CN102835184A - 获得对基站的频率参考的方法 - Google Patents

Abstract

本解决方案涉及一种用于生成射频的基站（110）中的方法。所述基站（110）包括经由馈电线（127）连接到塔安装的放大器（122）的基站单元（125）。来自所述基站单元（125）的信号在所述塔安装的放大器（122）中在所述馈电线（127）上经由串行接口被接收。频率参考信号从接收的信号被提取。提取的频率参考信号被提供到射频合成器（210）。所述射频合成器（210）被包括在塔安装的放大器（122）中。在所述射频合成器（210）中使用提取的参考信号来生成射频。

Description

获得对基站的频率参考的方法

技术领域

本发明通常涉及基站中的一种方法和一种天线装置。更具体的是，本发明涉及射频生成。

背景技术

在典型的蜂窝系统（也称为无线通信网络）中，无线终端（也称为移动台和/或用户设备单元（UE））经由无线电接入网（RAN）通信到一个或更多核心网络。无线终端可以是移动台或用户设备单元诸如也称为“蜂窝”电话的移动电话、以及具有无线能力的膝上型计算机（例如，移动终端），并且因此可以是，例如，便携式、袖珍式（pocket）、手持式、计算机包括的（computer-included）、或汽车安装的（car-mounted）移动装置，其可与无线电接入网通信语音和/或数据。

无线电接入网覆盖被划分成小区区域的地理区域。每个小区区域通过例如无线电基站（RBS）的基站被服务，其在一些网络中也被称为NodeB或演进的NodeB以及其在本文件中也被称为基站。小区是在基站位置的无线电基站设备提供无线电覆盖的地理区域。每个小区通过本地无线电区域内的身份被识别，所述身份在小区中被广播。基站在射频上操作的空中接口上与基站范围内的用户设备单元来通信。基站包括用于传送和接收无线电信号的设备，诸如例如天线装置。

在无线电接入网的一些版本中，若干个基站例如通过陆上线路（landline）或微波被典型地连接到无线电网络控制器（RNC）。无线电网络控制器监管和协调连接到其的复数个基站的各种活动。无线电网络控制器被典型地连接到一个或更多核心网络。

通用移动电信系统（UMTS）是第三代移动通信系统，其从全球移动通信系统（GSM）演进，以及是用来基于宽带码分多址（WCDMA）接入技术来提供改善的移动通信服务。UMTS陆地无线电接入网（UTRAN）本质上是用于用户设备单元的使用码分多址（CDMA）的无线电接入网。第三代合作伙伴项目（3GPP）已承担进一步演进基于UTRAN和GSM的无线电接入网技术。在3GPP中，关于3G长期演进（LTE）系统的该工作正在进行。

在一些应用中在通信系统中，转换基站中的频率是必要的。在一些情况下，频率转换具有非常高准确性要求。此类应用的示例在US 2007/0191064和WO 2007/086785中被公开。US 2007/0191064描述在RBS和天线分集系统之间中使用少数馈电线，其中天线上接收的无线电信号是被频率转换的。WO 2007/086785描述具有多个扇区天线单元的全向无线电基站。所述扇区天线单元中的至少一个具有转换天线单元接收的载波信号的关联频率转换器。在这两个文件中，对转换准确性的要求是非常严格的。

在诸如例如US 2007/0191064和WO 2007/086785的情况下，用于实现具有高准确性的频率对话的当前解决方案要使用温度稳定的晶体振荡器或从RBS发送馈电线中的导频音（pilot tone）。

