CN105723626A - 分布式天线系统(das)中的双工端口的频率独立隔离以及相关的装置和方法 - Google Patents

分布式天线系统(das)中的双工端口的频率独立隔离以及相关的装置和方法 Download PDF

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Abstract

公开分布式天线系统(DAS)中的双工端口的频率独立隔离。代替在DAS中提供下行链路通信信号与上行链路通信信号之间提供依赖于频率的分隔的双工器，提供一种隔离电路。隔离电路耦合至双工端口，双工端口向DAS提供下行链路通信信号并且从DAS接收上行链路通信信号。为了将上行链路通信信号与下行链路通信路径隔离，隔离电路包括定向耦合器。定向耦合器在DAS中提供上行链路通信信号与下行链路通信路径之间的频率独立隔离。为了将下行链路通信信号与所述上行链路通信路径隔离，隔离电路包括至少一个循环器隔离器。循环器用作单向装置，允许上行链路通信信号以最小衰减向定向耦合器流动，同时显著衰减流自定向耦合器的下行链路通信信号。

Description

分布式天线系统(DAS)中的双工端口的频率独立隔离以及相关的装置和方法
相关申请案的交叉引用
本申请案要求2013年10月28日提交的美国临时申请案号61/896,348的优先权权益，所述申请案的内容是本申请案的基础并以全文引用方式并入本文。
背景
本公开案的技术总体涉及用于将通信服务分布至各自形成覆盖区域的远程区域的分布式天线系统(DAS)，并且具体来说涉及DAS中的双工端口的频率独立隔离。
可提供蜂窝通信系统，所述蜂窝通信系统包括蜂窝基站，所述蜂窝基站被配置成与蜂窝客户端装置通信以提供模拟蜂窝通信服务。这些蜂窝基站通常与蜂窝天线协同定位，所述蜂窝天线被配置成将从蜂窝基站发射的无线蜂窝通信信号分布至驻留在蜂窝天线的无线范围内的蜂窝客户端装置。蜂窝天线也配置成将从蜂窝客户端装置发射的无线蜂窝通信信号接收至蜂窝基站以供在蜂窝网络上传输。
可能需要如在建筑或其他设施中远程分布蜂窝通信服务，以便为客户端提供在所述建筑或设施内对此类蜂窝通信服务的访问权。一种用于在建筑或设施中分布蜂窝通信服务的方法涉及射频(RF)天线覆盖区域(也称为“天线覆盖区域”)的使用。天线覆盖区域可具有例如在几米至多为二十米范围内的半径。将许多个接入点装置组合产生天线覆盖区域阵列。因为天线覆盖区域各自覆盖小的区域，所以每个天线覆盖区域通常存在仅少数的用户(客户端)。这就允许在无线系统用户间共享的RF带宽的量最小化。
例如，图1示出通信服务向DAS12的远程覆盖区域10的分布。就此而言，远程覆盖区域10是由远程天线单元14产生并且以远程天线单元14为中心，所述远程天线单元连接至头端设备16(例如，头端控制器或头端单元)。头端设备16可通信耦合至基站18。就此而言，头端设备16接收来自蜂窝基站18的将分布至远程天线单元14的下行链路通信信号20D。远程天线单元14被配置成在通信介质22上接收来自头端设备16的将分布至远程天线单元14的覆盖区域10的下行链路通信信号20D。每个远程天线单元14可包括RF发射器/接收器(未示出)，并且天线24可操作地连接至RF发射器/接收器以将蜂窝服务无线分布至覆盖区域10内的客户端装置26。远程天线单元14也配置成接收来自覆盖区域10中的客户端装置26的将分布至蜂窝基站的上行链路通信信号20U。给定覆盖区域10的大小由远程天线单元14所发射的RF功率的量、接收器灵敏度、天线增益和RF环境决定，以及由蜂窝客户端装置26的RF发射器/接收器灵敏度决定。蜂窝客户端装置26通常具有固定RF接收器灵敏度，使得远程天线单元14的上文所提及的性质主要决定远程覆盖区域10的大小。
图1中的DAS12中的设备可提供来支持常用于蜂窝工业中的频谱的宽无线电频带。例如，个人通信服务(PCS)频带可由包括用于上行链路信号的1850至1910兆赫兹(MHz)无线电频带和用于下行链路信号的1930至1990MHz频带的DAS12支持。蜂窝无线电频带也可由包括用于上行链路信号的824至859MHz无线电频带和用于下行链路通信信号的869至894MHz频带的DAS12支持。就此而言，可能需要通过双工端口将基站耦合至DAS，如图1中的DAS12。双工端口允许DAS同时将下行链路信号接收到DAS中并且从所述DAS发射上行链路通信信号。
就此而言，图2示出示例性下行链路路径电路28D和上行链路路径电路28U，所述路径电路被提供在图1的DAS12中的相应下行链路通信路径30D和上行链路通信路径30U中。下行链路通信路径30D和上行链路通信路径30U在基站18与远程天线单元14之间延伸。基站18通过双工端口32耦合至DAS。双工端口32接收来自基站18的下行链路通信信号20D，在这个实例中，所述下行链路通信信号将经由HEE16提供至DAS12。双工端口32也经由HEE16从DAS12接收将提供至基站18的上行链路通信信号20U。头端双工器34(H)被提供在HEE16中。头端双工器34(H)被耦合至双工端口32。头端双工器34(H)被配置成将双工下行链路和上行链路通信路径36分成单独下行链路通信路径30D和单独上行链路通信路径30U。下行链路通信信号20D从头端双工器34(H)耦合至头端下行链路电路28D(H)。随后,下行链路通信信号20D从头端下行链路电路28D(H)分布至远程天线单元14中的远程下行链路电路28D(R)，以将通过远程天线单元14的天线24发射。上行链路通信信号20U从远程天线单元14的天线24耦合至远程双工器34(R)，并且从远程双工器34(R)耦合至远程上行链路电路28U(R)。上行链路通信信号20U被分布至头端上行链路电路28U(H)，并且从头端双工器34(H)分布至基站双工端口38。
