CN216146471U - 矿用的本安型通信系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种矿用的本安型通信系统，该系统包括：主机单元AU和多个射频单元RU，AU部署于矿井的非工作面和多个RU部署于矿井的工作面；多个RU通过光纤多级级联连接，AU与多个RU通过光纤连接；每个RU与不共地的第一外部电源和第二外部电源连接，且第一外部电源的实际功耗与第二外部电源的实际功耗的和值大于本安型电源的功耗阈值，第一外部电源和第二外部电源的最大功耗值均小于等于本安型电源的功耗阈值。从而，在矿井的工作面出现故障或者事故时，本安型通信系统仍可在矿井的工作面提供高速率信号服务，保障了井下工作正常进行，且提升了矿井的工作面的通信质量。

Description

矿用的本安型通信系统

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种矿用的本安型通信系统。

背景技术

在矿业领域中，矿井通信需要对矿井工作面进行多点高清视频监控、远程操控、智能化管理等业务。目前，第五代移动通信技术(5th generation mobile networks或5thgeneration wireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术)由于大带宽、低时延、大连接和高可靠性等优势，已称为矿井通信转型的重要方向，使得矿井通信可采用5G信号服务，实现数字化、网络化且智能化的服务升级，有利于提高矿井通信的服务质量和矿山的生产效率。

通常，矿山设备都需要满足煤安认证，包括隔爆认证和本安认证。一旦矿井的工作面发生故障或事故，则隔爆型设备需要断电，本安型设备不需要断电且继续使用为井下提供5G信号服务。故，本安型设备在矿井的工作面更适用，满足矿山行业的需求。

然而，本安型设备本身具有功耗要求，如设备电源的输出功率须小于规定的功率阈值，否则设备会自动关闭电源。而5G终端由于信号带宽大，造成设备器件的功耗大，导致设备的实际功耗很难达到本安型设备的功耗要求。

因此，如何在矿业领域中引入5G通信的同时使得5G终端能够满足本安型设备的功耗要求是现亟需解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种矿用的本安型通信系统。

本公开提供了一种矿用的本安型通信系统，包括：主机单元AU(Access Unit)和多个射频单元RU(Radio Remote Unit)；

AU部署于矿井的非工作面和多个RU部署于矿井的工作面；多个RU通过光纤多级级联连接，AU与多个RU通过光纤连接；每个RU与不共地的第一外部电源和第二外部电源连接，且第一外部电源的实际功耗与第二外部电源的实际功耗的和值大于本安型电源的功耗阈值，第一外部电源和第二外部电源的最大功耗值均小于等于本安型电源的功耗阈值。

通过第一方面提供的系统，采用主机单元和多个射频单元的两级架构通信系统，其中，AU部署于矿井的非工作面和多个RU部署于矿井的工作面；多个RU通过光纤多级级联连接，AU与多个RU通过光纤连接；每个RU与不共地的第一外部电源和第二外部电源连接，且第一外部电源的实际功耗与第二外部电源的实际功耗的和值大于本安型电源的功耗阈值，第一外部电源和第二外部电源的最大功耗值均小于等于本安型电源的功耗阈值。从而，在矿井的工作面出现故障或者事故时，本安型通信系统仍可在矿井的工作面提供高速率信号服务，保障了井下工作正常进行，且提升了矿井的工作面的通信质量。

附图说明

图1为本公开实施例提供的矿用的本安型通信系统的结构示意图；

图2A-图2B为本公开实施例提供的通信方法的流程示意图；

图3为本公开实施例提供的射频单元的结构示意图；

图4A为本公开实施例提供的一个射频单元中第一模块的结构示意图；

图4B为本公开实施例提供的一个射频单元中第二模块的结构示意图；

图4C为本公开实施例提供的一个射频单元在下行方向上的数据处理示意图；

图4D为本公开实施例提供的一个射频单元在上行方向上的数据处理示意图；

图5A为本公开实施例提供的一个射频单元中第一模块的结构示意图；

图5B为本公开实施例提供的一个射频单元中第二模块的结构示意图；

图5C为本公开实施例提供的一个射频单元在下行方向上的数据处理示意图；

图5D为本公开实施例提供的一个射频单元在上行方向上的数据处理示意图；

图6A为本公开实施例提供的通信方法的流程示意图；

图6B为本公开实施例提供的终端接收下行发射信号的功率谱密度在增益调整前后的比对示意图；

图6C为本公开实施例提供的覆盖距离在增益调整前后的效果比对示意图；

图7为本公开实施例提供的主机单元的结构示意图。

附图标记说明：

100—矿用的本安型通信系统；101—主机单元；102—射频单元；200—核心网；300—终端；401—第一外部电源；402—第二外部电源；1021—第一模块；1022—第二模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1，图1为本公开实施例提供的矿用的本安型通信系统的结构示意图。如图1所示，本公开的矿用的本安型通信系统100可以包括：主机单元(Access Unit，AU)101和多个射频单元(Radio Remote Unit，RU)102。

主机单元101主要完成通信协议(比如5G通信协议)中各个层(如L3/L2/L1)的处理、操作维护、与核心网(比如5G核心网)200通信以及与射频单元102通信等功能。通常，主机单元101可部署于矿井的非工作面，如矿井机房等。其中，L的含义是层(layer)，L1是物理层，L2是数据链路层，L3是网络层。

