CN207251924U - 一种上下行链路不平衡的自适应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种上下行链路不平衡的自适应系统，包括通过天线分别与基站和终端进行无线信号传输的无线数字中继设备，所述无线数字中继设备，与基站(1)进行无线信号传输的射频收发模块一(11)，与终端(2)进行无线信号传输的射频收发模块二(21)，用于将射频收发模块一(11)收发的信号和射频收发模块二(21)收发的信号进行判断，并配置上行发射通道给指定终端的FPGA处理模块(3)，以及调制解调模块(4)。本实用新型解决了广覆盖和深度覆盖场景下的上下行不平衡问题，避免因为上下行不平衡而导致的单通，掉话，频繁切换，以及寻呼时用户不在服务区的这类问题。能够比较好的改善用户感知，减少投诉。

Description

一种上下行链路不平衡的自适应系统

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种上下行链路不平衡的自适应系统。

背景技术

由于无线信号随着传播距离的增大而发生衰减，而且在不同的环境下，建筑物或植物等的遮挡，反射，折射，吸收也会导致无线信号在某些场景下的迅速衰落，因此在广覆盖区域的小区边缘或者室内深度覆盖区域会导致信号强度不足，用户通信性能差的情况。

在GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)，UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)和LTE(Long TermEvolution，长期演进)FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)系统中，上行信号和下行信号分别使用不同的频点，采用了频分双工的模式。不同的频段在空间辐射过程中可能会受到不同程度的衰落，特别是在广覆盖和深度覆盖的场景下，下行信号和上行信号的衰落模型在某些区域和时段会有较大的差异。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种上下行链路不平衡的自适应系统，解决了现有技术中无线信号因覆盖范围的环境，出现不同的衰减，导致上下行链路难以平衡的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种上下行链路不平衡的自适应系统，包括通过天线分别与基站和终端进行无线信号传输的无线数字中继设备，所述无线数字中继设备包括：

与基站进行无线信号传输的射频收发模块一，

与终端进行无线信号传输的射频收发模块二，

用于将射频收发模块一收发的信号和射频收发模块二收发的信号进行判断，并配置上行发射通道给指定终端的FPGA处理模块，

用于解调上下行信号，得到上下行信号的物理层信息，并将物理层信息传输至FPGA处理模块的调制解调模块；

其中所述射频收发模块一是依次通过双工滤波器一和天线一后与基站进行无线传输的，所述射频收发模块二是依次通过双工滤波器二和天线二后与终端进行无线传输的，其中双工 滤波器一和射频收发模块一之间的上行链路串接有放大器，射频收发模块二和射频收发模块二的下行链路串接有放大器。

上述系统的上下行链路不平衡的自适应方法，包括以下步骤：

配置在基站和终端之间配置无线数字中继设备，所述无线数字中继设备包括射频收发模块一、射频收发模块二、FPGA处理模块和调制解调模块，

FPGA处理模块采集无线信号覆盖区的基站和环境参数，根据无线数字中继设备的最大增益配置进行上下行链路预算，分别得出上下行的覆盖范围，其中最大增益配置保留有增益余量；

FPGA模块根据收发模块一、射频收发模块二接收的信息，计算基站到无线数字中继设备之间的下行衰落以及干扰，以及上行相同路径上的路径损耗和干扰；

FPGA模块根据获取的信息，计算各终端上行数据能够被基站接收机解调所需要的到达基站接收机接收端口所需要的信噪比；

FFPGA模块计算无线数字中继设备上行输出端所需要的信号强度；

FPGA模块根据所需的信号强度，计算出无线数字中继设备中上行数字增益并配置触发上行数据流的实时放大增益。

进一步的，所述射频收发模块一与基站进行无线信号传输，射频收发模块二与终端进行无线信号传输，所述FPGA处理模块用于将射频收发模块一收发的信号和射频收发模块二收发的信号进行判断，并配置上行发射通道给指定终端的FPGA处理模块，所述调制解调模块用于解调上下行信号，得到上下行信号的物理层信息，并将物理层信息传输至FPGA处理模块，所述射频收发模块一是依次通过双工滤波器一和天线一后与基站进行无线传输的，所述射频收发模块二是依次通过双工滤波器二和天线二后与终端进行无线传输的，其中双工滤波器一和射频收发模块一之间的上行链路串接有放大器，射频收发模块二和射频收发模块二的上行链路串接有放大器；

进一步的，无线通信网络，上行受限传输通道受限，则无线数字中继设备的上行增益余量设置为零，下行增益的增益余量室外设置为5dB，室内设置为10dB。

进一步的，所述FPGA模块计算基站到无线数字中继设备之间的下行衰落以及干扰，具体方法是：调制解调模块将物理层信号信息传输到FPGA模块，FPGA根据所接收到的导频信道功率P，导频信道信干SIR比以及基站导频信道的初始功率配置P0，计算在基站到无线数字中继设备之间的链路上下行信道的衰落P-P0以及相应干扰因子P/SIR。

