3g寬帶數位化超遠程無線傳輸系統的製作方法
2023-11-30 15:02:26 1
專利名稱：3g寬帶數位化超遠程無線傳輸系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信領域，特別是一種基於3G的超遠程無線傳輸的通信系統。
背景技術：
目前地處偏遠山區的寬帶用戶數量較少，由於與外界溝通困難，消息較為閉塞，不能及時了解實事狀況，給信息傳播產生了較大障礙。究其原因主要是由於運營商在寬帶網絡建設方面存在的缺陷，目前寬帶的接入只能通過電纜引入實現，這就造成了運營商在建設初期的高成本投入，而且在後期的維護以及網絡資源擴展方面都較為困難，對於運營商來說投入的成本遠遠高於寬帶的使用費。3G是第三代移動通信技術的簡稱，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通信技術，能夠同時傳送聲音及數據信息。目前國內的3G通信網絡支持國際電聯確定的三個無線接口標準，分別是中國電信的CDMA2000、中國聯通的WCDMA以及中國移動的TD-SCDMA。CDMA使用碼分擴頻技術，先進功率和話音激活至少可提供大於3倍GSM的網絡容量，業界已經將CDMA技術作為3G的主流技術。目前電信和移動運營商建立的3G移動通信系統是採用基站配合服務天線的方式進行無線信號覆蓋，其中基站與各服務天線之間均採用高頻頻段進行信息傳輸，根據菲涅爾理論R=O. 5( XD)，其中λ為波長，D為兩天線之間直線距離，當兩天線直線距離固定時，菲涅爾半徑隨著頻率的減小而增大。當採用高頻傳輸時，菲涅爾的半逕自然減小，造成空間傳播損耗過大，繞射能力減弱，因此目前的無線網絡傳輸僅局限於可視距離內的覆蓋，遠遠不能滿足丘陵、山區以及森林等地區的覆蓋率。再加上通信頻率資源的有限性，運營商必須利用有限的頻率資源去保證無線通信業務的持續發展。因此如何建立一種3G無線超遠程傳輸系統，快速實現低成本寬帶接入偏遠地區成為亟待解決的問題。
實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題是提供一種3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，能夠進行超遠程傳輸，以提高無線網絡信號在多丘陵、山區以及森林地帶的覆蓋率，解決快速實現低成本寬帶接入偏遠地區的問題。為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案如下。3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，包括設置在基站上用於將高頻信號轉變為中頻信號的近端機、設置在服務站上用於將中頻信號還原為高頻信號的遠端機以及設置在用戶端的WCDMA數據卡，所述近端機與遠端機之間通過中繼天線互相通信，中繼天線的傳輸頻率採用中頻帶寬；所述WCDMA數據卡與服務站之間通過服務天線進行信息傳輸。所述近端機的具體結構為所述近端機包括雙工器I、雙工器II、以及設置在雙工器I和雙工器II之間的射頻信號處理模塊I ;所述雙工器I與基站間通過無線通信網絡互相通信，雙工器II通過中繼天線與遠端機之間互相通信；所述射頻信號處理模塊I包括可控射頻衰減器、FPGA I、下變頻模塊I、低噪聲功率放大器I和無源濾波器I，所述雙工器I的輸出端依次經可控射頻衰減器、FPGA I、下變頻模塊I、無源濾波器I與雙工器II的輸入端連接；所述雙工器II的輸出端依次經無源濾波器I、低噪聲功率放大器I、FPGA I、可控射頻衰減器與雙工器I的輸入端連接。