射频单元102主要完成射频信号的收发、数模转换、与主机单元101或者上一级射频单元102通信以及与下一级射频单元102通信等的功能。通常，多个射频单元可部署于矿井的工作面，如运输巷道、采掘面等。

下面，介绍主机单元101与多个射频单元102交互的实现过程。

结合图2A，对主机单元101与多个射频单元102在下行方向上的交互过程进行详细阐述。请参阅图2A，图2A为本公开实施例提供的通信方法的流程示意图。如图2A所示，本公开的通信方法可以包括：

S101、核心网向主机单元传输下行信号。

S102、主机单元将下行信号转换为下行基带信号。

S103、主机单元向多个射频单元传输下行基带信号。

S104、多个射频单元将下行基带信号转换为下行射频信号。

S105、多个射频单元向终端传输下行射频信号。

其中，本公开对下行信号、下行基带信号、下行射频信号的具体实现方式不做限定。并且，下行基带信号为数字信号，下行射频信号为模拟信号。

结合图2B，对主机单元101与多个射频单元102在上行方向上的交互过程进行详细阐述。请参阅图2B，图2B为本公开实施例提供的通信方法的流程示意图。如图2B所示，本公开的通信方法可以包括：

S201、终端向多个射频单元传输上行射频信号。

S202、多个射频单元将上行射频信号转换为上行基带信号。

S203、多个射频单元向主机单元传输上行基带信号。

S204、主机单元将上行基带信号转换为上行信号。

S205、主机单元向核心网传输上行信号。

其中，本公开对上行射频信号、上行基带信号、上行信号的具体实现方式不做限定。并且，上行基带信号为数字信号，上行射频信号为模拟信号。

本公开中，多个射频单元102通过光纤多级级联连接，主机单元101与多个射频单元102通过光纤连接。其中，本公开对主机单元101与多个射频单元102之间的连接方式不做限定。

例如，主机单元101与多个射频单元102之间支持星型连接。在一些实施例中，多个射频单元102中的射频单元102是多级级联连接的，主机单元101与多个射频单元102中的首级射频单元(图1中的射频单元1)通过光纤连接。

又如，主机单元101与多个射频单元102之间支持环形连接。在一些实施例中，多个射频单元102中的射频单元102是多级级联连接的，主机单元101与多个射频单元102中的首级射频单元(图1中的射频单元1)和尾级射频单元(图1中射频单元m)通过光纤连接。

又如，主机单元101与多个射频单元102之间支持星型连接和环形连接。在一些实施例中，多个射频单元102构成第一级联链和第二级联链，每个级联链包括至少两个射频单元102。主机单元101与第一级联链中的首级射频单元(图1中射频单元1)通过光纤连接，主机单元与第二级联链中的首级射频单元(图1中射频单元1)和尾级射频单元(图1中射频单元m)通过光纤连接。

在多个射频单元102中，每个射频单元102由两个单独且不共地的第一外部电源401和第二外部电源402供电。此处的不共地可理解为：第一外部电源401和第二外部电源402的电源外壳不接在一起；或者，第一外部电源401和第二外部电源402的直流地不接在一起。其中，本公开对第一外部电源401和第二外部电源402的类型、电压、电流、功率等参数不做限定。

并且，第一外部电源401的实际功耗与第二外部电源402的实际功耗的和值大于本安型电源的功耗阈值，可向本安型通信系统100提供运行时所需的电源，保障了本安型通信系统100的正常工作，且第一外部电源401和第二外部电源402的最大功耗值均小于等于本安型电源的功耗阈值，可确保每个射频单元102的实际功耗不超过本安型设备的功耗要求。

从而，在矿井的工作面出现故障或者事故时，每个射频单元102仍可保持正常工作，使得本安型通信系统100能够在矿井的工作面提供高速率信号服务，保障了井下工作正常进行，且提升了矿井的工作面的通信质量。

本公开提供的矿用的本安型通信系统100，采用主机单元101和多个射频单元102的两级架构通信系统，其中，主机单元101部署于矿井的非工作面，多个射频单元102部署于矿井的工作面，多个射频单元102通过光纤多级级联连接，主机单元101与多个射频单元102通过光纤连接，使得主机单元101与多个射频单元102能够相互通信。并且，多个射频单元102采用双电源的输入设计，且两个电源的实际功耗的和值大于本安型电源的功耗阈值，来确保本安型通信系统的正常工作，每个电源的最大功耗值均小于等于本安型电源的功耗阈值，来确保每个射频单元的实际功耗不超过本安型设备的功耗要求。从而，在矿井的工作面出现故障或者事故时，本安型通信系统100仍可在矿井的工作面提供高速率信号服务，保障了井下工作正常进行，且提升了矿井的工作面的通信质量。

基于前述描述，除了双电源(401和402)输入之外，每个射频单元102还可实现模块化，确保每个射频单元102的实际功耗不超过本安型设备的功耗要求。

下面，结合图3，介绍一个射频单元102的具体实现结构。

请参阅图3，图3为本公开实施例提供的射频单元的结构示意图。如图3所示，在多个射频单元102中，每个射频单元102可以包括：第一模块1021和第二模块1022。

第一模块1021和第二模块1022相互连接，第一模块1021由第一外部电源401供电，第二模块1022由第二外部电源402供电。

由此，每个射频单元102采用两个模块(1021和1022)的组合设计，且两个模块(1021和1022)分别单独供电，使得每个模块(1021或1022)的实际功耗不超过本安型设备的功耗要求。

