光纤天线系统及其射频覆盖装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及光纤天线系统及其射频覆盖装置，该系统包括通过光纤连接的射频接入子系统和光纤天线子系统；射频接入子系统包括第一数字信号处理模块、至少一个双工器、以及连接于它们之间的上/下变频模块；光纤天线子系统包括信号分发装置和至少一个射频覆盖装置，二者通过光纤连接；所述信号分发装置包括第二至四光口、以及从第二光口到第三光口依次连接的第二数字信号处理模块和第一波分复用/解复用单元；所述射频覆盖装置包括第五光口、第六光口、以及从第五光口依次连接的第二波分复用/解复用单元、射频处理模块和双极化天线模块。本系统能和传统覆盖网络协同覆盖，增加网络覆盖深度。
【专利说明】光纤天线系统及其射频覆盖装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信信号覆盖系统，更具体地说，涉及光纤天线系统及其射频覆
盖装置。
【背景技术】
[0002]移动通信覆盖网络经过多年建设和发展，取得了很大成果。但仍然存在一些难以解决的场景:比如别墅对于站址的获准、城中村传输铺设、沿街商铺站址的选择和物业协调都存在诸多困难，传统设备因体积大安装不便、居民物业对天线的抵触、传输铺设困难等原因往往无法实施。酒店、小区原则上可以部署分布系统，但对于真正需要覆盖的目标区域——室内，常常存在信号的盲区和弱覆盖区，大型场馆穹顶结构传输距离远损耗大使得传输受限，传统系统往往不能有效覆盖。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种光纤天线系统及其射频覆盖装置。
[0004]本发明光纤天线系统包括射频接入子系统和光纤天线子系统，二者通过光纤连接;
所述射频接入子系统包括第一数字信号处理模块、至少一个双工器、以及连接于它们之间的上/下变频模块，第一数字信号处理模块连接第一光口，用于与光纤天线子系统通?目;
`所述光纤天线子系统包括信号分发装置和至少一个射频覆盖装置，二者通过光纤连
接;
所述信号分发装置包括第二光口、第三光口、第四光口、以及从第二光口到第三光口依次连接的第二数字信号处理模块和第一波分复用/解复用单元，第二、三光口分别用于与射频接入子系统和射频覆盖装置通信，第四光口与第一波分复用/解复用单元连接，用于与FTTX网络的局端通信；
所述射频覆盖装置包括第五光口、第六光口、以及从第五光口依次连接的第二波分复用/解复用单元、射频处理模块和双极化天线模块，第五光口用于与信号分发装置通信，第六光口与第二波分复用/解复用单元连接，用于与FTTX网络的用户端通信。
[0005]在本发明所述的光纤天线系统中，可以包括复数个光纤天线子系统，复数个光纤天线子系统以级联方式或者并联方式与射频接入子系统连接。
[0006]在本发明所述的光纤天线系统中，所述信号分发装置和射频覆盖装置可以集成于同一个壳体内，形成光纤天线。
[0007]在本发明所述的光纤天线系统中，所述信号分发装置和射频覆盖装置也可以分别装于不同的壳体内，所述信号分发装置具有复数个第三光口，第一波分复用/解复用单元通过第一分光器分别连接复数个第三光口，复数个第三光口分别连接复数个射频覆盖装置。[0008]在本发明所述的光纤天线系统中，第一波分复用/解复用单元和第四光口可以通过第二分光器连接。
[0009]在本发明所述的光纤天线系统中，所述射频覆盖装置进一步还可以包括第一射频输出接口，第一射频输出接口连接在所述射频处理模块。
[0010]在本发明所述的光纤天线系统中，所述射频覆盖装置进一步还可以还包括合路器、第二射频输出接口和射频输入接口，合路器的两个输入端分别连接所述射频输入接口和所述射频处理模块，合路器的输出端连接所述第二射频输出接口，第二射频输出接口用于连接内置天线的有线电视面板。
[0011]在本发明所述的光纤天线系统中，所述射频覆盖装置的各模块安装于同一壳体内形成一个整体，射频覆盖装置的外形尺寸可以为80 X 80 X 80mm至300 X 150 X 110mm。
