CN103338465A - 移动通信大功率多天线分布覆盖方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法及系统，所述系统包括：基放和POI一体化设备、小功率多天线覆盖系统；基放和POI一体化设备包括：信号分离装置、大功率基站放大器、上行POI、下行POI；信号分离装置与大功率基站放大器、上行POI分别相连接，大功率基站放大器与下行POI相连接，信号分离装置还与对应制式的基站相连接；小功率多天线覆盖系统包括：若干级的无源器件、与无源器件的级数相对应数量的天线；任意一级无源器件与对应的天线相连接，下行链路上第一级的无源器件与所述下行POI相连接，上行链路上第一级的无源器件与所述上行POI相连接。本发明提升了覆盖效果，减少了工程施工难度，降低了系统造价以及维护难度。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信室内分布覆盖系统，特别是涉及一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法以及一种移动通信大功率多天线分布覆盖系统。
背景技术
现有大型公共建筑移动通信分布覆盖工程一般是多个运营商共建共享，如图1所示，多个不同制式的基站通过POI(Point of Interface，多系统合路平台)合路后，通过功分器以及泄露电缆进行覆盖。
然而，传统的移动通信分布覆盖方案存在以下问题：
一、传统方案中由于POI损耗较大，所以覆盖范围往往有限；并且采用泄露电缆覆盖隧道等场景时，由于泄露电缆损耗固定的特点，使得前级功率较大时造成大功率的浪费、后级功率弱的时候造成功率不可用，使POI输出的本来就不大的功率利用率大幅下降，降低了系统的覆盖距离，从而导致了一个站点需要多个不同安装位置的有源设备及POI合路点才能完成覆盖；再加上泄露电缆比较昂贵，从而导致传统的解决方案存在工程造价高、覆盖效果差的问题；
二、在多运营商移动通信多系统共建共享时，有时为了扩大基站的覆盖范围，还需要在在基站后使用功率放大器，然后再连接POI。然而，POI一般为一个机柜，每个制式的功率放大器一般是单独的一个设备，这就使得发货、运输和工程安装非常繁琐，并且在安装过程中基站、功率放大器和POI的连接也非常复杂，不仅容易出现差错，而且安装占地面积也较大；
三、TDD(Time Division Duplexing，时分双工)制式系统中，由于上下行同频、上下行不分开，因此需要在大功率放大器设备的下行输出端采用环形器合路。然而，依照目前的环形器产品水平，环形器可以承受的射频功率有限，一般最大只能承受40W，因此无法完成40W以上的大功率放大(如200W)。尤其是多载波的情况下，因每载波功率较小，使得TDD移动通信系统在很多工程项目中覆盖受限，也无法在多系统共建共享时与FDD(Frequency DivisionDuplexing，频分双工)制式系统实现同步覆盖。
因此，如何解决上述传统的移动通信分布覆盖方案中由于基站的覆盖距离有限从而导致的工程造价高、工程施工难和维护难等问题，提出一种更完美的大型移动通信分布覆盖解决方案，成为当务之急。。
发明内容
基于此，有必要针对上述覆盖范围有限从而导致的工程造价高、工程施工和维护难的问题，提供一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法及系统。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种移动通信大功率多天线分布覆盖系统，包括：基放和POI一体化设备、小功率多天线覆盖系统；
所述基放和POI一体化设备包括：信号分离装置、大功率基站放大器、上行POI、下行POI；所述信号分离装置与所述大功率基站放大器、上行POI分别相连接，所述大功率基站放大器与所述下行POI相连接，所述信号分离装置还与对应制式的基站相连接；
