CN112398343A - 用于电信应用中电力传输的dc/dc变压器 - Google Patents

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Abstract

一种电信基站具有射频拉远结构，其中，主单元可以是BBU，并且远端单元可以是RRU。电源单元被配置用于接收AC电压(诸如，干线AC电压)作为输入，并且将该输入AC电压转换为处于用于在该BBU中对标准化基带设备进行操作所需的标准化DC电压水平的DC电压。升压DC变压器将从该电源单元输出的DC电压转换为高DC电压水平。降压DC变压器接收从该升压DC变压器输出的高DC电压输出作为输入，并且输出经降压DC电压水平，该经降压DC电压水平作为输入供应给该RRU。

Description

用于电信应用中电力传输的DC/DC变压器
技术领域
本发明总体上涉及电力传输和DC/DC变压器。更具体地，本发明涉及用于电信应用中的电力传输的DC/DC变压器。
背景技术
在无线电信行业中，无线电信网络包括许多被称为无线电基站的互连天线结构。在一些配置中，无线电基站包括：天线和RBS(radio base station，无线电基站)机柜，该天线可以位于塔、杆的顶部、或者建筑物的顶部，该机柜容纳具有备用电池的DC电源系统、和诸如信号处理电路系统和网络骨干互连等电信设备。图1展示了包括天线杆结构4和RBS机柜6的示例性常规无线电基站结构。天线杆结构4包括连接到固定到地面的杆底座14的杆8。一个或多个天线10连接到杆8的顶部。塔顶放大器(TMA)12连接到天线10，并且RF(radiofrequency，射频)电缆16将TMA 12和天线10连接到RBS机柜6。RF电缆16和TMA 12安装在杆8上。RBS机柜6包括信号处理电路系统和RF设备，以便对从TMA 12和天线10接收以及向它们提供的电信信号进行处理。RBS机柜6还包括网络接入电路系统，以便互连到电信网络骨干。电信设备(诸如，RBS机柜6)被配置用于以标准化DC功率水平(例如，-48V DC)操作。RBS机柜6包括DC备用电池。RF信令通过RF电缆16在RBS机柜6与TMA 12/天线10之间传输。众所周知，随着电缆长度的增加，RF电缆的信号衰减会越来越严重。在图1所示出的常规无线电基站配置的情况下，RF电缆16的长度相当大，这导致天线10与RBS机柜6之间显著的信号衰减。
在其他配置中，射频拉远结构广泛用于无线电基站的物理结构。射频拉远结构实质上将先前配置的RBS分成两个单独的部件：基带单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)。在射频拉远结构中，RRU靠近天线塔、杆或建筑物顶部的天线安装并连接到天线，并且BBU是与RRU分开的接地单元。射频拉远结构的优点在于：使用不受因距离增长而信号衰减的影响的光缆(也称为光纤电缆)在RRU与BBU之间传输电信信令。图2展示了具有射频拉远结构的示例性常规无线电基站。射频拉远结构包括BBU 20和RRU 22。天线塔结构包括连接到固定到地面的杆底座14的杆8。一个或多个天线10连接到杆8的顶部。RRU 22也安装在杆8的顶部并连接到天线10。光缆24和DC电缆26将RRU 22连接到BBU 20。RF电缆16和DC电缆26安装在杆8上。RRU 22对从天线10和BBU 20接收以及向它们提供的电信信号进行处理。BBU 20包括信号处理电路系统，以便对从RRU 22接收以及向其提供的电信信号进行处理。BBU 20还包括网络接入电路系统，以便互连到电信网络骨干。天线10是无源装置，并且不需要输入电力来操作。BBU 20和RRU 22被配置用于以标准化DC功率水平(例如-48V DC)操作。使用DC电缆26从BBU 20向RRU 22供应DC电力。RRU 22和BBU 20各自包括DC备用电池。通过光缆24在BBU20与RRU 22之间提供电信信令。RRU 22与BBU 20之间的电信信令是串行高速数字数据。相比而言，图1中的天线10与RBS机柜6之间的电信信令是RF模拟信号，该RF模拟信号不能使用光纤电缆来传输。这样，图1的射频拉远结构2中使用RF电缆16，而图2的射频拉远结构18中使用光缆24。RRU 22的功能是对RF信令进行处理并转换为数字信号以供BBU 20进行进一步处理。
