CN1816181A - 基站设备实现射频拉远的中频传输方法及中频接口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基站设备实现射频拉远的中频传输方法及中频接口。在第三代移动通信系统即将大规模商用时，可解决2GHz频段电波传播特性导致的小区覆盖半径小及基站成本高的问题。采用将基站的射频收发部分置于天线附近而远离基站设备的“射频拉远”技术，和用中频传输技术实施射频拉远。其中的中频传输是将基站设备的模拟射频收发部分与基带数字信号处理部分从模拟中频部分分开，形成一个公用的室内单元和多个远端射频前端设备，之间通过本发明的中频接口用各种有线和无线方式进行串行或星形连接，传输中频。中频接口完成传输多个业务中频、参考时钟及实时与非实时控制信号的变频、编码、合路，与分路、变频、解码。有实现方便、成本低廉的特点。

Description

基站设备实现射频拉远的中频传输方法及中频接口

技术领域

本发明涉及第三代移动通信系统中无线基站设备的设计方法，更确切地说是涉及第三代移动通信系统基站设备中可实现射频拉远的中频传输方法及中频接口。

背景技术

现有移动通信系统基站设备的典型设计方案是将接收天线、发射天线安装在室外，将射频收发信机安装在室内，射频收发信机与接收天线、发射天线间用低损耗的射频电缆连接。射频收发信机基本采用分立元件或者集成度比较低的芯片设计。

近年来，随着对第三代移动通信系统无线基站的需求，基站设备仍使用这种传统的设计方法就勉为其能了，其原因是：第三代移动通信系统工作于2GHz频段，受此频段电波传播特性的限制，必然要大大增加基站的数量，并要求其实现三维覆盖，如果还用分立元件及集成度很小的芯片来设计射频收发信机，和用低损耗射频电缆连接收、发天线与射频收发信机，随着收发信机数量的增加，分立元件间的特性差异及使用又粗又长的射频电缆将造成人工调测时的难度与低效率，其结果将导致可生产性、成本及工程安装上的问题；连接天线和室内射频收发信机之间的射频电缆在2GHz以上频段的损耗比较大，射频电缆的损耗已经不能容忍，特别对使用智能天线的移动通信系统来说，因为天线数量大大增加，其馈线损耗、电缆成本及安装等方面的问题都将是难以克服的。为此，目前在设计第三代移动通信无线基站时，使用了图1所示的技术方案来试图解决上述问题。

图1中示出名称为“用于无线通信系统的塔放式智能天线阵”、专利号为ZL 01201473.7的中国专利中所公开的一种基站设备设计方案，将收、发信机中接收通道的低噪声放大器和发射通道中的大功率放大器置于室外单元中，并位于收、发天线附近，可与天线短距离连接，将射频收、发信机除低噪声放大器和大功率放大器之外的部分安装在室内单元中，用较长的射频电缆将室外单元中的低噪声放大器与室内单元中的射频收信机连接，和用较长的射频电缆将室外单元中的大功率放大器与室内单元中的射频发信机连接。

图中，基站包括天线101、室外单元100和室内单元110。天线101与室外单元100间用一段非常短的射频电缆107连接，室外单元100通过一条较长的射频电缆108连接至室内单元110。室外单元100内含有收发开关或者环行器102，104、低噪声放大器103、及功率放大器105。接收时，天线101接收的射频信号经收发开关或者环行器102、低噪声放大器103、收发开关或者环行器104、射频电缆108送入室内单元110；发射时，室内单元110送出的射频信号经射频电缆108、收发开关或者环行器104、功率放大器105、收发开关或者环行器102送天线101发送。

在室内单元110中，接收的来自室外单元100的射频信号通过射频开关111送到射频模拟接收机112，由本地振荡器115提供射频本振，将接收的射频转换为中频信号，该中频信号经模拟至数字转换器113转换为数字信号和经数字中频电路114处理后，送至数字基带处理单元(DSP)125。由数字基带处理单元125输出的待发射数字信号经数字中频处理电路118处理和经数字至模拟转换器117转换为中频模拟信号后送射频模拟发射机116，由本地振荡器115提供射频本振而转换为射频，再经射频开关111送室外单元100发射。用射频电缆108连接室内单元110与室外单元100，可避免电缆损耗导致的接收机噪声系数增加及牺牲发射功率的问题。

