一种5G有线耦合微分布通信系统

【技术领域】

本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种5G有线耦合微分布通信系统。

【背景技术】

5G网络的到来，它稳定、高速、安全可靠、时延低，带来了质的飞越。而且可以提供差异化服务，海量终端互联，垂直行业应用，平台开放。在物流、医疗、自动驾驶、金融、娱乐、自动化生产、媒体直播、远程控制等行业的市场价值巨大，带来巨大便利。

从运营商基站建设角度及用户流量来看，70％以上的用户分布在室内，数据服务80％-90％发生在室内，室内无线网络覆盖至关重要，是运营商获取营收的主要场景。虽然目前5G基站建设加快，5G无线信号覆盖范围越来越大，因为宏站信号穿透建筑物进入室内会有30dB以上的穿透损耗，所以依然存在很大一部分的信号盲区，例如面积较大但业务量低的室内场景、地下停车场、电梯等。也会出现室外基站业务容量过剩，无法充分利用的问题。因此急需一种即可以充分复用室外基站的业务容量，又可以对室内低业务量区域进行5G无线网络覆盖的系统级解决方案。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种5G有线耦合微分布通信系统，可实现室内低业务量区域的5G无线网络的覆盖，并可充分复用室外基站的业务容量。

为达成上述目的，本发明所提供的技术方案是，提供一种5G有线耦合微分布通信系统，包括接入单元、扩展单元和射频拉远单元；所述接入单元在下行链路中用于通过馈线耦合的方式接收室外基站的5G射频信号并对接收的5G射频信号进行放大、将放大后的5G射频信号处理成5G光信号并将5G光信号输出到所述扩展单元或所述射频拉远单元；所述接入单元在上行链路中用于接收所述扩展单元或所述射频拉远单元输出的5G手机光信号并将接收的5G手机光信号处理成5G手机射频信号、将5G手机射频信号进行放大并通过馈线耦合的方式输出到室外基站；所述扩展单元在下行链路中用于接收所述接入单元输出的5G光信号以及将5G光信号转发到所述射频拉远单元；所述扩展单元在上行链路中用于接收所述射频拉远单元输出的5G手机光信号以及将5G手机光信号输出到所述接入单元；所述射频拉远单元在下行链路中用于接收所述接入单元或扩展单元输出的5G光信号并将接收的5G光信号处理成5G射频信号、将5G射频信号进行放大并通过馈线输出到天线；所述射频拉远单元在上行链路中用于通过馈线接收天线输出的5G手机射频信号并对接收的5G手机射频信号进行放大、将放大后的5G手机射频信号处理成5G手机光信号并将5G手机光信号输出到所述接入单元或所述扩展单元。

作为优选的技术方案，所述接入单元为一个，所述接入单元与N个所述射频拉远单元连接。

作为优选的技术方案，所述接入单元为一个，所述扩展单元为M个，所述M个扩展单元依次连接，所述接入单元与第一个扩展单元连接，每个扩展单元分别与N个所述射频拉远单元连接。

作为优选的技术方案，所述接入单元为一个，所述扩展单元为一个，所述接入单元与所述扩展单元连接，所述扩展单元与N个所述射频拉远单元连接。

作为优选的技术方案，所述接入单元与所述扩展单元或射频拉远单元之间可通过光纤连接，所述扩展单元与所述射频拉远单元之间可通过光纤连接。

作为优选的技术方案，所述接入单元与所述扩展单元之间还可通过电缆连接，所述扩展单元与所述射频拉远单元之间还可通过电缆连接，所述扩展单元还用于对所述接入单元和射频拉远单元进行远程供电。

作为优选的技术方案，所述接入单元与所述扩展单元或射频拉远单元之间可通过复合光缆连接，所述扩展单元与所述射频拉远单元之间可通过复合光缆连接，所述扩展单元还用于对所述接入单元和射频拉远单元进行远程供电。

作为优选的技术方案，所述接入单元包括第一数字处理模块、第一功放模块、第一电源模块和同步模块，所述第一电源模块用于对所述第一数字处理模块和第一功放模块进行供电。

作为优选的技术方案，所述扩展单元包括第二数字处理模块、第二电源模块和电源管理模块，所述第二电源模块用于对所述第二数字处理模块和电源管理模块供电，所述电源管理模块用于对所述接入单元和射频拉远单元进行远程供电。

