CN106899340A - 中继器系统及其控制信号方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种中继器系统及其控制信号方法。此中继器系统包括从端装置、缆线及主端装置。从端装置包括从端天线。缆线耦接此从端装置。而主端装置耦接此缆线，且包括主端天线。从端装置通过从端天线或主端装置通过主端天线接收射频信号。主端装置或从端装置将所接收的射频信号降频成中频信号，并通过缆线传送中频信号至相对的从端装置或主端装置。主端装置或从端装置对中频信号经过缆线所产生的失真进行补偿，并将补偿的中频信号升频以还原成射频信号，且通过对应的主端天线或从端天线传送射频信号。本发明能够有效还原信号，进而提升信号质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号控制技术，尤其涉及一种中继器系统及其控制信号方法。
背景技术
随通信技术快速发展，各类使用者设备(User Equipment；UE)(例如，移动电话、平板计算机、笔记本电脑等)皆会采用诸如第二代(2G)、第三代(3G)及第四代(4G)等无线通信系统，以连接至因特网(Internet)或进行通话。无线射频(Radio Frequency；RF)信号自基地台(Base Station；BS)发射后在空中接口传播，且对应的接收端可接收此RF信号并进一步处理。RF信号自BS发射后会随着传播距离增长而成比例递减，此等现象称为信号路径损耗(Path Loss)。即使接收端距离BS并不遥远，但若位于遮蔽物极多的位置(例如，地下室或信号死角处)，同样会造成接收不到RF信号的问题。因此，布建网络中间单体设备(即，中继器(Repeater))，可将所接收到的信号增强再发送出去。如此一来，RF信号的传播距离可以被延伸，以使得UE能在更多的地方被服务。换句而言，无线网络的信号覆盖率将被增加。
现有的中继器可以解决上述问题，且达成将无线网络信号延伸到原先单靠BS传送不到的区域。然而，中继器本身的硬件设计上，仍存在许多尚未克服的问题。举例而言，图1为现有一体式无线中继器的示意图。请参照图1，中继器100的施主天线(donor antenna)110接收来自BS 10的信号，此信号经中继器100放大后由服务天线(service antenna)120送出，以让UE 20接收而获得网络服务。
为了让中继器有效延伸信号传播距离，势必需要有较大增益来放大信号。然而，若一般一体式中继器的电路增益过大，则会因为接头漏波以及发射与接收天线间隔离度不够，从而造成振荡回声(Echo)响应，进而让原始信号增益不稳定，且影响下行信号质量。而在上行链路亦会发生同样效应。
为了让中继器有效延伸信号传播距离，势必需要有较大增益来放大信号。然而，若一般一体式中继器的电路增益过大，则会因为接头漏波以及发射与接收天线间隔离度不够，从而造成振荡回声(Echo)响应，进而让原始信号增益不稳定，且影响下行信号质量。而在上行链路亦会发生同样效应。
目前常用来解决此振荡回声响应的方法，其主要是将RF信号降频(frequency downward conversion)转换成中频(Intermediate Frequency；IF)信号，再利用数字化方式解决。然而，将信号数字化再处理的方法，除了增加电路设计的复杂度及成本之外，亦会降低所欲传播信号的质量。
另一方面，图2为一体式中继器的示意图。请参照图2，若一体式中继器200要将放大后的信号延伸到室内有阻隔的区域(例如，室内隔间或地下室)，则势必需要自中继器200连接一条缆线210以延伸至所欲覆盖的区域，由服务天线230将信号发送出去。而自服务天线230到中继器200间增加的缆线损耗，将会降低整体中继器系统的上行链路接收灵敏度以及下行信号的输出功率，进而限缩覆盖范围。同样道理，若将一体式中继器200安装在BS所传送信号较弱的地方，则为了取得较强BS信号，势必需要自中继器连接一条缆线250至户外中容易取得较强BS信号的位置来装设施主天线270。如此，便会额外增加缆线损耗，从而降低中继系统下行链路的信号质量。
外接延伸缆线来装设施主天线以取得较强BS信号，或者为了避开环境遮蔽而延伸缆线来装设服务天线，从而造成下行链路信号质量降低或上行链路接收灵敏度降低，此等状况为目前一体式中继器所无法解决的缺点。此外，目前的中继器大多仅提供单一行动网络系统或单一频段的服务，若对于同时需要建置多个行动网络系统、多个频段服务的区域，则需额外的硬件以及人工的多次安装，从而相对增加建置成本。
发明内容
本发明提供一种中继器系统及其控制信号方法，其主端装置及从端装置将其接收的射频信号转换成中频(IF)信号，并通过耦接的缆线传递中频信号至相对的从端装置或主端装置，从而有效解决现有一体式中继器的缺陷。
本发明提出一种中继器系统，其包括从端装置、缆线及主端装置。从端装置包括从端天线。缆线耦接此从端装置。而主端装置耦接此缆线，且包括主端天线。从端装置通过从端天线或主端装置通过主端天线接收射频信号。主端装置或从端装置将射频信号降频成中频信号，并通过缆线传送中频信号至相对的从端装置或主端装置。主端装置或从端装置对中频信号经过缆线所产生的失真(distortion)进行补偿，将补偿的中频信号升频以还原成射频信号，且通过对应的主端天线或从端天线传送射频信号。
在本发明的一实施例中，上述的从端装置通过从端天线接收射频信号中的第一射频信号，且将第一射频信号降频成中频信号中的第一中频信号，并通过缆线传送第一中频信号至主端装置。而主端装置对第一中频信号经过缆线所产生的失真进行补偿，并将补偿的第一中频信号升频以还原成第一射频信号，且通过主端天线传送第一射频信号。而上述的主端装置通过主端天线接收射频信号中的第二射频信号，且将第二射频信号降频成中频信号中的第二中频信号，并通过缆线传送第二中频信号至从端装置。而从端装置对第二中频信号经过缆线所产生的失真进行补偿，并将补偿的第二中频信号升频，以还原成第二射频信号，且通过从端天线传送第二射频信号。
在本发明的一实施例中，上述经过缆线所产生的失真包括损耗。而从端装置及主端装置中至少一个包括损耗补偿电路。此损耗补偿电路分别对中频信号经过缆线所产生的损耗进行补偿。
在本发明的一实施例中，上述经过缆线所产生的失真包括频率响应变化。而从端装置及主端装置中至少一个包括频率等化电路。此频率等化电路分别对中频信号经过缆线所产生的频率响应变化进行补偿。
在本发明的一实施例中，上述的主端装置及从端装置分别包括先导(pilot)电路及损耗检测电路的其中一个。而此先导电路将先导信号通过缆线传送至损耗检测电路，且损耗检测电路依据先导信号经过缆线所产生的失真调整损耗补偿电路及频率等化电路。
