一种同时支持四种制式的数字光纤室内分布系统的设计

摘要

本发明提供一种同时支持四种制式的数字光纤室内分布系统，用于移动通信领域信号的优化覆盖。他包括依次连接的接入单元、扩展单元、射频单元。接入单元包括：2G双工器／滤波器，2G射频前端，3G双工器／滤波器，3G射频前端，4G双工器／滤波器，4G射频前端，本振，RJ45网口，FPGAl，CPU小系统，供电模块，4个SFP主光口。所述扩展单元包括：RJ45网口，FPGA2，CPU小系统，供电模块，1个SFP从光口，7个SFP主光口。所述射频单元包括：2G双工器／滤波器，2G功放／低噪放，2G射频前端，3G双工器／滤波器，3G功放／低噪放，3G射频前端，4G双工器／滤波器，4G功放／低噪放，4G射频前端，本振，RJ45网口，FPGA3，CPU小系统，供电模块，SFP从光口。本发明可用一套系统同时支持移动运营商的所有在运营制式的信号覆盖，减少施工难度，减少与业主的协调，同时还支持WIFI通道。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新型四模智能数字光纤室内分布系统。该系统基于数字光纤传输，同时支持第二代(GSM、DCS、CDMAlx)、第三代(WCDMA、CDMA-EVDO、TD-SCDMA)、第四代(FDDLTE、TDLTE)移动通信技术并提供百兆以太网通道供连接WIFI AP使用。

行业背景：

目前移动通信领域已经经历了第一代(模拟)、第二代(GSM、CDMAlx)、第三代(WCDMA、CDMA-EVDO、TD-SCDMA)，正在步入第四代(FDDLTE、TDLTE)。后面我们用lG、2G、3G、4G来表述第一代、第二代、第三代、第四代移动通信技术。其中1G已经被淘汰，但是2G、3G、4G将会长期并存，再加上WIFI热点，3大移动通信运营商实际上需要同时运维4种制式的网络。

在有些场合，比如密集楼宇或者大型场馆等，通过室外宏基站很难对室内进行有效的信号覆盖。这时就需要布设室内分布系统。市场上现有的室内分布系统可以分为两类，一类是采用合路器、耦合器、功分器的模拟方案，这种方案馈线成本太高，业主协调困难，网内干扰大。另一类是低速数字方案，这类方案由于采用的技术相对陈旧，只能支持2G、3G两种制式。

发明内容：

本发明要解决的技术问题，在于提供了一种四模同时工作的，支持2G、3G、4G移动通信技术以及WIFI通道的数字光纤室内分布系统。实现了以一套系统支持运营商所有业务。同时提高了信号质量，降低了施工难度。

本发明是这样实现的：

本发明四模数字光纤室内分布系统包含三种单元：接入单元、扩展单元和射频单元。所述接入单元和扩展单元连接，扩展单元可以连接射频单元，也可以再连接扩展单元。

所述接入单元包括：2G双工器／滤波器，2G射频前端，3G双工器／滤波器，3G射频前端，4G双工器／滤波器，4G射频前端，本振，RJ45网口，FPGAl，CPU小系统，供电模块，4个SFP主光口。所述2G双工器／滤波器连接到2G射频前端，再连接到所述FPGAl。所述3G双工器／滤波器连接到3G射频前端，再连接到FPGA1。所述4G双工器／滤波器连接到4G射频前端，再连接到FPGAl。所述RJ45网口连接到FPGAl。所述CPU小系统连接到FPGAl。所述4个SFP主光口均连接到FPGAl。所述本振给各射频前端和FPGAl提供本地时钟。所述电源模块给上述各部分供电。

所述扩展单元包括：RJ45网口，FPGA2，CPU小系统，供电模块，1个SFP从光口，7个SFP主光口。所述RJ45网口连接到FPGA2。所述CPU小系统连接到FPGA2。所述1个SFP从光口和7个SFP主光口均连接到FPGA2。所述电源模块给上述各部分供电。

