CN101366198A - 用于减少多扇区全向基站中的合成器损耗的方法和装置 - Google Patents

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CN101366198A CNA2006800517543A CN200680051754A CN101366198A CN 101366198 A CN101366198 A CN 101366198A CN A2006800517543 A CNA2006800517543 A CN A2006800517543A CN 200680051754 A CN200680051754 A CN 200680051754A CN 101366198 A CN101366198 A CN 101366198A
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Abstract

一种具有多个扇区天线单元的全向无线电基站使用频分的扇区信号来以降低的成本实现增加的覆盖或容量。每个扇区天线单元具有用于接收与可用频带内的天线频率相关联的载波信号的天线。至少一个所述天线单元具有相关联的频率变换器，所述相关联的频率变换器把由该天线单元接收到的载波信号从天线频率变换到不同的各自频率。即使每个扇区接收到相同的载波信号，与每个扇区相关联的输出载波信号也处于不同的频带。合成器将处于不同频率的各天线单元载波信号进行合成，以便产生用于传送到全向无线电基站的复合信号。由于合成后的各天线单元信号处在不同的频率，因此它们不会像它们处于相同的天线频率时那样发生干扰，这导致合成器中更少的信号损耗和劣化。然后在基站收发机中将载波信号从不同的各自频率恢复到中频以供进一步处理。

Description

用于减少多扇区全向基站中的合成器损耗的方法和装置
技术领域
本技术领域涉及多扇区无线电基站。在一个非限制性示例应用中，这里所述的技术可以用在耦合到多扇区天线系统的全向基站中。
背景技术
全向基站是被配置为使用全向天线的基站，并且扇区基站被配置为使用多个(两个或更多个)扇区天线。图1A示出具有全向天线的基站(BS)的单个小区区域。全向天线辐射360度以便提供在整个小区区域上的覆盖。图1B示出具有三个扇区天线的基站(BS)的单个小区区域。三扇区基站是常见的扇区配置，但是也可以使用更多或更少的扇区。在这种情况下，小区区域被划分成三个，其中每个扇区天线具有一个较窄波束(与全向天线相比)，其辐射以便提供在其大约120度的扇区区域上的覆盖。
基站天线通常被安装在抬高的位置，例如在塔上、在杆上、在建筑物的顶部或侧面等，以便增强覆盖并且对于直射无线电信号传播路径提供更好的可能性。图2A示出位于塔12的底部的基站单元14。天线10被安装在塔12的顶部，并且通过馈电电缆16(一般是同轴电缆或类似物)被耦合到基站收发机。接收到的信号通过馈电线16会经受信号损耗，并且塔12越高，缆电线越长，损耗越大。为了补偿在馈电线中的这种信号损耗，可以在接收到的信号通过馈电线发送到基站单元之前使用塔顶放大器(TMA)将其放大。图2B示出安装于塔12顶部在天线10附近的TMA 18。塔顶单元有时被称作杆顶放大器。在此一般地使用术语“塔顶放大器(TMA)”来包括执行此馈电线前放大功能的任何装置。
图3示出一个全向基站20的简化框图。天线10被耦合到TMA 18中的双工滤波器21，所述双工滤波器21包括接收(Rx)滤波器22和发送(Tx)滤波器24。所述双工滤波器通过将Tx和Rx信号彼此分离来使得在同一天线上的发送和接收成为可能。发送滤波器24被直接耦合到馈电线16，以及接收滤波器22经由低噪声放大器(LNA)26被耦合到馈电线16。馈电线16耦合到基站14，所述基站14还包括具有接收(Rx)滤波器30和发送(Tx)滤波器32的双工滤波器28。发送滤波器32被耦合至收发机36，以及接收滤波器30经由低噪声放大器34被耦合至收发机36。
为了改善对所传输的无线电信号的接收(或发送)，可以使用天线分集。存在许多种类的分集，例如时间分集、空间分集、以及它们的组合。期望的分集方案使用时间/空间编码信号，并且被称作多输入多输出分集(MIMO)。空间分集降低接收到的无线电信号的衰落效应。天线分集系统包括被布置成互相间隔一定距离的至少两个天线。就接收分集而言，接收的信号在两个或更多个天线上进行接收。来自分集天线的Rx信号经过分集处理以便获得增强的信号。分集处理例如可以包括选择最强的天线信号，或者添加信号并进一步处理所得到的信号。在发射机分集中，发送TX信号在发射机所连接的两个或更多个发射天线上进行发射。分集布置的天线被称作分集天线。在分集布置中，馈电线及其相关联的天线可以被称作分集分支或简单分支。
