CN209767546U - 分布式天线系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种分布式天线系统，包括数模扩展单元和远端级联链。数模扩展单元包括第一基带处理电路，用于连接信源单元的第一光收发电路，以及第一信号转换电路；第一基带处理电路分别连接第一光收发电路和第一信号转换电路；远端级联链包括多个用于与外部终端交互的远端单元，各远端单元通过射频电缆级联连接，且远端级联链的首级远端单元通过射频电缆与第一信号转换电路连接。基于此，数模扩展单元与远端单元采用基于电缆连接的菊花链拓扑结构，可在提高传输带宽的同时，有效降低传输链路的成本；并且，由数模扩展单元执行基带处理，远端单元无需基带处理器件，可有效降低系统的器件成本及运行功耗。

Description

分布式天线系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种分布式天线系统。

背景技术

在4G(the 4th Generation mobile communication technology，第四代移动通信技术)时代，一些业务密集型场景(例如机场、火车站、大型场馆等)引入新型数字化室分系统。新型数字化室分系统具有部署简单、施工难度小、扩容灵活、运维方便等优点，大幅提高了网络容量。

然而，对于即将到来的5G(5th-Generation，第五代移动通信技术)时代，为应对越来越多的移动新业务，对网络提出了大带宽、高容量、低时延等刚性要求。其建设特点是更大的带宽，更高的频段，更多的天线(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出系统)。由于频段高，为提升容量，改善用户体验，需提高器件的性能，并且，会对更多的点位进行天线的放置，而且每个点位需要多根天线来实现2T2R，或4T4R。即，针对5G室内分布场景，新型数字化室分系统存在建设成本高的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对新型数字化室分系统存在建设成本高的问题，提供一种分布式天线系统。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种分布式天线系统，包括：数模扩展单元和远端级联链。

数模扩展单元包括第一基带处理电路、用于连接信源单元的第一光收发电路、以及用于进行模拟射频信号与数字射频信号的相互转换的第一信号转换电路；第一基带处理电路分别连接第一光收发电路和第一信号转换电路；远端级联链包括多个用于与外部终端交互的远端单元，各远端单元通过射频电缆级联连接，且远端级联链的首级远端单元通过射频电缆与第一信号转换电路连接。

可选地，远端级联链的数量为至少两条，数模扩展单元的数量为至少两个。一个数模扩展单元对应连接至少一条远端级联链；相邻两个数模扩展单元之间通过各自的第一光收发电路进行光纤级联，位于首级的数模扩展单元通过光纤连接信源单元。

示例性地，数模扩展单元还包括第一耦合器和射频前端电路。远端级联链的首级远端单元通过射频电缆与第一耦合器连接；第一耦合器通过射频前端电路连接第一信号转换电路。

优选地，数模扩展单元还包括第一监控电路和电源电路；第一耦合器分别连接第一基带处理电路、第一监控电路和电源电路。

示例性地，远端单元包括至少一个通信链路模块；相邻的两个远端单元之间通过集束射频电缆连接，集束射频电缆包括至少一条射频电缆，一条射频电缆对应连接下一级远端单元的一个通信链路模块。

示例性地，通信链路模块包括第二耦合器、射频交互电路、第二监控电路、电源转换电路以及上下行切换电路。第二耦合器通过射频电缆与第一耦合器或上一级远端单元的通信链路模块连接；第二耦合器分别连接射频交互电路、第二监控电路、电源转换电路和上下行切换电路；射频交互电路分别连接电源转换电路和上下行切换电路。

可选地，第一监控电路包括第一处理器和第一蓝牙芯片，第一处理器通过第一蓝牙芯片连接第一耦合器。第二监控电路包括第二处理器和第二蓝牙芯片，第二处理器通过第二蓝牙芯片连接第二耦合器。射频交互电路包括放大器，连接放大器的输出端的数控衰减器，以及连接数控衰减器的天线；第二处理器连接数控衰减器。

示例性地，第二监控电路还包括第一滤波电路，以及连接第二耦合器的第一直流隔离电路，第二蓝牙芯片通过第一滤波电路连接第一直流隔离电路。

射频交互电路还包括第二滤波电路，以及连接第二耦合器的第二直流隔离电路，放大器的输入端通过第二滤波电路连接第二直流隔离电路。

上下行切换电路包括第三滤波电路，连接第二耦合器的第三直流隔离电路，以及连接射频交互电路的开关电路，开关电路通过第三滤波电路连接第三直流隔离电路。

可选地，还包括连接第一光收发电路的信源单元。

示例性地，信源单元为BBU(Building Base band Unit，基带处理单元)。

示例性地，信源单元为RRU(Radio Remote Unit，射频拉远单元)，分布式天线系统还包括连接在RRU和数模扩展单元之间的接入单元；接入单元包括依次连接的第二光收发电路、第二基带处理电路、第二信号转换电路和射频通道电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

分布式天线系统包括数模扩展单元和远端级联链；其中，数模扩展单元包括第一基带处理电路，用于连接信源单元的第一光收发电路，以及用于进行模拟射频信号与数字射频信号的相互转换的第一信号转换电路；第一基带处理电路分别连接第一光收发电路和第一信号转换电路；远端级联链包括多个用于与外部终端交互的远端单元，各远端单元通过射频电缆级联连接，且远端级联链的首级远端单元通过射频电缆与第一信号转换电路连接。基于此，数模扩展单元与远端单元采用基于电缆连接的菊花链拓扑结构，可在提高传输带宽的同时，有效降低传输链路的成本；并且，由数模扩展单元执行基带处理，远端单元无需基带处理器件，可有效降低系统的器件成本及运行功耗。同时，远端单元的覆盖不受带宽限制且支持多种信号接入覆盖，该系统具有支持多模多频、小区分裂等特点，易于扩容，施工难度低。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一个实施例中分布式天线系统的应用环境示意图；

