通信设备和直放站的制作方法

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种通信设备和直放站。

背景技术

近几年，直放站凭借其组网能力强、覆盖广、噪声低、功耗小、方便调试、故障率低等特点，在移动通信领域中得到了大规模的推广和应用，以助力移动互联网和宽带数据业务的爆炸式增长的需求。

其中，直放站的近端机和远端机之间可以通过光纤传输数据，也可以通过微波传输数据。但是在实际环境中，光纤的埋设可能需要诸多前提，因此采用微波传输数据的直放站应用环境更为广泛。

然而，对于上述通过微波传输数据的直放站，若微波收发单元异常将导致整个覆盖区域的通信瘫痪，即存在稳健性低的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种稳健性高的通信设备和直放站。

第一方面，一种通信设备，所述通信设备包括：

依次连接的射频收发模块、分合路器、变频模块、数字模块和微波收发模块；所述微波收发模块包括依次连接的微波收发单元、微波分合路器和微波天线，所述微波收发单元包括主微波收发单元和从微波收发单元；

所述射频收发模块将从通信方接收到的射频信号传输至所述分合路器，形成主射频信号和从射频信号后，分别传输至所述变频模块，经所述变频模块变频为主中频信号和从中频信号后，分别传输至所述数字模块进行组帧处理，得到主组帧信号和从组帧信号，所述主微波收发单元和所述从微波收发单元将所述主组帧信号和所述从组帧信号经由所述微波分合路器从所述微波天线发出；其中，所述主射频信号和从射频信号中的数据内容相同。

在其中一个实施例中，当所述通信方为基站时，所述通信设备为直放站的近端机；当所述通信方为终端设备时，所述通信设备为直放站的远端机。

在其中一个实施例中，所述微波天线还用于将从通信方接收到的微波信号传输至所述微波分合路器，形成主微波信号和从微波信号，分别经所述主微波收发单元和从微波收发单元转换为主组帧信号和从组帧信号后，分别传输至所述数字模块进行解帧处理，得到主中频信号和从中频信号，所述变频模块将所述主中频信号和从中频信号变频为主射频信号和从射频信号后，传输至所述分合路器形成射频信号，所述射频收发模块将所述射频信号发出；其中，所述主微波信号和从微波信号中的数据内容相同。

在其中一个实施例中，当所述通信方为直放站的近端机时，所述通信设备为直放站的远端机；当所述通信方为直放站的远端机时，所述通信设备为直放站的近端机。

在其中一个实施例中，所述数字模块包括：相互连接的主数字模块和从数字模块；所述主数字模块和所述主微波收发单元连接，所述从数字模块和所述从微波收发单元连接。

在其中一个实施例中，当所述通信设备为直放站的近端机时，所述通信设备还包括至少一路光连接的基站接口和光分合路器，以及至少一路基站耦合器；所述主数字模块包括至少一个主基站协议接口，所述从数字模块包括至少一个从基站协议接口，所述光分合路器分别与所述主基站协议接口和所述从基站协议接口光连接，所述基站耦合器与所述分合路器连接。

在其中一个实施例中，所述射频收发模块包括：射频天线和射频收发单元，所述射频收发单元包括主放大器和从放大器。

在其中一个实施例中，所述变频模块包括主变频单元和从变频单元，所述主变频单元和所述主数字模块连接，所述从变频单元和所述从数字模块连接。

在其中一个实施例中，所述主数字模块还包括至少一个主光纤协议接口，所述从数字模块还包括至少一个从光纤协议接口。

第二方面，一种直放站，包括近端机和远端机，所述近端机和远端机为上述通信设备。

上述通信设备，可以作为直放站中的近端机进行下行传输，可以实现对近端机的微波收发单元的模块级切换备份；或者作为直放站中的远端机进行上行传输，可以实现对远端机的微波收发单元的模块级切换备份；提高了通过微波连接的近端机和远端机的直放站的稳健性，无需立即进行现场维护，降低了维护成本。