进一步的，所述信噪比的获取方法是：FPGA模块根据调制解调模块传输的物理层信号信息，获取各终端的上行信道接收功率以及对应的干扰噪声，以及相应数据的调制方式，确定基站接收机输入端所需的信噪比。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过对上行链路的自适应增益控制，解决了广覆盖和深度覆盖场景下的上下行不平衡问题，避免因为上下行不平衡而导致的单通，掉话，频繁切换，以及寻呼时用户不在服务区的这类问题。能够比较好的改善用户感知，减少投诉。

附图说明

图1为本实用新型一种上下行链路不平衡的自适应系统连接图。

图2为无线数字中继设备的连接框图。

图3为现有技术中上下链路预算示意图。

图4为本实用新型上行路径和上行路径干扰计算流程图。

图5为本实用新型上行数据流增益配置计算图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1和图2示出了本实用新型一种上下行链路不平衡的自适应系统的一个实施例：一种上下行链路不平衡的自适应系统，包括通过天线分别与基站和终端进行无线信号传输的无线数字中继设备，所述无线数字中继设备包括：

与基站1进行无线信号传输的射频收发模块一11，

与终端2进行无线信号传输的射频收发模块二21，

用于将射频收发模块一11收发的信号和射频收发模块二21收发的信号进行判断，并配置上行发射通道给指定终端的FPGA处理模块3，

用于解调上下行信号，得到上下行信号的物理层信息，并将物理层信息传输至FPGA处理模块3的调制解调模块4；

其中所述射频收发模块一11是依次通过双工滤波器一12和天线一13后与基站1进行无线传输的，所述射频收发模块二21是依次通过双工滤波器二22和天线二23后与终端2进行无线传 输的，其中双工滤波器一12和射频收发模块一11之间的上行链路串接有放大器，射频收发模块二21和射频收发模块二21的下行链路串接有放大器。

本实施例的无线数字中继设备在使用时，来自基站的下行信号，由无线数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后出入RF Transiver Unit 1射频收发单元一，在单元一中，接收信号经过变频，A/D转换，放大等处理后传给RF Transiver Unit 2(射频收发单元二)，在单元二中，经过与单元一相逆的处理过程后，经放大器放大再通过双工器滤波，然后由天线发送至终端；来自终端的上行信号，由无线数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后输入RF Transiver Unit 2射频收发单元二。在单元二中，接收信号经过变频，A/D转换，放大等处理后传给RF Transiver Unit 1(射频收发单元一)，在单元一中，经过与单元二相逆的处理过程后，经放大器放大，再通过双工器滤波，然后由天线发送至基站。

图2示出了一种上下行链路不平衡的自适应方法，包括以下步骤：

配置在基站和终端之间配置无线数字中继设备，所述无线数字中继设备包括射频收发模块一、射频收发模块二、FPGA处理模块和调制解调模块，

FPGA处理模块采集无线信号覆盖区的基站和环境参数，根据无线数字中继设备的最大增益配置进行上下行链路预算，分别得出上下行的覆盖范围，其中最大增益配置保留有增益余量；

FPGA模块根据收发模块一、射频收发模块二接收的信息，计算基站到无线数字中继设备之间的下行衰落以及干扰，以及上行相同路径上的路径损耗和干扰；

FPGA模块根据获取的信息，计算各终端上行数据能够被基站接收机解调所需要的到达基站接收机接收端口所需要的信噪比；

FFPGA模块计算无线数字中继设备上行输出端所需要的信号强度；

FPGA模块根据所需的信号强度，计算出无线数字中继设备中上行数字增益并配置触发上行数据流的实时放大增益。

来自终端的上行信号，由无线数字中继设备的接收天线接收后，经过双工器滤波，然后输入RF Transiver Unit 2射频收发单元二。在单元二中，接收信号经过变频，A/D转换，放大等处理后传给RF Transiver Unit 1(射频收发单元一)，在单元一中，经过与单元二相逆的处理过程后，经放大器放大，再通过双工器滤波，然后由天线发送至基站。

无线数字中继设备在下行方向上的增益，可以增强下行覆盖，无线数字中继设备在下行方向上的增益，可以增强下行覆盖；一般情况下，如果不考虑无线数字中继设备增益，链路预算如附图3所示，一般情况下，如果不考虑无线数字设中继备增益，在进行链路预算的过程中，将尽可能根据上行参数和下行参数的链路预算，保证上下行的链路基本处于平衡状态。 根据设备能力和数据传输要求，不同的无线通信技术存在不同的上下行受限的情况。在增加了无线数字中继设备的情况下，可以在一定程度上改善受限，但是如果对下行信号和上行信号的增益设置如果不合适，将会进一步破坏上下行链路平衡。