并且，第一模块1021的上联口与上一级射频单元102中的第一模块1021的下联口或者主机单元101连接，第一模块1021的下联口与下一级射频单元102中的第一模块1021的上联口连接。其中，上联口和下联口可以理解为通信接口。

例如，多个射频单元102包括级联连接的射频单元1、射频单元2和射频单元3，且射频单元1与主机单元101连接。那么，针对射频单元1而言，射频单元1中的第一模块的上联口与主机单元连接，射频单元1中的第一模块的下联口与射频单元2中的第一模块的上联口连接。针对射频单元2而言，射频单元2中的第一模块的上联口与射频单元1中的第一模块的下联口连接，射频单元2中的第一模块的下联口与射频单元3中的第一模块的上联口连接。

由此，两个模块(1021和1022)连接，实现了模块之间的相互通信，且每个模块通过上联口和下联口与系统100连接，实现了模块(1021和1022)与系统100之间的通信。

基于上述图3实施例的描述，本公开可采用天线通道(一根天线负责接收和发射信号，1T1R)或者数模转换这两个角度，来设计第一模块1021和第二模块1022的组合方式。

下面，结合图4A-图4D以及图5A-图5D，介绍一个射频单元中的第一模块1021和第二模块1022的两种可行的组合方式。

请参阅图4A-图4B，图4A为本公开实施例提供的一个射频单元中第一模块的结构示意图，图4B为本公开实施例提供的一个射频单元中第二模块的结构示意图。

在多个射频单元102中，一个射频单元102中的第一模块1021与第二模块1022的组成相同，且第一模块1021中设置有上联口和下联口。

如图4A所示，第一模块1021可以包括：第一数字基带子模块1021-11、第一数模转换子模块1021-12、第一射频子模块1021-13、第一电源子模块1021-4、第一控制子模块1021-15和第一互联接口1021-16。

第一模块1021中，第一数字基带子模块1021-11分别与第一数模转换子模块1021-12、第一电源子模块1021-14、第一控制子模块1021-15和第一互联接口1021-16连接；第一数模转换子模块1021-12还分别与第一射频子模块1021-13、第一电源子模块1021-14和第一控制子模块1021-15连接；第一射频子模块1021-13还分别与第一电源子模块1021-14和第一控制子模块1021-15连接；第一互联接口1021-16还与第二模块1022中的第二互联接口1022-16连接；第一电源子模块1021-4还与第一外部电源电401连接。

如图4B所示，第二模块1022可以包括：第二数字基带子模块1022-11、第二数模转换子模块1022-12、第二射频子模块1022-13、第二电源子模块1022-14、第二控制子模块1022-15和第二互联接口1022-16。

第二模块1022中，第二数字基带子模块1022-11分别与第二数模转换子模块1022-12、第二电源子模块1022-14、第二控制子模块1022-15和第二互联接口1022-16连接；第二数模转换子模块102-12还分别与第二射频子模块1022-13、第二电源子模块1022-14和第二控制子模块1022-15连接；第二射频子模块1022-13还分别与第二电源子模块1022-14和第二控制子模块1022-15连接；第二互联接口1022-16还与第一模块1021中的第一互联接口1021-16连接；第二电源子模块1022-14还与第二外部电源402连接。

在图4A-图4B实施例的基础上，结合图4C-图4D，对一个射频单元102中的各个子模块的功能进行介绍。

请参阅图4C-图4D，图4C为本公开实施例提供的一个射频单元在下行方向上的数据处理示意图，图4D为本公开实施例提供的一个射频单元在上行方向上的数据处理示意图。

为了便于说明，假设第一射频单元为多个射频单元102中的一个射频单元102，图4C-图4D中，第一射频单元可标记为RU_m，第一射频单元RU_m的下一级射频单元可标记为RU_m+1，第一射频单元RU_m中的第一模块1021可标记为模块A1，第一射频单元RU_m的中的第二模块1022可标记为模块B1，第一射频单元RU_m的下一级射频单元RU_m+1中的第一模块1021可标记为模块A2，第一射频单元RU_m的下一级射频单元RU_m+1中的第二模块1022可标记为模块B2。

在下行方向上，模块A1中的数字基带子模块可解析模块A1的上联口的协议，如通用公共无线接口(common public radio interface，CPRI)或者eCPRI(enhanced CPRI，增强型CPRI)等协议，从下行基带信号中获取IQ基带业务数据和监控管理数据。

其中，IQ基带业务数据为双路数据，故模块A1中的数字基带子模块可解析得到第一射频单元RU_m的第一下行基带业务数据I₁Q₁和第一射频单元RU_m的第二下行基带业务数据I₂Q₂。

其中，由于本安型通信系统100已为每个射频单元配置好监控管理数据的分配地址，故模块A1中的数字基带子模块可基于已配置好的地址，解析得到第一射频单元RU_m的第一下行监控管理数据IP₁₁和第一射频单元RU_m的第二下行监控管理数据IP₁₂。

