CN1917714A - 用交换单元连接天线与信号处理单元的方法及其交换单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天线收发信号处理技术领域，其特征在于，在天线和信号处理单元之间连接一个交换单元，该交换单元的主体是一个全光交换机或商用网络交换机或商用电路交换机或其他交换机，交换单元内设有N个外设天线接口和M个外设单元接口，N＞＝1，M＞＝1，分别通过连接线缆与天线或信号处理单元相连，针对不同的天线输入信号，或信号处理单元输出信号，在该交换单元内配置不同的信号变换或控制电路。本发明可实现多路信号在进入信号处理单元之前或者通过信号处理单元处理输出之后的多路交换功能。

Description

用交换单元连接天线与信号处理单元的方法及其交换单元

技术领域

本发明可应用于通信系统领域，是一种新型的用于连接天线和信号处理单元的方法及其设备结构。

背景技术

传统无线通信系统中，天线接收的模拟射频信号，通过传输线缆送入信号处理单元，再经过下变频和AD(模拟/数字)转换，成为基带数字信号，然后进行基带信号处理，如图1所示，其中一个信号处理单元可能连接有一根或者多根天线。

在现有的GSM/CDMA等公共蜂窝通信网络中，网络基站设备对应于图1中的信号处理单元，室内/室外天线对应于图1中的天线，一般是通过光纤、电缆等将天线和信号处理单元直接连接起来。在现有的无线局域网中，一般一个AP(Access Point，接入点设备)就包含了天线和信号处理单元，对于设有外接天线接口的AP，其外接天线则对应于上图中的天线，AP对应于上图中的信号处理单元，两者之间则一般通过线缆直接连接。

在上述信号处理流程中，还可能在天线端进行部分信号处理功能，例如将天线接收到的射频信号进行下变频，变为中频模拟信号，再传输给信号处理单元，或者将射频信号进行下变频和AD变换后，将中频数字信号传输给信号处理单元等。因此根据下变频和AD/DA变换等功能所承载的位置不同，天线和信号处理单元存在如下几类：

	天线及其完成的功能	信号处理单元及其完成的功能	连接线缆上传输的信号类型
				1	射频信号的收发	上下变频、AD/DA变换、基带数字信号处理	射频模拟信号
2	射频信号的收发、上下变频(至中频)	AD/DA变换、数字上下变频、基带数字信号处理	中频模拟信号
				3	射频信号的收发、上下变频	AD/DA变换、基带数字信号处理	基带模拟信号
4	射频信号的收发、上下变频、AD/DA变换	基带数字信号处理	基带数字信号
				5	射频信号的收发、上下变频(至中频)、AD/DA变换	数字上下变频、基带数字信号处理	中频数字信号

6

射频信号的收发、AD/DA变换

数字上下变频、基带数字信号处理

射频数字信号

                    表1：传输信号分类

上述结构的特征在于：一根天线对应于一路信号处理，每根天线上收发的信号将直接与信号处理单元相连接，天线和信号处理单元之间存在固定的拓扑映射关系。

以下本文中所说的天线、信号处理单元、连接线缆是对上表中各种类型的通称。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过交换单元连接天线和信号处理单元并支持多路信号的交换功能的方法，及其交换单元的设计与实现。

本发明所述的通过交换单元连接天线和信号处理单元的方法，其特征在于：该交换单元设有N个外设天线接口和M个外设单元接口，N＞＝1，M＞＝1，分别通过连接线缆与天线或信号处理单元相连，实现多路信号在进入信号处理单元之前或者通过信号处理单元处理输出之后的多路信号交换功能；其所说的天线是指天线，或者包括天线和天线信号处理模块在内的组合。

本发明所述的交换单元，其特征之一在于，含有：

N×M的全光交换机，采用包括空分交换、时分交换、波分交换、码分交换在内的任何一种全光交换技术，实现光信号的交换功能，N＞＝1，M＞＝1；

N个外设天线接口，其中，每一个外设天线接口一端通过光纤线缆与一个天线相连，而另一端通过光纤与所述的全光交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，其中，每一个外设单元接口一端通过光纤线缆与一个信号处理单元相连，而另一端通过光纤与所述的全光交换机的相应端口相连。

本发明所述的交换单元，其特征之二在于，含有：

网络交换机，由商用网络交换机构成，完成以太包的交换功能；

N个外设天线接口，N＞＝1，其中，每一个外设天线接口其一端通过光纤与天线相连，而另一端通过光纤依次经过光电转换器、以太包处理器与所述的网络交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，M＞＝1，其中，每一个外设单元接口其一端接光纤后与一个信号处理单元相连，而另一端经光纤后依次通过光电转换器、以太包处理器后与所述网络交换机相应的端口相连；