附图说明

图1为一个实施例中通信设备的应用环境图；

图2为一个实施例中通信设备的结构框图；

图3为一个实施例中作为直放站的近端机的通信设备的结构框图；

图4为一个实施例中作为直放站的远端机的通信设备的结构框图；

图5为另一个实施例中作为直放站的远端机的通信设备的结构框图；

图6为一个实施例中直放站的组网示意图之图一；

图7为一个实施例中直放站的组网示意图之图二。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的通信设备，可以应用于如图1所示的应用环境中。在图1中，直放站10的近端机11可以连接有至少一个基站13，直放站10的远端机12可以和至少一个终端设备14连接，近端机11和远端机12可以通过微波相互传输数据。直放站10作为一种信号中继设备，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，可以提高通信网络延伸覆盖能力以及通信质量。其中，近端机11可以采用本申请提供的通信设备，远端机12也可以采用本申请提供的通信设备。终端设备14可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，基站13可以但不限于是宏基站、微基站、微微基站等。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种通信设备20，该通信设备可以作为直放站中的近端机进行下行传输，或者作为直放站中的远端机进行上行传输，通过对通信设备中微波收发单元的冗余备份，可以实现微波收发单元的模块级切换备份，以提高通信设备的稳健性。以该通信设备应用于图1中环境进行说明，可以包括：依次连接的射频收发模块21、分合路器22、变频模块23、数字模块24和微波收发模块25；微波收发模块25可以包括依次连接的微波收发单元251、微波分合路器252和微波天线253，微波收发单元251可以包括主微波收发单元2511和从微波收发单元2512；射频收发模块21可以将从通信方接收到的射频信号传输至分合路器22，形成主射频信号和从射频信号后，分别传输至变频模块23，经变频模块23变频为主中频信号和从中频信号后，可以分别传输至数字模块24进行组帧处理，得到主组帧信号和从组帧信号；主微波收发单元2511和从微波收发单元2512可以将主组帧信号和从组帧信号经由微波分合路器252从微波天线253发出；其中，主射频信号和从射频信号中的数据内容相同。需要说明的是，主微波收发单元可以将主组帧信号发出，从微波收发单元可以将从组帧信号发出；当然也可以主微波收发单元可以将从组帧信号发出，从微波收发单元可以将主组帧信号发出；本实施例中不再赘述。

在一种情况下，当通信方为基站时，通信设备为直放站的近端机。该近端机可以通过射频收发模块中的射频天线和收发单元，接收基站发送的射频信号，经过分合路器后，分为至少主射频信号和从射频信号这两路射频信号，分别进入变频模块，经变频模块混频处理后将射频信号转变为主中频信号和从中频信号，再分别进入数字模块，经过模数转换后得到主下行基带信号和从下行基带信号，该数字模块可以对该主下行基带信号和从下行基带信号进行组帧处理，得到的主组帧信号和从组帧信号；最后通过主微波收发单元将主组帧信号转换为主微波信号经分合路器由微波天线发送给远端机，以及通过从微波收发单元将从组帧信号转换为从微波信号经分合路器由微波天线发送给远端机。其中，组帧处理使得信号以帧为单位传输，可以在出错时只重发出错的帧，而不必重发全部数据，从而提高了传输效率。

因此，示例性地，近端机接收到基站的射频信号经分合路器分为主射频信号和从射频信号，这两路信号中的数据内容相同，互为模块级切换备份；同样地，由上述主射频信号和从射频信号分别处理得到的主中频信号和从组帧信号中的数据内容相同，互为模块级切换备份；因此在正常工作时，数字模块可以设置主中频信号模数转换中的数字增益为1，从中频信号模数转换中的数字增益为0，则此时相当于数字模块仅输出主组帧信号，近端机仅通过主微波收发单元将主组帧信号转换为主微波信号发送给远端机；而在主微波收发单元故障时，数字模块可以获取到主微波收发单元的告警信息，然后可以设置主中频信号模数转换中的数字增益为0，而将从中频信号模数转换中的数字增益为1，则此时相当于数字模块仅输出从组帧信号，近端机仅通过从微波收发单元将从组帧信号转换为从微波信号发送给远端机。需要说明的是，数字模块可以获取主微波收发单元的定时反馈信息，来判断主微波收发单元是否故障。当然，在本实施例中，示例性地，在正常工作时，上述数字模块也可以设置主中频信号模数转换中的数字增益为1，将从中频信号模数转换中的数字增益为1，这样主、从微波收发单元中任一发生故障时，通信设备仍可以正常工作。因此，本实施例可以实现对近端机的微波收发单元的模块级切换备份，提高通过微波连接的近端机和远端机的直放站的稳健性，降低维护成本。需要说明的是，上述数字增益的设置并不限制在模数转换过程，而可以是数字模块对数字信号进行处理的各个过程中。

在另一种情况下，当通信方为终端设备时，通信设备为直放站的远端机。该远端机可以通过射频收发模块中的射频天线和收发单元，接收终端发送的射频信号，经过分合路器后，分为至少主射频信号和从射频信号这两路射频信号，分别进入变频模块，经变频模块混频处理后转变为主中频信号和从中频信号，再分别进入数字模块，经过模数转换后得到主上行基带信号和从上行基带信号，该数字模块可以对该主上行基带信号和从上行基带信号进行组帧处理，得到的主组帧信号和从组帧信号；最后通过主微波收发单元将主组帧信号转换为主微波信号经分合路器由微波天线发送给近端机，以及通过从微波收发单元将从组帧信号转换为从微波信号经分合路器由微波天线发送给近端机。

