CN113541742B - 频分多流射频分布系统 - Google Patents

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Abstract

本申请的实施例提供了一种频分多流射频分布系统、信号传输方法，该系统包括近端设备、远端设备和分布式天线子系统DAS：近端设备，用于将多种无线通信体制或空分多流的射频信号变频混合成混合射频信号，所述混合射频混合信号中每种无线通信体制或空分多流的射频信号所处的频段不同；远端设备，用于将所述混合射频信号恢复成所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号；分布式天线子系统DAS，用于将所述混合射频信号由所述近端设备传输至所述远端设备，以及对所述混合射频信号进行分配。本申请能够实现了单通道DAS系统用于多体制、多流射频信号的室分。

Description

频分多流射频分布系统
技术领域
本申请的实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种频分多流射频分布系统。
背景技术
由于MIMO技术依赖的是电磁波传输的空间分集与复用，DAS系统是将电磁波信号在单根射频电缆内传输，失去了空间多径的通道，因而国内存量巨大的单通道DAS系统无法实现多通道MIMO室分覆盖，无法直接建设成可实现MIMO的室分系统。
发明内容
本申请的实施例提供了一种频分多流射频分布系统，能够通过单通道DAS系统实现多种无线通信体制或空分多流的射频信号的室分。
在本申请的第一方面，提供了一种频分多流射频分布系统，包括近端设备、远端设备和分布式天线子系统DAS：近端设备，用于将多种无线通信体制或空分多流的射频信号变频混合成混合射频信号，所述混合射频混合信号中每种无线通信体制或空分多流的射频信号所处的频段不同；远端设备，用于将所述混合射频信号恢复成所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号；分布式天线子系统DAS，用于对所述多种混合射频信号进行分配，以及将所述混合射频信号由所述近端设备传输至所述远端设备。
在一种可能的实现方式中，所述近端设备包括近端变频模块和近端合路器，所述近端变频模块用于对所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号进行频率变换，所述近端合路器用于将频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号混合成所述混合射频信号；所述远端设备包括远端变频模块和远端合路器，所述远端合路器用于将所述混合射频信号恢复成所述频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号，所述远端变频模块用于将所述频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号进行频率变换来恢复为所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号。
在一种可能的实现方式中，所述近端设备还包括近端馈电模块，所述近端馈电模块用于将所述混合射频信号和直流电源信号混合成射频电源混合信号；所述远端设备还包括远端馈电模块，所述远端馈电模块用于将所述射频电源混合信号恢复成所述混合射频信号和所述直流电源信号；所述分布式天线子系统DAS还用于将所述射频电源混合信号由所述近端设备传输至所述远端设备。
在一种可能的实现方式中，还包括直流电源，所述直流电源用于为所述远端变频模块供电。
在一种可能的实现方式中，还包括宽频分集天线，所述宽频分集天线包括集群通信天线振子、4G多流天线振子、5G多流天线振子和WiFi多流天线振子中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，所述多种射频信号包括2G射频信号、3G射频信号、4G射频信号、5G射频信号、WiFi射频信号以及集群通信射频信号中的一种或多种。
在本申请的第二方面，提供了一种信号传输方法，包括：在近端设备，将多种无线通信体制或空分多流的射频信号变频混合成混合射频信号，所述混合射频混合信号中每种无线通信体制的射频信号所处的频段不同；在远端设备，将所述混合射频信号恢复成所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号；在分布式天线子系统DAS，对所述混合射频信号进行分配，以及将所述混合射频信号由所述近端设备传输至所述远端设备。
在本申请的第三方面，提供了一种信号传输方法，包括：在近端设备，将多种无线通信体制或空分多流的射频信号变频混合成混合射频信号，并将所述混合射频信号和直流电源信号混合成射频电源混合信号，所述混合射频混合信号中每种无线通信体制或空分多流的射频信号所处的频段不同；在远端设备，将所述射频电源混合信号恢复成所述混合射频信号和所述直流电源信号，并将所述混合射频信号恢复成所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号；在分布式天线子系统DAS，对所述射频电源混合信号进行分配，以及将所述射频电源混合信号由所述近端设备传输至所述远端设备。