图4示出具有分集的全向基站14的实例。两个分集天线10a和10b被耦合到对应的TMA 18a和18b。每个TMA通过对应的馈电线16a和16b被耦合到基站14中对应的双工滤波器和低噪声放大器单元42a和42b。这两个双工滤波器和LNA单元42a和42b被耦合到单个收发机36。
与用于全向基站中的单个收发机形成对比，诸如图5中的50所示的扇区基站对于每个扇区具有单独的收发机。三个扇区通过每个扇区具有自己的天线101、102和103而被支持。天线101、102和103中的每一个均被耦合到对应的扇区TMA 181、182和183。三条馈电线161、162和163将各自的(respective)TMA181、182和183耦合到对应的基站单元141、142和143。基站单元141、142和143中的每一个均具有一个对应的双工滤波器和低噪声放大器单元421、422和423。扇区基站比全向基站提供更大的覆盖，但这是以更高的资金和功率为代价。
虽然全向基站没有扇区基站复杂和昂贵，但是它们提供的覆盖也小，因此，与安装扇区基站相比，运营商必须安装更多的全向基站以便覆盖特定的地理区域。作为响应，引入了多扇区全向基站，其中全向基站被耦合到多扇区天线系统。实际上，在一个三扇区天线系统与全向基站一起使用的例子中，该三扇区天线系统增加了约7-8dB的信号增益。
在图6A中示出三扇区基站60的实例。三个扇区通过每个扇区具有自己的天线101、102和103而被支持。天线101、102和103中的每一个均被耦合到对应的扇区TMA 181、182和183。三条馈电线161、162和163将各自的TMA 181、182和183耦合到基站14。基站14包括耦合到三个收发机36的总体上用42标记的三个双工滤波器和低噪声放大器单元。但是由于馈电电缆、双工滤波器和收发机价格高，(当在每个扇区中使用分集时更是如此)，所以使用了分离器/合成器以便只需要一条馈电线。图6B示出如何把从三个扇区1、2和3接收的信号在分离器/合成器44中一起合成到一条馈电电缆16上。在发射方向上，发送信号被分离成三个相同的信号(以低功率)，并被提供给每个扇区的TMA。多扇区全向基站的另一益处是能够“倾斜”(例如向下倾斜)一个或多个扇区天线。倾斜不是用于全向天线的选项。
但是合成器中损耗的大量功率抵消了通过使用分离器/合成器所获得的馈电线成本节约。实际上，在上面提到的三扇区例子中，合成器中损耗的5dB抵消了通过使用三扇区天线系统所获得的7-8dB的增益。该损耗可归因于当在合成器中对三个扇区接收信号进行合成时在它们之间的干扰。该频率重叠干扰显著地减少了在基站收发机所接收的扇区信号的信噪比。对于下行链路传输，所述功率在分离器中以每个扇区减少5dB(即三分之一)的功率被分离成三个不同的扇区。可用于对付下行链路传输损耗的一种方法是简单地增加基站发射功率。但是大大增加全部的移动台发射功率电平并不是上行链路中的选项，因为通常必须严格地控制和限制移动台的发射功率。
发明内容
一种具有多个扇区天线单元的全向无线电基站使用频分的扇区信号来以降低的成本实现增加的覆盖或容量。每个扇区天线单元被耦合到用于接收与可用频带内的天线频率相关联的载波信号的天线。术语“频带”包括单个频率以及一个频率范围。天线单元内的频率变换器将由多个天线单元之一所接收的载波信号从该天线频率变换到一个不同的各自频率。窄带滤波器滤出感兴趣的可用频带的一部分。可以使用多于一个的频率变换器。合成器合成与多个天线单元中的每一个相关联的载波信号以产生用于传送到全向无线电基站的复合信号。至少其中两个与多个天线单元相关联并且在合成器中进行合成的载波信号由全向基站的接收电路以不同的频率接收。
取决于实施方式，具有对应的频率变换器的多个扇区天线单元的数量可以少于多个扇区天线单元的数量或者与之相同。合成器可以合成与多个天线单元中的每一个相关联的载波信号以产生复合信号，其中，所有合成的载波信号都与不同的频带相关联，或者其中只有一些要被合成的载波信号处于不同的频率。
在一个非限制性示例实施例中，每个频率变换器包括：第一本地振荡器(LO)，用于提供第一LO频率信号；以及第一混频器，其利用第一LO频率信号将其中一个扇区载波信号频率变换成中频(IF)信号。窄带滤波器对频率变换输出进行滤波。第二本地振荡器提供对应于各自频带的第二LO频率信号，以及第二混频器将第二LO频率信号和中频信号进行混频以产生频率变换输出。窄带滤波器或宽带滤波器(取决于IF滤波器中的选择性)将频率变换输出滤波到各自频带。可选择地，如果窄带滤波器在变换后具有足够的选择性，就不需要执行IF变换。
