基于PON网络的5G直放站及其控制方法与流程

基于pon网络的5g直放站及其控制方法
技术领域
1.本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种基于pon网络的5g直放站及其控制方法。

背景技术：

2.2021年末中国互联网上网人数10.25亿人，其中手机上网人数达10亿人以上。大部分人员都是用手机终端上网，虽然大部分家庭都安装了有线宽带，在家都能实现wifi上网，但移动通信对于大部分家庭来说，仍然是必不可少的需求，随着4g、5g高速网络的建设，由于需要更大的带宽，无线传输频率都选择在较高频率，分布在1800～3600mhz，因此对建筑的穿透能力也降低了，由于小区内部分位置及户型原因，造成室内信号不良的情况。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于pon网络的5g直放站及其控制方法，采用对5g射频信号通过pon网络进行接入覆盖处理，利用开发商已布好的入户光纤资源，实现了5g信号对用户的覆盖，解决了无光纤资源需重新拉光纤的难题。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于pon网络的5g直放站，其特征在于，包括主机单元和若干从机单元，所述主机单元与若干从机单元分别连接；所述从机单元设有覆盖天线、pon接口和pon输出接口，所述pon接口用于与家庭入户光纤连接，所述pon输出接口与光猫连接，所述覆盖天线于将拉远放大后的射频信号进行覆盖及将施主信号接收处理后传回主机单元。
5.进一步的，所述主机单元包括a1-主机一体化模块、a2-波分复用器、a3-波分复用器、a4-光放大器、a5-电源模块及a6-接收天线；所述a1-主机一体化模块与a2-波分复用器、a6-接收天线和a5-电源模块分别连接；所述所述a2-波分复用器还与分光器1、a3-波分复用器分别连接；所述所述a3-波分复用器的pon in口与a4-光放大器相连、a4-光放大器输出口与a3-波分复用器的pon out口相连；所述a5-电源模块与a1-主机一体化模块及a4-光放大器分别连接。
6.进一步的，所述a1-主机一体化模块包括介质双工器1、滤波器1、滤波器2、pa1、pa2、ad/da集成射频收发一体化收发器1、arm1、fpga1、主机数字光收发器1及op1-op4光模块；所述介质双工器1与a6-接收天线、滤波器1、pa2分别相连；所述滤波器1另外一端与pa1的阳极相连；所述pa1的阴极与ad/da集成射频收发一体化收发器1相连；所述ad/da集成射频收发一体化收发器1还与滤波器2、arm1及fpga1分别相连；所述fpga1还与arm1及主机数字光收发器1分别相连；所述pa2阳极与滤波器2相连；所述主机数字光收发器1与op1-op4四个光模块相连；所述op1-op4四个光模块与a2-波分复用器相连。
7.进一步的，所述主机单元设有3个接口分别为pon接入口、pon输出口及射频接入口。
8.进一步的，所述从机单元包括b1-从机一体化模块、b2-波分复用器、b3-电源模块、
b4-覆盖天线；所述的b2-波分复用器的光纤输入接口与pon入户光纤相连；所述的b2-波分复用器的光纤输出接口与家用光猫相连；所述b2-波分复用器的复用口与b1-从机一体化模块相连；所述b1-从机一体化模块除与b2-波分复用器相连外还通过射频线缆与b4-覆盖天线分别相连。
9.进一步的，所述b1-从机一体化模块包括op5光模块、从机数字光收发器1、滤波器3、滤波器4、pa3、pa4、fpga2、arm2、介质双工器2；所述op5分别与b2-波分复用器、从机数字光收发器1相连；所述从机数字光收发器1与fpga2相连；所述fpga2分别与arm2、从机数字光收发器1及ad/da集成射频收发一体化收发器2相连；所述ad/da集成射频收发一体化收发器2分别与fpga2、arm2、滤波器3及pa4阴极相连；所述滤波器3与pa3阳极相连；所述pa3阴极与介质双工器2相连；所述pa4阳极与滤波器4相连；所述滤波器4与介质双工器2相连；所述介质双工器2的输入口与b4-覆盖天线相连。