继续参考图2，由于无线电频带的扩展，DAS12中支持的下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙会变得更小。例如，下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙可为10MHz或更小。如果下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙太小，那么可能难以或甚至不可能在头端双工器34(H)中的下行链路通信路径30D与上行链路通信路径30U之间提供所需隔离，同时维持头端双工器34(H)的其他需求，如低衰减、较低纹波(即，频率响应的方差)、小尺寸和/或低成本。如果由头端双工器34(H)提供的隔离低于所需，那么上行链路通信信号20U的一部分会通过头端双工器34(H)泄漏至下行链路通信路径30D，如由图2中的泄漏路径40所示。通过下行链路通信路径30D的这种泄漏可能使下行链路通信信号20D失真，或甚至在下行链路通信信号20D上产生振荡。
概述
本文中公开的实施方式包括分布式天线系统(DAS)中的双工端口的频率独立隔离。还公开了DAS中的双工端口的频率独立隔离的相关的装置和方法。代替根据分别在下行链路通信路径和上行链路通信路径上传达的下行链路通信信号与上行链路通信信号之间的频率分隔或频隙来在DAS中提供隔离下行链路通信路径和上行链路通信路径的双工器，提供隔离电路。所述隔离电路被耦合至双工端口，所述双工端口向DAS提供下行链路通信信号并且从DAS接收上行链路通信信号。为了将上行链路通信信号与下行链路通信路径隔离，所述隔离电路包括定向耦合器。定向耦合器提供DAS中的上行链路通信信号与下行链路通信路径之间的频率独立隔离。
以此方式，由隔离电路在下行链路通信路径与上行链路通信路径之间提供的隔离不取决于下行链路通信信号与上行链路通信信号之间的频隙。因此，使用隔离电路的DAS可以用于支持通信服务，在所述通信服务中，下行链路通信信号与上行链路通信信号之间的频隙较小(例如，<＝10MHz)，这本来会在使用双工器的情况下引起下行链路通信信号和/或上行链路通信信号的失真。
另外，由于供应至双工端口的下行链路通信信号可以具有显著功率电平，因此可能需要保护上行链路通信路径免受下行链路通信信号影响。为了将下行链路通信信号与上行链路通信路径隔离，隔离电路包括至少一个循环器隔离器。循环器用作为单向装置，从而允许上行链路通信信号来以最小衰减或减小的衰减向定向耦合器流动，同时显著衰减流出定向耦合器的下行链路通信信号。
在一个实施方式中，用于提供DAS中的双工端口的频率独立隔离的隔离电路包括定向耦合器。所述定向耦合器包括第一耦合器端口，所述第一耦合器端口被配置成耦合至DAS的双工端口以接收下行链路通信信号。双工端口被配置成提供双工下行链路通信信号和上行链路通信信号。定向耦合器还包括第二耦合器端口，所述第二耦合器端口被配置成耦合至DAS中的上行链路通信路径，以便接收上行链路通信路径中的上行链路通信信号并且接收第一耦合器端口接收的下行链路通信信号的第一部分。定向耦合器还包括第三耦合器端口，所述第三耦合器端口被配置成耦合至DAS中的下行链路通信路径，以便将从双工端口接收在第一耦合器端口上的下行链路通信信号的第二部分导向至下行链路通信路径。定向耦合器被配置成将第二耦合器端口上接收的上行链路通信信号与第三耦合器端口隔离，以便将上行链路通信信号与下行链路通信信号中的被导向至第三耦合器端口的第二部分隔离。隔离电路还包括至少一个循环器。至少一个循环器包括第一循环器端口，所述第一循环器端口被配置成耦合至DAS中的上行链路通信路径，以从上行链路通信路径接收上行链路通信信号。至少一个循环器还包括第二循环器端口，所述第二循环器端口被耦合至定向耦合器的第二耦合器端口。至少一个循环器被配置成提供第一循环器端口上接收的上行链路通信信号，所述上行链路通信信号将提供至第二循环器端口，以便提供至定向耦合器的第二耦合器端口。至少一个循环器还被配置成衰减接收在第二循环器端口中的下行链路通信信号的第一部分。
在另一实施方式中，一种将双工端口频率独立隔离的方法包括在定向耦合器的第一耦合器端口上接收来自DAS的双工端口的下行链路通信信号。所述方法还包括将第一耦合器端口上的所接收的下行链路通信信号的第一部分导向至定向耦合器的第二耦合器端口。所述方法还包括将第一耦合器端口上的所接收的下行链路通信信号的第二部分导向至定向耦合器的第三耦合器端口。所述方法还包括将定向耦合器的第二耦合器端口上接收的上行链路通信信号与第三耦合器端口隔离，以便将上行链路通信信号与下行链路通信信号中的被导向至第三耦合器端口的第二部分隔离。所述方法还包括在至少一个循环器中的第一循环器端口上接收来自DAS中的上行链路通信路径的上行链路通信信号，并且将第一循环器端口上的所接收的上行链路通信信号导向至至少一个循环器的第二循环器端口，所述第二循环器端口被耦合至所述第二耦合器端口。所述方法还包括衰减第二循环器端口上的所接收的下行链路通信信号的第一部分。
在另一实施方式中，DAS包括头端单元，所述头端单元具有多个头端下行链路路径电路，每个头端下行链路路径电路提供在多个下行链路通信路径中的下行链路通信路径中。多个头端下行链路路径电路各自被配置成接收下行链路通信路径中的来自双工端口的下行链路通信信号，并且将所接收的下行链路通信信号提供至多个远程天线单元中的至少一个远程天线单元。DAS还包括多个头端上行链路路径电路，每个头端上行链路路径电路提供在多个上行链路通信路径中的上行链路通信路径中。多个头端上行链路路径电路各自被配置成接收上行链路通信路径中的来自多个远程天线单元中的远程天线单元的上行链路通信信号，并且将所接收的上行链路通信信号提供至双工端口。DAS还包括多个远程天线单元。多个远程天线单元中的每个包括至少一个天线。多个远程天线单元中的每个还包括远程下行链路路径电路，所述远程下行链路路径电路提供在多个下行链路通信路径中的至少一个下行链路通信路径中。远程下行链路路径电路被配置成接收至少一个下行链路通信路径中的来自多个头端下行链路电路中的至少一个头端下行链路电路的下行链路通信信号，并且经由至少一个天线将所接收的下行链路通信信号无线发射至至少一个客户端装置。多个远程天线单元中的每个还包括提供在上行链路通信路径中的远程上行链路路径电路。远程上行链路路径电路被配置成无线接收上行链路通信路径中的来自至少一个客户端设备的至少一个天线的上行链路通信信号，并且在上行链路通信路径上将所接收的上行链路通信信号提供至头端上行链路路径电路以便提供至双工端口。