图2示出一种使用光纤传输的基站设备设计方案，此方案已使用在3G FDD设备中。为简单起见，图中只描述了接收通道部分。基站包括天线151、室外单元150和室内单元160。天线151与室外单元150间用一段非常短的射频电缆157连接，室外单元150通过一条较长的光缆158连接至室内单元160。天线151接收的射频模拟信号通过射频电缆157送至室外单元150，在室外单元150中经过低噪声放大152、模拟接收机154、模拟至数字变换器155及光接口电路156，将接收到的模拟射频信号转换为光信号并以数字方式用光纤158传送到室内单元160中，再在室内单元160中完成数字中频处理161及数字基带处理162。图中153是提供射频转换的本地振荡器。

图1方案中，由于没有从根本上解决射频电缆损耗较大及射频电缆成本较高的问题，使基站设备设计成本居高不下。而且，天线及其室外单元距离室内单元也不允许太远，通常在60米之内；难以完成第三代移动通信系统必须实现的三维覆盖，例如在大楼内，因为射频电缆比较粗，将室外单元连接到室内单元上的工程会很困难。而图2的方案，虽然可以解决图1方案中传输距离及灵活布线上的困难，但由于增加了一套光传输电路，导致成本增加，特别在多天线的系统，例如使用智能天线的系统中，此成本增加会是相当明显的。

而且，使用上述现有技术，每一套室外单元必须使用一对传输媒质(射频电缆或者光纤)与室内单元连接。此一对传输媒质对TDD系统来说可以理解为一根射频电缆并加上多条控制线；对FDD系统来说，则上下行必须分别使用一根光纤或电缆，如果使用一根光纤传输，则需占用两个光波波长。上述两种方案中多个室外单元与一个室内单元间都只能采用星形连接，即多套收、发天线及其室外单元必须通过各自的电缆或者光纤直接连接到室内单元，工程安装不方便。

由于2GHz频段的电波传播特性，第三代移动通信网中每个宏小区基站(一套天线)的覆盖半径只能有1-3公里，在城市内高楼大厦林立的地区、树木遮挡的区域、楼房内等，此覆盖半径还要小得多。而且，在此覆盖区域内可能还会存在很多无法通信的阴影区域。由于每个无线基站的覆盖区域太小，因此要在一个城市内实现完好的覆盖，就必须架设大量的基站，其中站址的选择和建设成本都是非常困难的问题。

使用目前的基站设备设计方案，每个小区都必须有自身完整的基站设备配置，包括从数字基带信号处理到模拟射频收发的全部部件，导致基站成本太高，而且，很多基站设备无法使用Iub接口方便地接入系统(如图1中结构)，使每小区承担的无线基站设备的成本太高。

第二代移动通信(GSM及IS-95 CDMA)系统中，是通过使用直放站来解决覆盖盲区问题的。但在第三代移动通信系统内，由于必须保证系统服务质量(QoS)，而引入直放站必然导致服务质量下降，故第三代移动通信系统在原则上不能简单地使用直放站。但是，到目前为止还没有一种有效又相对方便的解决盲区覆盖的技术。

当室内单元和室外单元之间无法架设射频电缆或者光纤时(例如在城市内需要跨越街道)，将无法实现射频拉远，即无法实现射频或者中频信号之间的无线连接。

综上所述，在第三代移动通信系统(例如WCDMA和TD-SCDMA)即将大规模商用之时，解决2GHz频段电波传播特性导致的小区覆盖半径小的问题、解决大量室内覆盖提供无线数据服务的问题并降低无线基站的成本已经成为各基站设备制造厂家面临的一个重要问题。然而目前使用的所谓“射频拉远”技术，即将无线基站的射频收发部分置于天线附近而远离基站设备，只是解决了一部分问题。

发明内容

本发明的一个目的是设计一种基站设备实现射频拉远的中频传输方法，用中频传输媒介连接基站设备的室内单元与远端射频前端设备，该中频传输媒介上传输的是中频收发信号，有利于降低基站设备成本和实现多个远端射频前端设备与一个室内单元间的连接。

本发明的另一个目的是设计一种基站设备实现射频拉远的中频接口，使基站设备的室内单元与远端射频前端设备间通过该中频接口连接实现中频拉远传输，且能实现多个远端射频前端设备与一个室内单元间的连接。

实现本发明第一个发明目的的技术方案是：一种基站设备实现射频拉远的中频传输方法，包括：

将基站设备分为一个以上的远端射频前端设备和一个公共的室内单元，远端射频前端设备包括模拟射频收发单元和中频接口，室内单元包括中频接口和基带数字信号处理单元，室内单元的中频接口与远端射频前端设备的中频接口间通过中频传输媒介连接；