所述光电转换器把外设天线接口或者外设单元接口所收到的光信号转换为电信号，并转换为对应的数字信号流，送往所述以太包处理器；同时把来自以太包处理器的需要发送到外设天线接口或外设单元接口上的数字信号流，转换为指定载波频率的光信号；

所述的以太包处理器把来自所述光电转换器的数字信号流，按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组成以太包格式，送入所述网络交换机相应端口；同时，把来自网络交换机相应端口的以太包拆开，恢复成原始的数字信号流送往所述光电转换器。

本发明所述的交换单元，其特征之三在于，含有：

网络交换机，由商用网络交换机构成，完成以太包的交换功能；

N个外设天线接口，N＞＝1，其中，每一个外设天线接口其一端通过电缆或以太网线与天线相连，而另一端通过电缆或以太网线经以太包处理器后与所述的网络交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，M＞＝1，其中，每一个外设单元接口其一端经电缆或以太网线与一个信号处理单元相连，而另一端通过电缆或以太网线经以太包处理器后与所述网络交换机相应的端口相连；

所述的以太包处理器把来自外设天线接口或外设单元接口的数字信号流，按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组成以太包格式，送入所述网络交换机相应端口；同时，把来自网络交换机相应端口的以太包拆开，恢复成原始的数字信号流，送往所连接的外设天线接口或外设单元接口。

本发明所述的交换单元，其特征之四在于，含有：

网络交换机，由商用网络交换机构成，完成以太包的交换功能；

N个外设天线接口，N＞＝1，其中，每一个外设天线接口其一端通过电缆与天线相连，而另一端依次经过AD/DA转换器(数/模或模/数转换器)、以太包处理器与所述的网络交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，M＞＝1，其中，每一个外设单元接口其一端与一个信号处理单元相连，而另一端依次通过AD/DA转换器、以太包处理器后与所述网络交换机相应的端口相连；

所述AD/DA转换器把外设天线接口或者外设单元接口所收到的模拟信号转换为数字信号，并送往所述的以太包处理器；同时把来自所述的以太包处理器的需要发送到外设天线接口或外设单元接口上的数字信号流，转换为相应的模拟信号；

所述的以太包处理器把来自所述AD/DA转换器的数字信号流，按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组成以太包格式，送入所述网络交换机相应端口；同时，把来自网络交换机相应端口的以太包拆开，恢复成原始的数字信号流送往所述AD/DA转换器。

本发明所述的交换单元，其特征之五在于，含有：

N×M的电路交换机，N＞＝1，M＞＝1，由商用电路交换机构成，完成N路电信号和M路电信号之间的电路交换功能；

N个外设天线接口，其中，每一个外设天线接口一端与一个天线相连，而另一端与所述的电路交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，其中，每一个外设单元接口一端与一个信号处理单元相连，而另一端与所述的电路交换机的相应端口相连。

本发明可应用于通信系统之中，可在现有的通信设备，例如室内天线、室外天线、基站、AP等之间加载本发明提出的交换单元，即可实现多路信号在“进入信号处理单元之前”或者“通过信号处理单元处理输出之后”的交换功能。例如在现有蜂窝通信系统中，系统中的天线通过电缆、光纤等与基站相连；每个基站与固定的一根或者几根天线相连。本发明实施时，可将多根天线与交换单元的外设天线接口相连，将多个基站上的天线接口与交换单元的外设单元接口相连，使得天线与基站之间的连接关系可通过交换单元进行灵活配置。

附图说明：

图1：传统通信系统中天线与信号处理单元的连接方式；

图2：基于交换的天线与信号处理单元的连接方式；

图3：交换单元A型；

图4：交换单元B型；

图5：交换单元C型；

图6：交换单元D型；

图7：交换单元E型。

符号说明：

1：天线；

2：连接线缆；

3：外设天线接口；

4：外设单元接口；

5：光电转换器；

6：以太包处理器；

7：AD/DA转换器(数/模或模/数转换器)。

具体实现方式：

本发明的核心思想是在多路信号“进入信号处理单元之前”或者“通过信号处理单元处理输出之后”，支持多路信号的交换功能，使得多个信号处理单元和多根天线之间能够自由的进行信号的交换。其基本思想在于多根天线和多个信号处理单元之间增加了一种具有交换功能的连接设备，采用不同的配置，可以实现多路的模拟射频信号、数字信号、光信号的交换，使得多根天线和多个信号处理单元之间的拓扑映射关系不唯一，可根据需要修改它们之间的连接映射关系，进而提高系统的灵活性。如图2所示。

交换单元具有N个外设天线接口，M个外设单元接口(N和M是大于或者等于1的自然数)。每根天线通过连接线缆与一个外设天线接口相连，每个信号处理单元和交换单元的外设单元接口相连。如果信号处理单元本身设计有多个天线接口则允许其与交换单元上的多个外设单元接口相连。