在本发明的一实施例中，上述的主端装置及从端装置分别包括参考时脉还原电路及参考信号产生器的其中一个。而参考时脉还原电路取得来自参考信号产生器的第一参考信号，且参考时脉还原电路依据第一参考信号产生第二参考信号。而此第一参考信号同步于第二参考信号，且第一参考信号及第二参考信号为降频处理及升频处理中参考时脉的依据。
在本发明的一实施例中，上述的参考时脉还原电路包括滤波器以及锁相回路电路。滤波器对第一参考信号进行滤波。锁相回路电路将滤波的第一参考信号转换成第二参考信号。
在本发明的一实施例中，上述的从端装置、主端装置及缆线中至少一个接收电源。
在本发明的一实施例中，上述的从端装置包括M个子从端模块，且各M个子从端模块分别包括数个从端天线其中一个。主端装置包括M个子主端模块，且各M个子主端模块分别包括数个主端天线其中一个。这些M个子从端模块及对应的那些M个子主端模块分别支持不同标准的无线系统，且M为正整数。各M个子从端模块分别将第一射频信号降频成第一中频信号，且对应的各M个子主端模块分别对通过缆线接收的第一中频信号补偿并还原成第一射频信号。各M个子主端模块分别将第二射频信号降频成第二中频信号，且对应的各M个子从端模块分别对通过缆线接收的第二中频信号补偿并还原成第二射频信号。
在本发明的一实施例中，上述的各M个子主端模块及各M个子从端模块分别包括第一信号检测电路、耦接的第一位准判断电路、第二信号检测电路及耦接的第二位准判断电路。若第一信号检测电路检测到第一射频信号或第二射频信号的进入，则第一位准判断电路致能第一射频放大器及第一中频放大器其中之一或其组合。而若第二信号检测电路检测到第一中频信号或第二中频信号的进入，则第二位准判断电路致能第二中频放大器及第二射频放大器其中之一或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的从端装置包括第一复用器，且主端装置包括第二复用器。第一复用器及第二复用器通过缆线连接。第一复用器将第一中频信号通过缆线传送至第二复用器，且将通过缆线接收的第二中频信号传送至那些M个子从端模块其中一个。而第二复用器将第二中频信号通过缆线传送至第一复用器，且将通过缆线接收的第一中频信号传送至那些M个子主端模块其中一个。
本发明提出一种控制信号方法，其适用于中继器系统。此中继器系统包括从端装置、缆线及主端装置。而控制信号方法包括下列步骤：(a)判断从端装置中的从端天线或主端装置中的主端天线是否接收到射频信号；(b)反应于接收到射频信号，将射频信号降频成中频信号；(c)通过缆线传送中频信号至相对的从端装置或主端装置；(d)反应于接收到中频信号，对中频信号经过缆线所产生的失真进行补偿；(e)补偿的中频信号升频以还原成射频信号；(f)通过相对的从端天线或主端天线传送射频信号。
在本发明的一实施例中，上述经过缆线所产生的失真包括损耗及频率响应变化，而(d)对中频信号经过缆线所产生的失真进行补偿包括下列步骤：(d1)对中频信号经过缆线所产生的损耗及频率响应变化进行补偿。
在本发明的一实施例中，上述(d)对中频信号经过缆线所产生的失真进行补偿之前，还包括下列步骤：(d2)通过主端装置或从端装置经由缆线传送先导信号至相对的从端装置或主端装置；(d3)反应于接收到先导信号，依据先导信号经过缆线所产生的失真调整对于损耗及频率响应变化的补偿。
在本发明的一实施例中，上述(b)将射频信号降频成中频信号之前，还包括下列步骤：(b1)通过主端装置或从端装置经由缆线传送第一参考信号至相对的从端装置或主端装置；(b2)反应于接收到第一参考信号，依据第一参考信号产生第二参考信号。而此第一参考信号同步于第二参考信号，且第一参考信号及第二参考信号为降频处理及升频处理中参考时脉的依据。
在本发明的一实施例中，上述方法还包括下列步骤：(g)通过从端装置、主端装置及缆线中至少一个接收电源。
基于上述，本发明实施例所提出的中继器系统及其控制信号方法，其通过缆线传递射频信号经主端装置或从端装置降频处理的中频信号，并通过相对的从端装置或主端装置将中频信号还原成射频信号。藉此，本发明实施例便能有效解决现有一体式中继器的缺陷。此外，本发明实施例更对中频信号经过缆线所产生的失真进行补偿，进而提升信号质量。另一方面，本发明实施例亦适用于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output；MIMO)架构，且架构中的各子主端模块及对应的各子从端模块可支持不同行动网络系统，从而提供支持多系统且多频段的网络服务。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为现有一体式无线中继器的示意图；
图2为一体式中继器的示意图；
图3是依据本发明一实施例说明中继器系统的示意图；
图4是依据本发明一实施例说明单输入单输出架构的中继器系统的组件方框图；
图5是依据本发明一实施例说明参考时脉还原电路的组件方框图；
图6是依据本发明另一实施例说明单输入单输出架构的中继器系统的组件方框图；
图7是依据本发明一实施例说明中继器系统的组件方框图；
图8是依据本发明另一实施例说明中继器系统的组件方框图；
图9为依据本发明一实施例的中继器系统的控制信号方法的流程图。
附图标记：
10：基地台
20：使用者设备
100、200：一体式中继器
110、270：施主天线
120、230：服务天线
210、250、330、430、630、730、830：缆线
300、400、600、700、800：中继器系统
310、410、610、710、810：从端装置
311、411、711、7112、811、8112、8113、8114：从端天线
412、452、712、752、812、852：控制组件
413、713、813、453、753、853：复用器
415、715、7152、815、8152、8153、8154：子从端模块
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415_2、715_2、7152_2、455_2、755_2、7552_2：降频模块
415_21、715_21、7152_21、415_37、715_37、7152_37、455_21、755_21、7552_21、455_37、755_37、7552_37：射频放大器