中频接口将多个业务中频信号、多个实时控制与非实时监测控制信号和参考时钟合路成一个宽带中频信号发送到所述的中频传输媒介上传输，和将来自中频传输媒介上的一个宽带中频信号分路成多个业务中频信号、多个实时控制与多个非实时监测控制信号和参考时钟。

所述的合路包括：

a1)对每个业务中频信号进行载频变换，变换成为不同中频频率的载频信号；

b1)将多个低速数字的实时控制与非实时监测控制信号时分复用为一个高速数字信号，再将该高速数字信号调制到一个或多个与上述业务中频不同的中频载频上；

c1)将步骤a1、b1获得的载频信号与参考时钟按频率排序合路成所述的一个宽带中频信号。

所述的分路包括：

a2)对所述的宽带中频信号进行分路，分路出参考时钟、多个业务中频的载频信号和一个或多个实时控制与非实时监测控制信号的载频信号；

b2)对每个业务中频的载频信号按需要进行载频变换；

c2)对一个或多个实时控制与非实时监测控制信号的载频信号进行解调、解复用为多个实时控制与非实时监测控制信号。

所述的中频传输媒介可以是采用有线连接方式的中频电缆或光纤，也可以是采用无线连接方式的微波接力设备。

一个以上远端射频前端设备的中频接口与一个公共的室内单元的中频接口间可以通过中频传输媒介采用星形连接方式连接，也可以通过所述的中频传输媒介采用串形连接方式连接。

所述的串行连接方式，包括：

从与室内单元连接的第一个远端射频前端设备开始，串行连接中的各个远端射频前端设备的中频接口，只从宽带中频信号中分路出本远端射频前端设备的参考时钟、业务中频和实时控制与非实时监测控制信号，并将宽带中频信号中的其余信号传送给与其串接的下一个远端射频前端设备的中频接口，直至最后一个远端射频前端设备；

从最后一个远端射频前端设备开始，串行连接中的各个远端射频前端设备的中频接口，只将本远端射频前端设备的参考时钟、业务中频和实时控制与非实时监测控制信号，合路到宽带中频信号中并传输给与其串接的上一个远端射频前端设备的中频接口，直至与室内单元连接的第一个远端射频前端设备。

实现本发明第二个发明目的的技术方案是：一种基站设备实现射频拉远的中频接口，包括：

频率合成器、接收通道部分和发送通道部分；

所述的发送通道部分包括n个变频器、编码器和合路器，n＝1，2，...；n个变频器对应n个业务中频进行载波频率变换，变换后的n个业务中频送所述的合路器；编码器将多条实时控制线及多条非实时监测控制总线上的多个低速数字信号时分复用成一个高速数字信号并调制到至少一个载波频率上，该至少一个载波频率送所述的合路器；所述的合路器将载波频率变换后的n个业务中频、控制信号调制后的至少一个载波频率及参考时钟按频率排序，合路成一个宽带中频信号，发送到中频传输介质上传输；

所述的接收通道部分包括n个变频器、解码器和分路器，n＝1，2，...；分路器将来自中频传输介质上的宽带中频信号分路成n+2路输出，其中1路输出经解码器解调、解复用变换为多条实时控制线及多条非实时监测控制总线信号，另1路输出为参考时钟，n路输出经n个变频器变换成n个业务中频频率；

所述的频率合成器为接收通道部分的n个变频器、解码器和发送通道部分的n个变频器、编码器提供所需的中频信号。

还可以包括一个光调制器和光解调器；光调制器将由合路器合路输出的宽带中频信号凋制成光信号，再发送到光纤上传输；光解调器将来自光纤上的光信号解调成所述的宽带中频信号，再传送给所述的分路器。

本发明的实现射频拉远的中频传输方法，将构成无线基站设备的模拟射频收、发部分与收、发的基带数字信号处理部分从模拟中频处分开，分别形成远端射频前端设备与室内单元，将远端射频前端设备拉远至天线附近，用尽量短的射频电缆连接天线，远端射频前端设备与室内单元间传输的是宽带模拟中频信号。远端射频前端设备可以采用各种有线或无线的传输手段与室内单元相连接，即连接室内单元和远端射频前端设备间的宽带中频信号传输介质可以是有线方式的中频电缆或光纤，以及无线方式的微波接力设备等，传输距离可超过10公里，可以用一对中频传输线路传输。多个远端射频前端设备间还可以串行连接，再与室内单元连接。