来自N根天线的N路信号中，每一路信号都可通过交换送至任意一个或者多个信号处理单元上，来自M个信号处理单元的每一路信号也可以交换至任意一根或者多根天线上。

这里的连接线缆包括双绞线、电缆、以太网线、光纤等形式，分别传输电信号和光信号。

由表1可知，在“连接线缆”上传输的信号可分为模拟信号和数字信号两大类，其中1、2、3属于模拟信号，4、5、6属于数字信号。

针对连接线缆上传输的信号的种类以及连接线缆的材料不同，下面给出交换单元的具体实现方法。

1)交换单元A型：

当连接线缆为光纤时，连接线缆上传输的是光信号，交换单元结构及实现方式如下(记为A型)，如图3所示。

N个外设天线接口和M个外设单元接口直接与N×M的全光交换机相连，这里的全光交换机可能采用空分交换、时分交换、波分交换、码分交换等各种全光交换技术。

2)交换单元B型：

当连接线缆为光纤，且传输数字信号时，交换单元结构及实现方式如下(记为B型)，如图4所示。

交换单元B型的组成包括外设天线接口、外设单元接口、光电转换器、以太包处理器、网络交换机等：

●外设天线接口：用于和系统中的天线连接；

●外设单元接口：用于和系统中的信号处理单元连接；

●光电转换器：将外设天线接口或外设单元接口上接收到的光信号转换为电信号，

并恢复为对应的数字信号流；同时，将需要发送到外设天线接口或外设单元接口上的数字信号流，转换为指定载波频率的光信号；

●以太包处理器：将来自光电转换器的数字信号流按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组装成以太包格式；将来自网络交换机的以太包拆开，恢复成原始的数字信号流；

●网络交换机：可由商用网络交换机构成，完成基本的以太包交换功能；

3)交换单元C型：

当连接线缆为电缆、以太网线等形式时，其传输的信号为数字电信号，交换单元结构及实现方式如下(记为C型)，如图5所示。

交换单元C型的组成包括外设天线接口、外设单元接口、以太包处理器、网络交换机等：

●外设天线接口：用于和系统中的天线连接；

●外设单元接口：用于和系统中的信号处理单元连接；

●以太包处理器：将来自外设天线接口和外设单元接口的数字信号流按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组装成以太包格式；将来自网络交换机的以太包拆开，恢复原始的数字信号流，送给外设天线接口和外设单元接口；

●网络交换机：可由商用网络交换机构成，完成基本的以太包交换功能；

4)交换单元D型：

当连接线缆为电缆等，且传输模拟信号时，交换单元结构及实现方式如下(记为D型)，如图6所示。

交换单元D型的组成包括外设天线接口、外设单元接口、AD/DA转换器、以太包处理器、网络交换机等：

●外设天线接口：用于和系统中的天线连接；

●外设单元接口：用于和系统中的信号处理单元连接；

●AD/DA转换器：将外设天线接口和外设单元接口上接收到模拟电信号进行数字采样量化，形成数字信号流；同时，将需要发送到外设天线接口和外设单元接口上的数字信号流，转换成相应的模拟电信号；

●以太包处理器：将来自AD/DA转换器的数字信号流按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组装成以太包格式，将来自网络交换机的以太包拆开，恢复成原始的数字信号流；

●网络交换机：可由商用网络交换机构成，完成基本的以太包交换功能；

5)交换单元E型：

当连接线缆为电缆并传输模拟电信号时，交换单元结构及实现方式如下(记为E型)，如图7所示。

N个“外设天线接口”和M个“外设单元接口”直接与N*M的商用电路交换机相连，实现各路信号之间的电路交换。

Claims (11)

1、用交换单元连接天线与信号处理单元的方法，其特征在于，该交换单元设有N个外设天线接口和M个外设单元接口，N＞＝1，M＞＝1，分别通过连接线缆与天线或信号处理单元相连，实现多路信号在进入信号处理单元之前或者通过信号处理单元处理输出之后的多路信号交换功能。

2、根据权利要求1所说的用交换单元连接天线与信号处理单元的方法，其特征在于，所说的天线是指天线，或者包括天线和天线信号处理模块在内的组合。

3、根据权利要求1所说的用交换单元连接天线与信号处理单元的方法，其特征在于，所述的信号处理单元，当传输的信号为模拟信号时，该信号处理单元至少含有上下变频电路、AD/DA变换电路和基带信号处理电路。

4、根据权利要求1所说的用交换单元连接天线与信号处理单元的方法，其特征在于，所述的信号处理单元，当传输的信号为数字信号时，该信号处理单元至少包含基带数字信号处理电路，或者数字上下变频电路和基带数字信号处理电路的组合。

