无线超宽带三网融合通信系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线超宽带三网融合通信系统，包括主站、基站和终端用户设备，所述主站包括一级信号接收装置、一级信号处理装置、射频信号合成器、中频控制器，所述一级信号接收装置的信号输出端与所述一级信号处理装置的信号输入端连接，所述一级信号处理装置的信号输出端与所述射频信号合成器的第一信号输入端连接，所述射频信号合成器的信号输出端与所述中频控制器的信号输入端连接。本发明还公开了一种通信系统的控制方法。
【专利说明】无线超宽带三网融合通信系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涉及网络系统领域，特别是涉及一种无线超宽带三网融合通信系统及 其方法。
【背景技术】
[0002] 目前国内外无线宽带通信技术一般使用UHF波段（470-860MHZ)、S波段 (2. 5-2. 7GHz)和卫星频率（13-14GHZ)进行发射，但是使用这几个频率都分别有着不同的 缺陷。
[0003] UHF波段：使用UHF波段进行发射，现在面临的最大问题就是在UHF波段内同时还 存在着大量的其他无线通信应用，如有线电视、对讲机、GPS、GSM等等，这些无线通信占用了 UHF的大部分频段，因此已经很难在UHF波段内找到一个连续、干净的频段进行发射。目前， 每个城市通常在UHF波段内只能断续地拼凑出40MHz的带宽用于发射，即便如此，也无法避 免这个频段内的其他无线通信应用造成的严重干扰。
[0004] S波段：随着4G通信技术的应用，S波段的工作频率（2. 5-2. 7GHz)被移动通讯运 营商完全占用，所有工作在这个频段内的无线通信应用必须关闭，这一现状在全世界范围 内都是同样的。现有的MMDS电视台如果找不到新的技术解决方案，将不得不倒闭，数千万 电视用户将无法再收看任何电视节目，这样将造成巨大的经济损失和严重的社会影响。
[0005] 卫星频率（13-14GHZ):卫星轨位资源极为有限，发射卫星的投资成本巨大，使用 卫星进行双向通信的成本昂贵（租用卫星转发器通道的价格约为5000美元/MHz.月），同 时卫星通常使用寿命不会超过15年，因此使用卫星进行无线通信应用会具有很大的局限 性。
[0006] 面对上述的问题，国家不得不采用的解决方式，只有光纤到户FTTH这一种，而在 居住分散的广大农村地区，其实施起来将需要巨大的投资成本，同时考虑到国家城镇化战 略和社会主义新农村建设所需的较长年限，这一投资巨大的技术解决方案似乎也是"远水 解不了近渴"。
[0007] 在国外，GOOGLE谷歌公司X实验室在2013年6月提出了 "GOOGLE气球网络计划 (Loon) "，这个听起来令人疯狂的项目计划在大气平流层放飞无数使用聚乙烯泡沫的超压 力气球，组成一个无线网络，为更多尚未联网或网络条件不稳定的地区提供互联网服务。但 是，该项目仍有以下不足：
[0008] 1、物理传输带宽不足：由于其采用了目前已知的2. 4G，5. 8G WIMAX传输技术，带 宽不足百兆，仅可以用于数据接入，不能承载大量的HD，3D，4K的数字电视广播；
[0009] 2、存在一定的频率干扰问题；
[0010] 3、同样面临各国的领空问题；
[0011] 虽然相对于发射卫星的投资较小，但是对于致力于投资广电电信的私营公司甚至 是欠发达国家级运营商来说仍是一笔不小的投资。
【发明内容】
[0012] 基于此，针对上述问题，有必要提出一种无线超宽带三网融合通信系统及其方法。
[0013] 本发明的技术方案是：一种无线超宽带三网融合通信系统，包括主站、基站和终端 用户设备，所述主站包括一级信号接收装置、一级信号处理装置、射频信号合成器、中频控 制器，所述一级信号接收装置的信号输出端与所述一级信号处理装置的信号输入端连接， 所述一级信号处理装置的信号输出端与所述射频信号合成器的第一信号输入端连接，所述 射频信号合成器的信号输出端与所述中频控制器的信号输入端连接；
[0014] 所述基站包括主站连接天线、二级信号处理装置和终端用户连接天线，所述主站 连接天线的第一信号输入端与中频控制器的信号输出端连接，所述主站连接天线的信号输 出端与所述二级信号处理装置的信号输入端连接，所述二级信号处理装置的信号输出端与 所述终端用户连接天线的信号输入端连接；
