CN104467929B - 一种多输入多输出室内分布系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多输入多输出室内分布系统，包括依次连接的扩频模块、合路器、单通道室内分布子系统、功率分配器、解扩模块和上变频模块；采用码分多址技术，通过使用伪随机序列对多路天线端口的中频信号进行扩频，将扩频信号合路到单通道室内分布子系统中传输，经功率分配器分路和解扩模块进行解扩后还原为中频信号，再将中频信号上变频为射频信号通过天线发送，从而实现室内MIMO信号覆盖，所述多输入多输出室内分布系统实现方法简单，建设成本较低，抗干扰能力好。

Description

一种多输入多输出室内分布系统
技术领域
本发明属于移动通信技术领域，特别是涉及一种多输入多输出室内分布系统。
背景技术
MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术是第四代移动通信系统(4G)物理层的核心技术，MIMO技术能够充分利用多天线传输所形成的空间资源，提高系统的可靠性和系统容量。随着移动互联网的发展，室内用户对高速无线数据业务有很高的需求，因此有必要在室内分布系统中引入MIMO技术。为了能在室内提供MIMO应用，要求室内分布系统能够提供多路独立的天线端口信源对室内进行覆盖。
现有的室内分布系统一般都是采用传统的单通道方式进行建设，只能提供一个天线端口的无线信号传输通道。为了实现MIMO室内分布系统，目前业界采用的技术方案主要有两种，方案一是进行双通道建设，即在原有的室内分布系统中增加一条通道来提供两个天线端口信号的传输通路。方案二是采用频分复用的方式，分别将两路天线端口的射频信号经过下变频得到两路频率不同的中频信号，通过合路器在单通道室内分布系统中传输，在室内分布系统的末端将这两路中频信号通过上变频得到两路频率相同的射频信号，输出到天线端口发射出去。
方案一的缺点在于，在原有的室内分布系统中新建一条通道将会带来建设成本的成倍增长，并且由于涉及到在商务写字楼、住宅小区内重新进行布线安装的工作，存在物业协调难度大的问题，有些建筑物内甚至已经不具备重新布线的条件，给工程的实施带来了很大的困难。方案二由于需要在前端和末端进行变频，容易在不同频段之间引起杂散干扰、互调干扰和阻塞干扰，抗干扰性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种多输入多输出室内分布系统，实现在单通道室内分布系统中传输多路MIMO信号，并提高系统的抗干扰能力。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种多输入多输出室内分布系统，包括依次连接的扩频模块、合路器、单通道室内分布子系统、功率分配器、解扩模块和上变频模块；
所述扩频模块，用于接收从基带处理单元的天线端口输出的N路中频信号，生成N路正交的第一伪随机序列，并利用所述第一伪随机序列对所述N路中频信号进行扩频调制，形成N路调制信号，将所述N路调制信号发送给所述合路器；其中，N为大于或等于2的正整数；
所述合路器，用于将所述N路调制信号进行合路，形成合路信号，并将所述合路信号发送给所述单通道室内分布子系统；
所述单通道室内分布子系统，用于通过单通道方式将所述接收到的合路信号发送给所述功率分配器；
所述功率分配器，用于对接收到的所述合路信号进行分路，将所述合路信号还原为所述N路调制信号，并将所述N路调制信号发送给所述解扩模块；
所述解扩模块，用于生成N路第二伪随机序列，并利用所述第二伪随机序列对接收到的所述N路调制信号进行解扩，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号，将所述N路中频信号发送给所述上变频模块；其中，所述N路第二伪随机序列与所述N路第一伪随机序列相同；
所述上变频模块，用于将接收到的所述N路中频信号上变频为N路频率相同的射频信号，并将所述N路射频信号发送到相应的天线中进行输出。
优选地，所述扩频模块包括：
第一序列生成模块，用于生成所述第一伪随机序列；