DAS还包括隔离电路，所述隔离电路被配置成在定向耦合器的第一耦合器端口上接收来自双工端口的下行链路通信信号。隔离电路还配置成将第一耦合器端口上的所接收的下行链路通信信号的第一部分导向至定向耦合器的耦合至多个上行链路通信路径的第二耦合器端口。隔离电路还配置成将第一耦合器端口上的所接收的下行链路通信信号的第二部分导向至定向耦合器的耦合至下行链路通信路径的第三耦合器端口。隔离电路还配置成将在定向耦合器的第二耦合器端口上接收的上行链路通信信号与第三耦合器端口隔离，以便将上行链路通信信号与下行链路通信信号中的被导向至第三耦合器端口的第二部分隔离。隔离电路还配置成在至少一个循环器中的第一循环器端口上接收来自多个上行链路通信路径上的多个远程天线单元中的每个的上行链路通信信号。隔离电路还配置成将在第一循环器端口上的所接收的上行链路通信信号导向至至少一个循环器的第二循环器端口，所述第二循环器端口被耦合至所述第二耦合器端口。隔离电路还配置成衰减第二循环器端口上的下行链路通信信号的所接收的第一部分。
其他特征和优点阐述在详述中，并且部分将对本领域的技术人员显而易见。前述概述和以下详述仅是示例性的，并且意图提供用于理解权利要求书的性质和特征的概述或构架。附图提供进一步的理解，并被并入本说明书中而构成本说明书的一部分。附图例示一或多个实施方式，并与本说明书一起用于解释各种实施方式的原理和操作。
附图简述
图1是能够将无线通信服务分布到客户端装置的示例性分布式天线系统(DAS)的示意图；
图2是例示提供在图1的DAS中的相应下行链路通信路径和上行链路通信路径中的示例性下行链路路径电路和上行链路路径电路的示意图，其中下行链路通信路径和上行链路通信路径在基站与远程天线之间延伸，其中基站经由双工端口来耦合至DAS；
图3是包括示例性隔离电路的示例性DAS的示意图，所述隔离电路采用定向耦合器和至少一个循环器提供双工端口频率独立隔离，所述双工端口被配置成向DAS提供下行链路通信信号并且从DAS接收上行链路通信信号；
图4是图3中的隔离电路的示意图，该图示出定向耦合器和循环器以及它们的端口连接性的更多示例性细节；
图5是示出在图3中的DAS中的下行链路通信路径与上行链路通信路径之间的示例性环路增益和隔离计算的示意图；以及
图6是示例性建筑基础设施的部分示意剖切视图，其中可以采用利用本文中公开的双工端口的频率独立隔离的DAS。
详述
各种实施方式将通过以下实例来进一步阐明。
图3是示例性DAS42的示意图，所述DAS包括示例性隔离电路44以提供双工端口32的频率独立隔离，所述双工端口被配置成向DAS42提供下行链路通信信号20D并从DAS42接收上行链路通信信号20U。将在下文更详细地描述所提供的DAS42和隔离电路44。图3中的DAS42与图2中的DAS12包括某些共同组件，在图2与图3之间以共同元件编号来提供所述共同组件。图2中对这些共同组件的讨论适用于图3中的DAS42。因此，这些共同组件将不在此重新描述。
图3中的DAS42示出的是：提供多个远程天线单元14(1)至14(N)，所述远程天线单元各自被配置成接收来自双工端口32的下行链路通信信号20D，并且各自被配置成将上行链路通信信号20U提供至双工端口32。就此而言，以图3中示出的远程天线单元14(1)为例，远程天线单元14(1)包括远程下行链路路径电路28D(R)(1)以接收下行链路通信信号20D，其中‘(1)’表示远程天线单元14(1)。远程天线单元14(1)还包括远程上行链路路径电路28U(R)(1)，以便接收来自天线24(1)的上行链路通信信号20U(1)。远程天线单元14(2)至14(N)的内部组件未示出在图3中，但应注意，所示出的与提供在图3中的远程天线单元14(1)中相同的内部组件可被提供在图3中的其他远程天线单元14(2)至14(N)中，所述内部组件将以相同元件编号来表示，但为每一相应远程天线单元14(2)至14(N)标注后缀(2)...(N)来。
参考图3，代替根据分别在下行链路通信路径30D和上行链路通信路径30U上传达的下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频率分隔或频隙来在DAS42中提供隔离下行链路通信路径30D和上行链路通信路径30U的双工器(例如，图2中的双工器34(H))，提供隔离电路44。隔离电路44被耦合至双工端口32，所述双工端口向DAS42提供下行链路通信信号20D并从DAS42接收上行链路通信信号20U。为将上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D隔离，隔离电路44包括定向耦合器46。定向耦合器46提供上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间的频率独立隔离。以此方式，由定向耦合器46提供的隔离不取决于下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙。这可能是尤其重要的，因为随着通信无线电频带针对新的技术而出现的扩展，下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙变得较小。例如，作为非限制性实例，下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙可为十兆赫兹(MHz)或更小。定向耦合器46可被提供来在上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间提供例如十五(15)分贝(dB)或更大的隔离。作为非限制性实例，定向耦合器46可为由韩国RN2Technologies,Co.,Ltd.出售的型号SCP890S20N的LTCC20dB定向耦合器。
