CN213879818U - 一种支持mimo的5g室分装置 - Google Patents

一种支持mimo的5g室分装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种支持MIMO的5G室分装置，本实用新型本通过近端机和远端机将5G信源的高频变换为无源室分***支持的低频，解决了现有无源室分***不支持5G频段的问题。本实用新型提供的装置及***通过将原信源的高频变换为不同低频的方式，在单套***无源室分***中实现了MIMO功能。本实用新型提供的***只需要对原有室分***的近端和远端进行改造便可支持MIMO 5G，可有效地利旧原有无源室分***，保护了投资；同时具有工程复杂度低和物业协调简易的优点。

Description

一种支持MIMO的5G室分装置
技术领域
本实用新型属于无线通信领域，具体涉及一种支持MIMO的5G室分装置。
背景技术
随着近年来移动互联网的高速发展和诸多新业务的快速兴起，如网购、小视频、直播、高清视频，以及AR/VR等，造成了对网络流量需求的急剧增加。根据行业的预测，超过85％的流量发生在室内场景，故室内信号覆盖对满足业务流量需求起到至关重要的作用。但是原有的无源室分***不支持5G频段，也不支持MIMO(Multiple Input MultipleOutput)的部署，若要支持5G频段和MIMO，***的改造存在技术难度大、成本高、实施困难等问题，具体体现在以下2个方面：
1)原有无源室分***由射频馈缆、耦合器、功分器、以及合路器等无源器件组成，目前这些无源器件工作频段为800MHz～2500MHz，不支持目前主流的2.6G、3.5GHz、以及4.9G等主流的5G频段，且关键性能指标，如插损、耦合度、平坦度、驻波比等无法满足主流5G频段的部署要求；
2)部署MIMO***难度较大，从原有的SISO(Single Input Single Output)室分***升级为2×2MIMO***、或者4×4MIMO***时，需要新增1套、或者3套射频馈缆和无源器件才能实现MIMO***，存在技术难度大、工程实施困难，以及成本高的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种支持MIMO的5G室分装置，解决目前无源室分***不支持主流5G频段和MIMO部署的问题，
为了达到上述目的，本实用新型包括近端机和远端机，信源接入近端机，远端机接入无源室分***的末端；
近端机包括合/分路器和N路MIMO通道，合/分路器连接所有MIMO通道，每路MIMO通道均包括近端机下行链路和近端机上行链路；
远端机包括合/分路器、N路MIMO通道和MIMO天线，合/分路器连接所有MIMO通道，每路MIMO通道均包括远端机下行链路和远端机上行链路；
近端机下行链路用于将信源的RF信号频率变频为IF信号频率，将各路IF信号通过合/分路器合路后馈入无源室分***；
近端机上行链路用于将IF信号频率变频还原为RF信号频率，再通过放大滤波处理后将RF信号发送给信源；
远端机下行链路用于将信源IF信号频率变频还原为RF信号频率，将各路RF信号发送至MIMO天线；
远端机上行链路用于将RF信号频率变频为IF信号频率，再通过放大滤波处理的IF信号通过合/分路器合路后馈入无源室分***。
MIMO通道变频后的IF信号频率在800MHz～2500MHz频率范围内。
各MIMO通道内的IF信号频率不同。
MIMO通道的上行链路和下行链路通过Transceiver器件进行变频处理。
近端机下行链路、近端机上行链路、远端机下行链路和远端机上行链路均包括：RF开关、RF低噪放、RF滤波器、Transceiver器件，IF滤波器、IF放大器和IF开关；
合/分路器连接IF开关，IF开关连接IF放大器和IF低噪放，IF放大器和IF低噪放分别连接对应的IF滤波器，IF滤波器连接Transceiver器件，Transceiver器件连接RF滤波器，RF滤波器连接对应的RF低噪放和RF放大器，RF低噪放和RF放大器均连接RF开关；