在上述实施例中，作为优选的实施例：所述射频收发模块一11与基站1进行无线信号传输，射频收发模块二21与终端2进行无线信号传输，所述FPGA处理模块3用于将射频收发模块一11收发的信号和射频收发模块二21收发的信号进行判断，并配置上行发射通道给指定终端的FPGA处理模块3，所述调制解调模块4用于解调上下行信号，得到上下行信号的物理层信息，并将物理层信息传输至FPGA处理模块3，所述射频收发模块一11是依次通过双工滤波器一12和天线一13后与基站1进行无线传输的，所述射频收发模块二21是依次通过双工滤波器二22和天线二23后与终端2进行无线传输的，其中双工滤波器一12和射频收发模块一11之间的上行链路串接有放大器，射频收发模块二21和射频收发模块二21的上行链路串接有放大器。

在本实用新型所涉及的算法中，首先需要按照下行链路预算的目标覆盖范围确定无线数字中继设备的下行增益。因为个人通信网络中往往是上行受限，所以在确定无线数字中继设备的下行增益时，需要保留一定的余量。

无线数字中继设备在下行方向上的增益值为：

G＝Gmax-M

其中Gmax为无线数字中继设备在上下行方向上的最大增益，M为下行增益余量。可以根据不同的场景进行设置。

基于不同场景下业务模型的考虑，对于广覆盖场景，建议下行增益余量为5dB，对于深度覆盖场景，建议下行增益余量为10dB。增益余量值在无线数字中继设备中可配可调，可以根据实际的网络场景或要求进行配置。

根据本实用新型的一个优选实施例：无线通信网络上行受限传输通道受限，则无线数字中继设备的上行增益余量设置为零，下行增益的增益余量室外设置为5dB，室内设置为10dB。

根据图4所示，本实用新型的另一个优选实施例，所述FPGA模块计算基站到无线数字中继设备之间的下行衰落以及干扰，具体方法是：调制解调模块将物理层信号信息传输到FPGA模块，FPGA根据所接收到的导频信道功率P，导频信道信干SIR比以及基站导频信道的初始功率配置P0，计算在基站到无线数字中继设备之间的链路上下行信道的衰落P-P0以及相应干扰因子P/SIR。

如图5示出了上行路径损耗和上行路径干扰的计算流程图：

对于FDD系统，因为上下行数据传输频率不同，必须考虑上下行频率差异带来的影响，按照不同环境下的仿真数据给出修正因子，也可以按照实际环境数据来修正；

对于TDD系统，上下行数据传输采用相同的频点分不同的时隙进行传输，那么可以直接使用在无线数字中继设备和基站之间所得到的下行信道损耗以及干扰做为上行链路的信道损耗和干扰。

根据本实用新型的另一个优选实施例，所述信噪比的获取方法是：FPGA模块根据调制解调模块传输的物理层信号信息，获取各终端的上行信道接收功率以及对应的干扰噪声，以及相应数据的调制方式，确定基站接收机输入端所需的信噪比。

根据本实用新型一种上下行链路不平衡的自适应系统的一个实施例，所述无线数字中继设备还包括异常报警装置，所述异常报警装置包括4G信号发生器、4G信号接收器、PIC处理器以及声光报警器，其中所述4G信号发生器安装在无线数字中继设备的内并和FPGA处理模块相连，所述4G信号接收器、PIC处理器以及声光报警器安装在值班室，其4G信号接收器接收4G信号发生器的4G信号，并将信号传输至PIC处理器，PIC处理器根据4G信号启动声光报警器。

作为优选实施例，所述声光报警器有两个，其中一个安装在值班室内，一个安装在值班室外，并且两个声光报警器和PIC处理器是通过单刀双联开关相连的，单刀双联开关的一个活动点串接于安装在值班室内的声光报警器供电电路上，另一个互动点串接于两个声光报警器的并联电路上。

作为优选实施例，位于室外的声光报警器的提示灯外设有光线导向罩，光线导向罩是通过万向接头安装在提示灯的灯座上的。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (2)

1.一种上下行链路不平衡的自适应系统，其特征在于：包括通过天线分别与基站和终端进行无线信号传输的无线数字中继设备，所述无线数字中继设备包括：

与基站(1)进行无线信号传输的射频收发模块一(11)，

与终端(2)进行无线信号传输的射频收发模块二(21)，

用于将射频收发模块一(11)收发的信号和射频收发模块二(21)收发的信号进行判断，并配置上行发射通道给指定终端的FPGA处理模块(3)，

用于解调上下行信号，得到上下行信号的物理层信息，并将物理层信息传输至FPGA处理模块(3)的调制解调模块(4)；

其中所述射频收发模块一(11)是依次通过双工滤波器一(12)和天线一(13)后与基站(1)进行无线传输的，所述射频收发模块二(21)是依次通过双工滤波器二(22)和天线二(23)后与终端(2)进行无线传输的，其中双工滤波器一(12)和射频收发模块一(11)之间的上行链路串接有放大器，射频收发模块二(21)和射频收发模块二(21)的下行链路串接有放大器。

2.根据权利要求1所述的一种上下行链路不平衡的自适应系统，其特征在于：所述无线数字中继设备还包括异常报警装置。