一种射频拉远模块及应用该模块的信号传输系统的制作方法

本实新涉及移动通信领域，尤其涉及一种射频拉远模块及应用该模块的多输入多输出信号传输系统。

背景技术：

移动通信覆盖分为室外覆盖和室内覆盖两种，室外及小型楼宇覆盖基本由宏基站完成覆盖，大型楼宇室内覆盖由室内分布系统完成，近年来在住宅小区等场景也存在着大量室外分布覆盖，室内分布覆盖系统和室外分布覆盖系统统称为分布覆盖系统。

现有的无源分布覆盖系统一般采用单射频电缆和单极化天线完成，要让现有的无源分布系统实现MIMO(多输入多输出)技术，一般有两种方法。一种是按照MIMO端口数量增加射频电缆路数和天线数量；一种是变频方式，原理是将频率相同的MIMO信号变频为不同的频率后用一路射频电缆进行传输，最后到天线后变频为原本频率后通过不同的天线进行覆盖，这种方式可称为MIMO变频分布覆盖系统。这种MIMO变频分布覆盖系统通常包括作为信源的基站、信号远端的天线、在所述基站和天线之间传输信号的传输通道，以及设置在传输通道靠近所述基站的一侧的接入单元和设置在传输通道靠近所述天线一侧的远端单元。

MIMO变频分布覆盖系统又可分为多种模式，分别如图1、图2、图3和图4所示。其中图1所示模式1的特点是有一路不变频，但其缺点是变频信号与不变频信号存在时延差，会导致MIMO性能大幅下降，尤其是在室内分布覆盖普遍采用2×2MIMO的情况下。图2所示模式2的特点是有一路不变频，但为了调整时延差，在接入单元增加了一个时延调整模块调整时延，以解决因时延差带来的不利影响，但其缺点是时延调整模块需要承受大功率，不仅成本高而且实现难度很大。图3所示模式3的特点是有一路不变频，为了调整时延差，在远端单元增加了一个时延调整模块调整不变频信号的时延，但其缺点是数量多、成本高并且在多系统合路增加了其他系统链路损耗，影响其他系统的覆盖。图4所示模式4的特点是所有端口都进行变频，因此不存在时延差问题，但其缺点是成本高并且在多系统合路时增加了其他系统链路损耗，影响其他系统的覆盖。

以上四种MIMO变频分布覆盖系统都未能满足现有移动通信的要求，为此，需要一种性能更好、造价更低的变频分布覆盖系统，以更好的支持MIMO技术的应用。

实新内容

本实新的目的是提出一种多输入多输出信号传输分布覆盖系统，该系统造价低廉、系统稳定性好，而且有效提升了信号的覆盖效果。

为达到以上技术目的，本实新采用的技术方案如下：

一种射频拉远模块，所述射频拉远模块包括接口单元及射频拉远子单元，所述射频拉远子单元包括依次连接的发送信号处理模块、下行时延调整模块、下行功放模块，依次连接的接收信号处理模块、上行时延调整模块、上行低噪放模块，还包括收发合路模块及端口；所述接口单元一端连接所述基带处理模块，另一端分别连接所述发送信号处理模块和接收信号处理模块；所述收发合路模块一端分别连接所述下行功放模块和上行低噪放模块，另一端连接所述端口。

所述射频拉远模块设有多个所述射频拉远子单元，所述接口单元分别与多个所述射频拉远子单元的发送信号处理模块和接收信号处理模块连接，每个射频拉远子单元均设有端口。

一种多输入多输出信号传输系统，包括基站、天线、连接所述基站和天线的传输通道，以及设置在传输通道上靠近基站端的接入单元和设置在传输通道上靠近天线端的远端单元，所述基站包括基带处理模块和射频拉远模块，所述射频拉远模块采用如前所述的任一射频拉远模块，且射频拉远模块的接口单元连接基带处理模块，端口连接传输通道。

所述接入单元包括第一变频子单元及第一多频合路器，所述第一变频子单元包括第一子收发合路模块、第二子收发合路模块、下行变频模块和上行频率还原模块，

所述第一子收发合路模块连接所述射频拉远子单元的端口，所述第一子收发合路模块与第二子收发合路模块之间分别连接下行变频模块和上行频率还原模块，所述第二子收发合路模块连接第一多频合路器，所述第一多频合路器通过传输通道与远端单元连接。

所述接入单元包括多个所述第一变频子单元，每个所述第一变频子单元对应一个射频拉远子单元的端口，所述第一多频合路器一端与多个第一变频子单元的第二子收发合路模块连接，同时也与所述射频拉远子单元的端口直接连接，另一端通过传输通道与远端单元连接。

