器、调制模块、IFFT处理器、D/A转换器和射频电路构成。

本发明的进一步改进在于：所述接收器由顺序连接的射频电路、A/D转换器、FFT处理器、解调模块和并-串转换器构成。

本发明的进一步改进在于：所述电力线各个相线之间接有耦合电容。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明能够支持多模式移动通信网络信号的融合传输，使2G信号、3G信号以及WLAN信号等多种移动通信网络信号在同一系统中实现融合传输，无需再分别针对每种移动通信网络信号布设多套系统，即可实现多网络通信，降低了移动通信的投资建设成本。

本发明通过电力线载波通信技术将移动通信网络信号利用电力线进行室内分布，从而可以利用现有的电力线组网，无需在建筑物内重新铺设其它移动通信线路，降低了施工难度，易于实现，组网灵活，节省大量人力、财力和物力。

本发明的近端单元和远端单元通过波分复用器将光信号传输至光纤中，可使上行信号和下行信号两种不同波长的信号在同一光纤中传输，且互不干扰，减少光纤的使用量，降低了投资建设成本。

本发明的载波调制解调电路采用闭环应答自适应发射系统，可根据电力线衰减情况自动进行调整，降低电力线中的功率损耗，同时降低信号的衰减对整个系统的影响，从而保证良好的通信质量。

本发明的远端单元可与多个用户单元同时互相通信，用户可根据需要任意选择连接在电力线上的用户单元的使用数量和使用位置，从而灵活选择信号的覆盖范围，同时减少辐射对人体的影响，绿色环保。

本发明在电力线各个相线之间接入耦合电容，提高跨相传输距离，扩大信号的覆盖面。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明中载波调制解调电路Ⅰ和载波调制解调电路Ⅱ的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

一种基于电力载波的信号分布系统，其结构框图如图1所示，主要包括信源、近端单元、远端单元和用户单元。近端单元与远端单元之间通过光纤互相通信，远端单元与用户单元之间通过电力线互相通信。本发明的下行链路为：信源、近端单元、远端单元、用户单元。上行链路为：用户单元、远端单元、近端单元、信源。

本发明通过近端单元完成信源中不同移动通信网络模式的下行信号的耦合和上行信号的发送，主要包括近端机和数字信号处理器Ⅰ。近端单元通过数字信号处理器Ⅰ完成在下行链路中2G信号、3G信号和WLAN信号等多种移动通信网络模式的信号耦合，即仅用一套系统便完成了使2G信号、3G信号以及WLAN信号等多种移动通信网络信号的融合，无需再分别针对每种移动通信网络信号布设多套系统。近端机对信号进行光电转换，并将下行信号传输至光纤，将上行信号发射到信源端。

本发明通过远端单元完成信号的光电转换和调制解调，主要包括远端机和载波调制解调电路Ⅰ。远端机与近端机通过光纤互连，远端机完成对信号的光电转换，即在下行链路中将近端机通过光纤传来的光信号转为电信号发送给用户单元；在上行链路中，将用户单元传来的电信号转为光信号通过光纤发送给近端机。远端机通过载波调制解调电路Ⅰ与电力线连接，其中载波调制解调电路Ⅰ对信号进行调制解调，即在下行链路中，载波调制解调电路Ⅰ利用电力线载波通信技术对远端机传来的下行信号进行调制并传输到电力线中；在上行链路中，载波调制解调电路Ⅰ利用电力线载波通信技术对电力线中的信号进行解调并传输给远端机。远端单元利用电力线载波通信技术将信号调制在电力线中并进行传输，只需利用现有的电力线便可实现通信，无需重新铺设其它通信线路。

本发明通过用户单元完成移动通信网络信号的室内分布，主要包括载波解调电路Ⅱ、数字信号处理器Ⅱ和天线。载波调制解调电路Ⅰ与载波调制解调电路Ⅱ通过电力线互连，在下行链路中，载波解调电路Ⅱ利用电力线载波通信技术对电力线上载波调制解调电路Ⅰ传来的信号进行解调；在上行链路中，载波解调电路Ⅱ利用电力线载波通信技术对信号进行调制并通过电力线传输给载波调制解调电路Ⅰ。载波调制解调电路Ⅱ通过数字信号处理器Ⅱ连接天线，在下行链路中，载波解调电路Ⅱ将信号传输给天线，并通过天线发射移动通信网络信号，从而完成指定区域的移动通信网络信号室内分布；在上行链路中，天线接收移动设备的2G信号、3G信号和WLAN信号等不同模式的移动通信网络信号，再通过数字信号处理器Ⅱ完成上述信号的耦合并传输到载波调制解调电路Ⅱ。

本发明中的近端单元和远端单元采用波分复用器将光信号传输至光纤中，从而使得在一根光纤中可同时传输上行信号和下行信号且不产生干扰。

本发明中的载波调制解调电路Ⅰ和载波调制解调电路Ⅱ均包括发射功率为自适应方式的发送器和灵敏度为自适应方式的接收器，其工作原理如图2所示。发送器和接收器主要是通过基于OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing,正交频分复用)技术对信号进行载波调制解调，从而实现通信信号在电力线中进行传输。

