CN113676916B - 无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法，其中的系统包括：射频拉远单元、泄漏电缆和定向天线；射频拉远单元的射频端口与泄漏电缆的一端连接，定向天线与泄漏电缆的另一端连接；射频拉远单元、泄漏电缆和定向天线安装在目标覆盖区域内。本公开的无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法，通过采用泄漏电缆末端连接定向天线的方式，能够充分利用冗余功率，增强泄漏电缆末端的覆盖能力，同时满足阻抗匹配的需求；有效拓展了泄漏电缆的部署场景，使得信号覆盖可延伸至部分不易于安装泄漏电缆的独立隔间等区域，具备根据室内业务与场景需求进行灵活部署的能力。

Description

无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法。

背景技术

对于移动通信网络，超过70％的数据业务发生在室内。目前，采用泄漏电缆进行移动通信信号室内覆盖的方案，采用在泄漏电缆的末端接负载以终止电缆末端多余电流的流动，从而实现整个系统阻抗匹配的方案。但是，现有的方案存在泄漏电缆的末端覆盖能力不足的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法。

根据本公开的一个方面，提供一种无线通信系统，包括：射频拉远单元、泄漏电缆和定向天线；所述射频拉远单元的射频端口与所述泄漏电缆的一端连接，所述定向天线与所述泄漏电缆的另一端连接；其中，所述射频拉远单元、泄漏电缆和所述定向天线安装在目标覆盖区域内。

可选地，还包括：馈线电缆；所述定向天线通过所述馈线电缆与所述泄漏电缆的另一端连接。

可选地，所述射频端口通过第一电缆转换器与所述泄漏电缆的一端连接；所述馈线电缆通过第二电缆转换器与所述泄漏电缆的另一端连接。

可选地，还包括：基带信号处理模块；所述射频拉远单元与所述基带信号处理模块连接，所述基带信号处理模块安装在目标覆盖区域外；所述射频拉远单元，用于对所述基带信号处理模块发送的下行信号进行处理，获得第一信号，将所述第一信号下发给所述泄漏电缆；对所述泄漏电缆上传的第二信号进行处理，获得上传信号，将所述上传信号上传给所述基带信号处理模块。

可选地，所述射频拉远单元通过光纤与所述基带信号处理模块连接。

可选地，所述定向天线包括：单极化定向天线、双极化定向天线。

可选地，每根所述泄漏电缆的另一端与一个单极化定向天线连接，或者，每两根所述泄漏电缆的另一端都与一个双极化定向天线连接。

可选地，所述射频拉远单元包括：4G射频拉远单元和5GNR射频拉远单元；一个或者多个所述4G射频拉远单元和5GNR射频拉远单元的射频端口接入合路器的输入端口，所述合路器的输出端口与所述泄漏电缆的一端连接。

可选地，所述合路器的输出端口通过功分器分别与多个所述泄漏电缆的一端连接。

根据本公开的另一方面，提供一种提高信号覆盖范围的方法，包括：在目标覆盖区域内安装射频拉远单元和泄漏电缆；将所述射频拉远单元的射频端口与所述泄漏电缆的一端连接；在目标覆盖区域内安装定向天线，将所述定向天线与所述泄漏电缆的另一端连接；

通过所述泄漏电缆以信号泄漏的方式将所述射频拉远单元下发的第一信号传送到目标覆盖区域内并将所述第一信号传送到所述定向天线，并且，通过所述泄漏电缆将所述泄漏电缆和所述定向天线接收的第二信号上传给所述射频拉远单元。

可选地，通过馈线电缆将所述定向天线与所述泄漏电缆的另一端连接。

可选地，通过第一电缆转换器将所述射频端口与所述泄漏电缆的一端连接；通过第二电缆转换器将所述馈线电缆与所述泄漏电缆的另一端连接。

可选地，在目标覆盖区域外设置基带信号处理模块，所述射频拉远单元与所述基带信号处理模块连接；所述方法还包括：通过所述射频拉远单元对所述基带信号处理模块发送的下行信号进行处理，获得所述第一信号，将所述第一信号下发给所述泄漏电缆；通过所述射频拉远单元对所述泄漏电缆上传的所述第二信号进行处理，获得上行信号，将所述上行信号上传给所述基带信号处理模块。

