CN106375015B - 一种数字全光分布式调频广播系统 - Google Patents

Abstract

一种数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：包括近端、扩展端和拉远端，近端与拓展端通过光纤连接，拓展端与拉远端通过光电复合缆连接；所述近端包括射频处理单元A1、数字处理单元A2和供电单元A3，信源的耦合端口连接射频处理单元A1提供98MHz,350MHz,450MHz的音频信号；所述拓展端包括数字处理单元A4、供电单元A5，供电单元A5通过光电复合缆连接供电单元A9；所述拉远端包括数字处理单元A6、射频处理单元A7、天线单元A8、滤波器、双工器1、双工器2和供电单元A9。该系统降低了功耗，节约了设计成本，提高了稳定性，能够采用低成本提供多种调频广播信号，支持超远距离传播，具有重要的市场价值。

Description

一种数字全光分布式调频广播系统

技术领域

本发明涉及调频广播信号覆盖领域，特别是一种数字全光分布式调频广播系统。

背景技术

调频广播是一种以无线发射的方式来传输广播的设备，具有无需立杆架线，覆盖范围广，无限扩容，安装维护方便，投资省，音质优美清晰的特点。自其诞生起，便解决了传统有线广播布线困难、安装复杂、扩容性差、损坏墙面及校园环境等问题。调频广播分为数字调频广播和模拟调频广播两种。随着软件无线电技术的发展，锁相环(PLL)和直接频率合成技术(DDS)在各个领域得到广泛应用，数字调频广播技术优势愈加突出。相比于模拟调频广播技术，数字调频广播技术在以下几个方面有显著优势：

1)音质好

2)信机稳定

3)发射信号可编程

4)能够准确地进行远程监控和故障诊断。

对于覆盖范围大的广播电台，需要发射功率大的调频发射机和高增益天线并架设在离地面很高的地方，这对成本和技术的要求比较高。在超远距离传播时，现有的技术很难达到要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种数字全光分布式调频广播系统，为用户提供98MHz,350MHz,450MHz的调频广播信号，具有体积小，功耗低的优点，能够用于超远距离传播。

本发明技术方案提供一种数字全光分布式调频广播系统，包括近端MU、拓展端EU和拉远端RU，近端与拓展端通过光纤连接，拓展端与拉远端通过光电复合缆连接；

所述近端包括射频处理单元A1、数字处理单元A2和供电单元A3；信源的耦合端口分别连接射频处理单元的端口a、b、c，端口a、b、c分别对应98MHz,350MHz,450MHz；射频处理单元A1连接数字处理单元A2，数字处理单元A2通过光纤连接数字处理单元A4；供电单元A3分别连接射频处理单元A1、数字处理单元A2；

所述拓展端包括数字处理单元A4、供电单元A5；供电单元A5连接数字处理单元A4，数字处理单元A4通过光电复合缆连接数字处理单元A6，供电单元A5通过光电复合缆连接供电单元A9；

所述拉远端包括数字处理单元A6、射频处理单元A7、天线单元A8、滤波器、双工器1、双工器2和供电单元A9；数字处理单元A6的端口d2连接射频处理单元A7的端口e2，射频处理单元A7的端口a2、b2、c2分别通过滤波器、双工器1、双工器2连接天线单元A8，端口a2、b2、c2分别对应98MHz,350MHz,450MHz；供电单元A9分别连接射频处理单元A7与数字处理单元A6。

而且，双工器1和双工器2采用介质双工器。

而且，所述近端中，

射频处理单元A1，用于在下行链路中，对近端接收到的98MHz,350MHz,450MHz信号进行放大，并变频为下行中频信号，经A/D采样变为数字信号后，输出给数字处理单元A2；上行链路中，将数字处理单元A2输出的数字信号，经D/A，变为模拟的上行中频信号，将上行中频信号变频为射频信号并放大输出；