模块A1中的数字基带子模块可将第一射频单元RU_m的第一下行基带业务数据I₁Q₁传输至模块A1中的数模转换子模块。

模块A1中的数字基带子模块可将第一射频单元RU_m的第二下行基带业务数据I₂Q₂通过模块A1中的互联接口传输至模块B1中的互联接口，模块B1中的数字基带子模块通过模块B1的互联接口获取到第一射频单元RU_m的第二下行基带业务数据I₂Q₂，模块B1中的数字基带子模块再将第一射频单元RU_m的第二下行基带业务数据I₂Q₂传输至模块B1中的数模转换子模块。

模块A1中的数字基带子模块可将第一射频单元RU_m的第一下行监控管理数据IP₁₁传输至模块A1中的控制子模块。

模块A1中的数字基带子模块可将第一射频单元RU_m的第二下行监控管理数据IP₁₂通过模块A1中的互联接口传输至模块B1中的互联接口，模块B1中的数字基带子模块通过模块B1中的互联接口获取到第一射频单元RU_m的第二下行监控管理数据IP₁₂，模块B1中的数字基带子模块再将第一射频单元RU_m的第二下行监控管理数据IP₁₂传输至模块B1中的控制子模块。

并且，模块A1中的数字基带子模块可将下行基带信号通过模块A1的下联口传输至下一级射频单元RU_m+1中的模块A2中的数字基带子模块。

其中，下一级射频单元RU_m+1中的模块A2中的数字基带子模块与第一射频单元RU_m中的模块A1中的数字基带子模块的处理方式相同，此处不做赘述。

其中，下联口的协议可参见上联口的协议的描述，此处不做赘述。

另外，在多个射频单元中的射频单元的级联数量较大时，本公开可依上述原理，将下行基带信号中的IQ基带业务数据分为两条流进行广播下发，且将下行基带信号中的监控管理数据按照每个射频单元配置好的IP地址进行路由转发。

在上行方向上，模块A1中的数字基带子模块可从模块A1中的数模转换子模块接收第一射频单元RU_m的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_本。

模块A1中的数字基带子模块可通过模块A1中的互联接口和模块B1中的互联接口从模块B1中的数字基带子模块接收第一射频单元RU_m的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_本，模块B1中的数字基带子模块可从模块B1中的数模转换子模块接收第一射频单元RU_m的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_本。

模块A1中的数字基带子模块可从模块A1中的控制子模块接收第一射频单元RU_m的第一上行监控管理数据IP₁₁。

模块A1中的数字基带子模块可通过模块A1中的互联接口和模块B1中的互联接口从模块B1中的数字基带子模块接收第一射频单元RU_m的第二上行监控管理数据IP₁₂，模块B1中的数字基带子模块从模块B1中的控制子模块接收第一射频单元RU_m的第二上行监控管理数据IP₁₂。

模块A1中的数字基带子模块可通过模块A1的下联口从下一级射频单元RU_m+1中的模块A2中的数字基带子模块接收下一级射频单元RU_m+1的封装后的数据，并对下一级射频单元RU_m+1的封装后的信号进行解析，得到下一级射频单元RU_m+1的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_下、下一级射频单元RU_m+1的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_下、下一级射频单元RU_m+1的第一监控管理数据IP₂₁和下一级射频单元RU_m+1的第二监控管理数据IP₂₂。

从而，模块A1中的数字基带子模块可对第一射频单元RU_m的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_本和下一级射频单元RU_m+1的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_下进行叠加，得到叠加后的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_叠，即(I₁Q₁)_叠＝(I₁Q₁)_本+(I₁Q₁)_下。

模块A1中的数字基带子模块对第一射频单元RU_m的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_本和下一级射频单元RU_m+1的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_下进行叠加，得到叠加后的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_叠，即(I₂Q₂)_叠＝(I₂Q₂)_本+(I₂Q₂)_下。

模块A1中的数字基带子模块可将叠加后的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_叠、叠加后的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_叠、第一射频单元RU_m的第一上行监控管理数据IP₁₁、第一射频单元RU_m的第二上行监控管理数据IP₁₂、下一级射频单元RU_m+1的第一上行监控管理数据IP₂₁和下一级射频单元RU_m+1的第二上行监控管理数据IP₂₂封装到协议(如CPRI或eCPRI)中，得到第一射频单元RU_m的封装后的数据，并将第一射频单元RU_m的封装后的数据通过模块A1的上联口传输至上一级射频单元中的第一模块中的数字基带子模块或主机单元。

另外，在多个射频单元中的射频单元的级联数量较大时，本公开可依上述原理，将上行基带信号中的IQ基带业务数据分为两条流进行叠加上报，且将上行基带信号中的监控管理数据汇聚后转换上报。

在下行方向上，模块A1中的射频子模块可从模块A1中的数模转换子模块接收射频信号，对射频信号进行放大和滤波处理，将处理后的射频信号通过天线口传输至终端300。

在上行方向上，模块A1中的射频子模块可通过天线口从终端300接收上行射频信号，对上行射频信号进行滤波和放大处理，将处理后的上行射频信号传输至模块A1中的数模转换子模块。

在下行方向上，模块B1中的射频子模块可从第一模块B1中的数模转换子模块接收射频信号，对射频信号进行放大和滤波处理，将处理后的射频信号通过天线口传输至终端300。

在上行方向上，模块B1中的射频子模块可通过天线口从终端300接收上行射频信号，对上行射频信号进行滤波和放大处理，将处理后的上行射频信号传输至模块B1中的数模转换子模块。