10.基于pon网络的5g直放站的入户覆盖方法，包括以下步骤：下行5g信号经a6-接收天线无线接入后通过馈线接入a1-主机一体化模块的介质双工器1；其中经过介质双工器1，将射频信号传到滤波器1进行滤波，经pa1放大后将射频信号接入ad/da集成射频收发一体化收发器1，经ad/da集成射频收发一体化收发器1的数字化处理将射频信号转成数字信号，并根据arm1程序进行进行一次滤波处理，进行滤波处理后的数字信号接入fpga1进行二次数字滤波器处理并接入主机数字光收发器1，主机光收发器1的op1-op4光模块通过数字转换λ3波长的光信号，λ3波长的光信号与λ2波长的光信号通过a2-波分复用器进行复用后接入a3-光波分复用器的in put接口，其中λ3波长信号经复用后直接输出到a3-光波分复用器的out put口，λ2波长的光信号接入a4-光放大器的pon in口后进行光放大再通过pon out口接入a3-光波分复用器，与λ2波长光信号一并通过out put口接入光分路2的输入口；光分路器2输出口通过开发商所布的光纤线缆接入家庭入户光箱线盒，波长λ2及λ3经从机单元的b2-波分复用器进行分路，其中波长λ2的光信号接入光猫，波长为λ3的光信号接入b1-从机一体化模块的op5光接口并经从机数字光收发器1将光信号转为数字信号，数字信号经fpga2进行数字滤波器后接入ad/da集成射频收发一体化收发器2进行二次数字滤波并将数字信号转成下行视频信号，下行视频信号经滤波器3滤波后接入pa3进行信号放大并接入介质双工器的tx输入接口，下行信号经介质双工器2的输出口接入b4-覆盖天线对家庭进行入户覆盖。
11.基于pon网络的5g直放站的数据上传方法，包括如下步骤：从机单元的b4-覆盖天线接到经室分系统传递过来的射频信号后，不同入户用户经b1-从机一体化模块进行射频转光信号处理后生成对应λ4-λ7波长光信号，经b2-波分复用器与光猫上行通路的λ1进行复用接入分光器输出口，经光分光器进行合路将光波长为λ1及λ4-λ7波长进行合路，光分路器2 将λ1及λ4-λ7波长的光信号接入主机单元的a3-波分复用器，其中λ4-λ7光信号经a3-波分复用器直接接入a2-波分复用器，λ1经a4-光放大器进行放大后接入接入a3-波分复用器并通过a3-波分复用器接入a2-波分复用器，a2-波分复用器将λ1光信号接入分光器1并接入机房的olt设备将用户的上传上网信号通过光网络传给其它用户，a2-波分复用器将剩余的λ4-λ7光信号接入到a1-主机一体化模块的op1-op4光模块
接口，op1-op4光模块将λ4-λ7光信号转成数字信号经主机数字光收发器1传到fpga1，fpga1对数字信号进行数字滤波处理后接入ad/da集成射频收发一体化收发器1，经ad/da集成射频收发一体化收发器1进行二次滤波后转成射频信号并接入滤波器2，经滤波器2进行射频滤波后接入pa2进行射频放大并接入介质双工器1的rx口，经外接a6-接收天线将上行信号传给。
12.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、本发明通过利用光纤入户的pon光网络，复用5g射频信号到光纤中，通过光纤入户到达入户口，再通过波分复用器将宽带信号和移动通信分离，移动信号通过入户主机里面的数字光端机解调，通过d/a恢复成射频无线信号放大后通用天线辐射出来，实现5g的信号覆盖；2、本发明从机单元采用一体化设计降低插入损耗的方法并将有源部分与天线集成到一个机箱里面，有效的提高了整机的工作效率，简化产品的加工过程，提高了产品的生产效率，机箱采用美化处理，为家庭入户覆盖可能3、本发明1台主机单元可根据实际情况带n台从机。支持原有宽带接入方式不变，主机单元安装在机房，方便取电，从机单元只需接在光猫前级，即插即用，无需重新布线。
附图说明
13.图1为本发明实施例的系统结构框图。
14.图2为本发明实施例的主机单元中的a1-主机一体化模块原理框图。
15.图3为本发明实施例的覆盖单元中的b1-从机一体化模块原理框图。
16.图4为本发明实施例的主机/从机单元中的基带处理电路连接图。
具体实施方式
17.下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
18.请参照图1，本发明提供一种基于pon网络的5g直放站，包括主机单元、从机单元；所述主机单元的一端设有3个接口，3个接口分别为pon接入口、pon输出口及射频接入口；所述从机单元的一端设有1个pon接口用于与家庭入户光纤连接；所述从机单元的另一端设有1个pon输出接口与光猫连接；所述从机单元还集成有一个覆盖天线，用于将拉远放大后的射频信号进行覆盖及将施主信号接收处理后传回主机单元。
