CN116600307A - 基于光纤架构的5g信号拉远与ftth覆盖*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，包括光天线阵列局端和用户光天线单元；光天线阵列局端设置于终端机房或5G小基站处，光天线阵列局端包括至少一个收发单元，收发单元用于接收小基站射频信号并转成光信号发送以及接收用户光天线单元光信号并转成射频信号发送；用户光天线单元设置于用户场地并用于接收下行光信号以及发送上行光信号，每个收发单元连接多个用户光天线单元，每个用户光天线单元均包括第一激光收发器、环形器、用户天线、触发检测电路。本发明结构简单、架设便捷，不仅提高了信号传输效率及速度，也降低了架构成本，同时避免了单点故障风险，提高了网络的可靠性。

Description

基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***

技术领域

本发明涉及一种基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，适用于5G通讯技术领域。

背景技术

5G网络是一种先进的网络通信技术，在传输速度、传输稳定性上有着非常突出的优势，正渐渐被广泛地应用于各行各业中。目前，5G网络都是通过部署基站的方式来实现覆盖范围内的5G信号的无线传输，但是5G信号对于建筑墙体等障碍物的穿透性很差，所以用户在家庭、办公场所等室内场景中，难以接收到稳定的5G信号，使用过程非常不便。对此，现有技术中出现了通过从基站处架设光纤引入室内，以解决5G信号入户难的问题，如公开号为CN113950062A的专利中所公开的技术，就是通过架设近端单元、宽带与5G融合扩展设备以及远端单元，将5G空口数据信号从5G小基站的信号中频模块处引出，通过光纤引入室内后再调制成5G的NR信号并向外辐射，实现室内的5G信号覆盖。

然而，上述方法本质上相当于是在每个家庭中架设一台小型的5G基站，架设成本相对比较高；并且，为了节省光纤资源，上述方法虽然采用了树形结构的PON（PassiveOptical Network，无源光纤网络）网络架构，以实现5G小基站到多个用户端之间的信号传输，但是一方面，上述方法通过近端单元将信号点对点传送至融合扩展设备，再通过融合扩展设备处设置的分光器实现与多个用户端的信号传输，其中近端单元从5G小基站耦合5G新空口NR信号，并传输至融合扩展设备的过程仍然是点对点的传输，其信号传输效率非常有限，难以适应5G网络的高速与高效性能；另一方面，其方法中所采用的传统PON网络架构在传输信号时严重依赖于局端OLT，尤其是多个用户端的上行链路需要局端OLT进行整体调控，存在较大的单点故障风险，网络可靠性较低。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***。

本发明采用的技术方案是：包括光天线阵列局端和用户光天线单元。

光天线阵列局端设置于终端机房或5G小基站处，光天线阵列局端包括至少一个与5G小基站的天线阵列相连接的收发单元，收发单元用于接收5G小基站天线所发送的射频信号并转换成光信号并发送至用户光天线单元以及接收用户光天线单元所发送的光信号并转换成射频信号并发送至5G小基站；具体的，光天线阵列局端中的收发单元与5G小基站的天线阵列一一对应地相连接，通过收发单元将5G小基站天线阵列中对应的天线所发出的经过调制的RF射频信号直接转换成光信号，使其无变形地平移到收发单元中并传输到远端；相应的，通过收发单元也可以将远端传输的上行光信号进行转换，将其还原为RF射频信号，并回传至5G小基站天线阵列的对应天线中，实现了5G小基站天线的拉远，相对于传统的接收5G小基站的空口信号并传输到用户端调制成NR信号的方式来说，本发明无需在用户端设置微小基站，架设方式更加简单便捷，架设成本也更低。