所述小功率多天线覆盖系统包括：若干级的无源器件、与所述无源器件的级数相对应数量的天线；任意一级无源器件与对应的天线相连接，下行链路上第一级的无源器件与所述下行POI相连接，上行链路上第一级的无源器件与所述上行POI相连接。
一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法，包括上行链路覆盖和下行链路覆盖，所述下行链路覆盖包括以下步骤：
对所接收到的各制式基站的信号分别进行上下行分离处理；
对上下行分离处理后的各制式下行信号分别进行功率放大处理；
对功率放大处理后的各制式下行信号进行合路处理；
将合路处理后的下行信号通过每隔预定距离所放置的信号发射装置进行覆盖输出；
所述上行链路覆盖包括以下步骤：
通过每隔预定距离所放置的信号接收装置接收上行信号；
对所接收到的上行信号作分路处理；
将分路处理后的各制式上行信号分别发送给对应制式的基站。
由以上方案可以看出，本发明的移动通信大功率多天线分布覆盖方法及系统，与传统方案相比，具有如下的优点：
一、减少了工程施工难度。本发明摈弃了传统覆盖解决方案中先接POI后接功分器进行分布覆盖的思路，采用多个大功率基站放大器来进行隧道覆盖，从而极大的增加了信源的下行放大功率，有利于下行完成大范围覆盖；并且采用了小功率多天线的方式完成隧道覆盖，每隔一段距离(一般情况下为几十米)放置一个天线，通过使用不同耦合度的无源器件给天线输入合适的功率完成覆盖，覆盖场强更加均匀，避免了传统方案中采用泄露电缆覆盖时前级功率过大浪费、后级功率过小不能用的问题，从而扩大了单POI系统的覆盖范围，大幅度减少了POI点位，也就减少了有源设备的安装点位和电力线的安装，因此工程施工难度较小，同时物业协调难度降低；
二、降低了维护难度。本发明中将信号分离装置、大功率基站放大器、下行POI和上行POI整合在一个机柜中，由于有源设备更加集中，因此维护点位减少，从而提高了系统的整体性，提高了系统稳定性。尤其是对于地铁和高铁隧道，不需要协调物业并于凌晨对隧道中的有源设备进行维护，降低了维护难度并大大提升了维护效率；
三、提升了覆盖效果。TDD制式系统如TD-SCDMA和TD-LTE通过环形器将基站上下行信号分开，然后分别通过下行链路和上行链路完成上下行覆盖，由于下行没有了下行环形器的功率限制，因此TDD系统可以采用大功率基站放大器完成覆盖，减少了POI点位，避免了传统解决方案中TDD制式系统上下行链路不分开，因下行输出环形器的功率容量而限制的TDD制式系统下行输出功率过小(不能超过40W)，从而无法与FDD系统达到同步覆盖的问题；
四、降低了系统造价。传统方案由于POI点位多，电源传输造价高，而隧道类覆盖多采用造价昂贵的泄露电缆，使得传统解决方案整体造价高昂。而本发明中则有效规避了这些问题，因此大幅度降低了室内分布覆盖系统的造价，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为传统的移动通信分布覆盖系统示意图；
图2为本发明实施例中的一种移动通信大功率多天线分布覆盖系统示意图；
图3为本发明实施例中的基放和POI一体化设备示意图；
图4为本发明实施例中的小功率多天线覆盖系统示意图；
图5为本发明实施例中的多模上行塔放原理示意图；
图6为本发明实施例中的一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法中下行链路覆盖的流程示意图；
图7为本发明实施例中的一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法中上行链路覆盖的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法及系统，可以用于单运营商的单系统，也可以适用于双系统或更多系统的大范围分布覆盖中。下面通过附图以及具体的实施例，对本发明的方案进行详细描述。
