一种基于射频识别技术的室分监控系统的制作方法

本实用新型涉及移动通信技术领域，尤其涉及基于射频识别技术的室分监控系统。

背景技术：

4G移动通信网络良好的室内信号越来越重要，室内分布系统因此引起广泛重视。据统计，大多数的无线数据业务量发生在室内，4G网络的主要业务量来自于室内。因此，室内分布系统的信号强度及信号的稳定性十分重要。

现有的室内分布系统中，下行链路是基站到移动终端的无线链路，上行链路是移动终端到基站的无线链路。在移动通信系统网络覆盖中，上行链路和下行链路均需要满足一定的指标要求，才能实现基站与移动终端间的正常通信。对于下行链路，由于基站发射功率较大，且可以不断增大下行发射功率，因此基站下行覆盖相对容易达成；对于上行链路，一般情况下，移动终端发射功率较小，且其最大发射功率是确定的，因此上行覆盖往往欠缺，使得上行链路信号质量无法满足正常通信的要求。从而导致大量移动通信室内分布覆盖系统上行覆盖达不到指标要求。因此，为了满足移动通信的飞速发展的需求，为移动用户提供更好的室内通话感知，亟需增强室内分布系统上行覆盖的技术。

因此，现有技术中的缺陷是，现有室内分布系统中，对于上行链路，由于移动终端发射功率较小，且最大功率是确定的，使得上行链路信号质量无法满足正常通信的要求，从而导致大量移动通信室内分布覆盖系统上行覆盖达不到指标要求。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种基于射频识别技术的室分监控系统，采用了在信源和室分天线之间设置上行放大设备，有效地增强了室内分布系统的上行覆盖，使移动通信室内分布覆盖系统上行覆盖达到指标要求。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：

本实用新型提供一种基于射频识别技术的室分监控系统，包括：

室内分布系统、读写器、RFID标签、合路器、上行放大设备和干放监测器；

所述室内分布系统包括信源、功分器、耦合器和室分天线；

所述读写器设置于所述信源所在的弱电间，所述读写器与所述信源均与所述合路器的输入端连接；

所述合路器的输出端与所述室内分布系统的主干连接；

所述RFID标签设置于所述室分天线上外罩上；

所述上行放大设备位于所述信源和所述室分天线之间；

所述干放监测器设置在所述室内分布系统的主干上；

所述室分天线为双向吸顶天线；

所述读写器与所述信源通过运营商网络与网管中心连接。

本实用新型的基于射频识别技术的室分监控系统，其技术方案是：包括室内分布系统、读写器、RFID标签、合路器、上行放大设备和干放监测器；所述室内分布系统包括信源、功分器、耦合器和室分天线；所述读写器设置于所述信源所在的弱电间，所述读写器与所述信源均与所述合路器的输入端连接；所述合路器的输出端与所述室内分布系统的主干连接；所述RFID标签设置于所述室分天线上外罩上；所述上行放大设备位于所述信源和所述室分天线之间；所述干放监测器设置在所述室内分布系统的主干上；所述室分天线为双向吸顶天线；所述读写器与所述信源通过运营商网络与网管中心连接。

本实用新型的基于射频识别技术的室分监控系统，在信源和室分天线之间设置上行放大设备，有效地增强了室内分布系统的上行覆盖，使移动通信室内分布覆盖系统上行覆盖达到指标要求，增强了室内分布系统的信号强度；在室内分布系统的主干上设置干放监测器，保证了室内分布系统信号强度的稳定性。

进一步地，还包括用于连接信源与所述室内分布天线的射频信号传输线路；所述上行放大设备位于所述射频信号传输线路与所述室分天线之间。

进一步地，还包括多级的无源器件，所述多级的无源器件位于所述信源与所述室分天线之间；所述上行放大设备位于不同级的无源器件之间。

进一步地，所述上行放大设备包括：依次连接的重发端双工器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器和施主端双工器；所述重发端双工器靠近所述室分天线侧；所述施主端双工器靠近所述信源侧。

