CN109302205A - 一种多功能pico RRU及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能毫瓦级功率的远端射频单元pico RRU及实现方法，涉及移动通信网络领域，所述方法包括：接收用来转换pico RRU的内置天线和外置天线的控制消息；根据所述控制消息，确定所述pico RRU需要使用的目标天线是内置天线或外置天线；根据确定结果，将所述目标天线作为所述pico RRU唯一使用的天线进行启用。本发明实施例实现一种多功能pico RRU，可以同时支持内置天线和外置天线，在需要替换内置天线或外置天线的场景下，不需要重新采购和施工，从而节省了采购和施工成本。

Description

一种多功能pico RRU及实现方法

技术领域

本发明涉及移动通信网络领域，特别涉及一种多功能毫瓦级功率的远端射频单元(pico Remote Radio Unit，pico RRU)及实现方法。

背景技术

随着通讯技术的发展，各种制式的通讯网络不断更新，为了满足人们对网络日益俱增的需求，近年来无线接入网络的技术也在不断更新迭进。网络通信质量和网络覆盖率已成为各大运营商运营竞争的主要指标。为了提高大楼等室内的网络通讯质量和覆盖率，有必要在大楼中部署多模集成小区(Quad-Band CELL，QCELL)网络，不仅能够补充宏基站的覆盖，而且能够提高网络通信质量。

QCELL网络中需要用到小功率RRU，即pico RRU作为室内基站的射频拉远单元。传统的内置天线pico RRU在滤波器的末端将射频信号通过射频线缆接入内置天线而向空间辐射；传统的外置天线pico RRU则在滤波器的末端将射频信号通过射频线缆引入到机壳一侧的射频口，该射频口外接射频线到天线。

在运营商的QCELL网络中，有时候需要用到内置天线整机，有时候需要用到外置天线整机，且需求也可能发生变化。例如，有可能需要增大某个区域的覆盖范围，而将原来的内置天线pico RRU替换成外置天线pico RRU，替换时，需要重新采购并安装新的具有外置天线的pico RRU，因此需要耗费较高的采购和施工成本。又例如，考虑到在某些情况下，外置天线整机可能影响办公室或大厅美观，此时需要将外置天线整机替换为内置天线(增益可通过增加pico RRU解决)，因此也需要重新采购和施工，需要耗费较高的采购和施工成本。

发明内容

本发明实施例提供的一种多功能pico RRU及实现方法，解决现有pico RRU仅支持内置天线和外置天线之一的问题。

根据本发明实施例提供的一种多功能pico RRU的实现方法，包括：

接收用来转换pico RRU的内置天线和外置天线的控制消息；

根据所述控制消息，确定所述pico RRU需要使用的目标天线是内置天线或外置天线；

根据确定结果，将所述目标天线作为所述pico RRU唯一使用的天线进行启用。

根据本发明实施例提供的一种多功能pico RRU，包括：

内置天线和外置天线；

微控制单元MCU及软件子系统，用于接收用来转换毫瓦级功率的远端射频单元pico RRU的内置天线和外置天线的控制消息，根据所述控制消息，确定所述pico RRU需要使用的目标天线是内置天线或外置天线，并根据确定结果，将所述目标天线作为所述picoRRU唯一使用的天线进行启动。

本发明实施例提供的技术方案具有如下有益效果：

现有pico RRU仅支持内置天线和外置天线之一，当需要将具有内置天线的picoRRU替换为具有外置天线的pico RRU或者将具有外置天线的pico RRU替换为具有内置天线的pico RRU时，均需要重新采购和施工。本发明实施例的多功能pico RRU同时支持内置天线和外置天线，在需要替换内置天线或外置天线的场景下，只需接通与内置天线或外置天线连接的射频电路即可，不需要重新采购和施工，从而节省了采购和施工成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多功能pico RRU的实现方法流程图；

图2是同时支持内置和外置天线的多功能pico RRU的框图；

图3是传统Wi lkinson功分器模块的示意图；

图4是改进型Wi lkinson功分器模块的示意图；

图5是新型软件可控射频开关模块的示意图；

图6是根据应用实例一的示意图；

图7是根据应用实例二的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的多功能pico RRU的实现方法流程图，如图1所示，步骤包括：

