CN110830069B - 一种节约成本的室内信号均衡分配系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节约成本的室内信号均衡分配系统，包括室内微型基站和位于室内微型基站两侧的两组射频功率均衡单元，每组射频功率均衡单元包括若干通过射频传输线串联的射频功率均衡器，所述室内微型基站两侧的信号输出端口分别通过射频传输线与两组射频功率均衡单元上位于首端的射频功率均衡器的信号输入端口连接，每个射频功率均衡器的支路信号输出端口分别连接有辐射天线，每个射频功率均衡器、与该射频功率均衡器的信号输入端口连接的射频传输线和连接在该射频功率均衡器上的辐射天线为一个信号辐射节点。本发明可使得5G信号在室内全面覆盖，且信号的覆盖范围、幅度和相位保持高度的一致，移动终端的接收效果好，同时节约了成本。

Description

一种节约成本的室内信号均衡分配系统及方法

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别是涉及一种节约成本的室内信号均衡分配系统及方法。

背景技术

5G通信迅速兴起，5G信号在室内的覆盖尤为重要，目前的通讯技术中，无法做到将5G信号在室内全面覆盖，信号的覆盖范围、幅度和相位无法保持一致，导致移动终端在移动过程中同一区域信号覆盖下只能接收到幅度不均匀射频信号，接收效果较差，而且，传统的应用于2T2R、4T4R以及8T8R的信号均衡分配系统，其成本较高。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种节约成本的室内信号均衡分配系统及方法，可使得5G信号在室内全面覆盖，且信号的覆盖范围、幅度和相位保持高度的一致，移动终端的接收效果好，增加了射频信号的传输距离，同时降低了成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种节约成本的室内信号均衡分配系统，包括室内微型基站(小基站或宏基站)和两组射频功率均衡单元，每组射频功率均衡单元包括若干通过射频传输线串联的射频功率均衡器，两组射频功率均衡单元分别设于所述室内微型基站(小基站或宏基站)的两侧；所述室内微型基站(小基站或宏基站)的两侧均具有信号输出端口，且所述室内微型基站(小基站或宏基站)的每一侧的信号输出端口的数量与所述射频功率均衡器的信号输入端口的数量相等；所述室内微型基站(小基站或宏基站)的两侧的信号输出端口分别通过射频传输线与两组射频功率均衡单元上位于首端的射频功率均衡器的信号输入端口连接，每个所述射频功率均衡器的支路信号输出端口分别连接有辐射天线，每个所述射频功率均衡器、与该射频功率均衡器的信号输入端口连接的射频传输线和连接在该射频功率均衡器上的辐射天线为一个信号辐射节点。

室内微型基站(小基站或宏基站)生成射频信号，并将射频信号分别传输给两组射频功率均衡单元，可以向两个方向传输射频信号，每组射频功率均衡单元中的射频功率均衡器的信号输入端口的数量为室内微型基站(小基站或宏基站)的信号输出端口的数量的一半，每组射频功率均衡单元中的多个信号辐射节点均布在室内且依次串联，室内微型基站将射频信号依次传输给各信号辐射节点时，信号辐射节点中的射频功率均衡器按比例分配给该信号辐射节点中的辐射天线额定的功率，使得所有的辐射天线上分配到的射频信号的功率一致，辐射天线发送到室内的信号的辐射强度均匀一致，使得信号在室内的场强覆盖具有高度的均匀性，移动终端的接收效果更好。

本发明通过一个室内微型基站(小基站或宏基站)向两个方向分别传输射频信号，实现了2T2R的基站与两个1T1R的射频功率均衡器、4T4R的基站与两个2T2R的射频功率均衡器以及8T8R的基站与两个4T4R的射频功率均衡器的配合使用，相比于现有技术中，2T2R(或4T4R或8T8R)的基站与2T2R(或4T4R或8T8R)的射频功率均衡器的配套使用，本发明的数据率由1000M/S降低为800M/S，但是信号覆盖的距离变为原来的两倍，而且，由于输入端和输出端越多的射频功率均衡器，其成本就越高，本发明通过将多输出基站与少输入射频功率均衡器的配合使用，降低了原有系统的成本，成本仅为原系统的60％。

