CN1242911A

CN1242911A - 无线通信站和系统

Info

Publication number: CN1242911A
Application number: CN97180649A
Authority: CN
Inventors: 艾伦·法伯; 德米特里·彼得罗夫; 霍华德·洛博达
Original assignee: Foxcom Ltd
Current assignee: Foxcom Ltd
Priority date: 1996-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2000-01-26

Abstract

一种无线通信站包括:由用于与多个无线网络进行通信的通信接口组成的基础单元(10);用于将从多个无线通信网络接收的信号组合成多个射频输出的接收通信组合器(12);至少一个接收此简单信号射频输出和提供光输出(16)的光纤发射器(14)和至少一个用于接收光信号和提供RF输出的光纤接收器(22);多个远程单元(20),各自包括多个用于与无线通信网络通信的天线(220)和一用于分离被组合的从基础单元所接收通信信号的接收通信分离器(24);和用于组合发射通信信号的发射通信组合器(12)。

Description

无线通信站和系统

本发明总体上关于通信系统，较具体说是关于采用光纤的无线通信系统。

蜂窝式无线通信被看作是无需大量频段而提供大容量移动通信。AT&T所提出的最初的设想是在作为一单元的区域内使用一个频段并且用单元间可加控制的干扰在其他相邻单元中再利用此同一频段。

随着单元数量随单元尺寸减小而增加时蜂窝无线通信网络的容量增大。小型的单元称之为微单元。现已采用光纤来馈送RF信号到微单元。光纤可通过建筑内部、火车站、林荫道等以提高一无线通信系统中的覆盖范围。

US专利5,457,357说明一光纤微蜂窝无线通信系统的大量细节。

当今无线通信系统可被划分成多个类组。这些包括有蜂窝电话网络，无绳电话，广域数据网，无线局域网，寻呼/通讯和卫星移动系统。各无线通信系统均具有其自己的频段和调制方案以及其该系统所被采用的其本身地理位置。其中某些系统可能已废弃不用而其他一些可能已进展成为未来的个人通信系统。不过，似乎是在任何地点通常总将出现二个或更多的无线系统。

通常，各无线通信系统均具有用于改善建筑和其它被遮蔽地区中的覆盖范围的自身的网络。对多于一个的无线服务而要求完善覆盖范围的建筑必须独立地为各服务加以“布线”。

本发明试图提供用于微单元的经完善的分布式天线网络。本发明还试图提供能同时用于多个无线通信系统的单一的光纤网络。

这样，按照本发明一优选实施例提供一无线通信站包括：

基础单元，包括有：

用于与多个通信网络进行通信的通信接口；

用于将由多个无线通信网络接收的接收通信信号组合成单一射频输出的接收通信组合器；

用于将光前组合的欲发射到多个无线通信网络的发射通信信号分离成多个射频输出的发射通信分离器；

接收此单一射频输出和提供一对应的光输出的至少一光纤发射器；和

接收一光输入和提供含有先前组合的发射通信信号的RF输出的至少一光纤接收器；多个远程单元，每个包括：

用于沿多个无线通信网络与通信装置进行通信的多个天线；

用于分离先前被组合的从基础单元接收的通信信号并将它们提供到此多个天线的接收通信分离器；

用于将来自多个天线的发射通信信号组合成组合射频输出的发射通信组合器；

接收此组合射频输出和提供对应的光输出的光纤发射器；和

接收光输入和提供RF输出到含有先前接收的发射通信信号的接收通信分离器的光纤接收器；将此基础单元的各光纤发射器与一对应远程单元中的相应光纤接收器相连接的第一光纤维；和

将一远程单元的各光纤发射器与此基础单元中对应的光纤接收器相连接的第二光纤维。

最好，各远程单元还包括被置于此多个天线的每一个与此组合器和分离器之间的天线共用器或其他隔离设备，以便能通过每个天线以不同频率同时作发送和接收双向通信。

最好，此多个无线通信网络包括有由下组中选取的至少二个通信网络：蜂容电话网络，无绳电话，广域数据网，无线局域网，个人通信系统，个人通信网络，寻呼/通讯网络和卫星移动系统。

