CN1357175A - 一种无线系统中的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基站中把天线跟收发机单元的端口连接的设备。利用两个循环器和一个四端口分离器可得到一个更灵活的小基站。在很低的额外费用下,这个设备提供把一个辅助收发机单元加到基站上的能力。

Description

一种无线系统中的设备

本发明的技术领域

本发明涉及基站设备，以及特别是涉及基站中把第一和第二天线连接到收发机单元的设备。

相关技术描述

最近几年来对于移动无线电话业务需求的迅速增长导致了用于移动系统的基站数目的快速增长。特别是覆盖相对较小区域，即所谓的小区的小基站数目增加了。

这些小区有时被称为微小区或甚至微微小区，用于在用户密度很高的地点提供移动电话业务。

然而，小基站在业务强度小的乡村地区也是有用的。因此小基站对于加大移动无线电话业务覆盖区域是个费效合算的解决方案。这样，当然基站覆盖的地理区域就会相对较大。

这样的基站可包括一个收发机单元和两个天线。一个天线仅用于接收进来的射频信号，而另一个天线同时用于发射和接收射频信号。

因此收发机单元可包括一个连接到仅打算用于接收的天线上的接收机端口。另一个天线连接到双工端口，同时发射和接收射频信号。天线在空间上隔开以实现分集。这种基站分布广泛可在很多地方见到。

这种基站遇到的问题是扩容难。当然，通过使用合并器和一些分离器或许能把辅助收发机单元连接到同一个天线上。但这些耦合装置，特别是合并器相对较贵而且体积较大。

因此，通过简单添加配有一个收发机单元和两个天线的附加基站来实现系统扩容是一个更加灵活的办法。

然而，小基站常用于对于审美很敏感的城市环境。这样的环境中，很难找到合适的基站地点。

发明概要

本发明目的之一是要实现一个更灵活的小基站设备，使得基站可更容易地扩容。

另一个目的是得到一个费效合算的基站设备。

这些目的通过配有第一和第二天线的基站设备实现。这些天线连接到收发机单元的第一和第二端口上。第一端口是双工端口而第二端口是接收机端口。这个设备包括两个循环器单元和一个四端口分离器单元。

第一个循环器有第一个端口连接到收发机单元的双工端口上，有第二个端口连接到第一个天线上并且有第三个端口连接到分离器单元的第一个端口上。循环器的发送方向从第一个端口到第二个端口，从第二个端口到第三个端口以及从第三个端口到第一个端口。

第二个循环器有第一个端口连接到第二个天线上并且有第二个端口连接到分离器单元的第二个端口上。循环器被设计成使得由其第一个端口输入的信号只能在它的第二个端口上输出，由第二个端口输入的信号只能在第三个端口上输出，并且由所说的第三个端口输入的信号只能在它的第一个端口上输出。

分离器单元的第三个端口连接到收发机单元的接收机端口上，并且被设计成使得由它的第一个端口输入的信号在它的第二和第三个端口输出。由它的第二个端口输入的信号在它的第一个端口和第四个端口输出。

这样就产生了一个灵巧，便宜并且易于升级的设备。如果要附上一个辅助收发机单元，就把它的双工端口简单地连接到第二个循环器的第三个端口并且把它的接收机端口连接到分离器的第四个端口。

另一方面，如果不需要辅助收发机单元，那么第二个循环器和分离器的那些端口用匹配阻抗元件端接。因而这样的布置使得基站设备能够制造成具有以很小的额外费用添加辅助收发机单元的能力。这样，由于制造的基站的类型较少，所以就能够得到较大的系列。

在一个优选实施方案中分离器单元被设计成使得按一定的度不均匀地分离在它的第一或者第二端口上进入的信号以补偿两个循环器端口之间的衰减。这样就使得标准类型的收发机单元在不做更改的情况下可以有效地使用。

在另一个优选实施方案中一个收发机单元适合话音业务而另一个适合分组数据业务。这就意味着可以向一个地方的移动电话系统添加新的业务而不需要对基站做大量的改动。

分离器单元最好是一个微波传输带分支分离器。这样就产生了可以用便宜的标准组件实现的设备。

附图简述

图1示意性地说明按照现有技术的一个小基站。

图2a说明了按照本发明的一个小基站，其中附上一个收发机单元。

图2b说明了按照本发明的一个小基站，其中附上了两个收发机单元。

优选实施方案描述

图1示意性地说明了按照现有技术的小基站。因此基站100包含第一个天线101，用于发送和接收无线信号并因而被称为双工天线。第二个天线102仅仅用作接收机天线。这些天线在空间上隔开以实现分集并因而减少所谓的瑞利衰落，正如本领域中所公知的。