因此，示例性地，远端机接收到终端的射频信号经分合路器分为主射频信号和从射频信号，这两路信号中的数据内容相同，互为模块级切换备份；同样地，由上述主射频信号和从射频信号分别处理得到的主中频信号和从组帧信号中的数据内容相同，互为模块级切换备份；因此在正常工作时，数字模块可以设置主中频信号模数转换中的数字增益为1，从中频信号模数转换中的数字增益为0，则此时相当于数字模块仅输出主组帧信号，远端机仅通过主微波收发单元将主组帧信号转换为主微波信号发送给近端机；而在主微波收发单元故障时，数字模块可以获取到主微波收发单元的告警信息，然后可以设置主中频信号模数转换中的数字增益为0，而将从中频信号模数转换中的数字增益为1，则此时相当于数字模块仅输出从组帧信号，远端机仅通过从微波收发单元将从组帧信号转换为从微波信号发送给近端机。当然，在本实施例中，示例性地，在正常工作时，上述数字模块也可以设置主中频信号模数转换中的数字增益为1，将从中频信号模数转换中的数字增益为1，这样主、从微波收发单元中任一发生故障时，通信设备仍可以正常工作。因此，本实施例可以实现对远端机的微波收发单元的模块级切换备份，提高通过微波连接的近端机和远端机的直放站的稳健性，降低维护成本。

综上，上述通信设备可以作为直放站中的近端机进行下行传输，可以实现对近端机的微波收发单元的模块级切换备份；或者作为直放站中的远端机进行上行传输，可以实现对远端机的微波收发单元的模块级切换备份；提高了通过微波连接的近端机和远端机的直放站的稳健性，无需立即进行现场维护，降低了维护成本。

在上述实施例的基础上，该通信设备还可以作为直放站中的远端机进行下行传输，或者作为直放站中的近端机进行上行传输，通过对通信设备中微波收发单元的冗余备份，可以实现微波收发单元的模块级切换备份，以提高通信设备的稳健性。其中，微波天线253还可以用于将从通信方接收到的微波信号传输至微波分合路器252，形成主微波信号和从微波信号，分别经主微波收发单元2511和从微波收发单元2512转换为主组帧信号和从组帧信号后，分别传输至数字模块24进行解帧处理，得到主中频信号和从中频信号，变频模块23可以将主中频信号和从中频信号变频为主射频信号和从射频信号后，传输至分合路器22形成射频信号，射频收发模块21可以将射频信号发出；其中，主微波信号和从微波信号中的数据内容相同。需要说明的是，本实施例中提到的主微波信号、从微波信号、主组帧信号、从组帧信号、主中频信号、从中频信号、主射频信号、从射频信号等，和上一实施例中的相应名称的信号内容并不同。

在一种情况下，当通信方为直放站的近端机时，通信设备为直放站的远端机。该远端机可以通过微波收发模块中的微波天线接收近端机发送的微波信号，经过微波分合路器后，分为至少主微波信号和从微波信号这两路微波信号，分别进入主微波收发单元和从微波收发单元，经微波数字转换处理后转变为主组帧信号和从组帧信号，再分别进入数字模块，该数字模块可以对该主组帧信号和从组帧信号分别进行解帧处理，得到主下行基带信号和从下行基带信号，并经过数模转换后得到主中频信号和从中频信号，再传输给变频模块，经变频模块混频处理后转变为主射频信号和从射频信号，传输至分合路器合成为一路射频信号，由射频收发模块将该射频信号发送至终端设备。

因此，示例性地，远端机接收到近端机的微波信号经微波分合路器分为主微波信号和从微波信号，这两路信号中的数据内容相同，互为模块级切换备份；同样地，由上述主微波信号和从微波信号分别处理得到的主下行基带信号和从下行基带信号中的数据内容相同，互为模块级切换备份；因此在正常工作时，数字模块可以设置主下行基带信号数模转换中的数字增益为1，从下行基带信号数模转换中的数字增益为0，则此时相当于数字模块仅输出主中频信号，远端机仅通过射频收发模块将主中频信号对应的主射频信号发送给终端设备；而在主微波收发单元故障时，数字模块可以获取到主微波收发单元的告警信息，然后可以设置主下行基带信号数模转换中的数字增益为0，而将从下行基带信号数模转换中的数字增益为1，则此时相当于数字模块仅输出从中频信号，远端机仅通过射频收发模块将从中频信号对应的从射频信号发送给终端设备。当然，在本实施例中，示例性地，在正常工作时，上述数字模块也可以设置主下行基带信号数模转换中的数字增益为1，将从下行基带信号数模转换中的数字增益为1，这样主、从微波收发单元中任一发生故障时，通信设备仍可以正常工作。因此，本实施例可以实现对远端机的微波收发单元的模块级切换备份，提高通过微波连接的近端机和远端机的直放站的稳健性，降低维护成本。

