CN104202751A - 一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统 - Google Patents

一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统。本发明包括射频放大单元和基站单元；射频放大单元和基站单元通过射频线连接。射频放大单元将GPS、2G和3G射频信号进行放大后，通过射频线传输给基站单元。基站单元通过接收的GPS信号实现4G基站同步，通过数字和射频信号处理实现4G无线信号覆盖，同时2G和3G制式射频信号通过射频信号处理，实现2G和3G制式的无线信号覆盖。本发明直接利用已有的GPS同步射频链路，降低了电信运营商的施工难度，提供了一种低成本的多制式无线覆盖系统。

Description

一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统
技术领域
本发明涉及一种多制式无线覆盖系统，特别是指利用基站同步链路传输射频信号的多制式无线覆盖系统。
背景技术
数据统计表明，70%以上的无线数据业务产生于室内。随着中国4G用户的大幅增长，数据业务收入所占比重越来越高。为了更好的吸收室内业务量，必须提高室内信号覆盖质量，对有数据业务需求的室内区域进行深度室内覆盖。
由于现在4G网络只能支持数据业务，不支持语音业务。如果进行语言业务，需要用户回退到2G或者3G网络。因而2G/3G/4G多种网络同时覆盖是现有运营商面临的问题。现有的4G小基站设备，一般只能够提供单制式覆盖，对于多模覆盖，常规设备的成本较高。如何在解决4G容量问题的同时，保证用户正常的通话功能，成为运营商非常关注的问题。
4G基站同步一般包括卫星同步、IEEE1588V2同步、空口同步等方式。其中卫星同步方式是最常见，性能最稳定的同步方式。卫星同步一般是通过放置在室外的卫星天线接收信号，通过射频电缆将卫星射频信号引入基站，基站内部的卫星处理模块提供授时功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的多制式无线覆盖系统，利用基站同步链路，将2G/3G无线信号以及4G信号引入到用户区域，为用户提供无线信号接入服务的服务。
该发明解决的技术问题：
1.  解决电信运营商无线信号的室内深度覆盖的问题；
2.  解决电信运营商无线信号入户难、物业协调难、施工时间长的问题；
本发明包括射频放大单元和基站单元；射频放大单元和基站单元通过射频线连接。射频放大单元将GPS、2G和3G射频信号进行放大后，通过射频线传输给基站单元。基站单元通过接收的GPS信号实现4G基站同步，通过数字处理单元和射频处理单元实现4G无线信号覆盖，同时2G和3G制式射频信号通过射频信号处理，实现2G和3G制式的无线信号覆盖。
解决上述技术问题的技术方案为：
一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统， 
包括射频放大单元(100)和基站单元(200)，其连接关系是：
射频放大单元(100)和基站单元(200)通过射频电缆线连接。
所述射频放大单元(100)包括合路器1(U1)、低噪声放大器1(U2)、滤波器单元1(U3)、放大器1-1(U4)、数控衰减器1(U5)、放大器1-2(U6)、合路器2(U7)、低噪声放大器2(U8)、滤波器单元2(U9)、放大器2-1(U10)、数控衰减器2(U11)、放大器2-2(U12)和供电单元(U13)；
其连接关系是：
合路器1(U1)、低噪声放大器1(U2)、滤波器单元1(U3)、放大器1-1(U4)、数控衰减器1(U5)、放大器1-2(U6)、合路器2(U7)依次连接组成下行链路；
合路器2(U7)、低噪声放大器2(U8)、滤波器单元2(U9)、放大器2-1(U10)、数控衰减器2(U11)、放大器2-2(U12)、合路器1(U1)依次连接组成上行链路；
供电单元(U13)分别连接低噪声放大器1(U2)、放大器1-1(U4)、数控衰减器1(U5)、放大器1-2(U6)、低噪声放大器2(U8)、放大器2-1(U10)、数控衰减器2(U11)和放大器2-2(U12)，提供电能量。
所述基站单元(200)包括射频处理单元(U11)、数字处理单元(U12)和供电单元(U13)；
