無線超寬帶三網融合通信系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種無線超寬帶三網融合通信系統，包括主站、基站和終端用戶設備，所述主站包括一級信號接收裝置、一級信號處理裝置、射頻信號合成器、中頻控制器，所述一級信號接收裝置的信號輸出端與所述一級信號處理裝置的信號輸入端連接，所述一級信號處理裝置的信號輸出端與所述射頻信號合成器的第一信號輸入端連接，所述射頻信號合成器的信號輸出端與所述中頻控制器的信號輸入端連接。本發明還公開了一種通信系統的控制方法。
【專利說明】無線超寬帶三網融合通信系統及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及涉及網絡系統領域，特別是涉及一種無線超寬帶三網融合通信系統及 其方法。
【背景技術】
[0002] 目前國內外無線寬帶通信技術一般使用UHF波段（470-860MHZ)、S波段 (2. 5-2. 7GHz)和衛星頻率（13-14GHZ)進行發射，但是使用這幾個頻率都分別有著不同的 缺陷。
[0003] UHF波段：使用UHF波段進行發射，現在面臨的最大問題就是在UHF波段內同時還 存在著大量的其他無線通信應用，如有線電視、對講機、GPS、GSM等等，這些無線通信占用了 UHF的大部分頻段，因此已經很難在UHF波段內找到一個連續、干凈的頻段進行發射。目前， 每個城市通常在UHF波段內只能斷續地拼湊出40MHz的帶寬用于發射，即便如此，也無法避 免這個頻段內的其他無線通信應用造成的嚴重干擾。
[0004] S波段：隨著4G通信技術的應用，S波段的工作頻率（2. 5-2. 7GHz)被移動通訊運 營商完全占用，所有工作在這個頻段內的無線通信應用必須關閉，這一現狀在全世界范圍 內都是同樣的。現有的MMDS電視臺如果找不到新的技術解決方案，將不得不倒閉，數千萬 電視用戶將無法再收看任何電視節目，這樣將造成巨大的經濟損失和嚴重的社會影響。
[0005] 衛星頻率（13-14GHZ):衛星軌位資源極為有限，發射衛星的投資成本巨大，使用 衛星進行雙向通信的成本昂貴（租用衛星轉發器通道的價格約為5000美元/MHz.月），同 時衛星通常使用壽命不會超過15年，因此使用衛星進行無線通信應用會具有很大的局限 性。
[0006] 面對上述的問題，國家不得不采用的解決方式，只有光纖到戶FTTH這一種，而在 居住分散的廣大農村地區，其實施起來將需要巨大的投資成本，同時考慮到國家城鎮化戰 略和社會主義新農村建設所需的較長年限，這一投資巨大的技術解決方案似乎也是"遠水 解不了近渴"。
[0007] 在國外，GOOGLE谷歌公司X實驗室在2013年6月提出了 "GOOGLE氣球網絡計劃 (Loon) "，這個聽起來令人瘋狂的項目計劃在大氣平流層放飛無數使用聚乙烯泡沫的超壓 力氣球，組成一個無線網絡，為更多尚未聯網或網絡條件不穩定的地區提供互聯網服務。但 是，該項目仍有以下不足：
[0008] 1、物理傳輸帶寬不足：由于其采用了目前已知的2. 4G，5. 8G WIMAX傳輸技術，帶 寬不足百兆，僅可以用于數據接入，不能承載大量的HD，3D，4K的數字電視廣播；
[0009] 2、存在一定的頻率干擾問題；
[0010] 3、同樣面臨各國的領空問題；
[0011] 雖然相對于發射衛星的投資較小，但是對于致力于投資廣電電信的私營公司甚至 是欠發達國家級運營商來說仍是一筆不小的投資。
【發明內容】
[0012] 基于此，針對上述問題，有必要提出一種無線超寬帶三網融合通信系統及其方法。
[0013] 本發明的技術方案是：一種無線超寬帶三網融合通信系統，包括主站、基站和終端 用戶設備，所述主站包括一級信號接收裝置、一級信號處理裝置、射頻信號合成器、中頻控 制器，所述一級信號接收裝置的信號輸出端與所述一級信號處理裝置的信號輸入端連接， 所述一級信號處理裝置的信號輸出端與所述射頻信號合成器的第一信號輸入端連接，所述 射頻信號合成器的信號輸出端與所述中頻控制器的信號輸入端連接；
[0014] 所述基站包括主站連接天線、二級信號處理裝置和終端用戶連接天線，所述主站 連接天線的第一信號輸入端與中頻控制器的信號輸出端連接，所述主站連接天線的信號輸 出端與所述二級信號處理裝置的信號輸入端連接，所述二級信號處理裝置的信號輸出端與 所述終端用戶連接天線的信號輸入端連接；
