CN201904922U - 一种数字移频压扩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种数字移频压扩系统，包括通过耦合器与基站连接的近端机、远端机、和操作维护中心，所述近端机与远端机上均连接有中继天线，近端机和远端机通过其上的中继天线传输信号连接，在所述远端机上还连接有重发天线，近端机、远端机分别与操作维护中心连接。本实用新型有效解决边远山区、丘陵地区、沙漠、草原、大江大河、铁路沿线、森林等复杂地形的信号覆盖问题，以及有效解决城市频率资源较为紧张的覆盖区；采用高效率紧凑型设计，在一定程度上提高了集成度和整机效率，进一步减少体积；增加功率能力，同时也降低了成本，增加了可靠性。

Description

一种数字移频压扩系统

技术领域

本实用新型涉及一种无线通信网中的压扩系统，具体是指一种数字移频压扩系统。

背景技术

边远地区移动通信的需求日益提高，由于这些地区受地理,经济条件的制约，通信状况较差，如果采用原有的直放站方式或一般的移频方式进行网络建设，存在着初期投资成本过高，造成投资收回时间较长，甚至无法收回的情况,而偏远地区距离城镇较远，根本接收不到来自城镇的基站信号，若采用基站原频率信号，则易受外界环境影响，无线传播路径损耗较大，并且山区地型复杂，信号容易被阻挡。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种数字移频压扩系统，用以解决在边远山区通信状况差、城市通信频率资源紧张的问题。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

本实用新型一种数字移频压扩系统，包括通过耦合器与基站连接的的近端机、远端机、和操作维护中心，所述近端机与远端机上均连接有中继天线，近端机和远端机通过其上的中继天线传输信号连接，在所述远端机上还连接有重发天线，近端机、远端机分别与操作维护中心连接。

所述的近端机包括依次连接的第1射频双工单元、第1功放低噪放单元、第1收发信射频单元、第1数字中频单元、第1数字处理单元、第2数字中频单元、第2收发信射频单元、第2功放低噪放单元、第2射频双工单元，还包括第1时钟单元、第1控制单元、第1电源单元、第1防雷单元、第1监控单元，所述第1时钟单元、第1控制单元、第1电源单元、第1防雷单元、第1监控单元均通过总线分别与第1射频双工单元、第1功放低噪放单元、第1收发信射频单元、第1数字中频单元、第1数字处理单元、第2数字中频单元、第2收发信射频单元、第2功放低噪放单元、第2射频双工单元连接。第1时钟单元给第1数字中频单元、第1数字处理单元提供时钟，以及给第1收发信射频单元提供射频本振参考时钟信号；第1控制单元实现对近端机系统的故障诊断、测试、调试，监控以及完成与远端机通信的监控控制；第1电源单元通过转换，为近端机内的各个单元提供所需的工作电源，用以保证各个单元的稳定工作；第1防雷单元为保证近端机的室外应用的可靠性，根据应用环境的不同而采用不同的电源：当采用交流电源模块时配置交流电源防雷模块；当采用直流电源模块时配置直流电源防雷模块； 第1监控单元完成监控中心对近端机内部的各个单元的配置和工作状态、电源状态、系统工作状态、告警项目等的监控，以及对近端机与远端机通信的远程监控。

所述的远端机包括依次连接的第3射频双工单元、第3功放低噪放单元、第3收发信射频单元、第3数字中频单元、第2数字处理单元、第4数字中频单元、第4收发信射频单元、第4功放低噪放单元、第4射频双工单元，还包括第2时钟单元、第2控制单元、第2电源单元、第2防雷单元、第2监控单元，所述第2时钟单元、第2控制单元、第2电源单元、第2防雷单元、第2监控单元均通过总线分别与第3射频双工单元、第3功放低噪放单元、第3收发信射频单元、第3数字中频单元、第2数字处理单元、第4数字中频单元、第4收发信射频单元、第4功放低噪放单元、第4射频双工单元连接。第2时钟单元、第2控制单元、第2电源单元、第2防雷单元、第2监控单元对远端机内部各个部件单元的设置、工作原理、作用和用途与第1时钟单元、第1控制单元、第1电源单元、第1防雷单元、第1监控单元对近端机内部各个部件单元的设置、工作原理、作用和用途相同。

所述的中继天线为八木天线。

所述的重发天线为板状天线。

采用适宜室外工作的八木天线做为本系统的中继天线，采用板状天线作为本系统的重发天线，其适应能力好，而且造价低廉、易于安装。

所述的操作维护中心包括具有运用操作维护协议而进行操作维护管理以及远程监控的控制终端机。

所述的近端机为一个，远端机为N个， N≥1且为自然数。通过一个近端机配合多个远端机实现网络覆盖，减少了建站投入。

工作原理如下：

数字移频压扩系统是一种移频拉远直放站系统，是一种把无线网络射频信号移频到低频频段，利用低频段更优的无线传输性能进行中继传输的直放站系统。

下行方向：数字移频压扩系统的近端机通过有线耦合或无线耦合方式耦合基站的下行发射射频信号,变频成中继频率信号，同时根据网络配置将分布在工作在网络频段内的业务载波压缩到中继频段内，通过高效率高功率高线性放大后通过中继天线发射给远端机；远端机中继天线接收该中继信号通过低噪声放大后，将中继信号恢复为原网络频段的基站下行射频信号，同时实现中继频段的业务载波扩展恢复为网络频段业务载波，高效率高功率高线性放大后，通过重发天线发射出去实现网络覆盖。