就此而言，图4示出图3中的定向耦合器46的更多示例性细节，以有助于论述由定向耦合器46提供在上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间的隔离。如图3和图4所示出，定向耦合器46包括第一耦合器端口48(1)。定向耦合器46的第一耦合器端口48(1)被配置为输入端口，所述输入端口被配置成接收将在其他端口之间分配的输入功率。第一耦合器端口48(1)被耦合至图3中的DAS42中的双工端口32，以便接收来自基站18的下行链路通信信号20D作为输入信号。如将在下文更详细地描述，定向耦合器46被配置成将下行链路通信信号20D分配至不同的输出端口中，再提供到DAS42的下行链路通信路径30D中，进而被分布至多个远程天线单元14(1)至14(N)。
继续参考图3和图4，定向耦合器46还包括第二耦合器端口48(2)。第二耦合器端口48(2)在这个实例中被配置为输出端口。第二耦合器端口48(2)将接收下行链路通信信号20D的一部分20D(2)(在下文称为“下行链路通信信号部分20D(2)”)。然而，第二耦合器端口48(2)被用作输入端口，以便接收来自多个远程天线单元14(1)至14(N)的将提供至双工端口32和基站18的上行链路通信信号20U。就此而言，第二耦合器端口48(2)被耦合至DAS42中的上行链路通信路径30U，以便接收上行链路通信路径30U中的来自多个远程天线单元14(1)至14(N)的上行链路通信信号20U。第二耦合器端口48(2)被耦合至头端上行链路路径电路28U(H)，以便在多个远程天线单元14(1)至14(N)中接收来自远程上行链路路径电路28U(R)的上行链路通信信号20U。定向耦合器46将第二耦合器端口48(2)上接收的上行链路通信信号20U提供至第一耦合器端口48(1)，以便提供至双工端口32和基站18。
继续参考图3和图4，定向耦合器46还包括第三耦合器端口48(N)。第三耦合器端口48(3)在这个实例中被配置为耦合的输出端口。第三耦合器端口48(3)被耦合至DAS42中的下行链路通信路径30D，以便将从双工端口32接收在第一耦合器端口48(1)上的下行链路通信信号20D导向至下行链路通信路径30D，以分布至多个远程天线单元14(1)至14(N)。更具体地，定向耦合器46被配置成将接收在第一耦合器端口48(1)上的下行链路通信信号20D的一部分20D(3)(在下文中为“下行链路通信信号部分20D(3)”)提供至下行链路通信路径30D中的头端下行链路路径电路28D(H)。头端下行链路路径电路28D(H)被配置成将下行链路通信信号部分20D(3)分布至远程天线单元14(1)至14(N)的远程下行链路路径电路28D(R)(1)至28D(R)(N)，以便在它们相应天线24(1)至24(N)上传达。
参考图4，定向耦合器46还包括第四耦合器端口48(4)，因为定向耦合器46在这个实例中是4端口装置。在这个实例中，第四耦合器端口48(4)是隔离端口。施加于第二耦合器端口48(2)的上行链路通信信号20U的功率的一部分将被耦合至第四耦合器端口48(4)。然而，在这个实例中，在这种模式中不使用定向耦合器46。第四耦合器端口48(4)端接有匹配负载50，作为非限制性实例，所述匹配负载可为五十(50)欧姆。
图3和图4中的定向耦合器46被配置成提供大于下行链路通信信号部分20D(2)的功率的下行链路通信信号部分20D(3)的功率，使得多数的下行链路通信信号20D的功率提供在下行链路通信路径30D中，以分布至远程天线单元14(1)至14(N)。下行链路通信信号部分20D(3)的功率由定向耦合器46的耦合因数(C3,1)控制，所述耦合因数被定义为：
C 3 , 1 = - 10 log ( P 3 P 1 ) d B
其中：
P1是第一耦合器端口48(1)上的输入功率；并且
P3是第三耦合器端口48(3)上的输出功率。
继续参考图3和图4，定向耦合器46将第二耦合器端口48(2)上接收的上行链路通信信号20U与第三耦合器端口48(3)隔离。以此方式，来自远程天线单元14(1)至14(N)的远程上行链路路径电路28U(R)的从头端上行链路路径电路28U(H)接收的上行链路通信信号200与提供在下行链路通信路径30D上的第三耦合器端口48(3)上的下行链路通信信号部分20D(3)隔离。如上文所讨论，定向耦合器46提供上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间的频率独立隔离。以此方式，由定向耦合器46提供的隔离不取决于下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙。这可能是尤其重要的，因为随着通信无线电频带针对新的技术而出现的扩展，下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙变得较小。例如，作为非限制性实例，下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙可为十(10)兆赫兹(MHz)或更小。定向耦合器46可使用简单的低成本SMT组件在交叉频带上提供足够隔离(例如，高于15dB)而不需要笨重、昂贵的双工器，甚至在上行链路通信信号20U和下行链路通信信号20D频率接近的情况下也是如此。