可选地，通过光纤将所述射频拉远单元与所述基带信号处理模块连接。

可选地，所述定向天线包括：单极化定向天线、双极化定向天线。

可选地，每根所述泄漏电缆的另一端与一个单极化定向天线连接，或者，每两根所述泄漏电缆的另一端都与一个双极化定向天线灵活覆盖。

可选地，所述射频拉远单元包括：4G射频拉远单元和5GNR射频拉远单元；一个或者多个所述4G射频拉远单元、5GNR射频拉远单元的射频端口接入合路器的输入端口，所述合路器的输出端口与所述泄漏电缆的一端连接。

可选地，所述合路器的输出端口通过功分器分别与多个所述泄漏电缆的一端连接。

本公开的无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法，通过采用泄漏电缆末端连接定向天线的方式，能够充分利用冗余功率，增强泄漏电缆末端的覆盖能力，同时满足阻抗匹配的需求；有效拓展了泄漏电缆的部署场景，使得信号覆盖可延伸至部分不易于安装泄漏电缆的独立隔间等区域，具备根据室内业务与场景需求进行灵活部署的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为根据本公开的无线通信系统的一个实施例的模块示意图；图1B为泄漏电缆的结构示意图；

图2为根据本公开的无线通信系统的另一个实施例中的拓扑示意图；

图3为根据本公开的无线通信系统的又一个实施例中的拓扑示意图；

图4为泄漏电缆末端接负载的覆盖范围示意图；

图5为泄漏电缆末端接定向天线的覆盖范围示意图；

图6为根据本公开的提高信号覆盖范围的方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。

发明人所知晓的相关技术中，室内覆盖泄漏电缆方案为采用在泄漏电缆的末端接负载，用以终止电缆末端多余电流的流动，从而实现整个系统阻抗匹配。但该方案会遇到以下问题：

1.功率浪费：采用大功率信源与长泄漏电缆室内覆盖方案时，信源功率存在浪费情况，无法有效使用信源剩余功率；

2.末端覆盖能力差：大型楼宇或长距离通道的泄漏电缆室内覆盖，泄漏电缆末端覆盖能力受限，需要加强覆盖能力；

3.泄漏电缆覆盖区域类型受限，部分小型隔间受制于建筑环境与施工条件，不适合安装泄漏电缆，产生泄漏电缆覆盖盲区。

有鉴于此，本公开的实施例提供了一种无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法，通过采用泄漏电缆末端连接定向天线的方式，能够充分利用冗余功率，增强泄漏电缆末端的覆盖能力，使得信号覆盖可延伸至部分不易于安装泄漏电缆的独立隔间等区域。

在一个实施例中，如图1A所示：本公开提供一种无线通信系统，包括射频拉远单元10、泄漏电缆20和定向天线30。射频拉远单元10(Remote Radio Unit，RRU)既可为独立集成设备，也可分成近端扩展单元即近端交换机和远端单元即远端射频单元两部分，二者之间通过光纤连接，其接口是基于开放式的前传接口(CPRI或eCPRI)_，射频拉远单元10可以为现有的多种射频拉远单元。

射频拉远单元10的射频端口与泄漏电缆20的一端连接，定向天线30与泄漏电缆20的另一端连接。射频拉远单元10、泄漏电缆20和定向天线30安装在目标覆盖区域内，目标覆盖区域内可以包括需移动通信信号覆盖的建构物内部、矿井内、地下隧道内、地下管廊内等地点，目标覆盖区域外可以包括需移动通信信号覆盖的建构物外部、矿井外部、地下隧道外部、地下管廊外部等地点。

泄漏电缆通常又称为漏泄同轴电缆，泄漏电缆是一种不完全屏蔽的同轴电缆，电磁波可在其导向结构中纵向传播，同时可按弱磁藕合原理或缝隙天线原理，与其周围空间之间实现射频能量的双向传播。泄漏电缆20可以为现有的多种泄漏电缆，如图1B所示，泄漏电缆由内导体、绝缘体、外导体、槽孔和护套组成。定向天线30可以为现有的多种定向天线。

定向天线30通过馈线电缆与泄漏电缆20的另一端连接。馈线电缆是通信行业对馈电信号类电缆的总称，多以外径为名称如：1/2"(英寸)馈线，7/8"(英寸)馈线等，馈线电缆可以为现有的1/2"馈线电缆或软跳线。通过采用泄漏电缆末端连接定向天线的方式，可以提升泄漏电缆覆盖范围，降低总体建设投资与后期运维成本，满足移动通信室内覆盖需求。

在一个实施例中，如图2所示，射频拉远单元10通过光纤41与基带信号处理模块40连接。射频拉远单元10的一个射频端口与泄漏电缆21的一端连接，定向天线31通过馈线电缆51与泄漏电缆21的另一端连接；射频拉远单元10、泄漏电缆21和定向天线31安装在目标覆盖区域内，基带信号处理模块40安装在目标覆盖区域外。