所述射频单元包括：2G双工器／滤波器，2G功放／低噪放，2G射频前端，3G双工器／滤波器，3G功放／低噪放，3G射频前端，4G双工器／滤波器，4G功放／低噪放，4G射频前端，本振，RJ45网口，FPGA3，CPU小系统，供电模块，SFP从光口。所述2G双工器／滤波器连接到2G功放／低噪放，再连接到2G射频前端，再连接到所述FPGA3。所述3G双工器／滤波器连接到3G功放／低噪放，再连接到3G射频前端，再连接到FPGA3。所述4G双工器／滤波器连接到4G功放／低噪放，再连接到4G射频前端，再连接到FPGA3。所述RJ45网口连接到FPGA3。所述CPU小系统连接到FPGA3。所述SFP从光口连接到FPGA3。所述本振给各射频前端和FPGA3提供本地时钟。所述电源模块给上述各部分供电。

进一步的，所述接入单元、扩展单元、射频单元以星形方式组网，组网规模非常灵活。其最小网络结构为1：0：1，也就是说扩展单元可以不通过扩展单元而直接连接射频单元。最大网络结构为1：32：196，也就是1个接入单元，32个扩展单元，196个射频单元。接入单元最多可以连接4个扩展单元，每个扩展单元又可以再连接7个扩展单元，然后各个扩展单元再连接7个射频单元。

本发明具有如下优点：

本发明的2G、3G、4G、WIFI通道4个制式是同时工作的。

本发明通过选择不同的射频器件就可以支持所有的移动通信制式，包括GSM、DCS、CDMAlx、WCDMA、CDMA-EVDO、TD-SCDMA、FDDLTE、TDLTE、WIFI通道。

本发明的4G通道支持双发双收(双天线MIMO)。

本发明的WIFI通道是lOOMbps的容量，并且支持10／100Mbps自适应协议。

本发明的接入单元到射频单元之间的连接光纤的最大长度可以是3公里。这个长度是接入单元、扩展单元、射频单元之间一条光通路的光纤长度之和。

附图说明：

图1.本发明接入单元模块示意图

图2.本发明扩展单元模块示意图

图3.本发明射频单元模块示意图

图4.本发明系统结构示意图

图5.本发明射频单元连接示意图

图6.本发明(GSM+TDS-CDMA+TDLTE+WIFI)接入单元模块示意图

图7.本发明(GSM+TDS-CDMA+TDLTE+WIFI)射频单元模块示意图

具体实施方式：

下面以适合中国移动的室分产品为例说明具体实施方式。该产品需要支持GSM、TDS-CDMA，TDLTE，WIFI通道。

在这个具体实施例中，所述接入单元包括：GSM双工器，GSM射频前端，TDS-CDMA滤波器，TDS-CDMA射频前端，TDLTE滤波器，TDLTE射频前端，本振，RJ45网口，FPGAl，CPU小系统，供电模块，4个SFP主光口。所述GSM双工器连接到GSM射频前端，再连接到所述FPGA。所述TDS-CDMA滤波器连接到TDS-CDMA射频前端，再连接到FPGAl。所述TDLTE滤波器连接到TDLTE射频前端，再连接到FPGAl。所述RJ45网口连接到FPGAl。所述CPU小系统连接到FPGAl。所述4个SFP主光口均连接到FPGAl。所述本振给各射频前端和FPGAl提供本地时钟。所述电源模块给上述各部分供电。

所述扩展单元包括：RJ45网口，FPGA2，CPU小系统，供电模块，1个SFP从光口，7个SFP主光口。所述RJ45网口连接到FPGA2。所述CPU小系统连接到FPGA2。所述1个SFP从光口和7个SFP主光口均连接到FPGA2。所述电源模块给上述各部分供电。

