一种TDD‑LTE多输入多输出室内覆盖方法与流程

本案是以申请号为201410562363.4，申请日为2014.10.21，名称为《一种tdd-lte多输入多输出室内覆盖系统》的专利申请为母案的分案申请。

本发明涉及通讯设备技术领域，尤其涉及一种tdd-lte多输入多输出室内覆盖方法。

背景技术：

随着信息技术的发展，人们对网络通信技术的要求不断提高，其中包括数据、语音和图像等内容的高数据流量的通信，为满足越来越高的数据通信业务要求，4g通信因其高速率的技术优势，近年来发展势头越来越快。当前我国正在大力发展的td-lte(分时长期演进)4g通信，其商用网络及产业链的发展也日趋成熟。多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，mimo)天线技术作为4glte通信标准的关键技术之一，是在发射端和接收端分别使用多个天线发送和接收数据，以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。但目前传统2g,3g室内覆盖系统都是采用单输入单输出(single-inputsingle-output，siso)方式，当前，针对现有的室内分布系统改造，主要是采用变频传输的方案，以目前主流应用的双通道mimo系统为例，即是将第一路信号保持不变直接传输，将第二路信号变频到一个不同频段进行异频传输。

针对采用变频方案td-lte室内覆盖系统，其关键技术之一是保持与基站设备的实时同步，而目前具有较大成本优势的包络检波电平触发同步方案，存在当上行输出信号较强时，会干扰同步检测的上下行判断，导致同步控制误切换的问题，可靠性较差。

现有技术中公开了一种“多输入多输出的信号传输实现方法、装置及系统”，见公开号为：102882573a，公开日为：2013-01-16的中国专利；该发明实施例提供一种多输入多输出的信号传输实现方法、装置及系统，包括：对基站或多输入多输出天线阵列发送的n路频率相同的信号进行调制后生成n路频率均不相同的调制信号，并利用同一个馈线分布系统进行传输。还可以对该馈线分布系统中传输的n路频率均不相同的调制信号解调为n路频率相同的信号，并接入基站或多输入多输出天线阵列，从而解决了现有技术中，基于时分双工多输入多输出的信号传输过程中，发送或接收n路频率相同的信号需要经过n个不同的馈线分布系统进行传输，导致的信号传输实现复杂的问题。该专利的包络检波电平触发同步方案，存在当上行输出信号较强时，会导致同步控制误切换；而本申请方案针对上行干扰作了进一步电路优化，大大提升同步抗干扰性能。

现有技术中还公开了一种“新型td－lte室分mimo变频系统”，见公开号为：202535360u，公开日为：2012-11-14的中国专利；该发明的一种可实现变频系统和基站的完全同步或延时的最小化、避免其他系统对本系统的干扰的新型td－lte室分mimo变频系统，包括近端机和远端机，所述近端机输出端和远端机输入端经馈线系统相连接，所述近端机包括多路传送方式一样的射频信号传送通道、合路器和监控中心单元，所述远端机包括合路器、多路传送方式一样的射频信号输送通道、天线和监控中心单元，通过检测射频信号传送通道中下行的射频信号的包络，经包络整形单元整形送入控制单元，与控制单元内置工作模式对比，控制单元再选定工作模式输出同步控制码，使室内mimo变频系统的收发同步。该专利采用上下行变频器单独设计；而本申请文件针对tdd-lte时分双工系统，本申请文件采用了上、下行共用变频器。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种tdd-lte(时分双工)多输入多输出室内覆盖系统，采用高方向性的定向耦合器及上行信号限幅处理，解决传统的包络检波电平触发同步方案上行干扰的问题。

本发明是这样实现的：一种tdd-lte多输入多输出室内覆盖系统，所述系统包括：与rru天线端口直接耦合连接的有源近端机和远端有源天线，所述有源近端机与远端有源天线之间通过一室内信号分布系统进行连接；

所述有源近端机包括：第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第一定向耦合器、第一包络检波及同步控制单元、第一上行放大单元、第一下行放大单元、第一rf开关、第二rf开关、第一变频单元以及第一合路/分路器；远端有源天线包括：第二合路/分路器、第四滤波器、第五滤波器、第六滤波器、第七滤波器、第二变频单元、第二定向耦合器、第二包络检波及同步控制单元、第二上行放大单元、第二下行放大单元、第三rf开关、第四rf开关、第二变频单元、mimo天线一以及mimo天线二；

