CN110034811A - 移动通信室内信号增强装置及其增强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动通信室内信号增强装置及其增强方法。增强装置包括室外单元和至少一个室内单元;室外单元包括基站天线、内传天线和室外单元主机,所述基站天线接收的下行信号由室外单元主机放大、滤波后,传给内传天线再次发射,内传天线接收的上行信号由室外单元主机放大、滤波后,传给基站天线再次发射;所述室内单元包括外传天线、用户天线和室内单元主机,外传天线接收的下行信号由室内单元主机放大、滤波后,传给用户天线再次发射,用户天线接收的上行信号由室内单元主机放大、滤波后,传给外传天线再次发射。采用本发明,室内信号增强装置无条件稳定,在任何情况下都不会自激;对移动通信运营商的通信基础设施不会造成干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动通信室内信号增强装置及其增强方法,属于移动通信技术领域。
背景技术
移动通信(其中手机是一种常用的终端)从开始的2G、3G到目前主流的4G,并正在向5G发展。随着通信数据率不断增高,使用的频率资源也越来越多,使得通讯的频率不断上升。
在室内(室内可以是指建筑物的内部,也可以是隧道、矿井、地下车库、电梯或者地下商场等等)因为障碍物对电磁波不可避免的衰减,通信信号的强度总是比室外差,信号频率越高衰减就越大,使得室内的信号就越差,甚至无通信信号。
在我国,高层建筑以及密集住宅小区严重影响无线信号的传播,室内信号差的情况比较普遍。
目前通用的解决方法是使用室内基站,由于这牵涉到复杂的布线和设备,成本较高,且只能由专业技术人员来完成,通常是由移动通信运营商来完成。
对于普通用户来说,目前的一个解决方法是安装一个室外天线,然后用一根射频电缆,把室外天线接收到的信号传送到室内的放大单元,经放大后再从室内天线发射出去;移动终端发射的过程则刚好相反。
但是这个方法需要铺设一根从室外连接到室内的射频电缆,安装通常需要专业技术人员来完成。此外在许多场合安装这样的一根电缆可能会不方便、不实际或者是影响外观(从美观角度来说),同时相应的费用也比较高。
专利号(CN101969649B)披露了一种方法,即将一种放大单元放在建筑物的窗户上,可以避免铺设这根从室外到室内的电缆。它的不足之处是效果有限;同时,因为接收天线和发射天线距离很近,容易引起放大器的自激和不稳定。
专利(CN106941370A)披露了另外一种方法,即将信号增强装置放在窗户的外边,紧挨着玻璃。这个方法跟上面的方法有着类似的效果和缺点,也就是会引起放大器的自激和不稳定。同时这两个方法都是假设有窗户的情况,如果是没有窗户的场合就不能使用。此外,它们的信号室内纵深覆盖效果不好。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题,提供一种移动通信室内信号增强装置及其增强方法。采用本发明,室内信号增强装置无条件稳定,在任何情况下都不会自激;室内信号增强装置对移动通信运营商的通信基础设施(如基站)不会造成干扰,且室内信号覆盖范围广。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种移动通信室内信号增强装置,其特征在于:包括室外单元和至少一个室内单元;室外单元包括基站天线、内传天线和室外单元主机,所述基站天线接收的下行信号由室外单元主机放大、滤波后,传给内传天线再次发射,内传天线接收的上行信号由室外单元主机放大、滤波后,传给基站天线再次发射;所述室内单元包括外传天线、用户天线和室内单元主机,外传天线接收的下行信号由室内单元主机放大、滤波后,传给用户天线再次发射,用户天线接收的上行信号由室内单元主机放大、滤波后,传给外传天线再次发射。