用户光天线单元设置于用户场地并用于接收收发单元发送的下行光信号以及向收发单元发送上行光信号，每个收发单元连接多个用户光天线单元，具体的，收发单元与多个用户光天线单元之间通过光分器相连，实现单收发单元与多用户光天线单元之间的连接，每个用户光天线单元均包括用于接收及发送信号的第一激光收发器、与第一激光收发器相连接的环形器、与环形器相连接的用户天线、设置于环形器与第一激光收发器之间的上行链路中并用于监测上行链路及控制第一激光收发器开关的触发检测电路，触发检测电路包括用于接收上行信号的二分路器、输入端与二分路器的一输出端相连接的信号检测器、一输入端与二分路器的另一输出端相连接并用于控制第一激光收发器的上行信号发送端开启或关闭的电子开关，信号检测器的输出端与电子开关的另一输入端相连接，且电子开关的输出端连接第一激光收发器。每个用户光天线单元均通过其中设置的第一激光收发器接收对应收发单元所发出的下行光信号，再将下行光信号转换成下行射频信号并发送至环形器，并由用户天线将下行射频信号在用户端辐射覆盖，实现家庭、办公室等室内场地的5G网络覆盖。同时，通过用户天线接收用户CPE终端设备（如手机）发出的上行射频信号，并经过环形器将该上行射频信号回传至第一激光接收器。其中，环形器避免用户天线出现自发自收的情况，确保用户光天线单元接收下行射频信号与发送上行射频信号的工作过程运行稳定；而当环形器回传上行射频信号时，上行射频信号经过二分路器分为两路，其中一路输送至信号检测器，当信号检测器检测到上行射频信号输入时则向电子开关发出控制指令，电子开关接收到控制指令后则控制第一激光接收器的上行信号发送端打开，而另一路上行射频信号经由电子开关输送至第一激光接收器，并由第一激光接收器转换为上行光信号后通过上行信号发送端回传至对应的收发单元，上行信号回传完毕后，再通过电子开关关闭第一激光接收器上行信号发送端。通过触发检测电路控制用户光天线单元的上行链路，当用户天线接收到终端设备发出的上行信号时则打开第一激光接收器的上行信号发送端，使上行链路畅通，便于回传上行信号，而当上行信号回传完毕后，则关闭第一激光接收器的上行信号发送端，防止多个用户光天线单元回传上行光信号时相互之间出现干扰，不仅实现了收发单元与多个用户光天线单元之间点对多点的网络架构，大大提高了信号传输效率，也避免了传统PON网络架构中对局端OLT的依赖性，规避了局端OLT所带来的单点故障风险，在降低了网络架构成本的基础上，保证了网络的可靠性。

进一步地，每个收发单元均包括一个或多个第二激光收发器，当收发单元包括多个第二激光收发器时，多个第二激光收发器之间相互并联。收发单元通过第二激光收发器接收5G小基站天线阵列发送的RF射频信号并转换成下行光信号传输到远端，或接收远端发送的上行光信号并转换成RF射频信号回传至5G小基站天线阵列；当收发单元包括多个第二激光收发器时，其他第二激光收发器可作为备用，防止上下行信号量过大时出现信号链路拥堵，确保信号传输的速度及效率。

更进一步地，收发单元还包括分别串联在5G小基站天线阵列与第二激光收发器之间的上行链路和下行链路中的第一带通滤波器、分别串联在5G小基站天线阵列与第二激光收发器之间的上行链路和下行链路中的第一信号放大器，通过第一带通滤波器对收发单元接收及发送的信号进行过滤，确保5G信号频段的稳定与纯净，避免信号干扰；同时通过第一信号放大器对信号进行放大处理，不仅避免了信号传输过程中的损耗对信号强度造成影响，也确保了用户终端设备回传的信号与5G小基站天线原有的信号相匹配。

更进一步地，第二激光收发器与上行链路中的第一带通滤波器之间还串联有用于调节第一信号放大器的增益的AGC控制电路，通过AGC控制电路对回传的上行信号进行增益调制，不仅确保了回传信号与5G小基站天线阵列原有信号的频段相匹配，也保证了回传信号的稳定性，具体的，AGC控制电路可采用现有技术。

进一步地，第一激光收发器的下行链路端口与环形器的第一口相连接，且第一激光收发器的上行链路端口与环形器的第二口相连接，用户天线与环形器的第三口相连接，具体的，环形器第一口所接收的信号仅能从第三口发出，而从第三口接收的信号则仅能从第二口发出，第一激光收发器接收到收发单元所发出的下行光信号后，将下行光信号转换为下行射频信号并传输至环形器第一口，并使下行射频信号从环形器第三口传输至用户天线并在室内场地进行辐射覆盖，而用户天线接收到用户CPE终端设备所发出的上行射频信号时，上行射频信号由环形器第三口接收，并从环形器第二口发送至第一激光接收器，由第一激光接收器将回传的上行射频信号转换为上行光信号并发送回收发单元，防止了用户天线出现自发自收的情况，确保用户光天线单元的顺利运行。

更进一步地，第一激光收发器与环形器之间的上行链路和下行链路中均串接有第二带通滤波器，进一步滤除所传输的信号中的杂波，保证5G信号的稳定与纯净。

更进一步地，第一激光收发器与环形器之间的上行链路中串接有第二信号放大器，对用户CPE终端设备回传的上行射频信号进行放大处理，避免了信号传输损耗以及终端设备的低功率对信号正常传输所造成的影响。

