CN209184819U - Lte-cpe设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种LTE‑CPE设备，包括：处理器，通信模块，天线控制器，以及用于连接网络设备的定向天线。处理器分别连接通信模块和天线控制器；定向天线分别连接通信模块和天线控制器。处理器可通过通信模块接入LTE网络，并通过天线控制器驱动定向天线转动至信号质量高的天线角度。基于此，本申请实施例可自动接入LTE网络并获取质量较佳的LTE信号，保证设备的数据传输速率，降低工程安装难度，减少设备安装需要的时间和精力，并提高LTE网络的接入速率，提升用户体验。同时，针对变化的LTE网络，设备可自适应地调整定向天线的天线角度，保证数据传输速率。

Description

LTE-CPE设备

技术领域

本申请涉及通信设备技术领域，特别是涉及一种LTE-CPE设备。

背景技术

LTE(Long Term Evolution，长期演进)-CPE(Customer Premises Equipment，客户终端设备)是一种将高速LTE信号转换成有线信号的无线终端设备，广泛运用于家庭、企业的宽带接入。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：在CPE设备的安装过程中，需要工程人员人工调试CPE的方向，以获取较好信号质量，安装难度大且费时费力。

实用新型内容

基于此，有必要针对CPE案子难度大且费时费力的问题，提供一种LTE-CPE设备。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种LTE-CPE设备，包括：处理器，通信模块，天线控制器，以及用于连接网络设备的定向天线。

处理器分别连接通信模块和天线控制器；定向天线分别连接通信模块和天线控制器。

通信模块将获取到的LTE网络的空口参数发送给处理器；处理器基于空口参数，向天线控制器发送天线方向调整指令，以指示天线控制器调整定向天线的天线角度。

在其中一个实施例中，还包括射频电路；定向天线通过射频电路连接通信模块。

在其中一个实施例中，射频电路包括滤波器和放大电路；定向天线连接滤波器；滤波器通过放大电路连接通信模块。

在其中一个实施例中，通信模块包括通信芯片；通信芯片分别连接处理器和射频电路。

在其中一个实施例中，通信模块还包括用户身份识别电路。

用户身份识别电路连接通信芯片；用户身份识别电路为USIM(UniversalSubscriber Identity Module，全球用户识别卡)电路或SIM(Subscriber IdentificationModule，用户身份识别卡)电路。

在其中一个实施例中，还包括电源电路；电源电路分别连接处理器、通信芯片、天线控制器以及射频电路。

在其中一个实施例中，电源电路包括RJ45接口、变压器、POE(Power OverEthernet，有源以太网)芯片以及电源转换芯片。RJ45接口通过变压器连接POE芯片；POE芯片通过电源转换芯片分别连接处理器、通信模块、天线控制器以及射频电路。

在其中一个实施例中，电源电路还包括连接变压器的PHY(Port Physical Layer，端口物理层)芯片；PHY芯片连接处理器。

在其中一个实施例中，还包括连接处理器的USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口和指示灯。

在其中一个实施例中，还包括连接处理器的DDR(Double Data Rate，双倍速率)内存芯片和闪存芯片。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

LTE-CPE设备包括：处理器，通信模块，天线控制器，以及用于连接网络设备的定向天线。处理器分别连接通信模块和天线控制器；定向天线分别连接通信模块和天线控制器。处理器可通过通信模块接入LTE网络，通过通信模块获取LTE网络的空口参数，并基于空口参数指示天线控制器驱动定向天线转动至信号质量高的天线角度。基于此，本申请实施例可自动接入LTE网络并获取质量较佳的LTE信号，保证设备的数据传输速率，降低工程安装难度，减少设备安装需要的时间和精力，并提高LTE网络的接入速率，提升用户体验。同时，针对变化的LTE网络，设备可自适应地调整定向天线的天线角度，保证数据传输速率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一个实施例中LTE-CPE设备的第一示意性结构图；