415_23、715_23、7152_23、415_33、715_33、7152_33、455_23、755_23、7552_23、455_33、755_33、7552_33：本地振荡器
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415_3、715_3、7152_3、455_3、755_3、7552_3：升频模块
415_6、715_6、7152_6、455_6、755_6、7552_6：损耗补偿电路
415_7、715_7、7152_7、455_7、755_7、7552_7：频率等化电路
415_8、715_8、7152_8、455_8、755_8、7552_8：下行信号检测电路
415_9、715_9、7152_9、455_9、755_9、7552_9：下行位准判断电路
415_10、715_10、7152_10、455_10、755_10、7552_10：上行信号检测电路
415_11、715_11、7152_11、455_11、755_11、7552_11：上行位准判断电路
417、717、817：损耗检测电路
418、718、818：参考时脉还原电路
418_1：带通滤波器
418_5：锁相回路电路
418_51：相位比较器
418_53：低通滤波器
418_55：振荡器
418_57：耦合器
419、640、719、7192、740、819、8192、8193、8194、459、759、7592、859、8592、8593、8594：电源模块
350、450、650、750、850：主端装置
351、451、751、7512、851、8512、8513、8514：主端天线
455：子主端模組
457、757、857：先导电路
RF1～RF8：射频信号
IF1～IF8：中频信号
AC：交流电源
ACIN：交流电源输入
DC：直流电源
MR：主端参考信号
SR：从端参考信号
具体实施方式
图3是依据本发明一实施例说明中继器系统的示意图。请参照图3，中继器系统300包括从端装置310、缆线330及主端装置350。主端装置350具有主端天线351(或称服务天线(service antenna))，且通过主端天线351为使用者设备20提供网络服务。主端装置350及从端装置310之间通过缆线330连接，藉以隔离主端装置350及从端装置310，从而避免电路震荡回声响应的现象。而从端装置310具有从端天线311(或称施主天线(donor antenna))，且通过从端天线311收发来自基地台10的信号。有此可知，本实施例的中继器系统300有别于现有一体式中继器，其可通过一条缆线330来延伸无线信号。
在本实施例中，从端装置310通过从端天线311或主端装置350通过主端天线351接收(来自使用者设备20或基地台10的)射频信号。主端装置350或从端装置310将射频信号降频成中频信号，并通过缆线330传送中频信号至相对的从端装置310或主端装置350(即，主端装置350传送至从端装置310，或从端装置310传送至主端装置350)。主端装置350或从端装置310对中频信号经过缆线330所产生的失真进行补偿，将相对的从端装置310或主端装置350所提供(即，主端装置350是由从端装置310所提供，或从端装置310是由主端装置350所提供)用于升频处理或降频处理的参考时脉还原，并基于还原后的参考时脉将补偿的中频信号升频以还原成射频信号，且通过对应的主端天线351或从端天线311(即，主端装置350通过主端天线351，或从端装置310通过从端天线311)传送射频信号(至基地台10或使用者设备20)。
在一实施例中，经过缆线330所产生的失真包括损耗。而从端装置310及主端装置350中至少一个包括损耗补偿电路。例如，针对上、下行链路的损耗补偿电路可分别设置于从端装置310及主端装置350，亦可一同设置于从端装置310或主端装置350。此损耗补偿电路分别对中频信号经过缆线330所产生的损耗进行补偿。此外，各损耗补偿电路例如是包括可变增益放大器及可变衰减器其中之一或其组合。藉此，中频信号不会因为不同缆线330布建长度而造成不同的增益，从而避免信号质量下降或输出功率不够的问题，进而提升或维持覆盖范围。需说明的是，上行链路代表自主端装置350至从端装置310，且下行链路代表自从端装置310至主端装置350。
在另一实施例中，经过缆线330所产生的失真包括频率响应变化。而从端装置310及主端装置350中至少一个包括频率等化电路。例如，针对上、下行链路的频率等化电路可分别设置于从端装置310及主端装置350，亦可一同设置于从端装置310或主端装置350。此频率等化电路分别对中频信号经过缆线330所产生的频率响应变化进行补偿。此外，各频率等化电路至少包括一路或多路开关及一组或多组不同频率响应的均衡器(equalizer)。藉此，可针对不同中频信号的频率响应变化进行补偿，以让射频信号强度能够维持一致。
再一实施例中，主端装置350及从端装置310分别包括先导(pilot)电路及损耗检测电路的其中一个。即，主端装置350设置先导电路且从端装置310设置损耗检测电路，或者是从端装置310设置先导电路且主端装置350设置损耗检测电路。而此先导电路将先导信号通过缆线330传送至损耗检测电路，且损耗检测电路依据先导信号经过缆线所产生的失真调整损耗补偿电路及频率等化电路。此外，先导电路例如可用软件控制先导信号的参数(例如，频率、功率、触发条件等)。先导信号可能分别符合不同通信系统标准(例如，全球行动通信系统(Global System for Mobile Communications；GSM)、宽带分码多任务系统(wideband code division multiplex access；WCDMA)或长期演进(long term evolution；LTE)等)。先导电路可周期性地通过缆线330发送先导信号，而损耗检测电路可针对先导信号来判别缆线330的损耗，从而对损耗补偿电路及频率等化电路进行调整。例如，损耗检测电路调整损耗补偿电路的设定。或者，损耗检测电路可依据所接收的先导信号(例如，信号衰减程度(或斜率))决定通过频率等化电路中数组(例如，3至5组)均衡器其中一个，以通过选定的均衡器对中频信号进行补偿。且例如，先导电路对每个频段加入针对上行及下行链路的2个先导信号。
需说明的是，损耗检测电路可能会量测每次接收的先导信号，亦可能仅对部分的先导信号进行量测。此外，损耗检测电路可依据每次量测的先导信号选择均衡器，亦可能仅基于部分量测的先导信号来选择均衡器。