[0012]本发明提供的射频覆盖装置，包括第五光口、第六光口、以及从第五光口依次连接的第二波分复用/解复用单元、射频处理模块和双极化天线模块，第五光口用于与信号分发装置通信，第六光口与第二波分复用/解复用单元连接，用于与FTTX网络的用户端通信。
[0013]优选地，第二波分复用/解复用单元、射频处理模块和双极化天线模块从下到上依次层叠设置，射频覆盖装置的外形尺寸小于300X 150X 110mm。
[0014]本发明具有以下有益效果:
本光纤天线系统由射频接入子系统和光纤天线子系统组成，二者之间采用上下行全数字光纤方式双向通信，实现了光纤到天线。并且，光纤天线子系统采用波分复用技术，使其信号分发装置和射频覆盖装置之间的信号传输可以复用固网光纤到户的光缆资源。由于采用光纤传输，能够降低系统传输损耗。
[0015]其射频覆盖装置集成了天线单元，实现了天馈和有源设备一体化，无需重新部署天馈，可直接完成信号覆盖，能够灵活隐蔽安装在网络箱、信息箱等固网设施内或灯杆、监控杆等市政设施上，对相应区域进行信号覆盖，从而克服了现有设备站址获准难、居民反感等问题，同时可以省去天馈安装和美化天线的昂贵费用。
[0016]其射频覆盖装置利用75欧姆阻抗变换技术，能够和广电网有线电视网络协同覆盖，使通信信号和有线电视信号同步传输到室内、并可传输至不同的房间，增加了网络覆盖深度，并且节约了施工周期和费用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为第一实施例光纤天线系统的原理框图；
图2为其射频覆盖装置的内部结构示意图；
图3为光纤天线系统的应用示意图；
图4为光纤天线系统入户的应用示意图；
图5为第二实施例光纤天线系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0018]本发明光纤天线系统可利用现有资源(如驻地网、有线电视网络)，通过部署地面覆盖网络和入户覆盖网络，实现与传统覆盖网络(RRU+分布系统、宏基站等)的协同覆盖，从而增加网络覆盖深度。下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。[0019]图1示出了第一实施例光纤天线系统的原理。如图1所示，第一实施例光纤天线系统包括:射频接入子系统I和光纤天线子系统2，射频接入子系统I用于实现多制式信源信号接入功能，光纤天线子系统2用于实现数字信号传输、分发及射频覆盖，二者通过光纤连接。图1中3为FTTX网络(驻地网)，它包括局端31 (0LT，光线路终端)、用户端32 (0NU，光网络单元)和分光器33，4为合路器，它们属于现有资源。
[0020]射频接入子系统I包括第一数字信号处理模块15和两个双工器11、12，两个双工器11、12分别通过相应的上/下变频模块13、14连接第一数字信号处理模块15，分别用于接收/发射不同制式的射频信号，第一数字信号处理模块15连接第一光口 16，用于与光纤天线子系统2通信。可以理解地，本发明中，射频接入子系统I中双工器的数量并不限于两个，双工器的数量与信号制式的种类有关，可根据实际应用需要灵活设置，还可以是一个或更多个。
[0021]光纤天线子系统2包括信号分发装置21和至少一个射频覆盖装置22 (图1中只示出了一个射频覆盖装置22)，信号分发装置21和射频覆盖装置22通过光纤连接。
[0022]信号分发装置21包括第二光口 211、第三光口(OPT 口)212、第四光口(PON 口)213、以及从第二光口 211到第三光口 212依次连接的第二数字信号处理模块214和第一波分复用/解复用单元215，第二光口 211用于与射频接入子系统I通信，第三光口 212用于与射频覆盖装置22通信，第四光口 213与第一波分复用/解复用单元215连接，用于与FTTX网络3的局端31通信，具体可如图1中所示，将第四光口 213与FTTX网络3的分光器33连接，实现和局端31通信。
[0023]射频覆盖装置22包括第五光口 221、第六光口(Ρ0Ν 口)222、以及从第五光口 221依次连接的第二波分复用/解复用单元223、射频处理模块224和双极化天线模块225，第五光口 221用于与信号分发装置21通信，第六光口 222与第二波分复用/解复用单元223连接，用于与FTTX网络3的用户端32通信。