作为优选的技术方案，所述射频拉远单元包括第三数字处理模块、第二功放模块和第三电源模块，所述第三电源模块用于对所述第三数字处理模块和第二功放模块进行供电。

本发明提供的5G有线耦合微分布通信系统，可实现面积较大但业务量低的室内场景、地下停车场、电梯等室内场景的5G无线网络的覆盖，解决了信号弱覆盖的问题，并通过馈线耦合的方式接收室外基站的5G射频信号，可充分复用室外基站的业务容量，提升了能效，降低了建设成本。

【附图说明】

为进一步揭示本案之具体技术内容，首先请参阅附图，其中：

图1为本发明一实施例提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的接入单元的框图示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的扩展单元的框图示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的射频拉远单元的框图示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的第一种组网方式的框图示意图；

图5为本发明一实施例提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的第二种组网方式的框图示意图；

图6为本发明一实施例提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的第三种组网方式的框图示意图；

图7为本发明一实施例提供的一种5G有线耦合微分布通信系统应用于写字楼、政府建筑、密集住宅、景区等场景的框图示意图。

符号说明：

接入单元10 第一数字处理模块12

第一功放模块14 第一电源模块16

同步模块18

扩展单元30 第二数字处理模块32

第二电源模块34 电源管理模块36

射频拉远单元50 第三数字处理模块52

第二功放模块54 第三电源模块56

室外基站70

【具体实施方式】

请参阅图1至图3，本实施例提供一种5G有线耦合微分布通信系统，该系统主要应用于面积较大但业务量低的室内场景、地下停车场、电梯等室内场景的5G无线网络的覆盖。该系统包括(AU)10、扩展单元(HUB)30和射频拉远单元(RRU)50。

接入单元10在下行链路中用于通过馈线耦合的方式接收室外基站70(见图4、图5、图6)的5G射频信号并对接收的5G射频信号进行放大、将放大后的5G射频信号处理成5G光信号并将5G光信号输出到扩展单元30或射频拉远单元50。接入单元10在上行链路中用于接收扩展单元30或射频拉远单元50输出的5G手机光信号并将接收的5G手机光信号处理成5G手机射频信号、将5G手机射频信号进行放大并通过馈线耦合的方式输出到室外基站70。

接入单元10在下行链路中还用于通过馈线耦合的方式接收室外基站70的帧同步信息并对接收的帧同步信息进行解帧，以使接收的5G射频信号与接入单元10的时隙开关同步。

扩展单元30在下行链路中用于接收接入单元10输出的5G光信号以及将5G光信号转发到射频拉远单元50。扩展单元30在上行链路中用于接收射频拉远单元50输出的5G手机光信号以及将5G手机光信号输出到接入单元10。

扩展单元30在下行链路中还起到分路和在上行链路中还起到合路作用。例如，扩展单元30在下行链路中，若该扩展单元30不是末级且射频拉远单元50为多个，则该扩展单元30在接收到5G光信号后先进行分路再转发到下一级扩展单元30和多个射频拉远单元50，直到末级扩展单元30为止，在上行链路中，若该扩展单元30的上一级不是接入单元10，则该扩展单元30在接收到所有的5G手机光信号后先进行合路再输出到上一级扩展单元30，直到第一个扩展单元30为止。

射频拉远单元50在下行链路中用于接收接入单元10或扩展单元30输出的5G光信号并将接收的5G光信号处理成5G射频信号、将5G射频信号进行放大并通过馈线输出到天线，天线将带有5G射频信号的电磁波辐射到对应的区域，以完成5G无线网络的信号覆盖。射频拉远单元50在上行链路中用于通过馈线接收天线输出的5G手机射频信号并对接收的5G手机射频信号进行放大、将放大后的5G手机射频信号处理成5G手机光信号并将5G手机光信号输出到接入单元10或扩展单元30。

通过上述的结构，本发明可实现面积较大但业务量低的室内场景、地下停车场、电梯等室内场景的5G无线网络的覆盖，解决了信号弱覆盖的问题，并通过馈线耦合的方式接收室外基站70的5G射频信号，可充分复用室外基站70的业务容量，提升了能效，降低了建设成本。