[0015] 所述终端用户设备包括室外天线、机顶盒和第三电缆调制解调器，所述室外天线 的信号输入端与所述基站的终端用户连接天线的第二信号输出端连接，所述室外天线的第 一信号出端和第二信号输出端分别与机顶盒和第三电缆调制解调器的信号输入端连接。
[0016] 主站的一级信号接收装置接收数字信号和模拟信号，通过一级信号处理装置处理 接收到的数字信号和模拟信号，然后通过射频信号合成器将处理后的数字信号和模拟信号 进行信号合成转化为中频信号并通过中频控制器发射；基站的主站连接天线接收主站发射 的中频信号，通过二级信号处理装置处理接收到的中频信号，然后通过终端用户天线发射 处理后的中频信号；终端用户设备的室外天线接收、过滤基站发射出的中频信号，改变信号 频段，分发信号。
[0017] 在其中一个实施例中，所述一级信号处理装置包括解调器、复用器、编码器和调制 器，所述解调器的信号输入端与所述一级信号接收装置的信号输出端连接，所述解调器的 信号输出端与所述复用器的信号输入端连接，所述复用器的信号输出端与所述编码器的信 号输入端连接，所述编码器的信号输出端与所述调制器的信号输入端连接，所述调制器的 信号输出端与所述射频信号合成器的第一信号输入端连接。
[0018] 一级信号处理装置中，解调器解码接收到的数字信号和模拟信号；编码器编制、转 换接收到的数字信号和模拟信号；调制器调制、稳定接收到的数字信号和模拟信号。
[0019] 在其中一个实施例中，所述主站还包括无线互联网传输系统、第一电缆调制解调 器、网络路由器、网络集线器、服务器和IP接入端，所述无线互联网传输系统的信号输出端 与第一电缆调制解调器的信号输入端连接，第一电缆调制解调器的信号输出端与射频信号 合成器的第二信号输入端连接，所述第一电缆调制解调器依次通过网络路由器、网络集线 器与一级信号处理装置连接，所述服务器通过网络集线器与一级信号处理装置连接。
[0020] 在其中一个实施例中，所述二级信号处理装置包括第一分配器、下行信号调制器、 上行信号调制器、第二分配器、中频转换器和第二电缆调制解调器，所述主站连接天线的信 号输出端与第一分配器的信号输入端连接，第一分配器的第一信号输出端与下行信号调制 器的信号输入端连接，下行信号调制器的信号输出端与终端用户连接天线的第一信号输入 端连接，终端用户连接天线的第一信号输出端与上行信号调制器的第一信号输入端连接， 上行信号调制器的信号输出端与第二分配器的第一信号输入端连接，第二分配器的第一信 号输出端与主站连接天线的第二信号输入端连接，所述第一分配器的第二信号输出端与中 频转换器的第一信号输入端连接，中频转换器的第一信号输出端与第二电缆调制解调器的 信号输入端连接，第二电缆调制解调器的信号输出端与中频转换器的第二信号输入端连 接，中频转换器的第二信号输出端与第二分配器的第二信号输入端连接。
[0021] 二级信号处理装置中分配器分配接收到的中频信号；上行信号调制器和下行信号 调制器调节接收到的中频信号；中频转换器转换接收到的中频信号。
[0022] 在其中一个实施例中，所述终端用户设备还包括IP电话，所述IP电话的信号输入 端与第三电缆调制解调器的信号输出端连接。
[0023] IP电话的接入增加了终端用户设备的一项功能。
[0024] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种无线超宽带三网融合通信的方法，包 括以下步骤：
[0025] 接收数字信号和模拟信号，处理接收到的数字信号和模拟信号，将处理后的数字 信号和模拟信号进行信号合成转化为中频信号并发射；
[0026] 接收中频信号，处理接收到的中频信号，发射处理后的中频信号；
[0027] 接收、过滤中频信号，改变信号频段，分发信号。
[0028] 在其中一个实施例中，处理接收到的数字信号和模拟信号步骤具体如下：
[0029] 解码接收到的数字信号和模拟信号；
[0030] 编制、转换接收到的数字信号和模拟信号；
[0031] 调制、稳定接收到的数字信号和模拟信号。
[0032] 在其中一个实施例中，处理接收到的中频信号步骤具体如下：
[0033] 分配接收到的中频信号；
[0034] 调节接收到的中频信号；
[0035] 转换接收到的中频信号。