图2为一个实施例中分布式天线系统的第一示意性结构图；

图3为一个实施例中分布式天线系统的第二示意性结构图；

图4为一个实施例中分布式天线系统与新型数字化室分系统的远端单元对比图；

图5为一个实施例中菊花链拓扑与星型拓扑的第一对比图；

图6为一个实施例中菊花链拓扑与星型拓扑的第二对比图；

图7为一个实施例中频段-带宽示意图；

图8为一个实施例中集束射频电缆的结构示意图；

图9为一个实施例中分布式天线系统的第三示意性结构图；

图10为一个实施例中分布式天线系统的数模扩展单元的第一示意性结构图；

图11为一个实施例中分布式天线系统的远端单元的第一示意性结构图；

图12为一个实施例中分布式天线系统的远端单元的第二示意性结构图；

图13为一个实施例中分布式天线系统的第四示意性结构图；

图14为一个实施例中分布式天线系统的远端单元的信号耦合示意图；

图15为一个实施例中分布式天线系统的接入单元的第一示意性结构图；

图16为一个实施例中分布式天线系统的数模扩展单元的第二示意性结构图；

图17为一个实施例中分布式天线系统执行数字合路的示意图；

图18为一个实施例中分布式天线系统的信源单元对比图；

图19为一个实施例中分布式天线系统的接入单元的第二示意性结构图；

图20为一个实施例中分布式天线系统的数模扩展单元的信号耦合示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“第一端口”、“第一传输端口”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

随着移动互联网通信技术发展，以及5G商用脚步的日益临近，如何建设高性能低成本的室内分布网络，面临的巨大的挑战。在2G(2-Generation wireless telephonetechnology，第二代手机通信技术规格)/3G(3rd-Generation，第三代移动通信技术)时代，移动通信工作频段较低，室内覆盖方案主要是使用室外宏站信号覆盖室内，和/或采用传统室内分布系统(DAS，Distributed antenna system)(即，RRU作为信源，使用馈线和室分天线进行室内信号覆盖)，能够解决信号覆盖问题，满足语音业务。

传统DAS主要采用无源器件，其产业链成熟，具有投资小、系统简单等有点，并且，后期可以简单通过合路进行多频段扩容。但是在要求多条通信通道的条件下，例如，对于5G要求的2T2R和4T4R的MIMO系统，传统DAS的建设成本会加倍增加；同时，由于无源器件的不一致性以及信号传输插损等因素，传统DAS不能完全体现MIMO系统的性能，并且，当前器件不支持高频段，不利于扩容和系统的平滑演进；此外，传统DAS的工程建设难度大，故障隐患多，故障排查难度大。

而4G时代引入的新型数字化室分系统具有工程实施简单、可视化运维、多通道MIMO实现简单、容易扩容及演进等优点。但是，在相同规格下，新型数字化室分系统比传统DAS的建设成本高数倍。并且，新型数字室分均为有源系统，数字信号通过网线或光纤传输，需要耗费巨大的能耗；同时，在数字化传输中，其带宽受限于光收发电路或网线的速率，如果需要更大的带宽，或支持2T2R或4T4R等MIMO系统，则要求传输的带宽成比例增加，并采用性能匹配的器件(如ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)/DAC(Digital toanalog converter，数模转换器)/FPGA(Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列))进行处理，其成本和功耗也大幅增加。

为此，本申请提供一种分布式天线系统，可应用于如图1所示的应用环境中，在信源单元和远端射单元之间设置用于信号转换的数模扩展单元，形成信源单元、数模扩展单元和远端单元的三层结构；并且，数模扩展单元使用电缆串接多个远端单元，形成菊花链拓扑结构；在提高带宽时，能够有效降低远端覆盖的成本，同时，系统支持多种信号的接入覆盖，且具备支持多模多频、扩容、小区分裂等特点。基于此，系统采用数模混合传输的方式，具有工程实施简单、可管可控、多通道MIMO和便于扩容等优点，同时，还可避免建设成本高、功耗高和传输带宽受限等缺点。

示例性地，如图2所示，分布式天线系统包括至少一个、与信源单元连接的数模扩展单元，以及至少两个远端单元；其中，远端单元间采用菊花链拓扑的连接结构，形成远端级联链；并且，位于远端级联链首端的远端单元采用电缆连接数模扩展单元；数模扩展单元可连接至少一条远端级联链。此外，分布式天线系统中，可包括至少两个数模扩展单元；一个信源单元与多个数模扩展单元之间可采用星型拓扑的连接结构，和/或菊花链拓扑的连接结构。应该注意的是，本申请实施例中提及的菊花链拓扑为线性菊花链拓扑。

在一个实施例中，提供了一种分布式天线系统，如图3所示，包括：数模扩展单元和远端级联链。

数模扩展单元包括第一基带处理电路、用于连接信源单元的第一光收发电路、以及用于进行模拟射频信号与数字射频信号的相互转换的第一信号转换电路；第一基带处理电路分别连接第一光收发电路和第一信号转换电路；远端级联链包括多个用于与外部终端交互的远端单元，各远端单元通过射频电缆级联连接，且远端级联链的首级远端单元通过射频电缆与第一信号转换电路连接。