虽然光缆不受因距离增长而信号衰减的影响，但是传输DC电力的电缆确实会随着电缆长度的增加而增加功率损耗，并且如此，传输DC电力的电缆两端的电压降会随着射频拉远结构中电源与最终用户装置之间距离的增加而增加。在典型配置中，DC电源与BBU共同定位，因此功率损耗的主要来源在于将与BBU共同定位的DC电源连接到RRU的DC电缆之中。可以通过增加DC电缆的横截面面积来降低功率损耗。在指定DC功率水平和电压条件下，BBU与RRU之间的最大距离受限于电缆尺寸。尽管可以增大电缆尺寸(横截面面积)以适应增加的电缆长度，但是电缆的成本和重量也相应地增加。图3展示了给定功耗和电压条件所需的电缆尺寸的示例计算。如两个示例计算(情况1和情况2)中所示出的，具有1.3mm2的横截面面积的电缆可以具有20m的长度(情况2)，而具有13.27mm2的横截面面积的电缆可以具有200m的长度(情况1)。功率损耗的主要原因是通过电缆的电流，如公式P＝I2R所指示的。这样，根据公式I＝P/V，可以通过增大电压来降低功率损耗。
目前使用两种替代性的方法来提供通过电源电缆的增大的电压。第一种方法是将电源从标准化DC电源水平(例如-48V DC)改变为AC电源。使用AC电源的优点在于：其可以很容易从现有的电网基础设施(例如，在每个建筑物处提供的主AC线路)中获得。另一个优点在于：存在大量现有的AC/DC电源技术和产品。然而，AC电源备用系统(例如，具有电池的不间断电源(UPS))比包括电池的DC电源备用系统昂贵得多。
图4展示了在常规射频拉远结构中使用的示例性第一AC电源解决方案的示意性框图。射频拉远结构包括电源单元30、BBU 42和RRU 50。尽管电源单元30和BBU 42被示为单独的单元，但是电源单元和BBU可以被集成为单个单元。电源单元30包括AC到DC转换器32、UPS34和电池36。BBU 42包括基带设备44，诸如，用于对从RRU 50接收以及向其提供的电信信号进行处理的信号处理电路系统、以及用于互连到电信网络骨干的网络接入电路系统。RRU50包括无线电设备52和AC到DC转换器54。无线电设备52对从天线(未示出)和BBU 42接收以及向它们提供的电信信号进行处理。无线电设备与基带设备之间的区别在于处理的信令类型。无线电设备对RF模拟信号进行处理，而基带设备对数字基带信号进行处理。向电源单元30供应输入AC电压28，诸如，来自干线的AC电压。输入AC电压28被输入到UPS 34，并且从UPS34输出相应的AC电压。从UPS输出的AC电压与输入到UPS 34的AC电压基本上相同。从UPS 34输出的AC是电压是作为输出AC电压40从电源单元30输出的，该电压经过BBU 42并且作为输入经由AC电缆48供应给RRU 50的AC到DC转换器54。AC电缆被配置用于比DC电缆更好地对更高的电压进行处理。从UPS 34输出的AC电压也输入到AC到DC转换器32，以便输出对基带设备44进行操作所需的DC电压水平38(诸如-48V DC)。DC电压水平38被供应给基带设备44。AC到DC转换器54将经由AC电缆48输入的AC电压转换为对无线电设备52进行操作所需的DC电压水平(诸如，-48V DC)。通过光缆46在BBU 42的基带设备44与RRU 50的无线电设备52之间传输电信信令。此第一AC解决方案使用向BBU和RRU两者提供电力的UPS和AC电池备用系统。在这种情况下，RRU中不需要单独的本地备用电源作为电源，而是在BBU中为BBU和RRU两者提供了电源备用。然而，UPS和AC电池备用系统是昂贵的，比与其相当的DC电力备用系统昂贵得多。此外，由于ES安全要求基于物理产品等级，因此无线电设备必须被认证为ES3危险电压安全等级，因为无线电设备被包括在RRU 50(其具有大于60V的通过AC电缆48的输入AC电压)内。ES3危险电压安全等级导致更大的产品设计复杂性和增加的成本。
使用不使用UPS和AC电池备用系统的第二AC解决方案。替代地，在BBU和RRU中使用单独的DC备用电池。图5展示了在常规射频拉远结构中使用的示例性第二AC电源解决方案的示意性框图。第二AC解决方案类似于图4中所示出的第一AC解决方案，区别在于：由DC备用电池60替换BBU中的UPS 34和AC电池备用系统36，并且RRU中包括单独的DC备用电池76。具体地，图5的射频拉远结构包括DC电源单元56、BBU 64和RRU 70。尽管DC电源单元56和BBU64被示为单独的单元，但是DC电源单元和BBU可以被集成为单个单元。DC电源单元56包括AC到DC转换器58和DC备用电池60。BBU 64包括基带设备66，诸如，用于对从RRU 70接收以及向其提供的电信信号进行处理的信号处理电路系统、和用于互连到电信网络骨干的网络接入电路系统。