[0036] 本发明的有益效果是：
[0037] (1)它是目前唯一可行的无线超宽带通信技术：使用"空中光缆"FTTA无线超宽带 通信技术，在保证用户对超宽带宽需求的同时，接收端只需一个直径35-50cm的小型天线， 因此"空中光缆" FTTA无线超宽带通信技术是目前唯一具备技术可行性和可产业化的新一 代无线通信技术。
[0038] (2)它能实现点对多点的远距离全覆盖：突破性大功率发射机的研制成功，使得 点对多点的直接覆盖面积可达半径50公里，如果通过中继传输和放大，其覆盖面积理论上 可无限扩大。
[0039] (3)它具有显著的经济成本优势：项目投资成本低，约为有线光纤到户所需建设 成本的1/20,与现有MMDS无线传输方式成本持平；施工难度低，施工时间短，无需开挖和铺 设，不产生土地和物权纠纷，社会影响极轻微。
[0040] (4)它具有节能环保优势：同样覆盖50公里半径的面积，使用"空中光缆"FTTA无 线超宽带通信技术的能耗仅仅为500-600瓦，而传统UHF波段发射，至少需要8000-10000 瓦，多的可达30000-40000瓦，能耗节约超过90 %。
【专利附图】
【附图说明】
[0041] 图1是本发明实施例所述结构框图；
[0042] 图2是本发明实施例所述流程框图；
[0043] 附图标记说明：
[0044] 10、主站；101、一级信号接收装置；102、一级信号处理装置；103、射频信号合成 器；104、中频控制器；105、无线互联网传输系统；106、第一电缆调制解调器；107、网络路由 器；108、网络集线器；109、服务器；110、IP接入端；1021、解调器；1022、复用器；1023、编码 器；1024、调制器；
[0045] 20、基站；201、主站连接天线；202、二级信号处理装置；203、终端用户连接天 线；2021、第一分配器；2022、下行信号调制器；2023、上行信号调制器；2024、第二分配器； 2025、中频转换器；2026、第二电缆调制解调器；
[0046] 30、终端用户设备；301、室外天线；302、第三电缆调制解调器；303、机顶盒；304、 IP电话。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0048] 实施例：
[0049] 如图1所示，一种无线超宽带三网融合通信系统，包括主站10、基站20和终端用 户设备30,所述主站10包括一级信号接收装置101、一级信号处理装置102、射频信号合成 器103、中频控制器104,所述一级信号接收装置101的信号输出端与所述一级信号处理装 置102的信号输入端连接，所述一级信号处理装置102的信号输出端与所述射频信号合成 器103的第一信号输入端连接，所述射频信号合成器103的信号输出端与所述中频控制器 104的信号输入端连接；
[0050] 所述基站20包括主站连接天线201、二级信号处理装置202和终端用户连接天线 203,所述主站连接天线201的第一信号输入端与中频控制器104的信号输出端连接，所述 主站连接天线201的信号输出端与所述二级信号处理装置202的信号输入端连接，所述二 级信号处理装置202的信号输出端与所述终端用户连接天线203的信号输入端连接；
[0051] 所述终端用户设备30包括室外天线301、机顶盒303和第三电缆调制解调器302， 所述室外天线301的信号输入端与所述基站20的终端用户连接天线203的第二信号输出 端连接，所述室外天线301的第一信号出端和第二信号输出端分别与机顶盒303和第三电 缆调制解调器302的信号输入端连接。
[0052] 本实施例中，所述一级信号处理装置102包括解调器1021、复用器1022、编码器 1023和调制器1024,所述解调器1021的信号输入端与所述一级信号接收装置101的信号 输出端连接，所述解调器1021的信号输出端与所述复用器1022的信号输入端连接，所述复 用器1022的信号输出端与所述编码器1023的信号输入端连接，所述编码器1023的信号输 出端与所述调制器1024的信号输入端连接，所述调制器1024的信号输出端与所述射频信 号合成器103的第一信号输入端连接。