模块A1中的电源子模块可接收第一外部电源401的供电输入，并分别向模块A1中的数字基带子模块、模块A1中的数模转换子模块、模块A1中的射频子模块和模块A1中的控制子模块供电。

模块B1中的电源子模块可接收第二外部电源402的供电输入，并分别向模块B1中的数字基带子模块、模块B1中的数模转换子模块、模块B1中的射频子模块和模块B1中的控制子模块供电。

在一些实施例中，模块A1中的射频子模块可以包括1个下行射频单元和k个上行接收单元，k为正整数；和/或，模块B1中的射频子模块可以包括1个下行射频单元和n个上行接收单元，n为正整数，其中，k可以与n为相同的数，也可以不同。

模块A1中的控制子模块可完成模块A1的上电流程、参数配置、软件升级、监控和管理。模块B1中的控制子模块可完成模块B1的上电流程、参数配置、软件升级、监控和管理。

通过模块A1中的互联接口和模块B1中的互联接口的连接，模块A1与模块B1之间可以传输射频信号、监控管理数据、时钟和控制信号等。

综上，每个射频单元102采用两个组成结构相同的模块的组合设计，其中采用第一模块完成上联口和下联口的功能。

请参阅图5A-图5B，图5A为本公开实施例提供的一个射频单元中第一模块的结构示意图，图5B为本公开实施例提供的一个射频单元中第二模块的结构示意图。

在多个射频单元102中，一个射频单元102中的第一模块1021与第二模块1022的组成不同。

如图5A所示，第一模块1021可以包括：第三数字基带子模块1021-21、第三数模转换子模块1021-22、第三电源子模块1021-23、第三控制子模块1021-24和第三互联接口1021-25。

第一模块1021中，第三数字基带子模块1021-21分别与第三数模转换子模块1021-22、第三第一电源子模块1021-23、第三控制子模块1021-24和第三互联接口1021-25连接；第三数模转换子模块1021-22还分别与第三电源子模块1021-23和第三控制子模块1021-24连接；第三互联接口1021-25还与第二模块1022中的第四互联接口1022-23连接；第三电源子模块1021-23还与第一外部电源401连接。

如图5B所示，第二模块1022可以包括：第四电源子模块1022-21、第四射频子模块1022-22和第四互联接口1022-23。

第二模块1022中，第四射频子模块1022-22分别与第四电源子模块1022-21和第四互联接口1022-23连接；第四电源子模块1022-21还与第二外部电源402连接。

在图5A-图5B实施例的基础上，结合图5C-图5D，对一个射频单元102中的各个子模块的功能进行介绍。

请参阅图5C-图5D，图5C为本公开实施例提供的一个射频单元在下行方向上的数据处理示意图，图5D为本公开实施例提供的一个射频单元在上行方向上的数据处理示意图。

为了便于说明，假设第一射频单元为多个射频单元102中的一个射频单元102，图5C-图5D中，第一射频单元可标记为RU_m，第一射频单元RU_m的下一级射频单元可标记为RU_m+1，第一射频单元RU_m中的第一模块1021可标记为模块A1，第一射频单元RU_m的中的第二模块1022可标记为模块B1，第一射频单元RU_m的下一级射频单元RU_m+1中的第一模块1021可标记为模块A2，第一射频单元RU_m的下一级射频单元RU_m+1中的第二模块1022可标记为模块B2。

在下行方向上，模块A1中的数字基带子模块可解析模块A1的上联口的如CPRI或者eCPRI等协议，从下行基带信号中获取第一射频单元RU_m的第一下行基带业务数据I₁Q₁、第一射频单元RU_m的第二下行基带业务数据I₂Q₂、第一射频单元RU_m的第一下行监控管理数据IP₁₁和第一射频单元RU_m的第二下行监控管理数据IP₁₂。

模块A1中的数字基带子模块可将第一射频单元RU_m的第一下行基带业务数据I₁Q₁和第一射频单元RU_m的第二下行基带业务数据I₂Q₂传输至模块A1中的数模转换子模块。

模块A1中的数字基带子模块可将第一射频单元RU_m的第一下行监控管理数据IP₁₁和第一射频单元RU_m的第二下行监控管理数据IP₁₂传输至模块A1中的控制子模块。

并且，模块A1中的数字基带子模块可将下行基带信号通过模块A1的下联口传输至下一级射频单元中的模块A1中的数字基带子模块。

其中，下一级射频单元RU_m+1中的模块A2中的数字基带子模块与第一射频单元RU_m中的模块A1中的数字基带子模块的处理方式相同，此处不做赘述。

另外，在多个射频单元中的射频单元的级联数量较大时，本公开可依上述原理，将下行基带信号中的IQ基带业务数据分为两条流进行广播下发，且将下行基带信号中的监控管理数据按照每个射频单元配置好的IP地址进行路由转发。

在上行方向上，模块A1中的数字基带子模块可从模块A1中的数模转换子模块接收第一射频单元RU_m的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)本。

模块A1中的数字基带子模块可从模块A1中的数模转换子模块接收第一射频单元RU_m的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_本。