所述遠端機的具體結構為所述遠端機包括雙工器III、雙工器IV以及設置在雙工器III、雙工器IV之間的射頻信號處理模塊II，所述雙工器III與近端機之間通過中繼天線互相通信，雙工器IV與服務站之間通過無線通信網絡互相通信；所述射頻信號處理模塊II包括無源濾波器II、低噪聲功率放大器II、FPGA II、上變頻模塊和下變頻模塊II，所述雙工器III的輸出端依次經無源濾波器II、低噪聲功率放大器II、FPGA II、上變頻模塊與雙工器IV連接，所述雙工器IV的輸出端依次經低噪聲功率放大器II、FPGA II、下變頻模塊II、無源濾波器II與雙工器III的輸入端連接。本實用新型的改進在於所述下變頻模塊I和下變頻模塊II中均設置有中頻混頻器，所述中頻混頻器均採用用於將190(Γ2200ΜΗζ的高頻信號轉換為230MHz中頻信號的混頻器。本實用新型的進一步改進在於所述無源濾波器I和無源濾波器II均採用數字濾波器。由於採用了上述技術方案，本實用新型取得的技術進步如下。本實用新型基於WCDMA接口標準，通過在目前現有的基站上安裝近端機，在偏遠地區的服務塔上安裝遠端機，實現無線通信的超遠程傳輸，無需鋪設電纜即可解決偏遠山區的3G寬帶接入問題，提高無線網絡信號在多丘陵、山區以及森林地帶的覆蓋率。本實用新型的近端機採用飛地壓擴技術以及數字微波通信技術將佔用較大帶寬的WCDMA/GSM/DCS通信信號通過數字中頻處理技術移至較窄的230MHz左右的頻帶進行遠距離傳輸，通過超遠距離的中繼傳輸後，再經近端機將230MHz的中頻信號還原成190(Γ2200ΜΗζ頻段的WCDMA/GSM/DCS信號，最後通過服務天線覆蓋整個區域。本實用新型由於採用了 230MHz左右的中頻信號進行中繼傳輸，因此具有良好的傳輸和繞過障礙物的特性，減少了空間傳輸的衰耗，使傳輸距離以及菲涅爾繞射半徑大大增加。本實用新型中繼傳輸的中繼頻率設置為可以以50kHz為步長進行調整的方式，可提高本實用新型的抗幹擾能力以及通用性。無源濾波器採用數字濾波器具有較高的帶外抑制作用，使得本實用新型在使用過程中，有效避免鄰頻幹擾以及減少中繼傳輸的頻率資源。
圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。一種3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，如圖I所示。包括近端機、遠端機以及WCDMA數據卡，近端機安裝在基站上，遠端機安裝在服務站上，WCDMA數據卡安裝在用戶端。近端機與遠端機之間通過中繼天線互相通信，中繼天線的傳輸頻率為230MHz，WCDMA數據卡與服務站之間通過服務天線互相通信。基站發射的190(Γ2200ΜΗζ高頻WCDMA/GSM/DCS信號經近端機處理後變為230M頻段的中頻信號，中頻信號經中繼天線傳輸給服務站上的遠端機，遠端機將接收到的230M頻段的中頻信號上變頻為190(Γ2200ΜΗζ高頻WCDMA/GSM/DCS信號後，發送給服務站，服務站通過服務天線再將高頻信號傳輸給用戶端的WCDMA數據卡，便能夠實現3G寬帶無線信號接入，供用戶上網瀏覽網站信息。當用戶需要發布信息時，WCDMA數據卡將用戶發布的信息通過服務天線發送給服務站，服務站再將接收的信號發送給遠端機，當遠端機接收到服務站上發射的190(Γ2200ΜΗζ高頻WCDMA/GSM/DCS信號時，將其下變頻為230M頻段的中頻信號，再經中繼天線傳輸給基站上的近端機，近端機再將中頻信號進行處理後，傳送至基站。從此便可實現基站與用戶間的互相通信，完成超遠距離的無線網絡覆蓋。本實用新型的近端機包括雙工器I、雙工器II、以及設置在雙工器I和雙工器II之間的射頻信號處理模塊I。雙工器I與基站間通過無線通信網絡互相通信，雙工器II通過中繼天線與遠端機之間互相通信。其中射頻信號處理模塊I包括可控射頻衰減器、FPGA I、下變頻模塊I、低噪聲功率放大器I和無源濾波器I。無源濾波器I採用數字濾波 器，可以保證近端機具有較高的帶外抑制功能。下變頻模塊I中設置有中頻混頻器，中頻混頻器用於將190(Γ2200ΜΗζ的高頻信號轉換為230MHz中頻信號。