CN201039170Y - 移频直放站与移频系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种移频直放站与移频系统，所述移频直放站包括：接收单元、变频单元和发送单元。所述接收单元，用于接收来自基站、移动台以及移频直放站的信号；所述变频单元，当接收到基站信号时，将基站信号频率搬移到下行中继频率；当接收到移动台信号时，将移动台信号频率搬移到上行中继频率；当接收到移频直放站的上行信号时，将所述上行信号频率还原为移动台信号频率；当接收到移频直放站的下行信号时，将所述下行信号频率还原为基站信号频率；所述发送单元，用于发送经过变频的信号；所述下行中继频率和所述上行中继频率位于110MHz到580MHz之间。本实用新型通过采用低频进行中继传输能够有效增加基站的覆盖范围。

Description

移频直放站与移频系统

技术领域

本实用新型关于无线通信领域，特别关于一种移频直放站与移频系统。

背景技术

移动通信系统主要包括：数字集群通信系统、码分多址CDMA 800MHz公用移动通讯系统、GSM公用移动通信系统、WCDMA第三代公用移动通信系统、TD-SCDMA第三代公用移动通信系统、CDMA2000第三代公用移动通信系统。这些公用移动通信系统频点如下表：

系统种类	上行频段	下行频段
			数字集群系统	806-821MHz	851-866MHz
CDMA系统	825-835MHz	870-880MHz
			GSM系统	885-915MHz	930-960MHz
WCDMA/CDMA2000第三代公用移动通信系统	分配给这些第三代公用移动通信系统使用的上行或下行频点。
			TD-SCDMA第三代公用移动通信系统	分配给TD-SCDMA第三代公用移动通信系统使用的TDD方式的频点。

无线通信技术的发展方便了人与人之间的沟通与交流，特别是小区制的蜂窝网技术实现了频率的复用，小区中的一个基站可以同时服务多个用户。然而，目前任何一种通信技术的覆盖区域都会出现弱信号区和盲区，而对一些偏远地区和用户数不多的盲区，要架设模拟或数字基站成本太高，基础设施也较复杂。为此，提供一种成本低、架设简单却具有小型基站功能的经济有效的设备——直放站是很有必要的。

直放站是在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。图1为现有技术中一种最简单的直放站原理图。如图所示：在下行方向，施主天线将接收到的基站信号由低噪声放大(LNA)和功率放大(PA)处理后，经过双工器从重发天线发给移动台。上行方向，重发天线将接收到的移动台信号低噪声放大和功率放大处理后，经过双工器从施主天线发给基站。监控处理单元主要监控上下行信号的同步均衡放大。

直放站根据是否进行了频率搬移可分为同频直放站和移频直放站。

(1)同频直放站，这是最常见的一种直放站，它仅仅是对原有频率的无线信号功率进行放大。如申请号为200420117366.9、名称为“3G移动通信无线直放站”的实用新型专利申请公开了一种可以为WCDMA或CDMA2000提供无线信号中继放大的直放站。其中，施主基站的射频信号为下行：2110-2170MHz，上行1920-1980MHz。该直放站将接收到的上行和下行信号通过频率选择模块滤波、并经过功率放大后进行发射。该直放站为3G网络提供了更好的覆盖效果。

(2)移频直放站，这种直放站按照其所处的位置及提供的功能可划分为主机和从机。下行方向：主机将基站信号的频率搬移到一个中继频率进行传输，然后移动台附近的从机将移频后的信号还原为基站信号后提供给移动台接收。上行方向的传输原理和下行方向类似。这种直放站由于采用不同于基站频率的中继频率进行传输，可以一定程度的避免直放站的信号对基站信号的干扰。然而，目前的移频直放站往往将频率搬移到较高的频段，如1.5GHz、1.8GHz等。在申请号为200510018495.1、发明名称为“一种ISM频段移动通信移频传输直放站”中，该移频直放站将基站频率搬移到2.4G的ISM频段进行传输。