射频拉远单元10的另一个射频端口与泄漏电缆22的一端连接，定向天线32通过馈线电缆52与泄漏电缆22的另一端连接；射频拉远单元10、泄漏电缆22和定向天线32安装在目标覆盖区域内。泄漏电缆21，22可以分别用于发送、接收信号，或每根泄漏电缆同时用于发送和接收信号。

射频拉远单元10的两个射频端口分别通过第一电缆转换器53,54与泄漏电缆21,22的一端连接，射频拉远单元10的两个射频端口分别通过跳线42与第一电缆转换器53,54连接。两根馈线电缆51,52分别通过第二电缆转换器61,62与泄漏电缆21,22的另一端连接。

此外，如图2所示，射频拉远单元10对基带信号处理模块40发送的下行信号进行处理，获得第一信号，将第一信号下发给泄漏电缆21,22。射频拉远单元10对下行信号可以采用现有的多种处理方法。射频拉远单元10对泄漏电缆21,22上传的第二信号进行处理，获得上传信号，将上传信号上传给基带信号处理模块40。射频拉远单元10对泄漏电缆21,22上传的第二信号可以采用现有的多种处理方法。

定向天线31,32包括单极化定向天线、双极化定向天线等，可以为高增益定向天线。每根泄漏电缆的另一端与一个单极化定向天线连接，或者，每两根泄漏电缆的另一端都与一个双极化定向天线连接。

基带信号处理模块40可以为部署在目标覆盖区域外电信机房的基带信号处理模块(4G基带信号处理模块为BBU，5G基带信号处理模块为集中/分布单元CU/DU)，基带信号处理模块40通过光纤41连接部署在目标覆盖区域内环境的射频拉远单元10(RRU)，再由射频拉远单元10的信源设备外接广角泄漏电缆21,22，在泄漏电缆21,22末端可通过馈线51,52接高增益的定向天线31,32，可以构成支持从1T1R到4T4R的MIMO多通道移动通信覆盖系统。

例如，射频拉远单元10的信源射频端口输出能力可以为2端口*10W或8端口*30W，每个射频输出端口通过1/2’软跳线42连接至5/4"或7/8"广角泄漏电缆21,22进行覆盖，并在广角泄漏电缆21,22末端通过软跳线连接无源的定向天线31,32；每两个或四个射频端口构成一组双通道或四通道覆盖系统，信源设备与线缆、线缆与线缆间通过馈线连接器(电缆转换器)连接。

通过在泄漏电缆末端连接无源高增益定向天线，充分利用冗余功率，增强泄漏电缆末端的覆盖能力，同时满足阻抗匹配的需求；泄漏电缆末端通过馈线方式连接无源外接高增益定向天线，有效拓展了泄漏电缆的部署场景，使得信号覆盖可延伸至部分不易于安装泄漏电缆的独立隔间等区域。

本公开的无线通信系统，广泛适用于各类建构物室内场景，尤其适用于走道式、大厅式、单元式组合建筑、狭长形建筑、20米大纵深开阔建筑以及隧道、管廊等场景。对于现有泄漏电缆不便于部署的建筑边缘覆盖盲区，充分利用(广角)泄漏电缆末端剩余功率，在每根泄漏电缆末端接一副单极化定向天线或每两根泄漏电缆接一副双极化定向天线灵活覆盖，使其具有更好的补盲作用。根据室内覆盖对于容量与速率需求的不同，结合现场广角泄漏电缆部署建设物环境，可以进行单缆、双缆或者四缆部署，提供单流、双流或者四流的移动通信信号分布。

在一个实施例中，如图3所示，射频拉远单元包括4G射频拉远单元11和5GNR射频拉远单元12，基带信号处理模块42为4G基带信号处理模块BBU和5G基带信号处理模块CU/DU,基带信号处理模块42通过光纤43,44分别连接4G射频拉远单元11和5GNR射频拉远单元12。

4G射频拉远单元11和5GNR射频拉远单元12的射频端口通过跳线73,74分别接入合路器71的输入端口，合路器71的输出端口通过跳线77连接功分器(功率分配器)72，通过功分器72分别与两个泄漏电缆23,24的一端连接，泄漏电缆可以为广角泄漏电缆；两个泄漏电缆23,24的另一端连接宽频定向天线32。