其连接关系是：
射频处理单元(U11)、数字处理单元(U12)依次连接组成上下行链路；
供电单元(U13)分别连接射频处理单元(U11)和数字处理单元(U12)，提供电能量。
所述射频处理单元（U11）包括合路器（U1.1）、低噪声放大器1（U1.2）、滤波器单元1（U1.3）、放大器1-1（U1.4）、数控衰减器1（U1.5）、放大器1-2（U1.6）、合路器（U1.7）、低噪声放大器2（U1.8）、滤波器单元2（U1.9）、放大器2-1（U1.10）、数控衰减器2（U1.11）、放大器2-2（U1.12）、低噪声放大器3（U1.13）、滤波器单元3（U1.14）、放大器3-1（U1.15）、数控衰减器3（U1.16）、放大器3-2（U1.17）、合路器（U1.18）、低噪声放大器4（U1.19）、滤波器单元4（U1.21）、放大器4-1（U1.21）、数控衰减器4（U1.22）和放大器4-2（U1.23）；
其连接关系是：
合路器（U1.1）、低噪声放大器1（U1.2）、滤波器单元1（U1.3）、放大器1-1（U1.4）、数控衰减器1（U1.5）、放大器1-2（U1.6）、合路器（U1.7）依次连接组成一条下行链路；
合路器（U1.1）、低噪声放大器3（U1.13）、滤波器单元3（U1.14）、放大器3-1（U1.15）、数控衰减器3（U1.16）、放大器3-2（U1.17）、合路器（U1.18）依次连接组成另一条下行链路；
合路器(U1.7)、低噪声放大器2(U1.8)、滤波器单元2(U1.9)、放大器2-1(U1.10)、数控衰减器2(U1.11)、放大器2-2(U1.12)、合路器(U1.1)依次连接组成一条上行链路；
合路器(U1.18)、低噪声放大器4(U1.19)、滤波器单元4(U1.20)、放大器4-1(U1.21)、数控衰减器4(U1.22)、放大器4-2(U1.23)、合路器(U1.1)依次连接组成另一条上行链路。
所述数字处理单元（U12）包括混频器（U2.1）、模数转换器（U2.2）、混频器（U2.3）、数模转换器（U2.4）、协议处理单元（U2.5）和GPS处理单元（U2.6）；
其连接关系是：
混频器（U2.1）、模数转换器（U2.2）和协议处理单元（U2.5）依次连接组成下行链路；
混频器（U2.3）、模数转换器（U2.4）和协议处理单元（U2.5）依次连接组成上行链路。
 
本发明具有下列优点和积极效果：
1）直接利用已有基站同步射频传输链路实现2G/3G射频信号覆盖，解决电信运营商工程施工协调难、施工时间长的问题；
2）将无线信号引入用户端，解决电信运营商的室内无线信号深度覆盖问题；
3）同时提供2G/3G/4G无线信号覆盖，解决多制式信号覆盖问题。
 
附图说明
图1是本发明的原理方框图，图中：
100—射频放大单元；200—基站单元；   
图2是射频放大单元（100）的原理方框图；
图3是基站单元（300）的原理方框图，图中：
U11—射频处理单元，U12—数字处理单元，U13—供电单元；
图4是基站单元（300）中射频处理单元U11的原理方框图；
图5是基站单元（300）中数字处理单元U12的原理方框图。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
一、总体
如图1，本发明包括射频放大单元100和基站单元200两部分。
其连接关系是：
射频放大单元100和基站单元200通过射频电缆线连接。
其工作原理是：
射频处理单元和基站单元通过射频电缆线连接。射频处理单元将GPS、2G和3G射频信号进行放大后，通过射频电缆线传输给基站单元。基站单元利用接收的GPS信号实现4G基站的时钟同步，通过光纤或网线与核心网连接，实现数据信号回传。2G和3G制式射频信号通过处理后与4G射频信号合路，实现2G、3G和4G制式的多模信号覆盖。
二、功能模块
1、射频放大单元100
如图2，射频放大单元100由合路器U1、低噪声放大器U2、滤波器单元U3、放大器U4、数控衰减器U5、放大器U6、合路器U7、低噪声放大器U8、滤波器单元U9、放大器U10、数控衰减器U11、放大器U12和供电单元U13组成。
其连接关系是：
合路器U1、低噪声放大器U2、滤波器单元U3、放大器U4、数控衰减器U5、放大器U6、合路器U7依次连接组成下行链路；