进一步地，用户光天线单元还包括至少一个与第一激光收发器相连接的光网关单元，当光网关单元设置有多个时，多个光网关单元之间相互并联，具体的，光网关单元设置于用户场地的其它房间内，可借助家庭中原有光纤架构进行部署，便于使用户场地中每个房间中均有5G信号覆盖，提高5G网络的覆盖完整度。

进一步地，覆盖***还包括设置于室外场地且与收发单元相连接的公共光天线单元，公共光天线单元包括至少一个公共光天线模块，具体的，公共光天线模块包括第三激光收发器、与第三激光收发器相连的第二环形器以及与第二环形器相连的室外天线，通过公共光天线模块将5G信号拉远到楼道或小区等公共场地辐射覆盖，提高了室外场地的信号覆盖率以及信号强度。

由于上述技术方案运用，本发明相较现有技术具有以下优点：

本发明的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，结构简单、架设便捷，不仅实现了5G信号到室内的拉远覆盖，实现了点对多点的5G信号传输，提高了网络架构的信号传输效率及速度，使网络架构可以适配5G的高速与高效，也降低了网络结构的架构成本，同时避免了传统网络结构中的单点故障风险，提高了网络的可靠性。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的组件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例中触发检测电路的结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

1、光天线阵列局端；11、收发单元；111、第二激光收发器；112、第一带通滤波器；113、第一信号放大器；114、AGC控制电路 ；2、用户光天线单元；21、第一激光收发器；22、环形器；23、用户天线；24、触发检测电路；241、二分路器；242、信号检测器；243、电子开关；244、驱动器；25、第二带通滤波器；26、第二信号放大器；27、光网关单元；3、公共光天线单元；31、公共光天线模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参考附图1-2，本实施例中的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，包括：光天线阵列局端1和用户光天线单元2。

光天线阵列局端1设置于终端机房或5G小基站处，光天线阵列局端1包括至少一个与5G小基站的天线阵列相连接的收发单元11，收发单元11用于接收5G小基站天线所发送的射频信号并转换成光信号并发送至用户光天线单元2以及接收用户光天线单元2所发送的光信号并转换成射频信号并发送至5G小基站；具体的，光天线阵列局端1中的收发单元11与5G小基站的天线阵列一一对应地相连接，通过收发单元11将5G小基站天线阵列中对应的天线所发出的经过调制的RF射频信号直接转换成光信号，使其无变形地平移到收发单元11中并传输到远端；相应的，通过收发单元11也可以将远端传输的上行光信号进行转换，将其还原为RF射频信号，并回传至5G小基站天线阵列的对应天线中，实现了5G小基站天线的拉远，相对于传统的接收5G小基站的空口信号并传输到用户端调制成NR信号的方式来说，本发明无需在用户端设置微小基站，架设方式更加简单便捷，架设成本也更低。

用户光天线单元2设置于用户场地并用于接收收发单元11发送的下行光信号以及向收发单元11发送上行光信号，每个收发单元11连接多个用户光天线单元2，具体的，收发单元11与多个用户光天线单元2之间通过光分器相连，实现单收发单元与多用户光天线单元之间点对多点的连接，每个用户光天线单元2均包括用于接收及发送信号的第一激光收发器21、与第一激光收发器21相连接的环形器22、与环形器22相连接的用户天线23、设置于环形器22与第一激光收发器21之间的上行链路中并用于监测上行链路及控制第一激光收发器21开关的触发检测电路24，触发检测电路24包括用于接收上行信号的二分路器241、输入端与二分路器241的一输出端相连接的信号检测器242、一输入端与二分路器241的另一输出端相连接并用于控制第一激光收发器21的上行信号发送端开启或关闭的电子开关243，信号检测器242的输出端与电子开关243的另一输入端相连接，且电子开关243的输出端连接第一激光收发器21。

每个用户光天线单元2均通过其中设置的第一激光收发器21接收对应收发单元11所发出的下行光信号，再将下行光信号转换成下行射频信号并发送至环形器22，并由用户天线23将下行射频信号在用户端辐射覆盖，实现家庭、办公室等室内场地的5G网络覆盖。同时，通过用户天线23接收用户CPE终端设备（如手机）发出的上行射频信号，并经过环形器22将该上行射频信号回传至第一激光接收器21。其中，环形器22避免用户天线23出现自发自收的情况，确保用户光天线单元2接收下行射频信号与发送上行射频信号的工作过程运行稳定。而当环形器22回传上行射频信号时，上行射频信号经过二分路器241分为两路，其中一路输送至信号检测器242，当信号检测器242检测到上行射频信号输入时则向电子开关243发出控制指令，电子开关243接收到控制指令后则控制第一激光接收器21的上行信号发送端打开，而另一路上行射频信号经由电子开关243输送至第一激光接收器21，并由第一激光接收器21转换为上行光信号后通过上行信号发送端回传至对应的收发单元11，上行信号回传完毕后，再通过电子开关243关闭第一激光接收器21上行信号发送端。具体的，触发检测电路24还包括用于驱动第一激光接收器21的上行信号发送端的驱动器244，驱动器244串接在电器开关143和二分路器241之间，当上行射频信号经过驱动器244时，驱动器244会产生功率驱动信号并传输给第一激光接收器21，便于驱动第一激光接收器21转换并发送所接收到的上行射频信号，而电子开关243设置于驱动器244和第一激光接收器21之间，方便控制功率驱动信号的传输，以实现对第一激光接收器21的上行信号发送端的控制。

