CN108696927A - 数字中继设备及无线网络无盲区覆盖与降功耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字中继设备及无线网络无盲区覆盖与降功耗的方法，特别是针对小区家用和餐厅，咖啡馆等面积不是特别大的室内场所提供了一种解决无线网络覆盖的低功耗数字微中继设备。室外无线网络中的信号通过该设备接收，该设备接收的信号通过设备中的数字单元处理后，再用于进行目标室内区域的覆盖。根据目标覆盖区域的范围可以在一定范围内调整该数字微中继设备的发射端口功率。室外无线信号由射频收发单元接收，经自动增益控制、数模转换并对I/Q信号进行处理后，再通过模数转换、放大，然后通过发射端口输出到天线，覆盖目标室内区域。通过本发明实现了网络的深度覆盖和降低了系统功耗。

Description

数字中继设备及无线网络无盲区覆盖与降功耗的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种数字中继设备及无线网络无盲区覆盖与降功耗的方法。

背景技术

由于无线信号随着传播距离的增大而发生衰减，而且在不同的环境下，建筑物或植物等的遮挡，反射，折射，吸收也会导致无线信号在某些场景下的迅速衰落，因此在小区边缘或者室内深度覆盖区域会导致信号强度不足，用户通信性能差的情况。

在住宅区比较集中的区域，因为在住宅区内部很难进行布站或增加无线放大设备，更容易出现住宅内部信号弱，甚至房屋的大部分区域都无法通话等覆盖盲点。

这些盲点的特点是比较分散，除人为因素外，也不是特别适于采用室外宏站，或者室外无线放大设备来完善每一户的无线覆盖。

随着越来越多的高层住宅区的建设以及越来越多的位于地下的大型停车场，这个问题已经亟待解决。

一般情况下，为解决覆盖问题可以采用以下几种方法：

第一种：在合适的位置增加新的站点。增加新的站点必然要选择站址，目前城市的覆盖已经比较密集，在住宅区域也很难选择到合适的站址。另外布置新的站点会对原有网络产生干扰或者其它影响，需要重新进行网络配置。

第二种：在合适的位置添加直放站，直放站可以接收基站的信号进行放大后再发射给终端，同时接收终端的信号，放大后再发送给基站。在一定程度上可以解决深度覆盖的问题。但是直放站需要安装，供电，同时有比较大的输出功率。特别是对于小区中绿化比较好的区域，即使具有比较大的增益，仍然会留下覆盖盲点。另外，住宅区对于无线设备的安装还是有一定的抵制。

第三种：利用地面的伪装灯，伪装树桩等采用微小区的模式进行广场或者低楼层的覆盖。这个是目前住宅区等采用的比较多的一种覆盖方式，可以完成住宅区内部广场，低楼层的覆盖。伪装成为灯或者树桩也改善了对住宅区内部风景的破坏。

以上几种增强无线覆盖的方式，事实上都无法解决彻底住宅区域中高楼层内部的覆盖盲点，主要是因为这些盲点比较分散。而且不管是增加站点还是增加无线直放站，或者安装伪装为路灯，树桩等的直放站或者微小区，都需要在住宅区域内部进行施工，而且会对站点或者直放站附近住户产生比较大的影响，也因此会受到各种抵制。因此在住宅区域内安装设备实际上基本不太可能。而且，即使可以施工，也不能非常彻底得解决不同楼层住户的无线网络覆盖，很多盲点将继续存在。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种数字中继设备及无线网络无盲区覆盖与降功耗的方法，旨在实现无线网络的无盲区覆盖和降低功耗。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种无线网络无盲区覆盖的方法，包括：

对于小区分散的无线网络覆盖盲区，采用数字微中继设备对分散的覆盖盲区进行补盲；

所述数字微中继设备接收室外无线网络信号并经处理后对目标室内区域进行覆盖；

根据目标覆盖区域的范围在一定范围内调整所述数字微中继设备的发射端口功率。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述数字微中继设备采用单独或者级联的模式覆盖目标区域。

