CN201536427U - 一种一体化基站天线系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种一体化基站天线系统，包括：天线、射频处理单元以及主控和基带处理单元；所述天线和射频处理单元通过内部线缆或接头相连，所述射频模块与主控和基带处理单元通过内部高速互联接口相连；所述射频处理单元以及主控和基带处理单元的功能分别与现有技术中的基带处理单元(BBU)以及射频拉远单元(RRU)相同。应用本实用新型所述的一体化基站天线系统，不但能够降低施工的难度和减少损耗，而且能够降低成本和故障率。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动通信技术，特别涉及一种一体化基站天线系统。
背景技术
目前，第三代移动通信系统(3G，Third-Generation CommunicationSystem)中普遍采用分布式基站，如图1所示，图1为现有分布式基站的组成结构示意图。主要包括：基带处理单元(BBU，Building Base band Unit)、射频拉远单元(RRU，Radio Remote Unit)以及天线三部分；BBU通常位于室内机房，而RRU和天线则位于室外。其中，BBU负责基带信号处理，通过光纤或E1链路连接至传输网络；RRU负责中射频信号处理，通过光纤连接至BBU，通过电缆连接至天线。对于多天线系统，如时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)系统和时分长期演进(TD-LTE，Time Division-Long Term Evolution)系统，由于存在多个天线通道，比如8个，那么就需要8根电缆，相应地，RRU上也将存在8个通道。电缆两端采用专用接头连接，并需要进行专门的防水处理以避免进水对信号造成影响，另外，还需要保证各接头连接紧密一致，以避免出现信号反射等问题，即出现接头驻波比告警，因此，在实际应用中，对工程施工的要求很高。
另外，RRU和天线间的电缆的长度通常为3～6米(m)，每根电缆加上两端接头通常会有1～2分贝(dB)的损耗；另外，信号在天线内部还需要经过耦合网络分配到各天线通道的振子上，该耦合网络也会产生1.5dB左右的损耗。因此，每个天线通道约对应3dB的总损耗，该损耗不但会导致下行功率需求增大，而且也会影响到上行接收的灵敏度。
鉴于上述问题，现有技术中又提出一种将RRU与天线进行集成的室外一体化方式，即在物理结构上将RRU置于天线背面，二者通过盲插接头相扣连接。由于无需使用图1所示电缆和接头，因此这种方式不但能够在一定程度上降低施工的难度，而且能够减少损耗。
但是，这种方式在实际应用中也会存在一定的问题，因为：RRU需要通过光纤连接至位于室内机房的BBU，而RRU和BBU之间传输的为每个天线通道的采样数据，属于基带处理的中间数据，数据流量非常大，因此，在TD-SCDMA等系统中，通常会要求每个扇区的RRU与BBU之间的光纤接口带宽至少为2.5每秒千兆比特(Gpbs)。通常，一个基站包括多个扇区，每个扇区对应一个RRU，而一个基站只包括一个BBU。因此，在实际应用中，每个RRU上至少需要设置一个2.5Gpbs的光接口器件，相应地，BBU侧就需要设置有与RRU数相同的多个光接口器件。目前，2.5Gpbs的光接口器件的研制已经比较成熟，并已经得到了广泛的应用，但高于2.5Gpbs的光接口器件则尚未成熟，价格非常昂贵。
而在实际应用中，为了节省光纤，某些情况下，可能会进行多个RRU的级联。比如，一个基站的三个扇区对应三个RRU，这三个RRU距离BBU的距离不同，分别为1公里、2公里和3公里，那么，按照通常的处理方式，这三个RRU将分别通过一条光纤连接至BBU，但也可以通过一条光纤将BBU和距离其最近的一个RRU相连，然后距离BBU次近的RRU与距离BBU最近的RRU相连，距离BBU最远的RRU与距离BBU次近的RRU相连，从而节省光纤。但这样一来，就会对RRU和BBU上应用的光器件接口提出更高的要求，比如BBU与距离其最近的RRU之间的光纤接口带宽至少要为2.5*3Gpbs，而之前已经提到，高于2.5Gpbs的光接口器件的价格非常昂贵，所以会导致成本的明显增大。