耦合到合成器的馈电线把复合信号传送到基站单元。全向基站接收电路从复合信号中提取与多个扇区天线单元相对应的每个载波信号。全向基站接收电路包括一个或多个基站混频器。每个基站混频器将与不同频率相关联的各自载波信号中对应的一个频率变换到中频以供进一步处理。在一个非限制性三扇区实例中，至少两个基站混频器的每一个接收不同的本地振荡器信号以用于提取不同的扇区载波信号。
在一个示例实施方式中，一个或多个频率变换器被包含在多个天线单元的对应的一个或多个中。在另一示例实施方式中，所述一个或多个频率变换器被包含在合成器中。如果存在由于频率变换而使用的多个各自不同的频带，则这些各自不同的频带被分布在可用频带上。优选地，这些各自的频带被均匀地分布在可用频带上。
可以使用分集接收。例如，每个扇区可以包括第一分集天线单元和第二分集天线单元。一个非限制性示例分集实施方式包括：第一合成器，用于合成与第一分集天线单元中的每一个相关联的载波信号，以产生用于传送到全向无线电基站的第一复合信号；以及第二合成器，用于合成与第二分集天线单元中的每一个相关联的载波信号，以产生用于传送到全向无线电基站的第二复合信号。第一馈电线把第一复合信号传送到基站单元，以及第二馈电线把第二复合信号传送到基站单元。基站单元利用一个或多个混频器从第一和第二分集复合信号中提取与多个扇区天线单元对应的分集载波信号中的每一个。每个基站混频器将与不同频率相关联的各自分集载波信号中对应的一个频率变换到中频以供进一步处理。
在另一个非限制性示例分集实施方式中，使用单个合成器来合成与第一和第二分集天线单元中的每一个相关联的载波信号，以产生用于传送到全向无线电基站的复合信号。分离器/合成器将各扇区合成到一个馈电电缆上。该单条馈电线然后将对于每个扇区包含了两个频率的复合信号传送到基站接收机电路，所述基站接收机电路利用一个或多个基站混频器从复合信号中提取与多个分集扇区天线单元对应的每个分集载波信号。每个基站混频器将与不同频率相关联的各自分集载波信号中对应的一个频率变换到中频以供进一步处理。
对在与全向无线电基站一起使用的至少一个或多个扇区天线单元上接收的信号进行频率变换，这允许通常在没有频率变换的情况下合成扇区信号时遇到的合成器损耗。如果在三扇区全向无线电基站中所合成的所有信号处在不同的频率，则在合成器中避免了约5dB的功率损耗。这样，在合成器不经受大的损耗的情况下，可以使用更少的馈电电缆。实际上，在非分集以及分集实施方式中只需要使用单个馈电电缆。更多高效的多扇区全向基站具有商业吸引力，因为利用扇区天线可以增加全向基站的覆盖和/或容量。实际上，在合成并通过馈电电缆传输到基站收发机之前，利用扇区接收天线和频率变换，现有的全向基站可以被容易地升级为全覆盖基站。另一个优点是，由于使用了更少的硬件，所以功率消耗更低。
附图说明
图1A示出具有全向天线的基站(BS)的单个小区区域；
图1B示出具有三个扇区天线的基站(BS)的单个小区区域；
图2A示出基站塔；
图2B示出具有塔顶放大器(TMA)的基站塔；
图3示出全向基站的简化框图；
图4示出具有分集的全向基站的实例；
图5示出扇区基站的实例；
图6A示出三扇区基站的实例；
图6B示出利用了分离器/合成器和一个馈电电缆的三扇区全向基站的实例；
图7是具有减少的合成器损耗的多扇区全向基站的一个非限制性示例实施例的功能框图；
图8A是被划分成天线上的子带的可用频带的图，例如对于850MHz频带；
图8B是示出不同扇区信号被频率变换到馈电线上可用频带中的对应子带的实例的图；
图9A是被划分成5MHz子带的PCS频带的图；
图9B是示出三个不同扇区信号被频率变换到馈电线上PCS频带中的对应子带的实例的图；
图10是概述用于减少多扇区全向基站中的合成器损耗的非限制性示例过程的流程图；
图11是具有减少的合成器损耗的多扇区全向基站的另一个非限制性示例实施例的功能框图；
图12是具有减少的合成器损耗的多扇区全向基站的另一个非限制性示例实施例的功能框图；
图13A和图13B是具有减少的合成器损耗和分集的多扇区全向基站的另一个非限制性示例实施例的功能框图；以及
图14是仅使用单条馈电线的具有减少的合成器损耗和分集的多扇区全向基站的又一个非限制性示例实施例的功能框图。
具体实施方式
在下面的描述中，为了解释和非限制的目的，阐述了特定细节，例如特定的节点、功能实体、技术、协议、标准等，以便提供对所述技术的理解。对本领域技术人员而言下述将是显而易见的，即其它的实施例可以脱离以下所公开的特定细节而被实行。例如，当在多扇区全向无线电基站的上下文中描述示例实施例时，所公开的技术也可以适用于其它类型的多天线装置，并且适用于室内以及室外的应用。在其它的实例中，省略了对公知的方法、装置、技术等的详细描述，以便不用不必要的细节来模糊该描述。在附图中示出各个功能块。本领域技术人员将认识到，这些块的功能可以使用各个硬件电路、使用与适当编程的微处理器或通用计算机相结合的软件程序和数据、使用专用集成电路(ASIC)、和/或使用一个或多个数字信号处理器(DSP)来实施。
