CN207691805U - 一种免布线智能微功率直放机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种免布线智能微功率直放机，包括室外端和室内端，室外端包括第一天线、第一双工器、第一低噪放、第一功放、第一软件无线电模块、第一电力载波电路；室内端包括第二电力载波电路、第二软件无线电模块、第二双工器、第二低噪放、第二功放、第二天线。应用本实用新型，实现了结构简单、易于安装，且能免于布线的智能微功率直放机。

Description

一种免布线智能微功率直放机

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体为一种免布线智能微功率直放机。

背景技术

目前已进入4G时代，智能手机的发展使得人们难以离开手机，手机改变了人们的生活。但在城市中，由于土地的昂贵，建筑物的密度与高度的不断增加，运营商在城市的信号覆盖受到多重条件限制，如基站的选点、物业协调等问题，导致许多建筑物内的多家运营商的移动电话信号出现不同程度的问题，如信号非常弱，覆盖有盲点，或是高楼层受多基站信号重叠覆盖所致频繁切换而引发的手机通话经常掉线。这些城区大量信号问题的出现，严重影响部分移动电话用户正常的通信。

针对上述问题，目前普遍采用微功率直放站来解决这一问题。微功率直放机(俗称手机伴侣)，其原理主要采用的射频直接放大技术。其主要技术解决方案为：采用在室外合适的位置安装施主天线收发室外基站的移动电话信号，再用合适长度的射频馈线引入室内，并连接到安放于覆盖点的微功率直放机上，经适当增益的放大后，直接或通过适当长度的馈线发送至安置于室内的覆盖天线，该天线收发来自于手机的无线信号，在此过程中基站方向与手机方向的无线信号均得到了有效的增强，从而较为有效地实现了室内受墙体阻挡所致的弱信号区的移动电话信号覆盖。

现有的这种天线与主机分开安装的微功率直放机易于制成涵盖全部移动通信规格制式的系列化产品，但其最大问题就是设备结构复杂，需要派专业人员上门安装，才能确保其良好的使用效果。

由于受现有技术原理局限以及天线与设备的设计限制，不能将全部天线和设备做在一起，其技术关键是要合理地利用室内各房间的墙体(各种砖、混凝土等)使信号产生衰减，来隔离施主天线与覆盖天线之间的信号，通常保证其间的耦合量不会超过直放机设备的最大增益，另外还要加上15dB，避免形成反馈自激。当设备和天线安装处置不当时，引发的反馈自激一旦形成就会导致设备不能有效工作，同时还会产生很大的不规则的射频干扰辐射，当其落入基站信号频带内时还会严重干扰基站的正常工作，甚至堵塞该方向的基站信道；又因为安置于室外的施主天线要连接射频馈线到室内，在已经装修好的房屋结构条件下会带来很大的不便，且因为安装设备时还有很多条件因素要顾及，所以安装时，需要派出具有良好技术素质与经验的安装施工人员到现场安装，以掌控安装实施的过程与效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种免布线智能微功率直放机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种免布线智能微功率直放机，它包括室外端和室内端；

所述室外端包括第一天线、第一双工器、第一低噪放、第一功放、第一软件无线电模块和第一电力载波电路；

所述室内端包括第二电力载波电路、第二软件无线电模块、第二低噪放、第二功放、第二双工器和第二天线；

所述第一天线用于与基站进行通信，且与第一双工器进行连接，所述第一双工器分别与所述第一低噪放的一端、所述第一功放的一端相连，所述第一低噪放的另一端、所述第一功放的另一端分别与所述第一软件无线电模块的一端相连，所述第一软件无线电模块的另一端与所述第一电力载波电路相连，所述第一电力载波电路与所述第二电力载波电路的一端相连；

所述第二电力载波电路的另一端与所述第二软件无线电模块的一端相连，所述第二软件无线电模块的另一端分别与所述第二低噪放的一端、所述第二功放的一端相连，所述第二低噪放的另一端、所述第二功放的另一端均与所述第二双工器相连，所述第二双工器通过所述第二天线实现信号的接收和发射。