定向耦合器46可提供来在上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间提供例如至少大致十五(15)分贝(dB)或更大的隔离。在上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间提供隔离可能对图3中的DAS42来说尤其重要，以便支持下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙较小(例如，<＝10MHz)的通信服务。另外，泄漏到下行链路通信路径30D中的上行链路通信信号会使下行链路通信信号部分20D(3)失真，并且甚至增加下行链路通信信号部分20D(3)的振荡。定向耦合器46的第二耦合器端口48(2)与第三耦合器端口48(3)之间的隔离水平(I3,2)也可被定义为在第三耦合器端口48(3)上的下行链路通信信号部分20D(3)的输出功率与在第二耦合器端口48(2)上的上行链路通信信号20U的输入功率之间的功率比率，如下：
I 3 , 2 = - 10 log ( P 3 P 2 ) d B
其中：
P3是第三耦合器端口48(3)上的输出功率；并且
P2是第二耦合器端口48(2)上的输入功率。
定向耦合器46的第二耦合器端口48(2)与第三耦合器端口48(3)之间的隔离水平也可被定义为耦合比率或耦合因数(如以上C3,1所示)和定向耦合器46的方向性的总和。定向耦合器46的方向性直接涉及被提供至定向耦合器46的隔离，所述方向性可如下定义：
D 3 , 4 = - 10 log ( P 4 P 3 ) = - 10 log ( P 4 P 1 ) + 10 log ( P 3 P 1 ) d B
其中：
P3是第三耦合器端口48(3)上的输出功率；并且
P4是第四耦合器端口48(4)上的输出功率。
可能需要提供定向耦合器46的尽可能高的方向性。方向性不可直接测量，并按定向耦合器46的隔离与耦合因数的差来计算，如下：
D3，4＝I4，1-C3，1dB
继续参考图3和图4，虽然隔离电路44的定向耦合器46提供上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间的隔离，但是还需要在下行链路通信信号20D与上行链路通信路径30U之间提供隔离。然而，如上所述并如图3和4中所示出，定向耦合器46的第二耦合器端口48(2)接收下行链路通信信号部分20D(2)。如果不隔离，那么这个下行链路通信信号部分20D(2)将被提供在上行链路通信路径30U中，从而将使头端上行链路路径电路28U(H)中的上行链路通信信号20U失真，所述上行链路通信信号20U是由远程天线单元14(1)至14(N)从上行链路通信信号20U(1)至20U(N)合并。因此，在这个实例中，图3中的DAS42中的隔离电路44还包括循环器52。在这个实例中，循环器52充当单向隔离装置，从而允许以最小衰减或减小的衰减将上行链路通信信号20U从第二耦合器端口48(2)导向至定向耦合器46，同时显著衰减从定向耦合器46导向至第二耦合器端口48(2)的下行链路通信信号部分20D(2)。还需要将来自下行链路通信信号20D的上行链路通信路径30D与图3中的DAS42中的基站18隔离，因为下行链路通信信号20D的功率可使上行链路通信路径30U中的头端上行链路路径电路28U(H)和远程上行链路路径电路28U(R)过载。例如，作为非限制性实例，由基站提供的下行链路通信信号20D的功率可为十(10)瓦特(W)。
继续参考图3和图4，在这个实例中，循环器52是无源非互易三端口装置，其中进入任何端口的射频信号仅轮流发射至新的端口。例如，参考图4，循环器52包括第一循环器端口54(1)。第一循环器端口54(1)被耦合至上行链路通信路径30U，以便接收来自头端上行链路路径电路28U(H)的上行链路通信信号20U。循环器52还包括第二循环器端口54(2)。第二循环器端口54(2)被耦合至定向耦合器46的第二耦合器端口48(2)。循环器52被配置成将第一循环器端口54(1)上的所接收的上行链路通信信号20U提供至第二循环器端口54(2)，以便提供至定向耦合器46的第二耦合器端口48(2)。以此方式，定向耦合器46可将第二耦合器端口48(2)上的所接收的上行链路通信信号20U提供至第一耦合器端口48(1)，以便提供至双工端口32。循环器52还配置成衰减第二循环器端口54(2)中接收的下行链路通信信号部分20D(2)，因为循环器52被配置成将所接收的下行链路通信信号部分20D(2)传送至第三循环器端口54(3)，所述第三循环器端口未耦合至上行链路通信路径30D。以此方式，循环器52提供下行链路通信信号20D与上行链路通信路径30U之间的隔离。
图5是示出在图3中的DAS42中的下行链路通信路径与上行链路通信路径之间的示例性环路增益和隔离计算的示意图。如图所示，在这个实例中，在上行链路通信路径30U中从定向耦合器46提供至远程天线单元14处的上行链路输入端56的最大增益是11dB。在这个实例中，在下行链路通信路径30D中从定向耦合器46提供至远程天线单元14处的下行链路输出端58的最大增益是28dB。如上文所讨论，定向耦合器46可操作地在来自上行链路通信路径30U的上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间提供至少大致15dB或更大的隔离。因此，在这个实例中，总上行链路输入端56与下行链路输出端58隔离是-1dB，这是根据提供在上行链路通信路径30U中的11dB最大增益+提供在下行链路通信路径30D中的28dB最大增益(在这个实例中是28dB)-40dB定向耦合器46隔离而得出的。在这个实例中，可通过使用上行链路带通滤波器和下行链路带通滤波器来提供另一20dB隔离，所述带通滤波器在上行链路通信信号20U和下行链路通信信号20D的交叉区域中具有频带外抑制，因此提供-21dB隔离(即，-1dB-21dB)。