模块A1中的数字基带子模块可从模块A1中的控制子模块接收第一射频单元RU_m的第一上行监控管理数据IP₁₁。

模块A1中的数字基带子模块可从模块A1中的控制子模块接收第一射频单元RU_m的第二上行监控管理数据IP₁₂。

模块A1中的数字基带子模块可通过模块A1的下联口从下一级射频单元RU_m+1中的模块A2中的数字基带子模块接收下一级射频单元RU_m+1的封装后的数据，并对下一级射频单元RU_m+1的封装后的信号进行解析，得到下一级射频单元RU_m+1的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_下、下一级射频单元RU_m+1的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_下、下一级射频单元RU_m+1的第一上行监控管理数据IP₂₁和下一级射频单元RU_m+1的第二上行监控管理数据IP₂₂。

从而，模块A1中的数字基带子模块可对第一射频单元RU_m的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_本和下一级射频单元RU_m+1的第一上行基带业务数据进行(I₁Q₁)_下叠加，得到叠加后的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_叠，即(I₁Q₁)_叠＝(I₁Q₁)_本+(I₁Q₁)_下。

模块A1中的数字基带子模块可对第一射频单元RU_m的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_本和下一级射频单元RU_m+1的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_下进行叠加，得到叠加后的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_叠，即(I₂Q₂)_叠＝(I₂Q₂)_本+(I₂Q₂)_下。

模块A1中的数字基带子模块可对叠加后的第一上行基带业务数据(I₁Q₁)_叠、叠加后的第二上行基带业务数据(I₂Q₂)_叠、第一射频单元RU_m的第一上行监控管理数据IP₁₁、第一射频单元RU_m的第二上行监控管理数据IP₁₂、下一级射频单元RU_m+1的第一上行监控管理数据IP₂₁和下一级射频单元RU_m+1的第二上行监控管理数据IP₂₂封装到协议(如CPRI或eCPRI)中，得到第一射频单元RU_m的封装后的数据，并将第一射频单元RU_m的封装后的数据通过模块A1的上联口传输至上一级射频单元中的第一模块中的数字基带子模块或主机单元。

另外，在多个射频单元中的射频单元的级联数量较大时，本公开可依上述原理，将上行基带信号中的IQ基带业务数据分为两条流进行叠加上报，且将上行基带信号中的监控管理数据汇聚后转换上报。

在下行方向上，模块A1中的数模转换子模块将模块A1中的数字基带子模块发送的数字信号转化为模拟信号，对模拟信号进行上变频调制，得到传输至模块B1中的射频子模块的射频信号。其中，模块A1中的数模转换子模块将射频子模块的射频信号传输至模块A1中的数字基带子模块，模块A1中的数字基带子模块通过第三互联接口和第四互联接口传输至模块B1中的射频子模块。在上行方向上，模块A1中的数模转换子模块将模块B1中的射频子模块发送的模拟信号转化为数字信号，对数字信号进行下变频调制，得到传输至模块A1中的数字基带子模块的数字信号。其中，模块B1中的射频子模块通过第三互联接口和第四互联接口将模拟信号传输至模块A1中的数字基带子模块，模块A1中的数字基带子模块将模拟信号传输至模块A1中的数模转换子模块。

在下行方向上，模块B1中的射频子模块可通过两互联接口(第三互联接口和第四互联接口)从模块A1接收射频信号，对射频信号进行放大和滤波处理，对处理后的射频信号通过天线口传输至终端300。

在上行方向上，模块B1中的射频子模块可通过天线口从终端300接收上行射频信号，对上行射频信号进行滤波和放大处理，将处理后的上行射频信号通过两互联接口(第三互联接口和第四互联接口)传输至模块A1。

在一些实施例中，模块B1中射频子模块由至少两个下行射频单元和m个上行接收单元组成，m为偶数(m>0)。其中，下行射频单元和上行接收单元不限于时分双工(timedivision duplex，TDD)和频分双工(frequency division duplex，FDD)等制式。

模块A1中的电源子模块可接收第一外部电源401的供电输入，并分别向数字基带子模块、数模转换子模块和控制子模块供电。

模块B1中的电源子模块可接收第二外部电源402的供电输入，并向射频子模块供电。

模块A1中的控制子模块可完成模块A1的上电流程、参数配置、软件升级、监控和管理。模块B1中的控制子模块可完成模块B1的上电流程、参数配置、软件升级、监控和管理。

通过模块A1中的互联接口和模块B1中的互联接口的连接，使得模块A1与模块B1之间可以传输射频信号、监控管理数据、时钟和控制信号等。

综上，每个射频单元102采用两个模块的组合设计，采用数字和射频组合方法，其中采用第一模块完成上联口和下联口的功能。

基于前述实施例的描述，设备(比如5G设备)在矿井的工作面需要满足一定的覆盖距离要求，考虑到本安型设备的功耗要求，设备不能通过传统技术中的增加功率的手段来提高覆盖距离，否则设备的功耗会增大。为了解决前述问题，本公开的矿用的本安型通信系统100在不增加发射功率的基础上，控制射频单元102的下行射频信号的发射功率，且同时使得射频单元102满足一定的覆盖距离要求。

下面，结合图6A-图6C，对矿用的本安型通信系统100在不增加发射功率的基础上提高覆盖距离的实现过程进行详细阐述。

请参阅图6A，图6A为本公开实施例提供的通信方法的流程示意图。如图6A所示，本公开的通信方法可以包括：

S301、多个射频单元按照预设的最大发射功率值发射下行发射信号，并从终端接收测量报告。

多个射频单元102按照预设的最大发射功率值P_额定向终端300发送下行发射信号，并实时获取终端300上报的测量报告。其中，测量报告包括：终端300接收到的下行射频信号的场强信息。

