CN102089933A - 用于发送和优选地接收信号、尤其是移动无线信号的装置 - Google Patents

Abstract

借助多个信道(K1、K2、K3、K4)发送和优选接收信号、尤其是移动无线信号的改进后的装置具有以下特征：装置具有用于发送模式的至少四个信道，用于发送模式的至少四个信道(K1、K2、K3、K4)中每一个能用区别于其它信道(K1、K2、K3、K4)的发送信号进行控制，发送信号能用独立信道模块(KM1、KM2、KM3、KM4)从不同数据流中形成，设置控制装置(33)，通过控制装置(33)连接在多个或全部信道(K；K1、K2、K3、K4)中的多个或全部功率放大器(21；21a、21b、21c、21d)能相互同相或锁相地操作，使得相关信道(K；K1、K2、K3、K4)中放大的发送信号(TX)能同步且联接，由此发送信号(TX)能以更高发送功率发射。

Description

用于发送和优选地接收信号、尤其是移动无线信号的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的利用多个信道-尤其是发送和接收信道-用于发送、优选地也用于接收信号-优选地为移动无线信号-的装置。

背景技术

在移动无线技术中一直都要求实现更高的传输速率。从那时起已经实现了不同的技术标准，这些标准总是在传输技术方面带来改观。在移动无线技术中人们例如将系统区分为GSM(Global System for Mobile Communications，)、HSCSD(High Speed Circuit Switched Data)、EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)以及例如HSPA(High-Speed Packed Access)。UMTS技术此外也被称为3G技术。

除了UMTS技术之外现在长期演进(Long Term Evolution，LTE)技术作为进一步的发展而出现，LTE技术将会替换或者进一步改进UMTS。LTE技术也被称作3.9G，因此其在时间上位于随后的4G技术之前，同时相对替代的技术例如WiMAX，该技术应当实现从UMTS到LTE的相对低成本的、无断层的、即渐进的进展。

此外LTE技术使用众所周知的正交频分复用技术(OFDM)，所述OFDM技术归根到底是以FDM技术，即频分复用技术为基础的。FDM涉及一种信息技术的复用方法，利用该方法多个信号能够同时在多个载波上分散地传输，其中多个载波具有不同频率。正交的FDM方法同样还涉及一种多载波调制方法，其中多个正交的载波信号被用于数字的数据传输。

此外LTE技术进一步附加地基于MIMO技术，为此使用考虑MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)原则的天线。

LTE技术的特征还在于例如相对要少的等待时间，由此改善了语音服务(VoIP)或例如视频电话。因此例如利用4＊4MIMO技术能够实现下行例如超过300Mbps的峰值数据速率(Peak Data Rate)。此外当例如使用单个天线时，上行始终达到超过75Mbps的峰值数据速率。

此外在公知的移动无线网络中，在基站侧通常使用的天线主要具有用于发送支路的一个或两个的天线系统以及用于接收支路的至少两个天线系统。这里“天线系统”可以理解为两个分开的天线，也可以是具有用于两个相互垂直的偏振面(Polarisationsebenen)的两个分开的端子的双极化天线。因此对于接收情况存在改善接收质量的极性差异或者还存在所谓的空间分集。

常规的移动无线基站通常包含这类基站运行所需的所有的基本的部分。为了最小化发送和接收方向的额外的损失，还可以设置一个下文称为远程射频头(Remote Radio Head，RRH)的模块，该模块与无线基带控制(Radioserver)分离，并从其中取下，即通常位于天线杆上天线附近的位置。RRH主要保证了发送和接收的增强以及载波和通过光接口传输的I/Q信号的调制。无线基带控制与从其中分离的设置于天线杆上天线附近的远程射频头(RRH)之间的通信优选地通过光学接口进行。

如已经提到的那样在最新的移动无线标准代中设计使用了具有位于多个裂隙中的振子装置的天线。这提供了开头所述的可能性，即采用MIMO技术来使用天线。此外无论是发送端还是接收端利用发送接收单元将若干的数据流传输到不同的天线系统。

这也自然造成，为了执行MIMO的工作方式无论基站还是使用传统的远程射频头(RRH)，所需的发送接收单元的数量都增加了。并且如果多个发送接收支路一起放入一个外壳，则通常情况下A/D转换器、信号处理模块以及接收放大器的数量都近似线形得随着所使用的天线系统的数量一起增加。

例如EP1923954A1给出了用于使用MIMO技术运行移动无线基站的发送接收模块。所述基站还装备了具有n个裂隙的天线装置，在所述裂缝中设置了在垂直方向上相互错位的双极化的振子，其例如以相对于水平线(或垂直线)成+45°或-45°的角度定向发射。通过一个传送单元将发送信号分别输送到天线装置不同的裂隙输入端。其中进一步地接收单元与天线裂隙的不同的输出端相连。无论传输单元还是接收单元都具有若干端子，所述端子与相应的单个天线装置上的裂隙的端子相连。

EP1643661B1公开了例如具有两个发送天线和两个接收天线的MIMO系统。

DE212005000081U1公开了一种多用途定位，通信以及医疗的控制系统，该系统包括两个或多个用于接收来自三个或者更多定位和通信系统发送器的已调制的高频定位信号和通信信号的天线。

使用这种装置可以进行定位，其中为了空间上正确的分配通常需要至少三个接收天线，从而可以利用这三个位置分离的天线系统通过运行时间测量精确的确定发送的对象的位置。此外系统一般如此构造，使得其经过特定的调整也能用作医疗诊断和通信设备。

换句话说，本公开不研究发送天线，尤其是发送信号的信道方式的处理。

另外从US20040085239A1中可知一种标准构造的天线阵列，其中发送信号可以被分开到多个信道，以便可以被以信道的方式被处理。如此以信道的方式处理的发送信号之后将通过天线阵列的各振子装置发送。

