CN102752885B - 远程电子元件，远程电子元件阵列和外部分配单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于移动通信系统的收发基站技术，公开了一种用于无线通信系统的远程电子元件，包括：防水的壳体；至少一个光学输入连接器，引入壳体，用于经由光学数据线连接远程电子元件与控制装置；至少一个光学输出连接器，引出壳体；至少一个内部分光/混光单元，其是不需要电力供应的无源光学装置且连接到至少一个输入连接器，用于将光路分为每个具有预定强度的至少第一和第二光路，其中，分光/混光单元包括分光元件和混光元件，分光元件是可操作的以将光学输入信号分为预定强度的分束，混光元件是可操作的以组合具有预定强度的两输入信号以形成一个具有大致总和强度的组合束，第一光路连接到与天线通信的内部电路，第二光路连接到光学输出连接器以耦合到至少一个第二远程电子元件。

Description

远程电子元件，远程电子元件阵列和外部分配单元

技术领域

本发明涉及用于移动通信系统的收发基站技术，更特别地，涉及利用远程无线电头(RRH)技术的收发基站系统。

背景技术

远程无线电头，其也称作远程无线电单元(RRU)并且还将在下文中称为远程无线电装置，代表用于无线远程通信系统的设备。这种类型的设备将用于所有的无线技术，例如GSM(用于移动通信的全球系统)、CDMA(码分多址)、UMTS(通用移动通信系统)和LTE(3GPP长期演进)。因为这种无线电设备远离便于用户设备(UE)和网络，特别地收发基站(BTS)、NodeB或者eNodeB之间的通信的蜂窝基站(cell site)，因此，它被称作远程无线电头。这些设备将用于扩展BTS/NodeB/eNodeB的覆盖范围例如农村地区或者隧道，并且通常经由利用普通公共无线电接口协议的光纤连接到BTS/NodeB/eNodeB。

在移动通信系统中，无线访问网络典型地由收发基站(BTS)和用于控制BTS的基站控制器(BSC)或者无线电网络控制器(RNC)构成。BTS主要由基带处理子系统、射频(RF)子系统和天线等构成，并负责传输、接收和处理无线信号。BTS能够通过多根天线覆盖各个单元。

在移动通信系统中，存在无线网络覆盖范围的问题，其通过更老的BTS技术更难以解决，例如高层建筑的室内覆盖、覆盖孔或者遮挡区域的覆盖。所谓的RRH技术是更有效的解决方案。它被提出以解决这些问题。在利用RRH技术的BTS系统中，主射频单元和天线安装在被要求提供覆盖的区域中，并通过宽带传输线连接到BTS中的其它单元。

最新的一代无线通信系统在分配基站结构中使用RRH技术，其中所有的无线电相关的功能被包括在远程无线电头中，所述远程无线电头可以挨着天线安装并且允许来自基站的RRH和天线与基站的基带单元之间更大的距离，从而降低设置和操作成本。

图1示出移动无线电系统，其使用现代的RRH技术并安装在高层建筑物、塔或者桅杆200上。在桅杆200的顶部安装有多个天线202。在天线202的紧邻周边安装有远程无线电装置204，该远程无线电装置在下文中将还称为远程无线电头(RRH)或者远程无线电单元(RRU)。用于系统的电源206安装在例如在与塔200相邻的建筑208中。在远程无线电装置204附近的配电单元210提供电力给每一远程无线电装置204。虚线代表用于电源的电连接。

电线典型地承载48V电流，而配电单元210可额外配置为包含保险丝盒。

控制装置212也位于建筑208中。该控制装置可例如包括收发基站(BTS)装置。至于所关心的信号，基站212经由数据线214连接到RRH204。典型地，数据线214是用于在上行链路以及向下链路中传输光学数据的数据光缆。一般地，在每个桅杆200上，设置多个天线202和随后的多个远程无线电装置202。

已知的系统主要使用两种不同的连接这些远程无线电装置204到基站212的方法：首先，若干构思使用多个光学数据线214，每个光学数据线从基站212以星形构型通向每个单一远程无线电装置。但是，这种敷设电缆技术的成本是高的，而且，用于馈送这样的大量的电缆束的几何限制通常不允许这种互连。

结果，如图2的细节所示，经常使用远程无线电装置204的简单菊花链。根据图2所示实施例，多个远程无线电装置204-1至204-3连接为以使得第一远程无线电装置204-1经由插接连接与数据线214连接，其中所述插接连接馈送光信号到光电转换装置216，用于将它们转为电信号。

转换装置216连接到馈送上行链路中的天线202的信号并接收来自向下链路中的天线的信号的电路。由分配给远程无线电装置204的天线接收的信号通过内部电路进行处理，转换为光信号，并经由连接器218输出。