步骤S101：接收用来转换pico RRU的内置天线和外置天线的控制消息。

步骤S102：根据所述控制消息，确定所述pico RRU需要使用的目标天线是内置天线或外置天线。

步骤S103：根据确定结果，启用将所述目标天线作为，并禁用所述pico RRU唯一使用的另一天线进行启用。

步骤S103包括：若确定所述目标天线是所述内置天线，则接通与所述内置天线连接的射频电路，断开与所述外置天线连接的射频电路，从而使所述内置天线作为所述picoRRU唯一使用的天线；若确定所述目标天线是所述外置天线，则接通与所述外置天线连接的射频电路，断开与所述内置天线连接的射频电路，从而使所述外置天线作为所述pico RRU唯一使用的天线。

其中，与内置天线连接的射频电路包括：用于传输射频信号的依次连接的射频收发链路、功分器、第一射频开关和内置天线，通过控制所述第一射频开关闭合和打开，接通或断开所述与内置天线连接的射频电路。

其中，与外置天线连接的射频电路包括：用于传输射频信号的依次连接的所述射频收发链路、所述功分器、第二射频开关、射频连接头和外置天线，通过控制所述第二射频开关闭合和打开，接通或断开所述与外置天线连接的射频电路。

其中，第一射频开关和所述第二射频开关均包括：

三路直流偏置电路，用于获取用来控制相应射频开关的三个控制电平，并将所述三个控制电平转换为三个直流偏置电压，并分别经过三个射频滤波器输出至射频通道电路；

射频通道电路，用于根据所述三个直流偏置电压，接通或断开其开关元件。

也就是说，当根据控制消息确定需要使用内置天线时，第一射频开关的三路直流偏置电路将用来控制第一射频开关接通的三个控制电平转换为相应三个直流偏置电压，并输出给第一射频开关的射频通道电路，使所述第一射频开关的射频通道电路接通其开关元件；第一射频开关接通后，射频信号可以在包括依次连接的射频收发链路、功分器、第一射频开关和内置天线的射频电路中传输，实现内置天线启用。而第二射频开关的三路直流偏置电路将用来控制第二射频开关断开的三个控制电平转换为相应三个直流偏置电压，并输出给第二射频开关的射频通道电路，使所述第二射频开关的射频通道电路断开其开关元件；第二射频开关断开后，射频信号无法在包括依次连接的射频收发链路、功分器、第二射频开关、射频连接头和外置天线的射频电路中传输，实现外置天线禁用。反之，当根据控制消息确定需要使用外置天线时，第二射频开关的三路直流偏置电路将用来控制第二射频开关接通的三个控制电平转换为相应三个直流偏置电压，并输出给第二射频开关的射频通道电路，使所述第二射频开关的射频通道电路接通其开关元件；第二射频开关接通后，射频信号可以在包括依次连接的射频收发链路、功分器、第二射频开关、射频连接头和外置天线的射频电路中传输，实现外置天线启用。而第一射频开关的三路直流偏置电路将用来控制第一射频开关断开的三个控制电平转换为相应三个直流偏置电压，并输出给第一射频开关的射频通道电路，使所述第一射频开关的射频通道电路断开其开关元件；第一射频开关断开后，射频信号无法在包括依次连接的射频收发链路、功分器、第一射频开关和内置天线的射频电路中传输，实现内置天线禁用。

其中，为适用于多种不同频率的射频信号，功分器可以为双频功分器或多频功分器。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括步骤S101至步骤S103。进一步说，本发明还可以提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时至少实现步骤S101至步骤S103。其中，所述的存储介质可以包括ROM/RAM、磁碟、光盘、U盘。