具体而言，分布式天线系统中，数模扩展单元与远端级联链之间通过射频电缆连接，单个数模扩展单元可分别连接多条远端级联链。远端级联链中的多个远端单元通过射频电缆依次级联，位于远端级联链首级的远端单元连接数模扩展单元的第一信号转换电路，形成菊花链拓扑结构。并且，数模扩展单元的第一光收发电路可用于通过光纤连接信源单元。

需要说明的是，在数模扩展单元中，第一光收发电路可用于与信源单元进行光信号的相互传输，实现光信号与数字射频信号的相互转换，且还可用于与第一基带处理电路进行数字射频信号的相互传输。可选地，第一光收发电路可包括光收发器和光电转换器等器件。

第一基带处理电路可主要由FPGA或ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)等构成，在此不做具体限制；具体地，可用于对第一光收发电路传输的数字射频信号进行基带处理，并将处理得到的数字射频信号传输给第一信号转换电路。同时，第一基带处理电路还可用于对第一信号转换电路传输的数字射频信号进行处理，并将处理得到的数字射频信号传输给第一光收发电路。其中，第一基带处理电路对数字射频信号的处理方式包括以下处理方式中的任意一种或任意组合：数字合路、信号组帧、信号解帧、串并转换、并串转换、时钟恢复以及数字中频处理等。

第一信号转换电路可主要由数模转换器和模数转换器等构成，在此不做具体限制；具体地，可用于对第一基带处理电路传输的数字射频信号进行数模转换，并将数模转换得到的模拟射频信号发送给远端单元。同时，第一信号转换电路还可用于对远端级联链传输的模拟射频信号进行模数转换，并将模数转换得到的数字射频信号发送给第一基带处理电路。

基于上述结构，数模扩展单元可用于对外部数据进行基带处理，还用于模数转换或数模转换；其中，外部数据为数模扩展单元外的数据，例如来自远端单元的数据、信源单元的数据等。远端单元可用于实现信号的覆盖，与终端设备进行上下行模拟射频信号传输。具体地，远端单元内部设置有通信链路模块，该模块可主要由天线、滤波器以及放大器等器件构成，具体结构在此不做限制。

同时，对于上行信号链路，多个远端单元分别通过各自的天线接收上行模拟射频信号；当前远端单元可将接收到的上行模拟射频信号进行滤波、放大等处理后，通过射频电缆传输到上一级远端单元。上一级远端单元接收下一级远端单元的信号，与自身通过天线接收、且经处理得到的信号进行合路，将合路后的信号继续通过射频电缆传输到上一级远端单元或数模扩展单元。数模扩展单元的信号转换电路接收一条远端级联链传输的远端单元合路信号，将该合路得到的上行模拟射频信号转换成上行数字射频信号并由基带处理电路进行基带处理，进而通过光收发电路将基带处理得到的上行数字射频信号、以光学方式发送到信源单元。

对于下行信号链路，信源单元将下行数字射频信号以光学方式(光纤)发送到数模扩展单元的光收发电路；数模扩展单元的基带处理电路对接收到的下行数字射频信号进行基带处理后，通过信号转换电路进行数模转换，得到下行模拟射频信号，并通过射频电缆将下行模拟射频信号传输给远端级联链；远端级联链中的各远端单元从射频电缆中耦合得到下行模拟射频信号，并将该信号进行滤波放大后，通过射频天线发射出去，实现信号的覆盖。

本申请实施例中，基于光收发电路，数模扩展单元可采用光纤连接信源单元，使用数字化光纤传输，使得信源接入多样化，即，信源单元既可为BBU，也可为RRU。数模扩展单元与远端级联链采用射频电缆连接，基于该结构，数模扩展单元能够在射频电缆中耦合电源信号、监控信号等，远端单元可从射频电缆中耦合得到电源信号等，进而实现射频信号的有源放大。同时，在该系统架构下，远端级联链上远端单元的数量可根据实际信号覆盖需求进行设置，当需要增设远端单元时，只需在末级远端单元后再接入远端单元即可，便于系统的演进和扩容，相比传统DAS，可实现更高功率、更灵活的功率覆盖，且能够对远端单元进行监控，及时获取各远端单元的配置信息、告警信息、状态信息以及插损信息等。

由于分布式天线系统需设置多个远端单元，保证信号的全面覆盖，同时，随着带宽的提升，远端单元上器件的性能也需相应地升级匹配，因此，远端单元在系统中的成本占比大、功耗占比也高。而本申请实施例中，数模扩展单元中设有基带处理电路和信号转换电路，远端单元无需设置基带处理器件，节省了基带处理器件(例如FPGA、ASIC)的成本，如图4所示。并且，相对于新型室分系统采用光纤或网线作为传输介质，本申请实施例中，远端级联链的各远端单元采用射频电缆作为级联的传输介质，可有效降低建设成本和功耗；同时，远端单元也无需设置光处理器件、以太网传输电路等，可进一步降低成本。具体而言，在新型室分系统中，基带处理器件和传输介质两部分的成本占比高，且产生的功耗占比高，而基于本申请实施例提供的系统，建设成本可大幅降低，功耗也可相应地降低。