RRU 70包括AC到DC转换器72、无线电设备74和DC备用电池76。无线电设备74对从天线(未示出)和BBU 64接收以及向它们提供的电信信号进行处理。向DC电源单元56供应输入AC电压28，诸如，来自干线的AC电压。输入AC电压28被输入到AC到DC转换器58，以便输出对基带设备66进行操作所需的DC电压水平62(诸如，-48V DC)。DC电压水平62被供应给基带设备66。在输入AC电压28被中断的情况下，DC备用电池60向基带设备66提供DC备用电力。通过光缆68在BBU 64的基带设备66与RRU 70的无线电设备74之间传输电信信令。输入AC电压28还作为输入被供应给RRU 70中的AC到DC转换器72。供应给AC到DC转换器72的输入AC电压28可以来自与干线单独的连接，而不是供应给AC到DC转换器58的输入AC电压28，或者供应给AC到DC转换器72的输入AC电压28可以从与供应给AC到DC转换器58的输入AC电压28相同的连接供应，其中，输入AC电压28经过DC电源56/BBU 64并经由连接BBU 64和RRU 70的AC电缆(未示出)供应给RRU 70。AC到DC转换器72将输入AC电压28转换为对无线电设备74进行操作所需的DC电压水平(诸如，-48V DC)。在输入AC电压28被中断的情况下，DC备用电池76向无线电设备74提供DC备用电力。第二AC解决方案消除了对昂贵的UPS和AC电池备用系统的需要。然而，RRU中的DC备用电池可能由于温度而出现问题，因为电池是温度敏感的。RRU位于室外，并且可能的室外条件可能在-40℃至+55℃之间的范围内。在低于-10℃时，电池可能经历不容乐观的操作问题，并且高温会对电池寿命产生不容乐观的影响。此外，无线电设备必须被认证为ES3危险电压安全等级，这会导致产品设计的复杂性和增加的成本。
用于提供通过电源电缆的增大的电压的第二种方法是将电源从标准化DC电源水平(例如，-48V DC)改变为更高的DC电源水平(例如，400V DC)。使用此第二种方法，将输入AC电压转换为高DC电压，并且将该高DC电压供应给BBU中的基带设备并使用高压DC电缆将其从BBU传输到RRU中的无线电设备。图6展示了在常规射频拉远结构中使用的示例性高压DC(HVDC)电源解决方案的示意性框图。射频拉远结构包括HVDC电源单元78、BBU 86和RRU94。尽管HVDC电源单元78和BBU 86被示为单独的单元，但是HVDC电源单元和BBU可以被集成为单个单元。HVDC电源单元78包括AC到DC转换器80和HVDC备用电池82。BBU 86包括基带设备88，诸如，用于对从RRU 94接收以及向其提供的电信信号进行处理的信号处理电路系统、和用于互连到电信网络骨干的网络接入电路系统。RRU 94包括DC到DC转换器96和无线电设备98。无线电设备98对从天线(未示出)和BBU 86接收以及向它们提供的电信信号进行处理。向HVDC电源单元78供应输入AC电压28，诸如，来自干线的AC电压。输入AC电压28被输入到AC到DC转换器80，该转换器将输入AC电压28转换为高DC电压水平84(诸如，400V DC)。高DC电压水平84被供应给基带设备88。高DC电压水平84大于用于对大多数基带设备进行操作的典型标准化DC水平。因此，必须定制基带设备88以在更高DC电压水平下进行操作。在输入AC电压28被中断的情况下，HVDC备用电池82向基带设备88提供HVDC备用电力。高DC电压水平84还通过HVDC电缆92供应给RRU 94中的DC到DC转换器96。高DC电压水平84可以经由基带设备88(如图6所示出的)、或者绕开基带设备88传递到HVDC电缆92。DC到DC转换器96将经由HVDC电缆92输入的高DC电压转换为对无线电设备98进行操作所需的标准化较低DC电压水平(诸如，-48V DC)。通过光缆90在BBU 86的基带设备88和RRU 94的无线电设备98之间提供电信信令。此第二种方法通过在高DC电压水平下传输来最小化DC电力传输损耗，消除了对UPS和AC电池备用系统的需要，并且消除了对在室外的RRU中的DC备用电池的需要。然而，大多数安装基地已经具有被配置用于在标准化较低DC功率水平下操作的基带设备。使用被配置用于在高DC功率水平下操作的定制基带设备是昂贵的投资。此外，无线电设备必须被认证为ES3危险电压安全等级，这会导致产品设计的复杂性和增加的成本。
发明内容