使用图3中的隔离电路44的DAS42可提供在任何所需环境中。例如，DAS42可部署在室内。为了进一步示例性示出DAS42可如何部署在室内，提供图6。图6是使用DAS42的建筑基础设施60的部分示意剖切视图。建筑基础设施60大体表示可部署有DAS42的任何类型的建筑。如先前关于图3所讨论，DAS42并入有头端单元16以向例如建筑基础架构60内的覆盖区域提供各种类型的通信服务。
提供在本文中公开的隔离电路中的定向耦合器可提供为3端口或4端口耦合器。定向耦合器的方向性可提供至所需的任何dB水平，作为非限制性实例，如提供至-23dB。定向耦合器可配置成导向所需任何频率范围中的无线电频率信号，作为非限制性实例，所述频率范围为700至1000MHz。定向耦合器的特性阻抗可设计成任何所需阻抗，作为非限制性实例，所述阻抗如五十(50)欧姆。定向耦合器可设计来在所需温度范围内操作，作为非限制性实例，所述温度范围如-55摄氏度至125摄氏度。
例如，如下文中更详细地讨论，在这个实施方式中，DAS42被配置成接收下行链路通信信号20D并将下行链路通信信号20D分布至远程天线单元14。例如，如果DAS42是如图6所示的基于光纤的DAS，那么下行链路通信信号20D经由光纤62以点对多点配置分布至多个远程天线单元14。在这个实施方式中，DAS42可例如为室内分布式天线系统(IDAS)，以在建筑基础设施60内部提供无线服务。举例来说，这些无线信号可包括蜂窝服务、如RFID跟踪的无线服务、无线保真性(WiFi)、局域网(LAN)、WLAN、公共安全性、无线建筑自动化和它们的组合。
继续参考图6，在这个实施方式中，建筑基础设施60包括第一(地面)楼层64、第二楼层66和第三楼层68。楼层64、66、68由头端单元16通过主分布框架70提供服务，以在建筑基础设施60中提供天线覆盖区域72。为了简单图示，图6中仅示出楼层64、66、68的顶板。在示例性实施方式中，主电缆74具有许多不同区段，所述不同区段有助于大量远程天线单元14在建筑基础设施60中的放置。每一远程天线单元14继而在天线覆盖区域72中为其自身覆盖区域提供服务。主电缆74可包括例如上升电缆76，所述上升电缆承载去往和来自头端单元16的所有下行链路光纤和上行链路光纤62。上升电缆76可通过互连单元(ICU)78引导。ICU78可提供为电源(未示出)的部分或与电源(未示出)分离。ICU78也可配置成通过提供在阵列电缆80或作为其他实例的尾部电缆或家用栓系电缆内部的电力线(未示出)向远程天线单元14提供电力，并且利用光纤62分布至远程天线单元14。
主电缆74允许多个光纤电缆82分布遍及建筑基础设施60(例如，固定至每一楼层64、66、68的顶板或其他支撑表面)，以提供用于第一楼层64、第二楼层66和第三楼层68的天线覆盖区域72。在示例性实施方式中，头端单元16位于建筑基础设施60内(例如，位于储藏室(closet)或控制室中)，而在另一示例性实施方式中，头端单元16可位于建筑基础设施60外部的远程位置处。可由第二方(如蜂窝服务提供方)提供的基站18通过双工端口32来连接至头端单元16，如先前所讨论。基站18是任何站或信号源，所述站或信号源向头端单元16提供下行链路通信信号20D并且可从头端单元16接收回程上行链路通信信号20U。
本文中公开的实施方式包括各种步骤。本文中公开的实施方式的步骤可由硬件组件形成或可体现在机器可执行指令中，所述机器可执行指令可用于致使利用所述指令编程的通用处理器或专用处理器执行所述步骤。或者，所述步骤可由硬件和软件的组合执行。
本文中公开的实施方式可提供为计算机程序产品或软件，所述计算机程序产品或软件可包括存储有指令的机器可读介质(或计算机可读介质)，所述指令可用于对计算机系统(或其他电子装置)编程，以执行根据本文中公开的实施方式的过程。机器可读介质包括用于存储或传输呈可由机器(例如，计算机)读取的形式的信息的任何机制。例如，机器可读介质包括：机器可读存储介质(例如，ROM、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存存储装置等等)；机器可读传输介质(电气、光学、声学或其他形式的传播信号(例如，载波、红外线信号、数字信号等))；等等。
除非另外明确陈述并且如从先前论述显而易见，否则应当了解，在本说明书全文中，利用如“处理”、“计算”、“确定”、“显示”等术语来进行的讨论涉及计算机系统或类似电子计算装置的动作和过程，所述计算机系统或类似电子计算装置将计算机系统的寄存器内表示为物理(电子)量的数据和存储内容操纵并变换成计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示装置内的物理量。
本文中提出的算法和显示器并非固有地指代任何具体的计算机或其他设备。各种系统可根据本文中的教导而与程序一起使用，或所述系统可表明对建构用于执行所需方法步骤的更多专用设备来说是方便的。用于这些系统中的各种系统的所需结构将从以上描述清楚。另外，本文所述实施方式并未参考任何具体编程语言进行描述。应当了解，各种编程语言可用于实施如本文所述的实施方式的教导。
