專(zhuān)利名稱(chēng)：基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)的模塊化和分布構(gòu)造的制作方法
模塊化和分布構(gòu)造依據(jù)標(biāo)題(Tit1e)35美國(guó)法119(e)，本申請(qǐng)要求在1997年9月9日提交的No.60/058，228號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的利益。
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，尤其涉及用于碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡(luò)中的基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)。


圖1是圖示現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的方框圖。從圖1可以看出，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)包括移動(dòng)臺(tái)10、基站20、反向鏈路30和前向鏈路40。反向鏈路30表示從移動(dòng)臺(tái)10到基站20發(fā)送的電磁波通信鏈路，前向鏈路40表示從基站20到移動(dòng)臺(tái)10發(fā)送的電磁波通信鏈路。
圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的小區(qū)格(grid)和小區(qū)站。在基于蜂窩原理的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，服務(wù)區(qū)域49被地理上分為幾個(gè)小區(qū)域50、52、54、56，稱(chēng)為“小區(qū)”。在每個(gè)小區(qū)中有小區(qū)站58、60、62、64，其中安裝了稱(chēng)為基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)(BTS)的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備?？梢栽谔囟ǖ乩韰^(qū)域內(nèi)提供諸如宏小區(qū)、微小區(qū)和微微小區(qū)的多小區(qū)布局，以實(shí)現(xiàn)分級(jí)覆蓋范圍。(其中宏小區(qū)提供最大的覆蓋范圍，而微微小區(qū)提供最小的覆蓋范圍。)微微小區(qū)可以被用于提供覆蓋建筑物內(nèi)部、覆蓋特定區(qū)域(校園、體育館、機(jī)場(chǎng)和商業(yè)區(qū))、臨時(shí)覆蓋特定事件或自然災(zāi)害擊中的區(qū)域、覆蓋在外的遙遠(yuǎn)地帶、用填空來(lái)補(bǔ)充宏小區(qū)或微小區(qū)、或增強(qiáng)熱點(diǎn)的能力。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的連接到陸線(xiàn)公用電話(huà)交換網(wǎng)(PSTN)68的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的方框圖。如圖3所示，BTS 66提供到移動(dòng)用戶(hù)(或移動(dòng)臺(tái))10的鏈路。每個(gè)BTS 66通?？梢园▋蓚€(gè)或多個(gè)天線(xiàn)67，可以是全向天線(xiàn)或方向性天線(xiàn)。全向天線(xiàn)配置提供360°的覆蓋范圍，而方向性天線(xiàn)配置提供少于360°的覆蓋范圍，跨越的區(qū)域稱(chēng)為扇區(qū)。例如，在普通的方向性配置中，可以有兩個(gè)或三個(gè)扇區(qū)，這樣兩個(gè)扇區(qū)配置的每個(gè)扇區(qū)通常提供180°的覆蓋范圍，三個(gè)扇區(qū)配置的每個(gè)扇區(qū)通常提供120°的覆蓋范圍。為了滿(mǎn)意地接收和發(fā)送，每個(gè)扇區(qū)通常至少需要兩個(gè)天線(xiàn)，用于分集接收。
繼續(xù)圖3的描述，每個(gè)BTS 66連接到基站控制器(BSC)70(多個(gè)BTS 66可以連接到單個(gè)BSC 70)。同樣，每個(gè)BSC 70連接到移動(dòng)交換中心(MSC)72，MSC 72再連接到PSTN 68。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)的BTS的功能方框圖。如圖4所示，傳統(tǒng)的BTS 66通常包括四個(gè)主要的功能塊，用于每個(gè)扇區(qū)覆蓋范圍RF前端74、多個(gè)收發(fā)信機(jī)76、多個(gè)調(diào)制解調(diào)器處理器78和控制器80?？刂破?0經(jīng)T1或E1線(xiàn)81與BSC 70接口，RF前端74連接到天線(xiàn)67，天線(xiàn)67通常安裝在圖5所示的塔或柱82的頂部。圖5示出了連接到頂部安裝了天線(xiàn)的塔的室外地面BTS。