因此，本发明的系统，在保证射频信号的数据率能够满足使用的情况下，信号覆盖的距离变为了原来的两倍，成本降低为原来的60％左右。

每个射频功率均衡器上均设有多个辐射天线接口，多个辐射天线接口可分别用于连接不同运营商(或物联网企业)的辐射天线使用，以满足不同运营商的射频信号覆盖。本发明通过在射频功率均衡器上设置适应不同运营商的辐射天线接口，通过连接不同运营商的辐射天线，可实现不同运营商的辐射信号的单独覆盖辐射，也可同时连接不同运营商的辐射天线，以实现不同运营商的辐射信号(即不同频段的辐射信号)的同时覆盖辐射，此外，通过连接不同模式(2G、3G、4G、5G)的辐射天线，还可实现对不同模式的辐射信号的单独或同时覆盖辐射，提高了本发明系统的可适用性。

优选的，所述射频功率均衡器包括功率分配器、支路输出耦合器、功率匹配器和射频功率放大器(含直通，功率未放大时即为直通)，所述功率分配器的信号输入端与该信号辐射节点中的射频传输线连接，所述功率分配器的信号输出端与所述支路输出耦合器的信号输入端连接，所述支路输出耦合器的信号输出端与所述功率匹配器的信号输入端连接，所述功率匹配器的信号输出端与所述射频功率放大器(含直通)的信号输入端连接，所述射频功率放大器的信号输出端连接该信号辐射节点中的辐射天线。

功率分配器按比例将射频信号的功率进行分配，其中分配出的额定的功率经支路输出耦合器耦合，及功率匹配器进行均衡后，由射频功率放大器(含直通)放大功率，并输出给对应的辐射天线，由辐射天线向室内发送辐射信号，功率分配器的射频信号输出端口将分配掉额定功率的射频信号传输给下一信号辐射节点中的射频功率均衡器，不同的信号辐射节点中的射频功率均衡器分配给对应的辐射天线的功率比例是不同的，由于射频传输线的长度为预先设定好的，因此射频信号在射频传输线传输时的损耗是已知的，因此，每个信号辐射节点中的射频功率均衡器分配给该信号辐射节点中的辐射天线的功率比例为：预定的辐射天线的分配功率/(上一节点传输来的功率-功率损耗+放大的功率)，如此，可使得所有辐射天线分配到的射频信号的功率一致，使大型天线阵中每路天线方向图相位、幅度保持一致，达到场强覆盖的均匀性。

优选的，连接相邻两所述信号辐射节点中的射频功率均衡器的射频传输线为多根，每个所述信号辐射节点中的射频功率均衡器的功率分配器、支路输出耦合器、功率匹配器和射频功率放大器(含直通)的数量与该信号辐射节点中的射频传输线的数量一致，每个所述信号辐射节点中的辐射天线的数量为多个。

采用多根射频传输线进行射频信号传输，并通过多个辐射天线发送辐射信号，可在室内形成多路辐射信号，使得室内信号的辐射强度均匀一致，移动终端的接收效果更好。

优选的，连接相邻两所述信号辐射节点中的射频功率均衡器的射频传输线的长度一致，且同一所述信号辐射节点中的多根射频传输线的长度一致并相互平行。

所有射频传输线的长度保持高度一致，可使得射频传输线传输的射频信号保持幅度和相位的高度一致，进而保证每个辐射天线上分配到的射频信号的功率一致，使得辐射天线在室内辐射的信号的幅度、强弱均匀一致。

本发明还提供了应用上述系统的室内信号的均衡分配方法，其技术方案如下：

一种室内信号的均衡分配方法，包括以下步骤：

S1、室内微型基站生成射频信号并分别传输给两组射频功率均衡单元，对射频信号进行功率均衡与分配；

S2、两组射频功率均衡单元上的第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器分别接收射频信号；

S3、每组射频功率均衡单元上的第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器对射频信号进行均衡处理，并按比例分配额定的功率给该信号辐射节点中的辐射天线，辐射天线发送辐射信号；

S4、第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器将分配掉部分功率后的射频信号通过射频传输线依次传输给剩余的信号辐射节点中的各射频功率均衡器，剩余的信号辐射节点中的各射频功率均衡器分别对射频信号进行均衡处理，并按比例分配额定的功率给对应的信号辐射节点中的辐射天线，辐射天线发送辐射信号。

优选的，步骤S3具体包括以下步骤：

S31、功率分配器按比例将射频信号分配出的额定的功率给支路输出耦合器进行耦合；

S32、支路输出耦合器将耦合出射频信号传输给功率匹配器；

S33、功率匹配器对该射频信号的功率进行均衡；

S34、射频功率放大器将射频信号的功率进行放大，并输出功率均衡的射频信号给该信号辐射节点中的辐射天线；

S35、辐射天线发送辐射信号。

本发明的有益效果是：

1、室内微型基站(小基站或宏基站)生成射频信号，并将射频信号分别传输给两组射频功率均衡单元，可以向两个方向传输射频信号，每组射频功率均衡单元中的射频功率均衡器的信号输入端口的数量为室内微型基站(小基站或宏基站)的信号输出端口的数量的一半，多个信号辐射节点均布在室内且依次串联，室内微型基站将射频信号依次传输给各信号辐射节点时，信号辐射节点中的射频功率均衡器按比例分配给该信号辐射节点中的辐射天线额定的功率，使得所有的辐射天线上分配到的射频信号的功率一致，辐射天线发送到室内的信号的辐射强度均匀一致，使得信号在室内的场强覆盖具有高度的均匀性，移动终端的接收效果更好。