按照本发明一优选实施例，此通信接口将一低频控制信号多路到用于提供各远程单元的循环返回报警状态的光纤网络以对之提供控制其放大器增益的控制信号。

按照本发明一优选实施例，此多个天线包括有至少一个旋转安装的定向天线，其方向可在现场调整。

最好，此基础单元还包括有能作动态调谐和使每一个远程单元的单元大小能作发送/接收平衡的调谐电路。

此基础单元还可能包括有允许对基础单元和连接到它的远程单元进行监视的网络管理接口。

最好，此光纤发射器采用耦合到一单模或多模光纤的垂直腔表面发射激光器或边界发射激光器。此边界发射激光器可以是一结合有光分离器的分布式反馈激光器。

按照本发明一优选实施例另外提供采用包括有可以是单或多模光纤的光纤网和用于沿此光纤发送信号的光发射器的微蜂窝远程通信系统，此光发射器包括一垂直腔表面发射激光器。

由以下结合附图所作的详细说明将会更全面理解本发明，所列附图为：

图1为按照本发明一优选实施例构成和运行的无线通信站的部分的简化图解；

图2为图1设备中所采用的电路的简化方框图说明；

图3为图2的部分电话的更详细的方框图说明；

图4为按照本发明一优选实施例构成和运行的软限幅器的简化方框图说明；

图5A为按照本发明一优选实施例的图2的部分电路的简化方框图；

图5B为按照本发明另一优选实施例、包括有远程天线单元的微处理器控制的图2部分电路的简化方框图；

图5C为按照本发明一优选实施例的用于远程控制一本地单元的控制参数的一远程单元的简化图解；

图6为可用于图1～5B中设备的网络管理设备的简化方框图说明；和

图7说明图1～6中表示的此类型的系统中定向天线的应用。

现在参考图1和2，表示一形成按照本发明一优选实施例建立和运行的无线通信系统的部分的多系统站。

在典型系统中，多种无线网络服务，例如PCS、GSM和其他无线电话和无线通信服务以及寻呼服务，各自通过适当的天线(未图示)与一个或多个多系统站(如图1中所示的)进行通信。各个站可以是一建筑，一建筑的部分，或者多个建筑，这取决于系统要求。

按照本发明一优选实施例，每一个站包括一基础单元10，该单元10一般通过通常提供GSM输入、GSM输出、PCS输入、PCS输出和寻呼输入的宽频段RF接口有线链接与每一个被请求的无线网络服务进行通信。可以理解，任何其他恰当的系统也可连接到此基础单元10。

如图2中所示，基础单元10最好包括一输入组合器12，该组合器12将各种无线输入例如GSM、PCS和寻呼输入通常以经过多路化的信号的形式组合成一组合输出，并通过各自的光纤发射器14和光纤电缆16将此多路化信号提供给多个远程单元20，单元20根据建筑的结构和系统要求通常被分布在不同楼层，甚至在一个或多个楼的不同房间中，或者任何户内或被遮蔽区域。

各远程单元20通常包括一光纤接收器22，该接收器22接收一般为RF输出的组合输出并将其提供给被连接到各个天线例如分别用于PCS、GSM和寻呼网络的天线30、28和26的分离器24。每一个天线26、28和30最好具有至少一外部天线连接。该分离器将组合输出分成单独的输出信号，例如被送往各个天线30、28和26的PCS、GSM和寻呼信号。

天线26、28和30通过组合器12、发射器14、光纤16、接收器22和分离器24将所接收的信号发射给用户单元例如蜂窝电话32和寻呼机34(图1)。

在各远程单元20中，天线26、28和30最好以全双工模式运行并且还从用户单元例如运行于一个或多个网络例如GSM和PCS网络的蜂容电话32接收信号。这些信号被提供给组合器42，它将各种无线信号输入例如GSM和PCS信号通常以多路化信号的形式组合成一组合输出，和通过光纤发射器44和光缆46将此多路化信号加给基础单元10。基础单元10一般包括多个各自对应于远程单元20之一的光纤接收器48，该接收器通过光缆46接收组合信号并将其提供给将此组合信号分离成多个单独的信号输出例如GSM输出和PCS输出的输出分离器50。

现在参看图3，它较详细地说明基础单元10的电路，表示对此基础单元的各种输入信号的典型的输入信号电平和频段。可看到光发射器通常包括一激光二极管60。最好此发射器14采用耦合到一单或多模光纤16的垂直腔表面发射激光器或边界发射激光器。

最好各光纤接收器48包括一个将光信号变换成RF的光电二极管62。-10KHz检波器64检测和滤除10KMz信号音。如果没有检测到此10KHz信号音，这就表明通信链接中的断接，而检波器64使指示LED 66发光。通信链接中的另一断接指示是不存在有所接收的光，这可由一光报警器68来指明。

现在参看图4，图示一按照本发明优选实施例构成和运行的软限幅器100。在上行链接，一个或多个位置非常接近远程天线的移动电话有可能会使激光二极管60过载。软限幅器100可用于上行链接防止激光二极管60过载，从而防止所有的分布式服务中的非线性畸变。在下行链接，软限幅器100保护任何无线服务不致意外地增加给基础单元10的输入功率。