发明内容

与此相对，本发明的任务在于实现一种用于发送信号尤其是移动无线信号的改进的发送模块，尤其实现一种用于利用多个信道发送和接收信号尤其是移动无线信号的发送接收模块，所述的发送接收模块利用优选地基站侧的无线基带控制(Radio-server)操作并且此外优选地，可以被安装在靠近天线，例如天线杆或一个惯常的天线装配地点的位置。

通过根据本发明的方案实现一种意想不到的高的变化性，这种变化性考虑了不同的发送和接收情况以及不同的发展可能性，并且提供了一种根据变化的需求情况的简单且花费低廉的适配可能性。

此外根据本发明的方案的特征在于，在以信道的方式处理发送信号时为每个单独的信道设置单独的功率放大器，其中，对每一个信道或者至少大多数的信道设置相关的双工滤波器。此外本发明目的在于，至少实现了四个信道。本发明的核心在于设置控制单元，与多个或者全部的信道连接的多个或者全部的功率放大器通过所述控制单元能够相互之间同相的或锁相的进行操作。这样使得在所涉及的信道中被放大的发送信号能够同步并因此能够连接并且替代地通过已有的多个双工滤波器还可以单独利用不同的信号来操作单个的信道。这样能够发射出具有更高的发送功率的发送信号。

根据本发明的发送系统通过其信道方式的发送信号的处理(即通过相应的发送支路，也就是说尤其是发送接收支路)借助于额外设置的控制单元(尤其是额外使用转换开关矩阵)提供了一种可能性，即为了根据需要生成不同强度的发送信号，可以根据意愿对不同的支路进行联合或相加。与此相对，尤其在US20040085239A1中仅仅描述了一种普通的天线阵列，其中信号以信道的方式进行处理却不能在输出端侧进行联合，而是像普通的信道的方式一样分别输送到发射元件中。在这个范围内此处涉及的是一种完全不同的发送原理。

根据本发明的变化性及对于不同的改变了的操作状态、待传输的频段、载波频率等等的根据本发明的适配性优选地通过设置开关矩阵来实现，通过该开关矩阵发送信号利用能够预定的载波频率和串联的功率放大器根据要求输送到到不同的天线系统。此外，通过根据本发明设置的开关矩阵可以例如将至少四个设置的发送装置(频率载波)输送到四个分离的天线装置(其中所述四个分离的天线系统也可以由具有多个双极化的振子装置的两个裂隙组成，其中在两个天线裂隙中的每一个裂隙处设置振子，所述振子由于其相互垂直的偏振方向或偏振面而相互分离)。通过根据本发明设置的开关矩阵同样还可以例如在四个发送信道(发送频率载波)的情况下连接两个、三个或全部四个发送信号到一个天线输入端，其中由于连接到一个输出端能够实现更高的发送功率。

此外根据本发明还进一步设置为，输送到为单独的发送信道分配的放大器的信号的相位是锁相耦合的。

在本发明的范围内能够实现，例如将两个UMTS信道大约通过翻倍天线发射功率而互连或者将GSM载波频率互连并输送到第二分离的天线输入端等等。如所述那样，能够将所有四个发送信号连接到一个天线输入端或者例如为不同的信道设置不同的载波频率，所述信道将发送信号输送到不同的天线输入端。此外在下述的整个移动无线基站的改造中考虑新的发展并将一个新的信道或多个信道基于LTE技术进行转换。

一般说来根据本发明至少实现发送接收单元的四信道的实施，所述发送接收单元装配有可控的矩阵开关并且其中，如所述，在所涉及的发送信道中用于各发送支路的功率放大器是锁相耦合的。通过这种配置最终能够支持不同的标准。此外出现了至今没有预料的配置可能性的多样性。因为在本发明的范围内，不同的载波能够通过不同的支路传输，其中两个或多个同样的载波能够连接到一个支路、即一个天线输入端。这种发送接收模块优选地在远程射频头中通过所述的至少四个发送接收单元实现，所述发送接收单元还能具有额外的优势：

●所述至少四个发送接收单元可以共同使用信号处理的很高的部分。因此可以例如设置复数的A/D转换器，即例如在发送接收模块的四信道实施的情况下使用4倍的A/D转换器。此外只要载波频率相同，可以将锁相环(PLL)与共同的振荡器一起用于在各信道的发送支路中的向上混合以及在各接收支路中。同样的情况也最终适用于光学转换器的使用以及共同的电源。

●复数的发送支路可以使用发送信号用于线性化和放大调整，其中所述发送信号通过耦出机制从相应的信号支路耦出并能以快速连续的次序而被用于线性化(DPD，Digital Pre-Distortion)。

●此外优选地，根据所选的配置，即根据发送信道可以设置相应的，对此适合双工滤波器。甚至可能使用能够用于不同的频率或频率范围的双工滤波器。例如可以考虑双工滤波器或者具有不同双频组的双工滤波器，所述双工滤波器适用于例如1800MHz的范围以及UMTS范围。

●此外在常见的新网络的构造情形中并不是始终能够预见到，是否应该和可以首先利用已有的四个或者多个天线系统只为一个常规的标准(例如GSM标准或者UMTS标准)服务，或者是否不可能之后将一个或多个或最终甚至全部的信道改装到LTE标准或随后的技术。此外在本发明的范围内可以例如在四信道方案的情况下首先实现2倍的MIMO技术，其中例如将信道两两连接，以便之后转换到4倍方案。

●连接的好处始终在于，全部的设置的至少四个信道都能被充分利用，即使当例如在所给时间点只需实现一个或两个发送标准。在这种情况下，这样做导致了发送功率的提高，如所述那样。

