CN107919899B - 云中继通信*** - Google Patents

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李世龙
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Abstract

本发明公开了一种云中继通信***，其包括至少一台搭载在高空作业平台上的云端中继台及若干与云端中继台连接的远端地面台；远端地面台包括第一接入/转发天线、至少一条移频通道、上行合路模块、下行分路模块、上行中继功放模块、下行中继低噪放模块、第一双工模块和定向中继天线，第一接入/转发天线、移频通道、上行合路模块、上行中继功放模块、第一双工模块、下行中继低噪放模块和下行分路模块依次连接，下行分路模块通过移频通道、第一接入/转发天线与云端中继台进行通信；定向中继天线与第一双工模块连接。

Description

云中继通信***
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种云中继通信***。
背景技术
众所周知，随着无线通信技术的迅速发展，远距离无线通信获得广泛应用，但在诸如新疆、内蒙古等广袤地区、草原、沙漠、山地场景下，基本无固定居住人员，通常无移动通信网络覆盖；另外在受地震、洪水等自然灾害打击严重的特殊区域，固定通信网络设施被毁坏，急需尽快恢复灾区的通信。如何快速满足应急通讯、作战指挥、科学考察、探险旅行、人员搜救等临时性任务的远程通信成为当前重要的研究课题。
常规的实现方式有两种：一是采用卫星通讯电话，需要专用通信终端，通讯费用昂贵，且无法满足多人同时自由通信；二是采用各类对讲机，只能实现近距离的少数对象的互相通信，无法与外部通信联系；三是采用应急通信车，覆盖范围小，通信容量有限，通信回传要求高；均无法满足远距离大范围的通信需求。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的云中继通信***可以在没有通讯基站的地区实现各种远距离移动语音和数据通信业务。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种云中继通信***，其包括至少一台搭载在高空作业平台上的云端中继台及若干与云端中继台连接的远端地面台；远端地面台包括：
第一接入/转发天线，用于将网络接入台接入当地通信基站的网络或用于接收和发射对讲机的上行或下行信号；
至少一条移频通道，用于对接收的通信业务信号与中继信号的移频变换；
上行合路模块，用于将多个频段/制式的上行中继信号合为一路中继信号；
下行分路模块，用于将下行中继信号分为多路信号发送给多个移频通道；
上行中继功放模块，用于将接收的上行或下行中继信号进行功率放大；
下行中继低噪放模块，用于将接收的下行或上行中继信号进行低噪声放大；
第一双工模块，用于将上行或下行中继信号进行低损耗合路；以及
定向中继天线，用于指向云端中继台接收和发射中继信号；
第一接入/转发天线、移频通道、上行合路模块、上行中继功放模块、第一双工模块、下行中继低噪放模块和下行分路模块依次连接，下行分路模块通过移频通道、第一接入/转发天线与云端中继台进行通信；定向中继天线与第一双工模块连接。
进一步地，云中继通信***还包括至少一台与云端中继台连接的网络接入台，网络接入台与远端地面台的组成模块相同。
进一步地，云端中继台包括：中继天线，用于接收和发射远端地面台和网络接入台上传的上行或下行中继信号；
第二双工模块，用于将上行或下行中继信号进行低损耗合路；
下行中继功放模块，用于将发射的下行或上行中继信号进行高功率放大；
上行中继低噪放模块，用于将接收的上行中继信号进行低噪声放大；以及
移频处理模块，用于将接收的上行中继信号移频为下行中继信号；
中继天线、第二双工模块、上行中继低噪放模块、移频处理模块、下行中继功放模块依次连接，下行中继功放模块通过第二双工模块、中继天线与网络接入台和远端地面台进行通信。
进一步地，移频通道包括：第二接入/转发天线，用于将网络接入台接入当地通信基站的网络或用于接收和发射对讲机的上行或下行信号；