所述基站天线与移动通信运营商基站空口连接,采用移动通信运营商的上行与下行频率;用户天线与用户终端空口连接,采用移动通信运营商的上行与下行频率;内传天线与外传天线空口连接,采用增强装置的上行和下行频率。
所述增强装置的上行频率和下行频率可以与移动通信运营商的上行频率和下行频率相同。
所述增强装置的上行频率和下行频率跟移动通信运营商的上行频率和下行频率不同。
当增强装置的上行和下行频率跟移动通信运营商的上行和下行频率不同时,所述室外单元主机和室内单元主机内设置有频率转换组件。
基站天线、内传天线、外传天线和用户天线可以是定向天线,也可以是全向天线,且内传天线和外传天线至少有一个是定向天线。
所述内传天线是定向天线时,内传天线辐射方向指向室内信号覆盖区域,室内单元在这个覆盖区域内;所述外传天线是定向天线时,外传天线的辐射方向指向室外单元内传天线。
一种移动通信室内信号增强方法,其特征在于,包括下行信号和上行信号的处理步骤;
下行信号包括如下步骤:
a、基站天线接收移动通信运营商的下行信号,并将该信号传送给室外单元主机;
b、室外单元主机将信号放大、滤波处理后传输给内传天线;
c、内传天线将信号空口传输给外传天线,使用增强装置的下行信号载波频率;
d、内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,且室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、外传天线接收该下行信号,并将该信号传给室内单元主机;
f、室内单元主机将信号放大、滤波处理后传送给用户天线;
g、用户天线将该信号空口传输给用户终端接收使用;
上行信号包括如下步骤:
a、用户天线接收用户终端的上行信号,空口频率为移动通信运营商的上行信号频率,并将该信号传给室内单元主机;
b、室内单元主机将信号放大、滤波处理后传给外传天线;
c、外传天线将该信号空口传输给内传天线,使用增强装置的上行信号载波频率;
d、内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、内传天线接收该上行信号,并将该信号传给室外单元主机;
f、室外单元主机将该信号放大、滤波处理后传给基站天线;
g、基站天线将该上行信号空口传输给移动通信运营商的基站接收使用。
所述下行信号中,当室外单元的基站天线和内传天线的工作频率不同,室内单元的外传天线和用户天线的工作频率不同时,步骤b还包括室外单元主机的频率转换组件把移动通信运营商的下行信号载波频率转换成增强装置使用的下行信号载波频率;步骤f还包括室内单元主机的频率转换组件将该信号的载波频率转换成移动通信运营商的下行信号载波频率。
所述上行信号中,当室外单元的基站天线和内传天线的工作频率不同,室内单元的外传天线和用户天线的工作频率不同时,步骤b还包括室内单元主机的频率转换组件将该信号转换成增强装置使用的上行信号载波频率;步骤f还包括室外单元主机频率转换组件将该信号频率转换成移动通信运营商的上行信号载波频率。
所述增强方法中,对于FDD移动通信系统,采用不同的上行频率和下行频率。
所述增强方法中,对于TDD移动通信系统,采用同样的上行频率和下行频率。
采用本发明的优点在于:
一、安装简易,使用方便:
本发明采用内传天线和外传天线配合,并通过室内单元主机和室外单元主机信号处理,代替了现有技术中的射频电缆,室外单元与室内单元之间的信号传输采用空口传输,免去了射频电缆的安装,无需打孔穿线,安装简单速度快,任何非专业技术人员都可自行安装,降低了材料及人工等费用。
二、无条件稳定,在任何情况下都不会自激:
室外单元的两个天线工作在不同的频率上,即使两个天线之间存在耦合,也不会造成放大器的自激。同理也可说明室内单元不会自激。因此这些天线的设计可以根据使用场景进行优化,而不必担心因天线的位置、距离、方向等因素造成放大器的自激。
三、室内信号覆盖范围广:
室外单元内传天线为定向天线,指向性强;室外单元及室内单元内的放大器不会自激,增益可以设计得比较高,使得室内信号覆盖范围广,纵深效果好。