如可以从图3另外得出的，每一传统的互连远程无线电装置204-1至204-3形成为以使得它具有光学输入连接器218和第二光学输出连接器220，其每个与光电转换器216-1，216-2组合。转换器216-1和216-2可例如为所谓的小波形因数的插接收发器、SFPTxRx。

在图1-3所示的实施例中，转换器216-1和216-2之间的电连接经由安置在例如印刷电路板上的高速电互连装置217得以建立。这样，远程无线电装置204的菊花链可以通过连接光学输入连接器218到来自控制装置的数据线214或者来自前面的远程无线电装置的输出而得以实现。光学输出连接器220然后将用于连接一个远程无线电装置204到随后的一个远程无线电装置。

该配置具有如下优点：从控制装置212到塔顶部仅需提供一根数据线214。但是，该配置具有严重的缺点：从一个远程无线电装置通向另一个远程无线电装置的串行数据路径取决于由光电转换器执行的多个有效转换步骤。在如图2所示的配置中，从光信号到电信号再从电信号到光信号的五个转换步骤被提供。结果，如果所涉及的转换器的一个或者甚至仅远程无线电装置204-1至204-3的一个的电力供应失效，菊花链被中断，全部的随后的天线与控制装置212断开。

结果，对以特别故障保险的但仍经济和简单的方法互连用于无线通信系统的远程电子元件的技术存在需求。

发明内容

本发明基于这样的思想：通过在传送的信号链中省略有可能存在故障的从光信号到电信号以及从电信号到光信号的有源转换步骤，可以提供更稳定的互连方案。这样的无源光学互连可以有利地通过利用分光/混光单元实施，分光/混光单元连接到远程电子元件的输入连接器，用于将光路分为至少第一和第二平行光路。在链中的一个特定远程电子元件出现故障的情形下，信号仍接续并且仅该特定的有缺陷的一个远程电子元件的功能丢失。而且，随着整个链路中有源部件数量的减少，故障率总体上降低。

根据有利的实施例，第一光路经由光电转换元件连接到内部电路，该光电转换元件将光信号转换为电信号以由良好建立的电子电路进行进一步处理。

根据本发明的分光/混光单元在无需任何的电力供应的情况下由无源光学装置形成。这样，在多个远程电子元件的串联连接中，即便在它们中的一个出现电力故障的情形下，信号也仍然能够传送到随后的远程无线电装置。

根据本发明的有利实施例，分光/混光单元包括分光元件，该分光元件是可操作的以将光学输入信号分为两个或多个预定强度的分束。该强度可以相等分布，每个分束具有相同强度，或者可以具有从输入信号分接的不同预定百分数的能量。例如，这会是期望的：传送更高百分数的光学能量并且仅使用限定的更低百分数的强度，用于将其转换为在特定远程电子元件中的电输出信号，因为远程电子元件可包括放大器，该放大器能甚至处理更小的信号强度并且仍然能够操作天线。

另一方面，为了在相反方向的信号传送，分光/混光单元有利地包括混光元件，其是可操作的以将具有预定强度的两个或多个输入信号混合以形成具有大致总和强度的一个组合束。

根据本发明的无源菊花链方案可有利地用于远程无线电装置，如上方解释的，但是也可以用于其它类型的在桅杆上的设备，例如点对点微波链路。点对点微波链路是在可以分开多达十千米的两个位置之间的永久连接。该点对点微波链路一般作为主-从技术进行工作并用于无线方式的语音和数据传送。

根据根据本发明的无源互连方案的替代实施例，远程电子元件阵列还可通过利用外部分配单元实施，该外部分配单元具有用于经由光学数据线连接外部分配单元与控制装置的光学输入连接器和用于连接外部分配单元与至少一个第一和第二远程电子元件的至少第一和第二光学输出连接器。

结果，无源光学分离在单独的单元完成，但是该单独的单元安置在第一远程电子元件的直接附近的塔顶部。

这种解决方案首先具有这样的优点：多个远程电子元件可以以特别简单和成本节省方式互连而没有一个部件失效而导致所有的随后部件都不能工作的问题。另一方面，利用外部分配单元的该特定互连方案具有额外的优点：具有仅一个光连接器的标准远程电子元器件能用于建立整个阵列。即便现有的组件可以被改型，例如当执行电缆更换时。

附图被并入说明书中并作为说明书的一部分以解释本发明的数个实施例。这些附图以及说明书用于解释本发明的原理。附图仅仅是为了示出本发明如何被形成和使用的优选的和替代的例子，并不应解释为限制本发明到仅示出和描述的实施例。而且，实施例的数个方面可以根据本发明单独地形成方案或者以不同组合形成方案。