本实用新型的优选实施方式中，所述室外端与所述室内端之间的数据传输媒介为电力线。

本实用新型的优选实施方式中，所述第一软件无线电模块、所述第二软件无线电模块均具有双收双发功能，能同时支持两路通信，且具有70M至6G之间的通信频段选择能力。

本实用新型的优选实施方式中，所述室外端可以连接多个室内端。

本实用新型的优选实施方式中，所述第一天线、第二天线天线均为内置天线。

本实用新型的优选实施方式中，所述第一电力载波电路以及所述第二电力载波电路提供不小于500Mbps传输速率。

本实用新型的优选实施方式中，所述第一软件无线电模块、所述第二软件无线电模块均为具有选频、模数转换/数模转换、自激干扰监测及处理、ALC控制功能的USRP。

本实用新型的优选实施方式中，所述第一软件无线电模块、所述第二软件无线电模块事先预设多个频段，用户在家使用时根据手机运营商的频段可通过频段选择开关选择相应的频段。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过在家庭中安装室外端，在室外端接第一天线收到基站发送的信号后经过第一双工器发送至第一低噪放，经过第一低噪放放大后再通过第一软件无线电模块进行模数转换，并通过第一电力载波电路和第二电力载波电路将信号发送至第二软件无线电模块进行数模转换，然后通过第二功放进行放大后发送至第二双工器，经过第二双工器发送至第二天线，通过第二天线将信号发出覆盖室内；反过来，室内端的第二天线可以作为接收端接收需要发送的信号，经过第二双工器发送至第二低噪放放大，然后通过第二软件无线电模块进行模数转换，并通过第二电力载波电路和第一电力载波电路将信号发送至第一软件无线电模块进行数模转换后通过第一功放进行放大后发送至第一双工器，经过第一双工器发送至第一天线，第一天线作为发射端，实现与基站的信号发送过程。本实用新型直接将室外端和室内端进行安装，避免了现有技术中为提高微功率直放机的隔离度，需要进行安装施主天线、射频馈线、微功率直放机和重发天线等复杂的安装问题。本实用新型在电表范围内使用，以户为覆盖区，实现由移动电话手机用户自主式的简单安装放置，去工程化安装，具有免布线、省时间、省烦恼、快速解决问题的优点。

附图说明

图1为本实用新型提供的免布线智能微功率直放机的原理框图；

图2为本实用新型提供的免布线智能微功率直放机的应用实施例。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种免布线智能微功率直放机：本实用新型的连接包括上行数据传输和下行数据传输两种形式，可以定义为：第一天线从基站接收信号，并将信号发送至第二天线为下行数据传输，第二天线从手机接收信号，并将信号发送至第一天线为上行数据传输，本实用新型通过两种方式具体描述数据传输的过程，并不为具体的上下行数据传输进行定义，不做具体限定。

本实用新型中，通过软件无线电模块内置的模块具有自动进行选频和模数转换/数模转换的功能，因此称之为智能微功率直放机，软件无线电模块虽然带有软件二字，但是并不是通过软件实现的方法类方案，而是为市场上现有的可购买到的产品，因此，本实用新型采用其构成整体方案符合专利法对客体的要求。

下行数据传输：第一天线与基站进行通信，接收信号以后，将信号发送至第一双工器，第一双工器将信号发送至第一低噪放进行放大处理，再通过第一软件无线电模块进行模数转换，得到数字信号，并将数字信号发送至第一电力载波电路。

进一步，第一电力载波电路通过电力线将数字信号发送至第二电力载波电路，并通过第二电力载波电路将数字信号发送至第二软件无线电模块，第二软件无线电模块进行数模转换后得到模拟信号，经过第二功放得到放大后的模拟信号，该信号经过第二双工器发送至第二天线，由第二天线发送出去，给终端提供信号，具体的，终端可以为手机。