数字处理单元A2，用于在下行链路中，将接收到的数字信号变换为基带信号，然后转换为光信号后传输给拓展单元；上行链路中，将接收到的光信号转化为基带信号，将进过处理后的数字信号传输给射频处理单元A1；

供电单元A3，用于分别为射频处理单元A1和数字处理单元A提供工作所需要的电压。

而且，所述拓展端中，

数字处理单元A4，用于独立组成上下行链路，

供电单元A5，用于为数字处理单元A4提供工作所需要的电压；并且，通过光电复合缆给拉远端的供电单元A9提供电源。

而且，一个拓展端EU连接多个拉远端RU。

而且，在下行链路中，数字处理单元A4通过光电转换将接收到的光信号转换为基带信号，分路，再通过光电转换，将基带信号转换为光信号，通过光电复合缆传送给拉远端；在上行链路中，数字处理单元A4将光信号变为基带信号后合路，再变为光信号，通过光纤传送给近端。

而且，所述拉远端中，

数字处理单元A6，用于在下行链路中，将EU传输过来的光信号转换成基带数字信号进行处理，处理后的数字信号传输给射频处理单元A7；上行链路，对数字信号进行处理变换为光信号传输给EU；

射频处理单元A7，用于在下行链路中，将数字处理单元A6传输过来的数字信号，经过D/A转换为广播调频信号，然后进行放大，经天线单元输出；上行链路中，对接收到的350MHz,450MHz的广播调频信号进行放大，变频为上行中频信号，通过A/D转换为数字信号，传输给数字处理单元A6；

天线单元A8，用于发射下行98MHz,350MHz,450MHz的广播调频信号，接收空间上行350MHz,450MHz的广播调频信号；

滤波器，用于对98MHz下行的输出信号进行滤波；

双工器1，用于对350MHz上下行的信号进行合路；

双工器2，用于对450MHz上下行的信号进行合路；

供电单元A9，用于分别为数字处理单元A6和射频处理单元A7提供电压。

而且，近端与拓展端通过光纤连接，是采用单模双向光纤。

和现有调频广播系统相比，本发明具有如下优点：

提供一种数字全光分布式调频广播系统，为用户提供98MHz,350MHz,450MHz的调频广播信号；具有体积小，功耗小的优点；还具备拓展端为拉远端供电的功能，方便拉远端的安装和馈电。因此，本发明能够采用低成本提供多种调频广播信号，支持超远距离传播，具有重要的市场价值。

附图说明

图1为本发明实施例的数字全光分布式调频广播系统主体链路图。

图2为本发明实施例的近端内部实现架构图。

图3为本发明实施例的拓展端内部实现架构图。

图4为本发明实施例的拉远端内部实现架构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种数字全光分布式调频广播系统的设计方案，包括近端（MU），拓展端（EU）和拉远端（RU），MU与EU通过单模双向光纤连接，EU与RU通过光电复合缆连接，每个EU可以连接多个RU。光电复合缆既可以传输光信号也可以传输供电。该系统中提供98MHz，350MHz，450MHz的音频信号给近端，近端将音频信号进行调频、数字化处理后通过传输到扩展端，扩展端将数字音频信号传输到拉远端，拉远端将数字音频信号恢复成射频信号，由天线发射出去。

如图2所示，MU包括射频处理单元A1，数字处理单元A2，供电单元A3。射频处理单元A1数字处理单元A2连接组成上下行链路，供电单元A3向射频处理单元A1和数字处理单元A2的器件所需要的工作电压。

如图3所示，EU包括数字处理单元A4，供电单元A5。

如图4所示，RU包括数字处理单元A6、射频处理单元A7、天线单元A8和供电单元A9，滤波器，双工器1，双工器2；实施例中，滤波器，双工器1，双工器2采用的都是小体积的介质双工器和介质滤波器。

