CN112954705A - 一种无线耦合5g信号覆盖系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线耦合5G信号覆盖系统，包括接入单元、扩展单元和射频拉远单元；在下行链路中，所述接入单元用于通过无线耦合的方式接收空中宏基站发出的5G射频信号、将接收的5G射频信号处理成5G数字信号以及将5G数字信号输出到所述扩展单元；所述扩展单元用于将接收的5G数字信号转发到所述射频拉远单元；所述射频拉远单元用于将接收的5G数字信号处理成5G射频信号并将5G射频信号输出到天线。本发明能够实现室内5G无线网络的覆盖，并能够解决运营商快速建设室内5G信号覆盖系统的问题。

Description

一种无线耦合5G信号覆盖系统
【技术领域】
本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种无线耦合5G信号覆盖系统。
【背景技术】
5G网络的到来，它稳定、高速、安全可靠、时延低，带来了质的飞越。而且可以提供差异化服务，海量终端互联，垂直行业应用，平台开放。在物流、医疗、自动驾驶、金融、娱乐、自动化生产、媒体直播、远程控制等行业的市场价值巨大，带来巨大便利。
从运营商建设角度及用户流量来看，70％以上的用户分布在室内，数据服务80％-90％发生在室内，室内无线网络覆盖至关重要。是运营商获取营收的主要场景。但5G基站建设初期受限较多，涉及到楼宇内机房的选址和建造，天馈系统的铺设，用电网络的铺设等等，需要提前准备的工作有很多，并且一些个别的老旧楼宇，甚至会缺乏机房，根本无法正常建设5G基站，需要另辟途径，才能完成5G无线网络的覆盖。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种无线耦合5G信号覆盖系统，能够实现室内5G无线网络的覆盖，并能够解决运营商快速建设室内5G信号覆盖系统的问题。
为达成上述目的，本发明所提供的技术方案是，提供一种无线耦合5G信号覆盖系统，包括接入单元、扩展单元和射频拉远单元；在下行链路中，所述接入单元用于通过无线耦合的方式接收空中宏基站发出的5G射频信号、将接收的5G射频信号处理成5G数字信号以及将5G数字信号输出到所述扩展单元；所述扩展单元用于将接收的5G数字信号转发到所述射频拉远单元；所述射频拉远单元用于将接收的5G数字信号处理成5G射频信号并将5G射频信号输出到天线；在上行链路中，所述射频拉远单元用于接收天线输出的5G手机射频信号、将接收的5G手机射频信号处理成5G手机数字信号以及将5G手机数字信号输出到所述扩展单元；所述扩展单元用于将接收的5G手机数字信号输出到所述接入单元；所述接入单元用于将接收的5G手机数字信号处理成5G手机射频信号并将5G手机射频信号辐射给空中宏基站。
作为优选的技术方案，所述接入单元和扩展单元之间通过复合光缆连接，所述扩展单元和所述射频拉远单元之间通过复合光缆连接。
作为优选的技术方案，所述扩展单元还用于对所述接入单元、射频拉远单元进行远程供电。
作为优选的技术方案，所述无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括链型组网方式、星型组网方式和星链混合型组网方式。
作为优选的技术方案，所述无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括链型组网方式；所述接入单元为一个，所述扩展单元为N个，所述N个扩展单元之间依次连接，所述接入单元与第一个扩展单元连接，每个扩展单元分别与M个所述射频拉远单元连接。
作为优选的技术方案，所述无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括星型组网方式；所述接入单元为一个，所述扩展单元为N个，所述N个扩展单元分别与所述接入单元连接，每个扩展单元分别与M个所述射频拉远单元连接。
作为优选的技术方案，所述无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括星链混合型组网方式；所述接入单元为一个，所述扩展单元为N个，所述N个扩展单元中，其中一部分扩展单元依次连接且其第一个扩展单元与所述接入单元连接，其余的扩展单元分别与所述接入单元连接，每个扩展单元分别与M个所述射频拉远单元连接。