上行数据传输：终端将需要发送出去的信号发送至第二天线，第二天线将信号发送至第二双工器，第二双工器将其发送至第二低噪放进行信号放大并将放大后的信号发送至第二软件无线电模块进行模数转换，得到数字信号，并将数字信号发送至第二电力载波电路。

进一步，第二电力载波电路通过电力线将数字信号发送至第一电力载波电路，并通过第一电力载波电路将数字信号发送至第一软件无线电模块，经过第一软件无线电模块进行数模转换后得到模拟信号，经过第一功放得到放大后的模拟信号，该信号经过第一双工器发送至第一天线，由第一天线发送至基站。

第一软件无线电模块、第二软件无线电模块事先预设多个频段，用户在家使用时根据手机运营商的频段可通过室内端和/或室外端的频段选择开关选择相应的频段。

因此，由图1的实施例，得到了基站和终端双向的数据传输过程。

当电力载波电路为电力猫时，通过在家庭中安装室外端，在室外端的第一天线收到基站发送的信号后经过第一低噪放进行放大后再通过第一软件无线电模块进行选频和模数转换，并通过第一电力猫和第二电力猫将数字信号发送至第二软件无线电模块进行选频和数模转换后通过第二功放进行放大后发送至双工器，经过双工器发送至第二天线，通过第二天线发出覆盖室内；反过来，第二天线可以作为接收端接收需要发送的信号，经过第二双工器发送至第二低噪放放大后再通过第二软件无线电模块进行选频和模数转换，并通过第二电力猫和第一电力猫将数字信号发送至第一软件无线电模块进行选频和数模转换后通过第一功放进行放大后发送至第一双工器，经过第一双工器发送至第一天线。本实用新型的室外端和室内端可以直接进行安装，避免了现有技术中为提高微功率直放机的隔离度，需要进行安装施主天线、射频馈线、微功率直放机和重发天线等复杂的安装问题。本实用新型在电表范围内使用，以户为覆盖区，实现由移动电话手机用户自主式的简单安装放置，去工程化安装，具有免布线、省时间、省烦恼、快速解决问题的优点。

具体的，室外端的第一天线接收来自基站的信号，经第一双工器发送到第一低噪放放大信号后，第一软件无线电模块进行选频和模数转换，转换为数字信号，同时检测是否有自激，如发现自激会调整数字增益，直到不产生自激，数字信号经第一电力载波电路通过网络协议经电力线传送到室内端，室内端内的第二电力载波电路将数字信号发送至第二软件无线电模块进行选频和数模转换将数字信号转换为模拟信号(同时检测是否有自激，如发现自激会调整数字增益)，经第二功放放大信号后从第二双工器通过第二天线发出覆盖室内；同样，第二天线也可将室内的手机信号经过第二双工器传送至室内端的第二低噪放进行放大，并发送至第二软件无线电模块，第二软件无线电模块对信号进行选频和模数转换处理，转换为数字信号，经第二电力载波电路通过电力线传送到室外端，室外端的第二电力载波电路将数字信号发送至第一软件无线电模块，第一软件无线电模块进行选频和数模转换将数字信号转换为模拟信号，经第一功放放大信号后从第一双工器通过第一天线发送至基站方向。

具体的，第一电力载波电路和第二电力载波电路可提供大于500Mbps传输速率，第一天线和第二天线采用内置方式，第一软件无线电模块和第二软件无线电模块均具有频段选择功能，优选在70M至6G之间进行通信频段选择，使用频段可到60M，并且具有双收双发功能；第一软件无线电模块和第二软件无线电模块均具有自激干扰监测、处理、ALC控制功能；室外端可以连接多个室内端，第一软件无线电模块和第二软件无线电模块也可以为选频电路和模数转换/数模转换电路的集合体。