本发明的实现射频拉远的中频接口，分别设置在远端射频前端设备与室内单元侧，每个中频接口对输入的宽带中频信号进行变频、合路处理，使之能在一对中频传输线路上传输，和对来自一对中频传输线路上传输的宽带中频信号进行分路、变频。

与背景技术所列的方案相比较，本发明的有益效果是：提高了无线基站的容量，降低了成本；彻底解决了基站的远端天线与室内单元间的信号传输问题，可适应各种使用环境。使基站设备配置灵活，便于移动通信网工程设计。

附图说明

图1是典型的采用射频电缆传输的无线基站设备结构示意图；

图2是典型的采用光缆传输的无线基站设备接收通道部分的结构示意图；

图3是本发明实现射频拉远、中频传输的基站设备结构示意图；

图4是实现本发明射频拉远、中频传输的频谱排列示意图；

图5是实现本发明射频拉远、中频传输的室内部分的中频接口结构框图；

图6是实现本发明射频拉远、中频传输的远端射频前端设备的中频接口结构框图；

图7是利用微波接力设备实现本发明射频拉远、中频传输的拉远微波接力设备结构框图；

图8是多个远端射频前端设备通过串行连接再与室内单元连接的系统结构框图。

具体实施方式

本发明提出一种在第三代移动通信系统中，无线基站用中频传输技术实现射频拉远的设计方法。此方法是将无线基站中的模拟射频收发部分与无线基站的基带数字信号处理部分在模拟中频处分开，从而形成远端射频前端设备与室内单元，将实现模拟射频收发的远端射频前端设备拉远至天线附近，远端射频前端设备与室内单元间采用模拟中频传输技术，可以用各种有线和无线传输手段相连接。连接的介质可以是中频电缆、光纤，以及微波接力设备等。连接方式可以是星形，也可以是串行。

一个容量足够大的基站，即基带处理能力足够大的公共室内单元，可以连接数个甚至数十个位于远端的远端射频前端设备中的模拟射频收发单元。而每个位于远端位置处的远端射频前端设备既可含一套模拟射频收发单元、连接一个天线，也可含多套模拟射频收发单元，连接多个天线，覆盖一个移动通信网中的小区。

这样的一个基站设备，可以连接数只至数十只容量相同或者不同的远端模拟射频收发单元，就可以同时支持数个至数十个宏小区、微小区及微微小区。在作工程设计时，在城市中心等地区，可以灵活的根据覆盖要求，组成成本低、覆盖良好的移动通信网；在远郊区和农村，可以大大扩大每个基站的覆盖范围，组成成本低、大区域覆盖的移动通信网。

本发明方案可以用图3所示结构进行说明。此基站设备的主体是室内单元300，室内单元300提供Iub接口354，供与系统的无线网络控制器(RNC)连接。

室内单元300内，含有控制与接口单元346，参考(基准)时钟单元345，多套完成基带数字信号处理的调制解调单元344(通常为每一个小区配置一套调制解调单元)，多套数字中频处理单元343(通常为每一个小区配置一套数字中频处理单元)。控制与接口单元346和多套调制解调单元344之间用高速数字总线353连接，控制与接口单元346通过控制总线352与室内单元的所有部分连接，多套数字中频处理单元343通过信号总线351与多套调制解调单元344连接。多套数字中频处理单元343完成收发中频信号的数字至模拟及模拟至数字的变换及滤波等信号处理，每套或者多套数字中频处理单元343共用一只模拟中频接口331、332、333等，如通过模拟中频接口331，利用光纤或中频电缆将室内单元300连接至室外部分的远端射频前端设备301、302、...、30k，通过模拟中频接口332，利用中频电缆或光纤连接至室外部分的远端射频前端设备311，通过模拟中频接口333，利用中频电缆或光纤连接至微波接力设备322，该微波接力设备322与远端的微波接力设备323通信，该微波接力设备323再通过中频电缆或光纤与远端射频前端设备325连接，从而实现室内单元与远端射频前端设备之间的无线连接。

远端射频前端设备301、302、...、30k采用串行连接，即室内单元300的模拟中频接口331先与远端射频前端设备30k连接，再由30k连接至其它远端射频前端设备，直至连接到最后一个远端射频前端设备301。连接方式也可为星形连接，即每个远端射频前端设备301、302、...、30k均通过中频传输媒质连接到室内单元300的各一个模拟中频接口上。

