專利名稱：用于移動通信系統(tǒng)的寬帶無線中繼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及一種用于移動通信系統(tǒng)的寬帶無線中繼器，尤其涉及一種用于在移動通信系統(tǒng)中以相同頻率無線中繼接收信號的寬帶無線中繼器，應(yīng)用干擾信號去除技術(shù)，以防止射頻波動。
具體而言，由于天線(發(fā)射和接收天線)彼此的絕緣問題而引起的輸出功率限制，RF中繼器不能覆蓋所希望的區(qū)域，因此，將中繼器設(shè)置于基站和移動站之間并從基站接收低電平信號，放大所接收的信號，使其與基站信號具有相同高電平，并將放大的信號發(fā)射到移動站，從而提供了良好的通信質(zhì)量。中繼器的功能是接收并放大低功率信號并發(fā)射放大的信號，需要單獨的發(fā)射和接收天線來完成所述功能。
與此同時，通過在便攜天線領(lǐng)域中使用的空間信號處理技術(shù)，可消除發(fā)射天線反饋到接收天線的干擾信號，因此，中繼器可穩(wěn)定地工作并大大減小了發(fā)射和接收天線之間的距離，從而方便了中繼器安裝和操作。
然而，常規(guī)中繼器的缺陷是由發(fā)射天線所發(fā)射的放大信號通過接收天線再次接收并由中繼器再次放大，因此，中繼器的正常工作受到飽和度、波動、設(shè)備故障或類似問題影響而削弱，從而導(dǎo)致了通信質(zhì)量的下降(呼叫失敗)。
此外，應(yīng)該由中繼器實現(xiàn)消除由接收天線所接收的發(fā)射信號的干擾信號。
本發(fā)明的另一目的是提供了一種用于移動通信系統(tǒng)的寬帶無線中繼器，其能夠有效用于盲區(qū)中及地下區(qū)域和建筑物中。
本發(fā)明的另一目的是提供了一種用于移動通信系統(tǒng)的寬帶無線中繼器，其能夠有效用于可進(jìn)行移動通信網(wǎng)絡(luò)的戶外和室內(nèi)區(qū)域中，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、PCS網(wǎng)絡(luò)和IMT-2000網(wǎng)絡(luò)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于移動通信系統(tǒng)的寬帶無線中繼器，其利用相位和增益控制技術(shù)能夠消除由發(fā)射天線反饋的干擾信號，從而能夠在盲區(qū)和城區(qū)進(jìn)行中繼服務(wù)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于移動通信系統(tǒng)的前向相連的寬帶無線中繼器的總體結(jié)構(gòu)框圖本發(fā)明的寬帶無線中繼器總的來說包括發(fā)射級和接收級。
參照圖1，寬帶無線中繼器的發(fā)射級包括RF開關(guān)100，用于以相同頻率接通/切斷無線中繼信號的頻率信道；中頻(IF)延遲單元102，用于根據(jù)干擾信號的大小使中頻延遲10μs，并根據(jù)所提供的服務(wù)旁路延遲中頻；頻率增加轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器136用于向上調(diào)整發(fā)射通路的頻率；相位階躍單元104，用來定期改變信號的相位，以便將信號分為干擾信號和主信號，應(yīng)用到初始測試模式中并定期監(jiān)視這些信號；相位監(jiān)視器106，用于監(jiān)視主信號和干擾信號并根據(jù)模擬信號和數(shù)字信號利用譜分析器確定是否消除干擾信號，并發(fā)射所確定的結(jié)果；相位偏移單元108，用于改變信號的相位，以便使向量值優(yōu)化器132產(chǎn)生優(yōu)化的向量值；增益控制單元110，用于根據(jù)向量值優(yōu)化器132中主信號的錯誤率補償增益變化；放大器(HPA)112，用于放大發(fā)射信號；過濾單元114，用于消除發(fā)射信號中所不希望的波段信號；及發(fā)射端天線116，用于接收放大器112輸出的信號并將輸出的信號發(fā)射到盲區(qū)或城區(qū)。
在這種情況下，RF開關(guān)100耦合到頻率增加轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器136的輸入級，同時相位階躍單元104、相位監(jiān)視器106、相位偏移單元108和增益控制單元110耦合到發(fā)射級的放大器112的輸入級。