近端机下行链路和近端机上行链路的RF开关用于收发RF信号，合/分路器用于收发IF信号；
远端机下行链路和远端机上行链路的RF开关用于通过MIMO天线收发RF信号至，合/分路器用于发送IF信号至无源室分***。
远端机的MIMO通道数与近端机的MIMO通道数相同。
远端机的各MIMO通道IF频率与近端机的各MIMO通道IF频率相互对应。
与现有技术相比，本实用新型本通过近端机和远端机将5G信源的高频变换为无源室分***支持的低频，解决了现有无源室分***不支持5G频段的问题。本实用新型提供的装置及***通过将原信源的高频变换为不同低频的方式，在单套***无源室分***中实现了MIMO功能。本实用新型提供的***只需要对原有室分***的近端和远端进行改造便可支持MIMO 5G，可有效地利旧原有无源室分***，保护了投资；同时具有工程复杂度低和物业协调简易的优点。
进一步的，本实用新型提供的近端机和远端机装置通过Transceiver模块便可实现变频，较通过混频器、锁相环、以及本振等分离器件搭建的变频***相比，杂散得到了有效的降低，且装置的集成度高。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种支持2×2MIMO的5G室分近端机；
图2是本实用新型实施例提供的一种近端机Transceiver变频原理示意图；
图3是本实用新型实施例提供的一种支持2×2MIMO的5G室分远端机；
图4是本实用新型实施例提供的一种远端机Transceiver变频原理示意图；
图5是本实用新型实施例提供的一种支持2×2MIMO的5G室分***。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
本实用新型实施例提供了一种支持MIMO功能的5G室分装置及***，为了更好地说明该种设备及***，在此以支持2×2MIMO功能的装置及***为例进行说明，该种装置及可利旧原有的无源室分***，在原无源室分***上部署5G频段，可实现在一套无源室分***中实现2×2MIMO功能。
本实施例提供的一种支持2×2MIMO功能的5G室分装置具体包括支持2×2MIMO功能的近端机和支持2×2MIMO功能的远端机。
2×2MIMO近端机位于5G信源处，具体包括MIMO_1通道和MIMO_2通道，主要功能实现两路MIMO通道信号的变频、放大、以及滤波处理。每路MIMO通道的信号处理又包括下行链路和上行链路，该种2×2MIMO近端机的结构示意图如1所示。
下行链路主要功能是接入5G信源2×2MIMO信号，后将其中一路MIMO信号的RF信号下变频为IF_1信号，将两外一路MIMO信号的RF信号下变频为IF_2信号，最后将放大滤波处理后的IF_1信号和IF_2信号通过合路器合路后馈入无源室分***。
上行链路主要功能是接入IF信号，后将IF_1信号和IF_2信号上边频为RF信号，最后将放大滤波处理后的两路RF信号发送给5G信源。
进一步地，IF_1频率和IF_2频率在800MHz～2500MHz频率范围内，该频率范围为原无源室分***支持的频率。
进一步地，IF_1频率和IF_2频率为不同的频率，以便共存于同一根射频馈缆、同一耦合器、同一合路器等无源器件中，如图5所示。
进一步地，IF_1频率和IF_2频率的选取原则为不相互产生干扰。
进一步地，IF_1频率和IF_2频率不得与目前无源室分***中存在的2G、3G、以及4G信号频率相同。
进一步地，IF_1频率和IF_2频率产生的杂散不得对目前无源室分***中存在的2G、3G、以及4G信号造成干扰。
2×2MIMO近端机由2路MIMO通道和合/分路器组成，2路MIMO通道具体包括MIMO_1通道和MIMO_2通道，每路MIMO通道又包括下行链路和上行链路。
MIMO_1通道的下行链路主要实现将信源RF信号下变频为IF_1信号，后将IF_1信号放大滤波处理后通过合路器馈入无源室分***；上行链路主要实现将IF_1信号上变频还原为RF信号，后将RF信号放大滤波处理后发送给信源。