实施例涉及一种具有射频拉远结构的电信基站。在一些实施例中，主单元是BBU，并且远端单元是RRU。DC电源单元可以被集成为主单元的一部分，或者电源单元可以是与主单元共同定位的单独的单元。DC电源单元被配置用于接收AC电压(诸如，干线AC电压)作为输入，并且将该输入AC电压转换为处于在BBU中对标准化基带设备进行操作所需的标准化DC电压水平的DC电压。射频拉远结构包括升压DC变压器，其接收从DC电源单元中的AC到DC转换器输出的DC电压作为输入并将该电压转换为高DC电压水平。升压DC变压器可以被集成为DC电源单元的一部分，或者升压DC变压器可以是与DC电源单元共同定位的单独的单元。射频拉远结构还包括降压DC变压器，其接收从升压DC变压器输出的高DC电压作为输入，并且输出经降压DC电压水平，该经降压DC电压水平是适用于RRU中的无线电设备的操作的DC电压水平。降压DC变压器可以被集成为RRU的一部分，或者降压DC变压器可以是与RRU共同定位的单独的单元。高DC电压通过DC电缆从升压DC变压器传输到降压DC变压器。电信信令通过光缆在BBU与RRU之间传输。
在一方面，披露了一种电信网络中的电信基站。该电信基站包括：基带单元，该基带单元由具有第一DC电压水平的第一DC电压供电；远端单元，该远端单元耦合到该基带单元，其中，该远端单元由具有第二DC电压水平的第二DC电压供电，进一步地，其中，该基带单元和该远端单元被配置用于在彼此之间传送电信信号；天线，该天线连接到该远端单元；DC电源单元，该DC电源单元耦合到该基带单元，并且被配置用于接收AC电压作为输入并输出该第一DC电压；升压DC变压器，该升压DC变压器耦合到该DC电源单元，并且被配置用于接收该第一DC电压作为输入并输出具有大于该第一DC电压水平并且大于该第二DC电压水平的高DC电压水平的高DC电压；以及降压DC变压器，该降压DC变压器耦合到该升压DC变压器和该远端单元，并且被配置用于接收该高DC电压作为输入并输出具有经降压DC电压水平的经降压DC电压，其中，该远端单元进一步被配置用于接收用于对该远端单元供电的经降压DC电压。在一些实施例中，该基带单元包括被配置用于对这些电信信号进行处理的第一电信设备，进一步地，其中，该第一电信设备由该第一DC电压供电。在一些实施例中，该第一电信设备是被配置用于在第一标准化DC电压水平下进行操作的第一标准化电信设备，并且该第一标准化DC电压水平是从该DC电源单元输出的该第一DC电压水平。在一些实施例中，该远端单元包括第二电信设备，并且该第二电信设备由该第二DC电压供电。在一些实施例中，该第二电信设备是被配置用于在第二标准化DC电压水平下进行操作的第二标准化电信设备，并且该第二标准化DC电压水平是该第二DC电压水平。在一些实施例中，该基带单元包括基带设备，进一步地，其中，该远端单元包括具有无线电设备的射频拉远单元。在一些实施例中，该DC电源单元包括被配置用于输出备用DC电压的DC备用电池，该备用DC电压具有等于该第一DC电压水平的备用DC电压水平。在一些实施例中，该DC电源单元包括被配置用于接收该AC电压作为输入并输出该第一DC电压的AC到DC转换器。在一些实施例中，该基带单元通过光缆耦合到远端单元，并且这些电信信号经由该光缆在该基带单元与该远端单元之间传送。在一些实施例中，向该远端单元供应的所有电力经由该降压DC变压器提供。
在另一方面，披露了另一种电信网络中的电信基站。该电信基站包括：基带单元，该基带单元包括被配置用于对电信信号进行处理的第一电信设备，其中，该第一电信设备由具有第一DC电压水平的第一DC电压供电；远端单元，该远端单元耦合到该基带单元并且包括第二电信设备，其中，该第二电信设备由具有第二DC电压水平的第二DC电压供电，进一步地，其中，这些电信信号在该第一电信设备与该第二电信设备之间传送；天线，该天线连接到该远端单元；DC电源单元，该DC电源单元耦合到该基带单元，并且被配置用于接收AC电压作为输入并输出该第一DC电压；升压DC变压器，该升压DC变压器耦合到该DC电源单元，并且被配置用于接收该第一DC电压作为输入并输出具有大于该第一DC电压水平并且大于该第二DC电压水平的高DC电压水平的高DC电压；以及降压DC变压器，该降压DC变压器耦合到该升压DC变压器和该远端单元，并且被配置用于接收该高DC电压作为输入并输出具有经降压DC电压水平的经降压DC电压，其中，该远端单元进一步被配置用于接收用于对该第二电信设备供电的经降压DC电压。在一些实施例中，该第一电信设备包括基带设备，并且该第二电信设备包括无线电设备。