所述rru天线端口的端口1与第二滤波器连接，第二滤波器和第三滤波器均与第一合路/分路器连接；rru天线端口的端口2经第一滤波器与第一定向耦合器连接，第一定向耦合器分别与第一包络检波及同步控制单元、第一rf开关连接；第一rf开关分别与第一包络检波及同步控制单元、第一上行放大单元、第一下行放大单元连接；第一上行放大单元、第一下行放大单元与第二rf开关连接，第一上行放大单元、第一下行放大单元、第二rf开关均与第一包络检波及同步控制单元连接；第二rf开关经第一变频单元与第三滤波器连接；第一合路/分路器经室内信号分布系统与第二合路/分路器连接；

所述第二合路/分路器经第五滤波器与mimo天线一连接；所述第二合路/分路器、第四滤波器、第二变频单元、第二定向耦合器、第三rf开关依次连接；第二定向耦合器经第六滤波器与第二包络检波及同步控制单元连接；第三rf开关分别与第二上行放大单元、第二下行放大单元连接；第四rf开关分别与第二上行放大单元、第二下行放大单元、第七滤波器连接；第二包络检波及同步控制单元分别与第三rf开关、第二上行放大单元、第四rf开关连接；第七滤波器与mimo天线二连接；通过有源近端机、室内信号分布系统以及远端有源天线的协作，从而实现包络检波电平触发同步方式中上行的抗干扰。

进一步地，所述第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器均采用高抑制能力的带通滤波器，用于滤除带外无用信号；所述第一定向耦合器定向耦合接收下行输入信号；所述第一包络检波及同步控制单元包括依次连接的射频检波电路、包络信号整形电路和上下行同步控制单元，实现对下行信号的包络检波跟踪，并以一个门限电平触发进行上下行判决，最终输出上下行同步控制信号；所述第一上行放大单元包括数控衰减器、后级放大单元、限幅器，其中限幅器用于当上行信号过大超过额定输出功率时，限幅器快速启控，确保最终的输出功率不超出额定功率，避免因上行输出信号过大而干扰第一包络检波及同步控制单元，导致同步切换误操作；第一下行放大单元包括数控衰减器、驱动放大单元；所述第一rf开关、第二rf开关实现时分双工制式的上下行链路的信号收发切换；第一变频单元包括混频器、本振电路；所述第一合路/分路器实现将第一路未变频的tdd-lte下行信号和第二路经过变频后的tdd-lte下行信号合路后经馈线传输到远端有源天线，并将远端有源天线经馈线传输过来的两路tdd-lte上行信号经分离后到第一路未变频通道和第二路变频通道。

进一步地，所述第四滤波器、第五滤波器、第六滤波器、第七滤波器均采用高抑制能力的带通滤波器，用于滤除带外无用信号；所述第二定向耦合器定向耦合接收下行输入信号；所述第二包络检波及同步控制单元与第一包络检波及同步控制单元的结构和功能相同；所述第二合路/分路器实现将有源近端机经馈线传输过来的两路tdd-lte下行信号经分离后到第一路未变频通道和第二路变频通道，并将第一路未变频tdd-lte上行信号和第二路经过变频后的tdd-lte上行信号合路后经馈线输送到有源近端机；所述第二上行放大单元包括依次连接的低噪放单元、数控衰减器、中级放大单元、限幅器；所述第二下行放大单元包括依次连接的数控衰减器、驱动放大单元、功放单元；所述第三rf开关、第四rf开关实现时分双工制式的上下行链路的信号收发切换；第二变频单元包括混频器、本振电路；所述mimo天线一和mimo天线二采用垂直和水平双极化设计，以实现在紧凑的空间内大大提高mimo天线双通道信号间的不相关性。

进一步地，所述通过有源近端机、室内信号分布系统以及远端有源天线的协作，从而实现包络检波电平触发同步方式中上行的抗干扰，具体为：

有源近端机中，第一路未变频通道将rru端口1输出的tdd-lte下行信号经过第二滤波器带通滤除带外无用杂波信号后，经过第一合路/分路器由室内信号分布系统的馈线输送给远端有源天线；并将远端过来的信号经第一合路/分路器分离出第一路未变频的tdd-lte上行信号，再经过第二滤波器带通滤波后输送给rru端口1；

第二路为变频通道，其将rru端口2输出的tdd-lte下行信号经过第一滤波器带通滤波后输出到第一定向耦合器，再经过第一定向耦合器的耦合口将耦合信号输给第一包络检波及同步控制单元，经过射频检波电路输出模拟包络信号，再经过高速比较器进行波形整形处理后，由上下行同步控制单元转换输出第一上、下行放大单元、第二rf开关模块所需的上下行收发切换控制信号；

