支持TD-LTE双通道传输的实现方法及有源微功率分布系统

摘要

本发明涉及一种TD-LTE双通道传输的实现方法，采用有源的微功率分布系统对TD-LTE双通道信号进行传输；包括以下步骤：S01:通过在CATV线近端装置设置同步电路实现输入TD-LTE信号的同步；S02：通过射频开关将TD-LTE的上、下行时隙信号分别送入两个不同的射频链路，在射频通路上区分上、下行信号；S03：通过一调制电路将所述上、下行信号进行调制，并合路后连同一参考时钟信号通过CATV线送达远端装置；S04：远端装置对接收到的信号进行分路、解调；本发明还提供一种支持TD-LTE双通道传输的有源微功率分布系统。本发明利用CATV线缆传输TD-LTE双通道信号，达到与有线电视信号共缆传输的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，应用于TD-LTE双通道室内分布系统。

背景技术

随着移动互联网的迅猛发展，用户对移动无线通信网络的数据速率提出了更高的要求，进一步推动了宽带移动通信网络的发展以及演进。在中国，3G刚进入快速发展阶段，大规模的4G网络建设也已经展开。作为4G的主流技术，TD-LTE是时分双工（Time Division Duplex,TDD）模式的LTE系统，采用正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）和多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）等先进无线传输技术,在20MHz无线带宽时可以实现超过100Mbit/s的下行数据和超过50Mbit/s的上行数据峰值传输速率,它主要承载高速数据业务，并具备承载话音业务功能，已经成为无线通信技术发展的重点。然而，即便拥有4G技术的支持，由于室内用户的增多，尤其是室内数据用户的增多、建筑物的遮挡和墙壁损耗，以及频谱带宽和干扰限制等因素，导致单一的宏蜂窝布网模式己经不能满足用户高速无缝接入的需求。因此，行业亟需一种能有效解决室内覆盖问题与容量问题的解决方案。

目前在进行室内网络覆盖建设时天线往往只能布放在楼道中，而由于房屋结构的问题，室内信号往往达不到要求。同时一些楼内由于存在精装修对环境美观要求较高、各楼板吊顶早已封死等特点,不允许在室内走明线，通过铺设专用射频电缆进行室内覆盖存在着协调方面与施工方面的困难，造成无法进行常规的室内分布系统建设。因此将通信信号耦合至已有线缆进行共缆传输入户覆盖，是一个非常实用的方法。从政策上看，国家加快推进“三网融合”(电信网、计算机网、有线电视网)进程，多网络的融合也已经成为未来的信息产业发展方向。同时为充分发挥TD-LTE多天线的技术优势，当前的室内分布建设需要考虑双通道的室内分布系统，减少后续扩容投资。

CATV线是最常见的入户线缆，其接入覆盖达1.5亿用户，是覆盖最广泛的有线线路之一，同时同轴电缆拥有宽频率，高带宽，极好的噪声抑制特性，它既可使用频分多路复用的模拟信号发送，也可传输数字信号。如何在现有的同轴网络上承载其他网络信号已成为各种技术的焦点。

发明内容

   本发明的目的在于提供一种TD-LTE双通道传输的实现方法，利用CATV线缆传输TD-LTE双通道信号，达到与有线电视信号共缆传输的效果。

其采用以下方案实现：一种TD-LTE双通道传输的实现方法，其特征在于采用有源的微功率分布系统对TD-LTE双通道信号进行传输；包括以下步骤：

S01:通过在CATV线近端装置设置同步电路实现输入TD-LTE信号的同步；

S02：通过射频开关将TD-LTE的上、下行时隙信号分别送入两个不同的射频链路，在射频通路上区分上、下行信号；

S03：通过一调制电路将所述上、下行信号进行调制，并合路后连同一参考时钟信号通过CATV线送达远端装置；

S04：远端装置对接收到的信号进行分路、解调；所述的远端装置和近端装置均设有自动增益控制。

在本发明一实施例中，所述同步采用通过对主同步信号进行时间粗同步估计和载波频偏校正来获得频域信道冲激响应值，采用相干检测的方法，得到辅同步信号,在CATV线近端单元实现TD-LTE信号的同步。