上行方向：数字移频压扩系统的远端机通过重发天线，接收来自移动台的射频信号，通过低噪声放大后网络信号变频成中继频率信号，同时根据网络配置将分布在工作在网络频段内的业务载波压缩到中继频段内，通过高效率高功率高线性放大后通过中继天线发射给近端机；近端机中继天线接收该中继信号通过低噪声放大后，将中继信号恢复为原网络频段的上行业务射频信号，同时实现中继频段的业务载波扩展恢复为网络频段业务载波，线性放大后，通过有线耦合或无线耦合方式耦合到基站天线。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本实用新型一种数字移频压扩系统，有效解决边远山区、丘陵地区、沙漠、草原、大江大河、铁路沿线、森林等复杂地形的信号覆盖问题，以及有效解决城市频率资源较为紧张的覆盖区；

2本实用新型一种数字移频压扩系统，采用高效率紧凑型设计，在一定程度上提高了集成度和整机效率，进一步减少体积；

3本实用新型一种数字移频压扩系统，增加功率能力，同时也降低了成本，增加了可靠性。

附图说明

图1为本实用新型连接示意图；

图2为本实用新型近端机内部示意图；

图3为本实用新型远端机内部示意图；

图4为本实用新型工作信号流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

如图1至4所示，本实用新型包括通过耦合器与基站连接的近端机、远端机、和操作维护中心，在近端机与远端机上均连接有中继天线，在远端机上还连接有重发天线，近端机、远端机分别与操作维护中心连接。

近端机包括第1时钟单元、第1控制单元、第1电源单元、第1防雷单元、第1监控单元均通过总线分别与依次连接的第1射频双工单元、第1功放低噪放单元、第1收发信射频单元、第1数字中频单元、第1数字处理单元、第2数字中频单元、第2收发信射频单元、第2功放低噪放单元、第2射频双工单元相连；

中继天线：设置在近端机和远端机之间的八木天线。

远端机：第2时钟单元、第2控制单元、第2电源单元、第2防雷单元、第2监控单元均通过总线分别与第3射频双工单元、第3功放低噪放单元、第3收发信射频单元、第3数字中频单元、第2数字处理单元、第4数字中频单元、第4收发信射频单元、第4功放低噪放单元、第4射频双工单元连接，

重发天线：采用板状天线。

操作维护中心：具有TCP/IP协议的远端控制操作监控终端PC机。

对于本系统内的各个部件单元的选择，应当按照以下要求进行：

射频双工单元，与功放低噪放单元相连，一个基站射频双工单元将重发天线的发射和接收信号或者基站的发射和接收信号相隔离，另一个中继射频双工单元将与中继天线连接部分的发射和接收的中继信号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。射频双工单元由两组不同频率的阻带滤波器组成，避免发射信号传输到接收机；同时滤波器部分为腔体滤波器，满足发射杂散和互调衰减的带外部分的指标要求，发射对接收的抑制能力能达到-85 dB，且带内插损>-2dB ，其模块，根据抑制指标和隔离指标，自行定制。

功放低噪放单元完成对中继信号和基站信号的下行功率放大与上行放大处理，并保证上行噪声足够小。上/下行射频输入/输出端与射频双工单元连接，上/下行射频输出/输入端与收发信射频单元相连。该模块功放部分通过Doherty功率放大器实现，低噪放部分主要选择合适的放大增益以及噪声系数的放大器。

收发信射频单元完成对中继信号和基站信号模拟射频的放大，滤波，以及混频处理。

数字中频单元、数字处理单元完成收发信射频单元的模拟射频信号进行ADC,DAC转换后，进行数字信号，数字中频信号处理。

时钟单元保证系统的射频频率稳定度需求，选用了压控端的高稳定10M晶振，在正常工作时，IF_FPGA从载波信号中提取出单板时钟与基站时钟的偏差，通过一片14位的DAC后控制10M晶振，以保证系统的时钟与基站时钟保持相对一致；高稳定晶振输出10M送给LMK03000C做为参考信号，LMK03000C的PLL锁定到1290.24M上，然后分频出数字中频单元中IF FPGA时钟和数字处理单元中ADC采样时钟、DAC采样时钟，以及射频本振所需的时钟信号。