一种移动通信大功率多天线分布覆盖系统，参见图2所示，包括：基放和POI一体化设备、小功率多天线覆盖系统；具体的，如图3所示，所述基放和POI一体化设备中包括：信号分离装置、大功率基站放大器(简称基放)、上行POI、下行POI；所述信号分离装置与所述大功率基站放大器、上行POI分别相连接，所述大功率基站放大器与所述下行POI相连接，所述信号分离装置还与对应制式的基站相连接；另外，如图4所示，所述小功率多天线覆盖系统中包括：若干级的无源器件、与所述无源器件的级数相对应数量的天线；任意一级无源器件与对应的天线相连接，下行链路上第一级的无源器件与所述下行POI相连接，上行链路上第一级的无源器件与所述上行POI相连接。
需要说明的是，信号分离装置的主要功能是将上下行信号进行分离。因此作为一个较好的实施例，如图3所示，所述信号分离装置可以为双工器或环形器。具体的，若信号分离装置所连接的基站为FDD制式，则该信号分离装置采用双工器；若信号分离装置所连接的基站为TDD制式，则该信号分离装置采用环形器。
作为一个较好的实施例，所述小功率多天线覆盖系统中，前级的无源器件可以为耦合器，并且根据输入耦合器的功率的大小可以使用不同耦合度的耦合器；最后一级的无源器件可以为功分器(此时，可以根据功分器所输出的信号路数增加天线的个数，如图4中最后一级无源器件若采用二功分器，则在原基础上增加一个天线即可)，从而使得输入到各个天线的无线信号功率大体相等。
另外，作为一个较好的实施例，如图2所示，所述移动通信大功率多天线分布覆盖系统还可以包括：功分器；所述功分器连接在所述基站与基放和POI一体化设备之间，具体是与基放和POI一体化设备中的双工器(FDD系统)或环形器(TDD系统)相连接。
为了弥补上行链路的不足，可以在距离基放和POI一体化设备适当距离的上行链路上安装一个功率放大设备。作为一个较好的实施例，如图2所示，本发明的移动通信大功率多天线分布覆盖系统还包括：多模上行塔放；所述多模上行塔放连接在所述基放和POI一体化设备与所述小功率多天线覆盖系统之间，具体为连接在所述上行POI与上行链路上第一级的耦合器之间。由于只使用在上行链路中，因此不需考虑下行信号的传输，多模上行塔放的安装位置可以远离上行POI，这样到达基站的损耗也越大，根据级联噪声系数计算方法，此时使用多模上行塔放上行灵敏度可以增加的更多，可以使得所有制式系统上下行链路覆盖更趋平衡。
作为一个较好的实施例，如图5所示，所述多模上行塔放可以包括：上行多频分路器、上行低噪放以及上行多频合路器；所述上行多频分路器、上行低噪放以及上行多频合路器依次连接，所述上行多频分路器与所述上行POI相连接，所述上行多频合路器与所述上行链路上第一级的耦合器相连接。
作为一个较好的实施例，所述天线可以为全向或定向双极化天线，以减少天线数量和安装难度。
本发明实施例中，不同制式的基站可以通过射频电缆与对应的一个功分器相连接，功分器可以为二功分器、三功分器或四功分器等；不同制式的基站都通过功分器功分后连接到对应功分路由数目的基放和POI一体化设备中，如使用四功分器就连接到四个基放和POI一体化设备中；功分器后连接的器件如果对应的是FDD系统则为双工器，如果对应的是TDD系统则为环形器，基站信号通过双工器(或环形器)分出上下行链路，下行链路可以通过射频电缆与大功率基站放大器连接，大功率基站放大器通过射频电缆连接到下行POI，最后与小功率多天线覆盖系统连接；而上行链路则可以通过射频电缆连接到上行POI，再与多模上行塔放连接，最后连接到小功率多天线覆盖系统。
下面对本发明实施例中的移动通信大功率多天线分布覆盖系统的完整工作过程进行描述，分为下行链路覆盖和上行链路覆盖两部分：
下行链路覆盖：首先，不同制式的基站下行信号先传送到功分器，功分器分出的几路下行信号分别传送对应的基放和POI一体化设备中的双工器(FDD系统)或环形器(TDD系统)，由双工器或环形器对所接收到的各制式基站的信号分别进行上下行分离处理；再处理完成之后的信号通过双工器或环形器的TX口传送到大功率基站放大器，经过功率放大处理后的各制式下行信号输出到下行POI平台完成下行信号的合路，最后通过小功率多天线覆盖系统完成下行覆盖；