[0024]在下行链路中，射频接入子系统I接收到各制式射频信号后，首先通过变频技术将其转换成中频信号，然后进行信号滤波、功率放大等相关数字信号处理后，转换成数字光信号，通过光纤传送至光纤天线子系统2。光纤天线子系统2的信号分发装置21接收到数字光信号之后，通过第二数字信号处理模块214将数字光信号经过处理、转化成模拟光信号，和来自FTTX网络的局端31的光信号一起经第一波分复用/解复用单元215复用后，通过光纤传送至射频覆盖装置22，在第二波分复用/解复用单元223中完成信号解复用后，将FTTX的光信号传送至FTTX网络的用户端32，将通信信号上变频转换成射频信号，经放大后通过射频覆盖装置22内的双极化天线模块225辐射出去。
[0025]在上行链路中，射频覆盖装置22将双极化天线模块225收集到的各种制式的射频信号进行低噪放大和滤波等处理，并将其转换成为数字信号，与来自于FTTX网络的用户端32的光信号进行波分复用后，通过光纤传送至信号分发装置21。复用信号经第一波分复用/解复用单元215解复用后，FTTX的光信号经第四光口 213传送至FTTX网络3的局端31，通信信号经第二数字信号处理模块214处理后，转换成为数字光信号，通过光纤传至射频接入子系统I。射频接入子系统I对接收到数字光信号进行相应数字信号处理和变频，将其还原成射频信号发送至信源。
[0026]图2示出了射频覆盖装置22的内部结构。如图2所示，射频覆盖装置22的第二波分复用/解复用单元223、射频处理模块224和双极化天线模块225从下到上依次层叠设置。在图2中，包括一个独立的中频处理模块220，设置在第二波分复用/解复用单元223和射频处理模块224之间，用于完成中频信号和射频信号之间的转换，即变频功能；射频处理模块224主要完成射频信号功率放大；双极化天线模块225主要完成射频信号的收发功能。在一些实施方式中，也可以将中频处理模块220和射频处理模块224合为一体。
[0027]射频覆盖装置22进一步还包括第一射频输出接口 226，第一射频输出接口 226连接在射频处理模块224。当光纤天线系统用于入户覆盖时，通过第一射频输出接口 226，利用合路器4，可以将信号与有线电视(CATV)信号合路，利用有线电视网络将信号传输至各个房间，通过内置天线的有线电视面板实现房间内信号覆盖。
[0028]在设计过程中通过调整天线中半波振子的高度，并采用PCB的材料，可以有效的降低天线整体高度，实现天线模块微型化，从而可以进一步缩小射频覆盖装置22的体积。射频覆盖装置22的外形尺寸通常小于300 X 150 X 110mm，有效功率(设备功率和天线增益之和)通常为2W至20W。一些实施例中，射频覆盖装置22的外形尺寸仅为90 X 90 X 90mm,还有一些较大功率射频覆盖装置22的外形尺寸也仅为283 X 130 X 108mm。
[0029]根据实际应用场景，信号分发装置21和射频覆盖装置22可选择不同的组合方式:信号分发装置21和射频覆盖装置22可以集成在同一个壳体内形成光纤天线，实现“ O损耗”光纤到天线，提升信源效率；信号分发装置21和射频覆盖装置22也可以分别装于不同的壳体内，二者之间采用光纤连接，并且，可以给信号分发装置21设置复数个第三光口 212，第一波分复用/解复用单元215通过第一分光器216分别连接复数个第三光口 212，复数个第三光口 212分别连接复数个射频覆盖装置22，这样可实现信号的再次分发，扩大组网规模。
[0030]本光纤天线系统能够结合传统通信覆盖系统，借助网络箱、信息箱等固网设施和路灯杆、监控杆等市政设施来部署入户覆盖网络和地面覆盖网络，实现与传统覆盖网络的协同覆盖，增加网络覆盖深度。图3示意性地表示了光纤天线系统的应用。如图3所示，本光纤天线系统既可以将射频覆盖装置22部署在路灯3a、监控杆3b等市政资源，构筑室外地面覆盖网络，也可与FTTX网络3相结合构建入户覆盖网络，图3中，3c表示房间内的内置天线的有线电视面板，3d表示有线电视网的同轴电缆，3e表示FTTX网的光缆。射频接入子系统I能够实现2G、3G、LTE多制式信源信号的同时接入。