关于高准确性晶体振荡器的问题是它们是非常贵的以及它们降低平均失效间隔时间（MTBF），即可靠性测量。另外，该高准确性振荡器对振动是灵敏的。

关于导频音的问题是RBS必须总是具有提供导频音的可能性，即使它未被使用。这将驱动成本。

发明内容

因此，目标问题要提供用于提供通信网络中高准确性信号的更不昂贵的机制。

根据本发明的第一方面，所述目标问题通过一种用于生成射频的基站中的方法来解决。所述基站包括经由馈电线连接到塔安装的放大器的基站单元。所述馈电线包括配置成被用于天线安装的（antenna mounted）设备控制和监管的串行接口。所述塔安装的放大器被包括在所述基站中。来自所述基站单元的信号在所述塔安装的放大器中在所述馈电线上经由串行接口被接收。频率参考信号从接收的信号被提取。提取的频率参考信号被提供到射频合成器。所述射频合成器被包括在塔安装的放大器中。在所述射频合成器中使用提取的参考信号来生成射频。

根据本发明的第二方面，所述目标问题通过一种用于生成射频的基站来解决。所述基站包括经由馈电线连接到塔安装的放大器的基站单元。所述馈电线包括配置成被用于天线安装的设备控制和监管的串行接口。所述塔安装的放大器被包括在所述基站中。所述基站还包括接收电路，其配置成在所述塔安装的放大器中从所述基站单元在所述馈电线上经由所述串行接口来接收信号。所述基站包括提取电路，其耦合到所述接收电路并且配置成从接收的信号提取频率参考信号；另外，所述基站包括提供电路，其耦合到所述提取电路并且配置成将提取的频率参考信号提供到射频合成器。所述射频合成器被包括在所述塔安装的放大器中。所述基站还包括生成电路，其耦合到所述提供电路并且配置成在所述射频合成器中使用提取的参考信号来生成射频。

因为频率参考信号从所述接收的信号被提取，以及该提取的频率参考信号被提供到所述射频合成器，所以使用提取的参考信号，在所述射频合成器中生成射频。因此，减少用于提供通信网络中高准确性信号的成本。

本文中的实施例给予（afford）许多优点，对于其，示例的非详尽的列表如下：

与使用例如晶体振荡器或导频音相比较，使用现有频率参考信号涉及较低成本。另一优点是平均失效间隔时间被改善，这增加了可靠性。另外，减少功耗的优点被实现。本解决方案不要求来自基站单元的任何额外的硬件，和使用导频音形成对比，其总是必须通过RBS被提供，即使它不被使用。导频音要求RBS上和塔安装的放大器（TMA）上的带通滤波器。因为本解决方案不使用导频音，所以这些带通滤波器不是必要的，即，减少解决方案的复杂性。

本发明不限于上面提及的特征和优点。一旦阅读以下详细描述，本领域的技术人员就将认识到另外的特征和优点。

附图说明

现将参考示出本发明实施例的随附附图在下面的详细描述中更详细地另外描述本发明，以及在附图中：

图1是示出通信网络的实施例的示意框图。

图2是示出基站实施例的示意框图。

图3是描述方法实施例的组合信令和框图。

图4是示出天线装置中准确的频率生成实施例的示意框图。

图5是示出天线装置中准确的频率生成实施例的示意框图。

图6是示出天线装置中射频（RF）回路（loop）实施例的示意框图。

图7是示出基站中方法实施例的示意框图。

图8是示出基站实施例的示意框图。

所述附图不一定按比例，相反重点在于示出本发明的原理。

具体实施方式

本解决方案的基本概念是使用现有通信链路（即，串行接口）、从现有通信链路提取时钟以及将提取的时钟用作对射频生成的参考（reference）。

图1描述通信系统100。通信系统100可使用诸如长期演进（LTE）、全球移动通信系统（GSM）、宽带码分多址（WCDMA）等的技术。通信网络100包括服务小区115的基站110。基站110可以是WCDMA、LTE或GSM基站、或能够在无线电载波118上与存在于服务小区115中的用户设备120通信的任何其它网络单元。基站110包括至少一个天线121、塔安装的（tower mounted）放大器（TMA）122和基站单元125。基站单元125可以例如位于基站110的基础（base）。天线121被连接到TMA 122。TMA 122可以被安装在基站110的顶部之上，并且经由馈电线线缆127（典型地同轴线缆或诸如此类）耦合到基站单元125。

