旨在连接LPWAN网络和蜂窝网络的通信网关制造技术

本发明专利技术涉及一种通信网关，所述通信网关旨在将LPWAN网络连接至用于访问蜂窝网络或RAN网络的网络，所述LPWAN网络和RAN网络使用无线电链路。这种网关通常允许互联网上的连接对象和服务器根据物联网(IoT)架构进行通信。然而，用于两个无线电链路的频带的接近可能导致它们之间的相互干扰，其中一个的发射器干扰另一个的接收器，特别是当网关在连接对象的数量级上是小型的(大约10cm)时。本发明专利技术提出了一种通过双重滤波来对两个RF信道进行电磁隔离的解决方案：通过将在LPWAN RF信道上的带通滤波器与在蜂窝RF信道上的带阻滤波器相结合。与在蜂窝RF信道上的带阻滤波器相结合。与在蜂窝RF信道上的带阻滤波器相结合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旨在连接LPWAN网络和蜂窝网络的通信网关


[0001]本专利技术涉及无线电通信(radio communications)或无线电通讯(radiocommunications)领域；更精确地涉及一种将符合低功率广域网(LPWAN)协议的网络连接至用于接入蜂窝网络的网络(无线接入网，RAN)的网关；并且甚至更精确地涉及在射频处理链(RF链)内配备有滤波器的这种网关，这使得其小型化。

技术介绍

[0002]在物联网发展的背景下，连接对象通过无线电与互联网通信。互联网由大型基础设施网络支持，连接对象必须通过网关访问这些网络。连接对象在网关周围以星形排列，并且通过无线电与网关相连。来自连接对象的信号通过(on)第一接口到达网关，并且通过网关经由第二接口到达基础设施网络。
[0003]在本申请中，设想该基础设施是蜂窝网络，例如符合GSM标准或从其派生的标准：基本上是3G、4G或5G的蜂窝网络。因此，网关的功能是作为蜂窝网络的终端，并且网关经由无线信道接入网络的核心。
[0004]连接对象必须受益于信号处理的长期自主性，并且连接对象必须能够在大范围内传播(disseminated)。本领域技术人员通常使用缩写LPWAN来概括这两个基本需求(低功率广域网，低功率使得能够长期自主)。因此，支持连接对象与互联网通信的协议必须是LPWAN类型。本申请中考虑的LPWAN网络例如符合ETSI发布的标准EN 300 220。符合本标准并且其规范已公开的LPWAN协议的一个示例是严格来说，术语LPWAN也适用于接入蜂窝网络的网络(NB
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IoT，LTE
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M)，但在本申请中，它将被保留用于网关所连接的非蜂窝网络。
[0005]US 2017230074公开了这样一种架构和一种小型网关，其将LPWAN接口与蜂窝接口连接。然而，并没有出现两个RF链之间的隔离问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是将连接LPWAN网络和用于接入蜂窝网络的网络的网关的两个RF链进行电磁隔离，从而将两个RF链分别朝向两个这样的网络处理到足以避免网关小型化时所述RF链的接收器上的信噪比降低的程度。更准确地说，本专利技术在LPWAN RF链上寻求的隔离水平为至少20dB，而在蜂窝RF链上寻找的隔离水平为至少20dB。
[0007]网关的两个RF链的频带是相邻的，或者甚至是连续的。例如，在某些欧洲国家，根据射频规定，频带915MHz至918MHz可以用于LPWAN网络，并且频带880MHz至915MHz可以用于蜂窝网络的上行链路(LTE的频带8)。由于两个接收器都不是完美的带通滤波器，它们吸收有用频带附近频率中的不需要的辐射，因此吸收其他RF链发射的辐射。
[0008]本专利技术所基于的一个构思是使网关小型化，同时确保其在RF链之间不受干扰地工作。在设想的物联网应用中，网关必须很小，大约10cm。RF链之间的相互干扰不能通过简单的解决方案来避免，包括将天线彼此移开。这是因为人们认为，为了获得良好的电磁隔离，
