CN212413435U

CN212413435U - 一种5g移动通信室内微分布系统

Info

Publication number: CN212413435U
Application number: CN202021211909.9U
Authority: CN
Inventors: 王国光; 张亚明; 房齐; 徐李正豪
Original assignee: Sichuan Dajian Communication Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Dajian Communication Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-28
Filing date: 2020-06-28
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2030-06-28

Abstract

本实用新型涉及无线移动通信技术领域，具体涉及一种5G移动通信室内微分布系统，包括接收天线、转发天线和信号处理单元，接收天线与5G基站无线信号连接，接收天线的接入频率和发射频率均与5G基站的频率相同，用于5G基站下行信号的接收和终端上行信号的发射，转发天线与终端无线信号连接，转发天线的接入频率和发射频率均与5G基站的频率相同，用于终端上行信号的接收和5G基站下行信号的发射，信号处理单元用于信号连接接收天线和转发天线，并对信号进行处理。解决目前的5G信号覆盖度低的问题。

Description

一种5G移动通信室内微分布系统

技术领域

本实用新型涉及无线移动通信技术领域，具体涉及一种5G移动通信室内微分布系统。

背景技术

5G时代是全移动和全连接的智慧时代，人与人、人与物、物与物都需要进行连接和通信，5G的场景及业务需求更加多样化，4G承载的是“移动互联网”，而人们对5G的定位不仅仅是能为用户提供更好体验和更多业务的eMBB网络，还是连接行业的网络，5G将不仅仅是简单的一张通讯网，而是作为底层网络深入到社会各行各业，5G时代的典型业务从高速、高灵活、多连接、低时延、高可靠和网络开发等角度对网络提出了更高的要求。

统计表明，目前4G移动网络中超过70%的业务发生在室内场景，伴随着5G业务种类持续增多和行业边界不断扩展，室内移动网络将更加重要，是5G时代的核心竞争力之一。

业务驱动网络的建设，更大宽带、更低时延和更多连接是5G网络最主要的特征，目前5G信号覆盖还需进行提升，所以需要一种5G移动通信室内微分布系统来针对当前运营商5G信号的覆盖进行提升。

5G室内覆盖存在以下难点需要克服：5G功耗相比4G大幅增加，5G时代，一站多频将是典型配置，5频以上站点占比将急剧增加，一站多频将导致整站最大功耗超过10kW，10频及10频以上站点功耗超过20kW，多运营商共享场景下，功耗还将翻倍，为满足网络容量增长的业务需求，大量末梢站点将会被部署，网络站点数量将会出现大幅增加，整个网络的功耗将呈倍数增长，同时目前的5G室内分布分布中组网方式单一，不能根据实际覆盖场景灵活组网。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种5G移动通信室内微分布系统，解决目前的5G信号覆盖度低的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种5G移动通信室内微分布系统，包括：

接收天线，与5G基站无线信号连接，所述接收天线的接入频率和发射频率均与5G基站的频率相同，用于5G基站下行信号的接收和终端上行信号的发射；

转发天线，与终端无线信号连接，所述转发天线的接入频率和发射频率均与5G基站的频率相同，用于终端上行信号的接收和5G基站下行信号的发射；以及

信号处理单元，用于信号连接接收天线和转发天线，并对信号进行处理。

进一步的技术方案是，所述信号处理单元包括用于使上下行链路平衡和提供基站上下行时隙以使上下行同步的基站同步模组。

更进一步的技术方案是，所述基站同步模组包括5G基带同步模块、MCU和用于接收5G基站下行信号的第三天线，所述第三天线与5G基带同步模块信号连接，所述5G基带同步模块与MCU信号连接，并且MCU与上下行链路上的第一射频开关和第二射频开关信号连接。

更进一步的技术方案是，所述信号处理单元还包括用于将信号从接收天线传输至转发天线的下行链路模组和用于将信号从转发天线传输至接收天线的上行链路模组。

更进一步的技术方案是，所述下行链路模组包括有依次信号相连的第一天线接口a、第一滤波器a、第一低噪放、第一射频开关、第一射频收发芯片a、第二射频收发芯片a、第一放大器、第二滤波器a和第二天线接口a，所述第一天线接口a用于连接接入天线，所述第二天线接口a用于连接转发天线，第一射频收发芯片a和第二射频收发芯片a与信号处理单元内的MCU信号连接，用于通过MCU检测第一射频收发芯片a和第二射频收发芯片a的接收信号强度。