众所周知：频率越高、空间衰耗较大、绕射障碍物的能力越差。将以上这些较高频率作为中继频率的移频直放站，其主机和从机的距离都不太远，而且它们的天线之间要求没有障碍物阻挡。因此，这样的直放站只适合于用在基站比较密集的城市、以及主机和从机之间的距离不太远的地方。而对于偏远的农村地区，由于很多要覆盖的地方距离移动基站较远、同时大多又有山体阻挡，使用以上的频率作为中继频率就不合适。如果有一种针对农村地区的移频直放站，能够将基站频率搬移到一个较低的频率范围进行传输，将能够大大增加基站信号的覆盖范围，并能够增强信号的绕射能力，满足村村通工程的需要。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种移频直放站与移频系统。该移频系统采用主机和从机结合的方式，针对农村地区村村通工程的需要，在主机和从机之间采用110MHz-580MHz的中继频率进行传输，可以有效的增加移动通讯网络覆盖范围，特别适用于一些距离遥远、环境恶劣的通信盲点地区。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种移频直放站。该移频直放站包括：接收单元、变频单元和发送单元。所述接收单元，用于接收来自基站、移动台以及移频直放站的信号；所述变频单元，当接收到基站信号时，将基站信号频率搬移到下行中继频率；当接收到移动台信号时，将移动台信号频率搬移到上行中继频率；当接收到移频直放站的上行信号时，将所述上行信号频率还原为移动台信号频率；当接收到移频直放站的下行信号时，将所述下行信号频率还原为基站信号频率；所述发送单元，用于发送经过变频的信号；所述下行中继频率和所述上行中继频率位于110MHz到580MHz之间。

所述下行中继频率或上行中继频率为单一频点或多个频点或一段频率范围。

所述接收单元是通过天线或基站耦合器和基站进行通信。

本实用新型还提供一种移频系统，该移频系统包括主机和从机。所述主机包括：施主单元、主机变频单元和主机中继单元。所述施主单元和主机变频单元相连：在下行方向接收基站信号并将其发给主机变频单元，在上行方向接收主机变频单元的信号并将其发给基站；所述主机变频单元和主机中继单元相连：在下行方向将基站信号的频率搬移到下行中继频率并将其发给主机中继单元，在上行方向将主机中继单元接收的信号频率还原为移动台信号频率并发给施主单元；所述主机中继单元：在下行方向将主机变频单元的信号发送给从机，在上行方向接收从机信号并发给主机变频单元；所述从机包括：从机中继单元、从机变频单元和重发单元，所述从机中继单元和所述从机变频单元相连，在下行方向接收主机信号并将其发给从机变频单元，在上行方向接收从机变频单元的信号并将其发给主机；所述从机变频单元和所述重发单元相连，在下行方向将主机信号的频率还原为所述基站信号的频率并将其发给重发单元，在上行方向将重发单元接收的移动台信号频率搬移到上行中继频率并将其发给从机中继单元；所述重发单元，在下行方向将从机变频单元的信号发送给移动台，在上行方向接收移动台信号并将其发给从机变频单元；所述下行中继频率和所述上行中继频率位于110MHz到580MHz之间。

所述下行中继频率或上行中继频率为单一频点或多个频点或一段频率范围。

所述施主单元进一步包括施主天线、双工器、低噪声放大器和功率放大器。所述施主天线和所述双工器相连，接收下行基站信号，以及发送上行移动台信号；所述双工器分别连接所述低噪声放大器和功率放大器，用于提供上行和下行传输的通路；所述低噪声放大器和所述主机变频单元相连，用于放大下行基站信号；所述功率放大器和所述主机变频单元相连，用于放大上行移动台信号。

所述施主单元进一步包括基站耦合器和双工器；所述基站耦合器和所述双工器相连，用于提供基站和双工器的上行和下行信号的传输通道。所述双工器和所述主机变频单元相连，用于提供主机变频单元的上行和下行的传输通道。