四、使用的频率可以根据不同的应用场所优化:
室内单元和室外单元使用的频率可根据使用的不同场合情况进行优化选择,如某一应用需要很强的穿透力,就可以选用穿透力很强的频率。另外一种应用场景,为了避免涉及频谱使用许可问题,可选择无需许可的ISM频段。
五、室内单元可多样化设计:可做成便携式,高性能定向等,应用场景广泛。
六、所述室内信号增强装置对移动通信运营商的通信基础设施(如基站)不会造成干扰,便于大范围推广使用。
室外单元的内传天线是定向天线,辐射方向指向室内,而且使用与移动通信运营商不同的频率,室外单元不会对移动通信运营商的通信基础设施(如基站)造成干扰;室内单元的用户天线使用与移动通信运营商一样的频率,但是因为室内单元放置在室内,与用户终端的距离近,发射功率小,因此不会对移动通信运营商的通信基础设施(如基站)造成干扰。
附图说明
图1为实施例1中的FDD 移动通信室内信号增强装置结构示意图;
图2为普通天线示意图;
图2a为定向天线示意图;
图2b为全向天线示意图;
图3为实施例2中的TDD移动通信室内信号增强装置的结构示意图;
图4为实施例3中的FDD 移动通信室内信号增强装置采用两个室内单元的结构示意图;
图5为实施例4高穿透性信号增强装置的结构示意图;
图6为实施例5高灵敏度信号增强装置的结构示意图;
图7为FDD 移动通信室内信号增强装置室外单元主机结构示意图;
图8为FDD 移动通信室内信号增强装置室内单元主机结构示意图;
图9为采用本发明实施例3之后的信号增强效果图。
具体实施方式
实施例1
本实施例为FDD 移动通信室内信号增强装置。
图1为FDD 移动通信室内信号增强装置的结构示意图,图2、图2a和图2b为本说明书中统一使用的天线图例,如图所示,本发明中采用的天线可以是普通天线、定向天线和全向天线。定向天线箭头方向是定向天线的最大辐射方向;全向天线没有固定辐射方向。
FDD移动通信系统,采用不同的上行频率和下行频率,其信号处理步骤为:
下行信号:
a、所述基站天线接收移动通信运营商下行的通信信号,并将该信号传送给室外单元主机的频率转换组件;
b、所述室外单元主机的频率转换组件把移动通信运营商的下行信号载波频率Fcd转换成增强装置使用的下行信号载波频率Frd,并传给所述内传天线;
c、所述内传天线将信号空口传输给所述室内单元的外传天线,使用增强装置的下行信号载波频率Frd;
d、所述内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,所述室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、所述室内单元外传天线接收该下行信号,并将该信号传给室内单元主机的频率转换组件;
f、所述室内单元主机频率转换组件将该信号的载波频率Frd转换成移动通信运营商的下行信号载波频率Fcd,并传送给所述室内单元的用户天线;
g、所述室内单元用户天线将该信号空口传输给用户终端(UE,如手机)接收使用。
上行信号:
a、所述室内单元用户天线接收用户终端(UE)的上行的信号,空口频率为移动通信运营商的上行信号频率fcu,并将该信号传给所述室内单元主机的频率转换组件;
b 、所述室内单元主机的频率转换组件将该信号转换成所述增强装置使用的上行信号载波频率Fru,并传给所述室内单元外传天线;
c、所述室内单元外传天线将该信号空口传输给所述室外单元内传天线,使用所述增强装置的上行信号载波频率Fru;
d、所述内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,所述室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、所述室外单元的内传天线将接收的上行信号传给所述室外单元主机频率转换组件;
