CN204795035U - 一种高速率ofdm无线中继传输系统 - Google Patents

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黄锋
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Abstract

本实用新型公开一种高速率OFDM无线中继传输系统，包括多路OFDM数字基带模块、若干个载波聚合系统和MIMO多天线系统；每个载波聚合系统包括数字滤波模块、DAC转换器、ADC转换器、多路射频发射器、多路射频接收器、功率放大器、分路器、低噪声放大器、合路器和双工器；多路OFDM数字基带模块接收用户数据输出多路基带(中频)发射信号，所述信号顺序通过数字滤波模块、DAC转换器、多路射频发射器、功率放大器、合路器、双工器，最终由MIMO多天线系统输出；MIMO多天线系统接收的射频信号在双工器中与射频发射信号分离后依次经过低噪声放大器、分路器、多路射频接收器、ADC转换器、数字滤波模块，最终由多路OFDM数字基带模块解调恢复出用户数据。

Description

一种高速率OFDM无线中继传输系统
技术领域
本实用新型涉及一种高速率OFDM无线中继传输系统，属于通信技术领域。
背景技术
在移动通信系统中，常常存在覆盖盲区，一种解决方法是补建基站，在城市里，新增基站选址和铺设新增光纤都较为困难和成本较高，因此补建基站困难大。而在山区、岛屿、或其它偏远地区，铺设干线光缆的成本更高，从而导致此类地区开通大带宽有线数据业户或建设基站无线覆盖的成本大大增加。解决此类问题的一种方法是用大带宽无线通信系统将信号从已有光纤接入点传输到新增的基站或数据接入点。
现代数字无线通信系统可以是基于单载波(SingleCarrier)和多载波调制(Multi-carrier)。单载波调制因其对射频单元的相位噪声的性能要求较低和对射频功放器件的线性度要求较低，而成为传统的无线微波点对点干线传输系统的调制方式。随着数字通信的广泛普及和数据业务的爆炸式增长，通信系统的容量越来越大，有线通信可以方便的增加通信线缆扩大容量。无线通信系统因为所有系统共享有限的频谱资源，无法无限的扩大通信系统容量。近十年，多天线技术(MultipleInputMultipleOutput)已经成为无线通信系统扩容的一种有效手段。无线单载波点对点干线传输系统如果使用多天线来提升容量，需要使用复杂的XPIC(CrossPolarizationInterferenceCancellation)技术，并且工程实现上最多支持两个天线，即2个发送天线2个接收天线的系统，可以使系统容量增加一倍。另一方面因为全世界的中继传输用的物理信道带宽一般最大都是56MHz，使用单一信道，系统的容量很难达到1Gbps，因此无法无线无缝延伸已经广泛普及的千兆以太网。
发明内容
实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种高速率OFDM无线中继传输系统，利用多天线技术提高通信的容量。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种高速率OFDM无线中继传输系统，包括多路OFDM数字基带模块、若干个载波聚合系统和MIMO系统；
每个载波聚合系统均包括若干个数字滤波模块、若干个DAC转换器、若干个ADC转换器、多路射频发射器、多路射频接收器、若干个功率放大器、分路器、低噪声放大器、合路器和双工器；多路OFDM数字基带模块接收用户数据后输出多路OFDM数字基带或中频调制发射信号，每路发射信号顺序通过数字滤波模块、DAC转换器、多路射频发射器、功率放大器；经功率放大器输出的所有射频发射信号经过合路器合并成一路射频发射信号后通过双工器进入MIMO多天线系统输出；由MIMO多天线系统接收的射频接收信号进入双工器与由合路器输入的射频发射信号分离后依次经过低噪声放大器、分路器、多路射频接收器、ADC转换器、数字滤波模块，最终输入多路OFDM数字基带模块。
进一步的，所述多路OFDM数字基带模块与数字滤波模块采用DSP芯片或FPGA芯片或ASIC芯片。
进一步的，MIMO多天线系统采用双极化天线。
有益效果：本实用新型提供的一种高速率OFDM无线中继传输系统：
本实用新型设计了OFDM无线点对点中继传输系统，可以有效的利用多天线技术提高通信的容量，采用了多个物理信道使得本发明在点对点微波中继链路上吞吐率达到单向1Gbps，双向对称2Gbps，从而实现了无线无缝延伸千兆以太网。
附图说明
图1为一种高速率OFDM无线中继传输系统的结构示意图；
图2为射频输入输出点的信号的频谱占用状况；
图3为ADC转换器的输出信号和数字滤波模块的输出信号；
图4为另一种高速率OFDM无线中继传输系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示：一个2x2MIMO系统和两个载波聚合系统为例来描述本实用新型，基于类似原理系统可以方便扩展到更多天线和更多载波聚合。一种高速率OFDM无线中继传输系统，包括多路OFDM数字基带模块、2个载波聚合系统和MIMO多天线系统；多路OFDM数字基带模块与数字滤波模块采用DSP芯片或FPGA芯片或ASIC芯片。MIMO多天线系统采用双极化天线。
