首页 / 专利库 / 电子零件及设备 / 放大器 / 功率放大器 / 便携式多频段基站设备

便携式多频段基站设备

阅读:665发布:2024-01-11

专利汇可以提供便携式多频段基站设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种便携式多频段基站设备,包括金属壳体、射频子系统板卡和 基带处理 子系统板卡。射频子系统由外置宽带天线发射和接收UL或DL 信号 ,通过环形器隔离发射和接收信号,接收通路由宽带低噪声 放大器 、功分器、带通型 滤波器 和前后两级SPnT射频 开关 组成,将接收信号传送给双路收发器,发射通路由 功率放大器 连接到环形器。双路收发器通过FMC 接口 连接基带处理子系统,射频和基带板卡封装在一个完整的金属壳体中,基带处理子系统的FPGA通过PCI-E接口与用户PC连接。有益效果是能够支持国内所有运营商的全部通信制式和频段,大大拓展了便携式基站设备在外场环境下的应用范围。也可以通过PCI-E接口直接和台式电脑或 笔记本电脑 集成装配,实现更加直接和便捷的应用。,下面是便携式多频段基站设备专利的具体信息内容。

1.一种便携式多频段基站设备,包括金属壳体、射频子系统和基带处理子系统,射频子系统和基带处理子系统各是单独的板卡,其特征在于:所述的射频子系统,最前端为外置宽带天线,外置天线通过射频线缆与射频子系统板卡连接,发射和接收的两个相反方向信号通过环形器进行隔离并分配到其各自的射频通路上,接收通路先经过宽带低噪声放大器放大,宽带低噪声放大器通过基带处理板卡的ARM或FPGA控制其增益,放大后的信号通过一个功分器平均分配成RX1和RX2两支接收通路,RX1和RX2接收通路利用前级SPnT射频开关分配成n支接收子通路,每支接收子通路上串联不同频段的带通型滤波器,n支接收子通路再经后级SPnT射频开关选择其中一个频带的信号传送给双路收发器,且每级SPnT射频开关均由基带处理板卡上的ARM或FPGA控制其逻辑选择其中某一支子通路进行信号传输,双路收发器通过FMC接口连接基带处理子系统FPGA,且封装在一个完整的金属壳体中,基带处理子系统的FPGA通过PCI-E接口与用户PC连接。
2.如权利要求1所述的便携式多频段基站装备,其特征在于:所述的RX1和RX2通路的子通路接收频段的划分为,RX1通路主要负责接收以FDD方式工作的终端发射的UL信号,同时也接收部分以TDD方式工作的终端和基站发射的UL/DL信号;RX2通路主要负责接收与RX1通路对应的以FDD方式工作的基站发射的DL信号,同时也接收另一部分以TDD方式工作的终端和基站发射的UL/DL信号。

说明书全文

便携式多频段基站设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种便携式频段基站设备,特别涉及一种便携式多频段基站设备。

背景技术

[0002] 目前市场上已有的便携式基站设备,大多只能支持某个运营商的特定的单一频段,这主要是由于其采用双工器(Duplexer)作为分离上/下行信号的枢纽,双工器本身的带宽较窄,这成为了限制现有便携式基站的一个硬件瓶颈。随着国内4G LTE移动通信网络的正式商用,我国移动通信频段日益丰富,无线环境也日趋复杂。现有便携式基站设备已经无法满足运营商、网络优化和网络监管等工程技术人员的现场使用需求,而且现有便携式基站设备只能和小区内的手机进行上/下行的双向通信,不能同时接收本小区内其它基站的下行信号,无法进行伪基站的监测等复杂应用。

