一种光载无线电分布式小基站***
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,特别是涉及一种光载无线电分布式小基站***。
背景技术
随着***通信市场进入5G(第五代移动通信)时代,传统分布覆盖***由于采用射频馈线及大量的功分器来完成信号覆盖,此类器件对2.6GHz及以上高频率信号的传输损耗非常大,使得信号源引接功率大、高功率的射频信号在分布***中传输时的电磁辐射大、用户终端发射功率大、施工协调难度大等问题突出,已不适用于将来的5G***。另外,现有一体化皮基站单站因功率小覆盖半径仅有几米,难以解决诸如酒店,娱乐场所等多隔断场景的信号覆盖问题。
发明内容
针对以上所述当前无线信号室内覆盖的难题,本发明提供了一种光载无线电分布式小基站***,采用数字信号传输方式,有效减小不同频率信号之间传输损耗差异,降低射频信号传输损耗;采用分布式覆盖,由单站小范围覆盖延伸到整个***大范围覆盖。
本发明技术方案提供一种光载无线电分布式小基站***,用于5G通信***的多隔断场景,包括小基站单元和ROF远端单元,小基站单元与ROF远端单元采用光纤连接,光纤上承载模拟调制射频信号,所述ROF表示光载无线电,
所述小基站单元,用于完成业务数据的调制解调、调制信号与射频信号之间的相互转换,及射频信号到模拟光的相互转换;
所述ROF远端单元,用于完成模拟光到射频信号的相互转换,及射频信号的功率放大和收发双工。
而且,所述小基站单元包括业务接口及基带处理单元101、射频前端单元102、模拟激光器103和监控单元104,业务接口及基带处理单元101连接射频前端单元102,射频前端单元102连接模拟激光器103,监控单元104连接业务接口及基带处理单元101和射频前端单元102。
而且,小基站单元工作过程如下,
下行方向,业务接口及基带处理单元101接入业务数据,经过基带调制解调处理,发给射频前端单元102,射频前端单元102把信号经过数模转换为模拟信号,经过上变频及分路放大后发给各个激光器103;同时监控单元104发出对ROF远端单元的远程监控信息,经过射频前端单元102发给激光器103送出;
上行方向,激光器103接收来自各个ROF远端单元的上行数据,经过射频前端单元102恢复为数字信号给业务接口及基带处理单元103,进行解调、解码和解帧后,分离出监控回传信息给监控单元104,将主数据通过业务接口还原成业务数据回传。
而且,所述ROF远端单元包括模拟激光器201、合分路单元202、功率放大器203、双工器204、低噪声放大器205、增益控制单元206和监控单元207,模拟激光器201连接合分路单元202,合分路单元202经功率放大器203连接双工器204,双工器204经低噪声放大器205、增益控制单元206连接合分路单元202。
而且,ROF远端单元工作过程如下,
下行方向,激光器201将下行信号恢复成射频载波,并由合分路单元202滤波分离出业务载波和监控载波,其中监控载波分给监控单元207进行解析处理,业务载波经功率放大器203,功率放大器203提升业务载波信号电平,其输出功率等级由监控单元207调节,实现不同的覆盖需求;放大后下行信号经过双工器204,由外置或内置天线发射出去;
上行方向,天线接收各个终端发来的上行信号,经双工器204至低噪声放大器205进行放大,增益控制单元206实现上行信号的增益控制,合分路单元202将上行主信号和监控单元207发来的监控回传信号合路,混合载波由激光器201直接调制成光信号,通过光纤回传至小基站单元。
而且,小基站单元连接多个ROF远端单元,组成星型网络。
而且,ROF远端单元经扩展模拟光接口级联其他ROF远端单元,组成链型网络。
本发明所述光载无线电分布式小基站***,实现基于小基站的无线信号室内覆盖,与传统室内分布***相比,具有以下优点:
