CN102318434B

CN102318434B - 在不同无线通信系统之间共享天线的方法和设备

Info

Publication number: CN102318434B
Application number: CN200980156924.8A
Authority: CN
Inventors: 谢海荣; 刘寅春; 何玉军
Original assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: WO2010124410A1; CN102318434A

Abstract

本发明提出了一种方法，用于在第一系统的基站收发台BTS和与第一系统不同的第二系统的BTS之间共享天线，以便通过该天线来接收Rx信号和发送Tx信号，所述方法包括：从天线接收Rx信号，以及将Tx信号发送到天线；将Rx信号分离为针对第一系统的Rx信号和针对第二系统的Rx信号；以及将针对第二系统的Rx信号耦合到第二系统的BTS，将针对第一系统的Rx信号连接到第一系统的BTS，并将来自第二系统的BTS的TX信号合路到第一系统的BTS。还提出了一种实现该方法的设备。该设备和方法成本低且性能好。该方法可以支持CDMA BTS使用两个TX路径的配置，而这在现有技术中实现不了。

Description

在不同无线通信系统之间共享天线的方法和设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体地，涉及一种用于在不同系统的BTS(基站收发台)之间共享天线的方法和设备。

背景技术

当前，越来越多的CDMA的运营商开始升级网络以支持EVDO(RevA)技术。但是，一些CDMA设备供应商退出了CDMA/EVDO的发展。因此，运营商有时必须选择新的设备供应商来配置EVDO网络。由于EVDO和CDMA信号处于相同的频带，并且运营商对于EVDO配置将使用相同的天线系统，因此，需要一种成本低、可靠且性能优化的EVDO重叠CDMA网络的方案。

一些国家，例如中国，已经发布了政府条例以促进移动基础网络的天线共享和节约投资。

如图1所示，当前的天线系统在每个扇区仅具有两个天线。由于CDMA BTS和EVDO BTS都需要传输信号，因此每个BTS将使用一个天线。对于CDMA BTS，从天线TX0发送信号，并且馈送到一个天线。对于EVDO BTS，从天线TX1发送信号，并且馈送到另一个天线。每个BTS需要接收分集配置，因此功率分配器与每个接收路径相连。接收路径的一个输出与另一个BTS相连，并且接收路径的另一个输出与BTS自身中的收发台相连。因此，对于CDMA BTS和EVDOBTS，仍然可以支持分集接收。

显然，该方案由于以下原因而不够好：

1)在该方案中，EVDO BTS必须独占一个天线。如果CDMA BTS有两个发送路径，并且已经占用了两个天线，则该方案不可用。

2)在进行EVDO重叠时，新的EVDO设备供应商必须开启CDMABTS的门，从CDMA BTS获得接收路径，并将另一个Rx路径连接到EVDO接收天线。CDMA BTS的设备供应商很难支持该行为，实际上，一些早期的CDMA BTS并不开放Rx路径接口。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，发明人认识到，可以使用耦合模块来获得其它设备供应商的BTS的接收(Rx)信号和发送(Tx)信号并集成到EVDO BTS中。在这种情况下，两个天线都可以与EVDO BTS相连，但是EVDO BTS中的滤波器需要改变为三工器(triplexer)以容纳CDMA BTS和EVDO BTS的Tx路径。为了获得足够的Rx/Tx隔离，可以在耦合模块中添加低功率Rx滤波器。

本发明提出了一种设备和方法，可以在不同通信系统之间共享天线，同时克服现有技术的上述缺陷。

根据本发明的第一方面，提出了一种设备，用于在第一系统的基站收发台BTS和与第一系统不同的第二系统的BTS之间共享天线，以便通过该天线来接收Rx信号和发送Tx信号，所述设备包括：多工器，其公共端口与所述天线相连，其Rx端口用于从所述天线接收Rx信号，其Tx端口用于将Tx信号发送到所述天线；分离器，与多工器的RX端口相连，用于将Rx信号分离为在其第一输出端的针对第一系统的Rx信号和在其第二输出端的针对第二系统的Rx信号，其第一输出端与第一系统的BTS相连；以及耦合模块，其第一端与第二系统的BTS相连，第二端与多工器的Tx端相连，第三端与分离器的第二输出端相连，所述耦合模块适用于将来自分离器的针对第二系统的RX信号耦合到与第二系统的BTS相连的第一端，并将来自第一端的Tx信号耦合到第二端。

