CN101888713B - 移动通讯系统的转发器 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种用来放大终端和基站之间传输和接收到的数据的移动通讯系统的转发器，更具体来说，是关于一种用于发送和接收发往终端或由终端发出的频率信号的服务天线；用于放大通过服务天线接收到的频率信号的第一放大装置；用于向基站传输利用第一放大装置被放大的频率信号的传输装置；用于当输入到第一放大装置中的频率信号强度高于预定水平的时候产生高水平的增益控制信号而当输入到第一放大装置中的频率信号强度比预定水平低的时候产生低水平的增益控制信号的增益控制信号产生装置，其中当增益控制信号处于低水平的时候，第一放大装置被关闭。

Description

移动通讯系统的转发器

技术领域

本发明涉及一种用来放大在如便携式电话等通讯终端和基站之间传输和接收到的信号的转发器，更具体来说，是一种用于移动通讯系统的转发器，它能适应于信号的强度或者与输入信号的存在状态联系起来地放大从通讯终端接收到的信号，然后将放大的信号传输到基站。

背景技术

最近，一个使能够用户在运动中执行声音电话通话和数据传输/接收的移动通讯系统被迅速地发展并广泛地应用。这种移动通讯系统将通话区域分成单元单位并在在每个单元单位建立起基站，因此用户能够通过基站执行交流。通过使用从上百MHZ到几GHZ的频率信号和考虑到通讯阴影地区比如室内的地方而建立的多个转发器，使基站和终端能够传输和接收数据。

转发器放大来自于基站的信号(向前方向的链接信号)并将放大的信号传输到终端上且放大来自终端的信号(向后方向的链接信号)并将放大的信号传输到基站，这样就在基站和终端之间完成了令人满意的数据交流。特别是，根据从基站接收到的信号的强度，转发器探测到在基站和转发器之间的传输损耗，然后根据探测到的结果调节从终端接收到的信号的放大增加，这样就将信号强度设置在适当的水平，以便于利用转发器将信号从终端传输到基站。

同时，连接在一个单位里面，也就是一个基站里面的转发器的数量随着新建高层大厦和公寓大厦的增加而被极大地增加了，这就恶化了基站的接收灵敏性。

就是说，传统的转发器向基站地连续不断地传输信号，而不考虑由于根据从基站接收到的向后方向的链接信号的强度而被放大的从终端上应用的向后方向的链接信号的存在。就是说，如果没有来自终端的向后方向的链接信号，传统的转发器传输具有预定强度的噪音信号。因此，例举说，如果普通的白噪音的强度是-128dBm，转发器的向后方向链接的放大增加是60dBm，如果没有来自终端的向后方向的链接信号，那么大约-68dBm的噪音信号就被从转发器传输到了基站。考虑到只有一个转发器，因为从转发器到基站的传输损耗大约是70--100dBm，从转发器接收到的噪音信号的强度传输到终端时的最大值达到-138dBm，这些是基站可以忽略的。但是，如果连接在基站的转发器的数量增加到超过特定的数量，接收到基站的噪音信号的数量迅速增加，所以由于噪音信号重叠等原因而增加了噪音信号的强度。噪音信号强度的增加严重地恶化了基站的接收灵敏性。

由于上述问题同样发生在光学转发器和RF转发器中，且连接在一个基站中的转发器的数量应该被限制在特定的数量，这样要给用户提供最好的电话通话质量就非常困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于移动通讯系统的转发器，它能使由基站的噪音信号传输导致的接收灵敏性的恶化降到最小。

另外，本发明的另一个目的是提供一个用于移动通讯系统的转发器，它能够通过使需要的信号传输时间最小化从而使电量消耗最小化。

为了达到本发明的第一方面的目的，这里提供一种用来放大终端和基站之间传输和接收到的数据的移动通讯系统的转发器，它包括：用于发送和接收发往终端或由终端发出的频率信号的服务天线；用于放大通过服务天线接收到的频率信号的第一放大装置；用于向基站传输利用第一放大装置被放大的频率信号的传输装置；用于产生与被输入到第一放大装置中的某一频率信号成比例的增益控制信号的增益控制信号产生装置，第一放大装置通过由增益控制信号产生装置产生的增益控制信号来放大输入频率信号。