两个天线必须至少相隔开其发射波长的四分之一；例如对于868MHz的波，相隔开8.6cm。更一般地，由于波长与频率成反比，因此对于低频，天线的间隔必须相对较大，这与网关的尺寸和期望的频率不兼容。
[0009]本专利技术所基于的另一个构思是通过双重滤波来基本上隔离RF链：带通滤波器被引入到LPWAN的RF链中在接收和发射的共用部分中，而带阻滤波器被引入蜂窝网络的RF链。这些滤波器中的每一个滤波器的功能是使干扰另一个RF链的发射的频率的功率衰减，并且在接收时使每个RF链免受另一个链的发射。
[0010]本专利技术所基于的另一个构思是，可以存在网关能够访问的一个或更多个LPWAN网络和网关能够访问的一个或更多个蜂窝网络。
[0011]根据第一主题，本专利技术是一种通信网关，所述通信网关旨在连接至少一个LPWAN网络和至少一个蜂窝网络，所述网关包括：
[0012]·
第一RF链，所述第一RF链旨在与所述至少一个LPWAN网络进行通信，所述第一RF链包括LPWAN天线、具有发射器和接收器的应答器、以及串联安装在所述应答器与所述LPWAN天线之间的至少一个过滤块和第一高通滤波器，
[0013]·
所述至少一个过滤块包括：
[0014]·
放大块，所述放大块包括并行配置的上行链路信道和下行链路信道，
[0015]·
以及，所述上行链路信道和所述下行链路信道的朝向所述LPWAN天线的共用部分，所述共用部分包括带通滤波器，所述带通滤波器使所述至少一个LPWAN网络的频带中的频率通过，并且使所述LPWAN网络的频带外的频率的功率衰减，
[0016]·
以及
[0017]·
朝向所述蜂窝网络的第二RF链，所述第二RF链路适于建立与所述蜂窝网络的上行链路和下行链路连接，所述上行链路的频带和所述下行链路的频带处于所述LPWAN网络的频带之外，所述第二RF链包括天线、调制解调器、以及串联安装在所述调制解调器与所述天线之间的至少一个带阻滤波器，
[0018]·
所述至少一个带阻滤波器使所述至少一个LPWAN网络的频带内的频率的功率衰减并且使所述蜂窝网络的下行链路的频带和上行链路的频带内的频率通过。
[0019]根据实施方式，网关可以包括下文的特征中的一个或更多个特征。
[0020]根据一个实施方式，在第二RF链中，所述网关包括单个带阻滤波器和第二高通滤波器，所述第二高通滤波器在所述带阻滤波器与所述天线之间。
[0021]利用该高通滤波器，网关符合蜂窝RF链的现有技术。
[0022]根据一个实施方式，在第二RF链中，所述网关包括单个带阻滤波器，所述单个带阻滤波器直接地连接至所述天线。
[0023]因此，该实施方式节省了一个高通滤波器。
[0024]根据一个实施方式，网关能够一方面连接从在各个频带中运行的LPWAN网络组中选择的LPWAN网络的子组，并且另一方面连接蜂窝网络。
[0025]第一RF链的应答器包括用于LPWAN网络组的成员中的每个成员的相应发射器
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接收器对。第一RF链包括多个滤波块，多个滤波块中的每个滤波块与LPWAN网络组的相应成员相关联，并且多个滤波块中的每个滤波块包括放大块、带通滤波器，所述带通滤波器使LPWAN网络组的成员的相应频带中的频率通过并且使该频带之外的频率的功率衰减。第一
RF链还包括LPWAN网络多路复用器，所述LPWAN网络多路复用器布置在滤波块与第一高通滤波器之间。
[0026]在第二RF链中，存在多个带阻滤波器，所述多个带阻滤波器并行配置并且分别与LPWAN网络组的成员中的每个成员相关联，与LPWAN网络组的相应成员相关联的带阻滤波器使LPWAN网络组的相应成员的频带内的频率的功率衰减。第二RF链还包括第一带阻滤波器多路复用器和第二带阻滤波器多路复用器，所述第一带阻滤波器多路复用器和所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通信网关(2)，所述通信网关(2)旨在连接至少一个LPWAN网络和至少一个蜂窝网络，所述网关包括：
