一种多频段信号收发系统的远端装置及多频段信号收发系统的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种多频段信号收发系统的远端装置及多频段信号收发系统。


背景技术：

2.移动通信技术从1g开始，快速演进到大规模应用的4g，以至后续5g和6g的发展，带动了移动互联网、物联网等宽带数据业务的爆炸式增长，室内作为数据业务主要发生区域，不同制式信号的覆盖就显得尤为重要，同时，由于多制式信号并存，如2g、3g、4g以至5g和6g，给传统的网络覆盖及优化带来极大的挑战。传统上，室内覆盖系统第一种方式是，采用现有的单频段光纤直放站设备，在多频段的覆盖小区采用多台设备，导致成本上升、安装复杂度提高。第二种方式是采用bbu+rru的覆盖方式，由于rru基本上都只能支持单频段，也无法满足多频段的需要，并且由于覆盖区域采用的信源可能不是同一个主设备厂家，将导致bbu无法使用，进而影响整体覆盖方案的实施。第三种方式就是现在采用的接入单元、扩展单元和射频单元的微功率室内分布系统，但由于受限于接入单元架构以及带宽因素，无法满足5g的大容量和大带宽的要求。第四种方式就是采用多频段系统产品，可以很好的满足多频段共存的大容量和大带宽要求，但是由于多个频段融合在一个系统后，单台设备功耗无法统计，这就给后续各运营商的维护带来了较大困难，尤其是当单个频段多个运营商应用时，问题更加突出。但截至目前，公开的任何资料中，还没有厂家给出解决办法，进而限制了多频段系统在室内覆盖场景中的应用。


技术实现要素：

3.根据本实用新型的一个方面，提供了一种多频段信号收发系统的远端装置，包括：信号处理和控制单元、电能计量单元和多个频段收发单元；
4.所述多个频段收发单元均与所述信号处理和控制单元相连接，每个频段收发单元分别对应不同频段的数字基带信号，每个频段收发单元预设数字基带信号的信号幅度值与输出功率值的对应关系表；
5.所述电能计量单元与外部供电电源和信号处理和控制单元相连接，用于统计外部供电电源馈入的电能数据并传输至信号处理和控制单元；
6.所述信号处理和控制模块用于获取各频段数字基带信号的信号幅度值，根据信号幅度值与对应关系表获取各频段数字基带信号的输出功率值，根据输出功率值和电能数据计算各频段数字基带信号的功耗值。
7.在一些实施方式中，所述信号处理和控制单元包括信号解析单元、幅度计算单元、功耗计量单元；
8.所述信号解析单元用于对接收到的光信号进行处理，解析出不同频段的数字基带信号，输出至对应频段的频段收发单元；
9.所述幅度计算单元与信号解析单元相连接，用于计算不同频段的数字基带信号的
信号幅度值并输出至功耗计量单元；
10.所述功耗计量单元与所述电能计量单元和幅度计算单元相连接，根据信号幅度值与对应关系表获取各频段数字基带信号的输出功率值，根据输出功率值和电能数据计算各频段数字基带信号的功耗值。
11.在一些实施方式中，所述信号处理和控制单元还包括信号组合单元，设置在信号解析单元与频段收发单元之间，用于根据多个频段收发单元的处理带宽将不同频段的数字基带信号组合成与频段收发单元的处理带宽相适配的信号后输出。
12.在一些实施方式中，还包括供电模块，所述供电模块连接所述电能计量单元的电能输出端，所述供电模块用于为信号处理和控制单元、电能计量单元和多个频段收发单元提供需求的工作电压。
13.在一些实施方式中，还包括接口板模块，所述接口板模块与所述供电模块相连接，并与信号处理和控制单元、电能计量单元和多个频段收发单元相连接以实现供电。
14.在一些实施方式中，还包括合分路单元，所述合分路单元连接在多个频段收发单元的信号输出端。
15.在一些实施方式中，所述信号处理和控制单元包括mcu芯片，电能计量单元包括电能表。
16.在一些实施方式中，所述信号处理和控制单元通过rs485总线与电能计量单元连接。
17.根据本实用新型的第二方面，提供一种多频段信号收发系统，包括近端装置和如上述所述的远端装置，所述近端装置与所述远端装置中的信号处理和控制单元相连接；所述近端装置用于将接收到的外部网络的信号进行处理后传输至信号处理和控制单元。
18.在一些实施方式中，所述近端装置能够同时与多个远端装置相连接并进行信号传输。
19.根据本实用新型提供的装置和系统，克服了现有室内覆盖场景中，各产品系统存在难以单独计算功耗的缺点，能够满足多频段信号收发系统(多业务共存时的室内覆盖系统)的各频段信号的功耗统计要求。
附图说明
20.图1为本实用新型一些实施方式的多频段收发系统的结构框图；
21.图2为本实用新型一些实施方式的多频段收发系统的远端装置的信号处理和控制单元的结构框图；
