CN116647853A - 增强5g信号功率的das末端无源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增强5G信号功率的DAS末端无源装置，包括组合信号提取模块、5G变频信号上下行分离器、下行上变频器、第一5G下行信号滤波器、下行功率增强器、第二5G下行信号滤波器、5G信号上下行分离、上行滤波器、上行增益放大器、上行下变频器、本振源分路器、射频整流隔直耦合电容器、射频整流匹配电路、射频整流肖特基二极管对管以及DC DC变换电路。本发明提供的上述方案，不受混频器线性指标限制，5G覆盖面积是现有的5G DAS末端无源设备的5倍以上，覆盖面积大，有效解决了5G室内分布深度覆盖的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种增强5G信号功率的DAS末端无源装置。
背景技术
5G系统典型的特点的是工作频率高，信号带宽宽。工作频率高就意味着无线电波穿透能力弱，普通的砖混墙体900MHz电波穿透损耗是9dB，而3.5GHz损耗是25dB。工作带宽宽就意味着接收机噪声高，灵敏度低，200M带宽的5G系统灵敏度比GSM，200kHz带宽系统，至少低30dB。电波穿透力弱，灵敏度低叠加效果，即使建筑物距离室外宏站很近，5G信号也满足不了室内覆盖的要求。由于大多数5G数据业务都发生在室内环境，因此5G室分深度覆盖是运营商着力推进的5G网络建设的重要工程。
目前，解决5G室分深度覆盖最便捷、最经济的方法是：利用运营商DAS 存量资产，迅速推进网络布局，解决用户的急需。
然而，现有的DAS（Distributed Antenna System ）系统在实现5G室内深度覆盖存在两个问题急需解决，第一，信号传输频率受限：目前仅支持0.5-2.7GHz频率范围内信号传输，满足不了2.7GHz 以上5G信号传输要求。第二，不支持5G MIMO功能：因为DAS系统是在针对2G /3G/4G建设的，是单通道系统，而5G MIMO需要的多通道系统，因此它不支持5G MIMO功能的实现。MIMO是提升5G数据吞吐量的重要功能，不支持MIMO意味不能发挥5G强大的数据流量功能。
为了解决上述问题，工作人员在5G RRU信源和DAS系统之间引入了一个移频设备SFU，SFU的功能是将5G RRU输入的5G MIMO信号变换成适合DAS传输的若干组（5G变频信号+本振信号)组合，如4路MIMO SFU需要输出4组（5G变频信号+本振信号)组合。在DAS末端插入一个无源SRU设备，SRU将几组（5G变频信号+本振信号)组合恢复到原来的5G MIMO信号频率最后送到5G MIMO天线端口。
由于DAS系统不支持直流电源传输，引进其它外接直流电源工程施工上不可接受，因此现有的SRU是纯无源的设备，恢复5G MIMO信号只能使用无源混频器和滤波器，受混频器线性指标限制，下行发射功率只能达到5dBm左右，而 2G 3G 4G 5G合路共用的天线端口，2-4G信号设计发射功率值为15dBm，导致5G覆盖面积不到2G 3G 4G网络的1/5，5G信号覆盖明显不足，对5G 数据流的吞吐量指标影响很大。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种增强5G信号功率的DAS末端无源装置。
本发明实施例提供了一种增强5G信号功率的DAS末端无源装置，包括组合信号提取模块、5G变频信号上下行分离器、下行上变频器、第一5G下行信号滤波器、下行功率增强器、第二5G下行信号滤波器、5G信号上下行分离器、上行滤波器、上行增益放大器、上行下变频器、本振源分路器、射频整流隔直耦合电容器、射频整流匹配电路、射频整流肖特基二极管对管以及DC DC变换电路；
所述组合信号提取模块、所述5G变频信号上下行分离器、所述下行上变频器、所述第一5G下行信号滤波器、所述下行功率增强器、所述第二5G下行信号滤波器、所述5G信号上下行分离器、所述上行滤波器、所述上行增益放大器以及所述上行下变频器依次电连接，且所述上行下变频器与所述5G变频信号上下行分离器电连接；