另外，在TD-LTE系统中，随着系统带宽和吞吐量的不断增加，RRU与BBU之间的光纤接口带宽要求也会不断增加，可到9.8Gpbs，而目前几乎没有成熟的10Gpbs左右的光接口器件，所以通常只能采用两个5Gpbs的光接口器件，这样，对于一个包括三个扇区的基站，RRU侧和BBU侧将分别需要使用6个5Gpbs的光接口器件，成本会非常高。
随着系统带宽和吞吐量的继续增加，上述成本问题会越来越明显。而且，由于上述高于2.5Gpbs的光接口器件的研制尚未成熟，因此也很容易出现故障。
可见，现有无论是分布式基站，还是室外一体化方式的基站，均存在不同程度的缺陷，所以均不能较好地满足实际应用的需求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种一体化基站天线系统，不但能够降低施工难度和减少损耗，而且能够降低成本和故障率。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种一体化基站天线系统，包括：天线、射频处理单元以及主控和基带处理单元；所述天线与射频处理单元通过内部线缆或接头相连，所述射频处理单元与主控和基带处理单元通过内部高速互联接口相连；
下行方向，所述主控和基带处理单元接收来自传输网络的用户业务数据，对所述用户业务数据进行基带处理，发送给所述射频处理单元；所述射频处理单元对接收到的信号进行中射频处理，转换成发射信号通过所述天线发射出去；
上行方向，所述射频处理单元对接收自天线的信号进行中射频处理，转换成基带信号发送给所述主控和基带处理单元；所述主控和基带处理单元对接收到的信号进行基带处理，生成用户业务数据发送给所述传输网络。
所述射频处理单元包括：功放和前端滤波器、射频收发信机以及数字中频子单元；所述功放和前端滤波器与射频收发信机，以及所述射频收发信机与数字中频子单元之间均通过内部线缆或接头相连；
下行方向，所述数字中频子单元对接收自所述主控和基带处理单元的信号进行数模转换，并将转换后的信号发送给所述射频收发信机；所述射频收发信机对接收到的信号进行滤波和上变频处理，得到模拟小信号发送给所述功放和前端滤波器；所述功放和前端滤波器将接收到的信号放大至所需功率，并进行滤波后发送给所述天线；
上行方向，所述功放和前端滤波器对接收自天线的信号进行滤波并放大至所需功率，然后发送给所述射频收发信机；所述射频收发信机对接收到的信号进行下变频和滤波处理，得到低频信号，发送给所述数字中频子单元；所述数字中频子单元对接收到的信号进行模数转换后发送给所述主控和基带处理单元。
所述数字中频子单元的个数为一，所述功放和前端滤波器以及所述射频收发信机的数量均与天线通道数相同，分别对应不同的天线通道。
所述射频处理单元包括：N个小型收发机，每个小型收发机对应一个天线振子，每个小型收发机的功能与所述射频处理单元相同。
所述一体化基站天线系统通过光纤或E1链路与所述传输网络相连。
所述内部线缆或接头为内部微带线电路。
所述内部高速互联接口为低压差分信号传输LVDS接口。
可见，采用本实用新型的技术方案，将天线、RRU以及BBU集成为一体化基站天线系统，从而将外部的各种接口转变为内部接口，并避免了电缆的使用，因此大大降低了施工难度，并减少了由此带来的损耗；而且，本实用新型所述方案避免了在RRU与BBU间使用光接口器件，因此大大降低了成本，并降低了由于光接口器件不成熟所带来的出现故障的机率；再有，本实用新型所述方案中将BBU集成到一体化基站天线系统中后，无需再占用机房，从而缓解了现有技术中机房资源紧张的现状。
附图说明
图1为现有分布式基站的组成结构示意图。
图2为本实用新型一体化基站天线系统实施例的组成结构示意图。