控制单元实现对近端机系统的故障诊断、测试、调试，监控，以及完成与远端机通信的监控控制。

电源单元完成对近端机的供电，根据应用场景有关，近端机选配AC 220V交流供电的交流电源模块，或DC -48V直流供电的直流电源模块。在近端机内部采用AC/DC电源模块将AC 220V交流电压或DC -48V直流电压转换成两组＋28V直流电压。＋28V电压一路供功放低噪放使用，另外一路送给收发信射频单元。在收发信射频单元上，通过buck电源转换电路，将+28V电压转换为5V直流总线电压，同时收发信射频单元上使用的其他各种低电压包括＋5V，＋3.3V，＋2.5V，＋1V等也采用板上电源从＋5V电压上进行变换而来，采用buck电源转换电路和LDO等器件来完成。电源选择可以按照以下指标定制：供电电源:    AC 220V或DC -48V,平均功耗小于100W

AC 220V电源要求:   工作电压范围: 110~300V

抗毁电压范围: 70~320V

DC -48V电源要求:   工作电压范围: -60~36V

抗毁电压范围: -72~-24V。

防雷单元为保证近端机的室外应用的可靠性，根据应用环境的不同，当采用交流电源模块时配置交流电源防雷模块；当采用直流电源模块时配置直流电源防雷模块。以及中继双工器/滤波单元配置天馈防雷模块；支持AC 220V交流供电时，输入电流不超过4A。交流电源转换模块内部自带5KA的输入防雷，在要求高防雷等级的地区，可采取配置内部交流防雷模块来实现；支持 -48V直流供电时，输入电流不超过7A。需要配置内部直流流防雷模块来实现防雷需求。且要求能够满足GB/T 17626.5-99 《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验》要求。信号部分能够承受8/20μs的电流浪涌3KA±10%；电源部分能够承受8/20μs的电流浪涌。

监控单元基于监控协议要求，通过监控模块，实现基于短信的控制链路完成监控中心对近端机的配置、电源状态、系统状态，告警的监控；近端机对远端机的监控，通过中继频率中单独配置一个信道，作为监控信道，监控远端机与近端机的通信。

中继天线：采用通用的八木天线，其选型考虑工作频段、增益、极化方式、最大输入功率、尺寸、重量、材料以及安装方式，以实际现场安装应用决定其具体型号。

重发天线：板状天线，其选型考虑工作频段、增益、极化方式、最大输入功率、尺寸、重量、材料、安装方式，工作环境温度、额定风速、抗雨量，以实际现场安装应用决定其具体型号。

如上所述，便可以很好地实现本实用新型。

Claims (7)

1.一种数字移频压扩系统，其特征在于：包括通过耦合器与基站连接的近端机、远端机、和操作维护中心，所述近端机与远端机上均连接有中继天线，近端机和远端机通过其上的中继天线传输信号连接，在所述远端机上还连接有重发天线，近端机、远端机分别与操作维护中心连接。

2.根据权利要求1所述的一种数字移频压扩系统，其特征在于：所述的近端机包括依次连接的第1射频双工单元、第1功放低噪放单元、第1收发信射频单元、第1数字中频单元、第1数字处理单元、第2数字中频单元、第2收发信射频单元、第2功放低噪放单元、第2射频双工单元，还包括第1时钟单元、第1控制单元、第1电源单元、第1防雷单元、第1监控单元，所述第1时钟单元、第1控制单元、第1电源单元、第1防雷单元、第1监控单元均通过总线分别与第1射频双工单元、第1功放低噪放单元、第1收发信射频单元、第1数字中频单元、第1数字处理单元、第2数字中频单元、第2收发信射频单元、第2功放低噪放单元、第2射频双工单元连接。

3.根据权利要求1所述的一种数字移频压扩系统，其特征在于：所述的远端机包括依次连接的第3射频双工单元、第3功放低噪放单元、第3收发信射频单元、第3数字中频单元、第2数字处理单元、第4数字中频单元、第4收发信射频单元、第4功放低噪放单元、第4射频双工单元，还包括第2时钟单元、第2控制单元、第2电源单元、第2防雷单元、第2监控单元，所述第2时钟单元、第2控制单元、第2电源单元、第2防雷单元、第2监控单元均通过总线分别与第3射频双工单元、第3功放低噪放单元、第3收发信射频单元、第3数字中频单元、第2数字处理单元、第4数字中频单元、第4收发信射频单元、第4功放低噪放单元、第4射频双工单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种数字移频压扩系统，其特征在于：所述的中继天线为八木天线。

5.根据权利要求1所述的一种数字移频压扩系统，其特征在于：所述的重发天线为板状天线。

6.根据权利要求1所述的一种数字移频压扩系统，其特征在于：所述的操作维护中心包括具有运用操作维护协议而进行操作维护管理以及远程监控的控制终端机。

7.根据权利要求1所述的一种数字移频压扩系统，其特征在于：所述的近端机为一个，远端机为N个， N≥1且为自然数。

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