与室内单元300的模拟中频接口332连接的远端射频前端设备311具有多个天线，如图中所示的4个，相应的就有4套模拟射频收发单元。

远端射频前端设备301、302、...、30k及311、325，主要由模拟射频收发单元与中频接口两大部分组成，其中的模拟射频收发单元采用传统的基站无线设备的射频收发技术，如图1中所示结构，中频接口用于与室内单元的中频接口对应连接。

在这样一种基站设备中，上述模拟中频接口可能有多个，以连接至多个位于不同远端的远端射频前端设备或位于同一远端的多个射频前端设备，在远端形成一个个覆盖小区。

如果远端射频前端设备，如311、325，它们相对室内单元300是分散架设的，它们与室内单元300之间可以用星形连接，即室内单元300的一个中频接口332、333通过一条传输媒质对应连接至一个远端射频前端设备。如果远端射频前端设备，如301、302、...、30k，相对室内单元300是集中架设的，例如实现一幢或者邻近的几幢大楼内的室内外覆盖等，多个远端射频前端设备与室内单元300间的连接则可以使用串行连接，共同接入室内单元的一个中频接口331，而不需要让每个远端射频前端设备都使用一条传输媒介，来分别接入室内单元的多个中频接口。

本发明在使用模拟中频传输技术时，其中频接口部分在收发方向上分别采用分路、解码、变频与变频、编码、合路技术。图4中示出模拟中频传输过程中的频谱排列。在远端射频前端设备和室内单元之间，一般情况下，需要有如图3中所示的各种连接来传输业务中频信号。通常每个远端射频前端设备有：单个或者多个载波的业务中频信号；参考时钟，保证远端射频前端设备的频率稳准度；实时控制线及非实时监测控制总线信号。

本发明将上述室内单元至一个或多个远端射频前端设备的业务中频信号，先进行变频处理，再如图4中所示的按变频后的频率排序为信号1、2、3、...、m；将室内单元至一个或多个远端射频前端设备的实时控制线及非实时监测控制总线(可多至数十条)上的低速数字信号采用时分复用的方法合成一个高速数字信号，再用简单的调制方式，例如FSK或者BPSK，调制到一个或者多个载波频率上。对上述各种不同频率的信号与参考时钟合路，而形成如图4中所示频谱排列的一个宽带中频信号，提供给传输媒介传输。

图5中示出室内单元的中频接口400的结构，如图3中的中频接口331、332、333。在与远端射频前端设备连接的方向上，有连接发射光纤的接口411、连接发射中频电缆的接口410，连接接收光纤的接口413及连接接收中频电缆的接口412(可以提供光纤连接，也可提供中频电缆连接)。在与室内单元发射方向的连接上，有参考时钟460，n个业务中频信号471至47n，多条实时控制线462及非实时监测控制总线465，在与室内单元接收方向的连接上，有参考时钟480，n个业务中频信号481至48n，多条实时控制线482及非实时监测控制总线485。

中频接口400由频率合成器430、发送通道及接收通道组成，其中发送通道包括n只变频器441、442、443、...、44n，合路器420和编码器432；接收通道包括n只变频器451、452、453、...、45n，分路器421和解码器433。

在发送方向上，上述n个业务中频信号的载频及频谱带宽可能相同，也可能不同，它们均在n只变频器441、442、443、...、44n中按需要变换至不同载波频率(即为中频频率修改)。上述多条实时控制线462及非实时监测控制总线465上的多个低速数字信号将在编码器432中采用时分复用的方法合成一个高速数字信号，再用简单的调制方式，例如FSK或者BPSK，调制到一个或多个载波频率上。所有经过频率变换的信号和参考时钟，即n+2路输入一起进入合路器420，就形成了具有图4所示频谱的宽带中频发送信号。该信号可以直接连接至接口410，供发射中频电缆传输；也可以送至光调制器415变换为光信号，通过接口411发送到发射光纤上。

在接收方向上，当接收的宽带中频信号来自连接中频电缆的接口412时，接收宽带中频信号直接进入分路器421。当接收的宽带中频信号来自连接光纤的接口413时，接收光信号在光解调器416中变换成为接收宽带中频信号，再进入分路器421。