作为优选的技术方案，所述接入单元包括第一天线模块、同步模块、第一功放模块、第一数字模块、监控模块和第一电源模块。
作为优选的技术方案，所述扩展单元包括第二数字模块、第二电源模块和电源管理模块。
作为优选的技术方案，所述射频拉远单元包括第三数字模块、第三电源模块、第二功放模块和第二天线模块。
本发明提供的无线耦合5G信号覆盖系统，能够实现室内5G无线网络的覆盖，提升了用户的体验，并且通过接入单元以无线耦合的方式接收空中宏基站发出的5G射频信号，解决了运营商快速建设室内5G信号覆盖系统的问题，且系统升级简易。
【附图说明】
为进一步揭示本案之具体技术内容，首先请参阅附图，其中：
图1为本发明一实施例提供的一种无线耦合5G信号覆盖系统的框图示意图；
图2为图1所示无线耦合5G信号覆盖系统的第一种链型组网方式的框图示意图；
图3为图1所示无线耦合5G信号覆盖系统的第二种星型组网方式的框图示意图；
图4为图1所示无线耦合5G信号覆盖系统的第三种星链混合型组网方式的框图示意图；
图5为图1所示无线耦合5G信号覆盖系统的第四种组网方式的框图示意图。
符号说明：
接入单元10 第一天线模块11
同步模块12 第一功放模块13
第一数字模块14 监控模块15
第一电源模块16
扩展单元30 第二电源模块31
第二数字模块32 电源管理模块33
射频拉远单元50 第三电源模块51
第三数字模块52 第二功放模块53
第二天线模块54
【具体实施方式】
请参阅图1，本实施例提供一种无线耦合5G信号覆盖系统，主要应用于室内5G无线网络的覆盖。该无线耦合5G信号覆盖系统包括接入单元(AU)10、扩展单元(HUB)30和射频拉远单元(RRU)50。接入单元10和扩展单元30之间、扩展单元30和射频拉远单元50之间都通过复合光缆连接。
在下行链路中，接入单元10用于通过无线耦合的方式接收空中宏基站发出的5G射频信号、将接收的5G射频信号处理成5G数字信号以及将5G数字信号输出到扩展单元30；扩展单元30用于将接收的5G数字信号转发到射频拉远单元50；射频拉远单元50用于将接收的5G数字信号处理成5G射频信号并将5G射频信号输出到天线，天线会将带有5G射频信号的电磁波辐射到指定区域，从而完成5G无线网络的覆盖。
在上行链路中，射频拉远单元50用于接收天线输出的5G手机射频信号、将接收的5G手机射频信号处理成5G手机数字信号以及将5G手机数字信号输出到扩展单元30；扩展单元30用于将接收的5G手机数字信号输出到接入单元10；接入单元10用于将接收的5G手机数字信号处理成5G手机射频信号并将5G手机射频信号辐射给空中宏基站。
扩展单元30通过复合光缆还用于对接入单元10、射频拉远单元50进行远程供电。
通过上述的结构，本发明能够实现室内5G无线网络的覆盖，提升了用户的体验，并且通过接入单元10以无线耦合的方式接收空中宏基站发出的5G射频信号，解决了运营商快速建设室内5G信号覆盖系统的问题，且系统升级简易；接入单元10与扩展单元30之间、扩展单元30与射频拉远单元50之间均采用复合光缆传输数据，可减少传输损耗，节能减排，且施工简单方便，降低了成本；扩展单元30还能实现对接入单元10、射频拉远单元50进行远程供电，解决了施工取电困难的问题。
本实施例中，接入单元10包括第一天线模块11、同步模块12、第一功放模块13、第一数字模块14、监控模块15和第一电源模块16。
在下行链路中，第一天线模块11用于通过无线耦合的方式接收空中宏基站发出的5G射频信号；同步模块12用于对第一天线模块11接收的5G射频信号进行解析以获取5G射频信号的帧头，从而产生时隙开关信号；第一功放模块13用于对经第一天线模块11接收的5G射频信号进行下行信号线性放大；第一数字模块14用于对经第一功放模块13放大后的5G射频信号进行数字采样、模数转换、数字下变频、滤波等处理从而形成5G数字信号，并将5G数字信号通过复合光缆输出到扩展单元30。
在上行链路中，第一数字模块14用于通过复合光缆接收扩展单元30输出的5G手机数字信号，并将接收的5G手机数字信号进行数字采样、数字上变频、数模转换、滤波等处理从而形成5G手机射频信号；第一功放模块13用于对经第一数字模块14处理后的5G手机射频信号进行上行信号线性放大；第一天线模块11用于将经第一功放模块13放大后的5G手机射频信号辐射给空中宏基站。