f、所述室外单元主机频率转换组件将该信号频率转换成移动通信运营商的上行信号载波频率Fcu,并传给室外单元基站天线;
g、所述室外单元基站天线将该上行信号空口传输给移动通信运营商的基站(BS)接收使用。
图1中:
1、基站天线和用户天线使用移动通信运营商的下行和上行频率:下行Fcd / 上行Fcu。
2、内传天线和外传天线使用增强装置的下行和上行频率:下行Frd / 上行 Fru。
3、本实施例中增强装置使用的下行频率和上行频率与移动通信运营商使用的下行频率和上行频率不同,因此在同一个单元(室内或室外)的天线使用不同的频率:
室外单元:基站天线 Fcd / Fcu;内传天线 Frd / Fru;
室内单元:用户天线 Fcd / Fcu;外传天线 Frd / Fru。
随着通信装置小型化的趋势,室内单元和室外单元的尺寸也越来越小,因此同一个单元上的两个天线的距离越来越近,如果这两个天线使用同样的频率,极易引起单元主机内放大器自激,本发明增强装置采用与移动通信运营商不同的上行和上行频率,彻底解决了单元主机放大器自激的难题。
实施例2
本实施例为TDD移动通信室内信号增强装置。
TDD移动通信系统,采用同样的上行和下行频率,图3为TDD移动通信室内信号增强装置的结构示意图,其信号处理步骤为:
下行信号:
a、所述基站天线接收移动通信运营商下行的通信信号,并将该信号传送给室外单元主机的频率转换组件;
b、所述室外单元主机的频率转换组件把移动通信运营商的下行信号载波频率Fc转换成增强装置使用的下行信号载波频率Fr,并传给所述内传天线;
c、所述内传天线将信号空口传输给所述室内单元的外传天线,采用增强装置的下行信号载波频率Fr;
d、所述内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,所述室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、所述室内单元外传天线接收该下行信号,并将该信号传给室内单元主机的频率转换组件;
f、所述室内单元主机频率转换组件将该信号的载波频率Fr转换成移动通信运营商的下行信号载波频率Fc,并传送给所述室内单元的用户天线;
g、所述室内单元用户天线将该信号空口传输给用户终端(UE,如手机)接收使用。
上行信号:
a、所述室内单元用户天线接收用户终端(UE)的上行的信号,空口频率为移动通信运营商的上行信号频率fc,并将该信号传输给所述室内单元主机的频率转换组件;
b、所述室内单元主机的频率转换组件将该信号转换成所述增强装置使用的上行信号载波频率Fr,并传输给所述室内单元外传天线;
c、所述室内单元外传天线将该信号空口传输给所述室外单元内传天线,采用所述增强装置的上行信号载波频率Fr;
d、所述内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,所述室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、所述室外单元的内传天线将接收的上行信号传给所述室外单元主机频率转换组件;
f、所述室外单元主机频率转换组件将该信号频率转换成移动通信运营商的上行信号载波频率Fc,并传给室外单元基站天线;
g、所述室外单元基站天线将该上行信号空口传输给移动通信运营商的基站接收使用。
实施例3
本实施例为便携式FDD移动通信室内信号增强装置。
本实施例是在实施例1的基础上,具有便携式特征的移动通信室内增强装置。在增强装置信号覆盖范围内,可以有一个或若干个室内单元(图4为两个室内单元),室内单元可以跟用户终端(UE,如手机)距离很近,因此用户天线的发射功率可以做的很小。同时因为室外单元的内传天线为定向天线,接收与发射都有增益,外传天线的发射功率也可以做的很小。因此室内单元可以由电池供电,可制成体积和重量都很小的便携式室内单元。图4中的UE-A因为距离室内单元1近,由室内单元1提供通信;UE-B距离室内单元2近,由室内单元2提供通信;UE-C距离室内单元与距离室内单元2相近,可以由室内单元1提供通信,也可由室内单元2提供通信。