在典型的系統(tǒng)中，如圖4所示，BTS 66的四個(gè)主要功能塊是包含在一個(gè)實(shí)體箱或殼內(nèi)，其靠近在地面的柱(或塔)82。長(zhǎng)同軸線(xiàn)纜84然后伸展到安裝了天線(xiàn)67的柱82的頂部。線(xiàn)纜長(zhǎng)度通常從50英尺到200英尺，依各種安裝情況而定。這么長(zhǎng)的線(xiàn)纜帶來(lái)了不希望的功率損耗。相應(yīng)地，大約到1英寸直徑的粗的同軸線(xiàn)纜被用來(lái)使線(xiàn)纜功率損耗最小化，通常是大約2到4dB，因?yàn)樵诰€(xiàn)纜中的這一損耗降低了接收機(jī)的靈敏度，減少了傳輸功率，所以使該功率損耗最小化是重要的。
圖5示出了經(jīng)長(zhǎng)線(xiàn)纜84連接到支撐結(jié)構(gòu)82頂部的天線(xiàn)67的現(xiàn)有技術(shù)BTS單元66。圖6是另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的已知的BTS結(jié)構(gòu)的框圖，塔頂安裝了RF前端模塊，該模塊由低噪聲放大器(LNA)和功率放大器(PA)74(以下稱(chēng)為L(zhǎng)NA/PA單元74)組成。在該結(jié)構(gòu)中的線(xiàn)纜功率損耗不象前面提到的結(jié)構(gòu)那樣要求高，因?yàn)楣β蕮p耗可以用附加放大來(lái)補(bǔ)償。然而，仍然需要使用較粗的線(xiàn)纜，因?yàn)樵贐TS 66中的LNA/PA單元74和收發(fā)信機(jī)76之間的信號(hào)是高頻/射頻(RF)信號(hào)。還有其它與在LNA/PA單元74和BTS 66之間發(fā)射的RF信號(hào)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，比如功率損耗、系統(tǒng)噪聲和機(jī)械雜波。另外，可能需要在RF前端模塊和/或收發(fā)信機(jī)兩者或之一中的附加的復(fù)雜電路，以便自動(dòng)補(bǔ)償由于變化的線(xiàn)纜長(zhǎng)度在不同安裝情況下引起的寬范圍的線(xiàn)纜損耗。在運(yùn)行的RF頻率被分配在增高的頻帶中時(shí)，這些問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。即個(gè)人通信系統(tǒng)的情況，諸如CPCS。
換言之，隨著線(xiàn)纜84的長(zhǎng)度的增加，或者隨著通過(guò)線(xiàn)纜84發(fā)射的頻率的增加，在LNA/PA單元74和BTS 66之間的功率損耗增加。這樣，用于連接LNA/PA單元74到BTS 66的長(zhǎng)線(xiàn)纜84(一般超過(guò)150英尺，有時(shí)甚至超過(guò)300英尺)帶來(lái)了大的功率損耗。例如，當(dāng)在線(xiàn)纜中有3dB損耗時(shí)，在基站收發(fā)信機(jī)單元中的100W功率放大器僅在天線(xiàn)發(fā)射50W的功率。在線(xiàn)纜中的功率損耗也對(duì)接收不利，減少了接收機(jī)檢測(cè)接收信號(hào)的能力。同樣，在以高頻運(yùn)行個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)時(shí)，BTS 66中的LNA/PA單元74和收發(fā)信機(jī)76之間的線(xiàn)纜84中的功率損耗增加了。這樣，在發(fā)射和接收通路上發(fā)生的RF線(xiàn)纜損耗導(dǎo)致劣于所希望的傳輸效率和低于所希望的接收機(jī)靈敏度，使得必須使用相對(duì)較粗(高導(dǎo)電率)的同軸線(xiàn)纜，以使損耗最小化。
通過(guò)接地環(huán)路、磁耦合或多塔單元產(chǎn)生的噪聲可以產(chǎn)生問(wèn)題。在這些應(yīng)用中，通常有一個(gè)或多個(gè)大同軸線(xiàn)纜，它們從天線(xiàn)67運(yùn)送RF信號(hào)到基站66。與該基站相關(guān)聯(lián)的RF頻率使得在同一同軸線(xiàn)纜上對(duì)RF信號(hào)雙工很困難，因而通常僅有單個(gè)信號(hào)在單個(gè)同軸線(xiàn)纜中傳播。這樣，這些RF信號(hào)不能被集束(bundle)或雙工，因而每個(gè)信號(hào)需要獨(dú)立的線(xiàn)纜，每個(gè)線(xiàn)纜需要獨(dú)立的連接器。同軸線(xiàn)纜84的RF信號(hào)屏蔽在同軸線(xiàn)纜84的兩端接地。一端接地到BTS的底座，BTS接地到地87，而RF信號(hào)屏蔽的另一端通過(guò)編織帶或線(xiàn)纜82接地到LNA/PA單元74機(jī)座。不利的是，這產(chǎn)生了接地環(huán)路。該接地環(huán)路可能在信號(hào)通路由于同相相加的共模電流引起噪聲，也可以引起磁耦合。另外，因?yàn)槊總€(gè)塔頂單元產(chǎn)生噪聲，使用多塔頂單元成為噪聲產(chǎn)生的原因之一。