发明内容

[0003] 为了提高便携式基站设备的工作带宽、拓展其应用领域,本发明提供一种便携式多频段基站设备,能够支持国家无线电委员会和工信部为中国移动、中国联通和中国电信三大运营商规划的全部2G/3G/4G LTE频段,还可以同时接收小区内其它基站的下行信号,具体技术方案是,一种便携式多频段基站设备,包括金属壳体、射频子系统和基带处理子系统,射频子系统和基带处理子系统各是单独的板卡,其特征在于:所述的射频子系统,最前端为外置宽带天线,外置天线通过射频线缆与射频子系统板卡连接,发射和接收的两个相反方向信号通过环形器进行隔离并分配到其各自的射频通路上,接收通路先经过宽带低噪声放大器放大,宽带低噪声放大器通过基带处理板卡的ARM或FPGA控制其增益,放大后的信号通过一个功分器平均分配成RX1和RX2两支接收通路,RX1和RX2接收通路利用前级SPnT射频开关分配成n支接收子通路,每支接收子通路上串联不同频段的带通型滤波器,n支接收子通路再经后级SPnT射频开关选择其中一个频带的信号传送给双路收发器,且每级SPnT射频开关均由基带处理板卡上的ARM或FPGA控制其逻辑选择其中某一支子通路进行信号传输,双路收发器通过FMC接口连接基带处理子系统FPGA,且封装在一个完整的金属壳体中,基带处理子系统的FPGA通过PCI-E接口与用户PC连接。
[0004] 所述的RX1和RX2通路的子通路接收频段的划分为,RX1通路主要负责接收以FDD方式工作的终端发射的UL信号,同时也接收部分以TDD方式工作的终端和基站发射的UL/DL信号;RX2通路主要负责接收与RX1通路对应的以FDD方式工作的基站发射的DL信号,同时也接收另一部分以TDD方式工作的终端和基站发射的UL/DL信号。
[0005] 本发明的有益效果是能够支持国内所有运营商的全部通信制式和频段,大大拓展了便携式基站设备在外场环境下的应用范围。也可以通过PCI-E接口直接和台式电脑或笔记本电脑集成装配,实现更加直接和便捷的应用。附图说明
[0006] 图1是本发明的系统硬件架构图。
[0007] 图2是本发明的RX1通路十频段划分图。
[0008] 图3是本发明的RX2通路十频段划分图。
[0009] 图4是传统便携式基站设备的硬件架构图。
[0010] 图5是国内三大运营商主要移动通信频段划分表。

