專利名稱：蜂窩無線電系統(tǒng)、中繼器和基站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蜂窩無線電系統(tǒng)，它包括用戶單元、一個基站和一個中繼器?；景ㄓ糜诮⒌皆撓到y(tǒng)的用戶單元的電信連接的裝置，基站的發(fā)射機包括用于向共用天線系統(tǒng)提供電信信號的裝置，并且基站的接收機包括用于接收從共用天線系統(tǒng)傳輸?shù)碾娦判盘柕难b置。中繼器包括一個用于將中繼器與共用天線系統(tǒng)連接起來的連接單元，以及一個用于通過射頻信號建立到用戶單元的電信連接的天線裝置，中繼器被設計為在用戶單元與共用天線系統(tǒng)之間傳送電信信號。本發(fā)明還涉及一種用于在蜂窩無線電系統(tǒng)的基站與用戶單元之間中繼電信信號的中繼器，它包括一個連接單元，一個天線裝置和信號處理裝置。連接單元包括用于將中繼器連接到具有到基站的信號傳輸連接的共用天線系統(tǒng)的裝置，天線裝置具有一條對于射頻信號的到用戶單元的信號傳輸連接，信號處理裝置包括第一信號處理分支，用于將共用天線系統(tǒng)所傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換到射頻，并且用于將經(jīng)過天線裝置接收的射頻信號提供到用戶單元，以及第二信號處理分支，用于將從天線裝置所接收的射頻信號轉(zhuǎn)換到預定傳輸頻率，并且用于將經(jīng)過連接單元的傳輸頻率信號提供到共用天線系統(tǒng)。本發(fā)明也涉及一種蜂窩無線電系統(tǒng)的基站，它包括一個發(fā)射機，設計為經(jīng)過共用天線系統(tǒng)將電信信號傳輸?shù)接脩魡卧粋€接收機，設計為從用戶單元接收經(jīng)過共用天線系統(tǒng)所傳輸?shù)碾娦判盘枴?br> 本發(fā)明涉及蜂窩無線電系統(tǒng)，例如GSM系統(tǒng)(移動通信特別行動小組)，并且尤其涉及在比如建筑物內(nèi)部基站可聽度弱的地方改進蜂窩無線電系統(tǒng)的可聽度。
有幾種現(xiàn)有技術方案，其目的在于通過在建筑物內(nèi)部設置基站來改進蜂窩無線電系統(tǒng)在建筑物內(nèi)部的可聽度。除了其成本外，這種方案最嚴重的弱點在于很難將單個基站放置在這樣的地方，使得建筑物不同部分的可聽度良好。因此，在大多數(shù)情形下，僅在建筑物的一定部分能夠良好地聽到基站，例如在某些樓層。而在建筑物的其他部分，基站的可聽度很弱。現(xiàn)有技術方案的高成本的部分原因在于象這樣的基站設備十分昂貴，另外基站電纜在建筑物內(nèi)部的安裝，例如在基站與基站控制器之間建立傳輸連接的電纜的安裝可能產(chǎn)生問題，并且費用也高。
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，并提供比以前好的方案，利用該方案，在比如建筑物內(nèi)部這樣的基站可聽度弱的地方能夠顯著改進蜂窩無線電系統(tǒng)的可聽度，與現(xiàn)有技術方案相比，成本相對較低且方法簡便。該目的是利用根據(jù)本發(fā)明的蜂窩無線電系統(tǒng)實現(xiàn)的，其特征在于中繼器包括用于從基站接收預定控制信號的裝置，用于將由基站提供的待中繼的信號傳送到由控制信號所指的無線信道的混頻裝置以及用于將射頻信號的信號電平調(diào)節(jié)到由控制信號所指的電平的調(diào)節(jié)裝置。
本文中術語“共用天線系統(tǒng)”是指例如有線電視系統(tǒng)或在包括房間專用接線的多樓層建筑物中的建筑物專用共用天線系統(tǒng)這樣的傳輸TV和/或射頻信號的固定天線系統(tǒng)。