地址分配模块，用于为每个天线端口分配唯一的第一伪随机序列作为所述天线端口的地址码；
调制模块，用于将每路第一伪随机序列分别与对应的天线端口输出的所述中频信号相乘，形成所述N路调制信号。
优选地，所述解扩模块包括：
第二序列生成模块，用于生成所述第二伪随机序列；
同步模块，用于将所述第二伪随机序列与所述天线端口的地址码进行同步；
解调模块，用于将同步后的每路伪随机序列分别与对应的调制信号相乘，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号。
优选地，所述多输入多输出室内分布系统还包括：
功率放大器，所述功率放大器连接在所述合路器与所述单通道室内分布子系统之间，用于将所述合路信号的功率放大为在经过所述单通道室内分布子系统的传输损耗后满足所述解扩模块的解扩要求的功率大小。
优选地，所述多输入多输出室内分布系统还包括：
时钟模块，所述时钟模块与所述扩频模块连接，用于为所述扩频模块和所述解扩模块提供时钟同步信号。
所述扩频模块，还用于保持第一伪随机序列与所述时钟同步信号同步，并利用同步后的所述第一伪随机序列对所述接收到的N路中频信号进行扩频调制，形成N路调制信号，将所述N路调制信号和所述时钟同步信号发送给所述合路器。
优选地，所述合路器，还用于将所述N路调制信号与所述时钟同步信号合路，将合路后的信号通过所述单通道室内分布子系统发送给所述功率分配器。
优选地，所述功率分配器，还用于将所述N路调制信号与所述时钟同步信号合路后的信号分路为所述N路调制信号和所述时钟同步信号，并将所述N路调制信号与所述时钟同步信号发送给所述解扩模块。
所述解扩模块，还用于保持所述第二伪随机序列与所述时钟同步信号同步，并利用同步后的所述第二伪随机序列对接收到的所述N路调制信号进行解扩，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供一种多输入多输出室内分布系统，通过在基带处理单元的天线输出端口增加扩频模块和合路器，将各路天线端口输出的中频信号分别与伪随机序列相乘，然后将各路信号经过合路后输入到原有的单通道室内分布系统中进行传输，在原有的单通道室内分布系统的末端增加功率分配器和解扩模块，将分离出来的N路信号与相应的伪随机序列相乘进行解扩，得到原有的中频信号，再通过一个上变频器转为射频信号后通过天线发射出去，无需另外新建信号通道，即可实现在原有的单通道室内分布系统中传输多路MIMO信号，节省系统建设的成本，降低了原有单通道室分系统升级改造的复杂度。
同时，本发明采用了码分多址技术，通过使用正交的伪随机序列对天线端口的中频信号进行直接序列扩频，提高了频率的利用率，使得室内分布系统的容量增大，便于系统的扩容；并且由于伪随机序列的正交性，增强了系统对噪声的抗干扰能力，也避免了各路信号之间的干扰，保证了室内分布系统的可靠性和安全性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的多输入多输出室内分布系统的一种系统结构图；
图2是本发明实施例一提供的多输入多输出室内分布系统的另一种系统结构图；
图3是本发明实施例二提供的多输入多输出室内分布系统的一种系统结构图；
图4是本发明提供的多输入多输出室内分布系统的一个实施例的工作流程图；
图5是本发明提供的多输入多输出室内分布系统的一个实施例的误码率性能图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
参照图1，是本实施例提供的多输入多输出(MIMO，Multiple Input MultipleOutput)室内分布系统的一种系统架构图。
本发明提供的一种多输入多输出室内分布系统，包括依次连接的扩频模块101、合路器102、单通道室内分布子系统103、功率分配器104、解扩模块105和上变频模块106。
所述扩频模块101，用于接收从基带处理单元的天线端口输出的N路中频信号，生成N路正交的第一伪随机序列，并利用所述第一伪随机序列对所述N路中频信号进行扩频调制，形成N路调制信号，将所述N路调制信号发送给所述合路器102；其中，N为大于或等于2的正整数。