优选地，多工器的Tx端包括用于发送针对第一系统的Tx信号的第一Tx端和用于发送针对第二系统的Tx信号的第二Tx端，第一Tx端与耦合模块的第二端相连，第二Tx端与第一系统的BTS相连。

优选地，所述设备还包括隔离器，所述隔离器连接在耦合模块的第三段与分离器的第二输出端之间，用于隔离针对第二系统的Tx信号和Rx信号。

优选地，所述设备还包括与所述隔离器串联的滤波器。

优选地，所述设备还包括低噪声放大器LNA，所述LNA连接在分离器与多工器之间，用于放大来自天线的Rx信号。

优选地，第二系统的BTS被适配为包括衰减器，所述衰减器在第二系统中用于放大Rx信号的LNA之后。

优选地，第一和第二系统是GSM、WCDMA、CDMA、LTE和EVDO系统中的任何一个。

根据本发明的第二方面，提出了一种系统中的基站收发台BTS，包括多工器，所述多工器与天线相连以便通过天线接收Rx信号并发送Tx信号，所述BTS还包括上述设备，其中，所述系统是第一系统，所述多工器是所述设备中的多工器。也就是说，上述设备与第一系统共用一个多工器。

根据本发明的第三方面，提出了一种方法，用于在第一系统的基站收发台BTS和与第一系统不同的第二系统的BTS之间共享天线，以便通过该天线来接收Rx信号和发送Tx信号，所述方法包括：从天线接收Rx信号，以及将Tx信号发送到天线；将Rx信号分离为针对第一系统的Rx信号和针对第二系统的Rx信号；以及将针对第二系统的Rx信号耦合到第二系统的BTS，将针对第一系统的Rx信号耦合到第一系统的BTS，并将来自第二系统的BTS的TX信号合路到第一系统的BTS。

根据本发明的设备和方法有助于从CDMA系统的市场中获得EVDO市场。此外，该设备和方法成本低且性能好。该方法可以支持CDMA BTS使用两个TX路径的配置，而这在现有技术中实现不了。

附图说明

结合附图，根据下面对本发明的非限制性实施例的详细描述，本发明的上述及其他目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是示出了现有的EVDO重叠CDMA方案的原理的框图；

图2是示出了根据本发明实施例的第一场景的在EVDO和CDMA系统之间共享天线的设备的框图；以及

图3是示出了根据本发明实施例的第二场景的在EVDO和CDMA系统之间共享天线的设备的框图。

具体实施方式

下面，结合附图来详细描述本发明的实施例。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本发明有任何限制，而只是本发明的示例。需要指出的是，示意图仅示出了与现有系统的区别，而省略了常规结构或构造，以免导致对本发明的理解不清楚。

在本发明中，假设CDMA BTS具有两个Tx发送路径，这是最大配置。EVDO BTS只有一个Tx路径，因为EVDO的初始配置只有一个载波。假设CDMA BTS使用天线0、1进行收发，而EVDO BTS使用天线1进行收发，将天线0所在的收发路径称为路径0，天线1所在的收发路径称为路径1。该方案也适用于EVDO BTS具有两个Tx路径的情况。

根据本发明的实施例，图2是示出了根据本发明实施例的第一场景的在EVDO和CDMA系统之间共享天线的设备10的框图。

该设备10在路径0和路径1分别包括双工器101和三工器111，用于实现天线收发功能的切换。

双工器101的公共端与天线0相连，Tx端用于向天线0发送Tx信号，Rx端用于从天线0接收Rx信号。LNA102与双工器101的RX端相连，用于放大Rx信号。放大的Rx信号通过分离器103。分离器103将放大的Rx信号分离为EVDO BTS的Rx信号和CDMA BTS的RX信号。EVDO BTS的RX信号被传送到EVDO BTS电路板以进行处理，而CDMA BTS的Rx信号被传送到耦合模块A。耦合模块A包括耦合器106，用于将Rx信号耦合到CDMA BTS。