第三双工单元，用于将上行或下行中继信号进行低损耗合路；
通信低噪放单元，用于将接收的通信业务信号进行低噪声放大；
下变频单元，用于将接收的通信业务信号下变频为基带信号；
基带处理单元，用于将接收的通信业务信号进行基带处理；
上行中继上变频单元，用于将接收的通信业务基带信号上变频为上行中继信号；
下行中继下变频单元，用于将接收下行中继信号下变频为基带信号；
上变频单元，用于将通信业务基带信号上变频为通信业务射频信号；以及
通信功放单元，用于将发射的通信业务射频信号进行高功率放大；
第二接入/转发天线、第三双工单元、通信低噪放单元、下变频单元、基带处理单元和上行中继上变频单元依次连接；下行中继下变频单元、基带处理单元、上变频单元、通信功放单元、第三双工单元和第二接入/转发天线依次连接。
进一步地，每条移频通道为450M对讲移频通道、GSM 900M移频通道、GSM 1800M移频通道、CDMA 800M移频通道、WCDMA 2100M移频通道、TD-SCDMA 2000M移频通道、LTE 2600M移频通道或WiFi 2400M移频通道。
进一步地，网络接入台和/或远端地面台还包括：
时钟模块，与移频通道连接，用于给通信***提供参考时钟。
进一步地，高空作业平台为无人机平台或热气球。
本发明的有益效果为：本方案由于远端地面台内部组成模块的独特设置，在不依赖通信网络基站的情况下，多个远端地面台通过云端中继台就可以直接进行多点互连对讲通信，通过设置网络接入台后，可以直接进行多点互连组网通信。
由于云端中继台设置在高空作业平台上，其所在位置和高度可以根据需要自由调整，从而显著提升了***通信的绕射能力、覆盖范围；
另外，本方案的云端中继台通过几个模块就能够实现上行或下行中继信号的移频变换和放大，其具有结构简单，体积小，重量轻，功耗低，覆盖远，适宜高空承载等优点。
由于云端中继台功耗低，续航能力强，能长时间保障通信；云端中继台上行或下行中继均采用低路损\高绕射的低频传输，有效扩大覆盖范围和绕射能力；由于远端地面台均可采用定向天线进行上行或下行中继接收和发射，进一步扩展覆盖距离。
本方案通过云端中继台和移频通道进行二次移频中继转发，有效降低设备复杂度，显著提升***扩展能力，其中，云端中继台只提供中继移频转发通道，设备体积重量均较小，对各种通信制式/频段通用；***增加或更换不同的制式/频段只需扩展或更换远端地面台和网络接入台的移频通道和天线，升级扩容简单。
附图说明
图1为云中继通信***一个实施例的结构示意图。
图2为云中继通信***的网络接入台和远端地面台的原理框图。
图3为云中继通信***的云端中继台的原理框图。
图4为云中继通信***的各制式/频段移频通道的原理框图。
图5为云中继通信***另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图1，图1示出了云中继通信***一个实施例的结构示意图；如图1所示，该云中继通信***包括至少一台搭载在高空作业平台上的云端中继台及若干与云端中继台连接的远端地面台。
实施时，本方案的高空作业平台可以选用无人机平台或热气球，通过这两种形式的高空作业平台可以根据需要，灵活地对云端中继台处于高空中的位置进行调整，以最终达到显著提升了云中继通信***通信的绕射能力、覆盖范围。
如图2所示，本方案的远端地面台包括：第一接入/转发天线，用于接入本地基站网络或对讲机的上行或下行信号的接收和发射；移频通道，用于各类通信业务信号与中继信号的移频变换处理；上行合路模块，用于将多个频段/制式的上行中继信号合为一路中继信号；
下行分路模块，用于将下行中继信号分为多路信号送给多个移频通道；上行中继功放模块，用于将接收的上行中继信号进行高功率放大；下行中继低噪放模块，用于将接收的下行中继信号进行低噪声放大；
第一双工模块，用于将上行或下行中继信号进行低损耗合路；定向中继天线，用于高增益指向云端中继台接收和发射中继信号；时钟模块，用于给设备提供***参考时钟。
如图2所示，第一接入/转发天线、移频通道、上行合路模块、上行中继功放模块、第一双工模块、下行中继低噪放模块和下行分路模块依次连接，下行分路模块通过移频通道、第一接入/转发天线与云端中继台进行通信；定向中继天线与第一双工模块连接，时钟模块与移频通道连接。