进一步地，本申请实施例中，远端单元采用菊花链拓扑结构进行级联，相对于新型室分系统采用的星型拓扑结构，可大幅降低工程施工难度，节省射频电缆的使用量，降低建设成本。例如，如图5所示，若每个远端单元间隔15m(米)布置，则菊花链拓扑结构下设置四个远端单元需要的传输介质长度为60m，而星型拓扑结构需要的传输介质长度为：15+30+45+60＝150m。

此外，如图6所示，若数模扩展单元均接8个远端单元，则本申请实施例中，由于数模扩展单元使用光纤接信源单元、且可级联另一个数模扩展单元，所以，单个数模扩展单元需要2个光纤接口；而对于新型数字化室分系统的扩展单元，则需要连接信源单元的光纤接口、级联扩展单元的光纤接口以及8个连接远端单元的光纤接口或网线接口。在大带宽的需求下，每个接口器件的成本相应增加，因此，本申请实施例可节省接口器件，降低成本。

应该注意的是，数模扩展单元与远端单元之间、相邻两个远端单元之间均使用射频电缆连接。射频电缆和链路上的无源器件，只要满足截止频率要求就可进行传输，比如，目前传统DAS的无源器件支持到700M(兆赫兹)至2.7G(吉赫兹)，如本申请实施例要满足国内5G建设，只需要选择700M至3.5G的无源器件，则传输带宽基本上不受限制，如图7所示。而对于新型数字室分远端，通常使用数字光纤或网线传输，需要将射频信号数字化，再通过CPRI(Common Public Radio Interface，通用公共无线电接口)协议传输，对数字传输带宽有较大的限制。例如，按照5G室分比较标准的配置，远端单元实现4T4R MIMO、100MHz(兆赫兹)带宽的信号覆盖，且采用标准CPRI传输时，其传输带宽为：

122.88MHz×2×15×16/15×10/8×4＝19.6608Gbps

其中：122.88MHz表示100MHz带宽信号传输速率；2表示IQ两路；15表示传输位宽；16/15表示传输控制开销；10/8表示传输编码；4表示天线数。即，如果要覆盖4T4R/100MHz信号，使用数字光纤或网线、并基于标准CPRI进行传输时，需要19.66Gbps(吉比特每秒)的传输速率，则要求选用支持25Gbps的光收发和FPGA器件，相较于本申请实施例，其成本非常高，同时，以太网目前最高只支持到10Gbps，难以满足要求；而如果要降低传输速率，需要进行压缩，则会增加其系统实现的复杂性。

传统DAS使用低插损的7/8馈线作为传输介质，但其重量和直径很大，同时，在使用4T4R的要求下，需要四根7/8馈线，施工难度大，成本高。本申请实施例可选用直径和重量小的射频电缆作为传输介质，同时，远端单元可通过有源射频放大来弥补射频传输中的插损。由于直径小，可将多根射频电缆集束合并成一个电缆，便于施工。如图8所示，为四根射频电缆合成一根集束射频电缆，能够满足4T4R的需求。

可选地，如图9所示，数模扩展单元的数量为至少两个，其中一个数模扩展单元通过光纤连接信源单元，相邻两个数模扩展单元之间通过各自的第一光收发电路进行光纤级联。远端级联链的数量为至少两条，一个数模扩展单元对应连接至少一条远端级联链。

具体而言，信源单元可通过其中一个数模扩展单元连接其他数模扩展单元，实现与各数模扩展单元之间的信号交互。基于此，可减少信源单元需要设置的光口数量，降低系统建设成本。

例如，分布式天线系统包括一个包含至少3个光接口的第一级数模扩展单元，以及多个包含2个光接口的第二级数模扩展单元；信源单元可通过第一级数模扩展单元连接各第二级数模扩展单元，第二级数模扩展单元还可通过光纤级联下一级的数模扩展单元；其中，第二级数模扩展单元的数量可小于或等于第一级数模扩展单元的光接口的数量。

又如，各数模扩展单元之间通过光纤依次级联连接，形成菊花链拓扑结构，位于首级的数模扩展单元通过光纤连接信源单元，基于此，各数模扩展单元仅需要2个光接口，无需做接口扩展，能够降低传输介质的需求，且可减少信源单元需要设置的光接口数量，降低系统建设成本。

应该注意的是，信源单元与各数模扩展单元之间可形成星型拓扑、菊花链拓扑、以及星型和菊花链的混合拓扑。数模扩展单元可将信源单元传输的下行光信号广播到下一级级联的数模扩展单元，还可将自身得到的上行光信号通过上一级级联的数模扩展单元、传输给信源单元。

分布式天线系统中，数模扩展单元可根据信号覆盖的需求，分别连接多条远端级联链，与各远端级联链分别进行模拟射频信号传输。具体地，各远端级联链的首级远端单元均连接数模扩展单元，数模扩展单元中各电路可分别为远端级联链设置相应的处理单元。基于此，数模扩展单元可扩展连接多条远端级联链，进而能够灵活设计信号覆盖，满足多种室内结构的布局需求，适用性高。

需要说明的是，数模扩展单元还可用于，通过基带处理电路对信源单元传输的下行光信号进行基带处理后组帧，并将组帧后的数字射频信号通过光收发电路透传给下一级数模扩展单元。此外，数模扩展单元的基带处理电路还可将信号特征相同的多路信号进行数字合路，进而可减少信号在传输至信源单元时占用的带宽，提高传输介质及器件的利用率。其中，信号特征包括一下参数的任意一种或任意组合：制式、频段以及小区等。