19.在本实施例中，主机单元包括a1-主机一体化模块、a2-波分复用器、a3-波分复用器、a4-光放大器、a5-电源模块及a6-接收天线；所述a1-主机一体化模块通过光纤与a2-波分复用器相连另外一个射频接口通过射频线缆与a6-接收天线相连；所述a2-波分复用器与分光器1输出口及a1-主机一体化模块四路光口相连接；a2-波分复用器输出口与a3-波分复用器输入口相连；所述a3-波分复用器的pon in口与a4-光放大器相连、a4-光放大器输出口与a3-波分复用器的pon out口相连；所述a3-波分复用器的out put口接入分光器2输出口；所述a5-电源模块与a1-主机一体化模块及a4-光放大器相连。
20.优选的，在本实施例中，a1-主机一体化模块包括介质双工器1、滤波器1、滤波器2、pa1、pa2、ad/da集成射频收发一体化收发器1、arm1、fpga1、主机数字光收发器1及op1-op4光模块；所述介质双工器1与a6-接收天线、滤波器1、pa2的一段分别相连；所述滤波器1另外
一段与pa1的阳极相连；所述pa1的阴极与ad/da集成射频收发一体化收发器1相连；所述ad/da集成射频收发一体化收发器1与pa1、滤波器2、arm1及fpga1相连；所述fpga1与arm1、ad/da集成射频收发一体化收发器1及主机数字光收发器1相连；所述pa2阴极与介质双工器1相连；所述pa2阳极与滤波器2相连；所述主机数字光收发器1与op1-op4四个光模块相连；所述op1-op4四个光模块与a2-波分复用器相连。
21.在本实施例中，所述从机单元包括b1-从机一体化模块、b2-波分复用器、b3-电源模块、b4-覆盖天线；所述的b2-波分复用器输入有三个光纤接口；所述的b2-波分复用器的光纤输入接口与pon入户光纤相连；所述的b2-波分复用器的光纤输出接口与家用光猫相连；所述b2-波分复用器的复用口与b1-从机一体化模块相连；所述b1-从机一体化模块除与b2-波分复用器相连外还通过射频线缆与b4-覆盖天线相连。
22.在本实施例中，b1-从机一体化模块包括op5光模块、从机数字光收发器1、滤波器3、滤波器4、pa3、pa4、fpga2、arm2、介质双工器2；所述op5分别与b2-波分复用器、从机数字光收发器1相连；所述从机数字光收发器1与fpga2相连；所述fpga2分别与arm2、从机数字光收发器1及ad/da集成射频收发一体化收发器2相连；所述ad/da集成射频收发一体化收发器2分别与fpga2、arm2、滤波器3及pa4阴极相连；所述滤波器3与pa3阳极相连；所述pa3阴极与介质双工器2相连；所述pa4阳极与滤波器4相连；所述滤波器4与介质双工器2相连；所述介质双工器2的输入口与b4-覆盖天线相连。
23.在本实施例中，结合本发明专利的硬件结构及附图，对本发明专利各个单元的工作原理进行说明：如图2所示，在本发明实施例中，所述b4-覆盖天线与从机单元一体成型，外型采用与家用光猫相类似的机箱外型。
24.在本实施例中，还提供一种基于pon网络的5g直放站的入户覆盖方法，包括以下步骤：下行5g信号经a6-接收天线无线接入后通过馈线接入a1-主机一体化模块的介质双工器1；其中经过介质双工器1，将射频信号传到滤波器1进行滤波，经pa1放大后将射频信号接入ad/da集成射频收发一体化收发器1，经ad/da集成射频收发一体化收发器1的数字化处理将射频信号转成数字信号，并根据arm1程序进行进行一次滤波处理，进行滤波处理后的数字信号接入fpga1进行二次数字滤波器处理并接入主机数字光收发器1，主机光收发器1的op1-op4光模块通过数字转换λ3波长的光信号，λ3波长的光信号与λ2波长的光信号通过a2-波分复用器进行复用后接入a3-光波分复用器的in put接口，其中λ3波长信号经复用后直接输出到a3-光波分复用器的out put口，λ2波长的光信号接入a4-光放大器的pon in口后进行光放大再通过pon out口接入a3-光波分复用器，与λ2波长光信号一并通过out put口接入光分路2的输入口；光分路器2输出口通过开发商所布的光纤线缆接入家庭入户光箱线盒，波长λ2及λ3经从机单元的b2-波分复用器进行分路，其中波长λ2的光信号接入光猫，波长为λ3的光信号接入b1-从机一体化模块的op5光接口并经从机数字光收发器1将光信号转为数字信号，数字信号经fpga2进行数字滤波器后接入ad/da集成射频收发一体化收发器2进行二次数字滤波并将数字信号转成下行视频信号，下行视频信号经滤波器3滤波后接入pa3进行信号放