图7是具有减少的合成器损耗的多扇区全向基站70的一个非限制性示例实施例的功能框图。虽然术语“多个”被理解成是指两个或更多个，但是在这个非限制性实例中支持三个扇区S1、S2和S3，其中每个扇区具有其自己的天线101、102和103。天线101、102和103中的每一个被耦合到对应的扇区天线单元，所述扇区天线单元以非限制性的方式被称作塔顶放大器(TMA)181、182和183。这三个TMA 181、182和183被连接至分离器/合成器62，从而只需一条馈电线16来将TMA接收的信号耦合到全向基站14，该全向基站14包括单个双工滤波器和低噪声放大器单元42，该单元42包括接收滤波器30和低噪声放大器34。为了简单起见，省略了发送路径。每个TMA包括耦合到其各自天线101、102和103的接收(Rx)滤波器721、722和723。
每个接收滤波器721、722和723被耦合到各自的放大器741、742和743，并且放大后的输出被耦合到对应的混频器761、762和763，在所述混频器中，所述放大后的输出与例如本地振荡器781、782和783所产生的频率变换信号进行混频。在一个非限制性实例中，对于每个扇区而言，频率变换信号是不同的，从而每个扇区信号被变换到不同的频率。使用以各自频率为中心的各自窄带(NB)或带通滤波器801、802和803对每个混频器的输出进行滤波，以便除去其他混频器产物(product)以及来自可用频带的其它部分的噪声和干扰。
虽然仅仅出于说明的方便将每个扇区信号示出为进行频率变换，但是一个或多个扇区信号也可能没有进行频率变换。优选地，每个扇区信号在被合成并传送到全向无线电基站收发机单元之前处于不同的频率。在这个三扇区例子中，扇区信号的中的两个可以被频率变换到不同的频率，而第三个扇区信号没有进行频率变换。在这种情况下，这三个扇区信号仍然处于不同的频率。这些不同的频率被标识为f1、f2和f3。在不太理想的示例实施方式中，一些扇区信号处于不同的频率，但是两个或更多个扇区信号保持在相同的频率。这个实施方式是不太理想的，因为处于相同频率的信号会发生干扰，并且降低了合成器中的信噪比。
尽管不是必须的，但是可能期望在把合成的信号通过馈电线16传输之前将合成的信号频率变换到不同的频率，例如低频。例如，将合成的信号变换到低得多的频率可以最小化馈电线16中的损耗，并且从而进一步减少噪声。
在基站14处，馈电线16连接到双工滤波器单元42，仅示出所述双工滤波器单元42的接收滤波器30和LNA 34。双工滤波器单元42被连接到全向基站接收机，所述全向基站接收机的一部分仅被示出，并且包括混频器821、822和823。通常，多扇区全向基站接收机在该级将使用一个混频器，之后是窄带滤波器以便对接收的无线电信号进行下变频。但是由于本例中扇区接收信号中的每一个均处于不同的频率，所以三个不同的本地振荡器信号LO1、LO2和LO3与来自合成器62的复合信号进行混频。本地振荡器841、842和843提供这三个不同的本地振荡信号LO1、LO2和LO3。接着在窄带中频(IF)滤波器861、862和863中对每个输出进行滤波，以便产生对应的扇区接收信号Rx1、Rx2和Rx3。这些扇区信号Rx1、Rx2和Rx3然后准备好用于进一步处理。
为了有助于解释频率变换，现在结合图8A和图8B来描述一个实例。图8A是被划分成子带A-E的一个可用天线频带的图。然而，子带B是全向无线电基站所使用的频带。图8B是示出所有在所用子带B中接收的三个不同的扇区信号被频率变换到馈电线的可用频带中的对应子带的实例的图：使用子带A、C和E。虽然扇区信号的其中之一不需要进行频率变换，并且可以保持在所用的子带B，但是在这种情况下仍然不理想，因为没有保护频带。具有保护频带可以减少在扇区载波信号之间的干扰几率。
现在结合图9A和图9B来描述个人通信业务(PCS)频带中的一个现实实例。图9A是PCS频带的天线频率的图，所述PCS频带从1850到1910MHz被划分成12个5MHz子带A1、A2、A3、D、B1、B2、B3、E、F、C1、C2和C3。无线电基站所用的子带是从1865到1870MHz的5MHz频带D。对于三扇区实例而言，所有在所用子带D中接收的三个不同的扇区信号被频率变换到可用频带中的对应馈电线子带频率上，所述子带频率在这个例子中是如图9B所示的A1、B3和C3。然而，扇区信号中的一个不需要进行频率变换并且保持在所用的子带D，以及仍然将有分离这三个扇区信号的保护频带。