在另一种情况下，当通信方为直放站的远端机时，通信设备为直放站的近端机。该近端机可以通过微波收发模块中的微波天线接收远端机发送的微波信号，经过微波分合路器后，分为至少主微波信号和从微波信号这两路微波信号，分别进入主微波收发单元和从微波收发单元，经微波数字转换处理后转变为主组帧信号和从组帧信号，再分别进入数字模块，该数字模块可以对该主组帧信号和从组帧信号分别进行解帧处理，得到主上行基带信号和从上行基带信号，并经过数模转换后得到主中频信号和从中频信号，再传输给变频模块，经变频模块混频处理后转变为主射频信号和从射频信号，传输至分合路器合成为一路射频信号，由射频收发模块将该射频信号发送至基站。

因此，示例性地，近端机接收到远端机的微波信号经微波分合路器分为主微波信号和从微波信号，这两路信号中的数据内容相同，互为模块级切换备份；同样地，由上述主微波信号和从微波信号分别处理得到的主上行基带信号和从上行基带信号中的数据内容相同，互为模块级切换备份；因此在正常工作时，数字模块可以设置主上行基带信号数模转换中的数字增益为1，从上行基带信号数模转换中的数字增益为0，则此时相当于数字模块仅输出主中频信号，近端机仅通过射频收发模块将主中频信号对应的主射频信号发送给基站；而在主微波收发单元故障时，数字模块可以获取到主微波收发单元的告警信息，然后可以设置主上行基带信号数模转换中的数字增益为0，而将从上行基带信号数模转换中的数字增益为1，则此时相当于数字模块仅输出从中频信号，近端机仅通过射频收发模块将从中频信号对应的从射频信号发送给基站。当然，在本实施例中，示例性地，在正常工作时，上述数字模块也可以设置主下行基带信号数模转换中的数字增益为1，将从下行基带信号数模转换中的数字增益为1，这样主、从微波收发单元中任一发生故障时，通信设备仍可以正常工作。因此，本实施例可以实现对近端机的微波收发单元的模块级切换备份，提高通过微波连接的近端机和远端机的直放站的稳健性，降低维护成本。

综上，上述通信设备可以作为直放站中的远端机进行下行传输，可以实现对远端机的微波收发单元的模块级切换备份；或者作为直放站中的近端机进行上行传输，可以实现对近端机的微波收发单元的模块级切换备份；提高了通过微波连接的近端机和远端机的直放站的稳健性，降低了维护成本。

在一个实施例中，参照图3所示，示出了一种作为直放站的近端机的通信设备，通过对通信设备中各功能器件的冗余备份，可以实现各功能器件的模块级切换备份，以进一步提高通信设备的稳健性。与上述图2相比较，在上述图2的基础上，作为近端机的通信设备中，数字模块23可以包括：相互连接的主数字模块241和从数字模块242；主数字模块可以和主微波收发单元连接，从数字模块可以和从微波收发单元连接。可选地，主数字模块和从数字模块可以通过光纤或电缆等连接，可以互为模块级切换备份。可选地，主数字模块还可以包括至少一个主光纤协议接口，从数字模块还可以包括至少一个从光纤协议接口；该主光纤协议接口和该从光纤协议接口可以互为模块级切换备份。即在微波传输的基础上，可以实现近端机和远端机之间的光纤传输，提高了近端机和远端机之间数据传输的稳健性；同时，主光纤协议接口和从光纤协议接口可以互为模块级切换备份，进一步提高了稳健性。可选地，该主数字模块还可以包括主光纤级联处理单元，该从数字模块还可以包括从光纤级联处理单元，可以互为模块级切换备份，用于与该通信设备级联的上一级通信设别或下一级通信设备之间的信号传输，实现通信设备之间的级联。可选地，射频收发模块21可以包括：射频天线和射频收发单元，该射频收发单元可以包括主放大器和从放大器(图3中未标示，可见图4)；该主放大器和从放大器可以互为模块级切换备份。可选地，变频模块23可以包括主变频单元和从变频单元，主变频单元和主数字模块连接，从变频单元和从数字模块连接；该主变频单元和从变频单元可以互为模块级切换备份。

同样地，该通信设备还可以包括至少一个数据接口30，主数字模块241还可以包括以太网处理单元，与数据接口连接。该通信设备还可以包括接口卡26、监控单元31、电源32，电源32可以包括电源单元1和电源单元2；接口卡可以分别与主数字模块、从数字模块、主微波收发单元、从微波收发单元、主变频单元、从变频单元、主放大器、从放大器、电源单元1、电源单元2、监控单元连接；其中，监控单元可以通过接口卡向各功能器件发送检测信息，获得各功能器件的反馈信息甚至告警信息，可以将告警信息反馈给主数字模块和从数字模块；电源单元1和电源单元2可以通过接口卡向各功能器件供电，并通过均流技术，平均分配系统供电功率，当任意一个电源单元损坏时，自动切换至另一单个电源单元供电，实现供电的模块级切换备份。