在本申请实施例提供的频分多流射频分布系统中，通过近端设备将多种无线通信体制或空分多流的射频信号进行变频混合，由DAS系统传输至远端设备，并经由远端设备恢复成多种无线通信体制或空分多流的射频信号，最后由DAS系统分配至相应的天线振子，由于多种无线通信体制或空分多流的射频信号在传输过程中被混合为一路混合射频信号，因此可以由一根射频线缆来进行传输，从而实现了单通道DAS系统对多种无线通信体制或空分多流的射频信号的室内分布。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。
图1示出了根据本申请的实施例的一种频分多流射频分布系统的方框图。
图2示出了根据本申请的实施例的一种频分多流射频分布系统中近端设备的原理图。
图3示出了根据本申请的实施例的一种频分多流射频分布系统中远端设备的原理图。
图4示出了根据本申请的实施例的另一种频分多流射频分布系统的方框图。
图5示出了根据本申请的实施例的另一种频分多流射频分布系统中馈电模块的电路图。
图6示出了根据本申请的实施例的一种信号传输方法的流程图。
图7示出了根据本申请的实施例的另一种信号传输方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
为了便于对本申请实施例的理解，首先对本申请实施例涉及的部分术语进行解释。
分布式天线子系统(Distributed Antenna System,or DAS)(为方便描述，以下简称“DAS系统”)，是在预定的空间或建筑内，由多个空间分离的天线节点，通过射频同轴电缆传输媒介，连接到多种定向耦合器或功分器，组件而成的通信射频信号分布网络。
MIMO技术，是指能在不增加频率占用的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。它可以定义为发送端和接收端之间存在多个独立的空间信道，提高了信号的链路性能，增加了数据吞吐量。
目前，为解决密闭空间(地下车库、室内、船舱内部、地下坑道等)内的无线通信问题，人们建设了大量的DAS系统，DAS系统基于馈缆的射频传输，主要有信号源和以中继设备、合路器、功分器、耦合器、同轴电缆、天线等构成，用于集群通信、Wi-Fi信号覆盖、2/3/4G移动通信系统。
随着无线通信技术的发展，通信带宽及容量快速提高，5G及Wi-Fi6等技术广泛进入商用，MIMO技术是宽带无线通信的核心技术之一，MIMO技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量与性能。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，被视为下一代移动通信的核心技术。MIMO技术的实质是为系统提供空间分集增益与空间复用增益，前者保证系统的传输可靠性，后者提高系统的传输速率。
由于MIMO技术依赖的是电磁波传输的空间分集与复用，DAS系统是将电磁波信号在单根射频电缆内传输，失去了空间多径的通道，因而国内存量巨大的单通道DAS系统无法实现多通道MIMO室分覆盖，无法直接建设成可实现MIMO的室分系统。再者，不同频率的电磁波在射频电缆内的传输损耗不同，频率越高损耗越大，现有存量的DAS系统多是针对2/3/4G移动通信设计、建设，难以满足通信频率更高的5G以及WiFi 5.8GHz频段的射频分布的要求。
为此，本申请的实施例提供了一种频分多流射频分布系统。参见图1，该系统包括近端设备100、远端设备200以及DAS系统300。
近端设备100用于将多种无线通信体制或空分多流的射频信号变频混合成混合射频信号，混合射频混合信号中每种无线通信体制或空分多流的射频信号所处的频段不同。
具体地，近端设备100包括近端变频模块和近端合路器，近端变频模块用于对多种无线通信体制或空分多流的射频信号进行频率变换来实现共缆传输并降低传输损耗，近端合路器用于将频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号混合成混合射频信号。
在本申请实施例中，多种无线通信体制的射频信号包括但不限于2G射频信号、3G射频信号、4G射频信号、5G射频信号、WiFi射频信号以及集群通信射频信号。
下面以近端设备100连接集群通信基站、4G基站、5G基站、WiFi基站和WiFi6基站为例来对近端设备100的原理进行说明。
参见图2，近端设备100包括合路器和多个变频器。
集群通信基站输出一条射频流信号，直接连接至合路器。5G基站输出有四条射频流信号，每条射频流信号分别连接一个变频器，每个变频器连接至合路器。WiFi基站输出有四条射频流信号，每条射频流信号分别连接一个变频器，每个变频器连接至合路器。4G基站输出一条射频流信号，直接连接至合路器。
当然，5G基站输出有两条射频流信号时，每条射频流信号分别连接一个变频器，每个变频器连接至合路器。WiFi基站输出有两条射频流信号时，每条射频流信号分别连接一个变频器，每个变频器连接至合路器。
由此，通过变频器将不同基站发出的不同无线通信体制或空分多流的射频流信号进行频率变换，然后经由合路器进行混合，混合成一路混合射频信号，且不同无线通信体制或空分多流的射频信号处于不同的频段，从而实现共揽传输。
远端设备200用于将混合射频信号恢复成多种无线通信体制或空分多流的射频信号。