另一实施例中，主端装置350及从端装置310分别包括参考时脉还原电路及参考信号产生器的其中一个。即，主端装置350设置参考时脉还原电路且从端装置310设置参考信号产生器，或者是从端装置310设置参考时脉还原电路且主端装置350设置参考信号产生器。而参考时脉还原电路取得来自参考信号产生器的一个或多个第一参考信号，且参考时脉还原电路依据第一参考信号产生第二参考信号。而此第一参考信号同步于第二参考信号，且第一参考信号及第二参考信号为降频处理及升频处理中参考时脉的依据。这些第一参考信号及对应的第二参考信号可能是分别符合不同通信系统标准。藉此，主端装置350及从端装置310的射频信号便能同步，从而有助于射频信号的还原。
又一实施例中，从端装置310、主端装置350及缆线330中至少一个接收电源。例如，通过缆线330接收市电，以对从端装置310及主端装置350供电。或者，从端装置310或主端装置350接收直流电源，以分别对从端装置310或主端装置350供电。
为了方便本领域普通技术人员能理解本发明实施例，以下将藉由诸多实施例来具体说明。
图4是依据本发明一实施例说明单输入单输出(Single Input SingleOutput；SISO)架构的中继器系统的组件方框图。请参照图4，中继器系统400包括从端装置410、缆线430及主端装置450。从端装置410、缆线430及主端装置450可分别对应于图3中从端装置310、缆线330及主端装置350。
从端装置410包括从端天线411、控制组件412、复用器413、子从端模块415、损耗检测电路417、参考时脉还原电路418及电源模块419。子从端模块415包括双工器415_1、降频模块415_2、升频模块415_3、双工器415_4、损耗补偿电路415_6、频率等化电路415_7、下行信号检测电路415_8、下行位准判断电路415_9、上行信号检测电路415_10及上行位准判断电路415_11。降频模块415_2耦接双工器415_1，且包括射频放大器415_21、本地振荡器415_23、变频器415_25以及中频放大器415_27。而升频模块415_3耦接双工器415_1，且包括中频放大器415_31、本地振荡器415_33、变频器415_35以及射频放大器415_37。
此外，主端装置450包括主端天线451、控制组件452、复用器453、子主端模块455、先导电路457、参考信号产生器458及电源模块459。子主端模块455包括双工器455_1、降频模块455_2、升频模块455_3、双工器455_4、损耗补偿电路455_6、频率等化电路455_7、下行信号检测电路455_8、下行位准判断电路455_9、上行信号检测电路455_10及上行位准判断电路455_11。降频模块455_2耦接双工器455_1，且包括射频放大器455_21、本地振荡器455_23、变频器455_25以及中频放大器455_27。而升频模块455_3耦接双工器455_1，且包括中频放大器455_31、本地振荡器455_33、变频器455_35以及射频放大器455_37。
以下接续分别针对下行链路及上行链路进行说明。在下行链路中，从端装置410通过从端天线411接收来自基地台(例如，图3的基地台10)的下行射频信号RF2。而下行射频信号RF2经双工器415_1将上行射频信号RF1分离后，进入降频模块415_2。降频模块415_2中的本地振荡器415_23可针对不同通信系统或频段(例如，频段1(1920-1980MHz)、频段2(1850-1910MHz)、频段3(1710-1785MHz)、频段5(824-849MHz)、频段8(880-915MHz)等)来进行设定。若下行信号检测电路415_8检测到下行RF信号RF2进入降频模块415_2，则下行位准判断电路415_9致能射频放大器415_21及中频放大器415_27其中之一或其组合。降频模块415_2通过变频器415_25依据本地振荡器415_23所提供的混波频率将放大处理的下行RF信号RF2降频成对应的中频信号IF2。而中频信号IF2经中频放大器415_27放大处理后进入双工器415_4，且双工器415_4将中频信号IF1分离。在降频模块415_2接收下行RF信号RF2之前，链路上的射频放大器415_21及中频放大器415_27其中之一或其组合为关闭的，藉以增加上下行链路的隔离及减少电源消耗。
中频信号IF2进入复用器413后经由同轴(coaxial)缆线430传送至子主端模块455。中频信号IF2进入子主端模块455后，经由复用器453及双工器455_4将中频信号IF2分离。接着，中频信号IF2经过损耗补偿电路455_6及频率等化电路455_7，以通过损耗补偿电路455_6及频率等化电路455_7分别对中频信号IF2经过缆线430所产生的损耗及频率响应变化进行补偿。经补偿后的中频信号IF2接着进入升频模块455_3。若下行信号检测电路455_8检测到中频信号IF2进入升频模块455_3，则下行位准判断电路455_9致能射频放大器455_37及中频放大器455_31其中之一或其组合。升频模块455_3通过变频器455_35依据本地振荡器455_33所提供的混波频率将放大处理的中频信号IF2升频成对应的下行射频信号RF2。而下行射频信号RF2经射频放大器455_37放大处理后进入双工器455_1，且接着通过主端天线451发送至用户设备(例如，图3中的使用者设备20)。在升频模块455_3接收中频信号IF2之前，链路上的射频放大器455_37及中频放大器455_31其中之一或其组合为关闭的，藉以增加上下行链路的隔离及减少电源消耗。
而在上行链路中，主端装置450通过主端天线451接收来自用户设备(例如，图3中的使用者设备20)的上行RF信号RF1。而上行RF信号RF1经双工器455_1将下行RF信号RF2分离后，进入降频模块455_2。降频模块455_2中的本地振荡器455_23可针对不同通信系统或频段(例如，频段1、频段2、频段3、频段5、频段8等)来进行设定。若上行信号检测电路455_10检测到上行RF信号RF1进入降频模块455_2，则上行位准判断电路455_11致能射频放大器455_21及中频放大器455_27其中之一或其组合。降频模块455_2通过变频器455_25依据本地振荡器455_23所提供的混波频率将放大处理的RF信号RF1降频成对应的中频信号IF1。而中频信号IF1经中频放大器455_27放大处理后进入双工器455_4，且双工器455_4将中频信号IF2分离。在降频模块455_2接收上行RF信号RF1之前，链路上的射频放大器455_21及中频放大器455_27其中之一或其组合为关闭的，藉以增加上下行链路的隔离及减少电源消耗。