所述远端单元包括第二变频子单元及第二多频合路器，所述第二变频子单元包括第三子收发合路模块、第四子收发合路模块、上行变频模块和下行频率还原模块，

所述第二多频合路器通过传输通道连接接入单元，所述第三子收发合路模块连接第二多频合路器，所述第三子收发合路模块与第四子收发合路模块之间分别连接上行变频模块和下行频率还原模块，所述第四子收发合路模块连接天线。

所述远端单元包括多个所述第二变频子单元，每个所述第二变频子单元对应一个天线，所述第二多频合路器一端与多个第二变频子单元的第三子收发合路模块连接，同时也与天线直接连接，另一端通过传输通道与接入单元连接。

所述接入单元还包括对信号进行同步处理的第一同步模块，所述远端单元还包括对信号进行同步处理的第二同步模块，所述第一同步模块及第二同步模块分别连接接入单元及远端单元各模块并控制其信号同步。

所述传输通道为射频电缆、光纤、同轴电缆和无源器件中的一种或组合。

所述传输通道包括单条射频电缆和至少一个无源器件。

与现有技术相比较，本实新具有如下优势：

首先，本实用新型在基站设有时延调整模块，在基站端实现时延差的消除，可大幅提升该系统的性能。

其次，本实用新型设置在基站内的时延调整模块，利用一段程序代码就可以实现，制造、改造和维护成本很低，且在多系统合路时，对其他系统的损耗影响小。

最后，本实用新型在基站内设置时延调整模块，避免系统内使用更多的有源模块，不仅让系统更加稳定，而且不会因为有源模块的故障影响多输入多输出的覆盖效果。

附图说明

图1为现有技术中一路信号不变频、不调整时延差的多输入多输出共缆传输系统结构示意图。

图2为现有技术中一路信号不变频、近端调整时延差的多输入多输出共缆传输系统结构示意图。

图3为现有技术中一路信号不变频、远端调整时延差的多输入多输出共缆传输系统结构示意图。

图4为现有技术中所有信号变频的多输入多输出共缆传输系统结构示意图。

图5为本实新多输入多输出信号传输系统的结构示意图。

图6为本实新多输入多输出信号传输系统中射频拉远模块的结构示意图。

图7为本实新多输入多输出信号传输系统中的基站为TDD基站时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实新作进一步详细描述。

参考图5所示的本实新的多输入多输出信号传输系统，其包括作为信源的基站1、信号远端的天线5、在所述基站1和天线5之间传输信号的传输通道3，以及设置在所述传输通道3上靠近所述基站1的一端的接入单元2和设置在所述传输通道3上靠近所述天线5的一端的远端单元4。该传输系统可实现移动通信信号的室内外分布覆盖。

参考图5和图6，所述基站1为由基带处理模块11(Building Base band Unit,BBU)和射频拉远模块12(Remote Radio Unit,RRU)组成的分布式基站，其采用射频拉远技术，将传统基站中的基带处理模块和射频处理模块相互分离，并且将RRU安装在更靠近天线的一端，该RRU通过光纤连接到宏基站或者独立的基带单元(即BBU)。这种分布式基站(BBU+RRU模式)体积更小，容量更大，更容易安装，对环境的适应性也更强。

参考图6，所述射频拉远模块12包括用于接收和发送基带信号的接口单元121及与所述接口单元121连接的射频拉远子单元12A组成。

所述接口单元121通过光纤13与所述基带处理模块11连接，以用于接收和发送基带信号。

所述射频拉远模块12中设置多个与所述接口单元121连接的射频拉远子单元12A，每个所述射频拉远子单元12A由用于与所述接口单元连接的信号处理模块122、用于消除信号的时延差的时延调整模块123、用于对信号进行放大的功放模块、用于对信号进行降噪的滤波模块、用于对信号进行合路/分路的收发合路模块126，以及用于发送/接收信号的端口127组成。

所述信号处理模块122包括用于处理待下行的基带信号的发送信号处理模块1221和用于处理待上行的射频信号的接收信号处理模块1222。所述发送信号处理模块1221输入端和接收信号处理模块1222输出端分别与所述接口单元121连接。

进一步地，所述时延调整模块123包括与所述发送信号处理模块1221输出端连接的用于调整下行信号的时延差的下行时延调整模块1231，以及与所述接收信号处理模块1222输入端连接的用于调整上行信号的时延差的上行时延调整模块1232。