所述施主单元为基站耦合器；所述基站耦合器和所述主机变频单元相连，用于提供基站和主机变频单元的上行和下行信号的传输通道。

本实用新型的移频系统采用主机和从机结合的方式，将主机和从机之间的传输频率确定在110MHz到580MHz之间，从该范围内任意选择2组频点(频段)作为上行和下行的中继频率。这种低频的移频直放站与移频系统不仅克服了现有直放站的缺点，同时具有以下优点：

1.由于频点在110MHz到580MHz之间的无线电波空中衰耗较小，传输的距离可以较远，所以本实用新型的主机和从机之间的距离可以较远。

2.由于频点在110MHz到580MHz之间的无线电波绕射能力较强，可以在一定障碍阻挡的情况下，实现电波的传输。即其主机和从机可以允许一定的障碍物阻挡。

本实用新型的移频直放站适合于村村通工程需要，可以很好地解决很多远离城镇、被大山阻隔的山村、厂矿、牧区或临时作业区的移动网络覆盖的问题。这些地点由于距离遥远、环境恶劣、投入巨大而一直处于通信的盲点，使用传统的手段解决这些点要浪费大量的人力、物力。本实用新型主要是针对这种偏远地点的村村通要求而发明的。

附图说明

图1为现有技术直放站原理图；

图2为本实用新型移频系统原理图；

图3为本实用新型移频系统“空中耦合”示意图；

图4为本实用新型移频系统“直接耦合”示意图；

图5为本实用新型移频系统的主机框图；

图6为本实用新型移频系统的从机框图；

图7为本实用新型移频系统的主机详细结构图；

图8为本实用新型移频系统的从机详细结构图；

图9为本实用新型移频直放站原理图；

图10为本实用新型移频直放站所组成的移频系统直接耦合方式一原理图；

图11为本实用新型移频直放站所组成的移频系统直接耦合方式二原理图；

图12为本实用新型移频直放站所组成的移频系统直接耦合方式三原理图；

图13为本实用新型移频直放站电路图一；

图14为本实用新型移频直放站电路图二；

图15为本实用新型移频直放站变频单元详细电路图一；

图16为本实用新型移频直放站变频单元详细电路图二。

具体实施方式

本实用新型提供一种移频直放站，以解决村村通工程的需求，实现农村移动通信信号的大范围覆盖。本实用新型的移频直放站将下行基站信号以及上行移动台信号的频率搬移到110MHz-580MHz进行中继传输，然后在信号接收端将信号频率还原为原始发送的信号频率，供接收端进行接收。由于采用较低的频率进行中继传输，本实用新型的移频直放站比传统直放站传输距离更远，对障碍物的绕射能力也更强。

本实用新型以GSM基站和CDMA基站为例进行说明，然而本实用新型同样适用于其它类型的基站，只要所采用的移频直放站将该类型基站信号的频率搬移到110MHz-580MHz进行中继传输都属于本实用新型保护范围之内。

实施例1：

本实用新型提供一个移频系统。图2为本实用新型移频系统原理示意图。如图所示，本实用新型的移频系统由主机和从机构成。以下行方向为例，主机接收基站信号，并将GSM/CDMA信号的频率降到位于110MHz-580MHz范围内的下行中继频率进行传输；从机接收主机信号，将下行中继频率还原为基站频率并将还原后的信号发给移动台使用。上行方向原理和上行方向类似：从机接收移动台信号并将该信号的频率降到位于110MHz-580MHz范围内的上行中继频率进行传输；主机接收从机信号，将上行中继频率还原为移动台信号的频率并发给基站。

本实用新型上行中继频率和下行中继频率均位于110MHz-580MHz之间，实施者可根据实际需要来选择，在此频率范围进行信号传输能够使传输范围更广而且能够绕过一些大的障碍物，非常适于在广大农村进行实施。并且，本实用新型的移频系统支持单信道、多信道以及宽频传输，因此，本实用新型的移频系统可以仅仅将基站信号的一个频点通过中继频率信号移到远端，或将基站信号的2个或多个频点通过中继频率信号移到远端；或将基站信号的一段频率范围内的所有载频都通过中继频率移到远端。