具体地，远端设备200包括远端变频模块和远端合路器，远端合路器用于将混合射频信号恢复成频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号，远端变频模块用于将频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号进行频率变换恢复为多种无线通信体制或空分多流的射频信号。
频分多流射频分布系统还包括宽频分集天线，该宽频分集天线包括但不限于集群通信天线振子、4G多流天线振子、5G多流天线振子、WiFi多流天线振子和WiFi6多流天线振子。示例地，宽频分集天线可以外接在远端设备200。示例地，宽频分集天线还可以与远端设备200做成一个整体。
下面以远端设备200连接集群通信天线振子、4G多流天线振子、5G多流天线振子、WiFi多流天线振子和WiFi6多流天线振子为例来对远端设备200的原理进行说明。
参见图3，远端设备200包括合路器和多个变频器。远端合路器将混合射频信号恢复成频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号，多种无线通信体制或空分多流的射频信号包括集群通信射频信号、4G射频信号、5G射频信号、WiFi射频信号和WiFi6射频信号。
集群通信射频信号直接连接至集群通信天线振子。
4G射频信号连接至4G多流天线振子。
5G射频信号的两条或多条空流信号连接至5G多流天线振子。
WiFi射频信号两条或多条空流信号连接至WiFi多流天线振子。
由此，通过合路器将混合射频信号恢复成频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号，然后由变频器将频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号恢复成原频率及空分多流并传输至天线振子。
DAS系统300用于将混合射频信号由近端设备传输至远端设备，以及对混合射频信号进行分配。
根据本申请的实施例，通过近端设备100将多种无线通信体制或空分多流的射频信号进行变频混合，由DAS系统300传输至远端设备200，并经由远端设备200恢复成多种无线通信体制或空分多流的射频信号，最后由DAS系统300分配至相应的天线振子，由于多种无线通信体制或空分多流的射频信号在传输过程中被混合为一路混合射频信号，因此可以由一根射频线缆来进行传输，从而实现了单通道DAS系统对多种无线通信体制或空分多流的射频信号的室内分布。
需要说明的是，不同频率的电磁波在射频电缆内的传输损耗不同，频率越高损耗越大，现有存量的DAS室分系统多是针对2/3/4G移动通信设计、建设，多用于2.7GHz以下频段，由于5G通信以及Wi-Fi的5.8G通信使用了3GHz以上的通信频段，DAS系统无法满足射频分布的要求。因此可以通过变频器将多种无线通信体制的射频信号的频率降低来降低传输损耗，只需要保证每种通信体制的射频信号的频率范围不重叠且保持一定的频率间隔即可。
示例地，集群通信射频信号的频率范围为0.8～0.9GHz，5G多流射频信号经变频器变换后的频率范围为0.9～1.2GHz，WiFi5.8GHz频段多流射频信号经变频器变换后的频率范围为1.3～1.6GHz，WiFi2.4GHz频段多流射频信号中的一条空流经变频器变换后的频率范围为1.7～1.8GHz，WiFi2.4GHz频段多流射频信号中的另一条空流(2.4GHz频段)以及4G射频信号(1.8～2.7GHz频段)使用原频段。
为解决5G信号的室内覆盖问题，人们开发了新型光纤室分系统，其优势在于可支持MIMO技术、传输距离远及可支持升级5G-NR，但由于其远端设备需采用本地就近供电，存在远端设备供电可靠性与光纤及电源线二次布线施工的问题。
为此，本申请的实施例还提供了另一种频分多流射频分布系统。参见图4，该系统与图1所示系统不同之处在于，近端设备100包括近端馈电模块，远端设备200包括远端馈电模块，相同之处不再赘述。
在本申请实施例中，近端馈电模块用于将混合射频信号和直流电源信号混合成射频电源混合信号。远端馈电模块用于将射频电源混合信号恢复成混合射频信号和直流电源信号。DAS系统300用于将射频电源混合信号由近端设备100传输至远端设备200。需要说明的是，近端馈电模块和远端馈电模块的原理相同。下面以近端馈电模块为例来进行说明。
参见图5，混合射频信号由RFIN端输入，直流电源由DC12V+端输入，经由近端馈电模块混合后形成射频电源混合信号由RFOUT端输出。
远端馈电模块与近端馈电模块相反，射频电源混合信号由RFOUT端输入，经由远端馈电模块恢复成混合射频信号和直流电源信号，混合射频信号由RFIN端输出，直流电源信号由DC12V+端输出。
频分多流射频分布系统还包括直流电源，该直流电源用于为频分多流射频分布系统供电。示例地，直流电源可以外接在近端设备100。示例地，直流电源还可以与近端设备100做成一个整体。
根据本申请的实施例，通过近端馈电模块将混合射频信号和直流电源信号混合成射频电源混合信号，经由DAS系统传输至远端设备，由远端馈电模块将射频电源混合信号恢复成混合射频信号和直流电源信号，从而可以为远端设备提供电源，避免了为远端设备供电的二次施工及供电可靠性问题。
