CN111343642A - 一种5g信号射频变频分布系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G信号射频变频分布系统，包括：5G变频RRU，用于作为该5G信号射频变频分布系统无线接入网的信源；接入端多频合路器，用于将变频后的信号与2/3/4G信号合路馈入单通道的无源分布网络；覆盖端多频合路器，用于将变频后的信号与2/3/4G信号从馈线中分离，并发送给5G变频覆盖单元；多个5G变频覆盖单元，用于将覆盖端多频合路器分离出的变频信号进行频率恢复并通过覆盖天线进行信号覆盖。本发明具备更加低的硬件成本，更利于现网室内无源分布5G改造的大规模实施部署。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，更具体地说，特别涉及一种5G信号射频变频分布系统。
背景技术
5G移动通信网络具有高速、泛在、低功耗和低时延的显著技术优势，但在高容量室内无线信号覆盖中却难以满足要求，运营质量不高，体验效果不佳。而目前，移动通信有80％的业务是在室内产生的。因此，如何开发出新一代室内分布系统，提升5G移动通信网络室内无线覆盖质量，已成为5G网络规模组网中迫切需要解决的关键共性难题。
在5G网络组网覆盖初期，由于基站数量有限，站址资源紧张，室内信号覆盖以热点和关键区域覆盖为主，国内外5G室内分布系统主要还是以各5G基站主设备厂家的数字光纤分布系统为主要解决方案，配置上以4T4R为主。该类系统当前尚可满足重点商业场景的接入和覆盖需求。但伴随5G组网规模化和终端普及，特别是5G垂直应用的快速增长，针对普通商业建筑和社会大众活动场景的无线覆盖需求面临爆发式增长，当前所采用的高容量热点覆盖方案和系统，在网络部署和网络建设性价比方面无法满足大多数场景覆盖需求。
目前大部分室内普通场景，在3G、4G的网络基础建设时，已经部署了数量巨大的无源室分系统，他们主要是由大功率信源、合路器、功分耦合器、馈线、天线组成，造价低，可靠性高。面向5G的室内覆盖，移动、联通和电信的5G TDD系统也在开始进行室分信源的推进工作。目前无源室分的不足在于之前的线缆布放，只设计了一条通道，所以在5G接入容量方面无法满足未来需求，如果完全新建一套新的室内分布系统，物业协调和施工难度大、造价高。最好是能利用已有的馈线及分布网络，通过创新的技术手段，实现5G信号2*2MIMO的接入、传输和覆盖，较大程度的提升覆盖容量，支持室内用户的5G应用体验。
针对此应用方案、目前业内已经推出了一些射频变频的系统，将5G单通道或者双通道通过变频将信号搬移到一个适合目前室内分布系统传输的空闲频段，然后在天线覆盖端，再将频率还原回来，通过新的天线进行发射覆盖，实现在现有单通道室内无源分布网络中传输5G双通道信号。但是目前的变频系统由常规5G RRU、接入主机、接入端合路器、覆盖端合路器，覆盖单元组成。在信号接入端，接入主机需要将大功率5G RRU信源进行衰减适配、TDD空口信号同步，变频。在覆盖端，需要做变频还原、TDD同步和放大等功能。虽然较全新建设一套5G无源室分，在造价上已经体现出良好优势，但是对于大范围的部署来说，还是希望有更低成本和简化的系统来进一步降低系统设备复杂度和硬件成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种5G信号射频变频分布系统，使其能够以更简化的系统架构、更低的硬件复杂度及成本实现5G信号的变频分布及覆盖。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种5G信号射频变频分布系统，包括：
5G变频RRU，用于作为该5G信号射频变频分布系统无线接入网的信源；
接入端多频合路器，用于将变频后的信号与2/3/4G信号合路馈入单通道的无源分布网络；