具体实施方式

[0011] 下面结合实施例作进一步说明。
[0012] 如图1所示,系统主要分为射频和基带处理两大子系统,基带处理子系统由FPGA+DSP搭配完成数字信号的调制解调和编解码,由ARM单片机实现对电路中各单元的控制,该板卡由PCI-E高速数字接口与PC机主板相连接以实现调制/解调数字信号的传输。由于该部分和传统型基站设备的基带处理系统硬件架构一致,不属于本发明的独特技术要点,故在此不做详细阐述。射频子系统的硬件架构是区别于传统型便携式基站设备的根本所在,以下详加讨论。
[0013] 射频子系统和基带处理子系统各是单独的板卡,两者通过FMC接口相连,且封装在一个完整的金属壳体中。
[0014] 射频子系统的最前端采用一颗800MHz至2.7GHz的外置宽带天线接收和发射无线信号,外置天线通过SMA转N型射频线缆与射频子系统板卡连接。发射和接收两个相反方向的信号通过环形器进行隔离并分配到其各自的射频通路上,环形器为定制化产品,工作频率范围为800MHz至2.7GHz,带宽为60MHz,隔离度为40dB以上。接收通路先经过宽带低噪声放大器 (LNA) 放大,LNA通过基带处理板卡的ARM或FPGA控制其增益,可调增益范围为0dB至20dB,步进0.5dB,此处使用ADI公司的ADL5523。放大后的信号通过一个功分器平均分配成RX1和RX2两支接收通路,RX1接收通路主要用于接收以频分双工方式工作的终端发射的上行 (UL) 信号,以及某些以时分双工方式工作的终端和基站设备发射的UL/DL信号。RX2接收通路用于接收小区内其它以频分双工方式工作的基站设备发射的下行 (DL) 信号,以及补充接收RX1通路所不支持的其它一些以时分双工方式工作的终端和基站设备发射的UL/DL信号。RX1和RX2接收通路利用前级SP10T射频开关分配成10支接收子通路,每支接收子通路上串联不同频段的带通型声表面波滤波器 (SAW),RX1和RX2的每支子通路的滤波频段的划分如图3和图4所示,这些子通路的频段划分方式是本专利重点保护的对象。10支接收子通路再经后级SP10T射频开关选择其中一个频带的信号传送给双路收发器 (Transceiver),每级SP10T射频开关均由基带处理板卡上的ARM或FPGA控制其逻辑选择其中某一支子通路打开进行信号传输。
[0015] 射频子系统的核心部件是一枚双路收发的Transceiver芯片,这里使用ADI公司的AD9361射频收发器,该芯片工作频率范围是70MHz至6GHz,带宽为200kHz至56MHz,通过RX1和RX2通路的不同子通路合理的频率分割,可以直接整段接收表1所述的各个移动通信频段。比如中国移动TDD-LTE Band 40的2320MHz至2370MHz共50MHz带宽的模拟信号,在经过RX1通路的第9子通路滤波后进入AD9361的RX1端口。AD9361内部集成上/下变频器,可将接收到得模拟信号直接变频成适合ADC采样的中频信号。AD9361的RX1和RX2端口,可以分别同时接收基站的DL信号和手机的UL信号;也可以在一个端口内接收时分双工方式的UL/DL信号,再由FPGA控制的时钟同步模分离还原成UL和DL比特流。TX1作为发射端口,外接800MHz至2.7GHz的宽带功率放大器 (PA) 组成发射通路,由基带处理板卡的ARM或FPGA控制发射增益,实现基站DL信号的发射。
[0016] 主要的应用场景有以下几种。
[0017] (1) 通过接收小区内固定基站发射的DL信号,检测其运行状态是否正常。
[0018] (2) 若小区内的固定式基站设备出现异常,可使用该便携式基站设备临时代替固定式基站设备,用于和手机等移动终端的通信。
[0019] (3) 能够搜索和监测伪基站等非法设备发射的信号。
[0020] 下面以三种不同模式介绍该便携式基站设备的工作原理。
[0021] 和以频分双工方式工作的终端进行交互式通信以中国联通3G WCDMA Band 1频段为例说明其工作过程。某终端发射了一个属于
1940MHz至1955MHz频段中的某个信道的UL信号,信道带宽为5MHz。由于小区内存在其它基站设备和终端发射的各种制式及各个频段的噪声信号,所以该信号将混杂在一个很宽频带的噪声信号中。天线将接收从800MHz至2.7GHz的所有信号,包括了有用信号和噪声信号,再将该宽频带信号传输给环形器。环形器将其定向传输到接收通路。其经LNA放大后传输给功分器。功分器均匀的将其分配给RX1和RX2通路。RX2的前级SP10T射频开关受基带系统控制处于关闭状态,将阻断该信号在RX2通路的传输。RX1通路的SP10T射频开关受基带系统控制处于通道6开启状态。第6子通路上的SAW滤波范围是1940MHz至1955MHz,经其滤波后,将有用信号提取出来传输给后级SP10T射频开关。后级SP10T射频开关受基带系统控制处于通道6开启状态,将有用信号传输给Transceiver的RX1端口。Transceiver内部完成对该射频信号的进一步放大/滤波和下变频后,经FMC接口传输给基带处理子系统的FPGA和DSP完成信号的解调/解码形成有用数据流,再将数据通过PCI-E接口传输给PC进一步处理。
[0022] 同时该便携式基站设备反方向的将属于2130MHz至2145MHz频段中的对应信道的DL信号发射给终端。这样该便携式基站设备就以频分双工方式和小区内的终端设备完成了交互式通信。
[0023] 和以时分双工方式工作的终端进行交互式通信以中国移动4G LTE Band 39频段为例说明其工作过程。某终端发射了一个1880MHz至
1900MHz频段中某个信道的UL信号,信道带宽为10MHz。该信号也将混杂在一个很宽频带的噪声信号中。天线至功分器对该宽频带信号的调理过程和调理过程和“以频分双工方式工作的终端进行交互式通信相同。功分器均匀的将其分配给RX1和RX2通路。此处,RX2的前级SP10T射频开关受基带系统控制处于关闭状态,将阻断该信号在RX2通路的传输。RX1通路的SP10T射频开关受基带系统控制处于通道7开启状态。第7子通路上的SAW滤波范围是1880MHz至1900MHz,经其滤波后,将有用信号提取出来传输给后级SP10T射频开关。
后级SP10T射频开关受基带系统控制处于通道7开启状态,将有用信号传输给Transceiver的RX1端口。Transceiver内部完成对该射频信号的进一步放大/滤波和下变频后,经FMC接口传输给基带处理子系统的FPGA,FPGA首先控制时钟同步电路抽取出该信号中UL时隙的信号,再经FPGA和DSP对该信号进行解调/解码形成有用数据流,数据通过PCI-E接口传输给PC进一步处理。
[0024] 同时该便携式基站设备在时钟同步电路的控制下将属于1880MHz至1900MHz频段中的对应信道的DL信号,在FPGA和时钟同步电路的控制下,在DL时隙发射给终端。这样该便携式基站设备就以时分双工方式和小区内的终端设备完成了交互式通信。
[0025] 接收以频分或时分双工方式工作的基站DL信号以中国电信3G CDMA2000/1xEV-DO Band Class 6频段为例说明其工作过程。某伪基站发射了一个2110MHz至2125MHz频段中某个信道的DL信号,信道带宽为5MHz。该信号将混杂在一个很宽频带的噪声信号中。天线至功分器对该宽频带信号的调理过程和调理过程和“以频分双工方式工作的终端进行交互式通信相同。功分器均匀的将其分配给RX1和RX2通路。RX1的前级SP10T射频开关受基带系统控制处于关闭状态,将阻断该信号在RX1通路的传输。RX2通路的SP10T射频开关受基带系统控制处于通道5开启状态。第5子通路上的SAW滤波范围是2110MHz至2125MHz,经其滤波后,将有用信号提取出来传输给后级SP10T射频开关。后级SP10T射频开关受基带系统控制处于通道5开启状态,将有用信号传输给Transceiver的RX2端口。Transceiver内部完成对该射频信号的下变频和进一步放大/滤波后,经FMC接口传输给基带处理子系统的FPGA和DSP完成信号的解调/解码形成有用数据流,再将数据通过PCI-E接口传输给PC进一步处理。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