最后还可以如此实现根据本发明的装置的高的带宽，即双工滤波器包含至少两个并联的发送信号带通滤波器。它们可以在输入端侧以不同的方式连接。最后也可以同样由单个的用于不同频率范围的功率放大器串联组成用于实现较大的带宽的功率放大器。

附图说明

本发明的其他的优点、细节以及特征由下文的结合附图分析的实施例给出。以下附图详细地展示了：

图1根据现有技术的移动无线站装置，其具有无线基带控制RS和靠近天线、安装于天线杆上的远程射频头RRH；

图2根据本发明的基础配置的简化示意图；

图3对于图2的无线基带控制RS的更详细的示意图；

图4如在图3中使用的用于线性化和相位校准的控制单元的示意图；

图5至14用于发送和接收信号，尤其在移动无线范围内的装置的不同配置示例；

图5a至14a为对图5至14的补充性的示图，显示发送信号在什么频率范围内根据不同的标准使用多大功率(以及利用多大带宽)而被传输；

图6b通过删除开关矩阵而对图2及图6a进行修改的实施例；

图15使用相互并联的单频滤波器的具有双工滤波器装置的修改的实施例；

图16一个进一步修改的实施例，其中与图15不同将多个并连的位于各发送支路中的双工滤波器级互连并具有宽频地设置的功率放大器。

具体实施方式

图1显示了一个根据现有技术的移动无线站装置。该移动无线基站包含无线基带控制RS、天线杆3、多个安装于天线杆3上部的天线装置或天线阵列ANT以及靠近天线并由此与无线基带控制RS脱离设置的远程射频头RRH，其中所述无线基带控制RS基本上执行基站所有的基带功能，所述远程射频头RRH主要进行发送和接收放大以及载波信号的调制。在远程射频头RRH中基本上不进行单个移动用户的信号处理，而主要是将IQ数据流透明地转换为高频信号。

在所示实施利中，位于基站内的无线基带控制RS和设置于天线附近的远程射频头RRH之间有两条导线，即一条优选地由光纤电缆7’构成的主导线7。通常情况下，发送和接收信号以及用于操作远程射频头RRH的控制信号都经由所述主导线7传输。由此可见主导线7传输用户数据和控制数据。此外无线基带控制RS和远程射频头RRH之间还有另一条导线9，通过该导线例如可以为设置于天线ANT处或其内部以及远程射频头RRH内部的组件进行直流供电。

只有在这种情况下，即图1所示的天线装置被添加到已有的天线系统的补充装置中和/或由具有通常在基站BS和天线ANT之间的馈电线的已有的天线系统提供使用，当IQ数据流或控制数据通过已有的馈电路径传输时，可以不使用光纤电缆。对于远程射频头RRH和无线基带控制RS之间的这种通信例如考虑采用64QAM多载波方法或者OFDM方法。此外能够通过已有的馈电线中的至少一条不仅传输发送、接收和控制信号，还传输对于操作不同的功能单元远程射频头RRH所需的直流电(DC)，并且例如通过所谓的T型偏置器耦出到相应的电子组件。

远程射频头RRH的基本构造可以从图2中得出，图中再次示出了天线装置ANT以及无线基带控制RS，其中无线基带控制RS通过所述的用于传输发送接收以及控制信号的主导线7与RRH相连。

如在图1中已经暗示的，RRH是多信道RRH，即在所示的实施情况下用于操作至少四个发送接收单元，所述发送接收单元在下文中部分地被标记为发送接收支路或也简化为信道。由此天线装置包含至少四个分离的天线系统，基本上也可以表示四个裂隙天线装置，尽管实际上每次只使用具有双极化天线的两个裂隙，所述裂隙例如以相对于垂直线或水平线成+45°或-45°的角度定向。在本情况下显示了振子系统(天线阵列)的两个裂隙，所述裂隙在两个互相垂直的偏振面中以所述的+45°或-45°的角度发射，因此这就最终形成了四个天线系统ANT1、ANT2、ANT3、ANT4，其中每个天线装置各自为一个传输信道而设置。换言之，每一个具有互相垂直定向的偏振面的天线阵列在本发明的意义上形成了一个单独的天线系统，因此在所示的是实施例中最终存在四个分离的天线系统ANT1到ANT4。与此不同地还可以使用多于4个这类的分离的天线系统。

最终已经在这里对图1进行补充说明，即在RRH和天线装置ANT之间除了为四个分离的天线系统所设的4条发送接收导线11a到11d之外，还可以设置其它两条传输线13a和13b(图1)，即例如用于所谓的远程电动倾斜(Remote Electrical Tilt，RET)单元，其中例如下倾角能够遥控地调节，即单个天线系统的主瓣的下降角。可以设置并相应的操作其它补充的电气或电子的装置，例如GPS装置。对此还没有限制。

由图2所示的远程射频头RRH的基本构造可知，所述RRH可以分为从A到D的四级。

在RRH的输入端侧，优选地由光纤电缆7’构成的主导线7连接到这里，首先连接到不同的能够配置的数字平台A，所述平台之后也简称为信道模块级A。在所述的情况下，这一级主要用于为所示实施例中的四个信道K1、K2、K3和K4中的每一个进行发送接收信号处理。

对于端口7a，即对于用于传输用户数据和控制数据的光纤电缆7’的端口设置例如以太网端口(尤其是千兆以太网接口)或者CPRI端口(Common Public Radio Interface)或者还例如OBSAI端口(Open Base Station Architecture Initiative)或者其他适合的接口作为端口接口7a。

对于四个发送接收信道K1到K4，分别设置一个数模转换器DAC用于将各发送信号TX传输到相应的天线ANT1到ANT4中；相反地，在信道模块级A中设置模数转换器ADC用于接收从天线ANT1到ANT4接收到的信号RX。