图3为将图2所示射频转换单元进一步细化后的一体化基站天线系统的组成结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中存在的问题，本实用新型中提出一种全新的一体化基站天线系统，将天线、RRU以及BBU三部分集成在一起，统一置于基站塔顶，对外按照现有方式，通过光纤或E1链路连接至传输网络。由于BBU与传输网络之间仅传送用户业务数据，系统带宽和数据吞吐量远低于BBU与RRU之间的系统带宽和数据吞吐量，因此，BBU与传输网络之间的光纤接口带宽通常仅为几十或几百Mbps即可，那么，采用2.5Gbps或1.25Gbps的光接口器件就足以满足要求。
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。
图2为本实用新型一体化基站天线系统实施例的组成结构示意图。如图2所示，包括：天线11、射频处理单元12以及主控和基带处理单元13；天线11与射频处理单元12通过内部线缆或接头相连，射频处理单元12与主控和基带处理单元13通过内部高速互联接口相连。其中，所述内部线缆或接头通常为内部微带线电路，所述内部高速互联接口通常为低压差分信号传输(LVDS，Low-Voltage Differential Signaling)接口。
主控和基带处理单元13和现有BBU的功能相同，负责主控和基带信号处理，射频处理单元12和现有RRU的功能相同，负责对基带信号进行中射频处理。具体来说，下行方向，主控和基带处理单元13接收来自传输网络的用户业务数据，对用户业务数据进行基带处理，包括编码以及调制等，然后发送给射频处理单元12；射频处理单元12对接收到的信号进行中射频处理，包括数模转换、上变频、功率放大以及滤波等，转换成发射信号通过天线11发射出去；上行方向，射频处理单元12对接收自天线11的信号进行中射频处理，包括滤波、功率放大、下变频以及模数转换等，转换成基带信号发送给主控和基带处理单元13；主控和基带处理单元13对接收到的信号进行基带处理，包括解调以及解码等，生成用户业务数据发送给传输网络。上述过程的具体实现均为现有技术。
主控和基带处理单元13通过光纤或E1链路与传输网络相连，具体连接方式与现有技术中的BBU与传输网络之间的连接方式相同。
其中，射频转换单元12中可进一步包括：功放和前端滤波器121、射频收发信机122以及数字中频子单元123。如图3所示，图3为将图2所示射频转换单元12进一步细化后的一体化基站天线系统的组成结构示意图。其中，功放和前端滤波器121与射频收发信机122，以及射频收发信机122和数字中频子单元123之间均通过内部线缆或接头相连。
下行方向，数字中频子单元123对接收自主控和基带处理单元13的信号进行数模转换，并将转换后的信号发送给射频收发信机122；射频收发信机122对接收到的信号进行滤波和上变频处理，得到模拟小信号发送给功放和前端滤波器121；功放和前端滤波器121将接收到的信号放大至所需功率，并进行滤波后发送给天线11；上行方向，功放和前端滤波器121对接收自天线11的信号进行滤波，得到正确的工作频段内的信号，并放大至所需功率，然后发送给射频收发信机122；射频收发信机122对接收到的信号进行下变频和滤波处理，得到低频信号，发送给数字中频子单元123；数字中频子单元123对接收到的信号进行模数转换等处理后发送给主控和基带处理单元13。
如图3所示，数字中频子单元123的数量通常为一个，而功放和前端滤波器121以及射频收发信机122的数量则与天线通道数相同，如图3所示，假设天线通道数为8，那么功放和前端滤波器121以及射频收发信机122的数量也均为8。
在实际应用中，还可不按图3所示处理方式，而是将射频处理单元12分解为多个由一系列小功率器件组成的小型收发机，每个小型收发机的功能均与射频处理单元12相同，每个小型收发机对应一个天线振子，也就是说，小型收发机的数目与天线振子的数目相同，可将每个小型收发机分别集成于对应的天线振子。
另外，对于现有技术中多个RRU级联存在的问题，本实用新型所述方案中，如果要对三个一体化基站天线系统进行级联，那么只需通过一条2.5Gbps或1.25Gbps的光纤甚至百兆以太网线将其中一个一体化基站天线系统与传输网络相连，三个一体化基站天线系统之间通过低速接口依次级联即可，相比于现有技术，成本可大大降低。