伪随机序列具有良好的相关性，利用伪随机序列在发射端扩展信号的频谱，在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，能很好地抵抗外部噪声干扰，同时由于伪随机序列的正交性，避免了系统内部各路信号之间的干扰，提高了MIMO室内分布系统的稳定性和可靠性。
具体地，所述扩频模块101包括：
第一序列生成模块，用于生成所述第一伪随机序列；
地址分配模块，用于为每个天线端口分配唯一的第一伪随机序列作为所述天线端口的地址码；
调制模块，用于将每路第一伪随机序列分别与对应的天线端口输出的所述中频信号相乘，形成所述N路调制信号。
如图1所示，第一伪随机序列为[a1(t)，a2(t)，…，aN(t)]，经过地址分配模块进行地址分配后，天线端口1的地址码为a1(t)，天线端口2的地址码为a2(t)，天线端口N的地址码为aN(t)；所述扩频调制为将a1(t)与对应的天线端口1输出的中频信号相乘，将a2(t)与对应的天线端口2输出的中频信号相乘，如此类推，使所有天线端口输出的中频信号完成扩频调制。
给每一个天线端口分配一个伪随机序列作为地址码，利用扩频模块101生成的伪随机序列的相关特性来区分不同的天线端口，使得系统末端的每个天线只能收到按其地址码发送的信号，实现在单通道室内分布子系统103中传输多路MIMO信号。
所述合路器102，用于将所述N路调制信号进行合路，形成合路信号，并将所述合路信号发送给所述单通道室内分布子系统103。
所述单通道室内分布子系统103，用于通过单通道方式将所述接收到的合路信号发送给所述功率分配器104。
所述功率分配器104，用于对接收到的所述合路信号进行分路，将所述合路信号还原为所述N路调制信号，并将所述N路调制信号发送给所述解扩模块105。
所述解扩模块105，用于生成N路第二伪随机序列，并利用所述第二伪随机序列对接收到的所述N路调制信号进行解扩，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号，将所述N路中频信号发送给所述上变频模块106；其中，所述N路第二伪随机序列与所述N路第一伪随机序列相同。
在解扩模块105进行解扩处理时，噪声的频谱会被展宽，降低了信号频带内的噪声功率，提高系统的输出信噪比。
具体地，所述解扩模块105包括：
第二序列生成模块，用于生成所述第二伪随机序列；
同步模块，用于将所述第二伪随机序列与所述天线端口的地址码进行同步；以及，
解调模块，用于将同步后的每路伪随机序列分别与对应的调制信号相乘，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号。
如图1所示，第二伪随机序列与第一伪随机序列相同，为[a1(t)，a2(t)，…，aN(t)]，所述解扩为将a1(t)与天线端口1对应的中频信号相乘，将a2(t)与天线端口2对应的中频信号相乘，如此类推，使与天线端口对应的中频信号完成解扩。
所述上变频模块106，用于将接收到的所述N路中频信号上变频为N路频率相同的射频信号，并将所述N路射频信号发送到相应的天线中进行输出。
图2是本发明实施例一提供的多输入多输出室内分布系统的另一种系统结构图。
在具体实施当中，为保证信号功率在经过室内分布系统的传输损耗后能够保证接收端的解调要求，优选地，本实施例提供的多输入多输出室内分布系统还包括：
功率放大器107，所述功率放大器107连接在所述合路器102与所述单通道室内分布子系统103之间，用于将所述合路信号的功率放大为在经过所述单通道室内分布子系统103的传输损耗后满足所述解扩模块105的解扩要求的功率大小。
本实施例采用码分多址技术，通过使用伪随机序列对多路天线端口的中频信号进行扩频，将扩频信号合路到单通道室内分布子系统103中传输，经功率分配器104分路和解扩模块105进行解扩后还原为中频信号，再将中频信号上变频为射频信号通过天线发送，从而实现室内MIMO信号覆盖，所述多输入多输出室内分布系统实现方法简单，建设成本较低，抗干扰能力好。
实施例二
图3是本发明实施例二提供的多输入多输出室内分布系统的一种系统结构图。