本發(fā)明基于這樣的構思通過利用共用天線系統(tǒng)中現(xiàn)有的電纜以非常簡單和易于實現(xiàn)的方式擴大蜂窩無線電系統(tǒng)基站的覆蓋范圍，使得使用待與之連接的共用天線系統(tǒng)和中繼器在基站和用戶單元之間傳輸電信信號。當基站也能夠在控制信道上向中繼器傳輸而中繼器每次將在其無線信道上以其功率電平中繼其所接收的信號時，能夠保證將給特定用戶單元的信號在適用于該目的的業(yè)務信道和功率電平上進行中繼。因此，當受到請求時，基站能夠?qū)⒅欣^器所使用的功率電平降低，使得使用相同業(yè)務信道的中繼器彼此放置得比以前更近而不對另一方造成干擾。本發(fā)明的蜂窩無線電系統(tǒng)的最重要優(yōu)點是，能夠改進在共用天線系統(tǒng)所覆蓋的任何區(qū)域內(nèi)基站的可聽度，在該共用天線系統(tǒng)中有一種連接而不需另外布線，也不需要在建筑物內(nèi)安裝基站，從而顯著降低成本。
本發(fā)明另外涉及一種能夠用于根據(jù)本發(fā)明的蜂窩無線電系統(tǒng)的中繼器。根據(jù)本發(fā)明的中繼器的特征在于第一信號處理分支包括用于通過連接單元從基站接收預定控制信號的裝置，用于將經(jīng)過連接單元接收的待中繼的信號轉(zhuǎn)移到由控制信號所指示的無線信道的混頻裝置，以及用于將射頻信號的信號電平調(diào)節(jié)到由控制信號所指示的電平的調(diào)節(jié)裝置。
因為根據(jù)本發(fā)明的中繼器包括用于改變待中繼信號頻率的裝置，所以基站與中繼器之間的信號不需要是射頻的，但是其頻率可以根據(jù)待使用的數(shù)據(jù)傳輸信道而自由地選擇。
在根據(jù)本發(fā)明的中繼器的一個最佳實施方式中，中繼器包括用于向基站傳輸指示接收信號的信號電平的裝置。因此，能夠在中繼器與基站之間的信號傳輸中可使用具有恒定信號電平的信號，因為能夠在單獨控制信道上傳輸從用戶單元接收的射頻信號的信號電平的有關轉(zhuǎn)移等操作所需的信息。
在根據(jù)本發(fā)明的中繼器的另一最佳實施方式中，中繼器包括用于從由基站發(fā)送的控制信號中產(chǎn)生時鐘信號的裝置，因而中繼器不需要其自身的時鐘來產(chǎn)生時鐘信號。因此，將會降低中繼器的價格，并且保證中繼器與基站的正確同步。
本發(fā)明也涉及一種能夠在根據(jù)本發(fā)明的蜂窩無線電系統(tǒng)中使用的基站。根據(jù)本發(fā)明的基站的特征在于發(fā)射機包括用于向共用天線系統(tǒng)提供預定控制信號的裝置，該控制信號指示發(fā)射機將經(jīng)過無線路徑將電信信號發(fā)送到用戶單元的無線信道和發(fā)射功率。
下面，參照附圖利用例子更詳細地說明本發(fā)明。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的蜂窩無線電系統(tǒng)的第一最佳實施方式的框圖，圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明中繼器的第一最佳實施方式，以及圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明基站的第一最佳實施方式。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明蜂窩無線電系統(tǒng)的第一最佳實施方式。圖1圖示了兩個多樓層建筑物1和2，它們與相同的共用天線系統(tǒng)3相連。在圖1的情形下，共用天線系統(tǒng)的天線4接收經(jīng)過無線路徑發(fā)射的電視和/或無線信號，并且利用電纜5和分支裝置10將它們提供到建筑物1和2中的天線連接，天線連接上例如可以連接電視接收機6。共用天線系統(tǒng)也可作為整體包括一個有線網(wǎng)絡，在這種情形下，不需要天線4，但是電纜布線5必須接至廣播電視節(jié)目的電視臺。圖1中未包含共用天線系統(tǒng)中所含的發(fā)射機，比如濾波器和放大器。