1、与无源室分***相比:无源设备不取电,没办法控制功率,靠链路加固定衰减器调试;无源室分在高频应用链路衰减很大,不能应用于4.9GHz的5G***;应用本发明所述的***没有馈线传输引入的功率损耗和电磁辐射问题。本***每个ROF远端单元自带监控单元可独立控制发射功率,可通过中心机房来远程控制覆盖功率,实现各楼层、各区域的精细化覆盖。采用光纤传输,传输链路不受频率影响,传输损耗非常小。
2、与传统一体化小基站相比:传统小基站仅能实现基站安装位置附近的短距离覆盖;而本***小基站单元和ROF远端单元采用光传输拉远,采用拉远分布式覆盖,延伸了覆盖范围,ROF远端单元不含数字信号处理及数模转换,仅有射频前端,远端体积小。
3、本***采用分布式架构,可提供接入容量,扩展延伸覆盖;与传统数字拉远基站相比,本***主要数字信号处理及回传部分均放置于中心机房,远端不含数字信号处理,分布式布放的小功率远端,可做到信号的均匀覆盖;远端单元可以延伸到不同隔断空间,每个远端覆盖功率可单独优化;大功率覆盖远端体积一般20L以上,本***远端体积仅2L以内,便于室内布放和隐蔽伪装。
本发明所述***可广泛使用于小商区、酒店、娱乐场所等移动信号覆盖应用场景,单位面积覆盖设备成本和安装维护成本相比大功率拉远远端及一体化基站都降低30%以上,具有重大的市场价值,将是未来通信领域的关键发展方向,是保证我国在国际5G行业领先水平的重要基础技术。
附图说明
图1为本发明实施例的整体原理图。
图2为本发明实施例的小基站单元结构框图。
图3为本发明实施例的ROF远端单元结构框图。
具体实施方式
下面通过实施例结合实施例,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本发明针对5G通信***的多隔断场景,提供一种光载无线电(ROF)分布式小基站***,包括小基站单元和ROF远端单元,小基站单元与ROF远端单元采用光纤连接,光纤上以光子的形式承载调制射频信号。
本发明实施例的光载无线电分布式小基站***由两部分组成:小基站单元和ROF远端单元。其中,小基站单元完成业务数据到数字调制信号的调制解调,数字调制信号与射频信号之间的相互转换,及射频信号到光的相互转换。ROF远端单元完成光到射频信号的相互转换,射频信号的功率放大和收发双工。
小基站单元可以连接多个ROF远端单元,ROF远端单元也可以扩展光接口以级联其他ROF远端单元,实现星型、链型等多种形态的组网,还可以通过光网络扩展覆盖范围。
如图1所示,典型的光载无线电分布式小基站***由小基站单元100、ROF远端单元200组成。其中,小基站单元也可以扩展连接多个ROF远端单元,构成星型拓扑网络。
本发明提出,小基站单元与各个ROF远端单元之间,采用光纤连接,其上传输射频信号,承载了射频载波的业务数据和控制信号特定调制(如频移键控FSK调制)载波的监控信息。ROF远端单元只需进行光电转换即可恢复射频信号,无需进行数字处理和频谱搬移,降低了单元复杂度。在整个***中,ROF单元仅有射频处理功能,功能简单成本低,ROF远端单元用量是最大的,这样可以降低整个***投资成本和维护成本。另外,光收发器的调制带宽非常宽,覆盖了当前所有移动通信制式频段,因而***可轻松实现各种制式的无线信号传输,并且可以在非占用频段***监控、辅助业务等自定义载波,只需在接收端进行滤波分离即可。
***的下行链路是指信号从小基站单元到ROF远端单元的处理过程,上行链路是指信号从ROF远端单元到小基站单元的处理过程。
***的下行链路说明如下:
小基站单元接入业务数据,进行解析、成帧、编码、调制、数模变换后上变频为射频信号,由直接调制光收发器转换成光信号,通过光纤拉远至对应的ROF远端单元。ROF远端单元经过光电转换恢复射频信号,经功率放大后通过内置或外置的天线发射出去。
上行链路说明如下:
ROF远端单元接收终端发来的上行信号,经功率放大和增益控制后,由直接调制激光器直接转换成光信号,传递到所连接的小基站单元。小基站单元接收各路ROF远端单元上传的信号,依次完成光电转换、信号合路、下变频、模数转换、数字解调后,还原成业务数据,通过接口单元完成回传。