示例性地，如图10所示，数模扩展单元还包括第一耦合器和射频前端电路。远端级联链的首级远端单元通过射频电缆与第一耦合器连接；第一耦合器通过射频前端电路连接第一信号转换电路。

具体而言，数模扩展单元中，第一信号转换电路与远端级联链之间还可包括射频前端电路和第一耦合器。第一耦合器的一端通过射频前端电路连接第一信号转换电路，另一端连接远端级联链的首级远端单元，并且，第一耦合器与首级远端单元之间通过射频电缆连接。基于上述结构，射频前端电路可用于将第一信号转换电路传输的模拟射频信号进行处理后，通过第一耦合器耦合到射频电缆中，发送给远端级联链；并且，还可用于通过第一耦合器，从射频电缆中耦合得到远端级联链传输的模拟射频信号，并对该模拟射频信号进行处理后发送给第一信号转换电路。其中，射频前端电路可主要由滤波器、变频器以及放大器等构成，在此不做具体限制；射频前端电路对模拟射频信号的处理方式包括以下处理方式中的任意一种或任意组合：滤波、变频以及放大等。

应该注意的是，第一基带处理电路、第一信号转换电路以及射频前端电路内部均可设置多个处理通道，用于分别处理多路通信通道的信号，以满足2T2R、4T4R等通信需求。第一耦合器可将多路信号耦合在一根射频电缆中，实现数模扩展单元对远端单元的电源供电、信息监控以及上下行切换等。

优选地，如图10所示，数模扩展单元还包括第一监控电路和电源电路；第一耦合器分别连接第一基带处理电路、第一监控电路和电源电路。

具体而言，第一监控电路用于监控信号的生成和处理，可通过第一耦合器将监控信号耦合到射频电缆中，监控各远端单元的状态信息、设备信息以及告警信息等；可选地，第一监控电路可为生成和处理低速射频信号的电路，其中，低速射频信号如蓝牙信号、FSK(Frequency-shift keying，频移键控)信号等，该低速射频信号不干涉射频电缆上的其他信号。示例性地，第一监控电路可包括第一处理器，以及连接在第一处理器和第一耦合器之间的第一蓝牙芯片。

电源电路用于生成电源信号并通过第一耦合器耦合到射频电缆中，为各远端单元提供电源信号，便于远端单元进行射频信号放大。第一基带处理电路还可用于生成上下行切换信号，并通过第一耦合器耦合到射频电缆中，进而能够驱动远端单元实现TDD(TimeDivision Duplexing，时分双工)覆盖。第一耦合器用于将下行模拟射频信号、上下行切换信号、电源信号以及监控信号等耦合到射频电缆中，便于远端级联链中各远端单元在射频电缆中耦合出对应的信号；第一耦合器还可用于从射频电缆中耦合得到远端单元传输的上行模拟射频信号、监控信号等。应该注意的是，射频前端电路可为零中频、超外差方式或直接射频采样方式等；监控信号和电源信号经过第一耦合器耦合到射频电缆时，可耦合到一根射频电缆，也可耦合到多根射频电缆，保证每个远端单元都有电源信号和监控信号馈入。

本申请实施例中，数模扩展单元可通过耦合器将多种信号耦合到射频电缆上，便于各个远端单元对信号的获取，丰富远端单元的功能性的同时，降低系统对传输介质的需求量。

示例性地，数模混合扩展单元主要由多工器(或双工器)、耦合器、射频前端、基带处理、数模/模数转换器以及光收发器组成。对于1T1R系统，只需一条射频电缆进行传输；而对于MIMO系统，需要多条射频电缆，或将相同频段的MIMO信号变频后、在同一条电缆上传输。数模混合扩展单元有至少两个光收发器，一个连接信源单元或上一级数模混合扩展单元，另一个连接另外一台数模扩展单元。而基带处理则可为FPGA或由相同功能的ASIC实现。

对于下行链路，当前数模扩展单元的基带处理电路通过光收发器、从信源单元或上一级数模扩展单元获取到数字射频信号，经过时钟恢复、串并转换、解帧、速率变换、数字上变频等处理后，发送到数模转换器转换为模拟射频信号并发送到射频前端电路，经过滤波、变频、放大等处理后发送到多工器，然后经过第一耦合器耦合后馈入到射频电缆。

对于上行链路，第一耦合器从射频电缆中耦合得到模拟射频信号，经多工器滤波后进入射频前端电路进行放大、滤波和变频处理。射频前端电路处理后的射频信号通过模数转换器，转换为数字射频信号，经过数字下变频(DDC，Digital down conversion)、速率变换、组帧、并串转换等基带处理后进行光电转换，变换为光信号后传输到上一级数模扩展单元或信源单元。

示例性地，如图11所示，远端单元包括至少一个通信链路模块；相邻的两个远端单元之间通过集束射频电缆连接，集束射频电缆包括至少一条射频电缆，一条射频电缆对应连接下一级远端单元的一个通信链路模块。

具体而言，根据通信配置的通信通道数量，远端单元可设置多个通信链路模块，用于从射频电缆中耦合并处理对应通信通道的模拟射频信号。同时，系统中的射频电缆可相应设置为包括多根射频电缆的集束射频电缆；一个通信链路模块通过其中一条射频电缆连接下一级远端单元的一个通信链路模块，或通过其中一条射频电缆连接数模扩展单元。例如，在支持4T4R的通信系统中，远端单元可包括4个通信链路模块，集束射频电缆包括4根射频电缆，每根电缆用于实现1T1R的天线射频传输；集束射频电缆中的射频电缆与远端单元中的通信链路模块可一一对应连接，进而能够满足4T4R的射频传输。具体地，通信链路模块可主要由耦合器、滤波器、直流隔离电路、放大器以及天线等组成，在此不做具体限制。应该注意的是，在同一根射频电缆上，可支持不同频段的多个信号进行传输，但需多工器对上下行进行分离或合路，进而可在不同的天线上进行覆盖。