接入单元10与扩展单元30或射频拉远单元50之间可通过光纤连接，扩展单元30与射频拉远单元50之间可通过光纤连接。通过光纤传输数据可减少损耗。接入单元10与扩展单元30之间还可通过电缆连接，扩展单元30与射频拉远单元50之间还可通过电缆连接，通过电缆，扩展单元30还用于对接入单元10和射频拉远单元50进行远程供电。通过扩展单元30对接入单元10和射频拉远单元50进行远程供电，可实现节能减排，解决了施工取电困难的问题。

在一种替换方案中，接入单元10与扩展单元30或射频拉远单元50之间可通过复合光缆连接，扩展单元30与射频拉远单元50之间可通过复合光缆连接，通过复合光缆，扩展单元30同样还用于对接入单元10和射频拉远单元50进行远程供电。

扩展单元级30联有多个时，相邻的扩展单元30之间可通过光纤连接。

本实施例中，如图1所示，接入单元10包括第一数字处理模块12、第一功放模块14、第一电源模块16和同步模块18。第一电源模块16用于对第一数字处理模块12和第一功放模块14进行供电。

第一功放模块14在下行链路中用于通过馈线耦合的方式接收室外基站70的5G射频信号并将接收的5G射频信号进行下行信号线性放大。第一功放模块14在上行链路中用于对经第一数字处理模块12处理后的5G手机射频信号进行上行信号线性放大并通过馈线耦合的方式输出到室外基站70。

第一数字处理模块12在下行链路中用于对经第一功放模块14放大后的5G射频信号进行数字采样、模数转换、数字下变频、滤波等处理从而将5G射频信号转换成5G数字信号、将5G数字信号进行组帧从而得到5G数字信号帧、将5G数字信号帧进行光电转换从而得到5G光信号以及将5G光信号通过光纤或复合光缆输出到扩展单元30或射频拉远单元50。第一数字处理模块12在上行链路中用于通过光纤或复合光缆接收扩展单元30或射频拉远单元50输出的5G手机光信号、将接收的5G手机光信号进行光电转换并进行解帧从而得到5G手机数字信号、将5G手机数字信号进行数字采样、数字上变频、数模转换、滤波等处理从而将5G手机数字信号转换成5G手机射频信号。

同步模块18在下行链路中用于通过馈线耦合的方式接收室外基站70的帧同步信息并对接收的帧同步信息进行解帧，以使接收的5G射频信号与接入单元10的时隙开关同步。

如图2所示，扩展单元30包括第二数字处理模块32、第二电源模块34和电源管理模块36。第二电源模块34用于对第二数字处理模块32和电源管理模块36供电，电源管理模块36用于通过电缆或复合光缆对接入单元10的第一电源模块16和射频拉远单元50的第三电源模块56进行远程供电。电源管理模块36还具备短路保护、过流保护功能。

第二数字处理模块32在下行链路中用于通过光纤或复合光缆接收接入单元10输出的5G光信号以及将5G光信号通过光纤或复合光缆输出到射频拉远单元50。第二数字处理模块32在上行链路中用于通过光纤或复合光缆接收射频拉远单元50输出的5G手机光信号以及将5G手机光信号输出到接入单元10。

第二数字处理模块32在下行链路中还起到分路和在上行链路中还起到合路作用。例如，扩展单元30在下行链路中，若该扩展单元30不是末级且射频拉远单元50为多个，则该扩展单元30的第二数字处理模块32在接收到5G光信号后先进行分路再通过光纤或复合光缆转发到下一级扩展单元30的第二数字模块32和多个射频拉远单元50，直到末级扩展单元30为止，在上行链路中，若该扩展单元30的上一级不是接入单元10，则该扩展单元30在接收到所有的5G手机光信号后先进行合路再通过光纤或复合光缆输出到上一级扩展单元30的第二数字处理模块32，直到第一个扩展单元30为止。

