专利名称：一种移动通信系统和方法
一种移动通信系统和方法
才支术领域
本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种移动通信系统和方法。
背景技术：
目前，移动通信系统已经实现3G移动通信的覆盖，用户对网络要求已经 从筒单的话音通信上升到高速数据流。3G的信号质量，对各运营商来说都是企 业的经营之本。目前国内拥有3G牌照的三大运营商还同时经营着2G网络，因 此，对于双网合一的解决方案以及特别保证3G高速数据流业务覆盖的解决方 案层出不穷，现有的解决方案主要有以下几种
1、 室内基带处理单元(Building Baseband Unite, BBU) +远端射频模块 (Remote Radio Unite, RRU )的解决方案。因为BBU传输的是基带数字信号，
因此这种解决方案对系统的噪声影响是非常小，同时RRU用的是光纤传输，组 网方式灵活，传输损耗小，也适合3G信号的无缝覆盖。但是其缺点也同时存 在RRU+BBU不能同时兼顾双网，单载波的RRU便宜，多载波的RRU就很 贵，覆盖方式仍然是大功率+分布的传统模式，对3G的384K业务仍然需要提 高场强的方式。
2、 五类线及光纤分布系统这种方案是通过从基站耦合信号接入主机，然 后通过将射频信号调制成为中频数字信号后，通过五类线或者光纤的传输i某质 将信号送到远端，远端功率一般很小，不接天线或接几个天线，通过这样将放 大器前置的方式，有利于3G的高速业务覆盖质量，还可以兼容2G系统的覆盖。 同时，中间传输的是五类线或者光纤，施工难度小，对物业的影响也很小。但 是其缺点就是用五类线传输带宽受限，不能有效传输3G高带宽的信号，其 传输距离也有限制。用光纤作为传输成本很高，与现在的RRU+BBU解决方案没有竟争优势。
3、 3G+2G直放站解决方式直放站在整个室内分布解决方案中，也占了 很重要的位置，因为其价格便宜，目前运营商对于原来2G系统的3G改造，是 在原来设备的基础上增加3G设备和调整天线。通过实际计算，因3G信号在馈 线中传输损耗比较大， 一般情况下，1台IOW的3G直放站也只能保证45多个 天线的有效覆盖。这样一个站点下来，所使用的直放站数量大大增加。因为直 放站具备多载波放大功能，同时用直放站覆盖也能避免同基站覆盖区的软切换 问题。但是其缺点就是如果用直放站数量多了，对基站噪声叠加影响会很大。
因此，现有系统不能同时兼顾多网覆盖、规避有用信号传输中的损耗、减 少网络投资、提高3G高速业务的覆盖质量这些移动通信系统的主要性能指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动通信系统，旨在解决现有技术的移动通信 系统不能同时兼顾移动通信系统的多项主要性能指标的问题。
本发明是这样实现的， 一种移动通信系统，所述系统包括
近端装置，用于分别将从至少两个基站接收到的下行射频信号转换成数字 信号，并通过光纤传输至中端装置；
中端装置，用于接收所述近端装置传输的数字信号，并将所述数字信号还 原成射频信号，通过同轴电缆传输至远端装置；
远端装置，用于接收所述中端装置传输的射频信号，并将所述射频信号通 过功率放大器放大后输出；还用于将从移动终端接收到的上行射频信号通过低 噪声功率放大器放大后，通过同轴电缆传输至所述中端装置；
所述中端装置还用于接收所述远端装置传输的上行射频信号，并将所述上 行射频信号还原成数字信号，通过光纤传输至所述近端装置；
所述近端装置，还用于接收所述中端装置传输的数字信号，并将其转换成 射频信号，发送至基站。本发明的另 一 目的在于提供一种利用如上所述的移动通信系统传输下行射