本具体实施例中的第一软件无线电模块和第二软件无线电模块均为USRP B210板，第一电力载波电路和第二电力载波电路均为腾达千兆电力猫有线模块。

优选的，如图2所示，室外端放置在信号较好的一间房的窗边(或窗外)，电源线接入电源插座，室内端放置在通信信号覆盖弱的另一间房(室内、室外端不宜放置在同一房间)接入电源，室内端通过电力线接收到室外端传送的信号，经模数-数模转换后进行放大，覆盖到室内。通过两端的组合，使施主天线和重发天线间的距离加大，两端之间还增加了墙的隔离，大大的增加施主天线和重发天线间的隔离度，保证免布线智能微功率直放机总体增益提高，一般可以达到65dB左右，基本能覆盖100平方米左右。可以解决一个家庭的信号覆盖问题，如家庭的房间较多，还可以通过一拖多来增加覆盖面积。

免布线智能微功率直放机是一种解决信号问题的新方式，最大的好处是免去了安装信号放大器过程中的布线问题，只需要将两端设备放置在适当的位置，接入电源，就能带来信号的改善。

为提高免布线智能微功率直放机的隔离度，把免布线智能微功率直放机分为室内端和室外端，两端之间传输媒介采用了电力线，通过电力载波作为室外端和室内端之间的传输通道，这样拉开施主天线(室外端的内置天线)和重发天线(室内端的内置天线)距离，提高施主天线和重发天线之间隔离度，使室外端和室内端的信号放大倍数得以提高。

本实用新型采用软件无线电技术、数字直放站技术、电力载波技术等，方案成熟简单，且可多频段、多路直接放大，频带覆盖广，可以从70M-6G，既可适用于在目前的700-2690M之间的2G、3G、4G制式，也可以适用于即将来到来的5G通信；本实用新型在电表范围内使用，以户为覆盖区，实现由移动电话手机用户自主式的简单安装放置(去工程化安装)，具有免布线、省时间、省烦恼、快速解决问题的优点。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种免布线智能微功率直放机，其特征在于，它包括室外端和室内端，所述室外端包括第一天线、第一双工器、第一低噪放、第一功放、第一软件无线电模块和第一电力载波电路；

所述室内端包括第二电力载波电路、第二软件无线电模块、第二低噪放、第二功放、第二双工器和第二天线；

所述第一天线用于与基站进行通信，且与第一双工器进行连接，所述第一双工器分别与所述第一低噪放的一端、所述第一功放的一端相连，所述第一低噪放的另一端、所述第一功放的另一端分别与所述第一软件无线电模块的一端相连，所述第一软件无线电模块的另一端与所述第一电力载波电路相连，所述第一电力载波电路通过电力线与所述第二电力载波电路的一端相连；

所述第二电力载波电路的另一端与所述第二软件无线电模块的一端相连，所述第二软件无线电模块的另一端分别与所述第二低噪放的一端、所述第二功放的一端相连，所述第二低噪放的另一端、所述第二功放的另一端均与所述第二双工器相连，所述第二双工器通过所述第二天线实现信号的接收和发射。

2.根据权利要求1所述的免布线智能微功率直放机，其特征在于，所述室外端与所述室内端之间的数据传输媒介为电力线。

3.根据权利要求1所述的免布线智能微功率直放机，其特征在于，所述第一软件无线电模块、所述第二软件无线电模块均具有双收双发功能，能同时支持两路通信，且具有70M至6G之间的通信频段选择能力。

4.根据权利要求1所述的免布线智能微功率直放机，其特征在于，所述室外端可以连接多个室内端。

5.根据权利要求1所述的免布线智能微功率直放机，其特征在于，所述第一天线、第二天线均为内置天线。

6.根据权利要求1所述的免布线智能微功率直放机，其特征在于：所述第一电力载波电路以及所述第二电力载波电路提供不小于500Mbps传输速率。

7.根据权利要求1所述的免布线智能微功率直放机，其特征在于：所述第一软件无线电模块、所述第二软件无线电模块均为具有选频、模数转换/数模转换、自激干扰监测、处理、ALC控制功能的通用软件无线电线路板USRP。

8.根据权利要求1所述的免布线智能微功率直放机，其特征在于：所述信号是经过采样、模数/数模转换后，再进行信号放大的。