本领域的技术人员将进一步了解，结合本文中公开的实施方式描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法可被实现为电子硬件、存储在存储器上的指令或被实现在另一计算机可读介质中，并且由处理器或其他处理装置或两者的组合来执行。举例来说，本文所述的分布式天线系统的组件可用于任何电路、硬件组件、集成电路(IC)或IC晶片。本文中公开的存储器可为任何类型和大小的存储器，并且可被配置成存储所需的任何类型的信息。为清楚地说明这种可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路和步骤已在上文大体上就它们的功能性来描述。此类功能性如何实现要取决于具体应用、设计选择和/或施加于整个系统的设计约束条件。技术人员可针对每一具体应用以不同方式实现所描述的功能性，但是此类实施方式决策不应被解释为致使偏离本实施方式的范围。
结合本文中公开的实施方式的各种说明性逻辑块、模块和电路可利用以下各项来实现或执行：处理器、数字信号处理器(DSP)、特殊应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或其任何组合，它们都被设计来执行本文所述的功能。此外，控制器可为处理器。处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实现为计算装置的组合(例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一或多个微处理器，或任何其他的此类配置)。
本文中公开的实施方式可体现在硬件和存储在硬件中的指令中，并且可例如驻留在RAM、闪存存储器、ROM、电可编程ROM(EPROM)、电可擦可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其他形式的计算机可读介质中。示例性存储介质被耦合至处理器，使得处理器可从存储介质读取信息并且将信息写入到存储介质。在替代方案中，存储介质可整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在远程站中。在替代方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在远程站、基站或服务器中。
本文中的任何示例性实施方式中描述的操作步骤可以与所说明的顺序不同的许多顺序执行。此外，单个操作步骤中描述的操作可实际上在许多不同步骤中执行，并且一或多个操作步骤可以组合。
除非另外明确说明，否则决不意图将本文中阐述的任何方法解释为要求以特定顺序来执行所述方法的步骤。因此，在方法权利要求没有实际叙述方法的步骤所遵循的顺序或在权利要求书或说明书中没有另外具体陈述各步骤将限于特定顺序的情况下，决不意图对任何特定顺序做出推断。
本领域的技术人员将会清楚，可在不脱离本发明的精神或范围的情况下做出各种修改和变化。由于本领域的技术人员可想到并入有本发明的精神和实质的所公开的实施方式的修改、组合、子组合和变化，因此本发明应理解为包括所附权利要求书和其等效物范围内的一切事物。

Claims (16)

1.一种用于提供分布式天线系统(DAS)中的双工端口的频率独立隔离的隔离电路，所述隔离电路包括：
定向耦合器，所述定向耦合器包括：
第一耦合器端口，所述第一耦合器端口被配置成耦合至DAS的双工端口以接收下行链路通信信号，所述双工端口被配置成提供双工下行链路通信信号和上行链路通信信号；
第二耦合器端口，所述第二耦合器端口被配置成耦合至所述DAS中的上行链路通信路径，以便接收所述上行链路通信路径中的上行链路通信信号并且接收所述第一耦合器端口接收的所述下行链路通信信号的第一部分；以及
第三耦合器端口，所述第三耦合器端口被配置成耦合至所述DAS中的下行链路通信路径，以便将从所述双工端口接收在所述第一耦合器端口上的所述下行链路通信信号的第二部分导向至所述下行链路通信路径；
所述定向耦合器被配置成将接收在所述第二耦合器端口上的上行链路通信信号与所述第三耦合器端口隔离，以便将所述上行链路通信信号与所述下行链路通信信号中的被导向至所述第三耦合器端口的所述第二部分隔离；以及
至少一个循环器，所述循环器包括：
第一循环器端口，所述第一循环器端口被配置成耦合至所述DAS中的所述上行链路通信路径，以从所述上行链路通信路径接收所述上行链路通信信号；
第二循环器端口，所述第二循环器端口被耦合至所述定向耦合器的所述第二耦合器端口；以及
所述至少一个循环器被配置成：
提供接收在所述第一循环器端口上的所述上行链路通信信号，所述上行链路通信信号将提供至所述第二循环器端口，以提供至所述定向耦合器的所述第二耦合器端口；以及
衰减接收在所述第二循环器端口中的所述下行链路通信信号的所述第一部分。
2.根据权利要求1所述的隔离电路，其特征在于，所述定向耦合器进一步配置成将接收在所述第二耦合器端口上的所述上行链路通信信号与所述DAS的所述下行链路通信路径隔离。
3.根据前述权利要求中任一项所述的隔离电路，其特征在于，所述定向耦合器被配置成在所述上行链路通信信号与所述下行链路通信信号中的被导向至所述第三耦合器端口的所述第二部分之间提供至少约15分贝(dB)隔离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的隔离电路，其特征在于，所述定向耦合器进一步包括第四耦合器端口，所述第四耦合器端口被连接至匹配负载。
5.根据前述权利要求中任一项所述的隔离电路，其特征在于，所述至少一个循环器进一步配置成衰减提供在所述DAS的所述上行链路通信路径上的所述第二循环器端口中接收的所述下行链路通信信号。
6.根据前述权利要求中任一项所述的隔离电路，其特征在于，所述至少一个循环器包括串联连接的多个循环器。
7.一种频率独立隔离分布式天线系统(DAS)中的双工端口的方法，所述方法包括：
在定向耦合器的第一耦合器端口上接收来自DAS的双工端口的下行链路通信信号；