频信号的方法，所述方法包括下述步骤 近端装置从基站接收下行射频信号； 近端装置将从基站接收的下行射频信号转换成数字信号； 近端装置借助于光纤传输所述数字信号至中端装置； 中端装置将所述数字信号还原为射频信号； 中端装置将所述射频信号通过同轴电缆传输至远端装置； 远端装置将所述射频信号通过功率放大器放大后通过天线输出。 本发明的另一 目的在于提供一种利用如上所述的移动通信系统传输上行射
频信号的方法，所述方法包括下述步骤 远端装置接收移动终端发射的射频信号； 远端装置通过低噪声功率放大器将所述射频信号进行;改大； 远端装置借助于同轴电缆传输所述射频信号至中端装置； 中端装置将所述射频信号还原为数字信号； 中端装置将所述数字信号通过光纤传输至近端装置； 近端装置将所述^:字信号转换成射频信号； 近端装置将所述射频信号发送至基站。
在发明中，提供的移动通信系统的中端装置将通过光纤从近端装置接收到 下行数字信号还原成射频信号，再通过同轴电缆传输至远端装置，相比现有的 移动通信系统，可以克服现有移动通信系统的诸多缺点，具体的优点是l、多 网覆盖的解决。在双网或者多网覆盖中，只需要安装一套这样的移动通信系统， 就能满足多个网络的有效覆盖。而且随着载波数量的增加，对系统没有影响。 这样的解决方案，可以避免网络的重复建设。2、每个小功率单元输出功率在
50mW 200mW之间。本发明提供的移动通信系统通过馈电的方式来保证工作， 与从单元之间所连接的馈线可以根据环境需要合理调整。3、减少大功率直放站 的数量，其投资成本和直放站相当，覆盖效果优于。假设分布系统有36个终端，
7每个终端功率在50mW,每个终端所能带的天线数量为4支，总共天线数量可 达到144支覆盖天线。而按照传统的光纤直放站来计算，每台10W的3G直放 站能带45面天线，这样就需要3台直放站才能达到同样的覆盖效果。4、对系 统噪声影响小。5、节省信号功率。传统方案中，从大功率设备出来，通过馈线 连接到天线系统，其馈线的距离长短决定了天线口功率。在长距离传输的馈线 中，很多功率都损失在传输中了，这样工程安装就必须换粗线缆。例如1/2线 缆，对3G信号的损耗就是IOO米10.7dB。对功率的浪费是很大的。在这种情 况下，只能是在功率不够的情况下，加了3G的放大器，将功率再重新放大后， 再分配给天线。遇到系统覆盖范围扩容，这种情况又会出现功率分配不够用， 于是又要加上放大设备来保证新覆盖区域的通话。同时，按照WCDMA系统， 如果要达到高速上网的业务覆盖，其天线口功率和天线密度需要很高的要求， 增加了建设投资。在分布系统中，还可以看见大量^f吏用了 7/8线缆，因为3G频 率的传输损耗太大。而通过本发明实施例提供的移动通信系统，可以忽略传输 中对信号的实际损耗，因为远端的放大系数已经弥补了这个损耗。另外，在本 发明实施例提供的移动通信系统中釆用数字光纤，解决了 3G的覆盖以及线缆 在传输过程中对3G信号损耗问题。
图1是本发明实施例提供的移动通信系统的组成框图2是本发明实施例提供的移动通信系统中对下行射频通信信号进行处理 的工作流程示意图3是本发明实施例提供的移动通信系统中对上行射频通信信号进行处理 的工作流程示意图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 用以解释本发明，并不用于限定发明。
在本发明实施例中，提供的移动通信系统的中端装置将通过光纤从近端装 置接收到下行数字信号还原成射频信号，再通过同轴电缆传输至远端装置，相 比现有的移动通信系统，可以克服现有移动通信系统的诸多缺点，达到可以同 时兼顾移动通信系统的多项主要性能指标。
图1示出了本发明实施例提供的移动通信系统的组成，为了便于说明，仅
示出了本发明实施例相关的部分。该移动通信系统包括近端装置ll、中端装 置12、远端装置13。
其中，近端装置11与中端装置12之间通过光纤连接，完成数字信号的传 输，中端装置12与远端装置13之间通过馈线即同轴电缆连接，完成射频信号 的传输。