在一些实施例中，该第一电信设备是被配置用于在第一标准化DC电压水平下操作的第一标准化电信设备，并且该第二电信设备是被配置用于在第二标准化DC电压水平下进行操作的第二标准化电信设备，其中，该第一标准化DC电压水平是从该DC电源单元输出的该第一DC电压水平，并且该第二标准化DC电压水平是该第二DC电压水平。在一些实施例中，该DC电源单元包括被配置用于输出备用DC电压的DC备用电池，该备用DC电压具有等于该第一DC电压水平的备用DC电压水平。在一些实施例中，该DC电源单元包括被配置用于接收该AC电压作为输入并输出该第一DC电压的AC到DC转换器。在一些实施例中，该第一电信设备通过光缆耦合到该第二电信设备，并且这些电信信号经由该光缆在该第一电信设备与该第二电信设备之间传送。在一些实施例中，向该远端单元供应的所有电力经由该降压DC变压器提供。
附图说明
参考附图描述了若干示例实施例，其中，使用相同的附图标记来提供相同的部件。示例实施例旨在说明而不是限制本发明。这些附图包括以下图：
图1展示了包括天线杆结构4和RBS机柜6的示例性常规无线电基站结构。
图2展示了具有射频拉远结构的常规无线电基站。
图3展示了给定功耗和电压条件所需的电缆尺寸的示例计算。
图4展示了在常规射频拉远结构中使用的示例性第一AC电源解决方案的示意性框图。
图5展示了在常规射频拉远结构中使用的示例性第二AC电源解决方案的示意性框图。
图6展示了在常规射频拉远结构中使用的示例性高压DC(HVDC)电源解决方案的示意性框图。
图7展示了根据一些实施例的在电信基站中使用的高压DC(HVDC)电源解决方案的示意性框图。
图8展示了根据一些实施例的升压DC变压器和降压DC变压器的示意性功能框图。
图9展示了与常规无线电基站结构和使用升压和降压DC变压器在电源与RRU之间传输高DC电压的射频拉远结构相关联的各示例性参数值。
具体实施方式
本申请的实施例涉及电信基站。本领域普通技术人员将认识到对电信基站的以下详细说明仅是说明性的，而不旨在以任何方式进行限制。对于从本披露受益的这些技术人员而言，他们将很容易想到电信基站的其他实施例。
现将详细参考如在附图中所展示的电信基站的实施方式。将在全部附图以及以下详细说明中使用相同的附图标记指示符来指代相同或相似的部分。为了清楚起见，并未示出和描述本文所描述的实施方式的所有常规特征。当然，应当认识到的是，在开发任何此类实际实施方式时，为了实现开发者的特定目标，必须做出许多特定于实施方式的决策，诸如，遵循与应用和商业相关的约束，并且这些特定目标将随着实施方式和开发者的不同而发生变化。此外，将认识到的是，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但对于那些从本披露获益的本领域普通技术人员来说这将不过是工程的常规工作。
具有射频拉远结构的电信基站使用升压DC变压器和降压DC变压器以传输用于为远端单元供电的高DC电压的电力。升压DC变压器将用于为BBU中的标准化基带设备供电的标准化DC电压水平(例如，-48V DC)转换为更高的DC电压水平(例如，400V DC)。应当理解的是，其他标准化DC电压水平也是适用的。还应当理解的是，取决于应用(诸如，升压DC变压器与降压DC变压器之间的距离)，更高的DC电压水平可以小于或大于400V DC。将更高的DC电压水平的电力从升压DC变压器传输到与RRU共同定位或靠近其的降压DC变压器。降压DC变压器将高DC电压转换回标准化DC电压或另一种标准化DC电压水平，用于为位于RRU中的无线电设备或其他电信设备供电。BBU可以安装在地平面上，并且RRU可以安装在靠近一个或多个天线的杆、塔或建筑物的顶部。升压DC变压器可以定位在靠近BBU的地平面上或与其共同定位，并且降压DC变压器可以被安装成靠近RRU或与其共同定位。图7展示了根据一些实施例的在电信基站中使用的高压DC(HVDC)电源解决方案的示意性框图。在一些实施例中，电信基站具有射频拉远结构。射频拉远结构100包括DC电源单元104、BBU 114和RRU 128。尽管DC电源单元104和BBU 114被示为单独的单元，但是DC电源单元和BBU可以被集成为单个单元。在一些实施例中，BBU是RBS机柜的一部分。主远程结构100还包括升压DC变压器118和降压DC变压器124。尽管升压DC变压器118和降压DC变压器124被示为单独的单元，但是升压DC变压器和DC电源单元可以被集成为单个单元。在DC电源单元和BBU集成为单个单元的情况下，升压DC变压器可以是独立于集成的DC电源和BBU的单独的单元，或者升压DC变压器、DC电源单元和BBU可以被集成为单个单元。