监控模块15起到维护及监控功能。在工程应用时，通过PC机接入接入单元10，可以设置和查看接入单元10相关参数(比如，载波频率设置、载波带宽设置、输出功率、初始值设置、模板导入、配置信息导出、系统升级等)，还可以自动上报告警信息、设备状态至运营商网管中心。远程控制功能可以方便调整系统各个接入单元10、扩展单元30和射频拉远单元50的参数，使得入网参数满足运营商核定指标和提升用户感知。第一电源模块16用于给第一数字模块14和第一功放模块13供电。
扩展单元30包括第二数字模块32、第二电源模块31和电源管理模块33。
在下行链路中，第二数字模块32用于通过复合光缆接收接入单元10输出的5G数字信号并将接收的5G数字信号通过复合光缆以广播的方式转发到射频拉远单元50。
在上行链路中，第二数字模块32用于通过复合光缆接收射频拉远单元50输出的5G手机数字信号并将接收的5G手机数字信号通过复合光缆输出到接入单元10。
在扩展单元30连接有多个射频拉远单元50和级联有多个扩展单元30时，第二数字模块32在下行链路中还起到分路的作用以及在上行链路中还起到合路的作用。
例如，在下行链路中，第一个扩展单元30的第二数字模块32在接收到5G数字信号后先进行分路，再分别转发到与其连接的射频拉远单元50和下一级扩展单元30，下一级扩展单元30的第二数字模块32在接收到上一级扩展单元30输出的5G数字信号后先进行分路，再分别转发到与其连接的射频拉远单元50和下一级扩展单元30，如此进行，直到最末级扩展单元30。在上行链路中，最末级扩展单元30的第二数字模块32在接收到与其连接的射频拉远单元50输出的5G手机数字信号后先进行合路，再输出到上一级扩展单元30，上一级扩展单元30的第二数字模块32在接收到与其连接的射频拉远单元50输出的5G手机数字信号和下一级扩展单元30输出的5G手机数字信号后先进行合路，再输出到上一级扩展单元30，直到第一个扩展单元30，第一个扩展单元30在接收到与其连接的射频拉远单元50输出的5G手机数字信号和下一级扩展单元30输出的5G手机数字信号后先进行合路，再将合路后的5G手机数字信号输出到接入单元10。
第二电源模块31用于给第二数字模块32和电源管理模块33供电。电源管理模块33用于通过复合光缆给第一电源模块16、第三电源模块51进行远程供电，以实现对接入单元10和射频拉远单元50进行远程供电。
射频拉远单元50包括第三数字模块52、第三电源模块51、第二功放模块53和第二天线模块54。
在下行链路中，第三数字模块52用于通过复合光缆接收扩展单元10输出的5G数字信号，并将接收的5G数字信号进行数字采样、数字下变频、数模转换、滤波等处理，从而形成5G射频信号；第二功放模块53用于对经第三数字模块52处理后的5G射频信号进行下行信号线性放大；第二天线模块54用于将经第二功放模块53放大后的5G射频信号输出到天线。
在上行链路中，第二天线模块54用于接收天线输出的5G手机射频信号；第二功放模块53用于对经第二天线模块54接收的5G手机射频信号进行上行信号线性放大；第三数字模块52用于对经第二功放模块53放大后的5G手机射频信号进行数字采样、模数转换、数字上变频、滤波等处理，从而形成5G手机数字信号，以及将5G手机数字信号通过复合光缆输出到扩展单元30。
第三电源模块51用于给第二功放模块53、第三数字模块52供电。
本发明的无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括链型组网方式、星型组网方式和星链混合型组网方式。
图2为本发明的无线耦合5G信号覆盖系统的链型组网方式的框图示意图。链型组网方式如下：
接入单元10为一个，扩展单元30为N个，N个扩展单元30之间依次连接，接入单元10与第一个扩展单元30连接，每个扩展单元30分别与M个射频拉远单元50连接。图2中仅展示了最后一个扩展单元30与M个射频拉远单元50连接。本实施例中，扩展单元30为4个，每个扩展单元30与8个射频拉远单元50连接。
例如，在下行链路中，第一个扩展单元30在接收到接入单元10输出的5G数字信号后，先进行分路，分成9路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元50以及第二个扩展单元30，第二个扩展单元30和第三个扩展单元30的作用与第一个扩展单元30的作用类似，第四个扩展单元30在接收到第三个扩展单元30输出的5G数字信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式转发到与其连接的8个射频拉远单元50。