大并接入介质双工器的tx输入接口，下行信号经介质双工器2的输出口接入b4-覆盖天线对家庭进行入户覆盖。
25.在本实施例中，还提供基于pon网络的5g直放站的数据上传方法，包括如下步骤：从机单元的b4-覆盖天线接到经室分系统传递过来的射频信号后，不同入户用户经b1-从机一体化模块进行射频转光信号处理后生成对应λ4-λ7波长光信号，经b2-波分复用器与光猫上行通路的λ1进行复用接入分光器输出口，经光分光器进行合路将光波长为λ1及λ4-λ7波长进行合路，光分路器2 将λ1及λ4-λ7波长的光信号接入主机单元的a3-波分复用器，其中λ4-λ7光信号经a3-波分复用器直接接入a2-波分复用器，λ1经a4-光放大器进行放大后接入接入a3-波分复用器并通过a3-波分复用器接入a2-波分复用器，a2-波分复用器将λ1光信号接入分光器1并接入机房的olt设备将用户的上传上网信号通过光网络传给其它用户，a2-波分复用器将剩余的λ4-λ7光信号接入到a1-主机一体化模块的op1-op4光模块接口，op1-op4光模块将λ4-λ7光信号转成数字信号经主机数字光收发器1传到fpga1，fpga1对数字信号进行数字滤波处理后接入ad/da集成射频收发一体化收发器1，经ad/da集成射频收发一体化收发器1进行二次滤波后转成射频信号并接入滤波器2，经滤波器2进行射频滤波后接入pa2进行射频放大并接入介质双工器1的rx口，经外接a6-接收天线将上行信号传给。
26.如图4所示，主机/从机的基带处理电路由fpga（xc7a5tfgg676）、ad/da（ad80438）、mcu（stm32f207）、clk（lmk04805）、晶振（tcxo/vcxo 30.72m/61.44m）、网口、485接口、232接口、外围辅助电路等组成。
27.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

技术特征：

1.一种基于pon网络的5g直放站，其特征在于，包括主机单元和若干从机单元，所述主机单元与若干从机单元分别连接；所述从机单元设有覆盖天线、pon接口和pon输出接口，所述pon接口用于与家庭入户光纤连接，所述pon输出接口与光猫连接，所述覆盖天线于将拉远放大后的射频信号进行覆盖及将施主信号接收处理后传回主机单元。2.根据权利要求1所述的基于pon网络的5g直放站，其特征在于，所述主机单元包括a1-主机一体化模块、a2-波分复用器、a3-波分复用器、a4-光放大器、a5-电源模块及a6-接收天线；所述a1-主机一体化模块与a2-波分复用器、a6-接收天线和a5-电源模块分别连接；所述所述a2-波分复用器还与分光器1、a3-波分复用器分别连接；所述所述a3-波分复用器的pon in口与a4-光放大器相连、a4-光放大器输出口与a3-波分复用器的pon out口相连；所述a5-电源模块与a1-主机一体化模块及a4-光放大器分别连接。3.根据权利要求2所述的基于pon网络的5g直放站，其特征在于，所述a1-主机一体化模块包括介质双工器1、滤波器1、滤波器2、pa1、pa2、ad/da集成射频收发一体化收发器1、arm1、fpga1、主机数字光收发器1及op1-op4光模块；所述介质双工器1与a6-接收天线、滤波器1、pa2分别相连；所述滤波器1另外一端与pa1的阳极相连；所述pa1的阴极与ad/da集成射频收发一体化收发器1相连；所述ad/da集成射频收发一体化收发器1还与滤波器2、arm1及fpga1分别相连；所述fpga1还与arm1及主机数字光收发器1分别相连；所述pa2阳极与滤波器2相连；所述主机数字光收发器1与op1-op4四个光模块相连；所述op1-op4四个光模块与a2-波分复用器相连。4.根据权利要求1所述的基于pon网络的5g直放站，其特征在于，所述主机单元设有3个接口分别为pon接入口、pon输出口及射频接入口。5.根据权利要求1所述的基于pon网络的5g直放站，其特征在于，所述从机单元包括b1-从机一体化模块、b2-波分复用器、b3-电源模块、b4-覆盖天线；所述的b2-波分复用器的光纤输入接口与pon入户光纤相连；所述的b2-波分复用器的光纤输出接口与家用光猫相连；所述b2-波分复用器的复用口与b1-从机一体化模块相连；所述b1-从机一体化模块除与b2-波分复用器相连外还通过射频线缆与b4-覆盖天线分别相连。6.