更进一步地，所述功放模块为对下行信号进行放大的下行功放模块124，每个所述下行功放模块124输入端与每个所述下行时延调整模块1231输出端连接；所述滤波模块为对上行信号进行降噪的上行低噪放模块125，每个所述上行低噪放模块125输出端与每个所述上行时延调整模块1232输入端连接。所述下行功放模块124输出端和上行低噪放模块125输入端还分别与一个所述收发合路模块126连接。

由此，每个所述射频拉远子单元12A各模块连接并形成两条链路：

下行链路：由所述发送信号处理模块1221、下行时延调整模块1231、下行功放模块124、收发合路模块126和端口127组成，其提供了基带信号转换成为射频信号之后进行传输的下行链路；

上行链路：由所述端口127、收发合路模块126、上行低噪放模块125、上行时延调整模块1232和接收信号处理模块1222组成，其提供了射频信号传输而至之后再转换成为基带信号的上行链路。

为了使多路信号都可以通过同一条射频电缆进行传输，需要在所述多路信号进入射频电缆前进行变频，所述多路信号通过射频电缆后还需要进行频率还原。

继续参考图5，所述接入单元2包括N-1个对应于所述射频拉远子单元12A的第一变频子单元21(设射频拉远子单元的数量为N)，以及一个第一多频合路器22。所述第一变频子单元21包括两个子端口(未图示)、各与一个子端口连接的第一子收发合路模块211和第二子收发合路模块214，还包括分别连接在所述第一子收发合路模块211和第二子收发合路模块214之间的下行变频模块212和上行频率还原模块213。进一步地，所述第一子收发合路模块211与所述射频拉远子单元12A的端口127连接；所述第二子收发合路模块214与所述第一多频合路器22连接。

如图5所示，所述远端单元4包括N-1个对应于所述天线5的第二变频子单元42(天线的数量为N)，以及一个第二多频合路器41。所述第二变频子单元42包括两个子端口(未图示)、各与一个子端口连接的第三子收发合路模块421和第四子收发合路模块424，还包括分别连接在所述第三子收发合路模块421和第四子收发合路模块424之间的下行频率还原模块422和上行变频模块423。进一步地，所述第三子收发合路模块421与所述第二多频合路器41连接；所述第四子收发合路模块424与所述天线5连接。

继续参考图5，所述传输通道3为用于移动通讯信号的电磁波提供稳定的且具有屏蔽功能的传输介质。该传输通道3包括连接所述基站1和所述接入单元2的第一通道31、连接所述接入单元2和远端单元4的第二通道32，以及连接所述远端单元4和所述天线5的第三通道33。具体地，所述第一通道31连接于N-1个所述射频拉远子单元12A的端口127和与该端口127相对应的第一变频子单元21的子端口之间；本实施例中，该第一通道31由传输线311和耦合器312组成，所述传输线311为射频电缆、光纤、同轴电缆或其他公知的传输线的其中之一，所述耦合器312为具有代表性的公知的无源器件之一。进一步地，所述第二通道32连接于所述接入单元2的第一多频合路器22和所述远端单元4的第二多频合路器41之间；在传输分布系统中，所述接入单元2靠近基站端，所述远端单元4靠近天线端，因此，所述接入单元2和远端单元4之间通常距离较远，因此从布线施工的便捷性和信号传输的稳定性以及安全性考虑，所述第二通道32通常采用射频电缆，优选以单条射频电缆作为所述第二通道32。更进一步地，所述第三通道33连接于所述远端单元4的每个第二变频子单元42的端口和对应的天线5之间，本实施例中，该第三通道33由传输线(射频电缆、光纤、同轴电缆或其他公知的传输线)连通，然而本领域技术人员应当知晓，该第三通道33的搭设还可以通过其他公知的方式实现。

为优化多路信号的传输控制，所述传输通道3还包括直接连接所述基站1的一个端口127和所述接入单元2的第一多频合路器22的第四通道34，以及直接连接所述远端单元4的第二多频合路器41和其中一个天线5的第五通道35。所述第四通道34和第五通道35的搭设可以以公知方式实现。由此，通过所述第四通道34和第五通道35传输的信号不经过变频处理和频率还原处理。

参考图7，当所述基站1采用时分双工(Time Division Duplexing,TDD)制式时，所述射频拉远模块为TDD模式射频拉远模块13。在TDD模式的移动通信系统中，接收和传送在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用以保证时间来分离、接收和传送信道。由此，为保证基站端和天线端的信号的同步性，所述接入单元2需要设置第一同步模块23，同时地，所述远端单元4需要设置第二同步模块43，在多频合路器合路处理之前和分路处理之后都进行同步处理以保证天线端的信号与基站端的信号同步。

