CN103379674B - 一种支持多信源接入的多模数字das系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支持多信源接入的多模数字DAS系统，近端光纤传输链路与近端FPGA相连接，近端FPGA分别与近端模数转换芯片和近端数模转换芯片相连接，近端模数转换芯片与近端射频链路下行部分相连接，近端数模转换芯片与近端射频链路上行部分相连接，近端射频链路下行部分和近端射频链路上行部分分别与双工器相连接。本发明的有益效果为：当需要实现多制式信号同时覆盖，而不同制式的基站又处于不同地点的时候，可以通过放置从AU，按照上述方式将多制式信号合成到一起，传输到同一个RU单元，RU输出经POI耦合后用一套天馈系统进行信号覆盖，这样就只需要一套系统即可实现多制式信号的同时覆盖，降低了系统成本以及施工难度。

Description

一种支持多信源接入的多模数字DAS系统

技术领域

本发明涉及移动通信覆盖领域，尤其涉及一种支持多信源接入的多模数字DAS系统。

背景技术

现有的室内移动通信环境有太多需要完善的地方：

覆盖方面，由于建筑物自身的屏蔽和吸收作用，造成了无线电波较大的传输损耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区；容量方面，建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象；质量方面，建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，语音质量难以保证，并出现掉话现象。

DAS（DistributeAntennaSystem）系统是目前有效解决上述问题的一种手段。DAS系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平。

现有的数字DAS系统包括接入单元AU（AccessUnit），扩展单元EU（ExpansionUnit）和远端单元RU（RemoteUnit），各单元之间通过光纤或双绞线传输信号。AU单元通过射频耦合基站的无线信号，进行模数转换以及数字滤波处理，经EU单元传输到RU，转换为射频信号发射到天线。

传统的DAS系统中只有一台AU单元，用于从BTS耦合信号。对于多模DAS系统，如果不同制式的BTS位于不同的物理位置，则需要多套系统才能完成多制式信号的覆盖。由此带来了施工困难，设备成本高等一系列问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种支持多信源接入的多模数字DAS系统，可以支持从不同物理位置的多个基站同时接入射频信号。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括近端接入单元AU，扩展单元EU，远端单元RU，所述的近端接入单元AU、扩展单元EU和远端单元RU通过光纤连接；

所述的近端接入单元AU包括：双工器、近端射频链路上行部分、近端射频链路下行部分、近端数模转换芯片、近端模数转换芯片、近端FPGA以及近端光纤传输链路，所述近端光纤传输链路与近端FPGA相连接，所述近端FPGA分别与近端模数转换芯片和近端数模转换芯片相连接，近端模数转换芯片与近端射频链路下行部分相连接，近端数模转换芯片与近端射频链路上行部分相连接，近端射频链路下行部分和近端射频链路上行部分分别与双工器相连接；

所述的扩展单元EU包括：扩展单元光纤传输链路、扩展单元FPGA、扩展单元千兆以太网口，所述扩展单元光纤传输链路与扩展单元FPGA相连接，扩展单元FPGA与扩展单元千兆以太网口相连接；

所述的远端单元RU包括：双工器、功率放大器、低噪声放大器、远端射频链路上行部分、远端射频链路下行部分、远端数模转换芯片、远端模数转换芯片、远端FPGA、远端光纤传输链路以及远端千兆以太网口，所述双工器分别与功率放大器和低噪声放大器相连接，功率放大器依次与远端射频链路下行部分、远端数模转换芯片以及远端FPGA相连接，低噪声放大器依次与远端射频链路上行部分、远端模数转换芯片以及远端FPGA相连接，所述远端FPGA与远端光纤传输链路以及远端千兆以太网口相连接。

作为优选，支持近端接入单元AU的互联，以实现多个不同物理位置的基站射频信号可以同时接入DAS系统；所述的近端接入单元AU互联时，从逻辑上分为主近端接入单元AU和从近端接入单元AU，从近端接入单元AU仅实现射频信号的接入功能，主近端接入单元AU在实现射频信号接入的同时，还负责整个系统的监控、管理以及维护功能。

作为优选，所述的近端接入单元AU、扩展单元EU和远端单元RU的光纤传输协议基于CPRI协议改编，支持多种制式的信号同时传输，同时支持千兆以太网信号的传输。

作为优选，所述的近端接入单元AU和远端单元RU的FPGA中的数字信号处理部分包括DDC和DUC，每通道支持根据实际输入的信号带宽，可独立配置为10MHz、20MHz、40MHz和60MHz。