图2是同时支持内置和外置天线的多功能pico RRU的框图，如图2所示，包括：内置天线和外置天线、MCU及软件子系统、与所述内置天线连接的射频电路、与所述外置天线连接的射频电路、现场可编程逻辑门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、模数/数模转换模块(AD/DA)等。。其中，与所述内置天线连接的射频电路，包括用于传输射频信号的依次连接的射频收发链路、功分器、第一射频开关和内置天线；与所述外置天线连接的射频电路，包括用于传输射频信号的依次连接的所述射频收发链路、所述功分器、第二射频开关、射频连接头和外置天线。

本实施例引入新型软件可控射频开关(即第一第二射频开关)，通过此种射频开关控制射频是否输出信号到射频口。具体地说，本实施例的pico RRU，可以通过功分的方式将射频信号分为两路，然后这两路分别通过新型软件可控射频开关控制射频信号是否输出。一个输出口最终通过射频线连接到内置天线，而另一个输出口最终通过射频线连接到射频口(即射频连接头)。通过软件的方法可以控制各个开关的信号是否输出，从而实现内置和外置天线合一的多功能picoRRU。

1.功分器

本实施例的功分器连接射频收发链路与射频开关1和2，当射频开关1接通，射频开关2断开时，射频收发链路、功分器、射频开关1、内置天线之间的通路接通，内置天线工作，而射频收发链路、功分器、射频开关2、射频连接头、外置天线之间的通路断开，外置天线禁用。反之，当射频开关2接通，射频开关1断开时，射频收发链路、功分器、射频开关2、射频连接头、外置天线之间的通路接通，外置天线工作，而射频收发链路、功分器、射频开关1、内置天线之间的通路断开，内置天线禁用。

本实施例的功分器可以采用传统功分器，例如传统Wilkinson功分器模块，该传统Wilkinson功分器仅对一种频段的信号实现信号匹配，如图3所示的波长为λ的信号。

由于pico RRU工作频率涉及多个频段，因此本实施例的功分器可以采用一种能够支持多频段的改进型功分器来支持pico RRU工作频率涉及的多个频段。本实施例对传统Wilkinson功分器进行改进，得到改进型Wilkinson功分器，改进型Wilkinson功分器的主要思路是运用不同频段需要的微带线的长度，由频率低到频率高来进行排列，如图4所示，较低频段的信号(即波长为λ1的信号)首先实现信号的匹配，而后另外一个较高频段的信号(即波长为λ2的信号)实现信号的匹配，也就是说，所述功分器利用不同长度的微带线，分别对进入的不同频段信号进行匹配，整体通过匹配阻抗就能够实现信号的功分。其基本原理是各阻抗阶梯所产生的反射波彼此抵消，可以使匹配的频带得以展宽。有的pico RRU是三频段的RRU，可以依此进行类推设计。由于此功分器使用在pico RRU内部，此部分的layout过程中使用微带线设计保证此功分器的尺寸和布局。

2.射频开关

本实施例的射频开关采用软件可控射频开关，其控制端连接MCU及软件子系统。具体地说，软件可控射频开关1和软件可控射频开关2分别根据MCU及软件子系统输入的信号接通或断开。

本实施例采用如图5所示的新型软件可控射频开关，包括：

三路直流偏置电路，用于获取用来控制相应射频开关的三个控制电平(即MCU输出1、2、3)，并将所述三个控制电平转换为三个直流偏置电压(即直流偏执1、2、3)，并分别经过三个射频滤波器输出至射频通道电路(即射频端1和2之间的电路)；

射频通道电路，用于根据所述三个直流偏置电压，接通或断开其开关元件(即PIN二极管1、2)。

此开关从传统的电子电路开关改进而来，增加了适用高频段的射频滤波器，滤除一些高频谐波，保证电路的稳定性，并且使用PIN二极管作为开关元件以及作为隔断射频通道与直流偏置信号通道的无源器件，PIN二极管具有很好的高频性能。

图5所示的新型开关的工作原理如下：射频端1和2分别连接发射器和接收器。PIN二极管正偏时阻值很小，接近于短路，通常称低阻态；而反偏时阻值很大，接近于开路，通常称之为高阻态。加负电压或零偏压时，PIN二极管等效为电容+电阻；加正电压时，PIN二极管等效为小电阻。在图6中，给定3个直流偏置不同的电压，即高电压3.3V或低电压0V，也就是TTL电平控制。在不同的电平组合下，射频端1和射频端2之间表现出的阻抗特性或者说通断特性如下表1所示。

