移动通信移频无线转发一点对多点信号分布系统 【技术领域】
本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种移动通信移频无线转发一点对多点信号分布系统。
背景技术
本世纪八十年代以来，GSM900MHz、GSM1800MHz移动通信系统在世界各地广泛应用，目前我国用户已经达到3亿户。随着我国移动通信事业的飞速发展，及对其性能要求越来越高，虽然GSM系统的基站容量很大，但其信号覆盖半径却有限，而且在移动通信网络中，蜂窝移动通信系统常常因地形、传输条件限制，不可避免地出现一些基站信号覆盖不到的盲区，在一般情况下常采用同频直放站，对需要覆盖的区域定向辐射以消除盲区或延伸基站的服务范围。由于技术的原因，常用的同频直放站存在以下几个问题：
采用同频转发直放站时，由于收、发天线(即施主天线和用户天线)传送的是同频信号，为了保证信号传输的质量，要求二者之间的隔离度(I)大于开通最大增益(Gmax)10dB以上，即I＞Gmax+10dB。一般无线同频直放站增益＞90dB，所以隔离度(I)一般要求＞100dB，这是很难实现的。特别是在平坦地形，如高速公路、住宅小区需同杆安装收发天线时是根本无法实现的。
常用的同频直放站为了满足收、发天线之间的隔离度要求，需采用与主机分离、体积较大、形状各异的定向板状天线，这将严重影响安装环境的美观，特别是高尚住宅小区是不允许的。
同频直放站一般只能实现点对点的信号覆盖，难以实现一点对多点区域的信号覆盖。
【发明内容】
针对现有技术的缺点，本发明提供了一种移动通信移频无线转发一点对多点信号分布系统及方法。
本发明的移动通信移频无线转发一点对多点信号分布系统包括移频近端机、移频远端机；基站发射的下行信号由所述地移频近端机接收并移频后发射至所述的移频远端机，移频远端机接收移频近端机发射的信号并将该信号的频率复原后发射至移动台；移动台发射的上行信号由移频远端机接收并移频后发射至移频近端机，移频近端机接收移频远端机发射的信号并将该信号的频率复原后发射至基站。
在上述系统中：
所述基站发射的下行信号的频率范围为930～960MHz，移频后的下行信号的频率范围为1805～1880MHz；所述移动台发射的上行信号的频率范围为885～915MHz，移频后的上行信号的频率范围为1710～1785MHz。
一台移频近端机对应多台移频远端机。
本发明的移动通信移频无线转发方法为：在信号的下行方向，使近端机接收到的基站信号移频后发射，再经过远端机复原才由移动台接收；在信号的上行方向，使远端机接收到的移动台的信号移频后发射，再经过近端机复原才由基站接收。
本发明的移频近端机包括施主天线、第一双工器、第一下行低噪声放大器、第一下行选频移频单元、第一下行功率放大器、第一上行低噪声放大器、第一上行选频移频单元、第一上行功率放大器、第二双工器、第一链路天线；在信号的下行方向，由施主天线接收基站的下行信号，该下行信号经第一双工器滤波进入第一下行低噪声放大器放大后分成两路，再分别由第一下行选频移频单元进行载波选频和频率搬移之后进入第一下行功率放大器进行独立功率放大，两路信号合路后经第二双工器由第一链路天线发射；在信号的上行方向，由第一链路天线接收移频远端机发射的上行信号后经第二双工器滤波后进入第一上行低噪声放大器放大后分两路，再分别由第一上行选频移频单元进行载波选频及频率复原之后进入第一上行功率放大器进行独立功率放大，两路信号合路后经第一双工器由施主天线发射。
本发明的移频远端机包括第二链路天线、第三双工器、第二下行低噪声放大器、第二下行选频移频单元、第二下行功率放大器、第二上行低噪声放大器、第二上行选频移频单元、第二上行功率放大器、第四双工器、用户天线；在信号的下行方向，由第二链路天线接收移频近端机发射的下行信号，该下行信号经第三双工器滤波进入第二下行低噪声放大器放大后分成两路，再分别由第二下行选频移频单元进行载波选频和频率复原之后进入第二下行功率放大器进行独立功率放大，两路信号合路后经第四双工器由用户天线发射；在信号的上行方向，由用户天线接收移动台发射的上行信号后经第四双工器滤波后进入第二上行低噪声放大器放大后分两路，再分别由第二上行选频移频单元进行载波选频及频率搬移之后进入第二上行功率放大器进行独立功率放大，两路信号合路后经第三双工器由第二链路天线发射。
本发明的选频移频单元由第一带通滤波器、第一混频器、第一中频滤波器、第二混频器和第二带通滤波器依次连接而成；第一带通滤波器用于允许第一载波信号通过，第一混频器用于将第一载波信号变换为中频信号，第一中频滤波器用于选取所需的载波信道，第二混频器用于将所述的中频信号变换为第一移频载波信号，第二带通滤波器用于允许第一移频载波信号通过。
在上述的选频移频单元中：
在第一混频器与第一中频滤波器之间连接有第一中频放大器，在第一中频滤波器与第二混频器之间依次连接有第二中频放大器、第二中频滤波器和第三中频放大器；第一、第二和第三中频放大器用于补偿功率损耗。
第一中频滤波器和第二中频滤波器串接以提高带外抑制度。
第一、第二中频滤波器为声表面滤波器。
第一、第二中频滤波器的中心频率为140MHz，工作带宽为200kHz。
第一和第二混频器的本振源采用恒温晶振。