基站BS與用戶單元7之間的電信信號也由共用天線系統(tǒng)3傳輸。圖1所示的基站BS除了其發(fā)射機TX和接收機RX使用與常規(guī)不同的頻道之外，其他部分與GSM系統(tǒng)的常規(guī)基站相同。下文中將這些頻道稱為發(fā)射頻率，并且它們是根據(jù)要使用的數(shù)據(jù)發(fā)射信道而選擇的。在圖1的情形下，數(shù)據(jù)發(fā)射信道由共用天線系統(tǒng)的連接電纜8和電纜5組成，發(fā)射機與接收機的頻道例如可以在5至50兆赫茲或400至750兆赫茲之間。上述頻率以及圖2所示的頻率只是作為例子給出的。相同邏輯信道的發(fā)射和接收利用不同的頻道進行。除了圖1所示的發(fā)射機TX與接收機RX之外，基站可以具有幾個其他的(即在無線電信道上工作的)常規(guī)發(fā)射機和接收機。
基站BS由連接電纜8和分支裝置9連接到共用天線系統(tǒng)3。必要時，連接電纜8可以由另一數(shù)據(jù)傳輸通道替代，比如無線鏈路。
中繼器11與建筑物1和2的共用天線接線連接。中繼器11可以是建筑物、樓層或房間專用的。中繼器11經(jīng)過無線路徑通過天線與蜂窩無線電系統(tǒng)的用戶單元7連接。這樣，中繼器11接收從基站經(jīng)過共用天線系統(tǒng)3傳輸?shù)膫鬏旑l率信號，將接收信號轉(zhuǎn)換成射頻，并將其送到用戶單元。類似地，中繼器11從用戶單元7接收射頻信號，將其轉(zhuǎn)換成傳輸頻率，并經(jīng)過共用天線系統(tǒng)3送到基站BS。
當中繼器11向用戶單元7發(fā)射射頻信號時，最好使用非常低的發(fā)射功率。因此，它的覆蓋范圍相當小，從而使無線單元變小。這使得例如在頻分(FDMA-頻分多址)和/或時分(TDMA-時分多址)蜂窩無線電系統(tǒng)中能夠在相同建筑物的不同樓層中使用相同的無線電信道和/或時隙，并且使用相同邏輯信道的用戶單元不會相互干擾。這將增加蜂窩無線電系統(tǒng)的業(yè)務容量。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的中繼器的第一最佳實施方式。圖2所示的中繼器包括一個用于將中繼器連接到共用天線系統(tǒng)的連接的連接單元20，以及一個天線ANT，中繼器利用該天線與蜂窩無線電系統(tǒng)的用戶單元保持聯(lián)系。
在第一信號處理分支21中對從基站接收的傳輸頻率信號進行濾波，并將其提供到放大器23。放大器23的輸出端與混頻器24相連，利用混頻器24將信號轉(zhuǎn)換成中間頻率，該中間頻率用于利用濾波器25和26將第一控制信號S1和待中繼的信號S2相互分開。將控制信號S1加到控制單元27，控制單元響應于控制信號S1產(chǎn)生振蕩器28和29的時鐘信號CLK和控制信號CH(它發(fā)射該頻道)以及調(diào)節(jié)裝置30的控制信號TX_LEVEL。
待中繼的信號S2由濾波器26提供到混頻器31，混頻器31利用振蕩器28將信號轉(zhuǎn)換到由控制信號S1所指定的無線電信道。將射頻信號加到調(diào)節(jié)裝置30，利用該裝置將信號放大(或衰減)到由控制信號S1為其確定的信號電平。放大后的信號從調(diào)節(jié)裝置30進一步加到天線ANT。
將利用天線ANT從用戶單元接收的射頻信號提供到第二信號處理分支22，在該分支中對接收信號進行放大并提供到混頻器32，利用混頻器將射頻信號轉(zhuǎn)換成預定中間頻率，之后對中間頻率信號S4進行濾波。
AGC(自動增益控制)放大器37對濾波信號進行采樣，控制單元38根據(jù)采樣產(chǎn)生用于指示接收信號的信號電平RX_LEVEL的控制信號S3。因為在采樣之前對信號進行濾波，所以只有待中繼的信號的信號電平對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。放大器37也將信號S4放大到預定電平。
對控制信號S3和S4進行相加，然后利用混頻器33將相加信號轉(zhuǎn)換成預定傳輸電平，之后利用調(diào)節(jié)裝置34對傳輸頻率信號進行放大(或衰減)，最后利用共用天線系統(tǒng)經(jīng)過連接單元20將其提供到基站?？刂茊卧?8控制調(diào)節(jié)裝置34，使得經(jīng)過共用天線系統(tǒng)傳輸?shù)交镜男盘柕男盘栯娖绞呛愣ǖ?，并且實質(zhì)上大于共用天線系統(tǒng)電纜中存在的干擾電平。