上行链路覆盖：上行信号通过上行链路完成上行接收，上行信号接收的过程如下：上行信号通过小功率多天线覆盖系统接收后传送到多模上行塔放，经过多模上行塔放放大后传送到上行POI，经过上行POI分路后将各制式的上行信号传送到各自对应的双工器(或环形器)，最后通过功分器传送给基站完成上行信号接收。
与上述移动通信大功率多天线分布覆盖系统相对应，本发明还提供一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法，包括上行链路覆盖和下行链路覆盖，所述下行链路覆盖包括以下步骤：
步骤S601，对所接收到的各制式基站的信号分别进行上下行分离处理；
步骤S602，对上下行分离处理后的各制式下行信号分别进行功率放大处理；
步骤S603，对功率放大处理后的各制式下行信号进行合路处理；
步骤S604，将合路处理后的下行信号通过每隔预定距离所放置的信号发射装置进行覆盖输出。
另外，如图7所示，所述上行链路覆盖包括以下步骤：
步骤S701，通过每隔预定距离所放置的信号接收装置接收上行信号；
步骤S702，对所接收到的上行信号作分路处理；
步骤S703，将分路处理后的各制式上行信号分别发送给对应制式的基站。
上述的信号发射装置、信号接收装置可以采用全向或定向双极化天线，以减少天线数量和安装难度。具体的，可以每隔1到200米(一般情况下为几十米)范围放置一个天线。
作为一个较好的实施例，在接收到上行信号之后、作分路处理之前，还可以包括步骤：对接收到的上行信号进行上行放大处理。
作为一个较好的实施例，在对所接收到的各制式基站的信号分别进行上下行分离处理之后、对各制式下行信号分别进行功率放大处理之前，还可以包括步骤：对上下行分离后处于同一制式网络且在同一频段范围内的若干制式下行信号进行合路处理。例如，在有多个不同制式的基站的情况下，不妨假设分别为：移动GSM基站、联通GSM基站、移动TD基站、移动DCS基站、联通DCS基站、联通WCDMA基站、电信CDMA基站；如果发现不同运营商使用同一制式网络，且频段相近，则可以将这若干路信号合路后再通过同一个功率放大设备(如大功率基站放大器)进行放大，如上面例子中的中国移动和中国联通的GSM900网络，下行都落在935～960MHz频段，则可合路后共用同一个功率放大设备。
上述一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法的其它技术特征与本发明实施例中的一种移动通信大功率多天线分布覆盖系统相同，此处不予赘述。
通过上方案可以看出，本发明的移动通信大功率多天线分布覆盖方法及系统，与传统方案相比，具有如下的优点：
一、减少了工程施工难度。本发明摈弃了传统覆盖解决方案中先接POI后接功分器进行分布覆盖的思路，采用多个大功率基站放大器来进行隧道覆盖，从而极大的增加了信源的下行放大功率，有利于下行完成大范围覆盖；并且采用了小功率多天线的方式完成隧道覆盖，每隔一段距离(一般情况下为几十米)放置一个天线，通过使用不同耦合度的无源器件给天线输入合适的功率完成覆盖，覆盖场强更加均匀，避免了传统方案中采用漏缆覆盖时前级功率过大浪费、后级功率过小不能用的问题，从而扩大了单POI系统的覆盖范围，大幅度减少了POI点位，也就减少了有源设备的安装点位和电力线的安装，因此工程施工难度较小，同时物业协调难度降低；
二、降低了维护难度。本发明中将信号分离装置、大功率基站放大器、下行POI和上行POI整合在一个机柜中，由于有源设备更加集中，因此维护点位减少，从而提高了系统的整体性，提高了系统稳定性。尤其是对于地铁和高铁隧道，不需要协调物业并于凌晨对隧道中的有源设备进行维护，降低了维护难度并大大提升了维护效率；