所述射频单元包括：合路器，GSM双工器，GSM功放／低噪放，GSM射频前端，TDS-CDMA滤波器，TDS-CDMA射频前端，本振，RJ45网口，FPGA3，CPU小系统，供电模块，SFP从光口。所述GSM双工器一端连接到合路器，一端连接到GSM功放／低噪放，再连接到GSM射频前端，再连接到所述FPGA3。所述TDS-CDMA滤波器一端连接到合路器，一端连接到TDS-CDMA功放／低噪放，再连接到TDS-CDMA射频前端，再连接到FPGA3。所述TDLTE滤波器的一端的一个口连接到合路器，另一个口连接到射频口2。另一端的2个口都连接到TDLTE功放／低噪放，再连接到TDLTE射频前端，再连接到FPGA3。所述RJ45网口连接到FPGA3。所述CPU小系统连接到FPGA3。所述SFP从光口连接到FPGA3。所述本振给各射频前端和FPGA3提供本地时钟。所述电源模块给上述各部分供电。

所述接入单元的GSM射频口通过耦合器和GSM信源基站的射频口相连。所述接入单元的TDS-CDMA射频口通过耦合器和TDS-CDMA信源基站的射频口相连。所述接入单元的TDLTE的两个射频口各自通过耦合器和TDLTE信源基站的两个射频口相连。

所述扩展单元的SFP从光口和接入单元的SFP主光口通过光纤连接。所述扩展单元的SFP从光口也可以和上一级扩展单元的SFP主光口通过光纤连接。

所述射频单元的SFP从光口和扩展单元的SFP主通过光纤连接。所述射频单元的SFP从光口也可和接入单元的SFP主光口连接。所述射频单元的射频口1和双极化天线的宽带端口通过射频电缆连接。所述射频单元的射频口2和双极化天线的窄带端口通过射频电缆连接。

本发明系统工作原理：

下行工作原理：接入单元分别通过GSM射频口、TDS-CDMA射频口、TDLTE双射频口从信源基站获取射频信号。GSM信号通过双工器分路并过滤，然后输入GSM射频前端。GSM射频前端内集成了下行混频器，AD(模数)转换器，数字滤波器。从GSM射频前端出来的数字信号进入FPGAl，经过数字下变频、边带滤波后变成符合CPRI协议的码流。TDS-CDMA信号通过滤波器过滤，然后输入TDS-CDMA射频前端。TDS-CDMA射频前端内集成了下行混频器，AD转换器，数字滤波器。从TDS-CDMA射频前端出来的数字信号进入FPGAl，经过数字下变频、边带滤波后变成符合CPRI协议的码流。TDLTE的2路信号通过滤波器过滤，然后输入TDLTE射频前端。TDLTE射频前端内集成了2路下行混频器，2路AD转换器，2路数字滤波器。从TDLTE射频前端出来的数字信号进入FPGAl，经过数字下变频、边带滤波后变成符合CPRI协议的码流。从RJ45网口进来的以太网数据经过PHY芯片后也进入FPGAl，通过缓存后变成符合CPRI协议的码流。上述GSM码流、TDS-CDMA码流、TDLTE码流、WIFI通道码流分别进入FPGAl内部的CPRI模块进行打包，然后通过SFP光口输出。

接入单元的SFP光口可以连接扩展单元，也可以直接连接射频单元。扩展单元在下行方向的作用是把SFP从光口输入的CPRI数据分发到各个SFP主光口。

射频单元收到SFP光口来的CPRI格式的数据后使用FPGA3恢复出GSM码流、TDS-CDMA码流、TDLTE码流、WIFI通道码流。GSM码流经过数字上变频、边带滤波后输出到GSM射频前端。GSM射频前端内集成了数字滤波器，下行混频器，DA(数模)转换器。从GSM射频前端出来的模拟信号进入GSM功放模块进行功率放大，然后进入GSM双工器进行滤波和收发合路，然后再输出到合路器。TDS-CDMA码流经过数字上变频、边带滤波后输出到TDS-CDMA射频前端。TDS-CDMA射频前端内集成了数字滤波器，下行混频器，DA转换器。从TDS-CDMA射频前端出来的模拟信号进入TDS-CDMA功放模块进行功率放大，然后进入TDS-CDMA滤波器过滤，然后再输出到合路器。TDLTE码流经过数字上变频、边带滤波后输出到TDLTE射频前端。TDLTE射频前端内集成了2路数字滤波器，2路下行混频器，2路DA转换器。从TDLTE射频前端出来的2路模拟信号进入双路TDLTE功放模块进行功率放大，然后进入双路TDLTE滤波器过滤，然后其中一路再输出到合路器。进入合路器的3路信号合路后输出到双极化天线的宽带端口。双路TDLTE滤波器的另外一路输出信号不需要进入合路器，直接连接双极化天线的另外一个射频口-窄带端口。WIFI码流送入PHY芯片，变成以太网信号后从RJ45端口输出，连接WIFI的AP(接入点)。