图2为一个实施例中LTE-CPE设备的第二示意性结构图；

图3为一个实施例中LTE-CPE设备的第三示意性结构图；

图4为一个实施例中LTE-CPE设备的第四示意性结构图；

图5为一个实施例中LTE-CPE设备的第五示意性结构图；

图6为一个实施例中LTE-CPE设备的第六示意性结构图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

LTE-CPE是一款以LTE信号为回传的无线数据终端设备，满足3GPP(3rdGeneration Partnership Project，第三代合作伙伴计划)要求并具有高增益天线，良好的防护等级和防雷特性。该产品利用有线宽带接入用户，LTE信道作为回传方式，发挥LTE制式高速率、高利用率的优点，能为用户带来良好的LTE数据业务体验。

LTE-CPE的室外应用适用于室内空旷区域数据接入(具备LTE回程资源)，如小型企业、商场、家庭无线局域网覆盖等。LTE-CPE的室内应用则适用于室内LTE接入的Wi-Fi(WIreless-Fidelity，无线保真)有线或无线覆盖，如咖啡屋、便利店、家庭有线/无线局域网覆盖。基于LTE的优势，LTE-CPE需保持高速率的数据传输，以满足用户的需求。LTE信号的质量是决定数据传输速率的重要条件，因此，传统LTE-CPE的安装难度大且费时费力，需工程人员调试CPE的方向，以使设备接入LTE网络且获得较好的LTE信号。

并且，在LTE-CPE设备的运行场所中，商铺装修、布局更改、信号收发设备的变化以及人群密度变化均会对LTE网络的信号质量造成影响，导致LTE-CPE设备接收到的LTE信号质量不佳。同时，随着5G(5th-Generation，第五代移动通信技术)技术的发展，超密集异构网络、自组织网络以及小基站等技术将逐步引入，LTE网络将随实际运行状态进行调整，LTE-CPE设备连接的网络设备会随之发生变化，为此，需要LTE-CPE设备在LTE网络发生调整、对应的网络设备发生变化或者信号质量不佳等情况下，能够自动调整天线方向，以保证LTE网络的信号质量。

在一个实施例中，提供一种LTE-CPE设备，如图1所示，图1为一个实施例中LTE-CPE设备的第一示意性结构图，包括：处理器，通信模块，天线控制器，以及用于连接网络设备的定向天线。

处理器分别连接通信模块和天线控制器；定向天线分别连接通信模块和天线控制器。通信模块将获取到的LTE网络的空口参数发送给处理器；处理器基于空口参数，向天线控制器发送天线方向调整指令，以指示天线控制器调整定向天线的天线角度。

具体而言，在LTE-CPE设备中，处理器的第一传输端口连接通信模块的第一传输端口，处理器的第二传输端口可用于连接终端接入电路，处理器的控制端口连接天线控制器的输入端口；通信模块的第二传输端口通过定向天线接入LTE网络；天线控制器的驱动端口连接定向天线，可驱动定向天线的转动。

需要说明的是，处理器可用于通信数据收发、空口信号质量分析以及对天线的管理和控制。同时，处理器还可用于实现本地设备管理，如设备配置、日志、告警及软件升级等。具体地，处理器读取通信模块获取的LTE网络的空口参数，并基于空口参数确定信号质量良好的天线角度，并通过天线控制器驱动定向天线转动至相应的天线角度。

通信模块可用于LTE网络的接入以及LTE信号的处理，实现设备与基站、核心网的协议通信；通信模块可获取LTE网络的空口参数的数据，为处理器调整天线角度提供依据。具体地，通信模块可为4G(the 4th Generation mobilecommunication technolog，第四代移动通信技术)模块，支持FDD(频分双工)LTE/TD-LTE(分时长期演进)两种LTE制式，还能够向下兼容2G(2-Generation wireless telephone technology，第二代手机通信技术规格)/3G(3rd-Generation，第三代移动通信技术)，支持TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分-同步码分多址)/WCDMA(WidebandCode Division Multiple Access，宽度码分多址)/EDGE(Enhanced Data Rate for GSMEvolution，增强型数据速率GSM演进技术)/GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)/GSM(Global System for Mobile communications，全球移动通信系统)/CDMA1X&EVDO等模式。