一种数字中继设备，包括：

射频收发单元一，用于接收和处理来自基站的下行信号，处理后将信号发送给射频收发单元二；

射频收发单元二，用于将接收来自所述射频收发单元一的下行信号发送给终端，以及接收终端上行信号并经处理发送给射频收发单元一，所述射频收发单元一再将接收到的信号发送给基站；

微控制单元，所述微控制单元内包含一上行业务检测模块，所述上行业务检测模块用于检测接收信号强度指示以及根据接收信号强度指示判断是否有上行业务；在没有上行业务的情况下，所述微控制单元控制上行通道功率放大器关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上行通道功率放大器；或上下行通道同时关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上下行通道功率放大器；或所述微控制单元建立一学习机制，根据一周期性时间段内，数字中继设备的活动情况，选择在某一时间段内自动开启或关闭上下行通道功率放大器，或在所述某一时间段内，当检测到上行业务的情况下，则所述微控制单元控制打开上下行通道功率放大器。

根据本发明的另一个实施方案，所述上行业务检测模块对是否有上行业务的判断，包括：

配置接收信号强度指示的门限值，若当前测量值大于所述门限值时，认为存在上行业务，若当前测量值小于或等于所述门限值时，认为不存在上行业务。

根据本发明的另一个实施方案，在不存在上行业务的情况下，还设置一时延值，在满足时延要求的情况下确认上行业务确实不存在。

根据本发明的另一个实施方案，在无线网络中，来自基站的下行信号，由数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后进入射频收发单元一，在射频收发单元一中，接收信号经过放大，变频，A/D转换处理后与射频收发单元二的DAC采用数据直连的方式来传递数据，经DAC后转化为模拟信号，变频后发送给功率放大器，然后由天线发送至终端。

根据本发明的另一个实施方案，对于来自终端的上行信号，由数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后输入射频收发单元二，在射频收发单元二中，接收信号经过放大，变频，A/D转换处理后与射频收发单元一的DAC采用数据直连的方式来传递数据，经DAC后转化为模拟信号，变频后发送给功率放大器，然后由天线发送至基站。

本发明还可以是：

一种降低数字中继设备功耗的方法，包括：

射频收发单元一接收和处理来自基站的下行信号，处理后将信号发送给射频收发单元二；

射频收发单元二将接收来自所述射频收发单元一的下行信号发送给终端，以及接收终端上行信号并经处理发送给射频收发单元一，所述射频收发单元一再将接收到的信号发送给基站；

检测接收信号强度指示以及根据接收信号强度指示判断是否有上行业务；在没有上行业务的情况下，所述微控制单元控制上行通道功率放大器关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上行通道功率放大器；或上下行通道同时关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上下行通道功率放大器；或所述微控制单元建立一学习机制，根据一周期性时间段内，数字中继设备的活动情况，选择在某一时间段内自动开启或关闭上下行通道功率放大器，或在所述某一时间段内，当检测到上行业务的情况下，则所述微控制单元控制打开上下行通道功率放大器。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的数字中继设备及无线网络无盲区覆盖与降功耗的方法，实现了无线网络的无盲区覆盖，以及采用自适应的学习算法，使上行无业务时即时关闭上行PA(功率放大器)，同时在超过一定时常无业务时，或者某固定时间段关闭下行PA，这样可以在不影响中继服务的情况下，节省电力消耗，特别是在微分布的使用场景下；以及采用一个前端和多个后端级联的模式形成分布式的室内微分布系统，使用本发明中的低功耗模式和超低功耗可以大量降低系统功耗。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一实施例的FDD模式下数字中继设备内部处理示意图；

图2为根据本发明一实施例的上行业务检测算法框图；

图3为根据本发明一实施例的超低功耗模式工作启动与结束框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

针对背景技术提到的问题，采用点对点的方式对分散的覆盖盲区进行补盲，而且不需要在住宅区内进行施工。数字中继设备辐射水平非常低，但是可以完成接收室外无线信号，并对接收到的信号进行处理，然后单独使用或者采用级联的模式覆盖目标区域。对于大型的地下停车场或者大型的商场，采用数字中继设备级联可以有效改善覆盖问题，具体地：一种无线网络无盲区覆盖的方法，包括：