天线121将有线线路（wire lined）信号变换成空中信号以及反之亦然。当穿过（traverse）馈电线127时，接收的信号遭受信号损失，以及基站110越高，馈电线127越长，以及损失越大。为了补偿馈电线127中的此类信号损失，TMA112可以被用于在接收的信号在馈电线127上被发送到基站单元125之前来放大接收的信号。TMA 122有时被称为杆头（mast head）放大器。术语塔安装的放大器在本文中一般被用于包括执行该前馈电线放大功能的任何装置。TMA 122也可包括远程电倾角（remote electrical tilt，RET）功能。

用户设备120（其可以在小区115内存在）可以通过基站110被服务，以及在该情况下能够在无线电载波118上与基站110通信。

用户设备120可以是任何合适的通信装置或具有能够在无线电信道上与基站通信的通信能力的计算装置，例如但不限于移动电话、智能电话、个人数字助理（PDA）、膝上型计算机、MP3播放器或便携式DVD播放器或类似媒体内容装置、数字摄像机或甚至诸如PC的固定装置。PC也可经由移动台作为广播/多播媒体的终端站而被连接。用户设备120在附图的一些中被称为UE。

用户设备120使用任何合适的无线电协议或通信协议（取决于无线电接入设置）与基站110通信。所述无线电协议被布置以便允许基于分组的通信，例如使用任何合适版本（例如版本4或6）的因特网协议（IP）。

应该意识到的是，所述网络被配置有线缆、路由器、开关以及其它网络建造元件（未示出），如本领域技术人员所理解的，例如如建造以太网或WAN网络使用的。

今天的无线电基站具有设计要求，其设置需求于馈电线上到TMA、远程电倾角（RET）等中包括的天线装置的通信。通信以诸如例如频移键控（FSK）或启闭（on off）键控（OOK）的不同方法来进行。在对FSK或OOK的频率方面的准确性不必非常严格，因为例如它仅仅必须检测有无频率。但是，因为基站110要求对载波频率生成的非常准确的时钟，所以该时钟可以被用于生成对FSK或OOK需要的频率。因为在没有准确时钟的情况下，故障将被认为是多普勒频移，所以存在对准确时钟的要求。如果补偿太大，则频率将到达（land）另一载波中，即，它将干扰邻近的载波。本解决方案因此从FSK或OOK信号再生成时钟。

这可通过锁相回路（PLL）或必要的逻辑来进行以生成具有和参考信号的相位有固定关系的信号，即查看是否存在1或0。因为来自FSK或OOK调制解调器的输出是可用的，所以所述逻辑已经被实现。TMA 122中的OOK或FSK调制解调器将获得1或0作为输出，这取决于对于OOK是否存在频率，以及对于FSK，是否为频率1或频率2。

图2示出基站110简化的基本配置。如以上提及的，基站110包括基站单元125和TMA 122。简而言之，基站单元125生成被传送到TMA 122和在TMA 122中被接收的信号。TMA 122使用该信号以生成数据和提取参考信号，即时钟。更详细地说，基站单元125包括调制解调器201，诸如例如FSK或OOK调制解调器。基站单元125还包括连接到调制解调器201的带通滤波器203。馈电线127包括串行接口、诸如FSK或OOK接口以及将基站单元125连接到TMA 122。调制解调器201从串行接口生成数据，即1或0。TMA 122包括带通滤波器205。TMA 122还包括调制解调器207，诸如例如FSK或OOK调制解调器。天线装置208和提取单元209，其被连接到调制解调器207和连接到射频合成器210。带通滤波器205也可被直接连接到提取电路209。

基站110可包括其它组件（除了图2中示出的一些以外），诸如例如另外的带通滤波器和双工滤波器等。然而，示出的组件仅要示出本解决方案的基本概念。

根据一些实施例，现将参考图3中描述的组合信令图和流程图和参考描述通信网络100的图1以及描述基站110的图2来描述用于生成射频的本解决方案方法。所述方法包括以下步骤，这些步骤也可以与所描述的不同的另一合适的顺序来实行。