[0015] 所述終端用戶設備包括室外天線、機頂盒和第三電纜調制解調器，所述室外天線 的信號輸入端與所述基站的終端用戶連接天線的第二信號輸出端連接，所述室外天線的第 一信號出端和第二信號輸出端分別與機頂盒和第三電纜調制解調器的信號輸入端連接。
[0016] 主站的一級信號接收裝置接收數字信號和模擬信號，通過一級信號處理裝置處理 接收到的數字信號和模擬信號，然后通過射頻信號合成器將處理后的數字信號和模擬信號 進行信號合成轉化為中頻信號并通過中頻控制器發射；基站的主站連接天線接收主站發射 的中頻信號，通過二級信號處理裝置處理接收到的中頻信號，然后通過終端用戶天線發射 處理后的中頻信號；終端用戶設備的室外天線接收、過濾基站發射出的中頻信號，改變信號 頻段，分發信號。
[0017] 在其中一個實施例中，所述一級信號處理裝置包括解調器、復用器、編碼器和調制 器，所述解調器的信號輸入端與所述一級信號接收裝置的信號輸出端連接，所述解調器的 信號輸出端與所述復用器的信號輸入端連接，所述復用器的信號輸出端與所述編碼器的信 號輸入端連接，所述編碼器的信號輸出端與所述調制器的信號輸入端連接，所述調制器的 信號輸出端與所述射頻信號合成器的第一信號輸入端連接。
[0018] 一級信號處理裝置中，解調器解碼接收到的數字信號和模擬信號；編碼器編制、轉 換接收到的數字信號和模擬信號；調制器調制、穩定接收到的數字信號和模擬信號。
[0019] 在其中一個實施例中，所述主站還包括無線互聯網傳輸系統、第一電纜調制解調 器、網絡路由器、網絡集線器、服務器和IP接入端，所述無線互聯網傳輸系統的信號輸出端 與第一電纜調制解調器的信號輸入端連接，第一電纜調制解調器的信號輸出端與射頻信號 合成器的第二信號輸入端連接，所述第一電纜調制解調器依次通過網絡路由器、網絡集線 器與一級信號處理裝置連接，所述服務器通過網絡集線器與一級信號處理裝置連接。
[0020] 在其中一個實施例中，所述二級信號處理裝置包括第一分配器、下行信號調制器、 上行信號調制器、第二分配器、中頻轉換器和第二電纜調制解調器，所述主站連接天線的信 號輸出端與第一分配器的信號輸入端連接，第一分配器的第一信號輸出端與下行信號調制 器的信號輸入端連接，下行信號調制器的信號輸出端與終端用戶連接天線的第一信號輸入 端連接，終端用戶連接天線的第一信號輸出端與上行信號調制器的第一信號輸入端連接， 上行信號調制器的信號輸出端與第二分配器的第一信號輸入端連接，第二分配器的第一信 號輸出端與主站連接天線的第二信號輸入端連接，所述第一分配器的第二信號輸出端與中 頻轉換器的第一信號輸入端連接，中頻轉換器的第一信號輸出端與第二電纜調制解調器的 信號輸入端連接，第二電纜調制解調器的信號輸出端與中頻轉換器的第二信號輸入端連 接，中頻轉換器的第二信號輸出端與第二分配器的第二信號輸入端連接。
[0021] 二級信號處理裝置中分配器分配接收到的中頻信號；上行信號調制器和下行信號 調制器調節接收到的中頻信號；中頻轉換器轉換接收到的中頻信號。
[0022] 在其中一個實施例中，所述終端用戶設備還包括IP電話，所述IP電話的信號輸入 端與第三電纜調制解調器的信號輸出端連接。
[0023] IP電話的接入增加了終端用戶設備的一項功能。
[0024] 為解決上述技術問題，本發明還提供了一種無線超寬帶三網融合通信的方法，包 括以下步驟：
[0025] 接收數字信號和模擬信號，處理接收到的數字信號和模擬信號，將處理后的數字 信號和模擬信號進行信號合成轉化為中頻信號并發射；
[0026] 接收中頻信號，處理接收到的中頻信號，發射處理后的中頻信號；
[0027] 接收、過濾中頻信號，改變信號頻段，分發信號。
[0028] 在其中一個實施例中，處理接收到的數字信號和模擬信號步驟具體如下：
[0029] 解碼接收到的數字信號和模擬信號；
[0030] 編制、轉換接收到的數字信號和模擬信號；
[0031] 調制、穩定接收到的數字信號和模擬信號。
[0032] 在其中一個實施例中，處理接收到的中頻信號步驟具體如下：
[0033] 分配接收到的中頻信號；
[0034] 調節接收到的中頻信號；
[0035] 轉換接收到的中頻信號。
[0036] 本發明的有益效果是：