S302、多个射频单元向主机单元传输测量报告。

S303、主机单元对测量报告进行解析，得到场强信息。

多个射频单元102可将该测量报告传输给主机单元101。主机单元101可解析出该测量报告中的终端300接收到的下行射频信号的场强信息。

S304、主机单元判断场强信息是否大于等于预设的场强阈值。

在场强信息大于等于预设的场强阈值时，主机单元101可不执行任何操作，多个射频单元继续执行步骤S301；在场强信息小于预设的场强阈值时，主机单元101执行步骤S305。

S305、主机单元控制矿用的本安型通信系统的信号带宽降低。

主机单元101可降低矿用的本安型通信系统100的信号带宽，如信号从100MHz的带宽降低到60MHz的带宽。其中，本公开对主机单元101降低系统100的信号带宽的方式不做限定。例如，主机单元101可基于5G通信，逐渐降低系统100的信号带宽，直至场强信息大于等于预设的场强阈值为止。

S306、主机单元在系统的信号带宽降低后，向主机单元和/或多个射频单元发送用于指示增加下行链路增益的命令。

在系统100的信号带宽逐渐降低后，多个射频单元102的天线口的总发射功率值会从预设的最大发射功率值P_额定降低至当前发射功率值P_临时，且系统100的总资源模块(Resource Block，RB)的资源也相应减少，但每个RB的平均功率P0前后保持不变。

在终端300的性能(如下行峰值速率)保持不变，且分配给终端300对应小区下的终端300的RB的资源数量保持不变的基础上，主机单元101可向主机单元101和/或多个射频单元102发送命令，来指示下行链路的增益增加。

其中，主机单元101可将用于指示增加下行链路增益的命令发送给主机单元101中的第一层子模块、多个射频单元102中的数字基带子模块和多个射频单元102中的射频子模块中的至少一个模块。主机单元101中的第一层子模块可采用增加信号权值的方式增加下行链路的增益。多个射频单元102中的数字基带子模块可采用增加数字信号的权值的方式增加下行链路的增益。多个射频单元102中的射频子模块可采用增加模拟信号的功放的方式增加下行链路的增益。并且，本公开对用于指示增加下行链路增益的命令的具体实现方式不做限定。

S307、主机单元和/或多个射频单元在接收到用于指示增加下行链路增益的命令后，控制多个射频单元的天线口的总发射功率从当前发射功率值升高至预设的最大发射功率值。

主机单元101和/或多个射频单元102在接收到用于指示增加下行链路增益的命令后，可控制多个射频单元102的天线口的总发射功率值从当前发射功率值P_临时升高至预设的最大发射功率值P_额定，实现下行链路的增益的增加。

此时，每个RB的平均功率P1等于P0*(P_额定/P_临时)，P1大于P0。故如图6B所示，增益调整之前的功率谱密度为N*P0，增益调整之后的功率谱密度为N*P0*(P_额定/P_临时)。N为RB的资源数量。

由此，系统100分配给终端300的RB的资源数量保持不变，使得终端300分配的RBW保持不变。其中，RBW为分辨率带宽，英文全称Resolution Bandwidth。相应地，提高了终端300接收到的下行发射信号的功率谱密度，从而达到了增加覆盖距离的效果。故，如图6C所示，假设矿用的本安型通信系统100为5G本安型基站，则5G本安型基站中，原5G覆盖区小于提升后5G覆盖区的覆盖距离。

综上，在确保射频单元102中两个模块(1021和1022)的功耗均不超过本安型电源的功率要求的基础上，矿用的本安型通信系统100在不增加发射功率的情况下，可控制射频单元102的下行射频信号的发射功率，来提高射频单元102的覆盖距离要求，且不会增加设备成本，降低了射频单元102的总功耗。

基于前述描述，主机单元101可采用多种实现方式。

下面，结合图7，介绍主机单元101的具体实现结构。

请参阅图7，图7为本公开实施例提供的主机单元的结构示意图。如图7所示，本公开的主机单元101可以包括：第一层(LI)子模块101-1、第二层(L2)子模块101-2、第三层(L3)子模块101-3以及操作维护和控制子模块101-4。

其中，第一层子模块101-1、第二层子模块101-2、第三层子模块101-3依次连接，第一层子模块101-1和第三层子模块101-3还与操作维护和控制子模块101-4连接，操作维护和控制子模块101-4还分别与多个射频单元102中的数字基带子模块和射频子模块连接。

主机单元101基于第一层子模块101-1、第二层子模块101-2、第三层子模块101-3以及操作维护和控制子模块101-4，可完成通信协议中各个层(如L3/L2/L1)的处理、操作维护、与核心网200通信以及与射频单元102通信等功能。

除了完成上述功能之外，第三层子模块101-3可对测量报告进行解析，得到场强信息，并将场强信息传输至操作维护和控制子模块101-4。操作维护和控制子模块101-4可在场强信息小于预设的场强阈值时，控制系统100的信号带宽降低。