近端装置11负责将通过耦合器从基站接收的下行通信信号转换成数字信 号，并通过光纤传输给中端装置12，具体的通信过程如下所述近端装置11 通过耦合器从基站接收通信信号，经过双工器将下行信号分离出，然后经过混 频器，将下行通信信号转换成模拟中频信号，经过数字采样，将模拟中频信号 转换成为数字信号，然后通过数据光纤接口将数字信号借助光纤传输到中端装 置12数据光纤接口处。中端装置12数据光纤接口接收到信号后，将有用信号 通过数字滤波器选择出来，经过D/A转换，还原成模拟中频信号，再经过混频 器进行混频，还原成射频信号，通过功率放大器(Power Amplifier, PA)进行 放大，再经过双工器，选择出下行信号，送入射频分路单元，通过射频分路单 元分成若干支路，在本发明实施例中，采用36路射频分路单元，将射频信号分 成36路，用36路同轴电缆，传输各支路的射频信号到达远端装置13中远端装 置13接收到所传输的射频信号后，从中分离出下行信号，并对所述下行信号通 过PA进行放大处理后送给天线，用户端就可以接收到移动信号，功率放大器 对所有的损耗都有个增益的弥补，这样可以将信号很好地覆盖在远端的业务区。上行的信号的传输也是如此，远端装置13通过天线接收到从手机发射的信
号，将信号通过低噪声放大器(Lower Noise Amplifier, LNA)放大，以保证有 足够的信噪比，经过同轴电缆传输到中端装置12,中端装置12接收到该信号 后，再通过LNA进行一次放大，以提高信噪比，然后进入混频器，将模拟中频 信号转换成数字信号，该数字信号经过过滤后通过数据光纤接口借助于光纤传 输至到近端装置11,近端装置11将所述数字信号转换后还原成射频信号，通 过耦合器耦合后发送回基站。
图2示出了本发明实施例提供的以传输下行射频信号为例的移动通信方法 的实现流程，详述如下
在步骤S201中，近端装置从基站接收射频信号。
在步骤S202中，近端装置将从基站接收的射频信号转换成数字信号。
作为本发明的一个实施例，近端装置将从基站通过耦合接收到的射频信号 通过双工器将下行信号分离出，然后经过混频器，将下行通信信号转换成模拟 中频信号，再通过A/D进行数字采样，将模拟中频信号转换成为数字信号，通 过数字滤波器过滤出其中有用的数字信号。
在步骤S203中，近端装置借助于光纤传输所述数字信号至中端装置。
作为本发明的一个实施例，近端装置通过其数据光纤接口将过滤出的有用 数字信号借助光纤传输到中端装置。
在步骤S204中，中端装置将所述数字信号还原为射频信号。
作为本发明的一个实施例，中端装置的数据光纤接口通过光纤接收到数字 信号后，将有用信号通过数字滤波器选择出来，经过D/A转换，还原成中频信 号，再经过混频器进行混频，还原成射频信号。
在步骤S205中，中端装置将所述射频信号分成多路。
作为本发明的一个实施例，功率放大器对还原的射频信号进行放大，通过 双工器选择出下行信号，送入射频分路单元，通过射频分路单元将所述下行信 号分成若干支路，在本发明实施例中，采用36路射频分路单元，将射频信号分
10成36路，用36路同轴电缆，传输各支路的射频信号到达远端装置中。
在步骤S206中，中端装置将所述多路射频信号通过同轴电缆传输至远端装置。
在步骤S207中，远端装置将所述射频信号通过PA放大后通过天线输出。 远端装置接收到所传输的射频信号后，从中分离出下行信号，并对所述下
行信号通过PA进行放大处理后送给天线，用户端就可以接收到移动信号，功
率放大器对所有的损耗都有个增益的弥补，可以忽略传输中对信号的实际损耗，
这样可以将信号很好地覆盖在远端的业务区。
图3示出了本发明实施例提供的以传输上行射频信号为例的移动通信方法
的实现流程，详述如下
在步骤S301中，远端装置接收移动终端发射的射频信号。
在步骤S302中，远端装置通过低噪声功率放大器将所述射频信号进行放大。