由此可以将上述的数模转换器或模数转换器划分到信道模块KM1到KM4中。如下文还将介绍的，借助于能编程的集成开关电路FPGA通过附加设置的控制单元、微处理器、存储元件等等对这些信道模块进行控制，所述开关电路使得能够对用户数据和控制数据进行平行的信号处理。如之后还将介绍的，信道模块KM1到KM4可以最不同的被配置，使得按照需求在其中能够进行最不同的业务(例如GSM业务，UMTS业务、LTE业务等等)。

下一级B由混频器级和/或放大器级B，其最终还可以转换为用于信号混频或放大的两个分离的级。

此外对于每个信道为依赖于信道的发送路径TX设置具有混频器19的放大/混频模块VM1到VM4，在所述混频器中模拟发送信号上混频到载波频率。相反的，在每个信道的各接收支路RX中接收信号通过相应的混频器19’下混频。

通过混频器19上混频至载波发送频率的TX信号在混频器19之后通过功率放大器(PA)21放大。在各混频器放大器级B中接收的信号RX在相反的方向上在由混频器19’下混频之前通过低噪声的放大器(LNA)’21也被放大。

位于为每个信道设置的混频器放大器级B处的用于各发送信号TX的天线侧的输出端23和相应的位于开关矩阵MX的输入端25相连，所述开关矩阵被构造为n/n开关矩阵。所述的开关矩阵形成了第三级C。

在天线侧双工滤波器DF1到DF4作为最后一级D连接到所述的开关矩阵级C用于每个信道K1到K4，在用于每个支路中的发送信号TX的天线侧的输出端29处，相应的经过上混频、放大以及处理的发送信号TX输送到各双工滤波器DF1到DF4的输入端31并且在天线端口32处经过发送接收导线11a输送到各相应的天线系统。例如第一双工滤波器DF1的端口32通过发送接收导线11a与第一天险系统ANT1相连。相应的其他信道K2到K4的双工滤波器通过各天线导线11b到11d与其他的天线ANT2到ANT4相连。

另一方面，通过各天线系统接收的信号RX经过所涉及的接收发送导线11a、11b、11c或11d输送到各对应的双工滤波器DF1、DF2、DF3和DF4的各端口32并且之后基于带通滤波器作为接收信号RX通过端口31’输送到矩阵端口29’，同过开关矩阵MX连接即输送到无线基带控制侧的端口25’，这里所涉及的RX接收信号继续输送到放大器混频器级B，以便在设置于那里的放大器21’中被放大以及在之后的混频器19’中被下混频。

由这个结构已经可以看出，由各天线系统ANT1、ANT2、ANT3或ANT4接收的信号RX经过各自的位于双工滤波器层D的双工滤波器DF1、DF2、DF3或DF4分别通过开关矩阵C或者从开关矩阵旁输送到各单独地分配的放大器(LNA放大器)21’及其下一级19，以便之后在位于信道模块级A中的各信道的ADC转换器中数字化并且通过主导线7导入无线基带控制RS中。

为了更好地理解下文要讨论的用于操作所述天线系统的多样的不同的连接可能性，下面将结合图3和图4更详细对第一级A和第二级B进行介绍。

由图3可知，信道模块级A中的可再配置、允许多个标准设置的数字平台此外还具有可编程的集成开关电路，例如FPGA或ASIC，所述集成电路使得可以为用户数据和控制数据进行并行化的信号处理。这样也同样使得，相应的数据能并行地传送到数模转换器或者将由模数转换器接收的信号传送到无线基带控制RS。

在图3所示的混频器放大器级B中可以另外设置具有反馈回路的控制装置33。因为混频器放大器级B中每个信道内的放大器21此外都装配了相位调整装置，使得能够通过控制装置33为每个信道同相地控制好所有的放大器21并且此外控制装置33能够用于执行放大器的线性化。根据需要，这样最终使得可以将用于不同信道的发送信号不同地进行连接，因为通过这种技术手段功率放大器21能够锁相地、即同相的耦合。此外优选地所述的控制装置33用于所有的信道。通过全部的信号处理的高的份额同样得到整体结构的进一步简化。

另外从图3中还可以看到控制所需的微处理器μC以及作为时钟发生器CL的所谓的“时钟”。除了内部总线结构109之外，对于接口7a还图示性地指出了服务接口111(例如以太网、USB、串口、RIT等)以及通向无线基带控制的数据控制接口(例如CPRI、OBSAI)，所述接口的附图标记为113。

为了同相地控制信道K1到K4中的单个的功率放大器21，从发送信号TX中借助于耦合装置KE耦出信号，基于所述信号对其它的并且优选地所有的信道级中的所有功率放大器21进行同相的控制。在所示的实施例中耦合装置KE最终由四个单独的合成器组成，所述合成器逐个地分配给功率放大器PA。这样可以从发送信号中耦出用于线性化和相位耦合的信号，所述信号通过控制装置33作为反馈信号输送至级A用于相位校准。此外这种用于在所示实施例的四个发送支路中的每一个支路的各发送信号的耦出机制还可以用于功率放大器的线性化。这种耦出机制可以如此构造，使得各发送信号从放大器21的各输出端或者双工滤波器32的天线侧输出端耦出并以快速顺序的序列与基准信号进行比较以便进行同相的调整，此外同样的机制可以同时用于发送信号的线性化。相位调整还可以通过不是顺序的而是平行工作的合成器KE-例如Wilkinson合成器-实现。然而在这种情况下，对于不同的信道必须使用单独的测试信号。在这两种情况下都存在整体结构的简化，因为在所示实施例中四个发送接收单元以高的份额共同使用信号处理。

在特定的情况下如此进行线性化和/或相位校准也是有益的，即从双工滤波器DF1到DF4之后的各传输路径或从发送信号TX中耦出信号，为此设置了为此可选地设置的耦出路径121，所述路径在所示实施例中仍然通向控制单元121。