在上行链路中，第四个扩展单元30在接收到与其连接的8个射频拉远单元50输出的5G手机数字信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第三个扩展单元30，第三个扩展单元30在接收到与其连接的8个射频拉远单元50输出的5G手机数字信号以及第四个扩展单元30输出的5G手机数字信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第二个扩展单元30，第二个扩展单元30的作用和第三个扩展单元30的作用类似，第一个扩展单元30在接收到与其连接的8个射频拉远单元50输出的5G手机数字信号以及第二个扩展单元30输出的5G手机数字信号后，先进行合路，合成一路后再输出到接入单元10。
该种链型组网方式可实现在隧道、地铁、公路、铁路、地下煤矿等场景的5G无线网络的覆盖。
图3为本发明的无线耦合5G信号覆盖系统的星型组网方式的框图示意图。星型组网方式如下：
接入单元10为一个，扩展单元30为N个，N个扩展单元30分别与接入单元10连接，每个扩展单元30分别与M个射频拉远单元50连接。图3仅展示了第一路的扩展单元30与M个射频拉远单元50连接。
本实施例中，扩展单元30为4个，每个扩展单元30与8个射频拉远单元50连接。
例如，在下行链路中，每个扩展单元30在接收到接入单元10输出的5G数字信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元50。
在上行链路中，每个扩展单元30在接收到与其连接的8个射频拉远单元50输出的5G手机数字信号后，先进行合路，合成一路后再输出到接入单元10。
该种星型组网方式可实现在车站、广场、剧院、银行、学校等场景的5G无线网络的覆盖。
图4为本发明的无线耦合5G信号覆盖系统的星链混合型组网方式的框图示意图。星链混合型组网方式如下：
接入单元10为一个，扩展单元30为N个，N个扩展单元30中，其中一部分扩展单元30依次连接且其第一个扩展单元30与接入单元10连接，其余的扩展单元30分别与接入单元10连接，每个扩展单元30分别与M个射频拉远单元50连接。图4中仅展示了第一路中的最后一个扩展单元30与M个射频拉远单元50连接以及第四路的扩展单元30与M个射频拉远单元50连接。
本实施例中，扩展单元30为7个，每个扩展单元30与8个射频拉远单元50连接。
例如，在下行链路中，第一路中，第一个扩展单元30在接收到接入单元10输出的5G数字信号后，先进行分路，分成9路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元50以及第二个扩展单元30，第二个扩展单元30和第三个扩展单元30的作用与第一个扩展单元30的作用类似，第四个扩展单元30在接收到第三个扩展单元30输出的5G数字信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式转发到与其连接的8个射频拉远单元50。
第二路中的扩展单元30在接收到接入单元10输出的5G数字信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元50。
第三路中的扩展单元30和第四路中的扩展单元30的作用与第二路中的扩展单元30的作用类似。
在上行链路中，第一路中，第四个扩展单元30在接收到与其连接的8个射频拉远单元50输出的5G手机数字信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第三个扩展单元30，第三个扩展单元30在接收到与其连接的8个射频拉远单元50输出的5G手机数字信号以及第四个扩展单元30输出的5G手机数字信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第二个扩展单元30，第二个扩展单元30的作用和第三个扩展单元30的作用类似，第一个扩展单元30在接收到与其连接的8个射频拉远单元50输出的5G手机数字信号以及第二个扩展单元30输出的5G手机数字信号后，先进行合路，合成一路后再输出到接入单元10。