MIMO_1通道的下行链路具体包括的模块或器件为RF开关、RF低噪放、RF滤波器、Transceiver模块，IF滤波器、IF放大器、IF开关，各模块或器件实现以下功能：
RF开关负责与信源对接，实现RF上下行信号的合路或分离。
RF低噪放对经由RF接收的信源信号进行放大处理。
RF滤波器对经由RF低噪放处理的RF信号进行滤波处理。
Transceiver模块将RF信号下变频为IF_1信号。
IF滤波器对经由Transceiver变频后IF_1信号进行滤波处理。
IF放大器对经由IF滤波器滤波处理的IF_1信号进行放大处理。
IF开关与合路器对接，实现IF_1上下行信号的合路或分离。
MIMO_1通道的上行链路具体包括的模块或器件为IF开关、IF低噪放、IF滤波器、Transceiver模块，RF滤波器、RF放大器、RF开关，各模块或器件实现以下功能：
IF开关负责与合/分路器对接，实现IF_1上下行信号的合路或分离。
IF低噪放对IF_1信号进行放大处理。
IF滤波器对经由IF低噪放处理的IF_1信号进行滤波处理。
Transceiver模块将IF_1信号上变频还原为RF信号。
RF滤波器对经由Transceiver变频后RF信号进行滤波处理。
RF放大器对经由IF滤波器滤波处理的RF信号进行放大处理。
RF开关与信源对接，实现RF上下行信号的合路或分离。
MIMO_2通道的下行链路主要功能是实现将信源RF信号下变频为IF_2频率信号，后将IF_2信号放大滤波处理后通过合路器馈入无源室分***；上行链路主要实现将IF_2信号还原为RF信号，后将RF信号放大滤波处理后发送给信源。
MIMO_2通道的下行链路具体包括的模块或器件为RF开关、RF低噪放、RF滤波器、Transceiver模块，IF滤波器、IF放大器、IF开关，各模块或器件实现以下功能：
RF开关负责与信源对接，实现RF上下行信号的合路或分离。
RF低噪放对经由RF接收的信源信号进行放大处理。
RF滤波器对经由RF低噪放处理的RF信号进行滤波处理。
Transceiver模块将RF信号下变频为IF_2信号。
IF滤波器对经由Transceiver变频后IF_2信号进行滤波处理。
IF放大器对经由IF滤波器滤波处理的IF_2信号进行放大处理。
IF开关与合路器对接，实现IF_2上下行信号的合路或分离。
MIMO_2通道的上行链路具体包括的模块或器件为IF开关、IF低噪放、IF滤波器、Transceiver模块，RF滤波器、RF放大器、RF开关，各模块或器件实现以下功能：
IF开关负责与合/分路器对接，实现IF_2上下行信号的合路或分离。
IF低噪放对IF_2信号进行放大处理。
IF滤波器对经由IF低噪放处理的IF_2信号进行滤波处理。
Transceiver模块将IF_2信号上变频还原为RF信号。
RF滤波器对经由Transceiver变频后RF信号进行滤波处理。
RF放大器对经由IF滤波器滤波处理的RF信号进行放大处理。
RF开关与信源对接，实现RF信号上下行的合路或分离。
合/分路器的主要功能是实现IF信号的合路和分离。具体为在下行链路将IF_1信号和IF_2信号合并为一路信号馈入无源室分***；在上行链路接收IF_1信号和IF_2信号，后将两路IF信号分离，具体为将IF_1信号馈入MIMO_1通道，将IF_2信号馈入MIMO_2通道。
支持2×2MIMO近端机的两路MIMO通道共用一个Transceiver器件，实现2路RF信号的下变频，2路IF信号的上变频，该种近端机Transceiver变频原理示意图如图2所示。
近端机的Transceiver包括4个发射通道TX和4个接收通道RX，4个TX具体为TX_A、TX_B、TX_C、TX_D；4个RX通道具体为RX_A、RX_B、RX_C、RX_D。
近端机的Transceiver各个通道的频率规划如下：
MIMO_1通道包括RX_A、TX_A、RX_C和TX_C。其中RX_A和TX_A组合实现RF信号的下变频为IF_1信号，具体为RX_A接收RF信号，变频后通过TX_A输出IF_1信号；另外RX_C和TX_C组合实现IF_1信号的上变频为RF信号，具体为RX_C接收IF_1信号，变频后通过TX_C输出RF信号；