[0031]图3中，光纤天线系统包括复数个光纤天线子系统2，复数个光纤天线子系统2分别通过复数条光纤连接至射频接入子系统I的复数个第一光口，即，复数个光纤天线子系统2以并联方式与射频接入子系统I连接。在一些实施方式中，复数个光纤天线子系统2也可以采用级联方式与射频接入子系统I连接，或者采用混合方式。
[0032]图4示意性地表示了光纤天线系统入户的应用。如图4所示，可以将射频覆盖装置22设置在每个楼层的信息箱4a中，在多媒体信息箱4a内，来自射频覆盖装置22的射频信号和来自CATV线路的有线电视信号通过合路器4合路，利用已安装的CATV线缆4b分布至各个房间4c-4f，通过安装内置天线的有线电视面板4h实现信号的辐射，而不影响原有电视信号。图4中，4g表不建筑物的弱电井，4j表不电视机。
[0033]图5示出了第二实施例光纤天线系统的原理。如图5所示，第二实施例光纤天线系统包括:用于实现多制式信源信号接入功能的射频接入子系统I和用于实现数字信号传输、分发及射频覆盖的光纤天线子系统2，二者通过光纤连接。图1中3为FTTX网络(驻地网)，它包括局端31 (OLT，光线路终端)和用户端32 (ONU，光网络单元)。
[0034]射频接入子系统I包括第一数字信号处理模块15和两个双工器11、12，两个双工器11、12分别通过相应的上/下变频模块13、14连接第一数字信号处理模块15，分别用于接收/发射不同制式的射频信号，第一数字信号处理模块15连接第一光口 16，用于与光纤天线子系统2通信。
[0035]光纤天线子系统2包括信号分发装置21和至少一个射频覆盖装置22 (图2中只示出了一个射频覆盖装置22)，信号分发装置21和射频覆盖装置22通过光纤连接。
[0036]信号分发装置21包括第二光口 211、第三光口(OPT 口)212、第四光口(PON 口)213、以及从第二光口 211到第三光口 212依次连接的第二数字信号处理模块214、第一波分复用/解复用单元215和第一分光器216，第二光口 211用于与射频接入子系统I通信，第三光口 212用于与射频覆盖装置22通信，第四光口 213通过第二分光器217连接第一波分复用/解复用单元215。可以看出，第二实施例与第一实施例的区别之一:第二实施例中，信号分发装置21集成有第二分光器217，第四光口 213通过第二分光器217连接第一波分复用/解复用单元215，这样，信号分发装置21可以连接在FTTX网络3中分光器的前端，实现和局端31的通信。
[0037]射频覆盖装置22包括第五光口 221、第六光口(Ρ0Ν 口)222、以及从第五光口 221依次连接的第二波分复用/解复用单元223、射频处理模块224和双极化天线模块225，第五光口 221用于与信号分发装置21通信，第六光口 222与第二波分复用/解复用单元223连接，用于与FTTX网络3的用户端32通信，射频覆盖装置22还包括合路器227、第二射频输出接口 228和射频输入接口 229，合路器227的两个输入端分别连接所述射频输入接口229和所述射频处理模块224，合路器227的输出端连接所述第二射频输出接口 228，第二射频输出接口 228用于连接内置天线的有线电视面板。可以看出，第二实施例与第一实施例的区别之二:第二实施例中，射频覆盖装置22集成有合路器227，无需外接合路器，即可实现与有线电视信号的合路。在应用第二实施例时，在最终的覆盖区(如房间内)需通过分路器将合路器227合路后的合路信号分开，实现两种信号的分布式覆盖，对于分路器的选择，应与合路器227 —样，阻抗相匹配。
[0038]一些实施例的光纤天线系统具有传输复用化和射频覆盖装置微型化的特点。天馈有源设备一体化的设计，可以解决站址获准、居民反感，同时省去了天馈安装和昂贵美化天线的费用。射频覆盖装置能够灵活隐蔽安装在网络箱、信息箱等固网设施内或灯杆、监控杆等市政设施上，能有效的减少传统通信系统建网过程中站址选择物业协调难、设备安装复杂的问题。采用波分复用和阻抗变换，使其传输可以复用固网光纤到户的光缆资源、广电网有线电视的铜缆资源，实现天线入户和不同房间的分布、集约化建设，大大缩短施工周期。从而有效解决了站址选择难、传输管道铺设难、部署成本高和建网周期长四大制约网络建设的瓶颈。