在这个非限制性实例中，接收滤波器721、722和723中的每一个使得从1860到1910MHz的可用60MHz频带通过。但是基站仅仅正在使用从1865到1870MHz的5MHz“D”子带。利用设置在15MHz(1865-1850＝15)的LO1信号和使得1850-1855MHz之间的频率通过的NB滤波器1，第一扇区接收信号被频移到A1子带。利用设置在15MHz(1880-1865＝15)的LO2信号和使得1880-1885MHz之间的频率通过的NB滤波器2，第二扇区接收信号被频移到B3子带。利用设置在40MHz(1905-1865＝40)的LO3信号和使得1905-1910MHz之间的频率通过的NB滤波器3，第三扇区接收信号被频移到C3子带。
全向无线电基站接收电路处理携带着处于馈电线16上三个不同频带A1(1850-1855)、B3(1880-1885)、C3(1905-1910)的三个扇区载波的频率复用信号。利用使得从1850到1910MHz的60MHz宽的PCS频带通过的接收滤波器30对接收信号进行滤波。在LNA 34中放大滤波信号之后，放大后的接收信号被发送到三个混频器821，822和823，在这个实例中对于每个扇区是一个，其中在通过馈电线16发送扇区信号之前对其进行频率变换。所示的接收电路的目的是将每个扇区信号变换到相同的中频(IF)信号。IF下变频简化了滤波并且便于后面的基带处理。为了实现到200MHz的IF的变换，LO1被设置为1652.5MHz，LO2被设置为1682.5MHz，以及LO3被设置为1707.5MHz。在这个非限制性实例中，来自混频器821的200MHz的输出接着由三个5MHz的NB滤波器861、862和863中的每一个进行滤波，以便使得从197.5到202.5MHz(以200MHzIF为中心)的频率通过。
图10是概述用于减少多扇区全向基站中的合成器损耗的非限制性示例过程的流程图。在步骤S1中，多个扇区天线单元中的每一个接收与可用频带内的天线频率相关联的载波信号。由多个天线单元之一所接收的载波信号从天线频率被频率变换到与天线频带不同的各自频率并且进行窄带滤波(步骤S2)。与多个天线单元中的每一个相关的载波信号被合成以产生用于传送到全向无线电基站的复合信号(步骤S3)。与多个天线单元相关联并且在合成器中合成的载波信号中的至少两个处于不同的频率。复合信号通过馈电线被传送到基站单元(步骤S4)。每个载波信号均从复合信号中提取，其中包括将与不同频率相关联的至少一个载波信号频率变换到中频以供进一步处理(步骤S5)。
图11是具有减少的合成器损耗的多扇区全向基站90的另一个非限制性示例实施例的功能框图。本实施例类似于图7中的实施例，除了频率变换是在合成器63而不是在天线单元中执行的以外。可选择地，三个天线可以被耦合到一个TMA单元，所述TMA单元包括三个接收滤波器、三个LNA、三个频率变换器、三个窄带滤波器、以及耦合到一条馈电线的一个合成器。
图12是具有减少的合成器损耗的多扇区全向基站92的另一个非限制性示例实施例的功能框图，其中频率变换包括中频(IF)变换、窄带滤波、以及到在近似可用频带中但在不同频率上的RF的变换。在为了在合成前在频率上把各扇区信号分开而执行频率变换之前首先可以使用IF变换的原因包括：(a)IF滤波器比RF滤波器更有效，(b)IF下变频和上变频是比RF-RF变频更有名的技术，以及(c)馈电线频率可以被定位到可用频带中所期望的位置。基站中的混频器和本地振荡器将不同的频率下变频到IF以供进一步处理。
图13A和图13B是具有减少的合成器损耗和具有分集的多扇区全向基站94的另一个非限制性示例实施例的功能框图。每个扇区TMA 181、182和183包括两个分集接收分支A和B，尽管如果期望的话可以使用多于两个的分集分支。为了简单起见，省略了发送路径。每个TMA包括：耦合到各自的第一天线101A、102A和103A的接收(Rx)滤波器721A、722A和723A，以及耦合到各自的第二天线101B、102B和103B的接收(Rx)滤波器721B、722B和723B。
第一分集分支中的每个接收滤波器被耦合到各自的放大器741A、742A和743A，以及第二分集分支中的每个接收滤波器被耦合到各自的放大器741B、742B和743B。每个第一分支的放大输出被耦合到对应的第一混频器761A、762A和763A，其由例如各自扇区本地振荡器781、782和783产生。每个第二分支的放大输出被耦合到对应的第二混频器761B、762B和763B，在所述混频器中，所述放大输出与例如由相同的各自扇区本地振荡器781、782和783产生的频率变换信号进行混频。此非限制性实例中的频率变换信号对于每个扇区而言是不同的，从而每个扇区的两个分集信号被变换到与其它扇区信号不同的频率。利用以各自频率为中心的各自窄带(NB)或带通滤波器801A、802A和803A对第一分集分支中每个混频器的输出进行滤波，以便除去其它混频器产物以及可用频带内的噪声和干扰。类似地，利用以各自频率为中心的各自窄带(NB)或带通滤波器801B、802B和803B对第二分集分支中每个混频器的输出进行滤波，以便除去其它混频器产物。每个扇区中的这两个窄带滤波器以相同的各自频率为中心。