附图说明

进一步的特征和优点将从以下对本发明的示出在附图中的各个实施例的更具体的描述变得明显，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1示出包括带天线和远程电子元件的桅杆的无线通信系统的一部分；

图2示出图1的细节；

图3示出图2的细节；

图4示出根据第一有利的实施例的远程电子元件；

图5示出根据图4的装置的细节的示意性透视图；

图6示出根据本发明的替代实施例的远程电子元件阵列的示意图。

具体实施方式

现转到图4，解释用于无线通信应用环境中的远程电子元件的第一有利的互连方案，其可以用于互连如图1所示的远程无线电装置。

根据该第一有利的实施例，远程无线电装置100具有输入连接器102和输出连接器104。每一连接器连接将信号传送到相反的方向(上行链路和向下链路)的光纤。根据本发明，分光/混光单元106被提供，其配置为无源地分接进入的光信号的一部分到有源转换器108并将剩余光信号的传送到输出连接器104，输出连接器104可以连接到随后的远程无线电装置100。

光电转换器108执行光学和电信号层之间的转换，特别地，提供用于天线的电信号，并将从天线接收的信号转换成光信号。

特别地，分光/混光单元106包括分光元件110和混光元件112。这两个光耦合器具有无源特征，也就是，它们不需要电力供应来执行它们的特定任务。

一般地，全部的已知的无源光纤耦合器制造技术可以用于实施分光/混光单元。一些光纤耦合器制造涉及利用微透镜或者分级反射指数杆和分束器或者混光器进行的光束分离。这些装置的制造可以例如包括将两个或多个光学纤维扭绞、熔合和渐缩在一起。熔合的双圆锥锥形耦合器例如使用在锥形区域从输入纤维到输出纤维的光的辐射耦合以实现光束分离。

而且，在传输到光电转换器108的放射线和传送到下一远程无线电装置100的信号之间的任何有利的能量百分比可以被选取。一般地，小于50％的强度将用在特别远程的无线电装置中，而更高的百分比将被接续到随后的远程无线电装置。但是，这将当然取决于特定的应用环境以及主要取决于菊花链装置的数量。

图5示出图4所示的远程无线电装置100的示意图的透视图。输入连接器102适于将数据线214光学地且无源地耦接到其它内部输入线114。内部输入线114例如由在两个方向传导光信号的两根光学纤维形成。

发明的分光/混光单元106产生两个光路：第一光路116耦合到光电转换器108并从那里到内部电路。第二光路118连接到光学输出连接器104，从而无源地将光信号传送到下一远程电子元件100。

根据图4和5的解决方案具有特别故障保险的优点。但是，它需要研发专门的远程电子元件，例如具有内部分光/混光单元和引出防水壳体的两个光学连接器的远程无线电装置。

依靠无源光学互连来互连远程电子元件的更柔性且可改型的解决方案示出在图6中。根据该替代实施例的互连部件的阵列120包括多个远程电子元件100-1，100-2和外部分配单元122。

根据该替代实施例，远程电子元件100-1和100-2仅具有一个光连接器，每个光连接器耦合到外部分配单元122的输出连接器124。外部分配单元122经由输入连接器126连接到来自例如控制装置例如BTS的光学数据线。

在该替代实施例中，外部分配单元122设置有根据本发明的如参照图4和5解释的分光/混光单元106。分光/混光单元106可以配置为包括一个分光器110和对应图4所示的实施例的混光器112。但是，可以提供用于互连超过所示的两个远程无线电装置100-1和100-2的同样超过仅两个的输出连接器124。

因为在外部分配单元122中的不同的光路的分支完全无源地执行，所有根据图6的实施例的互连方案是特别故障保险的。而且，在一个远程无线电装置100-1，100-2中的故障情形不会影响其余单元的工作。

总之，依靠本发明的互连方案，可以从全部的其它的远程电子元件接收连续的服务，即便它们中的一个在电力供应和/或它的SFP收发单元的一个中具有故障。

虽然通常使用两、三或者六个远程无线电装置，但是，当然，任何其它数量，例如四、五或者超过六个的远程无线电装置也可以利用根据本发明的方案之一进行互连。重要的方面总是在于，传送的信号保持光学特点并且以完全无源的方式从一个远程部件接续到下一远程部件。这样，可以实现对电力供应的独立性。

Claims (11)