所述组合信号提取模块、所述本振源分路器、所述射频整流隔直耦合电容器、所述射频整流匹配电路、所述射频整流肖特基二极管对管以及所述DC DC变换电路依次电连接；
所述本振源分路器分别与所述下行上变频器、所述上行下变频器，以及射频整流隔直耦合电容器电连接；所述DC DC变换电路分别与所述下行功率增强器、所述上行增益放大器电连接。
在其中一个实施例中，所述组合信号提取模块包括变频信号提取模块和本振信号提取模块。
本发明的有益效果包括：
本发明提供的增强5G信号功率的DAS末端无源装置，不受混频器线性指标限制，5G覆盖面积是现有的5G DAS末端无源设备的5倍以上，覆盖面积大，有效解决了5G 室内分布深度覆盖的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了本发明实施例提供的增强5G信号功率的DAS末端无源装置的系统示意图；
图2示出了本发明又一实施例提供的增强5G信号功率的DAS末端无源装置的系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参考图1，图1示出了本发明实施例提供的一种增强5G信号功率的DAS末端无源装置，包括组合信号提取模块1、5G变频信号上下行分离器2、下行上变频器3、第一5G下行信号滤波器4、下行功率增强器5、第二5G下行信号滤波器6、5G信号上下行分离器7、上行滤波器8、上行增益放大器9、上行下变频器10、本振源分路器11、射频整流隔直耦合电容器12、射频整流匹配电路13、射频整流肖特基二极管对管14以及DC DC变换电路15；组合信号提取模块1、5G变频信号上下行分离器2、下行上变频器3、第一5G下行信号滤波器4、下行功率增强器5、第二5G下行信号滤波器6、5G信号上下行分离器7、上行滤波器8、上行增益放大器9以及上行下变频器10依次电连接，且上行下变频器10与5G变频信号上下行分离器2电连接；组合信号提取模块1、本振源分路器11、射频整流隔直耦合电容器12、射频整流匹配电路13、射频整流肖特基二极管对管14以及DC DC变换电路15依次电连接；本振源分路器11分别与下行上变频器3、上行下变频器10电连接；DC DC变换电路15分别与下行功率增强器5、上行增益放大器9电连接。
具体地，上述组合信号提取模块1包括5G变频信号提取模块和本振信号提取模块。其中，组合信号提取模块1将若干组5G 变频+本振信号从来自DAS系统中传输的包含2G 3G4G 和5G 变频+本振信号混合传输信号中提取出来。组合信号提取模块1是一个根据DAS系统传输的多个频率信号特殊设计的多频分/合路低损耗射频设备。
5G变频信号上下行分离器2是将提取出的5G变频信号进行上下行分离/合路，对于TDD系统它是一个环形器，对于FDD系统它是一个双工滤波器。下行上变频器3是将变频信号恢复到5G频率。下行功率增强器5是将已恢复的5G信号，进行功率增强，它是一个线性放大器，直流供电来自射频整流隔直耦合电容器12、射频整流匹配电路13、射频整流肖特基二极管对管14以及DC DC变换电路15。下行功率增强器5的输出功率减去第二5G下行信号滤波器和5G信号上下行分离器7的插损后，到达天线端口的功率是：15-18dBm。第一5G下行信号滤波器4和第二5G下行信号滤波器6是消除5G下行信号杂散辐射，以满足多系统兼容性要求。5G信号上下行分离器7是将恢复的5G信号进行上下行分离/合路，对于TDD系统它是一个环形器，对于FDD系统它是一个双工滤波器。上行滤波器8是消除5G频率外的其他杂散辐射干扰，提高SRU抗阻塞干扰能力。上行增益放大器9是补偿上行下变频器的变频损耗，它是一个低功耗的LNA，增益12-15dB，以补偿上行下变频器的变频损耗。直流供电来自射频整流隔直耦合电容器12、射频整流匹配电路13、射频整流肖特基二极管对管14以及DC DC变换电路15。上行下变频器10是将5G上行信号变换成变频信号。