CN116760438B - 5g多通道同频mimo信号并串行转换以及增强装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置，包括：带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元、5G多端口同频MIMO信号并串行转换箱、5G同频MIMO串行信号馈出器件、串行馈出信号上下行分离器件、下行信号变频滤波器件、上行信号变频滤波器件、上下行变频器本振源、第一上下行信号合路器件、上下行变频信号和本振源信号合路器件、第二上下行信号合路器件以及室外宏站分集接收端滤波器。本发明提供的上述方案，保留了5G同频MIMO信号的所有空口特征，整体通讯系统只需要配置一路大功率收发通道以及相应的天馈线系统就可实现多流MIMO通讯，节省了设备、安装和维护成本，降低了能耗需求。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置。
背景技术
5G MIMO技术就是通过多个独立的收发通道，将多个数据流加载在相同的载波频率上，然后通过相干性系数低的几面天线发送到通讯系统的对端设备，对端再使用几面相干性系数低的天线接收，经过特殊的数据编解码方法实现同频载波的多流数据通讯。
5G MIMO技术极大的提高了频谱效率，但是，基站需要配置若干个独立的大功率收发通道和相应的天馈线系统，从而导致整体设备安装、维护成本较高。
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5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置。
本发明实施例提供了一种5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置，包括：带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元、5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱、5G 同频MIMO串行信号馈出器件、串行馈出信号上下行分离器件、下行信号变频滤波器件、上行信号变频滤波器件、上下行变频器本振源、第一上下行信号合路器件、上下行变频信号和本振源信号合路器件、室外宏站分集接收合并器件、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器、第二上下行信号合路器件以及室外宏站分集接收端滤波器；
所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元、所述5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱、所述5G 同频MIMO串行信号馈出器件、所述串行馈出信号上下行分离器件、所述下行信号变频滤波器件、所述第一上下行信号合路器件以及所述上下行变频信号和本振源信号合路器件依次电连接；所述串行馈出信号上下行分离器件、所述上行信号变频滤波器件、所述第一上下行信号合路器件以及所述上下行变频信号和本振源信号合路器件依次电连接；所述下行信号变频滤波器件和所述上行信号变频滤波器件电连接，所述上下行变频器本振源的一端与所述下行信号变频滤波器件和所述上行信号变频滤波器件之间的连接线连接，所述上下行变频器本振源的另一端与所述上下行变频信号和本振源信号合路器件电连接；或，所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元、所述5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱、所述5G 同频MIMO串行信号馈出器件、所述串行馈出信号上下行分离器件、所述下行信号变频滤波器件以及所述第二上下行信号合路器件依次电连接；所述串行馈出信号上下行分离器件、所述上行信号变频滤波器件、所述室外宏站分集接收合并器件、所述第一低噪声放大器以及所述第二上下行信号合路器件依次电连接；所述室外宏站分集接收合并器件、所述第二低噪声放大器以及所述室外宏站分集接收端滤波器依次电连接。
在其中一个实施例中，所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元中双端口正交线极化辐射振子单元之间的中心间距大于一个5G MIMO信源工作波长。
在其中一个实施例中，所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元中的线极化选用+45°—— -45°线极化，或选用垂直和水平线极化。
在其中一个实施例中，所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元的最大辐射方向朝向所述5G 同频MIMO串行信号馈出器件，所述5G 同频MIMO串行信号馈出器件的最大辐射方向朝向所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元。
本发明的有益效果包括：
本发明提供的5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置，保留了5G 同频MIMO信号的所有空口特征，整体通讯系统只需要配置一路大功率收发通道以及相应的天馈线系统就可实现多流MIMO通讯，节省了设备、安装和维护成本，降低了能耗需求。
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5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置的系统示意图；
图2示出了本发明又一实施例提供的5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置的系统示意图；
图3示出了本发明另一实施例提供的5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置的系统示意图。
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1-3，图1示出了本发明实施例提供的一种5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置，包括：带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1、5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱2、5G 同频MIMO串行信号馈出器件3、串行馈出信号上下行分离器件4、下行信号变频滤波器件5、上行信号变频滤波器件6、上下行变频器本振源7、第一上下行信号合路器件8、上下行变频信号和本振源信号合路器件9、室外宏站分集接收合并器件10、第一低噪声放大器11、第二低噪声放大器12、第二上下行信号合路器件13以及室外宏站分集接收端滤波器14；