MIMO_2通道包括RX_B、TX_B、RX_D和TX_D。其中RX_B和TX_B组合实现RF信号的下变频为IF_2信号，具体为RX_B接收RF信号，变频后通过TX_B输出IF_2信号；另外RX_D和TX_D组合实现IF_2信号上变频为RF信号，具体为RX_B接收IF_2信号，变频后通过TX_D输出RF信号。
进一步地，上述Transceiver芯片可采用TI公司生产的AFE76xx，AFE79xx系列芯片，该种芯片是一种高性能射频采样DAC和ADC集成的4T4R器件，通过数字下变频和数字上变频便可实现MIMO通道的变频处理。
2×2MIMO远端机位于室分***的末端，具体包括MIMO_1通道和MIMO_2通道，主要功能实现两路MIMO通道信号的变频、放大、以及滤波处理。每路MIMO通道的信号处理又包括下行链路和上行链路，该种2×2MIMO远端机的结构示意图如图3所示。
下行链路主要功能是接入通过近端机变频处理后的IF信号，后将其中一路MIMO信号的IF_1信号上变频为RF信号，将两外一路MIMO信号的IF_2信号上变频为RF信号，最后将放大滤波处理后的两路RF信号发送给5G信源。
上行链路主要功能是接入RF信号，后将两路RF信号分别下边频为IF_1信号和IF_2信号，最后将放大滤波处理后的IF_1信号和IF_2信号通过合路器合路后馈入无源室分***。
2×2MIMO远端机由合/分路器、2路MIMO通道以及2×2MIMO双极化天线组成，2路MIMO通道具体包括MIMO_1通道和MIMO_2通道，每路MIMO通道又包括下行链路和上行链路。
合/分路器的主要功能是实现IF信号的合路和分离。具体为在下行链路接收IF_1信号和IF_2信号，后将两路IF信号分离，具体为将IF_1信号馈入MIMO_1通道，将IF_2信号馈入MIMO_2通道；在上行链路接收IF_1信号和IF_2信号，后将IF_1信号和IF_2信号合并为一路信号馈入无源室分***。
MIMO_1通道的下行链路主要实现将IF_1信号上变频还原为RF信号，后将RF信号放大滤波处理后通过MIMO天线辐射提供信号覆盖；上行链路主要实现将IF_1信号上变频为RF信号，后将IF_1信号放大滤波处理后通过合路器馈入无源室分***。
MIMO_1通道的下行链路具体包括的模块或器件为IF开关、IF低噪放、IF滤波器、Transceiver模块，RF滤波器、RF放大器、RF开关，各模块或器件实现以下功能：
IF开关负责与合/分路器对接，实现IF_1上下行信号的合路或分离。
IF低噪放对IF_1信号进行放大处理。
IF滤波器对经由IF低噪放处理的IF_1信号进行滤波处理。
Transceiver模块将IF_1信号上变频还原为RF信号。
RF滤波器对经由Transceiver变频后RF信号进行滤波处理。
RF放大器对经由IF滤波器滤波处理的RF信号进行放大处理。
RF开关与2×2MIMO双极化天线对接，实现RF信号上下行的合路或分离。
MIMO_1通道的上行链路具体包括的模块或器件为RF开关、RF低噪放、RF滤波器、Transceiver模块，IF滤波器、IF放大器、IF开关，各模块或器件实现以下功能：
RF开关负责与2×2MIMO双极化天线对接，实现RF信号上下行的合路或分离。
RF低噪放对RF信号进行放大处理。
RF滤波器对经由RF低噪放处理的RF信号进行滤波处理。
Transceiver模块将RF信号下变频为IF_1信号。
IF滤波器对经由Transceiver变频后IF_1信号进行滤波处理。
IF放大器对经由IF滤波器滤波处理的IF_1信号进行放大处理。
IF开关与合/分路器对接，实现IF_1上下行信号的合路或分离。
MIMO_2通道的下行链路主要实现将IF_2信号上变频还原为RF信号，后将RF信号放大滤波处理后通过MIMO天线辐射提供信号覆盖；上行链路主要实现将RF信号下变频为IF_2信号，后将IF_2信号放大滤波处理后通过合路器馈入无源室分***。
MIMO_2通道的下行链路具体包括的模块或器件为IF开关、IF低噪放、IF滤波器、Transceiver模块，RF滤波器、RF放大器、RF开关，各模块或器件实现以下功能：