示例性地，如图12所示，通信链路模块包括第二耦合器、射频交互电路、第二监控电路、电源转换电路以及上下行切换电路。第二耦合器通过射频电缆与第一耦合器或上一级远端单元的通信链路模块连接；第二耦合器分别连接射频交互电路、第二监控电路、电源转换电路和上下行切换电路；射频交互电路分别连接电源转换电路和上下行切换电路。

具体而言，通信链路模块包括连接射频电缆的第二耦合器，用于与第一耦合器、上一级远端单元的通信链路模块或下一级远端单元的通信链路模块进行模拟射频信号传输。具体地，第二耦合器的第一端口通过射频电缆连接第一耦合器或上一级远端单元的通信链路模块，第二端口连接下一级远端单元的通信链路模块，第三端口分别连接通信链路模块中的射频交互电路、第二监控电路、电源转换电路和上下行切换电路。

基于上述结构，第二耦合器可用于执行获取电源信号、获取上下行切换信号、与数模扩展单元进行监控信号交互、与数模扩展单元进行模拟射频信号交互、与下一级远端单元进行模拟射频信号交互中的至少一种操作。

射频交互电路用于与外部终端进行射频信号交互，可包括滤波器、放大器以及天线等器件。具体地，射频交互电路可通过第二耦合器从射频电缆中得到模拟射频信号，并经滤波、放大等处理后，由天线发射出去；射频交互电路还可通过天线获取外部终端发射的模拟射频信号，经滤波、放大等处理后，通过第二耦合器耦合到射频电缆中，进而可传输给数模扩展单元。

第二监控电路可用于通过第二耦合器获取监控信号并进行处理，还可通过第二耦合器反馈监控信号，实现远端单元与数模扩展单元之间的监控信号交互。具体地，第二监控电路可为生成与处理低速射频信号的信号，例如蓝牙信号、FSK信号等；第二监控电路可通过监控信号反馈当前远端单元的状态信息、设备信号或告警信息等。示例性地，第二监控电路可包括第二处理器，以及连接在第二处理器和第二耦合器之间的第二蓝牙芯片，第二处理器可连接射频交互电路的衰减器，控制射频交互电路中的衰减值。

电源转换电路可用于通过第二耦合器获取电源信号，对电源信号进行转换，得到远端单元中各器件所需的标准电源，满足射频交互电路的有源放大；具体地，射频电缆上耦合的电压通常为48V(伏特)，需要将其转换为5V、3.3V等电压。上下行切换电路可用于通过第二耦合器获取上下行切换信号，控制射频交互电路的上下行切换，实现TDD制式信号的覆盖；可选地，上下行切换信号还可直接从模拟射频信号中提取。

本申请实施例中的远端单元可通过耦合器，从射频电缆中耦合得到下行模拟射频信号、监控信号以及电源信号等，实现信号覆盖，并且，设备的结构简单、成本低，有利于系统的扩容。

可选地，如图13所示，第一监控电路包括第一处理器和第一蓝牙芯片，第一处理器通过第一蓝牙芯片连接第一耦合器。第二监控电路包括第二处理器和第二蓝牙芯片，第二处理器通过第二蓝牙芯片连接第二耦合器。射频交互电路包括放大器，连接放大器的输出端的数控衰减器，以及连接数控衰减器的天线；第二处理器连接数控衰减器。

基于上述结构，数模扩展单元可发送监控信号给远端单元的处理器；远端单元的处理器可调整数控衰减器的衰减值，进而使射频交互电路能够发射相应功率的信号。

示例性地，如图14所示，第二监控电路还包括第一滤波电路，以及连接第二耦合器的第一直流隔离电路，第二蓝牙芯片通过第一滤波电路连接第一直流隔离电路。

射频交互电路还包括第二滤波电路，以及连接第二耦合器的第二直流隔离电路，放大器的输入端通过第二滤波电路连接第二直流隔离电路。

上下行切换电路包括第三滤波电路，连接第二耦合器的第三直流隔离电路，以及连接射频交互电路的开关电路，开关电路通过第三滤波电路连接第三直流隔离电路。

具体而言，第二监控电路中，第二蓝牙芯片可依次通过第一滤波电路和第一直流隔离电路连接第二耦合器，从射频电缆中获取相应的监控信号。射频交互电路可依次通过第二滤波电路和第二直流隔离电路连接第二耦合器，从射频电缆中获取相应的模拟射频信号。上下行切换电路可依次通过第三滤波电路和第三直流隔离电路连接第二耦合器，从射频电缆中获取相应的上下行切换信号。需要说明的是，本申请实施例提及的滤波电路可由滤波器、低通滤波器或带通滤波器等组成，直流隔离电路可包括隔离电容等，在此不做具体限定。

可选地，分布式天线系统还包括连接第一光收发电路的信源单元。信源单元可为BBU或RRU。应该注意的是，本申请实施例可基于现有的信源单元进行架构与适配，有利于通信系统的扩容与演进，且可在提升传输带宽的同时，降低建设成本。