实施例4
本实施例为高穿透性FDD移动通信室内信号增强装置。
本实施例是在实施例一的基础上,具有高穿透性特征的移动通信室内增强装置。图5中的内传天线和外传天线均为定向天线,因此,天线的增益=内传天线增益+外传天线增益,可以更有效地克服障碍物的衰减。因为外传天线是定向天线,通常室内单元是固定放置的。
实施例5
本实施例为高灵敏度FDD移动通信室内信号增强装置。
本实施例是在实施例1的基础上,具有高灵敏度的移动通信室内增强装置。图6中,基站天线为定向天线,因此可与远处基站通信,甚至可以与通信卫星进行通信。其室内单元可以是便携式单元(如实施例3),也可以是高穿透性单元(如实施例4),还可以是以上两者的任意组合。
实施例6
室外单元主机如图7所示,图中:
A1, A2, A3, A4:信号放大器;
B1, B2, B3, B4:带通滤波器;
带通B1:带通中心频率Fcd;
带通B2:带通中心频率Frd;
带通B3:带通中心频率Fru;
带通B4:带通中心频率Fcu;
D1, D2:双工器;
M1, M2:混频器;
S1, S2:本机振荡器。
工作过程如下:
下行信号:
基站天线接收移动通信运营商基站的下行信号,将其提供给双工器D1。双工器D1将该下行信号传输给放大器A1,该下行信号经过放大器A1、带通滤波器B1放大及滤波之后到达混频器M1,B1的带通中心频率Fcd。同时本机振荡器S1产生本振信号,其频率有多种选择,是为了满足混频器输出频率Frd。作为一个示例,本振频率Fs1 = Fcd + Frd,Frd = Fs1 -Fcd,混频器输出的频率Frd经过带通滤波器B2,其中心带通频率Frd,再经过放大器A2,传输给双工器D2并到达内传天线。内传天线与外传天线空口连接,使用增强装置下行频率Frd。
上行信号:
内传天线接收室内单元外传天线的上行信号,使用增强装置的上行频率Fru,并将该上行信号提供给双工器D2。双工器D2将该上行信号传输给放大器A3,该上行信号经过放大器A3、带通滤波器B3放大及滤波之后到达混频器M2,B3的带通中心频率Fru。同时本机振荡器S2产生本振信号,其频率有多种选择,是为了满足混频器输出频率Fcu。作为一个示例,本振频率Fs2 = Fcu + Fru,Fcu = Fs2 - Fru,混频器输出的频率为Fcu,经过带通滤波器B4,其中心带通频率Fcu,再经过放大器A4放大后传输给双工器D1,到达基站天线。基站天线将该上行信号传给移动通信运营商基站,使用频率Fcu。
室内单元主机如图8所示,图中:
A1, A2, A3, A4:信号放大器;
B1, B2, B3, B4:带通滤波器;
带通B1:带通中心频率Frd;
带通B2:带通中心频率Fcd;
带通B3:带通中心频率Fcu;
带通B4:带通中心频率Fru;
D1, D2:双工器;
M1, M2:混频器;
S1, S2:本机振荡器。
工作过程如下:
下行信号:
室内单元外传天线接收室外单元内传天线的下行信号,将其提供给双工器D1。双工器D1将该下行信号传输给放大器A1,该下行信号经过放大器A1、带通滤波器B1放大及滤波之后到达混频器M1,B1的带通中心频率Frd。同时本机振荡器S1产生本振信号,其频率有多种选择,是为了满足混频器输出频率Fcd。作为一个示例,本振频率Fs1 = Frd + Fcd,Fcd =Fs1 - Frd,混频器输出的频率Fcd经过带通滤波器B2,其中心带通频率Fcd,再经过放大器A2,传输给双工器D2并到达用户天线。该下行信号通过用户天线传送给用户终端(如手机),使用移动通信运营商下行频率Fcd。
上行信号:
用户天线接收用户终端(如手机)的上行信号,使用移动通信运营商的上行频率Fcu,并将该上行信号提供给双工器D2。双工器D2将该上行信号传输给放大器A3,该上行信号经过放大器A3、带通滤波器B3放大及滤波之后到达混频器M2,B3的带通中心频率Fcu。同时本机振荡器S2产生本振信号,其频率有多种选择,是为了满足混频器输出频率Fru。作为一个示例,本振频率Fs2 = Fcu + Fru,Fru = Fs2 - Fcu,混频器输出的频率为Fru,经过带通滤波器B4,其中心带通频率Fru,再经过放大器A4放大后传输给双工器D1,并到达外传天线。外传天线与室外单元内传天线空口连接,使用频率Fru。
实施例7
一种移动通信室内信号增强装置,包括室外单元和至少一个室内单元;室外单元包括基站天线、内传天线和室外单元主机,所述基站天线接收的下行信号由室外单元主机放大、滤波后,传给内传天线再次发射,内传天线接收的上行信号由室外单元主机放大、滤波后,传给基站天线再次发射;所述室内单元包括外传天线、用户天线和室内单元主机,外传天线接收的下行信号由室内单元主机放大、滤波后,传给用户天线再次发射,用户天线接收的上行信号由室内单元主机放大、滤波后,传给外传天线再次发射。
所述基站天线与移动通信运营商基站空口连接,采用移动通信运营商的上行与下行频率;用户天线与用户终端空口连接,采用移动通信运营商的上行与下行频率;内传天线与外传天线空口连接,采用增强装置的上行和下行频率。
所述增强装置的上行频率和下行频率可以与移动通信运营商的上行频率和下行频率相同。
所述增强装置的上行频率和下行频率跟移动通信运营商的上行频率和下行频率不同。
当增强装置的上行和下行频率跟移动通信运营商的上行和下行频率不同时,所述室外单元主机和室内单元主机内设置有频率转换组件。
基站天线、内传天线、外传天线和用户天线可以是定向天线,也可以是全向天线,且内传天线和外传天线至少有一个是定向天线。定向天线包括抛物面天线、八木天线、平板定向天线、微带阵列定向天线。
内传天线是定向天线时,内传天线辐射方向指向室内信号覆盖区域,室内单元在这个覆盖区域内;所述外传天线是定向天线时,外传天线的辐射方向指向室外单元内传天线。
所述室外单元主机包括下行信号处理部分和上行信号处理部分,下行信号处理部分包括信号依次经过的双工器D1、放大器A1、带通滤波器B1、放大器A2和双工器D2,双工器D1与基站天线连接,双工器D2与内传天线连接;上行信号处理部分包括信号依次经过的双工器D2、放大器A3、带通滤波器B3、放大器A4和双工器D1。
所述室内单元主机包括下行信号处理部分和上行信号处理部分,下行信号处理部分包括信号依次经过的双工器D1、放大器A1、带通滤波器B1、放大器A2和双工器D2,双工器D1与外传天线连接,双工器D2与用户天线连接;上行信号处理部分包括信号依次经过的双工器D2、放大器A3、带通滤波器B3、放大器A4和双工器D1。
室外单元主机和室内单元主机的频率转换组件均包括下行频率转换组件和上行频率转换组件,下行频率转换组件包括混频器M1、带通滤波器B2和本机振荡器S1,混频器M1的输入端分别连接本机振荡器S1和带通滤波器B1,输出端连接带通滤波器B2,带通滤波器B2与放大器A2连接;上行频率转换组件包括混频器M2、带通滤波器B4和本机振荡器S2,混频器M2的输入端分别连接本机振荡器S2和带通滤波器B3,输出端连接带通滤波器B4,带通滤波器B4与放大器A4连接。
上述主机和频率转换组件中采用的具体部件均为现有技术,在此不做详细说明。
一种移动通信室内信号增强方法,其特征在于,包括下行信号和上行信号的处理步骤;
下行信号包括如下步骤:
a、基站天线接收移动通信运营商的下行信号,并将该信号传送给室外单元主机;
b、室外单元主机将信号放大、滤波处理后传输给内传天线;
c、内传天线将信号空口传输给外传天线,使用增强装置的下行信号载波频率;
d、内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,且室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、外传天线接收该下行信号,并将该信号传给室内单元主机;