中频信号IF1进入复用器453后经由同轴缆线430传送至子从端模块415。中频信号IF1进入子从端模块415后，经由复用器413及双工器415_4将中频信号IF1分离。接着，中频信号IF1经过损耗补偿电路415_6及频率等化电路415_7，以通过损耗补偿电路415_6及频率等化电路415_7分别对中频信号IF1经过缆线430所产生的损耗及频率响应变化进行补偿。经补偿后的中频信号IF1接着进入升频模块415_3。若上行信号检测电路415_10检测到中频信号IF1进入升频模块415_3，则上行位准判断电路415_11致能射频放大器415_37及中频放大器415_31其中之一或其组合。升频模块415_3通过变频器415_35依据本地振荡器415_33所提供的混波频率将放大处理的中频信号IF1升频成对应的射频信号RF1。而射频信号RF1经射频放大器415_37放大处理后进入双工器415_1，且接着通过从端天线411发送至基地台(例如，图3的基地台10)。在升频模块415_3接收中频信号IF1之前，链路上的射频放大器415_37及中频放大器415_31其中之一或其组合为关闭的，藉以增加上下行链路的隔离及减少电源消耗。
此外，在此中继器系统400中，直流电源DC藉由从端装置410中电源模块419和/或主端装置450中电源模块459提供。而在此实施例中，先导电路457将系统默认的中频信号IF1或中频信号IF2经由缆线430传送至损耗检测电路417。损耗检测电路417可针对不同中频信号IF1或中频信号IF2判断损耗及频率响应变化，且分别对上行链路的损耗补偿电路415_6及下行链路的损耗补偿电路455_6进行设定，且决定上行链路的频率等化电路415_7及下行链路的频率等化电路455_7中何组均衡器来进行频率响应相关补偿。
需说明的是，控制单元412、控制单元452可以是中央处理器(CentralProcessing Unit；CPU)、微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DSP)、可程序化控制器、系统单芯片(System on Chip；SoC)或其他类似组件或上述组件的组合。在本实施例中，控制单元412、控制单元452可分别耦接于从端装置410及主端装置450中至少一个组件或电路(例如，损耗检测电路417、参考时脉还原电路418及电源模块419、先导电路457等)，并据以进行控制。例如，控制单元452可调整先导电路457中先导信号的参数。或者，控制单元412可依据先导信号而自频率等化电路415_7中挑选合适的均衡器。
而在其他实施例中，针对下行链路的损耗补偿电路455_6及上行链路的损耗补偿电路415_6可一同设置于子从端模块415或子主端模块455，且针对下行链路的频率等化电路455_7及上行链路的频率等化电路415_7可一同设置于子从端模块415或子主端模块455。
另一方面，图5是依据本发明一实施例说明参考时脉还原电路418的组件方框图。请参照图5，参考时脉还原电路418包括带通滤波器418_1及耦接的锁相回路电路418_5。而锁相回路电路418_5包括相位比较器418_51、低通滤波器418_53、振荡器418_55(例如，压控温度补偿石英晶体振荡器(Voltage-controlled temperature compensated crystal oscillator；VCTCXO))及耦合器418_57，且用以将主端参考信号MR转换成从端参考信号SR。带通滤波器418_1可以是单独石英晶体滤波器(crystal filter)或表面声波滤波器等其他形式滤波器，且用以取得来自主端装置450中参考信号产生器458的主端参考信号MR，并抑制来自缆线430上的其他信号的噪声。而锁相回路电路418_5可提供低噪声且与主端参考信号MR同步的从端参考信号SR，以提供参考时脉给从端本地振荡器415_23、本地振荡器415_33及变频器415_25、变频器415_35来使用。例如，主端参考信号MR及从端参考信号SR可依据参考时脉调整混波频率。
图6是依据本发明另一实施例说明SISO架构的中继器系统的组件方框图。请参照图6，中继器系统600包括从端装置610、缆线630及主端装置650。从端装置610、缆线630及主端装置650可分别对应于图3中从端装置310、缆线330及主端装置350以及图4中从端装置410、缆线430及主端装置450。
从端装置610包括从端天线411、控制组件412、复用器413、子从端模块415、损耗检测电路417、参考时脉还原电路418及电源模块419，而主端装置650包括主端天线451、控制组件452、复用器453、子主端模块455、先导电路457、参考信号产生器458及电源模块459，且分别具有如图4中相同或相似的组件(以相同名称及代码代表相同或相似组件)，且因此不再赘述其详细说明。图6与图4不同的地方在于，中继器系统600还包括电源模块640，并藉以让电源模块640经由缆线630中间任一处供应交流电源AC给主端装置650及从端装置610。在其他实施例中，中继器系统600可设置电源模块419、电源模块459、电源模块640中至少一个。
而为了提供多系统及多频段的支持，本发明实施例可支持多组SISO系统或MIMO系统。以图3为例，图3的从端装置310可包括M个子从端模块，且各M个子从端模块分别包括数个从端天线其中一个。而图3的主端装置350可包括M个子主端模块，且各M个子主端模块分别包括数个主端天线其中一个。这些M个子从端模块及对应的那些M个子主端模块分别支持不同标准的行动网络系统或是不同频段，且M为正整数(例如，1、2、4等)。各M个子从端模块分别将第三射频信号降频成第三中频信号，且对应的各M个子主端模块分别对通过缆线330接收的第三中频信号补偿并还原成第三射频信号。各M个子主端模块分别将第四射频信号降频成第四中频信号，且对应的各M个子从端模块分别对通过缆线接收的第四中频信号补偿并还原成第四射频信号。
此外，从端装置310包括第一复用器，且主端装置350包括第二复用器。第一复用器及第二复用器通过缆线330连接。第一复用器将第三中频信号通过缆线330传送至第二复用器，且将通过缆线330接收的第四中频信号传送至那些M个子从端模块其中一个。而第二复用器将第四中频信号通过缆线330传送至第一复用器，且将通过缆线330接收的第三中频信号传送至那些M个子主端模块其中一个。