IF开关负责与合/分路器对接，实现IF_2信号上下行的合路或分离。
IF低噪放对IF_2信号进行放大处理。
IF滤波器对经由IF低噪放处理的IF_2信号进行滤波处理。
Transceiver模块将IF_2信号上变频还原为RF信号。
RF滤波器对经由Transceiver变频后RF信号进行滤波处理。
RF放大器对经由IF滤波器滤波处理的RF信号进行放大处理。
RF开关与2×2MIMO双极化天线对接，实现RF信号上下行的合路或分离。
MIMO_2通道的上行链路具体包括的模块或器件为RF开关、RF低噪放、RF滤波器、Transceiver模块，IF滤波器、IF放大器、IF开关，各模块或器件实现以下功能：
RF开关负责与2×2MIMO双极化天线对接，实现RF信号上下行的合路或分离。
RF低噪放对RF信号进行放大处理。
RF滤波器对经由RF低噪放处理的RF信号进行滤波处理。
Transceiver模块将RF信号下变频为IF_2信号。
IF滤波器对经由Transceiver变频后IF_2信号进行滤波处理。
IF放大器对经由IF滤波器滤波处理的IF_2信号进行放大处理。
IF开关与合/分路器对接，实现IF_2信号上下行的合路或分离。
支持2×2MIMO远端机的两路MIMO通道共用一个Transceiver器件，实现2路RF信号的下变频，2路IF信号的上变频，该种近端机Transceiver变频原理示意图如图4所示。
远端机的Transceiver包括4个发射通道TX和4个接收通道RX，4个TX具体为TX_A、TX_B、TX_C、TX_D；4个RX通道具体为RX_A、RX_B、RX_C、RX_D。
远端机的Transceiver各个通道的频率规划如下：
MIMO_1通道包括RX_A、TX_A、RX_C和TX_C。其中RX_A和TX_A组合实现IF_1信号的上变频为RF信号，具体为RX_A接收IF_1信号，变频后通过TX_A输出RF信号；另外RX_C和TX_C组合实现RF信号的下变频为IF_1信号，具体为RX_C接收RF信号，变频后通过TX_C输出IF_1信号。
MIMO_2通道包括RX_B、TX_B、RX_D和TX_D。其中RX_B和TX_B组合实现IF_2信号的上变频为RF信号，具体为RX_A接收IF_2信号，变频后通过TX_A输出RF信号；另外RX_D和TX_D组合实现RF信号的下变频为IF_2信号，具体为RX_D接收RF信号，变频后通过TX_D输出IF_2信号。
进一步地，上述Transceiver芯片可采用TI公司生产的AFE76xx，AFE79xx系列芯片，该种芯片是一种高性能射频采样DAC和ADC集成的4T4R器件，通过数字下变频和数字上变频便可实现MIMO通道的变频处理。
2×2MIMO双极化天线的主要功能是实现RF信号的空间接收和覆盖。具体为在下行链路接收两路RF信号，通过空间辐射提供信号覆盖；在上行链路接收用户终端发送信号，后两路信号馈入MIMO_1通道和MIMO_2通道。
本实用新型提供的一种支持2×2MIMO功能的5G室分***具体包括1个2×2MIMO近端机、若干个2×2MIMO远端机组成，该种***可在一套无源室分***中实现5G信号的2×2MIMO覆盖。
2×2MIMO近端机安装于5G信源处，负责与5G信源对接，用于接收信源信号和向信源发送信号；2×2MIMO近端机分布于***的末端，负责与用户终端对接，用于接收用户终端发送的信号和提供信号覆盖。
2×2MIMO室分***对信号的处理分为两条链路：下行链路和上行链路。
下行链路主要功能是从信源处接入2路RF信号，通过近端机把两路RF信号下变频为无源室分***支持的IF信号，具体为IF_1信号和IF_2信号；后将IF_1信号和IF_2信号馈入无源室分***中；在***末端远端机从无源室分***中接收IF_1信号和IF_2信号，后将两路IF信号上变频还原为两路RF信号，最后通过2×2MIMO双极化天线辐射提供5G信号覆盖。