在本发明一实施例中，该方法采用高低通组合滤波器，实现不同频率信号的合路及分离。

在本发明一实施例中，所述远端装置通过检测下行输入端信号功率，根据输出功率计算下行链路增益，根据上下行链路增益平衡的原理，控制上行链路增益。

在本发明一实施例中，所述自动增益控制对双通道增益进行增益平衡控制，消除因对TD-LTE信号的变频处理及传输线损耗差异等引入的双通道功率不平衡。

在本发明一实施例中，所述上行信号调制到899±10MHz,下行信号调制到944±10MHz。

本发明的另一目的是提供一种支持TD-LTE双通道传输的有源微功率分布系统。

该系统采用以下方案实现：该系统包括近端装置和远端装置；

所述近端装置包括：

一同步控制电路，用以实现输入TD-LTE信号的同步；

一调制电路，该调制电路将射频开关分出的上、下行信号进行调制；

一合路单元，该合路单元将所述上、下行信号合路后连同一参考时钟信号通过CATV线送达远端装置；以及一下行自动增益控制单元；

所述远端装置包括：

一分路单元，该分路单元将该远端装置接收的信号进行分路；

一解调电路，用以将分路单元输出的信号上变频恢复成同频的TD-LTE射频信号；以及一上行自动增益控制单元；

所述的上、下行自动增益控制单元用以实现对上下行链路及双通道增益进行增益平衡控制。

在本发明一实施例中，所述同步控制电路采用通过对主同步信号进行时间粗同步估计和载波频偏校正来获得频域信道冲激响应值，采用相干检测的方法，得到辅同步信号,在CATV线近端单元实现TD-LTE信号的同步。

在本发明一实施例中，所述远端装置通过检测下行输入端信号功率，根据输出功率计算下行链路增益，根据上下行链路增益平衡的原理，控制上行链路增益。

在本发明一实施例中，所述上行信号调制到899±10MHz,下行信号调制到944±10MHz。

本发明利用当前最常见、布网最广、拥有用户最多的入户电缆CATV电缆实现TD-LTE融合功能，并创新研究出支持双通道TD-LTE传输的有源微功率分布系统, 有效的解决了目前困扰TD-LTE室分建设中存在的楼内布线难题,同时还将TD-LTE双通道信号成功地引入到房间室内, 充分发挥TD-LTE多天线的技术优势，极大的提高了房间内的信号强度,提高了室内上下行数据传输速率，大大提高了客户满意度。

附图说明

图1是本发明实施例中的系统内部结构图。

图2是本发明实施例中的TD-LTE时隙帧结构。

图3是本发明实施例中的TD-LTE上下行配比表。

图4是本发明实施例中的TD-LTE调制、解调电路。

图5是本发明实施例中的TD-LTE链路AGC原理图。

图6是本发明实施例中的CATV线传输信号频谱分布图。

图7是本发明实施例中的系统实现框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本发明的方法实现原理是在CATV总线其他系统的信号与CATV进行合路 ，经过CATV系统各器件传输后到达电视终端前再将两路信号分开，达到借助CATV系统传输其他系统信号入户的目的。该方法采用有源的微功率分布系统对TD-LTE双通道信号进行传输；包括以下步骤：

S01:通过在CATV线近端装置设置同步电路实现输入TD-LTE信号的同步；

S02：通过射频开关将TD-LTE的上、下行时隙信号分别送入两个不同的射频链路，在射频通路上区分上、下行信号；

S03：通过一调制电路将所述上、下行信号进行调制，并合路后连同一参考时钟信号通过CATV线送达远端装置；

S04：远端装置对接收到的信号进行分路、解调；所述的远端装置和近端装置均设有自动增益控制。

其主要技术有以下几点：

1、在CATV线分布系统产品的组网结构上采用了在CATV线近端单元安装同步控制电路，只需要在近端单元实现设备与输入TD-LTE信号的同步，远端单元只采用简单的环形器射频结构，不再需要安装基带同步电路，降级了远端单元成本和系统复杂度；

2、在CATV线近端单元将时分的TD-LTE信号其中一个通道的上下行信号区分出来，通过同步电路实现输入TD-LTE信号的同步，输出上下行开关信号控制射频开关，通过控制射频开关的开关时序，将TD-LTE的上、下行时隙信号分别送入两个不同的射频链路，在射频通路上区分上下行信号；