当tdd-lterru工作在下行时，第一rf开关切换至下行链路，同时开启第一下行放大单元，关闭第一上行放大单元；rru端口2输出的tdd-lte下行信号经过第一滤波器、第一定向耦合电路，再经第一rf开关进入第一下行放大单元，即经过数控衰减器后进入驱动放大单元放大，再经第二rf开关进入混频器变频处理，该变频信号输入到第三滤波器进行带通滤波，再到第一合路/分路器与第一路未变频的tdd-lte下行信号合路后一起经由室内信号分布系统输送给远端有源天线；同理，当上行工作时，第一rf开关切换至上行链路，同时开启第一上行放大单元，关闭第一下行放大单元；由远端有源天线传输过来的上行信号，经第一合路/分路器分离出第二路变频信号，依次经过第三滤波器滤波、混频器变频恢复为原来频段的tdd-lte上行信号，第二rf开关，数控衰减器，后级放大单元，限幅器，第一rf开关、第一定向耦合器、第一滤波器输出到tdd-lterru端口2；

远端有源天线设备中，第一路未变频通道，通过第二合路/分路器将有源近端机输送过来的信号中分离出第一路未变频的tdd-lte下行信号，再经过第五滤波器带通滤波后输出到mimo天线一发射到覆盖区；同理，mimo天线一接收的上行信号经过第五滤波器滤波后，经过第二合路/分路器合路后经室内信号分布系统输送给有源近端机；

第二路变频通道，先经第二合路/分路器将有源近端机输送过来的信号中分离出第二路变频信号后经过第四滤波器滤波，再进入混频器变频处理恢复为原来频段的tdd-lte下行信号，再经过第二定向耦合器的耦合口将耦合信号输出至第六滤波器滤波，再给第二包络检波及同步控制单元，即经过射频检波电路输出模拟包络信号，再经过高速比较器进行波形整形处理后，由上下行同步控制单元转换输出第二上、下行放大单元、第二rf开关模块所需的上下行收发切换控制信号；

当工作在下行时，第一rf开关切换至下行链路，同时开启第二下行放大单元，关闭第二上行放大单元；先经第二合路/分路器将有源近端机输送过来的信号分离出第二路变频信号后经过第四滤波器滤波，再进入混频器变频处理恢复为原来频段的tdd-lte下行信号，再经过第二定向耦合器、第三rf开关进入第二下行放大单元，即经过数控衰减器后进入驱动放大单元放大，再经过功放单元进行大功率放大，再经过第四rf开关到第七滤波器滤波后输出到mimo天线二发射到覆盖区；同理，当工作在上行时，mimo天线二接收的tdd-lte上行信号经过第七滤波器滤波后，经第四rf开关输送到第二上行放大单元进行低噪声放大，即依次经过低噪放单元、数控衰减器、中级放大单元、限幅器，再经过第三rf开关、第二定向耦合器输入给混频器变频为第二路变频信号，经过第四滤波器滤波后，再经第二合路/分路器合路后，通过室内信号分布系统输送到有源近端机。

进一步地，所述系统还包括近端监控模块完成有源近端机的各种参数查询、控制及故障管理功能；并完成对远端有源天线的收发通讯控制；还能远程传输有源近端机状态信息给监控中心，且监控中心能实现对有源近端机各项参数的控制设置。

进一步地，所述系统还包括远端监控模块完成远端有源天线的各种参数查询、控制及故障管理功能，并经过室内信号分布系统传输实现与有源近端机的近端监控模块的收发通讯。

本发明具有如下优点：本发明的系统包括：与rru天线端口直接耦合连接的有源近端机和远端有源天线，所述有源近端机与远端有源天线之间通过一室内信号分布系统进行连接；本发明采用高方向性的定向耦合器及上行信号限幅处理，解决传统的包络检波电平触发同步方案上行干扰的问题。且采用了上、下行共用变频器的方案，在不牺牲系统性能的条件下，简化电路设计，充分降低了设备成本，提高了产品性价比。

附图说明

图1为tdd-lte多输入多输出室内覆盖系统有源近端机原理框图。

图2为tdd-lte多输入多输出室内覆盖系统远端有源天线原理框图。

图3为有源近端机的详细原理框图。

图4远端有源天线的详细原理框图。

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，本发明的一种tdd-lte多输入多输出室内覆盖系统，所述系统包括：与rru天线端口直接耦合连接的有源近端机和远端有源天线，所述有源近端机与远端有源天线之间通过一室内信号分布系统进行连接；

