Lte mimo室内光纤分布系统无线信号监控设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种LTE?MIMO室内光纤分布系统无线信号监控设备，包括：从机监控部分，其通信端与远端从机的一体化光收发器连接，用于接收近端主机发送的信号检测指令并上传监测结果信号给所述近端主机；其射频输出、射频输入端与LTE?MIMO室内光纤分布系统的双极化天线连接，用于输出射频测试信号及输入双极化天线接收的终端反馈信号；其控制输出端与远端从机的一体化功放低噪放模块连接，用于输出对远端从机的射频输出控制信号；还包括无线信号RFID检测终端，与双极化天线通讯，用于接收射频测试信号，并反馈包含该终端身份信息的终端反馈信号给所述双极化天线。本实用新型可以及时发现网络盲点，优化室内LTE无线网络信号。
【专利说明】LTE MIMO室内光纤分布系统无线信号监控设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及信息与通信【技术领域】，具体涉及一种针对LTE MIMO室内光纤分布系统的无线信号监控设备。
【背景技术】
[0002]随着移动数据业务需求的日益增加，国内各大运营商都已经开始了 LTE网络的商用建设，室内覆盖网络建设是4G网络二期规划的重中之重。MIMO技术是4G核心技术之一，在提高网络速率和质量方面，其扮演着重要角色。4G新建室内覆盖系统一般采用双馈线MMO系统。LTE MMO室内光纤分布系统，对LTE室内分布网络信号放大、传输与控制，减少施工难度，减低室内布网成本，提高数据传输速率，改善通信质量扮演着重要的角色。
[0003]如图1所示，LTE MIMO室内光纤分布系统包括:LTE MIMO近端主机、LTE MIMO远端从机、复合光纤光缆及双极化天线。LTE MIMO室内光纤分布系统的下行传输链路为:基站信号I和基站信号2，通过馈线耦合到LTE MMO近端主机，经LTE MMO近端主机处理后通过复合光纤光缆传送到LTE MMO远端从机，LTE MMO远端从机对其信息处理后，再通过双极化天线进行室内信号覆盖；其上行链路为:双极化天线接收到附近终端设备发过来的无线信息后，转送到LTE MMO远端从机，经LTE MMO远端从机对信号进行处理变换，再通过复合光纤光缆传输到LTE MIMO近端主机，LTE MIMO近端主机对远端机发送过来的信号进行变换处理，通过馈线传送到基站。
[0004]如图2所示，为LTE MMO室内光纤分布系统的多路组网图。多路组网的LTE MIMO室内光纤分布系统包括:LTE MIMO近端主机、复合光纤光缆、LTEMIM0光分路器、多个LTEMIMO远端从机、多个双极化天线和传输馈线。LTEMIM0室内光纤分布多路组网中，通过LTEMMO光分路器，对LTE MMO的远端设备进行多路分配、组网，其上下行链路传输方式和图1的LTE MMO室内光纤分布系统大致相同。
[0005]如图3所示，LTE MIMO近端主机包括:双工器、一体化上下行变频模块、射频信号合路器、一体化射频信号滤波器、一体化光收发器、主机设备监控部分、主机设备电源供电部分组成。LTE MMO近端主机的下行信号处理链路为:基站信号I与基站信号2通过馈线耦合，分别进入各自对应的双工器，通过一体化上下行变频模块，将射频信号下变频到1300MHz后与基站信号2通过射频合路器合路，经一体化射频信号滤波器滤波处理后，通过一体化光收发器进行光电变换，将射频信号调制到1550nm的光载波上,调制后的光载波信号通过复合光纤光缆传送到LTE MIMO远端从机；LTE MIMO近端主机的上行信号处理链路为:一体化光收发器接收到LTE MIMO远端从机通过光纤传送过来的光信号后，对其进行光电变换，经一体化射频信号滤波器滤波处理后，通过射频信号合路器分离出两路射频信号，其中一路经一体化上下行变频模块进行上变频到LTE通信频段，此时两路射频信号分别通过对应的双工器，再通过馈线输送到基站。
[0006]如图4所不，LTE MIMO远端从机包括:一体化光收发器、一体化射频信号滤波器、射频信号合路器、一体化上下行变频模块、一体化功放低噪放模块、双工器、从机设备监控部分、从机设备电源供电部分组成。LTE MMO远端从机的下行信号处理链路为:一体化光收发器接收到LTE MMO近端主机发送来的信号后通过光电变换，经一体化射频信号滤波器滤波处理，处理后的射频信号经射频信号合路器分离出两路射频信号，其中一路射频信号通过一体化上下变频模块，将射频信号上变频到LTE通信频段，此时两路射频信号，再分别通过各自对应的一体化功放低噪放模块对其进行射频功率放大，放大后的射频信号分别通过各自对应的双工器将射频信号通过双极化天线发射出去；LTE MMO远端从机的上行信号处理链路为:双极化天线接收到附近终端设备发送过来的射频信号后，分别通过各自对应的双工器、一体化功放低噪放对上行信号进行低噪声功率放大，其中一路放大后射频信号经一体化上下变频模块,下变频到1400MHz，此时的两路射频信号通过射频合路器合路进入一体化射频信号滤波器滤波处理，处理后的射频信号通过一体化光收发器调制1310nm的光波，调制后的光载波信号通过复合光纤光缆传送到LTE MIMO近端主机。