作为优选，所述的扩展单元EU和远端单元RU支持千兆以太网的透明传输。

作为优选，支持仅通过近端接入单元AU和远端单元RU组网，可以实现传统数字光纤直放站的功能。

本发明的有益效果为：当需要实现多制式信号同时覆盖，而不同制式的基站又处于不同地点的时候，可以通过放置从AU，按照上述方式将多制式信号合成到一起，传输到同一个RU单元，RU输出经POI耦合后用一套天馈系统进行信号覆盖，这样就只需要一套系统即可实现多制式信号的同时覆盖，降低了系统成本以及施工难度。

附图说明

图1是本发明的拓扑结构图。

图2是本发明AU设备内部模块示意图一。

图3是本发明RU设备内部模块示意图一。

图4是本发明AU设备内部模块示意图二。

图5是本发明RU设备内部模块示意图二。

图6是本发明EU设备内部模块示意图。

具体实施方式

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

图1是本发明的拓扑结构图。其中AU1作为主近端接入单元AU，AU2和AU3作为从近端接入单元AU。AU2和AU3分别从不同的基站耦合射频信号，经过数字处理后从光纤传输到主近端接入单元AU，与主近端接入单元AU接收的信号一起组帧后经光纤传输到扩展单元EU，主近端接入单元AU最大可连接4台EU设备。

扩展单元EU主要功能是光口的扩展和千兆以太网的接入。每台扩展单元EU设备可以连接8台远端单元RU，并且支持最大8级的EU级联组网。

远端单元RU将从光纤接收到的信号进行数字中频处理，上变频以及功率放大后输出到POI进行合路，最终输出到天馈系统实现信号的覆盖。远端单元RU可支持最大6级级联。

本发明还可以支持仅用主近端接入单元AU和远端单元RU进行组网，其优点在于需要覆盖的面积较小的时候可以节省扩展单元EU设备，降低成本。

图2是AU设备内部硬件电路模块示意图。AU设备支持4个独立的射频通道，可以支持4种不同制式的信号同时接入。

图2中各单元功能如下：

双工器：双工器接收基站输出的下行信号，同时把本机的上行信号传输到基站。它由两组不同频率的阻带滤波器组成，保证接收和发送都能同时正常工作。

变频和滤波电路：包括LO电路（LocalOscillator），上变频器，下变频器和滤波器。LO产生载波频率信号，输入到上变频器和下变频器。上变频器采用AQM（AnalogQuardratureModulation）电路实现，将中频的IQ信号调制为所需载波频率的射频信号。下变频器采用混频电路实现，将射频信号下混频，得到所需的中频信号。同时在电路中加入滤波器，抑制所需通带外的频谱分量。

数/模转换和模/数转换电路：包括ADC以及之前的抗混叠滤波器，和DAC以及之后的镜像抑制滤波器。高性能的ADC和DAC保证了单通道最大支持60MHz信号带宽。

FPGA：FPGA中包括数字中频处理器和光纤协议处理器。

数字中频处理器包括DDC（DigitalDownConvert）和DUC（DigitalUpConvert）以及功率检测，ALC（AutoLevelControl）等其它辅助功能。DDC和DUC是软件无线电（SoftwareDefinedRadio）的核心技术之一，也是本发明的关键所在。DDC根据输入射频通道信号的带宽进行信道滤波，并抽取到适当的采样率。本发明支持4种不同的带宽设置，分别为10MHz、20MHz、40MHz、60MHz，DDC模块分别将这4种带宽的数字信号进行下采样，得到采样率为11.52MSps、23.04MSps、46.08MSps和69.12MSps的数字信号。上述处理的优点在于，对于信号带宽比较窄的通道，通过降低数据速率，可以节省光纤传输带宽。

DUC的处理过程与DDC相反，将低采样率的信号内插到DAC的采样率，同时通过滤波器对处理过程中产生的频谱镜像进行抑制。

本发明的光纤传输协议基于CPRI（CommonPublicRadioInterface）改编，以满足多通道多制式信号可灵活配置的传输要求。

经过DDC模块处理后的数字信号根据光纤传输协议的规则，通过光纤传输到扩展单元EU。

根据上文所述，近端接入单元AU包括6个光纤接口，其中2个用于支持AU级联以扩展输入通道数量。当近端接入单元AU作为从近端接入单元AU时，仅传输从本机射频通道所接收到的数据；当近端接入单元AU作为主近端接入单元AU时，除了传输本机射频通道接收的数据外，还需要将从近端接入单元AU传输来的数据进行重新组合，一起传输到扩展单元EU。