对于小区分散的无线网络覆盖盲区，采用数字微中继设备对分散的覆盖盲区进行补盲；

所述数字微中继设备接收室外无线网络信号并经处理后对目标室内区域进行覆盖；

根据目标覆盖区域的范围在一定范围内调整所述数字微中继设备的发射端口功率。所述数字微中继设备采用单独或者级联的模式覆盖目标区域。

采用以上滴灌式覆盖的方法，会采用比较多的微功率数字中继设备，以下将重点考虑数字中继设备降低功耗的方法和技术。

一种数字中继设备的一实施例，包括：

射频收发单元一，用于接收和处理来自基站的下行信号，处理后将信号发送给射频收发单元二；

射频收发单元二，用于将接收来自所述射频收发单元一的下行信号发送给终端，以及接收终端上行信号并经处理发送给射频收发单元一，所述射频收发单元一再将接收到的信号发送给基站；

微控制单元，所述微控制单元内包含一上行业务检测模块，所述上行业务检测模块用于检测接收信号强度指示以及根据接收信号强度指示判断是否有上行业务；在没有上行业务的情况下，所述微控制单元控制上行通道功率放大器关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上行通道功率放大器；或上下行通道同时关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上下行通道功率放大器；或所述微控制单元建立一学习机制，根据一周期性时间段内，数字中继设备的活动情况，选择在某一时间段内自动开启或关闭上下行通道功率放大器，或在所述某一时间段内，当检测到上行业务的情况下，则所述微控制单元控制打开上下行通道功率放大器。

所述上行业务检测模块对是否有上行业务的判断，包括：

配置接收信号强度指示的门限值，若当前测量值大于所述门限值时，认为存在上行业务，若当前测量值小于或等于所述门限值时，认为不存在上行业务。在不存在上行业务的情况下，还设置一时延值，在满足时延要求的情况下确认上行业务确实不存在。

一种数字中继设备的另一实施例，包括：

数字微中继设备包括RF Transiver(射频收发器)。对于宽带FDD(FrequencyDivision Duplex)无线通信系统，采用两个射频收发模块分别用以处理对基站的收发和对室内终端的收发。两个射频收发模块具备射频处理，零中频，ADC(模数转换)和DAC(数模转换)。数字中继设备具有MCU(微控制单元)。MCU用于数字微中继设备的启动以及初始配置等。

另外数字中继设备还包括上下行分别的滤波器，PA(功率放大器)和天线等。

其中滤波器和天线都属于无源器件，不消耗功率。PA是有源器件。在数字中继设备的电路中，来自DAC的模拟信号功率非常小，在变频到射频信号后，需要经过一系列的放大才能获得足够的射频功率，才能通过天线辐射出去。

为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。功率放大器往往是设备中最耗电，效率最低的器件。

在本发明中的数字中继设备，PA的开关受MCU的控制，MCU中的功耗模式选择分为三种。一是正常功耗模式，二是低功耗模式，三是超低功耗模式。这三种功耗模式分别对应上下行PA的三种工作方式。

数字中继设备必须具备上行业务检测单元。

正常功耗模式：不启动任何节省功耗的措施，数字中继设备加电后正常工作。

低功耗模式：启动低功耗工作模式，数字中继设备加电后正常工作，在上行无业务的情况下，关闭上行链路的PA。下行通道正常工作。数字中继设备正常工作的情况下，上下行通道不管是否存在业务，都需要完成接收，放大，发送这几个过程。在低功耗的工作模式下，数字中继设备必须检测上行业务是否存在。如果有上行业务，才打开上行通道，如果没有上行业务，则关闭上行PA。

超低功耗模式：启动超低功耗工作模式，数字中继设备加电后正常工作，在上行无业务的情况下，关闭上行链路的PA，同时关闭下行链路的PA。数字中继设备正常工作的情况下，上下行通道不管是否存在业务，都需要完成接收，放大，发送这几个过程。在超低功耗的工作模式下，数字中继设备必须检测上行业务是否存在。如果有上行业务，才打开上下行通道，如果没有上行业务，则关闭上下行PA。因为处于数字中继设备覆盖区域内的终端用户，可能作为被叫，如果下行PA关闭，将会导致下行无覆盖，该区域内的终端用户无法被寻呼到。对于超低功耗模式的使用需要经过一段时间的数据积累分析或者只在特殊时段采用。