分路器421将接收宽带中频信号分为n+2路输出，其中1路经解码器433解调、解复用变换为实时控制线482信号和非实时监测控制总线485信号，再送入室内单元(此解码器433可为一个或多个，根据实际设计而定)；另一路为参考时钟480，其余n个接收业务中频信号经过n只变频器451、452、453、...、45n变换为基站室内单元所需要的、载频相同或者不同的接收中频信号481至48n(中频频率修改)，再送入室内单元中的数字中频处理单元，如图3中的343。接口电路400中的频率合成器430，为接口电路中所有变频器、编码器及解码器提供所需要的中频频率，其所提供的中频频率数值和数量根据具体设计确定。

中频接口400中的光调制器、光解调器均可使用成熟产品；分路器、合路器、频率合成器、变频器、编码器及解码器等均可使用众所周知的技术实现，不再详细描述它们的结构及工作原理。

图6示出远端射频前端设备，如图3中的远端射频前端设备301、302、...、30k、311、325中的中频接口500的结构，具有与图5所示中频接口400相同的结构。在与室内单元300中频接口连接的方向，有连接发射光纤的接口511，连接发射中频电缆的接口510，连接接收光纤的接口513及连接接收中频电缆的接口512。即中频接口可以提供光纤连接，也可提供中频电缆连接。

中频接口500由频率合成器530、发送通道及接收通道组成，其中发送通道包括n只变频器541、542、543、...、54n，合路器520和编码器532；接收通道包括n只变频器551、552、553、...、55n，分路器521和解码器533。

在中频接口500的发送方向侧，来自接口510的发射宽带中频信号直接进入分路器520。来自接口511的宽带中频发射光信号，在光解调器515中变换成为发射宽带中频信号再进入分路器520。分路器将此信号分为n+2路输出，其中一路为参考时钟560；另一路经解码器532解调、解复用变换为非实时监测控制总线565信号及多条实时控制线562信号，送远端射频前端设备的模拟射频发送单元；n个业务中频信号将在n只变频器541、542、543、...、54n中变换成相同或者不同载波频率的发射中频信号571至57n，送远端射频前端设备的模拟射频发送单元。

在中频接口500的接收方向侧，有来自室外部分模拟射频接收单元的n个业务中频信号581至58n、非实时监测控制总线585信号、实时控制线信号582以及所需要的参考时钟580。n个业务中频信号的载波频率及频谱宽带可能相同，也可能不同，它们分别在n只变频器551、552、553、...、55n中变换至所需要的载波频率。实时控制线信号582与非实时监测控制总线585上的多个低速数字信号在编码器533中通过采用时分复用的方法合成一个高速数字信号，再用简单的调制方式，例如FSK或者BPSK，调制到一定载波频率。所有经过频率变换的信号及参考时钟一起进入合路器521，即n+2路输入，就形成了具有图4所示频谱的宽带中频信号。该宽带中频信号可以直接连接至接口512，由中频电缆传输；也可以送至光调制器516变换为光信号，供接口513上的接收光纤传输。

接口电路500中的频率合成器530，为所有变频器、编码器及解码器提供所需要的中频频率，其所提供的中频频率数值和数量则根据具体设计确定。

接口电路500中的光调制器、光解调器可采用成熟产品；分路器、合路器、频率合成器、变频器、编码器及解码器等均可使用众所周知的技术实现，故不再详细描述它们的结构与工作原理。

图7示出本发明使用的微波接力设备600的结构，即图3中的322、323。微波接力设备600主要包括天线601、收发双工器602、微波接收机603、微波发射机605、微波本振604及监控与接口606。

微波接收机603仅为一只低噪声下变频器，将接收到的微波信号变换为如图4中所示频谱的宽带中频并放大到所需电平；微波发射机605仅为一只上变频器，将待发射的如图4所示频谱的宽带中频变换到微波再放大到所需电平；微波本振604提供微波收、发信机所需本振；监控与接口单元606将提供中频电缆接口610、612或者光纤接口611、613，以连接至室内单元(作为322的情况)或者连接至远端射频前端设备(作为323的情况)。

微波接收机603输出的宽带中频信号送至监控与接口606中的合路器614，与本微波接力设备经编码器615处理后的控制与监测信号合路，通过接口610提供中频电缆传输，或者该合路信号经光调制器616调制后，通过接口611提供光纤传输。来自光纤传输的输入接口613的光信号经光解调器619转换为宽带中频信号后送分路器618，从接口612输入的宽带中频信号直接送分路器618，分路器618将输入的宽带中频信号分为3路：参考时钟直接送微波本振604；控制信号622经解码器617获得；而完整的业务中频信号621直接馈送至微波发射机605，微波接力设备发送全部业务中频信号，参考时钟、实时与非实时控制信号。