寬帶無線中繼器的接收級包括陣列天線118，用于接收基站發(fā)射的信號和由發(fā)射天線反饋的干擾信號；帶通過濾單元120，用于消除由陣列天線118所接收信號中的所不希望的帶寬信號；放大器122，用于僅放大由陣列天線118所接收信號的原始信號，并同時抑制信號的噪聲部分，從而提高了接收信號的靈敏度；移相器124，用于控制信道的相位；頻率減小轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器126，用于向下調(diào)整所接收信號的頻率；相位比較單元128，用于控制信道的振幅和比較信道彼此的相位；增益比較單元130，用于根據(jù)第1信道探測信道所調(diào)整信號的相位，并且比較彼此的增益差值；向量值優(yōu)化器132，對于其主信號通過使用相位比較單元128的相位信息，或應(yīng)用其它信道的相位和振幅，選擇其中一個具有較小錯誤率信道的相位和振幅值，從而減小了具有最大輸出的主信號的錯誤；合成模塊134，用來探測和存貯信道的輸出電平。
向量值優(yōu)化器132利用MOD 1模式來減小最大輸出主信號的錯誤，并且包括增益和相位校正裝置，用來設(shè)置接收級干擾信號的增益和相位，以便與參考信道相同(第1信道)。
換一種方案，向量值優(yōu)化器132可利用MOD 2模式來減小最大輸出主信號的錯誤，并包括用來計算具有軟數(shù)據(jù)或應(yīng)用期望的錯誤率的主信號錯誤率的裝置并在微處理器中進(jìn)行微調(diào)控制。
在下文中，將描述本發(fā)明寬帶無線中繼器的部件元件的工作過程。
首先，當(dāng)輸入并發(fā)射初始化無線中繼器的命令時，發(fā)射級RF開關(guān)100阻塞信道，以便檢測接收級從天線所接收的信號。
當(dāng)從基站通過接收級天線118接收到主信號時，增益比較單元130和相位比較單元128分別比較信道的增益和相位，微處理器存儲增益和相位數(shù)據(jù)。微處理器執(zhí)行計算，以便校正信道的相位和增益，合成模塊134探測信道的輸出電平，微處理器存貯有關(guān)輸出電平數(shù)據(jù)。
當(dāng)發(fā)射級RF開關(guān)100接通建立一通路時，增益比較單元130比較信道的接收級干擾信號的增益，微處理器存貯有關(guān)接收級干擾信號增益的數(shù)據(jù)。相位比較單元128比較信道的接收級干擾信號的相位，微處理器存貯接收級干擾信號相位的數(shù)據(jù)。
因此，完成計算存貯在有關(guān)信道的接收級干擾信號的相位的步驟。當(dāng)在向量值優(yōu)化器132中執(zhí)行減小具有最大輸出的主信號錯誤的MOD 1模式時，進(jìn)行增益和相位校正，以便設(shè)置接收級干擾信號的增益和相位，以便與參考信道相同(第1信道)，并存貯有關(guān)增益和相位的數(shù)據(jù)。當(dāng)在向量值優(yōu)化器132中執(zhí)行減小具有最大輸出的主信號的錯誤MOD 2模式時，用軟數(shù)據(jù)或期望的錯誤率計算主信號的錯誤率，在微處理器中進(jìn)行微調(diào)控制，并賦給向量值。
此外，根據(jù)干擾信號的應(yīng)用，合成模塊134探測和存貯發(fā)射級電平。與此同時，若發(fā)生電平錯誤，可使用相位偏移單元108，將10Hz信號施加到相位階躍單元104上，以便探測具有10Hz的信號。若通過干擾消除過程的波形分析，確定已完成干擾消除，終止干擾消除過程并發(fā)送運行通知，從而可使寬帶無線中繼器正常工作。
圖2為檢測本發(fā)明寬帶無線中繼器接收階段信號和干擾信號的算法的流程圖。
在寬帶無線中繼器的初始模式執(zhí)行方案中，在步驟S200中，輸入初始化寬帶無線中繼器的命令，在步驟S202中，發(fā)送寬帶無線中繼器初始化命令，在步驟S204中，發(fā)射級的RF開關(guān)100被切斷，以便阻塞通路，并接著在步驟S206中從基站中接收主信號。
此后，在步驟S208中，在增益比較單元130中比較信道的接收級增益，接著在步驟S210中將有關(guān)接收級增益數(shù)據(jù)存貯在微處理器中。此外，在步驟S212中，在相位比較單元128中比較信道的接收級相位，接著在步驟S214中，將有關(guān)接收級相位數(shù)據(jù)存貯在微處理器中，在步驟S216中，校正信道的接收級增益并在步驟S218中校正信道的接收級相位。此外，在步驟S220中由合成模塊134探測接收級旁路模式中的信道輸出電平，并在步驟S222中將有關(guān)輸出電平數(shù)據(jù)存貯在微處理器中。
接著，為了測量干擾信號，在步驟S224中接通發(fā)射級RF開關(guān)100，以便建立一通道，并在步驟S226中，在增益比較單元130中比較信道的接收級干擾信號的增益，在步驟S228中，將有關(guān)接收級干擾信號增益數(shù)據(jù)存貯在微處理器中。在步驟S230和S232中，在相位比較單元128中對信道的接收級干擾信號的相位進(jìn)行監(jiān)視和比較，并在步驟S234中將有關(guān)接收級干擾信號的相位數(shù)據(jù)存貯在微處理器中和在步驟S236監(jiān)視有關(guān)接收級干擾信號相位數(shù)據(jù)。與此同時，在步驟S238中切斷發(fā)射級RF開關(guān)100。