示例性地，信源单元为BBU。

具体而言，信源单元可为BBU，能够直接处理基带信号，用于对接收到的相同信号特征(同制式、同频段、同小区)的数字射频信号进行相加；且相加得到的信号在信源单元实现解调、解码等基带信号处理；如果是不同信号特征的信号，则需分配到不同的基带单元进行基带信号处理。

示例性地，如图15所示，信源单元为RRU，分布式天线系统还包括连接在RRU和数模扩展单元之间的接入单元；接入单元包括依次连接的第二光收发电路、第二基带处理电路、第二信号转换电路和射频通道电路。

具体而言，信源单元也可为RRU，此时，需要接入单元将RRU的模拟射频信号转换为数字射频信号，并通过光纤传输到数模扩展单元；并且，接入单元还将数模扩展单元的数字射频信号转换成模拟射频信号并发送给RRU。其中，第二光收发电路，用于在数模扩展单元和第二基带处理电路之间进行光信号与数字射频信号的相互转换。第二基带处理电路，用于对接收到的数字射频信号处理后输出。第二信号转换电路，用于与第二基带处理电路进行数字射频信号交互，以及与射频通道电路进行模拟射频信号交互。射频通道电路，用于与RRU进行模拟射频信号交互，且用于进行模拟射频信号处理。

基于此，本申请实施例的数模扩展单元与远端单元采用基于电缆连接的菊花链拓扑结构，可在提高传输带宽的同时，有效降低传输链路的成本；并且，数模扩展单元执行基带处理，远端单元无需基带处理设备，可有效降低系统的器件成本及运行功耗。同时，远端单元的覆盖不受带宽限制且支持多种信号接入覆盖，该系统具有支持多模多频、小区分裂等特点，易于扩容，施工难度低。

针对5G室分，主要是4T4R天线，至少100MHz带宽，例如：2.6G频段为160MHz带宽，3.5G频段为200MHz，并且，2.6G频段和3.5G频段均为TDD信号。例如，按照4T4R/100MHz带宽进行说明，通信系统可包括1个信源单元，4个数模扩展单元和32个远端单元。其中，信源单元可为BBU，也可主要由RRU和接入单元组成；每个基站单元，即信源单元，连接4个数模扩展单元；每个数模扩展单元连接8个远端单元。

具体地，为满足4T4R的通信需求，在4T4R通信链路上的电缆均为包括4根子电缆的集束电缆，每根子电缆用于实现1T1R的天线射频传输。远端单元的结构可如图11所示，包括4个通信链路模块，分别与子电缆对应。换言之，集束电缆中的每条子电缆，接入远端单元时都会对应连接一个耦合器；基于此，远端单元可分别耦合出各子电缆中的信号，同时，电缆中信号的功率经过耦合器插损比较小，可通过电缆发送到下一级远端单元。下行射频信号从耦合器耦合出后经过滤波器(TDD信号为滤波器)、功放放大，再滤波后从天线发射。上行射频信号从天线接收，经滤波器滤波后经过低噪声放大器放大，再由滤波器滤波后，从耦合器耦合到集束电缆上。

数模扩展单元可如图16所示，包括两个光口，其中一个为主光口，用于连接上一级数模扩展单元或信源单元，另一个为级联光口，用于连接下一级数模扩展单元。主光口的下行信号以广播方式传输，进入FPGA后分为两路；其中一路通过解帧后，分为四路、分别对应四根天线的下行信号，进入相应的数字中频模块进行DUC、数字滤波等处理后经数模转换、射频前端处理后传输到对应的电缆，发送到远端级联链；另一路，经过一个组帧模块，加入一些控制信息后透传到级联光口。上行四路信号从远端单元通过集束电缆经对应的射频前端处理、模数转换后变成数字信号进入FPGA，在FPGA经数字中频模块，进行DDC、数字滤波处理后进入数字加模块。如图17所示，在数字加模块与级联光口的上行信号进行数字加处理(数字合路)，相同天线和射频通道信号才能合路。

信源单元可直接为BBU，用于直接对数模扩展单元传输的数字射频信号进行解调、解码等基带信号处理，如图18所示；信源单元还可主要由RRU和接入单元组成，如图18所示。接入单元可用于进行射频和数字的转换，与数模扩展单元进行数字射频信号交互，与RRU进行模拟射频信号交互。如图19所示，接入单元可配置4个光口(可以是其它数目)。对于上行的情况，根据相同的信号特征、将各个数模扩展单元发送的信号进行数字加合路，总的通道1、2、3、4信号，然后送到对应的信号中频处理链路进行处理，最终变换为模拟射频信号送到4T4R的RRU对应的端口上。对于下行的情况，4路下行信号从RRU端口馈入到接入单元，经对应的射频通道处理、模数转换、信号中频处理后进行组帧，并将组帧得到的信号广播到每个光口，即，每个光口的下行信号都可能包括通道1、2、3、4的信号。

在信源单元与数模扩展单元的传输中，以及数模扩展单元之间的传输中，4T4R/100MHz带宽的信号若使用标准CPRI传输，则需满足19.6GBps的传输速率、要求25G光收发模块，此时会大幅增加传输成本和设备成本。基于本申请实施例提供的系统架构，可通过CPRI压缩方式、使用非标准的CPRI进行传输：