如图1所示的一实施例，来自基站的FDD下行信号，由数字微中设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后进入RF Transiver Unit 1(射频收发单元一)。在单元一中，接收信号经过放大，变频，A/D转换后，直接将数据传给RF Transiver Unit 2(射频收发单元二)的DAC，再通过DAC转化为模拟信号，变频为射频信号后发送给终端。

来自终端的上行信号，由数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后输入RF Transiver Unit 2(射频收发单元二)。在单元二中，接收信号经过放大，变频，A/D转换后直接将数据传送给RF Transiver Unit 1(射频收发单元一)的DAC，通过DAC转化为模拟信号，变为射频信号后发送给基站。

MCU单元用于数字微中继设备的配置及监控等控制功能。在MCU中，配置了三种工作模式，第一种为正常功耗模式，第二种为低功耗模式，第三种为超低功耗模式。

当数字中继设备配置相应的模式后，MCU配置会要求输入相应的门限值。

对于上行业务检测算法，需要配置RSSI的门限值，若当前测量值大于该门限时，认为存在上行业务，若当前测量值小于或等于该门限时，认为不存在上行业务。不存在上行业务的状态还必须满足一定的时延要求，才能确认上行业务确实不存在。

结合附图2和附图3所示，对数字微中继设备的各种功耗模式进行说明，包括：根据上行业务检测算法判定上行是否存在业务；根据学习机制判定以及上行业务检测的结果判定是否可以启动超低功耗模式。

另一实施例，提供一种数字微中继设备的低功耗工作模式及算法：

在无线网络中，来自基站的下行信号，由数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后出入RF Transiver Unit 1(射频收发单元一)。在单元一中，接收信号经过放大，变频，A/D转换，等处理后与RF Transiver Unit 2(射频收发单元二)的DAC采用数据直连的方式来传递数据，经DAC后转化为模拟信号，变频后发送给PA，然后由天线发送至终端。

来自终端的上行信号，由数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后输入RF Transiver Unit 2(射频收发单元二)。在单元二中，接收信号经过放大，变频，A/D转换，等处理后与RF Transiver Unit 1(射频收发单元一)的DAC采用数据直连的方式来传递数据，经DAC后转化为模拟信号，变频后发送给PA，然后由天线发送至基站。

很明显，当上行通道无业务的时候，可以关闭上行通道的PA，因为下行链路正常工作，所以，不会影响覆盖范围内的用户被正常寻呼。当检测到上行业务的情况下，立即打开上行通道PA，不会影响上下行的正常通话或数据业务。

根据图2所示的流程，当采用低功耗配置时，数字中继设备的MCU实时检测RFTransiver Unit 2中的RSSI，并将读取到到RSSI与初始配置时设定的门限值进行比较，确定是否存在上行业务。判断必须在初始配置时设定的时延内有效，MCU才能最终确定当前上行无业务，并发送信号关闭上行PA。

因为PA是数字中继设备中的高功耗，低效率器件，在无业务的时候关闭PA可以有效的降低数字中继设备的功耗，同时也可以降低上行信号的干扰。

在类似大型停车场等应用场景下，可以采用数字中继设备的低功耗模式。选择在无上行业务的情况下，关闭上行通道PA。

另一实施例，提供一种数字中继设备的超低功耗模式及算法。

数字中继设备的工作原理与本发明实施例1中完全一致。上行业务检测的机制也与本发明上一实施例中完全一致。

超低功耗工作模式非常适用于商场，写字楼，或者餐饮区域等人员活动时间非常确定的场景。例如，对于商场，工作人员下班后商场关门，从关门到开门的整个时段内，属于无人员活动时段，这个时段完全可以关闭数字中继设备的上下行通道PA，以节省功耗，降低对系统的干扰。