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的基站的第一最佳實施方式。圖3的框圖更詳細地示出圖1所示的基站BS，該基站通過電纜8與共用天線系統(tǒng)相連。在圖3情形下，發(fā)射機TX和接收機RX不發(fā)射射頻信號，而是如圖3作為例子示出的頻道是適于在共用天線系統(tǒng)中采用而選擇的。
經(jīng)過電纜8傳輸?shù)拇邮招盘栍呻p工濾波器40從待傳輸信號中分出。此后，將待接收信號經(jīng)過接收機RX的前置放大器41提供到混頻器41，混頻器響應于本地振蕩器43，將信號轉(zhuǎn)換成預定中間頻率。中間頻率信號是利用濾波器44和45濾波的信道，然后以公知方式對信號進檢測、譯碼等等。
圖3中的接收機RX因而包括兩個輸出端46和47。從輸出端46接收信號S4，即與進行電信連接有關的信號(語音等)。從輸出端47接收控制信號，基站利用該信號計算例如接收信號的信號電平(RSSI-接收信號強度指示)。所述信息例如用于與轉(zhuǎn)移有關的操作。利用控制信號S3，也能較好地向基站傳輸各種警報，例如與共用天線系統(tǒng)所連的中繼器的故障有關的警報。
相應地，圖3所示的基站包括兩個輸入端56和57。與電信連接相關的有效負載信號S2(語音等)被加到輸入端56?？刂菩盘朣1加到輸入端57，利用輸入端57將與傳輸電平、無線信道(CH)和時鐘信號(CLK)有關的信號信息傳輸?shù)街欣^器。對有效負載信號S2并且類似地對控制信號S3進行編碼和調(diào)制，之后通過利用本地振蕩器53分別對信號進行混合。此后，由交互功率放大器對信號S1和S2進行放大，并且經(jīng)過雙工濾波器40將放大信號提供到電纜8。
應理解到上述說明及有關附圖僅僅用于說明本發(fā)明。因此根據(jù)本發(fā)明的中繼器并不限于在建筑物內(nèi)部使用，它當然可以使用在具有對共用天線系統(tǒng)的接線的任何地方。對于本領域內(nèi)熟練的技術人員，顯然對本發(fā)明可以做出各種變化和修改，而不背離后附權利要求中所體現(xiàn)的本發(fā)明的范圍和實質(zhì)。
權利要求
1.蜂窩無線電系統(tǒng)，包括用戶單元(7)，一個基站(BS)，包括用于建立到系統(tǒng)的用戶單元(7)的電信連接的裝置，基站(BS)的發(fā)射機(TX)包括用于向共用天線系統(tǒng)提供電信信號的裝置，并且基站的接收機(RX)包括用于接收從共用天線系統(tǒng)(3)傳輸?shù)碾娦判盘柕难b置，以及一個中繼器(11)，包括一個用于將中繼器與共用天線系統(tǒng)(3)連接起來的連接單元(20)，以及一個用于通過射頻信號建立到用戶單元(7)的電信連接的天線裝置(ANT)，中繼器(11)被設計為在用戶單元(7)與共用天線系統(tǒng)(3)之間傳送電信信號，其特征在于該中繼器包括用于從基站(BS)接收預定控制信號的裝置(26，27)，混頻裝置(28，31)，用于將由基站提供的待中繼的信號(S2)傳送到由控制信號(S1)所指的無線信道，以及調(diào)節(jié)裝置(30)，用于將射頻信號(S2)的信號電平調(diào)節(jié)到由控制信號(S1)所指的電平。
2.根據(jù)權利要求1的系統(tǒng)，其特征在于中繼器包括信號處理裝置(28，31，33)，用于將從共用天線系統(tǒng)(3)所接收的傳輸頻率信號在將其送到天線裝置(ANT)之前轉(zhuǎn)換成射頻，并且用于將天線裝置所接收的射頻信號在將其送到共用天線系統(tǒng)(3)之前轉(zhuǎn)換成傳輸頻率。