覆盖端多频合路器，用于将变频后的信号与2/3/4G信号从馈线中分离，并发送给5G变频覆盖单元；
多个5G变频覆盖单元，用于将覆盖端多频合路器分离出的变频信号进行频率恢复并通过覆盖天线进行信号覆盖；
所述5G变频RRU通过射频同轴电缆与接入端多频合路器连接，所述接入端多频合路器通过射频电缆分别与5G变频RRU、2/3/4G信源、无源分布网络电缆相连接，所述覆盖端多频合路器通过射频电缆分别与多个5G变频覆盖单元、覆盖天线、无源分布网络电缆相连接。
进一步地，所述5G变频RRU的工作频段为500MHz-1700MHz。
进一步地，所述5G变频覆盖单元5为单通道，该5G变频覆盖单元5包括变频频段滤波器、第一射频频段滤波器、第二射频频段滤波器、环形器、上行变频器、上行放大器、下行变频器、下行放大器、接收天线和发射天线，所述变频频段滤波器与环形器相连接，所述环形器与上行变频器、下行变频器相连接，所述上行变频器与上行放大器相连接，所述下行变频器与下行放大器相连接，所述下行放大器与第一射频频段滤波器相连接，所述上行放大器与第二射频频段滤波器相连接，所述第一射频频段滤波器与发射天线相连接，所述第二射频频段滤波器与接收天线相连接。
进一步地，所述5G变频覆盖单元为双通道，该5G变频覆盖单元5包括一通道变频频段滤波器、第一一通道射频频段滤波器、第二一通道射频频段滤波器、一通道环形器、一通道上行变频器、一通道上行放大器、一通道下行变频器、一通道下行放大器、一通道接收天线、一通道发射天线，二通道变频频段滤波器、第一二通道射频频段滤波器、第二二通道射频频段滤波器、二通道环形器、二通道上行变频器、二通道上行放大器、二通道下行变频器、二通道下行放大器、二通道接收天线和二通道发射天线；
所述一通道变频频段滤波器与一通道环形器相连接，一通道环形器与一通道上行变频器、一通道下行变频器相连接，一通道上行变频器与一通道上行放大器相连接，一通道下行变频器与一通道下行放大器相连接，一通道下行放大器与第一一通道射频频段滤波器相连接，一通道上行放大器与第二一通道射频频段滤波器相连接，第一一通道射频频段滤波器与一通道发射天线相连接，第二一通道射频频段滤波器与一通道接收天线相连接；
所述二通道变频频段滤波器与二通道环形器相连接，二通道环形器与二通道上行变频器、二通道下行变频器相连接，二通道上行变频器与二通道上行放大器相连接，二通道下行变频器与二通道下行放大器相连接，二通道下行放大器与第一二通道射频频段滤波器相连接，二通道上行放大器与第二二通道射频频段滤波器相连接，第一二通道射频频段滤波器与二通道发射天线相连接，第二二通道射频频段滤波器与二通道接收天线相连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明较目前的变频分布系统所使用的的5G RRU相比，5G变频RRU因为射频前端使用了比常规5G网络频段低，所以在RRU使用的功放管等射频功率器件方面材料成本更低。
2、本发明较目前的变频分布系统省去了独立的接入端主机设备，省去了接入主机对信号的设配、同步、变频、放大等处理，大大降低了系统硬件复杂度和成本。
3、本发明本发明较目前的变频分布系统，覆盖单元采用收发天线分离的方式，无需对TDD系统进行同步控制，简化了覆盖单元的功能即电路复杂度，降低了覆盖单元的功耗和成本。
4、本发明综合以上几方面的创新和简化设计，使得该变频分布系统具备更加低的硬件成本，更利于现网室内无源分布5G改造的大规模实施部署。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的5G信号变频分布系统原理图。
图2是本发明所述5G信号射频变频分布系统的射频分布原理图
图3是本发明所述5G信号射频变频分布系统的单通道5G变频覆盖单元原理图。