来自每个扇区的“A”分集分支输出在第一合成器62A中进行合成，以及来自每个扇区的“B”分集分支输出在第二合成器62B进行合成。这样，只需要一条馈电线16A将来自第一分集分支的处于不同频率f1A、f2A和f3A的TMA接收信号耦合到全向基站14，以及只需要一条馈电线16B将来自第二分集分支的处于不同频率f1B、f2B和f3B的TMA接收信号耦合到全向基站14。
全向基站单元14包括用于第一馈电线16A的第一双工滤波器和低噪声放大器单元42A、以及用于第一馈电线16B的第二双工滤波器和低噪声放大器单元42B。来自第一双工滤波器和低噪声放大器单元42A的输出被连接到混频器821A，822A和823A，以及第二双工滤波器和低噪声放大器单元42B的输出被连接到混频器821B、822B和823B。来自单个本地振荡器LO1 841的输出与混频器821A和821B的输入进行混频，以便将这些信号变换到IF或其他期望的频率(例如零差中的基带)以在861A和861B处进行各自滤波，从而产生来自扇区1的分集接收信号Rx1A和Rx1B。来自单个本地振荡器LO2 842的输出与混频器822A和822B的输入进行混频，以便将这些信号变换到IF或其他期望的频率(例如零差中的基带)以在862A和862B处进行各自滤波，从而产生来自扇区2的分集接收信号Rx2A和Rx2B。来自单个本地振荡器LO3 843的输出与混频器823A和823B的输入进行混频，以便将这些信号变换到IF或其他期望的频率(例如零差中的基带)以在863A和863B处进行各自滤波，从而产生来自扇区3的分集接收信号Rx3A和Rx3B。
图14是仅使用单条馈电线16的具有减少的合成器损耗和具有分集的多扇区全向基站96的又一个非限制性示例实施例的功能框图。在这个非限制性实例中，存在三个扇区S1-S3，其中每个扇区包括两个分集天线10A和10B。每个分集天线具有它自己的TMA(181A-183B中的相应一个)，所述TMA在本实例中产生一个处于不同频率(f1A-f3B中的相应一个)的输出信号。这六个不同频率的载波f1A-f3B中在单个合成器62中进行合成，并且通过单个馈电线16被传送到全向基站单元14。由于在这个非限制性实例中每个扇区分集信号处于不同的频率，所以它们在合成器62或馈电线16中不会直接发生干扰。与图13A-13B中的示例实施例相比，使用的合成器和馈电线均减少了一个，这节省了费用。不过缺点在于，取决于分配给基站的可用频带的大小，在六个TMA信号f1A-f3B的每一个之间可能很少或没有保护频带。结果，可能增加干扰，并且因此降低信噪比。另外，与图13A-13B中两个示例实施例中的两个相比，在基站单元14中只需要单个双工接收滤波器30和LNA 34。另一方面，需要六个(与三个相比)不同的本地振荡器841A-843B来提供六个不同的本地振荡器信号LO1A-LO3B到各自的混频器821A-823B。
尽管示出了各种实施例并且进行了详细描述，但是权利要求书不限于任何特定的实施例或实例。上面的描述不应被理解为暗示任何特定的元件、步骤、范围或功能是必要的以至于其必须被包含在权利要求书的范围内。受专利权保护的主题的范围仅由权利要求书来限定。法律保护的范围由允许的权利要求书中所记载的言语及其等同物来限定。没有权利要求打算援引35 USC§112的第6段，除非使用了“用于...的装置”这样的言语。

Claims (40)

1.一种用在全向无线电基站中的装置，包括：
多个扇区天线单元(18)，所述多个扇区天线单元中的每一个均具有用于接收与可用频带内的天线频率相关联的载波信号的天线(10)，所述装置的特征在于：
频率变换器(76，78)，用于把由所述多个天线单元中的一个接收到的所述载波信号从所述天线频率频率变换到与所述天线频率不同的各自频率；以及
合成器(62)，用于合成与所述多个天线单元中的每一个相关联的各载波信号，以便产生用于传送到所述全向无线电基站的复合信号，
其中，与所述多个天线单元相关联并且在所述合成器中合成的所述载波信号中的至少两个处于不同的频率。
2.权利要求1所述的装置，其中，具有对应的频率变换器的多个扇区天线单元的数量少于所述多个扇区天线单元的数量。
3.权利要求1所述的装置，其中，具有对应的频率变换器的多个扇区天线单元的数量与所述多个扇区天线单元的数量相同。
4.权利要求1所述的装置，其中，所述合成器被配置为合成与所述多个天线单元中的每一个相关联的各载波信号，以便产生复合信号，其中所有所述合成的载波信号与不同的频率相关联。