4G射频拉远单元11和5GNR射频拉远单元12的射频端口通过跳线75,76分别接入合路器79的输入端口，合路器79的输出端口通过跳线78连接功分器(功率分配器)80，通过功分器80分别与两个泄漏电缆25,26的一端连接，泄漏电缆可以为广角泄漏电缆；两个泄漏电缆25,26的另一端连接宽频定向天线32。

上述实施例中的无线通信系统，能够根据室内业务与场景需求，灵活进行单缆、双缆与四缆的方案选择与部署。

通过在(广角辐射型)泄漏电缆末端接定向天线，实现室内覆盖的应用方案，将此应用方案与现有的室内覆盖技术相比具备以下优点：

1.通过在泄漏电缆末端外接天线，能够增强最大覆盖能力：

根据衰减因子传播模型:L(d)＝L(d0)+20log(d/d0)+α*d+R；

其中，L(d0)：自由空间衰落；d：模测点至天线直线距离；d0：自由空间传播模型基准距离(1m)；α：衰减因子；R：路径穿透损耗。

假使不考虑外接天线可以深入房间、降低路径穿透损耗，单独以外接20米7/8"馈线增加全向天线计算，假设模测点在距泄漏电缆末端15米外：

L(d15)泄漏电缆＝-110dBm；

则当模测点在距新增的定向天线30米处，即原泄漏电缆末端20+20＝40米处时，加上20米馈线损耗约2dB与馈线接头损耗约1dB，再考虑到室内高增益定向天线约7dB的增益，可得出：

L(d40)泄漏电缆+天线＝-110dBm；

由上可知，泄漏电缆接定向天线室内覆盖方式的末端覆盖距离，会比不接定向天线至少多覆盖25米以上。

如图4和图5所示，在图5中，通过泄漏电缆外接定向天线，其泄漏电缆末端覆盖距离相较于图4中的泄漏天线外接负载提升了约160％。如果考虑天线进房间所节省的墙体穿透损耗，则覆盖能力将进一步提升。

2.增加覆盖的针对性：

泄漏电缆的覆盖范围相对固定，在采用末端馈线及高增益定向天线后，可对建筑边缘弱覆盖区以及小型隔间区域进行有针对性的灵活覆盖，同时避免室内信号外泄对室外信号的干扰。

3.系统简单、节点少：

接头转换少，安装方便，降低了施工及后期维护难度。

图6为根据本公开的提高信号覆盖范围的方法的一个实施例的流程示意图，如图6所示：

步骤601，在目标覆盖区域内分别安装射频拉远单元和泄漏电缆，将射频拉远单元的射频端口与泄漏电缆的一端连接。

步骤602，在目标覆盖区域内安装定向天线，将定向天线与泄漏电缆的另一端连接。

步骤603，通过泄漏电缆以信号泄漏的方式将射频拉远单元下发的第一信号传送到室内并将第一信号传送到定向天线，并且，通过泄漏电缆将泄漏电缆和定向天线接收的第二信号上传给射频拉远单元。

在一个实施例中，通过馈线电缆将定向天线与泄漏电缆的另一端连接。通过第一电缆转换器将射频端口与泄漏电缆的一端连接；通过第二电缆转换器将馈线电缆与泄漏电缆的另一端连接。

射频拉远单元与基带信号处理模块连接，通过射频拉远单元对基带信号处理模块发送的下行信号进行处理，获得第一信号，将第一信号下发给泄漏电缆；通过射频拉远单元对泄漏电缆上传的第二信号进行处理，获得上行信号，将上行信号上传给基带信号处理模块。通过光纤将射频拉远单元与基带信号处理模块连接。

定向天线包括单极化定向天线、双极化定向天线等。每根泄漏电缆的另一端与一个单极化定向天线连接，或者，每两根泄漏电缆的另一端都与一个双极化定向天线灵活覆盖。

射频拉远单元包括4G射频拉远单元和5GNR射频拉远单元；所述4G射频拉远单元和5GNR射频拉远单元中一个或者多个的射频端口接入合路器的输入端口，合路器的输出端口与泄漏电缆的一端连接。合路器的输出端口通过功分器分别与多个泄漏电缆的一端连接。

在一个实施例中，使用本公开的无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法，在上海信息园某楼宇室内覆盖建设中解决了原有泄漏电缆因泄漏电缆长度不足造成楼宇右上角覆盖不足的问题，其仅采用一副双极化高增益定向天线以馈线连接器和馈线外接至两根泄漏电缆末端,从而覆盖楼宇右上角纵深40米以上大纵深区域，实现2T2R(2T2R采用双天线技术，两根天线分别负责接收和发送)室内目标覆盖区域的提升。建设完成后，节约了该层10％的泄漏电缆以及因泄漏电缆超长所增加的射频拉远单元设备用量，节约工程投资、简化施工。