第一个天线连接到收发机单元104的双工端口103上。第二个天线连接到收发机单元104的接收机端口105上。在这种类型的收发机中整合了滤波器单元。这意味着接收机端口备有一个带通滤波器106并且双工端口备有一个双工滤波器107。作为可选操作，也可把一个用于发送的功率放大器和用于接收的低噪声放大器整合进来。这样的收发器单元有时称作微基站(M-BS)并且可包含基站站点所需要的所有或者大部分功能，天线除外。

把一个辅助的收发机单元添加进这种现有技术的设备将会是一个复杂的操作。至少它应包括两个分离器和一个合并器。但在商业实践中，这是不现实的。作为替代，通常建立一个额外的基站，或者作为可选方案首先选择为多个收发机单元设计的最大定标的基站。

图2a说明了按照本发明的一个小基站200a，其中只附带一个收发机单元201。这个设备还包括了第一个天线202，用做双工天线以及包括了第二个天线203，这儿只用做接收射频信号。收发机单元201可跟图1的收发机单元104为相同类型。所以它包含同一类型的滤波器(未画出)。

该设备还进一步包括第一个循环器单元204，第二个循环器单元205以及一个四端口分离器单元206。分离器单元206，比如说，可以是一个微波传输带分支分离器，它是一个标准组件。第一个循环器单元204有第一个端口207连接到收发机单元201的双工端口208，有第二个端口209连接到双工天线202以及有第三个端口210连接到四端口分离器单元206的第一个端口211上。循环器是标准组件，其性质在本领域中是公知的。通过配置使得在它的第一个端口207输入的信号仅仅在第二个端口209上输出，并且损耗非常小。与之相似，在它的第二个端口209输入的信号在第三个端口210输出并且第三个端口210输入的信号在第一个端口207输出。

第二个循环器单元205有第一个端口212连接到接收天线203。第二个端口213连接到四端口分离器单元206的第二个端口214。第三个端口215连接到第一个匹配阻抗元件216。通过配置第二个循环器使得在它的第一个端口212输入的信号只在第二个端口213上输出。类似地，在它的第二个端口213输入的信号在第三个端口215上输出以及在第三个端口215输入的信号在第一个端口212上输出。

四端口分离器单元206，其本身在本领域中是公知的，通过设计使得在它的其中一个端口输入的信号在它的其它两个端口上输出。这样，如果信号在它的第一个端口211上输入，那么这个信号被分离并且在第二个端口214和第三个端口217上输出。如果这两个端口214，217以一种匹配的方式连入基站的设备上，则没有反射发生且因而这个信号能量不会出现在第四个端口218上。类似地，如果信号在第二个端口214上输入，那么这个信号被分离并且在第一个端口211和第四个端口218上输出。于是四端口分离器单元206的第三个端口217被连接到收发机单元201的接收机输入219上。

在上面描述的发明设备中，如果信号从收发机单元201的双工端口208上发出，则它被耦合到第一个循环器单元204的第一个端口207上。这样，它在第一个循环器204的第二个端口209上输出并且被耦合到第一个天线202上，在那儿发送到空中接口。

如果射频信号在第一个天线202上接收到，则它在第一个循环器单元204的第二个端口209输入。然后此信号在这个循环器单元204的第三个端口210上输出。接着该信号被耦合到分离器单元206的第一个端口211，并且因此被分离和在分离器的第二个214和第三个217端口上输出。在分离器单元206的第二个端口214上输出的信号被输入到第二个循环器单元205的第二个端口上。这样它在第二个循环器单元205的第三个端口215上输出，在那里由第一个匹配阻抗元件216端接。在分离器单元206的第三个端口217输出的信号再输入到收发机单元201的第二个端口219上。

如果射频信号在第二个天线203上收到，它就在第二个循环器单元205的第一个端口212上输入。信号然后在循环器单元205的第二个端口213上输出。接着该信号被耦合到分离器单元206的第二个端口214上，这样它被分离和在分离器的第一211和第四218端口上输出。在分离器单元206的第一个端口211上输出的信号由第一个循环器单元204的第三个端口210上输入。这样，它在第一个循环器单元204的第一个端口207上输出，在那里它连接到收发机单元201的双工端口208上。在分离器单元206的第四个端口218上输出的信号由第二个匹配阻抗元件220来端接。

如图2a所示，在每个天线202，203上接收到能量的一部分被阻抗元件216，220消耗掉了。这初看好象跟图1描述的现有技术系统相比是一个倒退。然而通过增强收发机单元的信号处理能力不难补偿这个损耗。因为基站通常不依赖电池，所以信号处理所需的额外能量可较易供给。