步骤301

基站单元125生成信号，诸如例如状态请求信号。所述状态请求可具有检查TMA 122的状态的目的。

所述状态请求可在调制解调器201（诸如OOK或FSK调制解调器）中被生成，以及在所述带通滤波器203中被滤波。

步骤302

基站单元125经由馈电线127传送信号到TMA 122。馈电线127具有串行接口，诸如例如OOK或FSK接口。

所述信号可从基站单元125被定期地传送到TMA 122。备选的是，RET被再调整，即所述合成器的频率被再调整。

步骤303

TMA 122接收在馈电线127上经由串行接口被发送的信号。所述信号可以是OOK或FSK信号，这取决于在其上被发送的接口。所述信号可以在调制解调器207（其调制所述信号）中被接收。调制解调器207的示例可以是（如较早提及的）对FSK或OOK的锁相回路，或射频回路。

在调制信号之前，它可以在带通滤波器205中被滤波。

步骤304

所述信号被发送到提取电路209。

步骤305

提取电路209从串行接口（即接收的信号）提取频率参考信号。

步骤306

提取的频率参考信号被提供给射频合成器210。

步骤305

射频合成器210使用提取的频率参考信号以生成射频。

如较早提及的，存在通信网络100中的若干个应用，其将受益于本解决方案，即，通过使用来自串行接口的频率参考信号的射频生成。

图4示出应用的一示例，其中本解决方案可被使用，其中，TMA 122和基站单元125中的调制解调器是OOK调制解调器。该附图示出对OOK的锁相回路（PLL）。参考时钟从OOK数据信号402被提取，以及被提供给位于基站110中的合成器210。OOK信号402被输入到带通滤波器205。该带通滤波器205是与图2中示出的相同的带通滤波器205。OOK信号402在基站单元125中被生成以及被插入到馈电线127上。OOK信号402是根据具有相当低比特率的3GPP。带通滤波器205对OOK信号滤波。滤波的信号在相位比较器406中与另一信号一起被比较，并且产生与它们的相位差成比例的误差信号。后面将更详细地描述所述另一信号。误差信号被低通滤波，以及采样与保持（sample-and-hold）操作在LP滤波器+采样保持408中在误差信号上被执行。所述信号然后被用于驱动电压控制的（voltage-controlled）振荡器VCO409，其创建输出频率。输出频率（即所述另一信号）通过分频器Div by N 412被反馈到相位比较器406的输入，产生负反馈回路。如果输出频率漂移（drift），则误差信号将增加，驱动VCO频率朝相反的方向以便减少误差。因此，输出被锁定到在另一输入的频率。该输入被称为参考以及经常源于晶体振荡器，其在频率方面是非常稳定的。PLL的输出即来自OOK信号402的时钟被再生成，以及合适的频率从“除以N”412被提供到例如射频合成器210，其需要准确的参考信号。逻辑415被连接到采样与保持408，并且使用调制解调器401中生成的数据，即1或0。混频器417将RF(RX)信号转换成中频（IF）。本地振荡器419确保信号的正确形状被提供给混频器417。

图5示出本解决方案的应用的另一示例，其中，TMA 122和基站单元125中的调制解调器是FSK调制解调器。该附图示出对FSK的锁相回路（PLL）。参考时钟从FSK数据信号502被提取，并且被提供给位于TMA 122中的合成器210。FSK信号502被输入到带通滤波器205。FSK信号502在基站单元125中被生成以及被插入到馈电线127上。带通滤波器205对FSK信号502滤波。滤波的信号在相位比较器506中与另一信号一起被比较，并且产生与它们的相位差成比例的误差信号。后面将更详细地描述所述另一信号。误差信号在LP滤波器508中被低通滤波。所述信号然后被用于驱动电压控制的振荡器VCO509，其创建输出频率。输出频率（即所述另一信号）通过分频器“除以N1或N2”512被反馈到相位比较器505的输入，产生负反馈回路。