软限幅器100最好包括有转换衰减器102，比较器104，和RF功率电平检测器106，如图4中所示。

现在参看图5A，说明图2部分电路的方框图。与本发明的通信系统可有多个天线通信选择方案。在通信系统的上行链接部分，可利用跳线来将GSM天线28和PCS天线30连接到本地和/或远程天线。具体说，跳线70可被用来将GSM天线28单独连接到内部天线72。另一跳线72可被用来将GSM天线28连接到一最好为同一内部天线72的本地天线76和连接到一远程天线78。远程天线78最好为DC供电以便能加以放大并可用同轴连接。本地天线76和远程天线78最好通过一功率驱动器/组合器80连接。以上说明同样适用于PCS天线30，如图5A中所示。

来自每个GSM天线28和PCS天线30的信号通过天线共用器84各自输入到一低噪声放大器(LNA)82以便能使同一天线用于发送和接收。来自GSM天线28和PCS天线30双方的信号由组合器42加以组合并输入到光纤发射器44。

在下行链接，来自基础单元10的光信号被放大并由多路分解器85作信号分解。最好有三个信号被多路分解。一个10KHz信号音输入到发射器44，一低频寻呼信号输入到寻呼回路天线26，和一个包括组合GSM和PCS信号的RF信号输入到多路分解器86。这些信号均通过天线共用器84各自输入到它们各自的天线。

如图5A中所示，在接收器22和发射器44提供有增益控制。增益大小由10KHz指示信号音的振幅控制。所发射和所接收信号的同步增益控制决定本地单元的大小。

现在参看图5B，这里说明远程单元20的微处理器控制。替代采用10KHz信号音的模拟控制，连同RF信号一起由一多路化器90对一低频数据信号作多路化处理。在各远程单元20的微处理器92接收此信号。此信号的不存在指示一微处理器92转发给在基础单元10的一微处理器(未图示)的报警状态。此低频数据信号可用于远程单元20的状态和控制，并可包括有下列控制参数：

a.单元尺寸：控制所发射和接收信号的增益；

b.所发射和接收信号之间的平衡；

c.软限幅器100的阀值。

控制参数可以是来自基础单元10或通过一网络管理接口遥控。但是，有时更适宜于就地设置这些控制参数而在现场测试此单元。现在参看图5C，在此表明一按照本发明优选实施例用于远程控制一本地单元的控制参数的远程单元110。远程控制单元110最好包括有多个控制按钮，例如单元大小控制钮112和平衡控制钮114。例如，控制钮112可控制音量，而控制钮114可控制发送单元平衡，例如主体声平衡。可设置一附加控制钮116来控制软限幅器100的阀值。

现在参看图6，表明可用于图1～5C的设备中的网络管理设备的简化方框图示。此网络管理设备通常包括一典型地通过RS232接口202和调制解调器204与一外部通信网络例如一普通电话网络进行通信的微处理器200。此微处理器从报警指示器206接收根据从该处接收的回路返回信号指明远程单元20(图1)中的误动作状态指示。

微处理器200通过D/A变换器208和回路返回信号发生器210将增益控制信号提供给此远程单元。回路返回信号发生器210最好以近似10KHz地运行。

现在参看图7，这里说明图1～6中表明的该类型系统中定向天线的应用。图7表示由参考号220和222指明的面向不同方向的二个这样的天线的应用。方向性可通过围绕垂直天线旋转地平面来达到。天线28和30(图2)最好为这种型式的天线。这使得能在一旦已作成基本的固定装配后调谐和平衡单元大小。这进一步使得能作以后的调谐和平衡来克服将来可能建于建筑物中的障碍或隔板。

熟悉本技术领域的人员将会理解，本发明并不由以上的特定描述和说明的内容所限定，而是本发明的范围仅由所列举的权利要求所限定。

Claims

1、一种无线通信站，包括：基础单元，包括：

用于与多个无线通信网络进行通信的通信接口；

用于将从所述多个无线通信网络接收的接收通信信号组合

成单一射频输出的接收通信组合器；

用于将欲发射到所述多个无线通信网络的先前组合的发射

通信信号分离成多个射频输出的发射通信分离器；

接收所述单一射频输出并提供对应的光输出的至少一光纤

发射器；和

接收光输入并提供包含先前组合的发射通信信号的RF输

出的至少一光纤接收器；多个远程单元，每一个包括：

用于沿多个无线通信网络与通信装置进行通信的多个天线；

用于分离来自所述基础单元的先前组合的接收通信信号并将它们提供到所述多个天线的接收通信分离器；

用于将来自所述多个天线的发射通信信号组合成一组合射频输出的发射通信组合器；

接收所述组合射频输出并提供对应的光输出的光纤发射器；和

接收光输入并提供含有先前接收的发射通信信号的RF输出给所述接收通信分离器的光纤接收器；将所述基础单元的各光纤发射器与一对应远程单元中的对应光纤接收器相连接的第一光纤维；和将一远程单元的各光纤发射器与所述基础单元中的对应光纤接收器相连接的第二光纤维。