如图1所示，其适合室内分布系统，其中，带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1、5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱2、5G 同频MIMO串行信号馈出器件3、串行馈出信号上下行分离器件4、下行信号变频滤波器件5、第一上下行信号合路器件8以及上下行变频信号和本振源信号合路器件9依次电连接；串行馈出信号上下行分离器件4、上行信号变频滤波器件6、第一上下行信号合路器件8以及上下行变频信号和本振源信号合路器件9依次电连接；下行信号变频滤波器件5和上行信号变频滤波器件6电连接，上下行变频器本振源7的一端与下行信号变频滤波器件5和上行信号变频滤波器件6之间的连接线连接，上下行变频器本振源7的另一端与上下行变频信号和本振源信号合路器件9电连接；
或，如图2所示，其适合室外宏站，其带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1、5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱2、5G 同频MIMO串行信号馈出器件3、串行馈出信号上下行分离器件4、下行信号变频滤波器件5以及第二上下行信号合路器件13依次电连接；串行馈出信号上下行分离器件4、上行信号变频滤波器件6、室外宏站分集接收合并器件10、第一低噪声放大器11以及第二上下行信号合路器件13依次电连接；室外宏站分集接收合并器件10、第二低噪声放大器12以及室外宏站分集接收端滤波器14依次电连接。
本发明提供的5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置主要包含两个部分：
第一：小信号多路同频MIMO信号多路到一路的串并行转换，保留了5G MIMO信号的所有空口特征，即只需要配置一个收发通道设备，就可实现2，4，8路MIMO通讯，可为运营商节省大量的设备，安装和维护成本。多路MIMO信号在小信号实现并串行转换时，有一定的转换衰减，需要补偿，因为仅是小信号增益损失，补偿代价非常微小。
第二：增强设备：5G 多端口MIMO信号实现并串行转换后馈出的串行信号下行功率低，上行路径损耗大，不满足实际场景的应用。因此必须对其进行增强处理，本发明针对不同的应用场景进行设计了三种增强设计：
当信源工作频率在DAS系统允许的700-3000MHz频率范围内，只进行同频信号下行功率增强和上行并串行转换衰减补偿，增强后的信号可以直接馈入室分DAS系统中，如图1所示。
当信源工作频率超出700-3000MHz频率范围，要进行变频和下行功率增强，以及上行并串行转换衰减补偿，增强后的信号可以直接馈入室分DAS系统中。针对室外宏站除了和室分进行同样的同频增强外，还设计了分集接收补偿。
本发明中的带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1为由带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元组成，2MIMO并串行转换，只需要配置1个双端口正交线极化辐射振子单元，该双端口正交线极化辐射振子单元放置在5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱2的箱体横截面中心位置。
4路MIMO和8路MIMO分别配置2个和4个双端口正交线极化辐射振子单元，这些双端口正交线极化辐射单元放置在同一箱体横截面中心附近，每个单元和箱体横截面中心等距离放置。双端口正交线极化辐射振子单元之间中心间距大于1个5G MIMO信源工作波长。
正交极化辐射振子单元可以采用+45°/-45°线极化，也可以采用垂直和水平线极化。
5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱2为5G 多端口同频MIMO信号多路并串行转换腔体设备，它的功能就是保留5G MIMO信号的所有空口特征，并实现并串行转换。它是一个内部敷设吸波材料的金属屏蔽箱体，箱体尺寸以及吸波材料材质、厚度和5G信号源的工作频率相关，也和并行馈入端口的数量有关，箱体横截面边缘和双端口正交线极化辐射振子单元中心距离大于1个5G信源工作波长。
5G 同频MIMO串行信号馈出器件3为5G多端口同频MIMO串行信号馈出设备，它包含一个线或圆极化辐射振子以及馈线和馈线端射频连接器。辐射振子处于箱体横截面中心位置，和带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1中心几何距离相等，波束指向箱体内部振子单元方向。
串行馈出信号上下行分离器件4为串行馈出信号上下行分离设备，它的功能是将上下行信号分离出来，以便进行信号进行变频，放大和滤波等增强处理。对于FDD它是双工器，对于TDD它是上下行切换开关+滤波器，上下行隔离要求大于80dB。
下行信号变频滤波器件5为下行信号变频，放大和滤波设备，当5G信号源工作频率超出了700-3000M DAS系统允许的频率范围，室分系统应用增强需要将信号源的频率变换到DAS允许的信号传输频率范围，如果不超出则只需放大和滤波即可，室外宏站也只需要做放大和滤波。
上行信号变频滤波器件为上行信号变频，放大和滤波设备，当5G信号源工作频率超出了700-3000M DAS系统允许的频率范围，需要将DAS系统馈送的上行信号变频恢复到5G信源频率信号，如果不超出则只需放大和滤波即可，室外宏站也只需要做放大和滤波。
上下行变频器本振源7，当5G信号源工作频率超出了700-3000M DAS系统允许的频率范围时，需要将信号源的频率变换到DAS允许的信号传输范围，需要使用混频器和本振泵源。上下行变频器本振源7为上下行变频器提供本振泵源，如果不超出则不需要本振源，室外宏站也不需要本振源。
第一上下行信号合路器件8为上下行信号合路设备，它的功能是将上下行信号合成一路输出到天馈线或DAS系统中。对于FDD它是双工器，要求收发隔离度大于95dB。对于TDD它是上下行时隙切换开关+滤波器，要求隔离度大于80dBc。