本方案的远端地面台由于采用上述结构后，再结合云端中继台可以在不依赖通信网络基站的情况下，多个远端地面台通过云端中继台就可以直接进行多点互连对讲通信。
在本发明的一个实施例中，本方案的云端中继台(参考图3)包括：
中继天线，用于对远端地面台和网络接入台的上行或下行中继信号的接收和发射；第二双工模块，用于将上行或下行中继信号进行低损耗合路；下行中继功放模块，用于将发射的下行中继信号进行高功率放大；上行中继低噪放模块，用于将接收的上行中继信号进行低噪声放大；移频处理模块，用于将接收的上行中继信号移频为下行中继信号。
如图3所示，中继天线、第二双工模块、上行中继低噪放模块、移频处理模块核下行中继功放模块依次连接，下行中继功放模块通过第二双工模块、中继天线与网络接入台和远端地面台进行通信。
如图5所示，实施时，本方案的云中继通信***还包括至少一台与云端中继台连接的网络接入台，网络接入台与远端地面台的组成模块相同。网络接入台与远端地面台虽然组成模块相同，不过其在进行信号传输时移频通道模块中的通信功放单元、上变频单元、下变频单元、通信低噪放单元的上行或下行工作频段互易。
本方案的设置网络接入台后，其结合云端中继台可以在不依赖通信网络基站的情况下，多个远端地面台通过云端中继台就可以直接进行多点互连对讲或组网通信。
本方案的网络下行方向为：网络接入台的多种制式\频段移频通道接收网络的下行信号并移频处理为上行中继信号，合路放大后通过定向中继天线发送给高空中的云端中继台，云端中继台将接收到的上行中继信号移频为下行中继信号后发送给多个远端地面台，远端地面台通过定向中继天线接收下行中继信号后恢复为网络下行信号提供各类终端接入网络。
本方案的网络上行方向：各个远端地面台的多种制式\频段移频通道接收终端的上行信号并移频处理为上行中继信号，合路放大后通过定向中继天线发送给高空中的云端中继台，云端中继台将接收到的来自各个远端地面台的上行中继信号移频为下行中继信号后发送给网络接入台，网络接入台接收下行中继信号后恢复为终端上行信号接入网络。
在本发明的一个实施例中，移频通道(参考图4)包括：第二接入/转发天线，用于接入本地基站网络或对讲机的上行或下行信号的接收和发射；第三双工单元，用于将上行或下行通信业务信号进行低损耗合路；通信低噪放单元，用于将接收的通信业务信号进行低噪声放大；
下变频单元，用于将接收的通信业务信号下变频为基带信号；基带处理单元，用于将接收的通信业务信号进行基带处理；上行中继上变频单元，用于将接收的通信业务基带信号上变频为上行中继信号；
下行中继下变频单元，用于将接收下行中继信号下变频为基带信号；上变频单元，用于将通信业务基带信号上变频为通信业务射频信号；通信功放单元，用于将发射的通信业务射频信号进行高功率放大。
如图4所示，第二接入/转发天线、第三双工单元、通信低噪放单元、下变频单元、基带处理单元和上行中继上变频单元依次连接；下行中继下变频单元、基带处理单元、上变频单元、通信功放单元、第三双工单元和第二接入/转发天线依次连接。
实施时，本方案优选每条移频通道为450M对讲移频通道、GSM 900M移频通道、GSM1800M移频通道、CDMA 800M移频通道、WCDMA 2100M移频通道、TD-SCDMA 2000M移频通道、LTE 2600M移频通道或WiFi 2400M移频通道。
当网络接入台和远端地面台包括多条移频通道时，每条移频通道的的频道可以相同、也可以均不相同，还可以部分选择相同频道、部分选择不同频道。
实施时，本方案优选云端中继台使用两个中继频段，分别用于上行或下行中继传输，上行或下行中继频段带宽基本相等；中继选择低频段工作，有效提高***的覆盖范围和绕射能力。云端中继台收发可以共用同一天线，降低设备复杂度和体积，且可方便部署容易。
进一步，本方案提供的***采用通过云端中继台和移频通道进行二次移频中继转发，可以有效降低设备复杂度，显著提升***扩展能力，其中，云端中继台只提供中继移频转发通道，设备体积重量均较小，对各种通信制式/频段通用。