[0037] (1)它是目前唯一可行的無線超寬帶通信技術：使用"空中光纜"FTTA無線超寬帶 通信技術，在保證用戶對超寬帶寬需求的同時，接收端只需一個直徑35-50cm的小型天線， 因此"空中光纜" FTTA無線超寬帶通信技術是目前唯一具備技術可行性和可產業化的新一 代無線通信技術。
[0038] (2)它能實現點對多點的遠距離全覆蓋：突破性大功率發射機的研制成功，使得 點對多點的直接覆蓋面積可達半徑50公里，如果通過中繼傳輸和放大，其覆蓋面積理論上 可無限擴大。
[0039] (3)它具有顯著的經濟成本優勢：項目投資成本低，約為有線光纖到戶所需建設 成本的1/20,與現有MMDS無線傳輸方式成本持平；施工難度低，施工時間短，無需開挖和鋪 設，不產生土地和物權糾紛，社會影響極輕微。
[0040] (4)它具有節能環保優勢：同樣覆蓋50公里半徑的面積，使用"空中光纜"FTTA無 線超寬帶通信技術的能耗僅僅為500-600瓦，而傳統UHF波段發射，至少需要8000-10000 瓦，多的可達30000-40000瓦，能耗節約超過90 %。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發明實施例所述結構框圖；
[0042] 圖2是本發明實施例所述流程框圖；
[0043] 附圖標記說明：
[0044] 10、主站；101、一級信號接收裝置；102、一級信號處理裝置；103、射頻信號合成 器；104、中頻控制器；105、無線互聯網傳輸系統；106、第一電纜調制解調器；107、網絡路由 器；108、網絡集線器；109、服務器；110、IP接入端；1021、解調器；1022、復用器；1023、編碼 器；1024、調制器；
[0045] 20、基站；201、主站連接天線；202、二級信號處理裝置；203、終端用戶連接天 線；2021、第一分配器；2022、下行信號調制器；2023、上行信號調制器；2024、第二分配器； 2025、中頻轉換器；2026、第二電纜調制解調器；
[0046] 30、終端用戶設備；301、室外天線；302、第三電纜調制解調器；303、機頂盒；304、 IP電話。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
[0048] 實施例：
[0049] 如圖1所示，一種無線超寬帶三網融合通信系統，包括主站10、基站20和終端用 戶設備30,所述主站10包括一級信號接收裝置101、一級信號處理裝置102、射頻信號合成 器103、中頻控制器104,所述一級信號接收裝置101的信號輸出端與所述一級信號處理裝 置102的信號輸入端連接，所述一級信號處理裝置102的信號輸出端與所述射頻信號合成 器103的第一信號輸入端連接，所述射頻信號合成器103的信號輸出端與所述中頻控制器 104的信號輸入端連接；
[0050] 所述基站20包括主站連接天線201、二級信號處理裝置202和終端用戶連接天線 203,所述主站連接天線201的第一信號輸入端與中頻控制器104的信號輸出端連接，所述 主站連接天線201的信號輸出端與所述二級信號處理裝置202的信號輸入端連接，所述二 級信號處理裝置202的信號輸出端與所述終端用戶連接天線203的信號輸入端連接；
[0051] 所述終端用戶設備30包括室外天線301、機頂盒303和第三電纜調制解調器302， 所述室外天線301的信號輸入端與所述基站20的終端用戶連接天線203的第二信號輸出 端連接，所述室外天線301的第一信號出端和第二信號輸出端分別與機頂盒303和第三電 纜調制解調器302的信號輸入端連接。
[0052] 本實施例中，所述一級信號處理裝置102包括解調器1021、復用器1022、編碼器 1023和調制器1024,所述解調器1021的信號輸入端與所述一級信號接收裝置101的信號 輸出端連接，所述解調器1021的信號輸出端與所述復用器1022的信號輸入端連接，所述復 用器1022的信號輸出端與所述編碼器1023的信號輸入端連接，所述編碼器1023的信號輸 出端與所述調制器1024的信號輸入端連接，所述調制器1024的信號輸出端與所述射頻信 號合成器103的第一信號輸入端連接。