图2b说明了按照本发明的一个小基站，其中附带两个收发机单元201，221。第一个收发机单元201可以是前面结合图2a提到的单元。为清晰起见，这个单元现称之为主收发机单元。第二个收发机单元221，可称之为辅助收发机单元，现在也加到系统上。

这些收发机单元可以是相同或不同类型。例如，如果主收发机201单元适合话音业务，第二个收发机221单元也可以适合话音业务并且因而用于系统扩容。然而它也或许适合分组数据传输，这样向系统添加了新的业务。这在一些其中话音和分组数据业务由移动系统分开处理的系统中是特别有用的。

若辅助收发机单元221连接到按照本发明的设备，第一个端口222是一个双工端口，连接到第二个循环器205的第三个端口215上。第二个端口223是一个接收机端口，连接到分离器单元206的第四个端口218上。图2a所示的阻抗元件216，220同它们各自的端口215，218断开。

图2a的阻抗元件216，220端接的信号能量现转而在辅助收发机221的接收机端口输入上。此外，辅助收发机单元可发送在它的双工端口222输出的信号。这些信号在第二个循环器205的第三个端口215上输入并且因此在循环器205的第一个端口212上输出到第二个天线203。在这种情况下，因而天线202，203都是作为双工天线。

在一个优选实施方案中分离器单元206被设计成把能量不均匀地分离。然后，例如当信号输入到分离器的第一个端口211时在第二个端口214输出的能量比在第三个端口217输出的部分大。这用于补偿当信号通过第二个循环器205时会影响在第二个端口214输出信号的衰减。分离器单元206最好应这样设计从而使得信号强度在分离器单元206的第三个端口217和在第二个循环器单元205的第三个端口215上相等。然后可以以同样的方式应用于在分离器单元206的第二个端口214输入的信号。

尽管本发明以及它的优点已经作了详尽的描述，但应会认识到各种变化，替代以及变更可进行而不背离如下附属权利要求所定义的本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种把第一个天线(202)和第二个天线(203)连接到收发机单元(201)的用于发送和接收射频信号的第一个端口(208)以及用于接收射频信号的第二个端口(219)的基站设备，其特征在于

-第一个循环器单元(204)，第二个循环器单元(205)以及一个四端口分离器单元(206)，

-所说的第一个循环器单元(204)有第一个端口(207)连接到收发机单元(201)的第一个端口(208)，有第二个端口(209)连接到第一个天线(202)并且有第三个端口(210)连接到分离器单元(206)的第一个端口(211)；所说的第一个循环器单元(204)被设计成使得由它的第一个端口(207)输入的信号只在它的第二个端口(209)输出，由它的第二个端口(209)输入的信号只在它的第三个端口(210)输出，并且由它的第三个端口(210)输入的信号只在它的第一个端口(207)输出，

-所说的第二个循环器(205)有第一个端口(212)连接到第二个天线(203)并且有第二个端口(213)连接到分离器单元(206)的第二个端口(214)以及还有第三个端口(215)；所说的第二个循环器(205)被设计成使得由它的第一个端口(212)输入的信号只在它的第二个端口(213)输出，由它的第二个端口(213)输入的信号只在它的第三个端口(215)输出，并且由它的第三个端口(215)输入的信号只在它的第一个端口(212)输出，

-所说的分离器单元(206)的第三个端口(217)连接到所说的收发机单元(201)的第二个端口(219)；所说的分离器单元(206)被设计成使得由它的第一个端口(211)输入的信号在它的第二和第三个端口(214，217)输出，并且由它的第二个端口(214)输入的信号在它的第一和第四个端口(211，218)输出。

2.如权利要求1要求的设备，其特征(图2a)在于第一个匹配阻抗元件(220)连接到分离器单元(206)的第四个端口(218)以及第二个匹配阻抗元件(216)连接到第二个循环器(205)的第三个端口(215)上。

3.如权利要求1要求的设备，其特征(图2b)在于一个辅助收发机单元(221)具有打算用于发送和接收射频信号的第一个端口(222)，它连接到第二个循环器(205)的第三个端口(215)上，以及其打算用于接收射频信号的第二个端口(223)连接到分离器单元(206)的第四个端口(218)上。

4.如权利要求3要求的设备，其特征在于分离器单元(206)被设计成使得它按一定的度不均匀地分离在第二个端口(214)进入的信号以补偿在两个循环器端口之间的衰减。

5.如权利要求3要求的设备，其特征在于一个收发机单元适合话音业务而另一个适合于分组数据业务。

6.如权利要求3要求的设备，其特征在于分离器单元(206)是一个微波传输带分支分离器。

Images