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第一RF链(10)，所述第一RF链(10)旨在与所述至少一个LPWAN网络进行通信，所述第一RF链包括：LPWAN天线(100)；具有发射器(31)和接收器(32)的应答器(30)；以及串联地安装在所述应答器与所述LPWAN天线(100)之间的至少一个过滤块(170)和第一高通滤波器(90)，
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所述至少一个过滤块(170)包括：
·
放大块(160)，所述放大块(160)包括并行配置的上行链路信道和下行链路信道，
·
以及，所述上行链路信道和所述下行链路信道的朝向所述LPWAN天线(100)的共用部分，所述共用部分包括带通滤波器(80)，所述带通滤波器(80)使所述至少一个LPWAN网络的频带中的频率通过，使所述LPWAN网络的频带外的频率的功率衰减，以及
·
朝向所述蜂窝网络的第二RF链(20)，所述第二RF链路适于建立与所述蜂窝网络的上行链路和下行链路连接，所述蜂窝网络的下行链路的频带和上行链路的频带处于所述LPWAN网络的频带之外，所述第二RF链包括蜂窝天线(150)、调制解调器(120)、以及串联地安装在所述调制解调器与所述天线之间的至少一个带阻滤波器(130)，
·
所述至少一个带阻滤波器(130)使所述至少一个LPWAN网络的频带内的频率的功率衰减并且使所述蜂窝网络的下行链路的频带和上行链路的频带内的频率通过。2.根据权利要求1所述的网关，其中，所述第二RF链(20)包括单个带阻滤波器(130)和第二高通滤波器(140)，所述第二高通滤波器(140)在所述带阻滤波器(130)与所述蜂窝天线(150)之间。3.根据权利要求1所述的网关，其中，所述第二RF链(20)包括单个带阻滤波器(130)，所述带阻滤波器(130)直接地连接至所述蜂窝天线(150)。4.根据权利要求1所述的网关，所述网关旨在一方面连接从在各个频带中运行的LPWAN网络组中选择的LPWAN网络的子组，并且另一方面连接蜂窝网络，其中：
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所述第一RF链(11)的应答器(35)包括用于所述LPWAN网络组中的成员中的每个成员的相应的发射器
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接收器对(36，37)；
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所述第一RF链包括多个滤波块，所述滤波块(171，172)中的每个滤波块与所述LPWAN网络组中的相应成员相关联，并且所述滤波块(171，172)中的每个滤波块包括放大块(161，162)、带通滤波器(81，82)，所述带通滤波器(81，82)使所述LPWAN网络组的相应成员的频带内的频率通过并且使所述LPWAN网络组的相应成员的频带外的频率的功率衰减；
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所述第一RF链(21)还包括LPWAN网络多路复用器(180)，所述LPWAN网络多路复用器(180)布置在所述滤波块(171，172)与所述第一高通滤波器(90)之间；
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所述第二RF链包括多个带阻滤波器(131，132)，所述多个带阻滤波器(131，132)并行配置并且分别与所述LPWAN网络组中的成员中的每个成员相关联，与所述LPWAN网络组中的相应成员相关联的所述带阻滤波器使所述LPWAN网络组的相应成员的频带中的频率的功率衰减并且使所述蜂窝网络的下行链路的频带和上行链路的频带内的频率通过；
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所述第二RF链还包括第一带阻滤波器多路复用器(135)和第二带阻滤波器多路复用器(136)，所述第一带阻滤波器多路复用器(135)和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔，
申请(专利权)人：凯尔联科公司，
类型：发明
国别省市：