在系统100的信号带宽降低后，操作维护和控制子模块101-4可向第一层子模块101-1、多个射频单元102中的数字基带子模块和多个射频单元102中的射频子模块中的至少一个模块发送命令，用于指示增加下行链路增益。

其中，操作维护和控制子模块101-4向第一层子模块101-1发送用于指示增加下行链路增益的命令，对应于图7中的增益控制点1。操作维护和控制子模块101-4向多个射频单元102中的数字基带子模块发送用于指示增加下行链路增益的命令，对应于图7中的增益控制点2。操作维护和控制子模块101-4向多个射频单元102中的射频子模块发送用于指示增加下行链路增益的命令，对应于图7中的增益控制点3。

第一层子模块101-1、多个射频单元102中的数字基带子模块或者射频子模块中的至少一个模块在接收到指示增加下行链路增益的命令后，可控制多个射频单元102的天线口的总发射功率从当前发射功率值升高至预设的最大发射功率值，使得第一层子模块101-1对应的下行链路的增益增加。

示例性地，本公开还提供一种通信设备，通信设备可实现上述图1-图7实施例的对应于主机单元的操作，或者，通信设备可实现上述图1-图7实施例的对应于一个射频单元的操作，其具体实现原理和技术效果，可参见上述实施例的描述，本公开此处不再赘述。

示例性地，本公开还提供一种基站，基站可实现上述图1-图7实施例的对应于矿用的本安型通信系统的操作，其具体实现原理和技术效果，可参见上述实施例的描述，本公开此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (11)

1.一种矿用的本安型通信系统，其特征在于，包括：主机单元AU和多个射频单元RU；

所述AU部署于矿井的非工作面和所述多个RU部署于矿井的工作面；所述多个RU通过光纤多级级联连接，所述AU与所述多个RU通过光纤连接；每个所述RU与不共地的第一外部电源和第二外部电源连接，且所述第一外部电源的实际功耗与所述第二外部电源的实际功耗的和值大于本安型电源的功耗阈值，所述第一外部电源和所述第二外部电源的最大功耗值均小于等于所述本安型电源的功耗阈值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述RU包括第一模块和第二模块，所述第一模块的上联口与上一级RU中的第一模块的下联口或者所述AU连接，所述第一模块的下联口与下一级RU中的第一模块的上联口连接，所述第一模块由所述第一外部电源供电，所述第二模块由所述第二外部电源供电。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一模块包括：第一数字基带子模块、第一数模转换子模块、第一射频子模块、第一电源子模块、第一控制子模块和第一互联接口；

所述第一模块中，所述第一数字基带子模块分别与所述第一数模转换子模块、所述第一电源子模块、所述第一控制子模块和所述第一互联接口连接；所述第一数模转换子模块还分别与所述第一射频子模块、所述第一电源子模块和所述第一控制子模块连接；所述第一射频子模块还分别与所述第一电源子模块和所述第一控制子模块连接；所述第一互联接口还与第二模块中的第二互联接口连接；所述第一电源子模块还与所述第一外部电源连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二模块包括：第二数字基带子模块、第二数模转换子模块、第二射频子模块、第二电源子模块、第二控制子模块和第二互联接口；

所述第二模块中，所述第二数字基带子模块分别与所述第二数模转换子模块、所述第二电源子模块、所述第二控制子模块和所述第二互联接口连接；所述第二数模转换子模块还分别与所述第二射频子模块、所述第二电源子模块和所述第二控制子模块连接；所述第二射频子模块还分别与所述第二电源子模块和所述第二控制子模块连接；所述第二互联接口还与第一模块中的第一互联接口连接；所述第二电源子模块还与所述第二外部电源连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一模块包括：第三数字基带子模块、第三数模转换子模块、第三电源子模块、第三控制子模块和第三互联接口；

所述第一模块中，所述第三数字基带子模块分别与所述第三数模转换子模块、所述第三电源子模块、所述第三控制子模块和所述第三互联接口连接；所述第三数模转换子模块还分别与所述第三电源子模块和所述第三控制子模块连接；所述第三互联接口还与第二模块中的第四互联接口连接；所述第三电源子模块还与所述第一外部电源连接。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二模块包括：第四电源子模块、第四射频子模块和第四互联接口；

所述第二模块中，所述第四射频子模块分别与所述第四电源子模块和所述第四互联接口连接；所述第四电源子模块还与所述第二外部电源连接。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述第一射频子模块包括1个下行射频单元和k个上行接收单元。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述第二射频子模块包括1个下行射频单元和n个上行接收单元，k、n均为正整数。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述第四射频子模块包括至少两个下行射频单元和m个上行接收单元，m为大于0的偶数。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述AU包括：第一层子模块、第二层子模块、第三层子模块以及操作维护和控制子模块，所述第一层子模块、所述第二层子模块、所述第三层子模块依次连接，所述第一层子模块和所述第三层子模块还与所述操作维护和控制子模块连接，所述操作维护和控制子模块还分别与多个RU中的数字基带子模块和射频子模块连接。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述AU与所述多个RU中的首级RU通过光纤连接；

或者，所述AU与所述多个RU中的首级RU和尾级RU通过光纤连接；

或者，所述多个RU构成第一级联链和第二级联链，每个级联链包括至少两个RU；所述AU与所述第一级联链中的首级RU通过光纤连接，所述AU与所述第二级联链中的首级RU和尾级RU通过光纤连接。

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