近端機信號下行工作過程近端機中雙工器I的輸出端依次經可控射頻衰減器、FPGA I、下變頻模塊I、無源濾波器I與雙工器II的輸入端連接。首先雙工器I將從基站接收的190(Γ2200ΜΗζ高頻WCDMA/GSM/DCS信號傳輸給可控射頻衰減器進行衰減，然後將衰減後的高頻信號傳遞給FPGA I進行信號處理，高頻信號在FPGA I中經過數字信道濾波、時隙靜噪、時延處理等操作後，將模擬信號轉變為數位訊號，並輸出給下變頻模塊I，下變頻模塊I中的中頻混頻器將90(Γ2200ΜΗζ的高頻信號轉換為230MHz中頻信號，並將中頻信號傳輸給無源濾波器I進行濾波處理，最後經濾波後的中頻信號通過雙工器II發送給中繼天線進行遠距離傳輸。近端機的信號上行工作過程近端機中雙工器II的輸出端依次經無源濾波器I、低噪聲功率放大器I、FPGA I、可控射頻衰減器與雙工器I的輸入端連接。首先雙工器II將接收的中頻信號送入無源濾波器I進行濾波處理，然後通過低噪聲功率放大器I進行功率放大，並傳輸給FPGA I進行數字信道濾波、時隙靜噪、時延等處理操作，同時將數位訊號轉變為模擬信號後輸出給可控射頻衰減器，可控射頻衰減器將模擬信號處理後再傳送至基站。本實用新型的遠端機包括雙工器III、雙工器IV以及設置在雙工器III、雙工器IV之間的射頻信號處理模塊II。雙工器III與近端機之間通過中繼天線互相通信，雙工器IV與服務站之間通過無線通信網絡互相通信。其中射頻信號處理模塊II包括無源濾波器II、低噪聲功率放大器II、FPGA II、上變頻模塊和下變頻模塊II。無源濾波器II同樣採用數字濾波器，可以保證遠端機具有較高的帶外抑制功能。下變頻模塊II中同樣設置有中頻混頻器，中頻混頻器用於將190(Γ2200ΜΗζ的高頻信號轉換為230MHz中頻信號。上變頻模塊中設置有上變頻混頻器，用於將230MHz中頻信號轉換為190(Γ2200ΜΗζ的高頻信號。遠端機信號下行工作過程為遠端機中雙工器III的輸出端依次經無源濾波器II、低噪聲功率放大器II、FPGA II、上變頻模塊與雙工器IV連接。首先雙工器III將接收的中頻信號送入無源濾波器II進行濾波處理，然後通過低噪聲功率放大器II進行功率放大，並傳輸給FPGA II進行數字信道濾波、時隙靜噪、時延等處理操作，同時將數位訊號轉變為模擬信號後輸出給上變頻模塊，上變頻模塊中的上變頻混頻器將230MHz中頻信號轉換為190(Γ2200ΜΗζ的高頻信號，並傳輸給服務站，服務站上的服務天線再將高頻線號傳輸給用戶。近端機信號上行工作過程為遠端機中雙工器IV的輸出端依次經低噪聲功率放大器II、FPGA II、下變頻模塊II、無源濾波器II與雙工器III的輸入端連接。首先雙工器IV將從服務站接收的190(Γ2200ΜΗζ高頻WCDMA/GSM/DCS信號傳輸給低噪聲功率放大器II進行信號處理，然後將處理後的高頻信號傳遞給FPGA I進行數字信道濾波、時隙靜噪、時延處理，並將將模擬信號轉變為數位訊號，並輸出給下變頻模塊II，下變頻模塊II中的中頻混頻器將90(Γ2200ΜΗζ的高頻信號轉換為230MHz中頻信號，中頻信號經無源濾波器II濾波後通過雙工器III發送給中繼天線進行遠距離傳輸。本實用新型的近端機與遠端機之間採用中頻中繼傳輸方式，使信號傳輸距離更遠，不僅可以廣泛應用在草原、海域、公路、鐵路沿線等地勢較為平坦的區域，還可以應用於丘陵溝壑與基站不能直視的盲區或弱覆蓋區中，230M中繼電磁波可以繞過高於收發天線100米的障礙物阻擋，具有較大的繞射半徑。本實用新型還可以採用一臺近端機互連多臺遠端機的形式，此時近端機採用無線選頻方式，可以區分空閒時隙和非空閒時隙。採用此種一拖N的方式時，由於遠端機採用數位化信號處理技術，對設備的底部噪聲有一定的抑制作用，因此信號上行時底部噪聲不會疊加。例如米用一拖六的形式時，信號上行時的底部噪聲不超過105 dBm。無線通信網絡領域中應用了本實用新型後，各用戶的接收電平值明顯提高，由原先的_105'75範圍提高到了 -65 20的範圍內，信號強度大大增強。網絡質量RQ值也穩定在O左右，無線網絡下載速率由原先的25kbit提高到了 512kbit。