合路器U7、低噪声放大器U8、滤波器单元U9、放大器U10、数控衰减器U11、放大器U12、合路器U1依次连接组成上行链路；
供电单元U13分别连接低噪声放大器U2、放大器U4、数控衰减器U5、放大器U6、低噪声放大器U8、放大器U10、数控衰减器U11和放大器U12，提供能量。
其工作原理是：
2G/3G/GPS无线信号RF进入射频放大单元100后，通过合路器U1分为2G下行射频信号DRF_2G、3G下行射频信号DRF_3G、GPS下行射频信号RF_GPS、2G上行射频信号URF_2G和3G上行射频信号URF_3G。2G下行射频信号DRF_2G、3G下行射频信号DRF_3G和GPS下行射频信号RF_GPS分别通过低噪声放大器U2进行信号放大，通过滤波器单元U3滤除带外杂散，通过放大器U4进行信号放大，通过数控衰减器U5调整信号强度，通过放大器U6进行信号放大，最终通过合路器U7进行信号合路后输出。
同理，2G上行射频信号URF_2G和3G上行射频信号URF_3G通过合路器U7分离，分别通过低噪声放大器U8进行信号放大，通过滤波器单元U9滤除带外杂散，通过放大器U10进行信号放大，通过数控衰减器U11调整信号强度，通过放大器U12进行信号放大，最终通过合路器U1进行信号合路后输出。
供电单元U4分别给低噪声放大器U2、放大器U4、数控衰减器U5、放大器U6、低噪声放大器U8、放大器U10、数控衰减器U11和放大器U12提供能量。
、基站单元200
如图3，基站单元200由射频处理单元U11、数字处理单元U12和供电单元U13组成；
其连接关系是：
射频处理单元U11、数字处理单元U12依次连接组成上下行链路；
供电单元U13分别连接射频处理单元U11和数字处理单元U12，提供能量；
其工作原理是：
通过同步链路进入基站单元200的2G/3G/GPS射频信号进入射频处理单元U11。射频处理单元U11将2G/3G/GPS射频信号通过分路器进行上下行信号分离及放大。数字处理单元U12将4G下行射频信号转换成数字信号，再通过数字信号处理后回传给核心网。GPS射频信号提供给数字处理单元U12实现4G基站的时钟同步。数字处理单元U12将核心网传输的以太网信号经过数字信号处理后转换成4G上行射频信号，射频处理单元U11将2G/3G/4G射频信号放大、滤波器及合路后，通过天线发射到自由空间中。
供电单元U13分别连接射频处理单元U11和数字处理单元U12提供能量。
三、子功能模块
1、基站单元200中的子功能模块
1-1）射频处理单元U11
如图4，射频处理单元U11由合路器U1.1、低噪声放大器U1.2、滤波器单元U1.3、放大器U1.4、数控衰减器U1.5、放大器U1.6、合路器U1.7、低噪声放大器U1.8、滤波器单元U1.9、放大器U1.10、数控衰减器U1.11、放大器U1.12、低噪声放大器U1.13、滤波器单元U1.14、放大器U1.15、数控衰减器U1.16、放大器U1.17、合路器U1.18、低噪声放大器U1.19、滤波器单元U1.21、放大器U1.21、数控衰减器U1.22和放大器U1.23组成。
其连接关系是：
合路器U1.1、低噪声放大器U1.2、滤波器单元U1.3、放大器U1.4、数控衰减器U1.5、放大器U1.6、合路器U1.7依次连接组成一条下行链路；
合路器U1.1、低噪声放大器U1.13、滤波器单元U1.14、放大器U1.15、数控衰减器U1.16、放大器U1.17、合路器U1.18依次连接组成另一条下行链路；
合路器U1.7、低噪声放大器U1.8、滤波器单元U1.9、放大器U1.10、数控衰减器U1.11、放大器U1.12、合路器U1.1依次连接组成一条上行链路；
合路器U1.18、低噪声放大器U1.19、滤波器单元U1.20、放大器U1.21、数控衰减器U1.22、放大器U1.23、合路器U1.1依次连接组成另一条上行链路；
其工作原理是：
2G/3G/GPS无线信号RF进入射频处理单元U11后，通过合路器U1.1分为2G下行射频信号DRF_2G、3G下行射频信号DRF_3G、GPS下行射频信号RF_GPS、2G上行射频信号URF_2G和3G上行射频信号URF_3G。
GPS下行射频信号RF_GPS通过接口输出给数字处理单元U12.