表1.射频端1和射频端2之间的阻抗特性表

若MCU软件中写入对应的寄存器位的值，则输出端会输出高电平或者低电平，因此控制3个MCU输出的电平高低，可以将MCU的输出转变成直流偏置电压的高或低，最后就能够实现射频端1和射频端2之间的通断功能。在表1中给出了对应的逻辑关系，软件给相应的寄存器位写1时，MCU输出端输出3.3V的高电压，旁边的带上拉电阻的电源会增加相应的驱动电流。

3、MCU及软件子系统

MCU及软件子系统，用于接收用来转换pico RRU的内置天线和外置天线的控制消息，根据所述控制消息，确定所述pico RRU需要使用的目标天线是内置天线或外置天线，并根据确定结果，将所述目标天线作为所述pico RRU唯一使用的天线进行启动。具体地说，MCU及软件子系统在确定所述目标天线是所述内置天线时，接通与所述内置天线连接的射频电路，断开与所述外置天线连接的射频电路，从而使所述内置天线作为所述pico RRU唯一使用的天线，并在确定所述目标天线是所述外置天线时，接通与所述外置天线连接的射频电路，断开与所述内置天线连接的射频电路，从而使所述外置天线作为所述pico RRU唯一使用的天线。进一步地，MCU及软件子系统通过控制所述第一射频开关闭合和打开，接通或断开与所述内置天线连接的射频电路，并通过控制所述第二射频开关闭合和打开，接通或断开与所述外置天线连接的射频电路。通过图5可知，MCU及软件子系统依次通过汇聚单元及其软件子系统和BBU及其软件子系统获取网管配置的将pico配置为外置天线整机或内置天线整机的信息，依据所述信息，确定需要使用的外置天线或内置天线，然后根据确定结果，MCU的3个输出端输出电平高低，控制射频端1到射频端2之间导通或关断状态，使相应的射频开关导通或关断。

图6是根据应用实例一的示意图，如图6所示，多功能pico RRU作为内置天线picoRRU在QCELL无线接入网系统中使用。具体工作过程包括：在网管后台将pico RRU配置成内置天线pico RRU,网管会将相关的配置信息传给BBU的软件子系统(即BBU及其软件子系统)；BBU软件获取此信息后，将此信息下发给汇聚单元(即汇聚单元及其软件子系统)；然后汇聚单元再下发给pico RRU。pico RRU的软件系统(即MCU及软件子系统)接收到此消息后，将射频开关1(即新型软件可控射频开关1)对应的寄存器位配置为101，而射频开关2(即新型软件可控射频开关2)对应的寄存器位配置为010，参见之前的表1。完成上述配置后，射频开关1导通，而射频开关2不导通，从而射频信号只经过射频开关1到内置天线，而不会有信号到射频输出口，即外置天线所在通路没有射频信号。内置天线将信号发射出去，pico RRU的功能得以实现。

图7是根据应用实例二的示意图，如图7所示，多功能pico RRU可作为外置天线pico RRU在QCELL无线接入网系统中使用，此时射频连接头外接射频线，然后射频线连接发射功率相对较大的外置天线。具体工作过程包括：在网管后台将pico RRU配置成外置天线pico RRU,网管会将相关的配置信息传给BBU的软件子系统(即BBU及其软件子系统)；BBU软件获取此消息后，将此消息下发给汇聚单元(即汇聚单元及其软件子系统)，然后汇聚单元再下发给pico RRU。pico RRU的软件系统(即MCU及软件子系统)接收到此消息后，将射频开关1(即新型软件可控射频开关1)对应的的寄存器位配置为010，而射频开关2(即新型软件可控射频开关2)对应的寄存器位配置为101，参见之前的表1。完成上述配置后，射频开关2导通，而射频开关1不导通，从而射频信号只经过射频开关2，而不会有信号到射频输出口，即内置天线所在通路没有射频信号。信号从射频连接头输出后经过射频线到达外置天线，外置天线将信号向四周辐射，这样多功能RRU就实现了外置天线pico RRU的功能。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能毫瓦级功率的远端射频单元pico RRU的实现方法，包括：