作为本发明的一个实施例，远端装置从移动终端接收到射频信号后，先通 过双工器从中分离出上行信号，再将所述分离出的上行射频信号通过低噪声功
率放大器放大，以保证所述射频信号有足够的信噪比。
在步骤S303中，远端装置借助于同轴电缆传输所述射频信号至中端装置。 作为本发明的一个实施例，远端装置将放大后的射频信号再通过双工器滤 除上行信号以外的信号，再借助于同轴电缆传输上行射频信号至中端装置。 在步骤S304中，中端装置将所述射频信号还原为数字信号。 作为本发明的一个实施例，中端装置的射频分5^单元通过同轴电缆接收到 射频信号后，通过双工器分离出上行射频信号，再通过低噪声功率放大器将所 述射频信号进行放大，再通过混频器将其转换成中频信号，再通过A/D将其转 换成数字信号，通过数字滤波器提取出其中的有用信号，最后通过数据光纤接 口发送所述数字信号至近端装置中。
在步骤S305中，中端装置将所述数字信号通过光纤传输至近端装置。在步骤S306中，近端装置将所述数字信号转换成射频信号。
作为本发明的一个实施例，近端装置接收到所传输的数字信号后，通过数
字过滤器选择出有用的信号，再通过D/A将其转换成模拟中频信号，所述模拟中频信号通过混频器再转换成射频信号，通过双工器分离出其中的上行射频信号，通过耦合器，耦合后送给基站。
在步骤S307中，近端装置将所述射频信号发送至基站。
作为本发明的一个实施例，通过双工器分离出的上行射频信号，通过耦合器耦合发送给基站，实现了上行信号的传输。
在本发明实施例中，提供的移动通信系统的中端装置将通过光纤从近端装置接收到下行数字信号还原成射频信号，再通过同轴电缆传输至远端装置，相比现有的移动通信系统，可以克服现有移动通信系统的诸多缺点，达到可以同时兼顾移动通信系统的多项主要性能指标，具体的有以下几个优点
1、 多网覆盖的解决。在双网或者多网覆盖中，只需要安装一套这样的移动通信系统，就能满足多个网络的有效覆盖。而且随着载波数量的增加，对系统没有影响。这样的解决方案，可以避免网络的重复建设。
2、 每个小功率单元输出功率在50mW 200mW之间。本发明提供的移动通信系统通过馈电的方式来保证工作，与从单元之间所连接的馈线可以根据环境需要合理调整。采用不同规格的线缆。在3G中WCDMA系统是个噪声受限系统，对于WCDMA的覆盖，通过这种将放大器前置的方式，可以扩大高速数据用户的覆盖区。在WCDMA系统中，近处的手机可以提供高速数据，远处的手机只能提供低速数据，有了 WCDMA小功率分布系统能够很好的克服这个问题。通过计算，用这种方式，能改善上行噪声系数20dB。
3、减少大功率直放站的数量，其投资成本和直放站相当，覆盖效果优于。假设分布系统有36个终端，每个终端功率在50mW，每个终端所能带的天线数量为4支，总共天线^t量可达到144支覆盖天线。而^l安照传统的光纤直^:站来计算，每台10W的3G直放站能带45面天线，这样就需要3台直放站才能达到同样的覆盖效果。
4、 对系统噪声影响小，从理论上来说，每增加1台直放站，噪声的增量为
101ogN,其中N为直i丈站的数量。我们可以对比下对系统的噪声增量。常温时，系统总输出噪声功率为
No[dBm ]=-174[dBm /Hz]+101ogBW[Hz]+NF[dB]+G网一般情况，基站设置的灵敏度门限在于-120dBm/100KHz,常温的时候，系统输出总噪声功率就为
No[dBm ]=-124[dBm /100KHz]+NF[dB]+G[dB]、艮设基站输出功率为43dBm,对于数字小功率分布系统来说，G=PPU-PBTS=-26dB。光纤分布单元的噪声系数假设为4dB,加入36台光纤拉远单元后，系统总输出噪声功率为
No[dBm]=-124[dBm/100KHz]+NF[dB]+101ogN+G[dB]=-124+4+16-26=國130dBm