在一些需要的容量較高的小區(qū)站中，需要傳輸多于一個(gè)的RF載波信號(hào)。每個(gè)扇區(qū)的多個(gè)RF載波的傳輸通常需要每個(gè)扇區(qū)的對(duì)應(yīng)數(shù)目的發(fā)送天線(xiàn)，除非進(jìn)行特定的工作，以在RF耦合到天線(xiàn)之前組合多個(gè)RF載波。每個(gè)扇區(qū)的單組天線(xiàn)可以在接收側(cè)由多個(gè)RF載波接收共享。
用于減少多個(gè)RF載波發(fā)送需要的發(fā)送天線(xiàn)數(shù)目的傳統(tǒng)技術(shù)如圖7和圖8所示。在圖7的現(xiàn)有技術(shù)中，載波用高功率組合器組合。在圖8的現(xiàn)有技術(shù)中，載波以低功率組合，然后組合的信號(hào)由多載波放大。
兩種設(shè)計(jì)都不是很適合在小型BTS系統(tǒng)中使用。這樣，需要使從BTS到天線(xiàn)的功率損耗最小化的BTS系統(tǒng)，其能夠每個(gè)扇區(qū)/每個(gè)天線(xiàn)發(fā)送多個(gè)RF載波。
本發(fā)明提供了一種BTS，它具有無(wú)線(xiàn)電單元(RU)，置于非?？拷谔炀€(xiàn)安裝的地方；主單元(MU)，連接到RU或遠(yuǎn)離RU；和一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)，連接到RU?？梢杂卸鄠€(gè)RU，連接到一個(gè)MU，該MU以同一頻率或以不同頻率運(yùn)行。
另外，本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供的BTS包括(a)MU，具有控制器模塊和信道元件模塊，用于CDMA信號(hào)的基帶信號(hào)處理；(b)RU，具有收發(fā)信機(jī)模塊以及電連接到該收發(fā)信機(jī)模塊和天線(xiàn)的功率放大器；和(c)通過(guò)一定長(zhǎng)度的運(yùn)送低頻信號(hào)(例如，基帶和/或IF信號(hào))的線(xiàn)纜連接到RU的MU。在RU中的收發(fā)信機(jī)模塊可以包括發(fā)送器電路、接收器電路和合成器電路，或者電連接到收發(fā)信機(jī)單元模塊的低噪聲放大器(LNA)。天線(xiàn)接口模塊可以包括雙工器模塊，或者功率放大模塊和接收器濾波器模塊。
另外，BTS可以包括(a)MU，具有信道元件模塊，它提供用于連通的接口到各RU之一；和(b)RU，有收發(fā)信機(jī)模塊和天線(xiàn)接口模塊。
另外，主單元模塊還可以包括功率系統(tǒng)組件(電源和后備電池)、時(shí)間和頻率模塊、和溫度管理組件。RU也可以包括局部控制器模塊和DC轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)器模塊。收發(fā)信機(jī)模塊還可以包括發(fā)送器電路和兩個(gè)接收器電路，用于分集接收。另外，RU可以包括天線(xiàn)接口模塊，該模塊可以包括接收濾波器電路和雙工器電路，雙工器電路包括組合入單個(gè)小室的發(fā)送和接收濾波器電路。
本發(fā)明提供了一BTS，由多至三個(gè)的RU和一個(gè)MU組成，RU可以位于遠(yuǎn)離MU的地方。RU主要包括收發(fā)信機(jī)和RF前端。收發(fā)信機(jī)又包括上變換器(up-converter)、下變換器(down-converter)、合成器、低噪聲放大器和發(fā)送放大器。另外，RU包括由雙工器、接收器濾波器和功率放大器組成的天線(xiàn)接口單元。MU包括多至四個(gè)信道卡、RU的接口卡、控制器卡、時(shí)間和參考頻率卡、功率系統(tǒng)組件和熱量管理組件。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)實(shí)際上將在RU中的RF元件和其從屬元件與在MU中的基帶元件及其其它共享元件相分離，每個(gè)扇區(qū)一個(gè)RU，MU支持多至三個(gè)RU。
該結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，其中一些如下其結(jié)果是小型RU可以被容易地安裝在天線(xiàn)附近，借此實(shí)質(zhì)上抑制了線(xiàn)纜損耗。線(xiàn)纜損耗降低了接收器靈敏度，減少了發(fā)送功率。從而本發(fā)明允許相對(duì)較低功率的PA，和提供了等同于用于傳統(tǒng)BTS的較高功率PA的發(fā)送功率電平。
在RU中包括了收發(fā)信機(jī)，這允許對(duì)MU的更低頻率接口，一直低到DC，而不象在現(xiàn)有技術(shù)中使用的RF接口。更低頻率接口意味著在線(xiàn)纜中的低損耗，這就允許在RU和MU之間使用便宜和小直徑的互連線(xiàn)纜。
RF元件和其附屬元件的分離也使得更容易修改BTS設(shè)計(jì)，以支持不同的RF運(yùn)行環(huán)境或狀況，在不同的頻帶和不同的發(fā)送功率電平下，僅RU需要修正，而可以使用相同的MU。結(jié)果也是小型MU，易于處置和安裝。這是因?yàn)闆](méi)有RF元件，需要的空間更小，同時(shí)在MU中要降溫的熱負(fù)載更小。