上行工作原理：射频单元分别通过射频口1接收双极化天线送来的宽带上行信号，这个信号经过合路器后分成GSM、TDS-CDMA、TDLTE上行信号。射频单元口2进来的信号不需要经过合路器，直接进入TDLTE滤波器。上述GSM信号通过双工器分路并过滤，然后输入GSM低噪放，再进入GSM射频前端。GSM射频前端内集成了上行混频器，AD(模数)转换器，数字滤波器。从GSM射频前端出来的数字信号进入FPGA3，经过数字下变频、边带滤波后变成符合CPRI协议的码流。TDS-CDMA信号通过滤波器过滤，然后输入TDS-CDMA低噪放，再进入TDS-CDMA射频前端。TDS-CDMA射频前端内集成了上行混频器，AD转换器，数字滤波器。从TDS-CDMA射频前端出来的数字信号进入FPGA3，经过数字下变频、边带滤波后变成符合CPRI协议的码流。TDLTE的2路信号通过滤波器过滤，然后输入TDLTE低噪放，再进入TDLTE射频前端。TDLTE射频前端内集成了2路上行混频器，2路AD转换器，2路数字滤波器。从TDLTE射频前端出来的数字信号进入FPGA3，经过数字下变频、边带滤波后变成符合CPRI协议的码流。RJ45网口连接WIFI的AP(接入点)，从该口进来的以太网数据经过PHY芯片后也进入FPGA3，通过缓存后变成符合CPRI协议的码流。上述GSM码流、TDS-CDMA码流、TDLTE码流、WIFI通道码流分别进入FPGA3内部的CPRI模块进行打包，然后通过SFP光口输出。

射频单元的SFP光口可以连接扩展单元，也可以直接连接接入单元。扩展单元在上行方向的作用对射频CPRI数据和以太网CPRI数据不同。对射频CPRI数据来说，扩展单元对来自各个射频单元的数据进行幅度调整，然后进行矢量加法，合并成一路CPRI数据，发送到上一级扩展单元或者接入单元。对以太网CPRI数据来说，扩展单元是一个交换机，把从来自各个射频单元、上一级扩展单元或者接入单元的数据进行层二交换。

接入单元收到SFP光口来的CPRI格式的数据后使用FPGAI恢复出GSM码流、TDS-CDMA码流、TDLTE码流、WIFI通道码流。GSM码流经过数字上变频、边带滤波后输出到GSM射频前端。GSM射频前端内集成了数字滤波器，上行混频器，DA(数模)转换器。从GSM射频前端出来的模拟信号进入GSM双工器进行滤波和收发合路，然后输出到GSM端口。TDS-CDMA码流经过数字上变频、边带滤波后输出到TDS-CDMA射频前端。TDS-CDMA射频前端内集成了数字滤波器，上行混频器，DA转换器。从TDS-CDMA射频前端出来的模拟信号进入TDS-CDMA滤波器过滤，然后输出到TDS-CDMA端口。TDLTE码流经过数字上变频、边带滤波后输出到TDLTE射频前端。TDLTE射频前端内集成了2路数字滤波器，2路上行混频器，2路DA转换器。从TDLTE射频前端出来的2路模拟信号进入双路TDLTE滤波器过滤，然后输出到2个TDLTE端口。WIFI码流送入PHY芯片，变成以太网信号后从RJ45端口输出。

以上实施方式仅为本发明的一个实例而已，故不能依此限定本发明的实施范围，即依照本发明说明书内容所做的等效变化与修饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。