122.88MHz×2×9×16/15×66/64×4＝9.732Gbps<10Gbps

其中：122.88MHz表示100MHz带宽信号传输速率；2表示IQ两路；15表示传输位宽；16/15表示传输控制开销；10/8表示传输编码；4表示天线数。此时，传输速率小于10Gbps，可使用10G光模块和FPGA，进而使成本大幅下降。

需要说明的是，如图20所示，本申请实施例中的数模扩展单元可在一根电缆上、馈入与远端单元匹配的电源信号、TDD开关切换信号和监控信号。其中，监控信号可使用蓝牙信号传输，也可以使用FSK或其它的低速射频信号，只需保证选用频段与其它信号相干涉即可，例如，蓝牙频段为2.4G，与覆盖信号2.6G不在一个频段。电源通常可使用48V电源，通过带直流耦合的耦合器或合路器耦合到电缆上传输。TDD开关切换信号也可直接耦合到射频电缆上。

由于所有信号都在电缆中，对于远端单元，其信号提取可如图14所示，通过耦合器耦合，直流电源信号经过一个低通滤波器，滤除高频信号并传输到电源转换电路上，得到远端单元工作需要的电源。TDD开关切换电路可通过直流隔离电路隔离掉直流电源信号，通过带通滤波器后，得到用于上下行信号切换的开关信号。蓝牙芯片可用于实现监控信号的传输，通过直流隔离电路隔离掉直流电源信号，通过带通滤波器后，接收数模扩展单元发送的监控信号；同时，远端单元的MCU也可通过蓝牙芯片反馈监控信号到数模扩展单元，实现双向通信。而最终覆盖的下行射频信号，也需要通过直流隔离电路和滤波器后，由天线发射。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种分布式天线系统，其特征在于，包括：数模扩展单元和远端级联链；

所述数模扩展单元包括第一基带处理电路、用于连接信源单元的第一光收发电路、以及用于进行模拟射频信号与数字射频信号的相互转换的第一信号转换电路；所述第一基带处理电路分别连接所述第一光收发电路和所述第一信号转换电路；

所述远端级联链包括多个用于与外部终端交互的远端单元，各所述远端单元通过射频电缆级联连接，且所述远端级联链的首级远端单元通过射频电缆与所述第一信号转换电路连接。

2.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其特征在于，所述数模扩展单元的数量为至少两个，其中一个数模扩展单元通过光纤连接所述信源单元，相邻两个所述数模扩展单元之间通过各自的第一光收发电路进行光纤级联；

所述远端级联链的数量为至少两条；一个所述数模扩展单元对应连接至少一条所述远端级联链。

3.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其特征在于，所述数模扩展单元还包括第一耦合器和射频前端电路；

所述远端级联链的首级远端单元通过射频电缆与所述第一耦合器连接；

所述第一耦合器通过所述射频前端电路连接所述第一信号转换电路。

4.根据权利要求3所述的分布式天线系统，其特征在于，所述数模扩展单元还包括第一监控电路和电源电路；

所述第一耦合器分别连接所述第一基带处理电路、所述第一监控电路和所述电源电路。

5.根据权利要求4所述的分布式天线系统，其特征在于，所述远端单元包括至少一个通信链路模块；相邻的两个远端单元之间通过集束射频电缆连接，所述集束射频电缆包括至少一条射频电缆，一条所述射频电缆对应连接下一级远端单元的一个通信链路模块。

6.根据权利要求5所述的分布式天线系统，其特征在于，所述通信链路模块包括第二耦合器、射频交互电路、第二监控电路、电源转换电路以及上下行切换电路；

所述第二耦合器通过射频电缆与所述第一耦合器或上一级远端单元的通信链路模块连接；所述第二耦合器分别连接所述射频交互电路、所述第二监控电路、所述电源转换电路和所述上下行切换电路；所述射频交互电路分别连接所述电源转换电路和所述上下行切换电路。

7.根据权利要求6所述的分布式天线系统，其特征在于，

所述第一监控电路包括第一处理器和第一蓝牙芯片，所述第一处理器通过所述第一蓝牙芯片连接所述第一耦合器；

所述第二监控电路包括第二处理器和第二蓝牙芯片，所述第二处理器通过所述第二蓝牙芯片连接所述第二耦合器；

所述射频交互电路包括放大器，连接所述放大器的输出端的数控衰减器，以及连接所述数控衰减器的天线；所述第二处理器连接所述数控衰减器。

8.根据权利要求7所述的分布式天线系统，其特征在于，

所述第二监控电路还包括第一滤波电路，以及连接所述第二耦合器的第一直流隔离电路，所述第二蓝牙芯片通过所述第一滤波电路连接所述第一直流隔离电路；

所述射频交互电路还包括第二滤波电路，以及连接所述第二耦合器的第二直流隔离电路，所述放大器的输入端通过所述第二滤波电路连接所述第二直流隔离电路；

所述上下行切换电路包括第三滤波电路，连接所述第二耦合器的第三直流隔离电路，以及连接所述射频交互电路的开关电路，所述开关电路通过所述第三滤波电路连接所述第三直流隔离电路。

9.根据权利要求1至8任一项所述的分布式天线系统，其特征在于，还包括连接所述第一光收发电路的所述信源单元。

10.根据权利要求9所述的分布式天线系统，其特征在于，

所述信源单元为BBU，或者，

所述信源单元为RRU，所述分布式天线系统还包括连接在所述RRU和所述数模扩展单元之间的接入单元；所述接入单元包括依次连接的第二光收发电路、第二基带处理电路、第二信号转换电路和射频通道电路。