类似地，降压DC变压器和RRU可以被集成为单个单元。当被配置成单独的单元时(诸如图7所示出的)，DC电源单元104可以通过DC电缆112连接到升压DC变压器118，以将DC电力从DC电源单元104提供到升压DC变压器118，DC电源单元104可以通过DC电缆110连接到BBU 114，以将DC电力从DC电源单元104提供到BBU 114，并且降压DC变压器124可以通过DC电缆126连接到RRU 128，以DC电力从降压DC变压器124提供到RRU 128。升压DC变压器118通过被配置用于传输高DC电压的DC电缆120连接到降压DC变压器124。
DC电源单元104包括AC到DC转换器106和DC备用电池108。BBU 114包括基带设备116，诸如，用于对从RRU 128接收以及向其提供的电信信号进行处理的信号处理电路系统、和用于互连到电信网络骨干的网络接入电路系统。RRU 128包括具有标准化DC电压输入(例如，-48V DC)的无线电设备132。无线电设备132对从连接到RRU 128的天线(未示出)和BBU114接收以及向它们提供的电信信号进行处理。应当理解的是，基带设备116和无线电设备132可以包括其他部件和电路系统，包括但不限于在基带和无线电设备的正常操作中使用的噪声和EMI滤波、功率处理电路系统、以及浪涌保护电路系统。尽管在本文中被描述为无线电设备，但应当理解的是，在替代性的实施例中，块132可以表示具有相应的标准化功能和电源要求的其他类型的标准化电信设备。向DC电源单元104供应输入AC电压102，诸如，来自干线的AC电压。输入AC电压102被输入到AC到DC转换器106，该转换器将输入AC电压102转换为适用于对BBU 114中的基带设备116进行操作的DC电压水平。在一些实施例中，基带设备116是被配置用于根据标准化DC电压水平进行操作的设备，并且从AC到DC转换器106输出的DC电压水平是标准化DC电压水平(诸如，-48V DC)。在输入AC电压102被中断的情况下，DC备用电池108向基带设备116并且向升压DC变压器118提供DC备用电力。从DC备用电池108输出的DC电压水平是与从AC到DC转换器106输出的相同DC电压水平。
升压DC变压器118被配置用于接收作为输入的从AC到DC转换器106输出并经由DC电缆112供应给升压DC变压器118的DC电压，并且用于将输入DC电压升压为输出到DC电缆120的高DC电压。升压DC变压器118和从升压DC变压器118输出的经升压的高DC电压的相应电压水平可以被设计成满足给定射频拉远结构的应用特定要求。例如，给定主远程结构在主单元(BBU)与远端单元(RRU)之间具有经设计的物理距离间隔，并且在升压DC变压器118与降压DC变压器124之间具有具备经设计的长度和尺寸(直径)DC电缆120。还可能存在对由降压DC变压器124接收的输入高DC电压的最小电压要求。因为由于电缆尺寸和长度在DC电缆120上存在功率损耗，即使在经升压的高DC电压水平下，在降压DC变压器124的输入端接收的高DC电压水平也小于从升压DC变压器118输出的经升压的高DC电压。从升压DC变压器118输出的经升压的高DC电压可以被配置成在考虑DC电缆120上的功率损耗并且适应经设计的电缆尺寸和长度时满足对由降压DC变压器124接收的输入高DC电压的设计要求的电压水平，其示例应用如图9所示。
输入到降压DC变压器124的高DC电压被降压到较低的DC电压水平。从降压DC变压器124输出的经降压DC电压经由DC电缆126输入到无线电设备132。在一些实施例中，从降压DC变压器124输出的DC电压水平是对无线电设备132进行操作所需的标准化DC电压水平(诸如，-48V DC)。通过光缆122在BBU 114与RRU 128的无线电设备132之间传输电信信令。在示例性应用中，射频信号由连接到RRU 128的一个或多个天线(未示出)接收/发送。无线电设备132将所接收的射频信号解调为相应的基带信号，这些基带信号通过光缆122传输到基带设备116。无线电设备132还调制经由光缆122从基带设备116接收的基带信号，并且将所接收的基带信号调制为将通过一个或多个天线发射的射频信号。
尽管上文中将BBU 114描述为包括基带设备，并且上文中将RRU 128描述为使用无线电设备，但是应当理解的是，在替代性的频带中操作的其他类型的电信设备也可以在BBU或RRU中使用。