图4是本发明所述5G信号射频变频分布系统的双通道5G变频覆盖单元原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图2所示，本发明提供一种5G信号射频变频分布系统，包括：5G变频RRU，用于作为该5G信号射频变频分布系统无线接入网的信源；接入端多频合路器，用于将变频后的信号与2/3/4G信号合路馈入单通道的无源分布网络；覆盖端多频合路器，用于将变频后的信号与2/3/4G信号从馈线中分离，并发送给5G变频覆盖单元；多个5G变频覆盖单元，用于将覆盖端多频合路器分离出的变频信号进行频率恢复并通过覆盖天线进行信号覆盖；所述5G变频RRU通过射频同轴电缆与接入端多频合路器连接，所述接入端多频合路器通过射频电缆分别与5G变频RRU、2/3/4G信源、无源分布网络电缆相连接，所述覆盖端多频合路器通过射频电缆分别与多个5G变频覆盖单元、覆盖天线、无源分布网络电缆相连接。
本实施例中，所述的无源分布网络为现有方案。
所述5G变频RRU，其与常规5G RRU的区别在于，5G变频RRU的工作频段为非正常移动网络标准的射频发射频段，而是专门为室内覆盖变频系统需要而重新定义的频段，一般为500MHz-1700MHz之间。除此之外，5G变频RRU的原理及组成与常规5G RRU相同。
本实施例中，所述5G变频覆盖单元，内部不需具备TDD的同步功能模块，在输出接口采用接收与发射独立的天线，天线之间具备一定的空间隔离度。5G变频覆盖单元可以是单通道功能、也可以是2通道或更多通道的功能。
参阅图3所示，所述的5G变频覆盖单元5为单通道，该5G变频覆盖单元5包括变频频段滤波器、第一射频频段滤波器、第二射频频段滤波器、环形器、上行变频器、上行放大器、下行变频器、下行放大器、接收天线和发射天线，所述变频频段滤波器与环形器相连接，所述环形器与上行变频器、下行变频器相连接，所述上行变频器与上行放大器相连接，所述下行变频器与下行放大器相连接，所述下行放大器与第一射频频段滤波器相连接，所述上行放大器与第二射频频段滤波器相连接，所述第一射频频段滤波器与发射天线相连接，所述第二射频频段滤波器与接收天线相连接。
参阅图4所示，所述的5G变频覆盖单元为双通道，该5G变频覆盖单元5包括一通道变频频段滤波器、第一一通道射频频段滤波器、第二一通道射频频段滤波器、一通道环形器、一通道上行变频器、一通道上行放大器、一通道下行变频器、一通道下行放大器、一通道接收天线、一通道发射天线，二通道变频频段滤波器、第一二通道射频频段滤波器、第二二通道射频频段滤波器、二通道环形器、二通道上行变频器、二通道上行放大器、二通道下行变频器、二通道下行放大器、二通道接收天线和二通道发射天线；
所述一通道变频频段滤波器与一通道环形器相连接，一通道环形器与一通道上行变频器、一通道下行变频器相连接，一通道上行变频器与一通道上行放大器相连接，一通道下行变频器与一通道下行放大器相连接，一通道下行放大器与第一一通道射频频段滤波器相连接，一通道上行放大器与第二一通道射频频段滤波器相连接，第一一通道射频频段滤波器与一通道发射天线相连接，第二一通道射频频段滤波器与一通道接收天线相连接；
所述二通道变频频段滤波器与二通道环形器相连接，二通道环形器与二通道上行变频器、二通道下行变频器相连接，二通道上行变频器与二通道上行放大器相连接，二通道下行变频器与二通道下行放大器相连接，二通道下行放大器与第一二通道射频频段滤波器相连接，二通道上行放大器与第二二通道射频频段滤波器相连接，第一二通道射频频段滤波器与二通道发射天线相连接，第二二通道射频频段滤波器与二通道接收天线相连接。
其中第一通道变频频段滤波器与第二通道变频频段滤波器直接相连，或通过功分、频分、耦合等方式相连。