上述实施例中提供的无线通信系统和提高信号覆盖范围的方法，通过采用泄漏电缆末端连接定向天线的方式，能够充分利用冗余功率，增强泄漏电缆末端的覆盖能力，同时满足阻抗匹配的需求；有效拓展了泄漏电缆的部署场景，使得信号覆盖可延伸至部分不易于安装泄漏电缆的独立隔间等区域；具备根据室内业务与场景需求，灵活进行单缆、双缆与四缆的方案选择与部署的能力。

可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种无线通信系统，包括：

射频拉远单元、泄漏电缆、基带信号处理模块、馈线电缆和定向天线；所述射频拉远单元的射频端口与所述泄漏电缆的一端连接，所述定向天线通过所述馈线电缆与所述泄漏电缆的另一端连接；

其中，所述射频拉远单元、泄漏电缆和所述定向天线安装在目标覆盖区域内；所述射频端口通过第一电缆转换器与所述泄漏电缆的一端连接；所述定向天线包括：单极化定向天线、双极化定向天线；每根所述泄漏电缆的另一端与一个单极化定向天线连接，或者，每两根所述泄漏电缆的另一端都与一个双极化定向天线连接；所述馈线电缆通过第二电缆转换器与所述泄漏电缆的另一端连接；

所述射频拉远单元与所述基带信号处理模块连接，所述基带信号处理模块安装在目标覆盖区域外；所述射频拉远单元，用于对所述基带信号处理模块发送的下行信号进行处理，获得第一信号，将所述第一信号下发给所述泄漏电缆；对所述泄漏电缆上传的第二信号进行处理，获得上传信号，将所述上传信号上传给所述基带信号处理模块；

其中，所述射频拉远单元包括：4G射频拉远单元和5GNR射频拉远单元；一个或多个所述4G射频拉远单元和/或5GNR射频拉远单元的射频端口接入合路器的输入端口，所述合路器的输出端口与所述泄漏电缆的一端连接。

2.如权利要求1所述的系统，其中，

所述射频拉远单元通过光纤与所述基带信号处理模块连接。

3.如权利要求1所述的系统，其中，

所述合路器的输出端口通过功分器分别与多个所述泄漏电缆的一端连接。

4.一种提高信号覆盖范围的方法，包括：

在目标覆盖区域内安装射频拉远单元和泄漏电缆；

将所述射频拉远单元的射频端口与所述泄漏电缆的一端连接；

在所述目标覆盖区域内安装定向天线，将所述定向天线通过馈线电缆与所述泄漏电缆的另一端连接；

其中，所述射频端口通过第一电缆转换器与所述泄漏电缆的一端连接；所述定向天线包括：单极化定向天线、双极化定向天线；每根所述泄漏电缆的另一端与一个单极化定向天线连接，或者，每两根所述泄漏电缆的另一端都与一个双极化定向天线连接；所述馈线电缆通过第二电缆转换器与所述泄漏电缆的另一端连接；

通过所述泄漏电缆以信号泄漏的方式将所述射频拉远单元下发的第一信号传送到目标覆盖区域内并将所述第一信号传送到所述定向天线，并且，通过所述泄漏电缆将所述泄漏电缆和所述定向天线接收的第二信号上传给所述射频拉远单元；

在目标覆盖区域外设置基带信号处理模块，所述射频拉远单元与所述基带信号处理模块连接；通过所述射频拉远单元对所述基带信号处理模块发送的下行信号进行处理，获得所述第一信号，将所述第一信号下发给所述泄漏电缆；通过所述射频拉远单元对所述泄漏电缆上传的所述第二信号进行处理，获得上行信号，将所述上行信号上传给所述基带信号处理模块；

其中，所述射频拉远单元包括：4G射频拉远单元和5GNR射频拉远单元；一个或多个所述4G射频拉远单元和/或5GNR射频拉远单元的射频端口接入合路器的输入端口，所述合路器的输出端口与所述泄漏电缆的一端连接。

5.如权利要求4所述的方法，还包括：

通过光纤将所述射频拉远单元与所述基带信号处理模块连接。

6.如权利要求4所述的方法，其中，

所述合路器的输出端口通过功分器分别与多个所述泄漏电缆的一端连接。

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