根据权利要求5所述的基于pon网络的5g直放站，其特征在于，所述b1-从机一体化模块包括op5光模块、从机数字光收发器1、滤波器3、滤波器4、pa3、pa4、fpga2、arm2、介质双工器2；所述op5分别与b2-波分复用器、从机数字光收发器1相连；所述从机数字光收发器1与fpga2相连；所述fpga2分别与arm2、从机数字光收发器1及ad/da集成射频收发一体化收发器2相连；所述ad/da集成射频收发一体化收发器2分别与fpga2、arm2、滤波器3及pa4阴极相连；所述滤波器3与pa3阳极相连；所述pa3阴极与介质双工器2相连；所述pa4阳极与滤波器4相连；所述滤波器4与介质双工器2相连；所述介质双工器2的输入口与b4-覆盖天线相连。7.根据权利要求1-6任一所述的基于pon网络的5g直放站的入户覆盖方法，其特征在于，包括以下步骤：下行5g信号经a6-接收天线无线接入后通过馈线接入a1-主机一体化模块的介质双工器1；其中经过介质双工器1，将射频信号传到滤波器1进行滤波，经pa1放大后将射频信号接入ad/da集成射频收发一体化收发器1，经ad/da集成射频收发一体化收发器1的数字化处理将射频信号转成数字信号，并根据arm1程序进行进行一次滤波处理，进行滤波处理后的数
字信号接入fpga1进行二次数字滤波器处理并接入主机数字光收发器1，主机光收发器1的op1-op4光模块通过数字转换λ3波长的光信号，λ3波长的光信号与λ2波长的光信号通过a2-波分复用器进行复用后接入a3-光波分复用器的in put接口，其中λ3波长信号经复用后直接输出到a3-光波分复用器的out put口，λ2波长的光信号接入a4-光放大器的pon in口后进行光放大再通过pon out口接入a3-光波分复用器，与λ2波长光信号一并通过out put口接入光分路2的输入口；光分路器2输出口通过开发商所布的光纤线缆接入家庭入户光箱线盒，波长λ2及λ3经从机单元的b2-波分复用器进行分路，其中波长λ2的光信号接入光猫，波长为λ3的光信号接入b1-从机一体化模块的op5光接口并经从机数字光收发器1将光信号转为数字信号，数字信号经fpga2进行数字滤波器后接入ad/da集成射频收发一体化收发器2进行二次数字滤波并将数字信号转成下行视频信号，下行视频信号经滤波器3滤波后接入pa3进行信号放大并接入介质双工器的tx输入接口，下行信号经介质双工器2的输出口接入b4-覆盖天线对家庭进行入户覆盖。8.根据权利要求1-6任一所述的基于pon网络的5g直放站的数据上传方法，其特征在于，包括如下步骤：从机单元的b4-覆盖天线接到经室分系统传递过来的射频信号后，不同入户用户经b1-从机一体化模块进行射频转光信号处理后生成对应λ4-λ7波长光信号，经b2-波分复用器与光猫上行通路的λ1进行复用接入分光器输出口，经光分光器进行合路将光波长为λ1及λ4-λ7波长进行合路，光分路器2 将λ1及λ4-λ7波长的光信号接入主机单元的a3-波分复用器，其中λ4-λ7光信号经a3-波分复用器直接接入a2-波分复用器，λ1经a4-光放大器进行放大后接入接入a3-波分复用器并通过a3-波分复用器接入a2-波分复用器，a2-波分复用器将λ1光信号接入分光器1并接入机房的olt设备将用户的上传上网信号通过光网络传给其它用户，a2-波分复用器将剩余的λ4-λ7光信号接入到a1-主机一体化模块的op1-op4光模块接口，op1-op4光模块将λ4-λ7光信号转成数字信号经主机数字光收发器1传到fpga1，fpga1对数字信号进行数字滤波处理后接入ad/da集成射频收发一体化收发器1，经ad/da集成射频收发一体化收发器1进行二次滤波后转成射频信号并接入滤波器2，经滤波器2进行射频滤波后接入pa2进行射频放大并接入介质双工器1的rx口，经外接a6-接收天线将上行信号传给。

技术总结

本发明涉及一种基于PON网络的5G直放站，其特征在于，包括主机单元和若干从机单元，所述主机单元与若干从机单元分别连接；所述从机单元设有覆盖天线、PON接口和PON输出接口，所述PON接口用于与家庭入户光纤连接，所述PON输出接口与光猫连接，所述覆盖天线于将拉远放大后的射频信号进行覆盖及将施主信号接收处理后传回主机单元。本发明采用对5G射频信号通过PON网络进行接入覆盖处理，复用了原有PON光纤资源，实现了5G信号对用户的覆盖，解决了光纤直放站需重新拉光纤线缆的问题。直放站需重新拉光纤线缆的问题。直放站需重新拉光纤线缆的问题。