本实施例中，对于2通道或多通道的5G变频覆盖单元，其每通道的原理与单通道相同，每个通道均需要独立采用1个接收天线和一个发射天线。
下面通过具体实施例来对本发明作进一步介绍。
以中国电信5G为例，中国电信5G所使用的频段是3400MHz-3500MHz，带宽为100MHz。射频变频分布系统为1个5G变频RRU，1个接入端多频合路器，4个覆盖端多频合路器，4个5G变频覆盖单元。
5G变频RRU通过射频同轴电缆与接入端多频合路器连接，接入端合路器通过射频电缆分别与5G变频RRU、2/3/4G信源、现有无源分布系统电缆相连接，覆盖端合路器通过射频电缆分别与5G变频覆盖单元、2/3/4G室内覆盖天线、现有无源分布系统电缆相连接。
5G变频RRU双通道输出频段分别为一通道：1050MHz-1150MHz，带宽100MHz，二通道：1200MHz-1300MHz，带宽100MHz。
通道1下行信号工作过程：
5G变频双通道RRU的一通道信号端口发射1050MHz-1150MHz的信号，通过接入端多频合路器与现有2/3/4G信号合路，进入到现有单通道无源分布系统中，然后到达覆盖端多频合路器，覆盖端多频合路器将1050MHz-1150MHz的信号分离出来，送给5G变频覆盖单元，将2/3/4G信号分离出来送给现有的室内天线。5G变频覆盖单元接收到1050MHz-1150MHz的信号后，进入一通道变频频段滤波器(通带为1050MHz-1150MHz)，然后进入一通道环形器，通过环形器后，信号进入一通道下行行变频器，将频率还原为3400MHz-3500MHz，然后进入一通道下行放大器，并由第一一通道射频频段滤波器(通带为3400MHz-3500MHz)滤波后通过一通道发射天线进行无线信号覆盖(发射频率3400MHz-3500MHz)
通道1上行信号工作过程：
5G终端一通道信号(频率3400MHz-3500MHz)通过变频覆盖单元的一通道接收天线进入一通道射频频段滤波器(通带为3400MHz-3500MHz)，然后进入一通道上行放大器，经过放大器放大后，信号进入一通道上行变频器，将频率转换为1050MHz-1150MHz，然后进入一通道环形器，环形器输出给一通道变频频段滤波器(通带为1050MHz-1150MHz)，然后信号进入覆盖端多频合路器，覆盖端多频合路器将1050MHz-1150MHz的信号与现有室内天线接收的2/3/4G上行信号合路，送给现有的无源分布系统，然后回到接入端多频合路器，接入端多频合路器将1050MHz-1150MHz的信号分离出来，送给5G变频RRU的1通道信号端口，将2/3/4G信号分离出来送给现有的室内信源接口。
通道2下行信号工作过程：
5G变频双通道RRU的二通道信号端口发射1200MHz-1300MHz的信号，通过接入端多频合路器与现有2/3/4G信号合路，进入到现有单通道无源分布系统中，然后到达覆盖端多频合路器，覆盖端多频合路器将1200MHz-1300MHz的信号分离出来，送给5G变频覆盖单元，将2/3/4G信号分离出来送给现有的室内天线。5G变频覆盖单元接收到1200MHz-1300MHz的信号后，进入二通道变频频段滤波器(通带为1200MHz-1300MHz)，然后进入二通道环形器，通过环形器后，信号进入二通道下行行变频器，将频率还原为3400MHz-3500MHz，然后进入二通道下行放大器，并由第一二通道射频频段滤波器(通带为3400MHz-3500MHz)滤波后通过二通道发射天线进行无线信号覆盖(发射频率3400MHz-3500MHz)
通道2上行信号工作过程：