举例而言，图7是依据本发明一实施例说明两个SISO系统或一个MIMO系统架构的中继器系统700的组件方框图。请参照图7，中继器系统700包括从端装置710、缆线730、电源模块740及主端装置750。从端装置710、缆线730及主端装置750可分别对应于图3中从端装置310、缆线330及主端装置350。
从端装置710包括从端天线711、从端天线7112、控制组件712、复用器713、子从端模块715、子从端模块7152、损耗检测电路717、参考时脉还原电路718及电源模块719、电源模块7192。主端装置750包括主端天线751、主端天线7512、控制组件752、复用器753、子主端模块755、子主端模块7552、先导电路757、参考信号产生器758及电源模块759、电源模块7592。控制组件712、复用器713、子从端模块715、子从端模块7152、损耗检测电路717、参考时脉还原电路718、控制组件752、复用器753、子主端模块755、子主端模块7552、损耗检测电路717及参考时脉还原电路718的详述说明可参照图4中控制组件412、复用器413、子从端模块415、损耗检测电路417、参考时脉还原电路418、控制组件452、复用器453、子主端模块455、损耗检测电路417及参考时脉还原电路418的相关说明，于此不再赘述。而电源模块719、电源模块7192、电源模块759、电源模块7592及电源模块740可参照图4中电源模块419、电源模块459及图6中电源模块640的相关说明，于此不再赘述。
值得说明的是，子从端模块715及对应的子主端模块755与子从端模块7152及对应的子主端模块7552是支持不同系统或不同频段。例如，子从端模块715及子主端模块755支持第一频段，而子从端模块7152及子主端模块7552支持第二频段。换句而言，子从端模块715将属于第一频段的下行RF信号RF2转换成中频IF2(例如，通过子从端模块715中的降频模块715_2)，且子主端模块755将中频IF2还原成下行RF信号RF2(例如，通过子主端模块755中的升频模块755_3)。而子从端模块7152将属于第二频段的下行RF信号RF4转换成中频IF4(例如，通过子从端模块7152中的降频模块7152_2)，且子主端模块7552将中频IF4还原成下行RF信号RF4(例如，通过子主端模块7552中的升频模块7552_3)。上行链路可依此类推，于此不再赘述。
在此实施例中，先导电路757将系统默认的中频信号IF1、中频信号IF2、中频信号IF3、中频信号IF4经由缆线730传送至损耗检测电路717。例如，先导电路757分别对4个中频信号IF1、中频信号IF2、中频信号IF3、中频信号IF4加入针对上行及下行链路的8个先导信号。损耗检测电路717可针对不同中频信号IF1、中频信号IF2、中频信号IF3、中频信号IF4判断损耗及频率响应变化，且分别对上行链路的损耗补偿电路715_6、损耗补偿电路7152_6及下行链路的损耗补偿电路755_6、损耗补偿电路7552_6进行设定，且决定上行链路的频率等化电路415_7、频率等化电路4152_7及下行链路的频率等化电路455_7、频率等化电路4552_7中何组均衡器来进行频率响应相关补偿。此外，复用器713、复用器753分别对中频信号IF1、中频信号IF2、中频信号IF3、中频信号IF4进行分离，复用器713分别将中频信号IF1、中频信号IF3传送至子从端模块715、子从端模块7152，且复用器753分别将中频信号IF2、中频信号IF4传送至子主端模块755、子主端模块7552。而参考信号产生器758对本地振荡器755_23、755_33、7552_23、7552_33的混波频率进行调整，而参考信号频率还原电路718依据参考信号产生器758的主端参考信号对本地振荡器715_23、本地振荡器715_33、本地振荡器7152_23、本地振荡器7152_33的混波频率进行调整。
图8是依据本发明另一实施例说明四个SISO系统或两个SISO系统及一个MIMO系统或两个MIMO系统架构的中继器系统800的组件方框图。请参照图8，中继器系统800包括从端装置810、缆线830及主端装置850。从端装置810、缆线830及主端装置850可分别对应于图3中从端装置310、缆线330及主端装置350。
从端装置810包括从端天线811、从端天线8112、从端天线8113、从端天线8114、控制组件812、复用器813、子从端模块815、子从端模块8152、子从端模块8153、子从端模块8154、损耗检测电路817、参考时脉还原电路818及电源模块819、电源模块8192、电源模块8193、电源模块8194。主端装置850包括主端天线851、主端天线8512、主端天线8513、主端天线8514、控制组件852、复用器853、子主端模块855、子主端模块8552、子主端模块8553、子主端模块8554、先导电路857、参考信号产生器858及电源模块859、电源模块8592、电源模块8593、电源模块8594。控制组件812、复用器813、子从端模块815、子从端模块8152、子从端模块8153、子从端模块8154、损耗检测电路817、参考时脉还原电路818、控制组件852、复用器853、子主端模块855、子主端模块8552、子主端模块8553、子主端模块8554、先导电路857及参考信号产生器858的详述说明可参照图4中控制组件412、复用器413、子从端模块415损耗检测电路417、参考时脉还原电路418、控制组件452、复用器453、子主端模块455、先导电路457及参考信号产生器458的相关说明，于此不再赘述。而电源模块819、电源模块8192、电源模块8193、电源模块8194、电源模块859、电源模块8592、电源模块8593、电源模块8594可参照图4中电源模块419、电源模块459的相关说明，于此不再赘述。
值得说明的是，子从端模块815及对应的子主端模块855、子从端模块8152及对应的子主端模块8552、子从端模块8153及对应的子主端模块8553与子从端模块8154及对应的子主端模块8554可支持不同系统或不同频段。例如，子从端模块815及子主端模块855支持GSM，子从端模块8152及子主端模块8552支持WCDMA，子从端模块8153及子主端模块8553支持HSDPA，以及子从端模块8154及子主端模块8554支持LTE等。换句而言，子从端模块815将属于GSM的下行射频信号RF2转换成中频IF2(例如，通过子从端模块815中的降频模块(未显示))，且子主端模块855将中频IF2还原成下行射频信号RF2(例如，通过子主端模块855中的升频模块(未显示))。而子从端模块8152将属于WCDMA的下行射频信号RF4转换成中频IF4(例如，通过子从端模块8152中的降频模块(未显示))，且子主端模块8552将中频IF4还原成下行射频信号RF4(例如，通过子主端模块8552中的升频模块(未显示))。其余及上行链路可依此类推，于此不再赘述。