該結(jié)構(gòu)也允許BTS的構(gòu)造支持全向或扇區(qū)運(yùn)行，或者隨著業(yè)務(wù)要求上升，從全向運(yùn)行升格到扇區(qū)運(yùn)行。在各扇區(qū)間需要支持更軟切換的CDMA系統(tǒng)中這尤其重要。對(duì)于全向的構(gòu)造，僅需要一個(gè)RU。對(duì)于兩個(gè)或三個(gè)扇區(qū)構(gòu)造，分別需要兩個(gè)或三個(gè)RU。三個(gè)RU在三個(gè)扇區(qū)構(gòu)造中可以在同一頻率下運(yùn)行，或者在三個(gè)載波全向構(gòu)造中可以在不同頻率下運(yùn)行。
本發(fā)明也允許另一組三個(gè)連接到其自己的MU的RU與同一天線(xiàn)的連通性，而無(wú)需使用組合器。
本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)和相似特征如下1．通過(guò)將收發(fā)信機(jī)模塊置于RU中，靠近低頻的信號(hào)可以從收發(fā)信機(jī)模塊到MU。在接收側(cè)，收發(fā)信機(jī)模塊將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻信號(hào)，在發(fā)送側(cè)，收發(fā)信機(jī)模塊將來(lái)自MU的低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)用于發(fā)送。這樣，僅頻率信號(hào)在RU和MU之間通過(guò)，在連接兩個(gè)單元的線(xiàn)纜中功率損耗最小化。使得可以使用較小直徑，較便宜的線(xiàn)纜。
2．因?yàn)楹铣善麟x信道處理元件位置遠(yuǎn)，消除了接地環(huán)路，因此，發(fā)送和接收的信號(hào)所受的噪聲較傳統(tǒng)系統(tǒng)小得多。
3．從MU除去收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所得到的MU尺寸上小多了，重量也更輕。這表現(xiàn)為更容易安裝和維護(hù)，易于滿(mǎn)足嚴(yán)苛的運(yùn)行任務(wù)或嚴(yán)苛的環(huán)境條件的技術(shù)要求。另外，更小尺寸和更輕重量的BTS特別適于微微小區(qū)應(yīng)用和微小區(qū)應(yīng)用，其中比宏小區(qū)需要更大量的BTS。
4．隨著整個(gè)發(fā)送功能度包容在RU中，RU僅接收發(fā)送的數(shù)據(jù)的基帶信號(hào)，進(jìn)行在RU的所有上變換和放大。不需要將高損耗RF信號(hào)送到RU，與RF信號(hào)必須經(jīng)過(guò)柱長(zhǎng)度的單元相比，允許RU以更高效率運(yùn)行。
5．因?yàn)樯限D(zhuǎn)換在RU中進(jìn)行，直接調(diào)制減少了發(fā)送信號(hào)線(xiàn)的復(fù)雜度，與將發(fā)送信號(hào)引上柱、然后再次上變換為RF信號(hào)的系統(tǒng)相比，大大減少了成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明中需要的RF部件少得多。
6．可以在工廠進(jìn)行輸出功率校準(zhǔn)，RU可以程序設(shè)定為用于任何MU。RU將在局部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)全功率設(shè)定，以及減少的功率設(shè)定，從而代替了在BTS，從RU就可以調(diào)節(jié)小區(qū)大小。
7．可以在RU中而不是在BTS中完成漲落(wilting and blossoming)衰減。
8．在RU中執(zhí)行功率控制的檢測(cè)，更重要的是，功率控制的檢測(cè)可以被用于驗(yàn)證整個(gè)信號(hào)發(fā)送通路的完整性。先前，在PA被安裝在柱上的單元中輸出功率衰減可以被檢測(cè)，但是操作者不能確定問(wèn)題在PA模塊還是在MU中。
9．整個(gè)RU或MU可以被重置，系統(tǒng)升格可以更容易地完成。另外，因?yàn)橄嗤脑灰黄饦?gòu)造，與傳統(tǒng)的BTS單元相比，板或器件水平的升格也可以更容易地完成。
在參考下文的附圖和詳細(xì)說(shuō)明之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將更加清楚本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)。
結(jié)合附圖，參考下面的詳細(xì)描述，將對(duì)本發(fā)明的方法和裝置更徹底地理解，附圖中圖1圖示了現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的小區(qū)格和小區(qū)站的圖示；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的連接到陸線(xiàn)PSTN的基站系統(tǒng)(BTS)的方框圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)的BTS的功能方框圖；圖5示出了連接到安裝了天線(xiàn)的塔頂部的地面BTS；圖6是現(xiàn)有技術(shù)的塔頂結(jié)構(gòu)的框圖；圖7是示出現(