继续参考图5和图6，通过具体实施方式进一步说明本实新的多输入多输出信号传输系统。其实施方式包括对于多路信号传输的控制方法包括对多下行信号的传输控制的方法和对多上行信号的传输控制的方法，以下分别对这两个传输控制方法进行具体说明。

所述下行信号一般指从基站端发出传输至远端的接收天线的信号，当一个基站对应多个接收天线时，形成多路的下行信号。利用本实新的多输入多输出信号传输系统进行多下行信号的传输控制，包括以下步骤：

(1)下行基带信号从所述基站1的基带处理模块11通过光纤13传输至射频拉远模块12的接口单元121，所述接口单元121将下行基带信号分成N路下行基带信号分别经过每个所述射频拉远子单元12A；

(2)传输至每个所述射频拉远子单元12A的下行基带信号经过所述发送信号处理模块1221的处理转换为下行射频信号，该下行射频信号依次经过下行时延调整模块1231和下行功放模块124的处理，经过时延调整和功放的下行射频信号由所述收发合路模块126合路处理为初级合路信号后以所述端口127为出口，并且将其中N-1路通过所述第一通道31传输至所述接入单元2的第一变频子单元21；剩余一路所述初级合路信号通过所述第四通道34直接传输至第一多频合路器22；

(3)所述第一变频子单元21的第一子收发合路模块211将所述初级合路信号分离出下行信号，所述下行变频模块212对分离出的下行信号进行变频处理；

(4)所述第一多频合路器22将所述经过变频后的N-1路下行信号和一路未经变频的初级合路信号合路为二次合路信号，该二次合路信号通过所述第二通道32传输至所述远端单元4的第二多频合路器41；

(5)所述第二多频合路器41将所述二次合路信号分离出经过变频后的下行信号和未经变频的初级合路信号；

(6)所述下行频率还原模块422对所述经过变频后的下行信号进行频率还原，然后通过所述第三通道33继续下行至对应的天线5；所述未经变频的初级合路信号通过所述第五通道35直接下行至对应的天线5。

所述上行信号一般指从接收天线发出传输至基站端的信号，当多个接收天线对应一个基站时，形成多路的上行信号。利用本实新的多输入多输出信号传输系统进行多上行信号的传输控制，包括以下步骤：

(1)N路上行信号由不同的天线5所接收，其中N-1路所述的上行信号通过所述第三通道33传输至对应的远端单元4的第二变频子单元42，一路所述上行信号通过所述第五通道35直接传输至所述第二多频合路器41；

(2)所述传输至每个所述第二变频子单元42的上行信号由所述上行变频模块423进行变频处理；

(3)所述第二多频合路器41将所述经过变频后的N-1路上行信号和一路未经变频的上行信号合路为合路信号，而后将该合路信号通过所述第二通道32传输至所述接入单元2的第一多频合路器22；

(4)所述第一多频合路器22将所述合路信号再次分离为N路上行信号，其包括N-1路经过变频处理的上行信号和一路未经变频处理的上行信号；

(5)所述接入单元2的第一变频子单元21的上行频率还原模块213对所述经过变频的上行信号进行频率还原，然后通过所述第一通道31上行至所述基站1；所述未经变频的上行信号通过所述第四通道34直接上行至所述基站1；

(6)所述基站1中的每个射频拉远子单元12A对应接收一路所述上行信号，所述上行信号以所述端口127和收发合路模块126为入口进入所述射频拉远子单元12A，该上行信号依次经过所述上行低噪放模块125和上行时延调整模块1232的处理，以降低上行信号中的噪声和消除上行信号间的时延差；

(7)经过降噪和时延调整的上行信号在所述接收信号处理模块1222中由射频信号转换为基带信号，N路上行的基带信号由所述接口单元121汇总，并且通过所述光纤13传输到基带处理模块11以对该上行的信号的进行分析和处理。

进一步地，当所述基站1为TDD制式的基站时，为保证上下行变频信号发射接收与基站信号同步，进入所述接入单元2的上下行变频信号需要利用所述第一同步模块23的同步处理；进入所述远端单元4的上下行变频信号需要利用所述第二同步模块43的同步处理(如图7所示)。

综上所述，本实新多输入多输出的信号传输系统造价低廉、系统稳定性好，而基于该系统实现的多输入多输出的信号传输方法有效提升了信号的覆盖效果。

上述实施例为本实新较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实新的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本实新的保护范围之内。