实施例中各单元具体说明如下:
1.小基站单元
***的小基站单元,如图2所示,由业务接口及基带处理单元101、射频前端单元102、激光器103、监控单元104和供电单元105组成。业务接口及基带处理单元101连接射频前端单元102,射频前端单元102连接激光器103,监控单元104连接业务接口及基带处理单元101和射频前端单元102。
其链路连接关系是:
业务接口及基带处理单元101、射频前端单元102、激光器103依次连接构成下行链路;激光器103、射频前端单元102、业务接口及基带处理单元101依次连接构成上行链路。具体实施时,上下行可采用同一条链路,采用不同的光波长。进一步地,可以设置多个激光器103,提供多条链路实现组网。各激光器103分别与射频前端单元102连接。
监控单元104实现对自身各模块单元及多个ROF远端单元的监控。供电单元105实现对各有源模块单元的能量供给,具体实施时根据各单元采用的芯片进行相应连接即可。
其工作原理是:
下行方向,业务接口及基带处理单元101接入业务数据,经过基带调制解调处理,发给射频前端单元102,射频前端单元102把信号经过数模转换为模拟信号,经过上变频及分路放大后发给各个激光器103。同时监控单元104发出对ROF远端单元的远程监控信息,同样经过射频前端单元102发给激光器103送出。
上行方向,激光器103接收来自各个ROF远端单元的上行数据,经过射频前端单元102恢复为数字信号给业务接口及基带处理单元103,进行解调、解码、解帧后,分离出监控回传信息给监控单元104,将主数据通过业务接口还原成业务数据回传。
供电单元105完成输入电源转换,为各有源模块单元提供所需工作电压。
2.ROF远端单元
***的ROF远端单元,如图3所示,由激光器201、合分路单元202、功率放大器203、双工器204、低噪声放大器205、增益控制单元206、监控单元207、供电单元208组成。激光器201连接合分路单元202,合分路单元202经功率放大器203连接双工器204,双工器204经低噪声放大器205、增益控制单元206连接合分路单元202,监控单元207连接合分路单元202。
其链路连接关系是:
激光器201、合分路单元202、功率放大器203、双工器204依次连接构成下行链路;双工器204、低噪声放大器205、增益控制单元206、合分路单元202、激光器201依次连接构成上行链路。
监控单元207实现对ROF远端单元内各模块单元的监控,具体实施时可采用微处理器实现。供电单元208实现对各有源模块单元的能量供给,具体实施时根据各单元采用的芯片进行相应连接即可。
其工作原理是:
下行方向,激光器201将下行信号恢复成射频载波,并由合分路单元202滤波分离出业务载波和监控载波。其中监控载波分给监控单元207进行解析处理,业务载波经功率放大器203。功率放大器203提升业务载波信号电平,其输出功率等级可由监控单元207调节,实现不同的覆盖需求。放大后下行信号经过双工器204,由外置或内置天线发射出去。
上行方向,天线接收各个终端发来的上行信号,经双工器204至低噪声放大器205进行放大。增益控制单元206实现上行信号的自动增益控制,以避免各用户终端距离远近不一造成的电平差异,保证进入激光器的载波功率恒定。合分路单元202将上行主信号和监控单元207发来的监控回传信号合路,混合载波由激光器201直接调制成光信号,通过光纤回传至小基站单元。具体实施时,监控单元207可以与近端监控通信,控制远端功率及射频增益,获取监控回传信号。
供电单元208完成输入电源转换,为各有源模块单元提供所需工作电压。
需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的。因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。