进一步地，所述上行放大设备包括：依次连接的重发端滤波器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器和施主端双工器；所述重发端滤波器靠近所述室分天线侧；所述施主端双工器靠近信源侧。

进一步地，所述上行放大设备包括：依次连接的重发端滤波器、重发端环形器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、施主端环形器和施主端滤波器；所述重发端滤波器靠近所述室分天线侧；所述施主端滤波器靠近信源侧。

进一步地，所述干放监测器包括CPU核心板、电源模块、电流采集模块和无线通信模块；所述电源模块、电流采集模块连接到所述CPU核心板；所述无线通信模块连接在CPU核心板上。

进一步地，所述双向吸顶天线包括金属环带、球-圆台振子和接线柱；

所述金属环带与所述接线柱一端的外导体连接；

所述球-圆台振子的圆台顶面与所述接线柱一端的内导体连接；

所述接线柱的轴心和所述球-圆台振子的对称轴与金属环带的一直径位于同一直线上；

所述接线柱另一端与同轴电缆连接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示出了本实用新型第一实施例所提供的一种基于射频识别技术的室分监控系统的示意图；

图2示出了本实用新型第一实施例所提供的一种基于射频识别技术的室分监控系统的结构示意图；

图3示出了本实用新型第三实施例所提供的一种基于射频识别技术的室分监控系统的干放监测器组成结构示意图；

图4示出了本实用新型第四实施例所提供的一种基于射频识别技术的室分监控系统的双向吸顶天线正面透视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例一

图1示出了本实用新型第一实施例所提供的一种基于射频识别技术的室分监控系统的示意图；如图1所示，本实用新型实施例一提供的一种基于射频识别技术的室分监控系统，包括：

室内分布系统、读写器、RFID标签1、合路器、上行放大设备和干放监测器；

室内分布系统包括信源、功分器、耦合器和室分天线2；

读写器设置于信源所在的弱电间，读写器与信源均与合路器的输入端连接；

合路器的输出端与室内分布系统的主干连接；

RFID标签1设置于室分天线2上；

优选地，RFID标签1设置于室分天线2的外罩上；

上行放大设备位于信源和室分天线2之间；

干放监测器(图中未示出)设置在所述室内分布系统的主干上；

室分天线为双向吸顶天线；

读写器与信源通过运营商网络与网管中心连接。

本实用新型的基于射频识别技术的室分监控系统，其技术方案是：包括室内分布系统、读写器、RFID标签、合路器、上行放大设备和干放监测器；所述室内分布系统包括信源、功分器、耦合器和室分天线；所述读写器设置于所述信源所在的弱电间，所述读写器与所述信源均与所述合路器的输入端连接；所述合路器的输出端与所述室内分布系统的主干连接；所述RFID标签设置于所述室分天线上外罩上；所述上行放大设备位于所述信源和所述室分天线之间；所述干放监测器设置在所述室内分布系统的主干上；所述室分天线为双向吸顶天线；所述读写器与所述信源通过运营商网络与网管中心连接。

本实用新型的基于射频识别技术的室分监控系统，在信源和室分天线2之间设置上行放大设备，有效地增强了室内分布系统的上行覆盖，使移动通信室内分布覆盖系统上行覆盖达到指标要求，增强了室内分布系统的信号强度；在室内分布系统的主干上设置干放监测器，保证了室内分布系统信号强度的稳定性。

具体地，室内分布系统中，室内分布系统的主干上连接功率器，功率器与耦合器连接，耦合器与上行放大设备连接，上行放大设备与室分天线2连接；

其中，上行放大设备还可以设置在功分器之前，上行放大设备与功分器连接，功分器与耦合器连接，耦合器与室分天线2连接。

耦合器与功分器搭配使用，主要为了达到一个目标-使信号源的发射功率能够尽量平均分配到室内分布系统的各个天线口，使每个天线口的发射功率基本相同。

具体地，上行放大设备是用于放大上行链路信号的设备，将上行放大设备放置于室内分布系统的基站和室内分布天线之间，能有效提高上行信号强度。特别是具有低噪声系数的上行放大设备，由于其噪声系数较低，再加上链路损耗，当连接于室内分布系统的基站和室内分布天线之间时，根据噪声级联原理，整个室内分布系统的上行噪声系数将得到改善，从而增强上行覆盖。

下面，对噪声级联原理进行说明。

对于一个通信系统，如以下公式所示，其噪声系数等于输入端载噪比与输出端载噪比的商：

NF＝(Si/Ni)/(So/No)

其中NF为通信系统的噪声系数，Si为输入信号功率，Ni为输入噪声功率；So为输出信号功率；No为输出噪声功率。

对于多级放大系统，其系统噪声系数为：

NF＝F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/G1*G2+.........