设备的增加其噪声已经被淹没在白噪声内，不会带来噪声的增加。我们再看看3台IOW设备带给系统的噪声，假设设备的噪声系数为4dB,
加入3台设备后，系统的噪声为
No[dBm]=-124[dBm/l 00KHz]+NF[dB]+101ogN+G[dB]=-124+4+5-3=-118dBm除此之外，数字光纤单元还有降噪功能，它的接入不会对系统造成任何干
扰，反而还对数据业务的支持非常有利！
5、 节省信号功率。传统方案中，从大功率设备出来，通过馈线连接到天线系统，其馈线的距离长短决定了天线口功率。在长距离传输的馈线中，很多功率都损失在传输中了，这样工程安装就必须换粗线缆。例如1/2线缆，对3G信号的损耗就是100米10.7dB。对功率的浪费是很大的。在这种情况下，只能是在功率不够的情况下，加了 3G的放大器，将功率再重新放大后，再分配给天线。遇到系统覆盖范围扩容，这种情况又会出现功率分配不够用，于是又要加上放大设备来保证新覆盖区域的通话。同时，按照WCDMA系统，如果要达到高速上网的业务覆盖，其天线口功率和天线密度需要很高的要求，增加了建设投资。在分布系统中，还可以看见大量使用了 7/8线缆，因为3G频率的传输损耗太大。而通过本发明实施例提供的移动通信系统，可以忽略传输中对信号的实际损耗，因为远端的放大系数已经弥补了这个损耗。另外，在本发明实施例提供的移动通信系统中采用数字光纤，解决了 3G的覆盖以及线缆在传输过程中对3G信号损耗问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明
的保护范围之内。
权利要求
1、一种移动通信系统，其特征在于，所述系统包括近端装置，用于分别将从至少两个基站接收到的下行射频信号转换成数字信号，并通过光纤传输至中端装置；中端装置，用于接收所述近端装置传输的数字信号，并将所述数字信号还原成射频信号，通过同轴电缆传输至远端装置；远端装置，用于接收所述中端装置传输的射频信号，并将所述射频信号通过功率放大器放大后输出；还用于将从移动终端接收到的上行射频信号通过低噪声功率放大器放大后，通过同轴电缆传输至所述中端装置；所述中端装置还用于接收所述远端装置传输的上行射频信号，并将所述上行射频信号还原成数字信号，通过光纤传输至所述近端装置；所述近端装置，还用于接收所述中端装置传输的数字信号，并将其转换成射频信号，发送至基站。
2、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述近端装置包括 双工器，用于从射频信号中分离出上行射频信号或者分离出下行射频信号； 混频器，用于将所述下行射频信号转换成下行模拟中频信号；a/d，用于将所述下行模拟中频信号转换成下行数字信号； 数字滤波器，用于对所述下行数字信号进行滤波； 数据光纤接口，用于发送所述下行数字信号至所述中端装置；还用于接收 所述中端装置传输的上行数字信号；所述数字滤波器还用于对中端装置传输的上行数字信号进行滤波；信号；所述混频器还用于将所述上行模拟中频信号转换成射频信号。
3、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述中端装置包括 数据光纤接口 ，用于接收所述近端装置传输的下行数字信号或者发送上行数字信号至所述近端装置；数字滤波器，用于对所述下行数字信号进行滤波； D/A,用于将所述滤波后的下行数字信号转换成下行模拟中频信号； 混频器，用于将所述下行模拟中频信号转换成射频信号； 功率放大器，用于将所述下行射频信号进行放大；双工器，用于从射频信号中分离出上行射频信号或者分离出下行射频信号; 低噪声功率放大器，用于将所述上行射频信号进行放大； 所述混频器还用于将所述上行射频信号转换成上行模拟中频信号； A/D，用于将所述上行模拟中频信号转换成上行数字信号； 所述数字滤波器还用于对所述上行数字信号进行滤波。