5.权利要求1所述的装置，其中，所述合成器被配置为合成与所述多个天线单元中的每一个相关联的各载波信号，以便产生复合信号，其中要被合成的所述载波信号中的一些处于不同的频率。
6.权利要求1所述的装置，其中，所述频率变换器包括：
第一本地振荡器(LO)(LOIF)，用于提供第一LO频率信号；
第一混频器(73)，用于利用所述第一LO频率信号将所述载波信号频率变换到中频(IF)信号；
窄带IF滤波器(75)，用于对所述IF信号进行滤波；
第二本地振荡器(78)，用于提供与所述各自频带对应的第二LO频率信号；
第二混频器(76)，用于将所述第二LO频率信号与所述中频信号进行混频以产生频率变换输出；以及
滤波器(80)，用于将所述频率变换输出滤波到所述各自频率。
7.权利要求1所述的装置，其中，所述频率变换器包括：
第一本地振荡器(LO)(78)，用于提供与所述各自频率对应的第一LO频率信号；
第一混频器(76)，用于利用所述第一LO频率信号对所述相关联的载波信号进行频率变换；以及
窄带滤波器(80)，用于将所述第一混频器的输出滤波到所述各自频率。
8.权利要求7所述的装置，进一步包括：
耦合到所述合成器的馈电线(16)，用于传送所述复合信号；以及
耦合到所述馈电线的基站单元(14)，用于从所述复合信号中提取与所述多个扇区天线单元对应的所述载波信号中的每一个，所述基站单元包括一个或多个基站混频器(82)，每个基站混频器被配置为将与不同频率相关联的所述各自载波信号中对应的一个频率变换到中频或基带以供进一步处理。
9.权利要求8所述的装置，其中，第一基站混频器(82A)被配置为接收本地振荡器信号以便于下变频到所述馈电线的子带之一的中频或基带，以及第二基站混频器(82B)被配置为接收另一个本地振荡器信号以便于下变频到所述馈电线的子带中的另一个的中频或基带。
10.权利要求1所述的装置，其中一个或多个频率变换器(76，78)被包含在所述多个天线单元(18)中对应的一个或多个中。
11.权利要求1所述的装置，其中，每一个对应于所述多个天线单元之一的一个或多个频率变换器(76，78)被包含在所述合成器(63)中。
12.权利要求1所述的装置，其中，如果存在多个各自不同的频带，则这些各自不同的频率分布在所述可用频带上。
13.权利要求12所述的装置，其中，这些各自不同的频带均匀地分布在所述可用频带上。
14.权利要求1所述的装置，其中，每个天线单元(18)是塔顶放大器(TMA)单元，所述塔顶放大器(TMA)单元包括对应于所述可用带宽的、耦合到放大器(74)的接收滤波器(72)，所述放大器(74)用于放大所接收的信号。
15.权利要求1所述的装置，其中，所述频率变换器和所述合成器被组合成单个单元(63，76，78)或者是分开的单元(62，76，78)。
16.权利要求1所述的装置，进一步包括：
耦合到所述合成器(62)的馈电线(16)，用于传送所述复合信号，以及
耦合到所述馈电线的基站单元(14)，用于从所述复合信号中提取每一个所述载波信号。
17.权利要求16所述的装置，其中，所述基站单元包括具有一个或多个混频器(82)的收发机，每一个所述混频器被配置为将各自的载波信号频率变换到中频或基带以供进一步处理。
18.权利要求1所述的装置，其中，每个扇区包括第一分集天线单元(18A)和第二分集天线单元(18B)。
19.权利要求18所述的装置，其中，所述合成器包括：
第一合成器(62A)，用于合成与每一个所述第一分集天线单元相关联的各载波信号，以便产生用于传送到所述全向无线电基站的第一复合信号；以及
第二合成器(62B)，用于合成与每一个所述第二分集天线单元相关联的各载波信号，以便产生用于传送到所述全向无线电基站的第二复合信号。
20.权利要求19所述的装置，进一步包括：
耦合到所述第一合成器的第一馈电线(16A)，用于传送所述第一复合信号；
耦合到所述第二合成器的第二馈电线(16B)，用于传送所述第二复合信号；以及
耦合到所述第一和第二馈电线的基站单元(14)，用于从所述第一和第二复合信号中提取与所述多个扇区天线单元对应的所述载波信号中的每一个，所述基站单元包括一个或多个基站混频器(82A，82B)，每一个基站混频器被配置为将与不同频率相关联的所述各自载波信号中对应的一个频率变换到中频或基带以供进一步处理。
21.权利要求18所述的装置，其中，所述合成器被配置为合成与每一个所述第一和第二分集天线单元相关联的各载波信号，以便产生用于传送到所述全向无线电基站的所述复合信号。
22.权利要求21所述的装置，进一步包括：
耦合到所述合成器(62)的馈电线(16)，用于传送所述复合信号，以及