3、通过CATV近端单元调制电路中输入不同频率的本振（LO）信号，将TD-SCDMA的上、下行信号分别调制到不同频率，其中上行信号调制到899±10MHz,下行信号调制到944±10MHz，参考时钟信号通过CATV线到达远端单元后，再通过解调电路上变频恢复成同频的TD-LTE射频信号；

4、TD-LTE是时分系统，上下行业务量不同，应通过检测下行输入端信号功率，根据输出功率计算下行链路增益，根据上下行链路增益平衡的原理，控制上行链路增益。另外采用自动增益控制（AGC）对双通道增益进行增益平衡控制，消除因对TD-LTE信号的变频处理及传输线损耗差异等引入的双通道功率不平衡；

5、采用高低通组合滤波器及阻抗变换，实现50-750MHz的CATV信号、889~909MHz的TD-LTE通道一上行信号、934~954MHz的TD-LTE通道一下行信号、2350~2370MHzTD-LTE通道二信号的合路及分离。

6、由于TD-LTE双通道属于同频信号，直接利用CATV线缆进行双通道信号传输存在干扰，需要对信号进行变频处理。由于TD-LTE是时分（TDD）信号，通过不同时隙来区分上下行信号，要想利用CATV线缆进行TD-LTE双通道进行传输，必须对其中一路信号进行频分复用方式处理，否则是无法直接使用CATV分布系统来传输信号。

本实施例另提供一种支持TD-LTE双通道传输的有源微功率分布系统，该包括近端装置和远端装置；

所述近端装置包括：

一同步控制电路，用以实现输入TD-LTE信号的同步；

一调制电路，该调制电路将射频开关分出的上、下行信号进行调制；

一合路单元，该合路单元将所述上、下行信号合路后连同一参考时钟信号通过CATV线送达远端装置；以及一下行自动增益控制单元；

所述远端装置包括：

一分路单元，该分路单元将该远端装置接收的信号进行分路；

一解调电路，用以将分路单元输出的信号上变频恢复成同频的TD-LTE射频信号；以及一上行自动增益控制单元；

所述的上、下行自动增益控制单元用以实现对上下行链路及双通道增益进行增益平衡控制。

为了让一般技术人员更好的理解本发明系统，下面对几个模块进行简单介绍：

一、        TD-LTE同步控制电路

系统的同步控制采用相干检测的方法得到同步信号。

在TD-LTE系统中，下行同步信号分为主同步信号PSS（Primary Synchronization Signal）和辅同步信号SSS（Secondary Synchronization Signal）。图2示出了TD-LTE系统帧结构以及PSS和SSS的位置示意图。每个无线帧（Radio Frame）长为10ms，包括两个长度为5ms的半帧，每个半帧包括五个长度为1ms的子帧，支持5ms和10ms的上下行切换周期，在5ms周期中，子帧1和子帧6固定配置为特殊子帧，每一个特殊子帧由下行导频时隙（DwPTS）、保护导频（GP）和上行导频时隙（UpPTS）3个特殊时隙组成，其中PSS位于子帧1、6的第3个OFDM符号，SSS位于子帧0、5的最后一个OFDM符号，其中子帧1和6的PSS序列相同，子帧0和5的SSS序列不同，分别用SSS0和SSS5表示。另外，TD-LTE系统支持多种传输带宽配置，为了保证各个系统带宽下PSS和SSS位置的相对固定和检测算法的实现简单，PSS和SSS信号在频域上总是处于整个系统带宽中央1.08MHz的位置，但是PSS和SSS序列映射到带宽中心62个子载波上，中间的直流子载波留空不用，序列两端各有5个子载波用作保护不传输数据。我们可以通过对主同步信号进行时间粗同步估计和载波频偏校正来获得频域信道冲激响应值，采用相干检测的方法，得到辅同步信号。

TD-LTE支持5ms和10ms的上下行切换周期，切换周期表如图3上下行配比表所示，D表示下行时隙、U表示上行时隙，S表示特殊时隙。转换周期为5ms表示每5ms有一个特殊时隙。这类配置因为10ms有两个上下行转换点，所以HARQ的反馈较为及时，适用于对时延要求较高的场景。转换周期为10ms表示每10ms有一个特殊时隙，这种配置对时延的保证略差一些，但是好处是10ms只有一个特殊时隙，所以系统损失的容量相对较小。