第二路中的扩展单元30在接收到与其连接的8个射频拉远单元50输出的5G手机数字信号后，先进行合路，合成一路后再输出到接入单元10。
第三路中的扩展单元30和第四路中的扩展单元30的作用与第二路中的扩展单元30的作用类似。
该种星链混合型组网方式可实现在大型、超大型等场景的5G无线网络的覆盖，如机场航站楼、大型建筑、体育场馆、会展中心等。
可以理解地，除了上述三种组网方式外，本发明的组网方式还可以是其他，如一个接入单元10连接多路例如四路的扩展单元30，每路中的扩展单元30还可以级联4级、5级以上等N级扩展单元30，每个扩展单元30与M个射频拉远单元50连接，如图5所示，可根据具体应用的场景设定组网方式，不同场景可采用不同的组网方式，可实现灵活组网，有利于通信运营商5G无线网络建设。扩展单元30的数量和射频拉远单元50的数量也可以根据具体应用的场景进行设置。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，包括接入单元、扩展单元和射频拉远单元；
在下行链路中，所述接入单元用于通过无线耦合的方式接收空中宏基站发出的5G射频信号、将接收的5G射频信号处理成5G数字信号以及将5G数字信号输出到所述扩展单元；所述扩展单元用于将接收的5G数字信号转发到所述射频拉远单元；所述射频拉远单元用于将接收的5G数字信号处理成5G射频信号并将5G射频信号输出到天线；
在上行链路中，所述射频拉远单元用于接收天线输出的5G手机射频信号、将接收的5G手机射频信号处理成5G手机数字信号以及将5G手机数字信号输出到所述扩展单元；所述扩展单元用于将接收的5G手机数字信号输出到所述接入单元；所述接入单元用于将接收的5G手机数字信号处理成5G手机射频信号并将5G手机射频信号辐射给空中宏基站。
2.根据权利要求1所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述接入单元和扩展单元之间通过复合光缆连接，所述扩展单元和所述射频拉远单元之间通过复合光缆连接。
3.根据权利要求2所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述扩展单元还用于对所述接入单元、射频拉远单元进行远程供电。
4.根据权利要求1所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括链型组网方式、星型组网方式和星链混合型组网方式。
5.根据权利要求4所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括链型组网方式；所述接入单元为一个，所述扩展单元为N个，所述N个扩展单元之间依次连接，所述接入单元与第一个扩展单元连接，每个扩展单元分别与M个所述射频拉远单元连接。
6.根据权利要求4所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括星型组网方式；所述接入单元为一个，所述扩展单元为N个，所述N个扩展单元分别与所述接入单元连接，每个扩展单元分别与M个所述射频拉远单元连接。
7.根据权利要求4所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述无线耦合5G信号覆盖系统的组网方式包括星链混合型组网方式；所述接入单元为一个，所述扩展单元为N个，所述N个扩展单元中，其中一部分扩展单元依次连接且其第一个扩展单元与所述接入单元连接，其余的扩展单元分别与所述接入单元连接，每个扩展单元分别与M个所述射频拉远单元连接。
8.根据权利要求1所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述接入单元包括第一天线模块、同步模块、第一功放模块、第一数字模块、监控模块和第一电源模块。
9.根据权利要求1所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述扩展单元包括第二数字模块、第二电源模块和电源管理模块。
10.根据权利要求1所述的无线耦合5G信号覆盖系统，其特征在于，所述射频拉远单元包括第三数字模块、第三电源模块、第二功放模块和第二天线模块。
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