增益控制信号产生装置包括利用非线性增益特征放大输入的频率信号的第二放大装置和用于输出具有与第二放大装置的输出信号相应的驱动电流的偏压装置。

用于被输入到第一放大装置中的频率信号的延迟装置被进一步设置在第一放大装置的前面。

为了达到与本发明的第二方面相适应的另一个目的，这里提供一个用来放大在终端和基站之间传输和接收到的数据的移动通讯系统用转发器，它包括：用于发送和接收发往终端或由终端发出的频率信号的服务天线；用于放大通过服务天线接收到的频率信号的第一放大装置；用于向基站传输利用第一放大装置被放大的频率信号的传输装置；用于产生与被输入到第一放大装置中的某一频率信号或高或低的增益控制信号的增益控制信号产生装置，第一放大装置根据增益控制信号被打开/关闭。

增益控制信号产生装置包括：用来输出具有与输入的频率信号的强度相适应的信号的结合装置；用来放大结合装置的输出信号的第三放大装置；通过对比第三放大装置的输出水平和特定标准水平用来输出或高或低水平的探测信号的比较部和根据比较部的输出信号被打开/关闭并用来给第一放大装置输出或高或低的增益控制信号的开关部。

用于延迟输入到第一放大装置的频率信号的延迟装置被进一步设置在第一放大装置的前面。

附图说明

为更进一步理解本发明而制作的附图是与说明书、实施例联合构成本发明的，并和说明书一起用来说明本发明原理：

在附图中：

附图1是显示依据本发明的最佳实施例的移动通讯系统的转发器的框图；

附图2是对附图1中的第一放大器5的放大增益特征的实例的说明图表；

附图3是对附图1中的增益控制信号产生器8的具体结构的描述的图；

附图4是对附图2中的放大器81的操作特征的说明图表；

附图5是显示依据本发明的另一个实施例的移动通讯系统的另一个转发器的框图；

附图6是对图1中的增益控制信号产生器8的另一个具体结构的描述的图。

具体实施方式

下面参考附图，结合最佳实施例，对本发明做更加详细的说明。

此外，本发明也一样可以应用于普通的RF转发器和光学转发器，但是，下面的说明是基于RF转发器作出的。

附图1是显示依据本发明的最佳实施例的移动通讯系统的转发器的框图。在附图1中，参考符号1表示用于向/从终端转发和接收数据的服务天线，符号2表示用于向/从基站转发和接收数据的赠与天线。用于从要被传输的频率信号分离接收到的频率信号的第一和第二双过滤器3和4被分别连接在服务天线1赠与天线2上。用于放大传输/接收频率信号的第一和第二放大器5和6通过耦合电容器C1-C4被与双过滤器3和4连接。天线1和2、第一和第二双过滤器3和4及第一和第二放大器5和6与普通转发器所采用的是完全一致的。

在上述结构中，通过服务天线1从终端接收到的频率信号通过第一双过滤器3被应用到第一放大器5中并被放大器5放大。被放大的频率信号通过第二双过滤器4和赠与天线2的方式被传输到基站。通过天线2从基站接收到的频率信号通过第二双过滤器4被应用到第二放大器6中并被放大器6放大。被放大的频率信号通过第一双过滤器3和服务天线1的方式被传输到终端。

一个直线连接器7被建立在第一双过滤器3和第一放大器5之间的传输线上。直线连接器7还有设置在临近第一双过滤器3和第一放大器5之间的传输线的另一个直线(参考下文的“感应线”)。感应线的端部通过一个电阻器R1被接在地上，如下文所描述的，另一端通过一个耦合电容器C5被连接在增益控制信号产生器8上。电阻器R1被使用与增益控制信号产生器8相匹配的电阻。当通过第一双过滤器3被从终端输入的频率信号经过传输线被传输到第一放大器5上的时候，在连接器7的连接线7上就产生了相应于通过传输线被传输的频率信号水平的感应电流，然后感应电流被输入到增益控制信号产生器8中。