并且，图2中的主机既可以通过天线和基站进行通信也可以通过基站耦合器和基站进行通信，前者称为“空中耦合”、后者称为“直接耦合”。耦合器具有信号分配及合成的功能，基站耦合器可以将基站的下行发射信号分配一定比例给主机的接收，也可以将主机的上行信号与基站天线接收的信号按一定的比例进行合成后传递给基站。一般通过同轴射频电缆实现耦合器和基站以及主机之间的连接。

图3和图4分别为单信道时“空中耦合”和“直接耦合”的原理示意图，下行方向：主机将基站信号的载频f1搬移到载频f3进行传输，然后从机将载频f3重新搬移到f1并发给移动台；上行方向：从机将移动台的载频f2搬移到载频f4进行传输，然后主机将载频f4重新搬移到f2并发给基站。

图5和图6分别为本实用新型移频系统的主机和从机框图。如图5所示，本实用新型移频系统的主机包括施主单元、主机变频单元和主机中继单元。施主单元和主机变频单元相连，主机变频单元和主机中继单元相连。如图6所示，本实用新型移频系统的从机包括从机中继单元、从机变频单元和重发单元。从机中继单元和从机变频单元相连，从机变频单元和重发单元相连。

在下行方向：施主单元接收基站信号并将其发给主机变频单元，主机变频单元根据需要将基站信号的一个频点或多个频点或一段频率范围搬移到下行中继频率并将搬移后的信号发给主机中继单元，该下行中继频率位于110MHz-580MHz之间，由实施者根据需要任意选择。主机中继单元将主机变频单元的信号发送给从机。从机中继单元接收主机信号并将其发送给从机变频单元，从机变频单元将该信号的频率还原为原始基站信号的频率并发给重发单元，重发单元将还原后的基站信号发给移动台。例如：将基站下行的954.000MHz的信号变频到中继频点为164.500MHz的信号进行空中传送，从机接收到该164.500MHz后再变频为基站的下行954.000MHz信号传递给移动台终端。

在上行方向：重发单元接收移动台信号并将其发给从机变频单元，从机变频单元根据需要将移动台信号的一个频点或多个频点或一段频率范围搬移到上行中继频率并将搬移后的信号发给从机中继单元，该上行中继频率位于110MHz-580MHz之间，不同于下行中继频率，由实施者根据需要任意选择。从机中继单元将从机变频单元的信号发送给主机。主机中继单元接收从机信号并将其发送给主机变频单元，主机变频单元将该信号的频率还原为原始移动台信号的频率并发给施主单元，施主单元将还原后的移动台信号发给基站。例如：将从机将接收到移动台上行909.000MHz的信号变频到中继频点为154.500MHz信号进行空中传送，主机机接收到该154.500MHz后再变频为移动台的上行909.000MHz信号传递给基站。

图7和图8分别为本实用新型移频系统采用“空中耦合”方式时主机和从机的详细结构图。如图所示，施主单元进一步包括施主天线、双工器、低噪声放大器和功率放大器。施主天线和双工器相连，双工器分别和低噪声放大器(简称：低噪放)以及功率放大器(简称：功放)相连。施主天线用于接收下行基站信号以及发送上行移动台信号；双工器用于提供上行和下行传输的通路；低噪放用于放大下行基站信号；功放用于放大上行移动台信号。主机中继单元和从机中继单元以及重发单元的结构和施主单元类似，都包括天线、双工器、低噪放和功放，详见图7和图8。主机变频单元和从机变频单元在一个优选的实施例中不仅包括变频器，还包括滤波器用于过滤带外信号，以获得所需要频率的信号。主机变频单元和从机变频单元的详细电路图参见图15和图16。