2、本发明的系统，在保证射频信号的数据率能够满足使用的情况下，信号覆盖的距离变为了原来的两倍，成本降低为原来的60％左右。

3、功率分配器按比例将射频信号的功率进行分配，其中分配出的额定的功率经支路输出耦合器放大，及功率匹配器进行均衡后，由射频功率放大器(含直通)输出给对应的辐射天线，由辐射天线向室内发送辐射信号，功率分配器的射频信号输出端口将分配掉额定功率的射频信号传输给下一信号辐射节点中的射频功率均衡器，不同的信号辐射节点中的射频功率均衡器分配给对应的辐射天线的功率比例是不同的，由于射频传输线的长度为预先设定好的，因此射频信号在射频传输线传输时的损耗是已知的，因此，每个信号辐射节点中的射频功率均衡器分配给该信号辐射节点中的辐射天线的功率比例为：预定的辐射天线的分配功率/(上一节点传输来的功率-功率损耗+放大的功率)，如此，可使得所有辐射天线分配到的射频信号的功率一致，使大型天线阵中每路天线方向图相位、幅度保持一致，达到场强覆盖的均匀性。

4、采用多根射频传输线进行射频信号传输，并通过多个辐射天线发送辐射信号，可在室内形成多路辐射信号，使得室内信号的辐射强度均匀一致，移动终端的接收效果更好。

5、所有射频传输线的长度保持高度一致，可使得射频传输线传输的射频信号保持幅度和相位的高度一致，进而保证每个辐射天线上分配到的射频信号的功率一致，使得辐射天线在室内辐射的信号的幅度、强弱均匀一致。

附图说明

图1为本发明实施例所述节约成本的室内信号均衡分配系统的结构示意图一；

图2为本发明实施例所述节约成本的室内信号均衡分配系统的结构示意图二；

图3本发明实施例所述射频功率均衡器进行功率分配的原理图。

附图标记说明：

1、辐射天线；2、室内微型基站；3、射频传输线；4、射频功率均衡器；41、功率分配器；42、支路输出耦合器；43、功率匹配器；44、射频功率放大器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例：

如图1和图2所示，一种节约成本的室内信号均衡分配系统，包括室内微型基站2(小基站或宏基站)和两组射频功率均衡单元，每组射频功率均衡单元包括若干通过射频传输线3串联的射频功率均衡器4，两组射频功率均衡单元分别设于所述室内微型基站2(小基站或宏基站)的两侧；所述室内微型基站2(小基站或宏基站)的两侧均具有信号输出端口，且所述室内微型基站2(小基站或宏基站)的每一侧的信号输出端口的数量与所述射频功率均衡器4的信号输入端口的数量相等；所述室内微型基站2(小基站或宏基站)的两侧的信号输出端口分别通过射频传输线3与两组射频功率均衡单元上位于首端的射频功率均衡器4的信号输入端口连接，每个所述射频功率均衡器4的支路信号输出端口分别连接有辐射天线1，每个所述射频功率均衡器4、与该射频功率均衡器4的信号输入端口连接的射频传输线3和连接在该射频功率均衡器4上的辐射天线1为一个信号辐射节点。

室内微型基站2(小基站或宏基站)生成射频信号，并将射频信号分别传输给两组射频功率均衡单元，可以向两个方向传输射频信号，每组射频功率均衡单元中的射频功率均衡器4的信号输入端口的数量为室内微型基站2(小基站或宏基站)的信号输出端口的数量的一半，每组射频功率均衡单元中的多个信号辐射节点均布在室内且依次串联，室内微型基站2将射频信号依次传输给各信号辐射节点时，信号辐射节点中的射频功率均衡器4按比例分配给该信号辐射节点中的辐射天线1额定的功率，使得所有的辐射天线1上分配到的射频信号的功率一致，辐射天线1发送到室内的信号的辐射强度均匀一致，使得信号在室内的场强覆盖具有高度的均匀性，移动终端的接收效果更好。