将所述第一耦合器端口上的所接收的下行链路通信信号的第一部分导向至所述定向耦合器的第二耦合器端口；
将所述第一耦合器端口上的所接收的下行链路通信信号的第二部分导向至所述定向耦合器的第三耦合器端口；
将接收在所述定向耦合器的所述第二耦合器端口上的上行链路通信信号与所述第三耦合器端口隔离，以便将所述上行链路通信信号与所述下行链路通信信号中的被导向至所述第三耦合器端口的所述第二部分隔离；以及
在至少一个循环器中的第一循环器端口上接收来自所述DAS中的上行链路通信路径的所述上行链路通信信号；
将所述第一循环器端口上的所接收的上行链路通信信号导向至所述至少一个循环器的第二循环器端口，所述第二循环器端口被耦合至所述第二耦合器端口；以及
衰减所述第二循环器端口上的所接收的下行链路通信信号的所述第一部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：将接收在所述第二耦合器端口上的所述上行链路通信信号与所述DAS的所述下行链路通信路径隔离。
9.根据权利要求7和8中任一项所述的方法，其进一步包括：衰减提供在所述DAS的所述上行链路通信路径上的所述第二循环器端口中接收的所述下行链路通信信号。
10.一种分布式天线系统(DAS)，所述DAS包括：
头端单元，所述头端单元包括：
多个头端下行链路路径电路，所述多个头端下行链路路径电路各自提供在多个下行链路通信路径中的下行链路通信路径中，所述多个头端下行链路路径电路各自被配置成接收下行链路通信路径中的来自双工端口的下行链路通信信号，并且将所接收的下行链路通信信号提供至多个远程天线单元中的至少一个远程天线单元；
多个头端上行链路路径电路，所述多个头端上行链路路径电路各自提供在多个上行链路通信路径中的上行链路通信路径中，所述多个头端上行链路路径电路各自被配置成接收上行链路通信路径中的来自所述多个远程天线单元中的远程天线单元的上行链路通信信号，并且将所接收的上行链路通信信号提供至所述双工端口；
所述多个远程天线单元，每个远程天线单元包括：
至少一个天线；
远程下行链路路径电路，所述远程下行链路路径电路提供在所述多个下行链路通信路径中的至少一个下行链路通信路径中，所述远程下行链路路径电路被配置成接收所述至少一个下行链路通信路径中的来自所述多个头端下行链路路径电路中的至少一个头端下行链路路径电路的下行链路通信信号，并且经由所述至少一个天线将所接收的下行链路通信信号无线发射至至少一个客户端装置；
远程上行链路路径电路，所述远程上行链路路径电路提供在上行链路通信路径中，所述远程上行链路路径电路被配置成无线接收所述上行链路通信路径中的来自至少一个客户端的所述至少一个天线的上行链路通信信号，并且在所述上行链路通信路径上将所接收的上行链路通信信号提供至头端上行链路路径电路以便提供至所述双工端口；以及
隔离电路，所述隔离电路被配置成：
在定向耦合器的第一耦合器端口上接收来自所述双工端口的所述下行链路通信信号；
将所述第一耦合器端口上的所接收的下行链路通信信号的第一部分导向至所述定向耦合器的耦合至所述多个上行链路通信路径的第二耦合器端口；
将所述第一耦合器端口上的所接收的下行链路通信信号的第二部分导向至所述定向耦合器的耦合至所述下行链路通信路径的第三耦合器端口；
将所述定向耦合器的所述第二耦合器端口上接收的所述上行链路通信信号与所述第三耦合器端口隔离，以便将所述上行链路通信信号与所述下行链路通信信号中的被导向至所述第三耦合器端口的所述第二部分隔离；
在至少一个循环器中的第一循环器端口上接收来自所述多个上行链路通信路径上的所述多个远程天线单元中的每一个的上行链路通信信号；
将所述第一循环器端口上的所接收的上行链路通信信号导向至所述至少一个循环器的第二循环器端口，所述第二循环器端口被耦合至所述第二耦合器端口；以及
衰减在所述第二循环器端口上的所接收的下行链路通信信号的所述第一部分。
11.根据权利要求10所述的DAS，其特征在于，所述定向耦合器进一步配置成将所述第二耦合器端口上接收的所述上行链路通信信号与所述DAS的所述下行链路通信路径隔离。
12.根据权利要求10和11中任一项所述的DAS，其特征在于，所述至少一个循环器进一步配置成衰减提供在所述DAS的所述上行链路通信路径上的所述第二循环器端口中接收的所述下行链路通信信号。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的DAS，其进一步包括：
至少一个下行链路光纤介质，所述下行链路光纤介质提供在所述下行链路通信路径中，以将所述下行链路通信信号从所述头端单元运载至所述多个远程天线单元；以及
至少一个上行链路光纤介质，所述上行链路光纤介质提供在所述上行链路通信路径中，以将所述上行链路通信信号从所述多个远程天线单元运载至所述头端单元。
14.根据权利要求13所述的DAS，其特征在于，
所述至少一个下行链路光纤介质包括多个下行链路光纤，所述多个下行链路光纤提供用于所述下行链路通信路径中的所述多个远程天线单元中的每个，以将所述下行链路通信信号从所述头端单元运载至所述远程天线单元；并且
所述至少一个上行链路光纤介质包括多个上行链路下行链路光纤，所述多个上行链路下行链路光纤提供用于所述上行链路通信路径中的所述多个远程天线单元中的每个，以将所述上行链路通信信号从所述多个远程天线单元运载至所述头端单元。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的DAS，其特征在于，所述多个远程天线单元中的远程天线单元与所述第一耦合器端口之间的所述隔离为约-1dB。
16.根据权利要求10至14中任一项所述的DAS，其特征在于，所述多个远程天线单元中的远程天线单元与所述第一耦合器端口之间的所述隔离为约-21dB。
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