22.图3为本实用新型一些实施方式的信号组合单元的信号处理过程示意图；
23.图4为本实用新型一些实施方式的电能计量单元、供电模块的连线图；
24.图5为本实用新型一实施方式的多频段收发系统的功耗计量方法的流程图；
25.图6为本实用新型另一实施方式的多频段收发系统的功耗计量方法流程图；
26.图7为本实用新型另一实施方式的多频段收发系统的功耗计量方法后续流程图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
28.图1示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的多频段收发系统的远端装置100。如图所示，该远端装置100包括信号处理和控制单元110、电能计量单元120和多个频段收发单元130、合分路单元140、供电模块150和接口板模块160；
29.如图2所示，信号处理和控制单元110包括信号解析单元111、幅度计算单元112、功耗计量单元113和信号组合单元114；信号解析单元111用于对接收到的光信号进行处理，解析出不同频段的数字基带信号，具体的，信号解析单元111可以按照cpri/ecpri协议解析后，解析出不同频段的数字基带信号，如频段1信号
…
频段m信号。具体实现时，信号处理和控制单元110主要基于fpga+mcu或者带有mcu功能的fpga芯片实现所有子单元的算法和功能，本发明实施例中采用了带有mcu功能的fpga型号为xczu6cg实现。
30.幅度计算单元112，用于对不同频段的数字基带信号进行信号幅度值采集，幅度计算单元112与信号解析单元111相连接，对信号解析单元111解析出来的数字基带信号进行信号幅度值计算。
31.信号解析单元111还与信号组合单元114相连接，信号组合单元114设置于信号解析单元111与频段收发单元之间，用于根据多个频段收发单元的处理带宽将不同频段的数字基带信号组合成与频段收发单元的处理带宽相适配的信号后输出至对应的频段收发单元。
32.频段收发单元130数量为多个，如频段收发单元1
…
频段收发单元n，每个频段收发单元130均与信号处理和控制单元110相连接，具体是与信号组合单元114相连接，每个频段收发单元130对应不同频段的数字基带信号，即各频段收发单元130具有对应不同频段的数字基带信号处理通道，具体的，各频段收发单元130的处理带宽，是根据射频器件处理带宽能力决定的。
33.如图3所示，信号组合单元114根据频段收发单元130的处理带宽对各频段信号重新组合时，会把各频段数字基带信号先通过数字变频后，再进行相加方式实现。图3中的数字基带信号的频段只是示意，并不代表必须采用某几个固定频段相加，而是根据实际多频段收发系统中包含频段信息以及射频器件处理带宽能力决定。
34.可选择的，多个频段收发单元130中也可以有一些频段收发单元130直接与信号解析单元111相连接，即信号解析单元111解析出的数字基带信号直接传输至频段收发单元130，不需要经过信号组合单元114重新组合。频段收发单元130对输入的数字基带信号进行处理，将数字基带信号处理为射频信号，并进行功率放大后输出。
35.进一步地，各个频段收发单元130中还预设有该频段收发单元130对应频段的数字基带信号的信号幅度值与其输出功率的对应关系表。对应关系表是产品设计时，系统人员提前规定好并预先设置到频段收发单元130中的，对应关系表能够被信号处理和控制单元110读取，在得知其中一个值的情况下，可以通过对应关系表得出对应的另一个值，例如，幅度计算单元112采集到数字基带信号的信号幅度值后，能通过查找对应关系表，得到与该数字基带信号的信号幅度值对应的输出功率值。在系统中预设数字基带信号的信号幅度值与输出功率值的对应关系表，包括：确定多个频段收发单元130的最大输出功率；确定多个频段收发单元130的最大输出功率对应的各频段数字基带信号的信号幅度值。可选择的，当频段收发单元130的最大输出功率对应多个频段的数字基带信号时，最大输出功率均分给多个频段的数字基带信号的信号幅度值。
36.功耗计量单元113与电能计量单元120和幅度计算单元112相连接，能够获取幅度计算单元112采集到的不同频段的数字基带信号的信号幅度值，能够获取电能计量电源的电能数据，还能够获取多个频段收发单元130中预设的对应关系表，根据信号幅度值与对应关系表获取对应频段的数字基带信号的输出功率值，根据输出功率值和电能数据计算不同频段的数字基带信号的功耗值。