f、室内单元主机将信号放大、滤波处理后传送给用户天线;
g、用户天线将该信号空口传输给用户终端接收使用;
上行信号包括如下步骤:
a、用户天线接收用户终端的上行信号,空口频率为移动通信运营商的上行信号频率,并将该信号传给室内单元主机;
b、室内单元主机将信号放大、滤波处理后传给外传天线;
c、外传天线将该信号空口传输给内传天线,使用增强装置的上行信号载波频率;
d、内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、内传天线接收该上行信号,并将该信号传给室外单元主机;
f、室外单元主机将该信号放大、滤波处理后传给基站天线;
g、基站天线将该上行信号空口传输给移动通信运营商的基站接收使用。
所述下行信号中,当室外单元的基站天线和内传天线的工作频率不同,室内单元的外传天线和用户天线的工作频率不同时,步骤b还包括室外单元主机的频率转换组件把移动通信运营商的下行信号载波频率转换成增强装置使用的下行信号载波频率;步骤f还包括室内单元主机的频率转换组件将该信号的载波频率转换成移动通信运营商的下行信号载波频率。
所述上行信号中,当室外单元的基站天线和内传天线的工作频率不同,室内单元的外传天线和用户天线的工作频率不同时,步骤b还包括室内单元主机的频率转换组件将该信号转换成增强装置使用的上行信号载波频率;步骤f还包括室外单元主机频率转换组件将该信号频率转换成移动通信运营商的上行信号载波频率。
所述增强方法中,对于FDD移动通信系统,采用不同的上行频率和下行频率。
所述增强方法中,对于TDD移动通信系统,采用同样的上行频率和下行频率。
实施例8
使用本发明实施例3后的信号增强效果,如图9所示:
相对同一室外信号,穿透钢筋混凝土障碍物,室内纵深10米处,使用本发明信号增强装置前后的信号强度对比。
第(1)观测点:
室外移动通信运营商基站的下行信号,强度-80dBm,频率为移动通信运营商下行频率Fcd,手机或其它用户终端可以使用,但不很理想。
第(2)观测点:
使用本发明信号增强装置,取放大器增益30dB(现有技术放大器增益≦20dB,否则会造成放大器自激。本发明的信号增强装置因为无条件稳定,增益可以设计的比较高),内传天线为定向天线,取天线覆盖角45*20度,天线增益15dB,内传天线等效发射信号强度为-35dBm(频率为增强装置下行频率Frd)。
第(3)观测点:
在没有信号增强装置的情况下,第(1)观测点信号穿透钢筋混凝土障碍物,衰减25dB,信号强度为-105dBm,信号质量很差,手机(或其它用户终端)只能勉强使用。在使用本发明的信号增强装置后,第(2)观测点信号穿透钢筋混泥土障碍物,衰减25dBm,信号强度为-60dBm,频率为Frd。
第(4)观测点:
在没有信号增强装置的情况下,第(3)观测点信号经过室内半开放空间传播10米后,衰减25dB,信号强度为-130dBm,手机或其它用户终端完全无法使用。在使用本发明的信号增强装置后,信号强度达到-85dBm,频率Frd。
第(5)观测点:
使用本发明的信号增强装置(室内单元)后,取室内单元(便携式)放大器增益20dB,用户天线附近的信号强度-65dBm,是手机或其它用户终端的理想信号强度,频率为移动通信运营商下行频率Fcd。
第(4)观测点跟第(5)观测点基本上是空间同一点。
Claims (10)
1.一种移动通信室内信号增强装置,其特征在于:包括室外单元和至少一个室内单元;室外单元包括基站天线、内传天线和室外单元主机,所述基站天线接收的下行信号由室外单元主机放大、滤波后,传给内传天线再次发射,内传天线接收的上行信号由室外单元主机放大、滤波后,传给基站天线再次发射;所述室内单元包括外传天线、用户天线和室内单元主机,外传天线接收的下行信号由室内单元主机放大、滤波后,传给用户天线再次发射,用户天线接收的上行信号由室内单元主机放大、滤波后,传给外传天线再次发射。