增益控制信号产生器8产生了与从直线连接器7应用的信号的水平相应比例的增益控制信号，然后将增益控制信号应用到放大器5上。就是说，如果通过直线连接器7输入的感应信号的水平由于从终端输入的信号而是高的，那么增益控制信号产生器8就产生用来提高第一放大器5的放大增加的增益控制信号，反之，如果通过直线连接器7输入的感应信号的水由于没有输入信号而是低的，那么产生器8就产生用来设置放大增加低的或者用来延缓放大操作的增益控制信号。

第一放大器5由用于建立适当放大增加的多个互相连接的放大器组成。放大器是由WJ通讯公司生产的比如AH1型的装置。附图2是说明AH1型放大器的放大增益特征的说明图表。如果从增益控制信号产生器8上应用的偏置电压为2.04-5V，那么相对于具有大约70MHZ到1.7GHZ波段的输入频率信号，AH1型放大器具有的放大增加是大约18-10dB。如果偏置电压低于2.0V，那么放大增益就迅速降低了。上面描述的放大增益特征与在另一个非AH1型装置的放大器中显示的是一致的。

如果从增益控制信号产生器8上应用的增益控制信号被设置成比特定的水平高，那么第一放大器5就放大了从第一双过滤器3种输入的频率信号。被放大的信号通过第二双过滤器4和赠与天线2的方式被传输到基站。除此之外，如果从增益控制信号产生器8上应用的增益控制信号被设置成低于特定的水平，那么第一放大器5的放大增加就被设置成接近0dB。就是说，第一放大器5被设置成完全非启动状态。在这种情况下，由于没有放大或者输入信号的输出中断，第一放大器5输出输入信号。

同时，附图3是描述增益控制信号产生器8的具体结构的图。增益控制信号产生器8包括一个用于输出具有相应于输入频率信号的强度的特定水平信号的对数放大器81；一个用于放大从对数放大器81输出的水平信号的放大器82；和一个具有电阻R2和晶体管831的偏压电路83。

对数放大器81是由Analog装置公司生产的比如AD8314型的装置。对数放大器81通过结合信号产生与输入频率信号强度相应得特定水平的信号，并利用非线性增益特征放大信号。

附图4时说明对数放大器81的操作特征的图。一般来说，如果从终端上传输的频率信号被结合，被结合的信号不因为频率信号的强度而被线性改变，而是如附图4中实曲线所描述的，具有相应于频率信号的强度的指数函数的特征。对数放大器81利用如虚线记述的补充增益特征放大输入信号，如实曲线所记述的信号强度具有的特征。因此，对数放大器81输出依据输入信号的强度具有线性输出水平的放大信号。

然后，对数放大器81的输出信号利用放大器82被放到特定的水平并被发送到偏置电路83上。在偏置电路83上，放大器82的输出端通过电阻R2被连接在晶体管831的底部，晶体管831发出相应于连接在第一放大器5的底部的如增益控制信号的信号水平的输出信号。

就是说，根据从直线连接器7输入的频率信号的强度，通过线性驱动偏压电路83，增益控制信号产生器8产生与输入频率信号水平成比例的增益控制信号。

在下文中，说明书的制作是用来说明具有上述如本发明所记载的结构的转发器的操作。

从基站被传送到转发器的频率信号通过赠与天线2的方式被输入到第二放大器6中并以与普通的转发器相同的方式被输入到第二双过滤器4中。然后，被第二放大器5放大的信号利用第一双过滤器3和服务天线1的方式被发送到终端。

同时，包括通过服务天线1接收到的白噪音的频率信号被通过第一双过滤器3应用到第一放大器5上。第一放大器5基于从增益控制信号产生器8输出的增益控制信号放大频率信号，并通过第二双过滤器4和赠与天线2的方式将放大的信号传送到基站。