[0053] 本實施例中，所述主站10還包括無線互聯網傳輸系統105、第一電纜調制解調器 106、網絡路由器107、網絡集線器108、服務器109和IP接入端110,所述無線互聯網傳輸 系統105的信號輸出端與第一電纜調制解調器106的信號輸入端連接，第一電纜調制解調 器106的信號輸出端與射頻信號合成器103的第二信號輸入端連接，所述第一電纜調制解 調器106依次通過網絡路由器107、網絡集線器108與一級信號處理裝置102連接，所述服 務器109通過網絡集線器108與一級信號處理裝置102連接。
[0054] 本實施例中，所述二級信號處理裝置202包括第一分配器2021、下行信號調制 器2022、上行信號調制器2023、第二分配器2024、中頻轉換器2025和第二電纜調制解調 器2026,所述主站連接天線201的信號輸出端與第一分配器2021的信號輸入端連接，第一 分配器2021的第一信號輸出端與下行信號調制器2022的信號輸入端連接，下行信號調制 器2022的信號輸出端與終端用戶連接天線203的第一信號輸入端連接，終端用戶連接天 線203的第一信號輸出端與上行信號調制器2023的第一信號輸入端連接，上行信號調制器 2023的信號輸出端與第二分配器2024的第一信號輸入端連接，第二分配器2024的第一信 號輸出端與主站連接天線201的第二信號輸入端連接，所述第一分配器2021的第二信號輸 出端與中頻轉換器2025的第一信號輸入端連接，中頻轉換器2025的第一信號輸出端與第 二電纜調制解調器2026的信號輸入端連接，第二電纜調制解調器2026的信號輸出端與中 頻轉換器2025的第二信號輸入端連接，中頻轉換器2025的第二信號輸出端與第二分配器 2024的第二信號輸入端連接。
[0055] 本實施例中，所述終端用戶設備30還包括IP電話304,所述IP電話304的信號輸 入端與第三電纜調制解調器302的信號輸出端連接。
[0056] 終端用戶設備30中還包括了雙向數據收發器，它主要用于將來自主站10的 10-12G的下行信號進行下變，同時也將用戶的上行請求信號發射到主站10,是構成雙向通 信的中心環節、關鍵設備。
[0057] 如圖2,為解決上述技術問題，本發明還提出了一種無線超寬帶三網融合通信的方 法，包括以下步驟：
[0058] 步驟S101，接收數字信號和模擬信號，處理接收到的數字信號和模擬信號，將處理 后的數字信號和模擬信號進行信號合成轉化為中頻信號并發射；
[0059] 步驟S102,接收中頻信號，處理接收到的中頻信號，發射處理后的中頻信號；其 中，處理接收到的數字信號和模擬信號步驟具體如下：
[0060] 解碼接收到的數字信號和模擬信號；
[0061] 編制、轉換接收到的數字信號和模擬信號；
[0062] 調制、穩定接收到的數字信號和模擬信號；
[0063] 步驟S103,接收、過濾中頻信號，改變信號頻段，分發信號；其中，處理接收到的中 頻信號步驟具體如下：
[0064] 分配接收到的中頻信號；
[0065] 調節接收到的中頻信號；
[0066] 轉換接收到的中頻信號。
[0067] 本系統它是目前唯一可行的無線超寬帶通信技術：使用"空中光纜" FTTA無線超 寬帶通信技術，在保證用戶對超寬帶寬需求的同時，接收端只需一個直徑35-50cm的小型 天線，因此"空中光纜"FTTA無線超寬帶通信技術是目前唯一具備技術可行性和可產業化的 新一代無線通信技術。
[0068] 它能實現點對多點的遠距離全覆蓋：突破性大功率發射機的研制成功，使得點對 多點的直接覆蓋面積可達半徑50公里，如果通過中繼傳輸和放大，其覆蓋面積理論上可無 限擴大。
[0069] 它具有顯著的經濟成本優勢：項目投資成本低，約為有線光纖到戶所需建設成本 的1/20,與現有MMDS無線傳輸方式成本持平；施工難度低，施工時間短，無需開挖和鋪設， 不產生土地和物權糾紛，社會影響極輕微。
[0070] 它具有節能環保優勢：同樣覆蓋50公里半徑的面積，使用"空中光纜"FTTA無線超 寬帶通信技術的能耗僅僅為500-600瓦，而傳統UHF波段發射，至少需要8000-10000瓦，多 的可達30000-40000瓦，能耗節約超過90 %。
[0071] 以上所述實施例僅表達了本發明的【具體實施方式】，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保 護范圍。
【權利要求】