上行链路主要功能是远端机的2×2MIMO双极化天线从用户终端处接收RF信号，通过远端机把两路RF信号下变频为无源室分***支持的IF信号，具体为IF_1信号和IF_2信号；后将IF_1信号和IF_2信号馈入无源室分***中；在***源端近端机从无源室分***中接收IF_1信号和IF_2信号，后将两路IF信号上变频还原为两路RF信号发送给信源。
进一步地，MIMO室分***的近端机和远端机的各MIMO通道IF频率是相互对应的，具体地近端机的MIMO_1通道的IF_1对应于远端机的MIMO_1通道的IF_1，近端机的MIMO_2通道的IF_2对应于远端机的MIMO_2通道IF_2。
进一步地，IF_1频率和IF_2频率是与目前无源室分***中存在的2G、3G、以及4G信号频率不相同的，以免影响2G、3G和4G信号的正常传输。
进一步地，该种支持2×2MIMO功能的室分***也可部署于新建的单套室分***中，便可实现2×2MIMO信号覆盖。

Claims (7)

1.一种支持MIMO的5G室分装置，其特征在于，包括近端机和远端机，信源接入近端机，远端机接入无源室分***的末端；
近端机包括合/分路器和N路MIMO通道，合/分路器连接所有MIMO通道，每路MIMO通道均包括近端机下行链路和近端机上行链路；
远端机包括合/分路器、N路MIMO通道和MIMO天线，合/分路器连接所有MIMO通道，每路MIMO通道均包括远端机下行链路和远端机上行链路；
近端机下行链路用于将信源的RF信号频率变频为IF信号频率，将各路IF信号通过合/分路器合路后馈入无源室分***；
近端机上行链路用于将IF信号频率变频还原为RF信号频率，再通过放大滤波处理后将RF信号发送给信源；
远端机下行链路用于将信源IF信号频率变频还原为RF信号频率，将各路RF信号发送至MIMO天线；
远端机上行链路用于将RF信号频率变频为IF信号频率，再通过放大滤波处理的IF信号通过合/分路器合路后馈入无源室分***。
2.根据权利要求1所述的一种支持MIMO的5G室分装置，其特征在于，MIMO通道变频后的IF信号频率在800MHz～2500MHz频率范围内。
3.根据权利要求1所述的一种支持MIMO的5G室分装置，其特征在于，各MIMO通道内的IF信号频率不同。
4.根据权利要求1所述的一种支持MIMO的5G室分装置，其特征在于，MIMO通道的上行链路和下行链路通过Transceiver器件进行变频处理。
5.根据权利要求1所述的一种支持MIMO的5G室分装置，其特征在于，近端机下行链路、近端机上行链路、远端机下行链路和远端机上行链路均包括：RF开关、RF低噪放、RF滤波器、Transceiver器件，IF滤波器、IF放大器和IF开关；
合/分路器连接IF开关，IF开关连接IF放大器和IF低噪放，IF放大器和IF低噪放分别连接对应的IF滤波器，IF滤波器连接Transceiver器件，Transceiver器件连接RF滤波器，RF滤波器连接对应的RF低噪放和RF放大器，RF低噪放和RF放大器均连接RF开关；
近端机下行链路和近端机上行链路的RF开关用于收发RF信号，合/分路器用于收发IF信号；
远端机下行链路和远端机上行链路的RF开关用于通过MIMO天线收发RF信号至，合/分路器用于发送IF信号至无源室分***。
6.根据权利要求1所述的一种支持MIMO的5G室分装置，其特征在于，远端机的MIMO通道数与近端机的MIMO通道数相同。
7.根据权利要求1所述的一种支持MIMO的5G室分装置，其特征在于，远端机的各MIMO通道IF频率与近端机的各MIMO通道IF频率相互对应。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114189875A (zh) * 2021-10-26 2022-03-15 江苏通鼎宽带有限公司 5g 4t4r智能分布式拉远***
CN116647853A (zh) * 2023-07-26 2023-08-25 赛尔通信服务技术股份有限公司 增强5g信号功率的das末端无源装置

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