如图3所示，射频拉远单元50包括第三数字处理模块52、第二功放模块54和第三电源模块56。第三电源模块56用于对第三数字处理模块52和第二功放模块54进行供电。

第三数字处理模块52在下行链路中用于通过光纤或复合光缆接收接入单元10或扩展单元30输出的5G光信号、将接收的5G光信号进行光电转换并进行解帧从而得到5G数字信号、将5G数字信号进行数字采样、数字下变频、数模转换、滤波等处理从而将5G数字信号转换成5G射频信号。第三数字处理模块52在上行链路中用于对经第二功放模块54放大后的5G手机射频信号进行数字采样、模数转换、数字上变频、滤波等处理从而将5G手机射频信号转换成5G手机数字信号、将5G手机数字信号进行组帧从而得到5G手机数字信号帧、将5G手机数字信号帧进行光电转换从而得到5G手机光信号以及将5G手机光信号通过光纤或复合光缆输出到扩展单元30或接入单元10。

第二功放模块54在下行链路中用于对经第三数字处理模块52处理后的5G射频信号进行下行信号线性放大并通过馈线输出到天线。第二功放模块54在上行链路中用于通过馈线接收天线输出的5G手机射频信号并对5G手机射频信号进行上行信号线性放大。

下面对本发明的5G有线耦合微分布通信系统的组网方式进行阐述。

图4为本发明提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的第一种组网方式的框图示意图。第一种组网方式主要应用于单电梯场景的5G无线网络覆盖。

第一种组网方式中，接入单元10为一个，接入单元10与N个射频拉远单元50连接。本实施例中，N取值为1，即接入单元10与1个射频拉远单元50连接。其中，接入单元10安装在室外，射频拉远单元50安装在电梯井中。

在下行链路中，接入单元10通过馈线耦合的方式接收室外基站70的5G射频信号并对接收的5G射频信号进行放大、将放大后的5G射频信号处理成5G光信号并将5G光信号通过光纤输出到射频拉远单元50。射频拉远单元50接收接入单元10输出的5G光信号并将接收的5G光信号处理成5G射频信号、将5G射频信号进行放大并通过馈线输出到天线，天线将带有5G射频信号的电磁波辐射到电梯轿厢内以实现电梯轿厢内的5G无线网络的覆盖。

在上行链路中，射频拉远单元50通过馈线接收天线输出的5G手机射频信号并对接收的5G手机射频信号进行放大、将放大后的5G手机射频信号处理成5G手机光信号并将5G手机光信号通过光纤输出到接入单元10。接入单元10接收射频拉远单元50输出的5G手机光信号并将接收的5G手机光信号处理成5G手机射频信号、将5G手机射频信号进行放大并通过馈线耦合的方式输出到室外基站70。

图5为本发明提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的第二种组网方式的框图示意图。第二种组网方式主要应用于多电梯场景的5G无线网络覆盖。

第二种组网方式中，接入单元10为一个，扩展单元30为一个，接入单元10与扩展单元30连接，扩展单元30与N个射频拉远单元50连接。本实施例中，N取值为2，即扩展单元30与2个射频拉远单元50连接。其中，接入单元10安装在室外，扩展单元30安装在室内，2个射频拉远单元50分别安装在两个电梯井中。

在下行链路中，接入单元10通过馈线耦合的方式接收室外基站70的5G射频信号并对接收的5G射频信号进行放大、将放大后的5G射频信号处理成5G光信号并将5G光信号通过光纤输出到扩展单元30。扩展单元30在接收到接入单元10输出的5G光信号后先进行分路再通过光纤转发到2个射频拉远单元50。每个射频拉远单元50接收扩展单元30输出的5G光信号并将接收的5G光信号处理成5G射频信号、将5G射频信号进行放大并通过馈线输出到天线，天线将带有5G射频信号的电磁波辐射到对应的电梯轿厢内以实现电梯轿厢内的5G无线网络的覆盖。

在上行链路中，每个射频拉远单元50通过馈线接收对应的天线输出的5G手机射频信号并对接收的5G手机射频信号进行放大、将放大后的5G手机射频信号处理成5G手机光信号并将5G手机光信号通过光纤输出到扩展单元30。扩展单元30在接收到2个射频拉远单元50输出的5G手机光信号后先进行合路再通过光纤输出到接入单元10。接入单元接10收扩展单元30输出的5G手机光信号并将接收的5G手机光信号处理成5G手机射频信号、将5G手机射频信号进行放大并通过馈线耦合的方式输出到室外基站70。