如果从终端传送来的频率信号通过服务天线1倍接收，那么具有别特定强度更高强度的感应信号就被通过显性连接器7感应到，并被作用到增益控制信号产生器8上。然后，增益控制信号产生器8产生具有被特定水平更高的增益控制信号，并如上面所述的偏置电压那样用第一放大器5供给信号。接下来，第一放大器5放大通过具有高放大增加的服务天线1输入的频率信号并向赠与天线2输出放大的信号。

除此之外，如果从终端没有接收到频率信号，通过直接连接器7感应到并被应用到增益控制信号产生器8上的感应信号被设置成比相应于白噪音的信号强度低。然后，从增益控制信号产生器8输出的增益控制信号的水平被设置成“0”或者接近于“0”。因此，第一放大器5的放大增加被设置成接近于0dB或者第一放大器5被设置成非驱动状态。所以，从第一放大器5向赠与天线2输出的信号的强度被设置成比白噪音的水平要低很多的水平。

同时，如果在从终端上不存在频率信号的情况下，通过服务天线1的方式以外从终端上接收到频率信号，就是说，在第一放大器5被设置成非驱动状态的情况下，频率信号被应用到放大增加被设置成接近于0dB的第一放大器5。同时，与输入频率信号强度相应成比例的感应信号被以直线连接器7感应到并被发送到增益控制信号产生器8上。然后，通过增益控制信号产生器8产生的增益控制信号将第一放大器5的放大增加设置成一个标准的状态。

这里，在感应信号被应用后，要从增益控制信号产生器8输出具有比特定水平高的增益控制信号需要大约100ns的延时，而直到第一放大器5的放大增加从0dB达到标准增加需要大约700ns的延时。因此，从终端输入到第一放大器5上的频率信号丢失了大约800ns部分的初始数据，没有被传输到基站。

一般来说，用于从终端到底部向后方向链接的通道包括一个入口通道和一个交通通道。这里，因为入口通道对于从终端到底部的传输通道信号具有优先性，所以增益控制信号产生器8和第一放大器5需要的延时可能会影响入口通道数据。但是，如果入口通道数据传输率被固定了，比如是4.8Kbps，那么入口通道数据是利用为到达精确的数据传输和接收而分成的前序数据和容器数据来被传输的。这里，因为前序数据是由四个分别具有拍长为1.25ms的前序数据组成的，前序数据的信号部分被设置成总共大约5ms。所以，由于增益控制信号产生器8和第一放大器5需要的延时相对于一个前序数据的时间较少，因此就不存在通过形成一个反常的向后方向的链接而终端不能提供标准服务的可能性。

在上述的本发明的最佳实施例中，要被传输到基站的信号的放大增加被设置成是可变的并与通过服务天线1接收到的频率信号的存在是相关联的，因此就解决了转发器连续不断地向基站传输具有比特定水平高的噪音信号的问题。

图5是显示依据本发明的另一个实施例的移动通讯系统的另一个转发器的框图。和附图1中记述的原件完全相同的原件带有相同的参考标号，并将省略详细的说明。

用来将通过服务天线1从终端输入的频率信号延迟到预定的时间的延迟电路51被设置在直线连接器7和第一放大器5之间。延迟电路51延迟频率信号以便被作用在第一放大器5上以相应于增益控制信号产生器8和第一放大器5所需要的时间的一定时间，比如，输出相应于被应用到增益控制信号产生器8上的感应信号的增益控制信号的延迟时间和直到第一放大器5的放大增加从0dB达到标准增加的时间。随着本发明的最佳实施例的延迟电路51将通过直线连接器7和第一放大器5应用的频率信号延迟了上述的预计时间，就可以解决将要从终端被传输的频率信号的初始数据由于增益控制信号产生器8和第一放大器5所需要的延迟时间而不能被传递的问题，因此增加了本发明的转发器的可靠性。