二、TD-LTE调制、解调电路

在支持TD-LTE双通道传输的有源微功率分布系统中远端单元不再需要TD-LTE的同步电路，在近端单元通过同步电路区分出TD-LTE帧结构中的上下行时隙，通过同步信号控制射频开关，在上行时隙的时间段内，控制射频开关切换到上行射频链路，反之切换到下行射频链路。由于TD-LTE本身的上、下行射频信号是同频信号，需要调制成不同中频频率的中频信号才能在CATV线中通过频率复用和有线电视信号一起合路传输。

如下图5所示，通过近端单元调制电路中输入两个不同频率的本振（LO）信号，将工作频率范围为2350～2370MHz，占用带宽为20MHz的TD-LTE上、下行信号通过混频器下变频到不同频率，其中上行信号下变频到889 MHz~909MHz,下行信号变频到934~954MHz，变频得到的上下行的中频信号通过近端单元的混合分配器进入CATV线到达远端单元，远端单元内部首先通过带滤波的信号分离器分离出各个频率的TD-LTE上、下行中频信号，并将TD-LTE上、下行中频信号通过混频器电路上变频恢复成同频的TD-LTE射频信号，为了保证频率误差最小，近端单元也通过CATV线传送12.8MHz的参考时钟信号到远端单元，该频率满足CATV的传输频率范围5-1000MHz要求。远端单元和近端单元使用一样的时钟参考作为频率综合器的参考时钟，获得相同频率的LO本振信号，降低了设备的频率误差。

通过远端单元的解调电路上变频恢复成射频信号的TD-LTE信号，只需要通过环形器连接，利用环形器器件的对信号选择的方向性，将下行的TD-LTE射频信号输出给终端天线，将终端天线接收的TD-LTE射频上行信号送入远端单元的上行链路。

三、自动增益控制(AGC)

TD-LTE系统为时分双工系统，上下行同频且业务时隙发射功率根据业务量大小不同，无法通过检测平均功率或者通过业务时隙的功率进行增益控制，下行导频时隙（DwPTS）发射功率稳定，不随业务量变化而变化，因此，接入单元和覆盖单元通过分别检测各自的DwPTS时隙功率进行自动增益控制。通过检测下行输入端信号功率，根据输出功率计算下行链路增益，根据上下行链路增益平衡的原理，控制上行链路的增益。如图6所示，上下行链路均包含有放大和衰减控制单元，通过检波判断链路增益，并对链路增益进行自动控制，实现链路增益平衡控制。

四、信号合路及分离

考虑到共缆传输双通道信号之间存在干扰，采用移频技术使双通道TD-LTE信号在频率上进行分离。即对TD-LTE其中一通道信号的上下行信号分别进行变频调制, 而对另外一通道的TD-LTE信号不进行变频。同时考虑到1GHz信号在CATV线缆中传输损耗小的特点，将TD-LTE其中一个通道移频到1GHz频段，并对链路增益进行控制，变频后该系统的频率分布如图6所示。变频后TD-LTE双通道信号达到和有线电视信号在CATV线上共线传输的要求，近端单元通过混合分配器将50-750MHz的CATV信号、889~909MHz的TD-LTE通道一上行信号、934~954MHz的TD-LTE通道一下行信号、2350~2370MHzTD-LTE通道二信号进行合路，并通过CATV线进行共缆传输。

到达户内后，再通过在用户家中的远端单元分离出TD-LTE双通道信号，接入单元和覆盖单元通过各自的时隙功率进行自动增益控制，通过检测下行输入端信号功率，根据输出功率计算下行链路增益，根据上下行链路增益平衡的原则，控制上行链路的增益。双路平衡放大后通过双极化天线进行室内覆盖。而CATV信号则直接传入电视机，不影响用户观看电视节目。图7所示是系统实现一拖多的支持TD-LTE双通道传输的有源微功率分布系统。

本发明对信号混合分配器及分离器采用LC高低通组合滤波及阻抗变换对端口进行匹配设计，各端口插损、隔离度、反射系数等均满足设计要求。本发明设计中TD-LTE变频通道下变频频率选择中国电信的GSM频率上行889MHz~909MHz，下行934~954MHz，是考虑到该微功率分布系统中的信号混合分配器和分离器考虑GSM和TD-LTE通过CATV线缆传输的室内分布系统的情况，设备单元电路具有一定的兼容性，满足多种室内分布场合下的需要。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。