5、一种连接天线与信号处理单元的交换单元，其特征在于，含有：

N×M的全光交换机，采用包括空分交换、时分交换、波分交换、码分交换在内的任何一种全光交换技术，实现光信号的交换功能，N＞＝1，M＞＝1；

N个外设天线接口，其中，每一个外设天线接口一端通过光纤线缆与一根天线相连，而另一端通过光纤与所述的全光交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，其中，每一个外设单元接口一端通过光纤线缆与一个信号处理单元相连，而另一端通过光纤与所述的全光交换机的相应端口相连。

6、一种连接天线与信号处理单元的交换单元，其特征在于，含有：

网络交换机，由商用网络交换机构成，完成以太包的交换功能；

N个外设天线接口，N＞＝1，其中，每一个外设天线接口其一端通过光纤与天线相连，而另一端通过光纤依次经过光电转换器、以太包处理器与所述的网络交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，M＞＝1，其中，每一个外设单元接口其一端接光纤后与一个信号处理单元相连，而另一端经光纤后依次通过光电转换器、以太包处理器后与所述网络交换机相应的端口相连；

所述光电转换器把外设天线接口或者外设单元接口所收到的光信号转换为电信号，并转换为对应的数字信号流，送往所述以太包处理器；同时把来自以太包处理器的需要发送到外设天线接口或外设单元接口上的数字信号流，转换为指定载波频率的光信号；

所述的以太包处理器把来自所述光电转换器的数字信号流，按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组成以太包格式，送入所述网络交换机相应端口；同时，把来自网络交换机相应端口的以太包拆开，恢复成原始的数字信号流送往所述光电转换器。

7、一种连接天线与信号处理单元的交换单元，其特征在于，含有：

网络交换机，由商用网络交换机构成，完成以太包的交换功能；

N个外设天线接口，N＞＝1，其中，每一个外设天线接口其一端通过电缆或以太网线与天线相连，而另一端通过电缆或以太网线经以太包处理器后与所述的网络交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，M＞＝1，其中，每一个外设单元接口其一端经电缆或以太网线与一个信号处理单元相连，而另一端通过电缆或以太网线经以太包处理器后与所述网络交换机相应的端口相连；

所述的以太包处理器把来自外设天线接口或外设单元接口的数字信号流，按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组成以太包格式，送入所述网络交换机相应端口；同时，把来自网络交换机相应端口的以太包拆开，恢复成原始的数字信号流，送往所连接的外设天线接口或外设单元接口。

8、一种连接天线与信号处理单元的交换单元，其特征在于，含有：

网络交换机，由商用网络交换机构成，完成以太包的交换功能；

N个外设天线接口，N＞＝1，其中，每一个外设天线接口其一端通过电缆与天线相连，而另一端依次经过AD/DA转换器、以太包处理器与所述的网络交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，M＞＝1，其中，每一个外设单元接口其一端与一个信号处理单元相连，而另一端依次通过AD/DA转换器、以太包处理器后与所述网络交换机相应的端口相连；

所述AD/DA转换器把外设天线接口或者外设单元接口所收到的模拟信号转换为数字信号，并送往所述的以太包处理器；同时把来自所述的以太包处理器的需要发送到外设天线接口或外设单元接口上的数字信号流，转换为相应的模拟信号；

所述的以太包处理器把来自所述AD/DA转换器的数字信号流，按预先动态指定的源IP/物理地址和目的IP/物理地址组成以太包格式，送入所述网络交换机相应端口；同时，把来自网络交换机相应端口的以太包拆开，恢复成原始的数字信号流送往所述AD/DA转换器。

9、一种连接天线与信号处理单元的交换单元，其特征在于，含有：

N×M的电路交换机，N＞＝1，M＞＝1，由商用电路交换机构成，完成N路电信号和M路电信号之间的电路交换功能；

N个外设天线接口，其中，每一个外设天线接口一端与一个天线相连，而另一端与所述的电路交换机的相应端口相连；

M个外设单元接口，其中，每一个外设单元接口一端与一个信号处理单元相连，而另一端与所述的电路交换机的相应端口相连。

10、根据权利要求5～9中任何一项所述的一种连接天线与信号处理单元的交换单元，其特征在于，所述的信号处理单元，当传输的信号为模拟信号时，该信号处理单元至少含有上下变频电路、AD/DA变换电路和基带信号处理电路。

11、根据权利要求5～9中任何一项所述的一种连接天线与信号处理单元的交换单元，其特征在于，所述的信号处理单元，当传输的信号为数字信号时，该信号处理单元至少包含基带数字信号处理电路，或者数字上下变频电路和基带数字信号处理电路的组合。

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