5G终端二通道信号(频率3400MHz-3500MHz)通过变频覆盖单元的二通道接收天线进入二通道射频频段滤波器(通带为3400MHz-3500MHz)，然后进入二通道上行放大器，经过放大器放大后，信号进入二通道上行变频器，将频率转换为1200MHz-1300MHz，然后进入一通道环形器，环形器输出给二通道变频频段滤波器(通带为1200MHz-1300MHz)，然后信号进入覆盖端多频合路器，覆盖端多频合路器将1200MHz-1300MHz的信号与现有室内天线接收的2/3/4G上行信号合路，送给现有的无源分布系统，然后回到接入端多频合路器，接入端多频合路器将1200MHz-1300MHz的信号分离出来，送给5G变频RRU的一通道信号端口，将2/3/4G信号分离出来送给现有的室内信源接口。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种5G信号射频变频分布系统，其特征在于，包括：
5G变频RRU，用于作为该5G信号射频变频分布系统无线接入网的信源；
接入端多频合路器，用于将变频后的信号与2/3/4G信号合路馈入单通道的无源分布网络；
覆盖端多频合路器，用于将变频后的信号与2/3/4G信号从馈线中分离，并发送给5G变频覆盖单元；
多个5G变频覆盖单元，用于将覆盖端多频合路器分离出的变频信号进行频率恢复并通过覆盖天线进行信号覆盖；
所述5G变频RRU通过射频同轴电缆与接入端多频合路器连接，所述接入端多频合路器通过射频电缆分别与5G变频RRU、2/3/4G信源、无源分布网络电缆相连接，所述覆盖端多频合路器通过射频电缆分别与多个5G变频覆盖单元、覆盖天线、无源分布网络电缆相连接。
2.根据权利要求1所述的5G信号射频变频分布系统，其特征在于，所述5G变频RRU的工作频段为500MHz-1700MHz。
3.根据权利要求1所述的5G信号射频变频分布系统，其特征在于，所述5G变频覆盖单元为单通道，该5G变频覆盖单元包括变频频段滤波器、第一射频频段滤波器、第二射频频段滤波器、环形器、上行变频器、上行放大器、下行变频器、下行放大器、接收天线和发射天线，所述变频频段滤波器与环形器相连接，所述环形器与上行变频器、下行变频器相连接，所述上行变频器与上行放大器相连接，所述下行变频器与下行放大器相连接，所述下行放大器与第一射频频段滤波器相连接，所述上行放大器与第二射频频段滤波器相连接，所述第一射频频段滤波器与发射天线相连接，所述第二射频频段滤波器与接收天线相连接。
4.根据权利要求1所述的5G信号射频变频分布系统，其特征在于，所述5G变频覆盖单元为双通道，该5G变频覆盖单元包括一通道变频频段滤波器、第一一通道射频频段滤波器、第二一通道射频频段滤波器、一通道环形器、一通道上行变频器、一通道上行放大器、一通道下行变频器、一通道下行放大器、一通道接收天线、一通道发射天线，二通道变频频段滤波器、第一二通道射频频段滤波器、第二二通道射频频段滤波器、二通道环形器、二通道上行变频器、二通道上行放大器、二通道下行变频器、二通道下行放大器、二通道接收天线和二通道发射天线；
所述一通道变频频段滤波器与一通道环形器相连接，一通道环形器与一通道上行变频器、一通道下行变频器相连接，一通道上行变频器与一通道上行放大器相连接，一通道下行变频器与一通道下行放大器相连接，一通道下行放大器与第一一通道射频频段滤波器相连接，一通道上行放大器与第二一通道射频频段滤波器相连接，第一一通道射频频段滤波器与一通道发射天线相连接，第二一通道射频频段滤波器与一通道接收天线相连接；
所述二通道变频频段滤波器与二通道环形器相连接，二通道环形器与二通道上行变频器、二通道下行变频器相连接，二通道上行变频器与二通道上行放大器相连接，二通道下行变频器与二通道下行放大器相连接，二通道下行放大器与第一二通道射频频段滤波器相连接，二通道上行放大器与第二二通道射频频段滤波器相连接，第一二通道射频频段滤波器与二通道发射天线相连接，第二二通道射频频段滤波器与二通道接收天线相连接。
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