耦合到所述馈电线的基站单元(14)，用于从所述复合信号中提取与所述多个扇区天线单元(18)对应的所述载波信号中的每一个，所述基站单元包括一个或多个基站混频器(82)，每一个基站混频器被配置为将与不同频率相关联的所述各自载波信号中对应的一个频率变换到中频或基带以供进一步处理。
23.权利要求1所述的装置，其中，一个或多个窄带滤波器(80)被包含在所述合成器(63)中。
24.一种用在全向无线电基站中的方法，所述全向无线电基站包括每个都具有天线(10)的多个扇区天线单元(18)，所述方法包括：
所述多个扇区天线单元中的每一个接收与可用频带内的天线频率相关联的载波信号，所述方法的特征在于：
把由所述多个天线单元中的一个接收到的所述载波信号从所述天线频率频率变换到与所述天线频率不同的各自频率；以及
合成与所述多个天线单元中的每一个相关联的各载波信号，以便产生用于传送到所述全向无线电基站的复合信号，
其中，与所述多个天线单元相关联并且在合成器中合成的所述载波信号中的至少两个处于不同的频率。
25.权利要求24所述的方法，其中，执行对应的频率变换的多个扇区天线单元的数量少于所述多个扇区天线单元的数量。
26.权利要求24所述的方法，其中，执行对应的频率变换的多个扇区天线单元的数量与所述多个扇区天线单元的数量相同。
27.权利要求24所述的方法，其中，所述合成包括：合成与所述多个天线单元中的每一个相关联的各载波信号以便产生复合信号，其中所有要被合成的所述载波信号处于不同的频率。
28.权利要求24所述的方法，其中所述合成包括：合成与所述多个天线单元中的每一个相关联的各载波信号以便产生复合信号，其中要被合成的所述载波信号中的一些处于不同的频率。
29.权利要求24所述的方法，其中，所述频率变换包括：
提供第一本地振荡器(LO)频率信号；
利用所述第一LO频率信号，将所述载波信号频率变换到中频信号；
利用窄带中频对所述中频信号进行滤波；
提供与所述各自频带对应的第二LO频率信号；
将所述第二LO频率信号和所述滤波后的中频信号进行混频以产生频率变换输出；以及
将所述频率变换输出带通滤波到所述各自频率。
30.权利要求24所述的方法，其中，所述频率变换包括：
提供与所述各自频率对应的第一本地振荡器(LO)频率信号；
利用所述第一LO频率信号，对所述相关联的载波信号进行频率变换以产生频率变换输出；以及
将所述频率变换输出窄带滤波到所述各自频率。
31.权利要求30所述的方法，进一步包括：
通过馈电线把所述复合信号传送到基站单元；以及
在所述基站单元处从所述复合信号中提取与所述多个扇区天线单元对应的所述载波信号中的每一个，其中包括将与不同频率相关联的至少一个各自载波信号频率变换到中频或基带以供进一步处理。
32.权利要求31所述的方法，其中，所述基站单元中至少两个基站混频器(82A，82B)均接收不同的本地振荡器信号。
33.权利要求24所述的方法，其中，如果存在多个各自不同的频率，则这些各自不同的频率分布在所述可用频带上。
34.权利要求33所述的方法，其中，这些各自频率均匀地分布在所述可用频带上。
35.权利要求24所述的方法，进一步包括：
通过馈电线把所述复合信号传送到基站单元，以及
在所述基站单元处从所述复合信号中提取每一个所述载波信号。
36.权利要求35所述的方法，其中，每个扇区包括第一分集天线单元(10A)和第二分集天线单元(10B)。
37.权利要求36所述的方法，其中，所述合成包括：
在第一合成器(62A)中，合成与每一个所述第一分集天线单元相关联的各载波信号，以便产生用于传送到所述全向无线电基站的第一复合信号，以及
在第二合成器(62B)中，合成与每一个所述第二分集天线单元相关联的各载波信号，以便产生用于传送到所述全向无线电基站的第二复合信号。
38.权利要求37所述的方法，进一步包括：
通过第一馈电线(16A)传送所述第一复合信号；
通过第二馈电线(16B)传送所述第二复合信号；以及
在所述基站单元处从所述第一和第二复合信号中提取与所述多个扇区天线单元对应的所述载波信号中的每一个，其中包括将与不同频率相关联的至少一个各自载波信号频率变换到中频或基带以供进一步处理。
39.权利要求36所述的方法，其中，所述合成包括：合成与每一个所述第一和第二分集天线单元相关联的各载波信号以产生用于传送到所述全向无线电基站的所述复合信号。
40.权利要求39所述的方法，进一步包括：
通过馈电线传送所述复合信号，以及
在所述基站单元处从所述复合信号中提取与所述多个扇区天线单元对应的所述载波信号中的每一个，其中包括将与不同频率相关联的至少一个各自载波信号频率变换到中频或基带以供进一步处理。
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