在对FSK的PLL中，与对OOK相比较，反馈回路包括不同的分频器“除以N1或N2”512。因为FSK调制解调器具有2个频率，f1和f2，表示1或0，它意味着如果f1或f2从RBS110被发送，则划分必须不同。另一差别是逻辑515被连接到分频器512，而不是低通滤波器507。如果N1或N2将被使用，则来自TMA 122中FSK调制解调器的输出进行控制。混频器517将RF(RX)信号转换成中频（IF）。本地振动器519确保信号的正确形状被提供给混频器517。

图6示出另一应用，其中准确的参考信号被需要。LO601从合成器获得它的频率。所述合成器从PLL（诸如例如图4或5中示出的PLL）获得它的参考频率。该附图示出全部Tx频带被转换成Rx频带的情形。射频（RF）回路执行来自Tx耦合器603的传送输出功率中的一小部分的频率转换，以及其使该信号回路到接收器支路（Rx支路）605以用于测试目的。使用两个RF滤波器607，609、衰减器610和开关612来进行频率转换。该想法是在TMA 122中将Tx输出信号603的一很小部分降频转换到基站Rx频带605。改变无线电单元（RU）的输出功率将变更到接收器605的输入信号，以便灵敏度阈值可以被发现。如果系统如打算的工作，则这将是一测量。本地振荡器（LO）601要求参考要是准确的，以及可使用本解决方案以获得准确和便宜的解决方案。

现将从基站110的角度参见来描述上述方法。图7是描述用于生成射频的基站110中的本方法的流程图。基站110包括经由馈电线127连接到塔安装的放大器122的基站单元125。馈电线127包括配置成被用于天线安装的设备控制和监管的串行接口。塔安装的放大器122被包括在基站110中。所述串行接口可以是启闭键控串行接口或频移键控串行接口。基站单元125可包括启闭键控调制解调器或频移键控调制解调器。

所述方法包括基站110中要被执行的以下步骤。所述步骤也可以与以下描述的不同的另一合适的顺序来实行。

步骤701

这是可选的步骤。信号可在启闭键控调制解调器或频移键控调制解调器中被生成。

步骤702

信号从基站单元125在馈电线127上经由串行接口在塔安装的放大器122中被接收。

接收的信号可以是状态请求信号。

步骤703

塔安装的放大器122从接收的信号提取频率参考信号。

步骤704

提取的频率参考信号被提供给射频合成器210。换句话说，提取的频率参考信号是到射频合成器210的外部信号。射频合成器210被包括在塔安装的放大器122中。

步骤705

使用提取的参考信号，在射频合成器210中生成射频。

为了执行用于射频生成的图7中所示的方法步骤，基站110包括如图8中示出的基站布置。基站110包括经由馈电线127连接到塔安装的放大器122的基站单元125。馈电线127包括配置成被用于天线安装的设备控制和监管的串行接口。塔安装的放大器122被包括在基站110中。所述串行接口可以是启闭键控串行接口或频移键控串行接口。基站单元125可包括启闭键控调制解调器或频移键控调制解调器。

基站110可包括配置成生成启闭键控调制解调器或频移键控调制解调器中的请求信号的生成电路802。

基站110还包括接收电路802，其配置成在塔安装的放大器122中从基站单元125在馈电线127上经由串行接口来接收信号。接收的信号可以是状态请求信号。

所述基站包括提取电路209，其耦合到接收电路209以及配置成从接收的信号提取频率参考信号。

另外，基站110包括提供电路803，其耦合到配置成将提取的频率参考信号提供给射频合成器210的提取电路（209）。换句话说，提取的频率参考信号是到射频合成器210的外部信号。射频合成器210被包括在塔安装的放大器122中。