每个载波聚合系统均包括若干个数字滤波模块、两个个DAC转换器、两个个ADC转换器、多路射频发射器、多路射频接收器、两个个功率放大器、分路器、低噪声放大器、合路器和双工器；多路OFDM数字基带模块接收用户数据输出多路OFDM数字基带或中频调制发射信号，每路发射信号顺序通过数字滤波模块、DAC转换器、多路射频发射器、功率放大器；经功率放大器输出的所有射频发射信号经过合路器合并成一路射频发射信号后通过双工器进入MIMO多天线系统输出；由MIMO多天线系统接收的射频接收信号进入双工器与由合路器输入的射频发射信号分离后依次经过低噪声放大器、分路器、多路射频接收器、ADC转换器、数字滤波模块；与ADC转换器连接的数字滤波模块输出的基带(中频)信号经多路OFDM数字基带模块解调从而恢复出用户数据。
多路OFDM数字基带模块用于接收用户数据产生的OFDM数字基带(或中频)调制信号，产生的OFDM数字基带(或中频)调制信号经过数字滤波模块，数字滤波模块的阻带(Stopband)增益低于通带(Passband)60dB以上，并且过渡带(Transitionband)非常陡，所以可消除两路OFDM数字基带(或中频)调制信号之间的相互干扰。消除干扰后的数字基带(或中频)调制信号通过DAC转换器，DAC(digital-to-analogconverter)转换器将数字基带(或中频)调制信号转换成模拟信号输入多路射频发射器，多路射频发射器完成包括对模拟基带(或中频)信号的基带(中频)滤波、上变频混频、功率放大/衰减、射频滤波。多路射频发射器输出的两路射频发射信号X00和X01分别经过功率放大器后，两路射频发射信号经过合路器合成一路射频发射信号输入双工器。
来自MIMO多天线系统中的天线接收的射频接收信号输入双工器，经双工器与射频发射信号分离，射频接收信号经过低噪声放大器后输入分路器，分路器将一路射频接收信号分为两路能量相等的射频接收信号Y00和Y01送给多路射频接收器。多路射频接收器完成对接收到的射频信号包括射频滤波、功率放大/衰减、下变频混频到基带(中频)、基带(中频)滤波。ADC(analog-to-digitalconverter)转换器将模拟基带(中频)信号采样并将其转换成数字信号，并且ADC转换器的采样速率的选择使得接收到的两路射频接收信号在采样后不会产生混叠，ADC转换器之后的数字滤波模块用于过滤分离两路数字基带(中频)接收信号。最终两路数字基带(中频)接收信号进入多路OFDM数字基带模块，多路OFDM数字基带模块解调两路数字基带(中频)接收信号从而恢复出用户数据。
图1中模块的划分和连接方式仅为示意。如第一多路射频发射器0、第二多路射频发射器1、第一多路射频接收器0、第二多路射频接收器1在图1中均是独立的模块，而在具体实现中可以是一个综合的模块完成；即第一多路射频发射器0和第一多路射频接收器0为一个模块，第二多路射频发射器1和第二多路射频接收器1为一个模块。也可以将除双工器和MIMO多天线系统外的所有模块的集成一个芯片，该方式的集成度最高。
图1中的天线在2x2MIMO系统中可以使用双极化天线，可为水平和垂直极化，或正45度和负45度极化，或其它双极化。
如图2所示为实施例中采用2x2MIMO系统和两个载波聚合系统中多路射频发射器和多路射频接收器中输入输出点的信号的频谱占用状况；图2(c)所示的第一多路射频发射器0输出的X00、X01两路射频发射信号的频谱占用状况以及第一多路射频接收器0接收的由分路器输出的两路射频接收信号Y00、Y01的频谱占用状况；图2(d)所示的第二多路射频发射器1输出的X10、X11两路射频发射信号的频谱占用状况以及第二多路射频接收器1接收的由分路器输出的两路射频接收信号Y10、Y11的频谱占用状况。
如图3所示为本发明的一种高速率OFDM无线中继传输系统中ADC转换器的输出信号(a)和与ADC转换器连接的数字滤波模块的输出信号(b)，即达到了过滤分离两路射频接收信号的作用。
如图4所示为另一种高速率OFDM无线中继传输系统，与图1在结构上差别仅在于1由多路射频发射器输出的多路射频发射信号先经过合路器合并为一路射频发射信号后再通过功率放大器使得射频发射信号达到所需的发射能量。
经过试验，利用多天线技术提高通信的容量，采用了多个物理信道使得发明在点对点微波中继链路上吞吐率达到单向1Gbps，双向对称2Gbps，从而实现了无线无缝延伸千兆以太网。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种高速率OFDM无线中继传输系统，其特征在于：包括多路OFDM数字基带模块、若干个载波聚合系统和MIMO多天线系统；
每个载波聚合系统均包括若干个数字滤波模块、若干个DAC转换器、若干个ADC转换器、多路射频发射器、多路射频接收器、若干个功率放大器、分路器、低噪声放大器、合路器和双工器；多路OFDM数字基带模块接收用户数据后输出多路OFDM数字基带或中频调制发射信号，每路发射信号顺序通过数字滤波模块、DAC转换器、多路射频发射器、功率放大器；经功率放大器输出的所有射频发射信号经过合路器合并成一路射频发射信号后通过双工器进入MIMO多天线系统输出；由MIMO多天线系统接收的射频信号进入双工器与由合路器输入的射频发射信号分离后依次经过低噪声放大器、分路器、多路射频接收器、ADC转换器、数字滤波模块，最终输入多路OFDM数字基带模块。
2.根据权利要求1所述的一种高速率OFDM无线中继传输系统，其特征在于：所述多路OFDM数字基带模块与数字滤波模块采用DSP芯片或FPGA芯片或ASIC芯片。
3.根据权利要求1所述的一种高速率OFDM无线中继传输系统，其特征在于：MIMO多天线系统采用双极化天线。
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