權利要求1.3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，其特徵在於包括設置在基站上用於將高頻信號轉變為中頻信號的近端機、設置在服務站上用於將中頻信號還原為高頻信號的遠端機以及設置在用戶端的WCDMA數據卡，所述近端機與遠端機之間通過中繼天線互相通信，中繼天線的傳輸頻率採用中頻帶寬；所述WCDMA數據卡與服務站之間通過服務天線進行信息傳輸。
2.根據權利要求I所述的3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，其特徵在於所述近端機包括雙工器I、雙工器II、以及設置在雙工器I和雙工器II之間的射頻信號處理模塊I ;所述雙工器I與基站間通過無線通信網絡互相通信，雙工器II通過中繼天線與遠端機之間互相通信；所述射頻信號處理模塊I包括可控射頻衰減器、FPGA I、下變頻模塊I、低噪聲功率放大器I和無源濾波器I，所述雙工器I的輸出端依次經可控射頻衰減器、FPGA I、下變頻模塊I、無源濾波器I與雙工器II的輸入端連接；所述雙工器II的輸出端依次經無源濾波器I、低噪聲功率放大器I、FPGA I、可控射頻衰減器與雙工器I的輸入端連接。
3.根據權利要求2所述的3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，其特徵在於所述遠端機包括雙工器III、雙工器IV以及設置在雙工器III、雙工器IV之間的射頻信號處理模塊II，所·述雙工器III與近端機之間通過中繼天線互相通信，雙工器IV與服務站之間通過無線通信網絡互相通信；所述射頻信號處理模塊II包括無源濾波器II、低噪聲功率放大器II、FPGA II、上變頻模塊和下變頻模塊II，所述雙工器III的輸出端依次經無源濾波器II、低噪聲功率放大器II、FPGA II、上變頻模塊與雙工器IV連接，所述雙工器IV的輸出端依次經低噪聲功率放大器II、FPGA II、下變頻模塊II、無源濾波器II與雙工器III的輸入端連接。
4.根據權利要求3所述的3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，其特徵在於所述下變頻模塊I和下變頻模塊II中均設置有中頻混頻器，所述中頻混頻器均採用用於將190(Γ2200ΜΗζ的高頻信號轉換為230MHz中頻信號的混頻器。
5.根據權利要求4所述的3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，其特徵在於所述無源濾波器I和無源濾波器II均採用數字濾波器。
專利摘要本實用新型公開了一種3G寬帶數位化超遠程無線傳輸系統，包括近端機、遠端機和WCDMA數據卡，所述近端機與遠端機之間通過中繼天線互相通信，所述中繼天線的傳輸頻率採用中頻帶寬，所述WCDMA數據卡與服務站之間通過服務天線進行信息傳輸。本實用新型基於WCDMA接口標準，通過在目前現有的基站上安裝近端機，在偏遠地區的服務塔上安裝遠端機，實現無線通信的超遠程傳輸，無需鋪設電纜即可解決偏遠山區的3G寬帶接入問題，提高無線網絡信號在多丘陵、山區以及森林地帶的覆蓋率。
文檔編號H04W84/04GK202488732SQ20122013708
公開日2012年10月10日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者任曉紅, 劉海鋒, 崔浩雷, 李彥芳, 肖飛 申請人:河北人天通信技術有限公司