来自CDMA BTS的Tx信号由耦合模块A耦合到双工器101的Tx端以进行发送。

耦合模块A的主要功能是分离CDMA BTS的Tx信号和Rx信号。为了获得Tx和Rx信号之间的充分隔离，在Rx路径中添加Rx滤波器105和隔离器104。

除了三工器111之外，路径1的配置与路径0的配置相同。三工器111用于容纳CDMA BTS的Tx路径和EVDO BTS的Tx路径。因此，除了与双工器101相同的端口之外，三工器111还有一个Tx端口，用于将来自EVDO BTS的Tx信号发送到天线1。

其它元件，包括LNA112、分离器113、耦合模块B(包括隔离器114、滤波器115和耦合器116)均与路径0中的相同，使用类似的标记进行表示，并且省略关于这些元件的详细描述。

耦合器106/116具有大约20dB的耦合，因此从其输入端到其转接端的插入损耗非常小，通常为0.2dB。

设备10中的双工器101和三工器111是定制的RF组件。对于“新双工”器101，因为来自CDMA BTS的Tx信号已经通过了CDMA BTS自身中的滤波器，因此“新双工”模式的双工器101对于来自CDMABTS的Tx信号不需要有严格的频率抑制的要求。可以将这种双工滤波器设计为低损耗滤波器。三工器111有两个Tx端口，一个Tx端口用于来自EVDO BTS的Tx信号，三工模式的多工器对于该信号具有严格的滤波抑制要求。三工器111的另一个Tx端口用于来自CDMABTS的Tx信号，同样，由于该信号已经通过了CDMA BTS自身中的滤波器，因此对于该信号并不需要严格的滤波抑制要求。

为了清楚地理解本发明，级联链路预算的计算如下：

1.Tx链路预算：

对于CDMA BTS，必然存在一些损耗。预算如下表1：

表1发送路径损耗预算

注意，对于上表1：

1)“通过型”双工器可以设计为与三工器相同的插入损耗。

2)不包括从CDMA BTS的天线端口到模块A/B的线路。推荐在天线端口附近安装EVDO BTS，例如在CDMA BTS的顶端以尽可能减少总插入损耗。

实际上，对于新配置的EVDO BTS，没有任何影响。

2.Rx链路预算：

尽管CDMA BTS的供应商难以开放以支持EVDO重叠，但是可以支持运营商并与运营商协作。为了获得最佳性能并进行充分分析，考虑并分析两种场景：

场景1：CDMA BTS并不支持EVDO重叠。

在该场景中，作为示例，耦合器的标称耦合是22dB。假设CDMABTS的噪声指数是4dB。对于CDMABTS，接收路径的预算如下表2：

表2接收路径预算

注意，上表2并未考虑从CDMA BTS的天线端口到模块A/B的线路。

CDMABTS的级联接收路径的总噪声系数从4dB上升为5dB，出现1dB的劣化。根据发送路径预算分析，发送路径也有1.1dB的劣化。因此，实际上发送路径和接收路径仍平衡。

对于新配置的EVDO BTS，没有任何影响。

场景2：CDMA BTS支持EVDO重叠

在该场景下，作为示例，耦合器的标称耦合是18dB。CDMA BTS支持EVDO重叠意味着CDMA BTS供应商愿意开放其BTS的门。对于CDMA BTS，为了保持相同的接收路径增益，需要在CDMA BTS中的LNA之后添加4dB的衰减器，如图3所示。图3是示出了根据本发明实施例的第二场景的在EVDO和CDMA系统之间共享天线的设备的框图。在图3中，“HPPA”代表高功率放大器。除了衰减器之外，其它元件均与图2所示的相同。

在该场景下，在添加了4dB的衰减器之后，CDMA BTS的噪声系数将上升。在该预算表中，在添加4dB衰减器之后，假设CDMA BTS的新的噪声指数是5.2dB。接收路径预算如下表3：