通过触发检测电路24控制用户光天线单元2的上行链路，当用户天线23接收到终端设备发出的上行信号时则打开第一激光接收器21的上行信号发送端，使上行链路畅通，便于回传上行信号，而当上行信号回传完毕后，则关闭第一激光接收器21的上行信号发送端，防止多个用户光天线单元2回传上行光信号时出现干扰，不仅实现了收发单元11与多个用户光天线单元21之间点对多点的网络架构，大大提高了信号传输效率，也避免了传统PON网络架构中对局端OLT的依赖性，规避了局端OLT所带来的单点故障风险，在降低了网络架构成本的基础上，保证了网络的可靠性。

在一种更为优选的实施方案中，每个收发单元11均包括一个或多个第二激光收发器111，当收发单元11包括多个第二激光收发器111时，多个第二激光收发器111之间相互并联。收发单元11通过第二激光收发器111接收5G小基站天线阵列发送的RF射频信号并转换成下行光信号传输到远端，或接收远端发送的上行光信号并转换成RF射频信号回传至5G小基站天线阵列；当收发单元11包括多个第二激光收发器111时，其他第二激光收发器111可作为备用，防止上下行信号量过大时出现信号链路拥堵，确保信号传输的速度及效率。

在一种更为优选的实施方案中，收发单元11还包括分别串联在5G小基站天线阵列与第二激光收发器111之间的上行链路和下行链路中的第一带通滤波器112、分别串联在5G小基站天线阵列与第二激光收发器11之间的上行链路和下行链路中的第一信号放大器113，通过第一带通滤波器112对收发单元11接收及发送的信号进行过滤，确保5G信号频段的稳定与纯净，避免信号干扰；同时通过第一信号放大器113对信号进行放大处理，不仅避免了信号传输过程中的损耗对信号强度造成影响，也确保了用户终端设备回传的信号与5G小基站天线原有的信号相匹配。

在一种更为优选的实施方案中，第二激光收发器111与上行链路中的第一带通滤波器112之间还串联有用于调节第一信号放大器113的增益的AGC控制电路 114，通过AGC控制电路114对回传的上行信号进行增益调制，不仅确保了回传信号与5G小基站天线阵列原有信号的频段相匹配，也保证了回传信号的稳定性，具体的，AGC控制电路可通过现有技术手段实现。

在一种更为优选的实施方案中，第一激光收发器21的下行链路端口与环形器22的第一口相连接，且第一激光收发器21的上行链路端口与环形器22的第二口相连接，用户天线23与环形器22的第三口相连接，具体的，环形器22第一口所接收的信号仅能从第三口发出，而从第三口接收的信号则仅能从第二口发出，第一激光收发器21接收到收发单元11所发出的下行光信号后，将下行光信号转换为下行射频信号并传输至环形器22第一口，并使下行射频信号从环形器22第三口传输至用户天线23并在室内场地进行辐射覆盖，而用户天线23接收到用户CPE终端设备所发出的上行射频信号时，上行射频信号由环形器22第三口接收，并从环形器22第二口发送至第一激光接收器21，由第一激光接收器21将回传的上行射频信号转换为上行光信号发送回收发单元11，防止了用户天线23出现自发自收的情况，确保用户光天线单元2的顺利运行。

在一种更为优选的实施方案中，第一激光收发器21与环形器22之间的上行链路和下行链路中均串接有第二带通滤波器25，进一步滤除所传输的信号中的杂波，保证5G信号的稳定与纯净。

在一种更为优选的实施方案中，第一激光收发器21与环形器22之间的上行链路中串接有第二信号放大器26，对用户CPE终端设备回传的上行射频信号进行放大处理，避免了信号传输损耗以及终端设备的低功率对信号正常传输所造成的影响。

