分布式物联网无线信号增强装置的制作方法

本实用新型涉及无线信号通信领域，尤其是一种应用于移动通信系统中的分布式无线信号增强装置。

背景技术：

移动通信技术是指移动设备之间的通信或移动设备和固定设备之间的通信，目前，移动通信技术在迅速发展和创新的同时，也有一些问题有待解决。由于无线信号的传输特性以及各种不同地形的限制，在信号传输过程中信号持续衰弱，导致信号无法到达一些特定地域，将这些特定区域称为“盲区”，如高楼、地下室、隧道、地铁、城市边缘和郊区等区域，在盲区内人们的移动设备均无法实现有效通信。

应对这个问题，人们提出了直放站和中继系统来延伸无线信号的覆盖，它的作用是对基站或移动台发出的射频信号进行接收并放大后再转发出去，其本身起到一个信号中继放大的作用，是无线通信系统中的一种同频放大设备。其工作的基本原理是：在下行链路中，直放站通过施主天线接收基站发送过来的信号，然后对信号进行下变频、滤波和放大处理后再由上变频调制通过重发天线发射出去，这样既可以增强覆盖区域内的信号，也可以把信号引入盲区以解决信号覆盖差的问题。在上行链路中，用户信号经过与下行链路类似的反向处理过后发往基站，即下变频、滤波、放大、上变频。直放站的这种信号中转放大的功能可以改善移动设备与施主基站之间的信号交互。

然而传统的直放站或中继器普遍存在一些弊端，如引入有源噪声，使基站的底噪抬高，引起上行链路容量减少,并有可能成为新的信号干扰源，从而影响整网性能恶化原有的通信网络，降低通信质量和基站灵敏度，从而导致基站总体性能的下降。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有直放站或中继器的不足，提供了一种分布式的无线信号增强装置。

本实用新型的技术方案是：

一种分布式物联网无线信号增强装置，它包含一个汇聚节点和多个分布节点，所述汇聚节点面向基站端，前述汇聚节点的施主天线安装在基站端信号较好的位置，能够接收稳定的信号源，多个分布节点面向用户端，分布在用户端周围的不同位置处，用以扩大覆盖范围，所述的汇聚节点和多个分布节点之间通过光纤或电缆连接通信。

本实用新型的电缆型号采用CAT5、CAT5E、CAT6、CAT7或CAT7E。

本实用新型的汇聚节点和分布节点均包括管理监控模块、电源模块以及依次连接的一体化天线、双工器、一体化射频收发器、数字基带处理模块、接口模块；

在下行链路中，所述的汇聚节点通过一体化天线接收来自基站的下行信号，所述的双工器与一体化射频收发器双向连接，前述一体化射频收发器用于将射频信号转化为数字信号，所述的一体化射频收发器与数字基带处理模块双向连接，前述数字基带处理模块用于将数字信号转换为串行数据，所述的数字基带处理模块与接口模块双向连接，前述接口模块将相应的数字信号转化为光信号或以太网信号发送给多个分布节点；各分布节点通过其接口模块将光信号或以太网信号还原为数字信号，经过数字基带处理模块和一体化射频收发器将数字信号转换为射频信号，之后通过双工器由一体化天线发送给用户端；

在上行链路中，各分布节点通过一体化天线接收来自用户端的上行信号，所述的双工器与一体化射频收发器双向连接，前述一体化射频收发器用于将射频信号转化为数字信号，所述的一体化射频收发器与数字基带处理模块双向连接，前述数字基带处理模块用于将数字信号转换为串行数据，所述的数字基带处理模块与接口模块双向连接，前述接口模块将相应的数字信号转化为光信号或以太网信号发送给汇聚节点；汇聚节点通过其接口模块将光信号或以太网信号还原为数字信号，在数字基带处理模块中通过数字合并实现合路，经过一体化射频收发器将数字信号转换为射频信号，之后通过双工器由一体化天线发送给基站端。

本实用新型的数字基带处理模块包括噪声处理单元和增益控制单元。

本实用新型的装置运用于2G/3G/4G移动通信系统。

本实用新型的一体化天线采用全频带的收发天线，能够支持GSM、UMTS和LTE信号。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的分布式物联网无线信号增强装置可以有效扩展基站信号覆盖范围，相比传统直放站而言，本实用新型采用点至多点的拓扑结构，替代点到点结构，组网方式灵活，降低了网络建设成本，可以有效解决传统移动通信系统中覆盖盲区问题。

本实用新型将射频信号下变频为中频信号，经ADC采样成数字信号后进行处理，信号的分路和合路通过数字的方法实现，即下行链路分路通过数字比特流的复制实现，上行链路合路通过数字和实现，数字分路合路对信号都没有任何损耗。在数字域对信号进行处理，极大地增强了设备对信号的处理和控制能力。