此外，该通信设备可以包括1～n多路射频通信链路，每一路射频通信链路可以包括射频收发模块21、分合路器22和变频模块23；相对应的，各射频收发模块21中各射频天线的工作频段不同，可以收发不同频段的射频信号，即可以接收不同基站发送的不同制式、不同频段的射频信号，也可以将远端机转发的不同终端发送的不同制式、不同频段的射频信号发送给基站，可以为mimo天线(多入多出，multiple-inputmultiple-output)，可以实现近端机的mimo，能充分利用空间资源，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，改善通信质量。

参照图4所示，示出了一种作为直放站的远端机的通信设备。参照上述针对图3和图2的不同点的描述，这里不再赘述。

参照图3所示，所不同的是，当该通信设备作为近端机时，该通信设备还可以包括至少一路光连接的基站接口27和光分合路器28，和/或至少一路基站耦合器29；主数字模块241包括至少一个主基站协议接口，从数字模块242包括至少一个从基站协议接口，光分合路器28分别与主基站协议接口和从基站协议接口光连接，基站耦合器29与分合路器22连接。

参照图4所示，所不同的是，当该通信设备作为远端机时，该通信设备的分合路器22可以包括下行分合路器和上行分合路器，该下行分合路器用于将从主变频单元传输的下行的主射频信号和从变频单元传输的下行的从射频信号合成为一路下行的射频信号，并传输至射频收发模块；该上行分合路器用于将从射频收发模块传输的上行的射频信号分为上行的主射频信号和上行的从射频信号两路上行的射频信号，并分别传输至主变频单元和从变频单元。此外，该射频收发模块中的射频天线同样可以为mimo天线，也可以为漏缆；射频收发单元可以包括相互连接的多工合路器和射频链路，射频链路包括射频下行链路和射频上行链路，射频下行链路按照下行方向可以包括依次连接的前电桥、放大器单元和后电桥，放大器单元可以包括主放大器和从放大器。

可以理解的是，图3所示的通信设备和图4所示的通信设备可以分别作为一个直放站的近端机和远端机，该直放站可以实现基站和终端设备之间的交互，交互过程可以如下：

步骤1：近端机接收来自基站的下行信号，其中，进入近端机的下行信号可能来自以下三个方面：

(1)直接通过基站耦合器耦合得到的射频信号，在后续过程中，该射频信号可以经分合路器后进入主、从变频单元，经变频模块处理后将主、从两路射频信号转变为主、从两路中频信号；适于基站和近端机距离较近的场景；

(2)通过射频天线和射频收发单元接收到的射频信号，在后续过程中，该射频信号经分合路器后进入主、从变频单元，经变频模块处理后将主、从两路射频信号转变为相对干净的主、从两路中频信号；适于基站和近端机距离较远，但信噪比足够保证射频信号稳定传输的场景；

(3)通过基站接口接收到的光信号，在后续过程中，经过光分合路器后一分为多路，分别进入主、从数字模块，通过主从数字模块中的数字光模块将光信号转换为数字信号，实现数字处理单元与基站的通信，通过解析后，得到下行基带信号；适于基站和近端机距离较远，且能够铺设光纤的场景。

具体实现时，基站耦合器1…n可以采用20db/40db或其他不同耦合等级的耦合器，基站接口1…n与基站类型有关，不同类型的基站，基站接口会有所不同，相应的主、从基站协议接口1…n也对应改变，比如说第二代手机通信场景下gsm(globalsystemformobilecommunication，全球移动通信系统基站跟第四代手机通信场景下lte(longtermevolution，长期演进)基站的采样率是不同的，基站协议接口因此不同；其中传输介质可以是光纤等。射频天线1…n可以根据实际工作场景需要而选择，射频收发单元可以根据系统工作频率而定。

步骤2：对上述射频信号通过分合路器分为至少主、从两路信号。示例性地，射频信号经过分合路器，可以将一路射频信号分为两路等功率的射频信号。具体实现时，分合路器可以采用二功分器或者采用3db电桥实现。

步骤3：上述两路射频信号分别进入主变频单元和从变频单元，经过内部双工器滤波和变频后，分别变为主、从两路中频信号，经过内部滤波器滤除其镜像干扰，从而输出比较纯净的主、从两路中频信号。具体实现时，滤波器可以采用l(电感)、c(电容)离散器件设计或者采用专用集成器件设计，中频频率可以根据系统实际需要调整，示例性地，中频频率的高中频可以为204.32mhz，低中频可以为81.44mhz，但不限于该频率。

步骤4：上述主、从两路中频信号，经过接口板转接后分别进入主数字模块及从数字模块，基于软件无线电的理论，主、从数字模块可以分别通过a/d(模/数转换)器件对其中频信号按照一定的采样率变为数字信号。具体实现时，a/d器件可选用双通道a/d器件或者单通道a/d器件，采样率可以根据中频频率和带宽关系而调整，本实施例中采样率可以为245.76msps(samplepersecond，每秒采样次数，是衡量模数转换时采样速率的单位)，但不限于该采样率。