上述光调制器、光解调器、分路器、合路器、编码器、解码器等采用与图5、图6所示相同的部件，都是使用成熟技术实现的。

该微波接力设备必须工作在厘米波的高频段或者毫米波频段，以提供足够的中频带宽。

图8中示出本发明采用模拟中频传输技术时各远端射频前端设备的串行连接实现方法，如图3中的301、302、...、30k所示的连接结构。

室内单元的中频接口400，其收、发业务中频及监控信号应包括模拟射频收发单元所需要的所有内容。在此中频接口400的发射中频电缆接口410/1，通过中频电缆连接至远端射频前端设备30k的中频输入口801(也可在中频接口400的发射中频光纤接口411通过光纤连接至远端的模拟射频收发单元30k)，宽带中频送至分路器811分为4路，其中3路送至此远端射频前端设备30k，包括：参考时钟840、业务中频送变频器821及实时控制及非实时监测控制信号送解码器822。业务中频由变频器821改变为该远端射频前端设备30k所需要的中频846，实时控制及非实时监测控制信号由解码器822恢复为此射频收发单元所需要的形式844、845。第4路(包括其它k-1组业务中频及参考时钟、实时控制及非实时监测控制信号)则完整地放大后送到发射接口804，以用中频电缆(或者光纤)传输至下一个远端射频前端设备，如302。

来自30k上一个远端射频前端设备，如302传输来的宽带中频信号从接口803进入合路器812，它将与本远端射频前端设备30k的、准备向室内单元传输的两类中频信号合路。上述准备向室内单元传输的两类中频信号包括需经变频器824改变到所需载频的业务中频信号842及需经过编码器823处理的监测控制信号843。合路器812的输出经放大后，送发射接口802，用中频电缆传输至室内单元接口400的连接中频电缆的接收接口412/3(或者用光纤传输至室内单元接口400的连接光纤的接收接口413)。图中模块800为远端射频前端设备的模拟射频收发单元。

对此串行连接的各个远端射频前端设备301、302、...、30k，其接口和信号处理的方法是完全相同的。但对每个具体的远端射频前端设备，其业务中频及控制信号占用不同的载波频率，各个远端射频前端设备的业务中频及控制信号所占用的不同载波频率排列为如图4所示的宽带中频频谱。

本发明将无线基站设备中的模拟射频收发部分与基带数字信号处理部分的物理连接，从模拟中频处分开，将含有中频输入、输出处理的模拟射频收发部分拉远至天线附近的远端射频前端设备中，将含有中频输入、输出处理的基带数字信号处理部分保留在室内单元中，室内单元与远端射频前端设备间使用模拟中频传输技术，可用各种有线或无线传输手段相连接。连接的介质可以是中频电缆、光纤以及微波接力设备等。各远端射频前端设备可采用星形方式，也可以采用串行方式与室内单元连接。一个容量足够大的基站，即数字基带处理能力足够大的公共室内单元，可以连接数只，甚至数十只远端射频前端设备。

本发明通过在基站设备的室内单元中设置模拟中频传输接口，将基站设备室内单元必须传输给远端模拟射频收发单元的参考时钟，至多个射频收发单元的业务中频信号通过载波变频处理使之按不同频率排列，并将实时控制线及非实时监测控制总线(可多至十数条)上的低速数字信号采用时分复用的方法先合成一条高速数字信号，再用简单的调制方式，例如FSK或者BPSK，调制到一定载波频率。将上述各种不同频率的信号合路，就可以形成一个宽带中频，由中频传输媒介方便地传输到各个射频收发单元。

本发明通过在基站设备的各远端射频前端设备中设置模拟中频传输接口，对来自室内单元的宽带中频进行分路，分出每个射频收发单元所需的参考时钟、至射频收发单元的业务中频信号和实时控制线及非实时监测控制总线信号。

本发明提出的用中频传输技术实现基站设备射频拉远的设计方法及中频接口，对具有多套天线及多套射频收发单元的远端射频前端设备或者多个远端射频前端设备，都可使用一对传输媒质与基站设备的公用基带数字信号处理部分连接，并可实现星形和串行连接。本发明技术实现方便、成本低廉又可以解决目前使用的射频拉远技术所难以解决的问题。

Claims (12)

1.一种基站设备实现射频拉远的中频传输方法，其特征在于：

将基站设备分为一个以上的远端射频前端设备和一个公共的室内单元，远端射频前端设备包括模拟射频收发单元和中频接口，室内单元包括中频接口和基带数字信号处理单元，室内单元的中频接口与远端射频前端设备的中频接口间通过中频传输媒介连接；