所述的恒温晶振的频率为10MHz，频率稳定度≤±0.02ppm。
本发明采用移频转发方式，即收、发采用不同频段，这样就大大降低了收、发天线之间的隔离度要求，实现同杆安装。收、发天线体积小，构造简单，可以与主机箱体合为一体，实现一体化，便于安装，美化环境。同时可以实现一点对多点的信号分布，实现大范围区域的信号覆盖，降低成本。参见图1，本发明特别适用于信源复杂、切换频繁、同频干扰严重等区域的覆盖，如高速公路，密集型住宅小区等。
【附图说明】
图1为本发明的系统应用示意图；
图2为本发明的系统原理方框图；
图3为本发明的下行选频移频单元(图2中的06、07)原理方框图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图2所示，本发明移频无线转发一点对多点信号分布系统的原理方框图，其基本构成及工作原理是：
1)下行链路
由施主天线02从空间接收到GSM900MHz基站01的下行信号(930～960MHz)进入移频近端机03，经900MHz双工器04滤波进入下行支路，首先经过900MHz下行低噪声放大器05放大及分路，再由下行选频移频单元06、07进行载波选频和频率搬移(F1→F2)，以及1800MHz下行功率放大器08、09分别进行功率放大，两载波信号合路后经1800MHz双工器10，由1800MHz链路天线11将移频后的下行信号(1805～1880MHz)发射，通过空间传输由1800MHz链路天线12接收进入移频远端机13，经1800MHz双工器14滤波进入下行支路，首先经过1800MHz下行低噪声放大器15放大及分路，再由下行选频移频单元16、17进行载波选频和频率复原(F2→F1)后，由900MHz下行功率放大器18、19分别进行功率放大，两载波信号合路后，复原的下行信号(930～960MHz)经900MHz双工器20，由用户天线21发射至移动台22。
2)上行链路
移动台22发射的上行信号(885～915MHz)由用户天线21从空间接收进入移频远端机13，经900MHz双工器20滤波进入上行支路，首先经过900MHz上行低噪声放大器23放大及分路，再由上行选频移频单元24、25进行载波选频和频率搬移(f1→f2)，以及1800MHz上行功率放大器26、27分别进行功率放大，两载波合路后，经1800MHz双工器14，由1800MHz链路天线12将移频后的上行信号(1710～1785MHz)经空间发射，由1800MHz链路天线11从空间接收后进入移频近端机03，经1800MHz双工器10滤波后进入上行支路，首先经过1800MHz上行低噪声放大器28放大及分路，再由上行选频移频单元29、30进行载波选频及频率复原(f2→f1)后，由900MHz上行功率放大器31、32分别进行功率放大，两载波信号合路后，复原的上行信号(885～915MHz)经900MHz双工器04，由施主天线02经空间发射传送回基站01。
上述移频近端机03与基站01信源的耦合方式是通过施主天线02经空间耦合基站信号，除此耦合方式外，还可以通过耦合器经同轴电缆直接耦合基站信号。
上、下行选频移频单元是本发明的重要组成部分。以图3为例：下行选频移频单元06、07由900MHz带通滤波器37、混频器38、中频放大器(39、41、43)、中频滤波器(40、42)、混频器44和1800MHz带通滤波器45组成。900MHz带通滤波器的工作频带是930～960MHz，允许下行工作频带通过，阻止带外无用信号通过。混频器38先将所需的下行载波信号F1变换为中频，经中频滤波器40、42选取，中频放大器39、41、43放大后，进入混频器44将中频变换为所需的移频载波信号F2，经1800MHz带通滤波器45选取。中频滤波器的中心频率为140MHz，宽度为200kHz，正好选取一个载波信道。中频放大器39、41、43的作用是补偿带通滤波器37和中频滤波器40、42所带来的功率损耗，中频放大器41还可以用作改善两个中频滤波器40、42的阻抗匹配。混频器38的作用是将输入的下行信号F1与本振LO1混频后变换为中频信号，经中频滤波器选取所需的载波信道，本振LO1的频率根据下行信号F1需要选取的载波信道进行变换。混频器44的作用是将中频信号与本振LO2混频后将中频变换为移频载波信号F2，本振LO2的频率根据F2需要搬移至的载波信道进行变换。从而完成载波信号的选频和移频工作。
下行选频移频单元16、17和上行选频移频单元24、25、29、30与上述的下行选频移频单元06、07的组成、工作原理基本相同，只是处理的信号的工作频段不相同，此处不重复描述。
在上述的上、下行选频移频单元中本振LO1和LO2的频率稳定度必须≤±0.02ppm；中频滤波器两级串联后的带外抑制度必须保证≥76dB以上。本振源采用10MHz恒温晶振，在环境温度-30℃～+70℃的范围内，频率稳定度≤±0.02ppm，中频滤波器采用声表面滤波器，具有38dB(典型值)的带外抑制度，两级串联后的带外抑制度≥76dB。
本发明中的施主天线02、链路天线11、12和用户天线21在结构设计上采用一体化天线，天线和主机箱体组合为一个整体，实现“天线内置”，使设备外形美观，安装简便，美化安装环境。