圖3為計算本發(fā)明寬帶無線中繼器干擾信號的算法的流程圖。
當(dāng)執(zhí)行寬帶無線中繼器的寬帶無線中繼器干擾信號模式1時，在步驟S240中向量值優(yōu)化器132校正信道的接收級干擾信號的增益，以便與參考信道(第1信道)的增益相同，在步驟S242中微處理器存貯有關(guān)校正干擾信號增益的數(shù)據(jù)，及在步驟S244中監(jiān)視有關(guān)校正的增益數(shù)據(jù)。
接下來，當(dāng)再次執(zhí)行干擾信號模式1時，在步驟S246中校正信道接收級干擾信號的相位，以便與參考信道(第1信道)的相位相同，在步驟S248中微處理器存貯有關(guān)校正相位的數(shù)據(jù)，及在步驟S250中監(jiān)視有關(guān)校正相位的數(shù)據(jù)。
當(dāng)執(zhí)行干擾信號模式2時，在步驟S252中向量值優(yōu)化器132計算信道的接收級干擾信號的增益并指定最佳向量值，在步驟S254中將最佳向量值存貯在微處理器中，及在步驟S256中監(jiān)視有關(guān)最佳增益向量值的存貯數(shù)據(jù)。
當(dāng)再次執(zhí)行干擾信號模式2時，在步驟S258中向量值優(yōu)化器132計算信道的接收級干擾信號相位并指定最佳向量值，在步驟S260中將最佳向量值存貯在微處理器中，及在步驟S256中監(jiān)視有關(guān)最佳增益向量值的存貯數(shù)據(jù)。
圖4為本發(fā)明寬帶無線中繼器正常工作時使用的算法的流程圖。
首先，在步驟S264中，在合成模塊134中合成信道接收級干擾信號，在步驟S266中，根據(jù)干擾信號的應(yīng)用探測發(fā)射級電平，在步驟S268中，根據(jù)旁路方式比較發(fā)射級輸出電平探測值和接收級輸出電平值，及在步驟S270中，將比較的探測的輸出電平存貯在微處理器中。
與此同時，在步驟S272中確定是否出現(xiàn)輸出電平錯誤。在步驟S274中，若產(chǎn)生波動或減小增益，將產(chǎn)生報警。當(dāng)發(fā)生障礙時，在步驟S276中切斷發(fā)射級RF開關(guān)100，以便阻塞通路，并在步驟S278中進(jìn)行初始化步驟。
此外，在步驟S280中，通過波形分析模塊進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)視，及在步驟S282中，將相位偏移一定的相位偏移量，以便在主信號和干擾信號之間形成相位差，及在步驟S284中進(jìn)行相位階躍(10Hz信號)。
此后，在步驟S286中，用10Hz信號進(jìn)行探測和確定。在步驟S288中，通過波形分析器監(jiān)視干擾消除狀態(tài)。接著，在步驟S290中，終止過程并發(fā)送運行通知。此后，在步驟S292中執(zhí)行寬帶無線中繼器的正常工作。
如上所述的根據(jù)本發(fā)明的用于移動通信系統(tǒng)的寬帶無線中繼器結(jié)構(gòu)具有如下效果。
第一，寬帶無線中繼器可添加到現(xiàn)有的無線中繼裝置上，因此，可以減少為保證無線中繼裝置中發(fā)射天線與接收天線絕緣所必需的鐵塔的安裝成本。
第二，本發(fā)明的寬帶無線中繼器可產(chǎn)生高輸出功率，因此，可獲得更大的覆蓋區(qū)域。
在常規(guī)的無線中繼裝置中，很難實現(xiàn)發(fā)射天線與接收天線之間充分絕緣，因此，常規(guī)無線中繼裝置不能產(chǎn)生所需的輸出功率，從而不能得到一個大的覆蓋區(qū)。因此，可用本發(fā)明的寬帶無線中繼裝置來替代光中繼器。
此外，通過在光中繼器的接收站中安置寬帶無線中繼器，可減小光線路的費用及充分發(fā)揮光中繼器的優(yōu)點。而且，本發(fā)明的寬帶無線中繼器位于街區(qū)或城區(qū)建筑物頂部的橫桿上，以便有利于周圍的通信環(huán)境，從而提高了嚴(yán)重通信障礙地區(qū)中的通信質(zhì)量。
第三，本發(fā)明的寬帶無線中繼器可進(jìn)行寬帶無線中繼服務(wù)，因此，本發(fā)明寬帶無線中繼器可應(yīng)用于現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)、PCS網(wǎng)絡(luò)、無線局部循環(huán)網(wǎng)絡(luò)、未來IMT-2000網(wǎng)絡(luò)和便攜天線網(wǎng)絡(luò)，因此，減少了基站的數(shù)量，從而減小了這類網(wǎng)絡(luò)的運行費用。