中频接口将多个业务中频信号、多个实时控制与非实时监测控制信号和参考时钟合路成一个宽带中频信号发送到所述的中频传输媒介上传输，和将来自中频传输媒介上的一个宽带中频信号分路成多个业务中频信号、多个实时控制与多个非实时监测控制信号和参考时钟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的合路包括：

a1)对每个业务中频信号进行载频变换，变换成为不同中频频率的载频信号；

b1)将多个低速数字的实时控制与非实时监测控制信号时分复用为一个高速数字信号，再将该高速数字信号调制到一个或多个与上述业务中频不同的中频载频上；

c1)将步骤a1、b1获得的载频信号与参考时钟按频率排序合路成所述的一个宽带中频信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的分路包括：

a2)对所述的宽带中频信号进行分路，分路出参考时钟、多个业务中频的载频信号和一个或多个实时控制与非实时监测控制信号的载频信号；

b2)对每个业务中频的载频信号按需要进行载频变换；

c2)对一个或多个实时控制与非实时监测控制信号的载频信号进行解调、解复用为多个实时控制与非实时监测控制信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述的中频传输媒介是中频电缆时，是将合路后的所述宽带中频信号直接发送到中频电缆上传输，和对来自中频电缆上的所述宽带中频信号直接进行所述的分路。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述的中频传输媒介是光纤时，是将合路后的所述宽带中频信号先调制成光信号，再发送到光纤上传输，和对来自光纤上的光信号先解调成所述宽带中频信号，再进行所述的分路。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述的中频传输媒介是微波接力设备时，是将合路后的所述宽带中频信号送微波接力设备，由微波接力设备进行无线发送，和由微波接力设备进行无线接收，并对接收的所述宽带中频信号进行所述的分路。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的微波接力设备工作在厘米波或毫米波频段，以支持所述宽带中频信号的中频带宽。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述一个以上远端射频前端设备的中频接口与一个公共的室内单元的中频接口间通过所述的中频传输媒介采用星形连接方式连接。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述一个以上远端射频前端设备的中频接口与一个公共的室内单元的中频接口间通过所述的中频传输媒介采用串形连接方式连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的串行连接方式，包括：

从与室内单元连接的第一个远端射频前端设备开始，串行连接中的各个远端射频前端设备的中频接口，只从宽带中频信号中分路出本远端射频前端设备的参考时钟、业务中频和实时控制与非实时监测控制信号，并将宽带中频信号中的其余信号传送给与其串接的下一个远端射频前端设备的中频接口，直至最后一个远端射频前端设备；

从最后一个远端射频前端设备开始，串行连接中的各个远端射频前端设备的中频接口，只将本远端射频前端设备的参考时钟、业务中频和实时控制与非实时监测控制信号，合路到宽带中频信号中并传输给与其串接的上一个远端射频前端设备的中频接口，直至与室内单元连接的第一个远端射频前端设备。

11.一种基站设备实现射频拉远的中频接口，其特征在于包括：

频率合成器、接收通道部分和发送通道部分；

所述的发送通道部分包括n个变频器、编码器和合路器，n＝1，2，...；n个变频器对应n个业务中频进行载波频率变换，变换后的n个业务中频送所述的合路器；编码器将多条实时控制线及多条非实时监测控制总线上的多个低速数字信号时分复用成一个高速数字信号并调制到至少一个载波频率上，该至少一个载波频率送所述的合路器；所述的合路器将载波频率变换后的n个业务中频、控制信号调制后的至少一个载波频率及参考时钟按频率排序，合路成一个宽带中频信号，发送到中频传输介质上传输；

所述的接收通道部分包括n个变频器、解码器和分路器，n＝1，2，...；分路器将来自中频传输介质上的宽带中频信号分路成n+2路输出，其中1路输出经解码器解调、解复用变换为多条实时控制线及多条非实时监测控制总线信号，另1路输出为参考时钟，n路输出经n个变频器变换成n个业务中频频率；

所述的频率合成器为接收通道部分的n个变频器、解码器和发送通道部分的n个变频器、编码器提供所需的中频信号。

12.根据权利要求11所述的接口，其特征在于：还包括一个光调制器和光解调器；光调制器将由合路器合路输出的宽带中频信号凋制成光信号，再发送到光纤上传输；光解调器将来自光纤上的光信号解调成所述的宽带中频信号，再传送给所述的分路器。

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