实施例2：

本实用新型还提供一种移频直放站。图9为本实用新型移频直放站的原理图。从图中可知，该移频直放站同时具有主机和从机的功能，最简单的移频系统即可由两个移频直放站组成，一个和基站相连，充当主机；另一个和移动台相连，充当从机。如图9所示，本实用新型的移频直放站包括：接收单元、变频单元和发送单元。其中，接收单元接收来自基站、移动台以及移频直放站的信号；变频单元对接收的信号进行频率搬移，当接收到基站信号时，将基站信号频率搬移到下行中继频率；当接收到移动台信号时，将移动台信号频率搬移到上行中继频率；当接收到移频直放站的上行信号时，将所述上行信号频率还原为移动台信号频率；当接收到移频直放站的下行信号时，将所述下行信号频率还原为基站信号频率。发送单元发送经过变频的信号。其中，下行信号的频率和上行信号的频率位于110MHz到580MHz之间。

当接收的信号为基站信号时，发送单元将经过变频的信号发给位于移动台附近的移频直放站，由它将信号重新还原为基站信号并发给移动台；当接收的信号为移动台信号时，发送单元将经过变频的信号发给位于基站附近的移频直放站，由它将信号还原为移动台信号并发给基站；当接收的信号为其它移频直放站的下行信号时，该移频直放站将其频率还原为基站信号的频率并发给移动台；当接收的信号为其它移频直放站的上行信号时，该移频直放站将其频率还原为移动台信号的频率并发给基站。

图10-图12为由本实施例的移频直放站所组成的移频系统采用“直接耦合”时三种不同方式的原理图。当基站和施主单元之间采用“直接耦合”方式时，根据系统需要信号的强度，其施主单元也可以包括耦合器、双工器；如果基站的信号是收发分开的，直接耦合的方式也可以仅仅包括2个耦合器。

图13和图14分别为本实用新型移频直放站的两种电路图。如图所示，该移频直放站还包括用于对各部分进行控制的控制单元以及为各部分提供电能的电源单元。其中，控制单元具有参数检测、故障告警、配置设置等功能，例如：可以检测各个模块的工作温度、各个模块的运行参数等，设备过温告警、过功率告警、本振失锁告警等，可以设置频点、设置ALC等参数。MODEM主要用来进行远程通讯，将可以通过data、SMS、GPRS等方式远程对设备进行管理，设备也可以通过MODEM将设备的运行状态上报给管理中心。另外，图14中的合路器用于在将多个载频进行频谱搬移时，对多路信号的合并。

图15和图16为本实施例移频直放站的变频单元详细电路图。其中图15为一次变频电路图。如图15所示，对于一次移频的情况，该变频单元包括滤波器、放大器、混频器、放大器、滤波器等；进入变频单元的信号经过滤波器，在放大后与适当的高精度本振进行混频产生输出信号，再经过放大和滤波后进行输出。采用一次移频，系统的效率会比较高，但由于都是采用带通滤波器，所以要求中继频率比较干净，才不会对系统产生影响。

图16为二次变频电路图。如图16所示，对于二次移频的情况，该变频单元包括滤波器、放大器、混频器、放大器、滤波器、混频器、放大器、滤波器等；进入变频单元的信号经过滤波器，在放大后与适当的高精度本振进行混频产生中频信号，再经过放大和中频滤波后，产生通带仅仅为信号带宽的中频信号再进行二次混频产生输出信号，再经过放大和滤波后进行输出。

本实用新型的移频系统采用主机和从机结合的方式，将主机和从机之间的传输频率确定在110MHz到580MHz之间，从该范围内任意选择2组频点(频段)作为上行和下行的中继频率。这种低频的移频直放站与移频系统不仅克服了现有直放站的缺点，同时具有以下优点：