37.电能计量单元120与外部供电电源和信号处理和控制单元110相连接，用于统计外部供电电源馈入的电能数据并传输至信号处理和控制单元110；外部供电电源可以是直流电源或交流电源，优选为交流220v电源。如图4所示，电能计量单元120的电能输入端l连接外部供电电源的火线，电能经过磁环后从电能计量单元120的电能输出端l输出至供电模块150，电能计量单元的端口n连接外部供电电源的零线。外部供电电源先进入电能计量单元120，电能计量单元120对馈入的电能进行计算，并传输至信号处理和控制单元110，具体的，电能计量单元120通过rs485总线与信号处理和控制单元110中的功耗计量单元113相连接以实现电能数据的传输。具体实现时，电能计量单元120主要基于mcu+电能计量器件电路，实现对远端装置110当前时刻电能计量数据和前一个时刻的电能计量数据记录，本发明实施例中采用的mcu为atsam3s4ba，电能计量器件为im1281b。
38.如图4所示，供电模块150，供电模块150与电能计量单元120和接口板模块160相连接相连接，供电模块150用于为整个远端装置100中的各个部分提供工作需求的电压，供电模块150将电源转换成适合各个部分供电需求的类型，供电模块150通过接口板模块160与信号处理和控制单元110、电能计量单元120、多个频段收发单元130、合分路单元140相连接以对其供电。具体的，供电模块150的电能输入端l与电能计量单元120的电能输出端l相连接，供电模块150的端口n连接外部供电电源的零线，供电模块的端口gnd接地。供电模块150将输入的电能转换成适合各个部分供电需求的类型后通过接口板模块160供电。供电模块150通常采用220v转48v或者220v转28v或者48v转28v规格实现，接口板模块160的电源分发通路数大于等于所有需要供电的单元/模块的数量，同时每一路电源分发通路都具有短路保护及限流保护功能。
39.合分路单元140，合分路单元140连接在多个频段收发单元130的信号输出端，用于对频段收发单元130处理后的射频信号进行合路，合路后的信号进入室内覆盖区域，具体的，合分路单元140合成后的信号可以是一路，也可以是多路，优选的，通常采用两路。
40.图1示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的多频段收发系统，包括近端装置200和如上述的远端装置100，近端装置200与远端装置100中的信号处理和控制单元110相连接；近端装置200用于将接收到的外部网络的信号进行处理后传输至信号处理和控制单元110；近端装置200与远端装置100可以通过光纤连接。
41.如图1和图2所示，以下是多频段收发系统的信号处理过程：
42.外部网络的频段1信号
…
频段m信号进入到多频段收发系统时，先进入近端装置200，外部网络可以是各频段基站直接耦合、各频段空间无线接收装置、2g、3g、4g或者nb－iot信号的bbu，也可以是5g信号的du等。具体的，频段1信号
…
频段m信号可以是2g、3g、4g、5g或者nb－iot信号的任意一种制式或者多种制式组合。频段1信号
…
频段m信号可以是归于属于同一个运营商或者多个运营商。
43.近端装置200对进入的频段1信号
…
频段m信号进行信号转换，提取出各频段数字
基带信号，然后把各频段数字基带信号，按照cpri/ecpri协议进行数据打包处理成数字光信号，经过光纤，传输至远端单元中的信号处理和控制单元110。具体的，近端装置200可以带多条光纤，能够把数据传输至多个远端装置100中，最多可以传输4个远端装置100，光纤数据速率为10gbps或者25gbps。
44.信号处理和控制单元110接收到近端装置200传输过来的光信号后，信号解析单元111按照cpri/ecpri协议解析后，解析出不同频段的数字基带信号(频段1信号
…
频段m信号)，即信号解析单元111基于与近端装置200相同的协议对数据进行解析，解析得到数字基带信号的与近端装置200接收外部网络的信号的频段一一对应。
45.信号解析单元111解析出不同频段的数字基带信号后传输至幅度计算单元112，幅度计算单元112采集各频段数字信号当前时刻的信号幅度值，并将信号幅度值传输至功耗计量单元113。
46.信号组合单元114再根据个频段收发单元130处理带宽不同，把个频段的数字基带信号重新组合相加为不同带宽的数字基带信号输出至对应频段的频段收发单元130。
47.频段收发单元130的对进入的数字基带信号处理为射频信号，并进行功率放大后，再通过各频段合分路单元140，合成后进入室内覆盖区域。