步骤5：主数字模块的数字信号与来自数据接口的信号经过以太网处理单元后恢复的数字信号，合并进行cpri(commonpublicradiointerface，通用公共无线电接口)组帧，变为高速串行基带信号，经过主微波收发单元、微波分合路器由微波天线发出，或者经主数字模块的数字光模块转换后变为光信号经主光纤发出。从数字模块操作与主数字模块的处理类似，可以通过与主数字模块的链接得到的高速串行基带信号，可以经过从微波收发单元、微波分合路器由微波天线发出，或者经从数字模块的数字光模块转换后变为光信号经从光纤发出。具体实现时，来自数据接口的信号速率可以是10m、100m或者1000m，并且信号可以是通信信号如wifi(wireless-fidelity，无线保真)数据、视频数据等等。cpri组帧数据速率可以根据实际需要而调整，可以为10gbps，但不限于该速率；具体组帧时可以采用专用芯片或者现场可编程逻辑器件(fpga)或者dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理器)实现。另外，主、从数字模块中的数字信号可以是来源于步骤1中三个方面的任意一方面信号或者是其中任意组合而来的信号。

步骤6：当近端机和远端机之间采用微波传输时，近端机备份设置方案可以为：

(1)当主微波收发单元告警时，主数字模块数字信号增益置零，切断链路，同时从数字模块数字信号增益置1，主数字模块经过互联光纤接收从数字模块的数字信号，并组帧发射至从微波收发单元，同时将近端机工作状态(可以包括器件故障信息、传输链路信息等)传输至远端机；

(2)当主基站协议接口告警时，主数字模块数字信号增益置零，同时从数字模块增益置1，并组帧输出至从微波收发单元，同时将近端机工作状态传输至远端机；

(3)当主数字模块的时钟失锁告警时，主数字模块数字信号增益置零，从数字模块数字信号增益设置为1，并组帧后输出至从微波收发单元，同时将近端机工作状态传输至远端机；

(4)当主数字模块告警时，但非条件2及条件3的告警，主数字模块数字信号增益置零，从数字模块数字信号增益设置为1，经过互联光纤传输给主数字模块，组帧后输出至主微波收发单元，并同时传输机近端工作状态至远端机；

(5)当主变频单元告警时，主数字模块数字信号增益置零，切断链路，同时从数字模块数字信号增益置1，主数字模块经过互联光纤接收从数字模块的数字信号，并组帧发射至主微波收发单元；

(6)若无上述告警，从数字模块数字信号增益设置为0，主数字模块数字信号增益设置为1，并组帧后输出至主微波收发单元，将近端机工作状态一并传输下发。

当近端机和远端机之间还采用光纤传输时，近端机备份设置方案可以为：

(1)当主变频单元告警时，主数字模块数字信号增益置零，切断链路，同时从数字模块数字信号增益置1，主数字模块经过互联光纤接收从数字模块的数字信号，并组帧发射至主光纤链路，同时将近端机工作状态传输至远端机；其中，主光纤链路包括主光纤协议接口和主光纤(参照图3中与主光纤协议接口连接的光纤)，从光纤链路包括从光纤协议接口和从光纤(参照图3中与从光纤协议接口连接的光纤)；

(2)当主光纤链路/主基站协议接口告警时，主数字模块数字信号增益置零，同时从数字模块增益置1，并组帧输出至从光纤链路，同时将近端机工作状态传输至远端机；

(3)当主数字模块的时钟失锁告警时，主数字模块数字信号增益置零，从数字模块数字信号增益设置为1，并组帧后输出至从光纤链路，同时将近端机工作状态传输至远端机；

(4)当主数字模块告警时，但非条件2及条件3的告警，主数字模块数字信号增益置零，从数字模块数字信号增益设置为1，经过互联光纤传输给主数字模块，组帧后输出至主光纤链路，并同时传输机近端工作状态至远端机；

(5)若无上述告警，从数字模块数字信号增益设置为0，主数字模块数字信号增益设置为1，并组帧后输出至主光纤链路，将近端机工作状态一并传输下发。

当然，上述近端机和远端机之间可以光纤传输，也可以采用微波传输，可以互为模块级切换备份，这里不再赘述。上述切换方案可支持模块级的切换，近端机还可以采用主从链路同时工作，例如主数字模块数字信号增益为1，从数字模块数字信号增益设置同时为1，当某一模块出现异常时，近端机仍可以正常工作，仅需通过监控单元等提供告警信息供现场维护使用即可，不再执行切换动作。

步骤7：在备份设置后，从近端机传输的光纤信号或者微波信号，经过长距离光纤传输或微波传输后至远端机的光纤协议接口或微波天线；具体实现时该距离可以为5km、10km、20km等。本实施例中可以为20km，但不限于该公里数，其中，微波频段可以选择3ghz以上的任何频段，例如采用60ghz频段。