[0007]在LTE MIMO室内光纤分布系统的工作工程中，由于LTE通信频段较高，达到2GHz以上，而目前大都市里的建筑都是钢筋混凝土结构，对高频信号的衰减非常之大，复杂的空间电磁波环境、加上人为因素，LTE室内信号的变化波动将会比较大，这势必降低公众对LTE信号质量的感知。因此，对室内LTE信号的实时、全方位的智能监控的需求也迫在眉睫。
实用新型内容
[0008]本实用新型目的是针对4G室内通信需求，在提供LTE MMO室内光纤分布系统的同时，提供一种实时智能监控无线信号的设备，实现对室内LTE无线网络信号优化，减少巡检人员出勤，降低代维成本，改善通信质量。本实用新型目的由以下技术方案实现:
[0009]—种LTE MIMO室内光纤分布系统无线信号监控设备,其特征在于,包括:
[0010]从机监控部分,其通信端与LTE MIMO室内光纤分布系统的远端从机的一体化光收发器连接；其射频输出、射频输入端与LTE MIMO室内光纤分布系统的双极化天线连接；其控制输出端与所述远端从机的一体化功放低噪放模块连接；至少一个无线信号RFID检测终端，均与所述双极化天线无线双工通讯。
[0011]作为具体的技术方案，所述从机监控部分包括:处理单元，提供从机监控部分的所述通信端及控制输出端，还提供驱动输出端和信号采集端；射频测试信号发射模块，输入连接处理单元的驱动输出端，输出连接频分双工器一侧的输入端；射频测试信号接收模块，输入端连接频分双工器所述一侧的输出端，输出端连接信号检波处理模块的输入端；信号检波处理模块，输出端连接ADC模块的输入端；ADC模块，输出端连接处理单元的信号采集端；频分双工器，其另一侧与所述双极化天线连接。
[0012]作为具体的技术方案，所述无线信号RFID检测终端包括:终端天线，用于和LTEMIMO室内光纤分布系统的双极化天线通讯；无源滤波器件，与终端天线连接；恒定放大电路，与无源滤波器件连接；RFID收发电路，与恒定放大电路连接；电源电路，用于提供工作电源。
[0013]作为进一步的技术方案，上述监控设备还包括监控中心主机，与LTE MIMO室内光纤分布系统近端主机连接，接收所述监测结果信号。
[0014]作为进一步的技术方案，上述监控设备还包括无线代维人员的手持终端设备，与所述监控中心主机连接，接收所述检测结果信号。[0015]本实用新型的有益效果在于:通过从机监控部分与无线信号RFID检测终端模块配合，实现对LTE室内分布网络信号检测、处理与控制，及时发现网络盲点，优化室内LTE无线网络信号，减少巡检人员出勤，降低代维成本，改善通信质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为LTE MIMO室内光纤分布系统图。
[0017]图2为LTE MIMO室内光纤分布系统多路组网图。
[0018]图3为LTE MIMO室内光纤分布系统近端主机原理框图。
[0019]图4为LTE MIMO室内光纤分布系统远端从机原理框图。
[0020]图5为本实用新型实施例提供的LTE MMO室内光纤分布系统从机设备监控部分原理框图。
[0021]图6为本实用新型实施例提供的LTE MMO室内光纤分布系统无线信号RFID检测终端模块原理框图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。
[0023]本实施例提供的LTE MMO室内光纤分布系统无线信号监控设备包括从机监控部分及无线信号RFID检测终端。
[0024]结合图4及图5所示，从机监控装置包括:FPGA处理单元、ADC模块、信号检波处理模块、射频测试信号发射模块、射频测试信号接收模块及频分双工器。FPGA处理单元连接LTE MIMO远端从机的一体化光收发器，射频测试信号发射模块的输入连接FPGA处理单元的输出，射频测试信号发射模块的输出连接频分双工器的一侧的输入端，射频测试信号接收模块的输入端连接频分双工器所述一侧的输出端，信号检波处理模块的输入端连接射频测试信号接收模块的输出端，ADC模块的输入端连接信号检波处理模块的输出端，ADC模块的输出端连接FPGA处理单元，频分双工器另一侧与双极化天线连接。