上下行变频信号和本振源信号合路器件9为上下行变频和本振源信号合路设备，它的功能是将上下行信号和本振源组合成一个射频端口，并馈送到室内分布系统DAS中。如果5G 信源工作频率在DAS允许的工作频率700-3000M范围内，则并不需要。
室外宏站分集接收合并器件10为室外宏站分集接收合并设备，包含各种分集合并算法和干扰抵消算法，最后将合并后接收信号恢复到5G上行工作频率信号。
第一低噪声放大器11和第二低噪声放大器12为上行两个通道的低噪声放大器。
第二上下行信号合路器件13和第一上下行信号合路器件8功能和技术要求完全相同。
5G 多路MIMO信号经过带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1、5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱2、5G 同频MIMO串行信号馈出器件3合并后，信号幅度有一定衰减，衰减量计算方法为：
22+20lg(L/λ)-G1-G3
式中：L为带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元的辐射振子中心到5G 同频MIMO串行信号馈出器件振子的距离；
λ为5G信源工作频率；
G1为带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元辐射振子增益；
G3为5G 同频MIMO串行信号馈出器件辐射振子增益。
在一些实施例中，带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1中双端口正交线极化辐射振子单元之间的中心间距大于一个5G MIMO信源工作波长。
在一些实施例中，带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1中的线极化选用+45°—— -45°线极化，或选用垂直和水平线极化。
在一些实施例中，带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1的最大辐射方向朝向5G 同频MIMO串行信号馈出器件3，5G 同频MIMO串行信号馈出器件3的最大辐射方向朝向带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元1。
图3给出了在3.5GHz频段实现的4 路MIMO信号并串行转换以及增强，该装置位于DAS系统POI输入端，它和末端SRU配合组网，利用存量DAS系统资源，解决3.5GHz NR 4路MIMO室内深度覆盖问题。
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 (4)
1.一种5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置，其特征在于，包括：带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元（1）、5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱（2）、5G 同频MIMO串行信号馈出器件（3）、串行馈出信号上下行分离器件（4）、下行信号变频滤波器件（5）、上行信号变频滤波器件（6）、上下行变频器本振源（7）、第一上下行信号合路器件（8）、上下行变频信号和本振源信号合路器件（9）、室外宏站分集接收合并器件（10）、第一低噪声放大器（11）、第二低噪声放大器（12）、第二上下行信号合路器件（13）以及室外宏站分集接收端滤波器（14）；
所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元（1）、所述5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱（2）、所述5G 同频MIMO串行信号馈出器件（3）、所述串行馈出信号上下行分离器件（4）、所述下行信号变频滤波器件（5）、所述第一上下行信号合路器件（8）以及所述上下行变频信号和本振源信号合路器件（9）依次电连接；所述串行馈出信号上下行分离器件（4）、所述上行信号变频滤波器件（6）、所述第一上下行信号合路器件（8）以及所述上下行变频信号和本振源信号合路器件（9）依次电连接；所述下行信号变频滤波器件（5）和所述上行信号变频滤波器件（6）电连接，所述上下行变频器本振源（7）的一端与所述下行信号变频滤波器件（5）和所述上行信号变频滤波器件（6）之间的连接线连接，所述上下行变频器本振源（7）的另一端与所述上下行变频信号和本振源信号合路器件（9）电连接；
或，所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元（1）、所述5G 多端口同频MIMO信号并串行转换箱（2）、所述5G 同频MIMO串行信号馈出器件（3）、所述串行馈出信号上下行分离器件（4）、所述下行信号变频滤波器件（5）以及所述第二上下行信号合路器件（13）依次电连接；所述串行馈出信号上下行分离器件（4）、所述上行信号变频滤波器件（6）、所述室外宏站分集接收合并器件（10）、所述第一低噪声放大器（11）以及所述第二上下行信号合路器件（13）依次电连接；所述室外宏站分集接收合并器件（10）、所述第二低噪声放大器（12）以及所述室外宏站分集接收端滤波器（14）依次电连接。
2.根据权利要求1所述的5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置，其特征在于，所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元（1）中双端口正交线极化辐射振子单元之间的中心间距大于一个5G MIMO信源工作波长。
3.根据权利要求1所述的5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置，其特征在于，所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元（1）中的线极化选用+45°—— -45°线极化，或选用垂直和水平线极化。
4.根据权利要求1所述的5G多通道同频MIMO信号并串行转换以及增强装置，其特征在于，所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元（1）的最大辐射方向朝向所述5G 同频MIMO串行信号馈出器件（3），所述5G 同频MIMO串行信号馈出器件（3）的最大辐射方向朝向所述带反射板的双端口正交线极化辐射振子单元（1）。
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