盡管出于示意目的對本發(fā)明優(yōu)選實施例進(jìn)行了公開，但本專業(yè)人員可以理解對本發(fā)明進(jìn)行各種改變、增加或減少是可能的，不偏離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的原則和宗旨。
權(quán)利要求
1.一種用于移動通信系統(tǒng)的寬帶無線中繼器，包括發(fā)射級，所述發(fā)射級包括射頻(RF)開關(guān)，用于為無線中繼信號以相同頻率建立頻率通道，中頻(IF)延遲單元，用于根據(jù)干擾信號的大小使中頻延遲，并當(dāng)提供服務(wù)時，旁路中頻延遲；頻率增加轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器，用于向上調(diào)整發(fā)射通路的頻率；放大器，用于放大發(fā)射信號；過濾單元，用于消除發(fā)射信號發(fā)射的不希望的頻帶信號；發(fā)射端天線，用于接收放大器輸出的信號并將輸出的信號發(fā)射到盲區(qū)或城區(qū)；接收級，所述接收級包括陣列天線，用于接收基站發(fā)射的射頻信號和由發(fā)射天線反饋的干擾信號；帶通過濾單元，用于消除由陣列天線所接收信號中的不希望的頻帶信號；放大器，用于僅放大由陣列天線所接收的RF信號的原始信號，并同時抑制信號的噪聲部分，從而提高了接收信號的靈敏度；移相器，用于控制信道的相位；頻率減小轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器，用于向下調(diào)整所接收信號的頻率；相位對比單元，用于控制信道的振幅并比較信道的彼此相位；增益比較單元，用于根據(jù)第1信道探測信道所調(diào)整信號的相位，并且比較彼此的增益差值；向量值優(yōu)化器，使用相位比較單元的相位信息選擇其主信號具有低錯誤率的一個信道的相位和振幅值，或應(yīng)用其它信道的相位和振幅，從而減小了具有最大輸出的主信號的錯誤；合成模塊，用來探測和存貯信道的輸出電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶無線中繼器，其中向量值優(yōu)化器使用減小具最大輸出的主信號的錯誤的MOD 1模式，并包括增益和相位校正裝置，用來設(shè)置接收級干擾信號的增益和相位與參考信道(第1信道)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶無線中繼器，其中向量值優(yōu)化器可利用減小具有最大輸出主信號的錯誤的MOD 2模式，并包括使用軟數(shù)據(jù)或應(yīng)用期望的錯誤率計算主信號的錯誤率的裝置，并在微處理器中進(jìn)行微調(diào)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶無線中繼器，在頻率增加轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器的輸出端和發(fā)射級放大器的輸入端之間，還包括，相位階躍單元，用來定時改變信號的相位，以便將信號分為干擾信號和主信號，從而應(yīng)用到初始化測試模式中并定期監(jiān)視這些信號；相位監(jiān)視器，用于監(jiān)視主信號和干擾信號并根據(jù)模擬信號和數(shù)字信號利用譜分析器確定是否取消干擾信號，并確定將要發(fā)射的結(jié)果；相位偏移單元，用于改變信號的相位，以便使向量值優(yōu)化器產(chǎn)生優(yōu)化的向量值；和增益控制單元，用于根據(jù)向量值優(yōu)化器中主信號的錯誤率補償增益變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于移動通信系統(tǒng)的寬帶無線中繼器。寬帶無線中繼器總的來說包括發(fā)射級和接收級。發(fā)射級包括RF開關(guān)，用于建立頻率通道；中頻延遲單元，用于使中頻延遲并旁路中頻延遲；頻率增加轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器；放大器；過濾單元，用于消除所不希望的帶信號；及發(fā)射端天線。接收級包括陣列天線；帶通過濾單元，用于消除不希望的帶信號；放大器；移相器，用于控制信道的相位；頻率減小轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器；相位對比單元；增益比較單元；向量值優(yōu)化器，用于減小最大輸出主信號的錯誤；合成模塊，用來探測和存貯信道的輸出電平。
文檔編號H04B7/26GK1463561SQ02801813
公開日2003年12月24日 申請日期2002年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
發(fā)明者李政桓, 金千元, 李昌昱, 金亨根 申請人:銀諾艾斯有限公司