xiàn)有技術(shù)中用于使用一個(gè)天線(xiàn)支持多個(gè)收發(fā)信機(jī)的組合器方法的方框圖；圖8是示出現(xiàn)有技術(shù)中用于使用一個(gè)天線(xiàn)支持多個(gè)收發(fā)信機(jī)的組合器/多載波方法的方框圖；圖9是整個(gè)本申請(qǐng)中使用的微微BTS首字母縮略語(yǔ)的列表；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例連接到安裝在柱上的天線(xiàn)的基站系統(tǒng)；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于全向構(gòu)造的基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于三扇區(qū)構(gòu)造的基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的BTS的功能方框圖，附帶示出所選擇的子系統(tǒng)；圖14是示例BTS的模塊級(jí)方框圖；和圖15是適應(yīng)兩個(gè)天線(xiàn)的收發(fā)信機(jī)/RF前端模塊的本發(fā)明的替換實(shí)施例的方框圖。
在下面的描述中，本發(fā)明的示例性?xún)?yōu)選實(shí)施例描述的是微微基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖9提供了整個(gè)本申請(qǐng)中使用的微微BTS首字母縮略語(yǔ)的列表，它們是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的)。然而，應(yīng)該理解本發(fā)明可以被應(yīng)用到無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的任何基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)，包括但不限于宏和微基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)。
圖10示出了構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)(BTS)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)的基本思想，BTS被分為兩個(gè)單元，微微BTS無(wú)線(xiàn)電單元110和微微BTS主單元105。在圖10所示的示例系統(tǒng)中，微微BTS包括微微BTS包括微微BTS結(jié)構(gòu)100，它被分為微微BTS主單元(“主單元系統(tǒng)”，PMU或MU)105和微微BTS無(wú)線(xiàn)電單元(“無(wú)線(xiàn)電單元”，PRU或RU)110。PMU105可以如所示位于柱、塔或其它支撐結(jié)構(gòu)115的基部，PRU110可以通過(guò)至少一個(gè)安裝在柱上的天線(xiàn)120發(fā)送和接收信號(hào)，經(jīng)多條導(dǎo)線(xiàn)122，包括同軸線(xiàn)纜，與PMU 105通信。
本發(fā)明的實(shí)施例在圖11中的高級(jí)方框圖中被陳述為全向結(jié)構(gòu)。PRU110可以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)纜122被末端地連接到PMU。在PRU110和PMU 105之間的距離或間距可以是從大約5英尺到多于350英尺(當(dāng)前的系統(tǒng)一般間距大約150英尺)。這就足夠了，由于PMU 105被設(shè)計(jì)成放在塔建筑物、柱或其它支持結(jié)構(gòu)115的底部，而PRU110被置于接近天線(xiàn)的頂部。為了發(fā)送和接收信號(hào)，PRU110如所示被連接到一個(gè)，但通常是連接到至少兩個(gè)安裝了天線(xiàn)120的塔頂。
導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)纜122可以包括在PRU110和PMU 105之間的光纜。光纜將增加在PMU和RMU之間的可允許距離，因?yàn)楣庑盘?hào)比電信號(hào)在例如同軸線(xiàn)纜中損耗少。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于三扇區(qū)配置的BTS結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意，需要被復(fù)制的硬件系統(tǒng)僅在PRU110中被復(fù)制。這樣，PMU能夠與1、2、3或可能的更多PRU接口。
圖13是圖示PRU110和PMU 105的示例元件的方框圖?？梢钥吹?，PRU110包括收發(fā)信機(jī)模塊155，連接到天線(xiàn)接口組件160。天線(xiàn)接口組件160連接到天線(xiàn)120。