结合图4对所述的控制单元33作更加详细的介绍，其中例如经过四个输入端，来自耦合装置KE和控制装置33的耦合总线KE-BUS的相应的耦出信号被输送用于线性化和/或相位校准。当相应的信号从四个发送支路例如在双工滤波器之后或者从天线输入端耦出时，则最终在图4中设置还要设置一个独立的输入端。

此外在控制单元KE中可见，这里再次设置了微处理器μC-1、混频器级141、低通TP以及锁相环，以便设置可改变的振荡器和混频器141的相位及与其关联的频率。利用该控制单元121能够最终对天线精确地校准，因为相位被精确地调整了。

此外图4还指出，通过低通TP进行模数转换器ADC的相应的控制。

从下面开始将结合不同的实施例介绍如何使用根据本发明的结构，以便为不同的需求而使用尤其用于移动无线设备的天线装置。

此外结合在附件中添加的表格式的总览列出了下述的不同的场景，在这些场景中描述了不同的配置可能性。

图5描述了具有配置A1的一个实施例，其中由图2所述的整体结构被用于操作天线设备，其中全部天线，即在全部四个信道中，只按照GSM标准在一个频率上运行。此外图5，以及之后的图，各附有一张图，这里为图5a，其中在频率F递增的水平坐标轴上给出在本实施例中所选的用于GSM标准的发送频率，并且在Y轴上给出能达到的发送功率P。由于在这个实施例中所有四个信道放大器21相互之间锁相地运行，使得可以将通过开关矩阵MX所有四个在四个信道中放大过的发送信号互连，并且经过第一信道K1的共同的矩阵输出端31输送到端口32，经过发送接收导线11a输送到天线装置ANT1。

由此也可以实现发送信号的一个特别大的有效距离。

在本实施例中，如同接下来的实施例将以此为出发点那样，在第一信道和第二信道中的放大器21各产生了25W的发送功率，然后第三信道和第四信道的放大器21只产生了各为25W的发送功率。通过所有发送信号的互连形成了80W的GSM发送信号，由此达到了一个大的发送距离。对于信道的或裂隙1到4的相应的数据作为配置A1的内容在上述的以及添加在附件中的表格式的总览中给出。

由于四个放大器21的相位经过同步，所以可以将四个发送信号互联。放大器的线性化需要的反馈信号的耦出此外还同时用于调整相位。

本配置A1以及所有其他的在下文描述的配置以及更广泛的，不是结合附图所述的但在本发明范围内可能的配置，例如在添加在附件中的表格式的总览中给出，并且具有所有对于执行各配置而言重要的个别数据。

在根据图5涉及到配置A1的实施例中已经说明，即不同于发送信号TX(所述发送信号例如在根据图5的变形中以同步的形式互连并仅输送至单个天线系统ATN1--所述发送信号也可以输送到其它的一个天线系统ANT2、ANT3或ANT4中)，所有四个天线系统ANT1到ANT4中的所有接收信号RX相互之间分离地通过个双工滤波器装置DF1到DF4，因此通过各天线装置接收的RX信号输送到相应的放大器模块VM1、VM2、VM3或VM4以及继续输送到各信道模块KM1、KM2、KM3或KM4，即为每一个接收信号设置的具有相应的数字信号处理的模数转换器，以便之后通过光纤电缆7连接到无线基带控制RS上。

与所示的实施例不同还可以实现配置A2(仅在附表中列出而没有体现在附图中)，其中例如第一和第二信道的输出端29a和29b以及第三和第四信道的输出端29c和29d的输出端互连，因此通过发送接收导线11a向天线裂隙或天线系统ANT1输送第一载波频率f1上的强度例如为50W的GSM标准信号，并且向第二天线系统ANT3输送第二载波频率f2上的全部功率为30W的GSM信号。

结合图6和图6a可知，在本发明的范围内当然可以单独地操作每一个信道，即在每个信道中通过放大器21放大的发送信号TX通过小的开关矩阵MX输送到四个分离的双工滤波器DF1、DF2、DF3、DF4并且通过四个分离的发送接收导线11a、11b、11c、11d输送到四个天线系统ANT1到ANT4。根据这种变形，如图6所示，四个在相互错开的载波频率f#1到f#4上的GSM信号以与比之前的实施例相比较小的发送功率发射出去，其中两个信道的功率为25W，两个为15W。

在到目前为止熟知的远程射频头RRH中，多个不同频率的载波通过同样的功率放大器(PA)被发送出去，因此对功率放大器(PA)的要求明显提高了(因为它必须作为多载波功率发达器工作)，在本发明的范围内产生这样的优势，即每次必须只有一个GSM载波通过一个放大器放大，因此整体开销，尤其是互调要求，明显地降低了。即便与已知的多个发送发大器通过被动耦合(混合耦合)的组合相比，根据本发明的方案仍具有优势，即近乎无损的互连，而合并方案至少损失3dB。

如全部示出的例子一样，这里接收到的信号RX也通过四个发送接收导线11a到11d相互独立地通过双工滤波器输送到设置于每个信道K1到K4的放大器级LNA，即放大器21’和混频器19’，以便之后通过四个分开的模数转换器以及随后的共用的信号传输导线7输送到无线基带控制中。

在接下来介绍的其它的实施例中，接收信号永远都是相对于各信道分开进行处理然后共同通过主导线7进行传输。然而在这个发送接收单元已经对不同的RX信号进行同相地加合也是能想象的，以便由此产生天线裂隙的一个或多个合成的发送模式并且将该加合信号传输到RS。在RRH中进行进一步的信号处理是能可想象的。