步骤8：上述光纤信号经过主、从光纤协议接口进入远端机的主、从数字模块。经过cpri解帧后，主数字模块得到基带数字信号和以太网数据透传信号，从数字模块只得到基带数字信号；以太网数据透传信号经过以太网处理单元后，经过数据接口传输至其他数据终端。而主、从路基带数字信号一部分进入到本级主、从远端机进行处理，得到主、从路中频信号，另一部分可以通过远端机光纤级联处理单元送至下一级远端机，实现远端机之间级联。具体实现时，传输至数据接口的信号速率可以是10m、100m或者1000m，并且信号可以是通信信号如wifi数据、视频数据等等。光纤协议接口1…n和光纤级联处理单元的r21…r2n接口，采用的数量，根据具体应用场景而定，本实施例中可以为2个，但不限于该数目。

步骤9：远端机得到基带数字信号的方式除了步骤8中从近端机光纤传输来的信号外，还可以从远端机微波天线得到。具体过程是远端机微波天线接收微波信号后，经过微波分合路器一分为二，经过主、从微波收发单元处理得到相对干净的主、从两路射频信号，即主、从两路组帧信号。该微波收发单元包括双工器、上下行放大和变频部分；具体实现时，远端机微波天线可以根据实际工作场景需要而选择，双工器、上下行放大和变频部分根据系统工作频率而定，变频部分主要实现射频信号变为中频信号，本实施例中高中频可以采用204.32mhz、低中频可以采用81.44mhz，但不限于该频率组合。

步骤10：上述主、从两路中频信号分别进入主、从数字模块，基于软件无线电的理论，主、从数字模块分别对该中频信号按照一定的采样率经过a/d器件把该信号变为数字信号。具体实现时，a/d器件可选用双通道a/d器件或者单通道a/d器件，采样率可以根据中频频率和带宽关系而调整，本实施例中采样率可以为245.76msps，但不限于该采样率。

步骤11：步骤8至步骤10中的主、从数字信号链路的备份设置过程如下。

其中，微波传输时，其主、从数字信号链路处理切换方案为：

(1)当主微波收发单元告警时，主数字模块数字信号增益置零，同时从数字模块数字信号增益置1，从数字模块接收从微波收发单元信号，经过互联光纤将数据转发给主数字模块，后续传输至主变频单元；

(2)当主数字模块的时钟失锁告警时，主数字模块数字信号增益置零，切断链路，同时从数字模块数字信号增益置1，从数字模块接收从微波收发单元信号，后续传输至从变频单元；

(3)当主数字模块告警时，但非条件2告警，主数字模块数字信号增益置零，同时从数字模块数字信号增益置1，主数字模块接收主微波处理单元信号，经过互联光纤传输给从数字模块，后续传输至从变频单元；

(4)若无上述告警，而是其它告警，主数字模块数字信号增益置1，同时从数字模块数字信号增益置0，全部由主数字信号链路工作；

(5)上述切换完成均需提前判定近端工作状态，或者将本机工作状态上传至近端，避免远近端工作状态不一致导致链路无法建立。

其中，光纤传输时，其主、从数字信号链路切换方案为：

(1)当主变频单元告警时，主数字模块数字信号增益置零，同时从数字模块数字信号增益置1，主数字模块接受主光纤链路信号，经互联光纤后送至从数字模块，并送至从变频单元；

(2)当主光链路告警时，主数字模块数字信号增益置零，同时从数字模块数字信号增益置1，接收来自从光纤链路的信号，并送至从变频单元；

(3)当主数字模块的主时钟失锁告警时，主数字模块数字信号增益置零，同时从数字模块数字信号增益置1，接收来自从光纤链路的信号，并送至从变频单元；

(4)当主数字模块告警时，但非条件2及条件3的告警，主数字模块数字信号增益置零，同时从数字模块数字信号增益置1，主数字模块接收来自主光纤链路的信号，经过互联光纤传输给从数字模块，并送至从变频单元；

(5)若无上述告警，从数字模块数字信号增益设置为0，主数字模块数字信号增益设置为1，全部由主数字信号链路工作；

(6)上述切换完成均需提前判定近端工作状态，或者将本机工作状态上传至近端，避免远近端工作状态不一致导致链路无法建立。

步骤12：在备份设置后，主数字信号和从数字信号分别经由主、从数字模块进行数模转换后变为中频信号，进入主、从变频单元，恢复为主、从射频信号。具体实现时，该中频频率根据系统实际需要而设定，本实施例中高中频可以设置为154.32mhz、低中频可以设置为138.24mhz，但不限于该频率搭配，另外，实际应用时，可以根据射频信号带宽的大小，把其中某一路或者多路经过变频单元的射频信号经过合路，降低进入下一级的射频信号通道数，以承载更多频段。