定向天线可接入网络设备，实现信号的接收和发送。具体地，网络设备可为基站或核心网等。

天线控制器可接收来自处理器的控制指令，实现对定向天线的方向控制。

终端接入电路可用于接入用户终端；LTE-CPE设备将LTE信号转换成有线信号，并通过终端接入电路传输给接入的用户终端。

基于此，本申请实施例可自动调整定向天线的角度，接入LTE网络并获取质量较佳的LTE信号，保证设备的数据传输速率，降低工程安装难度，减少设备安装需要的时间和精力，并提高LTE网络的接入速率，提升用户体验。同时，针对变化的LTE网络，设备可自适应地调整定向天线的天线角度，保证数据传输速率。

在一个实施例中，如图2所示，图2为一个实施例中LTE-CPE设备的第二示意性结构图，还包括射频电路；定向天线通过射频电路连接通信模块。

具体而言，定向天线与通信模块之间通过射频电路连接。

需要说明的是，射频电路可用于对网络设备传输至定向天线的信号进行处理后，发送给通信模块；还可用于对处理器传输给通信模块的信号进行处理后，通过定向天线发送给网络设备。

本申请实施例中，射频电路可对信号进行滤波以及放大等处理，增强LTE网络的信号传输质量，提升用户体验。

在一个实施例中，如图3所示，图3为一个实施例中LTE-CPE设备的第三示意性结构图，射频电路包括滤波器和放大电路；定向天线连接滤波器；滤波器通过放大电路连接通信模块。

具体而言，放大电路的一端连接通信模块，另一端通过滤波器连接定向天线。

需要说明的是，滤波器可用于滤除通信信号中的干扰信号，降低噪声；放大电路可用于通信信号的放大，提高通信质量。

定向天线接收网络设备发送的第一信号，并将第一信号传输给滤波器；滤波器对第一信号进行滤波后传输给放大电路；放大电路对第一信号进行放大后传输给通信模块。

通信模块接收处理器发送的第二信号，并将第二信号传输给放大电路；放大电路对第二信号进行放大后传输给滤波器；滤波器对第二信号进行滤波后传输给定向天线。

在一个实施例中，如图4所示，图4为一个实施例中LTE-CPE设备的第四示意性结构图，通信模块包括通信芯片；通信芯片分别连接处理器和射频电路。

具体而言，通信模块可包括连接LTE网络的通信芯片。

需要说明的是，通信芯片可用于LTE网络的接入以及LTE信号的处理，实现设备与基站、核心网的协议通信；通信芯片可获取LTE网络的空口参数的数据，为处理器调整天线角度提供依据。具体地，通信芯片可为4G基带芯片。

在一个实施例中，如图4所示，通信模块还包括用户身份识别电路；用户身份识别电路连接通信芯片；用户身份识别电路为USIM电路或SIM电路。

具体而言，用户身份识别电路通过通信芯片连接处理器。

需要说明的是，用户身份识别电路可为SIM电路或USIM电路，用于设备接入SIM卡或USIM卡。

本申请实施例可通过使用不同的SIM卡或USIM卡，接入对应运营商的LTE网络。由于不同运营商LTE网络的网络设备分布不同，LTE-CPE设备在更换运营商LTE网络时，可自动调整天线方向，以获取良好的LTE信号，保证数据传输速率。

在一个实施例中，如图5所示，图5为一个实施例中LTE-CPE设备的第五示意性结构图，还包括电源电路；电源电路分别连接处理器、通信芯片、天线控制器以及射频电路。

具体而言，LTE-CPE设备还包括分别为处理器、通信芯片、天线控制器以及射频电路等供电的电源电路。电源电路分别连接处理器、通信芯片、天线控制器以及射频电路；电源电路可根据各电路、器件所需的电压进行对应的转换，以满足相应的供电标准。

需要说明的是，电源电路可为电池供电、以太网供电或220V转换电源供电等。

在一个实施例中，如图6所示，图6为一个实施例中LTE-CPE设备的第六示意性结构图，电源电路包括RJ45接口、变压器、POE芯片以及电源转换芯片。RJ45接口通过变压器连接POE芯片；POE芯片通过电源转换芯片分别连接处理器、通信模块、天线控制器以及射频电路。

具体而言，RJ45接口连接变压器；POE芯片的一端连接变压器，另一端连接电源转换芯片；电源转换芯片分别连接处理器、通信芯片、天线控制器以及射频电路。

需要说明的是，RJ45接口可用于连接以太网，获取以太网提供的电压；具体地，该电压的范围可为44V至57V(Volt，伏特)；例如，可为48V。变压器可用于将RJ45接口获取的电压转换为12V的电压，以供后级电路、芯片或设备使用。