2G下行射频信号DRF_2G和天线1的4G下行射频信号DRF_4G_1分别通过低噪声放大器U1.2进行信号放大,通过滤波器单元U1.3滤除带外杂散，通过放大器U1.4进行信号放大，通过数控衰减器U1.5调整信号强度，通过放大器U1.6进行信号放大，最终通过合路器U1.7进行信号合路后通过天线1辐射出去。
3G下行射频信号DRF_3G和天线2的4G下行射频信号DRF_4G_2分别通过低噪声放大器U1.13进行信号放大,通过滤波器单元U1.14滤除带外杂散，通过放大器U1.15进行信号放大，通过数控衰减器U1.16调整信号强度，通过放大器U1.17进行信号放大，最终通过合路器U1.18进行信号合路后通过天线2辐射出去。
同理，2G上行射频信号URF_2G和天线1的4G上行射频信号URF_4G_1通过合路器U1.7分离，分别通过低噪声放大器U1.8进行信号放大，通过滤波器单元U1.9滤除带外杂散，通过放大器U1.10进行信号放大，通过数控衰减器U1.11调整信号强度，通过放大器U1.12进行信号放大，最终2G上行射频信号URF_2G通过合路器U1.1进行信号合路后输出给射频放大单元100，天线1的4G上行射频信号URF_4G输出给数字处理单元U12。
3G上行射频信号URF_2G和天线2的4G上行射频信号URF_4G_2通过合路器U1.18分离，分别通过低噪声放大器U1.19进行信号放大，通过滤波器单元U1.20滤除带外杂散，通过放大器U1.21进行信号放大，通过数控衰减器U1.22调整信号强度，通过放大器U1.23进行信号放大，最终2G上行射频信号URF_2G通过合路器U1.1进行信号合路后输出给射频放大单元100，天线1的4G上行射频信号URF_4G输出给数字处理单元U12。
1-2）数字处理单元U12
如图5，数字处理单元U12由混频器U2.1、模数转换器U2.2、混频器U2.3、数模转换器U2.4、协议处理单元U2.5和GPS处理单元U2.6组成。
其连接关系是：
混频器U2.1、模数转换器U2.2和协议处理单元U2.5依次连接组成下行链路；
混频器U2.3、模数转换器U2.4和协议处理单元U2.5依次连接组成上行链路；
其工作原理是：
天线1的4G下行射频信号DRF_4G_1和天线2的4G下行射频信号DRF_4G_2通过混频器U2.1下变频后，通过模数转换器U2.2转换成数字信号，通过协议处理单元U2.5完成4G协议处理后，发送给EPC核心网。
EPC核心网发送的上行信号，通过协议处理单元U2.5完成4G协议解析后，通过数模转换器U2.4转换成模拟信号，通过混频器U2.3上变频成天线1的4G上行射频信号URF_4G_1和天线2的4G上行射频信号URF_4G_2。
射频处理单元U11输出的GPS射频信号，通过GPS处理单元U2.6处理后，提供给协议处理单元U2.5实现时钟同步。

Claims (5)

1.一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统，其特征在于：
包括射频放大单元(100)和基站单元(200)，其连接关系是：
射频放大单元(100)和基站单元(200)通过射频电缆线连接。
2.按权利要求1所述的一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统，其特征在于：
所述射频放大单元(100)包括合路器1(U1)、低噪声放大器1(U2)、滤波器单元1(U3)、放大器1-1(U4)、数控衰减器1(U5)、放大器1-2(U6)、合路器2(U7)、低噪声放大器2(U8)、滤波器单元2(U9)、放大器2-1(U10)、数控衰减器2(U11)、放大器2-2(U12)和供电单元(U13)；
其连接关系是：