发送器包括串-并转换器、调制模块、IFFT(快速傅里叶逆变换)处理器、D/A转换器(数模转换器)和射频电路，发送器将发送器输入端的高速信号通过串-并转换器分解成多路低速信号，通过调制模块对每路低速信号进行载波调制，然后利用IFFT处理器将载波调制后的信号进行快速傅里叶逆变换使调制后的信号搬移的多路子载波上，再通过D/A转换器将多路子载波上的信号进行合路，最后通过射频电路将调制好的信号加载到电力线上进行传输。

接收器包括射频电路、A/D转换器(模数转换器)、FFT(快速傅里叶变换)处理器、解调模块和并-串转换器，接收器通过射频电路将加载到电力线上的信号耦合到接收器内，通过A/D转换器将接信号分解成多路信号，然后利用FFT处理器将信号通过快速傅里叶变换恢复成基带信号，再利用解调模块进行相应的解调方式解调成多路低速信号，最后通过并-串转换器转换为原始的高速信号。

在通信过程中，载波调制解调电路Ⅰ中的发送器以及接收器和载波调制解调电路Ⅱ中发送器以及接收器均可根据电力线衰减情况的不同对通信信号发射功率进行相应的自动调整，以克服电力线信道噪声高、衰减性高的特性，从而保证通信信号在电力线中的通信质量。可有效解决电力线作为通信信道存在的噪声干扰、多径效应和信道衰落的不足。

本发明的远端单元可与多个用户单元同时互相通信，可使用户单元根据用户需要任意连接在有电力线的地方，并可任意选择用户单元的连接数量，从而灵活选择信号的覆盖范围。

本发明在电力线各个相线之间接入耦合电容，提高跨相传输距离，扩大信号的覆盖面。

本发明的工作过程如下所述：

在下行链路中，数字信号处理器Ⅰ的输入端接收信源中的2G信号、3G信号和WLAN信号等不同网络模式的信号，数字信号处理器Ⅰ将上述信号先进行耦合，再传输到近端机的输入端。近端机对信号先进行光电转换，再将转换后的光信号发送至光纤，光信号沿光纤传输到近端机的输入端。近端机将光信号先进行光电转换，再将转换后的电信号传输到载波调制解调电路Ⅰ。载波调制解调电路Ⅰ利用电力线载波通信技术通过其中的发送器以载波方式将通信信号调制到电力线上进行传输。载波调制解调电路Ⅱ利用电力线载波通信技术通过其中的接收器以对电力线上的信号进行解调并传输给天线。天线通过输出端将信号发射出去，从而将信号覆盖到指定空间，供移动设备接收。

在上行链路中，天线通过输入端接收移动设备的上行信号，再将传上行信号传输给数字信号处理器Ⅱ的输入端。数字信号处理器Ⅱ将移动设备的2G信号、3G信号和WLAN信号等不同网络模式的信号进行耦合，并传输到载波调制解调电路Ⅱ。载波调制解调电路Ⅱ利用电力线载波通信技术通过其中的发送器以载波方式将信号调制到电力线上。载波调制解调电路Ⅰ利用电力线载波通信技术通过其中的接收器对电力线上的信号进行解调并传输到远端机的输入端。远端机对信号先进行光电转换，再将转换的光信号发送至光纤，光信号沿光纤传输到近端机的输入端。近端机将光信号进行光电转换并发射出去，信源端完成接收。

在使用过程中，用户可根据需要有选择的将用户单元连接在一个或多个指定区域内的电力线上，从而指定信号覆盖范围。不仅满足用户对2G信号、3G信号以及WLAN信号等不同网络信号的需求，而且绿色环保，减少辐射对人体的影响。

Claims (6)

1.基于电力载波的信号分布系统，包括信源、近端单元和远端单元，所述近端单元与远端单元通过光纤互相通信，其特征在于：还包括至少一个用于移动通信网络信号室内分布的用户单元，所述远端单元与用户单元通过电力线互相通信；

所述近端单元包括用于耦合2G信号、3G信号以及WLAN信号的数字信号处理器Ⅰ和对信号进行光电转换的近端机；

所述远端单元包括用于对信号进行光电转换的远端机和通过电力线载波通信技术对信号进行载波调制解调的载波调制解调电路Ⅰ，其中远端机与近端机通过光纤互连，远端机通过载波调制解调电路Ⅰ与电力线连接；

所述用户单元包括载波调制解调电路Ⅱ、数字信号处理器Ⅱ和天线，其中载波调制解调电路Ⅱ与远端单元的载波调制解调电路Ⅰ通过电力线互连，载波调制解调电路Ⅱ通过数字信号处理器Ⅱ连接天线。

2.根据权利要求1所述的基于电力载波的信号分布系统，其特征在于：所述近端单元和远端单元通过波分复用器将光信号传输至光纤中。

3.根据权利要求1所述的基于电力载波的信号分布系统，其特征在于：所述载波调制解调电路Ⅰ和载波调制解调电路Ⅱ均包括发射功率为自适应方式的发送器和灵敏度为自适应方式的接收器。

4.根据权利要求3所述的基于电力载波的信号分布系统，其特征在于：所述发送器包括串-并转换器、调制模块、IFFT处理器、D/A转换器和射频电路。

5.根据权利要求3所述的基于电力载波的信号分布系统，其特征在于：所述接收器包括射频电路、A/D转换器、FFT处理器、解调模块和并-串转换器。

6.根据权利要求1所述的基于电力载波的信号分布系统，其特征在于：所述电力线各个相线之间接有耦合电容。

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