其中：Fn为第n级的噪声系数，其中n＝1、2、3......，Gn为第n级的增益。对于无源器件，其噪声系数等于损耗值。从多级放大系统的噪声系数公式中可以看出，如果G1、G2等足够大，多级放大系统的噪声主要取决于第一级的噪声系数F1。

对于一个可以分成几级串接起来的系统，其整体的噪声系数NF，可以由各级的增益和噪声系数计算出来。由于第一级的噪声会经过每一级的放大，所以影响整体的噪声系数NF最显著。越到后级，其影响程度越不显着。

由以上描述可见，根据噪声级联原理，在室内分布式系统的基站与室内分布天线之间增加一台或多台上行放大设备，特别是具有低噪声放大系统的上行放大设备，由于上行放大设备本身噪声系数较低，再加上诸如功分器、耦合器等连接的无源器件和馈线的链路损耗，整个室内分布覆盖系统上行噪声系数将得到改善。

具体地，室内系统的信源可为BBU+RRU、直放站或者小基站。

具体地，还包括用于连接信源与室内分布天线的射频信号传输线路；上行放大设备位于射频信号传输线路与室分天线2之间。

具体地，还包括多级的无源器件，多级的无源器件位于信源与室分天线2之间；上行放大设备位于不同级的无源器件之间。

如图2所示的室内分布式系统中，基站和室内分布天线之间连有多级的无源器件(以功分器为例，一般，三功分器对信号的损耗大于5dB，四功分器对信号的损耗接近7dB)和射频信号传输线路，其中射频信号传输线路用于在基站与功分器间、不同级的功分器间、功分器与吸顶天线间进行连接，传输射频信号。

实际的室内分布系统中的设备或器件可包括一个或多个其他类型的无源器件，如耦合器等，射频信号传输线路可以为馈线、光纤等。

如图2所示，上行放大设备放置在室分天线2和与室分天线2直接连接的射频信号传输线路之间，每个天线连有一个上行放大设备。实际应用中，可以根据射频信号传输线路的损耗、无源器件的损耗，来确定是否要在该传输线路与对应的吸顶天线之间连接上行放大设备，以节省费用。

在图2所示的室内分布式系统中，连有两级功分器(这里以功分器作为无源器件的例子，实际的无源器件不限于功分器，比如，还可能为耦合器，或是功分器与耦合器的配套等)，基站出来的射频信号首先经过一个四功分，四功分输出四个支路，每个支路又分别连有功分器。实际的系统中，可以根据网络部署需求和其他因素来确定是否在第一级的四功分之后，再连有第二级的功分器。比如，对于图2中的四功分器输出的最上面的支路，可以直接连接一个室分天线2，不再另连接一个三功分器，则在该支路上可以根据实际上行信号损耗情况选择是否布置上行放大设备。

由于上行放大设备紧挨着室分天线2放置，被其放大的信号经过射频传输线路损耗，同时由于上行放大设备噪声系数低，又具有足够增益，所以相当于提高了基站接收信号输入电平，又降低了其噪声系数的影响，所以能有效地增强上行信号。

上行放大设备降低了系统的噪声系数，有效改善上行信号，增强室内分布系统的上行覆盖，根据噪声级联原理，上行放大设备的增益将其后面的部件(上行放大设备与基站之间的部件)的噪声系数的影响减小了。同时，基站射频传输线路越长，无源器件的损耗越大，则通过在天线与射频传输线路和/或无源器件之间增加上行放大设备，基站接收系统的噪声系数改善(减小)越明显。