本发明通过一个室内微型基站2(小基站或宏基站)向两个方向分别传输射频信号，如图1所示，实现了2T2R的基站与两个1T1R的射频功率均衡器4的配合使用，如图2所示，也可实现4T4R的基站与两个2T2R的射频功率均衡器4的配合使用，同理，也可实现8T8R的基站与两个4T4R的射频功率均衡器4的配合使用，相比于现有技术中，2T2R(或4T4R或8T8R)的基站与2T2R(或4T4R或8T8R)的射频功率均衡器4的配套使用，本发明的数据率由1000M/S降低为800M/S，但是信号覆盖的距离变为原来的两倍，而且，由于输入端和输出端越多的射频功率均衡器4，其成本就越高，本发明通过将多输出基站与少输入射频功率均衡器4的配合使用，降低了原有系统的成本，成本仅为原系统的60％。

因此，本发明的系统，在保证射频信号的数据率能够满足使用的情况下，信号覆盖的距离变为了原来的两倍，成本降低为原来的60％左右。

每个射频功率均衡器4上均设有多个辐射天线1接口，多个辐射天线1接口可分别用于连接不同运营商(或物联网企业)的辐射天线1使用，以满足不同运营商的射频信号覆盖。本发明通过在射频功率均衡器4上设置适应不同运营商的辐射天线1接口，通过连接不同运营商的辐射天线1，可实现不同运营商的辐射信号的单独覆盖辐射，也可同时连接不同运营商的辐射天线1，以实现不同运营商的辐射信号(即不同频段的辐射信号)的同时覆盖辐射，此外，通过连接不同模式(2G、3G、4G、5G)的辐射天线1，还可实现对不同模式的辐射信号的单独或同时覆盖辐射，提高了本发明系统的可适用性。

在其中一个实施例中，如图3所示，所述射频功率均衡器4包括功率分配器41、支路输出耦合器42、功率匹配器43和射频功率放大器44(含直通，功率未放大时即为直通)，所述功率分配器41的信号输入端与该信号辐射节点中的射频传输线3连接，所述功率分配器41的信号输出端与所述支路输出耦合器42的信号输入端连接，所述支路输出耦合器42的信号输出端与所述功率匹配器43的信号输入端连接，所述功率匹配器43的信号输出端与所述射频功率放大器44(含直通)的信号输入端连接，所述射频功率放大器44的信号输出端连接该信号辐射节点中的辐射天线1。

功率分配器41按比例将射频信号的功率进行分配，其中分配出的额定的功率经支路输出耦合器42耦合，及功率匹配器43进行均衡后，由射频功率放大器44(含直通)放大功率，并输出给对应的辐射天线1，由辐射天线1向室内发送辐射信号，射频信号分配剩余的功率由功率分配器41的射频信号输出端口传递到下一辐射节点，功率分配器41的射频信号输出端口将分配掉额定功率的射频信号传输给下一信号辐射节点中的射频功率均衡器4，不同的信号辐射节点中的射频功率均衡器4分配给对应的辐射天线1的功率比例是不同的，由于射频传输线3的长度为预先设定好的，因此射频信号在射频传输线3传输时的损耗是已知的，因此，每个信号辐射节点中的射频功率均衡器4分配给该信号辐射节点中的辐射天线1的功率比例为：预定的辐射天线1的分配功率/(上一节点传输来的功率-功率损耗+放大的功率)，如此，可使得所有辐射天线1分配到的射频信号的功率一致，使大型天线阵中每路天线方向图相位、幅度保持一致，达到场强覆盖的均匀性。

在其中一个实施例中，连接相邻两所述信号辐射节点中的射频功率均衡器4的射频传输线3为多根，每个所述信号辐射节点中的射频功率均衡器4的功率分配器41、支路输出耦合器42、功率匹配器43和射频功率放大器44(含直通)的数量与该信号辐射节点中的射频传输线3的数量一致，每个所述信号辐射节点中的辐射天线1的数量为多个。

采用多根射频传输线3进行射频信号传输，并通过多个辐射天线1发送辐射信号，可在室内形成多路辐射信号，使得室内信号的辐射强度均匀一致，移动终端的接收效果更好。

在其中一个实施例中，连接相邻两所述信号辐射节点中的射频功率均衡器4的射频传输线3的长度一致，且同一所述信号辐射节点中的多根射频传输线3的长度一致并相互平行。

所有射频传输线3的长度保持高度一致，可使得射频传输线3传输的射频信号保持幅度和相位的高度一致，进而保证每个辐射天线1上分配到的射频信号的功率一致，使得辐射天线1在室内辐射的信号的幅度、强弱均匀一致。