1. 一種無線超寬帶三網融合通信系統，其特征在于，包括主站、基站和終端用戶設備， 所述主站包括一級信號接收裝置、一級信號處理裝置、射頻信號合成器、中頻控制器，所述 一級信號接收裝置的信號輸出端與所述一級信號處理裝置的信號輸入端連接，所述一級信 號處理裝置的信號輸出端與所述射頻信號合成器的第一信號輸入端連接，所述射頻信號合 成器的信號輸出端與所述中頻控制器的信號輸入端連接； 所述基站包括主站連接天線、二級信號處理裝置和終端用戶連接天線，所述主站連接 天線的第一信號輸入端與中頻控制器的信號輸出端連接，所述主站連接天線的信號輸出端 與所述二級信號處理裝置的信號輸入端連接，所述二級信號處理裝置的信號輸出端與所述 終端用戶連接天線的信號輸入端連接； 所述終端用戶設備包括室外天線、機頂盒和第三電纜調制解調器，所述室外天線的信 號輸入端與所述基站的終端用戶連接天線的第二信號輸出端連接，所述室外天線的第一信 號出端和第二信號輸出端分別與機頂盒和第三電纜調制解調器的信號輸入端連接。
2. 根據權利要求1所述無線超寬帶三網融合通信系統，其特征在于，所述一級信號處 理裝置包括解調器、復用器、編碼器和調制器，所述解調器的信號輸入端與所述一級信號接 收裝置的信號輸出端連接，所述解調器的信號輸出端與所述復用器的信號輸入端連接，所 述復用器的信號輸出端與所述編碼器的信號輸入端連接，所述編碼器的信號輸出端與所述 調制器的信號輸入端連接，所述調制器的信號輸出端與所述射頻信號合成器的第一信號輸 入端連接。
3. 根據權利要求1所述無線超寬帶三網融合通信系統，其特征在于，所述主站還包括 無線互聯網傳輸系統、第一電纜調制解調器、網絡路由器、網絡集線器、服務器和IP接入 端，所述無線互聯網傳輸系統的信號輸出端與第一電纜調制解調器的信號輸入端連接，第 一電纜調制解調器的信號輸出端與射頻信號合成器的第二信號輸入端連接，所述第一電纜 調制解調器依次通過網絡路由器、網絡集線器與一級信號處理裝置連接，所述服務器通過 網絡集線器與一級信號處理裝置連接。
4. 根據權利要求1所述無線超寬帶三網融合通信系統，其特征在于，所述二級信號處 理裝置包括第一分配器、下行信號調制器、上行信號調制器、第二分配器、中頻轉換器和第 二電纜調制解調器，所述主站連接天線的信號輸出端與第一分配器的信號輸入端連接，第 一分配器的第一信號輸出端與下行信號調制器的信號輸入端連接，下行信號調制器的信號 輸出端與終端用戶連接天線的第一信號輸入端連接，終端用戶連接天線的第一信號輸出端 與上行信號調制器的第一信號輸入端連接，上行信號調制器的信號輸出端與第二分配器的 第一信號輸入端連接，第二分配器的第一信號輸出端與主站連接天線的第二信號輸入端連 接，所述第一分配器的第二信號輸出端與中頻轉換器的第一信號輸入端連接，中頻轉換器 的第一信號輸出端與第二電纜調制解調器的信號輸入端連接，第二電纜調制解調器的信號 輸出端與中頻轉換器的第二信號輸入端連接，中頻轉換器的第二信號輸出端與第二分配器 的第二信號輸入端連接。
5. 根據權利要求1所述無線超寬帶三網融合通信系統，其特征在于，所述終端用戶設 備還包括IP電話，所述IP電話的信號輸入端與第三電纜調制解調器的信號輸出端連接。
6. -種無線超寬帶三網融合通信的方法，其特征在于，包括以下步驟： 接收數字信號和模擬信號，處理接收到的數字信號和模擬信號，將處理后的數字信號 和模擬信號進行信號合成轉化為中頻信號并發射； 接收中頻信號，處理接收到的中頻信號，發射處理后的中頻信號； 接收、過濾中頻信號，改變信號頻段，分發信號。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，處理接收到的數字信號和模擬信號步驟 具體如下： 解碼接收到的數字信號和模擬信號； 編制、轉換接收到的數字信號和模擬信號； 調制、穩定接收到的數字信號和模擬信號。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，處理接收到的中頻信號步驟具體如下： 分配接收到的中頻信號； 調節接收到的中頻信號； 轉換接收到的中頻信號。
【文檔編號】H04B1/7176GK104124994SQ201410363027
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】楊欽 申請人:四川泰立科技有限公司