2.根据权利要求1所述的移动通信室内信号增强装置,其特征在于:所述基站天线与移动通信运营商基站空口连接,采用移动通信运营商的上行与下行频率;用户天线与用户终端空口连接,采用移动通信运营商的上行与下行频率;内传天线与外传天线空口连接,采用增强装置的上行和下行频率。
3.根据权利要求1或2所述的移动通信室内信号增强装置,其特征在于:所述增强装置的上行频率和下行频率可以与移动通信运营商的上行频率和下行频率相同。
4.根据权利要求1或2所述的移动通信室内信号增强装置,其特征在于:所述增强装置的上行频率和下行频率跟移动通信运营商的上行频率和下行频率不同。
5.根据权利要求4所述的移动通信室内信号增强装置,其特征在于:当增强装置的上行和下行频率跟移动通信运营商的上行和下行频率不同时,所述室外单元主机和室内单元主机内设置有频率转换组件。
6.根据权利要求5所述的移动通信室内信号增强装置,其特征在于:所述内传天线和外传天线至少有一个是定向天线,内传天线是定向天线时,内传天线辐射方向指向室内信号覆盖区域,室内单元在这个覆盖区域内;所述外传天线是定向天线时,外传天线的辐射方向指向室外单元内传天线。
7.根据权利要求1所述的移动通信室内信号增强装置的增强方法,其特征在于,包括下行信号和上行信号的处理步骤;
下行信号包括如下步骤:
a、基站天线接收移动通信运营商的下行信号,并将该信号传送给室外单元主机;
b、室外单元主机将信号放大、滤波处理后传输给内传天线;
c、内传天线将信号空口传输给外传天线,使用增强装置的下行信号载波频率;
d、内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,且室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、外传天线接收该下行信号,并将该信号传给室内单元主机;
f、室内单元主机将信号放大、滤波处理后传送给用户天线;
g、用户天线将该信号空口传输给用户终端接收使用;
上行信号包括如下步骤:
a、用户天线接收用户终端的上行信号,空口频率为移动通信运营商的上行信号频率,并将该信号传给室内单元主机;
b、室内单元主机将信号放大、滤波处理后传给外传天线;
c、外传天线将该信号空口传输给内传天线,使用增强装置的上行信号载波频率;
d、内传天线的最大辐射方向指向室内信号覆盖区域,室内单元在这个信号覆盖区域内;
e、内传天线接收该上行信号,并将该信号传给室外单元主机;
f、室外单元主机将该信号放大、滤波处理后传给基站天线;
g、基站天线将该上行信号空口传输给移动通信运营商的基站接收使用。
8.根据权利要求7所述的移动通信室内信号增强装置的增强方法,其特征在于:所述下行信号中,当室外单元的基站天线和内传天线的工作频率不同,室内单元的外传天线和用户天线的工作频率不同时,步骤b还包括室外单元主机的频率转换组件把移动通信运营商的下行信号载波频率转换成增强装置使用的下行信号载波频率;步骤f还包括室内单元主机的频率转换组件将该信号的载波频率转换成移动通信运营商的下行信号载波频率。
9.根据权利要求8所述的移动通信室内信号增强装置的增强方法,其特征在于:所述上行信号中,当室外单元的基站天线和内传天线的工作频率不同,室内单元的外传天线和用户天线的工作频率不同时,步骤b还包括室内单元主机的频率转换组件将该信号转换成增强装置使用的上行信号载波频率;步骤f还包括室外单元主机频率转换组件将该信号频率转换成移动通信运营商的上行信号载波频率。
10.根据权利要求9所述的移动通信室内信号增强装置的增强方法,其特征在于:所述增强方法中,对于FDD移动通信系统,采用不同的上行频率和下行频率;对于TDD移动通信系统,采用同样的上行频率和下行频率。
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