PRU110通過(guò)一組線(xiàn)纜122連接到PMU 105，線(xiàn)纜122在PMU 105中終止在發(fā)送和接收接口135(T/R接口)，發(fā)送和接收接口135連接到信道元件130。信道元件130是CDMA信號(hào)調(diào)制和解調(diào)的地方。PMU 105也可以包含全球定位接收器(GPS RCVR)140，它提供精確時(shí)鐘和頻率信號(hào)到主控制器模塊125、信道元件130、T/R接口135和PRU。同樣在PMU 105內(nèi)是功率系統(tǒng)145和溫度控制子系統(tǒng)150。圖14提供了PRU110和PMU 105子系統(tǒng)的附加細(xì)節(jié)。如圖14所示，每個(gè)PRU110主要包括兩個(gè)模塊收發(fā)信機(jī)模塊155(XCVR)和天線(xiàn)接口模塊160(AIF)。然而，這些模塊可以被組合在一個(gè)或多于一個(gè)的模塊中。相應(yīng)地，天線(xiàn)接口模塊160可以包括發(fā)送功率放大器(PA)，它放大信號(hào)到希望的小區(qū)覆蓋范圍需要的電平；兩個(gè)低噪聲發(fā)生器(LNA，未示出)，用于放大所接收的信號(hào)以使接收器靈敏度最大；雙工器模塊，用于發(fā)送信號(hào)到單個(gè)天線(xiàn)和從單個(gè)天線(xiàn)接收信號(hào)；和接收器濾波器(Rx)。收發(fā)信機(jī)模塊155可以包括合成器電路、發(fā)送器電路和兩個(gè)接收器電路(通常稱(chēng)系統(tǒng)的發(fā)送器和接收器電路一起為“收發(fā)信機(jī)”)。
PRU110也包括一微處理器和非易失性存儲(chǔ)器(未示出)，以存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和提供實(shí)時(shí)溫度運(yùn)行參數(shù)補(bǔ)償?shù)绞瞻l(fā)信機(jī)。這樣，不需要移動(dòng)臺(tái)或移動(dòng)模擬器用于校準(zhǔn)。也不再需要在該域中的系統(tǒng)校準(zhǔn)。
PRU110最好在共同的小室內(nèi)容納雙工器和接收濾波器。這實(shí)質(zhì)上是三個(gè)濾波器(兩個(gè)接收和一個(gè)發(fā)送)組合在一個(gè)鋁室內(nèi)。通過(guò)組合已有技術(shù)雙工器室和已有技術(shù)分集接收室，在單元內(nèi)部的有價(jià)值空間可以被用于其它電路，成本可以進(jìn)一步降低。
在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)計(jì)PRU110的雙工器/接收器濾波器室，以便在濾波器上的連接器直接通過(guò)單元的殼突出，去掉了任何同軸線(xiàn)纜的隔板(Bulkhead)連接器。該方法在單元中需要的元件更少，再次節(jié)省了有價(jià)值的空間和降低了成本。
如圖14所示，PMU 105包括六個(gè)功能子系統(tǒng)微微BTS主控制器卡125(PMCC)、微微BTS信道卡130(PCC)、發(fā)送和接收接口卡135(TRIC)、時(shí)間和頻率卡140(TFC)和電源組件145(PSA)，PSA 145用于將AC轉(zhuǎn)換為DC和用于在整個(gè)PMU 105和PRU 110中分配DC功率。溫度管理子系統(tǒng)150在圖14中未示出以簡(jiǎn)化該圖。
PMCC 125包括外部接口模塊和通信控制器模塊，常常稱(chēng)為分組引擎。在運(yùn)行中，PMCC 125監(jiān)視在BTS結(jié)構(gòu)100中的所有卡，路由在基站控制器(BCC，見(jiàn)圖3)和PCC 130之間的業(yè)務(wù)和信令分組。同樣，TRIC 135提供了在收發(fā)信機(jī)模塊155和PCC 130之間的接口。TRIC通過(guò)互連線(xiàn)纜122提供了到PRU110的連通性。
在大約1KHz到大約700MHz的頻率范圍內(nèi)的基帶模擬信號(hào)和中頻(IF)信號(hào)在連接PMU 105和PRU110的線(xiàn)纜122中被傳播。優(yōu)選的IF頻率范圍是239MHz，帶寬為1.26MHz并且信號(hào)強(qiáng)度在-50dBm和-70dBm之間。該方法的優(yōu)點(diǎn)是，調(diào)制的信號(hào)可以被雙工，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的便宜的RG-58同軸線(xiàn)纜送出。要在各單元之間運(yùn)送的其它信號(hào)包括48V功率、10MHz基準(zhǔn)和RS-422控制線(xiàn)。
PRU110和PMU 105的間距允許PRU110被安裝成靠近天線(xiàn)120。由于在實(shí)際中在天線(xiàn)線(xiàn)纜中的功率損耗降低了接收器靈敏度，并且以1∶1比率(dB每dB)減少了發(fā)送功率，因此，置PRU110于靠近天線(xiàn)120使得BTS100的性能最優(yōu)。PRU的位置也減少了通過(guò)線(xiàn)纜的功率和信號(hào)損耗，從而可以節(jié)省能源。