[0053] 本实施例中，所述主站10还包括无线互联网传输系统105、第一电缆调制解调器 106、网络路由器107、网络集线器108、服务器109和IP接入端110,所述无线互联网传输 系统105的信号输出端与第一电缆调制解调器106的信号输入端连接，第一电缆调制解调 器106的信号输出端与射频信号合成器103的第二信号输入端连接，所述第一电缆调制解 调器106依次通过网络路由器107、网络集线器108与一级信号处理装置102连接，所述服 务器109通过网络集线器108与一级信号处理装置102连接。
[0054] 本实施例中，所述二级信号处理装置202包括第一分配器2021、下行信号调制 器2022、上行信号调制器2023、第二分配器2024、中频转换器2025和第二电缆调制解调 器2026,所述主站连接天线201的信号输出端与第一分配器2021的信号输入端连接，第一 分配器2021的第一信号输出端与下行信号调制器2022的信号输入端连接，下行信号调制 器2022的信号输出端与终端用户连接天线203的第一信号输入端连接，终端用户连接天 线203的第一信号输出端与上行信号调制器2023的第一信号输入端连接，上行信号调制器 2023的信号输出端与第二分配器2024的第一信号输入端连接，第二分配器2024的第一信 号输出端与主站连接天线201的第二信号输入端连接，所述第一分配器2021的第二信号输 出端与中频转换器2025的第一信号输入端连接，中频转换器2025的第一信号输出端与第 二电缆调制解调器2026的信号输入端连接，第二电缆调制解调器2026的信号输出端与中 频转换器2025的第二信号输入端连接，中频转换器2025的第二信号输出端与第二分配器 2024的第二信号输入端连接。
[0055] 本实施例中，所述终端用户设备30还包括IP电话304,所述IP电话304的信号输 入端与第三电缆调制解调器302的信号输出端连接。
[0056] 终端用户设备30中还包括了双向数据收发器，它主要用于将来自主站10的 10-12G的下行信号进行下变，同时也将用户的上行请求信号发射到主站10,是构成双向通 信的中心环节、关键设备。
[0057] 如图2,为解决上述技术问题，本发明还提出了一种无线超宽带三网融合通信的方 法，包括以下步骤：
[0058] 步骤S101，接收数字信号和模拟信号，处理接收到的数字信号和模拟信号，将处理 后的数字信号和模拟信号进行信号合成转化为中频信号并发射；
[0059] 步骤S102,接收中频信号，处理接收到的中频信号，发射处理后的中频信号；其 中，处理接收到的数字信号和模拟信号步骤具体如下：
[0060] 解码接收到的数字信号和模拟信号；
[0061] 编制、转换接收到的数字信号和模拟信号；
[0062] 调制、稳定接收到的数字信号和模拟信号；
[0063] 步骤S103,接收、过滤中频信号，改变信号频段，分发信号；其中，处理接收到的中 频信号步骤具体如下：
[0064] 分配接收到的中频信号；
[0065] 调节接收到的中频信号；
[0066] 转换接收到的中频信号。
[0067] 本系统它是目前唯一可行的无线超宽带通信技术：使用"空中光缆" FTTA无线超 宽带通信技术，在保证用户对超宽带宽需求的同时，接收端只需一个直径35-50cm的小型 天线，因此"空中光缆"FTTA无线超宽带通信技术是目前唯一具备技术可行性和可产业化的 新一代无线通信技术。
[0068] 它能实现点对多点的远距离全覆盖：突破性大功率发射机的研制成功，使得点对 多点的直接覆盖面积可达半径50公里，如果通过中继传输和放大，其覆盖面积理论上可无 限扩大。
[0069] 它具有显著的经济成本优势：项目投资成本低，约为有线光纤到户所需建设成本 的1/20,与现有MMDS无线传输方式成本持平；施工难度低，施工时间短，无需开挖和铺设， 不产生土地和物权纠纷，社会影响极轻微。
[0070] 它具有节能环保优势：同样覆盖50公里半径的面积，使用"空中光缆"FTTA无线超 宽带通信技术的能耗仅仅为500-600瓦，而传统UHF波段发射，至少需要8000-10000瓦，多 的可达30000-40000瓦，能耗节约超过90 %。
[0071] 以上所述实施例仅表达了本发明的【具体实施方式】，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。
【权利要求】