所述有源近端机包括：第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第一定向耦合器、第一包络检波及同步控制单元、第一上行放大单元、第一下行放大单元、第一rf开关、第二rf开关、第一变频单元以及第一合路/分路器；远端有源天线包括：第二合路/分路器、第四滤波器、第五滤波器、第六滤波器、第七滤波器、第二变频单元、第二定向耦合器、第二包络检波及同步控制单元、第二上行放大单元、第二下行放大单元、第三rf开关、第四rf开关、第二变频单元、mimo天线一以及mimo天线二；

所述rru天线端口的端口1与第二滤波器连接，第二滤波器和第三滤波器均与第一合路/分路器连接；rru天线端口的端口2经第一滤波器与第一定向耦合器连接，第一定向耦合器分别与第一包络检波及同步控制单元、第一rf开关连接；第一rf开关分别与第一包络检波及同步控制单元、第一上行放大单元、第一下行放大单元连接；第一上行放大单元、第一下行放大单元与第二rf开关连接，第一上行放大单元、第一下行放大单元、第二rf开关均与第一包络检波及同步控制单元连接；第二rf开关经第一变频单元与第三滤波器连接；第一合路/分路器经室内信号分布系统与第二合路/分路器连接；

所述第二合路/分路器经第五滤波器与mimo天线一连接；所述第二合路/分路器、第四滤波器、第二变频单元、第二定向耦合器、第三rf开关依次连接；第二定向耦合器经第六滤波器与第二包络检波及同步控制单元连接；第三rf开关分别与第二上行放大单元、第二下行放大单元连接；第四rf开关分别与第二上行放大单元、第二下行放大单元、第七滤波器连接；第二包络检波及同步控制单元分别与第三rf开关、第二上行放大单元、第四rf开关连接；第七滤波器与mimo天线二连接；通过有源近端机、室内信号分布系统以及远端有源天线的协作，从而实现包络检波电平触发同步方式中上行的抗干扰。

所述第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器均采用高抑制能力的带通滤波器，用于滤除带外无用信号；所述第一定向耦合器定向耦合接收下行输入信号，而对上行输出信号的耦合接收很小；所述第一包络检波及同步控制单元包括依次连接的射频检波电路、包络信号整形电路和上下行同步控制单元，实现对下行信号的包络检波跟踪，并以一个门限电平触发进行上下行判决，最终输出上下行同步控制信号；所述第一上行放大单元包括数控衰减器、后级放大单元、限幅器，其中限幅器用于当上行信号过大超过额定输出功率时，限幅器快速启控，确保最终的输出功率不超出额定功率，避免因上行输出信号过大而干扰第一包络检波及同步控制单元，导致同步切换误操作；第一下行放大单元包括数控衰减器、驱动放大单元；所述第一rf开关、第二rf开关实现时分双工制式的上下行链路的信号收发切换；第一变频单元包括混频器、本振电路；所述第一合路/分路器实现将第一路未变频的tdd-lte下行信号和第二路经过变频后的tdd-lte下行信号合路后经馈线传输到远端有源天线，并将远端有源天线经馈线传输过来的两路tdd-lte上行信号经分离后到第一路未变频通道和第二路变频通道。

所述第四滤波器、第五滤波器、第六滤波器、第七滤波器均采用高抑制能力的带通滤波器，用于滤除带外无用信号；所述第二定向耦合器定向耦合接收下行输入信号，而对上行输出信号的耦合接收很小；所述第二包络检波及同步控制单元与第一包络检波及同步控制单元的结构和功能相同；所述第二合路/分路器实现将有源近端机经馈线传输过来的两路tdd-lte下行信号经分离后到第一路未变频通道和第二路变频通道，并将第一路未变频tdd-lte上行信号和第二路经过变频后的tdd-lte上行信号合路后经馈线输送到有源近端机；所述第二上行放大单元包括依次连接的低噪放单元、数控衰减器、中级放大单元、限幅器；所述第二下行放大单元包括依次连接的数控衰减器、驱动放大单元、功放单元；所述第三rf开关、第四rf开关实现时分双工制式的上下行链路的信号收发切换；第二变频单元包括混频器、本振电路；所述mimo天线一和mimo天线二采用垂直和水平双极化设计，以实现在紧凑的空间内大大提高mimo天线双通道信号间的不相关性。