[0025]上述从机监控部分的下行信号处理链路为:FPGA处理单元接收LTE MIMO近端主机发送给LTE MMO远端从机的信号检测指令，对指令进行处理并输出给射频测试信号发射模块，射频测试信号发射模块根据相关指令输出2.45GHz的窄带射频信号，通过频分双工器、双极化天线向空间周围辐射；上述从机监控部分的上行信号处理链路为:双极化天线接收到来自所述无线信号RFID检测终端(参见图6)发送过来的2.45GHz的窄带射频信号后，通过频分双工器进入射频测试信号接收模块，经信号检波处理、ADC转换、FPGA处理，再通过光电调制后，传送到LTE MIMO近端主机。
[0026]如图6所示，无线信号RFID检测终端包括:终端天线、无源滤波器件、恒定放大电路、RFID收发电路、电源电路。终端天线用于和LTE MIMO室内光纤分布系统的双极化天线通讯，无源滤波器件连接天线，恒定放大电路与无源滤波器件连接，RFID收发电路与恒定放大电路连接，电源电路用于提供工作电源。
[0027]上述无线信号RFID检测终端的下行信号处理链路为:终端天线接收到来自LTEMMO室内光纤分布系统的双极化天线发送过来的2.45GHz的窄带射频信号后，通过无源滤波器件滤波、再经恒定放大电路对射频信号进行放大处理，然后进入RFID标签收发电路，对RFID标签实施激活动作；无线信号RFID检测终端的上行信号处理链路为:当RFID标签被激活后自动返回被激活的含有相关信息的2.45GHz的窄带射频信号，通过恒定放大电路放大、滤波处理、再通过终端天线发射，回传到LTE MMO室内光纤分布系统的双极化天线。
[0028]基于上文提供的LTE MIMO室内光纤分布系统无线信号监控设备,本实施例提供一种监控方法，包括以下步骤:
[0029](I)从机监控部分接收近端主机发送给远端从机的信号检测指令，根据指令输出射频测试信号，并通过双极化天线向安放有无线信号RFID检测终端的原定无线覆盖区域辐射；
[0030](2)从机监控部分判断在规定时间内是否接收到所有无线信号RFID检测终端的终端反馈信号，是则进入步骤(3a)，否则进入步骤(3b );
[0031](3a)从机监控部分输出控制信号，控制所述远端从机按一定幅度逐步减小射频输出的功率，并确定远端从机能够轮询到其所覆盖区域内所有RFID检测终端的最小发射功率，并控制远端从机按最小发射功率工作；
[0032](3b)从机监控部分输出控制信号，控制所述远端从机增大射频输出的功率，并确定远端从机能够轮询到其所覆盖区域内所有RFID检测终端的最小发射功率，并控制远端从机按最小发射功率工作。
[0033]上述方法还包括:从机监控部分将接收到的无线信号RFID检测终端的终端反馈信号的监测结果信号发送给所述近端主机，以及近端主机将监测结果信号上报到监控中心主机和无线代维人员的手持终端设备。
[0034]上述监控过程中的相关算法处理如下:
[0035]LTE MMO室内光纤分布系统远端从机通过双极化天线向无线信号RFID检测终端模块发射2.45GHz的窄带射频信号。其中发射功率Patx (发射功率PATx，单位:dBm，其值可以实时读取)，空间路损为Ls (单位:dB)，RFID检测终端中滤波、传输线、接口损耗为L,(单位:dB，RFID检测终端模块一旦定型，其值为常数)，RFID检测终端中恒定放大倍数Ad (单位:dB，RFID检测终端模块一旦定型，其值为常数)，RFID标签的接收灵敏度为Pidkx (单位:dBm, RFID标签出厂后，其值为常数)，RFID标签的发射功率为Pidtx (单位:dBm，RFID标签出厂后，其值为常数)，当RFID标签被激活应满足如下不等式:
[0036]Patx-Ls-LJAd-PidkxX) (I)
[0037]一旦满足上述不等式(I )，无线信号RFID检测终端模块中的RFID标签被激活，激活后该标签携带相关信息自动发射一个同频率(2.45GHz)的窄带射频信号，该信号通过恒定放大、滤波，再经过天线发射到双极化天线端口(双极化天线端口接收灵敏度为Pakx，单位:dBm，定型后其值为常数)，同时也要满足如下不等式:
[0038]Pidtx+Ad-L δ -Ls-PAEx>0 (2)
[0039]一旦满足上述不等式(2)，从机监控部分接收到无线信号RFID检测终端模块应答返回回来的射频信息后，通过频分双工器进入射频测试信号接收模块，经信号检波处理、ADC转换、FPGA处理，解析出RFID标签应答返回信息，再通过光电调制后，传送到LTE MIMO室内光纤分布系统近端主机，通过监控应用软件上报到监控中心和无线代维人员的手持终端设备上。