本振源分路器11是将本振信号分别送到下行上变频器，上行下变频器和射频防止直流进入本振分路器。射频整流匹配电路13是将本振射频功率最大限度的转换成直流电能。匹配电路参数与射频频率，直流负载，整流肖特基二极管参数相关，比如A公司的肖特基二极管和B公司肖特基二级管匹配电路不通用，并联二极管和单管匹配电路不通用等。射频整流肖特基二极管对管14是完成射频到直流的整流，肖特基二极管选取原则是，前向电流满足要求，前向压降尽量的低，反向电压要满足要求，对于直流负载重的整流电路，可以采取两管，多管并联方式减小二极管本身的压降，提高整流效率。DC DC变换电路15是将射频整流获得的直流电压转换成放大器需要的直流电压。
对于室内覆盖，5G信号路径损耗与覆盖半径的关系为：
L=22+20lg（r/λ）+GT+ GR+C，式中： L ：5G信号路径损耗， r：5G终端到室分天线距离，λ：5G工作波长， GT：室分天线增益， GR：5G终端天线增益， C：和5G工作波长有关的室内遮挡物损耗。
设定5G信号频率为3.5GHz，工作波长λ为：0.0875m，普通DAS末端无源设备发射功率为3mm，本发明发射功率15dBm，当两个覆盖边缘信号电平相同，5G信号允许的信号路径损耗为L1，普通DAS允许的路径损耗为L2，则有：
L2-L1=20lg(r2/r1)，式中：r1：普通DAS末端无源设备覆盖半径；r2：本发明5G增强功率无源装置覆盖半径；
则L2-L1=10dB，计算r2/r1=3.16，换算成覆盖面积扩大10倍，考虑到理论计算和实际存在一定差异，本发明的装置的覆盖面积至少能够扩大5倍以上。
因此，不受混频器线性指标限制，5G覆盖面积是现有的5G DAS末端无源设备的5倍以上，覆盖面积大，有效解决了5G 室内分布深度覆盖的问题。
图2给出了3.5GHz频段增强5G信号功率DAS末端无源装置的示意图。其中，5G 频率在3.5GHz频段，200mw射频整流输入，5G 200M带宽输出功率：+15dBm。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (2)
1.一种增强5G信号功率的DAS末端无源装置，其特征在于，包括组合信号提取模块（1）、5G变频信号上下行分离器（2）、下行上变频器（3）、第一5G下行信号滤波器（4）、下行功率增强器（5）、第二5G下行信号滤波器（6）、5G信号上下行分离器（7）、上行滤波器（8）、上行增益放大器（9）、上行下变频器（10）、本振源分路器（11）、射频整流隔直耦合电容器（12）、射频整流匹配电路（13）、射频整流肖特基二极管对管（14）以及DC DC变换电路（15）；
所述组合信号提取模块（1）、所述5G变频信号上下行分离器（2）、所述下行上变频器（3）、所述第一5G下行信号滤波器（4）、所述下行功率增强器（5）、所述第二5G下行信号滤波器（6）、所述5G信号上下行分离器（7）、所述上行滤波器（8）、所述上行增益放大器（9）以及所述上行下变频器（10）依次电连接，且所述上行下变频器（10）与所述5G变频信号上下行分离器（2）电连接；
所述组合信号提取模块（1）、所述本振源分路器（11）、所述射频整流隔直耦合电容器（12）、所述射频整流匹配电路（13）、所述射频整流肖特基二极管对管（14）以及所述DC DC变换电路（15）依次电连接；
所述本振源分路器（11）分别与所述下行上变频器（3）、所述上行下变频器（10）电连接；所述DC DC变换电路（15）分别与所述下行功率增强器（5）、所述上行增益放大器（9）电连接。
2.根据权利要求1所述的增强5G信号功率的DAS末端无源装置，其特征在于，所述组合信号提取模块（1）包括变频信号提取模块和本振信号提取模块。
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Non-Patent Citations (1)
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