如图3和图4所示，其中，所述通过有源近端机、室内信号分布系统以及远端有源天线的协作，从而实现包络检波电平触发同步方式中上行的抗干扰，具体为：

有源近端机中，第一路未变频通道将rru端口1输出的tdd-lte下行信号经过第二滤波器带通滤除带外无用杂波信号后，经过第一合路/分路器由室内信号分布系统的馈线输送给远端有源天线；并将远端过来的信号经第一合路/分路器分离出第一路未变频的tdd-lte上行信号，再经过第二滤波器带通滤波后输送给rru端口1；

第二路为变频通道，其将rru端口2输出的tdd-lte下行信号经过第一滤波器带通滤波后输出到第一定向耦合器，再经过第一定向耦合器的耦合口将耦合信号输给第一包络检波及同步控制单元，经过射频检波电路输出模拟包络信号，再经过高速比较器进行波形整形处理后，由上下行同步控制单元转换输出第一上、下行放大单元、第二rf开关模块所需的上下行收发切换控制信号；

当tdd-lterru工作在下行时，第一rf开关切换至下行链路，同时开启第一下行放大单元，关闭第一上行放大单元；rru端口2输出的tdd-lte下行信号经过第一滤波器、第一定向耦合电路，再经第一rf开关进入第一下行放大单元，即经过数控衰减器后进入驱动放大单元放大，再经第二rf开关进入混频器变频处理，该变频信号输入到第三滤波器进行带通滤波，再到第一合路/分路器与第一路未变频的tdd-lte下行信号合路后一起经由室内信号分布系统输送给远端有源天线；同理，当上行工作时，第一rf开关切换至上行链路，同时开启第一上行放大单元，关闭第一下行放大单元；由远端有源天线传输过来的上行信号，经第一合路/分路器分离出第二路变频信号，依次经过第三滤波器滤波、混频器变频恢复为原来频段的tdd-lte上行信号，第二rf开关，数控衰减器，后级放大单元，限幅器，第一rf开关、第一定向耦合器、第一滤波器输出到tdd-lterru端口2；

所述系统还包括近端监控模块完成有源近端机的各种参数查询、控制及故障管理功能；并完成对远端有源天线的收发通讯控制；还能远程传输有源近端机状态信息给监控中心，且监控中心能实现对有源近端机各项参数的控制设置。

如图4所示，远端有源天线设备中，第一路未变频通道，通过第二合路/分路器将有源近端机输送过来的信号中分离出第一路未变频的tdd-lte下行信号，再经过第五滤波器带通滤波后输出到mimo天线一发射到覆盖区；同理，mimo天线一接收的上行信号经过第五滤波器滤波后，经过第二合路/分路器合路后经室内信号分布系统输送给有源近端机；

第二路变频通道，先经第二合路/分路器将有源近端机输送过来的信号中分离出第二路变频信号后经过第四滤波器滤波，再进入混频器变频处理恢复为原来频段的tdd-lte下行信号，再经过第二定向耦合器的耦合口将耦合信号输出至第六滤波器滤波，再给第二包络检波及同步控制单元，即经过射频检波电路输出模拟包络信号，再经过高速比较器进行波形整形处理后，由上下行同步控制单元转换输出第二上、下行放大单元、第二rf开关模块所需的上下行收发切换控制信号；

当工作在下行时，第一rf开关切换至下行链路，同时开启第二下行放大单元，关闭第二上行放大单元；先经第二合路/分路器将有源近端机输送过来的信号分离出第二路变频信号后经过第四滤波器滤波，再进入混频器变频处理恢复为原来频段的tdd-lte下行信号，再经过第二定向耦合器、第三rf开关进入第二下行放大单元，即经过数控衰减器后进入驱动放大单元放大，再经过功放单元进行大功率放大，再经过第四rf开关到第七滤波器滤波后输出到mimo天线二发射到覆盖区；同理，当工作在上行时，mimo天线二接收的tdd-lte上行信号经过第七滤波器滤波后，经第四rf开关输送到第二上行放大单元进行低噪声放大，即依次经过低噪放单元、数控衰减器、中级放大单元、限幅器，再经过第三rf开关、第二定向耦合器输入给混频器变频为第二路变频信号，经过第四滤波器滤波后，再经第二合路/分路器合路后，通过室内信号分布系统输送到有源近端机。

所述系统还包括远端监控模块完成远端有源天线的各种参数查询、控制及故障管理功能，并经过室内信号分布系统传输实现与有源近端机的近端监控模块的收发通讯。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。