本发明实施例各单元之间的详细信号传递关系如下所述：

近端包括：

射频处理单元A1，下行链路中，对近端接收到的98MHz,350MHz,450MHz信号进行放大，并变频为下行中频信号，经A/D采样变为数字信号后，输出给数字处理单元A2。上行链路中，将数字处理单元A2输出的数字信号，经D/A，变为模拟的上行中频信号，将上行中频信号变频为射频信号并放大输出。

数字处理单元A2，下行链路中，将接收到的数字信号变换为基带信号，然后转换为光信号后传输给拓展单元；上行链路中，将接收到的光信号转化为基带信号，将进过处理后的数字信号传输给射频处理单元A1。

供电单元A3，分别为射频处理单元A1，数字处理单元A2，提供工作所需要的电压。

拓展端包括：

数字处理单元A4，独立组成上下行链路。

供电单元A5，为数字处理单元A4提供工作所需要的电压；并且，可以由供电单元A5通过光电复合缆给拉远端的供电单元A9提供电源。

拉远端包括：

数字处理单元A6，下行链路中，将EU传输过来的光信号转换成基带数字信号进行处理，处理后的数字信号传输给射频处理单元A7。上行链路，对数字信号进行处理变换为光信号传输给EU。

射频处理单元A7，下行链路中，将数字处理单元A6传输过来的数字信号，经过D/A转换为广播调频信号，然后进行放大，经天线单元输出。上行链路中，对接收到的350MHz,450MHz的广播调频信号进行放大，变频为上行中频信号，通过A/D转换为数字信号，传输给数字处理单元A6。

天线单元A8，发射下行98MHz,350MHz,450MHz的广播调频信号，接收空间上行350MHz,450MHz的广播调频信号。

滤波器，对98MHz下行的输出信号进行滤波。98MHz下行链路采用滤波器代替传统的隔离器，可以优化输出驻波，减小体积，节约成本。

双工器1，对350MHz上下行的信号进行合路。

双工器2，对450MHz上下行的信号进行合路。

进一步地，双工器1和双工器2采用介质双工器代替传统的腔体双工器，在实现优化输入、输出驻波，达到上行与下行的隔离的目的情况下，可以降低成本，减小体积。

供电单元A9，分别为数字处理单元A6，射频处理单元A7，提供电压。

参见图2、3、4，具体连接方式为：近端和拓展端通过光纤连接，拓展端和拉远端通过光电复合缆连接，信源的耦合端口分别连接MU的射频处理单元的a、b、c端口（分别对应98MHz,350MHz,450MHz），信源作为音频输入单元提供98MHz,350MHz,450MHz的音频信号给近端；射频处理单元A1的端口d连接数字处理单元A2的端口e，供电单元A3的端口g分别连接射频处理单元A1的端口h和数字处理单元A2的端口i；数字处理单元A2的端口f通过光纤连接EU的数字处理单元A4的端口a1，EU的供电单元A5的端口c1连接数字处理单元A4的端口d1，数字处理单元A4的端口b1通过光电复合缆连接RU的数字处理单元A6的端口e1，EU的供电单元A5同样也可通过光电复合缆连接供电单元A9；数字处理单元A6的端口d2连接射频处理单元A7的端口e2，射频处理单元A7的端口a2、b2、c2（分别对应98MHz,350MHz,450MHz）分别通过滤波器、双工器1、双工器2连接天线单元A8的端口IN，供电单元A9的端口h1分别连接射频处理单元A7的端口h1与数字处理单元A6的端口f1。

本发明实施例提供的一种数字全光分布式调频广播系统的工作原理如下：

下行链路过程中，MU从信源接入98MHz,350MHz,450MHz调频广播业务的下行信号，经过射频处理单元A1变频为下行中频信号，并把下行中频信号变换为数字信号，通过数字处理单元A2将其打包成适合标准接口协议（如CPRI）要求的帧格式后，转换为光信号传送到拓展端 (EU)；EU将接收的光信号后转换为数字信号，进行分路处理后，再转换成多路光信号输出到多个光口（例如8个），各路相应光信号传送到各个拉远端（RU）。拉远端接收光信号并转换基带数字信号，经过D/A转换为广播调频信号并且放大后，98MHz的下行信号，经滤波器滤波，350MHz下行信号经双工器1滤波后，450MH下行信号经双工器2滤波后，经设备自带的天线单元U8发射至覆盖区域，达到信号覆盖的目的。