步骤13：上述主射频信号和从射频信号经过下分合路器后变为一路合成后的射频信号。具体实现时，主射频信号和从射频信号既可以同样频率也可以不同频率，下分合路器可以采用二功分器实现，也可以采用3db电桥实现。

步骤14：合成后的射频信号经过前电桥(如图4中的电桥11)后变为两路功率相等，相位相差90℃的射频信号，分别经过主放大器和从放大器功率放大后，经过后电桥(如图4中的电桥12)合路后，变为一路功率放大后的射频信号。具体实现时，主放大器和从放大器主要起到功率线性放大的作用，可以采用a/ab类功放、或者doherty(爱尔兰)功放、或者dpdmcpa(数字预失真多载波功放)/apdmcpa(模拟预失真多载波功放)/ffmcpa(前馈多载波功放)等，但不限于这些技术的功率放大器。同时可以根据经过变频单元后的射频信号间距大小，采用一个上下行放大部分线性放大输入的一路或者多路射频信号。前电桥或后电桥可以采用3db电桥实现，但不限于这类器件。

步骤15：经过功率放大器线性放大后的射频信号，根据是否具有mimo通道特征，把信号分别送入到各多工合路器，经过多工合路器滤波后，滤除互调信号和其他干扰信号，由天线或漏缆(属于一类特殊天线，适于隧道等狭小空间)发射出去，达到信号覆盖的目的。具体实现时，多工合路器采用腔体滤波实现，但不限于采用这种技术，另外，为了达到tdd(timedivisionduplexing，时分双工)信号的合路，其中可能存在一个或多个单通道滤波器。

步骤16：以上步骤1-15完成了下行射频信号由近端机接入至远端机输出的整个过程，而对于上行信号，是从远端机天线或漏缆接收上行射频信号后，经过类似于步骤1-15的过程，完成上行信号从远端机至近端机的整个过程，这里不再赘述，但技术方案的保护同样有效。

可以理解的是，上述的各模块级切换备份切换方案，基本是尽可能采用主链路中的各主功能器件来传输信号，但需要说明的是，本实施例中，可以在主链路中的某主功能器件故障后，全部或部分采用从链路中的从功能器件来传输信号。

此外，以下行方向为例，阐述远近端工作状态传输机制。数据传输过程中是以固定的数据帧结构进行传输，i/q域(以传输数据的两个相位分量来表示传输数据)、监控数据域(用于传输工作状态)、网口数据域等均有其对应的映射位置，从监控数据域中开辟一定数据位用于传输工作状态，而近端机的发射过程就是将工作状态数据与监控数据进行合并，并发送至远端机的过程；而远端机的接收过程为：从接收数据中恢复出数据帧的帧头位置，进一步从对应位置提取出相应的i/q数据、监控数据、网口数据等，然后进一步从监控数据域中分解出近端机的工作状态，以供本机切换机制使用。上行方向数据流向为远端到近端，因此其过程为下行方向的逆过程，此处不再赘述。

综上，上述通信设备可以作为直放站中的远端机，也可以作为直放站中的近端机，可以实现近端机或远端机中各功能器件的模块级切换备份；提高了通过微波连接的近端机和远端机的直放站的稳健性，降低了维护成本。

还需要说明的是，上述步骤8和步骤10中的远端机数字信号，可以根据实际需求或通信环境选取近端机光纤传输而来的信号或者远端机微波天线接收的信号。近端机和远端机的各个模块具备冗余备份能力，可支持热插拔功能。当近端机和远端机采用微波天线进行传输时，需要保证近端机在cpri组帧时，插入同步信号(用于恢复数据)，而在远端机cpri解帧时，恢复出同步信号，从而保证近远端机之间同步。此外，参照图5所示，在上述图4的基础上，远端机中电桥i2、i4、n2、n4等可以换成开关实现备份功能，其只是改变了上、下行信号放大器的切换模式，本质上未脱离本发明的备份概念；数字模块(近、远端)也可以采用一体化设计来替代主数字模块与从数字模块的分离单元设计方案，这也仅仅是数字模块的切换思路调整，本质上并未脱离本发明的备份理念，或者采用任意一种组合搭配也均属于本发明的保护范围。本实施例的通信设备中的数字模块还具备扩展光口，因此对应的近端机可以级联上一级的近端机或下一级的近端机，对应的远端机也可以级联上一级的远端机或下一级的远端机，扩大直放站的覆盖范围。

在一个实施例中，提供了一种直放站，包括近端机和远端机，近端机和远端机可以为上述的通信设备。该直放站中，近端机和远端机可以通过微波连接，通过各功能器件的模块级切换备份，可以实现各功能器件的模块级切换备份，提高了直放站的稳健性，降低了维护成本。

参照图6和图7所示，本实施例还可以采用内部光纤互联及外部光纤交叉互联的组网形式，以及微波互联和内部光纤互联的方式，实现级联的每个远端机和近端机的模块级备份。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。