本实用新型具有上行噪声抑制的功能，上行信号通过滤波器组进行数字滤波处理后，通过设置噪声门限对各分布节点的上行噪声进行控制，极大减少各分布节点之间上行噪声相互干扰，消除上行干扰对基站的影响，实现了大功率覆盖时上下行链路的平衡。

本实用新型采用光纤或电缆作为汇聚节点和分布节点之间传输介质，射频信号在光纤或电缆中传输衰减很小或几乎没有衰减，信号在长距离和多路分路传输系统中能保持较好的动态范围不变。

本实用新型可运用于2G/3G/4G移动通信系统，支持GSM、UMTS、LTE多种模式。

本实用新型具有自动增益控制AGC功能，通过时隙功率检测实现自动增益控制，可有效避免数字直放站普遍存在的上行信号过大导致数据溢出而无法接通现象。

本实用新型的装置体积小，安装组网方便，适配能力强，且具有可靠的监控管理单元，参数设置、监控管理方便简单。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的汇聚节点原理框图。

图3是本实用新型的分布节点原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种分布式物联网无线信号增强装置在移动通信系统中的结构拓扑图，该装置由一个汇聚节点和多个分布节点组成，汇聚节点是面向基站端的，通过一体化天线和基站进行通信；分布节点是面向用户端的，也是通过一体化天线和用户终端之间进行通信。

汇聚节点和分布节点之间通过光纤或电缆按照固定的帧格式进行信号的传输，能有效降低射频信号在传输过程中的损耗。具体使用时可选择使用光纤或CAT5/CAT5E/CAT6/CAT7/CAT7E标准的电缆，当汇聚节点和分布节点之间以不超过100米的短距离传输时,就优选使用电缆;如果是远距离的拉远传输时,就优选使用光纤。帧格式可以使用现有的CPRI协议，也可以自行定义帧格式。汇聚节点和分布节点能进行灵活的组网方式，从而达到有效的延伸信号覆盖的效果。

如图2所示，一种分布式物联网无线信号增强装置的汇聚节点，它包括由一体化天线、双工器和一体化射频收发器构成的射频模块、数字基带处理模块（采用FPGA）、接口模块、管理监控模块以及电源模块。

在下行链路中，所述的汇聚节点射频收发模块通过双工器由一体化天线接收来自基站的下行信号，经过一体化射频收发器，将射频信号转化为数字信号，传递给数字基带处理模块；在数字基带处理模块中对数字信号进行同步、自动增益控制、数字滤波、噪声抑制处理后，按一定帧格式打包成串行数据，通过数字比特流的复制实现分路发送给数字接口模块；数字接口模块中根据采用的传输介质的不同，如光纤、电缆，将相应的数字信号转化为光信号或以太网信号发送给多个分布节点。

在上行链路中，数字接口模块将接收到的光信号或以太网信号解帧后转换为相应的数字接收信号；然后数字基带处理模块将多路数字信号进行数字合并后，再经过同步、自动增益控制、数字滤波、噪声抑制处理后，经过射频收发模块的一体化射频收发器将数字信号转换为射频信号，最后通过双工器由一体化天线发送给基站。

如图3所示，一种分布式物联网无线信号增强装置的分布节点，它同样包括由一体化天线、双工器和一体化射频收发器构成的射频模块、数字基带处理模块、接口模块、管理监控模块、电源模块。

在下行链路中，所述的分布节点数字接口模块将接收到的来自汇聚节点的光信号或以太网信号解帧后转换为相应的数字接收信号；然后数字基带处理模块对数字信号进行同步、自动增益控制、数字滤波、噪声抑制处理后，经过射频收发模块的一体化射频收发器将数字信号转换为射频信号后，通过双工器由一体化天线发送给用户端。

在上行链路中，射频收发模块通过双工器由一体化天线接收来自用户端的上行信号，经一体化射频收发器将射频信号转换为数字信号后传递给数字基带处理模块；在数字基带处理模块中对数字信号进行同步、自动增益控制、数字滤波、噪声抑制处理后，按一定帧格式打包成串行数据，发送给数字接口模块；数字接口模块中根据采用的传输介质的不同，如光纤、电缆，将相应的数字信号转化为光信号或以太网信号发送给汇聚节点。

本分布式物联网无线信号增强装置，可运用于2G/3G/4G移动通信系统，支持GSM、UMTS、LTE多种模式。本装置的射频收发模块的一体化天线是一个全频带的收发天线，对GSM、UMTS、LTE信号均能支持；数字基带处理模块支持对不同模式下数字信号的检测、同步等处理。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。