图6是对附图1中的增益控制信号产生器8的另一个具体结构的描述的图。和图3中记述的原件完全相同的原件带有相同的参考标号，并将省略详细的说明。

附图6中的增益控制信号产生器8包括：一个替代偏置电路83用于探测从放大器82输出的信号的水平是高于或者是低于特定的水平的比较部84，和一个具有根据比较部84的输出水平被打开/关闭的开关851的开关部85。在这个结构中，如果从放大器82输出的信号比特定水平高，比如，附图1中数据通过服务天线1和双过滤器3的方式从终端被接收到，开关部85的开关851被打开且具有特定水平的增益控制信号被应用到第一放大器5上。相反地，如果从放大器82上输出的信号的水平低于预定的水平，比如，没有从终端接收到数据，开关部85的开关851被关闭且“0”水平的增益控制信号被应用到第一放大器上。

因此，当图6中描述的增益控制信号产生器8被采用附图1中的结构的时候，如果存在从终端接收到的数据，第一放大器5以预定放大增加被驱动来向基站传输频率信号，相反，如果不存在来自终端的数据，第一放大器5以0dB的放大增加被驱动来延缓频率信号向基站的传输。

根据上述的本发明，如果不存在从终端向转发器的信号，那么从转发器向基站传输的信号水平就被设置成较低，或者数据的传输被延缓，相反，如果存在从终端向转发器接收到的信号，那么具有标准水平的传输信号就被从转发器传递。

因此，如果双转发器被连接在一个基站，那么转发器就不能在所有的时间被设置成驱动状态，而是在存在传输信号时被有选择地驱动，这样就防止了由于从转发器传递的噪音信号导致的基站接收灵敏度的降低。

除此之外，由于转发器是根据传输信号的存在被选择性地驱动，所以就可以降低转发器的电力消耗。

另外，本发明不被限制在上述的实施例中，对本发明的上述最佳实施例可以做各种修改和变化。

比如，在上述的实施例中，用于基站的转发器的放大增加是根据从终端接收到的信号的存在被设置的；但是，也可以应用增加控制方式，同时，用来根据从基站接收到的信号水平调整被传输到基站的信号的放大增加。

并且，在上述的实施例中，可以通过探测偏置电路83或者开关部851的输出水平来计算转发器的使用效率。

并且，在上述的实施例中，说明书中举例说明使用的是RF型转发器；但是，本发明也可以以同样的方式被应用到普通的光学转发器中。

除此之外，在上述附图4中描述的实施例中，可以通过结合和线性放大输入频率信号的水平和判别放大水平是比特定水平高或者低的方式而不采用对数放大器81来产生增益控制信号。

对本领域的技术人员来说很明显的是，只要不背离本发明的实质和范围，可以对本发明的移动通讯系统的转发器作各种修改和变化。这样的目的是本发明能覆盖那些在本发明的权利要求范围内或者同等范围内所作的各种修改和变化。

Claims (3)

1.一种用来放大终端和基站之间传输和接收到的数据的移动通讯系统的转发器，它包括：用于发送和接收发往终端或由终端发出的频率信号的服务天线；用于放大通过服务天线接收到的频率信号的第一放大装置；用于向基站传输利用第一放大装置被放大的频率信号的传输装置；用于当输入到第一放大装置中的频率信号强度高于预定水平的时候产生高水平的增益控制信号而当输入到第一放大装置中的频率信号强度比预定水平低的时候产生低水平的增益控制信号的增益控制信号产生装置，其中当增益控制信号处于低水平的时候，第一放大装置被关闭。

2.根据权利要求1所述的移动通讯系统的转发器，其特征是：增益控制信号产生装置包括：用来输出具有与输入的频率信号的强度相应的信号的结合装置；用来放大结合装置的输出信号的第三放大装置；通过比较第三放大装置的输出水平和特定标准水平来输出或高或低水平的探测信号的比较部和根据比较部的输出信号被打开/关闭并用来给第一放大装置输出或高或低的增益控制信号的开关部。

3.根据权利要求1所述的移动通讯系统的转发器，其特征是：用于延迟输入到第一放大装置的频率信号的延迟装置被进一步设置在第一放大装置的前面。

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