1.由于频点在110MHz到580MHz之间的无线电波空中衰耗较小，传输的距离可以较远，所以本实用新型的主机和从机之间的距离可以较远。

2.由于频点在110MHz到580MHz之间的无线电波绕射能力较强，可以在一定障碍阻挡的情况下，实现电波的传输。即其主机和从机可以允许一定的障碍物阻挡。

本实用新型的移频直放站适合于村村通工程需要，可以很好地解决很多远离城镇、被大山阻隔的山村、厂矿、牧区或临时作业区的移动网络覆盖的问题。这些地点由于距离遥远、环境恶劣、投入巨大而一直处于通信的盲点，使用传统的手段解决这些点要浪费大量的人力、物力。

以上具体实施方式仅用于说明本实用新型，而非用于限定本实用新型。

Claims (8)

1.一种移频直放站，其特征在于，所述移频直放站包括：接收单元、变频单元和发送单元；

所述接收单元，用于接收来自基站、移动台以及移频直放站的信号；

所述变频单元，当接收到基站信号时，将基站信号频率搬移到下行中继频率；当接收到移动台信号时，将移动台信号频率搬移到上行中继频率；当接收到移频直放站的上行信号时，将所述上行信号频率还原为移动台信号频率；当接收到移频直放站的下行信号时，将所述下行信号频率还原为基站信号频率；

所述发送单元，用于发送经过变频的信号；

所述下行中继频率和所述上行中继频率位于110MHz到580MHz之间。

2.根据权利要求1所述的移频直放站，其特征在于，所述下行中继频率或上行中继频率为单一频点或多个频点或一段频率范围。

3.根据权利要求1所述的移频直放站，其特征在于，所述接收单元是通过天线或基站耦合器和基站进行通信。

4.一种移频系统，包括主机和从机，其特征在于，

所述主机包括：施主单元、主机变频单元和主机中继单元，

所述施主单元和主机变频单元相连：在下行方向接收基站信号并将其发给主机变频单元，在上行方向接收主机变频单元的信号并将其发给基站；

所述主机变频单元和主机中继单元相连：在下行方向将基站信号的频率搬移到下行中继频率并将其发给主机中继单元，在上行方向将主机中继单元接收的信号频率还原为移动台信号频率并发给施主单元；

所述主机中继单元：在下行方向将主机变频单元的信号发送给从机，在上行方向接收从机信号并发给主机变频单元；

所述从机包括：从机中继单元、从机变频单元和重发单元，

所述从机中继单元和所述从机变频单元相连，在下行方向接收主机信号并将其发给从机变频单元，在上行方向接收从机变频单元的信号并将其发给主机；

所述从机变频单元和所述重发单元相连，在下行方向将主机信号的频率还原为所述基站信号的频率并将其发给重发单元，在上行方向将重发单元接收的移动台信号频率搬移到上行中继频率并将其发给从机中继单元；

所述重发单元，在下行方向将从机变频单元的信号发送给移动台，在上行方向接收移动台信号并将其发给从机变频单元；

所述下行中继频率和所述上行中继频率位于110MHz到580MHz之间。

5.根据权利要求4所述的移频系统，其特征在于，所述下行中继频率或上行中继频率为单一频点或多个频点或一段频率范围。

6.根据权利要求4所述的移频系统，其特征在于，所述施主单元进一步包括施主天线、双工器、低噪声放大器和功率放大器；

所述施主天线和所述双工器相连，接收下行基站信号，以及发送上行移动台信号；

所述双工器分别连接所述低噪声放大器和功率放大器，用于提供上行和下行传输的通路；

所述低噪声放大器和所述主机变频单元相连，用于放大下行基站信号；

所述功率放大器和所述主机变频单元相连，用于放大上行移动台信号。

7.根据权利要求4所述的移频系统，其特征在于，所述施主单元进一步包括基站耦合器和双工器；

所述基站耦合器和所述双工器相连，用于提供基站和双工器的上行和下行信号的传输通道；

所述双工器和所述主机变频单元相连，用于提供主机变频单元的上行和下行的传输通道。

8.根据权利要求4所述的移频系统，其特征在于，所述施主单元为基站耦合器；

所述基站耦合器和所述主机变频单元相连，用于提供基站和主机变频单元的上行和下行信号的传输通道。

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