POE芯片为以太网供电的芯片，可在以太网路中透过双绞线来传输电力与资料到设备上；具体地，可直接从以太网线(4对双绞线中空闲的2对来传输)获得电力，无需单独铺设电力线，简化系统布线，降低网络基础设施的建设成本。

电源转换芯片可用于将前级电路传输的电源转换为适合后级电路使用的电源；具体地，可将12V的电源转换为5V、3.3V、1.2V等，以供通信芯片、处理器、或其他设备使用。

在一个实施例中，如图6所示，电源电路还包括连接变压器的PHY芯片；PHY芯片连接处理器。

具体而言，PHY芯片的一端连接变压器，另一端连接处理器。

需要说明的是，PHY芯片可定义数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，还可向数据链路层设备提供标准接口。

在一个实施例中，如图6所示，还包括连接处理器的USB接口和指示灯。

具体而言，处理器分别连接USB接口和指示灯。

需要说明的是，USB接口可用于连接外部设备，便于设备的配置。指示灯可用于显示设备的运行状态，能够在故障时及时提醒用户。

在一个实施例中，如图6所示，还包括连接处理器的DDR内存芯片和闪存芯片。

具体而言，处理器还分别连接DDR内存芯片和闪存芯片。

需要说明的是，DDR(Double Data Rate，双倍速率)内存和FLASH闪存可用于设备的功能拓展。

在一个实施例中，LTE-CPE设备的处理器可基于预设关系表，发送包含指定天线角度的方向调整指令给天线控制器，以使天线控制器驱动定向天线转动至指定天线角度。其中，预设关系表包含天线角度与空口参数的映射关系。

需要说明的是，预设关系表可根据定向天线的天线角度，以及从通信模块获得的、与天线角度对应的空口参数数据来得到；还可由其他检测设备对LTE-CPE设备的安装环境进行扫描检测后得到。其中，预设关系表可包括至少一个指定天线角度，为设备提供多个可选择的天线角度，以便设备选择合适的天线角度，获取信号质量高的LTE信号。

进一步地，处理器可在空口参数低于预设阈值时，通过天线控制器控制定向天线转动至多个间隔设置的检测角度，并基于通信模块获取到的、各检测角度对应的空口参数，得到预设关系表。

具体而言，LTE-CPE设备针对空口参数设置了预设阈值。处理器读取通信模块的空口参数数据，在空口参数低于预设阈值时，处理器发生检测调整指令给天线控制器。天线控制器基于检测调整指令，驱动定向天线转动至各检测角度。处理器在定向天线转动至检测角度时，记录通信模块从LTE网络获取到的空口参数。基于各检测角度对应的空口参数，处理器可更新预设关系表。基于更新后的预设关系表，处理器可通过天线控制器驱动定向天线，调整定向天线的天线角度，以获取良好的LTE信号。

需要说明的是，预设阈值可根据设备的实际运行环境和需求进行设定，在此不做具体的限定。

检测角度可根据更新预设关系表所要求的精度进行设置；具体地，相邻的检测角度的间隔可为5度、10度、15度、20度、30度或45度等，在此不做具体的限定。设置间隔小的预设天线角度(例如，相邻的检测角度的间隔为5度、10度等)，可提高天线调整的精度，更好地保证调整后的信号质量；设置间隔大的预设天线角度(例如，相邻的检测角度的间隔为45度、60度等)，可提高天线调整的效率，实现快速地信号调整。

本申请实施例可在设备获取到的空口参数低于预设阈值时，能够自动获取来自各个方向的信号参数并调整天线方向，以便改善LTE网络的信号质量，提高用户体验；并且，设备可在运行过程中实时检测LTE信号质量，并自动调整天线方向，使信号质量达到最佳，无需重启设备，提高设备的可靠性、自适应性，以及天线调整的效率。