更进一步的技术方案是，所述第一射频收发芯片a和第二射频收发芯片a均为具有模数-数模转换功能的射频收发芯片。

更进一步的技术方案是，所述上行链路模组包括有依次信号相连的第二天线接口b、第二滤波器b、第二低噪放、第二射频开关、第二射频收发芯片b、第一射频收发芯片b、第二放大器、第一滤波器b和第一天线接口b，第二天线接口b用于连接转发天线，第一天线接口b用于连接接入天线，第一射频收发芯片b和第二射频收发芯片b与信号处理单元内的MCU信号连接，用于通过MCU检测第一射频收发芯片b和第二射频收发芯片b的接收信号强度。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下的有益效果之一：

1、通过本系统进行5G移动通信室内微分布，使5G信号覆盖度得以提升；

2、采用5G基带同步模块提取5G基站时隙配置，利用MCU根据5G基站时隙配比控制上下行射频开关通断，实现设备同步功能；

3、通过MCU检测射频收发芯片的接收信号强度，对射频收发芯片进行增益大小控制，从而控制上下行链路的增益，进而保证上下行功放处于线性工作区，保证设备输出信号稳定，避免因为信源信号波动引起的网络质量波动问题；

4、组网方式，可以根据实际应用场景，采用不同的组网方式，实现多样化需求的5G移动通信的室内信号覆盖；

5、低功耗，整套系统的功耗不超高10W，相比于5G小基站功耗节省90%以上。

附图说明

图1为本实用新型5G移动通信室内微分布系统的结构框图。

图2为本实用新型中信号处理单元的结构框图。

图3为本实用新型中独立使用组网模式的结构框图。

图4为本实用新型中并联组网组网模式的结构框图。

图5为本实用新型中串联组网组网模式的结构框图。

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1-5示出了本实用新型5G移动通信室内微分布系统的实施例。

实施例1：

本实施例提供一种5G移动通信室内微分布系统，包括接收天线、转发天线和信号处理单元，其中，接收天线与5G基站无线信号连接，接收天线的接入频率和发射频率均与5G基站的频率相同，用于5G基站下行信号的接收和终端上行信号的发射，转发天线与终端无线信号连接，转发天线的接入频率和发射频率均与5G基站的频率相同，用于终端上行信号的接收和5G基站下行信号的发射，信号处理单元用于信号连接接收天线和转发天线，并对信号进行处理。

其中接收天线与5G基站之间以及转发天线与终端之间采用无线信号连接，接收天线与信号处理单元之间以及信号处理单元与转发天线之间采用有线信号连接。

接入天线采用无线方式接入基站信号，通过有线方式将信号传递至信号处理单元，信号处理单元进行信号处理，信号处理包含信号滤波、信号放大等，经过转发天线将信号转发，从而实现5G无线信号覆盖。

信号处理单元包括用于使上下行链路平衡和提供基站上下行时隙以使上下行同步的基站同步模组、用于将信号从接收天线传输至转发天线的下行链路模组和用于将信号从转发天线传输至接收天线的上行链路模组。

具体的，信号处理单元中设置有第一天线接口（第一天线接口、第一天线接口）、第一滤波器（第一滤波器a、第一滤波器b）、第一低噪放（LNA）、第一射频开关、第一射频收发芯片（第一射频收发芯片a、第一射频收发芯片b）、第二射频收发芯片（第二射频收发芯片a、第二射频收发芯片b）、第一放大器（PA）、第二滤波器（第二滤波器a、第二滤波器b）、第二天线接口（第二天线接口a、第二天线接口b）、第二低噪放（LNA）、第二射频开关、第二放大器（PA）、第三天线、5G基带同步模块、MCU等。其中射频收发芯片设置为两个，包括相互之间信号连接的第一射频收发芯片、第二射频收发芯片。

5G基带同步模块、MCU和用于接收5G基站下行信号的第三天线构成前述的基站同步模组，第三天线与5G基带同步模块信号连接，5G基带同步模块与MCU信号连接，并且MCU与上下行链路上的第一射频收发芯片（第一射频收发芯片a、第一射频收发芯片b）、第二射频收发芯片（第二射频收发芯片a、第二射频收发芯片b）、第一射频开关和第二射频开关信号连接。

由于目前5G网络均采用TDD方案，因此设备在进行正常工作时需要与5G基站进行同步，本系统中，通过第三天线接收5G基站的下行信号，然后通过5G基带同步模块获得5G基站的时隙配比，将时隙配比数据传给MCU，MCU通过上下行时隙比控制第一射频开关和第二射频开关的通断，考虑到同步模块与5G基站的实际空口距离不确定，为了第一射频开关与第二射频开关同时打开造成上下行链路串扰的问题，在进行第一射频开关和第二射频开关控制切换时需要做以下处理：在第一射频开关关闭时，延迟一定时间后再打开第二射频开关；在第二射频开关关闭时，延迟一定时间后再打开第一射频开关。