升压DC变压器118和降压DC变压器124各自包括支持功能电路系统和DC到DC转换器。在一些实施例中，DC到DC转换器包括LLC转换器。在其他实施例中，可以使用其他类型的DC到DC转换器，包括但不限于，硬开关全桥转换器、相移全桥转换器和半桥转换器。支持功能电路系统包括但不限于熔断器、浪涌保护电路系统、EMI滤波电路系统和漏电保护电路系统。图8展示了根据一些实施例的升压DC变压器和降压DC变压器的示意性功能框图。升压DC变压器118包括DC到DC转换器136和连接到DC到DC转换器136的输入侧和输出侧之一或两者的支持功能电路系统。DC到DC转换器136被配置用于输出比输入DC电压112更高的DC电压。DC到DC转换器136的输入侧上的支持功能电路系统共同示为支持功能电路系统块134，并且DC到DC转换器136的输出侧上的支持功能电路系统共同示为支持功能电路系统块138。在示例性应用中，支持功能电路系统块134包括浪涌保护电路系统和EMI滤波电路系统，并且支持功能电路系统块138包括熔断器、漏电保护电路系统和浪涌保护电路系统。应当理解的是，支持功能电路系统块134和支持功能电路系统块138可包括支持功能电路系统的不同组合。降压DC变压器124包括DC到DC转换器142和连接到DC到DC转换器142的输入侧和输出侧中之一或两者的支持功能电路系统。DC到DC转换器142被配置用于输出比经由DC电缆120输入到降压DC变压器124的高DC电压更低的DC电压。DC到DC转换器142的输入侧上的支持功能电路系统共同示为支持功能电路系统块140，并且DC到DC转换器142的输出侧上的支持功能电路系统共同示为支持功能电路系统块144。在示例性应用中，支持功能电路系统块140包括浪涌保护电路系统和EMI滤波电路系统，并且支持功能电路系统块144包括熔断器、漏电保护电路系统和浪涌保护电路系统。应当理解的是，支持功能电路系统块140和支持功能电路系统块144可包括支持功能电路系统的不同组合。
如上文所描述的，高DC电压的电压水平部分地取决于连接升压DC变压器118与降压DC变压器124的DC电缆120的尺寸和长度。图9展示了与常规无线电基站结构和使用升压和降压DC变压器在电源与RRU之间传输高DC电压的射频拉远结构相关联的各示例性参数值。与常规无线电基站结构相对应的各参数值被示出在标记为“无DC/DC变压器”的列中，并且此结构与图1中所示出的常规无线电基站结构相对应。与使用升压和降压DC变压器的射频拉远结构相对应的各参数值被示出在标记为“有DC/DC变压器”的列中，并且此结构与图7中所示出的射频拉远结构相对应。如两个示例计算(无DC/DC变压器和有DC/DC变压器)所示出的，具有长度为200m的电缆的常规无线电基站结构需要具有13.27mm2的横截面面积的电缆，而使用升压和降压DC变压器并且具有长度同样为200m的电缆的射频拉远结构仅需要具有0.21mm2的横截面面积的电缆。这可以进一步与图2中所示出的、并且在图3中被详细描述为情况2的常规射频拉远结构相比较，其中，具有长度为200m的电缆的配置需要具有13.3mm2的横截面面积的电缆。
具有使用升压DC变压器和降压DC变压器的射频拉远结构的电信基站通过传输高DC电压水平的电力最小化了DC电力传输损耗，减小了DC电缆尺寸，和/或增加了DC电源与DC电力用户之间的电力传输距离(例如BBU与RRU之间的距离)。电信基站还使用位于DC电源单元的DC备用电池进行操作，该备用电池为BBU和RRU两者提供DC备用电力，并且消除了对在室外的RRU中的DC备用电池的需要。电信基站还使得能够使用在标准化DC电压水平下进行操作的标准化基带设备和无线电设备，因此不需要对在高DC电压水平下进行操作的定制设备进行新的投资。
已经就结合细节的特定实施例描述了本申请，以便促进对电信基站的构造和操作的原理的理解。可以互换在各个附图中示出和描述的部件中的许多部件以实现必要的结果，并且本说明书也应该被理解为涵盖这样的交换。如此，本文对具体实施例及其细节的参考并非旨在限制所附权利要求书的范围。本领域技术人员将清楚的是，在不背离本申请的精神和范围的情况下，可以对被选择用于说明的实施例做出修改。

Claims (17)

1.一种电信网络中的电信基站，包括：
a.基带单元，该基带单元由具有第一DC电压水平的第一DC电压供电；
b.远端单元，该远端单元耦合到该基带单元，其中，该远端单元由具有第二DC电压水平的第二DC电压供电，进一步地，其中，该基带单元和该远端单元被配置用于在彼此之间传送电信信号；
c.天线，该天线连接到该远端单元；