上行链路过程中，由拉远端中天线单元A8接收到350MHz,450MHz上行信号后，射频处理单元A7将接收到的信号，放大，变频为上行中频信号，通过A/D转换为数字信号，给数字处理单元A6进行处理后，转换为光信号，通过光电复合缆输送给拓展端。拓展端实现光电转换，将各端口上行数字基带信号通过合路后，转换为光信号通过光纤传送到接入单元。接入单元将接收到的光信号转换为数字信号，经D/A转换变为模拟的上行中频信号，将上行中频信号变频为射频信号并放大输出。

在下行链路和上行链路过程中，供电单元A3为射频处理单元A1和数字处理单元A2供电；供电单元A5为数字处理单元A4供电，并且可以由供电单元A5通过光电复合缆给拉远端A9供电。供电单元A9为数字处理单元A6、射频处理单元A7供电。

以下介绍本发明实施例详细处理步骤：

下行链路：

步骤1：MU接收98MHz,350MHZ,450MHz下行信号，经射频处理单元A1放大，变频为下行中频信号，并通过A/D转换为数字信号，将数字信号输送给数字处理单元A2。

步骤2：数字处理单元A2将接收到的数字信号变为基带信号，处理后，经过光电转换，将电信号转换为光信号 ，通过光纤传送给拓展端EU。

步骤3：拓展端EU的数字处理单元A4通过光电转换将接收到的光信号转换为基带信号，分路，再通过光电转换，将基带信号转换为光信号，通过光电复合缆传送给拉远端RU。

步骤4：RU的数字处理单元A6将EU传输过来的光信号转换成基带数字信号进行处理，处理后的数字信号传输给射频处理单元A7。

步骤5：射频处理单元A7将数字处理单元A6传输过来的数字信号，经过D/A转换为广播调频信号，然后进行放大到要求输出功率后，经滤波，发送给天线单元A8。

步骤6：天线单元将接收到的下行信号，辐射到空间，实现信号覆盖。

上行链路：

步骤1，RU的天线单元A8接收空间的350MHz,450MHz上行信号（广播调频信号），并发送给射频处理单元A7。

步骤2，射频处理单元A7将接收到的信号，放大，变频为上行中频信号，通过A/D转换，转换为数字信号，传输给数字处理单元A6。

步骤3，数字处理单元A6，将数字信号滤波处理后，转变为光信号，并通过光电复合缆传送给拓展端。

步骤4、拓展端的数字处理单元A4，将光信号变为基带信号后合路，再变为光信号，通过光纤传送给近端MU。

步骤5，近端MU的数字处理单元A2将接收到的光信号变为基带数字信号，滤波处理后，送给射频处理单元A1。

步骤6，射频处理单元A1将数字处理单元A2输出的数字信号，经D/A变为模拟的上行中频信号，将上行中频信号变频为射频信号并放大输出，耦合给基站。

综上所述，本发明主要包括射频处理电路，数字处理电路，电源电路，射频处理电路主要实现对信号的放大、变频和模拟信号与数字信号之间的转换；数字处理电路主要实现对基带信号的处理，包括滤波等；电源电路，主要实现，电压的转换，为数字处理电路和射频处理电路供电。

在实际应用中发现，数字全光分布式调频广播系统可以对98MHz,350MHz,450MHz频段的广播调频信号实现空间覆盖。

本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明进行举例说明。任何熟悉该技术的技术人员在本发明做揭露的技术范围内，都可轻易得到其变化或替换，因此本发明保护范围都应涵盖在由权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：包括近端MU、拓展端EU和拉远端RU，近端与拓展端通过光纤连接，拓展端与拉远端通过光电复合缆连接；