需要说明的是，一个基站中虽然只有一个BBU，但一个BBU内包含有多个板卡，板卡的数量与基站中的RRU数相同(每个板卡对应一个RRU)，且每个板卡的功能均相同，本实用新型所述方案中，是将不同的板卡分别集成到不同的一体化基站天线系统中。
总之，采用本实用新型的技术方案，将天线、RRU以及BBU集成为一体化基站天线系统，将外部的各种接口转变为内部接口，并避免了电缆的使用，从而大大降低了施工的难度，并减少了由此带来的损耗；而且，本实用新型所述方案中避免了在RRU与BBU间使用光接口器件，因此大大降低了成本，并降低了由于光接口器件不成熟所带来的出现故障的机率；再有，本实用新型所述方案中将BBU集成到一体化基站天线系统中后，无需再占用机房，从而缓解了现有技术中机房资源紧张的现状。另外，本实用新型所述方案虽然将一体化基站天线系统置于基站塔顶，但由于其各组成部分的面积和重量均不太大，所以完全在基站塔顶的承受范围之内。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种一体化基站天线系统，其特征在于，包括：天线、射频处理单元以及主控和基带处理单元；所述天线与射频处理单元通过内部线缆或接头相连，所述射频处理单元与主控和基带处理单元通过内部高速互联接口相连；
下行方向，所述主控和基带处理单元接收来自传输网络的用户业务数据，对所述用户业务数据进行基带处理，发送给所述射频处理单元；所述射频处理单元对接收到的信号进行中射频处理，转换成发射信号通过所述天线发射出去；
上行方向，所述射频处理单元对接收自天线的信号进行中射频处理，转换成基带信号发送给所述主控和基带处理单元；所述主控和基带处理单元对接收到的信号进行基带处理，生成用户业务数据发送给所述传输网络。
2.根据权利要求1所述的一体化基站天线系统，其特征在于，所述射频处理单元包括：功放和前端滤波器、射频收发信机以及数字中频子单元；所述功放和前端滤波器与射频收发信机，以及所述射频收发信机与数字中频子单元之间均通过内部线缆或接头相连；
下行方向，所述数字中频子单元对接收自所述主控和基带处理单元的信号进行数模转换，并将转换后的信号发送给所述射频收发信机；所述射频收发信机对接收到的信号进行滤波和上变频处理，得到模拟小信号发送给所述功放和前端滤波器；所述功放和前端滤波器将接收到的信号放大至所需功率，并进行滤波后发送给所述天线；
上行方向，所述功放和前端滤波器对接收自天线的信号进行滤波并放大至所需功率，然后发送给所述射频收发信机；所述射频收发信机对接收到的信号进行下变频和滤波处理，得到低频信号，发送给所述数字中频子单元；所述数字中频子单元对接收到的信号进行模数转换后发送给所述主控和基带处理单元。
3.根据权利要求2所述的一体化基站天线系统，其特征在于，所述数字中频子单元的个数为一，所述功放和前端滤波器以及所述射频收发信机的数量均与天线通道数相同，分别对应不同的天线通道。
4.根据权利要求1所述的一体化基站天线系统，其特征在于，所述射频处理单元包括：N个小型收发机，每个小型收发机对应一个天线振子，每个小型收发机的功能与所述射频处理单元相同。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的一体化基站天线系统，其特征在于，所述一体化基站天线系统通过光纤或E1链路与所述传输网络相连。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的一体化基站天线系统，其特征在于，所述内部线缆或接头为内部微带线电路。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的一体化基站天线系统，其特征在于，所述内部高速互联接口为低压差分信号传输LVDS接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100728 |