基站110还包括生成电路805，其耦合到提供电路803和配置成在射频合成器210中使用提取的参考信号来生成射频。

用于射频生成的本机制可通过一个或更多处理器（诸如图8中描述的基站110中的处理器807）与用于执行本解决方案的功能的计算机程序代码一起被实现。所述处理器可以是例如数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）处理器、现场可编程门阵列（FPGA）处理器或微处理器。以上提及的程序代码也可以被提供为计算机程序产品，例如以携带用于当被加载到基站110中时执行本解决方案的计算机程序代码的数据载体形式。一个此类载体可以是以CD ROM盘形式。所述计算机程序代码此外可被提供为服务器上的纯程序代码并且可远程地经由OOK或FSK串行接口被下载到基站110。

应该被强调的是，当在本说明书中被使用时术语“包括（comprises/ comprising）”被用于规定陈述的特征、整体（integer）、步骤或组件的存在，但不排除一个或更多其它特征、整体、步骤、组件或其组的存在或添加。

还应该被强调的是，随附权利要求中限定的方法步骤在未脱离本发明的情况下可以与它们在权利要求中出现的顺序不同的另一顺序来执行。

本解决方案不限于上述优选的实施例。各种备选、修改或等同可被使用。因此，上述实施例不应该被用作限制本发明的范围，该范围由随附权利要求来限定。

Claims (10)

1. 一种用于生成射频的基站（110）中的方法，所述基站（110）包括经由馈电线（127）连接到塔安装的放大器（122）的基站单元（125），所述馈电线（127）包括配置成被用于天线安装的设备控制和监管的串行接口，所述塔安装的放大器（122）被包括在所述基站（110）中，所述方法包括：

在所述塔安装的放大器（122）中从所述基站单元（125）在所述馈电线（127）上经由所述串行接口接收（702）信号；

从所接收的信号提取（703）频率参考信号；

将所提取的频率参考信号提供（704）到射频合成器（210），所述射频合成器（210）被包括在所述塔安装的放大器（122）中；以及

在所述射频合成器（210）中使用所提取的参考信号来生成（705）射频。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述串行接口是启闭键控串行接口或频移键控串行接口。

3. 根据权利要求1-2的任一项所述的方法，其中，所接收的信号是状态请求信号。

4. 根据权利要求1-3的任一项所述的方法，

其中，所述基站单元（125）还包括启闭键控调制解调器或频移键控调制解调器；以及

其中，所述方法还包括

生成（701）所述启闭键控调制解调器或频移键控调制解调器中的所述信号。

5. 根据权利要求1-4的任一项所述的方法，

其中，所提取的频率参考信号是到所述射频合成器（210）的外部信号。

6. 一种用于生成射频的基站（110），所述基站（110）包括经由馈电线（127）连接到塔安装的放大器（122）的基站单元（125），所述馈电线（127）包括配置成被用于天线安装的设备控制和监管的串行接口，所述塔安装的放大器（122）被包括在所述基站（110）中，所述基站（110）还包括：

-接收电路（802），配置成在所述塔安装的放大器（122）中从所述基站单元（125）在所述馈电线（127）上经由所述串行接口接收信号；

-提取电路（209），耦合到所述接收电路（802）并且配置成从所接收的信号提取频率参考信号；

-提供电路（803），耦合到所述提取电路（209）并且配置成将所提取的频率参考信号提供到射频合成器（210），所述射频合成器（210）被包括在所述塔安装的放大器（122）中；以及

-生成电路（805），耦合到所述提供电路（803）并且配置成在所述射频合成器（210）中使用所提取的参考信号来生成射频。

7. 根据权利要求6所述的基站（110），

其中，所述串行接口是启闭键控串行接口或频移键控串行接口。

8. 根据权利要求6-7的任一项所述的基站（110），

其中，所接收的信号是状态请求信号。

9. 根据权利要求6-8的任一项所述的基站（110），

其中，所述基站单元（125）还包括启闭键控调制解调器或频移键控调制解调器；以及

其中，所述生成电路（805）被配置成生成所述启闭键控调制解调器或频移键控调制解调器中的所述信号。

10. 根据权利要求6-9的任一项所述的基站（110），

其中，所提取的频率参考信号是到所述射频合成器（210）的外部信号。

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