在此实施例中，先导电路857将系统默认的中频信号IF1～IF8经由缆线830传送至损耗检测电路817。例如，先导电路857对8个中频信号IF1～IF8加入针对上行及下行链路的16个先导信号。损耗检测电路817可针对不同中频信号IF1～IF8判断损耗及频率响应变化，且分别对子从端模块815、子从端模块8152、子从端模块8153、子从端模块8154中对应于上行链路及子主端模块855、子主端模块8552、子主端模块8553、子主端模块8554中对应于下行链路的各损耗补偿电路(未显示)进行设定，且决定子从端模块815、子从端模块8152、子从端模块8153、子从端模块8154中对应于上行链路及子主端模块855、子主端模块8552、子主端模块8553、子主端模块8554中对应于下行链路的各频率等化电路(未显示)中何组均衡器来进行频率响应相关补偿。此外，复用器813、复用器853分别对中频信号IF1～IF8进行分离，复用器813分别将中频信号IF1、中频信号IF3、中频信号IF5、中频信号IF7传送至子从端模块815、子从端模块8152、子从端模块8153、子从端模块8154，且复用器853分别将中频信号IF2、中频信号IF4、中频信号IF6、中频信号IF8传送至子主端模块855、子主端模块8552、子主端模块8553、子主端模块8554。而参考信号产生器858对子主端模块855、子主端模块8552、子主端模块8553、子主端模块8554中本地振荡器(未显示)的混波频率进行调整，而参考时脉还原电路818依据参考信号产生器858的主端参考信号对子从端模块815、子从端模块8152、子从端模块8153、子从端模块8154中本地振荡器(未显示)的混波频率进行调整。
需说明的是，由图7、8的架构可依据类推成支持更多系统或频段的架构，于此不再赘述。此外，应用本发明实施例者可依据设计需求，自行变更各主端天线、从端天线、子主端模块及子从端模块等对应的系统或频段，本发明不加以限制。而本发明实施例中的复用器(例如，复用器413、453等)及双工器(例如双工器415_4、双工器455_4等)亦可支持分时双工(Time DivisionDuplex；TDD)或分频双工(Frequency Division Duplex；FDD)。另一方面，由于独立的从端装置及主端装置以缆线连接，在一定缆线长度(依据缆线材质可能有所变动)下，可分别将从端装置及主端装置安装在最佳信号检索及最佳服务的位置。例如，从端装置及主端装置可分别设置于以墙隔离的两个位置，且通过缆线穿透墙来连接从端装置及主端装置。本发明实施例相较于一体式中继器，少了天线及放大单元间的缆线损耗，进而能够维持较佳信号质量且具有较大覆盖范围。
另一观点而言，图9为依据本发明一实施例的中继器系统的控制信号方法的流程图。请参照图9，本实施例适用于中继器系统300、中继器系统400、中继器系统600、中继器系统700、中继器系统800。为方便说明，下文中将搭配中继器系统300中的各项组件或模块说明本发明实施例所述的控制信号方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随之调整，且并不仅限于此。
中继器系统300判断从端装置310中的从端天线311或主端装置350中的主端天线351是否接收到射频信号(步骤S910)。反应于接收到射频信号，中继器系统300将射频信号降频成中频信号(步骤S930)。中继器系统300通过缆线330传送中频信号至相对的从端装置310或主端装置350(步骤S950)(即，主端装置350传送至从端装置310，或从端装置310传送至主端装置350)。反应于接收到中频信号，中继器系统300对中频信号经过缆线所产生的失真进行补偿(步骤S970)。中继器系统300将相对的从端装置310或主端装置350所提供用于升频处理或降频处理的参考时脉还原，并基于还原的参考时脉将补偿的中频信号升频以还原成射频信号(步骤S980)。中继器系统300通过对应的从端天线311或主端天线351传送射频信号(步骤S990)(即，主端装置350通过主端天线351，或从端装置310通过从端天线311)。其中，上述步骤的细节可参照图3～图8实施例的说明，在此不再赘述。
需说明的是，前述说明中“第一”、“第二”、“第三”、“第四”及其类似者仅是用于自其他项目或对象中区分一项目或一对象，且因此可能或不可能隐含着事件的顺序。
综上所述，本发明所提出的中继器系统及其控制信号方法，其通过缆线隔离主端装置及从端装置，从而避免现有一体式中继器所面临回声响应的问题，并可方便工程人员将主端装置及从端装置布建于适当的位置(例如，基地台信号最佳或服务范围最佳的位置)。此外，主端装置及从端装置可分别对中频信号经过缆线所产生的损耗及频率响应变化进行补偿，从而有效还原信号。另一方面，本发明实施例可设计成具有数个子主端模块及数个子从端模块，以分别对应于不同系统或不同频段，从而提供双向多系统、多频段共构的中继器系统，进而降低系统建置成本。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求界定范围为准。
Claims (16)
1.一种中继器系统，其特征在于，包括：
从端装置，包括至少一从端天线；
缆线，耦接所述从端装置；以及
主端装置，耦接所述缆线，包括至少一主端天线，其中
所述从端装置通过所述至少一从端天线或所述主端装置通过所述至少一主端天线接收至少一射频信号，所述主端装置或所述从端装置将所述至少一射频信号降频成至少一中频信号，并通过所述缆线传送所述至少一中频信号至相对的所述从端装置或所述主端装置，所述主端装置或所述从端装置对所述至少一中频信号经过所述缆线所产生的失真进行补偿，并将补偿的所述至少一中频信号升频以还原成所述至少一射频信号，且通过相对的所述至少一从端天线或所述至少一主端天线传送所述至少一射频信号。
2.根据权利要求1所述的中继器系统，其特征在于，