2、按照权利要求1的无线通信站，其特征是各远程单元还包括被置于每一个所述多个天线和所述组合器及所述分离器之间的天线共用器，以便能通过各天线以不同频率同时作发射和接收的双向通信。

3、一种包括一基础单元的移动通信系统，包括：

用于与多个无线通信网络进行通信的通信接口；

各自通过一光纤网络与通信接口进行通信的多个天线；和

通过此光纤维网络将所述多个天线的每一个与所述通信接口相互连接的单一双工电缆。

4、按照权利要求3的系统，其特征是此多个无线通信网络包括至少二个由下述组中选择的通信网络：蜂窝电话网络，广域数据网络，无限局域网，个人通信系统，个人通信网络，寻呼/通讯网络和卫星移动系统。

5、按照权利要求1或2的无线通信站，其特征是一低频控制信号由所述通信接口进行多路化处理到用于提供各远程单元的回路返回报警状态和用于提供其上控制放大器增益及其平衡的控制信号的所述光纤维。

6、按照权利要求1或2的无线通信站，其特征是一低频数据信号被所述通信接口作多路化处理到用于提供各远程单元的回路返回报警状态和用于提供控制放大器增益及其平衡的控制信号到其上的微处理器。

7、按照权利要求1或2的无线通信站，其特征是所述多个天线包括至少一个其方向可在现场调节的旋转安装的定向天线。

8、按照权利要求1或2的无线通信站，其特征是所述基础单元还包括允许动态调谐和每一远程单元的单元大小的发射/接收平衡的调谐电路。

9、按照权利要求1或2的无线通信站，其特征是所述基础单元还包括一网络管理接口，它使得能监视基础单元和连接到它的远程单元的运行状态。

10、按照权利要求1或2的无线通信站，其特征是所述光纤发射器采用耦合到单或多模光纤的垂直腔表面发射激光器。

11、按照权利要求1或2的无线通信站，其特征是所述光纤发射器采用耦合到单或多模光纤的边界发射激光器。

12、按照权利要求1或2的无线通信站，其特征是包括一个用于基本防止因通信功率中的偶然增大所引起的畸变的软限幅器。

13、按照权利要求3或4的系统，其特征是一低频控制信号被所述通信接口作多路化处理到用于提供各远程单元的回路返回报警状态和用于提供其上控制放大器增益及其平衡的控制信号的所述光纤上。

14、按照权利要求3或4的系统，其特征是一低频数据信号被所述通信接口作多路化处理到用于提供各远程单元的回路返回报警状态和用于提供其上控制放大器增益及其平衡的控制信号的微处理器上。

15、按照权利要求3或4的系统，其特征是所述多个天线包括至少一个其方向可在现场调节的旋转安装的定向天线。

16、按照权利要求3或4的系统，其特征是所述基础单元还包括允许动态调谐和每一远程单元的单元大小的发射/接收平衡的调谐电路。

17、按照权利要求3或4的系统，其特征是所述基础单元还包括一网络管理接口，使得能监视基础单元和连接到它的远程单元的运行状态。

18、按照权利要求3或4的系统，其特征是所述光纤发射器采用耦合到单或多模光纤的垂直腔表面发射激光器。

19、按照权利要求3或4的系统，其特征是所述光纤发射器采用耦合到单或多模光纤的边界发射激光器。

20、按照权利要求3或4的系统，其特征是包括用于基本防止因通信功率的意外的增大所引起的畸变的软限幅器。

21、一种采用包括可以是单或多模的光纤维和用于沿此光纤发射信号的光发射器的光纤网络的微蜂窝远程通信系统，其特征是此光发射器包括一垂直腔表面发射激光器。

22、一种采用包括可以是单或多模的光纤维和用于沿此光纤发射信号的光发射器的光纤网络的微蜂窝远程通信系统，其特征是此光发射器包括一边界发射激光器。

23、按照权利要求22的微蜂窝远程通信系统，其特征是所述边界发射激光器包括一结合有光分离器的分布式反馈激光器。