值得注意，所有導(dǎo)線(xiàn)和同軸線(xiàn)纜可以被集束入單個(gè)聚合物護(hù)套。這樣，單個(gè)多導(dǎo)線(xiàn)/同軸連接器被用于線(xiàn)纜的兩端。所得線(xiàn)纜通常做成整件，提供了在該域內(nèi)的安裝和維修的便利。這樣，線(xiàn)纜直徑可以容易地保持在0.75英寸以下，在該域內(nèi)容易安裝，也可以在室內(nèi)應(yīng)用(需要轉(zhuǎn)角)。
加入PRU110的同軸線(xiàn)纜是連接到收發(fā)信機(jī)的變換器，消除了接地環(huán)路的可能性(和它們對(duì)應(yīng)的對(duì)地噪聲)，保證了PRU110可以被放置在到PMU105多達(dá)和超過(guò)150英尺的距離之外。另外，如果PRU110被連接到柱或其它接地的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，將沒(méi)有由于噪聲耦合引起的系統(tǒng)性能降低。24或48VDC或AC電壓的功率被送到有獨(dú)立回程的塔頂。這在功率導(dǎo)線(xiàn)中帶來(lái)較少的功率損耗，使系統(tǒng)更有效率。
由線(xiàn)纜122運(yùn)載的在PMU 105和PRU110之間的信號(hào)在大約1KHz到240KHz的范圍內(nèi)運(yùn)行最有效率。這導(dǎo)致低的信號(hào)衰減，即使是使用細(xì)和低成本的線(xiàn)纜。
圖15描述了一個(gè)示例性實(shí)施例，借此，兩個(gè)PRU110提供了連通的附加裝置，這樣兩個(gè)PRU僅需要兩個(gè)天線(xiàn)用于雙頻載波運(yùn)行。如所示，兩個(gè)天線(xiàn)都連接到PRU的雙工器(DX)端。在單個(gè)RF載波操作中，天線(xiàn)1(Ant-1)將發(fā)送和接收一分集信號(hào)(Rx-0)，另一天線(xiàn)將僅接收另一分集信號(hào)(Rx-1)。在雙載波操作中，全向或扇區(qū)配置中，兩個(gè)天線(xiàn)都發(fā)送，即Ant-1從PRU-1發(fā)送Freq.A，Ant-2從PRU-2發(fā)送Freq.B，同時(shí)兩個(gè)天線(xiàn)都每個(gè)接收一個(gè)分集信號(hào)。一個(gè)接收PRU發(fā)送信號(hào)，另一個(gè)在分集信號(hào)已經(jīng)被預(yù)放大以保持接收靈敏度最大化后，間接通過(guò)另一個(gè)PRU接收來(lái)自另一個(gè)天線(xiàn)的分集信號(hào)。該圖不一定反映了實(shí)際的執(zhí)行過(guò)程，這是由于，對(duì)不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)可以有許多不同的可能性。從而，該技術(shù)允許為更高的容量運(yùn)行附加第二RF載波，而不需要附加的天線(xiàn)。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參考特定實(shí)施例具體示出和說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的改變，可以實(shí)施或?qū)嵺`除了這里具體描述實(shí)施例之外的本發(fā)明的其它實(shí)施例，而不脫離由所附權(quán)利要求單獨(dú)限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，具有至少兩個(gè)獨(dú)立地封裝的部分，其中第一部分是無(wú)線(xiàn)電收發(fā)信機(jī)部分，連接到第一天線(xiàn)，第二部分是主單元部分，與基站控制器通信，所述無(wú)線(xiàn)電收發(fā)信機(jī)部分包括收發(fā)信機(jī)電路；和天線(xiàn)接口電路，連接到所述收發(fā)信機(jī)電路，所述無(wú)線(xiàn)電單元置于非?？拷龅谝惶炀€(xiàn)的支撐結(jié)構(gòu)上。
2.如權(quán)利要求1所述的基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，其中所述天線(xiàn)接口電路包括一發(fā)送功率放大器，提供放大的信號(hào)給所述第一天線(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，其中所述天線(xiàn)接口電路包括至少一個(gè)低噪聲放大器，用于放大所接收的信號(hào)，用于使接收器靈敏度最大。
4.如權(quán)利要求1所述的基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，其中所述天線(xiàn)接口電路包括雙工器電路，用于允許向所述第一天線(xiàn)發(fā)送信號(hào)和從所述第一天線(xiàn)接收信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，其中所述天線(xiàn)接口電路接口到所述第一天線(xiàn)和第二天線(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1所述的基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，其中所述收發(fā)信機(jī)電路包括發(fā)送器電路，用于經(jīng)所述第一天線(xiàn)發(fā)送信號(hào)；和至少一個(gè)第一接收器，用于從所述第一天線(xiàn)接收信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，其中所述收發(fā)信機(jī)還包括合成器，用于設(shè)置所述收發(fā)信機(jī)電路的發(fā)送和接收頻率；和通信鏈路，用于在所述收發(fā)信機(jī)和所述主單元部分之間通信，所述主單元部分遠(yuǎn)離所述無(wú)線(xiàn)電收發(fā)信機(jī)部分。