所述近端包括射频处理单元A1、数字处理单元A2和供电单元A3；信源的耦合端口分别连接射频处理单元的端口a、b、c，端口a、b、c分别对应98MHz,350MHz,450MHz；射频处理单元A1连接数字处理单元A2，数字处理单元A2通过光纤连接数字处理单元A4；供电单元A3分别连接射频处理单元A1、数字处理单元A2；

所述拓展端包括数字处理单元A4、供电单元A5；供电单元A5连接数字处理单元A4，数字处理单元A4通过光电复合缆连接数字处理单元A6，供电单元A5通过光电复合缆连接供电单元A9；

所述拉远端包括数字处理单元A6、射频处理单元A7、天线单元A8、滤波器、双工器1、双工器2和供电单元A9；数字处理单元A6的端口d2连接射频处理单元A7的端口e2，射频处理单元A7的端口a2、b2、c2分别通过滤波器、双工器1、双工器2连接天线单元A8，端口a2、b2、c2分别对应98MHz,350MHz,450MHz；供电单元A9分别连接射频处理单元A7与数字处理单元A6。

2.根据权利要求1所述数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：双工器1和双工器2采用介质双工器。

3.根据权利要求1或2所述数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：所述近端中，

射频处理单元A1，用于在下行链路中，对近端接收到的98MHz,350MHz,450MHz信号进行放大，并变频为下行中频信号，经A/D采样变为数字信号后，输出给数字处理单元A2；上行链路中，将数字处理单元A2输出的数字信号，经D/A，变为模拟的上行中频信号，将上行中频信号变频为射频信号并放大输出；

数字处理单元A2，用于在下行链路中，将接收到的数字信号变换为基带信号，然后转换为光信号后传输给拓展单元；上行链路中，将接收到的光信号转化为基带信号，将进过处理后的数字信号传输给射频处理单元A1；

供电单元A3，用于分别为射频处理单元A1和数字处理单元A提供工作所需要的电压。

4.根据权利要求1或2所述数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：所述拓展端中，

数字处理单元A4，用于独立组成上下行链路，

供电单元A5，用于为数字处理单元A4提供工作所需要的电压；并且，通过光电复合缆给拉远端的供电单元A9提供电源。

5.根据权利要求4所述数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：一个拓展端EU连接多个拉远端RU。

6.根据权利要求5所述数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：在下行链路中，数字处理单元A4通过光电转换将接收到的光信号转换为基带信号，分路，再通过光电转换，将基带信号转换为光信号，通过光电复合缆传送给拉远端；在上行链路中，数字处理单元A4将光信号变为基带信号后合路，再变为光信号，通过光纤传送给近端。

7.根据权利要求1或2所述数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：所述拉远端中，

数字处理单元A6，用于在下行链路中，将EU传输过来的光信号转换成基带数字信号进行处理，处理后的数字信号传输给射频处理单元A7；上行链路，对数字信号进行处理变换为光信号传输给EU；

射频处理单元A7，用于在下行链路中，将数字处理单元A6传输过来的数字信号，经过D/A转换为广播调频信号，然后进行放大，经天线单元输出；上行链路中，对接收到的350MHz,450MHz的广播调频信号进行放大，变频为上行中频信号，通过A/D转换为数字信号，传输给数字处理单元A6；

天线单元A8，用于发射下行98MHz,350MHz,450MHz的广播调频信号，接收空间上行350MHz,450MHz的广播调频信号；

滤波器，用于对98MHz下行的输出信号进行滤波；

双工器1，用于对350MHz上下行的信号进行合路；

双工器2，用于对450MHz上下行的信号进行合路；

供电单元A9，用于分别为数字处理单元A6和射频处理单元A7提供电压。

8.根据权利要求1或2所述数字全光分布式调频广播系统，其特征在于：近端与拓展端通过光纤连接，是采用单模双向光纤。