第一天线接口a、第一滤波器a、第一射频收发芯片a、第二射频收发芯片a、第二滤波器a、第二天线接口a、第一低噪放、第一射频开关和第一放大器构成前述的下行链路模组。下行链路模组中，第一天线接口a的信号输出端与第一滤波器a的信号输入端信号连接，第一滤波器a的信号输出端与第一低噪放的信号输入端信号连接，第一低噪放的信号输出端与第一射频开关的信号输入端信号连接，第一射频开关的信号输出端与第一射频收发芯片a的信号输入端信号连接，第一射频收发芯片a的信号输出端与第二射频收发芯片a的信号输入端信号连接，第二射频收发芯片a的信号输出端与第一放大器的信号输入端信号连接，第一放大器的信号输出端与第二滤波器a的信号输入端信号连接，第二滤波器a的信号输出端与第二天线接口a的信号输入端信号连接。

第一天线接口a连接接入天线，通过接入天线接收5G基站下行信号，通过第一滤波器a对接收信号进行滤波，获得要处理的有用信号，滤除杂波信号，通过第一低噪放，将有用信号进行放大，经过第一射频收发芯片a，将接收到的模拟信号转变为数字信号，然后对数字信号进行放大、滤波处理，第一射频收发芯片a与第二射频收发芯片a之间信号以数字信号的形式进行传递，数字信号经过第二射频收发芯片a，对数字信号进行发大及滤波处理，处理完成后进行数模转换，将数字信号转变成模拟信号，模拟信号经过第一放大器进行信号放大，放大后信号经过第二滤波器a再次滤波，并通过第二天线接口a将信号输出至转发天线，最终实现5G基站下行信号转发。

第一天线接口b、第一滤波器b、第一射频收发芯片b、第二射频收发芯片b、第二滤波器b、第二天线接口b、第二低噪放、第二射频开关和第二放大器构成前述的上行链路模组。上行链路模组中，第二天线接口b的信号输出端与第二滤波器b的信号输入端信号连接，第二滤波器b的信号输出端与第二低噪放的信号输入端信号连接，第二低噪放的信号输出端与第二射频开关的信号输入端信号连接，第二射频开关的信号输出端与第二射频收发芯片b的信号输入端信号连接，第二射频收发芯片b的信号输出端与第一射频收发芯片b的信号输入端信号连接，第一射频收发芯片b的信号输出端与第二放大器的信号输入端信号连接，第二放大器的信号输出端与第一滤波器b的信号输入端信号连接，第一滤波器b的信号输出端与第一天线接口b的信号输入端信号连接。

第二天线接口b连接转发天线，通过转发天线接收终端的上行信号，通过第二滤波器b对接收信号进行滤波，获得要处理的有用信号，滤除杂波信号，通过第二低噪放，将有用信号进行放大，经过第二射频收发芯片b，将接收到的模拟信号转变为数字信号，然后对数字信号进行放大、滤波处理，第二射频收发芯片b与第一射频收发芯片b之间信号以数字信号的形式进行传递，数字信号经过第一射频收发芯片b，对数字信号进行发大及滤波处理，处理完成后进行数模转换，将数字信号转变成模拟信号，模拟信号经过第二放大器进行信号放大，放大后信号经过第一滤波器b再次滤波，并通过第一天线接口b将信号输出至接收天线，最终实现终端的上行信号转发。

其中第一天线接口a和第一天线接口b可以采用同一个第一天线接口，第二天线接口a和第二天线接口b可以采用同一个第二天线接口，第一滤波器a和第一滤波器b可以采用同一个第一滤波器，第二滤波器a和第二滤波器b可以采用同一个第二滤波器，第一射频收发芯片a和第一射频收发芯片b可以采用同一个第一射频收发芯片，第二射频收发芯片a和第二射频收发芯片b可以采用同一个第二射频收发芯片。

第一射频收发芯片和第二射频收发芯片均为具有模数-数模转换功能的射频收发芯片，如ADI的936X系列，该系列芯片具备AD/DA（模数、数模转换）功能、信号放大功能，射频收发芯片之间的通信，通过标准SPI接口，实现数字信号的传递；射频收发芯片的配置是通过MCU，通过SPI接口进行配置，配置射频收发芯片的接收频率、发射频率（包含移频后频率）、配置射频收发芯片的带宽、增益等。

其中增益控制方式为：先设备初始上下行增益配置一致，上行增益配置为G1，下行增益配置为G2，在设备与基站同步后，MCU检测第一射频收发芯片的输入信号强度Pin，信号输出下行输出功率为Pout=Rx+G1：

如果Pout大于下行设备设计最大功率Pmax，则MCU控制降低第一射频收发芯片和第二收发芯片的射频增益，使得输出功率=Pmax，调节值为Pout-Pmax= Rx+G1-Pmax；同时MCU调整上行增益降低Pout-Pmax= Rx+G1-Pmax，使得上下链路平衡；