与根据图6a的实施方式不同，结合图6b介绍了一个特定的根据本发明的变形。根据图6b的结构基本上与结合图2、图3、图4以及结合图6a对于那里介绍的配置A3进行的描述相符。然后本情况的特殊之处在于，在根据图6b的变形中放弃使用开关矩阵MX。换言之，放大器混频器VM1到VM4的输出端23直接和相应的位于双工滤波器级DF1到DF4的输入端31相连(即用于发送信号TX)。同样地用于传送接收信号RX的双工滤波器级DF1到DF4处的端口31’直接与接收信号放大器21’，LNA的端口相连。在本实施例变形中同样可以对信道相互独立地进行操作。考虑到被不同地预选出的待使用的标准，这样对相应地选择所选信号的带宽，放大器的为每个信道所选的发送功率而言具有一系列的优势。

下面结合图7介绍一个根据附表中的配置B1的实施例。

在这个变形中GSM标准的信号在第一和第二信道K1和K2中以同样的载波频率被传输。在第三和第四信道K3和K4中以同样的载波频率处理和发送UMTS信号。由此在选择所涉及的放大器的情况下，在共同的信道中发送信号根据GSM标准以50W的功率被发送以实现在该标准中的提高了的有效距离，并且在另一个信道中发送信号以30W的功率根据UMTS标准同样地同时相对于单个信道提高有效范围而被发送。此外UMTS信号根据W-CDMA(Wideband-Code Division Multiple Access)方法被发送，其中发送信号被完全展开，因此占据了较大的带宽并由此相对窄带的干扰脉冲较不容易出错。此外由此能够减少每赫兹的发送功率。由此还可以形成例如5MHz的较大的带宽。

结合附表还展示了例如配置B2、B3和B4，其中根据配置B2，例如第一双GSM信道(分别具有25W的放大器21)互连，由此形成了一个单一的GSM信道，该GSM信道功率为50W并提高了发送有效距离。两个UMTS信道K3和K4被单独操作，其中在本实施例中所述信道产生各具有15W功率的两个UMTS载波频率。

例如在配置B3中，两个UMTS信道K3和K4互连，因此形成了一个功率为30W的单一的UMTS载波，相反地两个GSM信道K1和K2分别以25W的功率发送两个分开的载波TX1和TX2。

与配置A3类似，配置B4中所有的信道被分开操作，因此不会进行单个发送信号间的重叠和结合。

接下来将参考图8和8a，其中例如根据配置B5(如附表所示)第一信道被单独以GSM标准操作，即这里一个单独的发送信号TX1被发射(此处例如通过一个放大功率为25W的放大器21)，相反地，UMTS信道K2到K3形成了一个共同的发送信号TX1，其借助于开关矩阵MX在共同的输出端31.3联合并通过位于后面的双工滤波器经由共同的发送导线11c输送到天线系统ANT3。接收信号通过全部四个天线系统ANT1到ANT4接收并经由四条接收导线11a到11d馈送到四个接收信道K1到K4的所有四个双工滤波器DF1到DF4中，并且通过所述的模数转换器以及相应的数字的信号处理最终以数字化的形式输送到无线基带控制RS中。在本例中，因此可以获得功率为例如55W的UMTS发送信号(即使用一个功率为25W的放大器和两个功率各15W的放大器)。

其它的使用一个GSM信道和三个UMTS信道的可能的配置B6到B8可以从附表得到。

根据图9或图9a所示的实施例(根据附表中的配置B9)，所有四个信道K1到K4都可以按照UMTS标准发送(和接收)发送信号TX1。与用于GSM标准的配置A1类似，根据本变形，基于四个放大器的同步相位相互之间准确地分配(锁相)，由此可以在一个分配的天线系统的输出端进行互连。因此这种宽带CDMA能够获得大的有效距离，也就是说这里在天线裂隙A1到A4之一处形成了用于发送UMTS信号的最大发送功率。

这里同样可以使用其它不同的配置，例如可以将两个双信道组或者除两个单个信道之外的至少一个双信道组或者一个三信道组和剩下的一个UMTS信道互连。此外通过不同地信道选择还可以实现用于UMTS信号的不同的信号功率，因为，如在所示的实施例中假设的那样，放大器21以不同的功率工作。此外所有的放大器还可以具有不同的功率，因此并不强制地要求两个放大器具有较大的功率-例如25W-并且两个放大器具有相对较小的功率-例如15W。

结合图10和10a介绍了配置B11，其中两个成对的信道由于放大器21的锁相地运作而互连。由此形成了一个频率为f#1、功率为50W的UMTS载波和一个频率为f#2、功率为30W的UMTS载波。在配置B13中，所有四个UMTS信道再次以不同的载波频率f#1到f#4被相互分开地操作。由此四个UMTS信号能够以例如5MHz的带宽传输。虽然整体发送功率始终保持一致，与之前的例子相比此处功率被分摊到四个UMTS载波上。因此尽管对每一个单独的UMTS载波而言有效距离和发送功率都变得更小，但是在一个小区中可支持4倍的用户。UMTS载波不能支持任意数量的用户，因此当用户数增加时，有必要在小区中使用额外的UMTS载波。

在图11和11a中显示了另一个根据配置B13的实施例，其中在所有四个信道中接收设备和发送设备被分开操作。

接下来讨论根据LTE标准的具有容积扩展的其它配置。

结合图12和12a展示了另一个变形(配置C1)，其中在一个信道中根据UMTS标准的发送信号以第一载波频率f#1、在第二信道K2中GSM信号以第二载波频率f#2、以及在第三和第四信道K3和K4中根据LTE标准的信号以第三载波频率f#3，进行准备并输送到分配的三个天线系统ANT1、ANT2或ANT4。由此获得例如功率为25W的UMTS信号、在第二信道K2中功率同样为25W的根据GSM标准的发送信号以及通过同步互连第三和第四信道K2和K4的根据LTE标准的功率各为15W的两个发送信号TX1同时形成对于这个功率为30W的LTE信号的提高了的有效距离。