三、提升了覆盖效果。TDD制式系统如TD-SCDMA和TD-LTE通过环形器将基站上下行信号分开，然后分别通过下行链路和上行链路完成上下行覆盖，由于下行没有了下行环形器的功率限制，因此本发明中的TDD系统可以采用大功率基站放大器完成覆盖，避免了传统解决方案中TDD制式系统上下行链路不分开，因下行输出环形器的功率容量而限制的TDD制式系统下行输出功率过小(不能超过40W)，从而无法与FDD系统达到同步覆盖的问题；
四、降低了系统造价。传统方案由于POI点位多，电源传输造价高，而隧道类覆盖多采用造价昂贵的泄露电缆，使得传统解决方案整体造价高昂。而本发明中则有效规避了这些问题，因此大幅度降低了室内分布覆盖系统的造价，具有广阔的市场应用前景。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种移动通信大功率多天线分布覆盖系统，其特征在于，包括：基放和POI一体化设备、小功率多天线覆盖系统；
所述基放和POI一体化设备包括：信号分离装置、大功率基站放大器、上行POI、下行POI；所述信号分离装置与所述大功率基站放大器、上行POI分别相连接，所述大功率基站放大器与所述下行POI相连接，所述信号分离装置还与对应制式的基站相连接；
所述小功率多天线覆盖系统包括：若干级的无源器件、与所述无源器件的级数相对应数量的天线；任意一级无源器件与对应的天线相连接，下行链路上第一级的无源器件与所述下行POI相连接，上行链路上第一级的无源器件与所述上行POI相连接。
2.根据权利要求1所述的移动通信大功率多天线分布覆盖系统，其特征在于，所述信号分离装置为双工器或环形器。
3.根据权利要求2所述的移动通信大功率多天线分布覆盖系统，其特征在于，还包括：功分器；所述功分器连接在所述基站与所述双工器或环形器之间。
4.根据权利要求1所述的移动通信大功率多天线分布覆盖系统，其特征在于，前级的无源器件为耦合器；最后一级的无源器件为功分器。
5.根据权利要求4所述的移动通信大功率多天线分布覆盖系统，其特征在于，还包括：多模上行塔放；所述多模上行塔放连接在所述上行POI与上行链路上第一级的耦合器之间。
6.根据权利要求5所述的移动通信大功率多天线分布覆盖系统，其特征在于，所述多模上行塔放包括：上行多频分路器、上行低噪放以及上行多频合路器；所述上行多频分路器、上行低噪放以及上行多频合路器依次连接，所述上行多频分路器与所述上行POI相连接，所述上行多频合路器与所述上行链路上第一级的耦合器相连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的移动通信大功率多天线分布覆盖系统，其特征在于，所述天线为全向或定向双极化天线。
8.一种移动通信大功率多天线分布覆盖方法，包括上行链路覆盖和下行链路覆盖，其特征在于：
所述下行链路覆盖包括以下步骤：
对所接收到的各制式基站的信号分别进行上下行分离处理；
对上下行分离处理后的各制式下行信号分别进行功率放大处理；
对功率放大处理后的各制式下行信号进行合路处理；
将合路处理后的下行信号通过每隔预定距离所放置的信号发射装置进行覆盖输出；
所述上行链路覆盖包括以下步骤：
通过每隔预定距离所放置的信号接收装置接收上行信号；
对所接收到的上行信号作分路处理；
将分路处理后的各制式上行信号分别发送给对应制式的基站。
9.根据权利要求8所述的移动通信大功率多天线分布覆盖方法，其特征在于，接收到上行信号之后、作分路处理之前，还包括步骤：对接收到的上行信号进行上行放大处理。
10.根据权利要求8或9所述的移动通信大功率多天线分布覆盖方法，其特征在于，对所接收到的各制式基站的信号分别进行上下行分离处理之后、对各制式下行信号分别进行功率放大处理之前，还包括步骤：对上下行分离后处于同一制式网络且在同一频段范围内的若干制式下行信号进行合路处理。
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