1. 一种无线超宽带三网融合通信系统，其特征在于，包括主站、基站和终端用户设备， 所述主站包括一级信号接收装置、一级信号处理装置、射频信号合成器、中频控制器，所述 一级信号接收装置的信号输出端与所述一级信号处理装置的信号输入端连接，所述一级信 号处理装置的信号输出端与所述射频信号合成器的第一信号输入端连接，所述射频信号合 成器的信号输出端与所述中频控制器的信号输入端连接； 所述基站包括主站连接天线、二级信号处理装置和终端用户连接天线，所述主站连接 天线的第一信号输入端与中频控制器的信号输出端连接，所述主站连接天线的信号输出端 与所述二级信号处理装置的信号输入端连接，所述二级信号处理装置的信号输出端与所述 终端用户连接天线的信号输入端连接； 所述终端用户设备包括室外天线、机顶盒和第三电缆调制解调器，所述室外天线的信 号输入端与所述基站的终端用户连接天线的第二信号输出端连接，所述室外天线的第一信 号出端和第二信号输出端分别与机顶盒和第三电缆调制解调器的信号输入端连接。
2. 根据权利要求1所述无线超宽带三网融合通信系统，其特征在于，所述一级信号处 理装置包括解调器、复用器、编码器和调制器，所述解调器的信号输入端与所述一级信号接 收装置的信号输出端连接，所述解调器的信号输出端与所述复用器的信号输入端连接，所 述复用器的信号输出端与所述编码器的信号输入端连接，所述编码器的信号输出端与所述 调制器的信号输入端连接，所述调制器的信号输出端与所述射频信号合成器的第一信号输 入端连接。
3. 根据权利要求1所述无线超宽带三网融合通信系统，其特征在于，所述主站还包括 无线互联网传输系统、第一电缆调制解调器、网络路由器、网络集线器、服务器和IP接入 端，所述无线互联网传输系统的信号输出端与第一电缆调制解调器的信号输入端连接，第 一电缆调制解调器的信号输出端与射频信号合成器的第二信号输入端连接，所述第一电缆 调制解调器依次通过网络路由器、网络集线器与一级信号处理装置连接，所述服务器通过 网络集线器与一级信号处理装置连接。
4. 根据权利要求1所述无线超宽带三网融合通信系统，其特征在于，所述二级信号处 理装置包括第一分配器、下行信号调制器、上行信号调制器、第二分配器、中频转换器和第 二电缆调制解调器，所述主站连接天线的信号输出端与第一分配器的信号输入端连接，第 一分配器的第一信号输出端与下行信号调制器的信号输入端连接，下行信号调制器的信号 输出端与终端用户连接天线的第一信号输入端连接，终端用户连接天线的第一信号输出端 与上行信号调制器的第一信号输入端连接，上行信号调制器的信号输出端与第二分配器的 第一信号输入端连接，第二分配器的第一信号输出端与主站连接天线的第二信号输入端连 接，所述第一分配器的第二信号输出端与中频转换器的第一信号输入端连接，中频转换器 的第一信号输出端与第二电缆调制解调器的信号输入端连接，第二电缆调制解调器的信号 输出端与中频转换器的第二信号输入端连接，中频转换器的第二信号输出端与第二分配器 的第二信号输入端连接。
5. 根据权利要求1所述无线超宽带三网融合通信系统，其特征在于，所述终端用户设 备还包括IP电话，所述IP电话的信号输入端与第三电缆调制解调器的信号输出端连接。
6. -种无线超宽带三网融合通信的方法，其特征在于，包括以下步骤： 接收数字信号和模拟信号，处理接收到的数字信号和模拟信号，将处理后的数字信号 和模拟信号进行信号合成转化为中频信号并发射； 接收中频信号，处理接收到的中频信号，发射处理后的中频信号； 接收、过滤中频信号，改变信号频段，分发信号。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，处理接收到的数字信号和模拟信号步骤 具体如下： 解码接收到的数字信号和模拟信号； 编制、转换接收到的数字信号和模拟信号； 调制、稳定接收到的数字信号和模拟信号。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，处理接收到的中频信号步骤具体如下： 分配接收到的中频信号； 调节接收到的中频信号； 转换接收到的中频信号。
【文档编号】H04B1/7176GK104124994SQ201410363027
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】杨钦 申请人:四川泰立科技有限公司