3.用于在蜂窩無線電系統(tǒng)的基站(BS)與用戶單元之間中繼電信信號的中繼器，包括一個連接單元(20)，包括用于將中繼器連接到具有到基站(BS)的信號傳輸連接的共用天線系統(tǒng)(3)的裝置；一個天線裝置(ANT)，對于射頻信號具有一個到用戶單元(7)的信號傳輸連接；以及信號處理裝置，包括第一信號處理分支(21)，用于將共用天線系統(tǒng)(3)所傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換成射頻，并且用于將經(jīng)過天線裝置(ANT)接收的射頻信號提供到用戶單元(7)，以及第二信號處理分支(22)，用于將從天線裝置(ANT)所接收的射頻信號轉(zhuǎn)換成預定傳輸頻率，并且用于將經(jīng)過連接單元(20)的傳輸頻率信號提供到共用天線系統(tǒng)(3)，其特征在于第一信號處理分支包括用于通過連接單元(20)從基站接收預定控制信號(S1)的裝置(26，27)，混頻裝置(28，31)，用于將經(jīng)過連接單元(2)接收的待中繼的信號轉(zhuǎn)移到由控制信號(S1)所指示的無線信道，以及調(diào)節(jié)裝置(3)，用于將射頻信號(S2)的信號電平調(diào)節(jié)到由控制信號(S1)所指示的電平。
4.根據(jù)權利要求3的中繼器，其特征在于第一信號處理分支(21)包括信號處理裝置(24，25，26，28)，用于將控制信號(S1)從經(jīng)過連接單元由基站接收的信號中分離出來；以及第二信號處理分支(22)包括第二信號處理裝置(37，38)，用于測量經(jīng)過天線裝置從用戶單元發(fā)射的信號的信號電平，并且用于產(chǎn)生指示測量結(jié)果的第二控制信號(S3)；第二混頻裝置(33)，用于將從用戶單元接收的信號(S4)和第二控制信號(S3)轉(zhuǎn)換成預定傳輸頻率；以及第二調(diào)節(jié)裝置，用于將傳輸頻率信號的信號電平調(diào)節(jié)到預定電平。
5.根據(jù)權利要求4的中繼器，其特征在于中繼器(11)包括用于從第一控制信號(S1)產(chǎn)生時鐘信號(CLK)的裝置。
6.蜂窩無線電系統(tǒng)的基站(BS)，包括一個發(fā)射機(TX)，設計為經(jīng)過共用天線系統(tǒng)(3)將電信信號傳輸?shù)接脩魡卧?7)，一個接收機(RX)，設計為接收從用戶單元(7)經(jīng)過共用天線系統(tǒng)(3)所傳輸?shù)碾娦判盘?S4)，其特征在于發(fā)射機(TX)包括用于向共用天線系統(tǒng)(3)提供預定控制信號(S1)的裝置，該控制信號(S1)指示發(fā)射機(TX)將在其上經(jīng)過無線路徑將電信信號(S2)發(fā)射到用戶單元(7)的無線信道(CH)和發(fā)射功率(TX_LEVEL)。
7.根據(jù)權利要求6的基站，其特征在于基站(BS)包括用于接收從共用天線系統(tǒng)(3)傳輸?shù)牡诙刂菩盘?S3)，并且用于根據(jù)所述第二控制信號(S3)計算利用接收機(RX)所接收的信號(S4)的接收信號電平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蜂窩無線電系統(tǒng)，包括用戶單元(7)以及一個基站(BS)。該基站包括一個發(fā)射機(TX)、一個接收機(RX)和用于建立到該系統(tǒng)的用戶單元(7)的電信連接的裝置。為了改進系統(tǒng)的可聽度，基站(BS)的發(fā)射機(TX)包括用于向共用天線系統(tǒng)提供電信信號的裝置，基站(BS)的接收機(RX)包括用于接收從共用天線系統(tǒng)(3)傳輸?shù)碾娦判盘柕难b置。該系統(tǒng)還包括一個中繼器(11)，它包括一個用于將中繼器連接到共用天線系統(tǒng)(3)的連接單元(20)，和一個用于在射頻信號上建立到用戶單元(7)的電信連接的天線裝置，因而中繼器(11)被設計為在用戶單元(7)與共用天線系統(tǒng)(3)之間傳輸電信信號。本發(fā)明還涉及一種基站和一種中繼器。
文檔編號H04B7/24GK1145706SQ96190064
公開日1997年3月19日 申請日期1996年1月25日 優(yōu)先權日1995年1月26日
發(fā)明者瑪?shù)佟せ够?申請人:諾基亞電信公司