表3接收路径预算

注意，表3未考虑从OVBTS天线端口到耦合模块A/B的线路。

重叠中CDMA BTS的典型噪声指数大约为3.8dB，这并不会影响CDMA BTS。如果在发送路径处CDMA BTS可以多获得1dB的功率，则该提案是完美的。

对于新配置的EVDO BTS，没有任何影响。

基于上述讨论，提出并分析了一种新的EVDO(RevA)重叠方案。该方案成本低、可靠且性能优化。

本发明的中心思想是一种新的天线共享方法。因此，该方案可用于支持其它无线技术的天线共享，例如GSM/WCDMA、GSM/CDMA、WCDMA/LTE和CDMA/LTE等。

以上描述仅给出了本发明的优选实施例，而并不是要以任何方式限制本发明。因此，在本发明精神和原理内进行的任何修改、替换、改进等应该由本发明权利要求所限定的范围所涵盖。

Claims

1.一种设备，用于在第一系统的基站收发台BTS和与第一系统不同的第二系统的BTS之间共享天线，以便通过所述天线来接收Rx信号和发送Tx信号，所述设备包括：

多工器，其公共端口与所述天线相连，其Rx端口用于从所述天线接收Rx信号，其Tx端口用于将Tx信号发送到所述天线；

分离器，与多工器的RX端口相连，用于将Rx信号分离为在其第一输出端的针对第一系统的Rx信号和在其第二输出端的针对第二系统的Rx信号，其第一输出端与第一系统的BTS相连；以及

耦合模块，其第一端与第二系统的BTS相连，第二端与多工器的Tx端相连，第三端与分离器的第二输出端相连，所述耦合模块适用于将来自分离器的针对第二系统的RX信号耦合到与第二系统的BTS相连的第一端，并将来自第一端的Tx信号耦合到第二端。

2.根据权利要求1所述的设备，其中多工器的Tx端包括用于发送针对第一系统的Tx信号的第一Tx端和用于发送针对第二系统的Tx信号的第二Tx端，第一Tx端与耦合模块的第二端相连，第二Tx端与第一系统的BTS相连。

3.根据权利要求1或2所述的设备，还包括隔离器，所述隔离器连接在耦合模块的第三端与分离器的第二输出端之间，用于隔离针对第二系统的Tx信号和Rx信号。

4.根据权利要求3所述的设备，还包括与所述隔离器串联的滤波器。

5.根据权利要求1或2所述的设备，还包括低噪声放大器LNA，所述LNA连接在分离器与多工器之间，用于放大来自天线的Rx信号。

6.根据权利要求1或2所述的设备，其中第二系统的BTS被适配为包括衰减器，所述衰减器在第二系统中用于放大Rx信号的LNA之后。

7.根据权利要求1或2所述的设备，其中第一和第二系统是GSM、WCDMA、CDMA、LTE和EVDO系统中的任何一个。

8.一种系统中的基站收发台BTS，包括多工器，所述多工器与天线相连以便通过天线接收Rx信号并发送Tx信号，所述BTS还包括如权利要求1-7之一所述的设备，其中所述系统是第一系统，所述多工器是所述设备中的多工器。

9.一种方法，用于在第一系统的基站收发台BTS和与第一系统不同的第二系统的BTS之间共享天线，以便通过所述天线来接收Rx信号和发送Tx信号，所述方法包括：

从天线接收Rx信号，以及将Tx信号发送到天线；

将Rx信号分离为针对第一系统的Rx信号和针对第二系统的Rx信号；以及

将针对第二系统的Rx信号耦合到第二系统的BTS，将针对第一系统的Rx信号耦合到第一系统的BTS，并将来自第二系统的BTS的TX信号合路到第一系统的BTS。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述Tx信号包括针对第一系统的Tx信号和针对第二系统的Tx信号，并且将Tx信号发送到天线的步骤包括分别发送针对第一系统的Tx信号的步骤和针对第二系统的Tx信号的步骤。

11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括：设置隔离器，用于隔离针对第二系统的Tx信号和Rx信号。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：设置与所述隔离器串联的滤波器。

13.根据权利要求9或10所述的方法，还包括：设置低噪声放大器LNA，用于放大来自天线的Rx信号。

14.根据权利要求9或10所述的方法，其中第二系统的BTS被适配为包括衰减器，所述衰减器在第二系统中用于放大Rx信号的LNA之后。

15.根据权利要求9或10所述的方法，其中第一和第二系统是GSM、WCDMA、CDMA、LTE和EVDO系统中的任何一个。