在一种更为优选的实施方案中，用户光天线单元2还包括至少一个与第一激光收发器21相连接的光网关单元27，当光网关单元27设置有多个时，多个光网关单元27之间相互并联，具体的，光网关单元27设置于用户场地的其它房间内，可借助家庭中原有光纤架构进行部署，便于使用户场地中每个房间中均有5G信号覆盖，提高5G网络的覆盖完整度。

在一种更为优选的实施方案中，覆盖***还包括设置于室外场地且与收发单元11相连接的公共光天线单元3，公共光天线单元3包括至少一个公共光天线模块31，具体的，公共光天线模块31包括第三激光收发器、与第三激光收发器相连的第二环形器以及与第二环形器相连的室外天线，通过公共光天线模块将5G信号拉远到楼道或小区等公共场地辐射覆盖，提高了室外场地的信号覆盖率以及信号强度。

由于上述技术方案的运用，本发明相较现有技术具有以下优点：

本发明的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，结构简单、架设便捷，不仅实现了5G信号到室内的拉远覆盖，实现了点对多点的5G信号传输，提高了网络架构的信号传输效率及速度，使网络架构可以适配5G的高速与高效，也降低了网络结构的架构成本，同时避免了传统网络结构中的单点故障风险，提高了网络的可靠性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于，包括：光天线阵列局端（1）和用户光天线单元（2）；

所述光天线阵列局端（1）设置于终端机房或5G小基站处，所述光天线阵列局端（1）包括至少一个与5G小基站的天线阵列相连接的收发单元（11），所述收发单元（11）用于接收5G小基站天线所发送的射频信号并转换成光信号并发送至所述用户光天线单元（2）以及接收用户光天线单元（2）所发送的光信号并转换成射频信号并发送至5G小基站；

所述用户光天线单元（2）设置于用户场地并用于接收所述收发单元（11）发送的下行光信号以及向所述收发单元（11）发送上行光信号，每个所述收发单元（11）连接多个所述用户光天线单元（2），每个所述用户光天线单元（2）均包括用于接收及发送信号的第一激光收发器（21）、与所述第一激光收发器（21）相连接的环形器（22）、与所述环形器（22）相连接的用户天线（23）、设置于所述环形器（22）与所述第一激光收发器（21）之间的上行链路中并用于监测上行链路及控制所述第一激光收发器（21）的触发检测电路（24），所述触发检测电路（24）包括用于接收上行信号的二分路器（241）、输入端与所述二分路器（241）的一输出端相连接的信号检测器（242）、一输入端与所述二分路器（241）的另一输出端相连接并用于控制所述第一激光收发器（21）的上行信号发送端开启或关闭的电子开关（243），所述信号检测器（242）的输出端与所述电子开关（243）的另一输入端相连接，且所述电子开关（243）的输出端连接所述第一激光收发器（21）。

2.根据权利要求1所述的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于：每个所述收发单元（11）均包括一个或多个第二激光收发器（111），当所述收发单元（11）包括多个所述第二激光收发器（111）时，多个所述第二激光收发器（111）之间相互并联。

3.根据权利要求2所述的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于：所述收发单元（11）还包括分别串联在5G小基站天线阵列与所述第二激光收发器（111）之间的上行链路和下行链路中的第一带通滤波器（112）、分别串联在5G小基站天线阵列与所述第二激光收发器（111）之间的上行链路和下行链路中的第一信号放大器（113）。

4.根据权利要求3所述的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于：所述第二激光收发器（111）与上行链路中的所述第一带通滤波器（112）之间还串联有用于调节所述第一信号放大器（113）的增益的AGC控制电路（114）。

5.根据权利要求1所述的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于：所述第一激光收发器（21）的下行链路端口与所述环形器（22）的第一口相连接，且所述第一激光收发器（21）的上行链路端口与所述环形器（22）的第二口相连接，所述用户天线（23）与所述环形器（22）的第三口相连接。

6.根据权利要求5所述的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于：所述第一激光收发器（21）与所述环形器（22）之间的上行链路和下行链路中均串接有第二带通滤波器（25）。

7.根据权利要求6所述的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于：所述第一激光收发器（21）与所述环形器（22）之间的上行链路中串接有第二信号放大器（26）。

8.根据权利要求1所述的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于：所述用户光天线单元（2）还包括至少一个与所述第一激光收发器（21）相连接的光网关单元（27），当所述光网关单元（27）设置有多个时，多个所述光网关单元（27）之间相互并联。

9.根据权利要求1所述的基于光纤架构的5G信号拉远与FTTH覆盖***，其特征在于：所述覆盖***还包括设置于室外场地且与所述收发单元（11）相连接的公共光天线单元（3），所述公共光天线单元（3）包括至少一个公共光天线模块（31）。