图6为本发明提供的一种5G有线耦合微分布通信系统的第三种组网方式的框图示意图。第三种组网方式主要应用于地下停车场场景的5G无线网络的覆盖。

第三种组网方式中，接入单元10为一个，扩展单元30为M个，M个扩展单元30依次连接，接入单元10与第一个扩展单元30连接，每个扩展单元30分别与N个射频拉远单元50连接。本实施例中，M取值为2，N取值为2，即2个扩展单元30依次连接，每个扩展单元30分别与2个射频拉远单元50连接(图6中第二个扩展单元30只展示了连接1个射频拉远单元50)。其中，接入单元10安装在室外，2个扩展单元30、4个射频拉远单元50安装在地下停车场的不同位置。

在下行链路中，接入单元10通过馈线耦合的方式接收室外基站70的5G射频信号并对接收的5G射频信号进行放大、将放大后的5G射频信号处理成5G光信号并将5G光信号通过光纤输出到第一个扩展单元30。第一个扩展单元30在接收到接入单元10输出的5G光信号后先进行分路再通过光纤转发到2个射频拉远单元50和第二个扩展单元30。第二个扩展单元30在接收到第一个扩展单元30输出的5G光信号后先进行分路再通过光纤转发到2个射频拉远单元50。与第一个扩展单元30连接的2个射频拉远单元50接收第一个扩展单元30输出的5G光信号并将接收的5G光信号处理成5G射频信号、将5G射频信号进行放大并通过馈线输出到对应的天线，天线将带有5G射频信号的电磁波辐射到地下停车场中以实现5G无线网络的覆盖，与第二个扩展单元30连接的2个射频拉远单元50接收第二个扩展单元30输出的5G光信号并将接收的5G光信号处理成5G射频信号、将5G射频信号进行放大并通过馈线输出到对应的天线，天线将带有5G射频信号的电磁波辐射到地下停车场中以实现5G无线网络的覆盖，从而最终使得整个地下停车场都实现了5G无线网络的覆盖。

在上行链路中，与第二个扩展单元30连接的2个射频拉远单元50通过馈线接收对应的天线输出的5G手机射频信号并对接收的5G手机射频信号进行放大、将放大后的5G手机射频信号处理成5G手机光信号并将5G手机光信号通过光纤输出到第二个扩展单元30。与第一个扩展单元30连接的2个射频拉远单元50通过馈线接收对应的天线输出的5G手机射频信号并对接收的5G手机射频信号进行放大、将放大后的5G手机射频信号处理成5G手机光信号并将5G手机光信号通过光纤输出到第一个扩展单元30。第二个扩展单元30在接收到与其连接的2个射频拉远单元50输出的5G手机光信号后先进行合路再输出到第一个扩展单元30。第一个扩展单元30在接收到与其连接的2个射频拉远单元50输出的5G手机光信号和第二个扩展单元30输出的5G手机光信号后先进行合理再通过光纤输出到接入单元10。接入单元10接收第一个扩展单元30输出的5G手机光信号并将接收的5G手机光信号处理成5G手机射频信号、将5G手机射频信号进行放大并通过馈线耦合的方式输出到室外基站70。

可以理解地，在第三种组网方式中，每个扩展单元30连接的射频拉远单元50的数量可根据实际情况进行灵活的变更，例如第一个扩展单元30连接2个射频拉远单元50，第二个扩展单元30连接1个、3或3个以上等射频拉远单元50。

除了上述三种组网方式外，本发明的组网方式还可以是其他，例如在多电梯场景中，接入单元10为1个，扩展单元30为例如为2个、3个等多个，每个扩展单元30与N个射频拉远单元50连接。例如地下停车场场景中，接入单元10为1个，扩展单元30为M个，M个扩展单元30分别与接入单元10连接，每个扩展单元30与N个射频拉远单元50连接。可根据具体应用的场景设定组网方式，不同场景可采用不同的组网方式，可实现灵活组网，有利于通信运营商5G无线网络建设。扩展单元30的数量和射频拉远单元50的数量也可以根据具体应用的场景进行设置。

本发明的5G有线耦合微分布系统还可应用于例如写字楼、政府建筑、密集住宅、景区、地铁、公园等应用场景，如图7所示，可支持更多的应用场景。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。