结合图13和13a说明配置变形C2，其中所有四个信道被单独操作，其中例如设计第三信道K3中为LTE信号，并且与第四信道K4相比其载波频率较低，此外第三信道的发送信号TX1比第四信道所占带宽更窄。这样的构造用于支持下列的具有发送接收单元的移动无线标准：

●一个带宽为200KHz的GSM信道

●一个带宽为5MHz的UMTS信道，以及

●两个带宽在1.4...20MHz之间的LTE信道

在本实施例中LTE标准是唯一允许可变地确定带宽的标准。

在图14和图14a(配置C3)中例如设置了一个UMTS信道和三个LTE信道，所有的三个信道能够基于相应的放大器21的同相的控制互连以形成共同的发送信号TX1。由此形成了一个功率为55W的LTE信道和一个功率为25W的UMTS信道。

在附表中示例性地提及了其它的配置C4到C6，没有最终展示所有的变化。

所述的具有大的变化范围的远程射频头RRH的结构，如其原则上能够使用的那样，主要是由此形成，即宽频地设置用于放大发送信号的放大器21以及用于放大接收信号的放大器21’。优选地设置放大器使得所述放大器能够被用于1.700MHz到2.700MHz的频率范围。如果放大器能够更加宽频地设置，例如从800MHz或900MHz到2.700MHz，就还可以一起转换在较低频率范围内的传输。实践中当然设置为1.700MHz到2.700MHz是可预见的，其中在此频率范围内根据GSM、UMTS或LTE方法进行的传输是能实现的。

如果会出现涉及到所使用的双工滤波器DF1到DF4的带宽的问题，则可以如此得到改善-如结合图15所示的变形所示的这样，即为发送信号TX或为接收信号RX构造双工滤波器装置DF1到DF4，优选地采用带通滤波器的形式，逐个为频带设置相互并联的单频滤波器。此外根据图15所示的实施例，带通滤波器分别配备有两个并联的用于不同频段的TX带通滤波器以及两个用于接收信号的并联的同样用于不同频段的RX带通滤波器，所述带通滤波器分别在输入端和输出端通过共同的星节点131或131’并且相对的在天线侧通过共同的星节点132互连。

能够重新调整的双工滤波器是理想的，所述双工滤波器调整或被调整到各在信道中使用的发送或接收频率。由于高的互调要求因此基本上只考虑能够重新调整的机械组建，例如MEMS、压电元件或电机驱动。

用于发送信号的PA功率放大器21以及用于接收信号的接收放大器21’(LNA放大器)优选地同样宽频地设置，使其覆盖全部所需的频段。

尤其结合图2提及的根据信道模块级A的数字平台可以在各裂隙的四个输出端/输出端处使用不同的移动无线标准、在全部所需频段中的频率(以及可变的带宽)。

最终还要指出根据图16的一处修改，其中显示了对第二级B的修改。

与图15类似，在这个变形中也是通过并联至少两个(或甚至更多个)滤波器级构造用于各个频段的设置于滤波器级D中或优选地实现为带通滤波器的滤波器，其中用于各发送信号TX的滤波器级TX-Band1和TX-Band2在输出端(即通向天线系统ANT)经过共同的星节点132互连。在输入端侧31或31’只有用于接收信号的RX滤波器互连到共同的星节点131。相反地，用于各个频带的发送信号的TX滤波器的输入端端口是分离构造的，即经由两个输入端31a。这种构造适用于所有四个信道的滤波器频带装置。

功率放大器21(PA放大器)也是为各个频带而分开构造的。接收放大器(LNA放大器)19’设计为宽频的并且覆盖全部所需的频段。

根据信道模块级A的数字平台可以在各裂隙的四个输出端/输入端处使用不同的移动无线标准、在全部所需频段中的频率(以及可变的带宽)，与在图15所示的实施例中相同。

因为用于发送信号TX的分开的功率放大器21被用于不同的频带，根据另一个变形数字平台(信道模块级A)可以为发送路径提供用于每一个单独的频带的分开的输出端，然后平行地传送所述输出端。

已经描述了最不同的实施例，所述实施例使得可以非常灵活地操作发送接收单元(RRH)。此外这种变化性来自数字平台A中的不同的配置可能性，其中在这里可以实现最不同的移动无线标准，例如GSM、UMTS、LET等等，即任意的组合。主要是通过在发送方向上设置于双工滤波器DF之前的开关矩阵可以实现高的变化性，因为在这里可以根据需要对发送信号进行最不同的结合。在开关矩阵中发送放大器的输出端可以直接连接到双工滤波器，或者在放大器输出端结合的情况下通常互连到一个或多个被动合成器(常见的Wilkinson合成器)，因此形成了具有一个或多个输出端的合成的发送放大器。所述合成器(Combiner)，优选的Wilkinson合成器或混合合成器，在互连节点处进行对放大器输出端的退耦和适配。

整体结构使得优选地可以操作发送接收模块(RRH)用于不同的标准化的移动无线频段，优选地用于上频段和下频段的最大比例为2∶1的频段，因此可以同时操作一到三个移动无线频段，其中每个信道优选地只运行在至多一个频带内。

最终还可以在不同信道内如此操作RRH，使得信道的各个放大器以非线性的模式-例如AB模式或B模式-工作。因此将线性或非线性放大的信号在天线处结合。这样可以利用在非线性模式中放大器的效率。这种放大器通常设计为可变的，因此它可以线性模式或非线性模式工作。