在另一方面，本申请提供了一种信号传输方法。参见图6，该方法包括以下步骤：
步骤610，在近端设备，将多种无线通信体制或空分多流的射频信号混合成混合射频信号，混合射频混合信号中每种无线通信体制或空分多流的射频信号所处的频段不同。
步骤620，在远端设备，将混合射频信号恢复成多种无线通信体制或空分多流的射频信号。
步骤630，在DAS系统，将混合射频信号由近端设备传输至远端设备，以及对混合射频信号进行分配。
在另一方面，本申请提供了另一种信号传输方法。参见图7，该方法包括以下步骤：
步骤710，在近端设备，将多种无线通信体制或空分多流的射频信号混合成混合射频信号，并将混合射频信号和直流电源信号混合成射频电源混合信号，混合射频混合信号中每种无线通信体制或空分多流的射频信号所处的频段不同。
步骤720，在远端设备，将射频电源混合信号恢复成混合射频信号和直流电源信号，并将混合射频信号恢复成多种无线通信体制或空分多流的射频信号。
步骤730，在DAS系统，将射频电源混合信号由近端设备传输至远端设备，以及对射频电源混合信号进行分配。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中申请的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (5)

1.一种频分多流射频分布系统，其特征在于，包括近端设备、远端设备和分布式天线子系统 DAS：
近端设备，用于将多种无线通信体制或空分多流的射频信号变频混合成混合射频信号，所述混合射频混合信号中每种无线通信体制或空分多流的射频信号所处的频段不同；
远端设备，用于将所述混合射频信号恢复成所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号；
分布式天线子系统 DAS，用于对所述混合射频信号进行分配，以及将所述混合射频信号由所述近端设备传输至所述远端设备；
所述近端设备还包括近端馈电模块，所述近端馈电模块用于将所述混合射频信号和直流电源信号混合成射频电源混合信号；
所述远端设备还包括远端馈电模块，所述远端馈电模块用于将所述射频电源混合信号恢复成所述混合射频信号和所述直流电源信号；
所述分布式天线子系统 DAS 还用于将所述射频电源混合信号由所述近端设备传输至所述远端设备；
所述近端馈电模块包括混合射频信号输入端RFIN、直流电源输入端DC以及射频电源混合信号输出端RFOUT；所述混合射频信号输入端RFIN与射频电源混合信号输出端RFOUT之间串联连接有第一电容C1以及第二电容C2，第一电容C1与第二电容C2两端并联连接有第三电容C3以及第四电容C4，所述第三电容C3的一端连接在射频电源混合信号输出端RFOUT与第一电容C1之间、另一端与第四电容C4的一端连接，并且所述第三电容C3与射频电源混合信号输出端RFOUT与第一电容C1连接的一端还接地；第四电容C4的另一端连接在第二电容C2与射频电源混合信号输出端RFOUT之间，并且第四电容C4的另一端接地；
所述直流电源输入端DC串联连接有开关K1以及电感L1；开关K1的一端与直流电源输入端DC连接，另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端连接在第二电容C2与第四电容C4之间；开关K1与电感L1之间连接有第五电容C6以及第六电容C7，第五电容C6的一端连接在开关K1与电感L1之间、另一端接地；第六电容C7的一端连接在开关K1与电感L1之间、另一端接地。
2.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，
所述近端设备包括近端变频模块和近端合路器，所述近端变频模块用于对所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号进行频率变换，所述近端合路器用于将频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号混合成所述混合射频信号；
所述远端设备包括远端变频模块和远端合路器，所述远端合路器用于将所述混合射频信号恢复成所述频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号，所述远端变频模块用于将所述频率变换后的多种无线通信体制或空分多流的射频信号进行频率变换来恢复为所述多种无线通信体制或空分多流的射频信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括直流电源，所述直流电源用于为所述远端变频模块供电。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括宽频分集天线，所述宽频分集天线包括集群通信天线振子、4G 多流天线振子、5G 多流天线振子和 WiFi 多流天线振子中的一种或多种。
5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述多种射频信号包括 2G 射频信号、3G 射频信号、4G 射频信号、5G 射频信号、WiFi 射频信号以及集群通信射频信号中的一种或多种。
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