所述从端装置通过所述至少一从端天线接收所述至少一射频信号中的至少一第一射频信号，且将所述至少一第一射频信号降频成所述至少一中频信号中的至少一第一中频信号，并通过所述缆线传送所述至少一第一中频信号至所述主端装置，而所述主端装置对所述至少一第一中频信号经过所述缆线所产生的失真进行补偿，并将补偿的所述至少一第一中频信号升频以还原成所述至少一第一射频信号，且通过所述至少一主端天线传送所述至少一第一射频信号；以及
所述主端装置通过所述至少一主端天线接收所述至少一射频信号中的至少一第二射频信号，且将所述至少一第二射频信号降频成所述至少一中频信号中的至少一第二中频信号，并通过所述缆线传送所述至少一第二中频信号至所述从端装置，而所述从端装置对所述至少一第二中频信号经过所述缆线所产生的失真进行补偿，并将补偿的所述至少一第二中频信号升频，以还原成所述至少一第二射频信号，且通过所述至少一从端天线传送所述至少一第二射频信号。
3.根据权利要求1所述的中继器系统，其特征在于，经过所述缆线所产生的失真包括损耗，而所述从端装置及所述主端装置中至少一个包括：
至少一损耗补偿电路，分别对所述至少一中频信号经过所述缆线所产生的所述损耗进行补偿。
4.根据权利要求1所述的中继器系统，其特征在于，经过所述缆线所产生的失真包括频率响应变化，而所述从端装置及所述主端装置中至少一个包括：
至少一频率等化电路，分别对所述至少一中频信号经过所述缆线所产生的所述频率响应变化进行补偿。
5.根据权利要求3或4所述的中继器系统，其特征在于，所述主端装置及所述从端装置分别包括先导电路及损耗检测电路的其中一个，而所述先导电路将至少一先导信号通过所述缆线传送至所述损耗检测电路，且所述损耗检测电路依据所述至少一先导信号经过所述缆线所产生的失真调整至少一损耗补偿电路及所述至少一频率等化电路。
6.根据权利要求1所述的中继器系统，其特征在于，所述主端装置及所述从端装置分别包括参考时脉还原电路及参考信号产生器的其中一个，而所述参考时脉还原电路取得来自所述参考信号产生器的第一参考信号，且所述参考时脉还原电路依据所述第一参考信号产生第二参考信号，其中所述第一参考信号同步于所述第二参考信号，且所述第一参考信号及所述第二参考信号为降频处理及升频处理中至少一参考时脉的依据。
7.根据权利要求6所述的中继器系统，其特征在于，所述参考时脉还原电路包括：
滤波器，对所述第一参考信号进行滤波；以及
锁相回路电路，将滤波的所述第一参考信号转换成所述第二参考信号。
8.根据权利要求1所述的中继器系统，其特征在于，所述从端装置、所述主端装置及所述缆线中至少一个接收电源。
9.根据权利要求2所述的中继器系统，其特征在于，所述从端装置包括M个子从端模块，各所述M个子从端模块分别包括所述至少一从端天线其中一个，且所述主端装置包括M个子主端模块，各所述M个子主端模块分别包括所述至少一主端天线其中一个，所述M个子从端模块及对应的所述多个M个子主端模块分别支持不同标准的无线系统，M为正整数，而其中
各所述M个子从端模块分别将所述至少一第一射频信号降频成所述至少一第一中频信号，且对应的各所述M个子主端模块分别对通过所述缆线接收的所述至少一第一中频信号补偿并还原成所述至少一第一射频信号；以及
各所述M个子主端模块分别将所述至少一第二射频信号降频成所述至少一第二中频信号，且对应的各所述M个子从端模块分别对通过所述缆线接收的所述至少一第二中频信号补偿并还原成所述至少一第二射频信号。
10.根据权利要求9所述的中继器系统，其特征在于，各所述M个子主端模块及各所述M个子从端模块分别包括：
第一信号检测电路及耦接的第一位准判断电路，其中若所述第一信号检测电路检测到所述至少一第一射频信号其中一个或所述至少一第二射频信号其中一个的进入，则所述第一位准判断电路致能第一射频放大器及第一中频放大器其中之一或其组合；以及
第二信号检测电路及耦接的第二位准判断电路，其中若所述第二信号检测电路检测到所述至少一第一中频信号其中一个或所述至少一第二中频信号其中一个的进入，则所述第二位准判断电路致能第二中频放大器及第二射频放大器其中之一或其组合。
11.根据权利要求9所述的中继器系统，其特征在于，所述从端装置包括第一复用器，且所述主端装置包括第二复用器，所述第一复用器及所述第二复用器通过所述缆线连接，而其中
所述第一复用器将所述至少一第一中频信号通过所述缆线传送至所述第二复用器，且将通过所述缆线接收的所述至少一第二中频信号传送至所述M个子从端模块其中一个；以及
所述第二复用器将所述至少一第二中频信号通过所述缆线传送至所述第一复用器，且将通过所述缆线接收的所述至少一第一中频信号传送至所述M个子主端模块其中一个。
12.一种控制信号方法，适用于中继器系统，其特征在于，所述中继器系统包括从端装置、缆线及主端装置，而所述控制信号方法包括：
判断所述从端装置中至少一从端天线或所述主端装置中至少一主端天线是否接收到至少一射频信号；
反应于接收到所述至少一射频信号，将所述至少一射频信号降频成至少一中频信号；
通过所述缆线传送所述至少一中频信号至相对的所述从端装置或所述主端装置；
反应于接收到所述至少一中频信号，对所述至少一中频信号经过所述缆线所产生的失真进行补偿；
将补偿的所述至少一中频信号升频以还原成所述至少一射频信号；以及
通过相对的所述至少一从端天线或所述至少一主端天线传送所述至少一射频信号。
13.根据权利要求12所述的控制信号方法，其特征在于，经过所述缆线所产生的失真包括损耗及频率响应变化，而对所述至少一中频信号经过所述缆线所产生的失真进行补偿的步骤包括：
对所述至少一中频信号经过所述缆线所产生的所述损耗及所述频率响应变化进行补偿。
14.根据权利要求13所述的控制信号方法，其特征在于，对所述至少一中频信号经过所述缆线所产生的失真进行补偿的步骤之前，还包括：
通过所述主端装置或所述从端装置经由所述缆线传送至少一先导信号至相对的所述从端装置或所述主端装置；以及
反应于接收到所述至少一先导信号，依据所述至少一先导信号经过所述缆线所产生的失真调整对于所述损耗及所述频率响应变化的补偿。
15.根据权利要求12所述的控制信号方法，其特征在于，将所述至少一射频信号降频成所述至少一中频信号的步骤之前，还包括：
通过所述主端装置或所述从端装置经由所述缆线传送第一参考信号至相对的所述从端装置或所述主端装置；以及
反应于接收到所述第一参考信号，依据所述第一参考信号产生第二参考信号，其中所述第一参考信号同步于所述第二参考信号，且所述第一参考信号及所述第二参考信号为降频处理及升频处理中至少一参考时脉的依据。
16.根据权利要求12所述的控制信号方法，其特征在于，还包括：通过所述从端装置、所述主端装置及所述缆线中至少一个接收电源。
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