如果Pout小于下行设备设计最大功率Pmax，则MCU控制提高第一射频收发芯片和第二收发芯片的射频增益，使得输出功率=Pmax，调节值为Pmax-Pout= Pmax-Rx-G1；同时MCU调整上行增益提高Pmax-Pout= Pmax-Rx-G1，使得上下链路平衡。

实施例2：

在前述实施例1的基础上，本实施例提供一种5G移动通信室内微分布方法，包括：将接入天线以无线信号连接的方式接入到5G信号基站，将接入天线通过有线信号连接的方式接入到信号处理单元，将信号处理单元通过有线信号连接的方式接入到转发天线，将转发天线以无线信号连接的方式接入到终端，从而实现5G无线信号覆盖。接入天线、信号处理单元和转发天线之间的设备组网方式包括：独立使用、并联组网和串联组网。

如图3所示，独立使用即是采用一个信号接入天线、一个信号处理单元和一个转发天线来进行5G基站和终端之间的信号传输。

如图4所示，并联组网为采用一个接入天线、多个信号处理单元和多个转发天线来进行5G基站和终端之间的信号传输，其中一个信号处理单元分别并联其他的信号处理单元，以实现并联组网。

如图5所示，串联组网外采用多套5G移动通信室内微分布系统，并且多套5G移动通信室内微分布系统之间的转发天线和接入天线进行信号连接，以实现串联组网。

综上所述，本实用新型通过本系统进行5G移动通信室内微分布，使5G信号覆盖度得以提升，并且采用5G基带同步模块提取5G基站时隙配置，利用MCU根据5G基站时隙配比控制上下行射频开关通断，实现设备同步功能，还能通过MCU检测射频收发芯片的接收信号强度，对射频收发芯片进行增益大小控制，从而控制上下行链路的增益，进而保证上下行功放处于线性工作区，保证设备输出信号稳定，避免因为信源信号波动引起的网络质量波动问题，还具有低功耗的特点，整套系统的功耗不超高10W，相比于5G小基站功耗节省90%以上。

在组网方式上来看，本实用新型可以根据实际应用场景采用不同的组网方式，实现多样化需求的5G移动通信的室内信号覆盖，即是支持并联及串联两种组网方式，可以根据实际的覆盖场景灵活组网，同时可以通过独立使用的方式形成小功率多点位滴灌式组网，可以确保每个设备都工作在较小的增益状态，有效保证了系统噪声叠加的问题，避免对接入基站的影响。

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

1.一种5G移动通信室内微分布系统，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的5G移动通信室内微分布系统，其特征在于：所述信号处理单元包括用于使上下行链路平衡和提供基站上下行时隙以使上下行同步的基站同步模组。

3.根据权利要求2所述的5G移动通信室内微分布系统，其特征在于：所述基站同步模组包括5G基带同步模块、MCU和用于接收5G基站下行信号的第三天线，所述第三天线与5G基带同步模块信号连接，所述5G基带同步模块与MCU信号连接，并且MCU与上下行链路上的第一射频开关和第二射频开关信号连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的5G移动通信室内微分布系统，其特征在于：所述信号处理单元还包括用于将信号从接收天线传输至转发天线的下行链路模组和用于将信号从转发天线传输至接收天线的上行链路模组。

5.根据权利要求4所述的5G移动通信室内微分布系统，其特征在于：所述下行链路模组包括有依次信号相连的第一天线接口a、第一滤波器a、第一低噪放、第一射频开关、第一射频收发芯片a、第二射频收发芯片a、第一放大器、第二滤波器a和第二天线接口a，所述第一天线接口a用于连接接入天线，所述第二天线接口a用于连接转发天线，第一射频收发芯片a和第二射频收发芯片a与信号处理单元内的MCU信号连接，用于通过MCU检测第一射频收发芯片a和第二射频收发芯片a的接收信号强度。

6.根据权利要求5所述的5G移动通信室内微分布系统，其特征在于：所述第一射频收发芯片a和第二射频收发芯片a均为具有模数-数模转换功能的射频收发芯片。

7.根据权利要求4所述的5G移动通信室内微分布系统，其特征在于：所述上行链路模组包括有依次信号相连的第二天线接口b、第二滤波器b、第二低噪放、第二射频开关、第二射频收发芯片b、第一射频收发芯片b、第二放大器、第一滤波器b和第一天线接口b，第二天线接口b用于连接转发天线，第一天线接口b用于连接接入天线，第一射频收发芯片b和第二射频收发芯片b与信号处理单元内的MCU信号连接，用于通过MCU检测第一射频收发芯片b和第二射频收发芯片b的接收信号强度。