在一个实施例中，设备上电过程可包括步骤：

1)自适应LTE-CPE设备上电。

2)处理器读取通信芯片中的空口参数的数据，并记录为RSRP1、RSRQ1、RSSI1、CINR1；同时记录定向天线角度为A，如表1所示。

3)处理器发送调整天线方向的指令到天线模块的天线控制器，如调整30°(角度大小可调)。

4)天线控制器调整定向天线方向，如调整30°。

5)处理器读取通信芯片中的空口参数的数据，并记录为RSRP2、RSRQ2、RSSI2、CINR2；同时记录定向天线角度为A+30°，如表1所示。

6)重复步骤3)至5)，直到定向天线方向调整角度＝A+330°，记录角度与空口参数的关系表，如表1所示。

表1

天线角度(°)	RSRP	RSRQ	RSSI	CINR
					A	RSRP1	RSRQ1	RSSI1	CINR1
A+30	RSRP2	RSRQ2	RSSI2	CINR2
					A+60	RSRP3	RSRQ3	RSSI3	CINR3
A+90	RSRP4	RSRQ4	RSSI4	CINR4
					A+120	RSRP5	RSRQ5	RSSI5	CINR5
A+150	RSRP6	RSRQ6	RSSI6	CINR6
					A+180	RSRP7	RSRQ7	RSSI7	CINR7
A+210	RSRP8	RSRQ8	RSSI8	CINR8
					A+240	RSRP9	RSRQ9	RSSI9	CINR9
A+270	RSRP10	RSRQ10	RSSI10	CINR10
					A+300	RSRP11	RSRQ11	RSSI11	CINR11
A+330	RSRP12	RSRQ12	RSSI12	CINR12

7)处理器通过自有算法分析，确定最佳空口质量时对应的定向天线的角度，并发送调整天线方向指令到天线控制器。

8)天线控制器调整定向天线方向，以达到最佳质量信号状态。

设备运行过程中，LTE-CPE设备设置有空口参数阈值(属于预设阈值)，当处理器在运行过程中检测到空口参数低于设置的阈值，设备将自动检测收集空口参数，并调整天线方向。实施步骤同设备上电的步骤2)至8)。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LTE-CPE设备，其特征在于，包括：处理器，通信模块，天线控制器，以及用于连接网络设备的定向天线；

所述处理器分别连接所述通信模块和所述天线控制器；

所述定向天线分别连接所述通信模块和所述天线控制器；

所述通信模块将获取到的LTE网络的空口参数发送给所述处理器；所述处理器基于所述空口参数，向所述天线控制器发送天线方向调整指令，以指示所述天线控制器调整所述定向天线的天线角度。

2.根据权利要求1所述的LTE-CPE设备，其特征在于，还包括射频电路；

所述定向天线通过所述射频电路连接所述通信模块。

3.根据权利要求2所述的LTE-CPE设备，其特征在于，所述射频电路包括滤波器和放大电路；

所述定向天线连接所述滤波器；

所述滤波器通过所述放大电路连接所述通信模块。

4.根据权利要求2所述的LTE-CPE设备，其特征在于，所述通信模块包括通信芯片；

所述通信芯片分别连接所述处理器和所述射频电路。

5.根据权利要求4所述的LTE-CPE设备，其特征在于，所述通信模块还包括用户身份识别电路；

所述用户身份识别电路连接所述通信芯片；

所述用户身份识别电路为USIM电路或SIM电路。

6.根据权利要求4所述的LTE-CPE设备，其特征在于，还包括电源电路；

所述电源电路分别连接所述处理器、所述通信芯片、所述天线控制器以及所述射频电路。

7.根据权利要求6所述的LTE-CPE设备，其特征在于，所述电源电路包括RJ45接口、变压器、POE芯片以及电源转换芯片；

所述RJ45接口通过所述变压器连接所述POE芯片；

所述POE芯片通过电源转换芯片分别连接所述处理器、所述通信模块、所述天线控制器以及所述射频电路。

8.根据权利要求7所述的LTE-CPE设备，其特征在于，所述电源电路还包括连接所述变压器的PHY芯片；

所述PHY芯片连接所述处理器。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的LTE-CPE设备，其特征在于，还包括连接所述处理器的USB接口和指示灯。

10.根据权利要求1至8任意一项所述的LTE-CPE设备，其特征在于，还包括连接所述处理器的DDR内存芯片和闪存芯片。