[0039]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种光纤天线系统，其特征在于，包括:射频接入子系统(I)和光纤天线子系统(2)，二者通过光纤连接； 所述射频接入子系统(1)包括第一数字信号处理模块(15)、至少一个双工器(11)(12)、以及连接于它们之间的上/下变频模块(13) (14)，第一数字信号处理模块(15)连接第一光口(16)，用于与光纤天线子系统(2)通信； 所述光纤天线子系统(2)包括信号分发装置(21)和至少一个射频覆盖装置(22)，二者通过光纤连接； 所述信号分发装置(21)包括第二光口(211)、第三光口(212)、第四光口(213)、以及从第二光口到第三光口依次连接的第二数字信号处理模块(214)和第一波分复用/解复用单元(215)，第二、三光口分别用于与射频接入子系统(I)和射频覆盖装置(22)通信，第四光口与第一波分复用/解复用单元连接，用于与FTTX网络(3)的局端(31)通信； 所述射频覆盖装置(22)包括第五光口(221)、第六光口(222)、以及从第五光口依次连接的第二波分复用/解复用单元(223)、射频处理模块(224)和双极化天线模块(225)，第五光口用于与信号分发装置(21)通信，第六光口与第二波分复用/解复用单元连接，用于与FTTX网络(3)的用户端(32)通信。
2.根据权利要求1所述的光纤天线系统，其特征在于，包括复数个光纤天线子系统(2)，复数个光纤天线子系统(2)以级联方式或者并联方式与射频接入子系统(I)连接。
3.根据权利要求1所述的光纤天线系统，其特征在于，所述信号分发装置(21)和射频覆盖装置(22)集成于同一个壳体内，形成光纤天线。
4.根据权利要求1所述的光纤天线系统，其特征在于，所述信号分发装置(21)和射频覆盖装置(22)分别装于不同的壳体内，所述信号分发装置具有复数个第三光口(212)，第一波分复用/解复用单元(215)通过第一分光器(216)分别连接复数个第三光口(212)，复数个第三光口分别连接复数个射频覆盖装置。
5.根据权利要求1所述的光纤天线系统，其特征在于，第一波分复用/解复用单元(215)和第四光口(213)通过第二分光器(217)连接。
6.根据权利要求1所述的光纤天线系统，其特征在于，所述射频覆盖装置(22)还包括第一射频输出接口(226)，第一射频输出接口(226)连接在所述射频处理模块(224)。
7.根据权利要求1所述的光纤天线系统，其特征在于，所述射频覆盖装置(22)还包括合路器(227)、第二射频输出接口(228)和射频输入接口(229)，合路器(227)的两个输入端分别连接所述射频输入接口(229)和所述射频处理模块(224)，合路器的输出端连接所述第二射频输出接口(228)，第二射频输出接口用于连接内置天线的有线电视面板。
8.根据权利要求1所述的光纤天线系统，其特征在于，所述射频覆盖装置(22)的各模块安装于同一壳体内形成一个整体，射频覆盖装置(22)的外形尺寸为80X80X80mm至300X150 X 110mm。
9.一种射频覆盖装置，其特征在于，包括第五光口(221)、第六光口(222)、以及从第五光口依次连接的第二波分复用/解复用单元(223)、射频处理模块(224)和双极化天线模块(225)，第五光口用于与信号分发装置(21)通信，第六光口与第二波分复用/解复用单元连接，用于与FTTX网络(3)的用户端(32)通信。
10.根据权利要求9所述的射频覆盖装置，其特征在于，第二波分复用/解复用单元、射频处理模块(224)和双极化天线模块(225)从下到上依次层叠设置，射频覆盖装置的外形尺寸小于 300X150 X 110mm。
【文档编号】H04B10/2575GK103812564SQ201210453494
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】孔明明, 高博, 徐雅静, 王伟刚, 陈为登, 王国虎 申请人:深圳国人通信有限公司