1.一种用于无线通信系统的远程电子元件，所述远程电子元件(100)包括：

防水的壳体，

至少一个光学输入连接器(102)，引入所述壳体，该至少一个光学输入连接器用于经由光学数据线(214)连接所述远程电子元件(100)与控制装置，

至少一个光学输出连接器(104)，引出所述壳体，

至少一个内部分光/混光单元(106)，该至少一个分光/混光单元是不需要电力供应的无源光学装置且连接到所述至少一个输入连接器(102)，用于将光路分为每个具有预定强度的至少第一和第二光路(116，118)，

其中，分光/混光单元包括分光元件(110)和混光元件(112)，所述分光元件是可操作的以将光学输入信号分为预定强度的分束，所述混光元件是可操作的以组合具有预定强度的两输入信号以形成一个具有大致总和强度的组合束，

所述第一光路(116)连接到与天线(202)通信的内部电路，所述第二光路(118)连接到光学输出连接器(104)以耦合到至少一个第二远程电子元件。

2.如权利要求1所述的远程电子元件，其中，所述第一光路(116)经由光电转换元件(108)连接到所述内部电路。

3.如权利要求1或2所述的远程电子元件，其中，所述电子元件(100)包括远程无线电装置或者点对点微波链路装置。

4.一种远程电子元件阵列(120)，包括至少一个第一远程电子元件(100-1)和一个第二远程电子元件(100-2)，所述第一远程电子元件(100-1)根据权利要求1-3之一进行配置。

5.如权利要求4所述的远程电子元件阵列，其中，多个第一远程电子元件(100-1)串联连接，每个远程电子元件(100-1)的光学输出端子(104)连接到随后的远程电子元件(100-2)的光学输入端子(102)，最后一个第一远程电子元件与所述第二远程电子元件连接，所述远程电子元件阵列配置为终端远程无线电单元。

6.一种远程电子元件阵列(120)，包括至少一个第一远程电子元件(100-1)和一个第二远程电子元件(100-2)，所述阵列进一步包括：

外部分配单元(122)，该外部分配单元具有用于经由光学数据线(214)连接所述外部分配单元(122)与控制装置(212)的光学输入连接器(126)，和至少第一和第二光学输出连接器(124)，该至少第一和第二光学输出连接器用于连接所述外部分配单元(122)与所述至少一个第一远程电子元件和一个第二远程电子元件，

其中，所述外部分配单元(122)包括连接到所述至少一个输入连接器(126)的至少一个内部分光/混光单元(106)，所述至少一个内部分光/混光单元是不需要电力供应的无源光学装置且用于将光路分为每个具有预定强度的至少第一和第二平行光路(116，118)，分光/混光单元包括分光元件(110)和混光元件(112)，所述分光元件是可操作的以将光学输入信号分为预定强度的分束，所述混光元件是可操作的以组合具有预定强度的两输入信号以形成一个具有大致总和强度的组合束，

所述第一平行光路(116)连接到所述第一光学输出连接器(124-1)，所述第二平行光路(118)连接到所述第二光学输出连接器(124-2)。

7.如权利要求6所述的远程电子元件阵列，其中，所述外部分配单元(106)安装在所述第一远程电子元件(100-1)附近。

8.如权利要求6或7所述的远程电子元件阵列，其中，所述第一和第二远程电子元件(100-1，100-2)形成为相同，每个包括光学输入连接器(128)，该光学输入连接器连接到所述外部分配单元(122)的光学输出连接器(124)之一。

9.如权利要求6或7所述的远程电子元件阵列，其中，所述电子元件(100-1，100-2)包括远程无线电装置或者点对点微波链路装置。

10.一种用于光学连接控制装置(212)与多个远程电子元件(100-1，100-2)的外部分配单元，所述外部分配单元(122)包括：

光学输入连接器(126)，该光学输入连接器用于经由光学数据线(214)连接所述外部分配单元(122)与控制装置(212)，和至少第一和第二光学输出连接器(124)，该至少第一和第二光学输出连接器用于连接所述外部分配单元(122)与至少一个第一远程电子元件(100-1)和一个第二远程电子元件(100-2)，和

至少一个内部分光/混光单元(106)，该至少一个分光/混光单元是无需电力供应的无源光学装置且连接到至少一个输入连接器(126)，用于将光路分为每个具有预定强度的至少第一和第二平行光路(116，118)，

其中，分光/混光单元包括分光元件(110)和混光元件(112)，所述分光元件是可操作的以将光学输入信号分为预定强度的分束，所述混光元件是可操作的以组合具有预定强度的两输入信号以形成一个具有大致总和强度的组合束，

所述第一平行光路(116)连接到所述第一光学输出连接器(124-1)，所述第二平行光路(118)连接到所述第二光学输出连接器(124-2)。

11.如权利要求10所述的外部分配单元，具有不受气候影响的壳体和防水连接器，用于安装在所述多个远程电子元件(100-1，100-2)的至少一个附近。