d.DC电源单元，该DC电源单元耦合到该基带单元，并且被配置用于接收AC电压作为输入并输出该第一DC电压；
e.升压DC变压器，该升压DC变压器耦合到该DC电源单元，并且被配置用于接收该第一DC电压作为输入并输出具有大于该第一DC电压水平并且大于该第二DC电压水平的高DC电压水平的高DC电压；以及
f.降压DC变压器，该降压DC变压器耦合到该升压DC变压器和该远端单元，并且被配置用于接收该高DC电压作为输入并输出具有经降压DC电压水平的经降压DC电压，其中，该远端单元进一步被配置用于接收用于对该远端单元供电的经降压DC电压。
2.如权利要求1所述的电信基站，其中，该基带单元包括被配置用于对这些电信信号进行处理的第一电信设备，进一步地，其中，该第一电信设备由该第一DC电压供电。
3.如权利要求2所述的电信基站，其中，该第一电信设备是被配置用于在第一标准化DC电压水平下进行操作的第一标准化电信设备，并且该第一标准化DC电压水平是从该DC电源单元输出的该第一DC电压水平。
4.如权利要求1所述的电信基站，其中，该远端单元包括第二电信设备，并且该第二电信设备由该第二DC电压供电。
5.如权利要求4所述的电信基站，其中，该第二电信设备是被配置用于在第二标准化DC电压水平下进行操作的第二标准化电信设备，并且该第二标准化DC电压水平是该第二DC电压水平。
6.如权利要求1所述的电信基站，其中，该基带单元包括基带设备，进一步地，其中，该远端单元包括具有无线电设备的射频拉远单元。
7.如权利要求1所述的电信基站，其中，该DC电源单元包括被配置用于输出备用DC电压的DC备用电池，该备用DC电压具有等于该第一DC电压水平的备用DC电压水平。
8.如权利要求1所述的电信基站，其中，该DC电源单元包括被配置用于接收该AC电压作为输入并输出该第一DC电压的AC到DC转换器。
9.如权利要求1所述的电信基站，其中，该基带单元通过光缆耦合到远端单元，并且这些电信信号经由该光缆在该基带单元与该远端单元之间传送。
10.如权利要求1所述的电信基站，其中，向该远端单元供应的所有电力经由该降压DC变压器提供。
11.一种电信网络中的电信基站，包括：
a.基带单元，该基带单元包括被配置用于对电信信号进行处理的第一电信设备，其中，该第一电信设备由具有第一DC电压水平的第一DC电压供电；
b.远端单元，该远端单元耦合到该基带单元并且包括第二电信设备，其中，该第二电信设备由具有第二DC电压水平的第二DC电压供电，进一步地，其中，这些电信信号在该第一电信设备与该第二电信设备之间传送；
c.天线，该天线连接到该远端单元；
d.DC电源单元，该DC电源单元耦合到该基带单元，并且被配置用于接收AC电压作为输入并输出该第一DC电压；
e.升压DC变压器，该升压DC变压器耦合到该DC电源单元，并且被配置用于接收该第一DC电压作为输入并输出具有大于该第一DC电压水平并且大于该第二DC电压水平的高DC电压水平的高DC电压；以及
f.降压DC变压器，该降压DC变压器耦合到该升压DC变压器和该远端单元，并且被配置用于接收该高DC电压作为输入并输出具有经降压DC电压水平的经降压DC电压，其中，该远端单元进一步被配置用于接收用于对该第二电信设备供电的经降压DC电压。
12.如权利要求11所述的电信基站，其中，该第一电信设备包括基带设备，并且该第二电信设备包括无线电设备。
13.如权利要求11所述的电信基站，其中，该第一电信设备是被配置用于在第一标准化DC电压水平下进行操作的第一标准化电信设备，并且该第二电信设备是被配置用于在第二标准化DC电压水平下进行操作的第二标准化电信设备，其中，该第一标准化DC电压水平是从该DC电源单元输出的第一DC电压水平，并且该第二标准化DC电压水平是该第二DC电压水平。
14.如权利要求18所述的电信基站，其中，该DC电源单元包括被配置用于输出备用DC电压的DC备用电池，该备用DC电压具有等于该第一DC电压水平的备用DC电压水平。
15.如权利要求18所述的电信基站，其中，该DC电源单元包括被配置用于接收该AC电压作为输入并输出该第一DC电压的AC到DC转换器。
16.如权利要求18所述的电信基站，其中，该第一电信设备通过光缆耦合到该第二电信设备，并且这些电信信号经由该光缆在该第一电信设备与该第二电信设备之间传送。
17.如权利要求18所述的电信基站，其中，向该远端单元供应的所有电力经由该降压DC变压器提供。
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