[0040]不等式(I)和不等式(2)只要有一个不能满足，则LTE MMO室内光纤分布系统从机设备在规定的时间内接收不到无线信号RFID检测终端模块中的RFID标签应答信息，此时就可以判断出LTE MMO室内光纤分布系统从机设备不能轮询到其原定安放在其无线覆盖区域的RFID检测终端模块，即是RFID检测终端模块所在位置周边的LTE信号场强很微弱，不能满足通信要求。
[0041]不等式(I)和不等式(2)满足后，即LTE MMO室内光纤分布系统从机设备能够很好地轮询到其所覆盖区域的RFID检测终端模块。
[0042]基于上文提供的LTE MMO室内光纤分布系统无线信号监控设备，本实施例提供另一种监控方法，包括以下步骤:
[0043](I)从机监控部分接收近端主机发送给远端从机的信号检测指令，根据指令输出射频测试信号，并通过双极化天线向安放有无线信号RFID检测终端的原定无线覆盖区域辐射；
[0044](2)从机监控部分判断在规定时间内是否接收到所有无线信号RFID检测终端的终端反馈信号，是则进入步骤(3a)，否则进入步骤(3b );
[0045](3a)从机监控部分根据各无线信号RFID检测终端的终端反馈信号，计算双极化天线向各无线信号RFID检测终端辐射过程的空间路损，根据其中最大空间路损确定远端从机的最小发射功率，并输出控制信号，控制所述远端从机按最小发射功率工作；
[0046](3b)从机监控部分输出控制信号，控制所述远端从机增大射频输出的功率，并确定远端从机能够轮询到其所覆盖区域内所有RFID检测终端模块的最小发射功率，并控制远端从机按最小发射功率工作。
[0047]上述实施例中，无线信号RFID检测终端实施半双工通信，即RFID标签接收到信息后，自动应答返回信息，这种检测方式大大简化终端的体积，提高终端的检测性能。无线信号RFID检测终端体积较小，可以集成在楼道墙壁上的紧急通道指示牌内、应急灯处、电梯广告牌内、地下停车场照明灯处等所有需要监控的地点。
[0048]本实用新型的有益效果在于:a.能够对室内LTE无线信号进行全天24小时实时监测；b.能够对室内LTE无线信号进行全方位空间监测；c.系统主机根据监测信息可对从机设备实施自动增益调节与控制；d.半双工RFID通信检测方式简化终端模块体积，提高终端检测模块性能；e.无需信号巡检人员出勤，降低维护成本；f.提供触发监控模式，实施定时监控；g.根据检测处理信息可动态控制室内LTE无线信号覆盖范围。
【权利要求】
1.一种LTE MIMO室内光纤分布系统无线信号监控设备,其特征在于,包括: 从机监控部分，其通信端与LTE MIMO室内光纤分布系统的远端从机的一体化光收发器连接；其射频输出、射频输入端与LTE MMO室内光纤分布系统的双极化天线连接；其控制输出端与所述远端从机的一体化功放低噪放模块连接； 至少一个无线信号RFID检测终端，均与所述双极化天线无线双工通讯。
2.根据权利要求1所述的LTEMIMO室内光纤分布系统无线信号监控设备，其特征在于，所述从机监控部分包括:处理单元，提供从机监控部分的所述通信端及控制输出端，还提供驱动输出端和信号采集端；射频测试信号发射模块，输入连接处理单元的驱动输出端，输出连接频分双工器一侧的输入端；射频测试信号接收模块，输入端连接频分双工器所述一侧的输出端，输出端连接信号检波处理模块的输入端；信号检波处理模块，输出端连接ADC模块的输入端；ADC模块，输出端连接处理单元的信号采集端；频分双工器，其另一侧与所述双极化天线连接。
3.根据权利要求2所述的LTEMMO室内光纤分布系统无线信号监控设备，其特征在于，所述无线信号RFID检测终端包括:终端天线，用于和LTE MMO室内光纤分布系统的双极化天线通讯；无源滤波器件，与终端天线连接；恒定放大电路，与无源滤波器件连接；RFID收发电路，与恒定放大电路连接；电源电路，用于提供工作电源。
4.根据权利要求1所述的LTEMMO室内光纤分布系统无线信号监控设备，其特征在于，还包括监控中心主机，与LTE MMO室内光纤分布系统近端主机连接，接收所述监测结果信号。
5.根据权利要求4所述的LTEMIMO室内光纤分布系统无线信号监控设备，其特征在于，还包括无线代维人员的手持终端设备，与所述监控中心主机连接，接收所述检测结果信号。
【文档编号】H04B17/00GK203775203SQ201420057711
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】李广, 樊秋月, 王志辉, 周继彦, 黄亮国, 黄进财, 王红梅, 卢敦陆, 尹海昌, 陈明芳 申请人:广东科学技术职业学院, 李广