室内分布系统在增加上行放大设备后，由于上行覆盖增强，因此可适当增大基站的下行输出功率，提升整体的覆盖质量。

具有上行噪声抑制的FDD(Frequency Division Duplexing频分双工)上行放大设备中，上行链路包括依次连接的重发端双工器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、施主端双工器。下行链路包括依次连接的施主端双工器和重发端双工器。其中，重发端双工器靠近室内分布天线侧，施主端双工器靠近基站侧。

可选地，在施主端双工器和重发端双工器之间还连有旁路单元，上行放大设备正常工作时，旁路单元的旁路开关关断；当检测到上行链路中的上行低噪放、上变频模块、基带处理单元和下变频模块、上行放大器的任意一个或多个模块或单元出现问题，旁路单元的旁路开关立即接通，避免因有源模块产生故障对基站产生影响。

对于具有上行噪声抑制的FDD上行放大设备，由于上下行信号均通过天线接收和发送，因此上行放大设备设置重发端双工器和施主端双工器对上下行信号进行分离。如果在室内分布系统中分别设置发送室分天线2和接收室分天线2对上下行信号分别进行接收和发送，则上行放大设备可以不用考虑对下行信号进行处理，上行放大设备可以不包括重发端双工器，而设置重发端滤波器对上行信号进行滤波。则上行放大设备包括依次连接的重发端滤波器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、施主端双工器。重发端滤波器连接接收吸顶天线，施主端双工器的公共端连接基站，另一个端口连接发送天线。这样在对上行信号进行放大覆盖时，可以不用考虑对下行信号的影响，上行放大效果更显著。

优选地，上行基带处理单元包括依次连接的模数变换器、数字下变频通道、载噪比判决电路、数字滤波单元、数字上变频通道、数模变换器。其中，模数变换器用于将模拟信号变换为数字信号，数字下变频通道用于将模数变换器输出的数字信号进行下变频，载噪比判决电路用于对信号载噪比进行判决，并对信道进行时隙关断，数字滤波单元用于滤除由载噪比判决电路引起的杂散信号，数字上变频通道用于将数字滤波单元输出的数字信号进行上变频，数模转换器用于将数字上变频通道输出的数字信号转换成模拟信号。

实施例二

实施例一中的上行放大设备还可以为具有上行噪声抑制的TDD(时分双工Time Division Duplexing)上行放大设备原理框图，上行链路包括依次连接的重发端滤波器、重发端环形器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、施主端端环形器、施主端端滤波器。下行链路包括依次连接的施主端滤波器、施主端环形器、重发端环形器、重发端滤波器。其中，重发端滤波器靠近室内分布天线侧，施主端滤波器靠近基站侧。可选地，在施主端环形器和重发端环形器之间还连有旁路单元，上行放大设备正常工作时，旁路单元的旁路开关关断；当检测到上行链路中的上行低噪放、上变频模块、基带处理单元和下变频模块、上行放大器的任意一个模块或单元出现问题，旁路单元的旁路开关立即接通，避免因有源模块产生故障对基站产生影响。

对于具有上行噪声抑制的TDD上行放大设备，由于上下行信号均通过天线接收和发送，因此上行放大设备设置重发端环形器和施主端环形器对上下行信号进行分离。如果在室内分布系统中分别设置发送吸顶天线和接收吸顶天线对上下行信号分别进行接收和发送，则上行放大设备可以不用考虑对下行信号进行处理，上行放大设备可以不包括重发端环形器。则上行放大设备包括依次连接的重发端滤波器、上行低噪声放大器、下变频模块、上行基带处理单元、上变频模块、上行放大器、施主端环形器。重发端滤波器连接接收吸顶天线，施主端环形器的公共端连接基站，另一个端口连接发送天线。这样在对上行信号进行放大覆盖时，可以不用考虑对下行信号的影响，上行放大效果更显著。