一种室内信号的均衡分配方法，包括以下步骤：

S1、室内微型基站2生成射频信号并分别传输给两组射频功率均衡单元，对射频信号进行功率均衡与分配；

S2、两组射频功率均衡单元上的第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器4分别接收射频信号；

S3、每组射频功率均衡单元上的第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器4对射频信号进行均衡处理，并按比例分配额定的功率给该信号辐射节点中的辐射天线1，辐射天线1发送辐射信号；

S4、第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器4将分配掉部分功率后的射频信号通过射频传输线3依次传输给剩余的信号辐射节点中的各射频功率均衡器4，剩余的信号辐射节点中的各射频功率均衡器4分别对射频信号进行均衡处理，并按比例分配额定的功率给对应的信号辐射节点中的辐射天线1，辐射天线1发送辐射信号。

在其中一个实施例中，步骤S3具体包括以下步骤：

S31、功率分配器41按比例将射频信号分配出的额定的功率给支路输出耦合器42进行耦合；

S32、支路输出耦合器42将耦合出射频信号传输给功率匹配器43；

S33、功率匹配器43对该射频信号的功率进行均衡；

S34、射频功率放大器44将射频信号的功率进行放大，并输出功率均衡的射频信号给该信号辐射节点中的辐射天线1；

S35、辐射天线1发送辐射信号。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种节约成本的室内信号均衡分配系统，其特征在于，包括室内微型基站和两组射频功率均衡单元，每组射频功率均衡单元包括若干通过射频传输线串联的射频功率均衡器，两组射频功率均衡单元分别设于所述室内微型基站的两侧；所述室内微型基站的两侧均具有信号输出端口，且所述室内微型基站的每一侧的信号输出端口的数量与所述射频功率均衡器的信号输入端口的数量相等；所述室内微型基站的两侧的信号输出端口分别通过射频传输线与两组射频功率均衡单元上位于首端的射频功率均衡器的信号输入端口连接，每个所述射频功率均衡器的支路信号输出端口分别连接有辐射天线，每个所述射频功率均衡器、与该射频功率均衡器的信号输入端口连接的射频传输线和连接在该射频功率均衡器上的辐射天线为一个信号辐射节点；

所述射频功率均衡器包括功率分配器、支路输出耦合器、功率匹配器和射频功率放大器，所述功率分配器的信号输入端与该信号辐射节点中的射频传输线连接，所述功率分配器的信号输出端与所述支路输出耦合器的信号输入端连接，所述支路输出耦合器的信号输出端与所述功率匹配器的信号输入端连接，所述功率匹配器的信号输出端与所述射频功率放大器的信号输入端连接，所述射频功率放大器的信号输出端连接该信号辐射节点中的辐射天线；

连接相邻两所述信号辐射节点中的射频功率均衡器的射频传输线为多根，每个所述信号辐射节点中的射频功率均衡器的功率分配器、支路输出耦合器、功率匹配器和射频功率放大器的数量与该信号辐射节点中的射频传输线的数量一致，每个所述信号辐射节点中的辐射天线的数量为多个；

连接相邻两所述信号辐射节点中的射频功率均衡器的射频传输线的长度一致，且同一所述信号辐射节点中的多根射频传输线的长度一致并相互平行。

2.用于权利要求1所述室内信号均衡分配系统的室内信号的均衡分配方法，其特征在于，包括：

S1、室内微型基站生成射频信号并分别传输给两组射频功率均衡单元，对射频信号进行功率均衡与分配；

S2、两组射频功率均衡单元上的第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器分别接收射频信号；

S3、每组射频功率均衡单元上的第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器对射频信号进行均衡处理，并按比例分配额定的功率给该信号辐射节点中的辐射天线，辐射天线发送辐射信号；

S4、第一个信号辐射节点中的射频功率均衡器将分配掉部分功率后的射频信号通过射频传输线依次传输给剩余的信号辐射节点中的各射频功率均衡器，剩余的信号辐射节点中的各射频功率均衡器分别对射频信号进行均衡处理，并按比例分配额定的功率给对应的信号辐射节点中的辐射天线，辐射天线发送辐射信号。

3.根据权利要求2所述的室内信号的均衡分配方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：

S31、功率分配器按比例将射频信号分配出的额定的功率给支路输出耦合器进行耦合；

S32、支路输出耦合器将耦合出射频信号传输给功率匹配器；

S33、功率匹配器对该射频信号的功率进行均衡；

S34、射频功率放大器将射频信号的功率进行放大，并输出功率均衡的射频信号给该信号辐射节点中的辐射天线；

S35、辐射天线发送辐射信号。

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