合路器1(U1)、低噪声放大器1(U2)、滤波器单元1(U3)、放大器1-1(U4)、数控衰减器1(U5)、放大器1-2(U6)、合路器2(U7)依次连接组成下行链路；
合路器2(U7)、低噪声放大器2(U8)、滤波器单元2(U9)、放大器2-1(U10)、数控衰减器2(U11)、放大器2-2(U12)、合路器1(U1)依次连接组成上行链路；
供电单元(U13)分别连接低噪声放大器1(U2)、放大器1-1(U4)、数控衰减器1(U5)、放大器1-2(U6)、低噪声放大器2(U8)、放大器2-1(U10)、数控衰减器2(U11)和放大器2-2(U12)，提供电能量。
3.按权利要求1所述的一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统，其特征在于：
所述基站单元(200)包括射频处理单元(U11)、数字处理单元(U12)和供电单元(U13)；
其连接关系是：
射频处理单元(U11)、数字处理单元(U12)依次连接组成上下行链路；
供电单元(U13)分别连接射频处理单元(U11)和数字处理单元(U12)，提供电能量。
4.按权利要求3所述的一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统，其特征在于：
所述射频处理单元（U11）包括合路器（U1.1）、低噪声放大器1（U1.2）、滤波器单元1（U1.3）、放大器1-1（U1.4）、数控衰减器1（U1.5）、放大器1-2（U1.6）、合路器（U1.7）、低噪声放大器2（U1.8）、滤波器单元2（U1.9）、放大器2-1（U1.10）、数控衰减器2（U1.11）、放大器2-2（U1.12）、低噪声放大器3（U1.13）、滤波器单元3（U1.14）、放大器3-1（U1.15）、数控衰减器3（U1.16）、放大器3-2（U1.17）、合路器（U1.18）、低噪声放大器4（U1.19）、滤波器单元4（U1.21）、放大器4-1（U1.21）、数控衰减器4（U1.22）和放大器4-2（U1.23）；
其连接关系是：
合路器（U1.1）、低噪声放大器1（U1.2）、滤波器单元1（U1.3）、放大器1-1（U1.4）、数控衰减器1（U1.5）、放大器1-2（U1.6）、合路器（U1.7）依次连接组成一条下行链路；
合路器（U1.1）、低噪声放大器3（U1.13）、滤波器单元3（U1.14）、放大器3-1（U1.15）、数控衰减器3（U1.16）、放大器3-2（U1.17）、合路器（U1.18）依次连接组成另一条下行链路；
合路器(U1.7)、低噪声放大器2(U1.8)、滤波器单元2(U1.9)、放大器2-1(U1.10)、数控衰减器2(U1.11)、放大器2-2(U1.12)、合路器(U1.1)依次连接组成一条上行链路；
合路器(U1.18)、低噪声放大器4(U1.19)、滤波器单元4(U1.20)、放大器4-1(U1.21)、数控衰减器4(U1.22)、放大器4-2(U1.23)、合路器(U1.1)依次连接组成另一条上行链路。
5.按权利要求3所述的一种基于基站同步链路的多制式无线覆盖系统，其特征在于：
所述数字处理单元（U12）包括混频器（U2.1）、模数转换器（U2.2）、混频器（U2.3）、数模转换器（U2.4）、协议处理单元（U2.5）和GPS处理单元（U2.6）；
其连接关系是：
混频器（U2.1）、模数转换器（U2.2）和协议处理单元（U2.5）依次连接组成下行链路；
混频器（U2.3）、模数转换器（U2.4）和协议处理单元（U2.5）依次连接组成上行链路。
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