所以在算法中，要考虑一定的学习机制，就是根据一个周期性时间段内，数字中继设备的活动情况，来判断相应的超低功耗工作模式的时段。

在该时段结束后，数字中继设备必须苏醒。或者在进入超低功耗模式后，当检测到上行业务时，MCU及时打开上下行PA，唤醒数字中继设备。

在人员流动比较大的区域，如车站候车厅，或者白天晚上业务都比较多的场所，一般配置正常工作模式。

本说明书中各个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (8)

1.一种无线网络无盲区覆盖的方法，其特征在于，包括：

对于小区分散的无线网络覆盖盲区，采用数字微中继设备对分散的覆盖盲区进行补盲；

所述数字微中继设备接收室外无线网络信号并经处理后对目标室内区域进行覆盖；

根据目标覆盖区域的范围在一定范围内调整所述数字微中继设备的发射端口功率。

2.根据权利要求1所述的无线网络无盲区覆盖的方法，其特征在于，所述数字微中继设备采用单独或者级联的模式覆盖目标区域。

3.一种数字中继设备，其特征在于，包括：

射频收发单元一，用于接收和处理来自基站的下行信号，处理后将信号发送给射频收发单元二；

射频收发单元二，用于将接收来自所述射频收发单元一的下行信号发送给终端，以及接收终端上行信号并经处理发送给射频收发单元一，所述射频收发单元一再将接收到的信号发送给基站；

微控制单元，所述微控制单元内包含一上行业务检测模块，所述上行业务检测模块用于检测接收信号强度指示以及根据接收信号强度指示判断是否有上行业务；在没有上行业务的情况下，所述微控制单元控制上行通道功率放大器关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上行通道功率放大器；或上下行通道同时关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上下行通道功率放大器；或所述微控制单元建立一学习机制，根据一周期性时间段内，数字中继设备的活动情况，选择在某一时间段内自动开启或关闭上下行通道功率放大器，或在所述某一时间段内，当检测到上行业务的情况下，则所述微控制单元控制打开上下行通道功率放大器。

4.根据权利要求3所述的数字中继设备，其特征在于，所述上行业务检测模块对是否有上行业务的判断，包括：

配置接收信号强度指示的门限值，若当前测量值大于所述门限值时，认为存在上行业务，若当前测量值小于或等于所述门限值时，认为不存在上行业务。

5.根据权利要求4所述的数字中继设备，其特征在于，在不存在上行业务的情况下，还设置一时延值，在满足时延要求的情况下确认上行业务确实不存在。

6.根据权利要求3所述的数字中继设备，其特征在于，在无线网络中，来自基站的下行信号，由数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后进入射频收发单元一，在射频收发单元一中，接收信号经过放大，变频，A/D转换处理后与射频收发单元二的DAC采用数据直连的方式来传递数据，经DAC后转化为模拟信号，变频后发送给功率放大器，然后由天线发送至终端。

7.根据权利要求3所述的数字中继设备，其特征在于，对于来自终端的上行信号，由数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后输入射频收发单元二，在射频收发单元二中，接收信号经过放大，变频，A/D转换处理后与射频收发单元一的DAC采用数据直连的方式来传递数据，经DAC后转化为模拟信号，变频后发送给功率放大器，然后由天线发送至基站。

8.一种降低数字中继设备功耗的方法，其特征在于，包括：

射频收发单元一接收和处理来自基站的下行信号，处理后将信号发送给射频收发单元二；

射频收发单元二将接收来自所述射频收发单元一的下行信号发送给终端，以及接收终端上行信号并经处理发送给射频收发单元一，所述射频收发单元一再将接收到的信号发送给基站；

检测接收信号强度指示以及根据接收信号强度指示判断是否有上行业务；在没有上行业务的情况下，所述微控制单元控制上行通道功率放大器关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上行通道功率放大器；或上下行通道同时关闭，当检测到上行业务的情况下，则打开上下行通道功率放大器；或所述微控制单元建立一学习机制，根据一周期性时间段内，数字中继设备的活动情况，选择在某一时间段内自动开启或关闭上下行通道功率放大器，或在所述某一时间段内，当检测到上行业务的情况下，则所述微控制单元控制打开上下行通道功率放大器。