接收用来转换pico RRU的内置天线和外置天线的控制消息；

根据所述控制消息，确定所述pico RRU需要使用的目标天线是内置天线或外置天线；

根据确定结果，将所述目标天线作为所述pico RRU唯一使用的天线进行启用。

2.根据权利要求1所述的方法，所述根据确定结果，将所述目标天线作为所述pico RRU唯一使用的天线进行启用包括：

若确定所述目标天线是所述内置天线，则接通与所述内置天线连接的射频电路，断开与所述外置天线连接的射频电路，从而使所述内置天线作为所述pico RRU唯一使用的天线；

若确定所述目标天线是所述外置天线，则接通与所述外置天线连接的射频电路，断开与所述内置天线连接的射频电路，从而使所述外置天线作为所述pico RRU唯一使用的天线。

3.根据权利要求2所述的方法，所述与内置天线连接的射频电路包括：用于传输射频信号的依次连接的射频收发链路、功分器、第一射频开关和内置天线，所述接通或断开与所述内置天线连接的射频电路包括：

通过控制所述第一射频开关闭合和打开，接通或断开所述与内置天线连接的射频电路。

4.根据权利要求3所述的方法，所述与外置天线连接的射频电路包括：用于传输射频信号的依次连接的所述射频收发链路、所述功分器、第二射频开关、射频连接头和外置天线，所述接通或断开与所述外置天线连接的射频电路包括：

通过控制所述第二射频开关闭合和打开，接通或断开所述与外置天线连接的射频电路。

5.一种多功能毫瓦级功率的远端射频单元pico RRU，包括：

内置天线和外置天线；

微控制单元MCU及软件子系统，用于接收用来转换毫瓦级功率的远端射频单元picoRRU的内置天线和外置天线的控制消息，根据所述控制消息，确定所述pico RRU需要使用的目标天线是内置天线或外置天线，并根据确定结果，将所述目标天线作为所述pico RRU唯一使用的天线进行启动。

6.根据权利要求5所述的pico RRU，所述多功能pico RRU还包括：与所述内置天线连接的射频电路和与所述外置天线连接的射频电路，所述MCU及软件子系统若确定所述目标天线是所述内置天线，则接通与所述内置天线连接的射频电路，断开与所述外置天线连接的射频电路，从而使所述内置天线作为所述pico RRU唯一使用的天线，若确定所述目标天线是所述外置天线，则接通与所述外置天线连接的射频电路，断开与所述内置天线连接的射频电路，从而使所述外置天线作为所述pico RRU唯一使用的天线。

7.根据权利要求6所述的pico RRU，与所述内置天线连接的射频链路包括：用于传输射频信号的依次连接的射频收发链路、功分器、第一射频开关和内置天线，所述MCU及软件子系统通过控制所述第一射频开关闭合和打开，接通或断开与所述内置天线连接的射频电路。

8.根据权利要求7所述的pico RRU，与所述外置天线连接的射频电路包括：用于传输射频信号的依次连接的所述射频收发链路、所述功分器、第二射频开关、射频连接头和外置天线，所述MCU及软件子系统通过控制所述第二射频开关闭合和打开，接通或断开与所述外置天线连接的射频电路。

9.根据权利要求8所述的pico RRU，所述第一射频开关和所述第二射频开关均包括：

三路直流偏置电路，用于获取用来控制相应射频开关的三个控制电平，并将所述三个控制电平转换为三个直流偏置电压，并分别经过三个射频滤波器输出至射频通道电路；

射频通道电路，用于根据所述三个直流偏置电压，接通或断开其开关元件。

10.根据权利要求7或8或9所述的pico RRU，所述功分器利用不同长度的微带线，分别对进入的不同频段信号进行匹配。