8.一種用于電信系統(tǒng)的基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)，所述基站收發(fā)信機(jī)包括第一天線(xiàn)，置于抬高的天線(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)上；發(fā)送功率放大器，置于靠近所述第一天線(xiàn)，并連接到所述第一天線(xiàn)，所述發(fā)送功率放大器用于將通信信號(hào)放大到所希望的通信小區(qū)大小需要的電平；第一接收器，用于接收來(lái)自所述第一天線(xiàn)的信號(hào)，所述第一接收器置于靠近所述發(fā)送功率放大器，所述發(fā)送功率放大器和所述第一接收器與所述基站收發(fā)信機(jī)的遠(yuǎn)離部分通信。
9.如權(quán)利要求8所述的用于電信系統(tǒng)的基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)，還包括第二天線(xiàn)，置于所述抬高的天線(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)上；第二接收器，用于接收來(lái)自所述第二天線(xiàn)的信號(hào)。
10.一種用于電信系統(tǒng)的基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)，所述基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)被分為至少兩個(gè)子系統(tǒng)，這樣，第一子系統(tǒng)放大、發(fā)送和接收電信信號(hào)，位于靠近一天線(xiàn)，第二子系統(tǒng)與所述第一子系統(tǒng)通信，但置于遠(yuǎn)離所述第一子系統(tǒng)，所述第二子系統(tǒng)包括主單元部分，包括一接口，用于與所述第一部分通信；和主控制器電路，用于與基站控制器通信。
11.如權(quán)利要求10所述的基站收發(fā)信機(jī)，其中所述的主單元部分還包括至少一個(gè)信道電路，用于調(diào)制和解調(diào)從所述收發(fā)信機(jī)部分送出和接收的CDMA信號(hào)
12.如權(quán)利要求10所述的基站收發(fā)信機(jī)，其中所述的主單元部分還包括溫度管理系統(tǒng)，以處置由包括在所述主單元中的其它部件產(chǎn)生的熱量。
13.如權(quán)利要求10所述的基站收發(fā)信機(jī)，其中所述的主單元部分還包括全球定位單元，它連接到所述主控制器電路。
14.如權(quán)利要求10所述的基站收發(fā)信機(jī)，其中所述接口可以接收在所述第一部分中接收和解調(diào)的解調(diào)的電信信號(hào)。
15.如權(quán)利要求10所述的基站收發(fā)信機(jī)，其中所述基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)處置CDMA通信，這樣，所述主單元部分將陸線(xiàn)電信信號(hào)轉(zhuǎn)換為CDMA信號(hào)，所述第一子系統(tǒng)在發(fā)送前用發(fā)送頻率調(diào)制所述CDMA信號(hào)。
全文摘要
一種基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng),被分為兩個(gè)單元。假定第一個(gè)是遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)電單元,具有收發(fā)信機(jī)/RF前端和其它RF相關(guān)電路,同時(shí)假定第二個(gè)是主單元,對(duì)整個(gè)子系統(tǒng)提供基帶信號(hào)處理、監(jiān)視和控制。無(wú)線(xiàn)電單元置于靠近天線(xiàn),以使子系統(tǒng)的RF性能最大,同時(shí)也獲得來(lái)自該結(jié)構(gòu)的其它優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B7/155GK1284824SQ99126460
公開(kāi)日2001年2月21日 申請(qǐng)日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月22日
發(fā)明者彼得·S·雷, 約翰·S·科薩波, 米切爾·約翰遜, 馬克·阿佩爾 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社