本实施例与实施例一的基本原理一致，其区别在于，在实施例一的基础上增加了时钟模块108。
所述时钟模块108与所述扩频模块101连接，用于为所述扩频模块101和所述解扩模块105提供时钟同步信号CLK。
所述扩频模块101，还用于保持第一伪随机序列与所述时钟同步信号CLK同步，并利用同步后的所述第一伪随机序列对所述接收到的N路中频信号进行扩频调制，形成N路调制信号，将所述N路调制信号和所述时钟同步信号CLK发送给所述合路器102。
所述合路器102，还用于将所述N路调制信号与所述时钟同步信号CLK合路，将合路后的信号通过所述单通道室内分布子系统103发送给所述功率分配器104。
所述功率分配器104，还用于将所述N路调制信号与所述时钟同步信号CLK合路后的信号分路为所述N路调制信号和所述时钟同步信号CLK，并将所述N路调制信号与所述时钟同步信号CLK发送给所述解扩模块105。
所述解扩模块105，还用于保持所述第二伪随机序列与所述时钟同步信号CLK同步，并利用同步后的所述第二伪随机序列对接收到的所述N路调制信号进行解扩，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号。
本实施例通过增加时钟模块108为所述扩频模块101和所述解扩模块105提供时钟同步信号CLK，保证了扩频和解扩过程的伪随机序列严格同步，使得解扩后可以很好地还原从基带处理单元的天线端口输出的中频信号。
实施例三
根据实施例一或实施例二提供的多输入多输出室内分布系统的系统结构，本实施例提供了一种多输入多输出室内分布系统的实现方法，具体工作流程如图4所示，包括：
步骤S401，接收从基带处理单元的天线端口输出的N路中频信号。
步骤S402，生成N路正交的第一伪随机序列，利用所述第一伪随机序列对所述N路中频信号进行扩频调制，形成N路调制信号。
步骤S403，将所述N路调制信号输入到合路器102进行合路，形成合路信号。
步骤S404，将所述合路信号通过单通道室内分布子系统103发送给所述功率分配器104。
步骤S405，所述功率分配器104将接收到的所述合路信号分路为N路调制信号。
步骤S406，生成N路第二伪随机序列，并利用所述第二伪随机序列对所述N路调制信号进行解扩，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号。
步骤S407，将所述还原得到的N路中频信号上变频为N路频率相同的射频信号，通过天线进行输出。
实施例四
图5是本发明提供的多输入多输出室内分布系统的一个实施例的误码率性能图。
本实施例与实施例二系统结构相同，当采用码长为15的M序列作为地址码，天线端口数分别取[2，4，8]时，系统的误码率性能如图5所示。
其中，Eb/No反映了解扩模块105的信噪比水平，定义为每比特能量除以单位带宽的噪声功率。Eb为每比特信号能量，Eb＝S/T，S为信号功率，T为信号周期，No为单位带宽的噪声功率，No＝N/W，W为噪声带宽，N为噪声功率。BER(Bit Error Rate)为误码率，是衡量数据在规定时间内数据传输可靠性的指标。
从图5中可以看出，在Eb/No分别为[11，12，16]dB时，相应的系统误码率能够达到10-6，可以满足误码率的指标要求。
综上所述，本发明提供一种多输入多输出室内分布系统，通过在基带处理单元的天线输出端口增加扩频模块，将各路天线端口输出的中频信号分别与伪随机序列相乘，然后将各路信号经过合路后输入到原有的单通道室内分布系统中进行传输，在原有的单通道室内分布系统的末端增加功分器以及解扩模块，将分离出来的N路信号与相应的伪随机序列相乘进行解调，得到原有的中频信号，再通过一个上变频器转为射频信号后通过天线发射出去，无需另外新建信号通道，即可实现在原有的单通道室内分布系统中传输多路MIMO信号的问题，节省系统建设的成本，降低了原有单通道室分系统升级改造的复杂度。
同时，本发明采用了码分多址技术，通过使用正交的伪随机序列对天线端口的中频信号进行直接序列扩频，提高了频率的利用率，使得室内分布系统的容量增大，便于系统的扩容，并且保证了室内分布系统的可靠性和安全性。