通过在终端级移动或转移工作点得到线性的或非线性的模式。

总体而言可知，在根据本发明的装置的范围内：

●能够支持最不同的标准，

●能够多样化配置整个设备(由此相对于常规的方案使用更少的花费明显地改善了使用范围)，

●能够经由不同支路(信道)发送或根据需要结合具体情况互连不同的载波，以及

●尤其当功率放大器和/或双工滤波器以并联的复数个组件实现或包含可调滤波器时，还能够实现多频段装置(Multiband)，用于改善带宽。

结合所述的实施例已经显示了，在本发明的范围内不仅确保了涉及用于发送和接收信号-尤其是在移动无线范围内-的装置的高的变化性，并且此外还可以进行最佳的适配或设置预备的装置，用于以不熟知的方式宽频地操作整个装置，例如通过：

●双工滤波器包含至少两个并联的发送信号带通滤波器，所述滤波器在输入端侧通过星形节点并且可能地在天线侧也通过共同的星形节点互连，

●双工滤波器在频率上是能够自动地调整或跟踪的或者其至少包含一个在频率上能够自动调整或跟踪的滤波器。

最终在不同的实施例的范围内还介绍了，用于发送和接收相应信号-尤其是移动无线范围-的装置可以同相地发射不同的TX信号，以便由此此形成合成的辐射方向图，其中天线侧的滤波器级能够以信道的方式通过分配的功率放大器进行控制或者优选地在其间设置开关矩阵，以便可以不同地操作整个设备。对于接收情况的辐射形式也可同样地实现。

基于所述的装置的构造还从中得出一种相应的方法，如何操作所述装置，如何在各个信道内对发送信号放大、同相地或者锁相地耦合并最终以相应的不同的运行模式加合，以便实现对于确定标准的容积扩展或提高发送信号的有效距离。由此在所述装置的范围内还充分公开了一种用于操作所述装置的相应的方法。

Claims (16)

1.一种用于借助于多个信道(K1、K2、K3、K4)发送并优选还用于接收信号、尤其是移动无线信号的装置，具有以下特征：

-每个信道(K1、K2、K3、K4)具有用于传输发送信号(TX)的发送单元并优选还具有用于接收接收信号(RX)的接收单元，

-在每个信道(K1、K2、K3、K4)中设置至少一个功率放大器(21)以处理所述发送信号(TX)，

-所述装置配备有天线侧的端口(32；32a、32b、32c、32d)，用于连同串联的天线装置(ANT；ANT1、ANT2、ANT3、ANT4)传输所述发送信号(TX)，

-所述装置还对于每个信道(K；K1、K2、K3、K4)都具有滤波器级(DF1、DF2、DF3、DF4)，优选地是双工滤波器(DF1、DF2、DF3、DF4)的形式的滤波器级，

其特征在于：

-所述装置具有至少四个信道用于发送模式的，

-用于发送模式的所述至少四个信道(K1、K2、K3、K4)中的每一个都能够利用与其它信道(K1、K2、K3、K4)不同的发送信号进行控制，所述发送信号能够利用独立的信道模块(KM1、KM2、KM3、KM4)从不同的数据流中形成，并且

-设置控制装置(33)，通过所述控制装置(33)，连接在多个或全部信道(K；K1、K2、K3、K4)中的多个或全部功率放大器(21；21a、21b、21c、21d、)能够被相互之间同相地或锁相地操作，使得在相关信道(K；K1、K2、K3、K4)中放大的发送信号(TX)能够同步并且联接，由此，相关发送信号(TX)能够以更高的发送功率发射。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双工滤波器(DF1、DF2、DF3、DF4)具有至少两个并联连接的在天线侧通过星形节点(132)互连的发送信号带通滤波器。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，用于所述发送信号(TX)的并联连接且覆盖不同频段的所述双工滤波器(DF1、DF2、DF3、DF4)在天线侧和输入端侧分别通过共同的星形节点(131；132)互连。

4.如权利要求1至3所述的装置，其特征在于，所述双工滤波器在频率上是能够自动调整或跟踪的，或者包含至少一个在频率上能够自动调整或跟踪的滤波器。

5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，在所述双工滤波器(DF1、DF2、DF3、DF4)的基站侧的端口(31；31’)和用于放大所述发送信号(TX)的所述功率放大器(21)之间设置开关矩阵(MX)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，借助于所述开关矩阵(MX)，来自不同信道(K；K1、K2、K3、K4)的不同放大器(21)在发送侧能够互连为使得相关的分开地放大的发送信号(TX)被同步地加和。

7.如权利要求5和6中任一项所述的装置，其特征在于，所述开关矩阵(MX)具有耦合器，用于放大器输出端退耦的互连。

8.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，在用于发送和/或接收的所述装置中已经进行不同接收信号(RX)的同相的加和，以产生合成的辐射方向图。

9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，借助于所述控制装置(33)对不同信道(K；K1、K2、K3、K4)中的放大的发送信号(TX)线性化。

10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，不同信道(K；K1、K2、K3、K4)中的所述功率放大器(21)至少部分地通过不同的发送功率和/或相位而被操作。

11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，在各个信道(K；K1、K2、K3、K4)中，发送信号(TX)根据相同或不同的移动无线标准而被传输。

12.如权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，在各个信道(K；K1、K2、K3、K4)中，发送信号(TX)根据由GSM、UMTS、LTE或WiMAX标准中的两个或多个构成的任意组合而被传输。

13.如权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，不同信道(K；K1、K2、K3、K4)中所述功率放大器(21)被设计为宽频的，优选地具有超过不止一个发送频带(GSM频带或UMTS频带或LTE频带)的带宽。

14.如权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，发送放大器(21，PA)的输出端尤其是在不同信道(K1、K2、K3、K4)中放大的发送信号(TX)联接的情况下连接到一个或多个优选为被动的合成器，因此发送放大器被构造为具有一个或多个输出端。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，合成器由Wilkinson合成器或混合合成器组成或包含Wilkinson合成器或混合合成器。

16.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，借助于所述合成器实现放大器输出端(23)的退耦和/或实现位于互连节点的适配。

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