48.上述的处理过程具有逆向过程，即把从室内覆盖区域得到的逆向信号，传输回各频段基站、各频段空间无线接收装置、2g、3g、4g或者nb－iot信号的bbu，或5g信号的du等，从而实现完整的多频段信号室内区域的覆盖。
49.图5示意性地根据本实用新型的一种实施方式的多频段信号收发系统的功耗计量方法，包括如下步骤：
50.s501：对接收到的光信号进行处理，解析出不同频段的数字基带信号；
51.具体的，信号解析单元111根据相关协议对接收到的光信号进行协议解析后，解析出不同频段的数字基带信号(频段1信号
…
频段m信号)。
52.s502：获取不同频段的数字基带信号的信号幅度值；
53.具体的，幅度计算单元112采集各频段数字信号当前时刻的信号幅度值，并将信号幅度值传输至功耗计量单元113。在单位时间内，仅需要获取一次各频段的基带信号的信号幅度值，以当前时刻采集到的信号幅度值作为单位时间内的基准，单位时间可以是当前时刻与前一个时刻之间的时间差单位时间可以是一小时、一天
……
，可由使用者按需求设定。
54.s503：根据信号幅度值获取对应频段的数字基带信号的输出功率值；
55.具体的，功耗计量单元113获取多个频段收发单元130中预设的对应关系表，根据信号幅度值与对应关系表获取对应频段的数字基带信号的输出功率值。
56.在系统中预设数字基带信号的信号幅度值与输出功率值的对应关系表具体实现为：确定多个频段收发单元130的最大输出功率；确定多个频段收发单元130的最大输出功率对应的各频段数字基带信号的信号幅度值。
57.可选择的，当频段收发单元130的最大输出功率对应多个频段的数字基带信号时，最大输出功率均分给多个频段的数字基带信号的信号幅度值。
58.s504：获取单位时间内的馈入系统的电能数据；
59.具体的，功耗计量单元113从电能计量单元120获取电能数据，功耗计量单元113通过rs485总线，从电能计量单元120获取当前时刻的电能计量数据和前一个时刻的电能计量
数据，并将当前时刻的电能计量数据与前一个时刻的电能计量数据的差值作为当前的电能数据。
60.s505：根据电能数据和输出功率值计算单位时间内对应频段的数字基带信号的功耗值。
61.具体的，功耗计量单元113将电能数据作为总功耗值，基于当前时刻各频段的数字基带信号的输出功率值之间的比值，进行功耗分摊计算，得出每个频段的数字基带信号的功耗值。
62.本实用新型的多频段信号收发系统的功耗计量方法，克服了现有室内覆盖场景中，各产品系统存在难以单独计算功耗的缺点，能够满足未来5g时代中，nb－iot、2g、3g、4g、wlan等多业务共存时对室内覆盖系统的功耗统计要求。
63.如图6所示，在一些其他的实施方式中，由于频段1信号
…
频段m信号可以是归于属于同一个运营商或者多个运营商，因此，需要对各频段信号分子带进行功耗计量。图6示意性地根据本实用新型的另一种实施方式的多频段信号收发系统的功耗计量方法包括如下步骤：
64.s601：确定不同频段的信号的归属运营商信息；
65.具体的，在步骤s601中，频段1信号
…
频段m信号在进入近端装置200前，已将频段号和归属运营商信息进行关联，并在频段1信号
…
频段m信号进入近端装置200、远端装置100的信号处理过程中，均将频段号与归属运营商信息的关联信息同步传递。
66.s602：对接收到的光信号进行处理，解析出不同频段的数字基带信号；
67.s603：获取不同频段的数字基带信号的信号幅度值；
68.s604：根据信号幅度值获取对应频段的数字基带信号的输出功率值；
69.s605：把归属与同一运营商的所有频段的数字基带信号对应的输出功率值相加，得到每个运营商所有频段信号的输出功率总值；
70.s606：获取单位时间内的馈入系统的电能数据；
71.s607：把电能数据作为总功耗值，基于每个运营商的输出功率总值之间的比值，进行功耗分摊计算，得到单位时间内每个运营商所有频段信号的功耗值。
72.通过将各频段的信号与归属运营商信息相关联，能够实现区分运营商进行各频段信号的功耗统计，克服了现有技术中各个运营商的频段信号的功耗无法统计的问题。
73.进一步的，如图7所示，多频段信号收发系统的功耗计量方法，在s606步骤之后，还包括以下步骤：
74.s701：根据多个单位时间内每个运营商所有频段的信号对应的功耗值，进行相加，得到更长时间的每个运营商所有频段的信号对应的功耗值。
75.s702：将每个运营商所有频段的信号对应的功耗值清零，继续进行下一阶段功耗值计算。
76.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。