本发明的主近端接入单元AU可以同时连接2台从近端接入单元AU，同时远端单元RU支持级联，每台近端接入单元AU和远端单元RU设备都具有4个独立的射频通道，因此一套设备（AU+EU+RU）最大可以支持12路独立的信号接入，在多运营商多制式的环境下，极大的减少了设备数量，降低了组网的复杂程度，大大降低成本，这也正是本发明相对于传统DAS设备的最大优势。

图3是RU设备内部硬件电路模块示意图。远端单元RU与近端接入单元AU的工作过程类似，区别在于在上行链路中增加低噪声放大器LNA，下行链路中增加功率放大器PA，增大信号覆盖范围和提高接收灵敏度。

本发明远端单元RU工作过程为：从光纤接收来自于扩展单元EU或近端接入单元AU的光信号，经过光电转换后进入FPGA进行数字处理。FPGA从光纤协议中解析出所需要的信号，经过数字上变频DUC处理后进行数/模转换，经过上变频和滤波电路，送入功率放大器PA模块进行信号放大，以保证覆盖区域的信号强度要求。各射频通道将放大后的射频信号经POI耦合后送入天馈系统实现信号覆盖。上行方向，从天线接收到的信号经过低噪声放大器LNA放大后，经过下变频和滤波电路，经过数字下变频DDC处理后进行模/数转换，最终通过近端接入单元AU输出到基站。

通过扩展单元EU接入的千兆以太网信号在RU端恢复后通过网络接口输出，可以外挂无线实现WLAN的覆盖，或者是接入其它IP设备，提供以太网通道。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种支持多信源接入的多模数字DAS系统，其特征在于：包括近端接入单元AU，扩展单元EU，远端单元RU，所述的近端接入单元AU、扩展单元EU和远端单元RU通过光纤连接；

所述的近端接入单元AU包括：双工器、近端射频链路上行部分、近端射频链路下行部分、近端数模转换芯片、近端模数转换芯片、近端FPGA以及近端光纤传输链路，所述近端光纤传输链路与近端FPGA相连接，所述近端FPGA分别与近端模数转换芯片和近端数模转换芯片相连接，近端模数转换芯片与近端射频链路下行部分相连接，近端数模转换芯片与近端射频链路上行部分相连接，近端射频链路下行部分和近端射频链路上行部分分别与双工器相连接；

所述的扩展单元EU包括：扩展单元光纤传输链路、扩展单元FPGA、扩展单元千兆以太网口，所述扩展单元光纤传输链路与扩展单元FPGA相连接，扩展单元FPGA与扩展单元千兆以太网口相连接；

所述的远端单元RU包括：双工器、功率放大器、低噪声放大器、远端射频链路上行部分、远端射频链路下行部分、远端数模转换芯片、远端模数转换芯片、远端FPGA、远端光纤传输链路以及远端千兆以太网口，所述双工器分别与功率放大器和低噪声放大器相连接，功率放大器依次与远端射频链路下行部分、远端数模转换芯片以及远端FPGA相连接，低噪声放大器依次与远端射频链路上行部分、远端模数转换芯片以及远端FPGA相连接，所述远端FPGA与远端光纤传输链路以及远端千兆以太网口相连接；

支持近端接入单元AU的互联，以实现多个不同物理位置的基站射频信号可以同时接入DAS系统；所述的近端接入单元AU互联时，从逻辑上分为主近端接入单元AU和从近端接入单元AU，从近端接入单元AU仅实现射频信号的接入功能，主近端接入单元AU在实现射频信号接入的同时，还负责整个系统的监控、管理以及维护功能。

2.根据权利要求1所述的支持多信源接入的多模数字DAS系统，其特征在于：所述的近端接入单元AU、扩展单元EU和远端单元RU的光纤传输协议基于CPRI协议改编，支持多种制式的信号同时传输，同时支持千兆以太网信号的传输。

3.根据权利要求1所述的支持多信源接入的多模数字DAS系统，其特征在于：所述的近端接入单元AU和远端单元RU的FPGA中的数字信号处理部分包括DDC和DUC，每通道支持根据实际输入的信号带宽，独立配置为10MHz、20MHz、40MHz或60MHz。

4.根据权利要求1所述的支持多信源接入的多模数字DAS系统，其特征在于：所述的扩展单元EU和远端单元RU支持千兆以太网的透明传输。