以上对本发明所提供的一种多输入多输出室内分布系统进行了详细介绍，本文中结合具体个例对本发明的核心构思及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种多输入多输出室内分布系统，其特征在于，包括依次连接的扩频模块、合路器、单通道室内分布子系统、功率分配器、解扩模块和上变频模块；
所述扩频模块，用于接收从基带处理单元的天线端口输出的N路中频信号，生成N路正交的第一伪随机序列，并利用所述第一伪随机序列对所述N路中频信号进行扩频调制，形成N路调制信号，将所述N路调制信号发送给所述合路器；其中，N为大于或等于2的正整数；
所述合路器，用于将所述N路调制信号进行合路，形成合路信号，并将所述合路信号发送给所述单通道室内分布子系统；
所述单通道室内分布子系统，用于通过单通道方式将所述接收到的合路信号发送给所述功率分配器；
所述功率分配器，用于对接收到的所述合路信号进行分路，将所述合路信号还原为所述N路调制信号，并将所述N路调制信号发送给所述解扩模块；
所述解扩模块，用于生成N路第二伪随机序列，并利用所述第二伪随机序列对接收到的所述N路调制信号进行解扩，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号，将所述N路中频信号发送给所述上变频模块；其中，所述N路第二伪随机序列与所述N路第一伪随机序列相同；
所述上变频模块，用于将接收到的所述N路中频信号上变频为N路频率相同的射频信号，并将所述N路射频信号发送到相应的天线中进行输出。
2.如权利要求1所述的多输入多输出室内分布系统，其特征在于，所述扩频模块包括：
第一序列生成模块，用于生成所述第一伪随机序列；
地址分配模块，用于为每个天线端口分配唯一的第一伪随机序列作为所述天线端口的地址码；
调制模块，用于将每路第一伪随机序列分别与对应的天线端口输出的所述中频信号相乘，形成所述N路调制信号。
3.如权利要求2所述的多输入多输出室内分布系统，其特征在于，所述解扩模块包括：
第二序列生成模块，用于生成所述第二伪随机序列；
同步模块，用于将所述第二伪随机序列与所述天线端口的地址码进行同步；
解调模块，用于将同步后的每路伪随机序列分别与对应的调制信号相乘，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号。
4.如权利要求1所述的多输入多输出室内分布系统，其特征在于，还包括：
功率放大器，所述功率放大器连接在所述合路器与所述单通道室内分布子系统之间，用于将所述合路信号的功率放大为在经过所述单通道室内分布子系统的传输损耗后满足所述解扩模块的解扩要求的功率大小。
5.如权利要求1所述的多输入多输出室内分布系统，其特征在于，还包括：
时钟模块，所述时钟模块与所述扩频模块连接，用于为所述扩频模块和所述解扩模块提供时钟同步信号。
6.如权利要求5所述的多输入多输出室内分布系统，其特征在于，
所述扩频模块，还用于保持第一伪随机序列与所述时钟同步信号同步，并利用同步后的所述第一伪随机序列对所述接收到的N路中频信号进行扩频调制，形成N路调制信号，将所述N路调制信号和所述时钟同步信号发送给所述合路器。
7.如权利要求6所述的多输入多输出室内分布系统，其特征在于，
所述合路器，还用于将所述N路调制信号与所述时钟同步信号合路，将合路后的信号通过所述单通道室内分布子系统发送给所述功率分配器。
8.如权利要求7所述的多输入多输出室内分布系统，其特征在于，
所述功率分配器，还用于将所述N路调制信号与所述时钟同步信号合路后的信号分路为所述N路调制信号和所述时钟同步信号，并将所述N路调制信号与所述时钟同步信号发送给所述解扩模块。
9.如权利要求8所述的多输入多输出室内分布系统，其特征在于，
所述解扩模块，还用于保持所述第二伪随机序列与所述时钟同步信号同步，并利用同步后的所述第二伪随机序列对接收到的所述N路调制信号进行解扩，将所述N路调制信号还原为所述N路中频信号。
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