***增加或更换不同的制式/频段只需扩展或更换地面台(远端地面台和网络接入台)的移频通道和天线，升级扩容简单；***支持多制式、多频段聚合中继，可扩展支持各种带宽的语音、高速数据等多业务并发工作，***支持TDD和FDD两种双工方式的通信业务；***支持点对点、点对多点各种组网方式。
以上仅为本方案的实施例而已，并不用于限制本方案，对于本领域的技术人员来说，本方案可以有各种更改和变化。凡在本方案的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本方案的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.云中继通信***，其特征在于，包括至少一台搭载在高空作业平台上的云端中继台及若干与云端中继台连接的远端地面台；所述远端地面台包括：
第一接入/转发天线，用于将网络接入台接入当地通信基站的网络或用于接收和发射对讲机的上行或下行信号；
至少一条移频通道，用于对接收的通信业务信号与中继信号的移频变换；
上行合路模块，用于将多个频段/制式的上行中继信号合为一路中继信号；
下行分路模块，用于将下行中继信号分为多路信号发送给多个移频通道；
上行中继功放模块，用于将接收的上行或下行中继信号进行功率放大；
下行中继低噪放模块，用于将接收的下行或上行中继信号进行低噪声放大；
第一双工模块，用于将上行或下行中继信号进行低损耗合路；以及
定向中继天线，用于指向云端中继台接收和发射中继信号；
所述第一接入/转发天线、移频通道、上行合路模块、上行中继功放模块、第一双工模块、下行中继低噪放模块和下行分路模块依次连接，所述下行分路模块通过移频通道、所述第一接入/转发天线与本地基站或终端进行通信；所述定向中继天线与所述第一双工模块连接；
云中继通信***还包括至少一台与云端中继台连接的网络接入台，所述网络接入台与所述远端地面台的组成模块相同；
所述移频通道包括：
第二接入/转发天线，用于将网络接入台接入当地通信基站的网络或用于接收和发射对讲机的上行或下行信号；
第三双工单元，用于将上行或下行中继信号进行低损耗合路；
通信低噪放单元，用于将接收的通信业务信号进行低噪声放大；
下变频单元，用于将接收的通信业务信号下变频为基带信号；
基带处理单元，用于将接收的通信业务信号进行基带处理；
上行中继上变频单元，用于将接收的通信业务基带信号上变频为上行中继信号；
下行中继下变频单元，用于将接收下行中继信号下变频为基带信号；
上变频单元，用于将通信业务基带信号上变频为通信业务射频信号；以及
通信功放单元，用于将发射的通信业务射频信号进行高功率放大；
所述第二接入/转发天线、第三双工单元、通信低噪放单元、下变频单元、基带处理单元和上行中继上变频单元依次连接；所述下行中继下变频单元、基带处理单元、上变频单元、通信功放单元、第三双工单元和第二接入/转发天线依次连接。
2.根据权利要求1所述的云中继通信***，其特征在于，所述云端中继台包括：
中继天线，用于接收和发射远端地面台和网络接入台上传的上行或下行中继信号；
第二双工模块，用于将上行或下行中继信号进行低损耗合路；
下行中继功放模块，用于将发射的下行或上行中继信号进行高功率放大；
上行中继低噪放模块，用于将接收的上行中继信号进行低噪声放大；以及
移频处理模块，用于将接收的上行中继信号移频为下行中继信号；
所述中继天线、第二双工模块、上行中继低噪放模块、移频处理模块、下行中继功放模块依次连接，所述下行中继功放模块通过第二双工模块、中继天线与所述网络接入台和远端地面台进行通信。
3.根据权利要求1所述的云中继通信***，其特征在于，每条所述移频通道为450M对讲移频通道、GSM 900M移频通道、GSM 1800M移频通道、CDMA 800M移频通道、WCDMA 2100M移频通道、TD-SCDMA 2000M移频通道、LTE 2600M移频通道或WiFi 2400M移频通道。
4.根据权利要求1所述的云中继通信***，其特征在于，所述网络接入台和/或远端地面台还包括：
时钟模块，与所述移频通道连接，用于给通信***提供参考时钟。
5.根据权利要求1-4任一所述的云中继通信***，其特征在于，所述高空作业平台为无人机平台或热气球。
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