优选地，上行基带处理单元包括依次连接的模数变换器、数字下变频通道、载噪比判决电路、数字滤波单元、数字上变频通道、数模变换器。其中，模数变换器用于将模拟信号变换为数字信号，数字下变频通道用于将模数变换器输出的数字信号进行下变频，载噪比判决电路用于对信号载噪比进行判决，并对信道进行时隙关断，数字滤波单元用于滤除由载噪比判决电路引起的杂散信号，数字上变频通道用于将数字滤波单元输出的数字信号进行上变频，数模转换器用于将数字上变频通道输出的数字信号转换成模拟信号。

实施例三

参见图3，作为本实用新型的优选实施例，实施例一中的干放监测器包括CPU核心板10、电源模块20、电流采集模块30和无线通信模块40；电源模块20、电流采集模块30连接到CPU核心板10；无线通信模块40连接在CPU核心板10上。

具体地，的CPU核心板10包括微处理器、储存器、DTMF模块和电源；DTMF模块与微处理器和无线通信模块40连接。

具体地，无线通信模块40包括无线通信芯片、SIM卡模块、串行接口和电源芯片。

具体地，电源模块20包括充电电路和稳压电路。

具体地，电流采集模块30包括电流互感器和A/D转换器。

本实用新型中使用了无线通信模块40使得其无需布线，简化了结构，节约了成本，使得本实用新型可以对当前的网络环境质量进行业务测试、信道测试以及网络性能测试。通过干放监测器的设置，保证了室内分布系统运行的稳定性。

实施例四

参见图4，基于上述实施例一至实施例三，作为本实用新型的优选实施例；

双向吸顶天线包括金属环带101、球-圆台振子102和接线柱103；

金属环带101与接线柱103一端的外导体连接；

球-圆台振子102的圆台顶面与接线柱103一端的内导体连接；

接线柱103的轴心和球-圆台振子102的对称轴与金属环带101的一直径位于同一直线上；

接线柱103另一端与同轴电缆连接。

优选地，该双向吸顶天线还包括介质盘104，接线柱103穿过介质盘104，介质盘104与金属环带101的外圆相切。

球-圆台振子102为一球和与之相切的圆台组成。

优选地，金属环带101的外圆半径为65～100mm，金属环带101的内圆半经为30～70mm。

优选地，球的半径为15～40mm，圆台的顶角大于40°，圆台的顶面半径为0.5～5mm。

优选地，接线柱103为同轴线；接线柱103的长度为5～30mm，接线柱103的内导体的半径为0.5～1.5mm，接线柱103的外导体的内半径2～6mm。

优选地，介质盘104由绝缘材料制成；介质盘104的半径50～150mm，介质盘104的厚度1～5mm。

优选地，该双向吸顶天线还包括外罩，介质盘104和外罩将金属环带101、球-圆台振子102和接线柱103包封固定；外罩由绝缘材料制成。

本实用新型的具有双向吸顶天线的室内分布系统，改善了天线的双向辐射性能，提高双向覆盖区域辐射角θ在60°～85°范围的天线增益，从而改善双向目标覆盖区域的信号质量，降低室内分布系统改造和新建成本。

本实用新型的具有双向吸顶天线的室内分布系统，有如下有益效果：

1、对现有室分4G天馈系统改造，仅通过更换为本实用新型提供的天线，在线形和双向覆盖区域，在低频段可获得约3dB的信号增强，在高频段可获得6～10dB信号增强。对4G网络原来信号弱的室分系统或区域，可以更换天线达到满意效果，使许多酒店、办公楼宇等通过走道覆盖房间的效率大大提高，减少窗边切换，提升网络质量，减低工程改造投入和物业协调难度。

2、对现有室分4G信源改造，因更换为本实用新型提供的天线后，达到同样覆盖效果信源所需发射功率大大降低，因此，对原来需要多个RRU(远端射频单元)、直放站或干放才能满足功率要求的较大形室分系统，可以用单RRU供给信号，大大降低信号源投资，同时避免多RRU小区切换节带来的信号质量和容量损耗，还节省用电、降低维护成本。

3、对新建4G室分系统，可以根据本实用新型提供的天线，适当增加室内天线间距，降低信源功率或增大单RRU的覆盖范围，减少室分工程投资。

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，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。