4、 如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述中端装置还包括 射频分路单元，用于将所述下行射频信号分成多路。
5、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述远端装置包括 双工器，用于从射频信号中分离出上行射频信号或者分离出下行射频信号； 功率放大器，用于将所述下行射频信号进行;故大； 低噪声功率放大器，用于将所述上行射频信号进行放大。
6、 一种利用如权利要求1至5任一项所述的移动通信系统传输下行射频信 号的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤近端装置从基站接收下行射频信号；近端装置将从基站接收的下行射频信号转换成数字信号；近端装置借助于光纤传输所述数字信号至中端装置；中端装置将所述数字信号还原为射频信号；中端装置将所述射频信号通过同轴电缆传输至远端装置；远端装置将所述射频信号通过功率放大器放大后通过天线输出。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述中端装置将所述射频信 号通过同轴电缆传输至远端装置的步骤之前，所述方法还包括下述步骤中端装置将所述下行射频信号分成多路。
8、 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述中端装置将所述数字信号还原为射频信号的步骤具体为中端装置的数据光纤接口接收数字信号；中端装置的数字滤波器对所述数字信号过滤；中端装置的D/A，将所述过滤后的数字信号还原成模拟中频信号；中端装置的混频器对所述模拟中频信号混频，还原成射频信号；中端装置的功率^:大器对所述还原的射频信号进行;改大。
9、 一种利用如权利要求1至5任一项所述的移动通信系统传输上行射频信 号的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤远端装置接收移动终端发射的射频信号； 远端装置通过低噪声功率放大器将所述射频信号进行放大； 远端装置借助于同轴电缆传输所述射频信号至中端装置； 中端装置将所述射频信号还原为数字信号； 中端装置将所述数字信号通过光纤传输至近端装置； 近端装置将所述数字信号转换成射频信号； 近端装置将所述射频信号发送至基站。
10、 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述中端装置将所述射频信 号还原为数字信号的步骤具体为中端装置的射频分路单元接收射频信号； 中端装置的低噪声功率放大器将所述射频信号放大； 中端装置的混频器将所述射频信号转换成模拟中频信号； 中端装置的A/D将所述模拟中频信号转换成数字信号； 中端装置的数字滤波器对所述数字信号进行过滤。
全文摘要
本发明适用于移动通信技术领域，提供了一种移动通信系统和方法，所述系统包括近端装置，用于分别将从至少两个基站接收到的下行射频信号转换成数字信号，并通过光纤传输至中端装置；中端装置，用于接收所述近端装置传输的数字信号，并将所述数字信号还原成射频信号，通过同轴电缆传输至远端装置；远端装置，用于接收所述中端装置传输的射频信号，并将所述射频信号通过功率放大器放大后输出。在本发明中，提供的移动通信系统可以同时兼顾多网覆盖、规避有用信号传输中的损耗、减少网络投资、提高3G高速业务的覆盖质量这些移动通信系统的主要性能指标。
文档编号H04W88/00GK101562875SQ20091010744
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者涛 何, 王从刚 申请人:深圳市云海通讯股份有限公司